CN117280268A - 光源装置和图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种光源装置和图像显示装置。根据本发明的光源装置(1)包括：分别发出不同颜色的光的多个光源单元(11R、11G、11B)；用于合成并接着分离从多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者发射的光的光合成及分离单元(12)；用于接收从光合成及分离单元(12)发射的光的至少一个光接收单元(13)；以及用于切换多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者的启动和停止的控制单元(14)，其中，控制单元(14)基于由光接收单元(13)接收的光来停止多个光源单元(11R、11G、11B)中的每一者。

Description

光源装置和图像显示装置

技术领域

本技术内容涉及一种光源装置和图像显示装置。

背景技术

传统上，发射光(例如激光)的投影仪使用自动功率控制(APC)来发射稳定的光量。

例如，根据专利文献1，激光被监测，并将监测结果用于APC。类似地，例如，根据专利文献2，由光检测单元检测到的结果被用于APC。

此外，例如，专利文献3公开了一种光强衰减部件，其衰减具有短波长的激光的光强，以便稳定地表现白色。

现有技术列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开2018-166165号公报

专利文献2：日本专利申请特开2019-056745号公报

专利文献3：日本专利申请特开2015-022251号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本技术内容涉及一种将视频光投影到用户的视网膜上，使用户能够视觉上识别视频的技术。为了使用本技术内容，希望将光量限制为等于或低于预定的阈值，以免损伤用户的视网膜。希望通过特别是在异常情况下(例如设备故障的情况下)能够快速停止光的发射来提高用户的安全性。

专利文献1至专利文献3已经公开了发射稳定的光量的技术、稳定色彩表现的技术等。然而，在异常情况下，它们并没有足够地保证用户的安全。

鉴于上述情况，本技术内容的主要目的是提供一种提高安全性的光源装置和图像显示装置。

解决问题的方案

本技术内容提供一种光源装置，包括：分别发射不同颜色的光的多个光源单元；用于合并并接着分离从多个光源单元的每一者发射的光的光合成及分离单元；用于接收从光合成及分离单元发射的光的至少一个光接收单元；以及用于切换多个光源单元的每一者的启动和停止的控制单元，其中，控制单元基于由光接收单元所接收的光来停止多个光源单元的每一者。

光源装置还可以包括设置在从光合成及分离单元发射的光的光路上并具有波长依赖性的滤光单元。

滤光单元可以设置在由光接收单元接收的光的光路上。

滤光单元可以具有所发射的蓝光的光量大于红光和绿光的每一者的光量的光谱特性。

滤光单元可以设置在朝向光源装置的外部的光路上。

滤光单元可以具有所发射的蓝光的光量小于红光和绿光的每一这个的光量的光谱特性。

光合成及分离单元具有波长依赖性。

光合成及分离单元可以具有发射到光接收单元的蓝光的光量大于红光和绿光中的每一者的光量的光谱特性。

光合成及分离单元可以接收激光。

光合成及分离单元可以具有光波导。

光合成及分离单元可以具有二向色镜。

光合成及分离单元可以具有二向棱镜。

光接收单元可以具有硅光电二极管。

控制单元可以具有比较器，其将基于光接收单元接收的光的光量的模拟信号的信号值与阈值进行比较。

阈值可以低于基于可达到的发射极限的光量的模拟信号的信号值。

从光合成及分离单元发射的多条光路中的朝向光源装置的外部的光路上的光可以投影到用户的视网膜上。

此外，本技术内容还提供一种图像显示装置，包括：上述的光源装置；以及接收光源装置发射的光并将光发射到用户的视网膜上的目镜光学单元。

光源装置和目镜光学单元可以彼此分离。

附图说明

图1是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的配置的示意图。

图2是示出根据本技术内容的实施方式的控制单元14的配置的电路图。

图3是示出根据本技术内容的实施方式的设计示例的表格。

图4是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的配置的示意图。

图5是用于描述根据本技术内容的实施方式的滤光单元18的特性的图表。

图6是示出根据本技术内容的实施方式的设计示例的表格。

图7是示出根据本技术内容的实施方式的设计示例的表格。

图8是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的配置的示意图。

图9是示出根据本技术内容的实施方式的设计示例的表格。

图10是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的配置的示意图。

图11是示出根据本技术内容的实施方式的设计示例的图表。

图12是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的配置的示意图。

图13是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的配置的示意图。

图14是示出根据本技术内容的实施方式的设计示例的表格。

图15是示出根据本技术内容的实施方式的图像显示装置10的配置的示意图。

图16是示出根据本技术内容的最大允许曝光量的图表。

图17是说明光接收元件的特性的图表。

具体实施方式

以下将描述一些实施本技术内容的有利模式。下面所描述的实施方式示出了本技术内容的典型示例。不应由于这些实施方式而狭隘地理解本技术内容的范围。多个实施方式可以组合。此外，示意图并非必须准确绘制。

将根据以下顺序给出对本技术内容的描述：

1、本技术内容的第一实施方式(光源装置的示例1)

(1)概述

(2)本实施方式的描述

2、本技术内容的第二实施方式(光源装置的示例2)

(1)概述

(2)本实施方式的描述

3、本技术内容的第三实施方式(光源装置的示例3)

4、本技术内容的第四实施方式(光源装置的示例4)

5、本技术内容的第五实施方式(光源装置的示例5)

6、本技术内容的第六实施方式(光源装置的示例6)

7、本技术内容的第七实施方式(图像显示装置)

1、本技术内容的第一实施方式(光源装置的示例1)

(1)概述

本技术内容涉及将视频光投射到用户的视网膜上，用于使用户能够视觉上识别视频的技术。为了使用本技术内容，期望将光量限制为等于或低于预定阈值，以免损伤用户的视网膜。例如，与IEC60825-1(定义激光产品安全性的IEC标准之一)兼容的JIS C6802已经定义了根据每种光波长的光发射持续时间的可达到的发射极限的光量。

在正常情况下，发射的光量自然应该小于可达到的发射极限的光量。然而，即使在异常情况下(例如设备故障的情况下)，也有必要发射小于可达到的发射极限的光量。如果在异常情况下能够发射的光量大于可达到的发射极限的光量，则最好能够快速停止发射以确保用户的安全。

作为被认为是危害较少的光量的最大允许暴露量(maximum permissibleexposure，MPE)随光发射持续时间的增加而倾于减少。将通过参照图16进行描述。图16是示出根据本技术内容的最大允许暴露量的图表。在图16中，横轴表示光发射持续时间，纵轴表示最大允许暴露量。如图16所示，随着光发射持续时间的增加，最大允许暴露量减少。

例如，对具有60fps的激光束扫描(laser beam scan,LBS)投影仪而言，绘制一帧所需的时间约为16.7ms。然而，如图16所示，当最大允许暴露量为2.2mW时，光发射持续时间约为10ms，因此，在检测每帧发射的视频光的光量的情况下，在完成光量检测之前，可能会超过最大允许暴露量。因此，无论视频光是否发射，优选持续地进行光量检测。

在这里，将描述本技术内容与现有技术之间的区别。专利文献1中描述了“在时间上偏移地发射红激光、绿激光和蓝激光，并且光接收元件仅在每种颜色的激光发射的时间期间内对其进行监测”。对于自动功率控制(APC)，并不需要持续地检测激光的光量，因为激光的光量变化相对于视频绘制速度更平缓。此外，一般情况下，常常通过向视频显示区域外发射少量光来调节光量。

然而，如上所述，为了检测异常等情况下的光量，优选如上所述地持续检测光量。

(2)本实施方式的描述

根据本技术内容的实施方式的光源装置是如下的光源装置，包括：分别发射不同颜色的光的多个光源单元；用于合并并接着分离从多个光源单元的每一者发射的光的光合成及分离单元；用于接收从光合成及分离单元发射的光的至少一个光接收单元；以及切换多个光源单元的每一者的启动和停止的控制单元，其中控制单元基于由光接收单元接收到的光来停止多个光源单元中的每一者。

根据本技术内容的实施方式的光源装置的配置将参照图1进行描述。图1是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的配置的示意图。

如图1所示，根据本技术内容的实施方式的光源装置1包括分别发射不同颜色光的多个光源单元(11R、11G、11B)，用于合并比接着分离从多个光源单元(11R、11G、11B)中的每一者发射的光的光合成及分离单元12，用于接收从光合成及分离单元12发射的光的至少一个光接收单元13，以及用于切换多个光源单元(11R、11G、11B)中的每一者的启动和停止的控制单元14。控制单元14基于由光接收单元13接收到的光来停止多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者。

多个光源单元(11R、11G、11B)分别发射不同颜色的光。例如，红色光源单元11R发射波长峰值约为640nm的红光，绿色光源单元11G发射波长峰值约为520nm的绿光，蓝色光源单元11B发射波长峰值约为450nm的蓝光。多个光源单元(11R、11G、11B)中的每一者被提供有来自光源控制单元(未图示)的驱动信号，并根据视频信号在预定时间内以预定的光强发射视频光。

多个光源单元(11R、11G、11B)中的每个可以是激光源。激光技术并无特别限制。例如，可以使用边缘发射激光器或垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

例如，可以设置耦合透镜111以减少从多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者发射的光的损耗。

光合成及分离单元12接收从多个光源单元(11R、11G、11B)中的每一者发射的光。特别地，光合成及分离单元12接收激光。

根据本实施方式的光合成及分离单元12具有例如反射所有波长的光的反射镜、根据波长反射或透射光的二向色镜以及用于分光的半反射镜。光合成及分离单元12具有反射镜121、透射红光并反射绿光的第一二向色镜122，透射红光和绿光并反射蓝光的第二二向色镜123以及半反射镜125。

需要注意的是，光合成及分离单元12的配置并无特别限制，只要能够将从多个光源单元(11R、11G、11B)中的每一者发射的光进行合成并接着分离就可以了。对于之后描述的其他实施方式也是如此。例如，光合成及分离单元12可具有诸如光纤的光波导。光合成及分离单元12可以通过光波导将从多个光源单元(11R、11G、11B)中的每一者发射的光进行合成。这使得即使将多个光源单元(11R、11G、11B)靠近布置，也能够将发射的光进行合成。

例如，从光合成及分离单元12发出的光的多个光路中的朝向光源装置1外部的光路上的光可以投射到用户的视网膜上。也就是说，多个光路中的第一光路的光朝向光接收单元13行进，而第二光路的光朝向光源装置1的外部行进。例如，朝向光源装置1外部的光路上的光可以投射到用户的视网膜上。这使得用户能够通过视觉识别视频内容。需要注意的是，从光合成及分离单元12发出的光的光路不限于两个。

存在如下问题：作为透镜的晶状体的调焦功能的退化会导致近视或远视。然而，在本技术内容中，由于可以直接将视频投射到视网膜上，用户可以在视觉上识别到清晰的视频。用户视觉上识别的视频被显示为虚拟图像。例如，用户可以以同时聚焦虚拟图像及其背景的方式进行视觉识别。

形成视频的视网膜图像的技术的其中一个示例可以是麦克斯韦观察法。麦克斯韦观察法是一种通过将视频光聚焦在瞳孔中心形成视网膜图像的技术。

聚焦透镜15聚焦第二光路上的光。光扫描单元16(例如微机电系统(MEMS)反射镜)调制聚焦后的光。调制后的光通过投影透镜投射到用户。

光源装置1投射到用户的视频光可以是相干光，或不需要是理想的相干光。例如，视频光可以是激光。激光具有非常接近相干光的特性并且光束是平行的且几乎没有发散。例如，使用半导体激光器(激光二极管(LD))作为光源单元(11R、11G、11B)可以实现这一点。

例如，根据本技术内容的优选实施方案，可以使用发光二极管(LED)作为光源单元(11R、11G、11B)。

根据本技术内容的优选实施方案，光源装置1可以将不同的视频光透射到用户的左眼和右眼中。例如，基于用户的左眼和右眼之间的视差，光源装置1可以将不同的视频光投射到左眼和右眼上。据此，例如，用户可以通过左眼和右眼识别所呈现的视频的三维位置。例如，在用户所看到的外部景观中，三维虚拟图像看上去会漂浮起来。

光扫描单元16能够以高速移动从光源单元输出的视频光的方向，从而在视网膜上形成视频。更具体地，例如，光扫描单元16能够通过逐点改变入射视频光的颜色并同时逐点改变角度来显示二维图像。

光扫描单元16可以包括可被水平和垂直地驱动的扫描元件。或者，光扫描单元16也可以包括水平驱动扫描元件和垂直驱动扫描元件。

例如，除了MEMS反射镜之外，还可以使用数字微镜装置作为光扫描单元16。

光接收单元13检测第一光路上的光量，以防止第二光路上的光量超过可达到的发射极限的光量。然后，在可能超过可达到的发射极限的光量的情况下，与光接收单元13电连接的控制单元14停止多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者。虽然图中未显示，但控制单元14与多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者电连接。

需要注意的是，本实施方式仅为示例，并且例如，光源单元的数量、光合成及分离单元12的反射镜数量以及各部件布置的位置并不受限制。

光接收单元13输出与接收到的光的光量对应的模拟信号。作为光接收单元13的示例，可以使用将接收到的光能转换为电能的光电二极管或类似器件。特别是，光接收单元13可以具有硅光电二极管。这使得光接收单元13能够对红光、绿光和蓝光的波长的光具有适当的灵敏度。灵敏度指的是光接收单元13接收到的光量与从光接收单元13输出的电能量之比。

光接收单元13设置在由光合成及分离单元12所合成的光被发射的位置。这使得单个光接收单元13能够检测红光、绿光和蓝光的光量。

控制单元14根据光接收单元13接收到的光停止多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者。特别是，在光接收单元13输出的模拟信号的信号值超过预定的阈值时，控制单元14停止多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者。这样可以防止超过可达到的发射极限光量的光投射到用户的视网膜上。

例如，控制单元14可以由电路组成。控制单元14的配置将参照图2进行描述。图2是示出根据本技术内容的实施方式的控制单元14的配置的电路图。

如图2所示，控制单元14具有比较器141。比较器141将基于光接收单元13接收到的光量的模拟信号的信号值与阈值进行比较。

阈值存储在存储单元143中。例如，存储单元143可以使用闪存存储器。存储在存储单元143中的阈值可以通过数字模拟转换器(未图示)转换为模拟信号，并输入到比较器141中。

此外，控制单元14还可以具有将电流值转换成电压值的电压转换单元144和保持信号值的保持单元145。例如，电压转换单元144可以使用跨阻放大器。例如，保持单元145可以使用触发器(flip-flop)。

描述控制单元14的操作。作为从光接收单元13输出的模拟信号的电流值被输入到电压转换单元144中。电压转换单元144将输入的电流值转换成电压值。可以根据例如光接收单元13接收到的光量和可以在不饱和的情况下输出电压值来将电压转换单元144的增益设置为最优。电压值被输入到比较器141中。需要注意的是，从电压转换单元144输出的电压值也可用于APC。

比较器141将作为从电压转换单元144输出的信号值的电压值与阈值进行比较。阈值优选地小于基于可达到的发射极限光量的模拟信号的信号值。这样可以防止超过可达到的发射极限光量的光投射到用户的视网膜上。

此外，该阈值优选高于基于正常情况下的光量的模拟信号的信号值。正常情况是与异常情况相反的情况。异常情况指的是例如在设备发生故障的情况下发射超出预期的光量的情况。换句话说，正常情况指的是设备发射的光量在设计范围内。根据该阈值大于基于正常情况下的光量的模拟信号的信号值这一事实，可以防止多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者在正常情况下停止工作。

例如在当电压转换单元144输出的电压值超过阈值时，比较器141将输出信号值从低变为高。这允许检测能够发射超过可达到的发射极限的光量的可能性。

保持单元145保持比较器141输出的信号值。例如，这可以防止在比较器141的输出信号从低变为高之后信号值立即从高变为低。因此，可以可靠地停止多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者。

控制单元14还可以包括逻辑门142。逻辑门142接收从比较器141输出的信号输出和用于控制多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者的操作的信号。例如，逻辑门142可以是与门。逻辑门142接收从比较器141输出的信号输出和控制多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者的操作的信号。当其中任一个信号的值为低时，逻辑门142输出低值信号。因此，从比较器141输出的信号和在正常情况下用于控制多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者的操作的信号可以分别控制光源单元(11R、11G、11B)。结果，比较器141的信号输出(指示异常情况的信号)对在正常情况下使用的信号没有影响。

该输出信号作为使能信号(EN信号)输入到光源控制单元146，例如激光驱动器。光源控制单元146例如通过将EN信号从高变为低，来停止多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者。

除了逻辑门142外，比较器141输出的信号还可以输入到中央处理单元(CPU)。这可以停止包括给光源单元供电的电源在内的整个设备的电源。CPU之后的处理可以由软件来执行，而硬件可以执行其他处理。软件执行处理的速度往往比硬件慢。因此，可以首先停止多个光源单元(11R、11G、11B)的每一者，然后停止整个设备。

需要注意的是，这个电路只是一种示例，控制单元14的实施方式不限于此。例如，该电路还可以包括滤波电路，用于去除噪声。

下面将参照图3描述本实施方式的设计的示例。图3是根据本技术内容实施方式的设计示例表格。需要注意的是，为了简洁描述，假设在这个表格中未记载的光学元件不会导致光损耗。以下实施方式同样如此。

如图3所示，多个光源单元(11R、11G、11B)分别发射的红光、绿光和蓝光的光量之比为300∶200∶100。

光合成及分离单元12的反射镜121放置在红色光源单元11R发射的红光的光路上，并反射100％的红光。

光合成及分离单元12的第一二向色镜122放置在反射镜121发射的红光的光路上，并放置在绿光源单元11G发射的绿光的光路上。第一二向色镜122透射100％的红光并反射100％的绿光。因此，红光和绿光被合成。

光合成及分离单元12的第二二向色镜123放置在第一二向色镜122发射的红光和绿光的光路上，并放置在蓝光源单元11B发射的蓝光的光路上。第二二向色镜123透射100％的红光和100％的绿光，并反射100％的蓝光。因此，红光、绿光和蓝光被合成。

光合成及分离单元12的半反射镜125放置在由第二二向色镜123发射的光的光路上，透射入射光的50％并反射入射光的50％。这使得半反射镜125能将入射光分成朝向光接收单元13的第一光路和朝向光源装置1的外部(用户眼睛)的第二光路。与复杂的分光元件相比，半反射镜125的制造成本较低。

需要注意的是，调整光合成及分离单元12的多个反射镜的每一者的透射率和反射率可能会衰减第二光路上的光量。后面将要描述的其他实施方式也是如此。这使得中性密度(ND)滤镜变得不必要。因此，设备的部件数量可以减少，从而有助于减小设备的尺寸和成本。

在光源单元(11R、11G、11B)和光合成及分离单元12被如上所述地设计的情况下，从光合成及分离单元12发射的第二光路中包括的红光、绿光和蓝光的光量之比为150∶100∶50。此外，从光合成及分离单元12发射并被光接收单元13接收的第一光路中包括的红光、绿光和蓝光的光量之比也是150∶100∶50。

在这里，为了简化描述，假设光接收单元13对红光、绿光和蓝光的灵敏度比例为3∶2∶1。后面的实施方式也是如此。此时，当光接收单元13接收红光、绿光和蓝光时，电压输出比例为450∶200∶50。

需要注意的是，光接收单元13可以用于例如APC，而不是用于停止每一者光源单元(11R、11G、11B)。在这里，将简要描述APC。具有激光作为其光源的投影仪使用APC用于发射稳定的光量。如在本实施方式中，当单个光接收单元13检测到光量时，可以通过偏移例如红光、绿光和蓝光的每一者入射到光接收单元13的时序来根据红光、绿光和蓝光的光量执行APC。作为时序偏移方法的示例，在视频的一帧中可分别发射红光、绿光和蓝光的每一者。可选地，作为时序偏移方法示例，可在视频的三帧中的一帧发射红光，绿光在下一帧发射，蓝光在更下一帧发射。

或者，可以布置用于检测可达到的发射极限的光量的单个光接收单元，以及用于APC的单个光接收单元。

2、本技术内容的第二实施方式(光源装置的示例2)

[(1)概述]

对于JIS C6802中定义的可达到的发射极限的光量并且如图16所示光发射持续时间例如为8小时时，波长峰值约为640nm的红光和波长峰值约为520nm的绿光的最大允许暴露量为0.39mW。

另一方面，对于波长峰值约为450nm的蓝光的最大允许暴露量为0.039mW。蓝光的标准比红光和绿光的标准严格十倍。这是因为波长约为500nm或更短的光具有紫外特性，因此视网膜可能会受到光化学反应而受损为。

顺便，当用户在识别白色时，视频光中包括的红光、绿光和蓝光的光量的比例取决于设定的色温。例如，当CIE1931色彩空间中的坐标[x,y]的值为[0.32,0.33]时，红光、绿光和蓝光的光量之比为1：1.7：2.8。也就是说，通常绿光的光量小于红光，而蓝光的光量小于绿光。

此外，对于诸如将接收到的光能转化为电能的光电二极管的光接收元件，在红光、绿光和蓝光的光量相同的情况下，通常绿光的电能低于红光，而蓝光的电能低于绿光。

通常，为了减小设备的尺寸和成本，希望减少设备的部件数量。在其中光接收元件用于检测光量以防止光量超过可达到的发射极限的配置中，此类光接收元件的数量应尽可能较少。此外，此类光接收元件最好是单个。

然而，如上所述，通常绿光的光量小于红光的光量，蓝光的光量小于绿光的光量，并且对于进行光电转换的光接收元件所输出的电能来说，通常也是绿光的电能小于红光的电能，蓝光的电能小于绿光的电能。

因此，在设置单个光接收元件的配置中，很难针对红光、绿光和蓝光的每一者分别设定与可达到的发射极限相对应的阈值。因此，要通过平衡红光、绿光和蓝光的光量来控制光量，同时蓝光的光量小于可达到发射极限。如果蓝光的光量可能大于可达到的发射极限的光量，就需要减少红光、绿光和蓝光的每一者的光量来平衡光量。减少红光、绿光和蓝光的每一者的光量会降低对比度。因此，出现了视频表现范围可能变窄的问题。

此处，将描述本技术内容与现有技术之间的差异。专利文献1至3公开了发射稳定光量的技术，用于稳定色彩表现的技术等等。然而，它们并未例如在异常情况下充分确保用户的安全。

在为了减小设备的尺寸和成本等目的而设置检测光量的单个光接收元件的情况下，如上所述，通常绿光的电能小于红光的电能，蓝光的电能小于绿光的电能。因此，尽管在整个要显示的视频近似为白色时不会出现问题，但例如在整个视频几乎为蓝色的情况下，发射的光量是判断异常的阈值的数倍。

下面将参照图17进行描述。图17是描述光接收元件特性的图表。如图17所示，当从光接收元件输出的红光、绿光和蓝光的电能之比为9：2：1时，通过将这些颜色混合而获得的白光比蓝光多12倍。因此，在将用于确定异常的阈值设置为稍大于这个白光光量并且整个视频几乎为蓝色的情况下，如果光量不是大约12倍，否则无法检测到异常。因此，可能会在视网膜上投射比可达到的发射极限光量更大的光量。为确保安全，光最多只能发射约0.003mW，即0.039mW(蓝光的可达到的发射极限)的光量的1/12。为了减少蓝光的光量，还需要减少红光和绿光的光量。

因此，光源装置最好包括具有波长依赖性的组件。例如，光源装置最好包括使从用于光电转换的光接收元件输出的蓝光的电能大于红光和绿光的每一者的电能的组件。专利文献1和2中没有描述这一点。

尽管专利文献3公开了具有波长依赖性的光强衰减部件，但其目的与本技术内容明显不同。专利文献3中描述了由于提供了具有波长依赖性的光强衰减部件，可以稳定地执行白平衡调整。根据专利文献3中的技术对投射到用户视网膜上的视频光具有波长依赖性。

另一方面，本技术内容对未投射到用户的视网膜上的光具有波长依赖性。本技术内容包括具有波长依赖性的组件，以提高安全性。本技术内容与根据专利文献3中的技术具有不同的用途和功能。从专利文献3中难以构思出本技术内容的概念。

此外，在专利文献3中，并没有特别限制光接收元件的数量。专利文献3中并未描述快速停止光发射的配置。专利文献3中并未公开任何安全性的改进。

(2)对本实施方式的描述

根据本技术内容的实施方式的光源装置可以进一步包括设置在从光合成及分离单元发射的光的光路上的具有波长依赖性的滤光单元。下文将参照图4进行描述。图4是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的配置的示意图。

如图4所示，根据本技术内容的实施方式的光源装置1还可以包括滤光单元18。滤光单元18位于从光合成及分离单元12发射的光的光路上，并具有波长依赖性。在本实施方式中，滤光单元18被布置在从光合成及分离单元12发射并由光接收单元13接收的光的光路上。例如，滤光单元18可以具有发射到光接收单元13的蓝光光量大于红光和绿光的每一者的光量的光谱特性。例如，滤光单元18可以使用根据波长不同而具有不同透射率的滤光器。

因此，光源装置1可以在不超过可达到的发射极限的光量的情况下向用户发射具有足够大的光量的视频光。

此外，滤光单元18可以被放置在与朝向光源装置1外部的光路(用户的眼睛)不同的光路上。因此，光源装置1可以防止色彩平衡的变化，并能够向用户提供高品质的视频。

滤光单元18的效果将参照图5进行说明。图5是用于描述根据本技术内容的实施方式的滤光单元18的特性的示意图。图5示出光接收单元13输出的电压值，该电压值取决于滤光单元18发射的光的光量。

图5的A示出由于使用了具有波长依赖性的滤光单元18，根据红光、绿光和蓝光输出的电压值基本相同。

因此，解决绿光的光量小于红光的光量，以及蓝光的光量小于绿光的光量的问题。此外，对于从光接收单元13输出的电能，解决了绿光的电能小于红光的电能，以及蓝光的电能小于绿光的电能的问题。

图5的B示出由于使用了具有波长依赖性的滤光单元18，根据蓝光输出的电压约为根据红光和绿光的每一者输出的电压的十倍。

因此，除了上述问题外，还解决了在JIS C6802标准中对蓝光的标准比对红光和绿光的标准严格十倍的问题。

根据本技术内容，即使只设置一个光接收单元13，也可以针对红光、绿光和蓝光分别设置与可达到的发射极限相对应的共同阈值，如本实施方式。

下面将参照图6描述本实施方式的设计示例。图6是示出根据本技术内容的实施方式的设计示例的表格。在图6中，从多个光源单元(11R、11G、11B)发射的光量之比以及从光合成及分离单元12发射的第二光路上的光量之比和图3中相同。

滤光单元18透射入射在其上的红光的11％，透射入射在其上的绿光的25％，并且透射入射在其上的蓝光的100％。发射到光接收单元13的蓝光的光量大于红光和绿光的每一者的光量。

此时，光接收单元13接收到的红光、绿光和蓝光的光量之比为17：25：50。当光接收单元13具有的红光、绿光和蓝光的灵敏度之比为3：2：1时，光接收单元13接收红光、绿光和蓝光时所输出的电压比为50：50：50。根据红光、绿光和蓝光输出的电压基本相同。

通常，如图17所示，根据红光、绿光和蓝光而输出的电压值之间存在变化。因此，只有当蓝光的光量大约是图中所示的12倍时，才能检测到异常。另一方面，根据本技术内容，如图5的A所示，只要蓝光的光量是图中所示的约三倍，就能检测到异常，而不需要减少向用户发射的光量。

此外，滤光单元18可以如图7所示那样设计。图7是示出根据本技术内容的实施方式的设计示例的表格。在图7中，从多个光源单元(11R、11G、11B)发射的光量之比以及从光合成及分离单元12发射的第二光路上的光量之比和图6中相同。

滤光单元18透射入射在其上的红光的光量的1.1％，透射入射在其上的绿光的光量的2.5％，并且透射入射在其上的蓝光的光量的100％。蓝光发射到光接收单元13的光量大于红光和绿光的每一者的光量。

此时，光接收单元13接收的红光、绿光和蓝光的光量之比为1.7：2.5：50。当光接收单元13具有的红光、绿光和蓝光的灵敏度之比为3：2：1时，在光接收单元13接收红光、绿光和蓝光时输出的电压之比为5：5：50。根据蓝光输出的电压值为根据红光和绿光的每一者输出的电压值的约十倍。值得注意的是，根据蓝光输出的电压值不一定要为根据红光和绿光输出的电压值的约十倍。可以根据向用户发射的光量、作为可达到的发射极限的光量等对由滤光单元18所透射的光量之比进行适当地设计。

根据本技术内容，可以更早地检测到对人体的危害，特别是蓝光的高异常情况。

3、本技术内容的第三实施方式(光源装置的示例3)

根据本技术内容的实施方式的光源装置中，光合成及分离单元可具有波长依赖性。将参照图8进行描述。图8是根据本技术内容的实施方式的光源装置1的构造的示意图。

如图8所示，根据本技术内容的实施方式的光合成及分离单元12包括反射镜121、透射红光并反射绿光的第一二向色镜122、透射红光和绿光并反射蓝光的第二二向色镜123、以及根据光的波长透射和反射光的第三二向色镜124。

光合成及分离单元12具有波长依赖性。也就是说，光合成及分离单元12的反射镜121、第一二向色镜122、第二二向色镜123和/或第三二向色镜124具有波长依赖性。

这种波长依赖性可类似于第二实施方式中的滤光单元18的波长依赖性。也就是说，光合成及分离单元12具有向光接收单元13发射的蓝光的光量大于红光和绿光的每一者的光量的光谱特性。

因此，即使不像第二实施方式那样设置滤光单元18，光源装置1仍能在不超过可达到的发射极限的光量的情况下向用户发射具有足够大的光量的视频光。此外，部件的数量也减少了。因此，例如本技术内容可以为装置的尺寸和制造成本的减少做出贡献。

下面将参照图9描述本实施方式的设计的示例。图9为根据本技术内容的实施方式的设计示例的表格。

如图9所示，由多个光源单元(11R、11G、11B)分别发射的红光、绿光和蓝光的光量之比为300：200：100。

光合成及分离单元12的反射镜121设置于红光源单元11R发射的红光的光路上，并反射56％的红光。

光合成及分离单元12的第一二向色镜122设置于反射镜121发射的红光的光路上并设置于绿光源单元11G发射的绿光的光路上。第一二向色镜122透射100％的红光，同时反射63％的绿光。因此，红光和绿光被合成。

光合成及分离单元12的第二二向色镜123设置于第一二向色镜122发射的红光和绿光的光路上并设置于蓝光源单元11B发射的蓝光的光路上。第二二向色镜123透射100％的红光和100％的绿光，同时反射100％的蓝光。因此，红光、绿光和蓝光被合成。

光合成及分离单元12的第三二向色镜124设置于从第二二向色镜123发射的光的光路上。第三二向色镜124透射入射在其上的红光的90％并反射入射在其上的红光的10％。第三二向色镜124透射入射在其上的绿光的80％并反射在入射其上的绿光的20％。第三二向色镜124透射入射在其上的蓝光的50％并反射入射在其上的蓝光的50％。因此，第三二向色镜124可以将入射光分成朝向光接收单元13的第一光路和朝向光源装置1的外部(用户的眼睛)的第二光路。

当光源单元(11R、11G、11B)和光合成及分离单元12如上所述那样设计时，从光合成及分离单元12发射的第二光路中包含的红光、绿光和蓝光的光量之比为150：100：50。另一方面，从光合成及分离单元12发射并被光接收单元13接收的第一光路中包含的红光、绿光和蓝光的光量之比为17：25：50。此时，当光接收单元13接收红光、绿光和蓝光时所输出的电压之比为50：50：50。根据红光、绿光和蓝光输出的电压值基本相同。

需要注意的是，如图7所示，光接收单元13接收的红光、绿光和蓝光的光量之比可以设计为1.7：2.5：50。后面将要描述的其他实施方式也是如此。

4、本技术内容的第四实施方式(光源装置的示例4)

光合成及分离单元12的反射镜数量可根据需要进行修改。下面将参照图10进行描述。图10是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的构造的示意图。

如图10所示，根据本技术内容的实施方式的光合成及分离单元12包括反射镜121、透射红光并反射绿光的第一二向色镜122、以及根据光波长透射和反射光的第二二向色镜123。

光合成及分离单元12具有波长依赖性。即，光合成及分离单元12的反射镜121、第一二向色镜122和/或第二二向色镜123具有波长依赖性。

例如，这种波长依赖性可与第二实施方式中的滤光单元18的波长依赖性类似。也就是说，光合成及分离单元12具有发射到光接收单元13的蓝光的光量大于红光和绿光的每一者的光量的光谱特性。

因此，组件的数量进一步减少。因此，本技术内容可以有助于例如设备的尺寸和制造成本的减少。需要注意的是，根据本实施方式，光源装置1可像第二实施方式一样包括滤光单元18。

参照图11，将描述本实施方式的设计示例。图11是示出根据本技术内容的实施方式的设计示例的表格。

如图11所示，多个光源单元(11R、11G、11B)分别发射的红光、绿光和蓝光的光量之比为300:200:100。

光合成及分离单元12的反射镜121设置于红光源单元11R发射的红光的光路上，并反射56％的红光。

光合成及分离单元12的第一二向色镜122设置于反射镜121发射的红光的光路和绿光源单元11G发射的绿光的光路上。第一二向色镜122透射100％的红光并反射63％的绿光。因此，红光和绿光被合成。

光合成及分离单元12的第二二向色镜123设置于第一二向色镜122发射的红光和绿光的光路上并设置于蓝光源单元11B发射的蓝光的光路上。第二二向色镜123透射入射在其上的红光的90％并反射入射在其上的红光的10％。第二二向色镜123透射入射在其上的绿光的80％并反射在入射其上的绿光的20％。第二二向色镜123透射入射在其上的蓝光的50％并反射入射在其上的蓝光的50％。因此，第二二向色镜123可以将入射光分为朝向光接收单元13的第一光路以及朝向光源装置1的外部(用户的眼睛)的第二光路。

当光源单元(11R、11G、11B)和光合成及分离单元12如上所述那样设计时，从光合成及分离单元12发射的第二光路中包含的红光、绿光和蓝光的光量之比为150：100：50。另一方面，从光合成及分离单元12发射的第一光路中包含的红光、绿光和蓝光的光量比为17：25：50。此时，当光接收单元13接收红光、绿光和蓝光时，从输出的电压之比为50：50：50。根据红光、绿光和蓝光输出的电压值基本相同。

5、本技术内容的第五实施方式(光源装置的示例5)

根据本技术内容的实施方式的光合成及分离单元可包括二向棱镜。下面将参照图12进行描述。图12是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的配置的示意图。

如图12所示，根据本技术内容的实施方式的光合成及分离单元12具有二向棱镜。该二向棱镜具有波长依赖性。这种波长依赖性可能类似于根据第三实施方式的光合成及分离单元12的波长依赖性。

在制造二向棱镜期间，在调整多个反射镜的角度后，多个反射镜被集成并制造成二向棱镜。因此，制造更加便利。

此外，由于根据其他实施方式中的反射镜是通过粘合剂粘合的，所以存在各个颜色的光路单独发生变化的可能，例如随着时间的推移、温度变化等。另一方面，在本实施方式中，由于多个反射镜是整体形成的，各个颜色的光学路径会相互连动地变化。结果，例如，可以减少对光接收单元13检测的不良影响。

6、本技术内容的第六实施方式(光源装置的示例6)

根据本技术内容的实施方式的光源装置可相对于朝向光接收单元13的光路上的光具有波长依赖性，并可相对于朝向光源装置的外部的光路上的光具有波长依赖性。虽然根据上述其他实施方式的光源装置相对于朝向光接收单元13的光路上的光具有波长依赖性，但根据第六实施方式中的光源装置相对于朝向光源装置外部的光路上的光也具有波长依赖性。

第六实施方式的配置与第二实施方式配置形成对比。然而，这种对比配置不仅限于第二实施方式。第六实施方式的配置可与第三到第五实施方式的各实施方式的配置形成对比。

根据本技术内容的第六实施方式的光源装置将参照图13来描述。图13是示出根据本技术内容的实施方式的光源装置1的配置的示意图。

如图13所示，根据本技术内容的实施方式的滤光单元18设置在从光合成及分离单元12发射的光的光路上，并具有波长依赖性。在本实施方式中，滤光单元18设置在从光合成及分离单元12朝向光源装置1外部发射的光的光路上。例如，滤光单元18可具有使向光接收单元13发射的蓝光的光量小于红光和绿光的每一者的光量的光谱特性。例如，根据波长而而具有不同透射率的滤光器可用作滤光单元18。

参照图14描述本实施方式的设计示例。图14是示出根据本技术内容的实施方式的设计示例的图表。如图14所示，通过多个光源单元(11R、11G、11B)分别发射的红光、绿光和蓝光的光量比例为166.7：250：500。

光合成及分离单元12的反射镜121、第一二向色镜122和第二二向色镜123的透射率和/或反射率与第二实施方式类似。

光合成及分离单元12的半反射镜125设置在由第二二向色镜123发射的光的光路上，其透射90％的入射光并反射10％的入射光。这使得半透镜125能够将入射光分离成朝向光接收单元13的第一光路和朝向光源装置1的外部(即，用户的眼睛)的第二光路。

滤光单元18透射入射其上的100％的红光，透射入射其上的44.4％的绿光，透射入射其上的11.1％的蓝光。向光接收单元13发射的蓝光的光量小于红光和绿光的每一者的光量。因此，从光合成及分离单元12发射的第二光路中包含的红光、绿光和蓝光的光量比是150：100：50。

通过这样的设计，红光、绿光和蓝光的光量之间的平衡得到了适当的调整，并且光源装置1能够向用户提供高质量的视频。

另一方面，从光合成及分离单元12发射且由光接收单元13接收的第一光路中包含的红光、绿光和蓝光的光量比为16.7：25：50。当光接收单元13对红光、绿光和蓝光的灵敏度比例为3：2：1时，在光接收单元13接收红光、绿光和蓝光时所输出的电压比为50：50：50。根据红光、绿光和蓝光输出的电压值基本相同。

根据本技术内容，可以更早地检测到对人体的危害，特别是蓝光的高异常情况。

7、本技术内容的第七实施方式(图像显示装置)

将参照图15来描述根据本技术内容的实施方式的图像显示装置。图15是示出根据本技术内容的实施方式的图像显示装置10的配置的示意图。如图15所示，根据本实施方式的图像显示装置10包括上述的光源装置1和目镜光学单元2，目镜光学单元2接收从光源装置1发射的光并将光发射到用户的视网膜上。

目镜光学单元2可以安装在用户3的头部上。目镜光学单元2的实施方式可以是眼镜、护目镜或头盔等。

目镜光学单元2与光源装置1分开。目镜光学单元2的光学元件设置在视频光4的光路上，并设置在用户3的眼前。从光源装置1投射的视频光4经过这样的光学元件到达用户3的眼睛。视频光4通过用户3的瞳孔并在视网膜上形成图像。因此，虚拟图像5看上去像是在空间中悬浮。

上述的光学元件可包括衍射光栅，其用于衍射从光源装置1投射的视频光4。衍射光栅衍射用于从光源装置1投射的视频光，并使得视频光到达用户3的眼睛。

例如，可以使用全息透镜，优选地是膜状的全息透镜，更优选地是透明膜状的全息透镜，作为上述的光学元件。通过现有技术中已知的方法，可以将期望的光学特性应用于全息透镜。可以使用市售的全息透镜，也可以通过现有技术中已知的方法制造全息透镜。

全息透镜可以作为上述的光学元件堆叠在例如目镜光学单元2的透镜的一个表面上。这个表面可以是外部景观侧的表面，也可以是眼球侧的表面。根据本技术内容的图像显示装置10可以以将上述的光学元件连接到用户或本领域的技术人员根据需要选择的目镜光学单元2上的方式来使用。因此，可以为可在本技术内容中采用的镜光学单元2提供非常广泛范围的选项。

需要注意的是，上述的光学元件只需要对视频光进行衍射。因此，例如，常用的凸透镜可以用作上述的光学元件。

目镜光学单元2不需要包括投影光学系统。此外，目镜光学单元2不需要包括用于投影视频光所要求的组件，例如上述的投影光学系统、电源和电动装置。因此，可以实现目镜光学单元2的尺寸和/或重量的减小。结果，减轻了用户的负担。

此外，不需要提供用于投影视频光所要求的组件。因此，可以减少目镜光学单元2的制造成本，并增加目镜光学单元2的设计自由度。

需注意的是，根据本技术内容的图像显示装置不必采用和本实施方式一样的光源装置1和目镜光学单元2彼此分离的设计。根据本技术内容的图像显示装置可以采用像头戴式显示器一样的光源装置1和目镜光学单元2合二为一的设计。

此外，上述实施方式中描述的配置可以在不偏离本技术内容的要旨的情况下根据需要采用、省略或更改为其他配置，而。

需注意的是，本说明书中描述的效果仅为示例，不具有限制性，还可能存在其他效果。

需注意的是，本技术内容还可以采用下述配置。

[1]

一种光源装置，包括：

分别发射不同颜色的光的多个光源单元；

用于合并并接着分离从所述多个光源单元的每一者发射的光的光合成及分离单元，；

用于接收从所述光合成及分离单元发射的光的至少一个光接收单元；以及

用于切换所述多个光源单元的每一者的启动和停止的控制单元，其中，

所述控制单元基于由所述光接收单元接收的光来停止所述多个光源单元的每一者。

[2]

根据[1]所述的光源装置，进一步包括

设置在从所述光合成及分离单元发射的光的光路上并具有波长依赖性的滤光单元。

[3]

根据[2]所述的光源装置，其中

所述滤光单元设置在由所述光接收单元接收的光的光路上。

[4]

根据[3]所述的光源装置，其中

所述滤光单元具有发射的蓝光的光量大于红光和绿光的光量的光谱特性。

[5]

根据[2]所述的光源装置，其中

所述滤光单元设置在朝向所述光源装置的外部的光路上。

[6]

根据[5]所述的光源装置，其中

所述滤光单元具有发射的蓝光的光量小于红光和绿光的光量的光谱特性。

[7]

根据[1]到[6]中任意一个所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元具有波长依赖性。

[8]

根据[1]到[7]中任意一个所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元具有朝向所述光接收单元发射的蓝光的光量大于红光和绿光的光量的光谱特性。

[9]

根据[1]到[8]中任意一个所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元接收激光。

[10]

根据[1]到[9]中任意一个所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元具有光波导。

[11]

根据[1]到[10]中任意一个所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元具有二向色镜。

[12]

根据[1]到[11]中任意一个所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元具有二向棱镜。

[13]

根据[1]到[10]中任意一个所述的光源装置，其中

所述光接收单元具有硅光电二极管。

[14]

根据[1]到[13]中任意一个所述的光源装置，其中

所述控制单元具有比较器，所述比较器将基于所述光接收单元所接收的光量的模拟信号的信号值与阈值进行比较。

[15]

根据[14]所述的光源装置，其中

所述阈值低于基于可达到的发射极限的光量的模拟信号的信号值。

[16]

根据[1]到[15]中任意一个所述的光源装置，其中

从所述光合成及分离单元发射的多条光路中的朝向所述光源装置的外部的光路上的光被投影到用户的视网膜上。

[17]

一种图像显示装置，包括：

根据[1]到[16]中任意一个所述的光源装置；以及

目镜光学单元，所述目镜光学单元接收从所述光源装置发射的光，并将光发射到用户的视网膜上。

[18]

根据[17]所述的图像显示装置，其中

所述光源装置和所述目镜光学单元彼此分离。

附图标记列表

1 光源装置

11R 红光源单元

11G 绿光源单元

11B 蓝光源单元

111 耦合透镜

12 光合成及分离单元

121 反射镜

122 第一二向色镜

123 第二二向色镜

124 第三二向色镜

125 半反射镜

13 光接收单元

14 控制单元

141 比较器

142 逻辑门

143 存储单元

144 电压转换单元

145 保持单元

146 光源控制单元

15 聚焦透镜

16 光扫描单元

17 投影透镜

18 滤光单元

2 目镜光学单元

3 用户

4 视频光

5 虚拟图像

10 图像显示装置

Claims (18)

1.一种光源装置，包括：

分别发射不同颜色的光的多个光源单元；

用于合并并接着分离从所述多个光源单元的每一者发射的光的光合成及分离单元，；

用于接收从所述光合成及分离单元发射的光的至少一个光接收单元；以及

用于切换所述多个光源单元的每一者的启动和停止的控制单元，其中，

所述控制单元基于由所述光接收单元接收的光来停止所述多个光源单元的每一者。

2.根据权利要求1所述的光源装置，进一步包括

设置在从所述光合成及分离单元发射的光的光路上并具有波长依赖性的滤光单元。

3.根据权利要求2所述的光源装置，其中

所述滤光单元设置在由所述光接收单元接收的光的光路上。

4.根据权利要求3所述的光源装置，其中

所述滤光单元具有发射的蓝光的光量大于红光和绿光的光量的光谱特性。

5.根据权利要求2所述的光源装置，其中

所述滤光单元设置在朝向所述光源装置的外部的光路上。

6.根据权利要求5所述的光源装置，其中

所述滤光单元具有发射的蓝光的光量小于红光和绿光的光量的光谱特性。

7.根据权利要求1所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元具有波长依赖性。

8.根据权利要求1所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元具有朝向所述光接收单元发射的蓝光的光量大于红光和绿光的光量的光谱特性。

9.根据权利要求1所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元接收激光。

10.根据权利要求1所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元具有光波导。

11.根据权利要求1所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元具有二向色镜。

12.根据权利要求1所述的光源装置，其中

所述光合成及分离单元具有二向棱镜。

13.根据权利要求1所述的光源装置，其中

所述光接收单元具有硅光电二极管。

14.根据权利要求1所述的光源装置，其中

所述控制单元具有比较器，所述比较器将基于所述光接收单元所接收的光量的模拟信号的信号值与阈值进行比较。

15.根据权利要求14所述的光源装置，其中

所述阈值低于基于可达到的发射极限的光量的模拟信号的信号值。

16.根据权利要求1所述的光源装置，其中

从所述光合成及分离单元发射的多条光路中的朝向所述光源装置的外部的光路上的光被投影到用户的视网膜上。

17.一种图像显示装置，包括：

根据权利要求1所述的光源装置；以及

目镜光学单元，所述目镜光学单元接收从所述光源装置发射的光，并将光发射到用户的视网膜上。

18.根据权利要求17所述的图像显示装置，其中

所述光源装置和所述目镜光学单元彼此分离。