光调制器以及图像显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光调制器以及图像显示装置。
【背景技术】
[0002]作为头戴式显示器(HMD)、平视显示器(HUD)的影像显示技术的一种，直接向眼睛的视网膜照射激光，使使用者视觉确认图像的显示装置在近年来被关注。
[0003]这样的显示装置一般具备:发光装置，其射出光；以及扫描单元，其变更光路以使射出的光扫描使用者的视网膜。而且，根据这样的显示装置，使用者例如能够同时视觉确认外面的景色和由扫描单元描绘的图像双方。
[0004]在专利文献1中公开了使多个不同波长的光依次入射，能够按照每个波长对强度进行调制的马赫曾德尔干涉仪。在涉及的干涉仪中，偏置电压以按照每个波长出射光强度成为规定的允许范围内的方式被可变控制。因此，即使在使多个不同波长的光依次入射至一个干涉仪的情况下，也能够防止每个波长在调制特性上产生偏差。
[0005]另外，在专利文献2中公开了影像发生器(平视显示器)，该影像发生器具备:光源；光束耦合器；光束扫描仪，其能够以使光束以二维图案扫描的方式动作；以及感应基板，其构成为接收被扫描的光束，并从输出位置向可视区域发射。另外，作为光源，公开了采用使用声光调制器(Α0Μ)等外部调制的DPSS激光器(专利文献1的第0026段)。而且，通过对分别从红色激光光源、蓝色激光光源以及绿色激光光源射出的激光的输出进行调制，在视网膜上显示任意的影像。
[0006]专利文献1:日本特开2012-022233号公报
[0007]专利文献2:日本特表2009-516862号公报
[0008]然而，在专利文献1所记载的干涉仪中，公开了在用于向干涉仪入射光的光源中，使用具备按照每个波长选择性地射出出射光的构造的光源。通过使用这样的光源，能够对每个波长在时间轴上进行排他性的强度调制。
[0009]在专利文献1中，虽然公开了具备按照每个波长选择性地射出出射光的构造的光源，但是作为这样的光源的例子，能够列举具备相互波长不同的多个固定波长光源、和使这些光源的出射光以在时间轴上相互不重复的方式选择性地透过的光开关的部件。在这样的光源中，在多个固定波长光源与光开关的连接中要求高度的对准精度。因此，对于具备光源、光开关等波长选择部、和马赫曾德尔干涉仪等强度调制部的显示器的制造而言，伴随较多的困难。另外，在通过多个不同的光学部件形成装置的情况下，存在在光学连接的各部分的损失累积而使整体效率大幅降低的可能性。并且，由于容易发生对准偏差，所以也认为容易产生光损失。因此，在将这样的调制器用于显示装置时，有导致显示图像的光量不足的可能性，或者在为了弥补光量不足而提高了光源的输出的情况下，有导致消耗电力的增大的可能性
[0010]在上述的显示装置中为了形成高品质的图像，需要非常高速地进行波长的切换。然而，现状由于在光源中切换出射光的波长的速度不足，所以波长的切换赶不上光的扫描速度，存在难以形成高品质的图像这一问题。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于提供一种光利用效率高且能够按照多个不同的波长每一个进行调制的光调制器、以及具备这样的光调制器并能够显示高品质的图像的图像显示装置。
[0012]这样的目的通过下述的本发明来实现。
[0013]本发明的光调制器的特征在于，具备:光导波路径，其由具有电光效应的材料构成；
[0014]波长选择部，其被设置于上述光导波路径，选择在上述光导波路径中导波的光的波长；以及
[0015]光调制部，其被设置于上述光导波路径，对通过上述波长选择部选择出的波长的光的强度进行调制，
[0016]上述波长选择部包括:
[0017]第一电场施加部，其能够沿着上述光导波路径的光导波方向形成折射率以第一周期周期性地变化的第一折射率分布；以及
[0018]第二电场施加部，其能够沿着上述光导波路径的光导波方向形成折射率以与上述第一周期不同的第二周期周期性地变化的第二折射率分布。
[0019]由此，由于波长选择部由具备沿着光导波路径的光导波方向被配置的电极等的电场施加部构成，光调制部也被设置于光导波路径，所以无需在波长选择部与光调制部之间设置光学连接位置。其结果，由于无需严密地考虑了光路长的对准，而且由于未设置连接位置所以难以产生光损失，所以光调制器的光利用效率提高。另外，由于具备第一电场施加部和第二电场施加部，从而能够容易地选择通过波长选择部的光的波长，所以能够得到能够对波长不同的多个光进行调制的光调制器。
[0020]在本发明的光调制器中，优选上述第一电场施加部具备以与上述第一周期对应的间隔被设置，并能够对上述光导波路径施加电压的电极，
[0021]上述第二电场施加部具备以与上述第二周期对应的间隔被设置，并能够对上述光导波路径施加电压的电极。
[0022]由此，通过使第一周期与第二周期不同，能够简单并准确地使被第一电场施加部反射的光的波长与被第二电场施加部反射的光的波长不同，并且能够提高反射的光的波长的选择性。
[0023]在本发明的光调制器中，优选上述第一电场施加部的电极具备:
[0024]第一梳齿电极，其具备多个第一电极、和连接上述多个第一电极彼此的连接部；以及
[0025]第二梳齿电极，其具备多个第二电极、和连接上述多个第二电极彼此的连接部。
[0026]由此，能够实现电极构造的简单化、连接电极和外部电源的布线长度的缩短。
[0027]在本发明的光调制器中，优选上述第一电场施加部的电极在俯视时具有长条状的部分，并且上述长条状的部分的长边方向与上述光导波路径的光导波方向交叉。
[0028]由此，能够通过根据对第一电场施加部的电极给予的电位而在光导波路径中产生的第一折射率分布，使特定的波长的光反射，来选择透过的光的波长。
[0029]在本发明的光调制器中，优选上述长边方向与上述光导波方向不正交。
[0030]由此，由于能够防止因根据对第一电场施加部的电极给予的电位而在光导波路径中产生的第一折射率分布而反射的光返回光源，所以能够防止光源的动作变得不稳定、或反射的光成为所谓的杂散光而干扰信号光。
[0031]在本发明的光调制器中，优选上述第一折射率分布被形成为使在上述光导波路径中导波的光反射，
[0032]上述波长选择部还包括吸收以上述第一折射率分布反射的光的光吸收部。
[0033]由此，由于能够将以第一折射率分布反射的光封闭于光吸收部，所以能够防止该光再次返回光导波路径、或者从出射端出射而成为杂散光。
[0034]在本发明的光调制器中，优选上述第一折射率分布被形成为使在上述光导波路径中导波的光反射，
[0035]上述波长选择部还包括检测以上述第一折射率分布反射的光的光量的光检测部。
[0036]由此，能够确认在第一折射率分布中光是否被可靠地反射。另外，能够基于反射光的光量的数据进行反馈，使得可以适当地对施加于第一电场施加部的电压的大小、施加的时机进行调整。
[0037]在本发明的光调制器中，优选具有上述电光效应的材料是铌酸锂。
[0038]铌酸锂由于电光系数相对较大，所以在波长选择部中选择透过的光的波长时，能够降低驱动电压，另外，在光调制部中对光的强度进行调制时，也能够降低驱动电压。因此，能够削减光调制器的消耗电力。并且，由于能够减小波长选择部、光调制部为了发挥其功能所需要的面积，所以能够实现光调制器的小型化。
[0039]在本发明的光调制器中，优选上述光调制部是马赫曾德尔型的光调制部。
[0040]由此，由于能够进行以高速的调制，所以能够实现所显示的图像的高画质化。
[0041]在本发明的光调制器中，优选上述光导波路径具备:多个芯部，其与使光入射至上述光导波路径的入射面连接；以及合波部，其使上述多个芯部合波并与上述波长选择部连接。
[0042]由此，由于将合波部、波长选择部以及光调制部设置于同一部件，所以与由相互独立的部件构成这些部分的情况相比，能够实现光调制器的小型化。另外，由于能够实现各部分之间的光耦合损失的减少，所以能够抑制光调制器的内部损失。
[0043]本发明的光调制器的特征在于，具备:光导波路径，其由具有电光效应的材料构成；
[0044]波长选择部，其被设置于上述光导波路径，选择在上述光导波路径中导波的光的波长；以及
[0045]光调制部，其被设置于上述光导波路径，对通过上述波长选择部选择出的波长的光的强度进行调制，
[0046]上述波长选择部包括:
[0047]第一反射部，其能够利用布拉格反射来反射在上述光导波路径中导波的第一波长的光；以及
[0048]第二反射部，其能够利用布拉格反射来反射在上述光导波路径中导波的光且是与上述第一波长不同的第二波长的光。
[0049]由此，由于波长选择部由能够利用布拉格反射来反射在光导波路径中导波的光的第一反射部以及第二反射部构成，光调制部也被设置于光导波路径，所以无需在波长选择部与光调制部之间设置光学连接位置。其结果，无需严格地考虑了光路长度的对准，而且由于未设置连接位置所以难以产生光损失，所以光调制器的光利用效率提高。另外，由于具备第一反射部和第二反射部，从而能够容易地选择通过波长选择部的光的波长，所以可以得到能够对波长不同的多个光进行调制的光调制器。
[0050]本发明的图像显示装置的特征在于，具备:光源部，其射出以上述第一折射率分布反射的第一波长的光、和以上述第二折射率分布反射的第二波长的光；
[0051]本发明的光调制器，其入射上述第一波长的光和上述第二波长的光；以及
[0052]光扫描仪，其使被上述光调制器调制后的光进行空间上扫描。
[0053]由此，能够得到可显示高品质图像的图像显示装置。
[0054]在本发明的图像显示装置中，优选在第一时间段，以形成上述第二折射率分布的方式驱动上述波长选择部，并且以对透过上述波长选择部的上述第一波长的光的强度进行调制的方式驱动上述光调制部，
[0055]在与上述第一时间段不同的第二时间段，以形成上述第一折射率分布的方式驱动上述波长选择部，并且以对通过上述波长选择部的上述第二波长的光的强度进行调制的方式驱动上述光调制部。
[0056]由此，在光调制部中，由于能够分时对波长不同的光进行强度调制，所以能够进行准确的强度调制。
[0057]在本发明的图像显示装置中，优选在从上述第一时间段向上述第二时间段迀移时，在上述第一时间段与上述第二时间段之间的时间段，以使上述第一波长的光和上述第二波长的光的双方反射的方式驱动上述波长选择部。
[0058]由此，在第一时间段与第二时间段之间的时间段，由于第一波长的光和第二波长的光双方不透过波长选择部，所以防止第一时间段与第二时间段重复。其结果，能够防止由图像显示装置显示的图像的画质降低。
[0059]本发明的图像显示装置的特征在于，具备:光源部，其射出上述第一波长的光和上述第二波长的光；
[0060]本发明的光调制器，其入射上述第一波长的光和上述第二波长的光；以及
[0061]光扫描仪，其使被上述光调制器调制后的光进行空间上扫描。
[0062]由此，能够得到可显示高品质的图像的图像显示装置。
[0063]在本发明的图像显示装置中，优选还具备反射通过上述光扫描仪扫描的光的反射光学部，
[0064]上述反射光学部包括全息衍射光栅。
[0065]由此，能够调整被反射光学部反射的光的出射方向、或选择反射的光的波长。
【附图说明】
[0066]图1是表示本发明的图像显示装置的第一实施方式(头戴式显示器)的简要结构的图。
[0067]图2是图1所示的图像显示装置的局部放大图。
[0068]图3是图1所示的图像显示装置的信号生成部的简要结构图。
[0069]图4是表示图1所示的扫描光出射部所包含的光扫描部的简要结构的图。
[0070]图5是用于对图1所示的图像显示装置的作用示意性地进行说明的图。
[0071]图6是表示图3所示的光调制器(本发明的光调制器的第一实施方式)的简要结构的立体图。
[0072]图7是图6所示的光调制器的俯视图。
[0073]图8 (a)是图7所不的第一电场施加部的局部放大图，是表不从第一电场施加部对光导波路径施加了电场的状态的图，图8(b)是图7所示的第一电场施加部的局部放大图，是表不未从第一电场施加部对光导波路径施加电场的状态的图。
[0074]图9图是将8 (a)的芯部沿着长边方向切断时的剖视图。
[0075]图10(a)是图7所示的第二电场施加部的局部放大图，是表示从第二电场施加部对光导波路径施加了电场的状态的图，图10(b)是图7所示的第三电场施加部的局部放大图，是表示从第三电场施加部对光导波路径施加了电场的状态的图。
[0076]图11是表不用于驱动第一电场施加部、第二电场施加部以及第三电场施加部的电压施加模式的时间推移(时序图)的一个例子，以及此时透过波长选择部的光的颜色的图