KR20160038857A

KR20160038857A - 광 변조기 및 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR20160038857A
Application number: KR1020150137631A
Authority: KR
Inventors: 준이찌 오까모또
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-04-07
Also published as: JP2016071259A; US20160091772A1; TW201624092A; CN105467585A

Abstract

본 발명은, 광 이용 효율이 높고 복수의 서로 다른 파장마다 변조 가능한 광 변조기, 및 이러한 광 변조기를 구비하여 고품위의 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 광 변조기(30)는, 전기 광학 효과를 갖는 재료로 구성되어 있는 광 도파로(302)와, 광 도파로(302)에 설치되고, 도파하는 광의 파장을 선택하는 파장 선택부(303)와, 광 도파로(302)에 설치되고, 파장 선택부(303)에 의해 선택된 파장의 광의 강도를 변조하는 광 변조부(304)를 구비하고, 파장 선택부(303)는, 광 도파로(302)의 광 도파 방향을 따라 제1 주기에서 주기적으로 굴절률이 변화하는 제1 굴절률 분포를 형성 가능한 제1 전계 인가부(303R)와, 제2 주기에서 주기적으로 굴절률이 변화하는 제2 굴절률 분포를 형성 가능한 제2 전계 인가부(303G)와, 제3 주기에서 주기적으로 굴절률이 변화하는 제3 굴절률 분포를 형성 가능한 제3 전계 인가부(303B)를 포함한다.

Description

광 변조기 및 화상 표시 장치{OPTICAL MODULATOR AND IMAGE DISPLAY APPARATUS}

본 발명은, 광 변조기 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.

헤드 마운트 디스플레이(HMD)나 헤드업 디스플레이(HUD)의 영상 표시 기술의 하나로서, 눈의 망막에 직접 레이저를 조사(照射)하고, 사용자에게 화상을 시인시키는 표시 장치가 최근에 주목을 받고 있다.

이와 같은 표시 장치는, 일반적으로, 광을 출사하는 발광 장치와, 출사한 광이 사용자의 망막을 주사(走査)하도록 광로를 변경하는 주사 수단을 구비하고 있다. 그리고 이러한 표시 장치에 의하면, 사용자는, 예를 들어 외부 경치와 주사 수단에 의해 그려지는 화상의 양쪽을 동시에 시인할 수 있다.

특허문헌 1에는, 복수의 서로 다른 파장의 광을 순차 입사시켜서, 파장마다 강도를 변조할 수 있는 마하젠더 간섭계가 개시되어 있다. 이러한 간섭계에서는, 파장마다 출사광 강도가 소정의 허용 범위 내로 되도록 바이어스 전압이 가변 제어되도록 되어 있다. 이로 인해, 하나의 간섭계에 복수의 서로 다른 파장의 광을 순차 입사시키는 경우에도, 파장마다 변조 특성에 어긋남이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 광원과, 광 빔 결합기와, 광 빔을 2차원 패턴으로 주사하도록 동작 가능한 빔 스캐너와, 주사된 광 빔을 수신하고, 출력 위치로부터 가시 영역으로 발사하도록 구성된 유도 기판을 구비하는 상(像) 발생기(헤드업 디스플레이)가 개시되어 있다. 또한, 광원으로서, 음향 광학 변조기(AOM) 등의 외부 변조를 사용하는 DPSS 레이저를 채용하는 것이 개시되어 있다(특허문헌 1의 단락 0026). 그리고, 적색 레이저 광원, 청색 레이저 광원 및 녹색 레이저 광원으로부터 각각 출사되는 레이저광의 출력을 변조함으로써, 망막 위에 임의의 영상이 표시된다.

일본 특허공개 제2012-022233호 공보 일본 특허공표 제2009-516862호 공보

그런데, 특허문헌 1에 기재된 간섭계에서는, 간섭계에 광을 입사하기 위한 광원에 있어서, 출사광을 파장마다 선택적으로 사출하는 구조를 구비한 광원을 사용하는 것이 개시되어 있다. 이와 같은 광원을 사용함으로써, 파장마다 시간축에 있어서 배타적인 강도 변조가 가능해진다.

특허문헌 1에서는, 출사광을 파장마다 선택적으로 사출하는 구조를 구비한 광원에 대하여 개시되어 있지만, 이와 같은 광원의 예로서는, 서로 파장이 다른 복수의 고정 파장 광원과, 이들 광원의 출사광이 시간축에 있어서 서로 중복되지 않도록 선택적으로 투과시키는 광 스위치를 구비한 것을 들 수 있다. 이와 같은 광원에서는, 복수의 고정 파장 광원과 광 스위치의 접속에, 고도의 얼라인먼트 정밀도가 요구된다. 이로 인해, 광원과 광 스위치 등의 파장 선택부, 마하젠더 간섭계 등의 강도 변조부를 구비하는 디스플레이의 제조에는, 많은 곤란이 따르게 된다. 또한, 복수의 서로 다른 광학 부품에 의해 장치가 형성된 경우, 광학적으로 접속되는 각 부분에서의 손실이 배로 되어 전체 효율을 크게 저하시켜버릴 우려가 있다. 또한, 얼라인먼트 어긋남이 일어나기 쉬워지므로, 광 손실이 발생하기 쉬워지는 것도 생각할 수 있다. 이로 인해, 이와 같은 변조기를 표시 장치에 사용했을 때, 표시 화상의 광량 부족을 초래하거나, 혹은 광량 부족을 보충하기 위해 광원의 출력을 올린 경우에는, 소비 전력의 증대를 초래할 우려가 있다.

전술한 표시 장치에 있어서 고품위의 화상을 형성하기 위해서는, 파장의 전환을 매우 고속으로 행할 필요가 있다. 그러나, 현 상황에서, 광원에 있어서 출사광의 파장을 전환하는 속도가 충분하지 않기 때문에, 파장의 전환이 광의 주사 속도를 따라가지 못해, 고품위의 화상을 형성하는 것이 어렵다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 광 이용 효율이 높아 복수의 서로 다른 파장마다 변조 가능한 광 변조기, 및 이러한 광 변조기를 구비해 고품위의 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적은, 다음의 본 발명에 의해 달성된다.

본 발명의 광 변조기는, 전기 광학 효과를 갖는 재료로 구성되어 있는 광 도파로와,

상기 광 도파로에 설치되고, 상기 광 도파로를 도파하는 광의 파장을 선택하는 파장 선택부와,

상기 광 도파로에 설치되고, 상기 파장 선택부에 의해 선택된 파장의 광의 강도를 변조하는 광 변조부

를 구비하고,

상기 파장 선택부는,

상기 광 도파로의 광 도파 방향을 따라 제1 주기에서 주기적으로 굴절률이 변화하는 제1 굴절률 분포를 형성 가능한 제1 전계 인가부와,

상기 광 도파로의 광 도파 방향을 따라 상기 제1 주기와 다른 제2 주기에서 주기적으로 굴절률이 변화하는 제2 굴절률 분포를 형성 가능한 제2 전계 인가부

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 파장 선택부는, 광 도파로의 광 도파 방향을 따라 배치된 전극 등을 구비하는 전계 인가부로 구성되고, 광 변조부도, 광 도파로에 설치되기 때문에, 파장 선택부와 광 변조부의 사이에 광학적인 접속 개소를 설치할 필요가 없다. 그 결과, 광로 길이를 엄밀하게 고려한 얼라인먼트를 필요로 하지 않고, 그리고 접속 개소가 설치되지 않기 때문에 광 손실이 발생하기 어려워지므로, 광 변조기의 광 이용 효율이 높아진다. 또한, 제1 전계 인가부와 제2 전계 인가부를 구비함으로써, 파장 선택부를 통과하는 광의 파장을 용이하게 선택할 수 있으므로, 파장이 서로 다른 복수의 광을 변조 가능한 광 변조기가 얻어진다.

본 발명의 광 변조기에서는, 상기 제1 전계 인가부는, 상기 제1 주기에 대응하는 간격으로 설치되고, 상기 광 도파로에 전압을 인가 가능한 전극을 구비하고 있으며,

상기 제2 전계 인가부는, 상기 제2 주기에 대응하는 간격으로 설치되고, 상기 광 도파로에 전압을 인가 가능한 전극을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이에 의해, 제1 주기와 제2 주기를 서로 다르게 함으로써, 제1 전계 인가부에서 반사하는 광의 파장과 제2 전계 인가부에서 반사하는 광의 파장을 간단하고 또한 정확하게 서로 다르게 할 수 있으며, 또한 반사하는 광의 파장 선택성을 높게 할 수 있다.

본 발명의 광 변조기에서는, 상기 제1 전계 인가부의 전극은,

복수의 제1 전극과, 상기 복수의 제1 전극끼리를 접속하는 접속부를 구비하는 제1 빗살 전극과,

복수의 제2 전극과, 상기 복수의 제2 전극끼리를 접속하는 접속부를 구비하는 제2 빗살 전극

을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이에 의해, 전극 구조의 간소화나 전극과 외부 전원을 접속하는 배선 길이의 단축을 도모할 수 있다.

본 발명의 광 변조기에서는, 상기 제1 전계 인가부의 전극은, 평면에서 보았을 때, 긴 형상의 부분을 갖고, 또한, 상기 긴 형상의 부분의 길이 방향이 상기 광 도파로의 광 도파 방향과 교차하고 있는 것이 바람직하다.

이에 의해, 제1 전계 인가부의 전극에 부여한 전위에 따라서 광 도파로에 발생한 제1 굴절률 분포에 의해, 특정한 파장의 광을 반사시켜서 투과하는 광의 파장을 선택할 수 있다.

본 발명의 광 변조기에서는, 상기 길이 방향과 상기 광 도파 방향이, 직교하지 않는 것이 바람직하다.

이에 의해, 제1 전계 인가부의 전극에 부여한 전위에 따라서 광 도파로에 발생한 제1 굴절률 분포에 의해 반사한 광이 광원으로 복귀되는 것이 방지되므로, 광원의 동작이 불안정해지거나, 반사한 광이 소위 미광(迷光)으로 되어 신호광에 혼신되거나 하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 광 변조기에서는, 상기 제1 굴절률 분포는, 상기 광 도파로를 도파하는 광을 반사시키도록 형성되어 있으며,

상기 파장 선택부는, 상기 제1 굴절률 분포에 의해 반사된 광을 흡수하는 광 흡수부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 제1 굴절률 분포에 의해 반사된 광을 광 흡수부에 가둘 수 있으므로, 이 광이 다시 광 도파로로 복귀되거나, 출사단으로부터 출사하여 미광이 되거나 하는 것을 방지할 수 있다.

상기 파장 선택부는, 상기 제1 굴절률 분포에 의해 반사된 광의 광량을 검지하는 광 검지부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 제1 굴절률 분포에 있어서 광이 확실하게 반사되고 있는지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 반사광의 광량 데이터에 기초하여, 제1 전계 인가부에 인가하는 전압의 크기나 인가의 타이밍을 적절히 조정할 수 있도록 피드백을 걸 수 있다.

본 발명의 광 변조기에서는, 상기 전기 광학 효과를 갖는 재료는, 니오븀산 리튬인 것이 바람직하다.

니오븀산 리튬은, 전기 광학 계수가 비교적 크므로, 파장 선택부에 있어서 투과하는 광의 파장을 선택할 때, 구동 전압을 낮게 할 수 있으며, 또한, 광 변조부에 있어서 광의 강도를 변조할 때도, 구동 전압을 낮게 할 수 있다. 이로 인해, 광 변조기의 소비 전력을 삭감할 수 있다. 또한, 파장 선택부나 광 변조부가 그 기능을 행하기 위해 요하는 면적을 작게 하는 것이 가능해지므로, 광 변조기의 소형화가 도모된다.

본 발명의 광 변조기에서는, 상기 광 변조부는, 마하젠더형의 광 변조부인 것이 바람직하다.

이에 의해, 고속의 변조가 가능해지므로, 표시되는 화상의 고화질화가 도모된다.

본 발명의 광 변조기에서는, 상기 광 도파로는, 상기 광 도파로에 광을 입사시키는 입사면에 접속되는 복수의 코어부와, 상기 복수의 코어부를 합파(multiplex)시켜서 상기 파장 선택부에 접속하는 합파부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

이에 의해, 합파부와 파장 선택부와 광 변조부가 동일한 부재에 설치되게 되기 때문에, 이들 부분을 서로 별도의 부재로 구성한 경우에 비하여, 광 변조기의 소형화가 도모된다. 또한, 각 부분 사이의 광 결합 손실의 저감을 도모할 수 있으므로, 광 변조기의 내부 손실을 억제할 수 있다.

를 구비하고,

상기 파장 선택부는,

상기 광 도파로를 도파하는 제1 파장의 광을, 브래그 반사를 이용하여 반사 가능한 제1 반사부와,

상기 광 도파로를 도파하는 광으로서 상기 제1 파장과 다른 제2 파장의 광을, 브래그 반사를 이용하여 반사 가능한 제2 반사부

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 파장 선택부는, 광 도파로를 도파하는 광을 브래그 반사를 이용하여 반사 가능한 제1 반사부 및 제2 반사부로 구성되고, 광 변조부도, 광 도파로에 설치되기 때문에, 파장 선택부와 광 변조부의 사이에 광학적인 접속 개소를 설치할 필요가 없다. 그 결과, 광로 길이를 엄밀하게 고려한 얼라인먼트를 필요로 하지 않고, 그리고 접속 개소가 설치되지 않기 때문에 광 손실이 발생하기 어려워지므로, 광 변조기의 광 이용 효율이 높아진다. 또한, 제1 반사부와 제2 반사부를 구비함으로써, 파장 선택부를 통과하는 광의 파장을 용이하게 선택할 수 있으므로, 파장이 서로 다른 복수의 광을 변조 가능한 광 변조기가 얻어진다.

본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 제1 굴절률 분포에 의해 반사되는 제1 파장의 광과, 상기 제2 굴절률 분포에 의해 반사되는 제2 파장의 광을 사출하는 광원부와,

상기 제1 파장의 광과 상기 제2 파장의 광이 입사되는 본 발명의 광 변조기와,

상기 광 변조기에 의해 변조된 광을 공간적으로 주사하는 광 스캐너

를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 고품위의 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치가 얻어진다.

본 발명의 화상 표시 장치에서는, 제1 시간대에 있어서, 상기 제2 굴절률 분포가 형성되도록 상기 파장 선택부가 구동됨과 함께, 상기 파장 선택부를 투과한 상기 제1 파장의 광의 강도를 변조하도록 상기 광 변조부가 구동되고,

상기 제1 시간대와 다른 제2 시간대에 있어서, 상기 제1 굴절률 분포가 형성되도록 상기 파장 선택부가 구동됨과 함께, 상기 파장 선택부를 통과한 상기 제2 파장의 광의 강도를 변조하도록 상기 광 변조부가 구동되는 것이 바람직하다.

이에 의해, 광 변조부에서는, 파장이 서로 다른 광을 시분할로 강도 변조할 수 있으므로, 정확한 강도 변조를 할 수 있다.

본 발명의 화상 표시 장치에서는, 상기 제1 시간대로부터 상기 제2 시간대로 천이할 때, 상기 제1 시간대와 상기 제2 시간대 사이의 시간대에 있어서, 상기 제1 파장의 광과 상기 제2 파장의 광의 양쪽을 반사시키도록 상기 파장 선택부가 구동되는 것이 바람직하다.

이에 의해, 제1 시간대와 제2 시간대 사이의 시간대에서는, 파장 선택부를 제1 파장의 광과 제2 파장의 광의 양쪽이 투과되지 않으므로, 제1 시간대와 제2 시간대가 중복되는 것이 방지된다. 그 결과, 화상 표시 장치에 의해 표시되는 화상의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 화상 표시 장치는, 상기 제1 파장의 광과, 상기 제2 파장의 광을 사출하는 광원부와,

를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 화상 표시 장치에서는, 상기 광 스캐너에 의해 주사된 광을 반사하는 반사 광학부를 더 구비하고,

상기 반사 광학부는, 홀로그램 회절격자를 포함하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 반사 광학부에 의해 반사하는 광의 출사 방향을 조정하거나, 반사하는 광의 파장을 선택하거나 할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 화상 표시 장치의 제1 실시 형태(헤드 마운트 디스플레이)의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1에 도시한 화상 표시 장치의 부분 확대도이다.
도 3은, 도 1에 도시한 화상 표시 장치의 신호 생성부의 개략 구성도이다.
도 4는, 도 1에 도시한 주사광 출사부에 포함되는 광 주사부의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는, 도 1에 도시한 화상 표시 장치의 작용을 모식적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 도 3에 도시한 광 변조기(본 발명의 광 변조기의 제1 실시 형태)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 7은, 도 6에 도시한 광 변조기의 평면도이다.
도 8의 (a)는, 도 7에 도시한 제1 전계 인가부의 부분 확대도로서, 제1 전계 인가부로부터 광 도파로에 대하여 전계를 인가한 상태를 나타내는 도면이며, 도 8의 (b)는, 도 7에 도시한 제1 전계 인가부의 부분 확대도로서, 제1 전계 인가부로부터 광 도파로에 대하여 전계를 인가하지 않은 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는, 도 8의 (a)의 코어부를 길이 방향을 따라서 절단했을 때의 단면도이다.
도 10의 (a)는, 도 7에 도시한 제2 전계 인가부의 부분 확대도로서, 제2 전계 인가부로부터 광 도파로에 대하여 전계를 인가한 상태를 나타내는 도면이며, 도 10의 (b)는, 도 7에 도시한 제3 전계 인가부의 부분 확대도로서, 제3 전계 인가부로부터 광 도파로에 대하여 전계를 인가한 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은, 제1 전계 인가부, 제2 전계 인가부 및 제3 전계 인가부를 구동하기 위한 전압 인가 패턴의 시간 추이(타이밍차트)의 일례, 및 그때에 파장 선택부를 투과하는 광의 색을 나타내는 도면이다.
도 12는, 각 빗살 전극의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 13은, 제2 실시 형태에 따른 광 변조기에 포함되는 파장 선택부의 부분 확대 평면도이다.
도 14는, 제2 실시 형태에 따른 광 변조기에 포함되는 파장 선택부의 부분 확대 평면도이다.
도 15는, 제3 실시 형태에 따른 광 변조기에 포함되는 파장 선택부의 단면도이다.
도 16은, 본 발명의 화상 표시 장치의 제4 실시 형태(헤드업 디스플레이)를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 광 변조기 및 화상 표시 장치에 대하여, 첨부 도면에 나타내는 바람직한 실시 형태에 기초하여 상세히 설명한다.

<화상 표시 장치>

≪제1 실시 형태≫

본 발명의 화상 표시 장치의 제1 실시 형태 및 본 발명의 광 변조기의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 화상 표시 장치의 제1 실시 형태(헤드 마운트 디스플레이)의 개략 구성을 나타내는 도면, 도 2는, 도 1에 도시한 화상 표시 장치의 부분 확대도이다. 도 3은, 도 1에 도시한 화상 표시 장치의 신호 생성부의 개략 구성도, 도 4는, 도 1에 도시한 주사광 출사부에 포함되는 광 주사부의 개략 구성을 나타내는 도면, 도 5는, 도 1에 도시한 화상 표시 장치의 작용을 모식적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 6은, 도 3에 도시한 광 변조기(본 발명의 광 변조기의 제1 실시 형태)의 개략 구성을 나타내는 사시도, 도 7은, 도 6에 도시한 광 변조기의 평면도이다.

도 1에서는, 설명의 편의상, 서로 직교하는 3개의 축으로서, X축, Y축 및 Z축을 도시하고 있으며, 그 도시한 화살표의 선단측을 「+(플러스)」, 기단측을 「- (마이너스)」로 한다. X축에 평행한 방향을 「X축 방향」, Y축에 평행한 방향을 「Y축 방향」, Z축에 평행한 방향을 「Z축 방향」이라 한다.

여기서, X축, Y축 및 Z축은, 후술하는 화상 표시 장치(1)를 사용자의 헤드부 H에 장착했을 때, Y축 방향이 헤드부 H의 상하 방향, Z축 방향이 헤드부 H의 좌우 방향, X축 방향이 헤드부 H의 전후 방향으로 되도록 설정되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 화상 표시 장치(1)는, 안경과 같은 외관을 갖는 헤드 마운트 디스플레이(헤드부 장착형 화상 표시 장치)로서, 사용자의 헤드부 H에 장착하여 사용되고, 사용자에게 허상에 의한 화상을 외계 상과 중첩한 상태에서 시인시킨다.

이 화상 표시 장치(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 프레임(2)과, 신호 생성부(3)와, 주사광 출사부(4)와, 반사부(6)를 구비한다.

화상 표시 장치(1)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 광 파이버(71)와, 제2 광 파이버(72)와, 접속부(5)를 구비한다.

이 화상 표시 장치(1)에서는, 신호 생성부(3)가 화상 정보에 따라서 변조된 신호광을 생성하고, 그 신호광이 제1 광 파이버(71), 접속부(5) 및 제2 광 파이버(72)를 통해 주사광 출사부(4)로 유도되고, 주사광 출사부(4)가 신호광(영상광)을 2차원적으로 주사하여 주사광을 출사하고, 반사부(6)가 그 주사광을 사용자의 눈 EY를 향해 반사한다. 이에 의해, 화상 정보에 따른 허상을 사용자에게 시인시킬 수 있다.

본 실시 형태에서는, 신호 생성부(3), 주사광 출사부(4), 접속부(5), 반사부(6), 제1 광 파이버(71) 및 제2 광 파이버(72)를 프레임(2)의 우측에만 설치하고, 우안용의 허상만을 형성하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 프레임(2)의 좌측을 우측과 마찬가지로 구성함으로써, 우안용의 허상과 아울러 좌안용의 허상도 형성하여도 되고, 좌안용의 허상만을 형성하도록 하여도 된다.

또한, 신호 생성부(3)와 주사광 출사부(4)의 사이를 광학적으로 접속하는 수단은, 광 파이버를 개재하는 수단 외에, 예를 들어 각종 도광체를 개재하는 수단으로 대체할 수도 있다. 또한, 접속부(5)에 의해 제1 광 파이버(71)와 제2 광 파이버(72)가 접속되는 구성이 아니어도 되며, 접속부(5)를 통하지 않고 제1 광 파이버(71)만에 의해, 신호 생성부(3)와 주사광 출사부(4)가 광학적으로 접속되어 있어도 된다.

이하, 화상 표시 장치(1)의 각 부를 순차적으로 상세히 설명한다.

(프레임)

도 1에 도시한 바와 같이, 프레임(2)은, 안경 프레임과 같은 형상을 이루고, 신호 생성부(3) 및 주사광 출사부(4)를 지지하는 기능을 갖는다.

프레임(2)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 주사광 출사부(4) 및 노즈 패드부(21)를 지지하는 프론트부(22)와, 프론트부(22)에 접속되어 사용자의 귀에 접촉하는 한 쌍의 템플부(현수부)(23)와, 각 템플부(23)의 프론트부(22)와 반대의 단부인 모던부(24)를 포함한다.

노즈 패드부(21)는, 사용 시에 사용자의 코 NS에 접촉하여, 화상 표시 장치(1)를 사용자의 헤드부에 대하여 지지하고 있다. 프론트부(22)에는, 림부(25)나 브리지부(26)가 포함된다.

이 노즈 패드부(21)는, 사용 시에 있어서의 사용자에 대한 프레임(2)의 위치를 조정 가능하게 구성되어 있다.

프레임(2)의 형상은, 사용자의 헤드부 H에 장착할 수 있는 것이면, 도시한 것으로 한정되지 않는다.

(신호 생성부)

도 1에 도시한 바와 같이, 신호 생성부(3)는, 전술한 프레임(2)의 한쪽(본 실시 형태에서는 우측)의 모던부(24)[템플부(23)의 프론트부(22)와는 반대측의 단부]에 설치되어 있다.

즉, 신호 생성부(3)는, 사용 시에 사용자의 귀 EA에 대하여 눈 EY와는 반대측에 배치되어 있다. 이에 의해, 화상 표시 장치(1)의 중량 밸런스를 우수한 것으로 할 수 있다.

이 신호 생성부(3)는, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 주사부(42)에 의해 주사되는 신호광을 생성하는 기능과, 광 주사부(42)를 구동하는 구동 신호를 생성하는 기능을 갖는다.

이와 같은 신호 생성부(3)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 광 변조기(30)와, 신호광 생성부(31)와, 구동 신호 생성부(32)와, 제어부(33)와, 광 검출부(34)와, 고정부(35)를 구비한다.

신호광 생성부(31)는, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 주사부(42)(광 스캐너)에 의해 주사(광 주사)되는 신호광을 생성하는 것이다.

이 신호광 생성부(31)는, 파장이 서로 다른 복수의 광원(311R, 311G, 311B)과, 복수의 구동 회로(312R, 312G, 312B)를 갖는다.

광원(311R: R 광원)은, 적색광을 출사하는 것이며, 광원(311G: G 광원)은, 녹색광을 출사하는 것이며, 광원(311B: B 광원)은, 청색광을 출사하는 것이다. 이와 같은 3색의 광을 사용함으로써, 풀 컬러의 화상을 표시할 수 있다. 풀 컬러의 화상을 표시하지 않는 경우에는, 1색 또는 2색의 광(1개 또는 2개의 광원)을 사용하도록 해도 되며, 풀 컬러의 화상 연색성을 높이기 위해서, 4색 이상의 광(4개 이상의 광원)을 사용하도록 해도 된다.

이와 같은 광원(311R, 311G, 311B)은, 각각 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 레이저 다이오드, LED를 사용할 수 있다.

이와 같은 광원(311R, 311G, 311B)은, 각각 구동 회로(312R, 312G, 312B)에 전기적으로 접속되어 있다.

이하에서는, 광원(311R, 311G, 311B)을 총칭하여 「광원부(311)」라고도 하며, 신호광 생성부(31)에서 생성한 신호광을 「광원부(311)로부터 사출된 광」이라고도 한다.

구동 회로(312R)는, 전술한 광원(311R)을 구동하는 기능을 갖고, 구동 회로(312G)는, 전술한 광원(311G)을 구동하는 기능을 갖고, 구동 회로(312B)는, 전술한 광원(311B)을 구동하는 기능을 갖는다.

이와 같은 구동 회로(312R, 312G, 312B)에 의해 구동된 광원(311R, 311G, 311B)으로부터 사출된 3개(3색)의 광은, 각각 광 변조기(30)에 입사한다.

(광 변조기)

도 6에 도시한 광 변조기(30)는, 기판(301)과, 기판(301)에 형성된 광 도파로(302)와, 광 도파로(302)에 설치되고, 광 도파로(302)를 도파하는 광의 파장을 선택하는 기능을 갖는 파장 선택부(303)와, 광 도파로(302)에 설치되고, 파장 선택부(303)에 의해 선택된 파장의 광의 강도를 변조하는 기능을 갖는 광 변조부(304)와, 기판(301)과 파장 선택부(303)에 설치된 전계 인가부(303R, 303G, 303B) 및 광 변조부(304)에 설치된 전극(304a, 304b)의 사이에 끼워 삽입된 버퍼층(305)을 구비하고 있다.

기판(301)은, 평면에서 보았을 때 직사각형을 이루는 평판 형상을 이루고 있으며, 전기 광학 효과를 갖는 재료로 구성되어 있다. 전기 광학 효과는, 물질에 전계를 가했을 때 물질의 굴절률이 변화하는 현상이며, 굴절률이 전계에 비례하는 포켈스 효과나 전계의 2승에 비례하는 커 효과가 있다. 이와 같은 기판(301)에 도중에 분기한 광 도파로(302)를 형성하고, 또한 분기한 광 도파로(302)의 한쪽에 전계를 가하면, 그 굴절률을 변화시킬 수 있다. 이것을 이용함으로써, 분기한 광 도파로(302)를 전반하는 광에 위상차를 부여하고, 분기한 광을 다시 합류시킴으로써 위상차에 기초한 강도 변조를 행할 수 있다.

전기 광학 효과를 갖는 재료로서는, 예를 들어 니오븀산 리튬(LiNbO₃), 탄탈산 리튬(LiTaO₃), 지르콘산 티탄산 납란탄(PLZT), 인산 티타늄산 칼륨(KTiOPO₄)과 같은 무기계 재료, 폴리티오펜, 액정 재료 외에, 전기 광학 활성의 중합체에 전하 수송 분자를 도핑한 재료, 전하 수송성의 중합체에 전기 광학 색소를 도핑한 재료, 불활성 중합체에 전하 수송 분자와 전기 광학 색소를 도핑한 재료, 전하 수송 부위 및 전기 광학 부위를 고분자의 주쇄 또는 측쇄에 포함한 재료, 트리시아노푸란(TCF)을 억셉터로서 도핑한 재료와 같은 유기계 재료 등을 들 수 있다.

이 중, 특히 니오븀산 리튬이 바람직하게 사용된다. 니오븀산 리튬은, 전기 광학 계수가 비교적 크므로, 후술하는 파장 선택부(303)에 있어서 투과하는 광의 파장을 선택할 때, 구동 전압을 낮고, 작용 거리를 짧게 할 수 있어, 후술하는 광 변조부(304)에 있어서 광의 강도를 변조할 때에도, 구동 전압을 낮고, 작용 거리를 짧게 할 수 있다. 이로 인해, 광 변조기(30) 및 화상 표시 장치(1)의 소비 전력을 삭감할 수 있다. 파장 선택부(303)나 광 변조부(304)가 그 기능을 행하기 위해 요하는 면적을 작게 하는 것이 가능해지므로, 광 변조기(30) 및 화상 표시 장치(1)의 소형화가 도모된다.

이들 재료는, 단결정 또는 고용체 결정으로서 사용되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 기판(301)에는 투광성이 부여되고, 기판(301) 중에 광 도파로(302)를 형성할 수 있도록 된다.

광 도파로(302)는, 기판(301) 중에 형성된 도광로이다. 기판(301) 중에 광 도파로(302)를 형성하는 방법으로서는, 예를 들어, 프로톤 교환법, Ti 확산법 등을 들 수 있다. 이 중, 프로톤 교환법은, 산의 용액 중에 기판을 침지하고, 기판 중의 이온의 용출과 바꾸어 프로톤을 기판에 침입시킴으로써 그 영역의 굴절률을 변화시키는 방법이다. 이 방법에 의하면, 특히 내광성이 우수한 광 도파로(302)가 얻어진다. 한편, Ti 확산법은, 기판 위에 Ti를 성막한 후, 가열 처리를 행함으로써, Ti를 기판 중에 확산시켜서 그 영역의 굴절률을 변화시키는 방법이다.

이와 같이 하여 형성된 광 도파로(302)는, 기판(301) 중 상대적으로 굴절률이 높은 긴 형상의 부위를 포함하는 코어부(3021)와, 코어부(3021)에 인접해 상대적으로 굴절률이 낮은 클래드부(3022)로 구성된다. 도 7에 도시한 광 도파로(302)는, 도 7의 좌측 단부(입사면)에 광이 입사되면, 이 입사광은, 코어부(3021)와 클래드부(3022)의 계면에서 반사를 반복하면서 우측으로 전반되고, 우측의 단부로부터 출사광 L로서 사출된다. 즉, 실질적으로 코어부(3021)를 광 도파로(302)로 간주할 수도 있다.

이 중, 코어부(3021)는, 각각 입사면을 갖는(입사면에 접속되는) 3개의 코어부(3021R, 3021G, 3021B)를 구비하고 있다. 이들 3개의 코어부(3021R, 3021G, 3021B)의 입사면에는, 광원(311R, 311G, 311B)으로부터 사출된 광이 각각 입사하게 되어 있다.

또한, 3개의 코어부(3021R, 3021G, 3021B) 중, 코어부(3021R, 3021G)는, 출사 단측을 향함에 따라서 서로 이격 거리가 서서히 좁아지도록 만곡하고 있으며, 합류부(3025)에 있어서, 코어부(3021B)와 함께 1개의 코어부(3021)에 합류되어 있다. 이로 인해, 코어부(3021R)에 입사한 적색광 LR, 코어부(3021G)에 입사한 녹색광 LG, 및 코어부(3021B)에 입사한 청색광 LB는, 합류부(3025)에 있어서 합파되게 된다. 합류부(3025)에 있어서 합파된 적색광 LR, 녹색광 LG 및 청색광 LB는 파장 선택부(303)로 유도된다. 즉, 광 도파로(302)는, 파장이 서로 다른 광을 합파하여 파장 선택부에 접속하는 합파부를 구비하고 있다.

≪파장 선택부≫

합류 후의 1개의 코어부(3021)에는, 파장 선택부(303)가 배치되어 있다.

파장 선택부(303)는, 도 6, 7에 도시한 바와 같이, 코어부(3021)의 입사단(입사면) 측으로부터 출사단(출사면) 측을 향해 순서대로 배열하도록 설치된, 제1 전계 인가부(303R), 제2 전계 인가부(303G) 및 제3 전계 인가부(303B)를 구비하고 있다. 제1 전계 인가부(303R), 제2 전계 인가부(303G) 및 제3 전계 인가부(303B)는, 각각 코어부(3021) 및 클래드부(3022)로 구성된 광 도파로(302)에 대하여 전계를 발생시킴으로써, 코어부(3021)의 굴절률을 변화시킬 수 있다. 이로 인해, 전계가 인가된 부분과 인가되지 않은 부분에서 굴절률 분포가 형성되게 된다.

도 8의 (a)는, 도 7에 도시한 제1 전계 인가부(303R)의 부분 확대도로서, 제1 전계 인가부(303R)로부터 광 도파로(302)에 대하여 전계를 인가한 상태를 나타내는 도면이며, 도 8의 (b)는, 도 7에 도시한 제1 전계 인가부(303R)의 부분 확대도로서, 제1 전계 인가부(303R)로부터 광 도파로(302)에 대하여 전계를 인가하지 않은 상태를 나타내는 도면이다. 도 9는, 도 8의 (a)의 코어부(3021)를 길이 방향을 따라서 절단했을 때의 단면도이다. 도 10의 (a)는, 도 7에 도시한 제2 전계 인가부(303G)의 부분 확대도로서, 제2 전계 인가부(303G)로부터 광 도파로(302)에 대하여 전계를 인가한 상태를 나타내는 도면이며, 도 10의 (b)는, 도 7에 도시한 제3 전계 인가부(303B)의 부분 확대도로서, 제3 전계 인가부(303B)로부터 광 도파로(302)에 대하여 전계를 인가한 상태를 나타내는 도면이다.

파장 선택부(303) 중, 제1 전계 인가부(303R)는, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 전극(3031RA) 및 복수의 제2 전극(3031RB)을 구비하고 있다. 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)은, 평면에서 보았을 때 긴 형상을 이루고, 이 긴 형상 부분의 길이 방향이 광 도파로(302)의 광 도파 방향(도 8의 좌우 방향)과 교차하고, 코어부(3021)와 겹치도록 배치되어 있다.

복수의 제1 전극(3031RA)끼리는, 접속부(3032RA)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해, 복수의 제1 전극(3031RA)과 접속부(3032RA)로 제1 빗살 전극(303RA)을 구성하고 있다.

한편, 복수의 제2 전극(3031RB)끼리도, 접속부(3032RB)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해, 복수의 제2 전극(3031RB)과 접속부(3032RB)로 제2 빗살 전극(303RB)을 구성하고 있다.

이와 같은 제1 빗살 전극(303RA)과 제2 빗살 전극(303RB)의 사이에 전위차를 부여하면, 이 전극 근방의 코어부(3021)[광 도파로(302)]에는, 각 전극에 부여한 전위에 따라서 전기력선이 발생한다. 즉, 코어부(3021)에는, 전계가 인가된다. 도 9에는, 전기력선의 일례를 화살표로 모식적으로 나타내고 있다. 이와 같은 전기력선이 발생하면, 코어부(3021)에는, 전기 광학 효과에 기초하여 굴절률이 변화한다. 이때, 전기력선의 방향(전계의 방향)에 따라서 굴절률의 변화 방법이 바뀌게 된다.

제1 전계 인가부(303R)에서는, 제1 빗살 전극(303RA)에 속하는 제1 전극(3031RA)과, 제2 빗살 전극(303RB)에 속하는 제2 전극(3031RB)이, 광 도파 방향을 따라 교대로 배열하도록 배치되어 있다. 따라서, 코어부(3021)에 발생하는 전기력선의 방향도, 서로 반대 방향의 전기력선이 광 도파 방향을 따라서 교대로 발생하게 된다. 그 결과, 코어부(3021)에는, 굴절률이 상대적으로 높아지는 부분과 굴절률이 상대적으로 낮아지는 부분이 교대로 발생하게 된다. 전기력선의 방향과 굴절률의 변화 방향은, 전기 광학 효과를 갖는 재료의 구조에 따라서 변화한다. 도 9에서는, 일례로서, 코어부(3021) 중, 굴절률이 상대적으로 높아지는 부분을 「고굴절률부(3021H)」로서 상대적으로 조밀한 도트로 나타내고, 굴절률이 상대적으로 낮아지는 부분을 「저굴절률부(3021L)」로서 상대적으로 성긴 도트로 나타낸다.

이와 같이 하여 제1 전계 인가부(303R)를 구동하면, 광 도파 방향을 따라 고굴절률부(3021H)와 저굴절률부(3021L)가 주기적으로 설치된 제1 굴절률 분포(3021N)가 형성되게 된다.

전술한 바와 같이 제1 빗살 전극(303RA)과 제2 빗살 전극(303RB)을 조합해서 사용함으로써, 전극 구조의 간소화나 전극과 외부 전원을 접속하는 배선 길이의 단축을 도모할 수 있다.

한편, 제1 빗살 전극(303RA)과 제2 빗살 전극(303RB)의 사이에 전위차를 부여하지 않는 경우, 이 전극 근방의 코어부(3021)[광 도파로(302)]에는 전계가 인가되지 않으므로, 굴절률은 변화하지 않고, 제1 굴절률 분포(3021N)는 형성되지 않는다. 이로 인해, 적색광 LR, 녹색광 LG 및 청색광 LB는, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 모두 반사되지 않고 투과한다.

그런데, 코어부(3021)의 도중에 이 제1 굴절률 분포(3021N)와 같은, 주기적으로 나타나는 굴절률 변화(그레이팅)가 설치되면, 코어부(3021)를 전반하는 광 중, 굴절률 변화의 주기에 대응한 특정한 파장의 광만을 반사시킬 수 있다. 따라서, 굴절률 변화의 주기를 적절히 선택함으로써, 전술한 합파부에서 합파된 적색광 LR, 녹색광 LG 및 청색광 LB의 합파광 중, 어느 하나의 색의 광만을 반사시키고, 투과시키지 않도록 할 수 있다.

이 반사는, 소위 브래그 반사에 기초하는 것이다. 브래그 반사에서는, 굴절률 변화에 있어서의 실효 굴절률(예를 들어 변화 전후의 굴절률의 평균)과 굴절률 변화의 주기(제1 주기)에 기초하여 반사되는 파장이 결정된다. 이 중, 실효 굴절률은, 전기 광학 효과를 갖는 재료와, 광 도파로(302)에 인가하는 전계의 강도에 기초하여 정할 수 있다. 한편, 굴절률 변화의 주기는, 복수의 제1 전극(3031RA) 및 복수의 제2 전극(3031RB)의 배치의 주기에 기초하여 정할 수 있다.

따라서, 제1 전계 인가부(303R)에서는, 브래그 반사에 의해 적색광 LR만이 반사하도록, 전기 광학 효과를 갖는 재료를 선택하거나, 광 도파로(302)에 인가하는 전계의 강도를 조정하거나, 복수의 제1 전극(3031RA) 및 복수의 제2 전극(3031RB)의 배치의 주기를 조정하거나 하면 된다. 따라서, 제1 전계 인가부(303R)는, 다시 말하자면, 적색광 LR(제1 파장의 광)을 브래그 반사를 이용하여 반사할 수 있는 반사부(제1 반사부)라고 할 수 있다.

반사 방향은, 제1 굴절률 분포(3021N)에 있어서의 굴절률의 변화 방향에 의존하고, 나아가서는, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)의 길이 방향과 광 도파로(302)의 광 도파 방향의 교차 각도에 의존한다. 따라서, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)의 형상(길이 방향의 방향)을 적절히 설정함으로써, 적색광 LR의 반사 방향을 조정하고, 반사광이 광원(311R) 측으로 역행하거나, 반사광이 미광이 되거나 하는 것을 방지할 수 있다.

파장 선택부(303) 중, 제2 전계 인가부(303G)는, 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 전극(3031GA) 및 복수의 제2 전극(3031GB)을 구비하고 있다. 제1 전극(3031GA) 및 제2 전극(3031GB)은, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)과 마찬가지로 구성된다.

복수의 제1 전극(3031GA)끼리는, 접속부(3032GA)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해, 복수의 제1 전극(3031GA)과 접속부(3032GA)로 제1 빗살 전극(303GA)을 구성하고 있다.

한편, 복수의 제2 전극(3031GB)끼리는, 접속부(3032GB)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해, 복수의 제2 전극(3031GB)과 접속부(3032GB)로 제2 빗살 전극(303GB)을 구성하고 있다.

이와 같은 제1 빗살 전극(303GA)과 제2 빗살 전극(303GB)의 사이에 전위차를 발생시키면, 제1 전계 인가부(303R)와 마찬가지로, 광 도파 방향을 따라 제2 주기에서 굴절률이 변화하여 이루어지는 제2 굴절률 분포가 형성되게 된다.

제2 전계 인가부(303G)에서는, 브래그 반사에 의해 녹색광 LG만이 반사하도록, 전기 광학 효과를 갖는 재료를 선택하거나, 광 도파로(302)에 인가하는 전계의 강도를 조정하거나, 복수의 제1 전극(3031GA) 및 복수의 제2 전극(3031GB)의 배치의 주기를 조정하거나 하면 된다. 따라서, 제2 전계 인가부(303G)는, 다시 말하자면, 녹색광 LG(제2 파장의 광)를 브래그 반사를 이용해서 반사할 수 있는 반사부(제2 반사부)라고 할 수 있다.

파장 선택부(303) 중, 제3 전계 인가부(303B)는, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 전극(3031BA) 및 복수의 제2 전극(3031BB)를 구비하고 있다. 제1 전극(3031BA) 및 제2 전극(3031BB)은, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)과 마찬가지로 구성된다.

복수의 제1 전극(3031BA)끼리는, 접속부(3032BA)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해, 복수의 제1 전극(3031BA)과 접속부(3032BA)로 제1 빗살 전극(303BA)을 구성하고 있다.

한편, 복수의 제2 전극(3031BB)끼리는, 접속부(3032BB)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해, 복수의 제2 전극(3031BB)과 접속부(3032BB)로 제2 빗살 전극(303BB)을 구성하고 있다.

이와 같은 제1 빗살 전극(303BA)과 제2 빗살 전극(303BB)의 사이에 전위차를 발생시키면, 제1 전계 인가부(303R)나 제2 전계 인가부(303G)와 마찬가지로, 광 도파 방향을 따라 제3 주기에서 굴절률이 변화하여 이루어지는 제3 굴절률 분포가 형성되게 된다.

제3 전계 인가부(303B)에서는, 브래그 반사에 의해 청색광 LB만이 반사하도록, 전기 광학 효과를 갖는 재료를 선택하거나, 광 도파로(302)에 인가하는 전계의 강도를 조정하거나, 복수의 제1 전극(3031BA) 및 복수의 제2 전극(3031BB)의 배치의 주기를 조정하거나 하면 된다. 따라서, 제3 전계 인가부(303B)는, 다시 말하자면, 청색광 LB(제3 파장의 광)를 브래그 반사를 이용해서 반사할 수 있는 반사부(제3 반사부)라고 할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 파장 선택부(303)는, 적색광 LR의 반사의 유무를 선택함으로써 적색광 LR의 투과를 제어하는 제1 전계 인가부(303R)와, 녹색광 LG의 반사의 유무를 선택함으로써 녹색광 LG의 투과를 제어하는 제2 전계 인가부(303G)와, 청색광 LB의 반사의 유무를 선택함으로써 청색광 LB의 투과를 제어하는 제3 전계 인가부(303B)를 구비하고 있으므로, 합파광으로부터 특정한 파장(색)의 광만을 선택적으로 투과시키는 것이 가능하다. 이에 의해, 파장 선택부(303)의 출사측에 배치된 광 변조부(304)에서는, 특정한 파장(색)의 광에 대하여 강도를 변조할 수 있다. 그 결과, 1개의 광 변조부(304)로, 적색광 LR, 녹색광 LG 및 청색광 LB에 대하여 개별로 강도의 변조를 정확하게 행할 수 있으므로, 광 변조기(30)나 그것을 구비하는 화상 표시 장치(1)의 소형화를 도모하면서, 풀 컬러 등의 다색으로 구성된 고품위의 화상을 표시하는 것이 가능해진다.

다시 말하자면, 본 실시 형태에 따른 파장 선택부(303)는, 광 도파로(302)의 광 도파 방향을 따라 배치된, 제1 전계 인가부(303R)와 제2 전계 인가부(303G)와 제3 전계 인가부(303B)로 구성되어 있다. 이 전계 인가부는, 광 도파로(302)에 대하여 전계가 인가되도록 전위차가 부여되는 전극을 갖고 있으면 되므로, 광 도파로(302)를 분단하지 않고 배치 가능하다. 이로 인해, 파장 선택부(303)의 내부(예를 들어 제1 전계 인가부(303R)와 제2 전계 인가부(303G)의 사이)나 파장 선택부(303)와 광 변조부(304)의 사이에는, 광학적인 접속 개소를 설치할 필요가 없다. 그 결과, 종래와 같은 광로 길이를 엄밀하게 고려한 얼라인먼트가 요구되는 일이 없으며, 광 접속에 수반되는 광 손실의 발생을 초래하기 어렵다. 따라서, 표시 화상의 광량 부족을 초래하기 어렵고, 또한 광량 부족을 보충하기 위해 광원의 출력을 올림으로써 소비 전력의 증대를 초래한다는 문제도 해소할 수 있다.

또한, 제1 전계 인가부(303R), 제2 전계 인가부(303G) 및 제3 전계 인가부(303B)가 구비하는 제1 빗살 전극 및 제2 빗살 전극은, 예를 들어 도전성 재료를 성막한 후, 포토리소그래피 기술이나 에칭 기술을 이용하여 원하는 형상으로 패터닝됨으로써 형성된다. 따라서, 각 빗살 전극이나 후술하는 광 변조부(304)의 전극을 일괄적으로 형성할 수 있어, 제조 용이성이 높고 저비용화가 가능하다는 이점도 있다.

여기서, 전술한 바와 같이, 제1 전계 인가부(303R)에서는 적색광 LR만이 반사되도록, 제2 전계 인가부(303G)에서는 녹색광 LG만이 반사되도록, 제3 전계 인가부(303B)에서는 청색광 LB만이 반사되도록, 각각, 재료를 선택하거나, 전계의 강도나 전극의 배치 주기를 조정하거나 하면 되지만, 이 중, 전극의 배치 주기는, 제조 과정에서 간단하고 또한 정확하게 설정하는 것이 가능함과 함께, 반사하는 광의 파장 선택성이 높다는 관점에서, 설정하기 쉬운 파라미터라고 할 수 있다.

따라서, 적색광 LR만을 반사하는 제1 굴절률 분포의 주기를 「제1 주기」로 하고, 녹색광 LG만을 반사하는 제2 굴절률 분포의 주기를 「제2 주기」로 하고, 청색광(LB)만을 반사하는 제3 굴절률 분포의 주기를 「제3 주기」로 했을 때, 제1 주기와 제2 주기와 제3 주기가 서로 다르도록 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB), 제1 전극(3031GA) 및 제2 전극(3031GB), 및 제1 전극(3031BA) 및 제2 전극(3031BB)의 간격을 설정하면 된다.

본 발명에서는, 파장 선택부(303)에 있어서 코어부(3021)에 전계를 인가하여 필요한 굴절률 분포를 형성할 수 있으면 되며, 파장 선택부(303)가 반드시 전극을 구비하지 않아도 된다. 단, 구조의 간소화나 저비용화를 고려한 경우, 전극을 설치함으로써 전계를 인가하도록 구성하는 것이 바람직하다.

다음으로, 파장 선택부(303)의 구동 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 광 변조기(30)를 포함하는 신호 생성부(3)에 있어서는, 광원(311R, 311G, 311B)을 연속 구동(CW 구동)시키면서, 광 변조기(30)의 파장 선택부(303)에서 투과 파장을 선택하고, 광 변조부(304)에서 강도 변조를 행한다.

파장 선택부(303)는, 제1 전계 인가부(303R)에 있어서 적색광 LR을 투과시킬지 여부를 선택하고, 제2 전계 인가부(303G)에 있어서 녹색광 LG를 투과시킬지 여부를 선택하고, 제3 전계 인가부(303B)에 있어서 청색광 LB를 투과시킬지 여부를 선택한다. 이 때, 예를 들어 파장 선택부(303)를 적색광 LR이 투과하는 시간대와 녹색광 LG가 투과하는 시간대와 청색광 LB가 투과하는 시간대가 서로 중복되지 않도록 하는 것이 요망된다. 가령 적색광 LR이 투과하는 시간대와 녹색광 LG가 투과하는 시간대가 중복된 경우, 적색과 녹색이 혼재된 광이 광 변조부(304)에 입사하기 때문에, 광 변조부(304)에 있어서 정확한 강도 변조를 할 수 없게 될 우려가 있다. 그 결과, 화상 표시 장치(1)에 의해 표시되는 화상의 색에 의도치 않은 변화가 발생하여, 화질이 저하될 우려가 있다.

따라서, 파장 선택부(303)에 있어서 투과시키는 광을 변경할 때에는, 일시적으로 모든 광을 투과시키지 않는 시간대를 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 시간대를 설정함으로써, 적색광 LR, 녹색광 LG 및 청색광 LB의 전부가 반사되고, 파장 선택부(303)를 광이 투과하지 않으므로, 예를 들어 적색광 LR이 투과하는 시간대와 녹색광 LG가 투과하는 시간대가 중복되는 것이 방지된다. 그 결과, 화상 표시 장치(1)에 의해 표시되는 화상의 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 11은, 제1 전계 인가부(303R), 제2 전계 인가부(303G) 및 제3 전계 인가부(303B)를 구동하기 위한 전압 인가 패턴의 시간 추이(타이밍차트)의 일례, 및 그 때에 파장 선택부(303)를 투과하는 광의 색을 나타내는 도면이다. 도 11에서는, 제1 전계 인가부(303R)가 구비하는 제1 빗살 전극(303RA)과 제2 빗살 전극(303RB)의 사이에 인가하는 전압을 「R 전극의 전압」이라 표기하고 있다. 마찬가지로, 제2 전계 인가부(303G)가 구비하는 제1 빗살 전극(303GA)과 제2 빗살 전극(303GB)의 사이에 인가하는 전압을 「G 전극의 전압」이라 표기하고, 제3 전계 인가부(303B)가 구비하는 제1 빗살 전극(303BA)과 제2 빗살 전극(303BB)의 사이에 인가하는 전압을 「B 전극의 전압」이라 표기하고 있다. 또한, 도 11에서는, 파장 선택부(303)를 투과하는 광의 색이 적색인 경우에는 「R」이라 표기하고, 녹색인 경우에는 「G」라 표기하고, 청색인 경우에는 「B」라 표기하며, 어느 쪽의 광도 투과하지 않는 경우에는 「K」라 표기하고 있다.

예를 들어, 제1 시간대 TZ1에서는, G 전극과 B 전극에 각각 전압을 인가하는 한편, R 전극에는 전압을 인가하지 않는다. 이때, 제1 전계 인가부(303R)를 적색광 LR이 투과하는 한편, 제2 전계 인가부(303G)에서 녹색광 LG가 반사되고, 제3 전계 인가부(303B)에서 청색광 LB가 반사된다. 이에 의해, 광 변조부(304)에 적색광 LR만이 전반되고, 적색광 LR의 강도를 변조할 수 있다.

다음으로, 제2 시간대 TZ2에서는, R 전극과 B 전극에 각각 전압을 인가하는 한편, G 전극에는 전압을 인가하지 않는다. 이에 의해, 광 변조부(304)에 녹색광 LG만이 전반되고, 녹색광 LG의 강도를 변조할 수 있다.

여기서, 제1 시간대 TZ1로부터 제2 시간대 TZ2로 천이할 때, 제1 시간대 TZ1과 제2 시간대 TZ2의 사이에, R 전극, G 전극 및 B 전극의 전부에 전압을 인가하는 시간대 TZ0을 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 시간대 TZ0을 설정함으로써, 파장 선택부(303)에서는 모든 광이 반사되고, 투과하는 광이 없어진다. 그리고, 제1 시간대 TZ1과 제2 시간대 TZ2가 중복되는 것이 방지되고, 적색광 LR과 녹색광 LG가 혼합된 광이 광 변조부(304)에 전반되는 것을 방지할 수 있다.

시간대 TZ0의 길이는, 각 전극에 소정의 전압을 인가하는 데 요하는 시간이나 그 변동, 및 각 전극에 대한 전압의 인가를 정지하는 데 요하는 시간이나 그 변동 등의 인자에 따라서 적절히 설정되지만, 일례로서, 1나노초 이상 100밀리초 이하 정도로 설정된다. 이 정도이면, 표시되는 화상의 내용이나 개인차에도 따르지만, 어느 쪽의 광도 투과되지 않은 상태(흑색 표시 상태)라 하는 것을 의식해서 위화감에 이르는 경우는 적기 때문에, 흑색의 표시가 이루어지는 것에 기인하는 화질의 저하를 최소한으로 멈출 수 있다. 그리고, 제1 시간대 TZ1과 제2 시간대 TZ2가 중복되는 것에 기인하는 화질에 대해서도 최소한으로 멈출 수 있다.

마찬가지로, 제2 시간대 TZ2로부터 제3 시간대 TZ3으로 천이할 때, 이들 사이에, R 전극, G 전극 및 B 전극의 전부에 전압을 인가하는 시간대 TZ0을 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제2 시간대 TZ2와 제3 시간대 TZ3이 중복되는 것이 방지되고, 녹색광 LG와 청색광 LB가 혼합된 광이 광 변조부(304)에 전반되는 것을 방지할 수 있다.

각 빗살 전극의 형상은, 도시한 형상으로 한정되지 않으며, 예를 들어 기판(301)을 구성하는 전기 광학 효과를 갖는 재료의 결정축의 방향에 따라서 적절히 설정된다.

도 8에 도시한 제1 빗살 전극(303RA) 및 제2 빗살 전극(303RB)은, 기판(301)을 구성하는 재료로서 결정의 Z축에 수직인 커트면을 갖는 기판(Z 커트 결정 기판)을 사용하고 있기 때문에, Z축을 따라 효율적으로 전계가 인가되는 형상 및 배치로 되어 있다.

도 12는, 각 빗살 전극의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 도 12에 도시한 사항 중, 도 8에 도시한 사항과 마찬가지의 것에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 있다.

도 12에 도시한 제1 빗살 전극(303RA) 및 제2 빗살 전극(303RB)은, 기판(301)을 구성하는 재료로서 결정의 X축에 수직인 커트면을 갖는 기판(X 커트 결정 기판)을 사용하고 있기 때문에, 도 8에 도시한 각 빗살 전극과는 다른 형상 및 배치로 되어 있다.

구체적으로는, 도 12에 도시한 제1 빗살 전극(303RA) 및 제2 빗살 전극(303RB)은, 기판(301)의 평면에서 보았을 때, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)이 광 도파로(302)의 코어부(3021)와 겹치지 않도록 배치되어 있다. 제1 전극(3031RA)과 제2 전극(3031RB)이, 광 도파로(302)의 광 도파 방향에 있어서 동일한 위치가 되도록 구성되어 있다. 다시 말하자면, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)은, 광 도파로(302)의 코어부(3021)를 사이에 두고 쌍으로 되도록 설치된다. 이에 의해, 제1 빗살 전극(303RA)과 제2 빗살 전극(303RB)의 사이에 전기력선이 집중하기 쉬워져서, 이 방향으로 전계를 인가하기 쉬워진다.

이와 같은 도 12에 도시한 제1 빗살 전극(303RA) 및 제2 빗살 전극(303RB)에 의해서도, 도 8에 도시한 각 빗살 전극과 마찬가지로, 제1 굴절률 분포(3021N)를 효율적으로 형성할 수 있다.

≪광 변조부≫

파장 선택부(303)의 출사면측에는, 광 변조부(304)가 배치되어 있다. 이 광 변조부(304)는, 광 도파로(302)를 전반하는 광의 강도를 변조할 수 있는 것이면, 어떠한 수단이어도 되지만, 본 실시 형태에서는, 마하젠더형의 광 변조 방식을 취하는 광 변조부에 대하여 특별히 설명한다.

본 실시 형태에 따른 광 변조부(304)에 대응하는 부분에서는, 도 6, 7에 도시한 바와 같이, 코어부(3021)가 분기부(3023)에 있어서 코어부(3021a)와 코어부(3021b)의 2개로 분기하고 있다. 광 변조부(304)는, 이 분기한 코어부에 설치된 전극(3040)을 구비하고 있다.

코어부(3021a)와 코어부(3021b)의 사이는, 소정의 거리를 사이에 두고 이격되어 있다. 코어부(3021a) 및 코어부(3021b)는, 합류부(3024)에 있어서 다시 1개의 코어부(3021)에 합류하고 있다. 합류 후의 코어부(3021)는, 출사단(출사면)으로부터 출사광 L을 출사할 수 있도록 되어 있다.

전극(3040)은, 신호 전극(304a)과 접지 전극(304b)으로 구성되어 있다.

이 중, 신호 전극(304a)은, 기판(301)의 평면에서 보았을 때, 코어부(3021a)와 겹치도록 배치되어 있다. 한편, 접지 전극(304b)은, 기판(301)의 평면에서 볼 때, 코어부(3021b)와 겹치도록 배치되어 있다.

접지 전극(304b)에는, 기준 전위가 부여된다. 일례로서, 접지 전극(304b)은, 전기적으로 접지된다. 한편, 신호 전극(304a)에는, 접지 전극(304b)과의 사이에 전위차가 발생하도록, 화상 정보에 기초한 전위가 부여된다. 이와 같이 하여 신호 전극(304a)과 접지 전극(304b)의 사이에 전위차가 발생하면, 그들 사이에 발생한 전기력선이 통과하는 코어부(3021a)에 전계가 인가된다. 그 결과, 전기 광학 효과에 기초하여 코어부(3021a)의 굴절률이 변화한다.

여기서, 신호 전극(304a)은, 접지 전극(304b)에 비해서 그 폭이 좁아지게 되어 있다. 이로 인해, 신호 전극(304a)의 바로 아래에 위치하고 있는 코어부(3021a)에는 전기력선이 집중한다. 즉, 신호 전극(304a)으로부터 코어부(3021a)에 대하여 상대적으로 큰 전계가 인가된다. 한편, 접지 전극(304b)의 폭은, 충분히 넓게 설정되어 있다. 이로 인해, 접지 전극(304b)의 바로 아래에 위치하고 있는 코어부(3021b)에는, 전기력선이 그다지 집중되지 않는다. 즉, 접지 전극(304b)으로부터 코어부(3021b)에 대하여 상대적으로 작은 전계가 인가된다.

코어부(3021a)와 코어부(3021b)의 사이에는, 전술한 바와 같은 차이가 있기 때문에, 전극(3040)에 대하여 전술한 바와 같은 전위차가 발생하면, 신호 전극(304a)에 대응하여 위치하는 코어부(3021a)의 굴절률이 주로 변화하고, 코어부(3021b)의 굴절률은 거의 변화하지 않는다. 그 결과, 코어부(3021a)와 코어부(3021b)에서 굴절률의 어긋남이 발생하고, 코어부(3021a)를 전반하는 광과 코어부(3021b)를 전반하는 광의 사이에는, 굴절률의 어긋남에 기초하는 위상차가 발생하게 된다. 이와 같이 하여 위상차가 발생한 2개의 광이, 합류부(3024)에 있어서 합파되면, 입사 강도에 대하여 감쇠한 합파광이 생성된다. 이 합파광이 코어부(3021)의 출사단으로부터 광 검출부(34)를 향해 사출된다.

이때, 신호 전극(304a)과 접지 전극(304b)의 사이에 부여하는 전위차를 조정함으로써, 코어부(3021a)를 전반하는 광과 코어부(3021b)를 전반하는 광의 위상차를 제어할 수 있으므로, 입사 강도에 대한 합파광의 감쇠 폭을 제어할 수 있다.

예를 들어, 신호 전극(304a)과 접지 전극(304b)의 사이에 발생하는 전위차를 조정하고, 코어부(3021a)를 전반하는 광의 위상과 코어부(3021b)를 전반하는 광의 위상의 차를, 합류부(3024)에 있어서 서로 반파장만 어긋나게 하면, 합류부(3024)에 있어서 2개의 광이 서로 상쇄되어, 광 강도가 실질적으로 제로가 된다. 또한, 위상의 어긋남량을 적절히 바꿈으로써, 합파광의 광 강도를 변조할 수 있다.

한편, 합류부(3024)에 있어서 2개의 광의 위상이 일치하면, 입사 강도와 거의 동등한 광 강도의 합파광이 얻어진다.

본 실시 형태에서는, 이 광 변조부(304)에 대하여 적색광 LR과 녹색광 LG와 청색광 LB가 시분할로 입사한다. 따라서, 적색광 LR이 입사하는 시간대에서는, 화상 정보에 기초하여 적색광 LR의 강도를 변조하도록 광 변조부(304)를 구동한다. 마찬가지로, 녹색광 LG가 입사하는 시간대에서는, 화상 정보에 기초하여 녹색광 LG의 강도를 변조하도록 광 변조부(304)를 구동하고, 청색광 LB가 입사하는 시간대에서는, 화상 정보에 기초하여 청색광 LB의 강도를 변조하도록 광 변조부(304)를 구동한다. 이에 의해, 1개의 광 변조부(304)에 있어서, 적색광 LR, 녹색광 LG 및 청색광 LB의 3색의 광의 강도 변조를 행할 수 있다. 그 결과, 광 변조기(30)의 소형화 및 구조의 간소화를 도모할 수 있다.

화상 표시 장치(1)에 의하면, 광 변조부(304)에 있어서 3색의 광의 강도를 각각 외부 변조시킬 수 있다. 이로 인해, 광원부(311)로부터 사출되는 3색의 광의 강도를 광원부(311)에 있어서 직접 변조시키는 경우에 비하여, 고속 변조가 가능해진다. 또한, 전극(3040)에 인가하는 전압을 미세하게 변화시킴으로써, 광 변조기(30)로부터 출사하는 광의 강도를, 보다 높은 분해능으로 미세 조정할 수 있다. 그 결과, 눈 EY의 망막에 묘화되는 화상의 계조를 더 증가시킬 수 있어, 한층 더 고해상도화를 도모할 수 있다.

또한, 화상 표시 장치(1)에서는, 광원부(311)를 직접 변조시킬 필요가 없으므로, 일정한 강도의 신호광이 사출되도록 광원부(311)를 구동하면 된다. 따라서, 발광 효율이 가장 높은 조건 혹은 발광 안정성이나 파장 안정성이 가장 높은 조건으로 광원부(311)를 구동할 수 있어, 화상 표시 장치(1)의 저소비 전력화 혹은 동작의 안정화를 도모함과 함께, 눈 EY의 망막에 묘화되는 화상의 고화질화를 도모할 수 있다. 또한, 광원부(311)를 직접 변조하기 위해 필요한 구동 회로가 불필요해져서, 광원부(311)를 연속 구동하는 회로는 비교적 간단하고 저비용이기 때문에, 광원부(311)에 드는 비용의 삭감 및 광원부(311)의 소형화를 도모할 수 있다.

반사부(6)로서 후술하는 홀로그램 회절격자를 사용한 경우에는, 신호광의 파장 안정성을 높게 할 수 있기 때문에, 설계 파장에 가까운 신호광을 홀로그램 회절격자에 입사시킬 수 있다. 그 결과, 홀로그램 회절격자에 있어서의 회절각의 설계값으로부터의 어긋남을 작게 할 수 있어, 화상의 흐려짐을 억제할 수 있다.

전극(3040)은, 전술한 파장 선택부(303)의 제1 전계 인가부(303R), 제2 전계 인가부(303G) 및 제3 전계 인가부(303B)가 구비하는 제1 빗살 전극 및 제2 빗살 전극과 마찬가지로, 예를 들어 도전성 재료를 성막한 후, 포토리소그래피 기술이나 에칭 기술을 이용하여 원하는 형상으로 패터닝됨으로써 형성할 수 있다.

따라서, 파장 선택부(303)의 각 빗살 전극을 형성할 때, 전극(3040)도 일괄적으로 형성할 수 있다. 그 결과, 광 변조부(304)를 효율적으로 제조할 수 있어, 저비용화를 도모할 수 있다. 또한, 파장 선택부(303)의 각 빗살 전극과 광 변조부(304)의 전극(3040) 사이에서, 위치 정밀도를 엄밀하게 제어하기 쉬워지므로, 높은 위치 정밀도를 실현할 수 있다. 그 결과, 광의 색 선택과 강도 변조를 고정밀도로 행할 수 있어, 표시되는 화상의 한층 더 한 고화질화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 3개의 코어부(3021R, 3021G, 3021B)를 합류부(3025)에서 합류시키는 부분(합파부)과, 파장 선택부(303)와, 광 변조부(304)를, 동일한 기판(301) 위에 배치하고 있다(모놀리식 구조). 이로 인해, 이들 부분을 서로 별도의 부재로 구성한 경우에 비하여, 광 변조기(30)의 소형화가 도모되고, 화상 표시 장치(1)의 소형화가 도모된다. 또한, 각 부분 사이의 광 결합 손실의 저감을 도모할 수 있으므로, 광 변조기(30)의 내부 손실을 억제할 수 있다. 이에 의해, 화상의 고화질화를 도모함과 함께, 소비 전력의 저감을 도모할 수 있다.

광 도파로(302)를 구비하는 광 변조기(30)는, 출사광 L의 빔 품질을 높이는, 과잉 광을 감광한다고 하는 부차적인 효과를 발휘한다. 이에 의해, 표시되는 화상의 한층 더 한 고화질화를 도모할 수 있다.

이 부차적인 효과 중, 전자(前者)의 효과는, 광의 빔 트리밍(불필요 부분의 절취)에 의한 것이다. 즉, 광원부(311)로부터 출사하는 광의 빔은, 통상적으로 그 횡단면 중, 중심 부분의 품질이 높은(파장의 분포 폭이 작은) 한편, 주변 부분의 품질이 낮다. 따라서, 광 변조기(30)에 광 도파로(302)를 설치함으로써, 빔의 주변 부분을 광 도파로(302)에 있어서 트리밍할 수 있다. 그 결과, 품질이 높은 빔의 중심 부분만을 변조하여, 사출할 수 있다.

한편, 부차적인 효과 중, 후자(後者)의 효과는, 광이 광 도파로(302)를 전반 할 때, 코어부(3021)의 형상을 적절히 설정함으로써 일부의 광이 누설되는 것을 이용하여, 광량이 용이하게 감소되는 것에 따른 것이다.

전극(3040)의 형상은, 예를 들어 기판(301)의 결정축의 방향에 따라서 적절히 설정되고, 예를 들어 코어부(3021a)나 코어부(3021b)와 겹치지 않는 위치에 대응하여 배치된 형상이어도 된다.

또한, 광 도파로(302)와 같은 단면이 좁은 영역에 전압을 인가하기 위해서, 신호광의 변조에 필요한 위상차를 발생시키기 위한 굴절률 변화에 필요한 인가 전압을, 벌크의 전기 광학 재료에 전압 인가하는 경우와 비교하여 작게 할 수 있다. 또한, 광 도파로(302)[코어부(3021)]의 단면적을 적절히 선택함으로써, 강도 변조의 제어성을 높일 수 있다.

또한, 전술한 광 변조부(304)는, 전기 광학 효과를 이용하여 신호광의 강도를 외부 변조시키고 있지만, 전기 광학 효과 대신에, 음향 광학 효과, 자기 광학 효과, 열 광학 효과, 비선형 광학 효과 등의 광 변조 효과를 사용하는 것이어도 된다.

전기 광학 효과를 이용한 마하젠더형의 광 변조 방식을 채용하는 경우, 특히 고속의 변조가 가능하게 되기 때문에, 표시되는 화상의 고화질화에 대한 기여가 현저하다.

또한, 광 변조부(304)에 있어서의 변조 원리도, 전술한 마하젠더형의 변조 원리로 한정되지 않는다. 대체 가능한 변조 구조로서는, 예를 들어 방향성 결합형 변조기, 분기 간섭형 변조기, 링 간섭형 변조기, Y 커트 교차 도파로를 사용한 내부 전반사형 광 스위치, 분기 스위치, 컷오프형 광 변조기, 밸런스 브리지형 광 변조기, 브래그 회절형 광 스위치, 전기 흡수형(EA) 변조기 등을 들 수 있다.

마하젠더형의 변조 구조는, 비교적 간단한 구조로 실현할 수 있으며, 게다가, 변조 폭을 임의로 조정하기 쉽기 때문에, 광 변조부(304)에 있어서의 변조 구조로서 유용하다. 변조 폭을 임의로 조정함으로써, 신호광의 강도를 임의로 조정할 수 있으므로, 예를 들어 표시 화상의 고콘트라스트화를 도모할 수 있다.

또한, 버퍼층(305)은, 기판(301)과 각 전극의 사이에 형성되고, 예를 들어 산화규소, 알루미나 등, 광 도파로(302)를 도파하는 광의 흡수가 적은 매질에 의해 구성된다.

이와 같이 하여 화상 정보에 따라서 광 변조기(30)에 의해 변조된 출사광 L은, 신호광으로서 제1 광 파이버(71)의 일단부에 입사한다. 이러한 신호광은, 제1 광 파이버(71), 접속부(5) 및 제2 광 파이버(72)를 이 순서로 통과하여, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 주사부(42)로 전송된다.

여기서, 제1 광 파이버(71)의 신호광의 입사측의 단부 근방에는, 광 검출부(34)가 설치되어 있다. 이 광 검출부(34)는, 신호광을 검출한다. 또한, 제1 광 파이버(71)의 일단부 및 광 검출부(34)는, 고정부(35)에 고정되어 있다.

구동 신호 생성부(32)는, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 주사부(42: 광 스캐너)를 구동하는 구동 신호를 생성하는 것이다.

이 구동 신호 생성부(32)는, 광 주사부(42)의 제1 방향에서의 주사(수평 주사)에 사용하는 제1 구동 신호를 생성하는 구동 회로(321)와, 광 주사부(42)의 제1 방향에 직교하는 제2 방향에서의 주사(수직 주사)에 사용하는 제2 구동 신호를 생성하는 구동 회로(322)를 갖는다.

이와 같은 구동 신호 생성부(32)는, 신호선(도시생략)을 통하여, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 주사부(42)와 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해, 구동 신호 생성부(32)에서 생성한 구동 신호는, 후술하는 주사광 출사부(4)의 광 주사부(42)에 입력된다.

전술한 바와 같은 신호광 생성부(31)의 구동 회로(312R, 312G, 312B) 및 구동 신호 생성부(32)의 구동 회로(321, 322)는, 제어부(33)와 전기적으로 접속되어 있다.

제어부(33)는, 영상 신호(화상 신호)에 기초하여, 신호광 생성부(31)의 구동 회로(312R, 312G, 312B) 및 구동 신호 생성부(32)의 구동 회로(321, 322)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다. 즉, 제어부(33)는, 주사광 출사부(4)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다. 이에 의해, 신호광 생성부(31)가 화상 정보에 따라서 변조된 신호광을 생성함과 함께, 구동 신호 생성부(32)가 화상 정보에 따른 구동 신호를 생성한다.

또한, 제어부(33)는, 광 변조기(30)의 구동을 제어하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 제어부(33)는, 광 변조기(30)에 포함되는 파장 선택부(303) 및 광 변조부(304)를 개별로 또한 서로 협조시키면서 구동할 수 있다. 이에 의해, 파장 선택부(303)에 있어서 파장이 서로 다른 광을 시간축에 있어서 서로 배타적으로(시분할로) 투과시킴과 함께, 그 투과의 타이밍에 맞춰서 광 변조부(304)에 있어서 투과광의 강도를 변조할 수 있다.

또한, 제어부(33)는, 광 검출부(34)에 의해 검출된 광의 강도에 기초하여, 신호광 생성부(31)의 구동 회로(312R, 312G, 312B)의 구동을 제어할 수 있게 구성되어 있다.

(주사광 출사부)

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 주사광 출사부(4)는, 전술한 프레임(2)의 브리지부(26) 근방(다시 말하자면 프론트부(22)의 중심 근방)에 장치되어 있다.

이와 같은 주사광 출사부(4)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 하우징(41: 케이싱)과, 광 주사부(42)와, 렌즈(43: 커플링 렌즈)와, 렌즈(45: 집광 렌즈)와, 지지 부재(46)를 구비한다.

하우징(41)은, 지지 부재(46)를 통해 프론트부(22)에 장치되어 있다.

또한, 지지 부재(46)의 프레임(2)과는 반대측 부분에는, 하우징(41)의 외표면이 접합되어 있다.

하우징(41)은, 광 주사부(42)를 지지함과 함께 광 주사부(42)를 수납하고 있다. 또한, 하우징(41)에는, 렌즈(43) 및 렌즈(45)가 장치되고, 렌즈(43, 45)가 하우징(41)의 일부(벽부의 일부)를 구성하고 있다.

또한, 렌즈(43)[하우징(41)의 신호광을 투과하는 윈도우부]는, 제2 광 파이버(72)에 대하여 이격되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제2 광 파이버(72)의 신호광의 출사측의 단부는, 프레임(2)의 프론트부(22)에 설치된 반사부(10)에 면하는 위치이며, 또한 주사광 출사부(4)에 이격되어 있다.

반사부(10)는, 제2 광 파이버(72)로부터 출사한 신호광을 광 주사부(42)를 향해서 반사하는 기능을 갖는다. 또한, 반사부(10)는, 프론트부(22)의 내측에 개구하는 오목부(27)에 설치되어 있다. 오목부(27)의 개구에는, 투명 재료로 구성된 윈도우부로 덮여 있어도 된다. 또한, 이 반사부(10)는, 신호광을 반사할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 미러, 프리즘 등으로 구성할 수 있다.

광 주사부(42)는, 신호광 생성부(31)로부터의 신호광을 2차원적으로 주사하는 광 스캐너이다. 이 광 주사부(42)에 의해 신호광을 주사함으로써 주사광이 형성된다. 구체적으로는, 광 주사부(42)의 광 반사면에 대하여 제2 광 파이버(72)로부터 출사한 신호광이 렌즈(43)를 통해 입사한다. 구동 신호 생성부(32)에서 생성된 구동 신호에 따라서, 광 주사부(42)를 구동함으로써, 신호광이 2차원적으로 주사된다.

또한, 광 주사부(42)는, 코일(17) 및 신호 중첩부(18)를 갖고 있으며(도 4 참조), 코일(17), 신호 중첩부(18) 및 구동 신호 생성부(32)는, 광 주사부(42)를 구동하는 구동부를 구성한다.

렌즈(43)는, 제2 광 파이버(72)로부터 출사한 신호광의 스폿 직경을 조정하는 기능을 갖는다. 또한, 렌즈(43)는, 제2 광 파이버(72)로부터 출사한 신호광의 방사각을 조정하고, 대략 평행화하는 기능도 갖는다.

광 주사부(42)에 의해 주사된 신호광(주사광)은, 렌즈(45)를 통하여, 하우징(41)의 외부로 출사한다.

주사광 출사부(4)는, 신호광을 2차원적으로 주사하는 광 주사부(42) 대신에, 신호광을 1차원적으로 주사하는 복수의 광 주사부를 구비하고 있어도 된다.

(반사부)

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 반사부(6: 반사 광학부)는, 전술한 프레임(2)의 프론트부(22)에 포함되는 림부(25)에 장치되어 있다.

즉, 반사부(6)는, 사용 시에 사용자의 눈 EY의 전방이며 또한 광 주사부(42)보다도 그 사용자에 대하여 먼 쪽 측에 위치하도록 배치되어 있다. 이에 의해, 화상 표시 장치(1)에 사용자의 얼굴에 대하여 전방측으로 돌출된 부분이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

이 반사부(6)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 광 주사부(42)로부터의 신호광을 그 사용자의 눈 EY를 향해 반사하는 기능을 갖는다.

본 실시 형태에서는, 반사부(6)는, 하프 미러(반투경)이며, 외계광을 투과시키는 기능(가시광에 대한 투광성)도 갖는다. 즉, 반사부(6)는, 광 주사부(42)로부터의 신호광(영상광)을 반사시킴과 함께, 사용 시에 있어서 반사부(6)의 외측으로부터 사용자의 눈을 향하는 외계광을 투과시키는 기능(컨바이너 기능)을 갖는다. 이에 의해, 사용자는, 외계 상을 시인하면서, 신호광에 의해 형성된 허상(화상)을 시인할 수 있다. 즉, 시스루형의 헤드 마운트 디스플레이를 실현할 수 있다.

반사부(6) 중, 사용자측의 면은, 오목면의 반사면이 되어 있다. 이로 인해, 반사부(6)에 의해 반사된 신호광은, 사용자측으로 집속된다. 따라서, 사용자는, 반사부(6)의 오목면 위에 형성된 화상보다도 확대된 허상을 시인하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 사용자에 있어서의 화상의 시인성을 높일 수 있다.

한편, 반사부(6) 중, 사용자에 대하여 먼 쪽 측의 면은, 상기 오목면과 거의 동일한 곡률을 갖는 볼록면으로 되어 있다. 이로 인해, 외계광은, 반사부(6)에서 크게 편향되지 않고, 사용자의 눈에 도달한다. 따라서, 사용자는, 왜곡이 적은 외계 상을 시인할 수 있다.

반사부(6)는, 회절격자를 갖고 있어도 된다. 이 경우, 회절격자에 다양한 광학 특성을 갖게 하고, 광학계의 부품 개수를 저감시키거나, 디자인의 자유도를 높이거나 할 수 있다. 예를 들어, 회절격자로서 홀로그램 회절격자를 사용함으로써, 반사부(6)에 의해 반사하는 신호광의 출사 방향을 조정하거나, 반사하는 신호광의 파장을 선택하거나 할 수 있다. 또한, 회절격자에 렌즈 효과를 갖게 함으로써, 반사부(6)에 의해 반사하는 신호광을 포함하는 주사광 전체의 결상 상태를 조정하거나, 오목면에서 신호광이 반사할 때의 수차를 보정하거나 할 수도 있다.

본 실시 형태에서는, 외부 변조기로서 광 변조기(30)를 이용하고 있기 때문에, 광원의 명멸 구동 시에 발생하는 파장 변동이 저감된다. 따라서, 회절격자에서의 회절각 변동이 억제되어, 화상 흐려짐이 적은 화상을 제공할 수 있다. 이와 같은 홀로그램 회절격자로서는, 광 간섭에 의해 유기 재료로 형성된 입체 회절격자나, 수지 재료의 표면에 스탬퍼에 의해 요철을 형성한 회절격자를 사용할 수 있다.

반사부(6)는, 예를 들어 투명 기판 위에 금속 박막이나 유전체 다층막 등으로 구성된 반투과 반사막을 형성한 것이어도 되며, 편광 빔 스플리터를 사용하여도 된다. 편광 빔 스플리터를 사용하는 경우에는, 광 주사부(42)로부터의 신호광이 편광이 되도록 구성하고, 광 주사부(42)로부터의 신호광에 대응하는 편광을 반사 시키도록 구성하면 된다.

(제1 광 파이버, 광 검출부 및 고정부)

고정부(35)는, 광원부(311)로부터 제1 광 파이버(71)에 입사하는 광의 강도가 0보다도 크고 소정값 이하로 되는 위치에 제1 광 파이버(71)의 일단부를 고정하는 기능을 갖는다. 이에 의해, 광원부(311)로부터 제1 광 파이버(71)에 입사하는 광의 강도를 작게 할 수 있다.

고정부(35)는, 광 검출부(34)를 고정하는 기능도 갖는다. 이에 의해, 광원부(311)로부터 출사된 광(신호광) 중 제1 광 파이버(71)에 입사하지 않는 잔량부를 광 검출부(34)의 검출에 유효하게 이용할 수 있다. 제1 광 파이버(71)의 일단부와 광 검출부(34)의 위치 관계를 고정(일정하게 유지)할 수 있다.

이와 같이 고정부(35)에 고정된 광 검출부(34)는, 광원(311B, 311G, 311R)으로부터 출사된 신호광을 분기하는 광학계를 설치하지 않아도, 출사된 광의 강도를 광 검출부(34)에서 검출할 수 있다. 광 검출부(34)에 의해 검출된 광의 강도에 기초하여, 광원(311B, 311G, 311R)으로부터 출사되는 광의 강도를 제어부(33)에 의해 조정할 수 있다.

상기와 같은 고정부(35)를 설치하는 것은 필수가 아니며, 광원부(311)로부터 사출되는 광을 의도적으로 감광시키지 않고 제1 광 파이버(71)에 결합하는 구성이어도 된다. 광 검출부(34)를 고정부(35)에 설치하는 것은 필수가 아니며, 광원부(311)의 광량을 검출할 수 있는 위치이면, 광 검출부(34)의 위치는 특별히 한정되지 않는다.

≪제2 실시 형태≫

다음으로, 본 발명의 광 변조기의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 13, 14는, 각각, 제2 실시 형태에 따른 광 변조기에 포함되는 파장 선택부의 부분 확대 평면도이다.

이하, 제2 실시 형태에 대하여 설명하지만, 이하의 설명에서는, 전술한 제1 실시 형태와의 상이점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 도면에 있어서, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 사항에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 있다.

전술한 제1 실시 형태에 따른 파장 선택부(303)에 포함되는 제1 전계 인가부(303R)는, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)의 길이 방향이, 광 도파로(302)의 광 도파 방향에 대하여 직교하도록 구성되어 있다. 이로 인해, 제1 실시 형태에 따른 제1 전계 인가부(303R)는, 브래그 반사에 의해 적색광 LR을 광 도파로(302)의 광 도파 방향을 따라 반사한다.

이에 반하여, 제2 실시 형태에 따른 파장 선택부(303)에 포함되는 제1 전계 인가부(303R)는, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)의 길이 방향이, 제1 실시 형태에 따른 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)의 길이 방향에 대하여 각도 θ만큼 기울어지도록 구성되어 있다. 이로 인해, 제1 굴절률 분포(3021N)에 있어서의 굴절률의 변화 방향도, 제1 실시 형태에 따른 굴절률의 변화 방향에 대하여 기울어져 있다. 그 결과, 본 실시 형태에 따른 제1 전계 인가부(303R)는, 브래그 반사에 의해 적색광 LR을 광 도파로(302)의 광 도파 방향에 대하여 교차하는 방향(직교하지 않은 방향)으로 반사하게 된다.

이와 같이 하여 반사된 적색광 LR은, 도 13에 도시한 바와 같이, 코어부(3021)의 외측으로 전반하기 때문에, 제1 전계 인가부(303R)에 입사해 오는 적색광 LR과 확실하게 분리된다. 따라서, 반사한 적색광 LR이 광원부(311)에 도달하고, 광원부(311)의 동작이 불안정해지거나, 반사한 적색광 LR이 소위 미광으로 되어 신호광에 혼신되거나 하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 광원부(311)의 안정 구동에 의해 파장 및 출력이 안정된 적색광 LR을 발진시킬 수 있고, 또한, 미광의 혼신이 방지됨으로써, 고화질의 화상을 표시할 수 있다.

따라서, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)의 길이 방향의 경사 각도 θ는, 제1 굴절률 분포(3021N)에 의해 반사된 적색광 LR이, 코어부(3021)와 클래드부(3022)의 계면에 있어서의 전반사 조건을 일탈하여 클래드부(3022) 측으로 누출되도록 설정된다. 따라서, 경사 각도 θ는, 코어부(3021)와 클래드부(3022)의 굴절률 차나 반사하는 적색광 LR의 파장 등에 기초하여 적절히 설정된다.

도 14의 (a)에 도시한 제1 전계 인가부(303R)는, 도 13과 마찬가지로, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)의 길이 방향이, 제1 실시 형태에 따른 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)의 길이 방향에 대하여 각도 θ만큼 기울어지도록 구성되어 있다. 게다가, 도 14의 (a)에 도시한 광 변조기(30)는, 클래드부(3022)에 설치된 광 흡수부(3035)를 구비하고 있다.

이 광 흡수부(3035)는, 제1 굴절률 분포(3021N)에 의해 반사한 적색광 LR을 흡수하는 기능을 갖는 것이다. 클래드부(3022)에 이와 같은 광 흡수부(3035)를 설치함으로써, 클래드부(3022)에 누출된 적색광 LR을 광 흡수부(3035)에 있어서 가둘 수 있다. 이로 인해, 클래드부(3022)에 누출된 적색광 LR이, 다시 코어부(3021)로 복귀되거나, 출사단으로부터 출사해서 미광이 되거나 하는 것을 방지할 수 있다.

광 흡수부(3035)의 배치는, 클래드부(3022)로 한정되지 않고, 클래드부(3022)의 외측이어도 된다.

광 흡수부(3035)를 구성하는 재료는, 광을 흡수 가능한 재료, 예를 들어 흑색 또는 그에 준한 농색(濃色)을 나타내고 있는 재료이면, 특별히 한정되지 않는다. 일례로서, 카본 블랙, 그래파이트 등을 들 수 있다.

도시를 생략하였지만, 필요에 따라서, 광 흡수부(3035)와 코어부(3021)의 사이에는, 별도의 코어부를 설치할 수도 있다. 이에 의해, 코어부(3021)로부터 누출된 적색광 LR이, 발산되지 않고 광 흡수부(3035)로 유도되게 된다. 이로 인해, 미광의 발생을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 이러한 별도의 코어부는, 도 13에 도시한 파장 선택부(303)에도 설치되어 있어도 된다.

도 14의 (b)에 도시한 제1 전계 인가부(303R)는, 도 13과 마찬가지로, 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)의 길이 방향이, 제1 실시 형태에 따른 제1 전극(3031RA) 및 제2 전극(3031RB)의 길이 방향에 대하여 각도 θ만큼 기울어지도록 구성되어 있다. 게다가, 도 14의 (b)에 도시한 광 변조기(30)는, 클래드부(3022)의 외측에 설치된 광 검지부(3036)를 구비하고 있다.

이 광 검지부(3036)는, 제1 굴절률 분포(3021N)에 의해 반사한 적색광 LR을 수광하고, 그 광량을 검지하는 기능을 갖는 것이다. 이와 같은 광 검지부(3036)를 설치함으로써, 코어부(3021)로부터 누출된 적색광 LR의 광량을 검지할 수 있다. 이와 같이 하여 적색광 LR의 광량을 검지함으로써, 제1 전계 인가부(303R)에 있어서 적색광 LR이 확실하게 반사되어 있는지 여부를 확인할 수 있다. 다시 말하자면, 제1 전계 인가부(303R)를 통과하는 적색광 LR이 어느 정도 있는지를 확인할 수 있다. 또한, 그 광량의 데이터를 제어부(33)로 피드백함으로써, 적색광 LR을 확실하게 반사시킬 수 있도록, 제1 전계 인가부(303R)에 인가하는 전압의 크기나 인가의 타이밍을 적절히 조정할 수 있다. 그 결과, 표시 화상의 한층 더 한 고화질화를 도모할 수 있다.

광 검지부(3036)로서는, 예를 들어 포토다이오드 등이 사용된다.

도 14의 (b)에 도시한 제1 전계 인가부(303R)에 있어서도, 필요에 따라서, 광 검지부(3036)와 코어부(3021)의 사이에는, 별도의 코어부를 설치할 수도 있다.

이상과 같은 제2 실시 형태에 있어서도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용, 효과가 얻어진다.

이상의 설명에서는, 본 실시 형태에 따른 제1 전계 인가부(303R)에 대해서만 설명하였지만, 본 실시 형태에 따른 제1 전계 인가부(303R)의 구성은, 제2 전계 인가부(303G)나 제3 전계 인가부(303B)에도 적용 가능하다.

≪제3 실시 형태≫

다음으로, 본 발명의 광 변조기의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 15는, 제3 실시 형태에 따른 광 변조기에 포함되는 파장 선택부의 단면도다.

이하, 제3 실시 형태에 대하여 설명하지만, 이하의 설명에서는, 전술한 제1, 제2 실시 형태와의 상이점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 도면에 있어서, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 사항에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 있다.

본 실시 형태에 따른 광 변조기(30)는, 제1 전계 인가부(303R), 제2 전계 인가부(303G) 및 제3 전계 인가부(303B)의 배치가 서로 다른 이외에는, 제1, 제2 실시 형태에 따른 광 변조기(30)와 마찬가지이다.

즉, 전술한 제1 실시 형태에 따른 파장 선택부(303)에서는, 광 도파로(302)의 광 도파 방향을 따라서, 제1 전계 인가부(303R), 제2 전계 인가부(303G) 및 제3 전계 인가부(303B)가 순서대로 배열하도록 배치되어 있다.

이에 반하여, 본 실시 형태에 따른 파장 선택부(303)에서는, 기판(301)을 평면에서 보았을 때, 제1 전계 인가부(303R), 제2 전계 인가부(303G) 및 제3 전계 인가부(303B)가 적어도 일부에 있어서 기판(301)의 두께 방향에서 서로 겹치도록 배치되어 있다. 이와 같이 배치함으로써, 제1 전계 인가부(303R), 제2 전계 인가부(303G) 및 제3 전계 인가부(303B)가 차지하는 면적을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 파장 선택부(303)의 소형화를 도모하고, 나아가서는, 광 변조기(30)의 소형화를 도모할 수 있다.

도 15에 도시한 파장 선택부(303)에서는, 버퍼층(305) 측으로부터, 제1 전계 인가부(303R)에 포함되는 복수의 제1 전극(3031RA) 및 복수의 제2 전극(3031RB)과, 제2 전계 인가부(303G)에 포함되는 복수의 제1 전극(3031GA) 및 복수의 제2 전극(3031GB)과, 제3 전계 인가부(303B)에 포함되는 복수의 제1 전극(3031BA) 및 복수의 제2 전극(3031BB)이 순서대로 적층되어 있다. 각 전극끼리의 사이에는, 절연층(306)이 형성되어 있다. 이에 의해, 전극간의 단락이 방지된다.

절연층(306)을 구성하는 재료로서는, 절연성을 갖는 재료이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 산화규소, 질화규소, 유리와 같은 무기 재료, 에폭시 수지, 아크릴 수지와 같은 유기 재료 등을 들 수 있다.

제1 실시 형태의 설명에 있어서 전술한 바와 같이, 복수의 제1 전극(3031RA) 및 복수의 제2 전극(3031RB)의 배치의 주기는, 제1 전계 인가부(303R)에 있어서 반사시키는 적색광 LR의 파장에 따라서 설정되어 있다. 마찬가지로, 복수의 제1 전극(3031GA) 및 복수의 제2 전극(3031GB)의 배치의 주기는, 제2 전계 인가부(303G)에 있어서 반사시키는 녹색광 LG의 파장에 따라서 설정되어 있으며, 복수의 제1 전극(3031BA) 및 복수의 제2 전극(3031BB)의 배치의 주기는, 제3 전계 인가부(303B)에 있어서 반사시키는 청색광 LB의 파장에 따라서 설정되어 있다.

따라서, 본 실시 형태에 있어서도, 도 15에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 전극(3031RA) 및 복수의 제2 전극(3031RB)의 배치의 주기는, 복수의 제1 전극(3031GA) 및 복수의 제2 전극(3031GB)의 배치의 주기나 복수의 제1 전극(3031BA) 및 복수의 제2 전극(3031BB)의 배치의 주기와 서로 다르다. 이에 의해, 제1 전계 인가부(303R), 제2 전계 인가부(303G) 및 제3 전계 인가부(303B)가 적층되어 있어도, 적색광 LR, 녹색광 LG 및 청색광 LB를 개별로 반사시킬 수 있으므로, 파장 선택부(303)에 있어서 특정한 파장(색)의 광만을 선택적으로 투과시키는 것이 가능하다.

복수의 제1 전극(3031RA) 및 복수의 제2 전극(3031RB)의 배치의 주기, 복수의 제1 전극(3031GA) 및 복수의 제2 전극(3031GB)의 배치의 주기와 복수의 제1 전극(3031BA) 및 복수의 제2 전극(3031BB)의 배치의 주기의 비는, 전술한 바와 같이, 브래그 반사의 조건에 기초하여 구해지지만, 일례로서, 적색광 LR, 녹색광 LG 및 청색광 LB의 파장의 역수의 비와 거의 동등해지도록 설정된다.

이상과 같은 제3 실시 형태에 있어서도, 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지의 작용, 효과가 얻어진다.

≪제4 실시 형태≫

다음으로, 본 발명의 화상 표시 장치의 제4 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 16은, 본 발명의 화상 표시 장치의 제4 실시 형태(헤드업 디스플레이)를 나타내는 도면이다.

이하, 제4 실시 형태에 대하여 설명하지만, 이하의 설명에서는, 전술한 제1 실시 형태와의 상이점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 사항에 대해서는 그 설명을 생략한다. 도면에 있어서, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일 부호를 붙이고 있다.

제4 실시 형태에 따른 화상 표시 장치(1)는, 사용자의 헤드부에 장착되는 것이 아니라, 자동차의 천장부에 장착되어 사용되는 것인 이외에는, 제1 실시 형태에 따른 화상 표시 장치(1)와 마찬가지이다.

즉, 제4 실시 형태에 따른 화상 표시 장치(1)는, 자동차 CA의 천장부 CE에 장착하여 사용되고, 사용자에게 허상에 의한 화상을, 자동차 CA의 프론트 윈도우 W를 통해 외계 상과 중첩한 상태에서 시인시킨다.

이 화상 표시 장치(1)는, 도 16에 도시한 바와 같이, 신호 생성부(3) 및 주사광 출사부(4)를 내장한 광원 유닛 UT와, 반사부(6)와, 광원 유닛 UT와 반사부(6)와 접속하는 프레임(2')을 구비한다.

본 실시 형태에서는, 광원 유닛 UT, 프레임(2') 및 반사부(6)를, 자동차 CA의 천장부 CE에 장착하고 있는 경우를 예로 들어 설명하지만, 이들을 자동차 CA의 대시보드 위에 장착하여도 되고, 일부의 구성을 프론트 윈도우 W에 고정하도록 해도 된다. 또한, 화상 표시 장치(1)는, 자동차뿐만 아니라, 항공기, 선박, 건설 기계, 중기, 이륜차, 자전거, 전철, 우주선과 같은 각종 이동체에 장착되는 것이어도 된다.

이하, 본 실시 형태에 따른 화상 표시 장치(1)의 각 부를 순차 상세히 설명한다.

광원 유닛 UT는, 어떠한 방법에 의해 천장부 CE에 고정되어 있어도 되지만, 예를 들어 밴드나 클립 등을 사용하여 선바이저에 장착하는 방법에 의해 고정된다.

프레임(2')은, 예를 들어 한 쌍의 긴 형상의 부재를 구비하고 있으며, 광원 유닛 UT와 반사부(6)의 Z축 방향의 양단을 접속함으로써, 광원 유닛 UT와 반사부(6)를 고정하고 있다.

광원 유닛 UT는, 신호 생성부(3) 및 주사광 출사부(4)를 내장하고 있으며, 주사광 출사부(4)로부터는 반사부(6)를 향해 신호광 L3이 출사된다.

본 실시 형태에 따른 반사부(6)도, 하프 미러이며, 외계광 L4를 투과시키는 기능을 갖는다. 즉, 반사부(6)는, 광원 유닛 UT로부터의 신호광 L3(영상광)을 반사시킴과 함께, 사용 시에 있어서 자동차 CA 외로부터 프론트 윈도우 W를 거쳐서 사용자의 눈 EY를 향하는 외계광 L4를 투과시키는 기능을 갖는다. 이에 의해, 사용자는, 외계 상을 시인하면서, 신호광 L3에 의해 형성된 허상(화상)을 시인할 수 있다. 즉, 시스루형의 헤드업 디스플레이를 실현할 수 있다.

이와 같은 화상 표시 장치(1)도, 전술한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 신호 생성부(3)를 구비하고 있다. 이로 인해, 파장이 서로 다른 복수의 광을 고속으로 변조 가능함에도 불구하고, 광 이용 효율이 높은 점에서, 표시 화상의 고화질화가 도모된다. 즉, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용, 효과가 얻어진다. 또한, 소형화가 용이하기 때문에, 사용자의 행동을 저해하기 어렵다고 하는 이점도 있다.

이상, 본 발명의 광 변조기 및 화상 표시 장치에 대하여, 도시한 실시 형태에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 본 발명의 화상 표시 장치에서는, 각 부의 구성은, 마찬가지의 기능을 발휘하는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있고, 임의의 구성을 부가할 수도 있다.

본 발명의 광 변조기에서는, 2색의 광이 입사되는 것이어도 되며, 4색 이상의 광이 입사되는 것이어도 된다.

반사부는, 평면의 반사면을 구비하고 있어도 된다.

본 발명의 화상 표시 장치의 실시 형태는, 전술한 헤드 마운트 디스플레이나 헤드업 디스플레이에 한정되지 않으며, 망막 주사 방식의 표시 원리를 갖는 형태이면 어떠한 형태에도 적용 가능하다.

본 발명의 광 변조기는, 화상 표시 장치 이외의 용도에 사용되는 것이어도 된다. 이러한 용도로서는, 예를 들어 파장 다중 광통신을 들 수 있으며, 장치로서는, 예를 들어 통신용 기기, 컴퓨터용 기기 등을 들 수 있다.

1: 화상 표시 장치
2: 프레임
2': 프레임
3: 신호 생성부
4: 주사광 출사부
5: 접속부
6: 반사부
10: 반사부
17: 코일
18: 신호 중첩부
21: 노즈 패드부
22: 프론트부
23: 템플부
24: 모던부
25: 림부
26: 브리지부
27: 오목부
30: 광 변조기
31: 신호광 생성부
32: 구동 신호 생성부
33: 제어부
34: 광 검출부
35: 고정부
41: 하우징
42: 광 주사부
43: 렌즈
45: 렌즈
46: 지지 부재
71: 제1 광 파이버
72: 제2 광 파이버
301: 기판
302: 광 도파로
303: 파장 선택부
303R: 제1 전계 인가부(제1 반사부)
303RA: 제1 빗살 전극
303RB: 제2 빗살 전극
303G: 제2 전계 인가부(제2 반사부)
303GA: 제1 빗살 전극
303GB: 제2 빗살 전극
303B: 제3 전계 인가부(제3 반사부)
303BA: 제1 빗살 전극
303BB: 제2 빗살 전극
304: 광 변조부
304a: 신호 전극
304b: 접지 전극
305: 버퍼층
306: 절연층
311: 광원부
311R: 광원
311G: 광원
311B: 광원
312R: 구동 회로
312G: 구동 회로
312B: 구동 회로
321: 구동 회로
322: 구동 회로
3021: 코어부
3021R: 코어부
3021B: 코어부
3021G: 코어부
3021H: 고굴절률부
3021L: 저굴절률부
3021N: 제1 굴절률 분포
3021a: 코어부
3021b: 코어부
3022: 클래드부
3023: 분기부
3024: 합류부
3025: 합류부
3031RA: 제1 전극
3031RB: 제2 전극
3031GA: 제1 전극
3031GB: 제2 전극
3031BA: 제1 전극
3031BB: 제2 전극
3032RA: 접속부
3032RB: 접속부
3032GA: 접속부
3032GB: 접속부
3032BA: 접속부
3032BB: 접속부
3035: 광 흡수부
3036: 광 검지부
3040: 전극
CA: 자동차
CE: 천장부
EA: 귀
EY: 눈
H: 헤드부
L: 출사광
L3: 신호광
L4: 외계광
LB: 청색광
LG: 녹색광
LR: 적색광
NS: 코
TZ0: 시간대
TZ1: 제1 시간대
TZ2: 제2 시간대
TZ3: 제3 시간대
UT: 광원 유닛
W: 프론트 윈도우

Claims

전기 광학 효과를 갖는 재료로 구성되어 있는 광 도파로와,
상기 광 도파로에 설치되고, 상기 광 도파로를 도파하는 광의 파장을 선택하는 파장 선택부와,
상기 광 도파로에 설치되고, 상기 파장 선택부에 의해 선택된 파장의 광의 강도를 변조하는 광 변조부
를 구비하고,
상기 파장 선택부는,
상기 광 도파로의 광 도파 방향을 따라 제1 주기에서 주기적으로 굴절률이 변화하는 제1 굴절률 분포를 형성 가능한 제1 전계 인가부와,
상기 광 도파로의 광 도파 방향을 따라 상기 제1 주기와 다른 제2 주기에서 주기적으로 굴절률이 변화하는 제2 굴절률 분포를 형성 가능한 제2 전계 인가부
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광 변조기.
제1항에 있어서,
상기 제1 전계 인가부는, 상기 제1 주기에 대응하는 간격으로 설치되고, 상기 광 도파로에 전압을 인가 가능한 전극을 구비하고 있으며,
상기 제2 전계 인가부는, 상기 제2 주기에 대응하는 간격으로 설치되고, 상기 광 도파로에 전압을 인가 가능한 전극을 구비하고 있는, 광 변조기.
제2항에 있어서,
상기 제1 전계 인가부의 전극은,
복수의 제1 전극과, 상기 복수의 제1 전극끼리를 접속하는 접속부를 구비하는 제1 빗살 전극과,
복수의 제2 전극과, 상기 복수의 제2 전극끼리를 접속하는 접속부를 구비하는 제2 빗살 전극
을 구비하고 있는, 광 변조기.
제2항에 있어서,
상기 제1 전계 인가부의 전극은, 평면에서 보았을 때, 긴 형상의 부분을 갖고, 또한, 상기 긴 형상의 부분의 길이 방향이 상기 광 도파로의 광 도파 방향과 교차하고 있는, 광 변조기.
제3항에 있어서,
상기 제1 전계 인가부의 전극은, 평면에서 보았을 때, 긴 형상의 부분을 갖고, 또한, 상기 긴 형상의 부분의 길이 방향이 상기 광 도파로의 광 도파 방향과 교차하고 있는, 광 변조기.
제4항에 있어서,
상기 길이 방향과 상기 광 도파 방향이, 직교하지 않는, 광 변조기.
제5항에 있어서,
상기 길이 방향과 상기 광 도파 방향이, 직교하지 않는, 광 변조기.
제6항에 있어서,
상기 제1 굴절률 분포는, 상기 광 도파로를 도파하는 광을 반사시키도록 형성되어 있으며,
상기 파장 선택부는, 상기 제1 굴절률 분포로 반사된 광을 흡수하는 광 흡수부를 더 포함하는, 광 변조기.
제6항에 있어서,
상기 제1 굴절률 분포는, 상기 광 도파로를 도파하는 광을 반사시키도록 형성되어 있으며,
상기 파장 선택부는, 상기 제1 굴절률 분포로 반사된 광의 광량을 검지하는 광 검지부를 더 포함하는, 광 변조기.
제1항에 있어서,
상기 전기 광학 효과를 갖는 재료는, 니오븀산 리튬인, 광 변조기.
제1항에 있어서,
상기 광 변조부는, 마하젠더형의 광 변조부인, 광 변조기.
제1항에 있어서,
상기 광 도파로는, 상기 광 도파로에 광을 입사시키는 입사면에 접속되는 복수의 코어부와, 상기 복수의 코어부를 합파시켜서 상기 파장 선택부에 접속하는 합파부를 구비하고 있는, 광 변조기.
전기 광학 효과를 갖는 재료로 구성되어 있는 광 도파로와,
상기 광 도파로에 설치되고, 상기 광 도파로를 도파하는 광의 파장을 선택하는 파장 선택부와,
상기 광 도파로에 설치되고, 상기 파장 선택부에 의해 선택된 파장의 광의 강도를 변조하는 광 변조부
를 구비하고,
상기 파장 선택부는,
상기 광 도파로를 도파하는 제1 파장의 광을, 브래그 반사를 이용하여 반사 가능한 제1 반사부와,
상기 광 도파로를 도파하는 광으로서 상기 제1 파장과는 다른 제2 파장의 광을, 브래그 반사를 이용하여 반사 가능한 제2 반사부
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 광 변조기.
상기 제1 굴절률 분포로 반사되는 제1 파장의 광과, 상기 제2 굴절률 분포로 반사되는 제2 파장의 광을 사출하는 광원부와,
상기 제1 파장의 광과 상기 제2 파장의 광이 입사되는 제1항에 기재된 광 변조기와,
상기 광 변조기에 의해 변조된 광을 공간적으로 주사하는 광 스캐너
를 구비하는 것을 특징으로 하는, 화상 표시 장치.
제14항에 있어서,
제1 시간대에 있어서, 상기 제2 굴절률 분포가 형성되도록 상기 파장 선택부가 구동됨과 함께, 상기 파장 선택부를 투과한 상기 제1 파장의 광의 강도를 변조하도록 상기 광 변조부가 구동되고,
상기 제1 시간대와는 다른 제2 시간대에 있어서, 상기 제1 굴절률 분포가 형성되도록 상기 파장 선택부가 구동됨과 함께, 상기 파장 선택부를 통과한 상기 제2 파장의 광의 강도를 변조하도록 상기 광 변조부가 구동되는, 화상 표시 장치.
제15항에 있어서,
상기 제1 시간대로부터 상기 제2 시간대로 천이할 때, 상기 제1 시간대와 상기 제2 시간대 사이의 시간대에 있어서, 상기 제1 파장의 광과 상기 제2 파장의 광의 양쪽을 반사시키도록 상기 파장 선택부가 구동되는, 화상 표시 장치.
상기 제1 파장의 광과, 상기 제2 파장의 광을 사출하는 광원부와,
상기 제1 파장의 광과 상기 제2 파장의 광이 입사되는 제13항에 기재된 광 변조기와,
상기 광 변조기에 의해 변조된 광을 공간적으로 주사하는 광 스캐너
를 구비하는 것을 특징으로 하는, 화상 표시 장치.
제14항에 있어서,
상기 광 스캐너에 의해 주사된 광을 반사하는 반사 광학부를 더 구비하고,
상기 반사 광학부는, 홀로그램 회절격자를 포함하는, 화상 표시 장치.
제15항에 있어서,
상기 광 스캐너에 의해 주사된 광을 반사하는 반사 광학부를 더 구비하고,
상기 반사 광학부는, 홀로그램 회절격자를 포함하는, 화상 표시 장치.
제16항에 있어서,
상기 광 스캐너에 의해 주사된 광을 반사하는 반사 광학부를 더 구비하고,
상기 반사 광학부는, 홀로그램 회절격자를 포함하는, 화상 표시 장치.