JP2000171732A - Color changer, picture display device and manufacture of optical path switch - Google Patents

Color changer, picture display device and manufacture of optical path switch

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JP2000171732A
JP2000171732A JP10345534A JP34553498A JP2000171732A JP 2000171732 A JP2000171732 A JP 2000171732A JP 10345534 A JP10345534 A JP 10345534A JP 34553498 A JP34553498 A JP 34553498A JP 2000171732 A JP2000171732 A JP 2000171732A
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JP
Japan
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optical member
light
color
total reflection
color changer
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JP10345534A
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Japanese (ja)
Inventor
Shunji Uejima
俊司 上島
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To instantly switch the color information of a light beam emitted from a light source in a color changer. SOLUTION: The extraction of an evanescent wave is executed by making the light beam 2 emitted from the light source 1 incident by an angle which is equal to or larger than a critical angle and forming a total reflection surface and moving an optical member, so that an optical path is changed. A color filter 39 is provided in the mid-way of the optical path, so that a high speed color changer is realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置、光
スイッチング装置、等に使用される、カラーチェンジャ
ー及び、画像表示装置及び、そのカラーチェンジャーに
用いる光路スイッチの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color changer used for an image display device, an optical switching device, and the like, an image display device, and a method of manufacturing an optical path switch used for the color changer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術の説明については、本発明の目
的である画像表示装置のカラー化のための手段である色
順次変調方式で用いられているカラーホイールの例を挙
げて説明する。色順次表示方式の画像表示装置は、カラ
ー化の手段として赤、青、緑の光の3原色に分割された
カラーフィルターを円形のホイールに放射状に配置し、
カラーホイールを回転させ、集光した光がカラーフィル
ターを通過する事により、光線に赤、青、緑の色情報を
付加した後、空間光変調素子で更に画像情報を付加し、
画像として投影している。ここで、空間光変調素子で
は、表示する映像の色情報に基づき赤、青、緑の色の時
間的重みづけを行なう事により、投影された映像では
赤、青、緑の色が混合され表示された画像はフルカラー
の画像として認識される。
2. Description of the Related Art The prior art will be described with reference to an example of a color wheel used in a color sequential modulation system, which is a means for colorizing an image display device, which is an object of the present invention. An image display device of a color sequential display system arranges color filters divided into three primary colors of red, blue and green light radially on a circular wheel as a means of colorization,
By rotating the color wheel and passing the condensed light through the color filter, red, blue and green color information is added to the light beam, and further image information is added by the spatial light modulator,
Projected as an image. Here, in the spatial light modulator, the red, blue, and green colors are mixed and displayed in the projected image by temporally weighting the red, blue, and green colors based on the color information of the image to be displayed. The resulting image is recognized as a full-color image.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このカラーホイールを
用いた画像表示装置では、カラーホイールに割り当てら
れたカラーフィルターの色に適合した画像を空間光変調
素子で、画像化する必要がある。しかし、このようなカ
ラーホイールを用いた場合、カラーホイールに放射状に
分割して配置された色フィルターの接合面上を光線が通
過する間は、接合面で分割された2色の色情報が光線に
混合されて付加されるために、後の空間光変調素子で、
画像情報を付加する事が困難となる。すなわちカラーホ
イールの色分割数が増えると光線に画像情報を付加でき
る時間が減り、時間的光開口率が減少し光源で発光した
光が活用されずロスとなり、投影された映像が暗くなる
という問題を持っていた。
In an image display device using this color wheel, it is necessary to form an image suitable for the color of the color filter assigned to the color wheel with a spatial light modulator. However, when such a color wheel is used, the color information of the two colors divided at the joining surface is not transmitted while the light beam passes on the joining surface of the color filters radially divided and arranged on the color wheel. In order to be mixed and added in the later spatial light modulator,
It becomes difficult to add image information. That is, when the number of color divisions of the color wheel increases, the time during which image information can be added to light rays decreases, the temporal light aperture ratio decreases, the light emitted from the light source is not used, and the projected image becomes darker. I had.

【0004】更に図8を参照して詳細に説明する。50
0はカラホイールの外観図であり、510はカラーホイ
ールに入射し色情報が付加される光線、501はカラホ
イールに入射した光線510に赤色情報を付加するため
の赤色フィルター、502は光線510に緑色情報を付
加するための緑色フィルター、503は光線510に青
色情報を付加するための青色フィルター、512は光線
510がカラーホイール500上を走査する光線軌道中
心線、508は赤色フィルター501がカラーホイール
500上を占有している赤フィルタ角度B、504は赤
色フィルター501と緑色フィルター502とを境界す
る赤・緑フィルター境界、509は光線510内を赤・
緑フィルター境界504が移動する際に必要とする境界
上移動角度Aである。カラーホイール500は中心を支
点として511の方向に回転しており、光線510はカ
ラーホイール500上の光線の走査中心線512上を走
査し、赤色フィルター501、緑色フィルター502、
青色フィルター503によって赤、緑、青の色情報が光
線510に付加される事になる。
Further description will be made with reference to FIG. 50
Numeral 0 is an external view of the color wheel, 510 is a light beam incident on the color wheel and color information is added, 501 is a red filter for adding red information to the light beam 510 incident on the color wheel, and 502 is a light beam 510. A green filter 503 for adding green information, a blue filter 503 for adding blue information to the light beam 510, a ray trajectory center line 512 for scanning the light beam 510 on the color wheel 500, and a color filter 508 for the red filter 501 A red filter angle B occupying 500, a red / green filter boundary 504 that borders the red filter 501 and the green filter 502, and 509 a red / green filter within the light ray 510.
The moving angle A on the boundary required when the green filter boundary 504 moves. The color wheel 500 is rotated in the direction of 511 with the center as a fulcrum, and the light beam 510 scans on the scanning center line 512 of the light beam on the color wheel 500, and the red filter 501, the green filter 502,
Red, green, and blue color information is added to the light beam 510 by the blue filter 503.

【0005】ここで、光線510に赤色情報を付加でき
る時間は、赤色フィルター501を配置した赤色フィル
タ角度B508間に光線510が照射される時間であ
る。しかし光線510のスポット全てが赤色フィルター
501上に照射されている時間のみが有効な赤色の色情
報が付加された状態であり、光線510上を、赤・緑フ
ィルター境界507の位置から、赤・緑フィルター境界
504の位置に移動する間の境界上移動角度:A 50
9の間は光線510上に赤色と緑色の色情報が混在した
状態になる事から実質的には使用できない。従って有効
な光線510への赤色情報付加時間割合は、(境界上移
動角度:A / 赤色フィルタ角度:B)であり、同様な事
が、緑・青フィルター境界505、青・赤フィルター境
界506上でも発生する事から、時間的開口率を低下さ
せ、光の利用効率は更に低下させる原因となっていた。
Here, the time during which red information can be added to the light beam 510 is the time during which the light beam 510 is irradiated between the red filter angles B508 where the red filters 501 are arranged. However, only the time when all the spots of the light beam 510 are irradiated on the red filter 501 is a state in which valid red color information is added, and on the light beam 510, from the position of the red / green filter boundary 507, the red / green filter information is added. Moving angle on the boundary while moving to the position of the green filter boundary 504: A 50
During the period 9, the red and green color information is mixed on the light beam 510, so that the light beam 510 cannot be practically used. Accordingly, the ratio of the time for adding red information to the effective light ray 510 is (movement angle on boundary: A / red filter angle: B), and the same applies to green / blue filter boundary 505 and blue / red filter boundary 506. However, since this occurs, the temporal aperture ratio is reduced, and the light use efficiency is further reduced.

【0006】本発明では、カラーホイールを用いず、瞬
時に光線の色情報を切換え可能な光路スイッチを使用し
たカラーチェンジャーを用いる事により、時間的開口率
を著しく改善し、ひいては光の利用効率を大きく改善し
た画像表示装置を提供する事を目的としている。
In the present invention, by using a color changer using an optical path switch capable of instantaneously switching color information of light rays without using a color wheel, the temporal aperture ratio is remarkably improved, and the light use efficiency is further improved. It is an object to provide a greatly improved image display device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のカラーチェンジ
ャーでは、スイッチングを非常に短い時間で光路を切り
かえる必要が有る事から、微細な動きでスイチングでき
る方式として、エバネッセント波の抽出による光路スイ
ッチと色フィルターを組み合わせる事により、瞬時に光
線の色を切り変える物である。
In the color changer of the present invention, since it is necessary to switch the optical path in a very short time, the optical path switch by extracting evanescent waves and the color are used as a method capable of switching with minute movement. By combining filters, it instantly changes the color of the light beam.

【0008】エバネッセント光の抽出には、光は屈折率
の一定の物体中を直進し、屈折率の異なった界面(例え
ばガラス:約1.5と空気:1.0)に対し臨界角を越
えた角度で入射した光は界面(全反射面)で全反射す
る。一方、界面では直進した光の1波長またはそれ以下
の漏出ている光(エバネッセント光)を光学部材(抽出
面)で迎えてやる事により、エバネッセント光を抽出す
る事ができる。エバネッセント光が漏出る全反射面と抽
出面の間隔が、概ね0.35μm程度離れた位置(第2
の位置)にある場合は全反射し、概ね0.01μm程度
以下に近づいた位置(第1の位置)にある場合は、約9
8%以上が透過できる事を確認している。このように光
学部材を約0.34μm程度移動させるだけで、光の進
行方向を任意に切り変える事ができ、一方の進行方向に
色フィルターを設ける事により瞬時に光線の色情報を切
り替える事が可能である。よって、このエバネッセント
光を抽出する光路スイッチと、色フィルターとを組み合
わせる事により、カラーチェンジャーを実現できる。更
に複数個のカラーチェンジャーと、色フィルターを組み
合わせる事により光の3原色である、赤、青、緑の光線
を瞬時に切り変える事が可能となり、この光線を空間光
変調素子(ミラーを使ったデジタルミラーデバイスや、
アクチェートミラーディスプレイ及び、本出願人が出願
中のエバネッセント光を使った空間光変調素子など)に
入射し映像情報を光線に付加した後、投射レンズで投影
する事により画像表示装置を実現できる。
[0008] For the extraction of evanescent light, the light travels straight through an object having a constant refractive index and crosses a critical angle with respect to an interface having a different refractive index (eg, glass: about 1.5 and air: 1.0). Light incident at an angle is totally reflected at the interface (total reflection surface). On the other hand, at the interface, evanescent light can be extracted by receiving the leaked light (evanescent light) of one wavelength or less of the light that has traveled straight, at the optical member (extraction surface). The distance between the total reflection surface from which evanescent light leaks and the extraction surface is approximately 0.35 μm apart (second
Position), the light is totally reflected. When the position is approximately 0.01 μm or less (first position), about 9 μm is obtained.
It has been confirmed that 8% or more can be transmitted. In this way, the traveling direction of light can be arbitrarily changed only by moving the optical member by about 0.34 μm. By providing a color filter in one traveling direction, the color information of the light beam can be instantaneously switched. It is possible. Therefore, a color changer can be realized by combining the optical path switch for extracting the evanescent light and the color filter. Further, by combining a plurality of color changers and color filters, it becomes possible to instantaneously switch the three primary colors of light, red, blue and green, and to convert these light into a spatial light modulator (mirror). Digital mirror devices,
An image display device can be realized by making the light incident on an actuated mirror display, a spatial light modulator using evanescent light, and the like, which the applicant has filed, add video information to the light, and then project the light with a projection lens.

【0009】次に、詳細に説明する。第1の光学部材お
よび第2の光学部材は光を透過する材料である、ダイア
モンド、ガラス、樹脂、ゴム、シリコンなどが使用可能
である。特に、ガラス材料である石英ガラスや樹脂であ
るプラスチック材料のポリカーボネイト、ポリミド、ア
クリルなどは光学特性も良く光学部材として用いるのに
適している。これらの材料を切削や型成形により加工し
た第1の光学部材では、入射した光を臨界角以上の角度
で全反射面に照射する角度に全反射面を形成する。この
時、対峙した全反射面および抽出面とは、寸部の隙間の
できないよう平坦化する事が重要である。第1の光学部
材の全反射面と第2の光学部材の抽出面はエバネッセン
ト光の抽出時には限りなく近づきまたは密着させるた
め、両面が限りなく平坦であるか、対峙する面の凹凸が
反転した状態で形成されている事が望ましく、平坦化の
手段としては機械研磨、型成形、化学研磨、化学機械研
磨などの方法の他、全反射面に溶解した光学部材を薄く
塗布する方法もある。また、対峙した位置に設ける第2
の光学部材も全く同様である。また、対峙する面の凹凸
が反転した状態の形成を実現する方法として、既に形成
した全反射面、または抽出面に光が透過するガラス材料
や弾性材である樹脂やシリコンゴム、更に樹脂である光
学特性に優れたポリカーボネイト、スーパーソブリン、
エポキシ系樹脂、UV硬化系樹脂等を流体の状態で、塗布
し全反射面と抽出面を密着させた状態で、熱、光を用い
て硬化した後分離する事により、全反射面と抽出面間に
空間として存在した箇所に光学部材が形成される事にな
り、より安定したエバネッセント光の抽出が可能とな
る。この時硬化前に周囲の気圧を低く、あるいは真空に
する事により気泡の残留を回避でき、より全反射面と抽
出面が密着でき、安定した光路スイッチの製造が可能と
なる。
Next, a detailed description will be given. As the first optical member and the second optical member, diamond, glass, resin, rubber, silicon, or the like, which is a material that transmits light, can be used. In particular, quartz glass, which is a glass material, and polycarbonate, polyimide, acrylic, and the like, which are plastic materials which are resins, have good optical characteristics and are suitable for use as optical members. In the first optical member formed by cutting or molding these materials, a total reflection surface is formed at an angle at which incident light is applied to the total reflection surface at an angle equal to or greater than the critical angle. At this time, it is important to flatten the confronting total reflection surface and the extraction surface so that there is no gap between the dimensional portions. The total reflection surface of the first optical member and the extraction surface of the second optical member are infinitely close to or close to each other when evanescent light is extracted. Therefore, both surfaces are infinitely flat, or the concavo-convex surface of the opposing surface is inverted. It is desirable that the optical member is flattened by a method such as mechanical polishing, molding, chemical polishing, or chemical mechanical polishing, or a method of applying a thin optical member dissolved on the total reflection surface. Also, the second provided at the opposed position
Is exactly the same. Further, as a method of realizing the formation of a state in which the concavities and convexities of the opposing surfaces are inverted, a glass material or an elastic material such as a glass material or an elastic material which transmits light to an already formed total reflection surface or an extraction surface, and a resin are further used. Polycarbonate, super sovereign with excellent optical properties,
Epoxy resin, UV curable resin, etc. are applied in a fluid state, and the total reflection surface and extraction surface are adhered to each other. An optical member is formed in a portion that exists as a space between the optical members, and more stable extraction of evanescent light becomes possible. At this time, by lowering the surrounding air pressure or setting a vacuum before curing, the remaining of bubbles can be avoided, the total reflection surface and the extraction surface can be more closely contacted, and a stable optical path switch can be manufactured.

【0010】また、エバネッセント光の抽出には、全反
射面と抽出面の密着または接触が必要である為、全反射
面に入射する光線を凹面ミラーや集光レンズを用いて集
光する事により、全反射面と抽出面の面積は狭くする事
が可能となり、エバネッセント光の抽出面積は狭くでき
る事から安定したエバネッセント光の抽出が可能になる
と共に、カラーチェンジャーの小型化や光学部材を移動
させる為のアクチェータを小型化でき省エネにも寄与す
る。
Further, since the evanescent light extraction requires close contact or contact between the total reflection surface and the extraction surface, light rays incident on the total reflection surface are condensed using a concave mirror or a condenser lens. The area of the total reflection surface and the extraction surface can be reduced, and the extraction area of the evanescent light can be reduced, so that stable evanescent light can be extracted, and the color changer can be downsized and the optical members can be moved. Actuator can be downsized and contributes to energy saving.

【0011】また、エバネッセント光の全反射面または
抽出面や第1の光学部材または、第2の光学部材そのも
のをシリコン、ゴム、樹脂などの弾性材を用い、近接し
た際にアクチェータや弾性部材で密着方向に力をかける
事により、弾性材で形成された光学部材が変形し全反射
面と抽出面が密着できる事から、エバネッセント光の抽
出に有効である。
Further, the total reflection surface or the extraction surface of the evanescent light, the first optical member or the second optical member itself is made of an elastic material such as silicon, rubber, or resin. By applying a force in the contact direction, the optical member formed of the elastic material is deformed and the total reflection surface and the extraction surface can be brought into close contact, which is effective for extracting evanescent light.

【0012】また、全反射面または抽出面に多機能膜と
して屈折率(1.7から2.7程度)の高い薄膜を塗布
あるいは高周波プラズマ方式やイオン化蒸着方式で、5
0オングストロームから600オングストロームの厚さ
で成膜する事により、全反射面と抽出面の間隔が0.0
4μm程度開いた状態でもエバネッセント光の抽出が可
能である事が確認されている。屈折率の高い材料として
は、樹脂やダイアモンド、ダイアモンドライクカーボン
(DLC)や、ガラスが考えられる。更にダイアモンドやD
LC膜を用いた場合には、熱伝導性が高い事から、全反射
面または抽出面の反射(透過)ロスによる発熱を周囲に
放熱する効果や、界面に発生した電荷を放出する為の導
伝膜としての利用にも有効である。
Further, a thin film having a high refractive index (about 1.7 to 2.7) is applied to the total reflection surface or the extraction surface as a multifunctional film, or a high-frequency plasma method or an ionized vapor deposition method is used.
By forming a film having a thickness of 0 Å to 600 Å, the distance between the total reflection surface and the extraction surface is reduced to 0.0 Å.
It has been confirmed that evanescent light can be extracted even when it is opened about 4 μm. Materials having a high refractive index include resin, diamond, diamond-like carbon (DLC), and glass. In addition, diamond and D
When an LC film is used, it has a high thermal conductivity, so it has the effect of radiating the heat generated by the reflection (transmission) loss of the total reflection surface or the extraction surface to the surroundings, as well as conducting the charge generated at the interface. It is also effective for use as a transmission membrane.

【0013】このカラーチェンジャーは、第1の光学部
材または、第2の光学部材を移動させる手段(アクチェ
ータ)では、0.35μm程度全反射面と抽出面を離す
だけで良い。その手段としては、電磁力を用いた方式
や、ピエゾアクチェータを用いた方式、ギヤやカムを用
いて移動させる方式、超音波振動による方式、静電力駆
動などが考えられる。特にピエゾアクチェータは発生す
る力も大きく、伸縮の速度も速い事から動力源として適
したものであり、特に積層型は変位量は小さいが発生す
る力が大きいため、光学部材を移動させる手段に有効で
ある。このようなアクチェータを用いて微小な動作をさ
せるだけで、光線の高速の色切換えが実現できる。
In this color changer, in the means (actuator) for moving the first optical member or the second optical member, the total reflection surface and the extraction surface need only be separated by about 0.35 μm. Examples of the means include a method using an electromagnetic force, a method using a piezo actuator, a method using a gear or a cam, a method using ultrasonic vibration, an electrostatic drive, and the like. Piezo actuators are particularly suitable as a power source because they generate a large force and the speed of expansion and contraction is high.In particular, the stacked type has a small amount of displacement but has a large generated force, so it is effective as a means for moving optical members. is there. High-speed color switching of light beams can be realized only by performing a minute operation using such an actuator.

【0014】次に、動作について説明する。光源から発
せられた光線は、第1の光学部材に入射し、光学部材中
を直進する。この時第1の光学部材に入射する光線の角
度は光が反射する角度より小さい事から殆どロスはな
い。直進した光線は第1の光学部材に設けられた全反射
面と第2の光学部材に設けられた抽出面が密着または
0.04μm以下に近接した位置である第1の位置にあ
る場合には、全反射面から漏出したエバネッセント光は
抽出面で抽出され第2の光学部材へと直進する。直進し
た光学部材を経て外部に設けられた色フィルターで光線
に色情報が付加され出射される。
Next, the operation will be described. The light beam emitted from the light source enters the first optical member and travels straight through the optical member. At this time, since the angle of the light beam incident on the first optical member is smaller than the angle at which the light is reflected, there is almost no loss. The straightly traveling light beam is in a case where the total reflection surface provided on the first optical member and the extraction surface provided on the second optical member are in the first position, which is a position where the total reflection surface is close to or less than 0.04 μm. The evanescent light leaked from the total reflection surface is extracted by the extraction surface and proceeds straight to the second optical member. After passing through the optical member, the light beam is added with color information by a color filter provided outside and emitted.

【0015】この時、エバネッセント光のスイッチング
を安定的に行なうために、全反射面と抽出面は限りなく
近接または接触させるよう、移動可能な光学部材に弾性
材で全反射面と抽出面が近づく方向に加圧し、更に適度
な押し当て力を与えるため弾性材の固定箇所に調整機構
を1つ以上設け均一に押し当て力を与える事により、前
記弾性膜または、光学部材が変形し密着するのでエバネ
ッセント光の抽出に有効である。
At this time, in order to stably switch the evanescent light, the total reflection surface and the extraction surface are brought close to each other with a movable optical member by using an elastic material so that the total reflection surface and the extraction surface are brought as close as possible or in contact with each other. The elastic film or the optical member is deformed and adhered by applying one or more adjusting mechanisms to the elastic material fixing point to uniformly apply the pressing force in order to apply pressure in the direction and further apply an appropriate pressing force. It is effective for extracting evanescent light.

【0016】一方、第2の位置に第1の光学部材また
は、第2の光学部材を移動させた場合には全反射面に入
射した光線は全反射面で全反射し入射角に対応した出射
角で反射される。この時出射される光線は、色フィルタ
ーを経ないために色情報は付加されない。同様に全反射
面と抽出面を離しエバネッセント光を抽出しない状態に
する場合においても弾性材を用いて第2の位置へ光学部
材を移動する事に有効である。
On the other hand, when the first optical member or the second optical member is moved to the second position, the light rays incident on the total reflection surface are totally reflected by the total reflection surface and emitted out according to the incident angle. Reflected at the corner. At this time, the emitted light does not pass through the color filter, so that no color information is added. Similarly, it is effective to move the optical member to the second position by using an elastic material even when the total reflection surface and the extraction surface are separated from each other so that the evanescent light is not extracted.

【0017】このように光学部材を第1の位置あるいは
第2の位置へ移動させる手段(アクチェータ)の力をロ
スなく瞬時に光学部材に伝達する必要が有り、光学部材
をフレームで固定しフレームに移動させる手段のリンク
機構を設ける事により、移動させる手段の力が光学部材
に効率的に伝わり光学部材が移動できる事となり、カラ
ーチェンジャーで光線の色切換えを安定的に行なう事が
実現できる。
As described above, it is necessary to instantaneously transmit the force of the means (actuator) for moving the optical member to the first position or the second position to the optical member without loss. By providing the link mechanism of the moving means, the force of the moving means can be efficiently transmitted to the optical member and the optical member can be moved, so that the color changer can stably switch the color of the light beam.

【0018】また、第1の光学部材または、第2の光学
部材内に、切削、または光学部材の成形時にアクチェー
タを収納する空間を設け、設置し、アクチェータの発す
る動力をリンク機構を介さずに直接前記光学部材に動力
を伝達する事によりリンク機構でのロスが無くなりカラ
ーチェンジャーでの色の切換えを短時間で行なう事が可
能となる。
In the first optical member or the second optical member, a space for accommodating the actuator during cutting or molding of the optical member is provided and installed, and the power generated by the actuator is transmitted without using a link mechanism. By directly transmitting power to the optical member, loss in the link mechanism is eliminated, and color switching by the color changer can be performed in a short time.

【0019】また、対峙する第1の光学部材の全反射面
と第2の光学部材の抽出面を高速で近かづけたり離した
りする場合、光学部材間の流体の抵抗を軽減する目的
で、光線の反射または、透過に影響を及ぼさないエリア
に、外部との貫通する流動路を設ける事により、全反射
面と抽出面間の流体は流動路を経て周囲に排出または、
吸入される事により、カラーチェンジャーでのスイッチ
ング時間が短縮され色切換えが短時間で可能になる。
When the total reflection surface of the opposing first optical member and the extraction surface of the second optical member are moved closer to or away from each other at a high speed, the resistance of fluid between the optical members is reduced. By providing a flow path that penetrates the outside in an area that does not affect the reflection or transmission of light rays, the fluid between the total reflection surface and the extraction surface is discharged to the surroundings through the flow path or
By being inhaled, switching time in the color changer is shortened, and color switching can be performed in a short time.

【0020】また、対峙する第1の光学部材の全反射面
と第2の光学部材の抽出面を高速で近かづけたり離した
りする場合、光線の反射または透過に影響を及ぼさない
エリアに、外部との貫通しない流体ポケットを設けるこ
とにより、全反射面と抽出面が近づく場合においては、
流体の移動先である流体ポケットに流体が流入し、密着
する時間を短時間にでき、逆に全反射面と抽出面が離れ
る場合においては、流体ポケット内に移動した流体の圧
力上昇により、全反射面および抽出面は引き離す方向に
圧力が作用し、アクチェータの動作を助長する事とな
り、カラーチェンジャーでのスイッチング時間が短縮さ
れ色切換えが短時間で可能になる。更に流体ポケットの
形状を全反射面および抽出面の開口面積を流体ポケット
の奥側の断面積より広くする事により、流体の移動がス
ムーズに行なわれる事から色きり変え時間を短縮でき
る。
In a case where the total reflection surface of the first optical member and the extraction surface of the second optical member are moved closer to or away from each other at a high speed, an area which does not affect the reflection or transmission of light rays may be used. By providing a fluid pocket that does not penetrate the outside, when the total reflection surface and the extraction surface are close,
When the fluid flows into the fluid pocket to which the fluid moves, the time for close contact can be shortened.On the contrary, when the total reflection surface and the extraction surface are separated, the pressure of the fluid moved into the fluid pocket increases due to the pressure rise. Pressure acts in a direction in which the reflecting surface and the extracting surface are separated from each other, which promotes the operation of the actuator. The switching time in the color changer is reduced, and the color can be switched in a short time. Further, by making the shape of the fluid pocket larger than the cross-sectional area of the inner side of the fluid pocket, the time required for changing the color can be reduced because the fluid moves smoothly.

【0021】また、これら光学部材を第1の状態と第2
の状態に切り替えるためには、わずかであるが物理的に
光学部材を移動させる必要があり、光学部材を移動する
場合は、周辺の流体の影響は回避できない。そこで、光
学部材を密閉した容器で遮蔽し減圧、または真空状態に
する事により、周辺の圧力の影響を受けず光学部材が高
速に移動でき高速の色切り変えが実現できる。
Further, these optical members are moved between the first state and the second state.
In order to switch to the state, it is necessary to physically move the optical member, albeit slightly, and when moving the optical member, the influence of the surrounding fluid cannot be avoided. Therefore, by shielding the optical member with a closed container and reducing the pressure or in a vacuum state, the optical member can be moved at high speed without being affected by peripheral pressure, and high-speed color switching can be realized.

【0022】また、光学部材を密閉した容器に収める事
により周辺の湿度による、影響を受けなくなり、全反射
面と抽出面の空気中の水分による密着時の張り付き現象
を回避でき、カラーチェンジャーの安定動作が可能とな
る。
Further, since the optical member is housed in a sealed container, it is not affected by the surrounding humidity, and the sticking phenomenon at the time of close contact between the total reflection surface and the extraction surface due to moisture in the air can be avoided, and the color changer can be stabilized. Operation becomes possible.

【0023】また、全反射面と抽出面が離れた状態また
は密着状態の面内の間隔は、面内に於いて均一である事
が望ましく、全反射面と、抽出面の間隔が均一になるよ
う微調整機構である、ネジ押え機構や変位縮小機構(て
こ式、歯車式、マニュプレータ機構)で微調整を行い前
記間隔を調整する事により、カラーチェンジャーに用い
る光路スイッチが安定動作する事になり、色切り代えが
安定的に行える事となる。
Further, it is desirable that the distance between the total reflection surface and the extraction surface in the separated state or the close contact state is uniform in the surface, and the distance between the total reflection surface and the extraction surface is uniform. By finely adjusting the distance by performing fine adjustment using a screw holding mechanism or a displacement reducing mechanism (lever type, gear type, manipulator mechanism) which is a fine adjustment mechanism, the optical path switch used in the color changer can operate stably. Thus, color switching can be performed stably.

【0024】また、第1の光学部材または第2の光学部材
を再現性良く第1の位置および第2の位置に移動させるた
めに、前記光学部材の移動軌道をガイドレールで固定す
る事により、アクチェータの動作を前記光学部材を無駄
無く、第1の位置または第2の位置に移動させる事がで
き、抽出面での光りの抽出が安定的に行え、カラーチェ
ンジャーでの色切り代えを安定化できる。
Further, in order to move the first optical member or the second optical member to the first position and the second position with high reproducibility, the moving trajectory of the optical member is fixed by a guide rail. The operation of the actuator can be moved to the first position or the second position without wasting the optical member, the light can be stably extracted on the extraction surface, and the color change in the color changer is stabilized. it can.

【0025】また、カラーチェンジャーの光路スイッチ
に入射する光線を収束光とする事で、エバネセント波を
抽出する、全反射面および抽出面の面積を小さくできる
事から、ひいては光学部材そのものを小型化でき、高速
の光路スイッチングや、面積が小さくなる事で面内ばら
つきを低減でき安定したスイッチングが実現できる。
Further, by making the light beam incident on the optical path switch of the color changer into convergent light, the area of the total reflection surface and the extraction surface for extracting the evanescent wave can be reduced, so that the optical member itself can be miniaturized. In addition, high-speed optical path switching and in-plane variation can be reduced by reducing the area, and stable switching can be realized.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】〔実施の形態1〕図1は本発明に
係わるカラーチェンジャーの構成を示す。カラーチェン
ジャーは入射した光線を全反射面で反射した場合(図1
(a))と、抽出面でエバネッセント光を抽出し光線を
直進させた状態(図1(b))とで光線の進行方向を切
り替え、直進した光線にのみ色フィルターにより色情報
を付加する事により、光線への高速な色きり変えが実現
できるものである。
[First Embodiment] FIG. 1 shows the structure of a color changer according to the present invention. The color changer reflects the incident light on the total reflection surface (Fig. 1
(A)) and the state in which the evanescent light is extracted on the extraction surface and the light beam is made to travel straight (FIG. 1 (b)). The traveling direction of the light beam is switched, and color information is added to only the straight traveling light beam by a color filter. Thus, a high-speed color change into a light beam can be realized.

【0027】次に、図1の構成について説明する。40
はカラーチェンジャーの概観図である。1はカラーチェ
ンジャー40で色情報を付加する前の光線2を発する光
源、25は光源1で発せられた光線を平行光にそろえる
ためのリフレクター、2は光源1で発せられた光をリフ
レクター25で平行光にまとめ第1の光学部材に入射す
る光線、3aは全反射面を備えた第1の光学部材、6は第1
の光学部材3aの全反射面側に成膜されたエバネッセント
光の抽出を容易にする多機能膜、7は第1の光学部材3a
に成膜された多機能膜6の面に備えられた全反射面、4
は入射した光線2が全反射面7によって全反射した全反
射光線、3bは弾性部材5と抽出面8を備えたエバネッ
セント光を抽出する為の第2の光学部材、5は第2の光学
部材3b上に設けられた抽出面を備えた弾性部材、8は
第2の光学部材3b中に備えられた弾性部材5の第1の
光学部材3aと対峙する面に設けられた抽出面、24は
アクチェータ15によって第2の光学部材3bを物理的
に移動させる事により、全反射面7と抽出面8間に生ず
る空間に流入した流体、10はアクチェータ15の発す
る力によって第2の光学部材3bを物理的に動かし全反
射面7と抽出面8の間隔を広げられたギャップ、11は
第1の光学部材3a及び第2の光学部材3b中に設けられ、
全反射面7と抽出面8間の流体24を貯えるための流体
ポケット、21は第1の光学部材3aまたは第2の光学部
材3bを支持するためのホルダー、39は光線2に色情
報を付加するために第2の光学部材3bの抽出面8に対
峙する位置に設けられたカラーフィルター、22はアク
チェータ15の発生する力により第2の光学部材3bが
全反射面7と抽出面8が離れる方向に作用した事により
発生した回転モーメント、20はアクチェータ15の力
による第2の光学部材3bの移動方向を制限するための
ヒンジ機構、15は駆動回路19、電磁石コイル32、
動力伝達部材31、永久磁石29、30から構成され、
第2の光学部材3bに伝える動力を発生させるためのア
クチェータ、12はアクチェータ15の発生する力を第
2の光学部材3bに伝達するために設けられたリンク機
構、9はアクチェータ15で発生した横方向の動きを縦
方向の力に変換するための支点、19はアクチェータ1
5を駆動させるための駆動回路、32は動力回路19か
ら発せられた電気信号に基ずき電磁力を発生させるため
の電磁石コイル、35は電磁石コイル32の発生した電
磁場と永久磁石29、30の磁界の間に発生する吸引
力、または反発力によって発生する横方向の発生モーメ
ント、29及び30は発生モーメント35を電磁石コイ
ル32間に与える得る永久磁石、31は発生モーメント
35をリンク機構12を介して第2の光学部材3bを保
持する為のホルダー21に伝達するための動力伝達部材
である。
Next, the configuration of FIG. 1 will be described. 40
Is a schematic view of a color changer. 1 is a light source that emits a light beam 2 before color information is added by a color changer 40, 25 is a reflector for aligning the light beam emitted by the light source 1 into parallel light, and 2 is a reflector 25 that emits light emitted by the light source 1 Light rays which are combined into parallel light and incident on the first optical member, 3a is the first optical member having a total reflection surface, and 6 is the first optical member
A multifunctional film formed on the total reflection surface side of the optical member 3a for facilitating extraction of evanescent light, and 7 is a first optical member 3a.
Total reflection surface provided on the surface of the multifunctional film 6
Is a total reflection light in which the incident light ray 2 is totally reflected by the total reflection surface 7, 3b is a second optical member for extracting evanescent light having the elastic member 5 and the extraction surface 8, and 5 is a second optical member. An elastic member provided with an extraction surface provided on 3b, 8 is an extraction surface provided on a surface of the elastic member 5 provided in the second optical member 3b opposed to the first optical member 3a, and 24 is an extraction surface. By physically moving the second optical member 3 b by the actuator 15, the fluid 10 flowing into the space generated between the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 causes the second optical member 3 b to be moved by the force generated by the actuator 15. A gap 11, which is physically moved to increase the distance between the total reflection surface 7 and the extraction surface 8, is provided in the first optical member 3a and the second optical member 3b,
A fluid pocket for storing a fluid 24 between the total reflection surface 7 and the extraction surface 8; 21 is a holder for supporting the first optical member 3a or the second optical member 3b; The color filter 22 is provided at a position facing the extraction surface 8 of the second optical member 3b so that the second optical member 3b separates the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 by the force generated by the actuator 15. A rotation moment 20 generated by acting on the direction, a hinge mechanism 20 for restricting a moving direction of the second optical member 3b by a force of the actuator 15, a driving circuit 19, an electromagnet coil 32,
It is composed of a power transmission member 31, permanent magnets 29 and 30,
An actuator 12 for generating power to be transmitted to the second optical member 3b, a link mechanism 12 provided for transmitting the force generated by the actuator 15 to the second optical member 3b, and a horizontal mechanism 9 generated by the actuator 15 A fulcrum for converting the directional movement into a longitudinal force, 19 is an actuator 1
5, a driving circuit for driving the electromagnetic circuit 5, an electromagnetic coil 32 for generating an electromagnetic force based on an electric signal generated from the power circuit 19, and a electromagnetic circuit 35 for the electromagnetic field generated by the electromagnetic coil 32 and the permanent magnets 29, 30 The laterally generated moments generated by the attraction or repulsion generated during the magnetic field, 29 and 30 are permanent magnets that can provide the generated moment 35 between the electromagnet coils 32, and 31 is the generated magnet 35 via the link mechanism 12. And a power transmission member for transmitting to the holder 21 for holding the second optical member 3b.

【0028】次に、動作について説明する。アクチェー
タ15では駆動回路19で発せられた電気信号に基ずき
電磁コイル32に電流が流れ電磁界が発生する。この電
磁界と永久磁石30の発する磁界の向きにより吸引力が
働き電磁コイルは発生モーメント35によって、永久磁
石30側に移動する。この発生モーメント35の力は動
力伝達部材31によりリンク機構12に伝達され支点9
を支点として第2の光学部材3bが下方向に移動する向
きの力が第2の光学部材3bを保持するホルダー21に
伝達され、この力により第2の光学部材3bはヒンジ機
構20を支点として回転モーメント22として第2の光
学部材3bに伝達される。この時、リンク機構12は変
位拡大機構であるてこになっており、アクチェータ15
で発せられた発生モーメント35の変位量は拡大され回
転モーメント22となり、第2の光学部材3bはヒンジ
機構20を支点として全反射面7と抽出面8は離れる方
向に回転移動しギャップ10が生ずる。この時、流体ポ
ケット11に閉じ込められていた流体24は周囲圧力に
比べ高圧で閉じ込められていた事から、全反射面7と抽
出面8が離れる方向に作用しスイッチング速度の短縮に
寄与する。このように全反射面7と抽出面8が離れた第
2の位置にある場合は、光源1で発せられ、リフレクタ
ー25で平行光にされた光線2は第1の光学部材3aに入
射し多機能膜6を経て全反射面7に到達する。ここで、
エバネッセント光を迎える抽出面8が近接していないた
めに1波長またはそれ以下の波長分漏れ出した光線2は
全反射面7に戻り全反射光線4として、上部に進行方向
を切り変えられる。この時全反射光線4の進行方向には
色フィルターが配置されていないために、全反射光線4
に色情報が付加されない状態のままとなる。
Next, the operation will be described. In the actuator 15, a current flows through the electromagnetic coil 32 based on the electric signal generated by the drive circuit 19 to generate an electromagnetic field. An attractive force acts on the electromagnetic field and the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet 30 to move the electromagnetic coil toward the permanent magnet 30 by the generated moment 35. The force of the generated moment 35 is transmitted to the link mechanism 12 by the power transmission member 31 and the fulcrum 9
The force in the direction in which the second optical member 3b moves downward with the fulcrum as the fulcrum is transmitted to the holder 21 that holds the second optical member 3b, and the second optical member 3b is pivotally supported on the hinge mechanism 20 by this force. The rotational moment 22 is transmitted to the second optical member 3b. At this time, the link mechanism 12 is a lever which is a displacement magnifying mechanism, and the actuator 15
The displacement amount of the generated moment 35 generated in the step (2) is enlarged to become the rotational moment 22, and the second optical member 3b rotates around the hinge mechanism 20 in the direction in which the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 move away from each other to form the gap 10. . At this time, since the fluid 24 confined in the fluid pocket 11 is confined at a higher pressure than the ambient pressure, it acts in a direction in which the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 move away from each other, contributing to a reduction in switching speed. When the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 are at the second position separated from each other, the light beam 2 emitted from the light source 1 and converted into parallel light by the reflector 25 enters the first optical member 3a and The light reaches the total reflection surface 7 via the functional film 6. here,
Since the extraction surface 8 receiving the evanescent light is not close, the light beam 2 leaking out by one wavelength or less wavelength returns to the total reflection surface 7 and is switched as the total reflection light beam 4 to the upper part. At this time, since no color filter is arranged in the traveling direction of the total reflection light 4, the total reflection light 4
Remain in a state in which no color information is added to.

【0029】次にエバネッセント光が抽出面で抽出され
る第1の位置について、図1(b)をもって説明する。
アクチェータ15を駆動するための駆動回路19で発生
する電気信号を切り替え電磁石コイル32に通電する電
流の向きを反転する事により、電磁石コイル32で発生
する電磁界の向きは反転し、この電磁界と永久磁石30
の発する磁界の向きに反発力が生じ、逆に永久磁石29
との間には吸引力が生ずる。電磁コイル32は発生モー
メント35によって、永久磁石29側に移動する。この
発生モーメント35の力は動力伝達部材31によりリン
ク機構12に伝達され支点9を支点として第2の光学部
材3bが上方向に移動する向きの力が伝達され、この力
により第2の光学部材3bはヒンジ機構20を支点とし
て回転モーメント22として第2の光学部材3bに伝達
される。この時、リンク機構12は変位拡大のてことな
っており、アクチェータ15で発せられた発生モーメン
ト35の変位量は拡大され回転モーメント22となり、
第2の光学部材3bはヒンジ機構20を支点として全反
射面7と抽出面8は近づく方向に回転移動する。この
時、全反射面7と抽出面8間の流体23は、ギャップ1
0が狭まると共に周囲へ流出、または、流体ポケット1
1に流入する事となる。流体ポケット11は流体23が
流入する事により、ギャップ10に存在した流体23の
排出がスムーズに行われ全反射面7と抽出面8が密着、
または限りなく近接する場合のスイッチング速度の短縮
に寄与する。また、流体ポケット11は全反射面7およ
び抽出面8側の開口面積が広く、反対側の断面積が狭い
事から、流体23の流入は短時間で可能であり、高速ス
イッチングに有効である。
Next, the first position where the evanescent light is extracted on the extraction surface will be described with reference to FIG.
By switching the electric signal generated in the drive circuit 19 for driving the actuator 15 and inverting the direction of the current flowing through the electromagnet coil 32, the direction of the electromagnetic field generated in the electromagnet coil 32 is inverted. Permanent magnet 30
A repulsive force is generated in the direction of the magnetic field generated by the
And a suction force is generated between them. The electromagnetic coil 32 is moved toward the permanent magnet 29 by the generated moment 35. The force of the generated moment 35 is transmitted to the link mechanism 12 by the power transmission member 31, and the force in the direction in which the second optical member 3b moves upward with the fulcrum 9 as the fulcrum is transmitted. 3b is transmitted to the second optical member 3b as a rotational moment 22 with the hinge mechanism 20 as a fulcrum. At this time, the displacement of the link mechanism 12 is expanded, and the displacement of the generated moment 35 generated by the actuator 15 is expanded to become the rotational moment 22,
In the second optical member 3b, the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 rotate around the hinge mechanism 20 as a fulcrum. At this time, the fluid 23 between the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 has a gap 1
0 narrows and flows to the surroundings, or fluid pocket 1
It will flow into 1. When the fluid 23 flows into the fluid pocket 11, the fluid 23 existing in the gap 10 is smoothly discharged, and the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 are in close contact with each other.
Or, it contributes to shortening of the switching speed in the case of extremely close proximity. Further, since the fluid pocket 11 has a large opening area on the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 side and a small cross-sectional area on the opposite side, the inflow of the fluid 23 is possible in a short time, which is effective for high-speed switching.

【0030】このように第1の光学部材3aの全反射面7
と第2の光学部材3bに備えられた抽出面8が密着また
は、限りなく接近する第1の位置にある状態では、光源
1で発せられ、リフレクター6で平行光にされた光線2
は第1の光学部材3aに入射し多機能膜6を経て全反射面
7に到達する。ここで、エバネッセント光を迎える抽出
面8が密着または、限りなく近接しているので、1波長
またはそれ以下の波長分漏れ出した光線2は、抽出面8
で抽出され弾性部材5を経て、第2の光学部材3bを直
進し第2の光学部材から出射される。この時全反射光線
4の進行方向には光線2に色情報を付加するための色フ
ィルター39が配置されており、光線2に色情報が付加
された状態で出射され透過光27は着色された光線とな
る。
As described above, the total reflection surface 7 of the first optical member 3a
In a state where the extraction surface 8 provided on the second optical member 3b is in close contact with or in the first position where the extraction surface 8 is infinitely close, the light beam 2 emitted from the light source 1 and made parallel by the reflector 6
Is incident on the first optical member 3a and reaches the total reflection surface 7 via the multifunctional film 6. Here, since the extraction surface 8 receiving the evanescent light is in close contact or infinitely close, the light beam 2 leaking out by one or less wavelengths is extracted from the extraction surface 8.
The light passes through the second optical member 3b through the elastic member 5 and is emitted from the second optical member. At this time, a color filter 39 for adding color information to the light beam 2 is disposed in the traveling direction of the total reflection light beam 4, and the transmitted light 27 is emitted with the color information added to the light beam 2 and the transmitted light 27 is colored. It becomes a ray.

【0031】ここで、光学部材3が、ホルダー21によ
って固定されているために、リンク機構12によって伝
達された力は、全反射面7および抽出面8が限りなく近
接できるよう回転モーメント22として第2の光学部材
3bに伝達され均一な力で、全反射面7と抽出面8が密
着できる事となる。
Here, since the optical member 3 is fixed by the holder 21, the force transmitted by the link mechanism 12 is applied as a rotational moment 22 so that the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 can approach each other as much as possible. The total reflection surface 7 and the extraction surface 8 can be brought into close contact with the uniform force transmitted to the second optical member 3b.

【0032】更に、第2の光学部材3bには、抽出面8
側に弾性部材5層を備えているために、アクチェータ1
5の発生モーメント35及び回転モーメント22によっ
て、抽出面8が微妙に変形し、全反射面7及び抽出面8
がより密着しエバネッセント光の抽出に寄与し、光透過
効率を向上させている。
Further, the extraction surface 8 is provided on the second optical member 3b.
The actuator 1 has five layers of elastic members on the side.
5, the extraction surface 8 is delicately deformed by the generated moment 35 and the rotation moment 22, and the total reflection surface 7 and the extraction surface 8
Are more closely adhered to each other and contribute to the extraction of evanescent light, improving the light transmission efficiency.

【0033】以上記述したとおり、光源1で発せられた
光線2は全反射面7でエバネッセント光が抽出されず全
反射する場合と、抽出面8で抽出され透過する事により
光線の進行方向を切り替え、光の進行方向の片側に色フ
ィルター39を配置し光線2に色情報を付加または付加
しない事により、光線の色を切り替えるカラーチェンジ
ャ−を実現したものである。
As described above, the light beam 2 emitted from the light source 1 switches the traveling direction of the light beam when the evanescent light is not extracted by the total reflection surface 7 and is totally reflected, and when the light beam 2 is extracted and transmitted by the extraction surface 8. A color changer for switching the color of the light beam is realized by disposing a color filter 39 on one side in the light traveling direction and adding or not adding color information to the light beam 2.

【0034】〔実施の形態2〕図2は本発明のカラーチ
ェンジャーの構成の一例を示す。カラーチェンジャー
は、入射した光線を全反射面で反射した場合(図2
(a))と、抽出面で光線を抽出し光線を直進させた状
態(図2(b))とで光線の進行方向を切り替え、全反
射した光線にのみ色フィルターにより色情報を付加する
事により、高速な光線の色きり変えが実現できるもので
ある。
[Embodiment 2] FIG. 2 shows an example of the structure of a color changer according to the present invention. The color changer reflects incident light rays on the total reflection surface (Fig. 2
(A)) and a state in which the light ray is extracted on the extraction surface and the light ray is made to travel straight (FIG. 2B), and the traveling direction of the light ray is switched, and color information is added to only the totally reflected light ray by a color filter. Thus, it is possible to realize high-speed color change of light rays.

【0035】次に、図2の構成について説明する。40
はカラーチェンジャーの構成図である。1はカラーチェ
ンジャー40で色情報を付加する前の光線2を発する光
源、2は光源1で発せられた光を第1の光学部材3aに備
えられた全反射面7に照射する光線、3aは全反射面7を
備えた第1の光学部材、6は第1の光学部材3aの全反射面
7側に成膜された多機能膜、7は第1の光学部材3aに成
膜された多機能膜6の抽出面8側に備えられた全反射
面、4は光線2が全反射面7によって全反射した全反射
光線、39は全反射光線4色情報を付加するためのカラ
ーフィルター、3bは弾性部材5と抽出面8を備えたエ
バネッセント光を抽出する為の第2の光学部材、5は第2
の光学部材3bの抽出面側に設けられた抽出面8を備え
た弾性部材、8は第2の光学部材36中の弾性部材5の
全反射面7と対峙する面に設けられたエバネッセント光
を抽出するための抽出面、24は全反射面7と抽出面8
間に生ずるギャップ10に流入した流体、38は流動路
33を経てギャップ10に流入する流体、10はアクチ
ェータ15の発する力によって第2の光学部材3bを物
理的に動かし全反射面7と抽出面8の間隔が開いた際に
生ずるギャップ、33は第1の光学部材3a及び第2の光学
部材3b中に設けられ、全反射面7と抽出面8間の流体
24を流入または流出させるための周囲と貫通した流動
路、21は第1の光学部材3aまたは第2の光学部材3b
を支持するためのホルダー、39は全反射光線4に色情
報を付加するために第1の光学部材3aの全反射面7か
ら反射した全反射光線4の光路中に設けられた色フィル
ター、19はアクチェータ15に電気信号を送るための
駆動回路、15は駆動回路19から送られた電気信号に
基づき収縮または伸びる方向に駆動するアクチェータ
で、積層ピエゾで形成されており光学部材3内に組み込
まれている。17は駆動回路19からの電気信号に基づ
きアクチェータ15が伸びる方向に発生したアクチェー
タ伸力F1、34は光学部材3を支持したホルダー21の
移動方向を拘束するためのガイドレール、14は第2の
光学部材3bに一定の荷重をかけるための弾性体、13
は弾性体14が持つ伸び方向のばね乗数で与えられる伸
力であり、ホルダー21を介して第2の光学部材を加圧
している。41はホルダー21を介して第2の光学部材
3bに与える荷重を微調整するための微調整機構であ
る。
Next, the configuration of FIG. 2 will be described. 40
FIG. 2 is a configuration diagram of a color changer. 1 is a light source that emits a light beam 2 before color information is added by a color changer 40, 2 is a light beam that irradiates the light emitted by the light source 1 to a total reflection surface 7 provided in a first optical member 3a, and 3a is A first optical member having a total reflection surface 7, a multifunctional film 6 formed on the total reflection surface 7 side of the first optical member 3a, and a multifunctional film 7 formed on the first optical member 3a. A total reflection surface 4 provided on the extraction surface 8 side of the functional film 6, a total reflection light 4 where the light ray 2 is totally reflected by the total reflection surface 7, a color filter 39 for adding four color information of the total reflection light 3, 3 b Is a second optical member having an elastic member 5 and an extraction surface 8 for extracting evanescent light, and 5 is a second optical member.
An elastic member provided with an extraction surface 8 provided on the extraction surface side of the optical member 3b. The evanescent light 8 provided on the surface of the elastic member 5 in the second optical member 36 which faces the total reflection surface 7 is provided. An extraction surface for extraction, 24 is a total reflection surface 7 and an extraction surface 8
The fluid 38 that has flowed into the gap 10 and the fluid 38 that has flowed into the gap 10 via the flow path 33 physically moves the second optical member 3 b by the force generated by the actuator 15, causing the total reflection surface 7 and the extraction surface to move. A gap 33 generated when the interval of the gap 8 is widened is provided in the first optical member 3a and the second optical member 3b, and is used for inflow or outflow of the fluid 24 between the total reflection surface 7 and the extraction surface 8. A flow path that penetrates the surroundings, 21 is the first optical member 3a or the second optical member 3b
Is a color filter provided in the optical path of the total reflection light 4 reflected from the total reflection surface 7 of the first optical member 3a to add color information to the total reflection light 4; Is a drive circuit for sending an electric signal to the actuator 15, and 15 is an actuator that is driven in a contracting or expanding direction based on the electric signal sent from the driving circuit 19, and is formed by a laminated piezo and incorporated in the optical member 3. ing. Reference numeral 17 denotes an actuator extension force F1 generated in the direction in which the actuator 15 extends based on an electric signal from the drive circuit 19; and 34, a guide rail for restricting the moving direction of the holder 21 supporting the optical member 3, and 14 a second rail. An elastic body for applying a constant load to the optical member 3b, 13
Is an extension force given by a spring multiplier in the extension direction of the elastic body 14 and presses the second optical member via the holder 21. Reference numeral 41 denotes a fine adjustment mechanism for finely adjusting the load applied to the second optical member 3b via the holder 21.

【0036】次に図2(a)を参照して光学部材3bが
エバネッセント光が抽出されない第2の位置にある場合
の全反射面で光線が全反射する動作について説明する。
駆動回路19で発生した電気信号に基づきアクチェータ
15は伸びる力が発生し、アクチェータ伸力17が発生
する。このアクチェータ伸び力17は弾性体14のもつ
伸び力13より大きい事からアクチェータ伸び力17の
発生と共に可動可能な第2の光学部材3bは、ホルダー
21に保持されガイドレール34に沿って弾性体13側
に移動し、全反射面7と抽出面8の間隔が開きギャップ
10が0.5ミクロン程度発生する。この時、全反射面7
と抽出面8の間隔が開く事により周囲より流体が流入す
ると共に、周辺から流入する流体38は周囲に貫通した
流動路33を介して、ギャップ10に流入する。この流
動路33を設ける事により流体38がギャップ間に流入
する事ができ第2の光学部材3bの高速な動きが可能と
なる。
Next, with reference to FIG. 2A, the operation of totally reflecting light rays on the total reflection surface when the optical member 3b is at the second position where evanescent light is not extracted will be described.
The actuator 15 generates an extending force based on the electric signal generated by the drive circuit 19, and the actuator expansion force 17 is generated. Since the actuator extension force 17 is greater than the extension force 13 of the elastic body 14, the second optical member 3b movable with the generation of the actuator extension force 17 is held by the holder 21 and moves along the guide rail 34 along the elastic body 13. Side, the interval between the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 is widened, and a gap 10 of about 0.5 μm is generated. At this time, the total reflection surface 7
By increasing the distance between the fluid and the extraction surface 8, the fluid flows in from the surroundings, and the fluid 38 flowing in from the surroundings flows into the gap 10 via the flow path 33 penetrating the periphery. By providing the flow path 33, the fluid 38 can flow between the gaps, and the second optical member 3b can move at high speed.

【0037】この時、光源1で発せられた光線2は第1
の光学部材3aに入射し多機能膜6を経て全反射面7に到
達する。ここで、エバネッセント光を迎える抽出面8が
近接していないために1波長またはそれ以下の波長分漏
れ出した光線2は全反射面7に戻り全反射光線4とし
て、上部に進行方向を切り替えられる。この時全反射光
線4の進行方向に色フィルター39が配置されているた
め、全反射光線4に色情報が付加される事となる。
At this time, the light beam 2 emitted from the light source 1
And reaches the total reflection surface 7 via the multifunctional film 6. Here, since the extraction surface 8 that receives the evanescent light is not close, the light beam 2 that has leaked by one wavelength or less is returned to the total reflection surface 7 and the traveling direction is switched upward as the total reflection light beam 4. . At this time, since the color filter 39 is disposed in the traveling direction of the total reflection light 4, color information is added to the total reflection light 4.

【0038】次にエバネッセント光が抽出面で抽出され
る第1の位置について、図2(b)をもって説明する。
アクチェータ15の駆動回路19で発生する電気信号を
切り替えアクチェータ15に送る事により、アクチェー
タ15は収縮しアクチェータ縮力18を発生する。この
時、弾性体14で生ずる伸び力13がホルダー21を介
して第2の光学部材3bに荷重されており、発生モーメ
ント35はアクチェータ15側に作用する。この発生モ
ーメント35によりホルダ21に保持された第2の光学
部材3bはガイドレール34に沿ってアクチェータ15
側に移動する。この時、ギャップ10は全反射面7と抽
出面8が近づく事から空間が狭まり流体は周囲に排出さ
れる、あるいは流動路33を介して周囲に流出する流体
38となって排出される。このようにギャップ10が著
しく狭くなる場合においては、ギャップ間に対流した流
体は瞬時に周辺に排出される必要があり、流動路33を
設ける事により効率的に流体を排出する事が可能とな
り、第2の光学部材3bを高速で移動させる事が可能と
なり、光路の切り替えが高速で行える事となる。
Next, the first position where the evanescent light is extracted on the extraction surface will be described with reference to FIG.
By transmitting an electric signal generated by the drive circuit 19 of the actuator 15 to the switching actuator 15, the actuator 15 contracts and generates an actuator contraction force 18. At this time, the extension force 13 generated by the elastic body 14 is loaded on the second optical member 3b via the holder 21, and the generated moment 35 acts on the actuator 15 side. The second optical member 3b held by the holder 21 by the generated moment 35 moves the actuator 15 along the guide rail 34.
Move to the side. At this time, since the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 are close to each other, the space of the gap 10 is narrowed and the fluid is discharged to the surroundings, or the fluid is discharged as the fluid 38 flowing out through the flow path 33 to the surroundings. When the gap 10 becomes extremely narrow in this way, the fluid convected between the gaps needs to be immediately discharged to the periphery, and the provision of the flow path 33 makes it possible to efficiently discharge the fluid. The second optical member 3b can be moved at high speed, and the optical path can be switched at high speed.

【0039】このとき全反射面7と抽出面8が密着また
は、限りなく接近する第1の位置にある状態では、光源
1で発せられた光線2は第1の光学部材3aに入射し多機
能膜6を経て全反射面7に到達する。ここで、全反射面
から漏れ出たエバネッセント光を迎える抽出面8が密着
または、限りなく近接しているので、1波長またはそれ
以下の波長分漏れ出した光線2は、抽出面8で抽出され
弾性部材5を経て、第2の光学部材3bを直進し第2の光
学部材から出射される。この時全反射光線4の進行方向
には光線2に色情報を付加するための色フィルター39
は配置されておらず、光線2には色情報が付加されない
状態で出射され透過光27は着色されない光線として出
射される。
At this time, in the state where the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 are in close contact with each other or at the first position where they are infinitely close, the light beam 2 emitted from the light source 1 is incident on the first optical member 3a and is multifunctional. The light reaches the total reflection surface 7 via the film 6. Here, since the extraction surface 8 receiving the evanescent light leaked from the total reflection surface is in close contact or as close as possible, the light beam 2 leaking out by one wavelength or less is extracted by the extraction surface 8. After passing through the elastic member 5, the light goes straight through the second optical member 3b and is emitted from the second optical member. At this time, a color filter 39 for adding color information to the light beam 2 in the traveling direction of the totally reflected light beam 4
Are not arranged, and the light beam 2 is emitted without color information added, and the transmitted light 27 is emitted as an uncolored light beam.

【0040】以上のように第2の光学部材3bを駆動回
路19及びアクチェータ15を用いて第2の光学部材3
bを第1の位置、あるいは第2の位置に移動させる事によ
り、光線2の進行方向を切り替え一方の光路中に色フィ
ルターを配置する事により、瞬時に光線の色を変化させ
るカラーチェンジャーが実現できる。
As described above, the second optical member 3b is converted into the second optical member 3b by using the drive circuit 19 and the actuator 15.
By moving b to the first position or the second position, the traveling direction of the light beam 2 is switched, and a color filter is placed in one of the optical paths to realize a color changer that instantaneously changes the color of the light beam. it can.

【0041】ここで、光学部材3が、ホルダー21によ
って固定され、更にガイドレール34にガイドされてい
る事から、第2の光学部材3bの抽出面8は、傾く事な
く全反射面7に沿った位置に位置決めされる事から、再
現性良く安定したスイッチングが可能となる。
Here, since the optical member 3 is fixed by the holder 21 and further guided by the guide rail 34, the extraction surface 8 of the second optical member 3b does not incline along the total reflection surface 7. Position, the switching can be stably performed with good reproducibility.

【0042】更に、このカラーチェンジャー40では第
2の光学部材3bにかける荷重を微調整できる微調整機
構41を備えており、弾性部材5及び抽出面8にかかる
荷重を調整できる事から、抽出面8で得るエバネッセン
ト光は安定したものとなる。また、この弾性体13及び
微調整機構41を備え調整を行う事により、アクチェー
タ15のアクチェータ伸力17とのバランスを調整する
事により、高速なスイッチングも可能となる。また、光
学部材3をホルダー21に固定する事により、アクチェ
ータ15または弾性体14で発生した力を光学部材3に
ほぼ均一に荷重する事ができスイッチングの安定動作に
寄与している。
Further, in this color changer 40,
Since a fine adjustment mechanism 41 that can finely adjust the load applied to the second optical member 3b is provided and the load applied to the elastic member 5 and the extraction surface 8 can be adjusted, the evanescent light obtained on the extraction surface 8 becomes stable. . In addition, by performing the adjustment by providing the elastic body 13 and the fine adjustment mechanism 41, the balance between the actuator 15 and the actuator extension force 17 is adjusted, thereby enabling high-speed switching. In addition, by fixing the optical member 3 to the holder 21, the force generated by the actuator 15 or the elastic body 14 can be substantially uniformly applied to the optical member 3, thereby contributing to stable switching operation.

【0043】また、本実施の形態のように、光学部材3
の内部に、アクチェータ15を埋め込む事により、アク
チェータの発するアクチェータ伸び力17を、動力伝達
部材やリンク機構などを介する事無く、直接光学部材3
に作用させる事により、動力伝達の時間短縮ができると
共に、前記動力伝達部位の歪みなどによるロスもなくす
事ができ、高速なスイッチングが可能となる。更に、ア
クチェータ15を複数個配置する事により、アクチェー
タの発する力を光学部材に均一に分配できる事からスイ
ッチング時間の高速化に対しては有効である。このよう
な埋め込みがたのアクチェータとしては、ピエゾアクチ
ェータが特に有効である。
Also, as in the present embodiment, the optical member 3
By embedding the actuator 15 in the inside, the actuator expansion force 17 generated by the actuator can be directly transmitted to the optical member 3 without passing through a power transmission member or a link mechanism.
The power transmission time can be reduced, and the loss due to the distortion of the power transmission portion can be eliminated, and high-speed switching can be performed. Further, by disposing a plurality of actuators 15, the force generated by the actuators can be uniformly distributed to the optical members, which is effective for shortening the switching time. As such an embedded actuator, a piezo actuator is particularly effective.

【0044】更に、第2の光学部材3bには、抽出面8
側に弾性部材5層を備えており、弾性体14の持つ伸び
力13によって、ホルダー21を介し、第2の光学部材
3bに伝達され、弾性部材5に形成された抽出面8が微
妙に変形し、全反射面7及び抽出面8がより密着しエバ
ネッセント光の抽出に寄与し、光透過効率を向上させて
いる。
Further, the extraction surface 8 is provided on the second optical member 3b.
The elastic member 14 is provided on the side thereof, and is transmitted to the second optical member 3b via the holder 21 by the extension force 13 of the elastic body 14, and the extraction surface 8 formed on the elastic member 5 is slightly deformed. However, the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 are more closely attached to each other, which contributes to the extraction of the evanescent light, and improves the light transmission efficiency.

【0045】また、屈折率の高い樹脂であるスーパーソ
ブリンで多機能膜6を全反射面7と抽出面8の界面に設
けることにより、図4で示す通り全反射面6と抽出面8
との間隔のギャップ10が広い場合においても全反射面
での反射率が低い。すなわちエバネッセント光の抽出に
よる透過光抽出が安定的に行なわれる事が可能となり、
安定した光スイッチングを実現できる事が分かる。
Further, by providing the multifunctional film 6 at the interface between the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 with a super sovereign resin having a high refractive index, the total reflection surface 6 and the extraction surface 8 are formed as shown in FIG.
The reflectance on the total reflection surface is low even when the gap 10 of the gap between the two is large. That is, it becomes possible to stably perform transmitted light extraction by extracting evanescent light,
It can be seen that stable optical switching can be realized.

【0046】また、図2に示す光学部材3aまたは光学部
材3b中に、流動路33を設ける事により、ギャップ1
0に滞留した流体を効率的に流動させる事が可能とな
る。順をおって説明すると、第2の光学部材3bがアク
チェータ15によって図2(b)の状態である第1の位
置から図2(a)に示す第2の位置に移動した際には、ギ
ャップ10間の圧力が周囲圧力に比べて低下する事か
ら、圧力差により周囲より流入する流体38が流動路3
3を経てギャップ10間に流入する。これにより光学部
材3bが第1の位置から第2の位置に移動する速度が速ま
り、色の切換え時間を短縮できる。一方、図2(a)に
示す光学部材3bが第2の位置から図2(b)に示す第1
の位置に移動する場合には、逆にギャップ10間の流体
の圧力が高まる事から、圧力差によりギャップ間の流体
は流動路33を経て流出する流体37となって周囲に流
出する。このように光学部材中に流体の移動するための
流動路33を設ける事により、光学部材3bの移動速度
が速まり、色の切換え時間を短縮できる。
The flow path 33 is provided in the optical member 3a or 3b shown in FIG.
It is possible to make the fluid staying at zero flow efficiently. Explaining in order, when the second optical member 3b is moved by the actuator 15 from the first position shown in FIG. 2B to the second position shown in FIG. 10 is lower than the ambient pressure, the fluid 38 flowing from the surroundings due to the pressure difference
3 and flows into the gap 10. Thereby, the speed at which the optical member 3b moves from the first position to the second position is increased, and the color switching time can be reduced. On the other hand, the optical member 3b shown in FIG. 2A is moved from the second position to the first position shown in FIG.
When the position moves to the position, the pressure of the fluid between the gaps 10 increases, so that the fluid between the gaps flows out through the flow path 33 as the fluid 37 due to the pressure difference. By providing the flow path 33 for moving the fluid in the optical member in this manner, the moving speed of the optical member 3b is increased, and the color switching time can be reduced.

【0047】また、図2(b)に示すエバネッセント波
を抽出する状態で抽出面8を均一に限りなく全反射面7
に近づける事を目的として、弾性体14及び微調整機構
41からなる調整機構42により弾性体14の持つ伸び
力13で与えられた適度な圧力を光学部材3bに加える
事によりギャップ10の間隔が無くなり安定したエバネ
セント波の抽出が行なえ安定した色切換えが可能とな
る。更に複数個の調整機構42を設ける事により、全反
射面7と抽出面8間のギャップ10をより均一に無くす
る事が可能となり更に均一なエバネセント波の抽出が可
能となる。また、光学部材3bが図2(a)に示す第2の
位置に移動する際には弾性体14の持つ伸力13はアク
チェータ15の発するアクチェータ伸力17より小さい
ために光学部材3bはアクチェータ15の発するモーメ
ント35の方向に移動する。この時の移動量は0.4μ
m程度の微量である。
Further, in the state of extracting the evanescent wave shown in FIG.
By applying an appropriate pressure given by the extension force 13 of the elastic body 14 to the optical member 3b by the adjustment mechanism 42 including the elastic body 14 and the fine adjustment mechanism 41 for the purpose of approximating A stable evanescent wave can be extracted, and stable color switching can be performed. Further, by providing a plurality of adjusting mechanisms 42, the gap 10 between the total reflection surface 7 and the extraction surface 8 can be eliminated more uniformly, and more uniform evanescent waves can be extracted. When the optical member 3b moves to the second position shown in FIG. 2A, the extension 13 of the elastic body 14 is smaller than the actuator extension 17 generated by the actuator 15, so that the optical member 3b is Move in the direction of the moment 35 generated by. The movement amount at this time is 0.4μ
It is a trace amount of about m.

【0048】次に図5、図6、図7を参照してカラーチ
ェンジャーの光スイッチに用いる光路スイッチの製造方
法について説明する。
Next, a method of manufacturing an optical path switch used for an optical switch of a color changer will be described with reference to FIGS.

【0049】図5は光学部材3aに多機能膜6を成膜した
図である。光学部材3aをホルダー21に固定し全反射面
7と周囲と貫通した流動路33をドリルで貫通させる。
次に全反射面7上に高周波CVD装置により多機能膜6を
積層する。この時多機能膜の膜厚は成膜レートと成膜時
間により制御できる。
FIG. 5 is a view showing a multifunctional film 6 formed on the optical member 3a. The optical member 3a is fixed to the holder 21 and the flow path 33 penetrating the total reflection surface 7 and the surroundings is drilled therethrough.
Next, the multifunctional film 6 is laminated on the total reflection surface 7 by a high-frequency CVD device. At this time, the thickness of the multifunctional film can be controlled by the film forming rate and the film forming time.

【0050】図6は光学部材3b上に弾性部材5を塗布
した図である。光学部材3bをホルダー21に固定し、
光学部材3bにドリルで流動路33を抽出面8から周囲
に向けて貫通させる。次に光学部材3bの抽出面8上に
弾性材料5である紫外線硬化型エポキシ樹脂を塗布す
る。
FIG. 6 is a diagram in which the elastic member 5 is applied on the optical member 3b. The optical member 3b is fixed to the holder 21,
The flow path 33 is made to penetrate the optical member 3b from the extraction surface 8 toward the periphery by a drill. Next, an ultraviolet curable epoxy resin as the elastic material 5 is applied on the extraction surface 8 of the optical member 3b.

【0051】次に図7を参照して対峙する光学部材面を
用いて対する光学部材の形状転写について説明する。図
6で示したガイドレール34に固定された光学部材3aの
多機能膜6に対峙する位置に同一のガイドレールに沿っ
て光学部材3bの弾性材料5が対峙するように配置し、
ガイドレール34に添って光学部材3bが固定されたホ
ルダー21を移動させ、弾性材料5が多機能膜6に密着
した状態にする。この時、弾性材料5の厚みが均一にな
るよう調整する事がより望ましい。また、弾性材料5と
多機能膜6の間に空気などが混入しないよう、周囲に比
べ減圧または真空の環境下に投入する事も全反射面6の
表面形状を抽出面8に転写する上で有効である。また、
光学部材3a及び光学部材3bが密着する方向にホルダー2
1を加圧する事も形状の転写には有効である。この状態
で光源1を点灯させ光線2を照射させる事により、光線
2に含まれた紫外線により弾性材5は対峙する多機能膜
6の表面形状を転写された状態で硬化される。充分に弾
性体5が硬化したところでホルダー21に逆方向の力を
かける事により多機能膜6と弾性材料5が剥離される。
剥離された弾性材料5には対峙した多機能膜6の形状が
転写されている。この剥離を容易にするため、多機能膜
7上に事前に離形材を塗布したり、逆に光学部材3b側
に弾性材料5との密着力を向上させる薬品処理を行なう
事も安定的な製造には有効である。また、光路スイッチ
の安定スイッチに当たっては、ホルダー、ガイドレー
ル、光学部材の組合わせは実際の光路スイッチに用いる
構成で、対峙するいずれかの光学部材面の型転写には有
効である。
Next, the transfer of the shape of the optical member will be described with reference to FIG. The elastic member 5 of the optical member 3b is arranged along the same guide rail at a position facing the multifunctional film 6 of the optical member 3a fixed to the guide rail 34 shown in FIG.
The holder 21 to which the optical member 3b is fixed is moved along the guide rail 34 so that the elastic material 5 is in close contact with the multifunctional film 6. At this time, it is more desirable to adjust the thickness of the elastic material 5 to be uniform. In order to prevent air and the like from being mixed between the elastic material 5 and the multifunctional film 6, introduction into a reduced pressure or vacuum environment as compared with the surroundings is also necessary in transferring the surface shape of the total reflection surface 6 to the extraction surface 8. It is valid. Also,
Holder 2 in the direction in which optical members 3a and 3b come into close contact with each other.
Pressing 1 is also effective for transferring the shape. By turning on the light source 1 and irradiating the light beam 2 in this state, the elastic material 5 is cured while transferring the surface shape of the facing multifunctional film 6 by the ultraviolet light included in the light beam 2. When the elastic body 5 is sufficiently hardened, the multifunctional film 6 and the elastic material 5 are separated by applying a force in the opposite direction to the holder 21.
The shape of the facing multifunctional film 6 is transferred to the separated elastic material 5. In order to facilitate this peeling, it is also stable to apply a release material on the multifunctional film 7 in advance, or to perform a chemical treatment on the optical member 3b side to improve the adhesive force with the elastic material 5 in advance. It is effective for manufacturing. Further, in the case of the stable switch of the optical path switch, the combination of the holder, the guide rail, and the optical member is configured to be used for an actual optical path switch, and is effective for transferring the pattern of any of the opposing optical member surfaces.

【0052】〔実施の形態3〕図3は複数個の光路スイ
ッチを組み合わせカラーチェンジャーを構成し、画像表
示装置に用いた例である。
[Embodiment 3] FIG. 3 shows an example in which a color changer is constructed by combining a plurality of optical path switches and used in an image display device.

【0053】以下、図3の構成について説明する。40
は光線2に色情報を付加するためのカラーチェンジャ
ー、26aはカラチェンジャー40内で駆動回路19の
信号に基づき光線の方向を切り替えるための光路スイッ
チ、1は画像を投影するための光源、2は光源1から発
せられ集光レンズで集光される光線、52aは光源1で発
せられた光線2を光路スイッチ26aに集光するための
集光レンズ、59aは集光レンズ52aによって収束された収
束光、58aは集光レンズ52aによって収束された光線の集
光点、53aは光路スイッチ26aで全反射した光線に赤色
情報を付加し拡散光を平行光にするための赤色コリメー
トレンズ、60aは光路スイッチ26aで抽出されたエバネッ
セント光が拡散しながら直進する拡散光、52bは直進
した拡散光60aを再び収束させるための集光レンズ、59a
は集光レンズ52bによって収束された収束光、58bは
収束レンズ52bによって光路スイッチ26bの全反射
面で収束された集光点、60bは光路スイッチ26bで
抽出されたエバネッセント光が再び拡散し直進する拡散
光、55は拡散光60bに青色情報を付加すると共に空間
光変調器に照射するために集光する青色凹面ミラー、5
9cは青色凹面ミラー55によって光線に青色情報を付
加され更に集光された収束光、53cは青色情報を持っ
た収束光を平行光にするためのコリメートレンズ、62a
は赤色コリメートレンズ53aによって、赤色情報が付加
され平行光にされた平行光、54aは平行光62aを空間光変
調器に照射するために光路を変更するミラー、63aはミ
ラー54aで反射された赤色情報を持った色付き平行光、6
2bは緑色コリメートレンズ53bによって、緑色情報が
付加され平行光にされた平行光、54bは緑色情報をもっ
た平行光62bを空間光変調器に照射するために緑の色情
報を持った光線のみを反射する緑反射ミラー、63bは緑
反射ミラー54bを反射または透過した色情報を持った色
付き平行光、62cはコリメートレンズ53cによって、青
色情報が付加された光線を平行光にされた平行光、54c
は青色情報をもった平行光62cを空間光変調器に照射す
るために青の色情報を持った光線のみを反射する青反射
ミラー、63cはミラー54cを反射または透過した色情報
を持った色付き平行光、51は駆動回路からの信号によ
って色付き平行光63cに画像情報を付加するための空
間光変調器、19は空間光変調器51に画像変調信号を
伝達するための駆動回路、61は色付き平行光63cを
空間光変調した画像光線、64は画像光線61を投射す
るための投射レンズ、56は光路スイッチ26a及び光
路スイッチ26bを周囲の環境と遮断及び減圧して光路
スイッチの安定動作または高速切換えを実現させるため
の減圧容器、50は前記の部位から構成される画像表示
装置である。
Hereinafter, the configuration of FIG. 3 will be described. 40
Is a color changer for adding color information to the light beam 2, 26a is an optical path switch for switching the direction of the light beam based on the signal of the drive circuit 19 in the color changer 40, 1 is a light source for projecting an image, and 2 is a light source. A light ray emitted from the light source 1 and condensed by the condenser lens, 52a is a condenser lens for condensing the light ray 2 emitted from the light source 1 to the optical path switch 26a, and 59a is a convergence converged by the condenser lens 52a. Light, 58a is a focal point of the light beam converged by the condenser lens 52a, 53a is a red collimating lens for adding red information to the light beam totally reflected by the optical path switch 26a to make diffused light parallel light, and 60a is an optical path. Diffusion light which evanescent light extracted by the switch 26a diffuses and travels straight, 52b is a condensing lens for converging the rectilinear diffusion light 60a again, 59a
Is a convergent light converged by the condensing lens 52b, 58b is a converging point converged on the total reflection surface of the optical path switch 26b by the converging lens 52b, and 60b is an evanescent light extracted by the optical path switch 26b which diffuses again and goes straight. The diffused light 55 is a blue concave mirror for adding blue information to the diffused light 60b and condensing the light to irradiate the spatial light modulator.
Reference numeral 9c denotes a convergent light which is obtained by adding blue information to the light beam by the blue concave mirror 55 and further condensed. 53c is a collimating lens for converting the convergent light having the blue information into parallel light.
Is a parallel light to which red information is added by the red collimating lens 53a and turned into parallel light, 54a is a mirror that changes the optical path to irradiate the parallel light 62a to the spatial light modulator, and 63a is red reflected by the mirror 54a. Colored parallel light with information, 6
2b is a parallel light with green information added by a green collimating lens 53b to be a parallel light, and 54b is only a light beam with green color information to irradiate a parallel light 62b with green information to a spatial light modulator. , 63b is a colored parallel light having color information reflected or transmitted by the green reflecting mirror 54b, 62c is a parallel light obtained by converting a light beam to which blue information is added by a collimating lens 53c into a parallel light, 54c
Is a blue reflection mirror that reflects only light having blue color information to irradiate the parallel light 62c with blue information to the spatial light modulator, and 63c is colored with color information reflected or transmitted by the mirror 54c. Parallel light, 51 is a spatial light modulator for adding image information to the colored parallel light 63c by a signal from the drive circuit, 19 is a drive circuit for transmitting an image modulation signal to the spatial light modulator 51, 61 is colored An image light beam obtained by spatially modulating the parallel light 63c, 64 is a projection lens for projecting the image light beam 61, 56 is an optical path switch 26a and an optical path switch 26b which are cut off and decompressed from the surrounding environment and depressurized to operate the optical path switch stably or at high speed A decompression container 50 for realizing the switching is an image display device composed of the above-mentioned parts.

【0054】以下に図3を参照し動作について説明す
る。光源1で発せられた光線2は集光レンズ52aによって
光路スイッチ26aの全反射面で集光し集光点58aとなる。
この時光路スイッチ26aは駆動回路19の信号によりエ
バネッセント光を抽出できる状態となっており、集光し
た光線は再び拡散光60aとなって直進する。拡散光60aは
集光レンズ52bで再び集光され収束光59bとなって
直進する。同様に光路スイッチ26bの全反射面で集光し
集光点58bを持った光は、光路スイッチ26bは駆動回路
19の信号によりエバネッセント光を抽出できる状態と
なっている事から、抽出されたエバネッセント光は直進
し拡散光60bとなって青色凹ミラー55に照射され
る。ここで拡散光60bは青色情報を付加された青色の
光となり青色凹ミラー55の反射角度に収束光59cと
なって反射されコリーメートレンズ53cに入射され平
行光に変換され平行光62cとなって青反射ミラー54
cに照射される。青反射ミラー54cは表面に誘電体膜
を形成したガラス板で形成されており、青色波長領域の
光を反射しその他の波長の光は透過する特性を持ってい
る。青色反射ミラー54cで反射された青色の色情報を
持つ色付き平行光63cは空間光変調器51に照射され
駆動回路19の信号に基き青色の光に対応した画像デー
タで色付き平行光63cは変調される。この光は画像光
線61となって、投射レンズ64で投射され青色の画像
が表示される。
The operation will be described below with reference to FIG. The light beam 2 emitted from the light source 1 is condensed on the total reflection surface of the optical path switch 26a by the condensing lens 52a and becomes a converging point 58a.
At this time, the optical path switch 26a is in a state in which evanescent light can be extracted by the signal of the drive circuit 19, and the condensed light travels straight again as diffused light 60a. The diffused light 60a is condensed again by the condenser lens 52b, and travels straight as convergent light 59b. Similarly, the light that has been condensed on the total reflection surface of the optical path switch 26b and has the focal point 58b is in a state where the optical path switch 26b can extract the evanescent light by the signal of the drive circuit 19, The light travels straight and becomes the diffused light 60b and is applied to the blue concave mirror 55. Here, the diffused light 60b becomes blue light to which blue information is added, is reflected as a convergent light 59c at the reflection angle of the blue concave mirror 55, is incident on the collimate lens 53c, is converted into parallel light, and becomes parallel light 62c. Blue reflection mirror 54
c. The blue reflection mirror 54c is formed of a glass plate having a dielectric film formed on the surface, and has a characteristic of reflecting light in a blue wavelength region and transmitting light of other wavelengths. The colored parallel light 63c having blue color information reflected by the blue reflecting mirror 54c is irradiated to the spatial light modulator 51, and the colored parallel light 63c is modulated with image data corresponding to the blue light based on a signal of the drive circuit 19. You. This light becomes an image light beam 61 and is projected by the projection lens 64 to display a blue image.

【0055】つぎに赤色の画像表示について説明する。
光源1で発せられた光線2は集光レンズ52aで集光さ
れ光路スイッチ26aに入射される。この時、光路スイッ
チ26aは駆動回路19の信号により全反射面から漏れ出
した光を抽出しない状態に駆動され、収束光59aは全反
射面で全反射し赤色コリメートレンズ53aに入射し、赤
色情報を付加されると共に平行光62aとなってミラー54a
に入射し、色付き平行光63aとなって空間光変調器51
側に反射される。反射された色付き平行光63aは直進し
緑反射ミラー54bに入射されるが、緑反射ミラー54
bでは緑色波長領域の光線のみを反射し他の波長の光線
は透過する事から、入射した赤色の色付き平行光63aは
直進し色付き平行光63bとなり、同様に青反射ミラー
54cにおいても透過し赤色の色付き平行光63cは空
間光変調器51に入射され、駆動回路19の発する赤色
の画像情報を空間光変調器51で色付き平行光63cに
画像情報を付加する。ここで、変調された画像は、赤色
の画像光線となって投射レンズ64によって、赤色の画
像を表示できる。
Next, the display of a red image will be described.
The light beam 2 emitted from the light source 1 is condensed by the condenser lens 52a and enters the optical path switch 26a. At this time, the optical path switch 26a is driven by the signal of the driving circuit 19 so as not to extract the light leaked from the total reflection surface, and the convergent light 59a is totally reflected by the total reflection surface and is incident on the red collimating lens 53a, so that the red information Is added and the light becomes a parallel light 62a and becomes a mirror 54a.
To the spatial light modulator 51 as a colored parallel light 63a.
Reflected to the side. The reflected colored parallel light 63a travels straight and enters the green reflecting mirror 54b.
b, only the light in the green wavelength region is reflected and the light of other wavelengths is transmitted, so that the incident red colored parallel light 63a goes straight and becomes colored parallel light 63b. Is input to the spatial light modulator 51, and the spatial light modulator 51 adds the image information of the red image generated by the drive circuit 19 to the colored parallel light 63c. Here, the modulated image is converted into a red image light beam, and a red image can be displayed by the projection lens 64.

【0056】また、緑色の画像についても同様に、駆動
回路19は緑色画像の表示モードとなり、光路スイッチ
26aはエバネッセント光抽出の状態、26bはエバネッ
セント光を抽出しない状態、空間光変調器51は緑画像
を変調するための駆動信号を発生する。光源1で発せら
れた光線2光路スイッチ26aを経て集光レンズ52bで
集光され、収束光59bは光路スイッチ26bの全反射
面で集光点58bとなり、光路スイッチ26bの全反射
面で全反射し、緑色コリメートレンズ53bで緑色情報
を付加されると共に、平行光に変換された後、緑色の平
行光となって緑反射ミラー54bに入射する。緑反射ミ
ラー54bでは、緑色波長帯の光線である平行光62c
は全反射され色付き平行光63cとなって空間光変調器
51に照射し、緑色画像が空間変調器51で付加され画
像光線61となって投射レンズ64を経て投射され、緑
色画像が表示される。
Similarly, for the green image, the drive circuit 19 is set to the green image display mode, and the optical path switch is set.
26a is a state in which evanescent light is extracted, 26b is a state in which evanescent light is not extracted, and the spatial light modulator 51 generates a drive signal for modulating a green image. The light beam 2 emitted from the light source 1 is condensed by the condenser lens 52b via the optical path switch 26a, and the convergent light 59b is condensed at the focal point 58b on the total reflection surface of the optical path switch 26b and totally reflected on the total reflection surface of the optical path switch 26b. Then, while green information is added by the green collimating lens 53b and converted into parallel light, the light becomes green parallel light and is incident on the green reflection mirror 54b. In the green reflection mirror 54b, the parallel light 62c, which is a light ray in the green wavelength band,
Is totally reflected and becomes a colored parallel light 63c and irradiates the spatial light modulator 51, and a green image is added by the spatial modulator 51 to become an image light beam 61 and is projected through the projection lens 64 to display a green image. .

【0057】このように光線をカラーチェンジャー40
を使用して赤、緑、青の光線に切換える事により高速な
色切換えが実現でき、それぞれに同期した赤、緑、青の
画像情報を空間光変調器51で 付加する事によりそれ
ぞれの色の画像が表示可能となり、光源1の発する光線
2をお有効に活用できる事から省エネ型の画像表示装置
50を実現できる。
As described above, the light beam is transmitted to the color changer 40.
By switching to the red, green, and blue light beams by using, the high-speed color switching can be realized, and by adding the red, green, and blue image information synchronized with each other by the spatial light modulator 51, each color can be changed. Since an image can be displayed and the light beam 2 emitted from the light source 1 can be effectively used, an energy-saving image display device 50 can be realized.

【0058】また、光線を集光レンズ52a、52bによ
り光路スイッチ26a、26bの全反射面で集光点58a、5
8bを持つよう配置する事により、エバネセント波を抽
出する抽出面の面積を小さくできる事から、光路スイッ
チ26a、26bの小型化が実現でき、より安定したスイ
ッチングが可能となる。
The light rays are condensed by the condenser lenses 52a and 52b on the total reflection surfaces of the optical path switches 26a and 26b.
By arranging the optical path switches 8b, the area of the extraction surface for extracting evanescent waves can be reduced, so that the optical path switches 26a and 26b can be downsized, and more stable switching can be performed.

【0059】また、カラーチェンジャー40を減圧容器
56内に収納した事により、周囲環境と遮断でき、周囲
の湿度変化による光路スイッチ26a、26bへの水滴
の付着が防止でき、全反射面と抽出面の吸着が防止され
る事により、安定したカラーチェンジを実現できる。さ
らに、減圧した事により光路スイッチ26a、26bの
受ける周囲の流体の影響が軽減でき高速な光路切換えが
可能となり、色切換え時間に要するロス時間が軽減され
光源1の発する光線2の更なる効率的な利用が実現でき
る。
Further, since the color changer 40 is housed in the decompression container 56, it can be shielded from the surrounding environment, water droplets can be prevented from adhering to the optical path switches 26a and 26b due to a change in ambient humidity, and the total reflection surface and the extraction surface can be prevented. Stable color change can be realized by preventing the adsorption of the color. Further, by reducing the pressure, the influence of the surrounding fluid received by the optical path switches 26a and 26b can be reduced, so that the optical path can be switched at a high speed, the loss time required for the color switching time is reduced, and the light beam 2 emitted from the light source 1 is more efficiently used. Use can be realized.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラーチ
ェンジャーを用いることにより、瞬時に光線の色情報を
切り替える事が可能であり、前記カラーチェンジャーと
光源と空間光変調素子と投射レンズから画像表示装置を
構成したさいには、光源の光利用効率を向上させるとい
う利点を有している。
As described above, by using the color changer of the present invention, it is possible to instantaneously switch the color information of the light beam, and it is possible to change the color information of the light from the color changer, the light source, the spatial light modulator and the projection lens. When configuring the display device, there is an advantage that the light use efficiency of the light source is improved.

【0061】また、カラーチェンジャー内に設けた光路
スイッチに入射する光線を収束光とする事で光路スイッ
チを小型化できると共に、エバネッセント光の安定的な
抽出や、高速なスイッチングが可能となる。
Further, by making the light beam incident on the optical path switch provided in the color changer into convergent light, the optical path switch can be miniaturized, and stable extraction of evanescent light and high-speed switching become possible.

【0062】また、このカラーチェンジャーにおいて、
第1の光学部材または、第2の光学部材のいずれかを弾性
材で形成する。または、第1の光学部材または第2の光学
部材の対峙側に弾性膜を設けることにより、エバネッセ
ント光を抽出する第1の位置に移動した際、前記弾性材
または、弾性膜が変形することにより、第1の光学部材
と第2の光学部材間のギャップが限りなく少なくなるた
めに効率的なエバネッセント光の抽出を行うことが出来
るという利点を有する。
In this color changer,
Either the first optical member or the second optical member is formed of an elastic material. Alternatively, by providing an elastic film on the side facing the first optical member or the second optical member, when moving to the first position where evanescent light is extracted, the elastic material or the elastic film is deformed. In addition, since the gap between the first optical member and the second optical member is reduced as much as possible, there is an advantage that the evanescent light can be efficiently extracted.

【0063】また、全反射面と抽出面の界面に、対峙す
る面の形状を転写したうえで界面を接触または、接近さ
せる事により安定したエバネッセント光の抽出が可能と
なる。
Further, by transferring the shape of the facing surface to the interface between the total reflection surface and the extraction surface and then contacting or approaching the interface, stable extraction of evanescent light becomes possible.

【0064】また、カラーチェンジャーの第1の光学部
材または、第2の光学部材に多機能膜を設ける事によ
り、第1の位置において、第1の光学部材と第2の光学部
材の間のギャップが若干ある状態においてもエバネッセ
ント光の抽出が安定的にでき色の切換えが安定的に行な
えるという利点を有する。
Further, by providing a multifunctional film on the first optical member or the second optical member of the color changer, the gap between the first optical member and the second optical member at the first position is provided. However, there is an advantage that the evanescent light can be stably extracted and the color can be switched stably even in a state where there is a small amount of light.

【0065】また、カラーチェンジャーの第1の光学部
材、及び第2の光学部材を密閉した容器内に設け、容器
内の圧力を周囲圧力に比べ低圧または真空状態にする事
により、光学部材の移動の際に生ずる流体抵抗を軽減す
ることが可能となり色の切換え時間を短縮できるという
利点を有する。
Further, the first optical member and the second optical member of the color changer are provided in a sealed container, and the pressure in the container is set lower than the ambient pressure or in a vacuum state, thereby moving the optical member. This has the advantage that the fluid resistance generated in this case can be reduced and the color switching time can be reduced.

【0066】また、カラーチェンジャーの第1の光学部
材、及び第2の光学部材を密閉した容器内に設け、容器
内を周囲環境と遮断する事により、外部の湿度による影
響を受ける事無く、液体の抽出面または全反射面への付
着が防止でき光学部材の張り付き防止に寄与する。従っ
て光学部材を第1の位置または第2の位置に容易に移動さ
せることが出来ることで、色の切換えを安定動作させる
ことができるという利点を有する。
Further, the first optical member and the second optical member of the color changer are provided in a sealed container, and the inside of the container is shielded from the surrounding environment, so that the liquid is not affected by external humidity. Can be prevented from adhering to the extraction surface or the total reflection surface, which contributes to prevention of sticking of the optical member. Therefore, since the optical member can be easily moved to the first position or the second position, there is an advantage that the color switching can be stably performed.

【0067】また、カラーチェンジャーにおいて第1の
光学部材または第2の光学部材に対峙する面と周囲に貫
通する流動路を設ける事により、光学部材を第1の位置
または第2の位置に移動する際に発生する周囲の流体
の、流れを円滑にすることにより色の切換え時間を短く
できるという利点を有する。
Also, by providing a surface facing the first optical member or the second optical member and a flow path penetrating therearound in the color changer, the optical member is moved to the first position or the second position. This has the advantage that the color switching time can be shortened by smoothing the flow of the surrounding fluid generated at that time.

【0068】また、カラーチェンジャーに用いる光学部
材を第1の光学部材または第2の光学部材をフレームで
固定する事により、光学部材を第1の位置または第2の位
置に移動させる時のモーメントをフレームに加えること
により、フレームで固定された光学部材が安定に移動
し、エバネセント波の抽出、非抽出が安定的に切り替え
る事が可能となるという利点を有する。
Further, by fixing the optical member used for the color changer to the first optical member or the second optical member by the frame, the moment when the optical member is moved to the first position or the second position is reduced. By adding the optical member to the frame, there is an advantage that the optical member fixed by the frame moves stably, and the extraction and non-extraction of the evanescent wave can be switched stably.

【0069】また、カラーチェンジャーの第1の光学部
材または第2の光学部材内に前記光学部材を移動させる
手段を埋め込む事により、モーメント伝達機構を介した
場合に発生するロスがなく、ダイレクトに光学部材にモ
ーメントが伝達され色の切換え時間を短縮できるという
利点を有する。
Further, by embedding the means for moving the optical member in the first optical member or the second optical member of the color changer, there is no loss that occurs when a moment is transmitted via the moment transmitting mechanism, and the optical device is directly optically operated. There is an advantage that the moment is transmitted to the member and the color switching time can be reduced.

【0070】また、カラーチェンジャーにおいて第1の
光学部材または第2の光学部材に対峙する面から周囲に
貫通しない流体ポケットを設ける事により、光学部材が
第1の位置あるいは第2の位置に移動する際の対峙する光
学部材間の、流体を流体ポケットに待避または、対峙す
る光学部材が離れる際に流体ポケットに蓄積された圧力
により離れる力を発生させることにより、光学部材の移
動を円滑にすることが可能となり色の切換え時間を短く
できるという利点を有する。
Further, by providing a fluid pocket that does not penetrate from the surface facing the first optical member or the second optical member in the color changer, the optical member moves to the first position or the second position. Smooth movement of the optical members by evacuating the fluid between the opposing optical members in the fluid pocket or by generating a separating force due to the pressure accumulated in the fluid pocket when the opposing optical member separates. And the color switching time can be shortened.

【0071】また、カラーチェンジャーにおいて第1の
光学部材または第2の光学部材を、第1の位置または第2
の位置に移動させるためのガイドレールを設け、ガイド
レールに沿って前記光学部材が移動する事により、再現
性よく第1の位置または第2の位置に移動できることから
安定的に色切り代えができるという利点を有する。
In the color changer, the first optical member or the second optical member is moved to the first position or the second position.
Is provided, and the optical member is moved along the guide rail, so that the color can be switched stably because the optical member can be moved to the first position or the second position with good reproducibility. It has the advantage that.

【0072】また、カラーチェンジャーの第1の光学部
材または第2の光学部材に埋め込んだ、第1の光学部材
または第2の光学部材を第1の位置に保持するための調
整機構を1つ以上設けた事により、光学部材の面合わせ
精度を向上させ、ギャップを少なくさせることにより、
エバネッセント光の抽出を安定的に行なう事が実現でき
るという利点を有する。
Further, one or more adjusting mechanisms embedded in the first optical member or the second optical member of the color changer for holding the first optical member or the second optical member at the first position are provided. By providing, the accuracy of the surface alignment of the optical member is improved and the gap is reduced,
There is an advantage that stable extraction of evanescent light can be realized.

【0073】また、カラーチェンジャーの第1の光学部
材または第2の光学部材に対峙する面から周囲に貫通し
ない流体ポケットが、対峙する面の開口面積が流体ポケ
ットの奥側の断面積より広く設ける事により、光学部材
が第1の位置または第2の位置に移動する際の対峙する光
学部材間の流体の流れを円滑にさせる事により、色の切
換え時間を短くできるという利点を有する。
Further, a fluid pocket which does not penetrate from the surface facing the first optical member or the second optical member of the color changer to the periphery is provided so that the opening area of the surface facing the first optical member or the second optical member is larger than the cross-sectional area on the back side of the fluid pocket. Accordingly, there is an advantage that the color switching time can be shortened by smoothing the flow of the fluid between the opposing optical members when the optical member moves to the first position or the second position.

【0074】また、カラーチェンジャーの光学部材を第
1の位置にしたさいの対峙する光学部材間のギャップを
小さくする手段として、対峙する光学部材面の片側に樹
脂、ガラス材料、ゴム材料などの液体を塗布し光学部材
を第1の位置に移動させ冷却、乾燥、昇温、光照射など
により硬化させることにより、対峙する光学部材の面形
状を転写でき、光学部材を第1の状態に移動した際の光
学部材間のギャップを限りなく小さくする面を作成する
製造方法が実現可能となる。
Further, the optical member of the color changer is
As a means for reducing the gap between the opposing optical members at the position 1, the liquid such as resin, glass material, rubber material is applied to one side of the opposing optical member surface, and the optical member is moved to the first position. By cooling, drying, raising the temperature, and curing by light irradiation, the surface shapes of the optical members facing each other can be transferred, and the gap between the optical members when the optical members are moved to the first state is reduced as much as possible. A manufacturing method for creating a surface becomes feasible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1に関わるカラーチェンジ
ャーの構成を示す図で、(a)は入射した光線を全反射
面で反射した状態、(b)は抽出面でエバネッセント光
を抽出し光線を直進した状態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a color changer according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (a) shows a state in which an incident light ray is reflected by a total reflection surface, and FIG. 1 (b) shows a state where evanescent light is extracted by an extraction surface. It is a figure showing the state where a light ray went straight.

【図2】本発明の実施の形態2に関わるカラーチェンジ
ャーの構成を示す図で、(a)は入射した光線を全反射
面で反射した状態、(b)は抽出面でエバネッセント光
を抽出し光線を直進した状態を示す図である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating a configuration of a color changer according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2A illustrates a state in which an incident light beam is reflected by a total reflection surface, and FIG. 2B illustrates a state in which an evanescent light is extracted by an extraction surface. It is a figure showing the state where a light ray went straight.

【図3】本発明の実施の形態3に関わる画像表示装置の
構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an image display device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1および実施の形態2に関
わるカラーチェンジャーの特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing characteristics of a color changer according to the first and second embodiments of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態2に関わるカラーチェンジ
ャーの製造方法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a method for manufacturing a color changer according to Embodiment 2 of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態2に関わるカラーチェンジ
ャーの製造方法を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a method of manufacturing a color changer according to Embodiment 2 of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態2に関わるカラーチェンジ
ャーの製造方法を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a method for manufacturing a color changer according to Embodiment 2 of the present invention.

【図8】従来のカラーチェンジャーであるカラーホイー
ルを示す図である。
FIG. 8 is a view showing a color wheel which is a conventional color changer.

【符号の説明】 1・・・光源 2・・・光線 3、3a、3b・・・光学部材 4・・・全反射光線 5・・・弾性部材 6・・・多機能膜 7・・・全反射面 8・・・抽出面 9・・・支点 10・・・ギャップ 11・・・流体ポケット 12・・・リンク機構 13、18・・・伸力 14・・・弾性体 15・・・アクチェータ 16・・・固定部位 17・・・アクチェータ伸力 18・・・アクチェータ縮力 19・・・駆動回路 20・・・ヒンジ機構 21・・・ホルダー 22・・・回転モーメント 23、24・・・流体 25・・・リフレクター 26、26a、26b・・・光路スイッチ 27・・・透過光 30・・・永久磁石 31・・・動力伝達部材 32・・・電磁石コイル 33・・・流動路 34・・・ガイドレール 35・・・発生モーメント 36・・・位置決めピン 37・・・流出する流体 38・・・流入する流体 39・・・色フィルター 40・・・カラーチェンジャー 41・・・微調整機構 42・・・調整機構 50・・・画像表示装置 51・・・空間光変調器 52a、52b・・・集光レンズ 53a・・・赤色コリメートレンズ 53b・・・緑色コリメートレンズ 53c・・・コリメートレンズ 54a・・・ミラー 54b・・・緑反射ミラー 54c・・・青反射ミラー 55・・・青色凹面ミラー 56・・・減圧容器 57・・・光信号 58a、58b・・・集光点 59a、59b、59c・・・収束光 60a、60b・・・拡散光 61・・・画像光線 62、62b、62c、・・・平行光 63a、63b、63c、・・・色付き平行光 64・・・投射レンズ 500・・・カラーホイール 501・・・赤色フィルター 502・・・緑色フィルター 503・・・青色フィルター 504、507・・・赤・緑フィルター境界 505・・・緑・青フィルター境界 506・・・青・赤フィルター境界 508・・・赤色フィルタ角度:B 509・・・境界上移動角度:A 510・・・光線 511・・・カラーホイールの回転方向 512・・・光線の走査中心線[Description of Signs] 1 ... Light source 2 ... Light beam 3, 3a, 3b ... Optical member 4 ... Total reflected light beam 5 ... Elastic member 6 ... Multifunctional film 7 ... All Reflecting surface 8 ... Extraction surface 9 ... Support point 10 ... Gap 11 ... Fluid pocket 12 ... Link mechanism 13, 18 ... Extension 14 ... Elastic body 15 ... Actuator 16 ... Fixed part 17 ... Actuator extension force 18 ... Actuator contraction force 19 ... Drive circuit 20 ... Hinge mechanism 21 ... Holder 22 ... Rotation moment 23,24 ... Fluid 25 ... Reflectors 26, 26a, 26b ... Optical path switch 27 ... Transmitted light 30 ... Permanent magnet 31 ... Power transmission member 32 ... Electromagnet coil 33 ... Flow path 34 ... Guide Rail 35: Generated moment 36 ..Positioning pins 37 ・ ・ ・ Outflow fluid 38 ・ ・ ・ Inflow fluid 39 ・ ・ ・ Color filter 40 ・ ・ ・ Color changer 41 ・ ・ ・ Fine adjustment mechanism 42 ・ ・ ・ Adjustment mechanism 50 ・ ・ ・ Image display device 51: Spatial light modulator 52a, 52b: Condensing lens 53a: Red collimating lens 53b: Green collimating lens 53c: Collimating lens 54a: Mirror 54b: Green reflecting mirror 54c ... Blue reflecting mirror 55 ... Blue concave mirror 56 ... Depressurizing container 57 ... Optical signal 58a, 58b ... Focus point 59a, 59b, 59c ... Convergent light 60a, 60b ... Diffusion light 61 ... Image light rays 62, 62b, 62c, ... Parallel light 63a, 63b, 63c, ... Colored parallel light 64 ... Projection lens 500 ... Color E Eel 501: Red filter 502: Green filter 503: Blue filter 504, 507: Red / green filter boundary 505: Green / blue filter boundary 506: Blue / red filter boundary 508 ..Red filter angle: B 509: Moving angle on the boundary: A 510: Ray 511: Rotation direction of the color wheel 512: Scanning center line of the ray

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を全反射して伝達可能な全反射面を備
えた第1の光学部材と、この第1の光学部材に入射した
光で全反射面から漏出するエバネッセント光を抽出する
ための第2の光学部材と、前記エバネッセント光を抽出
できる第1の位置と抽出しない第2の位置に前記第1の
光学部材又は前記第2の光学部材を移動させる手段と、
全反射光または抽出されたエバネッセント光に色情報を
付加する色フィルターから構成され、前記第1の光学部
材または前記第2の光学部材を、前記第1の位置または
前記第2の位置に移動させる事により出射される光線が
異なった色情報を持つ事を特徴とするカラーチェンジャ
ー。
1. A first optical member having a total reflection surface capable of transmitting light by total reflection, and extracting evanescent light leaking from the total reflection surface with light incident on the first optical member. A second optical member, and means for moving the first optical member or the second optical member to a first position where the evanescent light can be extracted and a second position where the evanescent light is not extracted,
A color filter that adds color information to the total reflection light or the extracted evanescent light, and moves the first optical member or the second optical member to the first position or the second position A color changer characterized in that the emitted light has different color information.
【請求項2】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、前記第1の光学部材または前記第2の光学部材が弾性
材で形成さた事を特徴とするカラーチェンジャー。
2. The color changer according to claim 1, wherein said first optical member or said second optical member is formed of an elastic material.
【請求項3】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材が対峙する
側の前記第1の光学部材または前記第2の光学部材の面
に弾性膜を設けた事を特徴とするカラーチェンジャー。
3. The color changer according to claim 1, wherein an elastic film is provided on a surface of the first optical member or the second optical member on a side where the first optical member and the second optical member face each other. A color changer characterized by being provided.
【請求項4】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、前記第1の光学部材または前記第2の光学部材に多機
能膜を設けた事を特徴とするカラーチェンジャー。
4. The color changer according to claim 1, wherein a multifunctional film is provided on the first optical member or the second optical member.
【請求項5】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、第1の光学部材及び前記第2の光学部材を密閉した
容器内に設け、容器内の圧力を周囲圧力に比べ低圧また
は真空状態にした事を特徴とするカラーチェンジャー。
5. The color changer according to claim 1, wherein the first optical member and the second optical member are provided in a sealed container, and the pressure in the container is set to a low pressure or a vacuum state as compared with the ambient pressure. Characterized color changer.
【請求項6】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材を密閉
した容器内に設け、容器内を周囲環境と遮断した事を特
徴とするカラーチェンジャー。
6. The color changer according to claim 1, wherein the first optical member and the second optical member are provided in a sealed container, and the inside of the container is isolated from the surrounding environment.
【請求項7】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、前記第1の光学部材または前記第2の光学部材に対
峙する面と周囲に貫通する流動路を設けた事を特徴とす
るカラーチェンジャー。
7. The color changer according to claim 1, wherein a flow path penetrating a surface facing the first optical member or the second optical member and a periphery thereof is provided.
【請求項8】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、前記第1の光学部材または前記第2の光学部材をフ
レームで固定した事を特徴とするカラーチェンジャー。
8. The color changer according to claim 1, wherein said first optical member or said second optical member is fixed by a frame.
【請求項9】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、前記第1の光学部材または前記第2の光学部材内に
前記光学部材を移動するための手段を埋め込んだ事を特
徴とするカラーチェンジャー。
9. A color changer according to claim 1, wherein means for moving said optical member is embedded in said first optical member or said second optical member.
【請求項10】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、前記第1の光学部材または前記第2の光学部材に対
峙する面から周囲に貫通しない流体ポケットを設けた事
を特徴とするカラーチェンジャー。
10. The color changer according to claim 1, wherein a fluid pocket that does not penetrate from the surface facing the first optical member or the second optical member to the periphery is provided.
【請求項11】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、前記第1の光学部材または前記第2の光学部材を、前
記第1の位置または前記第2の位置に移動させるためのガ
イドレールを設け、ガイドレールに沿って前記光学部材
が移動する事を特徴とするカラーチェンジャー。
11. The color changer according to claim 1, further comprising a guide rail for moving the first optical member or the second optical member to the first position or the second position. A color changer, wherein the optical member moves along a rail.
【請求項12】 請求項1のカラーチェンジャーにおい
て、カラーチェンジャーに入射する光を収束光とする事
を特徴とするカラーチェンジャー。
12. The color changer according to claim 1, wherein light incident on the color changer is converged light.
【請求項13】 請求項9のカラーチェンジャーにおい
て、前記第1の光学部材または前記第2の光学部材に埋
め込んだ、前記第1の光学部材または前記第2の光学部
材を前記第1の位置または前記第2の位置に保持するた
めの調整機構を1つ以上設けた事を特徴とするカラーチ
ェンジャー。
13. The color changer according to claim 9, wherein the first optical member or the second optical member embedded in the first optical member or the second optical member is placed in the first position or the first position. A color changer comprising one or more adjustment mechanisms for holding the adjustment mechanism at the second position.
【請求項14】 請求項10のカラーチェンジャーにお
いて、前記流体ポケットが対峙する面の開口面積が前記
流体ポケットの奥側の断面積より広く設けた事を特徴と
するカラーチェンジャー。
14. The color changer according to claim 10, wherein an opening area of a surface facing the fluid pocket is provided to be larger than a cross-sectional area of a back side of the fluid pocket.
【請求項15】 光源と色フィルターと光を全反射して
伝達可能な全反射面を備えた第1の光学部材と、この第
1の光学部材に入射した光を全反射面から漏出するエバ
ネッセント光を抽出するための第2の光学部材と、前記
エバネッセント光を抽出できる第1の位置と抽出しない
第2の位置に前記第2の光学部材を移動させる手段を備
えたカラーチェンジャーと、空間光変調素子と、投射レ
ンズから構成され、前記カラーチェンジャーを使用する
事により光利用効率を向上させた事を特徴とする画像表
示装置。
15. A first optical member having a light source, a color filter, and a total reflection surface capable of transmitting light by total reflection, and evanescent light leaking light incident on the first optical member from the total reflection surface. A second optical member for extracting light, a color changer including means for moving the second optical member to a first position where the evanescent light can be extracted and a second position where the evanescent light cannot be extracted, and spatial light. An image display device comprising a modulation element and a projection lens, wherein light use efficiency is improved by using the color changer.
【請求項16】 光を全反射して伝達可能な全反射面を
備えた第1の光学部材と、この第1の光学部材に入射し
た光を全反射面から漏出するエバネッセント光を抽出す
るための第2の光学部材と、前記エバネッセント光を抽
出できる第1の位置と抽出しない第2の位置に前記第2
の光学部材を移動させる手段から構成され、前記第1の
光学部材と前記第2の光学部材の対峙した面の形成方法
が対峙するいずれか一方の光学部材面の形状を転写する
事により形成する事を特徴とする光路スイッチの製造方
法。
16. A first optical member having a total reflection surface capable of transmitting light by total reflection and extracting evanescent light leaking light incident on the first optical member from the total reflection surface. A second optical member, a first position at which the evanescent light can be extracted, and a second position at which the evanescent light is not extracted.
The first optical member and the second optical member are formed by transferring the shape of one of the opposing optical member surfaces. A method for manufacturing an optical path switch, comprising:
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