(57)【要約】【課題】光利用効率が高く複数の異なる波長ごとに変調可能な光変調器、および、かかる光変調器を備え高品位な画像を表示し得る画像表示装置を提供すること。【解決手段】光変調器３０は、電気光学効果を有する材料で構成されている光導波路３０２と、光導波路３０２に設けられ、導波する光の波長を選択する波長選択部３０３と、光導波路３０２に設けられ、波長選択部３０３によって選択された波長の光の強度を変調する光変調部３０４と、を備え、波長選択部３０３は、光導波路３０２の光導波方向に沿って第１の周期で周期的に屈折率が変化する第１の屈折率分布を形成可能な第１の電界印加部３０３Ｒと、第２の周期で周期的に屈折率が変化する第２の屈折率分布を形成可能な第２の電界印加部３０３Ｇと、第３の周期で周期的に屈折率が変化する第３の屈折率分布を形成可能な第３の電界印加部３０３Ｂと、を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する材料で構成されている光導波路と、
前記光導波路に設けられ、前記光導波路を導波する光の波長を選択する波長選択部と、
前記光導波路に設けられ、前記波長選択部によって選択された波長の光の強度を変調する光変調部と、
を備え、
前記波長選択部は、
前記光導波路の光導波方向に沿って第１の周期で周期的に屈折率が変化する第１の屈折率分布を形成可能な第１の電界印加部と、
前記光導波路の光導波方向に沿って前記第１の周期と異なる第２の周期で周期的に屈折率が変化する第２の屈折率分布を形成可能な第２の電界印加部と、
を含むことを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記第１の電界印加部は、前記第１の周期に対応する間隔で設けられ、前記光導波路に電圧を印加可能な電極を備えており、
前記第２の電界印加部は、前記第２の周期に対応する間隔で設けられ、前記光導波路に電圧を印加可能な電極を備えている請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記第１の電界印加部の電極は、
複数の第１電極と、前記複数の第１電極同士を接続する接続部と、を備える第１櫛歯電極と、
複数の第２電極と、前記複数の第２電極同士を接続する接続部と、を備える第２櫛歯電極と、
を備えている請求項２に記載の光変調器。
【請求項４】
前記第１の電界印加部の電極は、平面視において、長尺状の部分を有し、かつ、前記長尺状の部分の長手方向が前記光導波路の光導波方向と交差している請求項２または３に記載の光変調器。
【請求項５】
前記長手方向と前記光導波方向とが、直交していない請求項４に記載の光変調器。
【請求項６】
前記第１の屈折率分布は、前記光導波路を導波する光を反射させるように形成されており、
前記波長選択部は、さらに、前記第１の屈折率分布で反射された光を吸収する光吸収部を含む請求項５に記載の光変調器。
【請求項７】
前記第１の屈折率分布は、前記光導波路を導波する光を反射させるように形成されており、
前記波長選択部は、さらに、前記第１の屈折率分布で反射された光の光量を検知する光検知部を含む請求項５に記載の光変調器。
【請求項８】
前記電気光学効果を有する材料は、ニオブ酸リチウムである請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項９】
前記光変調部は、マッハツェンダー型の光変調部である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１０】
前記光導波路は、前記光導波路に光を入射させる入射面に接続される複数のコア部と、前記複数のコア部を合波させて前記波長選択部に接続する合波部と、を備えている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１１】
電気光学効果を有する材料で構成されている光導波路と、
前記光導波路に設けられ、前記光導波路を導波する光の波長を選択する波長選択部と、
前記光導波路に設けられ、前記波長選択部によって選択された波長の光の強度を変調する光変調部と、
を備え、
前記波長選択部は、
前記光導波路を導波する第１の波長の光を、ブラッグ反射を利用して反射可能な第１の反射部と、
前記光導波路を導波する光であって前記第１の波長と異なる第２の波長の光を、ブラッグ反射を利用して反射可能な第２の反射部と、
を含むことを特徴とする光変調器。
【請求項１２】
前記第１の屈折率分布で反射される第１の波長の光と、前記第２の屈折率分布で反射される第２の波長の光と、を射出する光源部と、
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とが入射される請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光変調器と、
前記光変調器によって変調された光を空間的に走査する光スキャナーと、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
第１の時間帯において、前記第２の屈折率分布が形成されるように前記波長選択部が駆動されるとともに、前記波長選択部を透過した前記第１の波長の光の強度を変調するように前記光変調部が駆動され、
前記第１の時間帯と異なる第２の時間帯において、前記第１の屈折率分布が形成されるように前記波長選択部が駆動されるとともに、前記波長選択部を通過した前記第２の波長の光の強度を変調するように前記光変調部が駆動される請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記第１の時間帯から前記第２の時間帯へ遷移するとき、前記第１の時間帯と前記第２の時間帯との間の時間帯において、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光の双方を反射させるように前記波長選択部が駆動される請求項１３に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記第１の波長の光と、前記第２の波長の光と、を射出する光源部と、
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とが入射される請求項１１に記載の光変調器と、
前記光変調器によって変調された光を空間的に走査する光スキャナーと、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１６】
さらに、前記光スキャナーによって走査された光を反射する反射光学部を備え、
前記反射光学部は、ホログラム回折格子を含む請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光変調器および画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）やヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の映像表示技術の１つとして、眼の網膜に直接レーザーを照射し、使用者に画像を視認させる表示装置が近年注目を集めている。
【０００３】
このような表示装置は、一般に、光を出射する発光装置と、出射した光が使用者の網膜を走査するように光路を変更する走査手段と、を備えている。そして、かかる表示装置によれば、使用者は、例えば外の景色と走査手段によって描かれる画像の双方を同時に視認することができる。
【０００４】
特許文献１には、複数の異なる波長の光を順次入射させ、波長ごとに強度を変調し得るマッハツェンダー干渉計が開示されている。かかる干渉計では、波長ごとに出射光強度が所定の許容範囲内となるようにバイアス電圧が可変制御されるようになっている。このため、１つの干渉計に複数の異なる波長の光を順次入射させる場合であっても、波長ごとで変調特性にずれが生じるのを防止することができる。
【０００５】
また、特許文献２には、光源と、光ビーム結合器と、光ビームを２次元パターンで走査するように動作可能なビームスキャナーと、走査された光ビームを受信し、出力位置から可視領域へ発射するように構成された誘導基板と、を備える像発生器（ヘッドアップディスプレイ）が開示されている。また、光源として、音響光学変調器（ＡＯＭ）等の外部変調を用いるＤＰＳＳレーザーを採用することが開示されている（特許文献１の段落００２６）。そして、赤色レーザー光源、青色レーザー光源および緑色レーザー光源からそれぞれ出射されるレーザー光の出力を変調することにより、網膜上に任意の映像が表示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−０２２２３３号公報
【特許文献２】特表２００９−５１６８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の干渉計では、干渉計に光を入射するための光源において、出射光を波長ごとに選択的に射出する構造を備えた光源を用いることが開示されている。このような光源を用いることにより、波長ごとに時間軸において排他的な強度変調が可能になる。
【０００８】
特許文献１では、出射光を波長ごとに選択的に射出する構造を備えた光源について開示されているが、このような光源の例としては、互いに波長の異なる複数の固定波長光源と、これらの光源の出射光が時間軸において互いに重複しないように選択的に透過させる光スイッチと、を備えたものが挙げられる。このような光源では、複数の固定波長光源と光スイッチとの接続に、高度なアライメント精度が要求される。このため、光源と光スイッチなどの波長選択部、マッハツェンダー干渉計などの強度変調部とを備えるディスプレイの製造には、多くの困難を伴うこととなる。また、複数の異なる光学部品によって装置が形成された場合、光学的に接続される各部分での損失が積となって全体の効率を大きく低下させてしまうおそれがある。さらに、アライメントずれが起き易くなるので、光損失が発生し易くなることも考えられる。このため、このような変調器を表示装置に用いたときに、表示画像の光量不足を招いたり、あるいは光量不足を補うために光源の出力を上げた場合には、消費電力の増大を招くおそれがある。
【０００９】
また、前述した表示装置において高品位の画像を形成するためには、波長の切り替えを極めて高速に行う必要がある。しかしながら、現状、光源において出射光の波長を切り換える速度が十分でないため、波長の切り替えが光の走査速度に追いつかず、高品位な画像を形成することが難しいという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、光利用効率が高く複数の異なる波長ごとに変調可能な光変調器、および、かかる光変調器を備え高品位な画像を表示し得る画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光変調器は、電気光学効果を有する材料で構成されている光導波路と、
前記光導波路に設けられ、前記光導波路を導波する光の波長を選択する波長選択部と、
前記光導波路に設けられ、前記波長選択部によって選択された波長の光の強度を変調する光変調部と、
を備え、
前記波長選択部は、
前記光導波路の光導波方向に沿って第１の周期で周期的に屈折率が変化する第１の屈折率分布を形成可能な第１の電界印加部と、
前記光導波路の光導波方向に沿って前記第１の周期と異なる第２の周期で周期的に屈折率が変化する第２の屈折率分布を形成可能な第２の電界印加部と、
を含むことを特徴とする。
【００１２】
これにより、波長選択部は、光導波路の光導波方向に沿って配置された電極等を備える電界印加部で構成され、光変調部も、光導波路に設けられるため、波長選択部と光変調部との間に光学的な接続箇所を設ける必要がない。その結果、光路長を厳密に考慮したアライメントを必要とせず、そして接続箇所が設けられないため光損失が発生し難くなるので、光変調器の光利用効率が高くなる。また、第１の電界印加部と第２の電界印加部とを備えることで、波長選択部を通過する光の波長を容易に選択することができるので、波長の異なる複数の光を変調可能な光変調器が得られる。
【００１３】
本発明の光変調器では、前記第１の電界印加部は、前記第１の周期に対応する間隔で設けられ、前記光導波路に電圧を印加可能な電極を備えており、
前記第２の電界印加部は、前記第２の周期に対応する間隔で設けられ、前記光導波路に電圧を印加可能な電極を備えていることが好ましい。
【００１４】
これにより、第１の周期と第２の周期とを異ならせることにより、第１の電界印加部で反射する光の波長と第２の電界印加部で反射する光の波長とを簡単かつ正確に異ならせることができ、かつ、反射する光の波長の選択性を高くすることができる。
【００１５】
本発明の光変調器では、前記第１の電界印加部の電極は、
複数の第１電極と、前記複数の第１電極同士を接続する接続部と、を備える第１櫛歯電極と、
複数の第２電極と、前記複数の第２電極同士を接続する接続部と、を備える第２櫛歯電極と、
を備えていることが好ましい。
【００１６】
これにより、電極構造の簡素化や電極と外部電源とを接続する配線長の短縮を図ることができる。
【００１７】
本発明の光変調器では、前記第１の電界印加部の電極は、平面視において、長尺状の部分を有し、かつ、前記長尺状の部分の長手方向が前記光導波路の光導波方向と交差していることが好ましい。
【００１８】
これにより、第１の電界印加部の電極に与えた電位に応じて光導波路に発生した第１の屈折率分布によって、特定の波長の光を反射させ、透過する光の波長を選択することができる。
【００１９】
本発明の光変調器では、前記長手方向と前記光導波方向とが、直交していないことが好ましい。
【００２０】
これにより、第１の電界印加部の電極に与えた電位に応じて光導波路に発生した第１の屈折率分布によって反射した光が光源に戻ることが防止されるので、光源の動作が不安定になったり、反射した光がいわゆる迷光となって信号光に混信したりするのを防止することができる。
【００２１】
本発明の光変調器では、前記第１の屈折率分布は、前記光導波路を導波する光を反射させるように形成されており、
前記波長選択部は、さらに、前記第１の屈折率分布で反射された光を吸収する光吸収部を含むことが好ましい。
【００２２】
これにより、第１の屈折率分布で反射された光を光吸収部に閉じ込めることができるので、この光が再び光導波路に戻ったり、出射端から出射して迷光になったりするのを防止することができる。
【００２３】
本発明の光変調器では、前記第１の屈折率分布は、前記光導波路を導波する光を反射させるように形成されており、
前記波長選択部は、さらに、前記第１の屈折率分布で反射された光の光量を検知する光検知部を含むことが好ましい。
【００２４】
これにより、第１の屈折率分布において光が確実に反射しているか否かを確認することができる。また、反射光の光量のデータに基づいて、第１の電界印加部に印加する電圧の大きさや印加のタイミングを適宜調整し得るようにフィードバックをかけることができる。
【００２５】
本発明の光変調器では、前記電気光学効果を有する材料は、ニオブ酸リチウムであることを好ましい。
【００２６】
ニオブ酸リチウムは、電気光学係数が比較的大きいので、波長選択部において透過する光の波長を選択する際、駆動電圧を低くすることができ、また、光変調部において光の強度を変調する際も、駆動電圧を低くすることができる。このため、光変調器の消費電力を削減することができる。さらに、波長選択部や光変調部がその機能を果たすために要する面積を小さくすることが可能になるので、光変調器の小型化が図られる。
【００２７】
本発明の光変調器では、前記光変調部は、マッハツェンダー型の光変調部であることが好ましい。
これにより、高速での変調が可能になるので、表示される画像の高画質化が図られる。
【００２８】
本発明の光変調器では、前記光導波路は、前記光導波路に光を入射させる入射面に接続される複数のコア部と、前記複数のコア部を合波させて前記波長選択部に接続する合波部と、を備えていることが好ましい。
【００２９】
これにより、合波部と波長選択部と光変調部とが同一の部材に設けられることとなるため、これらの部分を互いに別の部材で構成した場合に比べて、光変調器の小型化が図られる。また、各部分の間の光結合損失の低減を図ることができるので、光変調器の内部損失を抑制することができる。
【００３０】
本発明の光変調器は、電気光学効果を有する材料で構成されている光導波路と、
前記光導波路に設けられ、前記光導波路を導波する光の波長を選択する波長選択部と、
前記光導波路に設けられ、前記波長選択部によって選択された波長の光の強度を変調する光変調部と、
を備え、
前記波長選択部は、
前記光導波路を導波する第１の波長の光を、ブラッグ反射を利用して反射可能な第１の反射部と、
前記光導波路を導波する光であって前記第１の波長と異なる第２の波長の光を、ブラッグ反射を利用して反射可能な第２の反射部と、
を含むことを特徴とする。
【００３１】
これにより、波長選択部は、光導波路を導波する光をブラッグ反射を利用して反射可能な第１の反射部および第２の反射部で構成され、光変調部も、光導波路に設けられるため、波長選択部と光変調部との間に光学的な接続箇所を設ける必要がない。その結果、光路長を厳密に考慮したアライメントを必要とせず、そして接続箇所が設けられないため光損失が発生し難くなるので、光変調器の光利用効率が高くなる。また、第１の反射部と第２の反射部とを備えることで、波長選択部を通過する光の波長を容易に選択することができるので、波長の異なる複数の光を変調可能な光変調器が得られる。
【００３２】
本発明の画像表示装置は、前記第１の屈折率分布で反射される第１の波長の光と、前記第２の屈折率分布で反射される第２の波長の光と、を射出する光源部と、
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とが入射される本発明の光変調器と、
前記光変調器によって変調された光を空間的に走査する光スキャナーと、
を備えることを特徴とする。
これにより、高品位な画像を表示し得る画像表示装置が得られる。
【００３３】
本発明の画像表示装置では、第１の時間帯において、前記第２の屈折率分布が形成されるように前記波長選択部が駆動されるとともに、前記波長選択部を透過した前記第１の波長の光の強度を変調するように前記光変調部が駆動され、
前記第１の時間帯と異なる第２の時間帯において、前記第１の屈折率分布が形成されるように前記波長選択部が駆動されるとともに、前記波長選択部を通過した前記第２の波長の光の強度を変調するように前記光変調部が駆動されることが好ましい。
【００３４】
これにより、光変調部では、波長の異なる光を時分割で強度変調することができるので、正確な強度変調をすることができる。
【００３５】
本発明の画像表示装置では、前記第１の時間帯から前記第２の時間帯へ遷移するとき、前記第１の時間帯と前記第２の時間帯との間の時間帯において、前記第１の波長の光と前記第２の波長の光の双方を反射させるように前記波長選択部が駆動されることが好ましい。
【００３６】
これにより、第１の時間帯と第２の時間帯との間の時間帯では、波長選択部を第１の波長の光と第２の波長の光の双方が透過しないので、第１の時間帯と第２の時間帯とが重複することが防止される。その結果、画像表示装置によって表示される画像の画質が低下するのを防止することができる。
【００３７】
本発明の画像表示装置は、前記第１の波長の光と、前記第２の波長の光と、を射出する光源部と、
前記第１の波長の光と前記第２の波長の光とが入射される本発明の光変調器と、
前記光変調器によって変調された光を空間的に走査する光スキャナーと、
を備えることを特徴とする。
これにより、高品位な画像を表示し得る画像表示装置が得られる。
【００３８】
本発明の画像表示装置では、さらに、前記光スキャナーによって走査された光を反射する反射光学部を備え、
前記反射光学部は、ホログラム回折格子を含むことが好ましい。
【００３９】
これにより、反射光学部で反射する光の出射方向を調整したり、反射する光の波長を選択したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の画像表示装置の第１実施形態（ヘッドマウントディスプレイ）の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す画像表示装置の部分拡大図である。
【図３】図１に示す画像表示装置の信号生成部の概略構成図である。
【図４】図１に示す走査光出射部に含まれる光走査部の概略構成を示す図である。
【図５】図１に示す画像表示装置の作用を模式的に説明するための図である。
【図６】図３に示す光変調器（本発明の光変調器の第１実施形態）の概略構成を示す斜視図である。
【図７】図６に示す光変調器の平面図である。
【図８】図８（ａ）は、図７に示す第１の電界印加部の部分拡大図であって、第１の電界印加部から光導波路に対して電界を印加した状態を示す図であり、図８（ｂ）は、図７に示す第１の電界印加部の部分拡大図であって、第１の電界印加部から光導波路に対して電界を印加していない状態を示す図である。
【図９】図８（ａ）のコア部を長手方向に沿って切断したときの断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図７に示す第２の電界印加部の部分拡大図であって、第２の電界印加部から光導波路に対して電界を印加した状態を示す図であり、図１０（ｂ）は、図７に示す第３の電界印加部の部分拡大図であって、第３の電界印加部から光導波路に対して電界を印加した状態を示す図である。
【図１１】第１の電界印加部、第２の電界印加部および第３の電界印加部を駆動するための電圧印加パターンの時間推移（タイミングチャート）の一例、および、その際に波長選択部を透過する光の色を示す図である。
【図１２】各櫛歯電極の他の構成例を示す図である。
【図１３】第２実施形態に係る光変調器に含まれる波長選択部の部分拡大平面図である。
【図１４】第２実施形態に係る光変調器に含まれる波長選択部の部分拡大平面図である。
【図１５】第３実施形態に係る光変調器に含まれる波長選択部の断面図である。
【図１６】本発明の画像表示装置の第４実施形態（ヘッドアップディスプレイ）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の光変調器および画像表示装置について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００４２】
＜画像表示装置＞
≪第１実施形態≫
まず、本発明の画像表示装置の第１実施形態および本発明の光変調器の第１実施形態について説明する。
【００４３】
図１は、本発明の画像表示装置の第１実施形態（ヘッドマウントディスプレイ）の概略構成を示す図、図２は、図１に示す画像表示装置の部分拡大図である。また、図３は、図１に示す画像表示装置の信号生成部の概略構成図、図４は、図１に示す走査光出射部に含まれる光走査部の概略構成を示す図、図５は、図１に示す画像表示装置の作用を模式的に説明するための図である。また、図６は、図３に示す光変調器（本発明の光変調器の第１実施形態）の概略構成を示す斜視図、図７は、図６に示す光変調器の平面図である。
【００４４】
なお、図１では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋（プラス）」、基端側を「−（マイナス）」とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。
【００４５】
ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、後述する画像表示装置１を使用者の頭部Ｈに装着した際に、Ｙ軸方向が頭部Ｈの上下方向、Ｚ軸方向が頭部Ｈの左右方向、Ｘ軸方向が頭部Ｈの前後方向となるように設定されている。
【００４６】
図１に示すように、本実施形態の画像表示装置１は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイ（頭部装着型画像表示装置）であって、使用者の頭部Ｈに装着して使用され、使用者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させる。
【００４７】
この画像表示装置１は、図１に示すように、フレーム２と、信号生成部３と、走査光出射部４と、反射部６と、を備える。
【００４８】
また、画像表示装置１は、図２に示すように、第１光ファイバー７１と、第２光ファイバー７２と、接続部５と、を備える。
【００４９】
この画像表示装置１では、信号生成部３が画像情報に応じて変調された信号光を生成し、その信号光が第１光ファイバー７１、接続部５および第２光ファイバー７２を介して走査光出射部４へ導かれ、走査光出射部４が信号光（映像光）を２次元的に走査して走査光を出射し、反射部６がその走査光を使用者の眼ＥＹに向けて反射する。これにより、画像情報に応じた虚像を使用者に視認させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、信号生成部３、走査光出射部４、接続部５、反射部６、第１光ファイバー７１および第２光ファイバー７２をフレーム２の右側にのみ設け、右眼用の虚像のみを形成する場合を例に説明するが、フレーム２の左側を右側と同様に構成することによって、右眼用の虚像と併せて左眼用の虚像も形成してもよいし、左眼用の虚像のみを形成するようにしてもよい。
【００５１】
また、信号生成部３と走査光出射部４との間を光学的に接続する手段は、光ファイバーを介する手段の他、例えば各種の導光体を介する手段で代替することもできる。さらに、接続部５によって第１光ファイバー７１と第２光ファイバー７２が接続される構成でなくてもよく、接続部５を介さずに第１光ファイバー７１のみによって、信号生成部３と走査光出射部４とが光学的に接続されていてもよい。
【００５２】
以下、画像表示装置１の各部を順次詳細に説明する。
（フレーム）
図１に示すように、フレーム２は、眼鏡フレームのような形状をなし、信号生成部３および走査光出射部４を支持する機能を有する。
【００５３】
また、フレーム２は、図１に示すように、走査光出射部４およびノーズパッド部２１を支持するフロント部２２と、フロント部２２に接続されて使用者の耳に当接する１対のテンプル部（つる部）２３と、各テンプル部２３のフロント部２２と反対の端部であるモダン部２４と、を含む。
【００５４】
ノーズパッド部２１は、使用時に使用者の鼻ＮＳに当接して、画像表示装置１を使用者の頭部に対して支持している。フロント部２２には、リム部２５やブリッジ部２６が含まれる。
【００５５】
このノーズパッド部２１は、使用時における使用者に対するフレーム２の位置を調整可能に構成されている。
【００５６】
なお、フレーム２の形状は、使用者の頭部Ｈに装着することができるものであれば、図示のものに限定されない。
【００５７】
（信号生成部）
図１に示すように、信号生成部３は、前述したフレーム２の一方（本実施形態では右側）のモダン部２４（テンプル部２３のフロント部２２とは反対側の端部）に設けられている。
【００５８】
すなわち、信号生成部３は、使用時に使用者の耳ＥＡに対して眼ＥＹとは反対側に配置されている。これにより、画像表示装置１の重量バランスを優れたものとすることができる。
【００５９】
この信号生成部３は、後述する走査光出射部４の光走査部４２で走査される信号光を生成する機能と、光走査部４２を駆動する駆動信号を生成する機能とを有する。
【００６０】
このような信号生成部３は、図３に示すように、光変調器３０と、信号光生成部３１と、駆動信号生成部３２と、制御部３３と、光検出部３４と、固定部３５とを備える。
【００６１】
信号光生成部３１は、後述する走査光出射部４の光走査部４２（光スキャナー）で走査（光走査）される信号光を生成するものである。
【００６２】
この信号光生成部３１は、波長の異なる複数の光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂと、複数の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂと、を有する。
【００６３】
光源３１１Ｒ（Ｒ光源）は、赤色光を出射するものであり、光源３１１Ｇ（Ｇ光源）は、緑色光を出射するものであり、光源３１１Ｂ（Ｂ光源）は、青色光を出射するものである。このような３色の光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。なお、フルカラーの画像を表示しない場合には、１色または２色の光（１つまたは２つの光源）を用いるようにしてもよく、また、フルカラーの画像の演色性を高めるために、４色以上の光（４つ以上の光源）を用いるようにしてもよい。
【００６４】
このような光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂは、それぞれ特に限定されないが、例えばレーザーダイオード、ＬＥＤを用いることができる。
【００６５】
このような光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂは、それぞれ駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂに電気的に接続されている。
【００６６】
なお、以下では、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂをまとめて「光源部３１１」ともいい、信号光生成部３１で生成した信号光を「光源部３１１から射出された光」ともいう。
【００６７】
駆動回路３１２Ｒは、前述した光源３１１Ｒを駆動する機能を有し、駆動回路３１２Ｇは、前述した光源３１１Ｇを駆動する機能を有し、駆動回路３１２Ｂは、前述した光源３１１Ｂを駆動する機能を有する。
【００６８】
このような駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂにより駆動された光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂから射出された３つ（３色）の光は、それぞれ光変調器３０に入射する。
【００６９】
（（光変調器））
図６に示す光変調器３０は、基板３０１と、基板３０１に形成された光導波路３０２と、光導波路３０２に設けられ、光導波路３０２を導波する光の波長を選択する機能を有する波長選択部３０３と、光導波路３０２に設けられ、波長選択部３０３によって選択された波長の光の強度を変調する機能を有する光変調部３０４と、基板３０１と波長選択部３０３に設けられた電界印加部３０３Ｒ、３０３Ｇ、３０３Ｂおよび光変調部３０４に設けられた電極３０４ａ、３０４ｂとの間に介挿されたバッファー層３０５と、を備えている。
【００７０】
基板３０１は、平面視で矩形をなす平板状をなしており、電気光学効果を有する材料で構成されている。電気光学効果は、物質に電界を加えたときに物質の屈折率が変化する現象であり、屈折率が電界に比例するポッケルス効果や電界の２乗に比例するカー効果がある。このような基板３０１に途中で分岐した光導波路３０２を形成し、さらに分岐した光導波路３０２の一方に電界を加えると、その屈折率を変化させることができる。これを利用することで、分岐した光導波路３０２を伝搬する光に位相差を与え、分岐した光を再び合流させることによって、位相差に基づいた強度変調を行うことができる。
【００７１】
電気光学効果を有する材料としては、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）、リン酸チタン酸カリウム（ＫＴｉＯＰＯ４）のような無機系材料、ポリチオフェン、液晶材料の他、電気光学活性なポリマーに電荷輸送分子をドープした材料、電荷輸送性のポリマーに電気光学色素をドープした材料、不活性ポリマーに電荷輸送分子と電気光学色素とをドープした材料、電荷輸送部位および電気光学部位を高分子の主鎖または側鎖に含んだ材料、トリシアノフラン（ＴＣＦ）をアクセプターとしてドープした材料のような有機系材料等が挙げられる。
【００７２】
このうち、特にニオブ酸リチウムが好ましく用いられる。ニオブ酸リチウムは、電気光学係数が比較的大きいので、後述する波長選択部３０３において透過する光の波長を選択する際、駆動電圧を低く、作用距離を短くすることができ、また、後述する光変調部３０４において光の強度を変調する際も、駆動電圧を低く、作用距離を短くすることができる。このため、光変調器３０および画像表示装置１の消費電力を削減することができる。また、波長選択部３０３や光変調部３０４がその機能を果たすために要する面積を小さくすることが可能になるので、光変調器３０および画像表示装置１の小型化が図られる。
【００７３】
また、これらの材料は、単結晶または固溶体結晶として用いられるのが好ましい。これにより、基板３０１には透光性が付与され、基板３０１中に光導波路３０２を形成することができるようになる。
【００７４】
光導波路３０２は、基板３０１中に形成された導光路である。基板３０１中に光導波路３０２を形成する方法としては、例えば、プロトン交換法、Ｔｉ拡散法等が挙げられる。このうち、プロトン交換法は、酸の溶液中に基板を浸漬し、基板中のイオンの溶出と引き換えにプロトンを基板に侵入させることによってその領域の屈折率を変化させる方法である。この方法によれば、特に耐光性に優れた光導波路３０２が得られる。一方、Ｔｉ拡散法は、基板上にＴｉを成膜した後、加熱処理を行うことにより、Ｔｉを基板中に拡散させてその領域の屈折率を変化させる方法である。
【００７５】
このようにして形成された光導波路３０２は、基板３０１のうち相対的に屈折率が高い長尺状の部位からなるコア部３０２１と、コア部３０２１に隣接し相対的に屈折率が低いクラッド部３０２２と、で構成される。図７に示す光導波路３０２は、図７の左側の端部（入射面）に光が入射されると、この入射光は、コア部３０２１とクラッド部３０２２との界面で反射を繰り返しながら右側に伝搬され、右側の端部から出射光Ｌとして射出される。すなわち、実質的にコア部３０２１を光導波路３０２とみなすこともできる。
【００７６】
このうち、コア部３０２１は、それぞれ入射面を有する（入射面に接続される）３本のコア部３０２１Ｒ、３０２１Ｇ、３０２１Ｂを備えている。これら３本のコア部３０２１Ｒ、３０２１Ｇ、３０２１Ｂの入射面には、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂから射出された光がそれぞれ入射するようになっている。
【００７７】
また、３本のコア部３０２１Ｒ、３０２１Ｇ、３０２１Ｂのうち、コア部３０２１Ｒ、３０２１Ｇは、出射端側に向かうにつれて互いに離間距離が徐々に狭まるように湾曲しており、合流部３０２５において、コア部３０２１Ｂとともに１本のコア部３０２１に合流している。このため、コア部３０２１Ｒに入射した赤色光ＬＲ、コア部３０２１Ｇに入射した緑色光ＬＧ、および、コア部３０２１Ｂに入射した青色光ＬＢは、合流部３０２５において合波されることとなる。そして、合流部３０２５において合波された赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢは波長選択部３０３に導かれる。すなわち、光導波路３０２は、波長の異なる光を合波して波長選択部に接続する合波部を備えている。
【００７８】
≪波長選択部≫
合流後の１本のコア部３０２１には、波長選択部３０３が配置されている。
【００７９】
波長選択部３０３は、図６、７に示すように、コア部３０２１の入射端（入射面）側から出射端（出射面）側に向かって順に並ぶように設けられた、第１の電界印加部３０３Ｒ、第２の電界印加部３０３Ｇおよび第３の電界印加部３０３Ｂを備えている。第１の電界印加部３０３Ｒ、第２の電界印加部３０３Ｇおよび第３の電界印加部３０３Ｂは、それぞれコア部３０２１およびクラッド部３０２２で構成された光導波路３０２に対して電界を発生させることにより、コア部３０２１の屈折率を変化させることができる。このため、電界が印加された部分と印加されなかった部分とで屈折率分布が形成されることとなる。
【００８０】
図８（ａ）は、図７に示す第１の電界印加部３０３Ｒの部分拡大図であって、第１の電界印加部３０３Ｒから光導波路３０２に対して電界を印加した状態を示す図であり、図８（ｂ）は、図７に示す第１の電界印加部３０３Ｒの部分拡大図であって、第１の電界印加部３０３Ｒから光導波路３０２に対して電界を印加していない状態を示す図である。図９は、図８（ａ）のコア部３０２１を長手方向に沿って切断したときの断面図である。図１０（ａ）は、図７に示す第２の電界印加部３０３Ｇの部分拡大図であって、第２の電界印加部３０３Ｇから光導波路３０２に対して電界を印加した状態を示す図であり、図１０（ｂ）は、図７に示す第３の電界印加部３０３Ｂの部分拡大図であって、第３の電界印加部３０３Ｂから光導波路３０２に対して電界を印加した状態を示す図である。
【００８１】
波長選択部３０３のうち、第１の電界印加部３０３Ｒは、図８（ａ）に示すように、複数の第１電極３０３１ＲＡおよび複数の第２電極３０３１ＲＢを備えている。第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢは、平面視において長尺状をなし、この長尺状の部分の長手方向が光導波路３０２の光導波方向（図８の左右方向）と交差し、コア部３０２１と重なるように配置されている。
【００８２】
また、複数の第１電極３０３１ＲＡ同士は、接続部３０３２ＲＡを介して電気的に接続されている。これにより、複数の第１電極３０３１ＲＡと接続部３０３２ＲＡとで第１櫛歯電極３０３ＲＡを構成している。
【００８３】
一方、複数の第２電極３０３１ＲＢ同士も、接続部３０３２ＲＢを介して電気的に接続されている。これにより、複数の第２電極３０３１ＲＢと接続部３０３２ＲＢとで第２櫛歯電極３０３ＲＢを構成している。
【００８４】
このような第１櫛歯電極３０３ＲＡと第２櫛歯電極３０３ＲＢとの間に電位差を与えると、これらの電極近傍のコア部３０２１（光導波路３０２）には、各電極に与えた電位に応じて電気力線が生じる。すなわち、コア部３０２１には、電界が印加される。図９には、電気力線の一例を矢印にて模式的に示している。このような電気力線が発生すると、コア部３０２１には、電気光学効果に基づいて屈折率が変化する。このとき、電気力線の向き（電界の向き）に応じて屈折率の変化の仕方が変わることとなる。
【００８５】
第１の電界印加部３０３Ｒでは、第１櫛歯電極３０３ＲＡに属する第１電極３０３１ＲＡと、第２櫛歯電極３０３ＲＢに属する第２電極３０３１ＲＢとが、光導波方向に沿って交互に並ぶように配置されている。したがって、コア部３０２１に発生する電気力線の向きも、互いに反対の向きの電気力線が光導波方向に沿って交互に発生することとなる。その結果、コア部３０２１には、屈折率が相対的に高くなる部分と屈折率が相対的に低くなる部分とが交互に生じることとなる。なお、電気力線の向きと屈折率の変化方向とは、電気光学効果を有する材料の構造に応じて変わる。図９では、一例として、コア部３０２１のうち、屈折率が相対的に高くなる部分を「高屈折率部３０２１Ｈ」として相対的に密なドットで示し、屈折率が相対的に低くなる部分を「低屈折率部３０２１Ｌ」として相対的に疎なドットで示す。
【００８６】
このようにして第１の電界印加部３０３Ｒを駆動すると、光導波方向に沿って高屈折率部３０２１Ｈと低屈折率部３０２１Ｌとが周期的に設けられた第１の屈折率分布３０２１Ｎが形成されることとなる。
【００８７】
なお、上述したように第１櫛歯電極３０３ＲＡと第２櫛歯電極３０３ＲＢとを組み合わせて用いることにより、電極構造の簡素化や電極と外部電源とを接続する配線長の短縮を図ることができる。
【００８８】
一方、第１櫛歯電極３０３ＲＡと第２櫛歯電極３０３ＲＢとの間に電位差を与えない場合、これらの電極近傍のコア部３０２１（光導波路３０２）には電界が印加されないので、屈折率は変化せず、第１の屈折率分布３０２１Ｎは形成されない。このため、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢは、図８（ｂ）に示すように、いずれも反射されることなく透過する。
【００８９】
ところで、コア部３０２１の途中にこの第１の屈折率分布３０２１Ｎのような、周期的に現れる屈折率変化（グレーティング）が設けられると、コア部３０２１を伝搬する光のうち、屈折率変化の周期に対応した特定の波長の光のみを反射させることができる。したがって、屈折率変化の周期を適宜選択することによって、前述した合波部で合波された赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの合波光のうち、いずれかの色の光のみを反射させ、透過させないようにすることができる。
【００９０】
この反射は、いわゆるブラッグ反射に基づくものである。ブラッグ反射では、屈折率変化における実効屈折率（例えば変化前後の屈折率の平均）と屈折率変化の周期（第１の周期）とに基づいて反射される波長が決まる。このうち、実効屈折率は、電気光学効果を有する材料と、光導波路３０２に印加する電界の強さとに基づいて決めることができる。一方、屈折率変化の周期は、複数の第１電極３０３１ＲＡおよび複数の第２電極３０３１ＲＢの配置の周期に基づいて決めることができる。
【００９１】
したがって、第１の電界印加部３０３Ｒでは、ブラッグ反射によって赤色光ＬＲのみが反射するように、電気光学効果を有する材料を選択したり、光導波路３０２に印加する電界の強さを調整したり、複数の第１電極３０３１ＲＡおよび複数の第２電極３０３１ＲＢの配置の周期を調整したりすればよい。よって、第１の電界印加部３０３Ｒは、換言すれば、赤色光ＬＲ（第１の波長の光）をブラッグ反射を利用して反射し得る反射部（第１の反射部）であるといえる。
【００９２】
なお、反射方向は、第１の屈折率分布３０２１Ｎにおける屈折率の変化方向に依存し、ひいては、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢの長手方向と光導波路３０２の光導波方向との交差角度に依存する。したがって、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢの形状（長手方向の向き）を適宜設定することにより、赤色光ＬＲの反射方向を調整し、反射光が光源３１１Ｒ側に逆行したり、反射光が迷光になったりするのを防止することができる。
【００９３】
波長選択部３０３のうち、第２の電界印加部３０３Ｇは、図１０（ａ）に示すように、複数の第１電極３０３１ＧＡおよび複数の第２電極３０３１ＧＢを備えている。第１電極３０３１ＧＡおよび第２電極３０３１ＧＢは、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢと同様に構成される。
【００９４】
また、複数の第１電極３０３１ＧＡ同士は、接続部３０３２ＧＡを介して電気的に接続されている。これにより、複数の第１電極３０３１ＧＡと接続部３０３２ＧＡとで第１櫛歯電極３０３ＧＡを構成している。
【００９５】
一方、複数の第２電極３０３１ＧＢ同士は、接続部３０３２ＧＢを介して電気的に接続されている。これにより、複数の第２電極３０３１ＧＢと接続部３０３２ＧＢとで第２櫛歯電極３０３ＧＢを構成している。
【００９６】
このような第１櫛歯電極３０３ＧＡと第２櫛歯電極３０３ＧＢとの間に電位差を発生させると、第１の電界印加部３０３Ｒと同様、光導波方向に沿って第２の周期で屈折率が変化してなる第２の屈折率分布が形成されることとなる。
【００９７】
第２の電界印加部３０３Ｇでは、ブラッグ反射によって緑色光ＬＧのみが反射するように、電気光学効果を有する材料を選択したり、光導波路３０２に印加する電界の強さを調整したり、複数の第１電極３０３１ＧＡおよび複数の第２電極３０３１ＧＢの配置の周期を調整したりすればよい。よって、第２の電界印加部３０３Ｇは、換言すれば、緑色光ＬＧ（第２の波長の光）をブラッグ反射を利用して反射し得る反射部（第２の反射部）であるといえる。
【００９８】
波長選択部３０３のうち、第３の電界印加部３０３Ｂは、図１０（ｂ）に示すように、複数の第１電極３０３１ＢＡおよび複数の第２電極３０３１ＢＢを備えている。第１電極３０３１ＢＡおよび第２電極３０３１ＢＢは、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢと同様に構成される。
【００９９】
また、複数の第１電極３０３１ＢＡ同士は、接続部３０３２ＢＡを介して電気的に接続されている。これにより、複数の第１電極３０３１ＢＡと接続部３０３２ＢＡとで第１櫛歯電極３０３ＢＡを構成している。
【０１００】
一方、複数の第２電極３０３１ＢＢ同士は、接続部３０３２ＢＢを介して電気的に接続されている。これにより、複数の第２電極３０３１ＢＢと接続部３０３２ＢＢとで第２櫛歯電極３０３ＢＢを構成している。
【０１０１】
このような第１櫛歯電極３０３ＢＡと第２櫛歯電極３０３ＢＢとの間に電位差を発生させると、第１の電界印加部３０３Ｒや第２の電界印加部３０３Ｇと同様、光導波方向に沿って第３の周期で屈折率が変化してなる第３の屈折率分布が形成されることとなる。
【０１０２】
第３の電界印加部３０３Ｂでは、ブラッグ反射によって青色光ＬＢのみが反射するように、電気光学効果を有する材料を選択したり、光導波路３０２に印加する電界の強さを調整したり、複数の第１電極３０３１ＢＡおよび複数の第２電極３０３１ＢＢの配置の周期を調整したりすればよい。よって、第３の電界印加部３０３Ｂは、換言すれば、青色光ＬＢ（第３の波長の光）をブラッグ反射を利用して反射し得る反射部（第３反射部）であるといえる。
【０１０３】
以上のように、本実施形態に係る波長選択部３０３は、赤色光ＬＲの反射の有無を選択することで赤色光ＬＲの透過を制御する第１の電界印加部３０３Ｒと、緑色光ＬＧの反射の有無を選択することで緑色光ＬＧの透過を制御する第２の電界印加部３０３Ｇと、青色光ＬＢの反射の有無を選択することで青色光ＬＢの透過を制御する第３の電界印加部３０３Ｂと、を備えているので、合波光から特定の波長（色）の光のみを選択的に透過させることが可能である。これにより、波長選択部３０３の出射側に配置された光変調部３０４では、特定の波長（色）の光について強度を変調することができる。その結果、１つの光変調部３０４でもって、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢについて個別に強度の変調を正確に行うことができるので、光変調器３０やそれを備える画像表示装置１の小型化を図りつつ、フルカラー等の多色で構成された高品位な画像を表示することが可能になる。
【０１０４】
換言すれば、本実施形態に係る波長選択部３０３は、光導波路３０２の光導波方向に沿って配置された、第１の電界印加部３０３Ｒと第２の電界印加部３０３Ｇと第３の電界印加部３０３Ｂとで構成されている。これらの電界印加部は、光導波路３０２に対して電界が印加されるように電位差が与えられる電極を有していればよいので、光導波路３０２を分断することなく配置可能である。このため、波長選択部３０３の内部（例えば第１の電界印加部３０３Ｒと第２の電界印加部３０３Ｇとの間）や波長選択部３０３と光変調部３０４との間には、光学的な接続箇所を設ける必要がない。その結果、従来のような光路長を厳密に考慮したアライメントを要求されることがなく、光接続に伴う光損失の発生を招き難い。したがって、表示画像の光量不足を招き難く、また、光量不足を補うために光源の出力を上げたことによって消費電力の増大を招くといった問題も解消することができる。
【０１０５】
また、第１の電界印加部３０３Ｒ、第２の電界印加部３０３Ｇおよび第３の電界印加部３０３Ｂが備える第１櫛歯電極および第２櫛歯電極は、例えば、導電性材料を成膜した後、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて目的の形状にパターニングされることによって形成される。したがって、各櫛歯電極や後述する光変調部３０４の電極を一括で形成することができ、製造容易性が高く低コスト化が可能であるという利点もある。
【０１０６】
ここで、前述したように、第１の電界印加部３０３Ｒでは赤色光ＬＲのみが反射されるように、第２の電界印加部３０３Ｇでは緑色光ＬＧのみが反射されるように、第３の電界印加部３０３Ｂでは青色光ＬＢのみが反射されるように、それぞれ、材料を選択したり、電界の強さや電極の配置の周期を調整したりすればよいが、このうち、電極の配置の周期は、製造過程で簡単かつ正確に設定することが可能であるとともに、反射する光の波長の選択性が高いという観点から、設定し易いパラメーターであるといえる。
【０１０７】
したがって、赤色光ＬＲのみを反射する第１の屈折率分布の周期を「第１の周期」とし、緑色光ＬＧのみを反射する第２の屈折率分布の周期を「第２の周期」とし、青色光ＬＢのみを反射する第３の屈折率分布の周期を「第３の周期」としたとき、第１の周期と第２の周期と第３の周期とが互いに異なるように第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢ、第１電極３０３１ＧＡおよび第２電極３０３１ＧＢ、ならびに第１電極３０３１ＢＡおよび第２電極３０３１ＢＢの間隔を設定すればよい。
【０１０８】
なお、本発明では、波長選択部３０３においてコア部３０２１に電界を印加して必要な屈折率分布を形成することができればよく、波長選択部３０３が必ずしも電極を備えていなくてもよい。ただし、構造の簡素化や低コスト化を考慮した場合、電極を設けることによって電界を印加するように構成することが好ましい。
【０１０９】
次に、波長選択部３０３の駆動方法について説明する。
本発明の光変調器３０を含む信号生成部３においては、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂを連続駆動（ＣＷ駆動）させつつ、光変調器３０の波長選択部３０３にて透過波長を選択し、光変調部３０４にて強度変調を行う。
【０１１０】
波長選択部３０３は、第１の電界印加部３０３Ｒにおいて赤色光ＬＲを透過させるか否かを選択し、第２の電界印加部３０３Ｇにおいて緑色光ＬＧを透過させるか否かを選択し、第３の電界印加部３０３Ｂにおいて青色光ＬＢを透過させるか否かを選択する。この際、例えば、波長選択部３０３を赤色光ＬＲが透過する時間帯と緑色光ＬＧが透過する時間帯と青色光ＬＢが透過する時間帯とが互いに重複しないようにすることが望まれる。仮に赤色光ＬＲが透過する時間帯と緑色光ＬＧが透過する時間帯とが重複した場合、赤色と緑色とが混在した光が光変調部３０４に入射するため、光変調部３０４において正確な強度変調ができなくなるおそれがある。その結果、画像表示装置１によって表示される画像の色に意図しない変化が生じて、画質が低下するおそれがある。
【０１１１】
そこで、波長選択部３０３において透過させる光を変更するときには、一時的に全ての光を透過させない時間帯を設けるのが好ましい。このような時間帯を設けることにより、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの全てが反射され、波長選択部３０３を光が透過しないので、例えば赤色光ＬＲが透過する時間帯と緑色光ＬＧが透過する時間帯とが重複することが防止される。その結果、画像表示装置１によって表示される画像の画質が低下するのを防止することができる。
【０１１２】
図１１は、第１の電界印加部３０３Ｒ、第２の電界印加部３０３Ｇおよび第３の電界印加部３０３Ｂを駆動するための電圧印加パターンの時間推移（タイミングチャート）の一例、および、その際に波長選択部３０３を透過する光の色を示す図である。なお、図１１では、第１の電界印加部３０３Ｒが備える第１櫛歯電極３０３ＲＡと第２櫛歯電極３０３ＲＢとの間に印加する電圧を「Ｒ電極の電圧」と表記している。同様に、第２の電界印加部３０３Ｇが備える第１櫛歯電極３０３ＧＡと第２櫛歯電極３０３ＧＢとの間に印加する電圧を「Ｇ電極の電圧」と表記し、第３の電界印加部３０３Ｂが備える第１櫛歯電極３０３ＢＡと第２櫛歯電極３０３ＢＢとの間に印加する電圧を「Ｂ電極の電圧」と表記している。さらに、図１１では、波長選択部３０３を透過する光の色が赤色である場合には「Ｒ」と表記し、緑色である場合には「Ｇ」と表記し、青色である場合には「Ｂ」と表記し、いずれの光も透過しない場合には「Ｋ」と表記している。
【０１１３】
例えば、第１の時間帯ＴＺ１では、Ｇ電極とＢ電極とにそれぞれ電圧を印加する一方、Ｒ電極には電圧を印加しない。このとき、第１の電界印加部３０３Ｒを赤色光ＬＲが透過する一方、第２の電界印加部３０３Ｇで緑色光ＬＧが反射され、第３の電界印加部３０３Ｂで青色光ＬＢが反射される。これにより、光変調部３０４に赤色光ＬＲのみが伝搬し、赤色光ＬＲの強度を変調することができる。
【０１１４】
次に、第２の時間帯ＴＺ２では、Ｒ電極とＢ電極とにそれぞれ電圧を印加する一方、Ｇ電極には電圧を印加しない。これにより、光変調部３０４に緑色光ＬＧのみが伝搬し、緑色光ＬＧの強度を変調することができる。
【０１１５】
ここで、第１の時間帯ＴＺ１から第２の時間帯ＴＺ２へと遷移するとき、第１の時間帯ＴＺ１と第２の時間帯ＴＺ２との間に、Ｒ電極、Ｇ電極およびＢ電極の全てに電圧を印加する時間帯ＴＺ０を設けるのが好ましい。このような時間帯ＴＺ０を設けることにより、波長選択部３０３では全ての光が反射され、透過する光がなくなる。そして、第１の時間帯ＴＺ１と第２の時間帯ＴＺ２とが重複することが防止され、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとが混じった光が光変調部３０４に伝搬するのを防止することができる。
【０１１６】
なお、時間帯ＴＺ０の長さは、各電極に所定の電圧を印加するのに要する時間やそのバラツキ、および、各電極に対する電圧の印加を停止するのに要する時間やそのバラツキ等の因子に応じて適宜設定されるが、一例として、１ナノ秒以上１００ミリ秒以下程度に設定される。この程度であれば、表示される画像の内容や個人差にもよるが、いずれの光も透過しない状態（黒色表示状態）というものを意識し違和感に至ることは少ないため、黒色の表示がなされることに起因する画質の低下を最小限に留めることができる。そして、第１の時間帯ＴＺ１と第２の時間帯ＴＺ２とが重複することに起因する画質についても最小限に留めることができる。
【０１１７】
同様に、第２の時間帯ＴＺ２から第３の時間帯ＴＺ３へと遷移するとき、これらの間に、Ｒ電極、Ｇ電極およびＢ電極の全てに電圧を印加する時間帯ＴＺ０を設けるのが好ましい。これにより、第２の時間帯ＴＺ２と第３の時間帯ＴＺ３とが重複することが防止され、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとが混じった光が光変調部３０４に伝搬するのを防止することができる。
【０１１８】
なお、各櫛歯電極の形状は、図示した形状に限定されず、例えば基板３０１を構成する電気光学効果を有する材料の結晶軸の方向に応じて適宜設定される。
【０１１９】
図８に示す第１櫛歯電極３０３ＲＡおよび第２櫛歯電極３０３ＲＢは、基板３０１を構成する材料として結晶のＺ軸に垂直なカット面を有する基板（Ｚカット結晶基板）を用いているため、Ｚ軸に沿って効率よく電界が印加されるような形状および配置になっている。
【０１２０】
図１２は、各櫛歯電極の他の構成例を示す図である。なお、図１２に示す事項のうち、図８に示す事項と同様のものについては、同一符号を付している。
【０１２１】
図１２に示す第１櫛歯電極３０３ＲＡおよび第２櫛歯電極３０３ＲＢは、基板３０１を構成する材料として結晶のＸ軸に垂直なカット面を有する基板（Ｘカット結晶基板）を用いているため、図８に示す各櫛歯電極とは異なる形状および配置になっている。
【０１２２】
具体的には、図１２に示す第１櫛歯電極３０３ＲＡおよび第２櫛歯電極３０３ＲＢは、基板３０１の平面視において、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢが光導波路３０２のコア部３０２１と重ならないように配置されている。そして、第１電極３０３１ＲＡと第２電極３０３１ＲＢとが、光導波路３０２の光導波方向において同じ位置になるように構成されている。言い換えれば、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢは、光導波路３０２のコア部３０２１を挟んで対になるように設けられる。これにより、第１櫛歯電極３０３ＲＡと第２櫛歯電極３０３ＲＢとの間に電気力線が集中し易くなり、この方向に電界を印加し易くなる。
【０１２３】
このような図１２に示す第１櫛歯電極３０３ＲＡおよび第２櫛歯電極３０３ＲＢによっても、図８に示す各櫛歯電極と同様、第１の屈折率分布３０２１Ｎを効率よく形成することができる。
【０１２４】
≪光変調部≫
波長選択部３０３の出射面側には、光変調部３０４が配置されている。この光変調部３０４は、光導波路３０２を伝搬する光の強度を変調し得るものであれば、いかなる手段であってもよいが、本実施形態では、マッハツェンダー型の光変調方式をとる光変調部について特に説明する。
【０１２５】
本実施形態に係る光変調部３０４に対応する部分では、図６、７に示すように、コア部３０２１が分岐部３０２３においてコア部３０２１ａとコア部３０２１ｂの２つに分岐している。そして、光変調部３０４は、この分岐したコア部に設けられた電極３０４０を備えている。
【０１２６】
コア部３０２１ａとコア部３０２１ｂとの間は、所定の距離を隔てて離間している。そして、コア部３０２１ａおよびコア部３０２１ｂは、合流部３０２４において再び１つのコア部３０２１に合流している。そして、合流後のコア部３０２１は、出射端（出射面）から出射光Ｌを出射し得るようになっている。
【０１２７】
電極３０４０は、信号電極３０４ａとグランド電極３０４ｂとで構成されている。
このうち、信号電極３０４ａは、基板３０１の平面視において、コア部３０２１ａと重なるように配置されている。一方、グランド電極３０４ｂは、基板３０１の平面視において、コア部３０２１ｂと重なるように配置されている。
【０１２８】
グランド電極３０４ｂには、基準電位が与えられる。一例として、グランド電極３０４ｂは、電気的に接地される。一方、信号電極３０４ａには、グランド電極３０４ｂとの間に電位差が生じるように、画像情報に基づいた電位が与えられる。このようにして信号電極３０４ａとグランド電極３０４ｂとの間に電位差が生じると、それらの間に生じた電気力線が通過するコア部３０２１ａに電界が印加される。その結果、電気光学効果に基づいてコア部３０２１ａの屈折率が変化する。
【０１２９】
ここで、信号電極３０４ａは、グランド電極３０４ｂに比べてその幅が狭くなっている。このため、信号電極３０４ａの直下に位置しているコア部３０２１ａには電気力線が集中する。すなわち、信号電極３０４ａからコア部３０２１ａに対して相対的に大きな電界が印加される。一方、グランド電極３０４ｂの幅は、十分に広く設定されている。このため、グランド電極３０４ｂの直下に位置しているコア部３０２１ｂには、電気力線があまり集中しない。すなわち、グランド電極３０４ｂからコア部３０２１ｂに対して相対的に小さな電界が印加される。
【０１３０】
コア部３０２１ａとコア部３０２１ｂとの間には、上述したような差異があることから、電極３０４０に対して上述したような電位差が生じると、信号電極３０４ａに対応して位置するコア部３０２１ａの屈折率が主に変化し、コア部３０２１ｂの屈折率はほとんど変化しない。その結果、コア部３０２１ａとコア部３０２１ｂとで屈折率のずれが生じ、コア部３０２１ａを伝搬する光とコア部３０２１ｂを伝搬する光との間には、屈折率のずれに基づく位相差が生じることとなる。このようにして位相差が生じた２つの光が、合流部３０２４において合波されると、入射強度に対して減衰した合波光が生成される。この合波光がコア部３０２１の出射端から光検出部３４に向けて射出される。
【０１３１】
この際、信号電極３０４ａとグランド電極３０４ｂとの間に与える電位差を調整することにより、コア部３０２１ａを伝搬する光とコア部３０２１ｂを伝搬する光との位相差を制御することができるので、入射強度に対する合波光の減衰幅を制御することができる。
【０１３２】
例えば、信号電極３０４ａとグランド電極３０４ｂとの間に生じる電位差を調整し、コア部３０２１ａを伝搬する光の位相とコア部３０２１ｂを伝搬する光の位相との差を、合流部３０２４において互いに半波長分だけずれるようにすると、合流部３０２４において２つの光が互いに打ち消し合い、光強度が実質的にゼロになる。また、位相のずれ量を適宜変えることによって、合波光の光強度を変調することができる。
【０１３３】
一方、合流部３０２４において２つの光の位相が揃うと、入射強度とほぼ同等の光強度の合波光が得られる。
【０１３４】
本実施形態では、この光変調部３０４に対して、赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとが時分割で入射する。したがって、赤色光ＬＲが入射する時間帯では、画像情報に基づいて赤色光ＬＲの強度を変調するように光変調部３０４を駆動する。同様に、緑色光ＬＧが入射する時間帯では、画像情報に基づいて緑色光ＬＧの強度を変調するように光変調部３０４を駆動し、青色光ＬＢが入射する時間帯では、画像情報に基づいて青色光ＬＢの強度を変調するように光変調部３０４を駆動する。これにより、１つの光変調部３０４において、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの３色の光の強度変調を行うことができる。その結果、光変調器３０の小型化および構造の簡素化を図ることができる。
【０１３５】
また、画像表示装置１によれば、光変調部３０４において３色の光の強度をそれぞれ外部変調させることができる。このため、光源部３１１から射出される３色の光の強度を光源部３１１において直接変調させる場合に比べて、高速変調が可能になる。加えて、電極３０４０に印加する電圧を細かく変化させることにより、光変調器３０から出射する光の強度を、より高い分解能で微調整することができる。その結果、眼ＥＹの網膜に描画される画像の諧調をさらに増やすことができ、さらなる高解像度化を図ることができる。
【０１３６】
さらに、画像表示装置１では、光源部３１１を直接変調させる必要がないので、一定の強度の信号光が射出されるように光源部３１１を駆動すればよい。したがって、発光効率が最も高い条件あるいは発光安定性や波長安定性が最も高い条件で光源部３１１を駆動することができ、画像表示装置１の低消費電力化あるいは動作の安定化を図るとともに、眼ＥＹの網膜に描画される画像の高画質化を図ることができる。また、光源部３１１を直接変調するために必要な駆動回路が不要になり、光源部３１１を連続駆動する回路は比較的簡単で低コストであることから、光源部３１１にかかるコストの削減および光源部３１１の小型化を図ることができる。
【０１３７】
また、反射部６として後述のホログラム回折格子を用いた場合には、信号光の波長安定性を高くすることができるため、設計波長に近い信号光をホログラム回折格子に入射させることができる。その結果、ホログラム回折格子における回折角の設計値からのずれを小さくすることができ、画像のボケを抑制することができる。
【０１３８】
なお、電極３０４０は、前述した波長選択部３０３の第１の電界印加部３０３Ｒ、第２の電界印加部３０３Ｇおよび第３の電界印加部３０３Ｂが備える第１櫛歯電極および第２櫛歯電極と同様、例えば、導電性材料を成膜した後、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて目的の形状にパターニングされることによって形成することができる。したがって、波長選択部３０３の各櫛歯電極を形成する際に、電極３０４０も一括して形成することができる。その結果、光変調部３０４を効率よく製造することができ、低コスト化を図ることができる。加えて、波長選択部３０３の各櫛歯電極と光変調部３０４の電極３０４０との間で、位置精度を厳密に制御し易くなるので、高い位置精度を実現することができる。その結果、光の色の選択と強度変調とを高精度に行うことができ、表示される画像のさらなる高画質化を図ることができる。
【０１３９】
また、本実施形態では、３本のコア部３０２１Ｒ、３０２１Ｇ、３０２１Ｂを合流部３０２５で合流させる部分（合波部）と、波長選択部３０３と、光変調部３０４とを、同一の基板３０１上に配置している（モノリシック構造）。このため、これらの部分を互いに別の部材で構成した場合に比べて、光変調器３０の小型化が図られ、画像表示装置１の小型化が図られる。また、各部分の間の光結合損失の低減を図ることができるので、光変調器３０の内部損失を抑制することができる。これにより、画像の高画質化を図るとともに、消費電力の低減を図ることができる。
【０１４０】
なお、光導波路３０２を備える光変調器３０は、出射光Ｌのビーム品質を高める、過剰な光を減光する、といった副次的な効果を奏する。これにより、表示される画像のさらなる高画質化を図ることができる。
【０１４１】
この副次的な効果のうち、前者の効果は、光のビームのトリミング（不要部分の切り取り）によるものである。すなわち、光源部３１１から出射する光のビームは、通常、その横断面のうち、中心部分の品質が高い（波長の分布幅が小さい）一方、周辺部分の品質が低い。そこで、光変調器３０に光導波路３０２を設けることにより、ビームの周辺部分を光導波路３０２においてトリミングすることができる。その結果、品質の高いビームの中心部分のみを変調し、射出することができる。
【０１４２】
一方、副次的な効果のうち、後者の効果は、光が光導波路３０２を伝搬する際、コア部３０２１の形状を適宜設定することで一部の光が漏れることを利用して、光量を容易に減少させられることによるものである。
【０１４３】
なお、電極３０４０の形状は、例えば基板３０１の結晶軸の方向に応じて適宜設定され、例えば、コア部３０２１ａやコア部３０２１ｂと重ならない位置に対応して配置された形状であってもよい。
【０１４４】
また、光導波路３０２のような断面の狭い領域に電圧を印加するため、信号光の変調に必要な位相差を生じさせるための屈折率変化に必要な印加電圧を、バルクの電気光学材料に電圧印加する場合と比較して小さくすることができる。さらに、光導波路３０２（コア部３０２１）の断面積を適宜選択することによって、強度変調の制御性を高めることができる。
【０１４５】
また、上述した光変調部３０４は、電気光学効果を利用して信号光の強度を外部変調させているが、電気光学効果に代えて、音響光学効果、磁気光学効果、熱光学効果、非線形光学効果等の光変調効果を用いるものであってもよい。
【０１４６】
なお、電気光学効果を利用したマッハツェンダー型の光変調方式を採用する場合、特に高速での変調が可能になるため、表示される画像の高画質化に対する寄与が顕著である。
【０１４７】
また、光変調部３０４における変調原理も、上述したマッハツェンダー型の変調原理に限定されない。代替可能な変調構造としては、例えば、方向性結合型変調器、分岐干渉型変調器、リング干渉型変調器、Ｙカット交差導波路を用いた内部全反射型光スイッチ、分岐スイッチ、カットオフ型光変調器、バランスブリッジ型光変調器、ブラッグ回折型光スイッチ、電気吸収型（ＥＡ）変調器等が挙げられる。
【０１４８】
なお、マッハツェンダー型の変調構造は、比較的簡単な構造で実現することができ、しかも、変調幅を任意に調整し易いことから、光変調部３０４における変調構造として有用である。変調幅を任意に調整することで、信号光の強度を任意に調整することができるので、例えば表示画像の高コントラスト化を図ることができる。
【０１４９】
また、バッファー層３０５は、基板３０１と各電極との間に設けられ、例えば酸化ケイ素、アルミナ等、光導波路３０２を導波する光の吸収が少ない媒質により構成される。
【０１５０】
このようにして画像情報に応じて光変調器３０で変調された出射光Ｌは、信号光として第１光ファイバー７１の一端部に入射する。そして、かかる信号光は、第１光ファイバー７１、接続部５および第２光ファイバー７２をこの順で通過して、後述する走査光出射部４の光走査部４２に伝送される。
【０１５１】
ここで、第１光ファイバー７１の信号光の入射側の端部近傍には、光検出部３４が設けられている。この光検出部３４は、信号光を検出する。また、第１光ファイバー７１の一端部および光検出部３４は、固定部３５に固定されている。
【０１５２】
駆動信号生成部３２は、後述する走査光出射部４の光走査部４２（光スキャナー）を駆動する駆動信号を生成するものである。
【０１５３】
この駆動信号生成部３２は、光走査部４２の第１の方向での走査（水平走査）に用いる第１の駆動信号を生成する駆動回路３２１と、光走査部４２の第１の方向に直交する第２の方向での走査（垂直走査）に用いる第２の駆動信号を生成する駆動回路３２２とを有する。
【０１５４】
このような駆動信号生成部３２は、図示しない信号線を介して、後述する走査光出射部４の光走査部４２と電気的に接続されている。これにより、駆動信号生成部３２で生成した駆動信号は、後述する走査光出射部４の光走査部４２に入力される。
【０１５５】
前述したような信号光生成部３１の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂおよび駆動信号生成部３２の駆動回路３２１、３２２は、制御部３３と電気的に接続されている。
【０１５６】
制御部３３は、映像信号（画像信号）に基づいて、信号光生成部３１の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂおよび駆動信号生成部３２の駆動回路３２１、３２２の駆動を制御する機能を有する。すなわち、制御部３３は、走査光出射部４の駆動を制御する機能を有する。これにより、信号光生成部３１が画像情報に応じて変調された信号光を生成するとともに、駆動信号生成部３２が画像情報に応じた駆動信号を生成する。
【０１５７】
また、制御部３３は、光変調器３０の駆動を制御する機能を有する。具体的には、制御部３３は、光変調器３０に含まれる波長選択部３０３および光変調部３０４を個別にかつ互いに協調させつつ駆動することができる。これにより、波長選択部３０３において波長の異なる光を時間軸において互いに排他的に（時分割で）透過させるとともに、その透過のタイミングに合わせて光変調部３０４において透過光の強度を変調することができる。
【０１５８】
さらに、制御部３３は、光検出部３４で検出された光の強度に基づいて、信号光生成部３１の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂの駆動を制御し得るように構成されている。
【０１５９】
（走査光出射部）
図１および図２に示すように、走査光出射部４は、前述したフレーム２のブリッジ部２６近傍（言い換えればフロント部２２の中心近傍）に取り付けられている。
【０１６０】
このような走査光出射部４は、図４に示すように、ハウジング４１（筐体）と、光走査部４２と、レンズ４３（カップリングレンズ）と、レンズ４５（集光レンズ）と、支持部材４６とを備える。
【０１６１】
ハウジング４１は、支持部材４６を介してフロント部２２に取り付けられている。
また、支持部材４６のフレーム２とは反対側の部分には、ハウジング４１の外表面が接合されている。
【０１６２】
ハウジング４１は、光走査部４２を支持するとともに光走査部４２を収納している。また、ハウジング４１には、レンズ４３およびレンズ４５が取り付けられ、レンズ４３、４５がハウジング４１の一部（壁部の一部）を構成している。
【０１６３】
また、レンズ４３（ハウジング４１の信号光を透過する窓部）は、第２光ファイバー７２に対して離間している。本実施形態では、第２光ファイバー７２の信号光の出射側の端部は、フレーム２のフロント部２２に設けられた反射部１０に臨む位置で、かつ、走査光出射部４に離間している。
【０１６４】
反射部１０は、第２光ファイバー７２から出射した信号光を光走査部４２に向けて反射する機能を有する。また、反射部１０は、フロント部２２の内側に開口する凹部２７に設けられている。なお、凹部２７の開口には、透明材料で構成された窓部で覆われていてもよい。また、この反射部１０は、信号光を反射し得るものであれば、特に限定されず、例えば、ミラー、プリズム等で構成することができる。
【０１６５】
光走査部４２は、信号光生成部３１からの信号光を２次元的に走査する光スキャナーである。この光走査部４２で信号光を走査することにより走査光が形成される。具体的には、光走査部４２の光反射面に対し、第２光ファイバー７２から出射した信号光がレンズ４３を介して入射する。そして、駆動信号生成部３２で生成された駆動信号に応じて、光走査部４２を駆動することにより、信号光が２次元的に走査される。
【０１６６】
また、光走査部４２は、コイル１７および信号重畳部１８を有しており（図４参照）、コイル１７、信号重畳部１８および駆動信号生成部３２は、光走査部４２を駆動する駆動部を構成する。
【０１６７】
レンズ４３は、第２光ファイバー７２から出射した信号光のスポット径を調整する機能を有する。また、レンズ４３は、第２光ファイバー７２から出射した信号光の放射角を調整し、略平行化する機能をも有する。
【０１６８】
光走査部４２で走査された信号光（走査光）は、レンズ４５を介して、ハウジング４１の外部へ出射する。
【０１６９】
なお、走査光出射部４は、信号光を２次元的に走査する光走査部４２に代えて、信号光を１次元的に走査する複数の光走査部を備えていてもよい。
【０１７０】
（反射部）
図１および図２に示すように、反射部６（反射光学部）は、前述したフレーム２のフロント部２２に含まれるリム部２５に取り付けられている。
【０１７１】
すなわち、反射部６は、使用時に使用者の眼ＥＹの前方かつ光走査部４２よりも当該使用者に対して遠方側に位置するように配置されている。これにより、画像表示装置１に使用者の顔に対して前方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。
【０１７２】
この反射部６は、図５に示すように、光走査部４２からの信号光を当該使用者の眼ＥＹに向けて反射する機能を有する。
【０１７３】
本実施形態では、反射部６は、ハーフミラー（半透鏡）であり、外界光を透過させる機能（可視光に対する透光性）をも有する。すなわち、反射部６は、光走査部４２からの信号光（映像光）を反射させるとともに、使用時において反射部６の外側から使用者の眼に向かう外界光を透過させる機能（コンバイナー機能）を有する。これにより、使用者は、外界像を視認しながら、信号光により形成された虚像（画像）を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。
【０１７４】
また、反射部６のうち、使用者側の面は、凹面の反射面になっている。このため、反射部６で反射された信号光は、使用者側に集束する。したがって、使用者は、反射部６の凹面上に形成された画像よりも拡大された虚像を視認することが可能になる。これにより、使用者における画像の視認性を高めることができる。
【０１７５】
一方、反射部６のうち、使用者に対して遠方側の面は、前記凹面とほぼ同じ曲率を有する凸面になっている。このため、外界光は、反射部６で大きく偏向させられることなく、使用者の眼に到達する。したがって、使用者は、歪みの少ない外界像を視認することができる。
【０１７６】
なお、反射部６は、回折格子を有していてもよい。この場合、回折格子に様々な光学特性をもたせ、光学系の部品点数を減らしたり、デザインの自由度を高めたりすることができる。例えば、回折格子としてホログラム回折格子を用いることにより、反射部６で反射する信号光の出射方向を調整したり、反射する信号光の波長を選択したりすることができる。また、回折格子にレンズ効果をもたせることによって、反射部６で反射する信号光からなる走査光全体の結像状態を調整したり、凹面で信号光が反射するときの収差を補正したりすることもできる。
【０１７７】
また、本実施形態では、外部変調器として光変調器３０を利用しているため、光源の明滅駆動時に発生する波長変動が低減される。したがって、回折格子での回折角変動が抑制され、画像ボケの少ない画像を提供できる。このようなホログラム回折格子としては、光干渉によって有機材料に形成された立体回折格子や、樹脂材料の表面にスタンパーによって凹凸を形成した回折格子を用いることができる。
【０１７８】
また、反射部６は、例えば、透明基板上に金属薄膜や誘電体多層膜等で構成された半透過反射膜を形成したものであってもよく、偏光ビームスプリッターを用いてもよい。偏光ビームスプリッターを用いる場合には、光走査部４２からの信号光が偏光となるように構成し、光走査部４２からの信号光に対応する偏光を反射させるように構成すればよい。
【０１７９】
（第１光ファイバー、光検出部および固定部）
固定部３５は、光源部３１１から第１光ファイバー７１に入射する光の強度が０よりも大きく所定値以下となる位置に第１光ファイバー７１の一端部を固定する機能を有する。これにより、光源部３１１から第１光ファイバー７１に入射する光の強度を小さくすることができる。
【０１８０】
また、固定部３５は、光検出部３４を固定する機能をも有する。これにより、光源部３１１から出射された光（信号光）のうち第１光ファイバー７１に入射しない残部を光検出部３４の検出に有効利用することができる。また、第１光ファイバー７１の一端部と光検出部３４との位置関係を固定（一定に維持）することができる。
【０１８１】
このように固定部３５に固定された光検出部３４は、光源３１１Ｂ、３１１Ｇ、３１１Ｒから出射された信号光を分岐する光学系を設けなくても、出射された光の強度を光検出部３４で検出することができる。また、光検出部３４で検出された光の強度に基づいて、光源３１１Ｂ、３１１Ｇ、３１１Ｒから出射される光の強度を制御部３３で調整することができる。
【０１８２】
なお、上記のような固定部３５を設けることは必須ではなく、光源部３１１から射出される光を意図的に減光させることなく第１光ファイバー７１に結合する構成であってもよい。また、光検出部３４を固定部３５に設けることは必須ではなく、光源部３１１の光量を検出できる位置であれば、光検出部３４の位置は特に限定されない。
【０１８３】
≪第２実施形態≫
次に、本発明の光変調器の第２実施形態について説明する。
【０１８４】
図１３、１４は、それぞれ、第２実施形態に係る光変調器に含まれる波長選択部の部分拡大平面図である。
【０１８５】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図において、前述した実施形態と同様の事項については、同一符号を付している。
【０１８６】
前述した第１実施形態に係る波長選択部３０３に含まれる第１の電界印加部３０３Ｒは、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢの長手方向が、光導波路３０２の光導波方向に対して直交するように構成されている。このため、第１実施形態に係る第１の電界印加部３０３Ｒは、ブラッグ反射によって赤色光ＬＲを光導波路３０２の光導波方向に沿って反射する。
【０１８７】
これに対し、第２実施形態に係る波長選択部３０３に含まれる第１の電界印加部３０３Ｒは、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢの長手方向が、第１実施形態に係る第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢの長手方向に対して角度θだけ傾くように構成されている。このため、第１の屈折率分布３０２１Ｎにおける屈折率の変化方向も、第１実施形態に係る屈折率の変化方向に対して傾いている。その結果、本実施形態に係る第１の電界印加部３０３Ｒは、ブラッグ反射によって赤色光ＬＲを光導波路３０２の光導波方向に対して交差する方向（直交しない方向）に反射することとなる。
【０１８８】
このようにして反射された赤色光ＬＲは、図１３に示すように、コア部３０２１の外側に伝搬するため、第１の電界印加部３０３Ｒに入射してくる赤色光ＬＲと確実に分離される。したがって、反射した赤色光ＬＲが光源部３１１に到達し、光源部３１１の動作が不安定になったり、反射した赤色光ＬＲがいわゆる迷光となって信号光に混信したりするのを防止することができる。その結果、光源部３１１の安定駆動によって波長および出力が安定した赤色光ＬＲを発振させることができ、かつ、迷光の混信が防止されることによって、高画質な画像を表示することができる。
【０１８９】
よって、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢの長手方向の傾斜角度θは、第１の屈折率分布３０２１Ｎで反射した赤色光ＬＲが、コア部３０２１とクラッド部３０２２との界面における全反射条件を逸脱してクラッド部３０２２側へ漏れ出るように設定される。したがって、傾斜角度θは、コア部３０２１とクラッド部３０２２との屈折率差や反射する赤色光ＬＲの波長等に基づいて適宜設定される。
【０１９０】
また、図１４（ａ）に示す第１の電界印加部３０３Ｒは、図１３と同様、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢの長手方向が、第１実施形態に係る第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢの長手方向に対して角度θだけ傾くように構成されている。その上で、図１４（ａ）に示す光変調器３０は、クラッド部３０２２に設けられた光吸収部３０３５を備えている。
【０１９１】
この光吸収部３０３５は、第１の屈折率分布３０２１Ｎによって反射した赤色光ＬＲを吸収する機能を有するものである。クラッド部３０２２にこのような光吸収部３０３５を設けることにより、クラッド部３０２２に漏れ出た赤色光ＬＲを光吸収部３０３５において閉じ込めることができる。このため、クラッド部３０２２に漏れ出た赤色光ＬＲが、再びコア部３０２１に戻ったり、出射端から出射して迷光になったりするのを防止することができる。
【０１９２】
なお、光吸収部３０３５の配置は、クラッド部３０２２に限定されず、クラッド部３０２２の外側であってもよい。
【０１９３】
光吸収部３０３５を構成する材料は、光を吸収可能な材料、例えば、黒色またはそれに準じた濃色を呈している材料であれば、特に限定されない。一例として、カーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。
【０１９４】
また、図示しないものの、必要に応じて、光吸収部３０３５とコア部３０２１との間には、別のコア部を設けるようにしてもよい。これにより、コア部３０２１から漏れ出た赤色光ＬＲが、発散することなく光吸収部３０３５に導かれることとなる。このため、迷光の発生をより確実に抑えることができる。また、かかる別のコア部は、図１３に示す波長選択部３０３にも設けられていてもよい。
【０１９５】
また、図１４（ｂ）に示す第１の電界印加部３０３Ｒは、図１３と同様、第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢの長手方向が、第１実施形態に係る第１電極３０３１ＲＡおよび第２電極３０３１ＲＢの長手方向に対して角度θだけ傾くように構成されている。その上で、図１４（ｂ）に示す光変調器３０は、クラッド部３０２２の外側に設けられた光検知部３０３６を備えている。
【０１９６】
この光検知部３０３６は、第１の屈折率分布３０２１Ｎによって反射した赤色光ＬＲを受光し、その光量を検知する機能を有するものである。このような光検知部３０３６を設けることにより、コア部３０２１から漏れ出た赤色光ＬＲの光量を検知することができる。このようにして赤色光ＬＲの光量を検知することにより、第１の電界印加部３０３Ｒにおいて赤色光ＬＲが確実に反射されているか否かを確認することができる。換言すれば、第１の電界印加部３０３Ｒを通過する赤色光ＬＲがどの程度あるかを確認することができる。また、その光量のデータを制御部３３にフィードバックすることにより、赤色光ＬＲを確実に反射させられるように、第１の電界印加部３０３Ｒに印加する電圧の大きさや印加のタイミングを適宜調整することができる。その結果、表示画像のさらなる高画質化を図ることができる。
光検知部３０３６としては、例えば、フォトダイオード等が用いられる。
【０１９７】
なお、図１４（ｂ）に示す第１の電界印加部３０３Ｒにおいても、必要に応じて、光検知部３０３６とコア部３０２１との間には、別のコア部を設けるようにしてもよい。
以上のような第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用、効果が得られる。
【０１９８】
なお、以上の説明では、本実施形態に係る第１の電界印加部３０３Ｒについてのみ説明したが、本実施形態に係る第１の電界印加部３０３Ｒの構成は、第２の電界印加部３０３Ｇや第３の電界印加部３０３Ｂにも適用可能である。
【０１９９】
≪第３実施形態≫
次に、本発明の光変調器の第３実施形態について説明する。
【０２００】
図１５は、第３実施形態に係る光変調器に含まれる波長選択部の断面図である。
【０２０１】
以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した第１、第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図において、前述した実施形態と同様の事項については、同一符号を付している。
【０２０２】
本実施形態に係る光変調器３０は、第１の電界印加部３０３Ｒ、第２の電界印加部３０３Ｇおよび第３の電界印加部３０３Ｂの配置が異なる以外、第１、第２実施形態に係る光変調器３０と同様である。
【０２０３】
すなわち、前述した第１実施形態に係る波長選択部３０３では、光導波路３０２の光導波方向に沿って、第１の電界印加部３０３Ｒ、第２の電界印加部３０３Ｇおよび第３の電界印加部３０３Ｂが順に並ぶように配置されている。
【０２０４】
これに対し、本実施形態に係る波長選択部３０３では、基板３０１を平面視したとき、第１の電界印加部３０３Ｒ、第２の電界印加部３０３Ｇおよび第３の電界印加部３０３Ｂが少なくとも一部において基板３０１の厚さ方向で互いに重なるように配置されている。このように配置することで、第１の電界印加部３０３Ｒ、第２の電界印加部３０３Ｇおよび第３の電界印加部３０３Ｂが占める面積を小さくすることができる。これにより、波長選択部３０３の小型化を図り、ひいては、光変調器３０の小型化を図ることができる。
【０２０５】
図１５に示す波長選択部３０３では、バッファー層３０５側から、第１の電界印加部３０３Ｒに含まれる複数の第１電極３０３１ＲＡおよび複数の第２電極３０３１ＲＢと、第２の電界印加部３０３Ｇに含まれる複数の第１電極３０３１ＧＡおよび複数の第２電極３０３１ＧＢと、第３の電界印加部３０３Ｂに含まれる複数の第１電極３０３１ＢＡおよび複数の第２電極３０３１ＢＢと、が順に積層されている。また、各電極同士の間には、絶縁層３０６が設けられている。これにより、電極間の短絡が防止される。
【０２０６】
絶縁層３０６を構成する材料としては、絶縁性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、ガラスのような無機材料、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のような有機材料等が挙げられる。
【０２０７】
第１実施形態の説明において前述したように、複数の第１電極３０３１ＲＡおよび複数の第２電極３０３１ＲＢの配置の周期は、第１の電界印加部３０３Ｒにおいて反射させる赤色光ＬＲの波長に応じて設定されている。同様に、複数の第１電極３０３１ＧＡおよび複数の第２電極３０３１ＧＢの配置の周期は、第２の電界印加部３０３Ｇにおいて反射させる緑色光ＬＧの波長に応じて設定されており、複数の第１電極３０３１ＢＡおよび複数の第２電極３０３１ＢＢの配置の周期は、第３の電界印加部３０３Ｂにおいて反射させる青色光ＬＢの波長に応じて設定されている。
【０２０８】
したがって、本実施形態においても、図１５に示すように、複数の第１電極３０３１ＲＡおよび複数の第２電極３０３１ＲＢの配置の周期は、複数の第１電極３０３１ＧＡおよび複数の第２電極３０３１ＧＢの配置の周期や複数の第１電極３０３１ＢＡおよび複数の第２電極３０３１ＢＢの配置の周期と異なっている。これにより、第１の電界印加部３０３Ｒ、第２の電界印加部３０３Ｇおよび第３の電界印加部３０３Ｂが積層されていても、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを個別に反射させることができるので、波長選択部３０３において特定の波長（色）の光のみを選択的に透過させることが可能である。
【０２０９】
なお、複数の第１電極３０３１ＲＡおよび複数の第２電極３０３１ＲＢの配置の周期、複数の第１電極３０３１ＧＡおよび複数の第２電極３０３１ＧＢの配置の周期ならびに複数の第１電極３０３１ＢＡおよび複数の第２電極３０３１ＢＢの配置の周期の比は、前述したように、ブラッグ反射の条件に基づいて求められるが、一例として、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢの波長の逆数の比とほぼ等しくなるように設定される。
【０２１０】
以上のような第３実施形態においても、第１、第２実施形態と同様の作用、効果が得られる。
【０２１１】
≪第４実施形態≫
次に、本発明の画像表示装置の第４実施形態について説明する。
【０２１２】
図１６は、本発明の画像表示装置の第４実施形態（ヘッドアップディスプレイ）を示す図である。
【０２１３】
以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【０２１４】
第４実施形態に係る画像表示装置１は、使用者の頭部に装着されるのではなく、自動車の天井部に装着されて使用されるものである以外、第１実施形態に係る画像表示装置１と同様である。
【０２１５】
すなわち、第４実施形態に係る画像表示装置１は、自動車ＣＡの天井部ＣＥに装着して使用され、使用者に虚像による画像を、自動車ＣＡのフロントウィンドウＷを介して外界像と重畳した状態で視認させる。
【０２１６】
この画像表示装置１は、図１６に示すように、信号生成部３および走査光出射部４を内蔵する光源ユニットＵＴと、反射部６と、光源ユニットＵＴと反射部６と接続するフレーム２’と、を備える。
【０２１７】
また、本実施形態では、光源ユニットＵＴ、フレーム２’および反射部６を、自動車ＣＡの天井部ＣＥに装着している場合を例に説明するが、これらを自動車ＣＡのダッシュボード上に装着してもよいし、一部の構成をフロントウィンドウＷに固定するようにしてもよい。さらに、画像表示装置１は、自動車のみならず、航空機、船舶、建設機械、重機、二輪車、自転車、電車、宇宙船のような各種移動体に装着されるものであってもよい。
【０２１８】
以下、本実施形態に係る画像表示装置１の各部を順次詳細に説明する。
光源ユニットＵＴは、いかなる方法で天井部ＣＥに固定されていてもよいが、例えばバンドやクリップ等を用いてサンバイザーに装着する方法により固定される。
【０２１９】
フレーム２’は、例えば１対の長尺状の部材を備えており、光源ユニットＵＴと反射部６のＺ軸方向の両端とを接続することにより、光源ユニットＵＴと反射部６とを固定している。
【０２２０】
光源ユニットＵＴは、信号生成部３および走査光出射部４を内蔵しており、走査光出射部４からは反射部６に向けて信号光Ｌ３が出射される。
【０２２１】
本実施形態に係る反射部６も、ハーフミラーであり、外界光Ｌ４を透過させる機能を有する。すなわち、反射部６は、光源ユニットＵＴからの信号光Ｌ３（映像光）を反射させるとともに、使用時において自動車ＣＡ外からフロントウィンドウＷを経て使用者の眼ＥＹに向かう外界光Ｌ４を透過させる機能を有する。これにより、使用者は、外界像を視認しながら、信号光Ｌ３により形成された虚像（画像）を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドアップディスプレイを実現することができる。
【０２２２】
このような画像表示装置１も、前述したように、第１実施形態に係る信号生成部３を備えている。このため、波長の異なる複数の光を高速で変調可能であるにもかかわらず、光利用効率が高いことから、表示画像の高画質化が図られる。すなわち、第１実施形態と同様の作用、効果が得られる。また、小型化が容易であるため、使用者の行動を阻害し難いといった利点もある。
【０２２３】
以上、本発明の光変調器および画像表示装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【０２２４】
例えば、本発明の画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
【０２２５】
また、本発明の光変調器では、２色の光が入射されるものであってもよく、４色以上の光が入射されるものであってもよい。
また、反射部は、平面の反射面を備えていてもよい。
【０２２６】
また、本発明の画像表示装置の実施形態は、上述したヘッドマウントディスプレイやヘッドアップディスプレイに限定されず、網膜走査方式の表示原理を有する形態であればいかなる形態にも適用可能である。
【０２２７】
また、本発明の光変調器は、画像表示装置以外の用途に用いられるものであってもよい。かかる用途としては、例えば、波長多重光通信が挙げられ、装置としては、例えば、通信用機器、コンピューター用機器等が挙げられる。
【符号の説明】
【０２２８】
１            画像表示装置
２            フレーム
２’          フレーム
３            信号生成部
４            走査光出射部
５            接続部
６            反射部
１０          反射部
１７          コイル
１８          信号重畳部
２１          ノーズパッド部
２２          フロント部
２３          テンプル部
２４          モダン部
２５          リム部
２６          ブリッジ部
２７          凹部
３０          光変調器
３１          信号光生成部
３２          駆動信号生成部
３３          制御部
３４          光検出部
３５          固定部
４１          ハウジング
４２          光走査部
４３          レンズ
４５          レンズ
４６          支持部材
７１          第１光ファイバー
７２          第２光ファイバー
３０１        基板
３０２        光導波路
３０３        波長選択部
３０３Ｒ      第１の電界印加部（第１の反射部）
３０３ＲＡ    第１櫛歯電極
３０３ＲＢ    第２櫛歯電極
３０３Ｇ      第２の電界印加部（第２の反射部）
３０３ＧＡ    第１櫛歯電極
３０３ＧＢ    第２櫛歯電極
３０３Ｂ      第３の電界印加部（第３の反射部）
３０３ＢＡ    第１櫛歯電極
３０３ＢＢ    第２櫛歯電極
３０４        光変調部
３０４ａ      信号電極
３０４ｂ      グランド電極
３０５        バッファー層
３０６        絶縁層
３１１        光源部
３１１Ｒ      光源
３１１Ｇ      光源
３１１Ｂ      光源
３１２Ｒ      駆動回路
３１２Ｇ      駆動回路
３１２Ｂ      駆動回路
３２１        駆動回路
３２２        駆動回路
３０２１      コア部
３０２１Ｒ    コア部
３０２１Ｂ    コア部
３０２１Ｇ    コア部
３０２１Ｈ    高屈折率部
３０２１Ｌ    低屈折率部
３０２１Ｎ    第１の屈折率分布
３０２１ａ    コア部
３０２１ｂ    コア部
３０２２      クラッド部
３０２３      分岐部
３０２４      合流部
３０２５      合流部
３０３１ＲＡ  第１電極
３０３１ＲＢ  第２電極
３０３１ＧＡ  第１電極
３０３１ＧＢ  第２電極
３０３１ＢＡ  第１電極
３０３１ＢＢ  第２電極
３０３２ＲＡ  接続部
３０３２ＲＢ  接続部
３０３２ＧＡ  接続部
３０３２ＧＢ  接続部
３０３２ＢＡ  接続部
３０３２ＢＢ  接続部
３０３５      光吸収部
３０３６      光検知部
３０４０      電極
ＣＡ          自動車
ＣＥ          天井部
ＥＡ          耳
ＥＹ          眼
Ｈ            頭部
Ｌ            出射光
Ｌ３          信号光
Ｌ４          外界光
ＬＢ          青色光
ＬＧ          緑色光
ＬＲ          赤色光
ＮＳ          鼻
ＴＺ０        時間帯
ＴＺ１        第１の時間帯
ＴＺ２        第２の時間帯
ＴＺ３        第３の時間帯
ＵＴ          光源ユニット
Ｗ            フロントウィンドウ
【図１】
2016071259.tif 000003
【図２】
2016071259.tif 000004
【図３】
2016071259.tif 000005
【図４】
2016071259.tif 000006
【図５】
2016071259.tif 000007
【図６】
2016071259.tif 000008
【図７】
2016071259.tif 000009
【図８】
2016071259.tif 000010
【図９】
2016071259.tif 000011
【図１０】
2016071259.tif 000012
【図１１】
2016071259.tif 000013
【図１２】
2016071259.tif 000014
【図１３】
2016071259.tif 000015
【図１４】
2016071259.tif 000016
【図１５】
2016071259.tif 000017
【図１６】
2016071259.tif 000018