JP2011053540A - Retina-scanning type image display device - Google Patents

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Mitsuyoshi Watanabe
光由 渡邉
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a retina-scanning type image display device that highly speedily modulates input light through external modulation, without involving significant increase in power consumption and increase in the size of the device. <P>SOLUTION: The retina-scanning type display device includes a drive signal generating section for generating a drive signal, according to image information; a light source section 110 for emitting a laser beam with an intensity corresponding to the drive signal; a scanning section for two-dimensionally scanning a laser beam emitted from the light source section 110; and a projecting section for projecting an image by projecting the laser beam, scanned by the scanning section, onto the retinas of the eyes of an observer. The light source section 110 includes a light source 120, and a magnetooptic modulator 140 for modulating the intensity of a laser beam, emitted from the light source 120 based on the drive signal. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、微弱な光を高速で走査しながら網膜に照射することで、網膜上に走査された光の残像を映像として認識させる網膜走査型画像表示装置に関する。   The present invention relates to a retinal scanning image display apparatus that recognizes an afterimage of light scanned on the retina as an image by irradiating the retina while scanning weak light at high speed.

例えば画像表示装置等においては、光源として半導体励起固体レーザ(DPSSレーザ)等が用いられる。かかる半導体励起固体レーザは、その応答速度が遅いことから、高速変調に制限がある。このため、従来、入力光に対して外部から間接的に変調を加える外部変調器を用いる技術がある。   For example, in an image display device or the like, a semiconductor excitation solid laser (DPSS laser) or the like is used as a light source. Such a semiconductor-pumped solid-state laser has a limited response to high-speed modulation because of its low response speed. For this reason, conventionally, there is a technique using an external modulator that indirectly modulates input light from the outside.

こうした外部変調器には、音響光学効果を利用したものがある。音響光学効果を用いた外部変調器においては、ガラス等からなる音響光学媒体と圧電素子とによって構成される音響光学素子が備えられる。かかる外部変調器では、圧電素子に電気信号が加えられることで超音波が音響光学媒体中を伝播し、これにより、音響光学媒体中を通過する光が回折させられる。   Some of these external modulators utilize the acousto-optic effect. An external modulator using an acoustooptic effect is provided with an acoustooptic element composed of an acoustooptic medium made of glass or the like and a piezoelectric element. In such an external modulator, an ultrasonic wave propagates through the acousto-optic medium by applying an electrical signal to the piezoelectric element, whereby the light passing through the acousto-optic medium is diffracted.

このような外部変調器によって変調される光を発する光源を備える画像表示装置の一例として、網膜走査型画像表示装置がある(例えば、特許文献1参照)。網膜走査型画像表示装置は、微弱な光を高速で走査しながら観察者の網膜に照射することで、網膜上に走査された光の残像を映像として観察者に認識させる画像表示装置である。   As an example of an image display device including a light source that emits light modulated by such an external modulator, there is a retinal scanning image display device (see, for example, Patent Document 1). The retinal scanning image display device is an image display device that allows an observer to recognize an afterimage of light scanned on the retina as an image by irradiating the viewer's retina while scanning weak light at high speed.

特開2008−089931号公報JP 2008-089931 A

音響光学効果を利用した外部変調器においては、光の回折に超音波が用いられることから、超音波の伝播速度の遅れを無視できる程度の高速変調を行うためには、光を集光して小さく絞って入射させる必要がある。このため、音響光学効果を利用した外部変調器においては、光学系が複雑になり、アライメントが難く、変調器の小型化を図ることが困難である。また、音響光学効果を得るための音響光学素子については、消費電力が比較的大きいという問題がある。   In an external modulator using the acousto-optic effect, ultrasonic waves are used for light diffraction. Therefore, in order to perform high-speed modulation that can ignore the delay in the propagation speed of ultrasonic waves, It is necessary to make it enter with a small aperture. For this reason, in the external modulator using the acoustooptic effect, the optical system is complicated, alignment is difficult, and it is difficult to reduce the size of the modulator. Further, an acoustooptic device for obtaining an acoustooptic effect has a problem that power consumption is relatively large.

一方で、網膜走査型画像表示装置については、観察者の頭部に装着されて用いられたり、持ち運びが行われたりすることから、低消費電力化及び小型化の要請がある。   On the other hand, the retinal scanning image display device is used by being mounted on the observer's head or is carried around, and there is a demand for low power consumption and miniaturization.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、消費電力の大幅な増加や装置の大型化を招くことなく、入力光について外部変調による高速変調を実現することができる網膜走査型画像表示装置を提供する。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and is a retina capable of realizing high-speed modulation by external modulation of input light without causing a significant increase in power consumption and an increase in size of the apparatus. A scanning image display device is provided.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の網膜走査型画像表示装置は、画像情報に応じた駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号に応じた強度の光束を出射する光源部と、前記光源部から出射された光束を2次元方向に走査する走査部と、前記走査部によって走査された光束を観察者の眼の網膜へ投射して、画像を投影する投射部とを備え、前記光源部は、光源と、前記光源から出射した光束の強度を前記駆動信号に基づいて変調する磁気光学変調器とを有するものである。   In order to solve the above-described problem, a retinal scanning image display device according to claim 1 emits a driving signal generation unit that generates a driving signal according to image information and a light beam having an intensity according to the driving signal. A light source unit, a scanning unit that scans a light beam emitted from the light source unit in a two-dimensional direction, and a projection unit that projects an image by projecting the light beam scanned by the scanning unit onto the retina of an observer's eye; The light source unit includes a light source and a magneto-optic modulator that modulates the intensity of the light beam emitted from the light source based on the drive signal.

また、請求項2に記載の網膜走査型画像表示装置は、請求項1に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記磁気光学変調器は、それぞれ独立して透過率を制御可能な複数のセル部を、前記光束の入射方向に対して略直交する平面に2次元配列させており、前記駆動信号に基づいて前記セル部毎に制御信号を入力して各前記セル部に入射した光の透過率を制御し、前記光源から出射した光束の強度を変調する制御部を備えたものである。   The retinal scanning image display device according to claim 2 is the retinal scanning image display device according to claim 1, wherein the magneto-optic modulator has a plurality of cells whose transmittance can be independently controlled. Are arranged two-dimensionally in a plane substantially orthogonal to the incident direction of the light beam, and a control signal is input to each cell unit based on the drive signal to transmit light incident on each cell unit And a control unit that controls the rate and modulates the intensity of the light beam emitted from the light source.

また、請求項3に記載の網膜走査型画像表示装置は、請求項2に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記制御部は、前記セル部毎に入力する制御信号によって、各前記セル部に入射した光を透過させるかまたは遮断するかを制御するものである。   The retinal scanning image display device according to claim 3 is the retinal scanning image display device according to claim 2, wherein the control unit is configured to control each cell unit according to a control signal input to each cell unit. It controls whether the light incident on the light is transmitted or blocked.

また、請求項4に記載の網膜走査型画像表示装置は、請求項2または請求項3に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記制御部は、前記複数のセル部のうち光を透過させるセル部を隣接させて一つのまとまった透過領域となるように、前記制御信号を制御するものである。   The retinal scanning image display device according to claim 4 is the retinal scanning image display device according to claim 2 or 3, wherein the control unit transmits light among the plurality of cell units. The control signal is controlled so that the cell portions are adjacent to form a single transmission region.

また、請求項5に記載の網膜走査型画像表示装置は、請求項4に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記制御部は、前記透過領域の中心が前記光束の光軸位置と略一致するように前記制御信号を制御するものである。   Further, the retinal scanning image display device according to claim 5 is the retinal scanning image display device according to claim 4, wherein the control unit is configured such that the center of the transmission region substantially coincides with the optical axis position of the light beam. Thus, the control signal is controlled.

また、請求項6に記載の網膜走査型画像表示装置は、請求項2〜5のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記光源部は、前記光源から出射された光束の少なくとも一部が、前記磁気光学変調器の入射口全てに入射するように構成されたものである。   The retinal scanning image display device according to claim 6 is the retinal scanning image display device according to any one of claims 2 to 5, wherein the light source unit emits a light beam emitted from the light source. At least a part of the magneto-optic modulator is configured to be incident on all the entrances.

また、請求項7に記載の網膜走査型画像表示装置は、請求項2〜6のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記光源は、赤色光束を出射する赤色レーザと、緑色光束を出射する緑色レーザと、青色光束を出射する青色レーザとを有しており、前記赤色光束、前記緑色光束及び前記青色光束を時分割で順次出射し、前記制御部は、前記赤色光束、前記緑色光束及び前記青色光束のそれぞれの強度を順次変調するものである。   The retinal scanning image display device according to claim 7 is the retinal scanning image display device according to any one of claims 2 to 6, wherein the light source includes a red laser that emits a red light beam; A green laser that emits a green light beam and a blue laser that emits a blue light beam, and sequentially emits the red light beam, the green light beam, and the blue light beam in a time-sharing manner; The intensity of each of the green light beam and the blue light beam is sequentially modulated.

また、請求項8に記載の網膜走査型画像表示装置は、請求項2〜6のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記光源は、赤色光束を出射する赤色レーザと、緑色光束を出射する緑色レーザと、青色光束を出射する青色レーザとを有しており、前記磁気光学変調器は、前記赤色レーザ、前記緑色レーザ及び前記青色レーザのそれぞれに設けられているものである。   Further, the retinal scanning image display device according to claim 8 is the retinal scanning image display device according to any one of claims 2 to 6, wherein the light source includes a red laser that emits a red light beam; A green laser that emits a green light beam and a blue laser that emits a blue light beam, and the magneto-optic modulator is provided in each of the red laser, the green laser, and the blue laser. is there.

また、請求項9に記載の網膜走査型画像表示装置は、請求項2〜6のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記光源は、赤色光束を出射する半導体レーザと、緑色光束を出射する固体レーザと、青色光束を出射する半導体レーザとを有しており、前記駆動信号生成部は、前記半導体レーザ及び前記磁気光学変調器のそれぞれに対して、前記画像情報に応じた駆動信号を出力して、各前記半導体レーザから前記駆動信号に応じて強度変調した光束を出射させ、かつ、前記固体レーザから出射した光束の強度を前記磁気光学変調器により前記駆動信号に応じて変調させるものである。   The retinal scanning image display device according to claim 9 is the retinal scanning image display device according to any one of claims 2 to 6, wherein the light source includes a semiconductor laser that emits a red light beam, A solid-state laser that emits a green light beam; and a semiconductor laser that emits a blue light beam. The drive signal generation unit responds to the image information for each of the semiconductor laser and the magneto-optic modulator. Output a driving signal to emit a light beam whose intensity is modulated according to the driving signal from each of the semiconductor lasers, and the intensity of the light beam emitted from the solid-state laser is determined according to the driving signal by the magneto-optic modulator. Modulation.

また、請求項10に記載の網膜走査型画像表示装置は、請求項2〜9のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記セル部は、16×16のマトリクス状に形成されており、前記制御部は、前記セル部を制御して、前記光束の強度を256階調に制御するものである。   The retinal scanning image display device according to claim 10 is the retinal scanning image display device according to any one of claims 2 to 9, wherein the cell portions are formed in a 16 × 16 matrix. The control unit controls the cell unit to control the intensity of the light flux to 256 gradations.

また、請求項11に記載の網膜走査型画像表示装置は、請求項1〜10のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置において、前記磁気光学変調器は、前記光源から出射される光束の光路上に、第1の直線偏光板と、前記第1の直線偏光板の偏光特性に対して直交する偏光特性を有する第2の直線偏光板と、前記第1の直線偏光板と前記第2の直線偏光板との間に挟まれた磁気光学素子とを配置したものである。   The retinal scanning image display device according to claim 11 is the retinal scanning image display device according to any one of claims 1 to 10, wherein the magneto-optic modulator is emitted from the light source. A first linearly polarizing plate, a second linearly polarizing plate having a polarization characteristic orthogonal to the polarizing property of the first linearly polarizing plate, the first linearly polarizing plate, and the A magneto-optical element sandwiched between the second linearly polarizing plates is disposed.

本発明の網膜走査型画像表示装置によれば、消費電力の大幅な増加や装置の大型化を招くことなく、入力光について外部変調による高速変調を実現することができる。   According to the retinal scanning image display apparatus of the present invention, high-speed modulation by external modulation can be realized for input light without significantly increasing power consumption or increasing the size of the apparatus.

本発明の一実施形態に係る網膜走査型画像表示装置の外観を示す図である。1 is a diagram illustrating an appearance of a retinal scanning image display device according to an embodiment of the present invention. 同じく網膜走査型画像表示装置の電気的構成及び光学的構成を示す図である。It is a figure which similarly shows the electrical structure and optical structure of a retinal scanning type | mold image display apparatus. 光源部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a light source part. 磁気光学変調器の平面図である。It is a top view of a magneto-optic modulator. 磁気光学変調器の側面図である。It is a side view of a magneto-optic modulator. 磁気光学変調器において磁気光学効果が得られる場合の偏光の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the polarization | polarized-light when a magneto-optical effect is acquired in a magneto-optical modulator. 磁気光学変調器において磁気光学効果が得られない場合の偏光の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the polarization | polarized-light when a magneto-optical effect is not acquired in a magneto-optical modulator. 磁気光学変調器の他の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the other structural example of a magneto-optical modulator. 磁気光学変調器の他の構成例を示す側面図である。It is a side view which shows the other structural example of a magneto-optical modulator. 16×16のマトリクス状に形成されるセル部群を示す図である。It is a figure which shows the cell part group formed in a 16x16 matrix form. 光束の強度変化にともなうセル部群のON/OFFパターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ON / OFF pattern of the cell part group accompanying the intensity | strength change of a light beam. 光束の強度変化にともなうセル部群のON/OFFパターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ON / OFF pattern of the cell part group accompanying the intensity | strength change of a light beam. 光源部の他の構成を示す図である。It is a figure which shows the other structure of a light source part. 光源部の他の構成を示す図である。It is a figure which shows the other structure of a light source part.

本発明は、網膜走査型画像表示装置は比較的わずかな光量で明るい画像が表示できることに着目し、網膜走査型画像表示装置において、外部変調器として磁気光学素子を備える構成を採用するものである。以下、本発明の実施の形態について説明する。   The present invention focuses on the fact that a retinal scanning image display device can display a bright image with a relatively small amount of light, and adopts a configuration including a magneto-optical element as an external modulator in the retinal scanning image display device. . Embodiments of the present invention will be described below.

[網膜走査型画像表示装置の構成]
まず、本発明の一実施形態に係る網膜走査型画像表示装置(以下、「RSD」という)の構成について、図1,図2を参照して具体的に説明する。
[Configuration of Retina Scanning Image Display Device]
First, the configuration of a retinal scanning image display apparatus (hereinafter referred to as “RSD”) according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS.

[RSD1の外観]
図1に示すように、本実施形態に係るRSD1は、投影対象を観察者(RSD1を装着した状態のユーザ)の眼の網膜とし、走査したレーザ光を瞳孔から入射させて網膜上に投影することにより、観察者に画像を視認させる。つまり、RSD1は、微弱な光を高速で走査しながら観察者の網膜に照射することで、網膜上に走査された光の残像を映像として観察者に認識させる画像表示装置である。
[Appearance of RSD1]
As shown in FIG. 1, the RSD 1 according to the present embodiment uses the retina of the eye of the observer (the user wearing the RSD 1) as the projection target, and projects the scanned laser light from the pupil and projects it onto the retina. As a result, the viewer is made to visually recognize the image. That is, the RSD 1 is an image display device that causes the viewer to recognize an afterimage of the light scanned on the retina as an image by irradiating the viewer's retina while scanning weak light at high speed.

RSD1は、コントロールユニット2と、伝送ケーブル部3と、頭部装着具4とを備える。コントロールユニット2は、画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として出射する。伝送ケーブル部3は、コントロールユニット2から出射された画像光を伝送する光ファイバケーブル50(図2参照)を有する。頭部装着具4は、RSD1を観察者の頭部に装着させるための部分であるとともに、伝送ケーブル部3によって伝送された画像光を走査して観察者に投射し、観察者に対して画像を表示するための部分である。   The RSD 1 includes a control unit 2, a transmission cable unit 3, and a head mounting tool 4. The control unit 2 emits laser light having an intensity corresponding to the image signal as image light. The transmission cable unit 3 includes an optical fiber cable 50 (see FIG. 2) that transmits image light emitted from the control unit 2. The head mounting tool 4 is a part for mounting the RSD 1 on the observer's head, and scans the image light transmitted by the transmission cable unit 3 and projects the image light to the observer. It is a part for displaying.

コントロールユニット2は、記憶部(図2、コンテンツ記憶部14参照)を内蔵し、この記憶部に記憶されたコンテンツ情報等に基づいて画像信号を形成する。コントロールユニット2は、形成した画像信号に応じた強度のレーザ光を画像光として伝送ケーブル部3へ出射する。   The control unit 2 incorporates a storage unit (see FIG. 2, content storage unit 14), and forms an image signal based on the content information and the like stored in the storage unit. The control unit 2 emits laser light having an intensity according to the formed image signal to the transmission cable unit 3 as image light.

頭部装着具4は、略眼鏡形状に構成される支持部材6と、この支持部材6に支持される投影ユニット10とを有する。投影ユニット10は、支持部材6のフロント部7の側方に設けられる。投影ユニット10は、伝送ケーブル部3により伝送されてきた画像光を、観察者が表示画像として認識可能とするために走査する。   The head mounting tool 4 includes a support member 6 configured in a substantially glasses shape and a projection unit 10 supported by the support member 6. The projection unit 10 is provided on the side of the front portion 7 of the support member 6. The projection unit 10 scans the image light transmitted by the transmission cable unit 3 so that the observer can recognize it as a display image.

投影ユニット10は、コントロールユニット2においてR(赤色)、G(緑色)、B(青色)の色毎に強度変調された画像光を、2次元方向に走査し、観察者の眼Yに入射させる。また、投影ユニット10においては、観察者の眼Yの前方に対応する位置(眼Yに対向する位置)に、ハーフミラー9が設けられている。このハーフミラー9により、外光Lxはハーフミラー9を透過して観察者の眼Yに入射し、投影ユニット10から出射される画像光Lyはハーフミラー9で反射され観察者の眼Yに入射する。これにより、観察者は、外光Lxによる外景に、画像光Lyによる画像を重ねて視認することができる。   The projection unit 10 scans the image light intensity-modulated for each color of R (red), G (green), and B (blue) in the control unit 2 in a two-dimensional direction, and enters the eye Y of the observer. . In the projection unit 10, a half mirror 9 is provided at a position corresponding to the front of the observer's eye Y (a position facing the eye Y). By this half mirror 9, the external light Lx passes through the half mirror 9 and enters the observer's eye Y, and the image light Ly emitted from the projection unit 10 is reflected by the half mirror 9 and enters the observer's eye Y. To do. Thereby, the observer can visually recognize the image by the image light Ly superimposed on the outside scene by the external light Lx.

このように、本実施形態のRSD1は、外光を透過させつつ、画像光を観察者の眼Yに走査しつつ投射するシースルー型のRSDである。なお、本発明に係る網膜走査型画像表示装置の一例であるRSDとしては、必ずしもシースルー型のRSDである必要はない。   As described above, the RSD 1 of the present embodiment is a see-through type RSD that projects image light while scanning the eye Y of the observer while transmitting external light. The RSD as an example of the retinal scanning image display apparatus according to the present invention is not necessarily a see-through type RSD.

[RSD1の電気的構成及び光学的構成]
次に、図2を参照しながら、RSD1の電気的構成及び光学的構成について説明する。図2に示すように、RSD1が備えるコントロールユニット2内には、RSD1全体の動作を統括制御する制御部30と、この制御部30から画像信号Sが供給される光源ユニット11とが設けられている。光源ユニット11は、制御部30から供給される画像信号Sから画像情報を画素単位で読み出し、読み出した画素単位の画像情報に基づいて、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)の色毎に強度変調されたレーザ光を生成して出射する。
[Electrical configuration and optical configuration of RSD1]
Next, the electrical configuration and optical configuration of the RSD 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the control unit 2 provided in the RSD 1 includes a control unit 30 that performs overall control of the overall operation of the RSD 1 and a light source unit 11 to which the image signal S is supplied from the control unit 30. Yes. The light source unit 11 reads out image information from the image signal S supplied from the control unit 30 in units of pixels, and R (red), G (green), and B (blue) based on the read image information in units of pixels. Laser light whose intensity is modulated for each color is generated and emitted.

制御部30は、その内部に記憶されている制御プログラムにしたがって所定の処理を実行することによって、RSD1全体を制御する。この制御部30は、CPU、フラッシュメモリ、RAM、VRAM、複数の入出力I/Fなどを有し、これらはデータ通信用のバスにそれぞれ接続されており、このバスを介して各種情報の送受信を行う。   The control unit 30 controls the entire RSD 1 by executing a predetermined process according to a control program stored therein. The control unit 30 includes a CPU, flash memory, RAM, VRAM, a plurality of input / output I / Fs, and the like, which are connected to a data communication bus, and transmit / receive various information via the bus. I do.

(光源ユニット11)
光源ユニット11には、画像を合成するための要素となる信号等を発生する画像信号供給回路13が設けられている。制御部30は、入出力端子等を介して外部接続された図示しない機器類から供給される画像データや、比較的大容量の記憶領域を有するコンテンツ記憶部14にあらかじめ記憶されたコンテンツ情報に基づく画像データの入力を受ける。制御部30は、それらの画像データに基づいて画像信号Sを生成し、その画像信号Sを画像信号供給回路13に送る。画像信号供給回路13は、画像信号Sに基づいて、表示画像を形成するための要素となる各信号を画素単位で生成する。つまり、本実施形態では、画像信号供給回路13が、画像情報に応じた駆動信号を生成する駆動信号生成部として機能する。
(Light source unit 11)
The light source unit 11 is provided with an image signal supply circuit 13 that generates a signal or the like as an element for synthesizing an image. The control unit 30 is based on image data supplied from a device (not shown) externally connected via an input / output terminal or the like, or content information stored in advance in the content storage unit 14 having a relatively large storage area. Receives input of image data. The control unit 30 generates an image signal S based on the image data, and sends the image signal S to the image signal supply circuit 13. Based on the image signal S, the image signal supply circuit 13 generates each signal as an element for forming a display image in units of pixels. That is, in the present embodiment, the image signal supply circuit 13 functions as a drive signal generation unit that generates a drive signal according to image information.

ここで、コンテンツ記憶部14に記憶されるコンテンツ情報とは、文字を表示させるためのデータ、画像を表示させるためのデータ、及び動画を表示させるためのデータのうちの少なくとも1つのデータで構成されるものである。例えば、コンテンツ情報は、パソコン等で使用される文書ファイルや画像ファイル、動画ファイル等である。また、コンテンツ記憶部14は、例えば、ハードディスクのような磁気的記憶媒体や、CD−Rのような光学的記録媒体や、フラッシュメモリ等とすることができる。   Here, the content information stored in the content storage unit 14 includes at least one of data for displaying characters, data for displaying images, and data for displaying moving images. Is. For example, the content information is a document file, an image file, a moving image file, or the like used on a personal computer or the like. The content storage unit 14 can be, for example, a magnetic storage medium such as a hard disk, an optical recording medium such as a CD-R, a flash memory, or the like.

また、光源ユニット11には、画像信号供給回路13により生成された駆動信号(以下「光源駆動信号」という。)60に応じた強度のレーザ光(光束)を出力する光源部110が設けられている。光源部110は、光源120と、光源120から出射したレーザ光の強度を光源駆動信号60に基づいて変調する磁気光学変調器140とを有する。つまり、光源部110は、光源120からの光を、磁気光学変調器140によって変調し、光ファイバケーブル50に対して出射する。   Further, the light source unit 11 is provided with a light source unit 110 that outputs a laser beam (light beam) having an intensity corresponding to a drive signal (hereinafter referred to as “light source drive signal”) 60 generated by the image signal supply circuit 13. Yes. The light source unit 110 includes a light source 120 and a magneto-optic modulator 140 that modulates the intensity of laser light emitted from the light source 120 based on the light source drive signal 60. That is, the light source unit 110 modulates the light from the light source 120 by the magneto-optic modulator 140 and emits it to the optical fiber cable 50.

光源120は、その出射するレーザ光として、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光を生成する。このため、光源120は、赤色レーザ光を生成する赤色レーザ生成部121と、緑色レーザ光を生成する緑色レーザ生成部122と、青色レーザ光を生成する青色レーザ生成部123とを有する。そして、光源駆動信号60には、赤色レーザ生成部121に対する制御信号であるR駆動信号60r、緑色レーザ生成部122に対する制御信号であるG駆動信号60g、及び青色レーザ生成部123に対する制御信号であるB駆動信号60bが含まれる(図3参照)。   The light source 120 generates red laser light, green laser light, and blue laser light as the emitted laser light. Therefore, the light source 120 includes a red laser generation unit 121 that generates red laser light, a green laser generation unit 122 that generates green laser light, and a blue laser generation unit 123 that generates blue laser light. The light source drive signal 60 includes an R drive signal 60r that is a control signal for the red laser generator 121, a G drive signal 60g that is a control signal for the green laser generator 122, and a control signal for the blue laser generator 123. A B drive signal 60b is included (see FIG. 3).

磁気光学変調器140は、磁気光学効果を用いた外部変調器である。つまり、磁気光学変調器140は、光源120からの入力光である赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光に対し、光源駆動信号60に基づいて外部から間接的に変調を加えることで、各色のレーザ光の強度を変調する。磁気光学変調器140により変調されたレーザ光である変調光Lcは、結合光学系77によって集光されて光ファイバケーブル50に導かれる。なお、光ファイバケーブル50は、伝送ケーブル部3(図1参照)内に収容されている。   The magneto-optic modulator 140 is an external modulator using a magneto-optic effect. That is, the magneto-optical modulator 140 indirectly modulates the red laser light, the green laser light, and the blue laser light that are input light from the light source 120 from the outside based on the light source drive signal 60, Modulates the intensity of laser light of each color. Modulated light Lc, which is laser light modulated by the magneto-optic modulator 140, is collected by the coupling optical system 77 and guided to the optical fiber cable 50. The optical fiber cable 50 is accommodated in the transmission cable portion 3 (see FIG. 1).

また、画像信号供給回路13は、投影ユニット10に設けられる水平走査部80で使用される水平駆動信号61と、同じく投影ユニット10に設けられる垂直走査部90で使用される垂直駆動信号62とをそれぞれ出力する。水平駆動信号61及び垂直駆動信号62は、伝送ケーブル部3が有する駆動信号伝送用ケーブルにより伝送される。   Further, the image signal supply circuit 13 receives a horizontal drive signal 61 used in the horizontal scanning unit 80 provided in the projection unit 10 and a vertical drive signal 62 used in the vertical scanning unit 90 also provided in the projection unit 10. Output each. The horizontal drive signal 61 and the vertical drive signal 62 are transmitted by a drive signal transmission cable included in the transmission cable unit 3.

(投影ユニット10)
投影ユニット10は、RSD1において光源ユニット11と観察者の眼Yとの間に位置する。投影ユニット10には、コリメート光学系79と、水平走査部80と、第1リレー光学系85と、垂直走査部90と、第2リレー光学系95とが設けられている。コリメート光学系79は、光源ユニット11で生成され光ファイバケーブル50を介して出射されるレーザ光を平行光化する。水平走査部80は、コリメート光学系79で平行光化されたレーザ光を画像表示のために水平方向に往復走査する。垂直走査部90は、水平走査部80で水平方向に走査されたレーザ光を垂直方向に走査する。第1リレー光学系85は、水平走査部80と垂直走査部90との間に設けられる。第2リレー光学系95は、水平走査部80及び垂直走査部90によって水平方向と垂直方向に走査されたレーザ光を観察者の瞳孔101aへ出射するためのものである。
(Projection unit 10)
The projection unit 10 is located between the light source unit 11 and the eye Y of the observer in the RSD 1. The projection unit 10 is provided with a collimating optical system 79, a horizontal scanning unit 80, a first relay optical system 85, a vertical scanning unit 90, and a second relay optical system 95. The collimating optical system 79 collimates the laser light generated by the light source unit 11 and emitted through the optical fiber cable 50. The horizontal scanning unit 80 reciprocally scans the laser beam collimated by the collimating optical system 79 in the horizontal direction for image display. The vertical scanning unit 90 scans the laser beam scanned in the horizontal direction by the horizontal scanning unit 80 in the vertical direction. The first relay optical system 85 is provided between the horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90. The second relay optical system 95 is for emitting laser light scanned in the horizontal and vertical directions by the horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90 to the pupil 101a of the observer.

水平走査部80及び垂直走査部90、ならびに第1リレー光学系85は、光ファイバケーブル50から入射されたレーザ光を、画像として観察者の網膜101bに投影可能な状態とするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光束とするための光走査装置及び光学系である。つまり、本実施形態では、水平走査部80及び垂直走査部90を含む構成が、光源部110から出射された光束を2次元方向に走査する走査部として機能する。したがって、以下の説明では、水平走査部80及び垂直走査部90を総称して走査部ともいう。   The horizontal scanning unit 80, the vertical scanning unit 90, and the first relay optical system 85 are arranged in the horizontal direction so that the laser light incident from the optical fiber cable 50 can be projected as an image onto the retina 101b of the observer. And an optical system for scanning in the vertical direction to obtain a scanning light beam. That is, in the present embodiment, the configuration including the horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90 functions as a scanning unit that scans the light beam emitted from the light source unit 110 in a two-dimensional direction. Therefore, in the following description, the horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90 are collectively referred to as a scanning unit.

水平走査部80は、共振型の偏向素子81と、水平走査駆動回路82とを備える。偏向素子81は、レーザ光を水平方向に走査するため偏向面を有する。水平走査駆動回路82は、偏向素子81を共振させて偏向素子81の偏向面(反射面)を揺動させる駆動信号を、水平駆動信号61に基づいて発生させる。   The horizontal scanning unit 80 includes a resonance type deflection element 81 and a horizontal scanning drive circuit 82. The deflection element 81 has a deflection surface for scanning the laser beam in the horizontal direction. The horizontal scanning drive circuit 82 generates a drive signal that resonates the deflection element 81 and swings the deflection surface (reflection surface) of the deflection element 81 based on the horizontal drive signal 61.

一方、垂直走査部90は、非共振型の偏向素子91と、垂直走査駆動回路92とを備える。偏向素子91は、レーザ光を垂直方向に走査するため偏向面(反射面)を有する。垂直走査駆動回路92は、偏向素子91の偏向面を非共振状態で揺動させる駆動信号を、垂直駆動信号62に基づいて発生させる。垂直走査部90は、表示すべき画像の1フレーム毎に、画像を形成するためのレーザ光を最初の水平走査線から最後の水平走査線に向かって垂直に走査する。これにより、2次元走査された画像が形成される。ここで「水平走査線」とは、水平走査部80による水平方向への1走査を意味する。   On the other hand, the vertical scanning unit 90 includes a non-resonant deflection element 91 and a vertical scanning drive circuit 92. The deflection element 91 has a deflection surface (reflection surface) for scanning the laser beam in the vertical direction. The vertical scanning drive circuit 92 generates a drive signal for swinging the deflection surface of the deflection element 91 in a non-resonant state based on the vertical drive signal 62. The vertical scanning unit 90 vertically scans a laser beam for forming an image from the first horizontal scanning line toward the last horizontal scanning line for each frame of the image to be displayed. Thereby, a two-dimensionally scanned image is formed. Here, the “horizontal scanning line” means one scanning in the horizontal direction by the horizontal scanning unit 80.

また、水平走査部80と垂直走査部90との間でレーザ光を中継する第1リレー光学系85は、水平走査部80が有する偏向素子81の偏向面によって水平方向に走査されたレーザ光を、垂直走査部90が有する偏向素子91の偏向面に収束させる。そして、偏向素子91の偏向面に収束したレーザ光が、この偏向素子91の偏向面によって垂直方向に走査され、画像光Lyとして形成される。画像光Lyとしてのレーザ光は、正の屈折力を持つ2つのレンズ95a、95bが直列配置された第2リレー光学系95を介して、観察者の眼Yの前方に位置するハーフミラー9で反射させられて観察者の瞳孔101aに入射する。これにより、網膜101b上に、画像信号Sに応じた表示画像が投影される。このようにして、観察者は、画像光Lyを表示画像として認識することとなる。   The first relay optical system 85 that relays the laser light between the horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90 receives the laser light scanned in the horizontal direction by the deflection surface of the deflection element 81 included in the horizontal scanning unit 80. Then, the light is converged on the deflection surface of the deflection element 91 included in the vertical scanning unit 90. Then, the laser beam converged on the deflection surface of the deflection element 91 is scanned in the vertical direction by the deflection surface of the deflection element 91 to be formed as image light Ly. The laser light as the image light Ly is transmitted through the second mirror optical system 95 in which two lenses 95a and 95b having positive refractive power are arranged in series to the half mirror 9 positioned in front of the eye Y of the observer. It is reflected and enters the observer's pupil 101a. Thereby, the display image according to the image signal S is projected on the retina 101b. In this way, the observer recognizes the image light Ly as a display image.

また、第2リレー光学系95においては、レンズ95aによって、それぞれのレーザ光がそのレーザ光の中心線を相互に略平行にされ、かつそれぞれ収束レーザ光に変換される。そして、レンズ95aによって変換されたレーザ光は、レンズ95bによってそれぞれほぼ平行なレーザ光となると共に、これらのレーザ光の中心線が観察者の瞳孔101aに収束するように変換される。このレンズ95bは、走査部で走査された画像光Ly(レーザ光)を観察者の眼Yに入射させて、観察者の網膜101b上に画像信号Sに応じた画像を投影する接眼光学系として機能する。このように、本実施形態では、第2リレー光学系95及びハーフミラー9を含む構成が、走査部によって走査された光束を観察者の眼Yの網膜101bへ投射して、画像を投影する投射部として機能する。   Further, in the second relay optical system 95, the respective laser beams are made substantially parallel to each other by the lenses 95a and converted into convergent laser beams. The laser light converted by the lens 95a is converted into substantially parallel laser light by the lens 95b, and the center line of these laser lights is converted so as to converge on the pupil 101a of the observer. This lens 95b is an eyepiece optical system that projects image light Ly (laser light) scanned by the scanning unit into the observer's eye Y and projects an image corresponding to the image signal S onto the observer's retina 101b. Function. As described above, in the present embodiment, the configuration including the second relay optical system 95 and the half mirror 9 projects the light beam scanned by the scanning unit onto the retina 101b of the observer's eye Y to project an image. It functions as a part.

〔光源部の構成〕
続いて、図3、図4、及び図5を参照しながら、光源部110の構成について説明する。図3に示すように、光源部110は、光源120と、ビーム径拡大光学系150と、磁気光学変調器140とを有する。
[Configuration of light source section]
Next, the configuration of the light source unit 110 will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. As shown in FIG. 3, the light source unit 110 includes a light source 120, a beam diameter expanding optical system 150, and a magneto-optic modulator 140.

(光源120)
光源120は、赤色レーザ生成部121と緑色レーザ生成部122と青色レーザ生成部123とを有する。赤色レーザ生成部121は、赤色レーザ光Lrを発生させる固体レーザであるRレーザ124と、このRレーザ124を駆動するためのRレーザドライバ125とを有する。
(Light source 120)
The light source 120 includes a red laser generator 121, a green laser generator 122, and a blue laser generator 123. The red laser generation unit 121 includes an R laser 124 that is a solid-state laser that generates red laser light Lr, and an R laser driver 125 that drives the R laser 124.

緑色レーザ生成部122及び青色レーザ生成部123も、赤色レーザ生成部121と同様に構成される。すなわち、緑色レーザ生成部122は、緑色レーザ光Lgを発生させる固体レーザであるGレーザ126と、このGレーザ126を駆動するためのGレーザドライバ127とを有する。また、青色レーザ生成部123は、青色レーザ光Lbを発生させる固体レーザであるBレーザ128と、このBレーザ128を駆動するためのBレーザドライバ129とを有する。   The green laser generator 122 and the blue laser generator 123 are also configured in the same manner as the red laser generator 121. That is, the green laser generator 122 includes a G laser 126 that is a solid-state laser that generates the green laser light Lg, and a G laser driver 127 for driving the G laser 126. The blue laser generation unit 123 includes a B laser 128 that is a solid-state laser that generates the blue laser light Lb, and a B laser driver 129 for driving the B laser 128.

上述のとおり各レーザ生成部121,122,123に対する駆動信号60r,60g,60bには、レーザのON/OFF信号が含まれる。つまり、赤色レーザ生成部121においては、R駆動信号60rにより、赤色レーザ光LrのON/OFFが制御される。同様に、緑色レーザ生成部122においては、G駆動信号60gにより、緑色レーザ光LgのON/OFFが制御され、青色レーザ生成部123においては、B駆動信号60bにより、青色レーザ光LbのON/OFFが制御される。   As described above, the drive signals 60r, 60g, and 60b for the laser generators 121, 122, and 123 include laser ON / OFF signals. That is, in the red laser generator 121, ON / OFF of the red laser light Lr is controlled by the R drive signal 60r. Similarly, in the green laser generator 122, ON / OFF of the green laser light Lg is controlled by the G drive signal 60g, and in the blue laser generator 123, ON / OFF of the blue laser light Lb is controlled by the B drive signal 60b. OFF is controlled.

各レーザ124,126,128から出射したレーザ光Lr,Lg,Lbは、ダイクロイックミラー131,132,133に入射する。その後、これらのダイクロイックミラー131,132,133により、各レーザ光Lr,Lg,Lbが波長に関して選択的に反射・透過して、ビーム径拡大光学系150を介して磁気光学変調器140に入射する。なお、赤色レーザ生成部121、緑色レーザ生成部122、及び青色レーザ生成部123のそれぞれから出射されるレーザ光は時分割で出射される。   Laser beams Lr, Lg, and Lb emitted from the lasers 124, 126, and 128 are incident on the dichroic mirrors 131, 132, and 133. Thereafter, the laser beams Lr, Lg, and Lb are selectively reflected and transmitted with respect to the wavelength by these dichroic mirrors 131, 132, and 133, and enter the magneto-optical modulator 140 through the beam diameter expanding optical system 150. . The laser beams emitted from each of the red laser generation unit 121, the green laser generation unit 122, and the blue laser generation unit 123 are emitted in a time division manner.

具体的には、Rレーザ124から出射される赤色レーザ光Lrは、ダイクロイックミラー131に入射し、このダイクロイックミラー131を透過して、光源120からの出射光を形成する。また、Gレーザ126から出射される緑色レーザ光Lgは、ダイクロイックミラー132に入射し、このダイクロイックミラー132によってダイクロイックミラー131に向けて反射させられる。その後、ダイクロイックミラー131に入射した緑色レーザ光Lgは、このダイクロイックミラー131によってビーム径拡大光学系150へ向けて反射させられ、光源120からの出射光を形成する。   Specifically, the red laser light Lr emitted from the R laser 124 is incident on the dichroic mirror 131, passes through the dichroic mirror 131, and forms emitted light from the light source 120. Further, the green laser light Lg emitted from the G laser 126 is incident on the dichroic mirror 132 and is reflected by the dichroic mirror 132 toward the dichroic mirror 131. Thereafter, the green laser light Lg incident on the dichroic mirror 131 is reflected by the dichroic mirror 131 toward the beam diameter expanding optical system 150 to form light emitted from the light source 120.

また、Bレーザ128から出射される青色レーザ光Lbは、ダイクロイックミラー133に入射し、このダイクロイックミラー133によってダイクロイックミラー132に向けて反射させられる。その後、ダイクロイックミラー132に入射した青色レーザ光Lbは、このダイクロイックミラー132を透過した後、ダイクロイックミラー131に入射する。その後、ダイクロイックミラー131に入射した青色レーザ光Lbは、このダイクロイックミラー131によってビーム径拡大光学系150へ向けて反射させられ、光源120からの出射光を形成する。なお、各レーザ124,126,128からのレーザ光Lr,Lg,Lbを光源120からの出射光として出射させるための光学系の構成は、各レーザ124,126,128から出射するレーザ光Lr,Lg,Lbが波長に関して選択的に反射・透過させられる構成であれば限定されるものではない。   Further, the blue laser light Lb emitted from the B laser 128 is incident on the dichroic mirror 133 and is reflected by the dichroic mirror 133 toward the dichroic mirror 132. Thereafter, the blue laser light Lb incident on the dichroic mirror 132 passes through the dichroic mirror 132 and then enters the dichroic mirror 131. Thereafter, the blue laser light Lb incident on the dichroic mirror 131 is reflected by the dichroic mirror 131 toward the beam diameter expanding optical system 150 to form light emitted from the light source 120. The configuration of the optical system for emitting the laser beams Lr, Lg, and Lb from the lasers 124, 126, and 128 as the emitted light from the light source 120 is the same as the laser beams Lr and Lr emitted from the lasers 124, 126, and 128, respectively. There is no limitation as long as Lg and Lb can be selectively reflected and transmitted with respect to the wavelength.

そして、光源120は、赤色レーザ光Lr、緑色レーザ光Lg及び青色レーザ光Lbを時分割で順次出射する。すなわち、図3に示すように、光源120は、三色のレーザ光Lr,Lg,Lbを、例えばあらかじめ設定された単位時間毎に、所定の順番で繰り返して照射する。そして、このように三色のレーザ光Lr,Lg,Lbが時分割で順次出射される光源部110において、ドライバ146は、赤色レーザ光Lr、緑色レーザ光Lg及び青色レーザ光Lbのそれぞれの強度を順次変調する。つまり、光源120から順番に出射される三色のレーザ光Lr,Lg,Lbが、出射される順番に対応して磁気光学変調器140において順次強度変調を受ける。   The light source 120 sequentially emits the red laser light Lr, the green laser light Lg, and the blue laser light Lb in a time division manner. That is, as shown in FIG. 3, the light source 120 repeatedly irradiates the three colors of laser beams Lr, Lg, and Lb in a predetermined order, for example, every preset unit time. In the light source unit 110 that sequentially emits the three colors of laser beams Lr, Lg, and Lb in this manner, the driver 146 has the intensities of the red laser beam Lr, the green laser beam Lg, and the blue laser beam Lb. Are sequentially modulated. That is, the three-color laser beams Lr, Lg, and Lb emitted in order from the light source 120 are sequentially subjected to intensity modulation in the magneto-optic modulator 140 in accordance with the order of emission.

このように、本実施形態の光源部110においては、三色のレーザ光Lr,Lg,Lbそれぞれについての出射及び強度変調の処理が、単位時間毎に順次振り分けられて行われる。このようなレーザ光の色毎の時分割処理により、三色のレーザ光Lr,Lg,Lbで一つの磁気光学変調器140が共用される。   As described above, in the light source unit 110 of the present embodiment, the emission and intensity modulation processing for each of the three colors of laser beams Lr, Lg, and Lb is sequentially distributed and performed for each unit time. By such time-division processing for each color of the laser light, one magneto-optic modulator 140 is shared by the three colors of laser light Lr, Lg, and Lb.

こうしたレーザ光の色毎の時分割処理において、各色のレーザ光の出射及び強度変調の順番は、特に限定されない。また、レーザ光の色毎の時分割処理において、単位時間毎のレーザ光の出射、つまり各色のレーザ光の出射及び停止を切り替えるためのON/OFF制御は、各色のレーザ光に対応するレーザドライバ125,127,129それぞれに対して入力される駆動信号60r,60g,60bに基づいて行われる。なお、各色のレーザ光のON/OFF制御のための制御信号については、磁気光学変調器140においてレーザ光の強度変調を制御するためのドライバ146から、各レーザドライバ125,127,129のそれぞれに対して入力される構成が採用されてもよい。   In such time division processing for each color of laser light, the order of emission of laser light of each color and intensity modulation is not particularly limited. In the time division processing for each color of the laser light, the laser driver corresponding to the laser light of each color is used to switch the emission of the laser light per unit time, that is, the emission / stop of the laser light of each color. This is performed based on drive signals 60r, 60g, and 60b input to 125, 127, and 129, respectively. The control signal for ON / OFF control of the laser light of each color is sent from the driver 146 for controlling the intensity modulation of the laser light in the magneto-optic modulator 140 to each of the laser drivers 125, 127, and 129. The structure input with respect to it may be employ | adopted.

(ビーム径拡大光学系150)
ビーム径拡大光学系150は、光源120から出射されたレーザ光Lr,Lg,Lbのビーム径を拡大させる拡大レンズ151と、拡大レンズ151によりビーム径が拡大されたレーザ光を平行光にするためのコリメートレンズ152とを有する。つまり、光源120から出射されるレーザ光Lr,Lg,Lbは、リレー光学系150において、拡大レンズ151により発散させられてビーム径が拡大し、コリメートレンズ152により平行光化される。
(Beam Diameter Expansion Optical System 150)
The beam diameter expanding optical system 150 expands the beam diameters of the laser beams Lr, Lg, and Lb emitted from the light source 120, and converts the laser beam whose beam diameter is expanded by the magnifying lens 151 into parallel light. A collimating lens 152. In other words, the laser beams Lr, Lg, and Lb emitted from the light source 120 are diverged by the magnifying lens 151 in the relay optical system 150 to increase the beam diameter, and are collimated by the collimator lens 152.

(磁気光学変調器140)
磁気光学変調器140は、磁気光学式の空間変調器であり、磁気光学素子141と、コイル142とを有する。磁気光学素子141は、複数の層からなる例えば厚さ数ミリ程度の積層構造を有し、光を透過可能に構成される。
(Magneto-optic modulator 140)
The magneto-optic modulator 140 is a magneto-optic spatial modulator, and includes a magneto-optic element 141 and a coil 142. The magneto-optical element 141 has a laminated structure composed of a plurality of layers, for example, about several millimeters thick, and is configured to transmit light.

磁気光学素子141は、例えば磁性ガーネット膜や1次元磁性フォトニック結晶等の磁気光学効果を有する光磁気材料からなる磁化層を有する。この磁化層は、磁気光学効果(ファラデー効果)によって、入射する光に対して磁化の方向に応じた偏光方向の回転を与える。   The magneto-optical element 141 has a magnetic layer made of a magneto-optical material having a magneto-optical effect such as a magnetic garnet film or a one-dimensional magneto-photonic crystal. This magnetized layer gives rotation of the polarization direction corresponding to the direction of magnetization to incident light by the magneto-optic effect (Faraday effect).

コイル142は、磁気光学素子141に対して磁界を発生させるためのものである。つまり、コイル142は、磁気光学素子141に磁場を印加するための手段である。コイル142は、磁気光学素子141に対して、磁気光学素子141における光の入射側(図3において左側)に隣接するように配置されている。なお、本実施形態では、コイル142は、磁気光学素子141に対して光の入射側に配置されているが、その反対側、すなわち光の出射側(図3において右側)に配置されてもよい。コイル142は、薄膜コイル144を有する。   The coil 142 is for generating a magnetic field with respect to the magneto-optical element 141. That is, the coil 142 is a means for applying a magnetic field to the magneto-optical element 141. The coil 142 is disposed adjacent to the magneto-optic element 141 on the light incident side (left side in FIG. 3) of the magneto-optic element 141. In this embodiment, the coil 142 is disposed on the light incident side with respect to the magneto-optical element 141, but may be disposed on the opposite side, that is, on the light emitting side (right side in FIG. 3). . The coil 142 has a thin film coil 144.

図4に示すように、薄膜コイル144は、導線が渦巻き状に巻かれたものであり、磁気光学素子141における磁化の方向を設定するための磁界を発生させる。薄膜コイル144は、磁気光学素子141に対して、膜面が光の入射面に対して略平行となる姿勢で隣接するように配置される。   As shown in FIG. 4, the thin film coil 144 is a conductive wire wound in a spiral shape, and generates a magnetic field for setting the direction of magnetization in the magneto-optical element 141. The thin film coil 144 is disposed so as to be adjacent to the magneto-optical element 141 in a posture in which the film surface is substantially parallel to the light incident surface.

コイル142は、電流の供給を受けることで、薄膜コイル144において磁気光学素子141に対して磁界を発生させる。そして、薄膜コイル144に対して供給される電流、つまり薄膜コイル144によって発生する磁界が制御されることにより、磁気光学素子141を透過する光に対して与えられる偏光方向の回転量(回転角度)が調整される。   The coil 142 generates a magnetic field with respect to the magneto-optical element 141 in the thin film coil 144 by receiving supply of electric current. Then, by controlling the current supplied to the thin film coil 144, that is, the magnetic field generated by the thin film coil 144, the rotation amount (rotation angle) of the polarization direction given to the light transmitted through the magneto-optical element 141 is controlled. Is adjusted.

また、磁気光学変調器140は、磁気光学素子141の動作を制御するためのドライバ146を有する。ドライバ146は、具体的には、コイル142が有する薄膜コイル144に対して供給する電流の方向及び大きさを制御することで、磁気光学素子141が透過する光に対して与える偏光方向の回転量(回転角度)を制御する。   In addition, the magneto-optical modulator 140 includes a driver 146 for controlling the operation of the magneto-optical element 141. Specifically, the driver 146 controls the direction and the magnitude of the current supplied to the thin film coil 144 included in the coil 142, whereby the rotation amount of the polarization direction given to the light transmitted by the magneto-optical element 141 is controlled. (Rotation angle) is controlled.

したがって、ドライバ146は、コイル142の薄膜コイル144に対して電流を供給する電源部146aを有する。そして、コイル142の薄膜コイル144は、例えば薄膜コイル144の端部に形成される端子や磁気光学素子141において導電性を有する部分等に接続される配線を介して通電されるように電源部146aに接続される。電源部146aは、パルス電流を薄膜コイル144に供給する。ただし、電源部146aから薄膜コイル144に供給される電流は、直流電流であってもよい。   Therefore, the driver 146 includes a power supply unit 146 a that supplies current to the thin film coil 144 of the coil 142. The thin-film coil 144 of the coil 142 is energized through, for example, a terminal formed at an end of the thin-film coil 144 or a wiring connected to a conductive portion of the magneto-optical element 141 or the like. Connected to. The power supply unit 146 a supplies a pulse current to the thin film coil 144. However, the current supplied from the power supply unit 146a to the thin film coil 144 may be a direct current.

ドライバ146は、磁気光学素子141の制御を、変調信号である駆動信号60aに基づいて行う。すなわち、駆動信号60aは、磁気光学素子141において入射する光に与えられる、磁化の方向に応じた偏光方向の回転を調整するための信号である。駆動信号60aは、画像信号供給回路13から光源部110に送られる光源駆動信号60(図2参照)に含まれる。つまり、磁気光学変調器140は、光源120から出射したレーザ光の強度を、駆動信号60aを受けるドライバ146によって、光源駆動信号60に基づいて変調する。   The driver 146 controls the magneto-optical element 141 based on the drive signal 60a that is a modulation signal. That is, the drive signal 60a is a signal for adjusting the rotation of the polarization direction according to the direction of magnetization given to the light incident on the magneto-optical element 141. The drive signal 60a is included in the light source drive signal 60 (see FIG. 2) sent from the image signal supply circuit 13 to the light source unit 110. That is, the magneto-optic modulator 140 modulates the intensity of the laser light emitted from the light source 120 based on the light source drive signal 60 by the driver 146 that receives the drive signal 60a.

なお、本実施形態のRSD1においては、磁気光学素子141に対して磁界を発生させるための構成として、薄膜コイル144を有するコイル142が用いられているが、これに限定されるものではない。したがって、磁気光学素子141に対して磁界を発生させるための構成としては、例えば、磁性体を用いる構成や、磁気光学素子141を電極間に介装させ、その磁気光学素子141を挟み込む電極によって磁気光学素子141に対する磁界を発生させる構成等であってもよい。   In the RSD 1 of the present embodiment, the coil 142 having the thin film coil 144 is used as a configuration for generating a magnetic field with respect to the magneto-optical element 141. However, the present invention is not limited to this. Therefore, as a configuration for generating a magnetic field with respect to the magneto-optical element 141, for example, a configuration using a magnetic material, or a magneto-optical element 141 interposed between electrodes and magnetized by an electrode sandwiching the magneto-optical element 141 is used. The structure etc. which generate | occur | produce the magnetic field with respect to the optical element 141 may be sufficient.

また、磁気光学変調器140においては、磁気光学素子141における光の入射側(図3において左側)及び光の出射側(同図において右側)に、互いに偏光方向が直交する偏光板147、148が設けられている。偏光板147、148は、いずれも入射する光について直線偏光を行う直線偏光板であり、その偏光方向が互いに直交する。   In the magneto-optic modulator 140, polarizing plates 147 and 148 having polarization directions orthogonal to each other are provided on the light incident side (left side in FIG. 3) and the light exit side (right side in FIG. 3) of the magneto-optical element 141. Is provided. The polarizing plates 147 and 148 are linear polarizing plates that linearly polarize incident light, and their polarization directions are orthogonal to each other.

磁気光学素子141における光の入射側に設けられる偏光板(以下「入射側偏光板」という。)147は、光源120から出射されるレーザ光の光路上において、磁気光学素子141の入射側に設けられるコイル142に対して、レーザ光の進行方向の後側(図3において左側)に所定の間隔を隔てた位置に設けられる。また、磁気光学素子141における光の出射側に設けられる偏光板(以下「出射側偏光板」という。)148は、光源120から出射されるレーザ光の光路上において、磁気光学素子141に対して、レーザ光の進行方向の前側(図3において右側)に所定の間隔を隔てた位置に設けられる。ただし、入射側偏光板147は、コイル142に対して隣接するように設けられてもよく、出射側偏光板148は、磁気光学素子141に対して隣接するように設けられてもよい。   A polarizing plate (hereinafter referred to as “incident side polarizing plate”) 147 provided on the light incident side of the magneto-optical element 141 is provided on the incident side of the magneto-optical element 141 on the optical path of the laser light emitted from the light source 120. The coil 142 is provided at a position at a predetermined interval on the rear side (left side in FIG. 3) in the traveling direction of the laser beam. Further, a polarizing plate (hereinafter referred to as “emission-side polarizing plate”) 148 provided on the light emission side of the magneto-optical element 141 is relative to the magneto-optical element 141 on the optical path of the laser light emitted from the light source 120. The laser beam is provided at a position at a predetermined interval on the front side (right side in FIG. 3) in the traveling direction of the laser beam. However, the incident side polarizing plate 147 may be provided so as to be adjacent to the coil 142, and the emission side polarizing plate 148 may be provided so as to be adjacent to the magneto-optical element 141.

このように、本実施形態の磁気光学変調器140は、光源120から出射されるレーザ光の光路上に、第1の直線偏光板としての入射側偏光板147と、入射側偏光板147の偏光特性に対して直交する偏光特性を有する第2の直線偏光板としての出射側偏光板148と、入射側偏光板147と出射側偏光板148との間に挟まれた磁気光学素子141とを配置する。ただし、入射側偏光板147及び出射側偏光板148の偏光方向については、必ずしも互いに直交する必要はなく、適切な角度関係に適宜調整され得る。   As described above, the magneto-optic modulator 140 according to this embodiment includes the incident-side polarizing plate 147 as the first linear polarizing plate and the polarization of the incident-side polarizing plate 147 on the optical path of the laser light emitted from the light source 120. An output side polarizing plate 148 as a second linear polarizing plate having a polarization characteristic orthogonal to the characteristics, and a magneto-optical element 141 sandwiched between the incident side polarizing plate 147 and the output side polarizing plate 148 are disposed. To do. However, the polarization directions of the incident-side polarizing plate 147 and the outgoing-side polarizing plate 148 do not necessarily need to be orthogonal to each other, and can be appropriately adjusted to an appropriate angular relationship.

以上のような構成を備える磁気光学変調器140の動作について、図6及び図7を加えて説明する。磁気光学変調器140においては、駆動信号60aに従うドライバ146によって、薄膜コイル144に対してパルス電流が供給される。これにより、薄膜コイル144によって磁気光学素子141に対して磁界が印加される。このように磁気光学素子141に対して印加される磁界により、磁気光学素子141における磁化の方向が回転させられる。   The operation of the magneto-optical modulator 140 having the above configuration will be described with reference to FIGS. In the magneto-optic modulator 140, a pulse current is supplied to the thin film coil 144 by the driver 146 according to the drive signal 60a. As a result, a magnetic field is applied to the magneto-optical element 141 by the thin film coil 144. Thus, the direction of magnetization in the magneto-optical element 141 is rotated by the magnetic field applied to the magneto-optical element 141.

図6(a)に示すように、光源120から出射されたレーザ光は、様々な偏光成分を含む状態から、入射側偏光板147によってある方向(図における上下方向)の偏光成分P1だけを含むようにフィルタリングされる。入射側偏光板147を通過したレーザ光は、磁気光学素子141に入射する。磁気光学素子141においては、ドライバ146の電源部146aから薄膜コイル144に電流が流されることで得られる磁気光学効果(ファラデー効果)により、入射したレーザ光に対して、磁気光学素子141における磁化の方向に応じた偏光方向の回転が与えられる。   As shown in FIG. 6A, the laser light emitted from the light source 120 includes only a polarization component P1 in a certain direction (vertical direction in the figure) by the incident-side polarizing plate 147 from a state including various polarization components. To be filtered. The laser light that has passed through the incident side polarizing plate 147 enters the magneto-optical element 141. In the magneto-optical element 141, the magnetization of the magneto-optical element 141 is changed with respect to the incident laser light by a magneto-optical effect (Faraday effect) obtained by passing a current from the power supply unit 146 a of the driver 146 to the thin-film coil 144. A rotation of the polarization direction according to the direction is given.

すなわち、図6(b)に示すように、磁気光学素子141における入射光の偏光方向の回転角度が角度θである場合、偏光成分P1だけを含むレーザ光(同図(a)参照)は、偏光成分P1の偏光方向に対して角度θ回転した方向を偏光方向とする偏光成分P2に変調される。磁気光学素子141を透過することで変調されたレーザ光は、出射側偏光板148によってフィルタリングされる。   That is, as shown in FIG. 6B, when the rotation angle of the polarization direction of the incident light in the magneto-optical element 141 is the angle θ, the laser light including only the polarization component P1 (see FIG. 6A) is The light is modulated to a polarization component P2 having a polarization direction in a direction rotated by an angle θ with respect to the polarization direction of the polarization component P1. The laser light modulated by passing through the magneto-optical element 141 is filtered by the output side polarizing plate 148.

具体的には、出射側偏光板148は、前記のとおり偏光方向が入射側偏光板147の偏光方向に対して直交する。このため、図6(c)に示すように、出射側偏光板148によれば、磁気光学素子141を透過することで得られる偏光成分P2(同図(b)参照)だけを含むレーザ光から、入射側偏光板147を透過することで得られる偏光成分P1(同図(a)参照)の偏光方向に直交する方向(図における左右方向)の偏光成分P3が得られる。この偏光成分P3のレーザ光が、変調光Lc(図3参照)を形成する光として、磁気光学変調器140から出射する。   Specifically, as described above, the polarization direction of the output side polarizing plate 148 is orthogonal to the polarization direction of the incident side polarizing plate 147. For this reason, as shown in FIG. 6C, according to the output side polarizing plate 148, from the laser beam including only the polarization component P2 (see FIG. 6B) obtained by transmitting through the magneto-optical element 141. Then, a polarization component P3 in the direction (left-right direction in the figure) orthogonal to the polarization direction of the polarization component P1 (see FIG. 10A) obtained by transmitting through the incident-side polarizing plate 147 is obtained. The laser beam having the polarization component P3 is emitted from the magneto-optic modulator 140 as light forming the modulated light Lc (see FIG. 3).

<図3の146aが電流源となっているので修正>
一方、ドライバ146の電源部146aから薄膜コイル144に電流が流されない場合、つまり磁気光学素子141において磁気光学効果(ファラデー効果)が得られない場合、光源120から出射されるレーザ光は、磁気光学変調器140からの出射が妨げられる。すなわち、図7(a)に示すように、光源120から出射され、入射側偏光板147を透過することで得られる偏光成分P1のレーザ光は、磁気光学素子141を透過することによっても、磁気光学素子141における磁化の方向に応じた偏光方向の回転が与えられない。つまり、図7(b)に示すように、磁気光学素子141を透過したレーザ光は、偏光成分P1の状態のままである。
<Corrected because 146a in FIG. 3 is a current source>
On the other hand, when no current is passed from the power supply unit 146a of the driver 146 to the thin film coil 144, that is, when the magneto-optical effect (Faraday effect) cannot be obtained in the magneto-optical element 141, the laser light emitted from the light source 120 is magneto-optical. Emission from the modulator 140 is hindered. That is, as shown in FIG. 7A, the laser beam of the polarization component P1 emitted from the light source 120 and obtained by passing through the incident-side polarizing plate 147 is also transmitted through the magneto-optical element 141. The rotation of the polarization direction according to the direction of magnetization in the optical element 141 is not given. That is, as shown in FIG. 7B, the laser light transmitted through the magneto-optical element 141 remains in the state of the polarization component P1.

したがって、図7(c)に示すように、磁気光学素子141を透過したレーザ光は、出射側偏光板148によりフィルタリングされ、出射側偏光板148を透過できない。すなわち、磁気光学素子141を透過した偏光成分P1のレーザ光は、出射側偏光板148を透過することで得られる偏光成分を含まないことから、出射側偏光板148を透過する光、つまり磁気光学変調器140からの出射光は得られない。結果として、この場合、変調光Lc(図3参照)は得られない。   Therefore, as shown in FIG. 7C, the laser light that has passed through the magneto-optical element 141 is filtered by the output side polarizing plate 148 and cannot pass through the output side polarizing plate 148. That is, the laser beam of the polarization component P1 that has passed through the magneto-optical element 141 does not include the polarization component obtained by transmitting through the output-side polarizing plate 148. Therefore, the light that passes through the output-side polarizing plate 148, that is, magneto-optics. The outgoing light from the modulator 140 cannot be obtained. As a result, in this case, the modulated light Lc (see FIG. 3) cannot be obtained.

このように、磁気光学変調器140においては、磁気光学素子141による入射光に対する変調が行われることで、変調光Lcとして、出射側偏光板148の偏光成分(図6(c)、偏光成分P3参照)の出射光が得られる。したがって、磁気光学素子141による入射光に対する偏光方向の回転角度である角度θの大きさによって、変調光Lcの強度が変化する。すなわち、変調光Lcの明るさとしての強度に対応する偏光成分P3(図6(c))の振幅の大きさは、偏光成分P1または偏光成分P2の振幅の大きさに対してsinθが乗算された値に相当する。実際には、磁気光学変調器140によれば、磁気光学素子141による入射光に対する偏光方向の回転角度である角度θの大きさ等からして、入射光に対して数%程度の強度(明るさ)を有する微弱な光が得られる。つまり、なお、図6及び図7において、偏光成分を囲む破線の円は、レーザ光のビーム径を仮想的に示すものである。   As described above, in the magneto-optical modulator 140, the incident light is modulated by the magneto-optical element 141, whereby the polarization component of the output-side polarizing plate 148 (FIG. 6C, the polarization component P3) is obtained as the modulated light Lc. Reference light) is obtained. Accordingly, the intensity of the modulated light Lc varies depending on the magnitude of the angle θ that is the rotation angle of the polarization direction with respect to the incident light by the magneto-optical element 141. That is, the magnitude of the amplitude of the polarization component P3 (FIG. 6C) corresponding to the intensity as the brightness of the modulated light Lc is multiplied by sin θ with respect to the magnitude of the amplitude of the polarization component P1 or the polarization component P2. It corresponds to the value. In practice, according to the magneto-optic modulator 140, the intensity (brightness) of the incident light is several percent based on the magnitude of the angle θ that is the rotation angle of the polarization direction with respect to the incident light by the magneto-optical element 141. A weak light having a thickness). That is, in FIG. 6 and FIG. 7, the broken-line circle surrounding the polarization component virtually indicates the beam diameter of the laser light.

以上のように、磁気光学素子141において得られる磁気光学効果(ファラデー効果)により、光源120から出射されるレーザ光の強度が変調される。つまりは、磁気光学素子141におけるレーザ光の変調が制御されることで、磁気光学変調器140に入射して入射側偏光板147、磁気光学素子141及び出射側偏光板148を透過するレーザ光の透過率が制御される。すなわち、磁気光学素子141を有する磁気光学変調器140は、入射光を透過させ変調する透過型の磁気光学式空間変調器として構成される。   As described above, the intensity of the laser light emitted from the light source 120 is modulated by the magneto-optical effect (Faraday effect) obtained in the magneto-optical element 141. That is, by controlling the modulation of the laser beam in the magneto-optical element 141, the laser beam that enters the magneto-optical modulator 140 and passes through the incident-side polarizing plate 147, the magneto-optical element 141, and the emitting-side polarizing plate 148 is controlled. The transmittance is controlled. That is, the magneto-optic modulator 140 having the magneto-optic element 141 is configured as a transmission type magneto-optic spatial modulator that transmits and modulates incident light.

磁気光学変調器140において出射側偏光板148を透過したレーザ光は、変調光Lcとして磁気光学変調器140から出射され、結合光学系77によって光ファイバケーブル50内に入射し、光ファイバケーブル50によって投影ユニット10へと導かれる。   The laser light that has passed through the output-side polarizing plate 148 in the magneto-optic modulator 140 is emitted from the magneto-optic modulator 140 as modulated light Lc, is incident on the optical fiber cable 50 by the coupling optical system 77, and is transmitted by the optical fiber cable 50. Guided to the projection unit 10.

このように、本実施形態においては、磁気光学変調器140に備えられるドライバ146が、光源駆動信号60に基づいて磁気光学素子141に制御信号を入力して磁気光学素子141に入射した光の透過率を制御し、光源120から出射したレーザ光の強度を変調する制御部として機能する。ここで、ドライバ146から磁気光学素子141に対して入力される制御信号には、薄膜コイル144に対する電流についての制御信号が含まれる。   As described above, in this embodiment, the driver 146 provided in the magneto-optic modulator 140 inputs the control signal to the magneto-optical element 141 based on the light source drive signal 60 and transmits the light incident on the magneto-optic element 141. It functions as a control unit that controls the rate and modulates the intensity of the laser light emitted from the light source 120. Here, the control signal input to the magneto-optical element 141 from the driver 146 includes a control signal for the current to the thin film coil 144.

磁気光学変調器140においては、変調されるレーザ光の強度が、例えば256階調に制御される。つまりこの場合、ドライバ146によって薄膜コイル144に対して供給される電流の大きさが256段階に制御されることにより、磁気光学素子141が透過する光に対して与える偏光方向の回転量(回転角度)が256段階に制御される。   In the magneto-optic modulator 140, the intensity of the laser beam to be modulated is controlled to, for example, 256 gradations. That is, in this case, the magnitude of the current supplied to the thin film coil 144 by the driver 146 is controlled in 256 steps, so that the rotation amount (rotation angle) of the polarization direction given to the light transmitted by the magneto-optical element 141 is increased. ) Is controlled in 256 steps.

すなわち、出射側偏光板148から出射するレーザ光の強度が、0の状態(変調光Lcが得られない状態)から255段階に分けられる。そして、レーザ光の各強度に対応するように、薄膜コイル144に対して供給される電流の大きさにより制御される磁気光学素子141における偏光方向の回転量(回転角度)が、256段階に制御される。これにより、磁気光学変調器140において変調されるレーザ光の強度が256階調に制御される。   That is, the intensity of the laser light emitted from the emission-side polarizing plate 148 is divided into 255 levels from a state of 0 (a state where the modulated light Lc cannot be obtained). Then, the rotation amount (rotation angle) of the polarization direction in the magneto-optical element 141 controlled by the magnitude of the current supplied to the thin film coil 144 is controlled in 256 steps so as to correspond to each intensity of the laser light. Is done. Thereby, the intensity of the laser beam modulated in the magneto-optic modulator 140 is controlled to 256 gradations.

以上のように、磁気光学変調器140に備えられる磁気光学素子141については、複数のセグメントに分割されてもよい。以下では、磁気光学素子141が複数のセグメントに分割される構成(以下「分割構成」という。)について、図8〜図12を参照して説明する。   As described above, the magneto-optical element 141 provided in the magneto-optical modulator 140 may be divided into a plurality of segments. Hereinafter, a configuration in which the magneto-optical element 141 is divided into a plurality of segments (hereinafter referred to as “divided configuration”) will be described with reference to FIGS. 8 to 12.

図8及び図9に示すように、分割構成においては、磁気光学素子141が有する磁化層が、磁気光学効果(ファラデー効果)によって、入射する光に対して磁化の方向に応じた偏光方向の回転を与える複数のセル143を有する。複数のセル143は、2次元マトリクス状に配列される。各セル143については、それぞれ独立に磁化の方向が設定される。   As shown in FIGS. 8 and 9, in the divided configuration, the magnetization layer of the magneto-optical element 141 rotates the polarization direction according to the magnetization direction with respect to incident light by the magneto-optic effect (Faraday effect). Has a plurality of cells 143. The plurality of cells 143 are arranged in a two-dimensional matrix. For each cell 143, the direction of magnetization is set independently.

分割構成においては、コイル142が、磁気光学素子141を構成する複数の各セル143に対応して設けられる薄膜コイル144を有する。つまり、分割構成においては、コイル142は、少なくとも磁気光学素子141が有するセル143の数と同数の薄膜コイル144を有する。そして、薄膜コイル144は、各セル143における磁化の方向を独立に設定するための磁界を発生させる。薄膜コイル144は、各セル143に対して、膜面が光の入射面に対して略平行となる姿勢で隣接するように配置される。   In the divided configuration, the coil 142 includes a thin film coil 144 provided corresponding to each of the plurality of cells 143 constituting the magneto-optical element 141. That is, in the divided configuration, the coil 142 has at least as many thin-film coils 144 as the number of cells 143 included in the magneto-optical element 141. The thin film coil 144 generates a magnetic field for setting the direction of magnetization in each cell 143 independently. The thin film coil 144 is disposed so as to be adjacent to each cell 143 in a posture in which the film surface is substantially parallel to the light incident surface.

コイル142は、電流の供給を受けることで、各薄膜コイル144において各薄膜コイル144が対応するセル143に対して磁界を発生させる。そして、各薄膜コイル144に対して供給される電流、つまり各薄膜コイル144によって発生する磁界が制御されることにより、磁気光学素子141が有する各セル143について、それぞれ独立して透過率の制御が行われる。つまり、コイル142に供給される電流が調整されることにより、各セル143を透過する光に対して与えられる偏光方向の回転量(回転角度)が調整される。   The coil 142 receives a supply of electric current, and generates a magnetic field for each cell 143 corresponding to each thin film coil 144 in each thin film coil 144. By controlling the current supplied to each thin film coil 144, that is, the magnetic field generated by each thin film coil 144, the transmittance of each cell 143 included in the magneto-optical element 141 can be controlled independently. Done. That is, by adjusting the current supplied to the coil 142, the amount of rotation (rotation angle) in the polarization direction given to the light transmitted through each cell 143 is adjusted.

このように、本実施形態の磁気光学変調器140は、それぞれ独立して透過率を制御可能な複数の磁化設定要素として、互いに対応するセル143及び薄膜コイル144を含む複数のセル部145を有する。そして、磁気光学変調器140は、複数のセル部145を、レーザ光の入射方向に対して略直交する平面に2次元配列させている。   As described above, the magneto-optic modulator 140 according to the present embodiment includes a plurality of cell units 145 including the cells 143 and the thin film coils 144 corresponding to each other as a plurality of magnetization setting elements capable of independently controlling the transmittance. . In the magneto-optic modulator 140, the plurality of cell portions 145 are two-dimensionally arranged on a plane substantially orthogonal to the incident direction of the laser light.

すなわち、磁気光学変調器140が有する複数のセル部145は、磁気光学素子141のセル143の配列に対応して2次元マトリクス状に配列される。そして、この複数のセル部145の配列方向は、光源120から出射されるレーザ光の光軸L0に対して略直交する平面に沿う方向である(図3参照)。   That is, the plurality of cell units 145 included in the magneto-optic modulator 140 are arranged in a two-dimensional matrix corresponding to the arrangement of the cells 143 of the magneto-optical element 141. The arrangement direction of the plurality of cell portions 145 is a direction along a plane substantially orthogonal to the optical axis L0 of the laser light emitted from the light source 120 (see FIG. 3).

分割構成においては、ドライバ146は、各セル部145の動作を制御する。具体的には、ドライバ146は、各薄膜コイル144に対して供給する電流の方向及び大きさを制御することで、各セル部145が透過する光に対して与える偏光方向の回転量(回転角度)を制御する。したがって、分割構成においては、電源部146aは、各薄膜コイル144に対して独立に電流を供給する。そして、各薄膜コイル144は、例えば薄膜コイル144の端部に形成される端子や磁気光学素子141において導電性を有する部分等に接続される配線を介して、独立して通電されるように電源部146aに接続される。   In the divided configuration, the driver 146 controls the operation of each cell unit 145. Specifically, the driver 146 controls the direction and magnitude of the current supplied to each thin film coil 144, thereby rotating the amount of rotation (rotation angle) of the polarization direction given to the light transmitted by each cell unit 145. ) To control. Therefore, in the divided configuration, the power supply unit 146a supplies current to each thin film coil 144 independently. Each thin film coil 144 is supplied with power so that it can be energized independently through, for example, a terminal formed at the end of the thin film coil 144 or a wiring connected to a conductive portion in the magneto-optical element 141. Connected to the unit 146a.

また、ドライバ146による各セル部145の制御は、駆動信号60aに基づいて行われる。すなわち、分割構成においては、駆動信号60aは、各セル143において入射する光に与えられる、磁化の方向に応じた偏光方向の回転を調整するための信号である。   Further, the control of each cell unit 145 by the driver 146 is performed based on the drive signal 60a. That is, in the split configuration, the drive signal 60 a is a signal for adjusting the rotation of the polarization direction according to the direction of magnetization given to the light incident on each cell 143.

このように、分割構成においては、ドライバ146が、セル部145毎に制御信号を入力して各セル部145に入射した光の透過率を制御し、光源120から出射したレーザ光の強度を変調する制御部として機能する。ここで、ドライバ146から各セル部145に対して入力される制御信号には、薄膜コイル144に対する電流についての制御信号が含まれる。したがって、ドライバ146は、磁気光学素子141の各セル143に対応する薄膜コイル144を、2次元マトリクス状の配列において選択することで特定し、各薄膜コイル144に対して独立した信号を送る。   As described above, in the divided configuration, the driver 146 inputs a control signal for each cell unit 145 to control the transmittance of light incident on each cell unit 145 and modulate the intensity of the laser beam emitted from the light source 120. Functions as a control unit. Here, the control signal input from the driver 146 to each cell unit 145 includes a control signal for the current to the thin film coil 144. Therefore, the driver 146 specifies the thin film coils 144 corresponding to the cells 143 of the magneto-optical element 141 by selecting them in a two-dimensional matrix arrangement, and sends an independent signal to each thin film coil 144.

そして、分割構成における磁気光学変調器140の動作は、例えば次の通りである。すなわち、磁気光学変調器140においては、駆動信号60aに従うドライバ146によって、複数の薄膜コイル144に対して選択的にパルス電流が供給される。これにより、薄膜コイル144によって磁気光学素子141の各セル143に対して独立に磁界が印加される。このように各セル143に対して印加される磁界により、各セル143における磁化の方向が独立に回転させられる。したがって、分割構成においては、各セル部145について、磁気光学効果(ファラデー効果)が得られる場合(図6参照)と得られない場合(図7参照)とが独立して制御される。   For example, the operation of the magneto-optic modulator 140 in the divided configuration is as follows. That is, in the magneto-optic modulator 140, a pulse current is selectively supplied to the plurality of thin film coils 144 by the driver 146 according to the drive signal 60a. Thereby, a magnetic field is independently applied to each cell 143 of the magneto-optical element 141 by the thin film coil 144. Thus, the direction of magnetization in each cell 143 is independently rotated by the magnetic field applied to each cell 143. Therefore, in the divided configuration, each cell unit 145 is controlled independently when the magneto-optical effect (Faraday effect) is obtained (see FIG. 6) and when it is not obtained (see FIG. 7).

そして、分割構成では、ドライバ146は、セル部145毎に入力する制御信号によって、各セル部145に入射した光を透過させるかまたは遮断させるかを制御する。すなわち、ドライバ146は、セル部145に入射した光を透過させる場合は、セル部145に入力する制御信号により、前述したように、磁気光学素子141の各セル部145において薄膜コイル144に通電することで、入射側偏光板147を透過した偏光成分P1のレーザ光の偏光方向を偏光成分P2に変化させる。これにより、出射側偏光板148を透過した偏光成分P3のレーザ光が、変調光Lcを形成する光として得られる。   In the divided configuration, the driver 146 controls whether light incident on each cell unit 145 is transmitted or blocked by a control signal input to each cell unit 145. That is, when transmitting light incident on the cell unit 145, the driver 146 energizes the thin film coil 144 in each cell unit 145 of the magneto-optical element 141 in accordance with a control signal input to the cell unit 145 as described above. As a result, the polarization direction of the laser beam of the polarization component P1 transmitted through the incident side polarizing plate 147 is changed to the polarization component P2. As a result, the laser beam of the polarization component P3 that has passed through the emission-side polarizing plate 148 is obtained as the light that forms the modulated light Lc.

一方、ドライバ146は、セル部145に入射した光を遮断する場合は、セル部145に入力する制御信号により、前述したように、磁気光学素子141の各セル部145において薄膜コイル144に通電しないことで、入射側偏光板147を透過した偏光成分P1のレーザ光を、その偏光方向を維持しつつ透過させる。これにより、セル部145を透過したレーザ光は、出射側偏光板148を透過できずに出射側偏光板148において遮断される。   On the other hand, when blocking the light incident on the cell unit 145, the driver 146 does not energize the thin film coil 144 in each cell unit 145 of the magneto-optical element 141 by the control signal input to the cell unit 145 as described above. As a result, the laser beam of the polarization component P1 transmitted through the incident side polarizing plate 147 is transmitted while maintaining the polarization direction. As a result, the laser light transmitted through the cell unit 145 cannot be transmitted through the output side polarizing plate 148 but is blocked at the output side polarizing plate 148.

このように、ドライバ146は、セル部145に対する制御信号、具体的にはセル部145を構成する薄膜コイル144に対する電流についての制御信号により、磁気光学変調器140による変調光Lcが得られるようにセル部145に入射した光を透過させる場合と、セル部145に入射した光を遮断する場合とを、セル部145毎に独立して制御する。以下では、各セル部145について、入射する光を透過させる状態、つまりセル部145において入射する光の偏光方向を変化させる状態を「ON」の状態とし、入射する光を遮断する状態、つまりセル部145において入射する光の偏光方向を変化させない状態を「OFF」の状態とする。   As described above, the driver 146 can obtain the modulated light Lc from the magneto-optic modulator 140 by the control signal for the cell unit 145, specifically, the control signal for the current to the thin film coil 144 constituting the cell unit 145. The case where the light incident on the cell unit 145 is transmitted and the case where the light incident on the cell unit 145 is blocked are controlled independently for each cell unit 145. Hereinafter, for each cell unit 145, a state in which incident light is transmitted, that is, a state in which the polarization direction of light incident on the cell unit 145 is changed is set to “ON”, and a state in which incident light is blocked, that is, a cell. The state in which the polarization direction of the incident light in the unit 145 is not changed is set to the “OFF” state.

つまり、分割構成においては、ドライバ146により、複数のセル部145についてのONとOFFとが、各セル部145で独立に選択的に切り換えられる。ただし、セル部145が入射した光を透過させる場合については、コイル142に供給される電流の調整により、セル143を透過する光に対して与えられる偏光方向の回転量(回転角度)の調整、つまり変調光Lcの強度(明るさ)の調整は可能である。   In other words, in the split configuration, the driver 146 selectively switches ON and OFF for the plurality of cell units 145 independently at each cell unit 145. However, in the case where the cell portion 145 transmits the incident light, the amount of rotation (rotation angle) of the polarization direction given to the light transmitted through the cell 143 is adjusted by adjusting the current supplied to the coil 142. That is, the intensity (brightness) of the modulated light Lc can be adjusted.

そして、分割構成において、三色のレーザ光Lr,Lg,Lbの色毎の時分割処理が行われることで、時分割で3色のレーザ光の出射及び変調が行われ、各セル部145についての色が表現される。   In the divided configuration, the time division processing for each color of the three colors of laser beams Lr, Lg, and Lb is performed, so that the emission and modulation of the three colors of laser beams are performed in a time division manner. The color of is expressed.

また、本実施形態の磁気光学変調器140においては、2次元マトリクス状に配列されるセル部145が、16×16のマトリクス状に形成されるとともに、ドライバ146により、セル部145が制御され、レーザ光の強度が256階調に制御されることが好ましい。すなわち、この場合、図10に示すように、256個のセル部145が、光源120から出射されるレーザ光の光軸L0(図3参照)に対して略直交する平面に沿って、縦16列、横16列(16行)の態様で配列される。図10においては、各マス目が、セル143及び薄膜コイル144を含むセル部145を示す。   In the magneto-optic modulator 140 of the present embodiment, the cell portions 145 arranged in a two-dimensional matrix are formed in a 16 × 16 matrix, and the cell portion 145 is controlled by the driver 146. The intensity of the laser beam is preferably controlled to 256 gradations. That is, in this case, as shown in FIG. 10, the 256 cell portions 145 are vertically 16 along a plane substantially orthogonal to the optical axis L0 of the laser light emitted from the light source 120 (see FIG. 3). They are arranged in the form of 16 columns (16 rows). In FIG. 10, each square indicates a cell portion 145 including a cell 143 and a thin film coil 144.

そして、図10に示すように16×16のマトリクス状に2次元配列されるセル部145が、ドライバ146により、磁気光学変調器140を透過するレーザ光の強度、つまり変調光Lcの強度が256階調となるように制御される。すなわち、256個のセル部145について、ONのセル部145が0個の状態から、ONのセル部145が255個の状態まで、256段階に、磁気光学変調器140を透過するレーザ光の強度が調整される。言い換えると、256個のセル部145について、全てのセル部145がOFFの状態から、1個のセル部145を除いた残り全てのセル部145がONの状態まで、256段階に、磁気光学変調器140を透過するレーザ光の強度が調整される。   Then, as shown in FIG. 10, the cell portions 145 arranged two-dimensionally in a 16 × 16 matrix form have a laser beam intensity of 256 light transmitted through the magneto-optic modulator 140 by the driver 146, that is, the intensity of the modulated light Lc is 256. Control is performed so as to achieve gradation. That is, for 256 cell units 145, the intensity of the laser light transmitted through the magneto-optic modulator 140 in 256 steps from the state in which the number of ON cell units 145 is zero to the state in which the number of ON cell units 145 is 255. Is adjusted. In other words, for 256 cell units 145, magneto-optical modulation is performed in 256 steps from the state in which all cell units 145 are OFF to the state in which all the remaining cell units 145 except for one cell unit 145 are ON. The intensity of the laser light transmitted through the device 140 is adjusted.

したがって、ここでいうレーザ光の強度についての「階調」は、ONの状態(またはOFFの状態)のセル部145の個数によって定まる。以下では、256階調に制御されるレーザ光の強度を、256個のセル部145におけるONの状態のセル部145の数により表わす。つまりこの場合、レーザ光の強度は、ONの状態のセル部145の数に対応する、「0」〜「255」までの256個の数値により表わされる。また、以下では、便宜上、ONの状態のセル部145を「ONセル部145a」、OFFの状態のセル部145を「OFFセル部145b」とする。   Therefore, the “gradation” regarding the intensity of the laser light here is determined by the number of cell portions 145 in the ON state (or OFF state). In the following, the intensity of the laser beam controlled to 256 gradations is represented by the number of ON cell portions 145 in the 256 cell portions 145. That is, in this case, the intensity of the laser beam is represented by 256 numerical values from “0” to “255” corresponding to the number of the cell portions 145 in the ON state. Hereinafter, for convenience, the cell unit 145 in the ON state is referred to as “ON cell unit 145a”, and the cell unit 145 in the OFF state is referred to as “OFF cell unit 145b”.

図11においては、16×16のマトリクス状に配列されたセル部145群について、ONセル部145aを無着色、OFFセル部145bを着色の正方形で表わしている。図11(a)に示すように、レーザ光の強度が「0」の場合、256個のセル部145は、いずれもOFFセル部145bとなる。つまり、256個のセル部145においてONセル部145aが1個も存在しない。したがって、この場合、光源120から入射するレーザ光は、磁気光学変調器140においてセル部145を透過できずに遮断される。   In FIG. 11, in the cell unit 145 group arranged in a 16 × 16 matrix, the ON cell unit 145a is represented by a non-colored color, and the OFF cell unit 145b is represented by a colored square. As shown in FIG. 11A, when the intensity of the laser beam is “0”, the 256 cell portions 145 are all OFF cell portions 145b. That is, there is no ON cell unit 145a in 256 cell units 145. Therefore, in this case, the laser light incident from the light source 120 cannot be transmitted through the cell unit 145 in the magneto-optic modulator 140 and is blocked.

また、図11(b)に示すように、レーザ光の強度が「1」の場合、256個のセル部145のうち、1個のセル部145がONセル部145aとなる。図11(b)においては、1個のONセル部145aとして、16×16のマトリクス状の配列における左から8番目、上から8番目に位置する略中央のセル部145が用いられている。   As shown in FIG. 11B, when the intensity of the laser beam is “1”, one cell unit 145 among the 256 cell units 145 becomes the ON cell unit 145a. In FIG. 11B, as one ON cell portion 145a, a substantially central cell portion 145 located at the eighth position from the left and the eighth position from the top in the 16 × 16 matrix arrangement is used.

同様にして、図11(c)は、レーザ光の強度が「20」の状態を示し、同図(d)は、レーザ光の強度が「169」の状態を示す。図11(c)及び(d)においては、複数存在するONセル部145aの配列の一例として、各強度段階におけるレーザ光の強度を表す数値の数のONセル部145aが、点在する状態を示している。つまり、図11(c)及び(d)においては、16×16のマトリクス状に配列されたセル部145群において、各強度段階におけるレーザ光の強度を表す数値に対応する数のONセル部145aが、ランダムに存在する。   Similarly, FIG. 11C shows a state where the intensity of the laser beam is “20”, and FIG. 11D shows a state where the intensity of the laser beam is “169”. 11C and 11D, as an example of an array of a plurality of ON cell portions 145a, a state where ON cell portions 145a having a numerical value representing the intensity of laser light at each intensity stage are scattered. Show. That is, in FIGS. 11C and 11D, in the cell unit 145 group arranged in a 16 × 16 matrix, the number of ON cell units 145a corresponding to the numerical value indicating the intensity of the laser beam at each intensity level. Are randomly present.

また、図11(e)は、レーザ光の強度が「255」の状態を示す。この場合、256個のセル部145のうち、255個のセル部145がONセル部145aとなり、1個のセル部145のみがOFFセル部145bとなる。図11(e)においては、OFFセル部145bとして、16×16のマトリクス状の配列における左から16番目、上から1番目に位置する右上角のセル部145が用いられている。図11(e)に示すレーザ光の強度が「255」の状態が、256階調に制御されるレーザ光の強度について最も強度が高い状態に対応する。   FIG. 11E shows a state where the intensity of the laser beam is “255”. In this case, of the 256 cell units 145, 255 cell units 145 become ON cell units 145a, and only one cell unit 145 becomes an OFF cell unit 145b. In FIG. 11 (e), as the OFF cell portion 145b, the cell portion 145 in the upper right corner located at the 16th from the left and the first from the top in the 16 × 16 matrix arrangement is used. The state where the intensity of the laser beam shown in FIG. 11E is “255” corresponds to the state where the intensity of the laser beam controlled to 256 gradations is the highest.

このようにONセル部145aの数によって制御されるレーザ光の各強度段階において、ONセル部145aの位置は特に限定されない。つまり、例えば図11(b)に示すようにレーザ光の強度が「1」の場合については、16×16のマトリクス状の配列における位置にかかわらず1個のONセル部145aが存在する場合、レーザ光の強度は「1」となる。   Thus, the position of the ON cell unit 145a is not particularly limited in each intensity step of the laser light controlled by the number of the ON cell units 145a. That is, for example, as shown in FIG. 11B, when the intensity of the laser beam is “1”, when one ON cell portion 145a exists regardless of the position in the 16 × 16 matrix arrangement, The intensity of the laser light is “1”.

そこで、レーザ光の各強度段階においてONセル部145aとして用いるセル部145については、例えばランダムな配置にしたり強度の変化の度に規則的に変わる配置にしたりすることにより、16×16のマトリクス状に配列された256個のセル部145が均一的に用いられるように制御される。このような制御は、セル部145の経時劣化との関係から、セル部145についての長寿命化に貢献する。   Therefore, the cell unit 145 used as the ON cell unit 145a in each intensity step of the laser beam is, for example, a random arrangement or an arrangement that regularly changes whenever the intensity changes, thereby forming a 16 × 16 matrix. It is controlled so that 256 cell portions 145 arranged in a uniform manner are used. Such control contributes to extending the life of the cell unit 145 from the relationship with the aging of the cell unit 145.

このように、磁気光学変調器140においては、ドライバ146による16×16のマトリクス状に配列されたセル部145群についてのON/OFF制御により、レーザ光の強度が256階調に制御される。ただし、レーザ光の強度段階として、256個全てのセル部145がONセル部145aとなる状態を用いることもできる。このような強度段階が上述したように256階調に制御されるレーザ光の強度段階に加えられることで、ONセル部145aの数が0個から256個までの257階調の実現が可能となる。   As described above, in the magneto-optic modulator 140, the intensity of the laser beam is controlled to 256 gradations by the ON / OFF control of the cell units 145 arranged in a 16 × 16 matrix by the driver 146. However, a state in which all 256 cell portions 145 become ON cell portions 145a can be used as the laser light intensity stage. By adding such an intensity step to the intensity step of the laser beam controlled to 256 gradations as described above, it is possible to realize 257 gradations from 0 to 256 ON cell portions 145a. Become.

また、レーザ光の強度について、各段階における、16×16のマトリクス状に配列されたセル部145群のON/OFFパターンとしては、複数のONセル部145aが隣接して一つのまとまった領域を形成するように制御されることが好ましい。つまりこの場合、ドライバ146は、複数のセル部145のうち光を透過させるセル部145であるONセル部145aを隣接させて一つのまとまった透過領域となるように、制御信号を制御する。このような場合におけるセル部145群のON/OFFパターンの一例について、図12を用いて説明する。図12においては、図11と同様に16×16のマトリクス状に配列されたセル部145群について、ONセル部145aを無着色、OFFセル部145bを着色の正方形で表わしている。   In addition, regarding the intensity of the laser light, as an ON / OFF pattern of the cell unit 145 group arranged in a 16 × 16 matrix at each stage, a plurality of ON cell units 145a are adjacent to each other in a single region. It is preferably controlled to form. That is, in this case, the driver 146 controls the control signal so that the ON cell unit 145a that is the cell unit 145 that transmits light among the plurality of cell units 145 is adjacent to form a single transmission region. An example of the ON / OFF pattern of the cell unit 145 group in such a case will be described with reference to FIG. In FIG. 12, as in FIG. 11, in the cell unit 145 group arranged in a 16 × 16 matrix, the ON cell unit 145a is represented by non-colored and the OFF cell unit 145b is represented by a colored square.

図12(a),(b)は、図11(a),(b)と同様に、レーザ光の強度が「0」の場合及び「1」の場合を示している。そして、図12(c)に示すように、レーザ光の強度が「20」の場合において、20個のONセル部145aが、16×16のマトリクス状に配列されたセル部145群における略中央に、縦4列、横5列(5行)の態様で存在する。図12(c)においては、20個のONセル部145aとして、16×16のマトリクス状の配置における左から7−10番目、上から6−10番目の範囲に含まれるセル部145が用いられている。こうした16×16のマトリクス状に配列されたセル部145群におけるONセル部145aの集合領域が、隣接する複数のONセル部145aにより形成される一つのまとまった透過領域145cとして存在する。   FIGS. 12A and 12B show the case where the intensity of the laser beam is “0” and “1”, as in FIGS. 11A and 11B. Then, as shown in FIG. 12C, when the intensity of the laser beam is “20”, the 20 ON cell portions 145a are arranged at approximately the center in the cell portion 145 group arranged in a 16 × 16 matrix. Are present in the form of 4 vertical columns and 5 horizontal columns (5 rows). In FIG. 12C, as the 20 ON cell portions 145a, the cell portions 145 included in the 7-10th range from the left and the 6-10th range from the top in the 16 × 16 matrix arrangement are used. ing. A collection region of the ON cell portions 145a in the group of cell portions 145 arranged in a 16 × 16 matrix is present as a single transmission region 145c formed by a plurality of adjacent ON cell portions 145a.

すなわち、透過領域145cは、16×16のマトリクス状に配列されたセル部145群において、2個以上の複数のONセル部145aが隣接することで形成される島状の部分として存在する部分である。したがって、透過領域145cについて、一つのまとまった領域とは、複数のONセル部145aによって形成される領域の外縁で囲まれる範囲内に、OFFセル部145bが存在しない領域を意味する。このため、例えば環状に配置された複数のONセル部145aは、透過領域145cを形成するONセル部145aに含まれない。   That is, the transmissive region 145c is a portion that exists as an island-like portion formed by adjoining two or more ON cell portions 145a in a group of cell portions 145 arranged in a 16 × 16 matrix. is there. Therefore, with regard to the transmissive region 145c, a single region means a region where the OFF cell portion 145b does not exist within the range surrounded by the outer edge of the region formed by the plurality of ON cell portions 145a. For this reason, for example, the plurality of ON cell portions 145a arranged in a ring shape are not included in the ON cell portion 145a forming the transmission region 145c.

したがって、図12(d)に示すように、レーザ光の強度が「169」の場合においては、169個のONセル部145aが、例えば縦13列、横13列(13行)の態様で透過領域145cとして存在する。また、図12(e)は、図11(e)の場合と同様にレーザ光の強度が「255」の状態を示す。図12(e)に示すように、1個のOFFセル部145b以外の255個のセル部145がONセル部145aである状態においては、その255個のONセル部145aの領域部分が、透過領域145cとして存在する。   Therefore, as shown in FIG. 12D, when the intensity of the laser beam is “169”, 169 ON cell portions 145a are transmitted in, for example, 13 columns in the vertical direction and 13 columns in the horizontal direction (13 rows). It exists as area | region 145c. FIG. 12E shows a state in which the intensity of the laser beam is “255” as in the case of FIG. As shown in FIG. 12 (e), in a state where 255 cell parts 145 other than one OFF cell part 145b are ON cell parts 145a, the area part of 255 ON cell parts 145a is transparent. It exists as area | region 145c.

また、透過領域145cを形成するONセル部145aの配置形状については、回転対称の形状であることが好ましい。この場合、透過領域145cの形状としては、例えば、正方形、正五角形等の正多角形状や円形状等が採用される。このように、透過領域145cの形状が回転対称の形状とされることで、ドライバ146による256個のセル部145についてのON/OFF制御の容易化が図れる。   Moreover, it is preferable that the arrangement shape of the ON cell part 145a that forms the transmission region 145c is a rotationally symmetric shape. In this case, as the shape of the transmission region 145c, for example, a regular polygonal shape such as a square or a regular pentagon, a circular shape, or the like is employed. As described above, since the shape of the transmission region 145c is a rotationally symmetric shape, the ON / OFF control of the 256 cell units 145 by the driver 146 can be facilitated.

さらに、透過領域145cについては、その中心位置が光源120から出射されるレーザ光の光軸L0(図3参照)の位置と略一致するように形成されることが好ましい。すなわち、光軸L0の方向が256個のセル部145が配列される2次元平面に対して略垂直方向となるようにレーザ光が透過する構成において、その光軸L0の位置が、透過領域145cの2次元平面における中心の位置に対して略一致することが好ましい。この場合、ドライバ146は、透過領域145cの中心がレーザ光の光軸L0の位置と略一致するように制御信号を制御する。   Further, the transmission region 145c is preferably formed so that the center position thereof substantially coincides with the position of the optical axis L0 (see FIG. 3) of the laser light emitted from the light source 120. That is, in the configuration in which the laser beam is transmitted so that the direction of the optical axis L0 is substantially perpendicular to the two-dimensional plane on which 256 cell portions 145 are arranged, the position of the optical axis L0 is the transmission region 145c. It is preferable to substantially coincide with the center position in the two-dimensional plane. In this case, the driver 146 controls the control signal so that the center of the transmission region 145c substantially coincides with the position of the optical axis L0 of the laser beam.

ここで、透過領域145cの中心としては、例えば、透過領域145cに対する外接矩形の中心や外接円の中心に位置するセル部145が対応させられる。具体的には、例えばレーザ光の強度が「9」の場合において、透過領域145cとして3×3のマトリクス状に配置される9個のONセル部145aが形成されるときは、8個のONセル部145aによって囲まれる中心のONセル部145aの位置が、透過領域145cの中心の位置とされる。つまりこの場合、9個のONセル部145aのうち中心のONセル部145aがレーザ光の光軸L0の位置に略一致するように、透過領域145cが形成される位置がドライバ146からの制御信号によって制御される。ここで、透過領域145cの中心に対応するセル部145の特定の容易化を図る観点からも、前述したように透過領域145cが回転対称の形状であることが好ましい。   Here, as the center of the transmissive region 145c, for example, the cell portion 145 located at the center of the circumscribed rectangle or the center of the circumscribed circle with respect to the transmissive region 145c is associated. Specifically, for example, in the case where the intensity of the laser beam is “9”, when nine ON cell portions 145a arranged in a 3 × 3 matrix are formed as the transmission region 145c, eight ONs are formed. The position of the central ON cell part 145a surrounded by the cell part 145a is the central position of the transmission region 145c. That is, in this case, the position where the transmission region 145c is formed is the control signal from the driver 146 so that the center ON cell portion 145a of the nine ON cell portions 145a substantially coincides with the position of the optical axis L0 of the laser beam. Controlled by. Here, also from the viewpoint of facilitating the specification of the cell portion 145 corresponding to the center of the transmission region 145c, it is preferable that the transmission region 145c has a rotationally symmetric shape as described above.

さらに、磁気光学変調器140においてマトリクス状に形成されるセル部145の数については、16×16の配置に対して縦方向及び横方向に整数倍されてもよい。したがって、マトリクス状に形成されるセル部145の数については、例えば16×16の配置が縦方向及び横方向に2倍された32×32の配置であってもよい。   Further, the number of cell portions 145 formed in a matrix in the magneto-optic modulator 140 may be an integer multiple in the vertical and horizontal directions with respect to the 16 × 16 arrangement. Accordingly, the number of cell portions 145 formed in a matrix may be, for example, a 32 × 32 arrangement in which the 16 × 16 arrangement is doubled in the vertical and horizontal directions.

セル部145が32×32のマトリクス状に形成される場合、レーザ光の強度は、ONセル部145aが0個の状態から4個ずつ増加させられることで、256階調に制御可能となる。すなわち、ONセル部145aが0個の状態から、4個、8個、16個、・・・と、各強度段階におけるONセル部145aの数が4の倍数とされることで、ONセル部145aの数によって256段階のレーザ光の強度調整が可能となる。   In the case where the cell portions 145 are formed in a 32 × 32 matrix, the intensity of the laser light can be controlled to 256 gradations by increasing the ON cell portions 145a by four from zero. That is, when the number of ON cell units 145a is 0, the number of ON cell units 145a in each strength stage is a multiple of 4 from the state where there are no ON cell units 145a. The intensity of the laser beam can be adjusted in 256 steps depending on the number of 145a.

したがって、32×32に配置されるセル部145において1020(=4×255)個のONセル部145aが存在する状態が、256階調に制御されるレーザ光の強度について最も強度が高い状態に対応する。なお、セル部145が32×32のマトリクス状に形成される場合においても、1024(=32×32)個全てのセル部145がONセル部145aとなる状態が用いられることで、257階調の実現が可能となる。   Therefore, the state in which 1020 (= 4 × 255) ON cell portions 145a exist in the cell portions 145 arranged in 32 × 32 is the state in which the intensity is the highest with respect to the intensity of the laser light controlled to 256 gradations. Correspond. Even when the cell portions 145 are formed in a 32 × 32 matrix, a state in which all 1024 (= 32 × 32) cell portions 145 become ON cell portions 145a is used, so that 257 gradations are used. Can be realized.

そして、セル部145が32×32のマトリクス状に形成される場合においては、16×16の配置との比較において、セル部145の数が増加することから、隣接するONセル部145aにより形成される一つのまとまった透過領域について、前記のとおりレーザ光の光軸L0の位置に対応させられる中心の位置や回転対称の形状の精度の向上が図られる。   When the cell portions 145 are formed in a 32 × 32 matrix, the number of the cell portions 145 increases in comparison with the 16 × 16 arrangement, so that the cell portions 145 are formed by the adjacent ON cell portions 145a. As described above, the accuracy of the center position corresponding to the position of the optical axis L0 of the laser beam and the rotationally symmetric shape can be improved for a single transmission region.

セル部145の32×32の配置において、ONセル部145aについての0個の状態からの4個ずつの増加パターンとしては、例えば次のような態様が挙げられる。すなわち、強度段階の1段階目としては、32×32の配置において中心に位置する2×2の4個のセル部145がONとされる。次に、2段階目として、2×2の4個のONセル部145aにより形成される正方形における対向する一対の辺の外側において2個ずつの4個のセル部145がONとされる。続いて、3段階目として、2×2の4個のONセル部145aにより形成される正方形における残りの対向する一対の辺の外側において2個ずつの4個のセル部145がONとされる。そして、4段階目として、3段階目における12個のONセル部145aを含む4×4の配列における四隅に存在するセル部145がONとされる。このように、レーザ光の各強度段階において、一つのまとまった透過領域の形状について回転対称の形状が維持されるように、セル部145についてのON/OFF制御が行われる。   In the 32 × 32 arrangement of the cell unit 145, examples of the increment pattern of four from the zero state for the ON cell unit 145a include the following modes. That is, as the first step of the strength step, the 4 × 2 cell portions 145 located at the center in the 32 × 32 arrangement are turned ON. Next, as the second stage, two four cell portions 145 are turned on outside the pair of opposing sides in the square formed by the 2 × 2 four ON cell portions 145a. Subsequently, as the third stage, two four cell portions 145 are turned on outside the pair of opposite sides of the square formed by the 2 × 2 four ON cell portions 145a. . As the fourth stage, the cell parts 145 existing at the four corners in the 4 × 4 array including the 12 ON cell parts 145a in the third stage are turned ON. In this way, the ON / OFF control of the cell unit 145 is performed so that the rotationally symmetric shape is maintained with respect to the shape of a single transmission region at each intensity level of the laser light.

また、本実施形態の磁気光学変調器140においては、光源部110は、光源120から出射された光束の少なくとも一部が、磁気光学変調器140の入射口全てに入射するように構成されることが好ましい。ここで、磁気光学変調器140の入射口とは、各セル部145においてレーザ光の入射側に設けられ、レーザ光のセル部145に対する入射を許容する開口部分である。したがって、図10に示すように、磁気光学変調器140の入射口145dは、各セル部145において設けられる。つまり、セル部145が16×16のマトリクス状に形成される構成においては、磁気光学変調器140は256個の入射口145dを有する。   In the magneto-optic modulator 140 of the present embodiment, the light source unit 110 is configured such that at least a part of the light beam emitted from the light source 120 is incident on all the entrances of the magneto-optic modulator 140. Is preferred. Here, the entrance of the magneto-optic modulator 140 is an opening that is provided on the laser beam entrance side in each cell unit 145 and allows the laser beam to enter the cell unit 145. Therefore, as shown in FIG. 10, the entrance 145 d of the magneto-optic modulator 140 is provided in each cell unit 145. That is, in the configuration in which the cell portions 145 are formed in a 16 × 16 matrix, the magneto-optic modulator 140 has 256 incident ports 145d.

このように磁気光学変調器140が有する入射口145dに対して、光源120から出射されるレーザ光が全ての入射口145dに入射するように、レーザ光のビーム径が調整される。具体的には、光源120と磁気光学変調器140との間においてリレー光学系150を構成する拡大レンズ151(図3参照)により、光源120から出射されるレーザ光のビーム径が調整される。つまり、拡大レンズ151によってビーム径が拡大されるレーザ光の照射範囲内に、全てのセル部145の入射口145dが含まれるように、光源120から出射されるレーザ光のビーム径が調整される。   In this way, the beam diameter of the laser light is adjusted so that the laser light emitted from the light source 120 is incident on all the incident ports 145d with respect to the incident port 145d of the magneto-optic modulator 140. Specifically, the beam diameter of the laser light emitted from the light source 120 is adjusted by a magnifying lens 151 (see FIG. 3) constituting the relay optical system 150 between the light source 120 and the magneto-optic modulator 140. That is, the beam diameter of the laser light emitted from the light source 120 is adjusted so that the incident apertures 145d of all the cell portions 145 are included in the irradiation range of the laser light whose beam diameter is expanded by the magnifying lens 151. .

また、セル部145群に対するレーザ光のビーム径の調整においては、レーザ光の強度分布(例えばガウス分布)等が考慮される。例えば、レーザ光の光軸L0の近傍部分が照射されるセル部145と、透過領域145cにおける周縁部分を形成するセル部145とで、照射されるレーザ光の強度の差が比較的小さくなるように、セル部145群に照射されるレーザ光のビーム径が調整される。   Further, in the adjustment of the beam diameter of the laser beam for the cell unit 145 group, the intensity distribution (for example, Gaussian distribution) of the laser beam is considered. For example, the difference in intensity of the irradiated laser light is relatively small between the cell portion 145 irradiated with the vicinity of the optical axis L0 of the laser light and the cell portion 145 forming the peripheral portion of the transmission region 145c. In addition, the beam diameter of the laser light applied to the cell unit 145 group is adjusted.

また、レーザ光の強度分布に関しては、その強度分布によって各セル部145による強度変調の度合いを制御することもできる。この場合、例えば、ドライバ146は、磁気光学変調器140に入射されるレーザ光の強度分布に応じて、各セル部145から出射する変調光の強度が略均一となるように制御信号を制御する。   Further, regarding the intensity distribution of the laser light, the degree of intensity modulation by each cell unit 145 can be controlled by the intensity distribution. In this case, for example, the driver 146 controls the control signal according to the intensity distribution of the laser light incident on the magneto-optic modulator 140 so that the intensity of the modulated light emitted from each cell unit 145 becomes substantially uniform. .

すなわち、レーザ光は、一般に、その強度について例えばガウス分布に近似する分布等の所定の分布を有する。そこで、磁気光学変調器140に入射するレーザ光の強度分布に基づいて、セル部145群における各セル部145による変調量、つまりコイル142の各薄膜コイル144に対して供給する電流の大きさを制御する。   That is, the laser beam generally has a predetermined distribution such as a distribution that approximates a Gaussian distribution with respect to its intensity. Therefore, based on the intensity distribution of the laser light incident on the magneto-optic modulator 140, the modulation amount by each cell unit 145 in the cell unit 145 group, that is, the magnitude of the current supplied to each thin film coil 144 of the coil 142 is determined. Control.

具体的には、磁気光学変調器140に入射するレーザ光の強度分布(断面強度分布)が例えばガウス分布である場合、レーザ光の強度は、光軸L0の部分が最も高く、周縁にかけて低くなる。そこで、各セル部145から出射するレーザ光の強度の均一化を図るため、レーザ光の強度分布に応じて、レーザ光の中央部分(光軸L0の近傍部分)が透過する部分に位置するセル部145に対して、レーザ光の周縁部分が透過する部分に位置するセル部145の方が、変調光の強度が大きくなるように、各セル部145に対する供給電流の大きさが制御される。   Specifically, when the intensity distribution (cross-sectional intensity distribution) of the laser light incident on the magneto-optic modulator 140 is, for example, a Gaussian distribution, the intensity of the laser light is highest at the portion of the optical axis L0 and decreases toward the periphery. . Therefore, in order to make the intensity of the laser beam emitted from each cell unit 145 uniform, the cell located in the portion through which the central portion of the laser beam (the vicinity of the optical axis L0) passes according to the intensity distribution of the laser beam. The magnitude of the current supplied to each cell unit 145 is controlled so that the intensity of the modulated light is higher in the cell unit 145 located in the portion where the peripheral portion of the laser beam is transmitted than the unit 145.

このように、磁気光学変調器140に入射されるレーザ光の強度の分布に応じて、各セル部145による入射光の強度の変調量が制御されることにより、磁気光学変調器140がそれぞれ独立して透過率を制御可能な複数のセル部145を有する構成において、磁気光学変調器140から出射される変調光Lcについて、レーザ光の強度分布による強度のバラツキを低減することが可能となる。   As described above, the modulation amount of the intensity of the incident light by each cell unit 145 is controlled according to the distribution of the intensity of the laser light incident on the magneto-optic modulator 140, so that the magneto-optic modulator 140 becomes independent. Thus, in the configuration having the plurality of cell portions 145 whose transmittance can be controlled, it is possible to reduce the intensity variation of the modulated light Lc emitted from the magneto-optic modulator 140 due to the intensity distribution of the laser light.

以上のように、本実施形態のRSD1が備える光源部110においては、磁気光学変調器140が、赤色レーザ光Lr、緑色レーザ光Lg、及び青色レーザ光Lbの三色のレーザ光で共用されている。つまり、本実施形態の光源部110においては、光源120が備える各レーザ生成部121,122,123で生成されたレーザ光が所定の光学系を介して入射する一つの磁気光学変調器140によって強度変調される構成が採用されている。このような構成に対して、磁気光学変調器140が、各色のレーザ光毎に設けられてもよい。つまり、光源部110においては、磁気光学変調器140が、それぞれ三原色の各色毎に設けられていてもよい。   As described above, in the light source unit 110 included in the RSD 1 of the present embodiment, the magneto-optic modulator 140 is shared by the three colors of laser light, that is, the red laser light Lr, the green laser light Lg, and the blue laser light Lb. Yes. That is, in the light source unit 110 of the present embodiment, the intensity of the laser light generated by each of the laser generation units 121, 122, and 123 included in the light source 120 is incident by one magneto-optical modulator 140 that enters through a predetermined optical system. A modulated configuration is employed. For such a configuration, a magneto-optical modulator 140 may be provided for each color of laser light. That is, in the light source unit 110, the magneto-optic modulator 140 may be provided for each of the three primary colors.

磁気光学変調器140が三原色の各色のレーザ光のそれぞれに対して独立に設けられる構成(以下「本構成」という。)について、図13を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、すでに説明した実施形態と共通する構成については、同一の符号を用いて適宜説明を省略する。   A configuration in which the magneto-optic modulator 140 is provided independently for each of the laser beams of the three primary colors (hereinafter referred to as “this configuration”) will be described with reference to FIG. In the following description, the same reference numerals are used for the components common to the already described embodiments, and the description thereof is omitted as appropriate.

図13に示すように、本構成に係る光源部210においては、光源220が、赤色レーザ生成部121、緑色レーザ生成部122、及び青色レーザ生成部123を有し、各レーザ生成部に対して、磁気光学変調器140が設けられている。すなわち、赤色レーザ生成部121に対しては磁気光学変調器140rが、緑色レーザ生成部122に対しては磁気光学変調器140gが、青色レーザ生成部123に対しては磁気光学変調器140bがそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 13, in the light source unit 210 according to the present configuration, the light source 220 includes a red laser generation unit 121, a green laser generation unit 122, and a blue laser generation unit 123. A magneto-optic modulator 140 is provided. That is, the magneto-optical modulator 140r for the red laser generator 121, the magneto-optical modulator 140g for the green laser generator 122, and the magneto-optical modulator 140b for the blue laser generator 123, respectively. Is provided.

そして、赤色レーザ生成部121から出射した赤色レーザ光Lrは、赤色レーザ生成部121と磁気光学変調器140rとの間に設けられるリレー光学系150において、拡大レンズ151でビーム径が拡大させられてコリメートレンズ152で平行光化された後、磁気光学変調器140rに入射する。磁気光学変調器140rに入射したレーザ光は、ドライバ146によるセル部145のON/OFF制御のもと、磁気光学効果(ファラデー効果)によって強度変調され、赤色レーザ光Lrの変調光Ldとして出射される。   The beam diameter of the red laser beam Lr emitted from the red laser generator 121 is expanded by the magnifying lens 151 in the relay optical system 150 provided between the red laser generator 121 and the magneto-optic modulator 140r. After being collimated by the collimator lens 152, it is incident on the magneto-optic modulator 140r. The laser light incident on the magneto-optic modulator 140r is intensity-modulated by the magneto-optic effect (Faraday effect) under the ON / OFF control of the cell unit 145 by the driver 146, and is emitted as the modulated light Ld of the red laser light Lr. The

同様にして、緑色レーザ生成部122から出射した緑色レーザ光Lgは、緑色レーザ生成部122と磁気光学変調器140gとの間に設けられるリレー光学系150を介して磁気光学変調器140gに入射し、強度変調され、緑色レーザ光Lgの変調光Leとして出射される。また、青色レーザ生成部123から出射した青色レーザ光Lbは、青色レーザ生成部123と磁気光学変調器140bとの間に設けられるリレー光学系150を介して磁気光学変調器140bに入射し、強度変調され、青色レーザ光Lbの変調光Lfとして出射される。   Similarly, the green laser light Lg emitted from the green laser generator 122 enters the magneto-optical modulator 140g via the relay optical system 150 provided between the green laser generator 122 and the magneto-optical modulator 140g. The intensity is modulated and emitted as the modulated light Le of the green laser light Lg. Further, the blue laser light Lb emitted from the blue laser generator 123 is incident on the magneto-optic modulator 140b via the relay optical system 150 provided between the blue laser generator 123 and the magneto-optic modulator 140b. Modulated and emitted as modulated light Lf of the blue laser light Lb.

図13に示すように、各色のレーザ光についての変調光Ld,Le,Lfは、ダイクロイックミラー261,262,263に入射する。その後、これらのダイクロイックミラー261,262,263により、各変調光Ld,Le,Lfが波長に関して選択的に反射・透過して、出射光Loとして出射する。   As shown in FIG. 13, the modulated lights Ld, Le, and Lf for the laser beams of the respective colors are incident on the dichroic mirrors 261, 262, and 263. Thereafter, the modulated light Ld, Le, and Lf are selectively reflected and transmitted with respect to the wavelength by these dichroic mirrors 261, 262, and 263, and are emitted as emitted light Lo.

具体的には、赤色レーザ光Lrの変調光Ldは、ダイクロイックミラー261を透過して、出射光Loを形成する。また、緑色レーザ光Lgの変調光Leは、ダイクロイックミラー262に入射し、このダイクロイックミラー262によってダイクロイックミラー261に向けて反射させられる。その後、ダイクロイックミラー261に入射した変調光Leは、このダイクロイックミラー261によって反射させられ、出射光Loを形成する。   Specifically, the modulated light Ld of the red laser light Lr is transmitted through the dichroic mirror 261 to form outgoing light Lo. The modulated light Le of the green laser light Lg is incident on the dichroic mirror 262 and reflected by the dichroic mirror 262 toward the dichroic mirror 261. Thereafter, the modulated light Le incident on the dichroic mirror 261 is reflected by the dichroic mirror 261 to form outgoing light Lo.

また、青色レーザ光Lbの変調光Lfは、ダイクロイックミラー263に入射し、このダイクロイックミラー263によってダイクロイックミラー262に向けて反射させられる。その後、ダイクロイックミラー262に入射した変調光Lfは、このダイクロイックミラー262を透過した後、ダイクロイックミラー261に入射する。その後、ダイクロイックミラー261に入射した変調光Lfは、このダイクロイックミラー261によって反射させられ、出射光Loを形成する。   The modulated light Lf of the blue laser light Lb is incident on the dichroic mirror 263 and reflected by the dichroic mirror 263 toward the dichroic mirror 262. Thereafter, the modulated light Lf incident on the dichroic mirror 262 passes through the dichroic mirror 262 and then enters the dichroic mirror 261. Thereafter, the modulated light Lf incident on the dichroic mirror 261 is reflected by the dichroic mirror 261 to form outgoing light Lo.

各色のレーザ光Lr,Lg,Lbについての変調光Ld,Le,Lfにより形成される出射光Loは、結合光学系77によって集光されて光ファイバケーブル50に導かれる(図2参照)。なお、各色のレーザ光Lr,Lg,Lbについての変調光Ld,Le,Lfを出射光Loとして出射させるための光学系の構成は、各変調光Ld,Le,Lfが波長に関して選択的に反射・透過させられる構成であれば限定されるものではない。   The emitted light Lo formed by the modulated lights Ld, Le, and Lf for the laser beams Lr, Lg, and Lb of each color is condensed by the coupling optical system 77 and guided to the optical fiber cable 50 (see FIG. 2). The configuration of the optical system for emitting the modulated lights Ld, Le, and Lf for the laser lights Lr, Lg, and Lb of the respective colors as the emitted light Lo is such that the modulated lights Ld, Le, and Lf are selectively reflected with respect to the wavelength. -It will not be limited if it is the structure which can be permeate | transmitted.

また、本構成においては、磁気光学素子141の制御を行うための変調信号(図3、駆動信号60a参照)が、各色のレーザ光に対応する磁気光学変調器140に対して独立に送られる。すなわち、図13に示すように、赤色レーザ光Lrに対応する磁気光学変調器140rが備えるドライバ146に対しては、赤色レーザ光Lr用の変調信号としての駆動信号60xが入力される。同様にして、緑色レーザ光Lgに対応する磁気光学変調器140gが備えるドライバ146に対しては、緑色レーザ光Lg用の変調信号としての駆動信号60yが入力され、青色レーザ光Lbに対応する磁気光学変調器140bが備えるドライバ146に対しては、青色レーザ光Lb用の変調信号としての駆動信号60zが入力される。   In this configuration, a modulation signal (see FIG. 3, drive signal 60a) for controlling the magneto-optical element 141 is independently sent to the magneto-optical modulator 140 corresponding to each color laser beam. That is, as shown in FIG. 13, a drive signal 60x as a modulation signal for the red laser light Lr is input to the driver 146 provided in the magneto-optic modulator 140r corresponding to the red laser light Lr. Similarly, a drive signal 60y as a modulation signal for the green laser light Lg is input to the driver 146 provided in the magneto-optic modulator 140g corresponding to the green laser light Lg, and the magnetism corresponding to the blue laser light Lb. A drive signal 60z as a modulation signal for the blue laser light Lb is input to the driver 146 provided in the optical modulator 140b.

このように、本構成においては、光源220に、赤色レーザ生成部121、緑色レーザ生成部122、及び青色レーザ生成部123が備えられるとともに、各色のレーザ光Lr,Lg,Lbのレーザ生成部に対応する磁気光学変調器140r,140g,140bがそれぞれ備えられる。   Thus, in this configuration, the light source 220 includes the red laser generation unit 121, the green laser generation unit 122, and the blue laser generation unit 123, and the laser generation units for the laser beams Lr, Lg, and Lb of the respective colors. Corresponding magneto-optic modulators 140r, 140g, 140b are provided, respectively.

また、本実施形態のRSD1においては、緑色レーザ光Lgに対してのみ、磁気光学変調器140が設けられる構成(以下「別構成」という。)が採用されてもよい。別構成について、図14を参照しながら説明する。   In the RSD 1 of the present embodiment, a configuration in which the magneto-optic modulator 140 is provided only for the green laser light Lg (hereinafter referred to as “another configuration”) may be employed. Another configuration will be described with reference to FIG.

図14に示すように、別構成に係る光源部310においては、光源320が、赤色レーザ生成部121、緑色レーザ生成部122、および青色レーザ生成部123を有する。そして、緑色レーザ生成部122に対してのみ、磁気光学変調器140gが設けられている。   As illustrated in FIG. 14, in the light source unit 310 according to another configuration, the light source 320 includes a red laser generation unit 121, a green laser generation unit 122, and a blue laser generation unit 123. A magneto-optic modulator 140 g is provided only for the green laser generator 122.

したがって、別構成においては、緑色レーザ生成部122は、G駆動信号60gを受けるレーザドライバ327によって駆動されるレーザとして、固体レーザ326を有する。また、赤色レーザ生成部121は、R駆動信号60x’を受けるレーザドライバ325によって駆動されるレーザとして、赤色レーザ光Lrを出射する半導体レーザ324を有する。同様に、青色レーザ生成部123は、B駆動信号60z’を受けるレーザドライバ329によって駆動されるレーザとして、青色レーザ光Lbを出射する半導体レーザ328を有する。   Therefore, in another configuration, the green laser generator 122 has a solid-state laser 326 as a laser driven by the laser driver 327 that receives the G drive signal 60g. In addition, the red laser generation unit 121 includes a semiconductor laser 324 that emits red laser light Lr as a laser driven by a laser driver 325 that receives the R drive signal 60x ′. Similarly, the blue laser generator 123 includes a semiconductor laser 328 that emits blue laser light Lb as a laser driven by a laser driver 329 that receives the B drive signal 60z ′.

そして、緑色レーザ生成部122から出射される緑色レーザ光Lgは、前述したようにリレー光学系150を介して磁気光学変調器140gに入射し、強度変調され、緑色レーザ光Lgの変調光Leとして出射される。また、赤色レーザ生成部121から出射される赤色レーザ光Lrは、変調信号を含むR駆動信号60x’に応じて強度変調され、リレー光学系150を介して変調光Lhとして出射される。同様にして、青色レーザ生成部123から出射される青色レーザ光Lbは、変調信号を含むB駆動信号60z’に応じて強度変調され、リレー光学系150を介して変調光Liとして出射される。   Then, as described above, the green laser light Lg emitted from the green laser generation unit 122 is incident on the magneto-optical modulator 140g via the relay optical system 150, is intensity-modulated, and becomes modulated light Le of the green laser light Lg. Emitted. Further, the red laser light Lr emitted from the red laser generator 121 is intensity-modulated according to the R drive signal 60x ′ including the modulation signal, and is emitted as the modulated light Lh via the relay optical system 150. Similarly, the blue laser light Lb emitted from the blue laser generator 123 is intensity-modulated according to the B drive signal 60z ′ including the modulation signal, and emitted as modulated light Li via the relay optical system 150.

そして、各色のレーザ光についての変調光Lh,Le,Liは、ダイクロイックミラー261,262,263により、各変調光Lh,Le,Liが波長に関して選択的に反射・透過して、出射光Loとして出射する。なお、赤色レーザ生成部121から出射される赤色レーザ光Lr、および青色レーザ生成部123から出射される青色レーザ光Lbについては、リレー光学系150を介することなく出射される構成が採用されてもよい。   Then, the modulated lights Lh, Le, and Li for the laser beams of the respective colors are selectively reflected and transmitted with respect to the wavelengths by the dichroic mirrors 261, 262, and 263, and are emitted as the emitted light Lo. Exit. The red laser light Lr emitted from the red laser generator 121 and the blue laser light Lb emitted from the blue laser generator 123 may be configured to be emitted without passing through the relay optical system 150. Good.

以上のように、本実施形態に係るRSD1においては、磁気光学素子は可視光の透過率が低い(数%程度)という特性が用いられ、わずかな光量で明るい画像が表示できる網膜走査型の画像表示装置において、磁気光学素子を備える外部変調器としての磁気光学変調器によるレーザ光の強度変調が可能となる。そして、磁気光学素子141が複数のセグメントとしてのセル143に分割されることで、デジタル的な階調表現が行われる。こうした複数のセル143による階調表現が、必要な階調表現として行われる。また、網膜走査型の画像表示装置においては、ビーム径が比較的小径のレーザ光が用いられることから、これに対応して磁気光学素子141も小型なものとなる。レーザ光の強度変調を行うための磁気光学素子141が小型となることにより、高い応答性が得られ、高速変調が可能となる。また、網膜走査型の画像表示装置においては、画像を表示するために必要な光量がわずかであることから、磁気光学素子141が小型であっても透過率が低いことによる熱の問題が生じにくい。   As described above, in the RSD 1 according to the present embodiment, the magneto-optical element has a characteristic that the visible light transmittance is low (several percent), and a retinal scanning image that can display a bright image with a small amount of light. In the display device, the intensity of the laser beam can be modulated by the magneto-optic modulator as an external modulator including the magneto-optic element. The magneto-optical element 141 is divided into cells 143 as a plurality of segments, so that digital gradation expression is performed. Such gradation expression by the plurality of cells 143 is performed as necessary gradation expression. In the retinal scanning-type image display device, a laser beam having a relatively small beam diameter is used, and accordingly, the magneto-optical element 141 is also miniaturized. Since the magneto-optical element 141 for modulating the intensity of the laser light is reduced in size, high responsiveness can be obtained and high-speed modulation can be performed. Further, in the retinal scanning type image display device, since the amount of light necessary for displaying an image is small, even if the magneto-optical element 141 is small, the problem of heat due to low transmittance hardly occurs. .

なお、本実施形態のRSD1は、観察者の眼の網膜上に投影する光としてレーザ光を用いているが、これに限定されない。つまり、本発明に係る網膜走査型画像表示装置において観察者の眼の網膜上に投影される光としては、コリメートされた光束であればよい。   In addition, although RSD1 of this embodiment uses a laser beam as light projected on the retina of an observer's eye, it is not limited to this. That is, in the retinal scanning image display apparatus according to the present invention, the light projected onto the retina of the observer's eye may be a collimated light beam.

以上説明したように、本実施形態に係るRSD1によれば、以下の効果が期待できる。   As described above, according to the RSD 1 according to the present embodiment, the following effects can be expected.

(1)本実施形態のRSD1は、画像情報に応じた光源駆動信号60を生成する画像信号供給回路13と、光源駆動信号60に応じた強度のレーザ光を出射する光源部110(210)と、光源部110(210)から出射されたレーザ光を2次元方向に走査する水平走査部80及び垂直走査部90と、これらの走査部によって走査されたレーザ光を観察者の眼Yの網膜101bへ投射して、画像を投影する第2リレー光学系95及びハーフミラー9を含む構成とを備える。そして、光源部110は、光源120(220)と、光源120(220)から出射したレーザ光の強度を光源駆動信号60に基づいて変調する磁気光学変調器140とを有する。これにより、消費電力の大幅な増加や装置の大型化を招くことなく、入力光について外部変調による高速変調を実現することができる。   (1) The RSD 1 of this embodiment includes an image signal supply circuit 13 that generates a light source drive signal 60 according to image information, and a light source unit 110 (210) that emits laser light having an intensity according to the light source drive signal 60. The horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90 that scan the laser light emitted from the light source unit 110 (210) in a two-dimensional direction, and the laser light scanned by these scanning units is the retina 101b of the eye Y of the observer. And the second relay optical system 95 and the half mirror 9 for projecting an image. The light source unit 110 includes a light source 120 (220) and a magneto-optic modulator 140 that modulates the intensity of the laser light emitted from the light source 120 (220) based on the light source drive signal 60. As a result, high-speed modulation by external modulation can be realized for input light without significantly increasing power consumption or increasing the size of the apparatus.

すなわち、本実施形態のRSD1においては、レーザ光の強度変調を行うための構成として、磁気光学効果を利用する磁気光学変調器140が備えられる。このため、本実施形態のRSD1は、レーザ光の外部変調器として例えば音響光学効果を用いた外部変調器が備えられる構成との比較において、消費電力や装置構成の単純さ等の点で有利である。また、磁気光学素子についての、可視光の透過率が低いことやコントラストが低いこと等の性質は、プロジェクタ等の画像表示装置との比較においてわずかな光量で明るい画像が表示できる網膜走査型の表示装置においては問題とならない。   That is, the RSD 1 of the present embodiment includes a magneto-optic modulator 140 that utilizes the magneto-optic effect as a configuration for performing intensity modulation of laser light. For this reason, the RSD 1 of the present embodiment is advantageous in terms of power consumption, simplicity of the apparatus configuration, and the like in comparison with a configuration in which an external modulator using an acousto-optic effect is provided as an external modulator of laser light. is there. Further, the properties of the magneto-optical element, such as low visible light transmittance and low contrast, make it possible to display a retinal scanning display that can display a bright image with a small amount of light compared to an image display device such as a projector. There is no problem in the device.

(2)また、本実施形態のRSD1においては、磁気光学変調器140は、それぞれ独立して透過率を制御可能な複数のセル部145を、レーザ光の入射方向に対して略直交する平面に2次元配列させており、駆動信号60aに基づいてセル部145毎に制御信号を入力して各セル部145に入射した光の透過率を制御し、光源120(220)から出射したレーザ光の強度を変調するドライバ146を備える。これにより、磁気光学変調器140によって強度変調されるレーザ光について、デジタル的な階調表現が可能となる。   (2) Also, in the RSD 1 of the present embodiment, the magneto-optic modulator 140 has a plurality of cell units 145 whose transmittance can be controlled independently on a plane substantially orthogonal to the incident direction of the laser light. Two-dimensional arrangement is performed, a control signal is input to each cell unit 145 based on the drive signal 60a to control the transmittance of light incident on each cell unit 145, and the laser beam emitted from the light source 120 (220) is controlled. A driver 146 for modulating the intensity is provided. Thereby, digital gradation expression is possible for the laser light whose intensity is modulated by the magneto-optic modulator 140.

(3)また、本実施形態のRSD1においては、ドライバ146は、セル部145毎に入力する制御信号によって、各セル部145に入射した光を透過させるかまたは遮断するかを制御する。これにより、各セル部145の制御が、2値制御(ON/OFF制御)となるため、制御の容易化が図れる。   (3) In the RSD 1 of the present embodiment, the driver 146 controls whether the light incident on each cell unit 145 is transmitted or blocked by a control signal input to each cell unit 145. Thereby, since control of each cell part 145 becomes binary control (ON / OFF control), control can be facilitated.

(4)また、本実施形態のRSD1においては、ドライバ146は、複数のセル部145のうち光を透過させるセル部145を隣接させて一つのまとまった透過領域145cとなるように、制御信号を制御する。これにより、セル部145群を透過するレーザ光について、回折等の光学的な不具合が生じにくく、良好なビーム形状が得られる。また、各セル部145の制御の容易化が図れる。   (4) Further, in the RSD 1 of the present embodiment, the driver 146 sends a control signal so that the cell portion 145 that transmits light among the plurality of cell portions 145 is adjacent to form a single transmission region 145c. Control. As a result, optical defects such as diffraction hardly occur with respect to the laser light transmitted through the cell unit 145 group, and a good beam shape can be obtained. In addition, the control of each cell unit 145 can be facilitated.

(5)また、本実施形態のRSD1においては、ドライバ146は、透過領域145cの中心がレーザ光の光軸L0の位置と略一致するように制御信号を制御する。これにより、セル部145群に入射するレーザ光についてのレーザーパワーの効率的な利用が可能となる。   (5) In the RSD 1 of the present embodiment, the driver 146 controls the control signal so that the center of the transmission region 145c substantially coincides with the position of the optical axis L0 of the laser beam. As a result, it is possible to efficiently use the laser power of the laser light incident on the cell unit 145 group.

(6)また、本実施形態のRSD1においては、光源部110(210)は、光源120(220)から出射されたレーザ光の少なくとも一部が、磁気光学変調器140の入射口145d全てに入射するように構成されている。これにより、複数のセル部145の全てをレーザ光の強度変調を行うための部分として利用することが可能となり、強度変調のパターン数を確保することができる。   (6) In the RSD 1 of the present embodiment, the light source unit 110 (210) causes at least a part of the laser light emitted from the light source 120 (220) to enter all the entrances 145d of the magneto-optic modulator 140. Is configured to do. As a result, all of the plurality of cell portions 145 can be used as portions for intensity modulation of laser light, and the number of intensity modulation patterns can be ensured.

(7)また、本実施形態のRSD1においては、光源120は、赤色レーザ光Lrを出射するRレーザ124と、緑色レーザ光Lgを出射するGレーザ126と、青色レーザ光Lbを出射するBレーザ128とを有しており、赤色レーザ光Lr、緑色レーザ光Lg及び青色レーザ光Lbを時分割で順次出射し、ドライバ146は、赤色レーザ光Lr、緑色レーザ光Lg及び青色レーザ光Lbのそれぞれの強度を順次変調する。これにより、三色のレーザ光Lr,Lg,Lbで一つの磁気光学変調器140を共用することができ、セル部145群について、レーザ光の色毎に異なるON/OFFパターンによる強度変調が可能となる。   (7) In the RSD 1 of the present embodiment, the light source 120 includes the R laser 124 that emits the red laser light Lr, the G laser 126 that emits the green laser light Lg, and the B laser that emits the blue laser light Lb. 128, and sequentially emits the red laser light Lr, the green laser light Lg, and the blue laser light Lb in a time-sharing manner, and the driver 146 outputs each of the red laser light Lr, the green laser light Lg, and the blue laser light Lb. The intensity of the is sequentially modulated. As a result, the three color laser beams Lr, Lg, and Lb can share one magneto-optic modulator 140, and the cell unit 145 group can be intensity-modulated with different ON / OFF patterns for each color of the laser beam. It becomes.

(8)また、本実施形態のRSD1においては、光源220は、赤色レーザ光Lrを出射するRレーザ124と、緑色レーザ光Lgを出射するGレーザ126と、青色レーザ光Lbを出射するBレーザ128とを有しており、磁気光学変調器140は、Rレーザ124、Gレーザ126およびBレーザのそれぞれに設けられている。これにより、磁気光学変調器140に入射するレーザ光について、色毎に(波長により)変化する強度分布に応じた強度変調を行うことが容易となる。   (8) In the RSD 1 of the present embodiment, the light source 220 includes the R laser 124 that emits the red laser light Lr, the G laser 126 that emits the green laser light Lg, and the B laser that emits the blue laser light Lb. 128, and the magneto-optical modulator 140 is provided in each of the R laser 124, the G laser 126, and the B laser. This makes it easy to perform intensity modulation according to the intensity distribution that changes for each color (by wavelength) for the laser light incident on the magneto-optic modulator 140.

(9)また、本実施形態のRSD1においては、光源320は、赤色レーザLrを出射する半導体レーザ324と、緑色レーザ光Lgを出射する固体レーザ326と、青色レーザ光Lbを出射する半導体レーザ328とを有しており、画像信号供給回路13は、半導体レーザ324,328及び磁気光学変調器140gのそれぞれに対して、画像情報に応じた駆動信号60x’,60z’,60yを出力して、各半導体レーザ324,328から駆動信号60x’,60z’に応じて強度変調したレーザ光Lr,Lbを出射させ、かつ、固体レーザ326から出射した緑色レーザ光Lgの強度を磁気光学変調器140gにより駆動信号60yに応じて変調させる。これにより、緑色レーザ光Lgについて、容易に所望の強度に合わせることが可能となる。   (9) In the RSD 1 of the present embodiment, the light source 320 includes the semiconductor laser 324 that emits the red laser Lr, the solid-state laser 326 that emits the green laser light Lg, and the semiconductor laser 328 that emits the blue laser light Lb. The image signal supply circuit 13 outputs drive signals 60x ′, 60z ′, and 60y corresponding to the image information to the semiconductor lasers 324 and 328 and the magneto-optic modulator 140g, respectively. Laser light Lr and Lb whose intensity is modulated in accordance with the drive signals 60x ′ and 60z ′ are emitted from the semiconductor lasers 324 and 328, and the intensity of the green laser light Lg emitted from the solid-state laser 326 is output by the magneto-optic modulator 140g. Modulation is performed according to the drive signal 60y. Thereby, the green laser light Lg can be easily adjusted to a desired intensity.

(10)また、本実施形態のRSD1においては、セル部145は、16×16のマトリクス状に形成されており、ドライバ146は、セル部145を制御して、レーザ光の強度を256階調に制御する。これにより、複数のセル部145についての制御が容易になるとともに、8ビットの画像への対応が容易になる。   (10) Further, in the RSD 1 of the present embodiment, the cell unit 145 is formed in a 16 × 16 matrix, and the driver 146 controls the cell unit 145 so that the intensity of the laser beam is 256 gradations. To control. This facilitates control of the plurality of cell units 145 and facilitates handling of 8-bit images.

(11)また、本実施形態のRSD1においては、磁気光学変調器140は、光源120(220)から出射されるレーザ光の光路上に、入射側偏光板147と、入射側偏光板147の偏光特性に対して直交する偏光特性を有する出射側偏光板148と、入射側偏光板147と出射側偏光板148との間に挟まれた磁気光学素子141とを配置している。これにより、簡易な構成によって磁気光学効果を利用した強度変調が可能となる。   (11) Further, in the RSD 1 of the present embodiment, the magneto-optic modulator 140 includes the incident side polarizing plate 147 and the polarization of the incident side polarizing plate 147 on the optical path of the laser light emitted from the light source 120 (220). An output side polarizing plate 148 having a polarization characteristic orthogonal to the characteristics, and a magneto-optical element 141 sandwiched between the incident side polarizing plate 147 and the output side polarizing plate 148 are disposed. Thereby, intensity modulation using the magneto-optical effect can be performed with a simple configuration.

1 RSD(網膜走査型画像表示装置)
9 ハーフミラー
13 画像信号供給回路(駆動信号生成部)
60 光源駆動信号(駆動信号)
80 水平走査部(走査部)
90 垂直走査部(走査部)
95 第2リレー光学系
101b 網膜
110 光源部
120 光源
124 Rレーザ(赤色レーザ)
126 Gレーザ(緑色レーザ)
128 Bレーザ(青色レーザ)
140 磁気光学変調器
141 磁気光学素子
145 セル部
145c 透過領域
145d 入射口
146 ドライバ(制御部)
147 入射側偏光板(第1の直線偏光板)
148 出射側偏光板(第2の直線偏光板)
210 光源部
220 光源
310 光源部
320 光源
324 半導体レーザ
326 固体レーザ
328 半導体レーザ
L0 光軸
Y 眼
1 RSD (retinal scanning image display device)
9 Half mirror 13 Image signal supply circuit (drive signal generator)
60 Light source drive signal (drive signal)
80 Horizontal scanning unit (scanning unit)
90 Vertical scanning unit (scanning unit)
95 Second relay optical system 101b Retina 110 Light source 120 Light source 124 R laser (red laser)
126 G laser (green laser)
128 B laser (blue laser)
140 Magneto-optical modulator 141 Magneto-optical element 145 Cell unit 145c Transmission region 145d Entrance 146 Driver (control unit)
147 Incident side polarizing plate (first linear polarizing plate)
148 Output side polarizing plate (second linear polarizing plate)
210 light source unit 220 light source 310 light source unit 320 light source 324 semiconductor laser 326 solid state laser 328 semiconductor laser L0 optical axis Y eye

Claims (11)

画像情報に応じた駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記駆動信号に応じた強度の光束を出射する光源部と、前記光源部から出射された光束を2次元方向に走査する走査部と、前記走査部によって走査された光束を観察者の眼の網膜へ投射して、画像を投影する投射部とを備え、
前記光源部は、光源と、前記光源から出射した光束の強度を前記駆動信号に基づいて変調する磁気光学変調器とを有することを特徴とする網膜走査型画像表示装置。
A drive signal generation unit that generates a drive signal according to image information, a light source unit that emits a light beam having an intensity according to the drive signal, and a scanning unit that scans the light beam emitted from the light source unit in a two-dimensional direction; A projection unit that projects an image by projecting the light beam scanned by the scanning unit onto the retina of the observer's eye,
The light source unit includes a light source and a magneto-optic modulator that modulates the intensity of a light beam emitted from the light source based on the drive signal.
前記磁気光学変調器は、それぞれ独立して透過率を制御可能な複数のセル部を、前記光束の入射方向に対して略直交する平面に2次元配列させており、
前記駆動信号に基づいて前記セル部毎に制御信号を入力して各前記セル部に入射した光の透過率を制御し、前記光源から出射した光束の強度を変調する制御部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の網膜走査型画像表示装置。
In the magneto-optic modulator, a plurality of cell portions whose transmittance can be independently controlled are two-dimensionally arranged in a plane substantially orthogonal to the incident direction of the light beam,
A control unit that inputs a control signal for each cell unit based on the drive signal, controls the transmittance of light incident on each cell unit, and modulates the intensity of the light beam emitted from the light source; The retinal scanning image display apparatus according to claim 1, wherein
前記制御部は、前記セル部毎に入力する制御信号によって、各前記セル部に入射した光を透過させるかまたは遮断するかを制御することを特徴とする請求項2に記載の網膜走査型画像表示装置。   3. The retinal scanning image according to claim 2, wherein the control unit controls whether light incident on each cell unit is transmitted or blocked by a control signal input to each cell unit. 4. Display device. 前記制御部は、前記複数のセル部のうち光を透過させるセル部を隣接させて一つのまとまった透過領域となるように、前記制御信号を制御することを特徴とする請求項2又は3に記載の網膜走査型画像表示装置。   The said control part controls the said control signal so that the cell part which permeate | transmits light among these cell parts may be adjoined, and it may become one united permeation | transmission area | region. The retinal scanning image display device described. 前記制御部は、前記透過領域の中心が前記光束の光軸位置と略一致するように前記制御信号を制御することを特徴とする請求項4に記載の網膜走査型画像表示装置。   5. The retinal scanning image display apparatus according to claim 4, wherein the control unit controls the control signal so that a center of the transmission region substantially coincides with an optical axis position of the light beam. 前記光源部は、前記光源から出射された光束の少なくとも一部が、前記磁気光学変調器の入射口全てに入射するように構成されたことを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置。   The said light source part is comprised so that at least one part of the light beam radiate | emitted from the said light source may inject into all the entrances of the said magneto-optical modulator, The any one of Claims 2-5 characterized by the above-mentioned. 2. A retinal scanning image display device according to 1. 前記光源は、赤色光束を出射する赤色レーザと、緑色光束を出射する緑色レーザと、青色光束を出射する青色レーザとを有しており、前記赤色光束、前記緑色光束及び前記青色光束を時分割で順次出射し、
前記制御部は、前記赤色光束、前記緑色光束及び前記青色光束のそれぞれの強度を順次変調することを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置。
The light source includes a red laser that emits a red light beam, a green laser that emits a green light beam, and a blue laser that emits a blue light beam, and time-divides the red light beam, the green light beam, and the blue light beam. In order,
The retinal scanning image display apparatus according to claim 2, wherein the control unit sequentially modulates the intensity of each of the red light beam, the green light beam, and the blue light beam.
前記光源は、赤色光束を出射する赤色レーザと、緑色光束を出射する緑色レーザと、青色光束を出射する青色レーザとを有しており、
前記磁気光学変調器は、前記赤色レーザ、前記緑色レーザ及び前記青色レーザのそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置。
The light source includes a red laser that emits a red light beam, a green laser that emits a green light beam, and a blue laser that emits a blue light beam,
The retinal scanning image display apparatus according to claim 2, wherein the magneto-optic modulator is provided in each of the red laser, the green laser, and the blue laser.
前記光源は、赤色光束を出射する半導体レーザと、緑色光束を出射する固体レーザと、青色光束を出射する半導体レーザとを有しており、
前記駆動信号生成部は、前記半導体レーザ及び前記磁気光学変調器のそれぞれに対して、前記画像情報に応じた駆動信号を出力して、各前記半導体レーザから前記駆動信号に応じて強度変調した光束を出射させ、かつ、前記固体レーザから出射した光束の強度を前記磁気光学変調器により前記駆動信号に応じて変調させることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置。
The light source includes a semiconductor laser that emits a red light beam, a solid-state laser that emits a green light beam, and a semiconductor laser that emits a blue light beam,
The drive signal generation unit outputs a drive signal corresponding to the image information to each of the semiconductor laser and the magneto-optic modulator, and a light beam whose intensity is modulated from each semiconductor laser according to the drive signal And the intensity of the light beam emitted from the solid-state laser is modulated in accordance with the drive signal by the magneto-optic modulator. Type image display device.
前記セル部は、16×16のマトリクス状に形成されており、
前記制御部は、前記セル部を制御して、前記光束の強度を256階調に制御することを特徴とする請求項2〜9のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置。
The cell part is formed in a 16 × 16 matrix,
The retinal scanning image display apparatus according to claim 2, wherein the control unit controls the cell unit to control the intensity of the light flux to 256 gradations.
前記磁気光学変調器は、前記光源から出射される光束の光路上に、第1の直線偏光板と、前記第1の直線偏光板の偏光特性に対して直交する偏光特性を有する第2の直線偏光板と、前記第1の直線偏光板と前記第2の直線偏光板との間に挟まれた磁気光学素子とを配置したことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の網膜走査型画像表示装置。   The magneto-optic modulator has, on the optical path of a light beam emitted from the light source, a first linear polarizing plate and a second straight line having a polarization characteristic orthogonal to the polarization characteristic of the first linear polarizing plate. 11. The polarizing plate and a magneto-optical element sandwiched between the first linear polarizing plate and the second linear polarizing plate are arranged. 11. Retina scanning image display device.
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