JP2007094279A - 光結合器及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光結合器に要する部品コストの増大を可及的に抑制し、ダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響を低減することができる光結合器、及び画像表示装置を提供する。
【解決手段】連結部１２，１２，１２内には光結合用コリメートレンズ１３，１３，１３が、その光軸を連結部１２，１２，１２の中心軸と平行をなして配設してあり、各連結部１２，１２，１２の天井部の前記光軸上の位置にはそれぞれ、Ｂレーザ出射器、Ｒレーザ出射器及びＧレーザ出射器から出射されたＢ光束、Ｒ光束及びＧ光束が各別に入射される光結合用光ファイバ８，８，８の出射側端部分が、その先端部を連結部１２，１２，１２内に所定寸法だけ装入させる様態で、筐体１１の一端からこの順で接続してある。
【選択図】図２

Description

本発明は、波長が異なる複数の光束を光伝送手段に光学的に結合させる光結合器、及びこの光結合器によって結合された光束を光伝送手段から出射して画像を表示する画像表示装置に関する。

Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光束を各別に出射する光源から入射されたＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束を内臓する光結合器によって光ファイバ内に結合させ、光ファイバから出射した光束を水平方向及び垂直方向へ走査させて、画像を表示する画像表示装置が開発されている（たとえば、特許文献１参照。）。

かかる画像表示装置の光結合器にあっては、前記光源から出射されたＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束の光路にそれぞれ、対応する波長の光は反射させるが、それ以外の波長の光は透過させるダイクロイックミラーが、各ダイクロイックミラーによって入射光束を直角に反射させると共に反射光束の光路が一軸上に重畳するように配置してあり、各ダイクロイックミラーによる各反射光束が一軸上に重畳され、当該軸上に配設された一つの集光レンズによって集光されて、光ファイバ内へ入射結合されるようになっていた。

特開２００５−８４３４８号公報

しかしながら、このような従来の光結合器にあっては、各ダイクロイックミラーによって一軸上に重畳させた重畳光束を一つの集光レンズで集光しているため、重畳光束を構成するＲ光束成分、Ｇ光束成分及びＢ光束成分のダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響が大きいという問題があった。これに対して、光源出力の調整、ダイクロイックミラーの透過減衰量の調整によってかかる問題を解決することもできるが、この場合、部品コストが増大してしまうという問題もあった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、光結合器に要する部品コストの増大を可及的に抑制して、ダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響を低減することができる光結合器、及びこの光結合器を備える画像表示装置を提供する。

請求項１記載の本発明は、複数の光源から相異なる波長の光束が各別に入射されるようになっており、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射して前記所定波長以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて、入射された各光束を前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光して光伝送手段内へ入射させることによって、前記各光束を光伝送手段に光学的に結合させる光結合器において、前記各光束の内の視感度が最大の光束は、他の光束より多数のダイクロイックミラーを透過して前記集光レンズに入射されるようにしてあり、前記各光束の内の視感度が最小の光束は、いずれのダイクロイックミラーを透過することなく前記集光レンズに入射するように構成してあることを特徴とする。

請求項２記載の本発明は、前記各光源は、定格出力、最大出力又は一定出力で光束を出力するようにしてあり、前記視感度は、各光束の前記集光レンズに入射される光強度に基づいて定めてあることを特徴とする。

請求項３記載の本発明は、Ｒ（赤）光束、Ｇ（緑）光束及びＢ（青）光束が各別に入射されるようになっており、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射して前記所定波長以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて、入射されたＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束を前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光して光伝送手段内へ入射させることによって、前記各光束を光伝送手段に光学的に結合させる光結合器において、
前記Ｇ光束は、Ｒ光束及びＢ光束より多数のダイクロイックミラーを透過して前記集光レンズに入射されるようにしてあり、前記Ｂ光束はいずれのダイクロイックミラーを透過することなく前記集光レンズに入射するように構成してあることを特徴とする。

請求項４記載の本発明は、前記集光レンズ側から順に第１ダイクロイックミラー、第２ダイクロイックミラー及び第３ミラーが配置してあり、第１ダイクロイックミラーはＢ光束を反射し、第２ダイクロイックミラーはＲ光束を反射し、第３ミラーはＧ光束を反射するようにしてあることを特徴とする。

請求項５記載の本発明は、前記集光レンズ側から順に第１及び第２ダイクロイックミラーが配置してあり、前記Ｇ光束は、前記一軸上の集光レンズと対向する位置から第１及び第２ダイクロイックミラーを透過して集光レンズに入射されるようにしてあり、第１ダイクロイックミラーはＢ光束を反射し、第２ダイクロイックミラーはＲ光束を反射するようにしてあることを特徴とする。

請求項６記載の本発明は、少なくとも前記第１ダイクロイックミラーへのＢ光束の入射光路と第１ダイクロイックミラーによるＢ光束の反射光路とのなす角は鋭角にしてあることを特徴とする。

請求項７記載の本発明は、Ｒ（赤）光束、Ｇ（緑）光束及びＢ（青）光束を各別に発出する複数の光源と、各光源が発出したＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束が入射され、入射されたＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束を、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射する一方それ以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光する光結合器と、この光結合器の前記集光レンズにより集光された重畳光束が光学的に結合される光伝送手段とを備え、この光伝送手段から出射された光束を２次元に走査させて画像を表示する画像表示装置において、前記光結合器として、請求項１から４のいずれか１項に記載の光結合器を用いて構成してあることを特徴とする。

請求項８記載の本発明は、２次元に走査された光束を網膜へ照射するリレー光学手段を備え、このリレー光学手段によって網膜に画像を表示するようにしてあることを特徴とする。

請求項１、請求項７及び請求項８記載の本発明では、複数の光源から相異なる波長の光束が各別に入射されるようになっており、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射して前記所定波長以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて、入射された各光束を前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光して光伝送手段内へ入射させることによって、前記各光束を光伝送手段に光学的に結合させる場合、前記各光束の内の視感度が最大の光束は、他の光束より多数のダイクロイックミラーを透過して前記集光レンズに入射されるようにしてあり、前記各光束の内の視感度が最小の光束は、いずれのダイクロイックミラーを透過することなく前記集光レンズに入射するように構成してある。

光束は、ダイクロイックミラーを透過する度に減衰するが、Ｇ光束のように視感度が最大の光束は、他の光束より多数のダイクロイックミラーを透過して集光レンズに入射されるので、他の光束より多大に減衰されて集光レンズに入射される。一方、Ｂ光束のように視感度が最小の光束はいずれのダイクロイックミラーを透過することなく集光レンズに入射するので、他の光束より減衰量は少ない。これによって、光結合器に要する部品コストの増大を可及的に抑制して、ダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響を低減することができ、視認される場合の色バランスが改善される。

請求項２、請求項７及び請求項８記載の本発明では、各光源は、定格出力、最大出力又は一定出力で光束を出力するようにしてあり、前記視感度は、前記各光束の前記集光レンズに入射される光強度に基づいて定めてある。

光源から光束を定格出力又は最大出力で出射させた場合、出射された各光束の強度は互いに異なるのに加え、各光束に対するダイクロイックミラーの光透過・反射特性の相違により、集光レンズに入射される各光束の強度は互いに異なる。また、光源から光束を一定出力で出射させた場合、出射された各光束の強度は互いに同じであるが、各光束に対するダイクロイックミラーの光透過・反射特性の相違により、集光レンズに入射される各光束の強度は互いに異なる。

そこで、前述した視感度を、前記各光束の前記集光レンズに入射される光強度に基づいて定めることによって、各光束の内の前記集光レンズに入射される光強度が最大の光束は、他の光束より多数のダイクロイックミラーを透過して前記集光レンズに入射されるようにし、各光束の内の前記集光レンズに入射される光強度が最小の光束は、いずれのダイクロイックミラーを透過することなく前記集光レンズに入射するように構成することができる。これによって、ダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響を低減することができ、視認される場合の色バランスが改善される。また、光結合器に要する部品コストの増大を可及的に抑制することもできる。

請求項３、請求項７及び請求項８記載の本発明では、Ｒ（赤）光束、Ｇ（緑）光束及びＢ（青）光束が各別に入射されるようになっており、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射してそれ以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて、入射されたＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束を前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光して光伝送手段内へ入射させることによって、前記各光束を光伝送手段に光学的に結合させる場合、前記Ｇ光束は、Ｒ光束及びＢ光束より多数のダイクロイックミラーを透過して前記集光レンズに入射されるようにしてあり、前記Ｂ光束はいずれのダイクロイックミラーを透過することなく前記集光レンズに入射するように構成してある。

光束は、ダイクロイックミラーを透過する度に減衰するが、Ｇ光束は、Ｒ光束及びＢ光束より多数のダイクロイックミラーを透過して集光レンズに入射されるので、Ｒ光束及びＢ光束より多大に減衰されて集光レンズに入射される。一方、Ｂ光束はいずれのダイクロイックミラーを透過することなく集光レンズに入射するので、Ｒ光束及びＧ光束より減衰量は少ない。

ところで、種々の色の光束に対して人間が眼球で感得することができる程度を示す視感度は、Ｒ光束、Ｇ光束及びＢ光束にあっては、Ｇ光束が最も高く、Ｂ光束が最も低い。従って、前述したように、視感度が高いＧ光束の減衰量が多く、視感度が低いＢ光束の減衰量が少なくするように構成することによって、ダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響を低減することができ、視認される場合の色バランスが改善される。また、各光束の入射位置を設定するだけでよいため、光結合器に要する部品コストの増大を可及的に抑制することができる。

請求項４、請求項７及び請求項８記載の本発明では、前記集光レンズ側から順に第１ダイクロイックミラー、第２ダイクロイックミラー及び第３ミラーが配置してあり、第１ダイクロイックミラーはＢ光束を反射し、第２ダイクロイックミラーはＲ光束を反射し、第３ミラーはＧ光束を反射するようにしてある。なお、第３ミラーはダイクロイックミラー又は全反射ミラーのいずれでもよい。従って、第３ミラーで反射されたＧ光束は第２及び第１ダイクロイックミラーを透過して集光レンズに入射される一方、第１ダイクロイックミラーで反射されたＢ光束は、いずれのダイクロイックミラーを透過することなく直接、集光レンズに入射される。これによって、前同様、ダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響を低減することができ、視認される場合の色バランスが改善される。また、各光束の入射位置を設定するだけでよいため、光結合器に要する部品コストの増大を可及的に抑制することができる。

請求項５、請求項７及び請求項８記載の本発明では、前記集光レンズ側から順に第１及び第２ダイクロイックミラーが配置してあり、前記Ｇ光束は、前記一軸上の集光レンズと対向する位置から第１及び第２ダイクロイックミラーを透過して集光レンズに入射されるようにしてあり、第１ダイクロイックミラーはＢ光束を反射し、第２ダイクロイックミラーはＲ光束を反射するようにしてある。従って、前同様、ダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響を低減することができ、視認される場合の色バランスが改善される。

一方、Ｇ光束は、一軸上の集光レンズと対向する位置から第１及び第２ダイクロイックミラーを透過して集光レンズに入射されるようにしてあるため、Ｇ光束を反射させるためのミラーが不要であり、部品コストを低減させることができると共に、製品の小型化を図ることができる。

請求項６、請求項７及び請求項８記載の本発明では、少なくとも前記第１ダイクロイックミラーへのＢ光束の入射光路と第１ダイクロイックミラーによるＢ光束の反射光路とのなす角は鋭角にしてあるため、視感度の低いＢ光束のダイクロイックミラーによる反射率を向上させることができる。また、第１ダイクロイックミラー及び第２ダイクロイックミラーへの入射角が小さいため、両ダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響が低減され、これによって、視認される場合の色バランスが更に改善される。

本発明に係る光結合器は、複数の光源から相異なる波長の光束が各別に入射されるようになっており、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射して前記所定波長以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて、入射された各光束を前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光して光伝送手段内へ入射させることによって、前記各光束を光伝送手段に光学的に結合させる場合、前記各光束の内の視感度が最大の光束は、他の光束より多数のダイクロイックミラーを透過して前記集光レンズに入射されるようにしてあり、前記各光束の内の視感度が最小の光束は、いずれのダイクロイックミラーを透過することなく前記集光レンズに入射するように構成してある。

この視感度は、ダイクロイックミラーの光透過・反射特性と、各光束を出射する各光源の定格出力又は最大出力と、の少なくとも一方に基づいて定めた値（補正視感度）を用いることができる。

具体的には、例えば、ダイクロイックミラーの光透過・反射特性をｔとし、前記各光源の定格出力又は最大出力をｐとし、視感度をｓ１とすると、補正視感度はｓ２は次の（１）式〜（３）式のいずれかによって定めることができる。
ｓ２＝ｓ１＊ｔ…（１）
ｓ２＝ｓ１＊ｐ…（２）
ｓ２＝ｓ１＊ｔ＊ｐ…（３）

従って、例えば、視感度ｓ１の最も高い光束であっても、定格出力ｐが低くダイクロイックミラーの光透過・反射特性ｔも悪くて、補正視感度ｓ２が視感度が最小の光束のｓ２より低い場合、視感度が最小の光束として扱う。

このように補正視感度を上記発明の視感度をとして扱った場合、光源やダイクロイックミラーの特性を考慮したものとなるので、最も適切なものと言える。

一方、本発明に係る光結合器は、Ｒ（赤）光束、Ｇ（緑）光束及びＢ（青）光束が各別に入射されるようになっており、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射してそれ以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて、入射されたＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束を前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光して光伝送手段内へ入射させることによって、前記各光束を光伝送手段に光学的に結合させる場合、前記Ｇ光束は、Ｒ光束及びＢ光束より多数のダイクロイックミラーを透過して前記集光レンズに入射されるようにしてあり、前記Ｂ光束はいずれのダイクロイックミラーを透過することなく前記集光レンズに入射するように構成してある。

すなわち、集光レンズ側から順に第１、第２ダイクロイックミラー及び第３ミラーが配置してあり、第１ダイクロイックミラーはＢ光束を反射し、第２ダイクロイックミラーはＲ光束を反射し、第３ミラーはＧ光束を反射するようにしてある。

また、集光レンズ側から順に第１及び第２ダイクロイックミラーが配置してあり、前記Ｇ光束は、前記一軸上の集光レンズと対向する位置から第１及び第２ダイクロイックミラーを透過して集光レンズに入射されるようにしてあり、第１ダイクロイックミラーはＢ光束を反射し、第２ダイクロイックミラーはＲ光束を反射するように構成することもできる。

更に、少なくとも前記第１ダイクロイックミラーへのＢ光束の入射光路と第１ダイクロイックミラーによるＢ光束の反射光路とのなす角は鋭角にしてある。

本発明に係る画像表示装置は、Ｒ（赤）光束、Ｇ（緑）光束及びＢ（青）光束を各別に発出する複数の光源と、各光源が発出したＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束が入射され、入射されたＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束を、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射する一方それ以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光する光結合器と、この光結合器の前記集光レンズにより集光された重畳光束が結合される光伝送手段とを備え、この光伝送手段から出射された光束を２次元に走査させて画像を表示する場合、前記光結合器として、前述したいずれかの光結合器を用いて構成してある。

また、２次元に走査された光束を網膜へ照射するリレー光学手段を備え、このリレー光学手段によって網膜に画像を表示するようにしてあることによって、網膜走査型の画像表示装置に適用する。

（実施の形態１）

以下、本発明を図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明に係る網膜操作型の画像表示装置の構成をブロック図と共に示す模式図であり、図中、１は、後述する複数のドライバにそれぞれ所要の映像信号を供給する映像信号供給回路である。

映像信号供給回路１には外部から映像信号が与えられるようになっており、映像信号供給回路１は、与えられた映像信号に基づいて、表示する画像に奥行きを持たせるべく後述する波面曲率変調ドライバ７０の動作を制御する奥行き信号、２次元走査を行なう場合の水平同期を行なうための水平同期信号、及び２次元走査を行なう場合の垂直同期を行なうための垂直同期信号を生成し、生成した奥行き信号は波面曲率変調ドライバ７０に、水平同期信号は水平走査ドライバ７１に、垂直同期信号は垂直走査ドライバ７４にそれぞれ与えるようになっている。

また、映像信号供給回路１は、前記映像信号に基づいて、Ｒ（赤）光束、Ｇ（緑）光束、Ｂ（青）光束の光量を調節するためのＲ映像信号、Ｇ映像信号、Ｂ映像信号を生成するようになっており、Ｒ映像信号、Ｇ映像信号、Ｂ映像信号は対応するＲレーザドライバ３、Ｇレーザドライバ４、Ｂレーザドライバ２に各別に与えられる。

これら各レーザドライバ３，４，２は与えられた映像信号に従って、対応するＲレーザ出射器６、Ｇレーザ出射器７及びＢレーザ出射器５の出力を制御し、出射される各レーザ光束の光量を調整する。そして、各レーザ出射器６，７，５から出射された各レーザ光束は、図２に示す３本の光結合用光ファイバによって光結合器１０へそれぞれ伝送されるようになっている。

光結合器１０内には、入射光を平行にして出射する３つの光結合用コリメートレンズ１３，１３，１３が一列に配設してあり、前述した各光結合用光ファイバは光結合器１０に、その端部を対応する光結合用コリメートレンズ１３，１３，１３に対向するように連結されている。そして、各光結合用光ファイバの出射端部から出射されたレーザ光束は、対応する光結合用コリメートレンズ１３，１３，１３を通過する間に平行光になされる。この光結合器１０の内部には、所定の波長帯域の光は反射する一方、それ以外の波長帯域の光は透過する第１〜第３ダイクロイックミラー２１，２２，２３がそれぞれ、前記光結合用コリメートレンズ１３，１３，１３に対向させて一軸上に配置してあり、平行光になされた各レーザ光束は、第１〜第３ダイクロイックミラー２１，２２，２３によって前記一軸方向へ変向されて互いに重畳（合波）されるようになっている。

前記一軸上には集光部を構成する集光レンズ３２が配置してあり、光結合器１０には、この集光レンズ３２に対向して走査用光ファイバ（光伝送手段）４０の入射端が連結してある。そして、前述した如く重畳された重畳光束は、集光レンズ３２によって集光され、走査用光ファイバ４０内に入射結合される。

走査用光ファイバ４０に光学的に結合された光束は、当該走査用光ファイバ４０によって所定位置まで伝送される。この走査用光ファイバ４０の出射端には走査用コリメートレンズ５０が対向配置してあり、走査用光ファイバ４０の出射端から出射された光束は、走査用コリメートレンズ５０によって再び平行光になされて波面変調部６０のビームスプリッタ６１に入射され、そこで透過光と当該透過光と直交する方向へ反射された反射光とに分離される。

前記反射光は凸レンズ６２によって可動ミラー６３上に収束され、この可動ミラー６３によって入射方向と反対の方向へ反射される。可動ミラー６３は、波面曲率変調ドライバ７０によって前記凸レンズ６２へ接近する方向又は凸レンズ６２から離隔する方向へ進退されるようになっており、波面曲率変調ドライバ７０は、前述した映像信号供給回路１から与えられた奥行き信号に従って可動ミラー６３を進退駆動させることによって反射光の波面曲率を変調する。なお、本実施の形態では、波面曲率は、波面曲率半径と同意で用いている。すなわち、平行光は波面曲率（半径）が無限大であり、収束の度合いが平行に近い収束光ほど、波面曲率（半径）が大きい。

可動ミラー６３の反射光は凸レンズ６２及びビームスプリッタ６１を透過して水平走査用ミラー７２に入射されるようになっている。水平走査用ミラー７２はそれを支持する支持軸周りに回動可能に支持されており、水平走査ドライバ７１によって回動制御されるようになっている。水平走査ドライバ７１には、前述した映像信号供給回路１から水平同期信号が与えられるようになっており、水平走査ドライバ７１は、与えられた水平同期信号に従って水平走査用ミラー７２を回動させることによって、波面曲率が変調された光束を水平走査させる。

このようにして水平走査された光束は、複数のレンズを配設してなる第１リレー光学手段７３によって垂直走査用ミラー７５に入射される。垂直走査用ミラー７５はそれを支持する支持軸周りに回動可能に支持されており、垂直走査ドライバ７４によって回動制御されるようになっている。垂直走査ドライバ７４には、前述した映像信号供給回路１から垂直同期信号が与えられるようになっており、垂直走査ドライバ７４は、与えられた垂直同期信号に従って垂直走査用ミラー７５を回動させることによって、水平走査された光束を垂直走査させる。

このように水平走査用ミラー７２及び垂直走査用ミラー７５によって２次元走査された光束は、複数のレンズを配設してなる第２リレー光学手段７６によって眼球Ｉ内へ投射され、内部の網膜上に画像が表示される。

図２は、図１に示した光結合器１０を示す模式的拡大断面図である。なお、図中、図１に示した部分に対応する部分には同じ番号を付してある。図２に示した如く、光結合器１０は、遮光性部材にて例えば直方体殻形状に成形してなる筐体１１を備えており、該筐体１１の側面であって筐体１１の中心軸と平行をなす線分上には、３つの貫通孔が筐体１１の一端から所定の距離を隔てて開設してある。筐体１１の側面であって各貫通孔の周囲には、遮光性部材にてキャップ状に成形してなる連結部１２，１２，１２が固定してあり、各貫通孔内への外光の浸入を防止してある。

各連結部１２，１２，１２内には、前述した光結合用コリメートレンズ１３，１３，１３が、その光軸を連結部１２，１２，１２の中心軸と平行をなして配設してあり、各連結部１２，１２，１２の天井部の前記光軸上の位置にはそれぞれ、前述したＢレーザ出射器５、Ｒレーザ出射器６及びＧレーザ出射器７から出射されたＢ光束、Ｒ光束及びＧ光束が各別に入射される光結合用光ファイバ８，８，８の出射側端部分が、その先端部を連結部１２，１２，１２内に所定寸法だけ装入させる様態で、筐体１１の一端からこの順で接続してある。そして、光結合用光ファイバ８，８，８によって伝送されたＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束は、各出射側端部から連結部１２，１２，１２内の光結合用コリメートレンズ１３，１３，１３へ出射され、光結合用コリメートレンズ１３，１３，１３によって平行光になされて前記各貫通孔から筐体１１内へ入射される。

筐体１内の各入射光束の光路上にはそれぞれ、第１〜第３ダイクロイックミラー２１，２２，２３が筐体１１の中心軸と平行をなす軸上に一列に、筐体１１の一端からこの順に配設してあり、各入射光束は、対応する第１〜第３ダイクロイックミラー２１，２２，２３によって筐体１１の一端側へ直角に反射され、これら各反射光束は筐体１１の一端と第１ダイクロイックミラー２１との間で全てが重畳（合波）されるようになっている。

筐体１１の一端面であって前記軸上の位置には、出射用の貫通孔が開設してあり、筐体１１の前記貫通孔の周囲には、遮光部材にてキャップ状に成形してなる連結部３１が、貫通孔内への外光の浸入を防止するように固定してある。この連結部３１内には、一つの集光レンズ３２がその光軸を前記軸と一致させて配設してあり、該集光レンズ３２及び連結部３１によって集光部３０が構成されている。連結部３１の天井面であって前記軸上の位置には、前述した走査用光ファイバ４０の入射端部分が、その端部を内部へ所定寸法だけ装入させた様態で接続してあり、第１〜第３用ダイクロイックミラー２１，２２，２３で重畳されて集光レンズ３２で集光された重畳光束は、走査用光ファイバ４０内へ入射され、内部コアと光学的に結合される。

このような構成の光結合器１０では、Ｂ光束は対応する第１ダイクロイックミラー２１で反射されて集光レンズ３２に直接入射され、Ｒ光束は対応する第２ダイクロイックミラー２２で反射され、第１ダイクロイックミラー２１を透過して集光レンズ３２に入射され、Ｇ光束は対応する第３ダイクロイックミラー２３で反射され、第２ダイクロイックミラー２２及び第１ダイクロイックミラー２１を透過して集光レンズ３２に入射される。

ところで、種々の色の光束に対して人間が眼球で感得することができる程度を示す視感度は、Ｒ光束、Ｇ光束及びＢ光束にあっては、Ｇ光束が最も高く、Ｂ光束が最も低い。一方、光束は、ダイクロイックミラーを透過する枚数が多くなるほど減衰量が増大するので、前述した構成の光結合器１０に入射された光束の光量と集光レンズ３２によって走査用光ファイバ４０に結合される光束の光量との割合は、Ｇ光束が最も低く、Ｂ光束が最も高い。従って、ダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響を低減することができ、走査用光ファイバ４０に入射された各光束によって表示された画像を視認する場合の色バランスが改善される。

また、各光束を所定の入射位置に設定するだけでよいため、光結合器１０に要する部品コストの増大を可及的に抑制することができる。

なお、本実施の形態では、第３ダイクロイックミラー２３を用いた場合について示したが、本発明はこれに限らず、第３ダイクロイックミラー２３に代えて、入射光を全反射する第３ミラーを配設してもよい。
（実施の形態２）

図３は、実施の形態３に係る光結合器の要部構成を示す模式的断面図であり、光結合器１０内へのＧ光束の出射位置を変更してある。なお、図中、図２に示した部分に対応する部分には同じ番号を付して、その説明を省略する。

図３に示した如く、Ｇ光束に係る連結部１２は、光結合器１０の他端であって前述した集光部３０に対向する位置に配設してあり、当該連結部１２に内蔵された光結合用コリメートレンズ１３によって平行になされたＧ光束は、前述した軸上を進行して第２ダイクロイックミラー２２に直接入射され、それを透過するようになっている。

これによって、前同様、ダイクロイックミラーを透過する際の減衰量の影響を低減することができ、走査用光ファイバ４０に入射された各光束によって表示された画像を視認する場合の色バランスが改善される。

また、Ｇ光束を第２ダイクロイックミラー２２に直接入射・透過させる構成にしてあるため、Ｇ光束を反射させるための前述した第３ダイクロイックミラー２３を配設しなくてよく、第３ダイクロイックミラーに要する部品コストを削減することができるのに加え、光結合器１０を小型化することができる。
（実施の形態３）

図４は、実施の形態４に係る光結合器の要部構成を示す模式的断面図であり、光結合器１０に入射されたＢ光束の光量と走査用光ファイバ４０に結合されるＢ光束の光量との割合、及び、光結合器１０に入射されたＲ光束の光量と走査用光ファイバ４０に結合されるＲ光束の光量との割合を増大させてある。なお、図中、図３に示した部分に対応する部分には同じ番号を付してその説明を省略する。

図４に示した如く、Ｂ光束に係る連結部１２及びＲ光束に係る連結部１２が筐体１１の周面に、前述した集光部３０の連結部３１と適宜距離を隔てて配設してある。筐体１１内の前記軸上には、第１ダイクロイックミラー２１及び第２ダイクロイックミラー２２が筐体１１の一端からこの順番で配置してあり、Ｂ光束は第１ダイクロイックミラー２１に、またＲ光束は第２ダイクロイックミラー２２にそれぞれ入射され、各反射光は前記軸上へ反射されるようになっている。そして、Ｂ光束の第１ダイクロイックミラー２１へ入射する光路と第１ダイクロイックミラー２１で反射される光路とのなす角θ１、及び、Ｒ光束の第２ダイクロイックミラー２２へ入射する光路と第２ダイクロイックミラー２２で反射される光路とのなす角θ２は、いずれも鋭角にしてある。

一般に、ミラーへの入射光路と当該ミラーによる反射光路とのなす角θが小さくなるに従って、光束の反射率は高くなるが、前述した如く角θ１及び角θ２は鋭角にしてあるため、図３に示した光結合器１０のように角θ１及び角θ２を直角にした場合に比べて、Ｂ光束及びＲ光束の反射率が高く、従って走査用光ファイバ４０に結合されるＢ光束及びＲ光束の結合量は、図３に示した光結合器１０の場合より多い。このように、Ｇ光束に比べて視感度が低いＢ光束及びＲ光束の結合量を図３に示した光結合器１０の場合より多くすることができるため、走査用光ファイバ４０に入射された各光束によって表示された画像を視認する場合の色バランスを更に改善することができる。また、第１ダイクロイックミラー２１及び第２ダイクロイックミラー２２を透過するＧ光束は、第１ダイクロイックミラー２１及び第２ダイクロイックミラー２２へ入射する角度が小さいため、両ダイクロイックミラー２１，２２を透過する際の減衰量の影響が低減され、ダイクロイックミラー２１，２２を透過する際の減衰量の影響を更に低減することができる。

なお、前述した角θ１は、集光部３０の連結部３１の外寸及びＢ光束に係る連結部１２の外寸によって規制されるが、両連結部３１，１２の外寸に基づいて９０°より可及的に小さくなるようにしてある。同様に、角θ２は、集光部３０の連結部３１の外寸及びＲ光束に係る連結部１２の外寸、並びに第１ダイクロイックミラー２１の外寸によって規制されるが、両連結部３１，１２の外寸及び第１ダイクロイックミラー２１の外寸に基づいて９０°より可及的に小さくなるようにしてある。

一方、本実施の形態に係る光結合器１０にあっては、連結部１２，１２及び第１・第２ダイクロイックミラー２１，２２の配置を調整するだけよいため、光結合器１０に要する部品コストを低減させることができる。

なお、本実施の形態では、Ｂ光束に係る角θ１に加えＲ光束に係る角θ２も鋭角にしてあるが、本発明はこれに限らず、Ｂ光束に係る角θ１を鋭角にするように構成してもよい。これによって、Ｇ光束及びＲ光束に比べて視感度が低いＢ光束の結合量を図３に示した光結合器１０の場合より増大させることができ、両ダイクロイックミラー２１，２２を透過する際の減衰量の影響を低減させることができる。

なお、上述した各実施の形態では、網膜走査型の画像表示装置について説明したが、本発明はこれに限らず、例えばイベント会場で壁等に画像を表示する画像表示装置にも適用し得ることはいうまでもない。

本発明に係る網膜操作型の画像表示装置の構成をブロック図と共に示す模式図である。 図１に示した光結合器を示す模式的拡大断面図である。 実施の形態３に係る光結合器の要部構成を示す模式的断面図である。 実施の形態４に係る光結合器の要部構成を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ 画像表示装置
２ Ｂレーザドライバ
３ Ｒレーザドライバ
４ Ｇレーザドライバ
５ Ｂレーザ出射器
６ Ｒレーザ出射器
７ Ｇレーザ出射器
８ 光結合用光ファイバ
１０ 光結合器
１１ 筐体
１２ 連結部
１３ 光結合用コリメートレンズ
２１ 第１ダイクロイックミラー
２２ 第２ダイクロイックミラー
２３ 第３ダイクロイックミラー
３０ 集光部
３１ 連結部
３２ 集光レンズ
３２ａ 集光レンズ
３３ 光回折部
４０ 走査用光ファイバ
５０ 走査用コリメートレンズ
６０ 波面変調部
６１ ビームスプリッタ
６２ 凸レンズ
６３ 可動ミラー
７０ 波面曲率変調ドライバ
７１ 水平走査ドライバ
７２ 水平走査用ミラー
７３ 第１リレー光学手段
７４ 垂直走査ドライバ
７５ 垂直走査用ミラー
７６ 第２リレー光学手段
１３２ 集光レンズ
１４０ 走査用光ファイバ
Ｉ 眼球

Claims (8)

1. 複数の光源から相異なる波長の光束が各別に入射されるようになっており、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射して前記所定波長以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて、入射された各光束を前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光して光伝送手段内へ入射させることによって、前記各光束を光伝送手段に光学的に結合させる光結合器において、
   前記各光束の内の視感度が最大の光束は、他の光束より多数のダイクロイックミラーを透過して前記集光レンズに入射されるようにしてあり、前記各光束の内の視感度が最小の光束は、いずれのダイクロイックミラーを透過することなく前記集光レンズに入射するように構成してあることを特徴とする光結合器。
2. 前記各光源は、定格出力、最大出力又は一定出力で光束を出力するようにしてあり、
   前記視感度は、前記各光束の前記集光レンズに入射される光強度に基づいて定めてある請求項１記載の光結合器。
3. Ｒ（赤）光束、Ｇ（緑）光束及びＢ（青）光束が各別に入射されるようになっており、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射して前記所定波長以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて、入射されたＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束を前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光して光伝送手段内へ入射させることによって、前記各光束を光伝送手段に光学的に結合させる光結合器において、
   前記Ｇ光束は、Ｒ光束及びＢ光束より多数のダイクロイックミラーを透過して前記集光レンズに入射されるようにしてあり、前記Ｂ光束はいずれのダイクロイックミラーを透過することなく前記集光レンズに入射するように構成してあることを特徴とする光結合器。
4. 前記集光レンズ側から順に第１ダイクロイックミラー、第２ダイクロイックミラー及び第３ミラーが配置してあり、第１ダイクロイックミラーはＢ光束を反射し、第２ダイクロイックミラーはＲ光束を反射し、第３ミラーはＧ光束を反射するようにしてある請求項３記載の光結合器。
5. 前記集光レンズ側から順に第１及び第２ダイクロイックミラーが配置してあり、前記Ｇ光束は、前記一軸上の集光レンズと対向する位置から第１及び第２ダイクロイックミラーを透過して集光レンズに入射されるようにしてあり、第１ダイクロイックミラーはＢ光束を反射し、第２ダイクロイックミラーはＲ光束を反射するようにしてある請求項３記載の光結合器。
6. 少なくとも前記第１ダイクロイックミラーへのＢ光束の入射光路と第１ダイクロイックミラーによるＢ光束の反射光路とのなす角は鋭角にしてある請求項４又は５記載の光結合器。
7. Ｒ（赤）光束、Ｇ（緑）光束及びＢ（青）光束を各別に発出する複数の光源と、各光源が発出したＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束が入射され、入射されたＲ光束、Ｇ光束及びＢ光束を、一軸上に距離を隔てて配置してあり、所定波長の光を反射する一方それ以外の光は透過させる複数のダイクロイックミラーにて前記一軸上に重畳させ、得られた重畳光束を前記一軸上に配置した一つの集光レンズで集光する光結合器と、この光結合器の前記集光レンズにより集光された重畳光束が光学的に結合される光伝送手段とを備え、この光伝送手段から出射された光束を２次元に走査させて画像を表示する画像表示装置において、
   前記光結合器として、請求項３から６のいずれか１項に記載の光結合器を用いて構成してあることを特徴とする画像表示装置。
8. ２次元に走査された光束を網膜へ照射するリレー光学手段を備え、このリレー光学手段によって網膜に画像を表示するようにしてある請求項７記載の画像表示装置。

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