專利名稱：光波導(dǎo)裝置、光源裝置、以及光信息處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把波長(zhǎng)不同的多束光進(jìn)行合波或分波的光波導(dǎo)裝置，以及使用了它的、作為小型顯示器等的點(diǎn)光源裝置等適合的光源裝置、以及光信息處理裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，電子設(shè)備，特別是便攜式電子設(shè)備等正在要求小型化、輕型化和多功能化。在這種趨勢(shì)中，在便攜式電子設(shè)備上也要開始處理圖像數(shù)據(jù)，如何實(shí)現(xiàn)易看地顯示精細(xì)圖像的功能已成為研究的課題。
例如，在特表平11-505627號(hào)公報(bào)等中公開的視網(wǎng)膜顯示器，因?yàn)樽寛D像在用戶的眼睛的視網(wǎng)膜上成像，所以能減少畫面顯示所占面積，作為能讓小型化和高精度顯示兩立的顯示裝置，承載了人們很大的期待。在該視網(wǎng)膜顯示器等小型顯示器中，把以光源裝置為主的形成彩色圖像的裝置小型化、輕量化已成為今后的研究課題之一。
以前，能用作可全彩色顯示的顯示器裝置的光源的點(diǎn)光源裝置，例如如日本專利第三298324號(hào)公報(bào)所示那樣，把來(lái)自發(fā)光二極管(LED)等、發(fā)射R(紅)、G(綠)以及B(藍(lán))三基色光的各個(gè)發(fā)光元件的光，使用鏡或透鏡聚光在一點(diǎn)上，而作為光源。
但是，使用鏡或透鏡的方法需要相對(duì)各個(gè)發(fā)光元件高精度地配置、固定鏡和透鏡的裝置，安裝部件數(shù)量變多，因此存在光源裝置變大、變重、成本變高的問(wèn)題。另外，在其制造上，為了精度良好地安裝各個(gè)部件，需要耗時(shí)的校準(zhǔn)工序，生產(chǎn)率降低，不適合于大量生產(chǎn)，從這點(diǎn)上也存在成本變高的問(wèn)題。
另一方面，例如，在后述的專利文獻(xiàn)1中，提出了使用光波導(dǎo)和波長(zhǎng)選擇濾光器把波長(zhǎng)不同的多個(gè)光進(jìn)行合波或分波的光合波及分波器。
圖12是在專利文獻(xiàn)1中作為現(xiàn)有例子來(lái)表示的光合波及分波器的平面圖。該裝置中，在硅襯底100的中央設(shè)置有光波導(dǎo)層110，在其兩側(cè)設(shè)置有用于和外部進(jìn)行光的入射出射的接口(ポ一ト)101～103。接口101～103由光纖構(gòu)成，通過(guò)凹凸嵌合定位并粘接固定在形成于硅襯底100上的槽中。
光波導(dǎo)層110上設(shè)置有分別光連接于接口101～103的導(dǎo)光芯線111～113。芯線111和芯線113在光波導(dǎo)層110的中心部被配置為大致直線狀對(duì)置，為了截?cái)鄡烧咴O(shè)置有多層介質(zhì)薄膜濾光器114。芯線112與芯線113交叉設(shè)置，以使由芯線112向多層介質(zhì)薄膜濾光器114入射而被反射的光向芯線113前進(jìn)。
在把圖12所示的裝置作為光合波器使用的情況下，使用具有如下光學(xué)特性的裝置把要合波的入射光121和122分別從接口101和接口102入射，作為多層介質(zhì)薄膜濾光器114，讓入射光121的波長(zhǎng)的光通過(guò)，而讓入射光122的波長(zhǎng)的光反射。這樣，從接口101向芯線111入射傳播來(lái)的入射光121穿過(guò)多層介質(zhì)薄膜濾光器114入射到芯線113。而由接口102入射到芯線112傳播來(lái)的入射光122被多層介質(zhì)薄膜濾光器114反射，變換方向入射到芯線113。其結(jié)果是，入射光121和122都被導(dǎo)向芯線113，在于芯線113傳播中被合波，從接口103被射出。
若代替如圖12所示的裝置的接口101和102而設(shè)置LED等光源，則能通過(guò)波導(dǎo)芯線簡(jiǎn)單且精度良好地使各光源出射的光合波，而且因?yàn)椴恍枰?zhǔn)光所以能用短的光程合波，能低成本制造小型集成化的點(diǎn)光源裝置。
日本專利文獻(xiàn)1特開平11-295540號(hào)公報(bào)(第二頁(yè)、圖3)。
但是，圖12所示的裝置中，因?yàn)閮H僅把芯線111～113的光入射出射端面設(shè)置在光波導(dǎo)層110的對(duì)置的兩邊上，所以在芯線111～113中一定含有曲線部分。該情況下，就產(chǎn)生了如下二律背反的關(guān)系如果為了制造緊湊小型的光源裝置把光波導(dǎo)層110小型化，則必然在芯線111～113上含有曲率大的部分，由漏光引起的光損失變大，反之，如果為了抑制光損失讓芯線111～113的曲率變小的話，則光波導(dǎo)層110就會(huì)大型化。
作為其對(duì)策，可考慮如果不是在光波導(dǎo)層對(duì)置的兩邊而是互相垂直的兩邊設(shè)置光入射端面，則能形成即使在芯線上不設(shè)置曲線部分也能進(jìn)行合波或分波的結(jié)構(gòu)。
圖13是作為本發(fā)明的比較例的、這樣的光波導(dǎo)裝置和使用了該光波導(dǎo)裝置的光源裝置的平面圖。
在該光波導(dǎo)裝置130中，在例如硅等襯底上，形成有由包層133和芯線134～136的結(jié)合體構(gòu)成的光波導(dǎo)層132。包層133具有長(zhǎng)方形ABCD的形狀，芯線134大致垂直于邊AB、從邊AB到邊CD被設(shè)置為直線狀，芯線135以及136大致垂直于邊DA、從邊DA到和芯線134的交叉部被設(shè)置為直線狀。在交叉部，分?jǐn)嘈揪€134設(shè)置有濾光器137和138。濾光器137以及138由例如多層介質(zhì)薄膜構(gòu)成，是只反射規(guī)定的波長(zhǎng)范圍的光，而讓其他波長(zhǎng)的光通過(guò)的二向色濾光器。分別調(diào)節(jié)濾光器137以及138相對(duì)于芯線134的角度，以使從芯線135以及136入射而被濾光器137以及138反射的光向芯線134前進(jìn)。
再有，光波導(dǎo)裝置130中，和后述的本發(fā)明的實(shí)施方式相配合，表示了芯線134～136分別由3根芯線部構(gòu)成的例子，但構(gòu)成芯線134～136的芯線數(shù)既可以是一根也可是多根。
在光源裝置140中，與光波導(dǎo)裝置130的芯線134、135以及136的各個(gè)光入射端面相對(duì)，分別設(shè)置紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光元件23。而且，作為濾光器137使用讓紅色光通過(guò)而反射綠色光的濾光器，濾光器138使用讓紅色光和綠色光通過(guò)而反射藍(lán)色光的濾光器。
光源裝置140的動(dòng)作如下。從紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光元件23出射的光，分別從與它們對(duì)置的光入射端面輸入到芯線134～136。從芯線134傳播的紅色光通過(guò)濾光器137也通過(guò)濾光器138在芯線134內(nèi)向光出射端面139前進(jìn)。在芯線135傳播的綠色光被濾光器137反射，從芯線135變換前進(jìn)的道路向芯線134前進(jìn)，通過(guò)濾光器138，在芯線134內(nèi)向光出射端面139前進(jìn)。從芯線136傳播的藍(lán)色光，被濾光器138反射，從芯線136向芯線134變換前進(jìn)的道路，從芯線134內(nèi)向光出射端面139前進(jìn)。這樣以來(lái)，紅色光、綠色光以及藍(lán)色光被導(dǎo)向?yàn)V光器138和光出射端面139之間的芯線134，在該區(qū)域前進(jìn)之中被合波，合波光從光出射端面139出射。
這樣，如果在光波導(dǎo)層的互相垂直的兩邊上設(shè)置光入射端面，則可以形成即使在芯線上不設(shè)置曲線部分也能進(jìn)行合波的結(jié)構(gòu)。另外，圖14是說(shuō)明光波導(dǎo)裝置130的制造工序的一部分的平面圖，光波導(dǎo)裝置130具有長(zhǎng)方形的形狀，如圖14所示，從形成光波導(dǎo)層的硅晶片150通過(guò)總體切割能不浪費(fèi)地切出多個(gè)光波導(dǎo)裝置130，從這點(diǎn)看也是合適的。
但是，在光波導(dǎo)裝置130中，從芯線135以及136向?yàn)V光器入射、通過(guò)反射變換方向時(shí)的角度變化是90度，向?yàn)V光器的入射角成為45度。在LED那樣的偏振未限定偏振的光中，在想要在窄的波長(zhǎng)范圍內(nèi)讓一波長(zhǎng)的光透射，而其他的波長(zhǎng)的光反射的情況下，如果使入射光以45度那樣大的角度入射到濾光器，則濾光器的反射率以及透射系數(shù)的偏振依存性變大，損失變大，這是眾所周知的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這種狀況而開發(fā)的，其目的在于，提供一種光波導(dǎo)裝置，可以減少光損失、實(shí)現(xiàn)小型化和低成本化，而且濾光器的透射系數(shù)以及反射率的偏振依存性小、在更窄的范圍內(nèi)劃分透射的光的波長(zhǎng)和反射的光的波長(zhǎng)；本發(fā)明還提供一種使用上述光波導(dǎo)裝置的、適于作為小型顯示器等的點(diǎn)光源裝置等的光源裝置以及光信息處理裝置。
即，本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)裝置，其第一芯線和與該第一芯線交叉的第二芯線被包層接合，在這些芯線的交叉部設(shè)置有把上述第一芯線分?jǐn)嗟牟ㄩL(zhǎng)選擇濾光器，把波長(zhǎng)不同的多個(gè)光進(jìn)行合波或分波，其特征在于，相對(duì)包含所述第一芯線的光入射或出射端面的所述包層的一邊，所述第一芯線大致垂直延伸，在和所述一邊相對(duì)的所述包層的對(duì)置邊上含有所述第一芯線的光出射或入射端面；含有所述第二芯線的光入射或出射端面的所述包層的另一邊被配置在和所述一邊成銳角的方向上，所述第二芯線和所述另一邊大致垂直地延伸到所述交叉部。
另外，本發(fā)明涉及一種光源裝置，其在所述光波導(dǎo)裝置的所述一邊以及所述另一邊，至少與所述第一芯線以及所述第二芯線的所述光入射端面對(duì)置分別配置光源，從所述光源向所述入射端面入射的光被合波，從在設(shè)置于所述對(duì)置邊的所述第一芯線的所述光出射端面被射出；另外，涉及第一光信息處理裝置，在所述光波導(dǎo)裝置的所述一邊以及所述另一邊，至少與所述第一芯線及所述第二芯線的所述光出射端面對(duì)置分別配置光接收元件，從設(shè)置于所述對(duì)置邊的所述第一芯線的所述入射端面入射的光被合波后，由所述光接收元件接收；另外，涉及第二光信息處理裝置，其包括所述光波導(dǎo)裝置，在該光波導(dǎo)裝置的所述一邊及所述另一邊中至少向所述第一芯線以及所述第二芯線的所述光入射端面入射信號(hào)光的光入射裝置，接收從設(shè)置于所述對(duì)置邊的所述第一芯線的所述光出射端面出射的合波光的光接收裝置。
根據(jù)本發(fā)明的光波導(dǎo)裝置，第一芯線和與該第一芯線交叉的第二芯線被包層接合，在這些芯線的交叉部設(shè)置有把上述第一芯線分?jǐn)嗟牟ㄩL(zhǎng)選擇濾光器，相對(duì)包含所述第一芯線的光入射或出射端面的所述包層的一邊，所述第一芯線大致垂直延伸，包含所述第二芯線的光入射或出射端面的所述包層的另一邊被配置為朝向和所述一邊成銳角，所述第二芯線與所述另一邊大致垂直地延伸到所述交叉部，所以，在所述第一芯線和所述第二芯線，如果沒有曲線部分，則兩者以鈍角相交，光在所述第一芯線和所述第二芯線之間改變前進(jìn)道路時(shí)的角度變化等于所述銳角，由所述波長(zhǎng)選擇濾光器反射時(shí)的入射角小于45度。因此，和上述的比較例那樣以45度入射角向?yàn)V光器入射的情況相比，能夠降低濾光器的反射率以及透射系數(shù)的偏振依存性，對(duì)于LED這種偏振未被限定的光，能夠把要在窄的波長(zhǎng)范圍內(nèi)讓一波長(zhǎng)的光透射、其他波長(zhǎng)的光反射的情況下產(chǎn)生的光的損失抑制到較小，能在更小波長(zhǎng)范圍內(nèi)劃分透過(guò)的光的波長(zhǎng)和反射的光的波長(zhǎng)。而且，在所述光波導(dǎo)裝置中，和現(xiàn)有例不同，因?yàn)椴恍枰谒龅谝恍揪€和所述第二芯線上設(shè)置曲線部分，所以不用伴隨光損失的增加而實(shí)現(xiàn)小型化成為可能，另外，和使用鏡以及透鏡的方法相比，生產(chǎn)率提高、可實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化以及低成本化。
另外，根據(jù)本發(fā)明的光源裝置，在所述光波導(dǎo)裝置的所述一邊以及所述另一邊，至少與所述第一芯線以及所述第二芯線的所述光入射端面對(duì)置分別配置光源，另外，根據(jù)本發(fā)明的第一光信息處理裝置，在所述光波導(dǎo)裝置的所述一邊以及所述另一邊，至少與所述第一芯線以及所述第二芯線的所述光出射端面對(duì)置分別配置光接收元件，從設(shè)置于所述對(duì)置邊的所述第一芯線的所述光入射端面入射的光被合波后，由所述光接收元件接收，而且另外，根據(jù)本發(fā)明的第二光信息處理裝置，其包括所述光波導(dǎo)裝置，在該光波導(dǎo)裝置的所述一邊以及所述另一邊中至少向所述第一芯線以及所述第二芯線的所述光入射端面入射信號(hào)光的光入射裝置，接收從設(shè)置于所述對(duì)置邊的所述第一芯線的所述光出射端面出射的合波光的光接收裝置，因此，能提供可充分發(fā)揮所述光波導(dǎo)裝置具有的上述優(yōu)異效果的光源裝置以及光信息處理裝置。


圖1(a)、(b)是基于本發(fā)明的實(shí)施方式1的光波導(dǎo)裝置的平面圖；圖2是基于本發(fā)明的實(shí)施方式1的光源裝置的平面圖；圖3是基于本發(fā)明的實(shí)施方式1的光源裝置的剖面圖；圖4(a)、(b)是說(shuō)明基于本發(fā)明的實(shí)施方式1的光波導(dǎo)裝置的制造工序的一部分的平面圖；圖5是基于本發(fā)明的實(shí)施方式2的光源裝置的平面圖；圖6是基于本發(fā)明的實(shí)施方式2的光源裝置的平面圖；圖7是基于本發(fā)明的實(shí)施方式2的光源裝置的剖面圖；圖8是基于本發(fā)明的實(shí)施方式3的光波導(dǎo)裝置的平面圖；圖9是基于本發(fā)明的實(shí)施方式4的光波導(dǎo)裝置的平面圖；圖10(a)、(b)是基于本發(fā)明的實(shí)施方式4的光源裝置的平面圖；圖11是說(shuō)明基于本發(fā)明的實(shí)施方式4的光波導(dǎo)裝置的制造工序的一部分的平面圖；圖12是表示在專利文獻(xiàn)1中作為現(xiàn)有例而被顯示的光合波分波器的構(gòu)造的平面圖；圖13是比較例的光波導(dǎo)裝置的平面圖；圖14是說(shuō)明比較例的光波導(dǎo)裝置的制造工序的一部分的平面圖。
符號(hào)說(shuō)明1 硅等的襯底2 光波導(dǎo)層3 包層4a～4c、5a～5c、6a～6c 芯線7、9 交叉部8、10 濾光器11～13 光入射或出射端面14 光出射或入射端面15～17 45度傾斜的光出射或入射端面18、19 光波導(dǎo)裝置20 光源裝置
21a～21c 端面發(fā)光型的紅色光發(fā)光元件22a～22c 端面發(fā)光型的綠色光發(fā)光元件23a～23c 端面發(fā)光型的藍(lán)色光發(fā)光元件24發(fā)光區(qū)域25端子電極28光波導(dǎo)裝置30光源裝置31a～31c 面發(fā)光型的紅色光發(fā)光元件32a～32c 面發(fā)光型的綠色光發(fā)光元件33a～33c 面發(fā)光型的藍(lán)色光發(fā)光元件40 光信息處理裝置41a～41c 紅色光光接收元件42a～42c 綠色光光接收元件43a～43c 藍(lán)色光光接收元件50 光波導(dǎo)裝置54a～54c、55a～55c、56a～56c 芯線57、58 交叉部61～63 光入射或出射端面70 頭置式顯示器71 出射光73 掃描板(scanned image plane)74 投影光學(xué)系的透鏡75 用戶眼球76 視網(wǎng)膜90 硅晶片91～99 劃片線100 硅襯底101～103 接口110 光波導(dǎo)層111～113 芯線114 多層介質(zhì)薄膜濾光器
121、122 入射光123 出射光130 光波導(dǎo)裝置132 光波導(dǎo)層133 包層134～136 芯線137、138 濾光器139 光出射端面140 光源裝置151、152 劃片線具體實(shí)施方式
本發(fā)明的光波導(dǎo)裝置中，所述包層具有至少由4邊構(gòu)成的多邊形的形狀，作為所述一邊的第一邊和作為所述對(duì)置邊的第三邊大致平行地配置，和所述第一邊以及所述第三邊大致垂直地配置第二邊，作為所述其他一邊的第四邊被配置為朝向和所述第一邊成銳角，所述第一芯線從所述第一邊到所述第三邊大略直線狀設(shè)置，所述第二芯線最好從所述第四邊到所述交叉部設(shè)置為大致直線狀。
理想的是從被設(shè)置于所述第一邊的光入射端面經(jīng)由所述第一芯線傳播來(lái)的第一入射光，透過(guò)所述波長(zhǎng)選擇濾光器向前前進(jìn)，另一方面，從被設(shè)置在所述第四邊的光入射端面經(jīng)由所述第二芯線傳播來(lái)的第二入射光，由所述波長(zhǎng)選擇濾光器向所述第一芯線反射，所述第一入射光和所述第二入射光在所述第一芯線被合波，從被設(shè)置在所述第三邊的所述第一芯線的光出射端面射出；或者，從被設(shè)置于所述第三邊的所述第一芯線的光入射端面經(jīng)由所述第一芯線傳播來(lái)的入射光分波為從所述波長(zhǎng)選擇濾光器透過(guò)而從被設(shè)置于所述第一邊的所述第一芯線的光出射端面射出的光，和由所述波長(zhǎng)選擇濾光器反射而從被設(shè)置在所述第四邊的所述第二芯線的光出射端面射出的光。
此時(shí)，理想的是，所述第一芯線通過(guò)相互前后配置的多個(gè)所述波長(zhǎng)選擇濾光器在多個(gè)位置被分?jǐn)?，從所述多個(gè)被分?jǐn)嗟奈恢玫剿龅谒倪?，平行地、大致垂直于所述第四邊地設(shè)置和所述第一芯線交叉的至少所述第二芯線以及第三芯線，也至少經(jīng)由所述第三芯線把光進(jìn)行合波或分波。
另外，理想的是，從分?jǐn)嗨龅谝恍揪€的所述波長(zhǎng)選擇濾光器的位置到所述第四邊設(shè)置所述第二芯線，分?jǐn)嘣摰诙揪€設(shè)置第二波長(zhǎng)選擇濾光器，從所述第二芯線的分?jǐn)嗵幍剿龅谝贿?，和所述第一芯線平行且大致垂直于所述第一邊來(lái)設(shè)置和所述第二芯線交叉的第四芯線，至少也經(jīng)由所述第四芯線把光進(jìn)行合波或分波。
另外，所述第一芯線、所述第二芯線、所述第三芯線以及所述第四芯線最好分別由多個(gè)芯線部構(gòu)成。如果設(shè)置多個(gè)芯線部，則使各個(gè)芯線部對(duì)應(yīng)一個(gè)波道，其優(yōu)點(diǎn)是能構(gòu)成多波道的光源裝置以及信息處理裝置。
另外，所述多邊形是具有和所述第一邊以及所述第四邊相交的第五邊的五角形，最好以所述第二邊的垂直二等分線為對(duì)稱軸，所述第一邊和所述第三邊、以及所述第四邊和所述第五邊被配置在對(duì)稱的位置。而且，理想的是，所述第三邊和所述第四邊所成的角度是135度，所述第四邊和所述第五邊所成角度的是90度。
另外，最好至少所述第一邊和所述第四邊上設(shè)置的各個(gè)芯線端面形成在傾斜的反射端面上，經(jīng)由這些反射端面把光導(dǎo)向各個(gè)芯線內(nèi)部或者外部。
另外，理想的是，所述第一邊、所述第二邊、所述第三邊、所述第四邊以及所述第五邊通過(guò)切斷所述各個(gè)芯線和設(shè)置了這些的各個(gè)芯線的共同的包層材料來(lái)形成。
另外，在本發(fā)明的光源裝置中，最好使用發(fā)光二極管或者激光二極管作為所述光源。
另外，作為所述光源，最好使用發(fā)射藍(lán)色光、綠色各以及紅色光的光源。通過(guò)把這些發(fā)光元件發(fā)射的光合波，能夠顯示多色或全色圖像。另外，通過(guò)向各個(gè)所述發(fā)光元件供給驅(qū)動(dòng)功率能使搭載的多個(gè)所述發(fā)光元件以獨(dú)立的發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光。例如通過(guò)獨(dú)立控制紅色光發(fā)光元件、綠色光發(fā)光元件以及藍(lán)色光發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度，能夠獲得由三原色光的混色形成的全色的合波光。
本發(fā)明的第二光信息處理裝置，最好作為通過(guò)掃描裝置掃描所述合波光并投影的顯示器來(lái)構(gòu)成。
下面，參照?qǐng)D示詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的最佳實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不受下述實(shí)施例的任何限定。
實(shí)施方式1
實(shí)施方式1涉及本發(fā)明的光波導(dǎo)裝置的1個(gè)例的、具有五角形的形狀的光波導(dǎo)裝置以及使用了該光波導(dǎo)裝置的光源裝置，就此使用圖1～圖4進(jìn)行說(shuō)明。
圖1(a)是基于實(shí)施方式1的光波導(dǎo)裝置18的平面圖。該光波導(dǎo)裝置18中，在例如硅等襯底1(未圖示)上形成有由包層3和芯線4～6的接合體組成的光波導(dǎo)層2，在下部包層和上部包層之間埋入有導(dǎo)光通路即芯線。
光波導(dǎo)層2例如用丙烯系有機(jī)溶劑制作，包層3的折射率是1.505，芯線4～6和包層3的折射系數(shù)差Δn是0.8％，芯線4～6的截面是10μm×10μm的正方形。作為光波導(dǎo)材料使用有機(jī)材料系的樹脂，能簡(jiǎn)化光波導(dǎo)制作工序。例如，當(dāng)使用UV(紫外線)硬化型有機(jī)材料時(shí)，可以進(jìn)行基于自旋涂敷等的成膜以及由光刻等進(jìn)行的芯線加工，能夠用便宜的制造設(shè)備和低的制造成本在硅晶片等上制造多個(gè)光波導(dǎo)裝置。
包層3具有五角形ABCDE的形狀，以所述第二邊即邊BC的垂直二等分線為對(duì)稱軸上下對(duì)稱形成，所述一邊或所述第一邊即邊AB和所述對(duì)置邊或所述第三邊即邊CD，以及所述另一邊或所述第四邊即邊DE和所述第五邊即邊EA，分別以相等的長(zhǎng)度配置于對(duì)稱的位置。另外，角ABC、角BCD以及角DEA是90度，角CDE以及角EAB是135度，所述另一邊即邊DE在延長(zhǎng)線上和所述另一邊即邊AB以45度的銳角相交。
而且，所述第三芯線即芯線6，和邊DE大致垂直地、從邊DE到和芯線4的交叉部9平行于芯線5且直線狀設(shè)置。在交叉部9，和交叉部7同樣，分?jǐn)嘈揪€4設(shè)置有所述波長(zhǎng)選擇濾光器即濾光器10，濾光器10是例如由多層介質(zhì)薄膜構(gòu)成的分色濾光器。另外，濾光器10調(diào)節(jié)相對(duì)芯線4以及芯線6的角度，以使從芯線6入射由濾光器10反射的光向芯線4內(nèi)前進(jìn)。
圖1中表示了芯線4～6分別由3根芯線部構(gòu)成的例子，但并不限于此，構(gòu)成芯線4～6的芯線的數(shù)目可以是一根或多根。當(dāng)設(shè)置多根芯線部時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)是能夠使各個(gè)芯線部對(duì)應(yīng)1個(gè)波道，能構(gòu)成多波道的光源裝置以及芯線處理裝置。這在應(yīng)用于實(shí)施方式4中后述的頭置式顯示器等時(shí)是合適的。
在邊AB上設(shè)置有芯線4的光入射或出射端面11，在邊CD上設(shè)置有芯線4的光出射或入射端面14。另外，在邊DE上設(shè)置有芯線5的光入射或出射端面12，以及芯線6的光入射或出射端面13。這些光入射出射端面，在光波導(dǎo)裝置18用作光合波裝置的情況下，光入射或出射端面11～13被用做光入射端面，光出射或入射端面14被用做光出射端面。另外，在光波導(dǎo)裝置18被用作光分波裝置的情況下，光出射或入射端面14作為光入射端面，光入射或出射端面11～13作為光出射端面分別被使用。
圖1(b)所示的光波導(dǎo)裝置19，當(dāng)把邊GH重合于光波導(dǎo)裝置18的邊BC時(shí)，是和光波導(dǎo)裝置18具有關(guān)于該邊左右對(duì)稱的關(guān)系的光波導(dǎo)裝置。很清楚，光波導(dǎo)裝置19具有和光波導(dǎo)裝置18同樣的功能。
圖2是使用了光波導(dǎo)裝置18的光源裝置20的平面圖，圖3是圖2的2A-2A位置的光源裝置20的剖面圖。
在該光源裝置20中，對(duì)于芯線4的光入射端面11、芯線5的光入射端面12以及芯線6的光入射端面13，分別設(shè)置有端面發(fā)光型的LED即紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光元件23。而且，作為濾光器8使用使紅色光透過(guò)而反射綠色光的濾光器，作為濾光器10使用使紅色光以及綠色光透過(guò)而反射藍(lán)色光的濾光器。
光源裝置20的動(dòng)作如下。
紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光元件23，當(dāng)通過(guò)端子電極25供給驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，分別發(fā)射出R(紅)、G(綠)以及B(藍(lán))三原色光。從各個(gè)發(fā)光元件出射的光，分別從與它們對(duì)置的光入射端面11～13(參照?qǐng)D1，圖2中未圖示)輸入到芯線4～6。
經(jīng)由芯線4傳播的所述第一入射光即紅色光，透過(guò)濾光器8，進(jìn)而也從濾光器10透過(guò)，經(jīng)芯線4內(nèi)向光出射端面14前進(jìn)。經(jīng)由芯線5傳播的所述第二入射光的綠色光，被濾光器8反射，從芯線5向芯線4變換前進(jìn)道路而前進(jìn)，從濾光器10透過(guò)，經(jīng)由芯線4內(nèi)向光出射端面14前進(jìn)。經(jīng)由芯線6傳播的所述第三入射光即藍(lán)色光，被濾光器10反射，從芯線6向芯線4變換前進(jìn)道路而前進(jìn)，經(jīng)由芯線4內(nèi)向光出射端面14前進(jìn)。
這樣以來(lái)，紅色光、綠色光以及藍(lán)色光被引導(dǎo)到濾光器10和光出射端面14之間的芯線4，所以，在該區(qū)域前進(jìn)過(guò)程中被合波，合波光從光出射端面14被出射。
在本實(shí)施方式中，如上所述，由于在光波導(dǎo)層的、互相以所述銳角相交的兩邊上設(shè)置光入射端面11～13，所以可以形成即使在芯線4～6上不設(shè)置曲線部分也能將入射光合波的結(jié)構(gòu)。和現(xiàn)有例不同，因?yàn)樵谛揪€4～6上不需要設(shè)置曲線部，所以可在不伴隨光損失的增加的情況下使光波導(dǎo)裝置18以及光源裝置20小型化。
而且，由于光從芯線5或芯線6向芯線4變換前進(jìn)道路時(shí)的角度變化為所述銳角、在該例中等于45度，所以光被濾光器8或?yàn)V光器10反射時(shí)的入射角為22.5度。這是比較例的情況下的入射角45度的一半，所以和比較例相比，能降低濾光器的反射率以及透射系數(shù)的偏振依存性，對(duì)于LED那種偏振未限定的光，要做到在窄的波長(zhǎng)范圍讓一波長(zhǎng)的光透射，而讓另一波長(zhǎng)的光反射的情況下，能夠把引起的光的損失抑制到很小，能夠把透射的光的波長(zhǎng)和反射的光的波長(zhǎng)以更窄的波長(zhǎng)范圍進(jìn)行劃分。
本實(shí)施方式的光源裝置20作為如下小型點(diǎn)光源裝置而起作用該小型點(diǎn)光源裝置能把從紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光元件23出射的R(紅)、G(綠)以及B(藍(lán))三原色光進(jìn)行合波而從芯線端面出射。
另外，光源裝置20通過(guò)獨(dú)立控制供給各個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)功率，能夠獨(dú)立控制紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光元件23的發(fā)光強(qiáng)度，能夠獲得由三原色光的混色產(chǎn)生的全色的合波光。該出射光束能夠用作在實(shí)施方式4中后述的、可全色顯示的小型顯示器裝置的點(diǎn)光源。
圖4是說(shuō)明光波導(dǎo)裝置18以及19的制造工序的一部分的平面圖。在硅晶片90等上形成光波導(dǎo)裝置18時(shí)，當(dāng)為了能夠由一張晶片90制造盡可能多的光波導(dǎo)裝置，如圖4(a)所示，將光波導(dǎo)裝置18和與其呈左右對(duì)稱關(guān)系的光波導(dǎo)裝置19組合，在兩者上設(shè)置缺口部分即三角形KFA和三角形LDI時(shí)，整體形成為菱形KJLE。而且如圖4(b)所示，以在表面上無(wú)間隙地鋪設(shè)該菱形的方式對(duì)光波導(dǎo)層進(jìn)行構(gòu)圖，之后，沿著劃線91～95進(jìn)行切割，作為單獨(dú)的小片切出光波導(dǎo)裝置18和光波導(dǎo)裝置19。
這樣，五角形的光波導(dǎo)裝置，浪費(fèi)的晶片的區(qū)域很少，通過(guò)總體切割能夠高生產(chǎn)率地制造多個(gè)光波裝置芯片18及19。另外，當(dāng)進(jìn)行切割時(shí)，雖然在角部有時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，但本實(shí)施方式中由于是在難于發(fā)生變形的邊的部分設(shè)置光入射出射端面，所以形成不易受分割引起的變形的影響的結(jié)構(gòu)。
再有，在本實(shí)施方式中，邊BA和邊DE成45度角，角DEA是90度，所以，四邊形KJLE為正方形，但為把一般的五角形型的光波導(dǎo)裝置，和與它具有左右對(duì)稱關(guān)系的五角形型的光波導(dǎo)裝置同時(shí)通過(guò)成批總體切割而切出，四邊形KJLE只要是菱形就可以。不過(guò)，A、F、I、D必須分別是邊EK、邊KJ、邊JL、邊LE的中點(diǎn)。
實(shí)施方式2實(shí)施方式2是光波導(dǎo)裝置28和使用了它的光源裝置以及光信息處理裝置的例子，該光波導(dǎo)裝置28是對(duì)基于實(shí)施方式1的光波導(dǎo)裝置18進(jìn)行如下變更而得到的，該變更是，對(duì)光波導(dǎo)裝置18的邊AB及邊DE的波導(dǎo)端面實(shí)施45度傾斜加工，把芯線4～6的光入射端面形成傾斜的反射端面，通過(guò)這些反射端面，將光導(dǎo)向各個(gè)芯線內(nèi)部和外部。
這樣做，具有能夠使用面發(fā)光型的發(fā)光元件以及面接收光型的光接收元件。例如，面發(fā)光型的LED，制造容易、便宜、市售的品種也豐富、在高頻特性上優(yōu)良、容易調(diào)制、安裝也容易。另外，光電晶體管等光接收元件也以面接收光型的元件為主，安裝也容易。
圖5是基于實(shí)施方式2的光源裝置30的平面圖，圖6是圖5的5A-5A線位置的光源裝置30的剖面圖。在光源裝置30中，與傾斜45度形成的芯線4的光入射端面15、芯線5的光入射端面16以及芯線6的光入射端面17對(duì)置，分別設(shè)置有面發(fā)光型的LED即紅色發(fā)光元件31、綠色發(fā)光元件32以及藍(lán)色發(fā)光元件33。而且，和實(shí)施方式1相同，作為濾光器8使用讓紅色光透射而反射綠色光的濾光器，作為濾光器10，使用讓紅色光以及綠色光透射而反射藍(lán)色光的濾光器。
光源裝置20的動(dòng)作如下。
紅色光發(fā)光元件31、綠色光發(fā)光元件32以及藍(lán)色光發(fā)光元件33當(dāng)通過(guò)端子電極34被供給驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，則分別發(fā)射R(紅)、G(綠)及B(藍(lán))的三原色光。從各發(fā)光元件出射的光向垂直上方出射，分別由與它們對(duì)置的45度傾斜光入射端面14～16向水平方向變換光路，被引導(dǎo)到芯線4～6內(nèi)。
之后和實(shí)施方式1相同，由芯線4傳播的紅色光從濾光器8透過(guò)，進(jìn)而也從濾光器10透過(guò)，通過(guò)芯線4內(nèi)向光出射端面14前進(jìn)。由芯線5傳播的綠色光被濾光器8反射，從芯線5變換前進(jìn)道路向芯線4前進(jìn)，透過(guò)濾光器10通過(guò)芯線4內(nèi)向光出射端面14前進(jìn)。由芯線6傳播的藍(lán)色光被濾光器10反射，從芯線6向芯線4變換前進(jìn)道路，通過(guò)芯線4內(nèi)向光出射端面14前進(jìn)。
這樣以來(lái)，紅色光、綠色光以及藍(lán)色光被引導(dǎo)到濾光器10和光出射端面14之間的芯線4，所以，在該區(qū)域前進(jìn)的過(guò)程中被合波，合波光從該出射端面14被出射。
在本實(shí)施方式的光源裝置30中，和實(shí)施方式1相同，由于在光波導(dǎo)層的、互相以所述銳角相交的兩邊上設(shè)置芯線4～6的光入射端面15～17，所以可形成即使在芯線4～6上不設(shè)置曲線部分也能使入射光合波的結(jié)構(gòu)，可在不伴隨光損失的增加的情況下實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)裝置28以及光源裝置30的小型化。而且，光被濾光器8或?yàn)V光器10反射時(shí)的入射角為22.5度，為比較例的情況的一半，所以和比較例相比，能降低濾光器的反射率以及透射系數(shù)的偏振依存性，對(duì)于LED那種未限定偏振的光，要做到在窄的波長(zhǎng)范圍讓一波長(zhǎng)的光透射，而讓另一波長(zhǎng)的光反射的情況下，能夠把引起的光的損失抑制到很小，能夠以更窄的波長(zhǎng)范圍劃分透射的光的波長(zhǎng)和反射的光的波長(zhǎng)。
本實(shí)施方式的光源裝置30作為如下的小型點(diǎn)光源裝置而起作用該小型點(diǎn)光源裝置能把從紅色光發(fā)光元件31、綠色光發(fā)光元件32以及藍(lán)色光發(fā)光元件33出射的R(紅)、G(綠)及B(藍(lán))三原色光進(jìn)行合波而從芯線端面出射。另外，光源裝置30通過(guò)獨(dú)立控制向各個(gè)發(fā)光元件供給的驅(qū)動(dòng)功率，能夠獨(dú)立控制紅色光發(fā)光元件31、綠色光發(fā)光元件32以及藍(lán)色光發(fā)光元件33的發(fā)光強(qiáng)度，能夠獲得由三原色的混色產(chǎn)生的全色的合波光。
光波導(dǎo)裝置28以及和它左右對(duì)稱的光波導(dǎo)裝置29的制造工序和實(shí)施方式1大致相同，而為了在邊AB以及邊DE的波導(dǎo)端面上形成45度傾斜端面，切割需要變更。即，在本實(shí)施方式中，在圖4中，雖然劃線91和92，與實(shí)施方式1相同，用通常的刀片切斷，但劃線93、94以及95用V字型的刀片一邊形成45度傾斜端面一邊切斷。這樣以來(lái)，浪費(fèi)的晶片區(qū)域也很小，能夠通過(guò)批量總體切割高生產(chǎn)效率地制造多個(gè)光波導(dǎo)裝置芯片28及29。
圖7是基于實(shí)施方式2的信息處理裝置40的平面圖。信息處理裝置40被用于使例如由紅色光、綠色光以及藍(lán)色光構(gòu)成的入射光分波，從而檢測(cè)各自的強(qiáng)度等目的。在信息處理裝置40中，入射光從被設(shè)置于邊CD上的芯線4的光入射端面14入射，被分波后的紅色光、綠色光以及藍(lán)色光分別從設(shè)置于芯線4～6的光出射端面15～17出射。
光出射端面15～17，如上所述，被形成于45度傾斜的反射端面，與各光出射端面15～17相對(duì)置，分別設(shè)置有面接收光型的光電晶體管的紅色光接收元件41、綠色光接收元件42以及藍(lán)色光接收元件43。而且，和實(shí)施方式1相同，作為濾光器8使用讓紅色光透射而反射綠色光的濾光器，作為濾光器10使用讓紅色光以及綠色光透射而反射藍(lán)色光的濾光器。
信息處理裝置40的動(dòng)作如下。
由光入射端面14入射的、由紅色光、綠色光以及藍(lán)色光構(gòu)成的入射光，經(jīng)由芯線4傳播，并向?yàn)V光器10入射。在此，包含在入射光中的藍(lán)色光被濾光器10反射，從芯線4向芯線6變換前進(jìn)道路，通過(guò)芯線6內(nèi)向光出射端面17前進(jìn)。另一方面，紅色光和綠色光從濾光器10透過(guò)，從芯線4內(nèi)前進(jìn)。接著，從芯線4傳播來(lái)的紅色光和綠色光向?yàn)V光器8入射，在這里綠色光被濾光器8反射，從芯線4向芯線5變換前進(jìn)道路，通過(guò)芯線5內(nèi)向光出射端面16前進(jìn)，紅色光從濾光器8透射，從芯線4內(nèi)向光出射端面15前進(jìn)。而且，到達(dá)了各光出射端面15～17的紅色光、綠色光以及藍(lán)色光，分別被向垂直下方反射，由光接收元件41～43檢知強(qiáng)度。
本實(shí)施方式的信息處理裝置40，由于在光波導(dǎo)層的、互相以所述銳角相交的兩邊上設(shè)置芯線4～6的光出射端面15～17，所以可形成即使在芯線4～6上不設(shè)置曲線部分也能使入射光分波出射的結(jié)構(gòu)，在不伴隨光損失的增加的情況下能夠讓信息處理裝置40小型化。而且，光被濾光器8或?yàn)V光器10反射時(shí)的入射角為22.5度，為比較例的情況的一半，所以和比較例相比，能降低濾光器的反射率以及透射系數(shù)的偏振依存性，對(duì)于LED那種偏振未限定的光，要做到在窄的波長(zhǎng)范圍讓一波長(zhǎng)的光透射，而讓另外的波長(zhǎng)的光反射的情況下，能夠把引起的光的損失抑制到很小，能夠在更窄的波長(zhǎng)范圍把透射的光的波長(zhǎng)和反射的光的波長(zhǎng)進(jìn)行劃分。
實(shí)施方式3實(shí)施方式3涉及本發(fā)明的光波導(dǎo)裝置的一例即具有四角形的形狀的光波導(dǎo)裝置以及使用了該光波導(dǎo)裝置的光源裝置，使用圖8～10就此進(jìn)行說(shuō)明。
圖8是基于實(shí)施方式3的光波導(dǎo)裝置50的平面圖。在該光波導(dǎo)裝置50中，在例如硅等襯底1(未圖示)之上形成有由包層53和芯線54～56的接合體構(gòu)成的光波導(dǎo)層52，在下部包層和上部包層之間埋著波導(dǎo)芯線。
光波導(dǎo)層2，和實(shí)施方式1相同，例如用丙烯系有機(jī)溶劑制作，包層53的折射率是1.505，芯線54～56和包層53的折射系數(shù)差Δn是0.8％，芯線54～56的截面是10μm×10μm的正方形。
包層53具有四角形ABCD的形狀，由所述一邊或者所述第一邊即邊AB、所述第二邊即邊BC、所述對(duì)置邊或所述第三邊即邊CD、以及所述另一邊或所述第四邊即邊DA構(gòu)成。另外，角ABC和角BCD是90度，角CDA是135度，所述另一邊即邊DA和所述一邊即邊BA以45度的銳角相交。
所述第一芯線即芯線54，從邊AB到邊CD大致和邊AB垂直地被設(shè)置為直線狀，所述第二芯線即芯線55，和邊DA大致垂直地、從邊DA到和芯線54的交叉部57被設(shè)置為直線狀。在交叉部57，分?jǐn)嘈揪€54設(shè)置有所述波長(zhǎng)選擇濾光器即濾光器8。濾光器8如實(shí)施方式1中所述的那樣，是例如由多層介質(zhì)薄膜構(gòu)成的、只反射預(yù)定的波長(zhǎng)范圍的光、而讓其他波長(zhǎng)的光透射的分色濾光器。調(diào)節(jié)濾光器8相對(duì)芯線54和55的角度，以使從芯線55入射、由濾光器8反射的光進(jìn)入芯線54內(nèi)。
而且，所述第四芯線即芯線56被設(shè)置為直線狀，它和邊AB大致垂直地、從邊AB到和芯線55的交叉部58、和芯線54平行。在交叉部58，和交叉部67相同，分?jǐn)嘈揪€55、設(shè)置有所述波長(zhǎng)選擇濾光器即濾光器10，濾光器10例如是由多層介質(zhì)薄膜構(gòu)成的分色濾光器。另外，調(diào)節(jié)濾光器10相對(duì)芯線55以及芯線56的角度，以使從芯線56入射、而由濾光器10反射的光向芯線55內(nèi)前進(jìn)。
在圖8中，表示了芯線54～56分別由3根芯線部構(gòu)成的例子，但不限于此，構(gòu)成芯線54～56的芯線數(shù)目可以是單個(gè)或多個(gè)。當(dāng)設(shè)有多個(gè)芯線部時(shí)，則讓各個(gè)芯線部和1個(gè)波道對(duì)應(yīng)，其優(yōu)點(diǎn)是能夠構(gòu)成多波道的光源裝置以及信息處理裝置。
在邊AB上設(shè)置有芯線54的光入射或出射端面61和芯線56的光入射或出射端面63，在邊CD上設(shè)置有芯線54的光出射或入射端面64。另外，在邊DA上設(shè)置有芯線55的光入射或出射端面62。這些光入射出射端面，在光波導(dǎo)裝置50作為光合波裝置被使用的情況下，光入射或出射端面61～63作為光入射端面被使用，光出射或入射端面64作為光出射端面被使用。而在光波導(dǎo)裝置50作為光分波裝置被使用的情況下，光出射或入射端面64作為光入射端面被使用，光入射或出射端面61～63作為光出射端面被使用。
圖9是使用了光波導(dǎo)裝置50的光源裝置60的平面圖。在該光源裝置60中，和芯線54的光入射端面61、芯線55的光入射端面62以及芯線56的光入射端面63(61～63參照?qǐng)D8；在圖9中未圖示)相對(duì)置，分別設(shè)置有端面發(fā)光型的LED即紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光元件23。而且，作為濾光器8使用讓紅色光透射而反射綠色光的濾光器，作為濾光器10使用讓紅色光以及綠色光透射而反射藍(lán)色光的濾光器。
光源裝置60的動(dòng)作如下。
紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光23，當(dāng)通過(guò)端子供給驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，分別發(fā)射R(紅)、G(綠)以及B(藍(lán))的三原色光。各個(gè)發(fā)光元件發(fā)射的光分別從與它們對(duì)置的光入射端面61～63輸入芯線54～56。
經(jīng)由芯線54傳播的所述第一入射光即紅色光，從濾光器8透射，進(jìn)而從濾光器10透射，經(jīng)由芯線54內(nèi)向光出射端面64前進(jìn)。經(jīng)由芯線55傳播的所述第二入射光即綠色光，從濾光器10透射前進(jìn)，被濾光器8反射，從芯線55向芯線54變換前進(jìn)道路，通過(guò)芯線54內(nèi)向光出射端面64前進(jìn)。經(jīng)由芯線56傳播的所述第三入射光即藍(lán)色光，被濾光器10反射，從芯線56向芯線55變換前進(jìn)道路，再次被濾光器8反射，從芯線55向芯線54變換前進(jìn)道路，通過(guò)芯線54內(nèi)向光出射端面64前進(jìn)。
這樣以來(lái)，紅色光、綠色光以及藍(lán)色光被引導(dǎo)到濾光器8和光出射端面64之間的芯線4，所以在該區(qū)域前進(jìn)的過(guò)程中被合波，合波光從光出射端面64出射。
在實(shí)施方式中，如上所述，由于在光波導(dǎo)層的、互相以所述銳角相交的兩邊上設(shè)置光入射端面，所以可構(gòu)成即使在芯線54～56上不設(shè)置曲線部分也能使入射光合波的結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有例不同，因?yàn)椴恍枰谛揪€54～56上設(shè)置曲線部，所以可不伴隨光損失的增加而實(shí)現(xiàn)光波導(dǎo)裝置50以及光源裝置60的小型化。
而且，光從芯線55或芯線56向芯線54變換前進(jìn)道路時(shí)的角度變化為所述銳角、在該例中等于45度，所以光被濾光器8或?yàn)V光器10反射時(shí)的入射角為22.5度。這成為比較例時(shí)的入射角45度的一半，所以和比較例相比，能降低濾光器的反射率以及透射系數(shù)的偏振依存性，對(duì)于LED這種偏振未被限定的光，能夠把要在窄的波長(zhǎng)范圍讓一波長(zhǎng)的光透射、而讓另一波長(zhǎng)的光反射時(shí)引起的光的損失抑制到很小，能夠以更窄的波長(zhǎng)范圍劃分透射的光的波長(zhǎng)和反射的光的波長(zhǎng)。
本實(shí)施方式的光源裝置60作為小型點(diǎn)光源裝置起作用，其能把從紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光元件23出射的R(紅)、G(綠)以及B(藍(lán))這三原色光合波并從芯線端面出射。
另外，光源裝置60通過(guò)獨(dú)立控制供給各個(gè)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)功率，能獨(dú)立控制紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光元件23的發(fā)光強(qiáng)度，能夠獲得基于三原色光的混色的全色的合波光。該出射光束能夠用作在實(shí)施方式4中后述的可全色顯示的小型顯示器的點(diǎn)光源。
圖10是說(shuō)明光波導(dǎo)裝置50的制造工序的一部分的平面圖。在硅晶片90等上形成光波導(dǎo)裝置50的時(shí)，為了能夠由一張晶片90制造盡可能多的光波導(dǎo)裝置，如圖10(a)所示，和另一個(gè)波光波導(dǎo)裝置50組合，設(shè)AB＝2CD，以使兩者加上缺口部分即三角形AD’C’和三角形CA’D時(shí)，整體形成長(zhǎng)方形ABA’B’。而且，以在表面上無(wú)間隙地鋪設(shè)該長(zhǎng)方形的方式構(gòu)圖光波導(dǎo)層，通過(guò)切割，沿著劃片線96～99進(jìn)行切斷，作為單獨(dú)的小片切出光波導(dǎo)裝置50。
在本實(shí)施方式中因?yàn)榻茿BC和角BCD設(shè)為90度，所以四邊形ABA’B’成為長(zhǎng)方形。即使角ABC和角BCD是直角以外的角，作為光波導(dǎo)裝置的功能也不變化，所以通常只要四邊形ABA’B’是平行四邊形即可。在該情況下，為了總體成批切割切出，也必須是AB＝2CD。這種四邊形型的光波導(dǎo)裝置，浪費(fèi)的晶片的區(qū)域很小，能夠通過(guò)總體切割高生產(chǎn)率地制造多個(gè)光波導(dǎo)裝置芯片50。
再有，和實(shí)施方式2相同，在想把入射端面61～63做成傾斜端面時(shí)，只要?jiǎng)澠€96和97用通常的刀片切斷，劃片線98和99用V字型的刀片切斷即可。
實(shí)施方式4從上述的實(shí)施方式1～3的光源裝置出射的合波光是可以作為點(diǎn)光源來(lái)使用的光。本實(shí)施方式是把這種光源裝置應(yīng)用于視網(wǎng)膜顯示器等小型顯示器的例。
圖11是表示基于本發(fā)明的實(shí)施方式4的頭置式顯示器(HMD)的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。在該頭置式顯示器70中，從圖5中所示的光源裝置30出射的出射光71在視網(wǎng)膜75的上面形成單位像素。此時(shí)，對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)通過(guò)控制供給各發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)功率，來(lái)調(diào)節(jié)紅色光發(fā)光元件21、綠色光發(fā)光元件22以及藍(lán)色光發(fā)光元件23的發(fā)光強(qiáng)度，可形成通過(guò)三原色的混色能進(jìn)行全色顯示的單位像素。
而且，來(lái)自光源裝置30的出射光71，通過(guò)透鏡72等，在掃描裝置的掃描板(scanned image plane)73上成像，通過(guò)掃描板73后，利用投影光學(xué)系的透鏡74等，在和該掃描板73有光學(xué)共軛關(guān)系的用戶的眼球75的視網(wǎng)膜76上形成成像點(diǎn)(光點(diǎn))。該成像點(diǎn)利用和圖像信號(hào)同步的掃描板73的動(dòng)作，在視網(wǎng)膜76上二維掃描，在視網(wǎng)膜上形成光柵圖像。用戶感知該光柵圖像，能個(gè)人感受充滿富有臨場(chǎng)感的圖像。
再有，該頭置式顯示器70，通過(guò)以如太陽(yáng)鏡那樣安裝的狀態(tài)組裝在投影機(jī)或PDA(便攜式信息裝置)、照相機(jī)、計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)等，能提供小型的圖像裝置。
以上根據(jù)實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些例的任何限制，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，當(dāng)然可以適當(dāng)變更。
例如，這里只顯示了使用直線上的芯線的例，但并不限定于此，也可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)卦谛揪€上設(shè)置曲線部。另外，作為波導(dǎo)層形成方法，表示了通過(guò)總體切割形成各個(gè)小片的方法，但也可以用光學(xué)加工進(jìn)行構(gòu)圖從而形成各個(gè)小片，或者用沖壓成型法制作各個(gè)小片。
本發(fā)明的光源裝置以及顯示裝置能夠應(yīng)用于，提供小型、輕量、低成本的、作為便攜式電子設(shè)備的顯示裝置所期待的、視網(wǎng)膜顯示裝置等可彩色顯示的顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)裝置，其第一芯線和與該第一芯線交叉的第二芯線被接合于包層，在這些芯線的交叉部設(shè)置有把上述第一芯線分?jǐn)嗟牟ㄩL(zhǎng)選擇濾光器，把波長(zhǎng)不同的多束光進(jìn)行合波或分波，其特征在于，相對(duì)于包含所述第一芯線的光入射或出射端面的所述包層的一邊，所述第一芯線大致垂直延伸，在和所述一邊相對(duì)的所述包層的對(duì)置邊上，含有所述第一芯線的光出射或入射端面；含有所述第二芯線的光入射或出射端面的所述包層的另一邊，被配置為朝向和所述一邊成銳角，所述第二芯線和所述另一邊大致垂直地延伸到所述交叉部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)裝置，其中，所述包層具有至少由4邊構(gòu)成的多邊形的形狀，作為所述一邊的第一邊和作為所述對(duì)置邊的第三邊被大致平行地配置，和所述第一邊以及所述第三邊大致垂直地配置第二邊，作為所述另一邊的第四邊被配置為朝向和所述第一邊成銳角；所述第一芯線從所述第一邊到所述第三邊大致被設(shè)置為直線狀；所述第二芯線從所述第四邊到所述交叉部大致被設(shè)置為直線狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)裝置，其如下構(gòu)成從被設(shè)置于所述第一邊的光入射端面，經(jīng)由所述第一芯線傳播來(lái)的第一入射光，從所述波長(zhǎng)選擇濾光器透過(guò)，向前方前進(jìn)，另一方面，從被設(shè)置在所述第四邊的光入射端面，經(jīng)由所述第二芯線傳播來(lái)的第二入射光，由所述波長(zhǎng)選擇濾光器向所述第一芯線反射，所述第一入射光和所述第二入射光在所述第一芯線被合波，從被設(shè)置在所述第三邊的所述第一芯線的光出射端面出射；或者，構(gòu)成為從被設(shè)置于所述第三邊的所述第一芯線的光入射端面，經(jīng)由所述第一芯線傳播來(lái)的入射光，被分波為從所述波長(zhǎng)選擇濾光器透過(guò)而從被設(shè)置于所述第一邊的所述第一芯線的光出射端面出射的光，和由所述波長(zhǎng)選擇濾光器反射，從被設(shè)置在所述第四邊的所述第二芯線的光出射端面出射的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)裝置，其中，所述第一芯線通過(guò)互相前后配置的多個(gè)所述波長(zhǎng)選擇濾光器在多個(gè)位置被分?jǐn)?，從所述多個(gè)分?jǐn)辔恢玫剿龅谒倪?，至少平行地、且大致垂直于所述第四邊地設(shè)置和所述第一芯線交叉的所述第二芯線及第三芯線，至少也通過(guò)所述第三芯線把光進(jìn)行合波或分波。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)裝置，其中，從分?jǐn)嗨龅谝恍揪€的所述波長(zhǎng)選擇濾光器的位置到所述第四邊設(shè)置所述第二芯線，分?jǐn)嘣摰诙揪€設(shè)置第二波長(zhǎng)選擇濾光器，從所述第二芯線的分?jǐn)嗵幍剿龅谝贿叄退龅谝恍揪€平行且大致垂直于所述第一邊來(lái)設(shè)置和所述第二芯線交叉的第四芯線，至少也通過(guò)所述第四芯線把光進(jìn)行合波或分波。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光波導(dǎo)裝置，其中，所述第一芯線、所述第二芯線、所述第三芯線以及所述第四芯線分別由多個(gè)芯線部構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光波導(dǎo)裝置，其中，所述第一芯線、所述第二芯線、所述第三芯線以及所述第四芯線分別由多個(gè)芯線部構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)裝置，其中，所述多邊形是具有和所述第一邊以及所述第四邊相交的第五邊的五角形，以所述第二邊的垂直二等分線為對(duì)稱軸，所述第一邊和所述第三邊、以及所述第四邊和所述第五邊被配置在對(duì)稱的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光波導(dǎo)裝置，其中，所述第三邊和所述第四邊所成的角度是135度，所述第四邊和所述第五邊所成角度是90度。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)裝置，其如下構(gòu)成，至少在所述第一邊和所述第四邊上設(shè)置的各個(gè)芯線端面形成為傾斜的反射端面上，通過(guò)這些反射端面把光導(dǎo)向各個(gè)芯線內(nèi)部或者外部。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)裝置，其中，所述第一邊、所述第二邊、所述第三邊、所述第四邊以及所述第五邊通過(guò)切斷所述各個(gè)芯線和設(shè)置這各個(gè)芯線的共同的包層材料來(lái)形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光波導(dǎo)裝置，其中，所述第一邊、所述第二邊、所述第三邊、所述第四邊以及所述第五邊通過(guò)切斷所述各個(gè)芯線和設(shè)置這各個(gè)芯線的共同的包層材料來(lái)形成。
13.一種光源裝置，其具有光波導(dǎo)裝置，該光波導(dǎo)裝置對(duì)波長(zhǎng)不同的多個(gè)光進(jìn)行合波或分波，其第一芯線和與該第一芯線交叉的第二芯線被接合于包層，在這些芯線的交叉部設(shè)置有分?jǐn)嗨龅谝恍揪€的波長(zhǎng)選擇濾光器，所述光波導(dǎo)裝置中，相對(duì)于含有所述第一芯線的光入射或出射端面的所述包層的一邊，所述第一芯線大致垂直延伸，在和所述一邊對(duì)置的所述包層的對(duì)置邊包含所述第一芯線的光出射或入射端面；含有所述第二芯線的光入射或出射端面的所述包層的另一邊，被配置為朝向和所述一邊成銳角，所述第二芯線和所述另一邊大致垂直地延伸到所述交叉部；而且，在所述光波導(dǎo)裝置的所述一邊以及所述另一邊上，至少與所述第一芯線以及所述第二芯線的所述光入射端面對(duì)置分別配置光源，從所述光源向所述入射端面入射的光被合波，并從設(shè)置于所述對(duì)置邊的所述第一芯線的所述光出射端面出射。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光源裝置，其中，所述光源使用發(fā)光二極管或激光二極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光源裝置，其中，所述光源使用發(fā)射藍(lán)色光、綠色光、以及紅色光的光源。
16.一種光信息處理裝置，其具有光波導(dǎo)裝置，該光波導(dǎo)裝置對(duì)波長(zhǎng)不同的多個(gè)光進(jìn)行合波或分波，其第一芯線和與該第一芯線交叉的第二芯線被接合于包層，在這些芯線的交叉部設(shè)置有分?jǐn)嗨龅谝恍揪€的波長(zhǎng)選擇濾光器，所述光波導(dǎo)裝置中，相對(duì)于含有所述第一芯線的光入射或出射端面的所述包層的一邊，所述第一芯線大致垂直延伸，在和所述一邊對(duì)置的所述包層的對(duì)置邊包含所述第一芯線的光出射或入射端面；含有所述第二芯線的光入射或出射端面的所述包層的另一邊，被配置為朝向和所述一邊成銳角，所述第二芯線和所述另一邊大致垂直地延伸到所述交叉部；在所述光波導(dǎo)裝置的所述一邊以及所述另一邊上，至少與所述第一芯線以及所述第二芯線的所述光出射端面對(duì)置分別配置光接收元件，從設(shè)置于所述對(duì)置邊的所述第一芯線的所述光入射端面入射的光被分波后，由所述光接收元件接收。
17.一種光信息處理裝置，其具有光波導(dǎo)裝置，該光波導(dǎo)裝置對(duì)波長(zhǎng)不同的多個(gè)光進(jìn)行合波或分波，其第一芯線和與該第一芯線交叉的第二芯線被接合于包層，在這些芯線的交叉部設(shè)置有分?jǐn)嗨龅谝恍揪€的波長(zhǎng)選擇濾光器，所述光波導(dǎo)裝置中，相對(duì)于含有所述第一芯線的光入射或出射端面的所述包層的一邊，所述第一芯線大致垂直延伸，在和所述一邊對(duì)置的所述包層的對(duì)置邊包含所述第一芯線的光出射或入射端面；含有所述第二芯線的光入射或出射端面的所述包層的另一邊，被配置為朝向和所述一邊成銳角，所述第二芯線和所述另一邊大致垂直地延伸到所述交叉部，在所述光波導(dǎo)裝置的所述一邊以及所述另一邊上，至少具有向所述第一芯線以及所述第二芯線的所述光出射端面入射信號(hào)光的光入射裝置，和接收從設(shè)置于所述對(duì)置邊的所述第一芯線的所述光出射端面出射的合波光的光接收裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光信息處理裝置，其作為通過(guò)掃描裝置掃描并投影所述合波光的顯示器構(gòu)成。
全文摘要
提供一種光波導(dǎo)裝置，光損失小、可實(shí)現(xiàn)小型化和低成本化、而且濾光器的透射系數(shù)及反射率的偏振依存性小，以更窄的范圍劃分透射光的波長(zhǎng)和反射光的波長(zhǎng)、把波長(zhǎng)不同的多束光進(jìn)行合波或分波；還提供光源裝置，其使用了所述光波導(dǎo)裝置，作為小型顯示器等的點(diǎn)光源裝置等適合；以及信息處理裝置。其形成由具有邊DE和邊BA以45度銳角相交的五角形ABCDE形狀的包層和芯線4～6的接合體構(gòu)成的光波導(dǎo)層2。和邊AB大致垂直地、從邊AB到邊CD直線狀設(shè)置芯線4，和邊DE大致垂直地、從邊DE到和芯線4的交叉部7或9直線狀設(shè)置芯線5和6。在交叉部分?jǐn)嘈揪€4設(shè)置波長(zhǎng)選擇濾光器8和10。在進(jìn)行合波時(shí)，從光入射或出射端面11～13入射光，從光出射或入射端面14取出合波光。
文檔編號(hào)G02B6/293GK1715971SQ20051007839
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者成瀬晃和 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社