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光合波器及びこの光合波器を用いた画像投影装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P120007039
整理番号 FU476
掲載日 2012年3月23日
出願番号 特願2012-061339
公開番号 特開2013-195603
登録番号 特許第5817022号
出願日 平成24年3月19日(2012.3.19)
公開日 平成25年9月30日(2013.9.30)
登録日 平成27年10月9日(2015.10.9)
発明者
  • 勝山 俊夫
  • 森本 竜治
出願人
  • 国立大学法人福井大学
発明の名称 光合波器及びこの光合波器を用いた画像投影装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】可視光の3波長を合波する光合波器を提供する。
【解決手段】 第1~第3導波路101~103及び第1~第3合波部110~130は、第1可視光が第2合波部120でモード結合により第2導波路102に伝搬され、第2導波路102の第1可視光が第3合波部130でモード結合により第3導波路103に伝搬されたのち第2導波路102に伝搬され、第2可視光が、第1合波部110でモード結合により第3導波路103へ伝搬されたのち第3合波部130でモード結合により第2導波路102へ伝搬され、第3可視光が第1合波部110でモード結合により第2導波路102へ出力の一部が伝搬され、残りが、第3導波路103から位相制御部140に伝搬されて第2導波路102の第3可視光の残りの部分と位相整合され、第3導波路103と第2導波路102の第3可視光が前記第3合波部で合波されて第2導波路102へ伝搬されるように構成した。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


従来、レーザ光を二次元的に走査させることで使用者に画像を視認させるレーザーディスプレイが知られている。レーザーディスプレイにおいては、一般的にR(赤色) 、G(緑色) 、B(青色) の各色に対応する光源から照射される3色の可視光が1つの光軸上で合波される。合波された3色の可視光は、画像表示部に伝送される。画像表示部は、伝送された光を二次元的に走査して、映像を投影する。例えば、特許文献1には、3つのダイクロイックミラーを使用することで、3色の可視光を合波する技術が開示されている。
しかし、この種のレーザーディスプレイでは、3つのダイクロイックミラーを使用するなど光源装置の小型化が困難であった。そのため、ヘッドマウントディスプレイのように使用者の頭部にディスプレイを装着するような場合、光源装置はヘッドマウントディスプレイとは別に使用者の腰等に固定する必要があった。



ところで、マッハツェンダー干渉(MZI)を利用した光学結合デバイスが知られている(例えば特許文献2参照)。このような光結合デバイスを利用すれば、ディスプレイの小型化が期待できる。
例えば、特許文献2には、マッハツェンダー干渉(Maha-Zhender Interferometer:以下、MZIと記載)光導波路に異なる2波長を入射し、MZI光導波路の光路長差による位相差によって2波長を合波又は分波する技術が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、異なる波長の3つの可視光を合波する光合波器及びこの光合波器を用いた画像投影装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
波長の異なる複数の可視光を導波路へ導き、前記複数の可視光を波長多重する光合波器であって、
第1可視光が入射される第1導波路と、
前記第1可視光よりも短波長の第2可視光が入射される第2導波路と、
前記第2可視光よりも短波長であり、前記第1可視光と前記第2可視光との間の波長間隔よりも前記第2可視光との間の波長間隔が短い波長の第3可視光が入射される第3導波路と、
前記第2導波路と前記第3導波路との間で可視光のモード結合を行う第1合波部及び第3合波部と、
この第1合波部と第3合波部との間に設けられ、第1導波路と前記第2導波路との間で可視光のモード結合を行う第2合波部と、
前記第1合波部と前記第3合波部との間で前記第3導波路に接続された位相制御部とを有し、
前記第1導波路、第2導波路、第3導波路、第1合波部、第2合波部及び第3合波部は、
前記第1可視光が、前記第2合波部でモード結合により前記第2導波路に伝搬され、前記第2導波路に伝搬された前記第1可視光が前記第3合波部でモード結合により前記第3導波路に伝搬されたのち前記第2導波路に伝搬され、
前記第2可視光が、前記第1合波部でモード結合により第3導波路へ伝搬されたのち、第3導波路へ伝搬された前記第2可視光が前記第3合波部でモード結合により第2導波路へ伝搬され、
前記第3可視光が、前記第1合波部でモード結合により第2導波路へ出力の一部が伝搬され、前記第3可視光の残りが、前記第3導波路から前記位相制御部に伝搬されて前記第2導波路に伝搬された前記第3可視光の残りの部分と位相整合され、前記第3導波路の前記第3可視光と前記第2導波路の前記第3可視光とが前記第3合波部で合波されて、
前記第2導波路の一端に形成された出射部から出力されるように構成されていること、
を特徴とする光合波器。

【請求項2】
前記第1合波部と前記第3合波部は、前記可視光の伝搬方向における長さが等しく、前記第2合波部は、前記伝搬方向における長さが前記第1合波部及び前記第3合波部の長さの半分であることを特徴とする請求項1に記載の光合波器。

【請求項3】
前記2合波部は前記第1可視光のモード結合長の長さと等しく、かつ、第1合波部及び前記第3合波部の長さの半分であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光合波器。

【請求項4】
前記第1導波路、第2導波路及び第3導波路は、コア層とこのコア層の周囲に被覆され前記コア層よりも屈折率の小さいクラッド層とから形成されていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の光合波器。

【請求項5】
請求項1~4のいずれかに記載の光合波器を用いた画像投影装置であって、
前記第1導波路に前記第1可視光を出射する第1光源と、前記第2導波路に前記第2可視光を出射する第2光源と、前記第3導波路に前記第3可視光を出射する第3光源と、前記光合波器から出射された前記波長多重光を二次元的に走査して画像を形成し、走査された前記波長多重光を被投影面に投影する画像形成部とを備えることを特徴とする画像投影装置。
産業区分
  • 光学装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012061339thum.jpg
出願権利状態 登録
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