網膜走査型画像表示装置
【課題】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。
【解決手段】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レーザ光を出射する光源部１１０と、光源部１１０から出射されたレーザ光を２次元方向に走査する走査部と、この走査部によって走査されたレーザ光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、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前記駆動信号に基づいて変調する磁気光学変調器１４０とを有する。
【解決手段】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レーザ光を出射する光源部１１０と、光源部１１０から出射されたレーザ光を２次元方向に走査する走査部と、この走査部によって走査されたレーザ光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、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前記駆動信号に基づいて変調する磁気光学変調器１４０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０８９９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】光源部の構成を示す図である。
【図４】磁気光学変調器の平面図である。
【図５】磁気光学変調器の側面図である。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】磁気光学変調器の他の構成例を示す平面図である。
【図９】磁気光学変調器の他の構成例を示す側面図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】光源部の他の構成を示す図である。
【図１４】光源部の他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
［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。
【００２４】
［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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
［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。
【００３１】
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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
〔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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
（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。
【００５５】
（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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
＜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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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）。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
（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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
（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。
【０１４５】
（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。
【０１４６】
（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。
【０１４７】
（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。
【０１４８】
（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。
【０１４９】
（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。
【０１５０】
（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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
（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。
【０１５３】
（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。
【符号の説明】
【０１５４】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０８９９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】光源部の構成を示す図である。
【図４】磁気光学変調器の平面図である。
【図５】磁気光学変調器の側面図である。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】磁気光学変調器の他の構成例を示す平面図である。
【図９】磁気光学変調器の他の構成例を示す側面図である。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】光源部の他の構成を示す図である。
【図１４】光源部の他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
［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。
【００２４】
［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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
［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。
【００３１】
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。
【００３２】
（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
〔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。
【００４５】
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
（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。
【００５５】
（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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
＜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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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）。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
（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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
（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。
【０１４５】
（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。
【０１４６】
（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。
【０１４７】
（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。
【０１４８】
（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。
【０１４９】
（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。
【０１５０】
（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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
（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。
【０１５３】
（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。
【符号の説明】
【０１５４】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−５３５４０（Ｐ２０１１−５３５４０Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０３７７０（Ｐ２００９−２０３７７０）
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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