(57)【要約】  波長の異なる複数の光を合波する光合波器（１０）であって、第１波長の光が入射される第１導波路（１０１）と、第１波長の光よりも短波長の第２波長の光が入射される第２導波路（１０２）と、第２波長の光よりも短波長の第３波長の光が入射される第３導波路（１０３）と、第１導波路（１０１）と第２導波路（１０２）との間で光を伝搬する第１合波部（１１０）と、第１導波路（１０１）と第３導波路（１０３）との間で光を伝搬する第２合波部（１２０）とを備え、第２波長の光は、第１合波部（１１０）で第１導波路（１０１）に伝搬され、第３波長の光は、第２合波部（１２０）で第１導波路（１０１）に伝搬される。
2017065225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる複数の光を合波する光合波器であって、
第１波長の光が入射される第１導波路と、
前記第１波長の光よりも短波長の第２波長の光が入射される第２導波路と、
前記第２波長の光よりも短波長の第３波長の光が入射される第３導波路と、
前記第１導波路と前記第２導波路との間で前記光が伝搬する第１合波部と、
前記第３導波路と前記第１導波路との間で前記光が伝搬する第２合波部と、を備え、
前記第２波長の光は、前記第１合波部で前記第１導波路に伝搬され、
前記第３波長の光は、前記第２合波部で前記第１導波路に伝搬されることを特徴とする光合波器。
【請求項２】
請求項１に記載の光合波器であって、
前記第１合波部は、前記伝搬方向における長さが前記第２合波部の長さの略半分であることを特徴とする光合波器。
【請求項３】
請求項２に記載の光合波器であって、
前記第１合波部は、前記第１波長の光のモード結合長の２倍の長さと等しいことを特徴とする光合波器。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の光合波器であって、
前記第１導波路、第２導波路、及び第３導波路は、コア層からなり、前記コア層の周囲に前記コア層よりも屈折率の小さいクラッド層を有することを特徴とする光合波器。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一つに記載の光合波器であって、
前記波長の異なる複数の光は可視光であることを特徴とする光合波器。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一つに記載の光合波器であって、
前記第１波長の光は、前記第１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波長の光は、前記第１合波部で再び前記第１導波路に伝搬され、
前記第１導波路に再び伝搬された前記第１波長の光は、前記第２合波部で前記第３導波路に伝搬され、
前記第３導波路に伝搬された前記第１波長の光は、前記第２合波部で再び前記第１導波路に伝搬されることを特徴とする光合波器。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つに記載の光合波器であって、
前記第２波長の光は、前記第１合波部でモード結合により前記第１導波路へ伝搬され、
前記第１導波路に伝搬された前記第２波長の光は、前記第２合波部で前記第３導波路へ伝搬された後、再び前記第１導波路に伝搬されることを特徴とする光合波器。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一つに記載の光合波器であって、
前記第３波長の光は、前記第２合波部でモード結合により前記第１導波路に伝搬されることを特徴とする光合波器。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つ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波長の光を出射する第１光源と、
前記第２導波路に前記第２波長の光を出射する第２光源と、
前記第３導波路に前記第３波長の光を出射する第３光源と、
前記光合波器から出射された波長多重光を二次元的に走査して被投影面に画像を投影する画像形成部と、を備えたことを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光の二次元的な走査により画像をスクリーン等へ投影させることができるディスプレイ装置が知られている。このディスプレイ装置において、光源としては色の三原色に相当する、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各波長の光源が光軸上で合波されることによりディスプレイ装置の光源として利用される。この合波された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、ダイクロイックミラーを使用することで、３つの波長の光源を合波する技術が開示されている。【０００３】
しかし、この種のディスプレイ装置では、ダイクロイックミラーを使用することで更なる光源の小型化が困難であった。そのため、ウェアラブルデバイスのなかでもアイウェア等のように使用者の頭部に装着するような場合、光源が大きくなることで装置が大型となり、光源自体は他の場所（使用者の腕や腰など）に固定する必要があった。【０００４】
ところで、方向性結合器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）。このような光学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。【０００５】
例えば、特許文献２には、光導波路に異なる３波長を入射し、３つの合波部により可視光を合波する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−９３９４５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９５６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の方向性結合器を用いた技術では３波長の可視光を合波することができるが、合波部自体に非常に高い加工精度が必要となる。また中央の導波路に入射させる波長を限定しており導波路パターン作成時、光の吸収による損失等を考慮するとさらなる小型化が難しくなる、という問題がある。【０００８】
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、さらなる小型化が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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明の光合波器は、波長の異なる複数の光を合波する光合波器であって、第１波長の光が入射される第１導波路と、前記第１波長の光よりも短波長の第２波長の光が入射される第２導波路と、前記第２波長の光よりも短波長の第３波長の光が入射される第３導波路と、前記第１導波路と前記第２導波路との間で前記光が伝搬する第１合波部と、前記第３導波路と前記第１導波路との間で前記光が伝搬する第２合波部と、を備え、前記第２波長の光は、前記第１合波部で前記第１導波路に伝搬され、前記第３波長の光は、前記第２合波部で前記第１導波路に伝搬されることを特徴としている。【００１０】
また、本発明の光合波器によれば、前記第１合波部は、前記伝搬方向における長さが前記第２合波部の長さの略半分であるように構成してもよい。【００１１】
また、本発明の光合波器によれば、前記第１合波部は、前記第１波長の光のモード結合長の２倍の長さと等しいように構成してもよい。【００１２】
また、本発明の光合波器によれば、前記第１導波路、第２導波路、及び第３導波路は、コア層からなり、前記コア層の周囲に前記コア層よりも屈折率の小さいクラッド層を有する構成としてもよい。【００１３】
また、本発明の光合波器によれば、前記波長の異なる複数の光は可視光であることが好ましい。【００１４】
また、本発明の光合波器によれば、前記第１波長の光は、前記第１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波長の光は、前記第１合波部で再び前記第１導波路に伝搬され、前記第１導波路に再び伝搬された前記第１波長の光は、前記第２合波部で前記第３導波路に伝搬され、前記第３導波路に伝搬された前記第１波長の光は、前記第２合波部で再び前記第１導波路に伝搬されるように構成してもよい。【００１５】
また、本発明の光合波器によれば、前記第２波長の光は、前記第１合波部でモード結合により前記第１導波路へ伝搬され、前記第１導波路に伝搬された前記第２波長の光は、前記第２合波器で前記第３導波路へ伝搬された後、再び前記第１導波路に伝搬されるように構成してもよい。【００１６】
また、本発明の光合波器によれば、前記第３波長の光は、前記第２合波部でモード結合により前記第１導波路に伝搬されるように構成してもよい。【００１７】
また、本発明の画像投影装置は、上記各構成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波長の光を出射する第１光源と、前記第２導波路に前記第２波長の光を出射する第２光源と、前記第３導波路に前記第３波長の光を出射する第３光源と、記光合波器から出射された波長多重光を二次元的に走査して被投影面に画像を投影する画像形成部と、を備えた構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光合波器によれば、製造過程に起因する個体差があっても、合波する各波長の光に対して、極めて高い出力率でシングルモードを得ることができる。これにより、高い性能を維持しつつ上記従来の光合波器よりもさらに小型化した光合波器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明の実施形態１に係る光合波器の構成を示す概略平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す光合波器を左方向から見た側面図である。
【図２Ａ】実施形態１に係る光合波器の作用を説明する図であり、シングルモードの赤色光（Ｒ）を入射した場合における光の伝搬の様子を示したものである。
【図２Ｂ】実施形態１に係る光合波器の作用を説明する図であり、シングルモードの緑色光（Ｇ）を入射した場合における光の伝搬の様子を示したものである。
【図２Ｃ】実施形態１に係る光合波器の作用を説明する図であり、シングルモードの青色光（Ｂ）を入射した場合における光の伝搬の様子を示したものである。
【図３】実施形態１に係る光合波器における個体差が発生する箇所を説明した図である。
【図４Ａ】実施形態１に係る光合波器における出力とギャップ幅とのばらつきの関係を示すグラフである。
【図４Ｂ】実施形態１に係る光合波器における出力とギャップ幅とのばらつきの関係を示すグラフである。
【図５Ａ】実施形態１に係る光合波器における出力とコア幅とのばらつきの関係を示すグラフである。
【図５Ｂ】実施形態１に係る光合波器における出力とコア幅とのばらつきの関係を示すグラフである。
【図５Ｃ】実施形態１に係る光合波器における出力とコア幅とのばらつきの関係を示すグラフである。
【図６Ａ】実施形態１に係る光合波器における出力と結合長とのばらつきの関係を示すグラフである。
【図６Ｂ】実施形態１に係る光合波器における出力と結合長とのばらつきの関係を示すグラフである。
【図７】実施形態１に係る光合波器における出力と波長とのばらつきの関係を示すグラフである。
【図８】本発明の光合波器を画像投影装置の一例である走査型ディスプレイに適用した場合の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
＜実施形態１＞
図１Ａは本発明の実施形態１に係る光合波器の構成を示す概略平面図、図１Ｂは、図１Ａに示す光合波器を左方向から見た側面図である。
【００２２】
実施形態１に係る光合波器において合波する３つの可視光は、単色光であって、第１可視光の波長が最も長く、次いで第２可視光の波長が長く、第３可視光の波長が最も短いことが条件となる。
【００２３】
以下の説明では、波長の異なる３つの可視光として、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）を例に挙げて説明する。
【００２４】
一般に、赤色光の波長λＲは６２０〜７５０ｎｍ、緑色光の波長λＧは４９５〜５７０ｎｍ、青色光の波長λＢは４５０〜４９５ｎｍの範囲であり、ＲＧＢの３つの波長間には、λＢ＜λＧ＜λＲの関係が成立する。例えば、赤色光として波長λＲ＝６３８ｎｍのものを、緑色光として波長λＧ＝５２０ｎｍのものを、青色光として波長λＢ＝４５０ｎｍのものを選択する。
【００２５】
光合波器１０は、基板２１０と、基板２１０の上に形成されたクラッド層２２０と、このクラッド層２２０の中に形成され、基板２１０と平行な平面内に配置された第１導波路１０１、第２導波路１０２、及び第３導波路１０３とを備えている。
【００２６】
第１導波路１０１、第２導波路１０２、及び第３導波路１０３には、クラッド層２２０の一面に露出する一端１０１ａ，１０２ａ，１０３ａからそれぞれ波長の異なるシングルモードの赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）が入射され、このＲＧＢの各色光のそれぞれが、第１導波路１０１、第２導波路１０２、及び第３導波路１０３内を伝搬されつつ合波されて、クラッド層２２０の他面に露出する第１導波路１０１の他端１０１ｂから出射される。このとき赤色光（Ｒ）は波長が長く、導波路の曲げに対する損失が最も大きいため、曲げの無い中央の第１導波路に入射されることが望ましい。
【００２７】
第１導波路１０１の可視光の伝搬経路上には、一端１０１ａ側から順に第１合波部１１０、第２合波部１２０が設けられている。第１導波路１０１、第２導波路１０２、及び第３導波路１０３は、第１合波部１１０と第２合波部１２０以外の領域では光結合を生じない間隔で配置される。
【００２８】
第１合波部１１０及び第２合波部１２０は、方向性結合器として構成され、第１合波部１１０では、第２導波路１０２が第１導波路１０１に後述するギャップ幅をもって接し、第２合波部１２０では、第３導波路１０３が第１導波路１０１に後述するギャップ幅をもって接して、ＲＧＢの各色光の合波が行われるようになっている。
【００２９】
実施形態１では、第１合波部１１０の長さＬ１は、第１可視光の波長のモード結合長の長さ（方向性結合器において一方の導波路に入射した光が、他方の導波路から１００％出射する結合部の長さ）の２倍と等しく、かつ、第２合波部の長さＬ２のほぼ半分となるようにしている。
【００３０】
３つの可視光がＲＧＢの各色光である場合の長さＬ１，Ｌ２の具体的寸法としては、例えば、長さＬ１＝１４００μｍ程度、長さＬ２＝２８００μｍ程度を挙げることができる。
【００３１】
第１合波部１１０では、第２導波路１０２の緑色光がモード結合により第１導波路１０１へ伝搬される。なお、第１合波部１１０では、第２導波路１０２の緑色光のほぼ全部が第１導波路１０１へ伝搬されるのが好ましい。
【００３２】
第２合波部１２０では、第３導波路１０３の青色光がモード結合により第１導波路１０１に伝搬される。なお、第２合波部１２０では、第３導波路１０３の青色光のほぼ全てが第１導波路１０１に伝搬されるのが好ましい。
【００３３】
上記構成の光合波器１０は、公知の火炎堆積法やスパッタリング法等で形成することができる。例えば、シリコン製の基板２１０上にクラッド層２２０となる低屈折率のシリコン酸化膜を火炎堆積法で成膜した後、コア層となる高屈折率のシリコン酸化膜を積層する。その後、このコア層を、第１〜第３導波路１０１，１０２，１０３の形状に応じたパターンを有するフォトマスクを用いて、フォトリソグラフィー法により一定のコア幅をもった光導波としてパターニングする。
【００３４】
この後、この上にクラッド層２２０となる低屈折率のシリコン酸化膜を積層し、前記の光導波路コア上を覆う。また、クラッド層としては、例えば絶対屈折率が１．４６程度のものを用いると、コア層としては、屈折率差０．５％程度設けることで、コア内を伝播する光が内面反射を繰り返し、コア内を効率的に伝播することが出来る。このときのコア径は２μｍ程度であれば、ＲＧＢの各色光はシングルモードで伝播させることができる。クラッド層の層厚については、効率的な光の伝播のために、１０μｍ以上形成することが望ましい。
【００３５】
最後に、基板２１０及びクラッド層２２０の両端面を研磨して第１〜第３導波路１０１，１０２，１０３の一端１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ及び第２導波路１０２の他端１０１ｂを露出させることで、光合波器１０が完成する。
【００３６】
次に、上記構成の光合波器１０における作用及び効果について、図２Ａ乃至図２Ｃを参照しつつ説明する。
【００３７】
図２Ａ乃至図２Ｃは、絶対屈折率＝１．４６のクラッド層２２０と、径２μｍでクラッド層２２０との屈折率差０．５％のコア層とから構成される第１〜第３導波路１０１，１０２，１０３を用いた結果を示すものであり、図２Ａはシングルモードの赤色光（Ｒ）を入射した場合、図２Ｂはシングルモードの緑色光（Ｇ）を入射した場合、図２Ｃはシングルモードの青色光（Ｂ）を入射した場合のそれぞれにおいて、ＲＧＢの各色光が第１合波部１１０、及び第２合波部１２０を経て、各導波路１０１，１０２，１０３内をどのように伝搬されていくかを示した図である。なお光源として効率的にレンズ等でビーム成形を行うためにはシングルモードの光が理想的である。
【００３８】
なお、図２Ａ乃至図２Ｃにおいては、光合波器１０を伝搬する光の強度を明暗で表しており、明るい部分（図面では黒い部分）ほど光の強度が強いことを示している。
【００３９】
図２Ａに示すように、第１導波路１０１に入射された赤色光（Ｒ）は、第１合波部１１０でモード結合により、出力のほぼ全部が第２導波路１０２に伝搬される。そして、第２導波路１０２に伝搬された赤色光（Ｒ）が、第１合波部１１０でモード結合により再び第１導波路に伝搬される。第１合波部１１０の長さを第１可視光の波長のモード結合長の２倍の長さとすることで、第１導波路１０１から第２導波路１０２を経由して再び第１導波路１０１に光をほぼ１００％戻すことができる。その後、第２合波部１２０でも前述と同様のモード結合により、赤色光（Ｒ）の出力のほぼ全部が第３導波路１０３に伝搬された後、再び第１導波路１０１に伝搬される。第２合波部１２０の長さを第１合波部１１０の長さの２倍とすると、第２合波部１２０の長さは第１可視光の波長のモード結合長の４倍の長さとなるので、第１導波路１０１から第３導波路１０３を経由して再び第１導波路１０１に光をほぼ１００％戻すことができる。なお、図２Ａでは、入射された赤色光（Ｒ）の伝搬経路を破線の矢印で示している。
【００４０】
図２Ｂに示すように、第２導波路１０２に入射された緑色光（Ｇ）は、第１合波部１１０でモード結合により第１導波路１０１へ出力のほぼ全部が伝搬される。そして、第１導波路１０１へ伝搬された緑色光（Ｇ）が、第２合波部１２０でモード結合により第３導波路１０３へ伝搬された後、再びモード結合により、最終的に第１導波路１０１に伝搬される。なお、図２Ｂでは、入射された緑色光（Ｇ）の伝搬経路を破線の矢印で示している。
【００４１】
図２Ｃに示すように、第３導波路１０３に入射された青色光（Ｂ）は、第２合波部１２０でモード結合により第１導波路１０１へ出力のほぼ全部が伝搬される。なお、図２Ｃでは、入射された青色光（Ｂ）の伝搬経路を破線の矢印で示している。
【００４２】
以上より、３つの導波路１０１，１０２，１０３のそれぞれにシングルモードのＲＧＢの各色光を同時に入射すれば、ＲＧＢの各色光を合波した合波光が各色光の強度に応じた発色光となって第２導波路１０２の他端１０２ｂから出力される。
【００４３】
ところで、光導波路には、その製造過程に起因する個体差が存在する。個体差とは、各合波部を形成する方向性結合器の寸法部に発生する製造バラツキで有り、性能へ影響を与える。例えば、導波路間のギャップ幅の間隔や、導波路のコア部の幅、若しくは結合部の長さ、等であったりする。また、ＬＥＤやＬＤなどの光源においても、製造過程に起因する個体差が存在し、出射される光の波長がばらつく。以下、図３乃至図７を参照しつつ、これらばらつきに対して光合波器１０からの出力がどのように変化するかを説明する。
【００４４】
図３は前述の光合波器の個体差を説明するための各部の名称を示したものである。この図では理解を助けるため同じ光合波器を横に３つ並べて（具体的には、図２Ａ〜図２Ｃに示した３つの光合波器をその順に並べて）説明を行っている。例えば、中央の光合波器の図で説明すると、各色の光源が導波されるコアの屈折率を左からｎ１、ｎ２、ｎ３、コアの幅をａ１、ａ２、ａ３とする。また一番左の光合波器の図で説明すると、左の導波路と中央の導波路が結合される長さをＬ１、右の導波路と中央の導波路が結合される長さをＬ２とする。
【００４５】
また、図４Ａ及び図４Ｂの横軸は、基準のギャップ幅からのずれ量ΔＳを示している。ΔＳ12は第１合波部１１０において第１導波路１０１と第２導波路１０２のコア間ギャップの設計値からのズレ量であり、ΔＳ23は第２合波部１２０において第１導波路１０１と第３導波路１０３のコア間ギャップの設計値からのズレ量である。基準のギャップ幅Ｓは、２μｍである。図４Ａ及び図４Ｂの縦軸は、光合波器１０に入力された光の強度に対する、出力された光の強度の割合Ｔを示している。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、基準ギャップ幅において、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、及び青色光（Ｂ）ともに、９８％以上の出力でシングルモードを得ることができる。そして、基準ギャップに対して±０．０８μｍ程度のずれであれば、各波長において常に８０％以上の出力でシングルモードを得ることができる。
【００４６】
また、図５Ａ乃至図５Ｃの横軸は、基準のコア幅からのずれ量Δａを示している。Δａ1は第１導波路１０１のコア幅ａ１からのズレ量であり、Δａ2は第２導波路１０２のコア幅ａ２からのズレ量であり、Δａ3は第３導波路１０３のコア幅ａ３からのズレ量である。基準のコア幅は、２μｍである。図５Ａ乃至図５Ｃの縦軸は、光合波器１０に入力された光の強度に対する、出力された光の強度の割合Ｔを示している。図５Ａ乃至図５Ｃに示すように、基準コア幅において、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、及び青色光（Ｂ）ともに、９８％以上の出力でシングルモードを得ることができる。そして、基準コア幅に対して±０．０３μｍ程度のずれであれば、各波長において常に８０％以上の出力でシングルモードを得ることができる。
【００４７】
また、図６Ａ及び図６Ｂの横軸は、基準の結合長からのずれ量ΔＬを示している。ΔＬ1は第１合波部１１０の設計値Ｌ１からのズレ量であり、ΔＬ2は第２合波部１２０の設計値Ｌ２からのズレ量である。基準の結合長は、使用する波長やコア径に関係するが、例えば実施形態１であればおおよそＬ１＝１．４ｍｍ、Ｌ２＝２．８ｍｍである。図６Ａ及び図６Ｂの縦軸は、光合波器１０に入力された光の強度に対する、出力された光の強度の割合Ｔを示している。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、基準結合長において、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、及び青色光（Ｂ）ともに、９８％以上の出力でシングルモードを得ることができる。そして、基準結合長に対して±２００μｍ程度のずれであれば、各波長において常に８０％以上の出力でシングルモードを得ることができる。
【００４８】
図７は、横軸が基準の波長からのずれ量を示し、縦軸は光合波器１０に入力された光の強度に対する、出力された光の強度の割合Ｔを示している。基準の波長は、赤色光（Ｒ）が波長λＲ＝６３８ｎｍ、緑色光（Ｇ）が波長λＧ＝５２０ｎｍ、青色光（Ｂ）が波長λＢ＝４５０ｎｍである。図７に示すように、基準波長に対して±１０ｎｍ程度のずれであれば、各波長において常に８８％以上の出力でシングルモードを得ることができる。
【００４９】
このように、実施形態１の光合波器１０によれば、製造過程に起因する個体差があっても、合波する各波長の光に対して、極めて高い出力率でシングルモードを得ることができる。これにより、高い性能を維持しつつ上記従来の光合波器よりもさらに小型化した光合波器を実現することができる。
【００５０】
［走査型ディスプレイの構成］
図８は、上記構成の光合波器１０を画像投影装置の一例である走査型ディスプレイに適用した場合の概略構成図である。
【００５１】
この走査型ディスプレイは、大別すると、制御部１２、Ｒ，Ｇ，Ｂの各レーザドライバ１５ａ〜１５ｃ、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した各ＬＤ１６ａ〜１６ｃ、光合波器１０、レンズ２１、スキャナ２２、走査ドライバ２３、リレー光学系２４、スクリーン２５等によって構成されている。図８では、リレー光学系２４の具体的な構成は図示を省略する。
【００５２】
制御部１２によって各波長のレーザ出力を制御し、その結果に応じた電流がＲレーザドライバ１５ａ、Ｇレーザドライバ１５ｂ、及びＢレーザドライバ１５ｃのそれぞれから、Ｒ−ＬＤ１６ａ、Ｇ―ＬＤ１６ｂ、及びＢ―ＬＤ１６ｃのそれぞれに印加される。そして、出力された光は光合波器１０を通過し、所望の光に調整された後、レンズ２１を通過し、ビーム成形される。このビーム成形の形状は使用するスキャナ２２の性能や、ディスプレイの仕様により異なる。
【００５３】
レンズ２１で成形された光はスキャナ２２にて反射され、スクリーン２５へ投影され、投影光２６としてスクリーン２５上に輝点として結像される。制御部１２は、水平信号と垂直信号それぞれを走査ドライバ２３に送信することでスキャナ２２の制御を行う。この信号にはスキャナ２２の動作のタイミングを決定する同期信号や、駆動信号の電圧や周波数を設定する駆動設定信号などが含まれる。
【００５４】
各レーザドライバ１５ａ〜１５ｃは、制御部１２からの各波長の信号に応じた光量のレーザを発生させるように、各レーザ１６ａ〜１６ｃを変調駆動する。各色のレーザ光の出力比を調整することによって、所望の色を再現したレーザ光が出力される。
【００５５】
各レーザ１６ａ〜１６ｃの変調駆動と同期してスキャナ２２が水平走査及び垂直走査されることで、投影光２６はスクリーン２５上で軌跡２７を描くように走査され、スクリーン２５上に二次元画像が描写される。
【００５６】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。
【００５７】
例えば、上記構成では波長の異なる３つの可視光としてＲＧＢの各色光を例に挙げて説明しているが、本発明は一定の波長のみからなる光（単色光）であって上記の波長条件を満たすものであれば、ＲＧＢの各色光以外の３つの可視光を合波することも可能である。
【００５８】
＜実施形態２＞
上記実施形態１では、基板２１０の表面と平行な面内に導波路１０１，１０２，１０３を形成する構成としたが、基板は必ずしも必要ではない。また、導波路１０１，１０２，１０３の配置も、上記のような二次元的なものに限られず、例えば導波路１０１を中心とする円周上に他の導波路１０２，１０３を配置するなど、三次元的な構成であってもよい。
【００５９】
＜実施形態３＞
また、上記実施形態１では、クラッド層２２０の内部にコア層を埋め込むことで導波路１０１，１０２，１０３を一体的に形成しているが、コア層とクラッド層とからなる導波路１０１，１０２，１０３を別々に形成し、基板等の支持体上に配置するように構成してもよい。
【００６０】
なお、今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６１】
なお、この出願は、２０１５年１０月１４日に日本で出願された特願２０１５−２０３２３３に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本願出願に組み込まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、異なる波長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の技術分野において、装置のさらなる小型化を実現することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  光合波器
１２  制御部
１５ａ  Ｒレーザドライバ
１５ｂ  Ｇレーザドライバ
１５ｃ  Ｂレーザドライバ
１６ａ  Ｒ−ＬＤ
１６ｂ  Ｇ−ＬＤ
１６ｃ  Ｂ−ＬＤ
２１  レンズ
２２  スキャナ
２３  走査ドライバ
２４  リレー光学系
２５  スクリーン
１０１  第１導波路
１０２  第２導波路
１０３  第３導波路
１１０  第１合波部
１２０  第２合波部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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