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OPTICAL MULTIPLEXER AND IMAGE PROJECTION APPARATUS USING THE OPTICAL MULTIPLEXER commons meetings

Patent code P120007039
File No. FU476
Posted date Mar 23, 2012
Application number P2012-061339
Publication number P2013-195603A
Patent number P5817022
Date of filing Mar 19, 2012
Date of publication of application Sep 30, 2013
Date of registration Oct 9, 2015
Inventor
  • (In Japanese)勝山 俊夫
  • (In Japanese)森本 竜治
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人福井大学
Title OPTICAL MULTIPLEXER AND IMAGE PROJECTION APPARATUS USING THE OPTICAL MULTIPLEXER commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical multiplexer for multiplexing three wavelengths of visible light.
SOLUTION: In first-third waveguides 101-103 and first-third multiplexing parts 110-130, first visible light is propagated to the second waveguide 102 by mode coupling at the second multiplexing part 120, the first visible light of the second waveguide 102 is propagated to the third waveguide 103 by mode coupling at the third multiplexing part 130 and then propagated to the second waveguide 102. Second visible light is propagated to the third waveguide 103 by mode coupling at the first multiplexing part 110 and then propagated to the second waveguide 102 by mode coupling at the third multiplexing part 130. Part of an output of third visible light is propagated to the second waveguide 102 by mode coupling at first multiplexing part 110 and the rest of the output is propagated from the third waveguide 103 to a phase control part 140 and undergoes phase matching with the rest of the third visible light of the second waveguide 102. The third visible light of the third waveguide 103 and the second waveguide 102 is multiplexed at the third multiplexing part and propagated to the second waveguide 102.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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。

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012061339thum.jpg
State of application right Registered
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