JP2000267042A - Head-mounted type video display device - Google Patents

Head-mounted type video display device

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JP2000267042A
JP2000267042A JP11071904A JP7190499A JP2000267042A JP 2000267042 A JP2000267042 A JP 2000267042A JP 11071904 A JP11071904 A JP 11071904A JP 7190499 A JP7190499 A JP 7190499A JP 2000267042 A JP2000267042 A JP 2000267042A
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light
image display
light source
head
limiting means
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JP11071904A
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Japanese (ja)
Inventor
Keizo Abe
Yasuhiro Ogasawara
Masakazu Ogawa
Takao Tomono
孝夫 友野
正和 小川
康裕 小笠原
敬三 阿部
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
富士ゼロックス株式会社
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS, OR APPARATUS
    • G02B27/00Other optical systems; Other optical apparatus
    • G02B27/0081Other optical systems; Other optical apparatus with means for altering, e.g. enlarging, the entrance or exit pupil

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a head-mounted type video display device capable of displaying a picture high in resolution and reduced in out-of-focus. SOLUTION: Light beams emitted from a very-small secondary point light source 3 are made into the parallel light beams by a collimator lens 5 and only the light beams having prescribed spectral width are transmitted through a high film laminated type filter 11 to irradiate a spatial modulator 6 for displaying a picture. Then, the parallel light beams modulated by the modulator 6 are asymmetrically reflected by a first reflection type diffraction element 8A and asymmetrically reflected on a second reflection type diffraction element 8B. Besides, they are condensed at the center 10 of the pupil 9a of an eye 5 so as to project a video on a retina 9b. By using the light source 3, partial coherent illumination light can be obtained. When the illumination light is restricted so as to be provided with a prescribed spectral width and made incident on the element 8A, the expansion of the diffracted light is reduced and an out-of-focus is suppressed when the picture is projected. Thus, the picture with a high resolution can be projected.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、頭部に搭載する頭部搭載型映像表示装置に関し、特に、高解像でボケの少ない画像表示が可能な頭部搭載型映像表示装置する。 The present invention relates to relates to a head mount type image display device mounted on the head, in particular, small image display blur is head mount type image display apparatus capable in high resolution.

【0002】 [0002]

【従来の技術】図6は、網膜直接描画方式の従来の頭部搭載型映像表示装置を示す。 BACKGROUND ART FIG. 6 shows a conventional head-mounted image display device of the retina direct drawing method. この装置において、光源1 In this device, the light source 1
から出射した光は、集光レンズ2で集光された後、焦点位置に置いたピンホール4で微小2次点光源3を形成し、その後球面波となって発散する。 Light emitted from, after being condensed by the condenser lens 2, a small secondary point light source 3 is formed with a pin hole 4 placed at the focal point, then diverge a spherical wave. この時点で発散光は、部分的コヒーレント照明光になる。 Divergent light at this point will partially coherent illumination. その後、コリメータレンズ5により平行光となって透過型画像表示用空間変調器6に入射し、画像信号に応じて変調された後、 Then incident on the transmission type image display space modulator 6 becomes parallel light by the collimator lens 5 after being modulated according to an image signal,
透明基板7に密着形成された第1の反射型回折素子8A First reflection type diffraction element 8A which is in close contact formed on a transparent substrate 7
に照射される。 It is irradiated to. 第1の反射型回折素子8Aは、例えば、 The first reflection type diffraction element 8A, for example,
反射型LOAホログラム光学素子で構成されており、光を非対称に反射する。 Is constituted by a reflection type LOA holographic optical element, it reflects light asymmetrically. 第1の反射型回折素子8Aで反射された光は、透明基板7の内面7aで反射した後、第2 Light reflected by the first reflection type diffraction element 8A, after being reflected by the inner surface 7a of the transparent substrate 7, a second
の反射型回折素子8Bに照射される。 It is irradiated on the reflection type diffraction element 8B. 第2の反射型回折素子8Bは、例えば、反射型LOAホログラム光学素子で構成されており、光を非対称に反射すると共に眼球9 Second reflection type diffraction element 8B is composed of, for example, a reflection type LOA holographic optical element, the eye as well as reflect light asymmetrically 9
の瞳9aの中心10に集光し、網膜9bへと投影する。 Converged in the center 10 of the pupil 9a, it is projected to the retina 9b.
部分的コヒーレント照明光を用いているので、高解像度の映像を投影することができる。 Because of the use of partially coherent illumination light can project a high resolution image.

【0003】図7および図8は、特開平7−9884号公報に示された従来の車載ヘッド・アップ・ディスプレイ(HUD)を示す。 [0003] FIG 7 and FIG 8 shows a conventional automotive head-up display shown in JP-A-7-9884 (HUD). 図7はHUD全体の概略を示し、 Figure 7 shows an outline of the entire HUD,
図8は情報表示部分の詳細を示す。 Figure 8 shows the details of the information display portion. このHUDは、図7 This HUD, as shown in FIG. 7
に示すように、風防ガラス47の下方には情報表示源4 As shown in, below the windshield 47 information display source 4
5が備えられている。 5 is provided. 情報表示源45は、図8に示すように、拡散板52、液晶表示素子53および光学フィルター54で構成される。 Information display source 45, as shown in FIG. 8, and a diffusion plate 52, the liquid crystal display element 53 and the optical filter 54. この情報表示源45は、図7に示すように、光源46から発した光線がコリメーターとしてのレンズ系44を介して入射し、表示すべき情報を光線43として発するものである。 The information display source 45, as shown in FIG. 7, light emitted from the light source 46 is incident via the lens system 44 as a collimator, is intended to emit information to be displayed as ray 43. 光線43は、車体の風防ガラス47に備えられたホログラム42からなるコンバイナーに照射され、ホログラム42で回折されて運転者に観察位置41で視認される。 Beam 43 is irradiated to a combiner comprising a hologram 42 provided in the vehicle body of the windshield 47, it is visible in the viewing position 41 the driver is diffracted by the hologram 42. なお、上記レンズ系44のコリメーターとしての機能をホログラム42に持たせ、レンズ系44を省略することもできる。 Incidentally, the function of the collimator of the lens system 44 to have the hologram 42 may be omitted lens system 44. ホログラム42にレンズの機能を持たせば、速度表示48、警告表示49の表示像を遠方に結像させることも可能になる。 If remembering function of the lens to the hologram 42, speed display 48, it becomes possible to image the display image of the warning display 49 in the distance. ここで、液晶表示素子53の後に、光学フィルター54を配置している理由は、情報表示源45から発する光のスペクトル半値幅を狭いものにし、ホログラム42 Here, after the liquid crystal display device 53, the reason for the placement of the optical filter 54, to narrow the spectral half width of the light emitted from the information display source 45, the hologram 42
による色収差を低減するためである。 In order to reduce the chromatic aberration due to. このように、情報表示源45とホログラム42との間に半値幅の狭い光学フィルター54を備えることによって、光源46としてハロゲンランプ等の広いスペクトル幅のものを用いることが可能となる。 Thus, by providing the information display source 45 and a narrow optical filter 54 half width between the hologram 42, it is possible to use a broad spectrum width of a halogen lamp or the like as a light source 46. また、情報表示源45に光源46からの光線が拡散板52を通して入射するインコヒーレント照明でスペクトル幅が引き起こす画像のボケを抑えることができる。 Further, it is possible to suppress the blurring of the image caused by the spectral width incoherent illumination beam is incident through the diffusion plate 52 from the light source 46 on the information display source 45.

【0004】 [0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示す従来の頭部搭載型映像表示装置によると、光源1からの光は、あるスペクトル幅を有するため、第1の反射型回折素子7Aで各波長に応じて回折し、第1の反射型回折素子7Aからの光は平行光になることはなく、広がりを有して反射され、光源1に10nm程度の単色光を用いた場合は、その広がりが無視できない程になることから、 [0006] However, according to the conventional head mount type image display device shown in FIG. 6, the light from the light source 1 has a certain spectral width, the first reflection type diffraction element 7A diffracted according to each wavelength, the light from the first reflection type diffraction element 7A does not become parallel light, is reflected with a spread, in the case of using a monochromatic light of about 10nm in the light source 1, from becoming to the extent that its spread can not be ignored,
画像を投影した際のボケを発生させ、解像度を低下させるという問題がある。 To generate a blur at the time of projecting the image, there is a problem that reducing the resolution. 一方、光源1にある種のレーザー等のスペクトル半値幅が非常に狭い(1×10 -2 nm未満)を用いた場合は、その広がりは無視でき、高い解像度が得られる可能性は充分あるが、スペックルノイズが解像度を劣化させると共に、安全性にも問題がある。 On the other hand, if the spectral half width of such kind of laser light source 1 is used a very narrow (less than 1 × 10 -2 nm), the spread is negligible and there is sufficient possibility that a high resolution can be obtained , the speckle noise degrades the resolution, there is a problem in safety.

【0005】また、図7および図8に示す従来のHUD Moreover, conventional HUD shown in FIGS. 7 and 8
によると、ホログラム42を用いたインコヒーレント照明は低解像度の画像情報を表示する上で問題はないが、 According to, the incoherent illumination with hologram 42 has no problem in terms of displaying the image information of a low resolution,
ホログラムを用いたインコヒーレント照明は充分な解像度が得られないので、高解像度を必要とする表示システムには適さない。 Since incoherent illumination is not sufficient resolution is obtained using a hologram, not suitable for display systems requiring high resolution.

【0006】従って、本発明の目的は、高解像でボケの少ない画像表示が可能な頭部搭載型映像表示装置を提供することにある。 It is therefore an object of the present invention is to provide an image display head mount type image display apparatus capable little blurring at high resolution.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、光源からの光を空間フィルタに通過させて微小2次点光源を形成し、前記微小2次点光源からの光を平行光にして画像表示用空間変調器に照射し、前記画像表示用空間変調器によって変調された光を回折素子により回折させて目に投影する頭部搭載型映像表示装置において、前記回折素子の前段に設けられ、前記光源からの光を所定のスペクトル幅に制限する制限手段を備えたことを特徴とする頭部搭載型映像表示装置を提供する。 Means for Solving the Problems The present invention, in order to achieve the above object, the light from the light source is passed through a spatial filter to form a fine secondary point light source, the light from the micro secondary point light source the in the parallel light is irradiated to the image display space modulator, the head mount type image display apparatus which projects into the eye by diffracting the modulated light by the diffraction element by the image display space modulator, said diffractive element provided in the preceding stage, to provide a head mount type image display apparatus characterized by comprising limiting means for limiting the light from the light source to a predetermined spectral width. 上記構成によれば、空間フィルタによって微小2次点光源を形成することにより、部分的コヒーレント照明光が得られ、その照明光を制限手段により所定のスペクトル幅に制限し、その光を回折素子に入射することにより、回折光の広がりが小さくなる。 According to the above configuration, by forming a minute secondary point light source by a spatial filter, partially coherent illumination is obtained, and limited to a predetermined spectral width by limiting means that the illumination light, the diffraction element and the light by entering, the spread of the diffracted light is reduced.

【0008】 [0008]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る頭部搭載型映像表示装置を示す。 Figure 1 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION show a head mount type image display apparatus according to a first embodiment of the present invention. この装置は、 This device,
例えば単色LEDからなる光源1と、光源1から出射した光を集光する集光レンズ3と、焦点位置に設けられ、 For example the light source 1 consisting of a single color LED, the light emitted from the light source 1 and the condenser lens 3 for condensing light, is provided at the focal position,
微小2次点光源3を形成するピンホール4と、微小2次点光源3からの拡散光を平行光にするコリメータレンズ5と、所定のスペクトル幅の光のみを透過させる薄膜積層型フィルター11と、薄膜積層型フィルター11を透過した平行光を画像信号に応じて変調する画像表示用空間変調器6と、透明基板7に密着形成され、画像表示用空間変調器6からの平行光を非対称に反射する、例えば、反射型LOAホログラム光学素子からなる第1の反射型回折素子8Aと、透明基板7に密着形成され、第1 A pinhole 4 forming minute secondary point light source 3, a collimator lens 5 to the diffused light from the minute secondary point light source 3 to parallel light, the thin film laminated filter 11 which transmits only light of a predetermined spectral width the collimated light transmitted through the thin film laminated filter 11 and the image display space modulator 6 for modulating in accordance with image signals, are in close contact formed on the transparent substrate 7, a parallel light from the image display space modulator 6 asymmetrically reflected, for example, a first reflection type diffraction element 8A of reflective type LOA holographic optical element, formed tightly adhered on a transparent substrate 7, first
の反射型回折素子8Aで反射され、さらに透明基板7の内面7aで反射した光を非対称に反射するとともに、眼9の瞳9aの中心10に集光し、網膜9bに投影する、 Is reflected by the reflection type diffraction element 8A of, together with further reflects the light asymmetrically reflected by the inner surface 7a of the transparent substrate 7, focused in the center 10 of the pupil 9a of the eye 9 and projected onto the retina 9b,
例えば、反射型LOAホログラム光学素子からなる第2 For example, the second consisting of the reflection-type LOA holographic optical element
の反射型回折素子8Bとを有する。 And a reflection type diffraction element 8B of.

【0009】薄膜積層型フィルター11は、次の式(1)で求まるΔλ以下の波長選択半値幅を有し、かつ、その波長選択半値幅が眼9の網膜9bに投影される映像の必要解像度に対応して設定されている。 [0009] thin film laminated filter 11 has a Δλ a wavelength selective half width which is obtained by the following equation (1), and, should the resolution of the image that wavelength selective half-width is projected on the retina 9b of the eye 9 It is set so as to correspond to. Δλ=λ 2 /(T(n±(n 2 −sin 2 θ) 1/2 )) …(1) 但し、λ:ホログラム記録波長 T:ホログラム材料厚 n:ホログラム平均屈折率 θ:ホログラム記録材料垂直方向に対し物体光の入射角が0°としたときの参照光の入射角 符号−:透過型ホログラムのとき 符号+:反射型ホログラムのとき Δλ = λ 2 / (T ( n ± (n 2 -sin 2 θ) 1/2)) ... (1) where, lambda: the wavelength of hologram recording T: hologram material thickness n: hologram average refractive index theta: the hologram recording material incident angle sign of the reference light when the incident angle of the object light is set to 0 ° to the vertical direction -: code when transmission hologram +: when the reflection hologram

【0010】第1および第2の反射型回折素子8A,8 [0010] The first and second reflection type diffraction element 8A, 8
Bは、画像情報を含んだ薄膜積層型フィルター11の透過光のスぺクトル半値幅内の波長で最大の回折効率を採るものが用いられる。 B are those having the maximum diffraction efficiency at a wavelength in the scan Bae spectrum half width of the light transmitted through the thin film laminated filter 11 including the image information is used.

【0011】次に、第1の実施の形態の動作を説明する。 [0011] Next, the operation of the first embodiment. 光源1から出射した光は、集光レンズ2により集光され、ピンホール4を通過することにより微小2次点光源3となり、球面波となって拡散する。 Light emitted from the light source 1 is condensed by the condenser lens 2, micro secondary point light source 3, and the become a spherical wave diffused by passing through the pinhole 4. 微小2次点光源3からの光は、コリメータレンズ5により平行光となる。 Light from small secondary point light source 3 becomes parallel light by the collimator lens 5. この平行光は、所定のスペクトル幅を有する光のみが薄膜積層型フィルター11を透過し、画像表示用空間変調器6に照射される。 The parallel light is light having a predetermined spectral width is transmitted through the thin film laminated filter 11 is irradiated to the image display space modulator 6. 画像表示用空間変調器6で変調された後、透明基板7に密着形成された第1の反射型回折素子8Aに照射される。 After being modulated by the image display space modulator 6 it is irradiated on a first reflection type diffraction element 8A which is in close contact formed on the transparent substrate 7. 第1の反射型回折素子8A The first reflection type diffraction element 8A
は、光を非対称に反射する。 Reflects light asymmetrically. 第1の反射型回折素子8A The first reflection type diffraction element 8A
で反射された光は、透明基板7の内面7aで反射した後、第2の反射型回折素子8Bに照射される。 The light reflected in is reflected by the inner surface 7a of the transparent substrate 7 is irradiated to the second reflective diffraction element 8B. 第2の反射型回折素子8Bは、光を非対称に反射すると共に集光し、眼9の瞳9aの中心10に焦点を結ぶ。 Second reflection type diffraction element 8B is a light is condensed with reflected asymmetrically, focused in the center 10 of the pupil 9a of the eye 9. その結果、 as a result,
網膜9bに幾何学像が投影される。 Geometric image is projected on the retina 9b.

【0012】図2は、解像度とスペクトル半値幅との関係を示す。 [0012] Figure 2 shows the relationship between the resolution and the spectral half-width. 測定光学系は、本実施の形態の構成をコヒーレント結像光学系でCCD上に結像させるものを用い、 Measuring optical system is used as the focusing on the CCD of the configuration of the present embodiment in coherent imaging optical system,
解像度を測定するために、画像表示用空間変調器6として分解能テストターゲットUSAF1951を用い、光源1としてスペクトル半値幅40nmのLEDを用いた例である。 To measure the resolution, using the resolution test target USAF1951 as an image display space modulator 6, an example in which the LED spectral half width 40nm as the light source 1. 同図から明らかなように、薄膜積層型フィルター11がない場合は、約11ラインペア/mmと低解像であり、薄膜積層型フィルター11がある場合もある値(変化点)までは変化が無く、変化点よりさらに薄膜積層型フィルター11の半値幅を狭くすることによって解像度が改善される。 As apparent from the figure, when there is no film laminated filter 11 is about 11 lines pairs / mm low resolution, even a value when there is a thin laminated filter 11 (change point) until the change no, resolution is improved by further narrowing the half-value width of the thin film laminated filter 11 from the change point. この変化点は、文献(久保田敏広:ホログラフィ入門(朝倉書店、1995))で述べられている。 The change point is propose stated in (Toshihiro Kubota holography Introduction (Asakura Shoten, 1995)). この変化点Δλは、ホログラム材料の厚さT、平均屈折率n、ホログラム記録波長λ、ホログラム記録材料の垂直方向に対する物体光は0°入射、参照光はθ°入射という条件の下で決まり、上記式(1)で表される。 The change point Δλ, the thickness T of the hologram material, the average refractive index n, the wavelength of hologram recording lambda, the object light with respect to the vertical direction of the hologram recording material is 0 ° incidence, the reference light determined under the condition that theta ° incidence, represented by the above formula (1). 従って、薄膜積層型フィルター11の波長選択半値幅としては、Δλ以下でなければ効果はないことが分かる。 Thus, as the wavelength selective half-width of the thin film laminated filter 11, it can be seen that ineffective unless Δλ less.

【0013】上述した第1の実施の形態によれば、微小2次点光源3からの部分的コヒーレント照明を用い、かつ、薄膜積層型フィルター11により第1の反射型回折素子8Aに入射する光のスペクトル半値幅を狭くしているので、回折光の広がりを小さくすることができ、画像を投影した際のボケを抑制して、高解像の画像表示が可能となる。 According to the first embodiment described above, using partial coherent illumination from the microscopic secondary point light sources 3, and enters the thin film laminated filter 11 on the first reflecting type diffraction element 8A light because of that narrowing the spectral half width, it is possible to reduce the spread of the diffracted light, image by suppressing the blur at the time of projecting a, it is possible to image display of high resolution. また、従来、考えられていた頭部装着型映像表示装置における部品の配置を変更することなく、少しの部品を追加することによって、さらなる高解像度の画像を得ることが可能になる。 Further, conventionally, without changing the arrangement of parts in the thought they were head-mounted image display apparatus, by adding a little part, it is possible to obtain an image of even higher resolution. また、光源にLEDを用いているので、レーザを用いるよりも安全性が高く、スペックルノイズによる解像度の劣化を回避できる。 Moreover, because of the use of LED as a light source, more secure than using a laser, it can be avoided resolution degradation due to speckle noise.

【0014】図3は、本発明の第2の実施の形態に係る頭部搭載型映像表示装置を示す。 [0014] Figure 3 shows a head mount type image display apparatus according to a second embodiment of the present invention. この第2の実施の形態は、光源1と集光レンズ2の間にコリメータレンズ12 The second embodiment, a collimator lens between the light source 1 and the condenser lens 2 12
を配置し、第1の実施の形態の薄膜積層型フィルター1 It was placed, thin laminated filter 1 of the first embodiment
1をコリメータレンズ12と集光レンズ2の間に移動したものであり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。 1 is obtained by moving between the collimator lens 12 and the condenser lens 2 and the other has the same configuration as the first embodiment. このように、光源1のスペクトル幅を狭める薄膜積層型フィルター11の位置は、第1の反射型回折素子8Aの前段であるなら、特に制限はないが、薄膜積層型フィルター11に入射する光は、平行光束でなければならない。 Thus, the position of the thin film laminated filter 11 for narrowing the spectral width of the light source 1, if a previous stage of a first reflection type diffraction element 8A, is not particularly limited, the light incident on the thin film laminated filter 11 , it must be a parallel light beam.

【0015】図4は、本発明の第3の実施の形態に係る頭部搭載型映像表示装置を示す。 [0015] Figure 4 shows a head mount type image display apparatus according to a third embodiment of the present invention. この第3の実施の形態は、第1の実施の形態において、光源に3色の光を出射する光源13を用い、光源13,集光レンズ2,ピンホール4およびコリメータレンズ5の光軸を透明基板7に対して傾斜させ、コリメータレンズ5と画像表示用空間変調器6の間に透過型回折素子14を配置したものであり、他は第1の実施の形態と同様に構成されている。 In the third embodiment, in the first embodiment, using a light source 13 for emitting three colors of light to the light source, the light source 13, the optical axis of the condenser lens 2, a pinhole 4 and the collimator lens 5 is inclined with respect to the transparent substrate 7, which is arranged a transmission type diffraction element 14 between the collimator lens 5 and the image display space modulator 6 and the other has the same configuration as the first embodiment .

【0016】第1および第2の反射型回折素子8A,8 [0016] The first and second reflection type diffraction element 8A, 8
Bは、例えば、1つの波長で記録したホログラムを3つ重ねることにより、あるいは1つの感光材料に3色多重露光して形成することができる。 B is, for example, one by superimposing three recorded hologram with the wavelength, or one may be 3-color multiple exposure to form a photosensitive material.

【0017】透過型回折素子14は、光源13からの3 The transmission type diffraction element 14, 3 from the light source 13
色の光のそれぞれの中心波長を中心に狭い回折スペクトルを有する。 A narrow diffraction spectrum about their respective center wavelengths of the light color. 透過型回折素子14は、例えば、カラー透過型ホログラムで構成されており、1つの波長で記録したホログラムを3つ重ねることにより、あるいは、1つの感光材料に3色多重露光して形成することができる。 Transmission type diffraction element 14 is made of, for example, a color transmission hologram, by overlaying three recorded hologram with a single wavelength, or may be formed by three colors multiple exposure to single photosensitive material it can.
なお、光源13の後述するダイクロックミラーで狭いスペクトル幅の光にしている場合は、この透過型回折素子14は不要になる。 Note that if the light in a narrow spectral width at the dichroic mirror to be described later of the light source 13, the transmission type diffraction element 14 is not required.

【0018】図5は、光源13を示す。 [0018] Figure 5 shows the light source 13. 光源13は、レッド(R)の光を出射する赤色光源130Rと、グリーン(G)の光を出射する緑色光源130Gと、ブルー(B)の光を出射する青色光源130Bと、各光源13 Light source 13, a red light source 130R for emitting light of red (R), a green light source 130G that emits light of green (G), and blue light 130B for emitting light of blue (B), the light sources 13
0R,130G,130Bの前段にそれぞれ配置され、 0R, are arranged respectively 130G, in front of 130B,
光源130R,130G,130Bからの光を平行光に整形するコリメータレンズ131R,131G,131 Light source 130R, 130G, collimator lens 131R for shaping the parallel light light from 130B, 131G, 131
Bと、赤色光源130Rからの光を反射し、緑色光源1 Reflected and B, the light from the red light source 130R, the green light source 1
30Gおよび青色光源130Bからの光を透過させるダイクロックミラー132Rと、緑色光源130Gからの光を反射し、青色光源130Bからの光を透過させるダイクロックミラー132Gとを備える。 A dichroic mirror 132R for transmitting light from the 30G and the blue light source 130B, and reflects light from the green light source 130G, and a dichroic mirror 132G for transmitting light from the blue light source 130B.

【0019】ダイクロックミラー132R,132G [0019] The dichroic mirror 132R, 132G
は、誘電体多層膜で形成されており、薄膜積層型フィルター11と同様の効果、すなわち狭いスペクトル幅の3 It is formed of a dielectric multilayer film, the third film laminated filter 11 and the same effect, namely a narrow spectral width
色の光を得ることが可能になっている。 It becomes possible to obtain the color of the light.

【0020】次に、第3の実施の形態の動作を説明する。 [0020] Next, the operation of the third embodiment. 光源13は、赤色光源130R、緑色光源130 Light source 13, the red light source 130R, the green light source 130
G、および青色光源130BからのR,G,Bの光をダイクロックミラー132R,132Gを用いて合成し、 G, and R from the blue light source 130B, G, B light with dichroic mirror 132R, and synthesized using 132G,
その合成光を出射する。 It emits the synthesized light. その合成光は、第1の実施の形態と同様に、ピンホール4を通過後、微小2次点光源3 Its combined light, as in the first embodiment, after passing through the pinhole 4, small secondary point light sources 3
となり、球面波となって拡散し、その拡散光は、コリメータレンズ5により平行光となる。 Next, to diffuse a spherical wave, the diffused light is parallel light by the collimator lens 5. この平行光は、透過型回折素子14を透過し、画像表示用空間変調器6に照射され、画像表示用空間変調器6で変調された後、透明基板7に密着形成された第1の反射型回折素子8Aに照射され、第1の反射型回折素子8Aにより非対称に反射される。 This parallel light, a transmission type diffraction element 14 transmits, is irradiated to the image display space modulator 6, after being modulated by the image display space modulator 6, a first reflection which is in close contact formed on the transparent substrate 7 is irradiated to the mold diffractive element 8A, it is reflected asymmetrically by the first reflection type diffraction element 8A. 第1の反射型回折素子8Aで反射された光は、 The light reflected by the first reflecting type diffraction element 8A is
透明基板7の内面7aで反射した後、第2の反射型回折素子8Bに照射される。 After being reflected by the inner surface 7a of the transparent substrate 7 is irradiated to the second reflective diffraction element 8B. 第2の反射型回折素子8Bは、 Second reflection type diffraction element 8B is
光を非対称に反射すると共に集光し、眼9の瞳9aの中心10に焦点を結ぶ。 Condensed with reflecting light asymmetrically, it focused in the center 10 of the pupil 9a of the eye 9. その結果、網膜9bに幾何学像が投影される。 As a result, geometric image is projected on the retina 9b.

【0021】なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々に変形実施が可能である。 [0021] The present invention is not limited to the above embodiments, but may be modified variously embodied. 例えば、第3の実施の形態において、光源として1つあるいは複数の白色光源を用い、白色光源からの光を透過型回折素子等によって赤,緑,青の中心波長を有する3つのスペクトル幅に制限してもよい。 For example, restrictions in the third embodiment, using one or more white light sources as the light source, the red light from white light source by a transmission type diffraction element or the like, green, three spectral width having a center wavelength of blue it may be.

【0022】 [0022]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の頭部搭載型映像表示装置によると、部分的コヒーレント照明光を用い、かつ、回折素子に入射する光のスペクトル半値幅を狭くしているので、回折光の広がりを小さくすることができ、画像を投影した際のボケを抑制して、高解像の画像表示が可能となる。 As described in the foregoing, according to the head mount type image display device of the present invention, using partially coherent illumination light, and since the narrow spectrum half width of the light incident on the diffraction element, it is possible to reduce the spread of the diffracted light, image by suppressing the blur at the time of projecting a, it is possible to image display of high resolution.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る頭部搭載型映像表示装置の概略構成図 Schematic diagram of a head-mounted image display apparatus according to a first embodiment of the present invention; FIG

【図2】第1の実施の形態における解像度とスペクトル半値幅との関係を示す図 Figure 2 is a graph showing a relation between the resolution and the spectral half-width of the first embodiment

【図3】本発明の第2の実施の形態に係る頭部搭載型映像表示装置の概略構成図 3 is a schematic structural diagram of a head-mounted image display apparatus according to a second embodiment of the present invention

【図4】本発明の第3の実施の形態に係る頭部搭載型映像表示装置の概略構成図 Schematic diagram of a head-mounted image display apparatus according to a third embodiment of the present invention; FIG

【図5】第3の実施の形態の光源の構成の一例を示す図 5 is a diagram showing an example of a configuration of a light source of the third embodiment

【図6】従来の頭部搭載型映像表示装置を示す図 6 shows a conventional head-mounted image display device

【図7】従来の車載ヘッド・アップ・ディスプレイ(H [7] A conventional vehicle head-up display (H
UD)を示す図 Shows a UD)

【図8】図7の従来例における情報表示部分を示す図 8 shows the information display portion in the conventional example of FIG. 7

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 光源 2 集光レンズ 3 微小2次点光源 4 ピンホール 5 コリメータレンズ 6 画像表示用空間変調器 7 透明基板 8A 第1の反射型回折素子 8B 第2の反射型回折素子 9 眼 9a 瞳 9b 網膜 10 瞳の中心 11 薄膜積層型フィルター 12 コリメータレンズ 13 光源 14 透過型回折素子 130R,130G,130B 光源 131R,131G,131B コリメータレンズ 132R,132G ダイクロックミラー 1 light source 2 condenser lens 3 minute secondary point light source 4 pinhole 5 collimator lens 6 images display space modulator 7 transparent substrate 8A first reflection type diffraction element 8B second reflection type diffraction element 9 eye 9a pupil 9b retina 10 the pupil center 11 thin laminated filter of 12 collimator lens 13 light source 14 transmission diffraction element 130R, 130G, 130B light source 131R, 131G, 131B collimator lens 132R, 132G dichroic mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小笠原 康裕 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 阿部 敬三 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい富士ゼロックス株式会社内 Fターム(参考) 2H049 AA06 AA25 AA50 AA51 AA64 AA65 CA01 CA05 CA08 CA09 CA17 CA22 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Yasuhiro Ogasawara Kanagawa Prefecture ashigarakami district Nakai-cho, Sakai 430 Green Tech a paddle Fuji Xerox Co., Ltd. in the (72) inventor Keizo Abe border Kanagawa Prefecture ashigarakami district Nakai-cho, 430 Green Tech a paddle Fuji Xerox Co., Ltd. the internal F-term (reference) 2H049 AA06 AA25 AA50 AA51 AA64 AA65 CA01 CA05 CA08 CA09 CA17 CA22

Claims (12)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】光源からの光を空間フィルタに通過させて微小2次点光源を形成し、前記微小2次点光源からの光を平行光にして画像表示用空間変調器に照射し、前記画像表示用空間変調器によって変調された光を回折素子により回折させて目に投影する頭部搭載型映像表示装置において、 前記回折素子の前段に設けられ、前記光源からの光を所定のスペクトル幅に制限する制限手段を備えたことを特徴とする頭部搭載型映像表示装置。 We claim: 1. The light from a light source is passed through a spatial filter to form a fine secondary point light source, is irradiated to the image display space modulator with the light from the micro secondary point light source into parallel light, wherein in the head-mounted image display device for projecting the light modulated by the image display space modulator eye is diffracted by the diffraction element, provided in front of the diffraction element, light of a predetermined spectral width from said light source head mount type image display apparatus characterized by comprising limiting means for limiting the.
  2. 【請求項2】前記所定のスペクトル幅は、前記回折素子の回折効率が最大となる波長が含まれていることを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 Wherein said predetermined spectral width, head mount type image display apparatus according to claim 1, wherein the diffraction efficiency of the diffraction element is included wavelength of maximum.
  3. 【請求項3】前記制限手段は、前記所定のスペクトル幅が前記目に投影される映像の必要解像度に対応して設定されていることを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 Wherein said limiting means, that the head-mounted image display according to claim 1, wherein said predetermined spectral width is set corresponding to the required resolution of the image projected on the eye apparatus.
  4. 【請求項4】前記回折素子は、ホログラム光学素子からなり、 前記スペクトル幅の半値幅Δλは、前記ホログラム光学素子のホログラム記録波長をλ、ホログラム材料の厚さをT、ホログラム平均屈折率をn、ホログラム記録材料の垂直方向に対する物体光の入射角を0°としたときの参照光の入射角をθとするとき、 Δλ=λ 2 /(T(n±(n 2 −sin 2 θ) 1/2 )) 但し、符号−:前記ホログラム光学素子が透過型のとき 符号+:前記ホログラム光学素子が反射型のとき 以下であることを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 Wherein said diffraction element consists of holographic optical element, the half-width Δλ of the spectral width, the hologram recording wavelength of the hologram optical element lambda, the thickness of hologram material T, a hologram average refractive index n when the angle of incidence of the reference beam when the incident angle of the object light with respect to the vertical direction of the hologram recording material was 0 ° θ, Δλ = λ 2 / (T (n ± (n 2 -sin 2 θ) 1 / 2)) where sign -: code when said holographic optical element is a transmission type +: the head mount type image display apparatus according to claim 1, wherein the holographic optical element is equal to or less than when the reflective .
  5. 【請求項5】前記制限手段は、薄膜積層型フィルターであることを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 Wherein said limiting means, a head-mounted image display apparatus according to claim 1, which is a thin laminated filter.
  6. 【請求項6】前記制限手段は、回折型光学素子であることを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 Wherein said limiting means, a head-mounted image display apparatus according to claim 1, characterized in that the diffractive optical element.
  7. 【請求項7】前記光源は、1つあるいは複数の白色光源を備え、 前記制限手段は、前記白色光源からの光を中心波長が互いに異なる複数の前記スペクトル幅に制限することを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 Wherein said light source comprises one or more white light sources, said limiting means, claims and limits the spectral width plurality of center wavelengths of light are different from each other from the white light source head mount type image display device of claim 1, wherein.
  8. 【請求項8】前記光源は、中心波長が互いに異なる複数の光を出射する複数の単色光源を備え、 前記制限手段は、前記複数の単色光源からの前記複数の光を中心波長が互いに異なる複数の前記スペクトル幅に制限することを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 Wherein said light source comprises a plurality of monochromatic light sources central wavelength emits different lights each other, wherein the limiting means, the plurality of the plurality of center wavelengths are different from each other the light from the plurality of monochromatic light sources head mount type image display apparatus according to claim 1, characterized in that to limit to the spectral width of.
  9. 【請求項9】前記制限手段は、前記光源と前記画像表示用空間変調器の間に配置されていることを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 Wherein said limiting means, the light source and the head mount type image display apparatus according to claim 1, characterized in that it is arranged between the image display space modulator.
  10. 【請求項10】前記制限手段は、前記画像表示用空間変調器に照射される前記平行光の光路上に配置されていることを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 Wherein said limiting means according to claim 1 head mount type image display apparatus, wherein a disposed on an optical path of the parallel light is irradiated to the image display space modulator.
  11. 【請求項11】前記光源は、光を発光する発光源と、前記発光源からの前記光を平行光に整形するコリメータレンズと、前記コリメータレンズからの前記平行光を前記微小2次点光源の位置に集光する集光レンズとを備え、 前記制限手段は、前記コリメータレンズと前記集光レンズの間に配置されたことを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 Wherein said light source comprises a light emitting source for emitting light, a collimator lens for shaping the light from the light emitting source into parallel light, the parallel light from the collimator lens of the micro secondary point light source position and a condenser lens for condensing the said limiting means, a head-mounted image display apparatus according to claim 1, characterized in that disposed between the condenser lens and the collimator lens.
  12. 【請求項12】前記画像表示用空間変調器に照射される前記平行光の光軸は、前記画像表示用空間変調器の光軸に対して傾斜しており、 前記制限手段は、前記平行光を前記画像表示用空間変調器の方へ回折するとともに、前記平行光を前記所定のスペクトル幅に制限することを特徴とする請求項1記載の頭部搭載型映像表示装置。 12. The optical axis of the collimated light irradiated to the image display space modulator, said inclined with respect to the optical axis of the image display space modulator, said limiting means, said collimated light together with diffracted towards said image display space modulator, the collimated light and limits the predetermined spectral width claim 1 head mount type image display device according.
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