JP2010243986A - 光合波器及びそれを用いた画像投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減可能な光合波器及びこの光合波器を用いた画像投影装置の提供。
【解決手段】光合波器１０は、光学部品が樹脂部材１４内に埋め込まれており、光学部品１２は、第１の光学フィルタ１２ｂ、第２の光学フィルタ１２ｃ及び基板１２ａを含む。第１の光学フィルタ１２ｂは、第１の波長の光を反射し第２の波長の光及び第３の波長の光を透過する。第２の光学フィルタ１２ｃは、第２の波長の光を反射し第３の波長の光を透過する。樹脂部材１４の第１の表面１４ａは、第１のレンズ、第２のレンズ及び第３のレンズを提供し、光学部品１２は、光学部品と樹脂部材の第２の表面１４ａとの間の光路に対して第１のレンズからの光を第１の光学フィルタ１２ｂを介して結合し、第２のレンズからの光を第２の光学フィルタ１２ｃを介して結合し、また、第３の表面１４ｃは、第３のレンズからの光を結合する反射面として構成されている。
【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、光学部品、及び、樹脂部材を備えている。光学部品は、第１の光学フィルタ、第２の光学フィルタ、及び基板を含むものである。第１の光学フィルタは、第１の波長の光を反射し第２の波長の光及び第３の波長の光を透過する光学フィルタである。第２の光学フィルタは、第２の波長の光を反射し第３の波長の光を透過する光学フィルタである。基板は、第１の光学フィルタが設けられた第１の主面、及び、第２の光学フィルタが設けられた第２の主面を有している。樹脂部材は、樹脂製であり、光学部品の周囲を覆うように設けられている。樹脂部材は、第１の表面、第２の表面、及び第３の表面を有している。第１の表面は、第１のレンズ、第２のレンズ、及び第３のレンズを提供している。光学部品は、当該光学部品と第２の表面との間の光路に対して第１のレンズからの光を第１の光学フィルタを介して結合し、当該光路に対して第２のレンズからの光を第２の光学フィルタを介して結合するよう、樹脂部材内に設けられている。第３の表面は、当該光路に第３のレンズからの光を結合する反射面である。

本光合波器は、第１の波長の光及び第２の波長の光に対する合波器としての光学部品を樹脂部材内に埋め込んでいる。この樹脂部材は、第３の波長の光を上記光路に結合する機能を有する第３の表面を提供している。また、樹脂部材は、第１の波長の光、第２の波長の光、及び第３の波長の光をそれぞれ集光する三つのレンズを提供している。このように本光合波器は、少ない部品点数で、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の表面に至る光路が樹脂部材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の表面から第２の表面の間に存在する光学要素の位置合わせが不要である。

本発明の光合波器の樹脂部材は、樹脂の成形によって形成され得る。また第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、上述した光合波器と、第１〜第３の光源と、走査機構と、を備えている。第１の光源は、第１の波長の光を出射する。第２の光源は、第２の波長の光を出射する。第３の光源は、第３の波長の光を出射する。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、上記光路上に合波する。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、光学部品１２、及び、樹脂部材１４を備えている。光学部品１２は、基板１２ａ、第１の光学フィルタ１２ｂ、及び、第２の光学フィルタ１２ｃを有している。

基板１２ａは、この光合波器１０によって合波する光に対して透明な部材で構成されている。例えば、基板１２ａは、ガラス製である。基板１２ａの一方の主面には、第１の光学フィルタ１２ｂが設けられており、他方の主面には、第２の光学フィルタ１２ｃが設けられている。

第１の光学フィルタ１２ｂは、第１の波長の光Ｌ１を反射し、第２の波長の光Ｌ２及び第３の波長の光Ｌ３を透過する特性を有する光学フィルタである。第２の光学フィルタ１２ｃは、第２の波長の光Ｌ２を反射し、第３の波長の光Ｌ３を透過する特性を有する光学フィルタである。第１の光学フィルタ１２ｂ及び第２の光学フィルタ１２ｃは、例えば、誘電体多層膜により構成することができる。

樹脂部材１４は、光学部品１２をその内部に埋め込んでいる。樹脂部材１４は、当該樹脂部材１４に入射する第１の波長の光Ｌ１を第１の光学フィルタによる反射により合波光ＬＭの光路上に結合し、当該樹脂部材１４に入射する第２の波長の光Ｌ２を第２の光学フィルタによる反射により合波光ＬＭの光路上に結合するよう、光学部品１２をその内部に埋め込んでいる。

樹脂部材１４は、第１の表面１４ａ、第２の表面１４ｂ、及び、第３の表面１４ｃを含んでいる。第１の表面１４ａ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１４ｂ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３の表面１４ｃは、第３の波長の光Ｌ３を反射する面である。

第１の表面１４ａは、第１のレンズ１６ａ、第２のレンズ１６ｂ、及び、第３のレンズ１６ｃを提供している。第１のレンズ１６ａ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１６ｂ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１６ｃは、第３の波長の光Ｌ３を集光するレンズである。

第３の面１４ｃは、光合波器１０に入射する第３の波長の光Ｌ３を反射して、合波光ＬＭの光路へと結合する面である。この第３の面１４ｃは、例えば全反射膜１８をコーティングすることによって反射面とすることが可能である。全反射膜としては、アルミニウム又は金製の膜を用いることができる。

第２の表面１４ｂ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１４ｂ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。

かかる樹脂部材１４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。光合波器１０は、例えば、光学部品１２を予め型内に装着し樹脂を射出成形すること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、光学部品１２を樹脂部材１４内に埋め込んだ構造により、三つの異なる波長の光の合波を達成する。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、光学部品１２を型内に装着して樹脂成形により製造できるので、第１〜第３のレンズ、各光学フィルタ、及び反射面（第３の表面）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、１２…光学部品、１２ａ…基板、１２ｂ…第１の光学フィルタ、１２ｃ…第２の光学フィルタ、１４…樹脂部材、１４ａ…第１の表面、１４ｂ…第２の表面、１４ｃ…第３の表面、１６ａ…第１のレンズ、１６ｂ…第２のレンズ、１６ｃ…第３のレンズ、１８…全反射膜、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 (4)

1. 第１の波長の光を反射し第２の波長の光及び第３の波長の光を透過する第１の光学フィルタ、第２の波長の光を反射し前記第３の波長の光を透過する第２の光学フィルタ、及び、
   第１の光学フィルタが設けられた第１の主面及び前記第２の光学フィルタが設けられた第２の主面を有し、前記第２及び第３の波長の光を透過する基板、を有する光学部品と、
   樹脂製であり、前記光学部品の周囲を覆うように設けられた樹脂部材と、
   を備え、
   前記樹脂部材は、第１の表面、第２の表面、及び第３の表面を有しており、
   前記第１の表面は、第１のレンズ、第２のレンズ、及び第３のレンズを提供しており、
   前記光学部品は、該光学部品と前記第２の表面との間の光路に対して前記第１のレンズからの光を前記第１の光学フィルタを介して結合し、該光路に対して前記第２のレンズからの光を前記第２の光学フィルタを介して結合するよう、前記樹脂部材内に設けられており、
   前記第３の表面は、前記光路に前記第３のレンズからの光を結合する反射面である、
   光合波器。
2. 前記樹脂部材は、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。
3. 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。
4. 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、前記光路上に合波する該光合波器と、
   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。

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