电光元件、电光元件的制造方法以及扫描型光学装置的制作方法

专利名称：电光元件、电光元件的制造方法以及扫描型光学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电光元件、电光元件的制造方法及扫描型光学装置。
背景技术：
近年来，提出了使激光等束状的光在被投影面上进行光栅扫描而对图 像进行显示的扫描型图像显示装置。在该装置中，因为能够通过使激光的 供给停止而显示完全的黑，所以相比较于采用了例如液晶光阀的投影机等， 可以进行高对比度的显示。并且，使用了激光的图像显示装置，具有因激 光为单一波长而色纯度高、因相干性高而容易对光束进行整形(容易改变 光阑)等的特性，所以作为实现高分辨率、高色再现性的高像质显示器而 受到期待。并且，因为扫描型图像显示装置，与液晶显示器、等离子体显 示器等不同，不具有固定的像素，所以没有所谓像素数的概念，从而还具 有容易对分辨率进行变换的优点。
在以扫描型图像显示装置生成图像时，必需采用多面镜、电流镜等的
扫描器使光进行2维扫描。虽然也有一边使1个扫描器摇摆于水平方向、 垂直方向这2个方向一边使光进行2维扫描的方法，但是在该情况下，存 在扫描系统的构成、控制变得复杂的问题。因此，提出了准备2组使光进 行l维扫描的扫描器、并使之分别担任水平扫描与垂直扫描这样的扫描型 图像显示装置。以往以来，通常双方的扫描器都使用多面镜、电流镜，在 下述的专利文献l中公开了在双方的扫描器中采用了旋转多面镜(多面镜) 的投影装置。
专利文献1日本特开平1—245780号7〉才艮
然而，虽然在专利文献l中介绍了采用多面镜的装置，但是伴随于图 像格式的高分辨率化，扫描频率也变高，在多面镜、电流镜中正在接近极
限。因此，近年来，发表了在高速侧的扫描器中利用了 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems,微机电系统)技术的系统。所谓利用了 MEMS 技术的扫描器(以下，筒称为MEMS扫描器)，是指采用硅等半导体材 料的精细加工技术而进行制作，对以扭簧等进行了支持的镜体通过静电力 等进行驱动。该扫描器，以静电力与弹簧的复原力的相互作用而使镜体进 行往复运动，从而能够使光进行扫描。通过采用MEMS扫描器，相比较 于现有的扫描器能够实现高频率、大偏角的扫描器。由此，可以对高分辨 率的图像进行显示。
可是，在实现高速的MEMS扫描器时，因为必须使镜体在谐振点进 行往复运动，所以若考虑光利用效率，则成为在扫描线进行了从观看者看 从左向右扫描之后，下一扫描线从右向左扫描(双侧扫描)的系统。
另 一方面，图像信号以CRT ( Cathode Ray Tube,阴极射线管)为基 础而确定标准，所以成为与在从左向右进行了扫描之后以短时间返回到左、 再次向右进行扫描(单侧扫描)相应的格式。从而，在MEMS扫描器的 情况下， 一部分数据必须对所输入的信号的顺序进行反转而进行显示，所 以信号的控制变得复杂。
于是，作为MEMS扫描器以外的扫描单元，考虑电光(EO: Electro Optic,电光)扫描器。所谓EO扫描器为通过对EO晶体加以电压、改变 透射该晶体中的光的行进方向的元件。这样在EO扫描器中，因为能够通 过电压对扫描角进行控制，所以可以与CRT同样地进行利用单侧扫描的 描绘。
并且，所谓EO扫描器是指，EO晶体被一对电极所夹持，通过在该 电极施加电压而注入电子从而电子分布产生偏倚。因此，在克尔效应的作 用下折射率变化也产生分布，所入射的光向折射率高一侧弯曲，所以可以
进行光的扫描。并且，因为EO晶体内部的折射率分布的梯度，与电子注 入量、即施加电压有关，所以通过使施加电压进行变化，能够对从EO晶 体所射出的光的扫描角度进行控制。
在如此的EO扫描器中，遗留以下的问题。
在EO晶体中，所射出的光的偏角、与产生于内部的电场强度相关， 但是为了得到有效的偏角而需要的电场强度非常高。因此，为了高效地得 到大的电场强度需要使电极间的距离变窄。但是，从EO扫描器的结构来 看，电极间还经过所扫描的光的光路，所以若太窄则行进经过内部的激光 会遇到电极，产生从EO晶体的射出端面射不出光的问题。并且，纵然可 从EO晶体的射出端面射出，但在电极间狹窄、即厚度薄的EO晶体中， 仍然不能得到大的偏角。即，在结构上，难以兼得电场强度效率提高、与 偏角增大。

发明内容
本发明是为了解决上述的问题所发明的，目的在于提供一种既能够得 到大的偏角又能够i某求省电力化的电光元件、电光元件的制造方法以及扫 描型光学装置。
为了达到上述目的，本发明提供以下的单元。
本发明的电光元件，特征在于，具备通过折射率分布相应于产生于 内部的电场的大小发生变化而使所入射的激光进行扫描的光学元件，和形 成在该光学元件的相对向的面上的第1电极及第2电极；从前述光学元件 的射出端面朝向入射端面，前述第1电极与前述笫2电极之间的电极间距 离连续性地或阶梯性地变小，
在本发明中的电光元件中，通过在第1电极及第2电极施加电压而在 光学元件中产生电场。通过该电场，光学元件的折射率分布朝向一个方向 连续性地增加或者减少。因此，行进于与产生于光学元件的内部的电场相 垂直的方向上的激光，从折射率低侧朝向高侧弯曲。
在本发明的电光元件中，从光学元件的射出端面朝向入射端面，第1 电极与第2电极之间的电极间距离连续性地或阶梯性地变小。即，因为行 进经过光学元件的入射端面侧的激光，相比较于行进经过射出端面侧的激 光并不那么偏向，所以即使使入射端面侧的第1电极与第2电极之间的电 极间距离比射出端面侧短，第1电极及笫2电极也不会妨碍激光的行进路
线。从而，因为相比较于从入射端面朝向射出端面、第1电极与第2电极 之间的电极间距离为一定的光学元件，所施加的电压为小也可，所以可以 抑制为了得到相同的扫描角(偏角)而需要的消耗电力。
并且，本发明的电光元件，优选前述光学元件由多个元件部构成； 各该元件部的前述电极间距离为一定，并且前述元件部彼此的前述电极间 距离不相同；从前述入射端面侧开始，按照顺序并相互接触地配置前述电 极间距离相对较短的元件部。
因为在本发明中的电光元件中，光学元件由多个元件部构成，所以只 要采用电极间距离与从射出端面所射出的激光的偏角相应的光学元件即 可。从而，通过具备电极间距离适当的元件部，可以进一步谋求省电力化。
并且，在本发明的电光元件中，优选在前述多个元件部，分别施加 电压。
在本发明中的电光元件中，在多个元件部分别施加电压，所以可以分 别进行元件部的控制。从而，可以对多个元件部的内部的折射率梯度分别 进行调整。
并且，在本发明的电光元件中，优选在前述多个元件部，施加使含 前述元件部彼此的边界面与通过该边界面的激光的中心轴的交点的、与前 述边界面正交的面内的折射率基本相一致的电压。
在本发明中的电光元件中，在多个元件部，施加使含元件部彼此的边 界面与通过该边界面的激光的交点的、与边界面正交的面内的折射率基本 相一致的电压。由此，当行进经过光学元件的内部的激光通过相邻的元件 部的边界面时，不在边界面上发生折射。因此，激光的光束直径并不变粗， 从而能够使相同大小(一定大小)的光束直径的激光进行扫描，所以可以 进行高精度的激光的扫描。进而，例如，在釆用了本发明的扫描型光学装 置作为图像显示装置的情况下，各像素的大小不变，所以可以使高像质的 图像显示于被投影面。
并且，在本发明的电光元件中，优选前述多个元件部，配置有前迷 第1电极的面或者配置有前述第2电极的面配置于同一面上。
在本发明中的电光元件中，只要使多个元件部的配置有第1电极的面
或者配置有第2电极的面在同一面上即可，所以多个元件部的对准变得容 易。
并且，本发明的电光元件，优选前述光学元件具有KTa卜xNbx03 的组成。
在本发明中的电光元件中，光学元件，为具有KTa，-xNbx03 (钽铌酸 郜)的组成的晶体(以下，称为KTN晶体)，该KTa^xNbx03是具有高 的介电常数的电介质材料。KTN晶体，具有由于温度而从立方晶系向正方 晶系进而向菱形晶系改变晶系的性质，已知在立方晶系中具有很大的2次 电光效应。尤其是，在与从立方晶系向正方晶系的相变温度接近的范围内， 发生比介电常数进行发散的现象，与比介电常数的平方成正比的2次电光 效应成为非常大的值。从而，具有KTa^xNbx03的组成的晶体，相比较于 其他的晶体可以将使折射率发生变化时所需的施加电压抑制得低。由此， 可以提供可实现省电力化的电光元件。
作为上述的电光元件的制造方法，特征在于分别形成前述元件部， 并对前述元件部彼此之间进行粘接。
在本发明中的电光元件的制造方法中，通过分别形成元件部，在作为 元件部而采用了电介质晶体的情况下，当从晶体切割多个元件部时，能够 增多切取个数。即，若一体地形成第1电极与第2电极之间的电极间距离 阶梯性地变大的光学元件，则产生零碎块而浪费晶体。然而，如本发明那 样，通过分别形成元件部，能够在晶体中没有零碎块地制造元件部。由此， 因为能够免除元件部的浪费，所以还能够期待材料利用率的提高。
本发明的扫描型光学装置，特征在于，具备射出激光的光源装置， 和使从该光源装置射出来的激光朝向被投影面进行扫描的扫描单元；该扫 描单元，具有上述的电光元件。
在本发明中的扫描型光学装置中，从光源装置射出来的光，通过扫描 单元朝向被投影面所扫描。此时，如上所述，通过采用偏角大的电光元件， 成为采用了可以对应于高分辨率的扫描单元的扫描型光学装置。从而，可
以得到既谋求省电力化、又不使像质的劣化产生而能够将图像更清晰地显 示于被投影面的扫描型光学装置。
并且，本发明的扫描型光学装置，优选前述电光元件，进行水平扫描。
在本发明中的扫描型光学装置中，电光元件进行水平扫描，作为垂直 扫描，例如采用廉价的多面镜等，由此能够实现廉价且高性能的扫描型光 学装置。
还有，在此而言的所谓"水平扫描"，是在2个方向的扫描之中的高 速侧的扫描；所谓垂直扫描是低速侧的扫描。


图l是表示本发明的第1实施方式的电光元件的要部剖面图。 图2是表示在本发明的第1实施方式的电光元件的电极上施加的电压 的波形的图。
图3是对本发明的电光元件与现有的电光元件的扫描范围进行了比较 的要部剖面图。
图4是表示本发明的第1实施方式的电光元件的变形例的要部剖面图。 图5是表示本发明的第1实施方式的电光元件的其他变形例的要部剖 面图。
图6是表示本发明的第2实施方式的电光元件的要部剖面图。
图7是表示本发明的第3实施方式的扫描型光学装置的要部剖面图。
符号说明
K…边界面，M…面，1、 30、 35、 40…电光元件，10…第1电光元件 (元件部)，10a…入射端面，11、21…第1电极，12、 22…第2电极，13、 23、 38…光学元件，20…第2电光元件(元件部)，20b…射出端面，50… 图像显示装置(扫描型光学装置)
具体实施例方式
以下，参照附图，关于本发明中的电光元件、电光元件的制造方法及 扫描型光学装置的实施方式进行说明。还有，在以下的附图中，为了使各 构件为可以辨认的大小，适当改变各构件的比例尺。
第1实施方式
电光元件1，通过折射率分布相应于产生于内部的电场的大小而发生 变化，使行进经过内部的激光进行扫描。具体而言，电光元件1，如图1
所示，具备具有激光进行入射的入射端面10a的第1电光元件IO,和具 有激光进行射出的射出端面20b的第2电光元件20。该第1电光元件10 及第2电光元件20，以各自的中心轴10c、 20c相一致的方式，第1电光 元件10的射出端面10b与第2电光元件20的入射端面20a相接触地配置。
并且，第1电光元件10与第2电光元件20,构成相同，而大小及所 施加的电压不同，所以关于构成仅说明第1电光元件IO。
第1电光元件10，具备第1电极11,第2电极12，和光学元件(元 件部)13。
光学元件13，为具有电光效应的电介质晶体(电光晶体)，在本实施 方式中由具有KTN(钽铌酸钾，KTanNbx03)的组成的晶体材料所构成。 并且，光学元件13，为立方体状，在光学元件13的上表面(一方的面) 13a形成第l电极11，在下表面(相反的面)13b形成第2电极12。在该 第1电极ll及第2电极12，连接施加电压的电源E1。并且，第l电极ll 及第2电极12，如图1中所示，在行进经过光学元件13内的激光L的行 进方向上的尺寸基本相同。由此，在第1电极ll与第2电极12之间的光 学元件13中产生电场。例如，若在第1电极11施加-IOOV的电压而在第 2电极12施加0V的电压，则从第2电极12朝向第1电极ll(示于箭头A 的方向)产生电场；若在第1电极11施加+ 100V的电压而在第2电极12 施加OV的电压，则从第1电极ll朝向第2电极12 (示于箭头C的方向) 产生电场。
并且，使第1电极ll与第2电极12间的电极间距离、即光学元件13 的在电场方向A、 C上的尺寸为P。
接下来，关于施加于第1电光元件的电压波形而进行说明。
通过电源El而施加于第1电极ll的电压的波形，例如，如图2的单 点划线所示，为锯齿状的波形Wl。在第1电极ll，施加从初始电压值Sla (例如，-100V)到OV逐渐下降的电压，然后施加从0V到最大电压值 S2a(例如，+100V)逐渐上升的电压。并且，当施加于第l电极ll的电 压成为最大电压值S2a时，就施加初始电压值Sla。并且，设施加于第1 电极11的电压为0V时从光学元件13所射出的激光的光路为O。还有， 施加于第2电极12的电压固定为0V。
接下来，关于第2电光元件20而进行说明。
第2电光元件20,具备与第1电光元件10同样的第1电极21、第2 电极22、和立方体状的光学元件(元件部)23。该第1电极21形成于光 学元件23的上表面23a，第2电极22形成于光学元件23的下表面23b。 并且，在该第1电极21及第2电极22，连接施加电压的电源E2，施加于 第2电极22的电压固定为0V。
进而，设第1电极21与第2电极22间的电极间距离、即光学元件23 的在电场方向A、 C上的尺寸为Q，则光学元件13的尺寸P为光学元件 23的尺寸Q的大致一半。
接下来，关于施加于第2电光元件的电压波形而进行说明。
通过电源E2而施加于第1电极21的电压的波形，例如，如图2的虛 线所示，为锯齿状的波形W2。该波形W2，为与波形W2相同的相位，振 幅(初始电压值Slb、最大电压值S2b)不同。
即，在第1电极21，施加从初始电压值Slb (例如，-200V)到0V 逐渐下降的电压，然后施加从0V到最大电压值S2b (例如，+200V)逐 渐上升的电压。并且，当施加于第1电极ll的施加电压成为最大电压值 S2b时，就施加初始电压值Slb。
关于电光元件的制造方法而进行说明。
从平板状的KTN晶体切取对应于第1电光元件10的光学元件13的 大小的晶体。并且从别的平板状的KTN晶体切取对应于第2电光元件20
的光学元件23的大小的晶体。然后，在光学元件13的上表面13a及下表 面13b，通过蒸镀或者溅射等形成第1电极ll及第2电极12。同样地，在 光学元件23的上表面23a及下表面23b也形成笫1电极21及笫2电极22。 其后，使第1电光元件10与第2电光元件20通过光学粘接剂相贴合。并 且，作为光学粘接剂优选接近于光学元件13及光学元件23的折射率的物 质。由此，能够防止从第1电光元件10朝向第2电光元件20的激光，在 光学粘接剂中反射，所以可以抑制在电光元件1的内部产生杂散光。
还有，第1电光元件10与第2电光元件20的4^也可以是不通过粘 接剂的直接接合。
接下来，关于从电光元件l所射出的激光的扫描而进行说明。
通过该电源E1及E2，使施加于第1电极ll及第2电极21的电压发 生变化，由此从第2电光元件20的射出端面20b所射出的激光，以光路O 为基准而在1维方向上扫描经过扫描范围。
具体而言，若在第1电光元件10的第1电极11施加初始电压值-100V 的电压，在第2电光元件20的第1电极21施加初始电压值-200V的电压， 则如图1所示，在第1电光元件10及第2电光元件20,在示于箭头A的 方向上产生电场。由此，行进经过光学元件13的激光L，向第l电极ll 侧弯曲，由射出端面10b射出。而且，激光L1，在第1电光元件10与笫 2电光元件20的边界面K不发生折射地，从第2电光元件20的入射端面 20a入射。入射于第2电光元件20的激光L1，在产生于光学元件23的电 场的作用下向第1电极21侧弯曲，然后由射出端面20b射出。
然后，在第1电极11从初始电压值-200V到OV逐渐施加电压，在 第1电极21从初始电压值-100V到OV逐渐施加电压。由此，行进经过 光学元件13及光学元件23的激光，朝向扫描范围的中央进行照射，并逐 渐以小的偏角从第2电光元件20的射出端面20b射出。其后，当施加于第 1电光元件10的第1电极ll及第2电光元件20的笫1电极21的电压变 成OV时，从笫2电光元件20的射出端面20b所射出的激光L2，行进经 过光路O上而对扫描范围的中央部分进行照射。
接着，在第1电极11从0V到+100￥逐渐施加电压，在第1电极21 从0V到+200V逐渐施加电压。由此，产生于光学元件13及光学元件23 的内部的电场方向变成箭头C，行进经过光学元件13及光学元件23的内 部的激光向第2电极12及笫2电极22侧弯曲。于是，行进经过光学元件 13及光学元件23的内部的激光，逐渐以大的偏角从第2电光元件20的射 出端面20b所射出。
其后，在笫1电极11施加最大电压值+ 100V的电压，在第1电极21 施加+ 200V的电压。由此，行进经过光学元件13及光学元件23的内部的 激光L3，从射出端面20b射出，到达扫描范围的端部。
接下来，对现有的电光元件与本发明的电光元件进行比较。
现有的电光元件IOO，如图3所示，具有从入射端面100a到射出端面 100b的宽度为一定(与第2电光元件相同的尺寸Q)的光学元件103,并 与本实施方式的电光元件1同样地，在光学元件103形成第1电极101及 第2电极102。在此，在现有的电光元件100的笫1电极101施加从-200V 到+200V的电压，并在本实施方式的电光元件1的第1电极ll及笫1电 极21也施加从-200V到+20(^的电压。此时，从本实施方式的电光元件 1所射出的激光(实线)的扫描范围，由于尽管施加相同的电压但尺寸小 的光学元件13的折射率变化变大，所以相比于从现有的电光元件100所射 出的激光(虚线)的扫描范围而变大。即，在本实施方式的电光元件l中， 为了成为与现有的电光元件IOO相同的偏角量J吏施加于第1电极ll及第 2电极21的电压小于施加于第1电极IOI的电压即可解决。
在本实施方式的电光元件1中，成为按光学元件23、光学元件13的 顺序阶梯性地变小的构成，即光学元件23、与比该光学元件23的尺寸Q 小的尺寸P的光学元件13相接触地设置的构成。也就是说，即使减小行 进经过内部的激光的偏角量小的在入射端面10a侧的光学元件13的尺寸 P,第1、第2电极11、 12也不妨碍激光的行进路线。从而，即使光学元 件13的尺寸P小也能够使激光由射出端面20b进行射出，所以为了得到 与现有的电光元件100相同的扫描角(偏角)，施加于第l电极ll及第l
电极21的电压较小就可解决。由此，可以抑制电光元件l的驱动所需的消 耗电力。
也就是说，本实施方式的电光元件1,能够得到大的偏角，并可以谋 求省电力化。
还有，在本实施方式中，虽然采用笫1电光元件10及第2电光元件 20，将电光元件1设为2级构成，但是也可以设置3个以上的元件部成为 多级构成。如此地，通过设置3个以上元件部，能够对施加于各元件部的 电极的电压更细致地进行控制。从而，能够进一步减小入射端面侧的元件 部的尺寸，所以可以使施加于电极的电压更小。从而，能够在电极高效地 施加电压，所以能够期待进一步抑制电光元件整体的消耗电力。
并且，在向第1电光元件10的第1电极11及第2电光元件20的第2 电极21施加相同的电压的情况下，也可以并不分别设置电源El及电源E2， 而具备共用的电源。由此，从本实施方式的电光元件l所射出的激光(实 线)的扫描范围，由于尽管施加与现有的电光元件相同的电压但尺寸小的 光学元件13折射率变化变大，所以比从现有的电光元件100所射出的激光 (虛线)的扫描范围大。
并且，也可以形成为使光学元件13与光学元件23成为一体。
并且，虽然为第1电光元件10与第2电光元件20相接触的构成，但 是也不一定要接触。即，也可以以在激光不会被后级的扫描器(在本实施 方式中为笫2电光元件20)的电极妨碍的程度，第1电光元件10与第2 电光元件20相互离开地配置。
第l实施方式的变形例l
在示于图1中的第1实施方式中，使第1电光元件10的中心轴10c与 笫2电光元件20的中心轴20c相一致，但是也可以为光学元件13的上表 面13a与光学元件23的上表面23a在同一面上的电光元件30。关于如此 的变形例l，参照图4而进行说明。
在该构成中，如图4所示，激光从第1电光元件10的入射端面10a 的接近于第1电极11 一侧入射。由此，本变形例1的电光元件30，进行
入射进来的激光基准地扫描于单侧的单侧扫描。也就是说，通过第1、第2 电光元件10、 20的折射率分布，入射于光学元件13、 23的激光仅向第2 电极12、 22侧弯曲。由此，通过使激光从光学元件13的接近于笫1电极 ll一侧进行入射，可以使扫描范围取得大。
如此地，在本变形例1的电光元件30中，因为第1电光元件10及第 2电光元件20，配置为光学元件13的上表面13a与光学元件23的上表面 23a在同一面上，所以第1电光元件10与第2电光元件20的对准变得容 易。
还有，也可以使得光学元件13的下表面13b与光学元件23的下表面 23ab在同一面上地，对第1电光元件10与第2电光元件20进行配置。在 该构成的情况下，通过使激光从入射端面10a的接近于笫2电极12 —侧进 行入射，可以使扫描范围取得大。
第1实施方式的变形例2
并且，在示于图1中的第1实施方式中，入射端面10a侧的光学元件 13的尺寸P小于射出侧端面20b侧的光学元件23的尺寸Q、即阶梯性地 变小，但是也可以为连续性地变小的电光元件35。关于如此的变形例2， 参照图5而进行说明。
即，电光元件35，如图5所示，具备光学元件38，该光学元件38， 从射出端面35b朝向入射端面35a,第1电极36与第2电极37之间的电 极间距离连续性地变小。并且，笫1电极36在激光的行进方向上具有多个 电极部36a、 36b、 36c。第2电极37也同样地具有多个电极部37a、 37b、 37c。通过该构成，在第1电极36，按电极部36a、 36b、 36c的顺序施加 大的电压。
作为如此的光学元件38，例如，通过成为沿到达于扫描范围的端部的 激光的轨迹的形状，可以将光学元件38的大小抑制至最小P艮度。还有，作 为光学元件38的形状，相对于中心轴垂直的剖面形状并不限于矩形也可以 为圆形状。
第2实施方式
接下来，关于本发明中的第2实施方式，参照图6而进行说明。还有， 在以下进行说明的各实施方式中，在与上述的第1实施方式中的电光元件 l构成相同的部位附加同一符号，省略说明。
在本实施方式中的电光元件40中，在施加于第1电极ll及第2电极 21的电压的方面与第1实施方式不同。
首先，如图6所示，设含第1电光元件10与第2电光元件20的边界 面K、和通过边界面K的激光L的中心轴Ol的交点的、与边界面K正交 的面为M。
然后，在第1电光元件10的第1电极11及第2电光元件20的第1 电极21，施加使得在面M的光学元件13的折射率与光学元件23的折射 率基本相一致的电压。
在此，在第1电极11、 21上施加在面M中光学元件13与光学元件 23的折射率不相一致的电压的情况下，激光，如图6的虚线所示，由于光 学元件13与光学元件23的折射率的差异，进4亍经过第2电光元件20的激 光的光束直径Nl逐渐变大。即，因为相对于如本实施方式地折射率相一 致的情况下的光束直径N2为一定，而光束直径N1变大，所以若将如此的 电光元件例如用于图像显示装置中，则在各像素的大小中产生不均匀。
具体而言，若在笫1电极11施加初始电压值-100V的电压，在第1 电极21施加初始电压值-200V的电压，则如图6所示，在笫1电光元件 10及第2电光元件20，在示于箭头A的方向产生电场。由此，行进经过 光学元件13的激光L，向第l电极ll侧弯曲，由射出端面10b所射出。 然后，激光L，在第1电光元件10及第2电光元件20的边界面K中并不 发生折射地，由第2电光元件20的入射端面20a进行入射。入射于第2 电光元件20的激光，通过产生于光学元件23的电场而向第1电极21侧弯 曲，由射出端面20b所射出。
在本实施方式中的电光元件40中，能够得到与笫1实施方式的电光元 件l同样的效果。而且，在本实施方式的电光元件20中，行进经过光学元 件13的内部的激光L，当通过与相邻的光学元件23的边界面K时，在边
界面K中并不发生折射。因此，激光的光束直径并不变粗，从而能够使相 同的大小(一定的大小)的光束直径的激光进行扫描，所以可以进行高精 度的激光的扫描。进而，例如，在将本发明的电光元件40用作图像显示装 置的情况下，不会在各像素的大小中产生不均匀，所以可以使高像质的图 像显示于被投影面。 第3实施方式
接下来，关于本发明中的第3实施方式，参照图7而进行说明。
在本实施方式中，关于具备上述第1实施方式的电光元件1作为扫描 单元的图像显示装置(扫描型光学装置)50而进行说明。
本实施方式中的图像显示装置50，如图7所示，具备射出红色激光 的红色光源装置(光源装置)50R，射出绿色激光的绿色光源装置(光源 装置)50G，射出蓝色激光的蓝色光源装置(光源装置)50B，十字分色棱 镜51 ，使从十字分色棱镜51射出的激光在屏幕55的水平方向上扫描的电 光元件1，使从电光元件1射出的激光在屏幕55的垂直方向上扫描的电流 镜52，和投影被电流镜52扫描的激光的屏幕"皮投影面)55。
接下来，说明采用由以上的构成所构成的本实施方式的图像显示装置 50，将图像投影于屏幕55的方法。
从各光源装置50R、 50G、 50B所射出的激光，由十字分色棱镜51所 合成而入射于电光元件l。入射于电光元件l的激光，扫描于屏幕55的水 平方向，通过电流镜52扫描于垂直方向而投影于屏幕55。
在本实施方式中的图像显示装置50中，因为作为扫描单元而采用了偏 角大的电光元件1，所以可以对应于DCI (Digital Cinema Initiatives,数 字电影倡导组)失见格的4k等的分辨率。从而，能够在i某求省电力化的情况 下，不产生像质的劣化地使图像更清晰地显示于屏幕。
而且，因为由电光元件1构成的扫描单元，能够比MEMS扫描器高 速地进行扫描，所以如本实施方式那样，通过作为水平扫描而采用电光扫 描器，作为扫描自由度高的垂直扫描而采用电流镜52 (通过运动而使光进 行反射的可动型的扫描单元)，能够期待实现高性能的图像显示装置。还
有，也可以代替电流镜52,通过作为可动型的扫描单元之一的廉价的多面 镜而进行扫描。通过使用廉价的多面镜，可以抑制成本并进行高性能的图 像显示。
还有，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，可以在不脱离本 发明的主旨的范围加以各种的改变。
例如，在上述各实施方式中，作为光学元件举出了 KTN晶体为例而 进行了说明，但是并不限于此，只要是折射率线性地进行变化的元件即可。 例如，虽然也可以为LiNb03 (铌酸锂)等的具有电光效应的电介质晶体， 但是因为具有LiNb03等的组成的晶体，相比于KTN晶体其扫描偏角小， 并且驱动电压高，所以优选采用KTN晶体'
权利要求
1.一种电光元件，其特征在于，具备通过折射率分布相应于产生于内部的电场的大小发生变化而使入射的激光进行扫描的光学元件，和形成在该光学元件的相对向的面上的第1电极及第2电极；从前述光学元件的射出端面朝向入射端面，前述第1电极与前述第2电极之间的电极间距离连续性地或阶梯性地变小。
2. 按照权利要求l所述的电光元件，其特征在于 前述光学元件由多个元件部构成；各该元件部的前述电极间距离为一定，并且前述元件部彼此的前述电 极间距离不相同；从前述入射端面侧开始，按照顺序并相互接触地配置前述电极间距离 相对较短的元件部。
3. 按照权利要求2所述的电光元件，其特征在于 在前述多个元件部，分别施加电压。
4. 按照权利要求2或3所述的电光元件，其特征在于在前述多个元件部，施加使含前述元件部彼此的边界面与通过该边界 面的激光的中心轴的交点的、与前述边界面正交的面内的折射率基本相一 致的电压。
5. 按照权利要求2 4中的任何一项所述的电光元件，其特征在于 前述多个元件部的配置有前述第1电极的面或者配置有前述第2电极的面在同一面上。
6. 按照权利要求1 5中的任何一项所述的电光元件，其特征在于 前述光学元件具有KTa卜xNbx03的组成。
7. —种电光元件的制造方法，是权利要求2 6中的任何一项所述的电 光元件的制造方法，其特征在于分别形成前述元件部，并对前述元件部彼此进行粘接。
8. —种扫描型光学装置，其特征在于，具备 射出激光的光源装置，和扫描单元，其使从该光源装置射出的激光朝向被投影面进行扫描; 该扫描单元，具有权利要求1~6中的任何一项所述的电光元件。
9. 按照权利要求8所述的扫描型光学装置，其特征在于 前述电光元件进行水平扫描。
全文摘要
本发明提供一种既能够得到大的偏角又能够谋求省电力化的电光元件、电光元件的制造方法以及扫描型光学装置。该电光元件的特征在于，具备通过折射率分布相应于产生于内部的电场的大小发生变化而使所入射的激光进行扫描的光学元件(13、23)，和分别配置于该光学元件(13、23)的相对向的2个面上的第1电极(11、21)及第2电极(12、22)；在光学元件(13、23)中从射出端面(20b)朝向入射端面(10a)，第1电极(11、21)与前述第2电极(12、22)之间的电极间距离(Q、P)连续性地或阶梯性地变小。
文档编号G02F1/03GK101178487SQ20071016953
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月9日 优先权日2006年11月10日
发明者野岛重男 申请人:精工爱普生株式会社