JP2011197217A - ビーム整形プリズム、集積光源、プロジェクタ装置、及びモバイル機器 - Google Patents

Abstract

【課題】プロジェクタ装置用で小型に集積した集積光源を実現し、プロジェクタ装置及び係るプロジェクタ装置を用いたモバイル機器の小型化、及び高画質化を達成する。
【解決手段】第１光源ｋ１、第２光源ｋ２、及び第３光源ｋ３からの各々の射出光を同軸上に合成し、かつビーム整形するビーム整形プリズムＢＳ１であって、第１光源、第２光源、第３光源からの各々の射出光を入射する第１屈折面ｍ５、第２屈折面ｍ３、第３屈折面ｍ２と、第１屈折面からの射出光と、第２屈折面からの射出光とを同軸上に合成して第１合成光を生成する第１光軸合成面ｍ１と、第１合成光と、第３屈折面からの射出光とを同軸上に合成して第２合成光を生成する第２光軸合成面と、第２合成光を屈折して射出する第４屈折面ｍ４と、を有し、第１屈折面、第２屈折面、第３屈折面の内少なくとも１つの屈折面は第１光軸合成面、第２光軸合成面の内１つの光軸合成面と同一面である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの光のビーム整形を行うビーム整形プリズム、該ビーム整形プリズムを搭載した集積光源、該集積光源を搭載し光をスクリーン上へ投影する光学系を有するプロジェクタ装置、及び、該プロジェクタ装置を搭載したモバイル機器に関する。

近年、半導体レーザとＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）駆動の走査ミラーを同期させて駆動し、２次元画像を再生する超小型プロジェクタ装置の開発が進んでいる。ＲＧＢの各々の色に対応する波長を有する半導体レーザから出射するレーザ光を、各々コリメートし、ダイクロイックミラーや偏光反射ミラーなど、光路を合成する合成手段を用いて光軸を一致させた後、ＭＥＭＳミラーによって２次元的にレーザ光を走査し、レーザ光の強度変調と同期させることにより２次元画像を再生している。

係るプロジェクタ装置は携帯電話などのモバイル機器へ搭載することが期待されており、小型であることが望まれている。

さらに、プロジェクタ装置には高い画質性能を有することも期待されている。高い画質性能を実現するには、スクリーン上に照射するビームのドットサイズを小さくし、かつ、ドット間に隙間のないようにドットを円形に形成することが必須である。そのためには、楕円ビームであるレーザ光をビーム整形して円形ビームとするビーム整形技術が重要となる。特に半導体レーザを光源に用いる場合、活性層から放射される光は２方向で異なる射出角度を持ちビーム断面形状は楕円形状（楕円ビーム）となるためビーム整形をすることが重要である。

従って、小型で高い画質性能を有するプロジェクタ装置を実現するには、小型のビーム整形技術が重要となり、係る課題を解決するビーム整形技術は、光ピックアップの分野で開発されてきた（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に開示のビーム整形技術においては、二つの光の内一方をビーム整形し、他方と光軸を合成している。また、光軸合成面はプリズム内部にあり、小型なプリズムを想定する場合作成するのが困難である。これに対し、プロジェクタ装置においては、色の異なる３つの光を合成する必要があり、かつ楕円ビームをビーム整形することが要求される。場合によっては、３つの光において異なる楕円率を有することもあり、異なるビーム整形比で異なる楕円率を有する楕円ビームをビーム整形する必要がある。

特開２００５−２０３０８７号公報

プロジェクタ装置に用いられる光学系を小型に集積した集積光源を実現し、係る集積光源を採用することで、プロジェクタ装置及び係るプロジェクタ装置を用いたモバイル機器の小型化、及び高画質化を達成する。

本発明は、３つの光をビーム整形できる小型で作製が容易なビーム整形技術、及び係るビーム整形技術を用いた小型に集積した集積光源を実現することで、プロジェクタ装置及び係るプロジェクタ装置を用いたモバイル機器の小型化及び高画質化を達成することを目的とする。

前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．第１光源、第２光源、及び第３光源からの各々の射出光を同軸上に合成し、かつビーム整形するビーム整形プリズムであって、
前記第１光源からの射出光を入射する第１屈折面と、
前記第２光源からの射出光を入射する第２屈折面と、
前記第３光源からの射出光を入射する第３屈折面と、
前記第１屈折面からの射出光と、前記第２屈折面からの射出光とを同軸上に合成して第１合成光を生成する第１光軸合成面と、
前記第１合成光と、前記第３屈折面からの射出光とを同軸上に合成して第２合成光を生成する第２光軸合成面と、
前記第２合成光を屈折して射出する第４屈折面と、
を有し、
第１屈折面、第２屈折面、第３屈折面の内少なくとも１つの屈折面は第１光軸合成面、第２光軸合成面の内１つの光軸合成面と同一面であることを特徴とするビーム整形プリズム。

２．前記第３屈折面と第２光軸合成面とは同一面であることを特徴とする前記１に記載のビーム整形プリズム。

３．前記第３屈折面と前記第４屈折面とに入射することで得られる前記第３光源の射出光のビーム整形比は、
前記第１屈折面と前記第４屈折面とに入射することで得られる前記第１光源の射出光のビーム整形比、及び、
前記第２屈折面と前記第４屈折面とに入射することで得られる前記第２光源の射出光のビーム整形比の何れよりも小さいことを特徴とする前記１又は２に記載のビーム整形プリズム。

４．レーザ光源である第１光源、第２光源、及び第３光源と、
前記１から３の何れか一項に記載のビーム整形プリズムと、
を有することを特徴とする集積光源。

５．前記第１光源、前記第２光源、及び前記第３光源は、互いに波長の異なる光源であって、赤、青、緑の何れかの波長を有することを特徴とする前記４に記載の集積光源。

６．前記４又は５に記載の集積光源と、
前記第２合成光を走査する走査手段と、
を搭載することを特徴とするプロジェクタ装置。

７．前記６に記載のプロジェクタ装置を搭載することを特徴とするモバイル機器。

３つの光をビーム整形できる小型で作製が容易なビーム整形技術を実現することで、プロジェクタ装置に用いられる光学系を小型に集積した集積光源を実現し、係る集積光源を用いたプロジェクタ装置及び係るプロジェクタ装置を用いたモバイル機器の小型化及び高画質化を達成できる。

第１の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ１、及びこのビーム整形プリズムＢＳ１を搭載した集積光源１の模式図である。 第２の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ２、及びこのビーム整形プリズムＢＳ２を搭載した集積光源２の模式図である。 第３の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ３、及びこのビーム整形プリズムＢＳ３を搭載した集積光源３の模式図である。 第４の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ４、及びこのビーム整形プリズムＢＳ４を搭載した集積光源４の模式図である。 本実施形態に集積光源ＬＮを搭載したプロジェクタ装置ＬＵがスクリーンＳＣに映像を投射する様子を示す概要図である。 画像入力機能付きデジタル機器の一例であり、モバイル機器である携帯端末ＣＵのブロック図である。 計算の対象とするビーム整形プリズムＢＳ５、及びこのビーム整形プリズムＢＳ５を搭載した集積光源５の模式図である。

以下に本発明の実施形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限られるものではない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ１、及びこのビーム整形プリズムＢＳ１を搭載した集積光源１の模式図である。

集積光源１は、ビーム整形プリズムＢＳ１、レーザ光源ｋ１（第１光源）、レーザ光源ｋ２（第２光源）、レーザ光源ｋ３（第３光源）、コリメートレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を有する。レーザ光源ｋ１、ｋ２、ｋ３には、例えば半導体レーザを好適に用いることができる。

ビーム整形プリズムＢＳ１は、プリズムｐ１、プリズムｐ２、の２つのプリズムが一体化形成されてなる。プリズムｐ１は４角形、プリズムｐ２は３角形の形状を成している。各々のプリズムは同じ屈折率を有していてもよいし、異なる屈折率を有していてもよい。量産性の点では、同じ屈折率を有すことが望ましい。

プリズムｐ１とプリズムｐ２とが透明接着剤で接合されている。

プリズムｐ１とプリズムｐ２の接合面にはミラー面ｍ１（第１光軸合成面）が形成されている。

プリズムｐ１はレーザ光源ｋ１からレーザ光を入射させる第１屈折面ｍ５を有する。プリズムｐ２はレーザ光源ｋ３からレーザ光を入射させる第３屈折面ｍ２と、レーザ光源ｋ１乃至ｋ３からのレーザ光が射出する第４屈折面ｍ４を有する。

ミラー面ｍ１はアルミや金などの金属、又は、誘電体多層膜で形成されていることが望ましい。コストの面では、アルミ等の金属が有利であり、所望の透過率や反射率を得たい場合には、誘電体多層膜を採用することが望ましい。

レーザ光源ｋ１，ｋ２，ｋ３はプロジェクタ装置に必要な３原色の波長を有する。例えば、レーザ光源ｋ１は赤色の波長のレーザ光を射出し、レーザ光源ｋ２は青色の波長のレーザ光を射出し、レーザ光源ｋ３は緑色の波長のレーザ光を射出する。

コリメートレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、各々レーザ光源ｋ１，ｋ２，ｋ３からのレーザ光を平行化する機能を有する。コリメートレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、例えばガラスの光軸対称の非球面レンズであり、その表面にはＡＲコートされているものが好ましく、本構成であれば光の利用効率が高く明るい画像となる。

レーザ光源ｋ１，ｋ２，ｋ３からのレーザ光の光軸方向の断面は、各々異なる楕円形状をしている。

各レーザ光源からのレーザ光の光路は、以下のように合成される。レーザ光源ｋ１からのレーザ光は、第１屈折面ｍ５から垂直にビーム整形プリズムＢＳ１に入射する。

レーザ光源ｋ２からのレーザ光は、ビーム整形プリズムＢＳ１に第２屈折面ｍ３から垂直に入射し、ミラー面ｍ１に４０°の入射角で入射し、ミラー面ｍ１にて反射して８０°偏向される。ミラー面ｍ１では、レーザ光源ｋ１からのレーザ光とレーザ光源ｋ２からのレーザ光とが同軸上に合成され、第１合成光を形成する。

レーザ光源ｋ３からのレーザ光は、プリズムｐ２の第３屈折面ｍ２に入射角θ２で入射し、次いでプリズムｐ２の第４屈折面ｍ４にて射出角θ４で射出する。第３屈折面ｍ２では、第１合成光とレーザ光源ｋ３からのレーザ光とが同軸上に合成され、第２合成光を形成する。第３屈折面ｍ２は全てのレーザ光の光軸を合成する光軸合成面（第２光軸合成面）の機能を有する。

第３屈折面ｍ２への入射角θ２と屈折角θ１、第４屈折面ｍ４への入射角θ３と射出角θ４（屈折角θ４）との関係として圧縮されるよう、プリズムｐ２の形状が作製されている。従って、レーザ光源ｋ３からのレーザ光は、ビーム整形プリズムＢＳ１を第４屈折面ｍ４から射出することで、光径が小さくなるようにビーム整形されることとなる。つまり、レーザ光源ｋ３からのレーザ光は第３屈折面ｍ２による屈折分だけレーザ光源ｋ１、レーザ光源ｋ２からのレーザ光よりもビーム整形比が大きい（圧縮されない）ことになる。ここでビーム整形比とは以下の式（１）により与えられる。

Ｍ＝ｃｏｓβ・ｃｏｓζ／ｃｏｓα・ｃｏｓγ （１）
ここで、Ｍはビーム整形比、αはＢＳ１への入射角度、βは屈折角度、γは第４屈折面ｍ４への入射角度、ζは第４屈折面ｍ４からの射出角度である。

このように、レーザ光源ｋ１からのレーザ光とレーザ光源ｋ２からのレーザ光は、第４屈折面ｍ４における屈折（ｃｏｓα＝１，ｃｏｓβ＝１，ｃｏｓγ＝ｃｏｓθ３，ｃｏｓζ＝ｃｏｓθ４）によりビーム整形される。レーザ光源ｋ３からのレーザ光は、第３屈折面ｍ２と第４屈折面ｍ４の２回の屈折（ｃｏｓα＝ｃｏｓθ２，ｃｏｓβ＝ｃｏｓθ１，ｃｏｓγ＝ｃｏｓθ３，ｃｏｓζ＝ｃｏｓθ４）によりビーム整形される。すなわち、異なる屈折力を受けることで、異なる倍率をもってビーム整形されることとなる。このように、第１屈折面ｍ５、第２屈折面ｍ３、第３屈折面ｍ２、及び第４屈折面ｍ４の４つの屈折面を形成することで、３つ光源からのレーザ光における紙面内方向の光径のビーム整形倍率を任意に設定できるビーム整形プリズムＢＳ１、及び集積光源１を提供することが可能となる。

尚、本実施例においてはレーザ光源ｋ２からのビームとレーザ光源ｋ３からのビームは平行となっている。平行とすることで光源の配置がしやすく、作成するのが容易である。

なお、本実施形態においてはレーザ光源ｋ１からのビーム整形倍率とレーザ光源ｋ２からのビーム整形倍率は同程度で、レーザ光源ｋ３からのビーム整形倍率は他の２つに比べて小さい（圧縮されない）場合を想定しており、第４屈折面ｍ４に対向する第３屈折面ｍ２へ入射するレーザ光源ｋ３からのビームのビーム整形倍率が最も小さい。

なお、上記のような光路関係が成立すれば、各プリズムの形状は、特に問わない。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ２、及びこのビーム整形プリズムＢＳ２を搭載した集積光源２の模式図である。

第１の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ２、及びこのビーム整形プリズムＢＳ２を搭載した集積光源２との相違を中心に説明する。

ビーム整形プリズムＢＳ２は、２つのプリズムｐ４，ｐ５を有する。

プリズムｐ４とプリズムｐ５とは透明接着剤を用いて接合されており、接合面にミラー面ｍ１（第１光軸合成面）が形成されている。プリズムｐ５はレーザ光源ｋ３からのレーザ光が入射する第３屈折面ｍ２と、レーザ光源ｋ１，ｋ２，ｋ３からのレーザ光が射出する第４屈折面ｍ４を有する。

レーザ光源ｋ１からのレーザ光は、プリズムｐ４の第１屈折面ｍ５に入射角度θ５、屈折角度θ６で入射する。また、レーザ光源ｋ２からのレーザ光はプリズムｐ５に第２屈折面ｍ６から垂直に入射し、ミラー面ｍ１でレーザ光源ｋ１からのレーザ光と同軸上に合成されて第１合成光が形成される。

第１合成光は、プリズムｐ５の第３屈折面ｍ２で反射し、第３屈折面ｍ２に入射する第３光源ｋ３からのレーザ光と合成されて第２合成光が形成される。すなわち、第３屈折面ｍ２は上記と同じく第２光軸合成面の機能を有する。

第３光源ｋ３からのレーザ光は、プリズムｐ５の第３屈折面ｍ２に入射角θ２で入射し、屈折角θ１で屈折する。第２合成光はプリズムｐ５の第４屈折面ｍ４に入射角θ３で入射し、屈折角θ４で屈折して射出する。

このように、第１の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ１、及びこのビーム整形プリズムＢＳ１を搭載した集積光源１と同様に、第１屈折面ｍ５、第２屈折面ｍ６、第３屈折面ｍ２、及び第４屈折面ｍ４の４つの屈折面を形成することで、３つ光源からのレーザ光における紙面内方向の光径のビーム整形倍率を任意に設定できるビーム整形プリズムＢＳ２、及び集積光源２を提供することが可能となる。

レーザ光源ｋ１からのレーザ光は第１屈折面ｍ５による屈折分だけレーザ光源ｋ２からのレーザ光よりもビーム整形比が多きい（圧縮されない）ことになる。レーザ光源ｋ３からのレーザ光は第３屈折面ｍ２による屈折分だけレーザ光源ｋ２からのレーザ光よりもビーム整形比が大きい（圧縮されない）ことになる。ここでビーム整形比は式（１）と同様である。

このように、レーザ光源ｋ１からのレーザ光は、第１屈折面ｍ５と第４屈折面ｍ４における屈折（ｃｏｓα＝ｃｏｓθ５，ｃｏｓβ＝ｃｏｓθ６，ｃｏｓγ＝ｃｏｓθ３，ｃｏｓζ＝ｃｏｓθ４）によりビーム整形される。レーザ光源ｋ２からのレーザ光は、第４屈折面ｍ４における屈折（ｃｏｓα＝１，ｃｏｓβ＝１，ｃｏｓγ＝ｃｏｓθ３，ｃｏｓζ＝ｃｏｓθ４）によりビーム整形される。レーザ光源ｋ３からのレーザ光は、第３屈折面ｍ２と第４屈折面ｍ４の２回の屈折（ｃｏｓα＝ｃｏｓθ２，ｃｏｓβ＝ｃｏｓθ１，ｃｏｓγ＝ｃｏｓθ３，ｃｏｓζ＝ｃｏｓθ４）によりビーム整形される。

なお、上記のような光路関係が成立すれば、各プリズムの形状は、特に問わない。例えば、プリズムｐ５が５角形であってもよい。

（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ３、及びこのビーム整形プリズムＢＳ３を搭載した集積光源３の模式図である。

以上の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ２、及びこのビーム整形プリズムＢＳ２を搭載した集積光源２との相違を中心に説明する。

ビーム整形プリズムＢＳ３は、１つのプリズムｐ６からなる。レーザ光源ｋ１からのレーザ光が入射する第１屈折面ｍ５と、レーザ光源ｋ２からのレーザ光が入射する第２屈折面ｍ３と、レーザ光源ｋ３からのレーザ光が入射する第３屈折面ｍ２とを有する。第１屈折面ｍ５は、レーザ光源ｋ１からのレーザ光とレーザ光源ｋ２からのレーザ光とを合成して第１合成光を生成する第１光軸合成面である。

第３屈折面ｍ２は、第１合成光と、レーザ光源ｋ３からのレーザ光を合成する第２光軸合成面の機能を有する。第２合成光は第４屈折面ｍ４から射出される。

このように、第１の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ１、及びこのビーム整形プリズムＢＳ１を搭載した集積光源１と同様に、第１屈折面ｍ５、第２屈折面ｍ３、第３屈折面ｍ２、及び第４屈折面ｍ４の４つの屈折面を形成することで、３つ光源からのレーザ光における紙面内方向の光径のビーム整形倍率を任意に設定できるビーム整形プリズムＢＳ３、及び集積光源３を提供することが可能となる。

なお、本実施形態においてはレーザ光源ｋ１からのビーム整形倍率とレーザ光源ｋ３からのビーム整形倍率は同程度で、レーザ光源ｋ２からのビーム整形倍率は他の２つに比べて大きい（圧縮されている）場合を想定しており、第４屈折面ｍ４に対向する第３屈折面ｍ２へ入射するレーザ光源ｋ３からのビームのビーム整形倍率が最も小さい。

なお、上記のような光路関係が成立すれば、各プリズムの形状は、特に問わない。例えば、プリズムｐ６が６角形であってもよい。

（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ４、及びこのビーム整形プリズムＢＳ４を搭載した集積光源４の模式図である。

以上の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ３、及びこのビーム整形プリズムＢＳ３を搭載した集積光源３との相違を中心に説明する。

ビーム整形プリズムＢＳ４は、プリズムｐ７からなる。プリズムｐ７は、図示のように４角形をしている。

プリズムｐ７はレーザ光源ｋ１からのレーザ光が入射する第１屈折面ｍ５と、レーザ光源ｋ２からのレーザ光が入射する第２屈折面ｍ３と、レーザ光源ｋ３からのレーザ光が入射する第３屈折面ｍ２と、を有する。

第１屈折面ｍ５は、レーザ光源ｋ１からのレーザ光とレーザ光源ｋ２からのレーザ光とを合成し第１合成光を生成する第１光軸合成面である。第３屈折面ｍ２は、レーザ光源ｋ３からのレーザ光と第１合成光とを合成し第２合成光を生成する第２光軸合成面の機能を有する。第２合成光は、第４屈折面から射出される。

また、第１屈折面ｍ５と第２屈折面ｍ３と第３屈折面ｍ２とは平行であり、第２屈折面ｍ３と第３屈折面ｍ２とは同一面内にある。この場合、第２屈折面ｍ３と第３屈折面ｍ２とは領域毎に光学面の特性が異なり、第２屈折面ｍ３のレーザ光源ｋ２からの光が透過する付近ではレーザ光源ｋ２の波長を透過し、第３屈折面ｍ２のレーザ光源ｋ３からの光が透過する付近ではレーザ光源ｋ２の波長を反射し、レーザ光源ｋ３の波長を透過する構成とする。

上記のように、第１合成光は、プリズムｐ７の第３屈折面ｍ２で反射し、レーザ光源ｋ３からのレーザ光と合成されて第２合成光が形成される。レーザ光源ｋ３は第３屈折面ｍ２に入射角θ２で入射する。第２合成光は第４屈折面ｍ４にて屈折角θ４で屈折して射出する。

このように、第１の実施形態に係るビーム整形プリズムＢＳ１、及びこのビーム整形プリズムＢＳ１を搭載した集積光源１と同様に、第１屈折面ｍ５、第２屈折面ｍ３、第３屈折面ｍ２、及び第４屈折面ｍ４の４つの屈折面を形成することで、３つ光源からのレーザ光における紙面内方向の光径のビーム整形倍率を任意に設定できるビーム整形プリズムＢＳ４、及び集積光源４を提供することが可能となる。

なお、本実施形態においてはレーザ光源ｋ１からのビーム整形倍率とレーザ光源ｋ２からのビーム整形倍率とレーザ光源ｋ３からのビーム整形倍率は同程度である場合を想定しており、第４屈折面ｍ４に対向する第３屈折面ｍ２へ入射するレーザ光源ｋ３からのビームのビーム整形倍率が最も小さい。

なお、上記のような光路関係が成立すれば、プリズムの形状は、特に問わない。

次いで、係るビーム整形プリズムＢＳ１からＢＳ４、及び集積光源１から４を用いたプロジェクタ装置、及びモバイル機器について説明する。

図５は、本実施形態に集積光源ＬＮを搭載したプロジェクタ装置ＬＵがスクリーンＳＣに映像を投射する様子を示す概要図である。プロジェクタ装置ＬＵは集積光源ＬＮ、２次元走査ミラーＳＲ、を含む。集積光源ＬＮは上記した集積光源１から４の何れかである。なお、集積光源ＬＮからの射出光は平行光であり、スクリーンＳＣ上に集光するための不図示の集光レンズを２次元走査ミラーＳＲの集積光源ＬＮ側に有する。

このプロジェクタ装置ＬＵでは、スクリーンＳＣに向けて照射される光線のラスター走査ＲＳを行うことにより、スクリーンＳＣへの２次元画像の表示が可能となっている。このラスター走査ＲＳでは、例えば左上端における開始位置Ｑａから、右下端における終了位置Ｑｂまで、レーザ光が水平方向に往復走査されつつ垂直方向に連続的に走査されて、１画面分（１回）の画像表示が完了する。

図６は、画像入力機能付きデジタル機器の一例であり、モバイル機器である携帯端末ＣＵのブロック図である。図６の携帯端末ＣＵに搭載されているプロジェクタ装置ＬＵは、集積光源ＬＮ、２次元走査ミラーＳＲ、を含む。

集積光源ＬＮは、２次元走査ミラーＳＲと同期し２次元の画像を再生するパルス信号を発する。従って、プロジェクタ装置ＬＵは２次元走査ミラーＳＲを介して２次元の画像を再生する。

なお、このようなプロジェクタ装置ＬＵが画像出力機能付きの携帯端末ＣＵに搭載される場合、通常、携帯端末ＣＵのボディ内部にプロジェクタ装置ＬＵが配置される。ただし、携帯端末ＣＵがプロジェクタ機能を発揮する場合には、プロジェクタ装置ＬＵが必要に応じた形態になる。例えば、ユニット化したプロジェクタ装置ＬＵが、携帯端末ＣＵの本体に対して着脱自在または回動自在になっていてもよい。

ところで、携帯端末ＣＵは、プロジェクタ装置ＬＵの他に、信号処理部１１、制御部１２、メモリ１３、及び操作部１４を含む。

信号処理部１１は、メモリ１３内部の画像信号に対して、例えば、プロジェクタ装置再生時の画像歪を補正する画像処理及び画像圧縮処理を必要に応じて施す。そして、処理の施された信号は、制御部１２へ伝えられる。

制御部１２は、マイクロコンピュータであり、伝えられた画像信号と２次元走査ミラーＳＲの同期の制御等画像再生に必用な処理を集中的に行う。例えば、制御部１２は、メモリ１３内部に保存された静止画再生及び動画再生のうちの少なくとも一方を行うように、プロジェクタ装置ＬＵを制御する。

操作部１４は、操作ボタン（例えば再生ボタン）、操作ダイヤル（例えばプロジェクタ装置画像再生し、通信相手と同じ画像を見ながら通信するモードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者の操作入力した情報を制御部１２に伝達する。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図７は、計算の対象とするビーム整形プリズムＢＳ５、及びこのビーム整形プリズムＢＳ５を搭載した集積光源５の模式図である。同図中、レーザ光源ｋ１〜ｋ３の各光軸方向をｚ軸、紙面垂直方向をｙ軸としている。

表１に本発明に関する光軸合成手段の計算例を示す。図７に示すように、第３光源からのレーザ光はビーム整形プリズムＢＳ５に垂直入射するものとする。図７に示す光学系の諸元を表１に示す。

レーザ光源ｋ１からｋ３はｙ方向の光径を１ｍｍとし、ｘ方向の光径を各々ｄ１ｒ，ｄ１ｂ，ｄ１ｇとする。本実施例においては、レーザ光源ｋ１からのレーザ光と、レーザ光源ｋ２からのレーザ光とは、同じ楕円率の場合を示しており、ｘ方向に幅２ｍｍの楕円ビームである。

なお、第１屈折面ｍ５、第２屈折面ｍ３は垂直入射面としている。レーザ光源ｋ３からのレーザ光は、ｘ方向に幅１．５ｍｍ、ｙ方向に幅１ｍｍの楕円ビームである。

レーザ光源ｋ３からのレーザ光はビーム整形プリズムＢＳ５へ入射角度θ２ｒ（４９．６°）で入射し、屈折角θ１ｒとなり、第２合成面を透過後、第１合成光と同軸上に合成される。その後、レーザ光源ｋ３からのレーザ光は入射角θ３ｒで第４屈折面ｍ４に入射し、屈折角θ４ｒで空気中に射出されｘｙ面内の光径がｄ３ｒにビーム整形される。

レーザ光源ｋ１，ｋ２からのレーザ光は入射角θ３ｇｂで第４屈折面ｍ４に入射し、屈折角θ４ｇｂで空気中に射出し、ｘ方向の光径がｄ２ｇｂにビーム整形される。

このように、レーザ光源ｋ１からのレーザ光とレーザ光源ｋ２からのレーザ光とは、ｘ方向の光径が１．０３８ｍｍに倍率Ｍｒ（＝０．５１９）でビームに整形され、また、レーザ光源ｋ３からのレーザ光はｘ方向の光径がΦ１．０３５ｍｍに倍率Ｍｂｇ（＝０．５１９）でと、ほぼ同じ値にビームに整形されることとなる。

以上のように本実施形態によれば、第１光源、第２光源、及び第３光源からの各々の射出光を同軸上に合成し、かつビーム整形するビーム整形プリズムであって、第１光源からの射出光を入射する第１屈折面と、第２光源からの射出光を入射する第２屈折面と、第３光源からの射出光を入射する第３屈折面と、第１屈折面からの射出光と、第２屈折面からの射出光とを同軸上に合成して第１合成光を生成する第１光軸合成面と、第１合成光と、第３屈折面からの射出光とを同軸上に合成して第２合成光を生成する第２光軸合成面と、第２合成光を屈折して射出する第４屈折面と、を有し、第１屈折面、第２屈折面、第３屈折面の内少なくとも１つの屈折面は第１光軸合成面、第２光軸合成面の内１つの光軸合成面と同一面であることで、３つの光をビーム整形できる小型で作製が容易なビーム整形技術を実現することができる。

また、本実施形態によれば、第３屈折面と第２光軸合成面とを同一面とすることで、さらに小型で作製が容易なビーム整形技術を実現することができる。

また、本実施形態によれば、第３屈折面と第４屈折面とに入射することで得られる第３光源の射出光のビーム整形比は、第１屈折面と第４屈折面とに入射することで得られる第１光源の射出光のビーム整形比と、第２屈折面と第４屈折面とに入射することで得られる第２光源の射出光のビーム整形比の相違より相違が大きいビーム整形比であって、かつ小さいビーム整形比に設定することができる。

また、本実施形態によれば、レーザ光源である第１光源、第２光源、及び第３光源と、上記のビーム整形プリズムを有することで、小型の集積光源を提供することができる。

また、本実施形態によれば、第１光源、第２光源、及び第３光源は、互いに波長の異なる光源であって、赤、青、緑の何れかの波長を有することで、カラー対応のプロジェクタ装置に搭載可能な集積光源を提供することができる。

また、本実施形態によれば、上記の集積光源と、第２合成光を走査する走査手段と、を搭載することで、小型で高い画質性能を有するプロジェクタ装置を提供することができる。

また、本実施形態によれば、上記のプロジェクタ装置を搭載することで、小型で高い画質性能を有するモバイル機器を提供することができる。

１〜５ 集積光源
１１ 信号処理部
１２ 制御部
１３ メモリ
１４ 操作部
ＢＳ１〜ＢＳ５ ビーム整形プリズム
ＣＵ 携帯端末
ｋ１〜ｋ３ レーザ光源
Ｌ１〜Ｌ３ コリメートレンズ
ＬＮ 集積光源
ＬＵ プロジェクタ装置
ｍ１ ミラー面
ｍ２ 第３屈折面
ｍ３ 第２屈折面
ｍ４ 第４屈折面
ｍ５ 第１屈折面
ｍ６ 第２屈折面
ｐ１、ｐ２、ｐ４、ｐ５、ｐ６、ｐ７ プリズム
ＳＣ スクリーン
ＳＲ ２次元走査ミラー

Claims (7)

1. 第１光源、第２光源、及び第３光源からの各々の射出光を同軸上に合成し、かつビーム整形するビーム整形プリズムであって、
   前記第１光源からの射出光を入射する第１屈折面と、
   前記第２光源からの射出光を入射する第２屈折面と、
   前記第３光源からの射出光を入射する第３屈折面と、
   前記第１屈折面からの射出光と、前記第２屈折面からの射出光とを同軸上に合成して第１合成光を生成する第１光軸合成面と、
   前記第１合成光と、前記第３屈折面からの射出光とを同軸上に合成して第２合成光を生成する第２光軸合成面と、
   前記第２合成光を屈折して射出する第４屈折面と、
   を有し、
   第１屈折面、第２屈折面、第３屈折面の内少なくとも１つの屈折面は第１光軸合成面、第２光軸合成面の内１つの光軸合成面と同一面であることを特徴とするビーム整形プリズム。
2. 前記第３屈折面と第２光軸合成面とは同一面であることを特徴とする請求項１に記載のビーム整形プリズム。
3. 前記第３屈折面と前記第４屈折面とに入射することで得られる前記第３光源の射出光のビーム整形比は、
   前記第１屈折面と前記第４屈折面とに入射することで得られる前記第１光源の射出光のビーム整形比、及び、
   前記第２屈折面と前記第４屈折面とに入射することで得られる前記第２光源の射出光のビーム整形比の何れよりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載のビーム整形プリズム。
4. レーザ光源である第１光源、第２光源、及び第３光源と、
   請求項１から３の何れか一項に記載のビーム整形プリズムと、
   を有することを特徴とする集積光源。
5. 前記第１光源、前記第２光源、及び前記第３光源は、互いに波長の異なる光源であって、赤、青、緑の何れかの波長を有することを特徴とする請求項４に記載の集積光源。
6. 請求項４又は５に記載の集積光源と、
   前記第２合成光を走査する走査手段と、
   を搭載することを特徴とするプロジェクタ装置。
7. 請求項６に記載のプロジェクタ装置を搭載することを特徴とするモバイル機器。

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