JP2010243987A

JP2010243987A - 光合波器及びそれを用いた画像投影装置

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Publication number: JP2010243987A
Application number: JP2009095711A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Iyoda; 義智伊与田; Susumu Inoue; 享井上; Tomomi Sano; 知巳佐野; Michiko Takushima; 道子多久島; Takayuki Shimazu; 貴之島津
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-10-28
Also published as: KR20100113025A; US20100259729A1; TW201044016A; CN101859026A; EP2241928A1; US8098435B2

Abstract

【課題】部品点数を削減可能な光合波器、及び、当該光合波器を用いた画像投影装置を提供する。
【解決手段】光合波器１０は、第１の表面１０ａ、回折格子１０ｃ、及び第２の表面１０ｂを含んでおり、第１の表面１０ａは、第１のレンズ１２ａ、第２のレンズ１２ｂ、及び、第３のレンズ１２ｃを提供する表面であり、回折格子１０ｃは、第１のレンズ１２ａに入射する第１の波長の光Ｌ１、第２のレンズ１２ｂに入射する第２の波長の光Ｌ２、及び第３のレンズ１２ｃに入射する第３の波長の光Ｌ３を同一の光路へと回折し、第２の表面１０ｂは、上記光路を介して入射する光を出射する。回折格子１０ｃから第２の表面１０ｂまでの上記光路と、第１の表面１０ａから回折格子１０ｃまでの光路が、樹脂により構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光合波器、及び当該光合波器を用いた画像投影装置に関するものである。

画像投影装置としては、例えば、特許文献１〜６に記載されたものが知られている。これら文献に記載されているような画像投影装置は、一般的に、ＲＧＢ用の三つの光源、レンズ、合波器、及び、走査機構を備えている。このような画像投影装置では、レンズが三つの光源からの光を集光し、合波器がＲＧＢの光線を合波し、合波された光を走査機構が走査することによって、画像が表示される。合波器としては、複数のダイクロイックミラー、複数のプリズム、回折格子素子等が用いられている。

特開２００８−０３３０４２号公報特開２００４-３３４０８２号公報国際公開２００５／０７３７９８号公報特開２００７-１２１８９９号公報特開２００６-２６７４５７号公報特開２００８-２１６４５６号公報

上述したように、従来の画像投影装置は、多くの光学部品を備える必要がある。したがって、部品点数が多くなる結果、装置を小型化することが困難である。

本発明は、部品点数を削減可能な光合波器、及び、当該光合波器を用いた画像投影装置を提供することを目的としている。

本発明の光合波器は、樹脂製の光合波器である。この光合波器は、第１の表面、回折格子、及び第２の表面を含んでいる。第１の表面は、第１のレンズ、第２のレンズ、及び、第３のレンズを提供する表面である。回折格子は、第１のレンズに入射する第１の波長の光、第２のレンズに入射する第２の波長の光、及び第３のレンズに入射する第３の波長の光を同一の光路へと回折する。第２の表面は、上記光路を介して入射する光を出射する。回折格子から第２の表面までの上記光路と、第１の表面から回折格子までの光路が、上記樹脂により構成されている。

本光合波器は、第１〜第３のレンズ、及び、回折格子を一体の樹脂により構成した部品である。したがって、本光合波器は、単一の部品点数で複数の光学要素を提供し得る。また、第１〜第３のレンズから第２の表面までの光路が樹脂で構成されているので、この光合波器は、外乱に強い光合波器となっている。また、本光合波器によれば、第１〜第３のレンズから第２の表面までの各光学要素の位置合わせが不要である。本光合波器は、樹脂の成形によって形成され得る。なお、第１〜第３のレンズはフレネルレンズであってもよい。

本発明の画像投影装置は、上述した光合波器、第１〜第３の光源、及び、走査機構を備えている。第１の光源は、第１の波長の光を出射する光源である。第２の光源は、第２の波長の光を出射する光源である。第３の光源は、第３の波長の光を出射する光源である。光合波器は、第１の光源からの光、第２の光源からの光、及び、第３の光源からの光を、回折格子から前記第２の表面までの光路上で合波して、合波した光を出射する。走査機構は、光合波器によって合波された光を、走査する。本画像投影装置は、上述した光合波器を備えているので、部品点数を少なくすることができ、その結果、小型化を図り得る。

以上説明したように、本発明によれば、部品点数を削減可能な光合波器、及び、当該光合波器を用いた画像投影装置が提供される。

一実施形態に係る光合波器を示す図である。一実施形態に係る画像投影装置を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、一実施形態に係る光合波器を概略的に示す図である。図１は、第１の波長の光Ｌ１、第２の波長の光Ｌ２、第３の波長の光Ｌ３、及び合波光ＬＭの光軸を含む平面に沿った光合波器１０の断面を示している。以下、光合波器１０をＲＧＢ三色に対応した第１の波長（Ｒ）の光Ｌ１、第２の波長（Ｇ）の光Ｌ２、及び第３の波長（Ｂ）の光Ｌ３を合波する光合波器を例にとって説明する。

図１に示す光合波器１０は、樹脂製の部品である。光合波器１０は、第１の表面１０ａ、第２の表面１０ｂ、及び回折格子１０ｃを含んでいる。

第１の表面１０ａは、第１の波長の光Ｌ１、第２の波長の光Ｌ２、及び第３の波長の光Ｌ３が入射する面である。第２の表面１０ｂは、光合波器１０によって合波された光ＬＭが出射する面である。

第１の表面１０ａは、第１のレンズ１２ａ、第２のレンズ１２ｂ、及び、第３のレンズ１２ｃを提供している。第１のレンズ１２ａは、第１の波長の光Ｌ１を集光するレンズである。第２のレンズ１２ｂは、第２の波長の光Ｌ２を集光するレンズである。第３のレンズ１２ｃは、第３の波長の光Ｌ３を集光するレンズである。

回折格子１０ｃは、第１のレンズ１２ａによって集光された第１の波長の光Ｌ１を合波光ＬＭの光路上へと回折する。また、回折格子１０ｃは、第２のレンズ１２ｂによって集光された第２の波長の光Ｌ２を合波光ＬＭの光路上へと回折する。さらに、回折格子１０ｃは、第３のレンズ１２ｃによって集光された第３の波長の光Ｌ３を合波光ＬＭの光路上へと回折する。回折格子１０ｃは第１の媒質（樹脂）と第２の媒質（例えば、空気）とが交互に配列されることにより構成される。回折格子１０ｃを構成する媒質、各格子の寸法等は回折すべき光の波長に応じて決定することができる。

第２の表面１０ｂは、上述したように、光合波器１０によって合波された光ＬＭが出射する面である。第２の表面１０ｂは、平面であってもよく、又、図１に示すようにレンズを画成する面であってもよい。

かかる光合波器１０は、例えば、環状オレフィンポリマー又はポリカーボネートの成形により製造することができる。

以下、光合波器１０を用いた画像投影装置２０について説明する。図２には、一実施形態に係る画像投影装置を示す図である。図２に示す画像投影装置２０は、映像信号処理ユニット２２、ドライバ２４ａ〜２４ｃ、光源２６ａ〜２６ｃ、光合波器１０、及び、走査機構２８を備えている。

映像信号処理ユニット２２は、その入力端子ＩＮに入力される映像信号を受ける。映像信号処理ユニット２２に入力される映像信号は、例えば、コンポジット映像信号である。映像信号処理ユニット２２は、映像信号からＲＧＢそれぞれの信号を生成する。映像信号処理ユニット２２は、ドライバ２４ａ〜２４ｃに接続されている。映像信号処理ユニット２２は、生成したＲＧＢ信号それぞれの強度に応じた電気信号を、ドライバ２４ａ〜２４ｃへ出力する。

ドライバ２４ａは、第１の波長（Ｒ）用の光源２６ａを変調して発光させるための回路である。ドライバ２４ｂは、第２の波長（Ｇ）用の光源２６ｂを変調して発光させるための回路である。また、ドライバ２４ｃは、第３の波長（Ｂ）用の光源２６ｃを変調して発光させるための回路である。ドライバ２４ａ〜２４ｃはそれぞれ、光源２６ａ〜２６ｃに接続されており、光源２６ａ〜２６ｃに変調信号を出力する。

光源２６ａ〜２６ｃは、例えば、レーザダイオードである。光源２６ａは、ドライバ２４ａからの変調信号に応じた強度で第１の波長の光を出射する。光源２６ｂは、ドライバ２４ｂからの変調信号に応じた強度で第２の波長の光を出射する。また、光源２６ｃは、ドライバ２４ｃからの変調信号に応じた強度で第３の波長の光を出射する。

光源２６ａ〜２６ｃは、光合波器１０に光学的に結合されている。光源２６ａ〜２６ｃからの光線は、光合波器１０によって合波されて、合波光ＬＭとして光合波器１０から出射される。この光合波器１０は、走査機構２８に光学的に結合されている。

走査機構２８は、光合波器１０からの光を走査して投影面に画像を表示する機構である。走査機構２８は、例えば、水平走査用のガルバノミラー及び垂直走査用のガルバノミラーによって構成することができる。

以下、光合波器１０、及び画像投影装置２０の作用・効果について説明する。光合波器１０は、第１〜第３のレンズ１２ａ〜１２ｃ、及び回折格子１０ｃを一体の樹脂により構成した部品である。したがって、光合波器１０は、部品点数を削減することができる。また、光合波器１０によれば、第１〜第３のレンズ１２ａ〜１２ｃ及び回折格子１０ｃといった光学要素の位置合わせが不要となる。また、各波長の光が通過する光路、及び、合波された光が通過する光路が樹脂によって構成されているので、光合波器１０は外乱に強くなっている。このような光合波器１０を用いた画像投影装置２０は、その小型化を図り得るものであり、外乱に強い画像投影装置となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、第１〜第３のレンズは、フレネルレンズであってもよい。フレネルレンズによれば、第１〜第３のレンズの厚みを薄くすることができる。また、第１〜第３のレンズは、屈折率分布型レンズであってもよい。

また、本発明の画像投影装置は、光源を変調するものに限定されるものではない。例えば、光源からは一定の強度の光を出射させ、変調器が光源からの光をＲＧＢの映像信号に基づいて変調してもよい。

１０…光合波器、１０ａ…第１の表面、１０ｂ…第２の表面、１０ｃ…回折格子、１２ａ…第１のレンズ、１２ｂ…第２のレンズ、１２ｃ…第３のレンズ、２０…画像投影装置、２２…映像信号処理ユニット、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…ドライバ、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…光源、２８…走査機構。

Claims

樹脂製の光合波器であって、
第１のレンズ、第２のレンズ、及び、第３のレンズを提供する第１の表面と、
前記第１のレンズに入射する第１の波長の光、前記第２のレンズに入射する第２の波長の光、及び前記第３のレンズに入射する第３の波長の光を同一の光路へと回折する回折格子と、
前記光路を介して入射する光を出射する第２の表面と、
を備え、
前記回折格子から前記第２の表面までの前記光路と、前記第１の表面から前記回折格子までの光路が、前記樹脂により構成されている、
光合波器。
前記樹脂の成形によって形成されている、請求項１に記載の光合波器。
前記第１〜第３のレンズがフレネルレンズである、請求項１又は２に記載の光合波器。
第１の波長の光を出射する第１の光源と、
第２の波長の光を出射する第２の光源と、
第３の波長の光を出射する第３の光源と、
請求項１〜３の何れか一項に記載の光合波器であって、前記第１の光源からの光、前記第２の光源からの光、及び、前記第３の光源からの光を、前記回折格子から前記第２の表面までの前記光路上で合波して、合波した光を出射する該光合波器と、
前記光合波器によって合波された光を走査する走査機構と、
を備える画像投影装置。