JP2002196277A - 画像表示装置および画像表示システム - Google Patents
画像表示装置および画像表示システムInfo
- Publication number
- JP2002196277A JP2002196277A JP2000396209A JP2000396209A JP2002196277A JP 2002196277 A JP2002196277 A JP 2002196277A JP 2000396209 A JP2000396209 A JP 2000396209A JP 2000396209 A JP2000396209 A JP 2000396209A JP 2002196277 A JP2002196277 A JP 2002196277A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- light
- image display
- scanning
- light beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 走査型の画像表示装置の構成の複雑化および
大型化が問題となっている。 【解決手段】 光源部６と、この光源部からの光束を反
射する反射面を駆動して光束を走査する光走査手段１
と、この光走査手段からの反射光束が入射する入射面、
曲面により構成されて前記入射面から入射した光束を反
射する少なくとも１つの内面反射面およびこの内面反射
面で反射した光束を射出する射出面を有する光学素子２
ａと、この光学素子から射出した光束を反射により観察
者の眼３に導く反射素子２ｂとから画像表示装置を構成
する。
大型化が問題となっている。 【解決手段】 光源部６と、この光源部からの光束を反
射する反射面を駆動して光束を走査する光走査手段１
と、この光走査手段からの反射光束が入射する入射面、
曲面により構成されて前記入射面から入射した光束を反
射する少なくとも１つの内面反射面およびこの内面反射
面で反射した光束を射出する射出面を有する光学素子２
ａと、この光学素子から射出した光束を反射により観察
者の眼３に導く反射素子２ｂとから画像表示装置を構成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光束を
走査することに画像を形成し、表示する画像表示装置に
関し、特に機械的な共振作用を利用した反射面の駆動に
より光束の走査を行う場合に適した画像表示装置に関す
るものである。
走査することに画像を形成し、表示する画像表示装置に
関し、特に機械的な共振作用を利用した反射面の駆動に
より光束の走査を行う場合に適した画像表示装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】光源からの光束を走査して観察者の眼内
（網膜）に画像を形成し、画像を表示させる画像表示光
学系（ないし画像表示装置）として、米国特許 5,356,1
81，米国特許 5,369,415，米国特許5,467,104 ，特許第
28742008 号など、種々のものが提案されている。
（網膜）に画像を形成し、画像を表示させる画像表示光
学系（ないし画像表示装置）として、米国特許 5,356,1
81，米国特許 5,369,415，米国特許5,467,104 ，特許第
28742008 号など、種々のものが提案されている。
【０００３】本願図９には、米国特許5,356,181 の画像
表示光学系の構成を示している。この画像表示光学系で
は、光源３００からの光束を光変調器３０１で変調し、
光学系３０２〜３０３を介して、水平／垂直の光偏向器
３０４，３０５に入射させ、さらに望遠鏡系を構成する
接眼光学系３０６を介して眼３１０に入射させる。光偏
向器３０４，３０５により、眼３１０に入射する光は偏
向させられ、網膜上に形成される像が走査され、これに
より観察者は２次元画像を観察することが可能となる。
表示光学系の構成を示している。この画像表示光学系で
は、光源３００からの光束を光変調器３０１で変調し、
光学系３０２〜３０３を介して、水平／垂直の光偏向器
３０４，３０５に入射させ、さらに望遠鏡系を構成する
接眼光学系３０６を介して眼３１０に入射させる。光偏
向器３０４，３０５により、眼３１０に入射する光は偏
向させられ、網膜上に形成される像が走査され、これに
より観察者は２次元画像を観察することが可能となる。
【０００４】また、図１０には、米国特許 5,369,415の
画像表示光学系の構成を示している。この画像表示光学
系では、2 次元方向に走査される光源４０１からの光が
平面型の光学系４０２を介して眼（網膜）４１０上を走
査する。走査される光束は、平面型光学系４０２内の複
数の平面反射点で順次反射し、回折光学系４０３で眼の
方向に光路を変えられる。この構成により、偏向される
光束は網膜４１０上を直接走査し、画像観察を可能とす
る。
画像表示光学系の構成を示している。この画像表示光学
系では、2 次元方向に走査される光源４０１からの光が
平面型の光学系４０２を介して眼（網膜）４１０上を走
査する。走査される光束は、平面型光学系４０２内の複
数の平面反射点で順次反射し、回折光学系４０３で眼の
方向に光路を変えられる。この構成により、偏向される
光束は網膜４１０上を直接走査し、画像観察を可能とす
る。
【０００５】また、図１１には、米国特許 5,467,104の
画像表示光学系の構成を示している。この画像表示光学
系では、赤、青、線の光源５０１，５０２，５０３を光
源ドライバ５０４，５０５，５０６で変調し、これら光
源からの光を色合成手段５０７で合成する。そして、合
成した光源からの光を眼５１０との間にある光学系によ
り眼５１０の瞳を通過させ、網膜上に集光させる。眼と
光源の間には、垂直方向・水平方向の走査手段５０８，
５０９が光学系を介して配置されており、網膜上の集光
点が走査される。
画像表示光学系の構成を示している。この画像表示光学
系では、赤、青、線の光源５０１，５０２，５０３を光
源ドライバ５０４，５０５，５０６で変調し、これら光
源からの光を色合成手段５０７で合成する。そして、合
成した光源からの光を眼５１０との間にある光学系によ
り眼５１０の瞳を通過させ、網膜上に集光させる。眼と
光源の間には、垂直方向・水平方向の走査手段５０８，
５０９が光学系を介して配置されており、網膜上の集光
点が走査される。
【０００６】さらに、図１２には、特許第2874208 号の
画像表示光学系の構成を示している。同図（Ｂ）に示す
ように、光源からの光束は光学系６０１ａを介してポリ
ゴンミラーからなる偏向手段６０２により偏向され、光
学系６０１ｂ，６０１ｃを介して眼６１０に入射する。
また、同図（Ａ）には、光源から眼までの光路の構成を
示しており、データ処理およびドライブ信号６２０によ
って駆動される光源６０３，６０４，６０５からの光
は、コリメートレンズ６０６、色合成系６０７およびレ
ンズ６０９を介して光ファイバ６１８に入射する。さら
に、光ファイバ６１８を透過した後、レンズ６１９を介
して波面曲率変調手段６３０および光束偏向器６４０を
透過し、眼６１０に入射する。
画像表示光学系の構成を示している。同図（Ｂ）に示す
ように、光源からの光束は光学系６０１ａを介してポリ
ゴンミラーからなる偏向手段６０２により偏向され、光
学系６０１ｂ，６０１ｃを介して眼６１０に入射する。
また、同図（Ａ）には、光源から眼までの光路の構成を
示しており、データ処理およびドライブ信号６２０によ
って駆動される光源６０３，６０４，６０５からの光
は、コリメートレンズ６０６、色合成系６０７およびレ
ンズ６０９を介して光ファイバ６１８に入射する。さら
に、光ファイバ６１８を透過した後、レンズ６１９を介
して波面曲率変調手段６３０および光束偏向器６４０を
透過し、眼６１０に入射する。
【０００７】これら従来の画像表示光学系は、光源から
の光を像面である網膜上に結像させ、その像点を光路中
に配置された走査手段により走査することにより、観察
者に２次元の画像を表示するものである。
の光を像面である網膜上に結像させ、その像点を光路中
に配置された走査手段により走査することにより、観察
者に２次元の画像を表示するものである。
【０００８】ところで、２次元画像を観察者に表示する
ための装置としては、液晶パネルなどの２次元の画像表
示素子を光学系を通して虚像として拡大表示させるもの
がある。このような構成のものでは、より高精細な画像
を表示しようとする場合、画像表示素子の画素数を増や
すことになる。但し、大画素数を有し、しかも小型の画
像表示素子は高価であり、装置全体のコスト上昇を招
く。
ための装置としては、液晶パネルなどの２次元の画像表
示素子を光学系を通して虚像として拡大表示させるもの
がある。このような構成のものでは、より高精細な画像
を表示しようとする場合、画像表示素子の画素数を増や
すことになる。但し、大画素数を有し、しかも小型の画
像表示素子は高価であり、装置全体のコスト上昇を招
く。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】一方で、上記した各走
査タイプの画像表示装置のうち米国特許5,356,181 ，米
国特許5,467,104 および特許第 2874208号に係るもので
は、多数のレンズを使用しており、光学系ないし装置が
大型化し易いという問題がある。
査タイプの画像表示装置のうち米国特許5,356,181 ，米
国特許5,467,104 および特許第 2874208号に係るもので
は、多数のレンズを使用しており、光学系ないし装置が
大型化し易いという問題がある。
【００１０】また、米国特許 5,369,415に係るもので
は、平面型の光学系を用いて構成が比較的シンプルにな
っているものの、観察者の目のほうに光を向ける作用
を、眼前の回折光学素子のみのため高画質を得ようとす
ると収差補正が難しくなる可能性があり、高画角化する
のがむずかしい。
は、平面型の光学系を用いて構成が比較的シンプルにな
っているものの、観察者の目のほうに光を向ける作用
を、眼前の回折光学素子のみのため高画質を得ようとす
ると収差補正が難しくなる可能性があり、高画角化する
のがむずかしい。
【００１１】さらに、特許第 2874208号においては、偏
向（走査）手段としてポリゴンミラーを用いているた
め、偏向手段さらには装置全体が大型化してしまうとい
う問題がある。
向（走査）手段としてポリゴンミラーを用いているた
め、偏向手段さらには装置全体が大型化してしまうとい
う問題がある。
【００１２】そこで、本発明は、構成が簡単で小型・安
価であり、さらには光の高速走査が可能な走査型の画像
表示装置を提供することを目的としている。
価であり、さらには光の高速走査が可能な走査型の画像
表示装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の画像表示装置では、光源部と、この光源
部からの光束を反射する反射面を駆動して光束を走査す
る光走査手段と、この光走査手段からの反射光束が入射
する入射面、曲面により構成されて前記入射面から入射
した光束を反射する少なくとも１つの内面反射面および
この内面反射面で反射した光束を射出する射出面を有す
る光学素子と、この光学素子から射出した光束を反射に
より観察者の眼に導く反射素子とを有している。
めに、本発明の画像表示装置では、光源部と、この光源
部からの光束を反射する反射面を駆動して光束を走査す
る光走査手段と、この光走査手段からの反射光束が入射
する入射面、曲面により構成されて前記入射面から入射
した光束を反射する少なくとも１つの内面反射面および
この内面反射面で反射した光束を射出する射出面を有す
る光学素子と、この光学素子から射出した光束を反射に
より観察者の眼に導く反射素子とを有している。
【００１４】このように、光源部から射出された光束を
光走査手段によって走査することで、走査速度を高速化
し易く高精細な画像表示に適した画像表示装置とするこ
とが可能となる。
光走査手段によって走査することで、走査速度を高速化
し易く高精細な画像表示に適した画像表示装置とするこ
とが可能となる。
【００１５】しかも、少なくとも１つの内面反射面を有
する光学素子を用いることで、光路を折り曲げることが
でき、装置の小型化を図ることが容易であるとともに、
光学素子から射出した光束を反射素子を介して眼球に導
く構成としているので、光学系の配置自由度を高めるこ
とが可能となる。
する光学素子を用いることで、光路を折り曲げることが
でき、装置の小型化を図ることが容易であるとともに、
光学素子から射出した光束を反射素子を介して眼球に導
く構成としているので、光学系の配置自由度を高めるこ
とが可能となる。
【００１６】例えば、観察者の眼前に位置した反射素子
に対して、光源部、光走査手段および光学素子を観察者
に煩わしさを感じさせないように、頭部側方に位置する
よう配置し、あたかも眼鏡を掛けているように快適に使
用できる走査型の画像表示装置を実現することが可能と
なる。
に対して、光源部、光走査手段および光学素子を観察者
に煩わしさを感じさせないように、頭部側方に位置する
よう配置し、あたかも眼鏡を掛けているように快適に使
用できる走査型の画像表示装置を実現することが可能と
なる。
【００１７】そして、光学素子の内面反射面を曲面とす
ることで、光束を頭部側方から眼前の反射素子を介して
眼球に導くことが可能な光学配置であるために発生し易
い偏心収差等の諸収差を良好に補正して、高画質の画像
を表示することが可能となる。
ることで、光束を頭部側方から眼前の反射素子を介して
眼球に導くことが可能な光学配置であるために発生し易
い偏心収差等の諸収差を良好に補正して、高画質の画像
を表示することが可能となる。
【００１８】さらに、光走査手段として、微小電気機械
システム（micro electro mechanical system ：ＭＥＭ
Ｓ）の技術を応用したデバイスであって、半導体プロセ
スにより製造されて反射面を機械的共振作用により駆動
するデバイスを用いることにより、光走査手段自体を小
型化することが可能であるとともにきわめて高速度での
走査が可能となり、より小型で高精細な画像の表示を行
える画像表示装置を実現することが可能となる。
システム（micro electro mechanical system ：ＭＥＭ
Ｓ）の技術を応用したデバイスであって、半導体プロセ
スにより製造されて反射面を機械的共振作用により駆動
するデバイスを用いることにより、光走査手段自体を小
型化することが可能であるとともにきわめて高速度での
走査が可能となり、より小型で高精細な画像の表示を行
える画像表示装置を実現することが可能となる。
【００１９】なお、光学素子および反射素子からなる光
学系によって光走査手段による光束の走査角度を拡大す
ることにより、光走査手段の走査角度に比べて大きな画
像を観察させることが可能となる。
学系によって光走査手段による光束の走査角度を拡大す
ることにより、光走査手段の走査角度に比べて大きな画
像を観察させることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１には、本発明の第１実施形態
である画像表示装置における光学系の概略構成を示して
いる。また、図３には、上記光学系の光路図を示してい
る。
である画像表示装置における光学系の概略構成を示して
いる。また、図３には、上記光学系の光路図を示してい
る。
【００２１】これらの図において、６はＬＥＤや半導体
レーザー等の発光体であり、光源制御回路９により発光
制御される。７は発光体６から射出した光束をコリメー
ト（略平行光化）するコリメート素子７ａと、コリメー
ト素子７ａから射出した光束を内面反射によって後述す
る光走査素子１に導く導光プリズム７ｂとにより構成さ
れる導光光学系である。
レーザー等の発光体であり、光源制御回路９により発光
制御される。７は発光体６から射出した光束をコリメー
ト（略平行光化）するコリメート素子７ａと、コリメー
ト素子７ａから射出した光束を内面反射によって後述す
る光走査素子１に導く導光プリズム７ｂとにより構成さ
れる導光光学系である。
【００２２】なお、発光体６および導光光学系７によ
り、請求の範囲にいう光源部が構成される。
り、請求の範囲にいう光源部が構成される。
【００２３】１は光走査素子（光走査手段）であり、本
実施形態では、半導体プロセスを用いて製造されたデバ
イスが用いられている。これにより、ポリゴンミラー等
を用いる場合に比べて小型化を実現できる。
実施形態では、半導体プロセスを用いて製造されたデバ
イスが用いられている。これにより、ポリゴンミラー等
を用いる場合に比べて小型化を実現できる。
【００２４】この光走査素子１には走査制御回路８が接
続されており、この走査制御回路８からの電気信号によ
って光走査素子１の平面ミラー１ａが機械的共振作用に
より高速かつ大角度で揺動駆動される。
続されており、この走査制御回路８からの電気信号によ
って光走査素子１の平面ミラー１ａが機械的共振作用に
より高速かつ大角度で揺動駆動される。
【００２５】ここで、図２を用いて光走査素子１の構成
および光学作用についてその概要を説明する。
および光学作用についてその概要を説明する。
【００２６】光走査素子１は、不図示の半導体基板上
に、揺動可能に支持された可動板が形成され、この可動
板上に平面ミラー１ａが設けられた構成となっている。
また、図示はしないが、基板上には永久磁石が、可動板
にはコイルが設けられており、このコイルに対して通電
制御を行うことで発生した磁界の作用により可動板（つ
まりは平面ミラー１ａ）を揺動駆動する。そして、可動
板を機械的な共振状態とすることによって高速かつ大角
度で平面ミラー１ａを揺動駆動することができる。
に、揺動可能に支持された可動板が形成され、この可動
板上に平面ミラー１ａが設けられた構成となっている。
また、図示はしないが、基板上には永久磁石が、可動板
にはコイルが設けられており、このコイルに対して通電
制御を行うことで発生した磁界の作用により可動板（つ
まりは平面ミラー１ａ）を揺動駆動する。そして、可動
板を機械的な共振状態とすることによって高速かつ大角
度で平面ミラー１ａを揺動駆動することができる。
【００２７】平面ミラー１ａは、互いに直交する水平走
査軸１２ａおよび垂直走査軸１２ｂを中心として２方向
に揺動可能となっており、平面ミラー１ａに入射した光
１１の反射光は、例えば平面ミラー１ａが軸１２ａを中
心に揺動したときにはその揺動角度に応じて１１ａ，１
１ｂ，１１ｃのように偏向する。また、平面ミラー１ａ
が軸１２ｂを中心に揺動したときも同様であり、反射光
１１ａ，１１ｂ，１１ｃの偏向方向に対して直交する方
向に偏向される。つまり、平面ミラー１ａの揺動によっ
て２次元方向に光束を偏向することができる。
査軸１２ａおよび垂直走査軸１２ｂを中心として２方向
に揺動可能となっており、平面ミラー１ａに入射した光
１１の反射光は、例えば平面ミラー１ａが軸１２ａを中
心に揺動したときにはその揺動角度に応じて１１ａ，１
１ｂ，１１ｃのように偏向する。また、平面ミラー１ａ
が軸１２ｂを中心に揺動したときも同様であり、反射光
１１ａ，１１ｂ，１１ｃの偏向方向に対して直交する方
向に偏向される。つまり、平面ミラー１ａの揺動によっ
て２次元方向に光束を偏向することができる。
【００２８】２は表示光学系であり、プリズム状の光学
素子２ａと反射素子２ｂとを有して構成されている。光
学素子２ａは、図３に詳しく示すように、入射面２０１
と、射出面２０６と、４つの内面反射面２０２〜２０５
を有して構成されている。
素子２ａと反射素子２ｂとを有して構成されている。光
学素子２ａは、図３に詳しく示すように、入射面２０１
と、射出面２０６と、４つの内面反射面２０２〜２０５
を有して構成されている。
【００２９】なお、光学素子２ａと、上述したコリメー
ト素子７ａおよび導光プリズム７ｂとの一部又は全てを
一体の素子として構成してもよい。
ト素子７ａおよび導光プリズム７ｂとの一部又は全てを
一体の素子として構成してもよい。
【００３０】図３において、平面ミラー１ａからの反射
光は、入射面２０１を透過して光学素子２ａ内に入射す
る。
光は、入射面２０１を透過して光学素子２ａ内に入射す
る。
【００３１】また、反射素子２ｂは、光学素子２ａから
射出した光束を反射して観察者の眼３に導く。
射出した光束を反射して観察者の眼３に導く。
【００３２】なお、図示しないが、上述した光学系の各
構成要素（発光体６〜反射素子２ｂ）は全て眼鏡のよう
に観察者の頭部に装着可能な装着部材により保持されて
おり、反射素子２ｂが観察者の眼３の前に配置される
と、他の構成要素（発光体６〜光学素子２ａは観察者の
頭部側方にユニット化されて配置されることになる。な
お、反射素子２ｂは装着部材における眼鏡のレンズを保
持する箇所に相当する位置にて保持され、発光体６〜光
学素子２ａは装着部材の耳掛け柄に相当する部分に保持
される。
構成要素（発光体６〜反射素子２ｂ）は全て眼鏡のよう
に観察者の頭部に装着可能な装着部材により保持されて
おり、反射素子２ｂが観察者の眼３の前に配置される
と、他の構成要素（発光体６〜光学素子２ａは観察者の
頭部側方にユニット化されて配置されることになる。な
お、反射素子２ｂは装着部材における眼鏡のレンズを保
持する箇所に相当する位置にて保持され、発光体６〜光
学素子２ａは装着部材の耳掛け柄に相当する部分に保持
される。
【００３３】このように構成された画像表示装置におい
て、発光体６から射出した光束は、コリメート素子７ａ
により略平行光化された後、導光プリズム７ｂの入射面
を透過し、導光プリズム７ｂの内面反射面により反射し
て射出面から射出する。
て、発光体６から射出した光束は、コリメート素子７ａ
により略平行光化された後、導光プリズム７ｂの入射面
を透過し、導光プリズム７ｂの内面反射面により反射し
て射出面から射出する。
【００３４】導光プリズム７ｂから射出した光束は、光
走査素子１によって２次元的に走査され、光学素子２ａ
の入射面２０１を透過して光学素子２ａ内に入射する。
光学素子２ａ内に入射した光束は、内面反射面２０２，
２０３，２０４，２０５の順で順次反射し、射出面２０
６から射出する。
走査素子１によって２次元的に走査され、光学素子２ａ
の入射面２０１を透過して光学素子２ａ内に入射する。
光学素子２ａ内に入射した光束は、内面反射面２０２，
２０３，２０４，２０５の順で順次反射し、射出面２０
６から射出する。
【００３５】そして、光学素子２ａから射出した光束
は、反射素子２ｂにて反射し、観察者の眼３に入射す
る。観察者の眼３に入射した光束は、網膜４上にて結像
する。
は、反射素子２ｂにて反射し、観察者の眼３に入射す
る。観察者の眼３に入射した光束は、網膜４上にて結像
する。
【００３６】光源制御回路９と走査制御回路８は、不図
示のテレビ、ビデオ、ＤＶＤプレーヤー、コンピュータ
等の画像情報供給装置から映像信号の供給を受ける画像
形成制御回路１０に接続されており、画像形成制御回路
１０は、供給された映像信号に対応して光源制御回路９
と走査制御回路８との同期をとるようにこれら回路（つ
まりは、発光体６の発光および光走査素子１への通電
を）制御する。
示のテレビ、ビデオ、ＤＶＤプレーヤー、コンピュータ
等の画像情報供給装置から映像信号の供給を受ける画像
形成制御回路１０に接続されており、画像形成制御回路
１０は、供給された映像信号に対応して光源制御回路９
と走査制御回路８との同期をとるようにこれら回路（つ
まりは、発光体６の発光および光走査素子１への通電
を）制御する。
【００３７】なお、本実施形態の画像表示装置と上述し
た画像情報供給装置により画像表示システムが構成され
る。
た画像情報供給装置により画像表示システムが構成され
る。
【００３８】ここで、網膜４上での光束（結像点）の走
査について図３を用いて説明する。例えば、光走査素子
１の平面ミラー１ａが初期位置（揺動角度がゼロ）のと
きの光束を１３ａとし、そのときの網膜４上での結像点
を１４ａとすると、平面ミラー１ａが初期位置から揺動
して光路が１３ｂ，１３ｃとなったときの結像点はそれ
ぞれ１４ｂ，１４ｃとなる。このような結像点の走査
が、平面ミラー１ａの２次元方向への揺動によって２次
元的に行われる。
査について図３を用いて説明する。例えば、光走査素子
１の平面ミラー１ａが初期位置（揺動角度がゼロ）のと
きの光束を１３ａとし、そのときの網膜４上での結像点
を１４ａとすると、平面ミラー１ａが初期位置から揺動
して光路が１３ｂ，１３ｃとなったときの結像点はそれ
ぞれ１４ｂ，１４ｃとなる。このような結像点の走査
が、平面ミラー１ａの２次元方向への揺動によって２次
元的に行われる。
【００３９】このような結像点の走査と、供給された映
像信号に対応した発光体６の発光強度の制御とが同期し
て行われることにより、観察者の網膜４上に、映像信号
に対応した画像が形成される。
像信号に対応した発光体６の発光強度の制御とが同期し
て行われることにより、観察者の網膜４上に、映像信号
に対応した画像が形成される。
【００４０】なお、光学素子２ａと反射素子２ｂとから
なる表示光学系は、光走査素子１による光束の走査角度
を拡大する配置となっている。このため、光走査素子１
（平面ミラー１ａ）による走査角度の大きさに比べて拡
大された視野角を有する画像の観察が可能となる。
なる表示光学系は、光走査素子１による光束の走査角度
を拡大する配置となっている。このため、光走査素子１
（平面ミラー１ａ）による走査角度の大きさに比べて拡
大された視野角を有する画像の観察が可能となる。
【００４１】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、光走査素子１として、反射面が機械的な共振作用に
よって往復運動を行うものを用いているため、光走査手
段を小さくすることができる。また、光走査素子１の平
面ミラー１ａと光学素子２ａの内面反射面とによって光
路を複数回折り曲げているので、装置全体を小型化する
ことができる。
ば、光走査素子１として、反射面が機械的な共振作用に
よって往復運動を行うものを用いているため、光走査手
段を小さくすることができる。また、光走査素子１の平
面ミラー１ａと光学素子２ａの内面反射面とによって光
路を複数回折り曲げているので、装置全体を小型化する
ことができる。
【００４２】また、テレビやビデオ等の映像信号を表示
する場合、水平方向と垂直方向の走査周波数が大きく異
なる。このような場合、少なくともより高い走査速度を
要求される側を機械的な共振作用で駆動するとよい。
する場合、水平方向と垂直方向の走査周波数が大きく異
なる。このような場合、少なくともより高い走査速度を
要求される側を機械的な共振作用で駆動するとよい。
【００４３】また、本実施形態では、反射素子２ｂは、
眼３の側方から入射する光束を眼３の方に向けるため
に、眼３の光軸に対して傾いて配置されている。このた
め、反射素子２ｂにおいて偏心収差が発生し易いが、光
学素子２ａの内面反射面２０２〜２０５のいずれかを、
回転対称性を有さない曲面（あるいは一対の対称な形状
の曲面を定める対称面が１以下の曲面）とし、さらに反
射素子２ｂの反射面を回転対称性を有さない曲面（ある
いは一対の対称な形状の曲面を定める対称面が１以下の
曲面）とすることで、偏心収差等の諸収差を良好に補正
することができる。
眼３の側方から入射する光束を眼３の方に向けるため
に、眼３の光軸に対して傾いて配置されている。このた
め、反射素子２ｂにおいて偏心収差が発生し易いが、光
学素子２ａの内面反射面２０２〜２０５のいずれかを、
回転対称性を有さない曲面（あるいは一対の対称な形状
の曲面を定める対称面が１以下の曲面）とし、さらに反
射素子２ｂの反射面を回転対称性を有さない曲面（ある
いは一対の対称な形状の曲面を定める対称面が１以下の
曲面）とすることで、偏心収差等の諸収差を良好に補正
することができる。
【００４４】さらに、本実施形態において、発光体６と
光走査素子１とを同一基板上に設ける一方、導光光学系
７の素子７ａ，７ｂと光学素子２ａとを一体の光学素子
ユニットとして構成すれば、上記基板上に光学素子ユニ
ットを被せるようにして組み立てることが可能となる。
光走査素子１とを同一基板上に設ける一方、導光光学系
７の素子７ａ，７ｂと光学素子２ａとを一体の光学素子
ユニットとして構成すれば、上記基板上に光学素子ユニ
ットを被せるようにして組み立てることが可能となる。
【００４５】なお、本実施形態においては、発光体６が
１つ（１色）とした場合について説明したが、図４に示
すように、赤、青、緑の３つの色の光を発する発光体６
ｒ，６ｂ，６ｇを設け、これら発光体６ｒ，６ｂ，６ｇ
からの光を、ダイクロイックプリズムなどの色合成素子
７ｃを通して合成し、光走査素子１や表示光学系２に導
くようにすれば、カラー画像を得ることができる。
１つ（１色）とした場合について説明したが、図４に示
すように、赤、青、緑の３つの色の光を発する発光体６
ｒ，６ｂ，６ｇを設け、これら発光体６ｒ，６ｂ，６ｇ
からの光を、ダイクロイックプリズムなどの色合成素子
７ｃを通して合成し、光走査素子１や表示光学系２に導
くようにすれば、カラー画像を得ることができる。
【００４６】なお、本実施形態にて説明した光走査素子
１の構成は一例であり、半導体プロセスにより製造され
るものであれば、他の構成のものを使用することも可能
である。
１の構成は一例であり、半導体プロセスにより製造され
るものであれば、他の構成のものを使用することも可能
である。
【００４７】（第２実施形態）図５には、本発明の第２
実施形態である画像表示装置における光学系の概略構成
を示している。また、図７には、上記光学系の光路図を
示している。
実施形態である画像表示装置における光学系の概略構成
を示している。また、図７には、上記光学系の光路図を
示している。
【００４８】これらの図において、６はＬＥＤや半導体
レーザー等の発光体であり、光源制御回路９により発光
制御される。７は発光体６から射出した光束をコリメー
ト（略平行光化）して後述する第１の光走査素子に導く
導光光学系である。
レーザー等の発光体であり、光源制御回路９により発光
制御される。７は発光体６から射出した光束をコリメー
ト（略平行光化）して後述する第１の光走査素子に導く
導光光学系である。
【００４９】なお、発光体６および導光素子７により、
請求の範囲にいう光源部が構成される。
請求の範囲にいう光源部が構成される。
【００５０】２１は光走査部（光走査手段）であり、本
実施形態では、半導体プロセスを用いて製造されたデバ
イスが用いられている。これにより、ポリゴンミラー等
を用いる場合に比べて小型化を実現できる。
実施形態では、半導体プロセスを用いて製造されたデバ
イスが用いられている。これにより、ポリゴンミラー等
を用いる場合に比べて小型化を実現できる。
【００５１】この光走査部２１は、水平走査軸を中心に
揺動可能な平面ミラー２１ａを有する第１の光走査素子
と、垂直走査軸を中心に揺動可能な平面ミラー２１ｂを
有する第２の光走査素子とから構成されている。
揺動可能な平面ミラー２１ａを有する第１の光走査素子
と、垂直走査軸を中心に揺動可能な平面ミラー２１ｂを
有する第２の光走査素子とから構成されている。
【００５２】これら光走査素子には走査制御回路８が接
続されており、この走査制御回路８からの電気信号によ
って光走査素子の平面ミラー２１ａ，２１ｂが揺動駆動
される。平面ミラー21a は特に高速な駆動が要求される
ため、機械的な共振作用が使用されている。
続されており、この走査制御回路８からの電気信号によ
って光走査素子の平面ミラー２１ａ，２１ｂが揺動駆動
される。平面ミラー21a は特に高速な駆動が要求される
ため、機械的な共振作用が使用されている。
【００５３】ここで、図６を用いて、第１および第２の
光走査素子の構成および光学作用についてその概要を説
明する。
光走査素子の構成および光学作用についてその概要を説
明する。
【００５４】第１の光走査素子は、不図示の半導体基板
上に、揺動可能に支持された可動板が形成され、この可
動板上に平面ミラー２１ａが設けられた構成となってい
る。また、図示はしないが、基板上には永久磁石が、可
動板にはコイルが設けられており、このコイルに対して
通電制御を行うことで発生した磁界の作用により可動板
（つまりは平面ミラー２１ａ）を揺動駆動する。そし
て、可動板を機械的な共振状態とすることによって高速
かつ大角度で平面ミラー２１ａを揺動駆動することがで
きる。
上に、揺動可能に支持された可動板が形成され、この可
動板上に平面ミラー２１ａが設けられた構成となってい
る。また、図示はしないが、基板上には永久磁石が、可
動板にはコイルが設けられており、このコイルに対して
通電制御を行うことで発生した磁界の作用により可動板
（つまりは平面ミラー２１ａ）を揺動駆動する。そし
て、可動板を機械的な共振状態とすることによって高速
かつ大角度で平面ミラー２１ａを揺動駆動することがで
きる。
【００５５】平面ミラー２１ａは、水平走査軸２２ａを
中心として揺動可能となっており、平面ミラー２１ａに
入射した光１１の反射光は、平面ミラー２１ａが軸２２
ａを中心に揺動したときにはその揺動角度に応じて１１
ａ，１１ｂ，１１ｃのように偏向する。
中心として揺動可能となっており、平面ミラー２１ａに
入射した光１１の反射光は、平面ミラー２１ａが軸２２
ａを中心に揺動したときにはその揺動角度に応じて１１
ａ，１１ｂ，１１ｃのように偏向する。
【００５６】そして、光１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、第
１および第２の光走査素子の間に配置された中間素子２
ｃに入射し、この中間素子２ｃの内面反射面で反射して
第２の光走査素子に導かれる。
１および第２の光走査素子の間に配置された中間素子２
ｃに入射し、この中間素子２ｃの内面反射面で反射して
第２の光走査素子に導かれる。
【００５７】一方、第２の光走査素子は、第１の光走査
素子と同様に、不図示の半導体基板上に、揺動可能に支
持された可動板が形成され、この可動板上に平面ミラー
２１ｂが設けられた構成となっている。また、図示はし
ないが、基板上には永久磁石が、可動板にはコイルが設
けられており、このコイルに対して通電制御を行うこと
で発生した磁界の作用により可動板（つまりは平面ミラ
ー２１ｂ）を揺動駆動する。そして、可動板を機械的な
共振状態とすることによって高速かつ大角度で平面ミラ
ー２１ｂを揺動駆動することができる。
素子と同様に、不図示の半導体基板上に、揺動可能に支
持された可動板が形成され、この可動板上に平面ミラー
２１ｂが設けられた構成となっている。また、図示はし
ないが、基板上には永久磁石が、可動板にはコイルが設
けられており、このコイルに対して通電制御を行うこと
で発生した磁界の作用により可動板（つまりは平面ミラ
ー２１ｂ）を揺動駆動する。そして、可動板を機械的な
共振状態とすることによって高速かつ大角度で平面ミラ
ー２１ｂを揺動駆動することができる。
【００５８】平面ミラー２１ｂは、垂直走査軸２２ｂを
中心として揺動可能となっており、中間素子２ｃから平
面ミラー２１ｂに入射した光の反射光は、平面ミラー２
１ｂが軸２２ｂを中心に揺動したときにはその揺動角度
に応じて１１ａ′，１１ｂ′，１１ｃ′のように偏向す
る。
中心として揺動可能となっており、中間素子２ｃから平
面ミラー２１ｂに入射した光の反射光は、平面ミラー２
１ｂが軸２２ｂを中心に揺動したときにはその揺動角度
に応じて１１ａ′，１１ｂ′，１１ｃ′のように偏向す
る。
【００５９】このように構成された第１および第２の光
走査素子における平面ミラー２１ａ，２１ｂの揺動によ
って２次元方向に光束を偏向することができる。
走査素子における平面ミラー２１ａ，２１ｂの揺動によ
って２次元方向に光束を偏向することができる。
【００６０】２は表示光学系であり、上述したプリズム
状の中間素子２ｃと、プリズム状の光学素子２ａと反射
素子２ｂとを有して構成されている。中間素子２ｃは、
図７に詳しく示すように、入射面と射出面と内面反射面
２０７とを有する。また、光学素子２ａは、入射面２０
８と、射出面２１３と、４つの内面反射面２０９〜２１
２を有して構成されている。
状の中間素子２ｃと、プリズム状の光学素子２ａと反射
素子２ｂとを有して構成されている。中間素子２ｃは、
図７に詳しく示すように、入射面と射出面と内面反射面
２０７とを有する。また、光学素子２ａは、入射面２０
８と、射出面２１３と、４つの内面反射面２０９〜２１
２を有して構成されている。
【００６１】なお、光学素子２ａと上述した導光光学系
７の素子と中間素子２ｃとを全て一体の素子として構成
してもよい。
７の素子と中間素子２ｃとを全て一体の素子として構成
してもよい。
【００６２】図７において、平面ミラー２１ａからの反
射光は、入射面２０１を透過して光学素子２ａ内に入射
する。
射光は、入射面２０１を透過して光学素子２ａ内に入射
する。
【００６３】また、反射素子２ｂは、光学素子２ａから
射出した光束を反射して観察者の眼３に導くため、観察
者の目の側に凹面を向けた構成となっている。
射出した光束を反射して観察者の眼３に導くため、観察
者の目の側に凹面を向けた構成となっている。
【００６４】なお、図示しないが、上述した光学系の各
構成要素（発光体６〜反射素子２ｂ）は全て眼鏡のよう
に観察者の頭部に装着可能な装着部材により保持されて
おり、反射素子２ｂが観察者の眼３の前に配置される
と、他の構成要素（発光体６〜光学素子２ａは観察者の
頭部側方に配置されることになる。なお、反射素子２ｂ
は装着部材における眼鏡のレンズを保持する箇所に相当
する位置にて保持され、発光体６〜光学素子２ａは装着
部材の耳掛け柄に相当する部分に保持される。
構成要素（発光体６〜反射素子２ｂ）は全て眼鏡のよう
に観察者の頭部に装着可能な装着部材により保持されて
おり、反射素子２ｂが観察者の眼３の前に配置される
と、他の構成要素（発光体６〜光学素子２ａは観察者の
頭部側方に配置されることになる。なお、反射素子２ｂ
は装着部材における眼鏡のレンズを保持する箇所に相当
する位置にて保持され、発光体６〜光学素子２ａは装着
部材の耳掛け柄に相当する部分に保持される。
【００６５】このように構成された画像表示装置におい
て、発光体６から射出した光束は、導光光学系７により
略平行光化された後、まず第１の光走査素子の平面ミラ
ー２１ａに入射し、ここで水平方向の偏向を受けて中間
素子２ｃに入射する。
て、発光体６から射出した光束は、導光光学系７により
略平行光化された後、まず第１の光走査素子の平面ミラ
ー２１ａに入射し、ここで水平方向の偏向を受けて中間
素子２ｃに入射する。
【００６６】中間素子２ｃに入射した光束は、その内面
反射面２０７によって反射し、第２の光走査素子２１ｂ
に向かって射出する。そして、第２の光走査素子の平面
ミラー２１ｂに入射し、ここで垂直方向の偏向を受け
て、光学素子２ａの入射面２０８を透過して光学素子２
ａ内に入射する。光学素子２ａ内に入射した光束は、内
面反射面２０９，２１０，２１１，２１２の順で順次反
射し、射出面２１３から射出する。
反射面２０７によって反射し、第２の光走査素子２１ｂ
に向かって射出する。そして、第２の光走査素子の平面
ミラー２１ｂに入射し、ここで垂直方向の偏向を受け
て、光学素子２ａの入射面２０８を透過して光学素子２
ａ内に入射する。光学素子２ａ内に入射した光束は、内
面反射面２０９，２１０，２１１，２１２の順で順次反
射し、射出面２１３から射出する。
【００６７】そして、光学素子２ａから射出した光束
は、反射素子２ｂにて反射し、観察者の眼３に入射す
る。観察者の眼３に入射した光束は、網膜４上にて結像
する。
は、反射素子２ｂにて反射し、観察者の眼３に入射す
る。観察者の眼３に入射した光束は、網膜４上にて結像
する。
【００６８】光源制御回路９と走査制御回路８は、不図
示のテレビ、ビデオ、ＤＶＤプレーヤー、コンピュータ
等の画像情報供給装置から映像信号の供給を受ける画像
形成制御回路１０に接続されており、画像形成制御回路
１０は、供給された映像信号に対応して光源制御回路９
と走査制御回路８との同期をとるようにこれら回路（つ
まりは、発光体６の発光および第１，第２の光走査素子
への通電を）制御する。
示のテレビ、ビデオ、ＤＶＤプレーヤー、コンピュータ
等の画像情報供給装置から映像信号の供給を受ける画像
形成制御回路１０に接続されており、画像形成制御回路
１０は、供給された映像信号に対応して光源制御回路９
と走査制御回路８との同期をとるようにこれら回路（つ
まりは、発光体６の発光および第１，第２の光走査素子
への通電を）制御する。
【００６９】なお、本実施形態の画像表示装置と上述し
た画像情報供給装置により画像表示システムが構成され
る。
た画像情報供給装置により画像表示システムが構成され
る。
【００７０】ここで、網膜４上での光束（結像点）の走
査について図７を用いて説明する。例えば、第１の光走
査素子の平面ミラー２１ａが初期位置（揺動角度がゼ
ロ）のときの光束を１３ａとし、そのときの網膜４上で
の結像点を１４ａとすると、平面ミラー１ａが初期位置
から揺動して光路が１３ｂ，１３ｃとなったときの結像
点はそれぞれ１４ｂ，１４ｃとなる。このような結像点
の走査が、平面ミラー１ａの２次元方向への揺動によっ
て２次元的に行われる。
査について図７を用いて説明する。例えば、第１の光走
査素子の平面ミラー２１ａが初期位置（揺動角度がゼ
ロ）のときの光束を１３ａとし、そのときの網膜４上で
の結像点を１４ａとすると、平面ミラー１ａが初期位置
から揺動して光路が１３ｂ，１３ｃとなったときの結像
点はそれぞれ１４ｂ，１４ｃとなる。このような結像点
の走査が、平面ミラー１ａの２次元方向への揺動によっ
て２次元的に行われる。
【００７１】このような結像点の走査と、供給された映
像信号に対応した発光体６の発光強度の制御とが同期し
て行われることにより、観察者の網膜４上に、映像信号
に対応した画像が形成される。
像信号に対応した発光体６の発光強度の制御とが同期し
て行われることにより、観察者の網膜４上に、映像信号
に対応した画像が形成される。
【００７２】なお、光学素子２ａおよび反射素子２ｂと
からなる表示光学系は、第１および第２の光走査素子に
よる光束の走査角度を拡大する配置となっている。この
ため、第１および第２の光走査素子（平面ミラー２１
ａ，２１ｂ）の走査角度に対して拡大された視野角を有
する画像の観察が可能となる。
からなる表示光学系は、第１および第２の光走査素子に
よる光束の走査角度を拡大する配置となっている。この
ため、第１および第２の光走査素子（平面ミラー２１
ａ，２１ｂ）の走査角度に対して拡大された視野角を有
する画像の観察が可能となる。
【００７３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、第１および第２の光走査素子とが、半導体プロセス
を利用して製作される光走査手段であるため、光走査手
段を小さくすることができる。特に、テレビやビデオ等
の画像のように、水平走査と垂直走査の速度が大きく異
なる画像を表示する場合、より高速の走査が要求される
側に機械的な共振作用によりミラーを振動させると効果
的である。
ば、第１および第２の光走査素子とが、半導体プロセス
を利用して製作される光走査手段であるため、光走査手
段を小さくすることができる。特に、テレビやビデオ等
の画像のように、水平走査と垂直走査の速度が大きく異
なる画像を表示する場合、より高速の走査が要求される
側に機械的な共振作用によりミラーを振動させると効果
的である。
【００７４】また、両光走査素子の平面ミラー２１ａ，
２１ｂと光学素子２ａの内面反射面とによって光路を複
数回折り曲げているので、装置全体を小型化することが
できる。
２１ｂと光学素子２ａの内面反射面とによって光路を複
数回折り曲げているので、装置全体を小型化することが
できる。
【００７５】また、本実施形態では、反射素子２ｂは、
眼３の側方から入射する光束を眼３の方に向けるため
に、眼３の光軸に対して傾いて配置されている。このた
め、反射素子２ｂにおいて偏心収差が発生し易いが、光
学素子２ａの内面反射面２０９〜２１２のいずれかを、
回転対称性を有さない曲面（あるいは一対の対称な形状
の曲面を定める対称面が１以下の曲面）とし、さらに反
射素子２ｂの反射面を回転対称性を有さない曲面（ある
いは一対の対称な形状の曲面を定める対称面が１以下の
曲面）とすることで、偏心収差等の諸収差を良好に補正
することができる。また、反射素子2 ｂは、観察者の眼
の側に向かって凹面を向ける構成としたが、同様の作用
を有する反射型のホログラム等であっても同様の効果が
得られる。
眼３の側方から入射する光束を眼３の方に向けるため
に、眼３の光軸に対して傾いて配置されている。このた
め、反射素子２ｂにおいて偏心収差が発生し易いが、光
学素子２ａの内面反射面２０９〜２１２のいずれかを、
回転対称性を有さない曲面（あるいは一対の対称な形状
の曲面を定める対称面が１以下の曲面）とし、さらに反
射素子２ｂの反射面を回転対称性を有さない曲面（ある
いは一対の対称な形状の曲面を定める対称面が１以下の
曲面）とすることで、偏心収差等の諸収差を良好に補正
することができる。また、反射素子2 ｂは、観察者の眼
の側に向かって凹面を向ける構成としたが、同様の作用
を有する反射型のホログラム等であっても同様の効果が
得られる。
【００７６】さらに、本実施形態において、発光体６と
第１および第２の光走査素子とを同一基板上に設ける一
方、導光光学系７の素子と光学素子２ａと中間素子２ｃ
とを一体の光学素子ユニットとして構成すれば、上記基
板上に光学素子ユニットを被せるようにして組み立てる
ことが可能となる。
第１および第２の光走査素子とを同一基板上に設ける一
方、導光光学系７の素子と光学素子２ａと中間素子２ｃ
とを一体の光学素子ユニットとして構成すれば、上記基
板上に光学素子ユニットを被せるようにして組み立てる
ことが可能となる。
【００７７】なお、本実施形態においては、発光体６が
１つ（１色）とした場合について説明したが、図８に示
すように、赤、青、緑の３つの色の光を発する発光体６
ｒ，６ｂ，６ｇを設け、これら発光体６ｒ，６ｂ，６ｇ
からの光を、ダイクロイックプリズムなどの色合成素子
７ｃを通して合成し、第１および第２の光走査素子や表
示光学系２に導くようにすれば、カラー画像を得ること
ができる。
１つ（１色）とした場合について説明したが、図８に示
すように、赤、青、緑の３つの色の光を発する発光体６
ｒ，６ｂ，６ｇを設け、これら発光体６ｒ，６ｂ，６ｇ
からの光を、ダイクロイックプリズムなどの色合成素子
７ｃを通して合成し、第１および第２の光走査素子や表
示光学系２に導くようにすれば、カラー画像を得ること
ができる。
【００７８】なお、本実施形態にて説明した第１および
第２の光走査素子の構成は一例であり、半導体プロセス
により製造されるものであれば、他の構成のものを使用
することも可能である。
第２の光走査素子の構成は一例であり、半導体プロセス
により製造されるものであれば、他の構成のものを使用
することも可能である。
【００７９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源部から射出された光束を光走査手段によって走査す
ることで、走査速度を高速化し易く高精細な画像表示に
適した画像表示装置とすることができる。
光源部から射出された光束を光走査手段によって走査す
ることで、走査速度を高速化し易く高精細な画像表示に
適した画像表示装置とすることができる。
【００８０】しかも、少なくとも１つの内面反射面を有
する光学素子を用いることで、光路を折り曲げることが
でき、装置の小型化を図ることが容易であるとともに、
光学素子から射出した光束を反射素子を介して眼球に導
く構成としているので、光学系の配置自由度を高めるこ
とができる。したがって、例えば、観察者の眼前に位置
した反射素子に対して、光源部、光走査手段および光学
素子を観察者に煩わしさを感じさせないように、頭部側
方に位置するよう配置することができ、あたかも眼鏡を
掛けているように快適に使用できる走査型の画像表示装
置を実現することができる。
する光学素子を用いることで、光路を折り曲げることが
でき、装置の小型化を図ることが容易であるとともに、
光学素子から射出した光束を反射素子を介して眼球に導
く構成としているので、光学系の配置自由度を高めるこ
とができる。したがって、例えば、観察者の眼前に位置
した反射素子に対して、光源部、光走査手段および光学
素子を観察者に煩わしさを感じさせないように、頭部側
方に位置するよう配置することができ、あたかも眼鏡を
掛けているように快適に使用できる走査型の画像表示装
置を実現することができる。
【００８１】さらに、光学素子の内面反射面を曲面とす
ることで、光束を頭部側方から眼前の反射素子を介して
眼球に導くことが可能な光学配置であるために発生し易
い偏心収差等の諸収差を良好に補正して、高画質の画像
を表示することができる。
ることで、光束を頭部側方から眼前の反射素子を介して
眼球に導くことが可能な光学配置であるために発生し易
い偏心収差等の諸収差を良好に補正して、高画質の画像
を表示することができる。
【００８２】さらに、光走査手段として、半導体プロセ
スにより製造されて反射面を機械的共振作用により駆動
するデバイスを用いるようにすれば、光走査手段自体を
小型化することができるとともにきわめて高速度での走
査が行え、より小型で高精細な画像の表示を行える画像
表示装置を実現することができる。
スにより製造されて反射面を機械的共振作用により駆動
するデバイスを用いるようにすれば、光走査手段自体を
小型化することができるとともにきわめて高速度での走
査が行え、より小型で高精細な画像の表示を行える画像
表示装置を実現することができる。
【００８３】また、光学素子および反射素子からなる光
学系によって光走査手段による光束の走査角度を拡大す
るようにすれば、光走査手段の走査角度に比べて大きな
画像の観察が可能な画像表示装置を実現することができ
る。
学系によって光走査手段による光束の走査角度を拡大す
るようにすれば、光走査手段の走査角度に比べて大きな
画像の観察が可能な画像表示装置を実現することができ
る。
【図１】本発明の第１実施形態である画像表示装置の光
学系の構成を示す概略図である。
学系の構成を示す概略図である。
【図２】上記第１実施形態の光学系を構成する光走査素
子の構成を示す概略図である。
子の構成を示す概略図である。
【図３】上記第１実施形態の光学系の光路図である。
【図４】上記第１実施形態の光源部の変形例である。
【図５】本発明の第２実施形態である画像表示装置の光
学系の構成を示す概略図である。
学系の構成を示す概略図である。
【図６】上記第２実施形態の光学系を構成する光走査素
子の構成を示す概略図である。
子の構成を示す概略図である。
【図７】上記第２実施形態の光学系の光路図である。
【図８】上記第２実施形態の光源部の変形例である。
【図９】従来の画像表示光学系の説明図である。
【図１０】従来の画像表示光学系の説明図である。
【図１１】従来の画像表示光学系の説明図である。
【図１２】従来の画像表示光学系の説明図である。
１ 光走査素子 １ａ，２１ａ，２１ｂ 平面ミラー ２ 表示光学系 ２ａ 光学素子 ２ｂ 反射素子 ２ｃ 中間素子 ３ 眼 ４ 網膜 ５ 瞳孔 ６ 発光体 ７ 導光光学系 ８ 走査制御回路 ９ 光源制御回路 １０ 画像表示制御向路 １１ 光束 １２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ 走査軸 １３ａ〜１３ｃ 光束 １４ａ〜１４ｃ 結像点 ２０１〜２１３ 光学素子の光学面
Claims (10)
- 【請求項１】 光源部からの光束を反射する反射面を駆
動して光束を走査する光走査手段と、 この光走査手段からの反射光束が入射する入射面、曲面
により構成されて前記入射面から入射した光束を反射す
る少なくとも１つの内面反射面および前記内面反射面で
反射した光束を射出する射出面を有する光学素子と、 この光学素子から射出した光束を反射により観察者の眼
に導く反射素子とを有することを特徴とする画像表示装
置。 - 【請求項２】 観察者の眼前に位置した前記反射素子に
対して、前記光源部、前記光走査手段および前記光学素
子が観察者の頭部側方に位置するよう配置されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。 - 【請求項３】 前記光走査手段は、半導体プロセスによ
り製造され、前記反射面を機械的共振により駆動するこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。 - 【請求項４】 前記光走査手段は、光束を二次元方向に
反射させるよう反射面を駆動することを特徴とする請求
項１から３のいずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項５】 前記光学素子および前記反射素子からな
る光学系が、前記光走査手段による光束の走査角度を拡
大するよう配置されていることを特徴とする請求項１か
ら４のいずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項６】 前記光学素子の内面反射面が回転対称性
を有さない曲面により構成されていることを特徴とする
請求項１から５のいずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項７】 前記反射素子の反射面が、回転対称性を
有さない曲面により構成されていることを特徴とする請
求項１から６のいずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項８】 前記反射素子の反射面が、観察者の眼に
対して凹面を向けた曲面形状を有することを特徴とする
請求項１から７のいずれかに記載り画像表示装置。 - 【請求項９】 前記光源部が、発光体と、この発光体か
らの光束をコリメートして前記光走査手段の反射面に導
く導光光学系とを有して構成され、 前記導光光学系を構成する素子が前記光学素子と一体的
に形成されていることを特徴とする請求項１から８のい
ずれかに記載の画像表示装置。 - 【請求項１０】 請求項１から９のいずれかに記載の画
像表示装置と、前記光走査手段による光束の走査によっ
て形成される画像の情報を供給する画像情報供給装置と
を有して構成される画像表示システム。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000396209A JP4006179B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 画像表示装置および画像表示システム |
| DE60137907T DE60137907D1 (de) | 2000-12-26 | 2001-12-21 | Bildanzeigevorrichtung und System |
| US10/024,137 US6657763B2 (en) | 2000-12-26 | 2001-12-21 | Image display apparatus and system |
| EP01310848A EP1225470B1 (en) | 2000-12-26 | 2001-12-21 | Image display apparatus and system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000396209A JP4006179B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 画像表示装置および画像表示システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002196277A true JP2002196277A (ja) | 2002-07-12 |
| JP4006179B2 JP4006179B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=18861541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000396209A Expired - Fee Related JP4006179B2 (ja) | 2000-12-26 | 2000-12-26 | 画像表示装置および画像表示システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6657763B2 (ja) |
| EP (1) | EP1225470B1 (ja) |
| JP (1) | JP4006179B2 (ja) |
| DE (1) | DE60137907D1 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005052671A1 (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-09 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | 光スキャナおよびそれを備えた画像形成装置 |
| JP2007333812A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Sony Corp | 画像表示装置 |
| JP2010139524A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Sony Corp | ホログラム記録フィルム及びその製造方法、並びに、画像表示装置 |
| JP2011154344A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-08-11 | Ricoh Co Ltd | 走査型画像表示装置、携帯電話、携帯型情報処理装置、携帯型撮影装置 |
| WO2011142210A1 (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-17 | コニカミノルタオプト株式会社 | 走査光学系およびそれを備えたプロジェクタ |
| US10001650B2 (en) | 2015-12-28 | 2018-06-19 | Kopin Corporation | Attachable image display device and ocular optical system |
| US11630305B2 (en) | 2015-12-17 | 2023-04-18 | Kopin Corporation | Attachable image display device and ocular optical system |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE513244T1 (de) * | 2002-02-06 | 2011-07-15 | Brother Ind Ltd | Bildprojektionsvorrichtung |
| US7497574B2 (en) * | 2002-02-20 | 2009-03-03 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Retinal image display device |
| JP2004004256A (ja) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Sony Corp | 光走査装置及び２次元画像形成装置 |
| JP2004045496A (ja) * | 2002-07-09 | 2004-02-12 | Olympus Corp | ２次元光走査装置及び映像表示装置 |
| JP4012007B2 (ja) | 2002-08-09 | 2007-11-21 | キヤノン株式会社 | 走査型表示光学系、走査型画像表示装置および走査型画像表示システム |
| US7554710B2 (en) * | 2002-10-16 | 2009-06-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Two-dimensional scanning apparatus, and image displaying apparatus |
| WO2004049037A1 (ja) * | 2002-11-27 | 2004-06-10 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | 画像表示装置 |
| JP4035476B2 (ja) | 2003-04-23 | 2008-01-23 | キヤノン株式会社 | 走査光学系、走査型画像表示装置および画像表示システム |
| JP4280652B2 (ja) * | 2004-02-04 | 2009-06-17 | キヤノン株式会社 | 電子ファインダを有する撮像装置 |
| JP4522109B2 (ja) * | 2004-02-19 | 2010-08-11 | キヤノン株式会社 | ２次元走査装置及びそれを用いた走査型画像表示装置 |
| CN101031839A (zh) * | 2004-09-28 | 2007-09-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 二维微扫描器 |
| JP4827654B2 (ja) * | 2006-08-11 | 2011-11-30 | キヤノン株式会社 | 走査型画像表示装置 |
| US20080043487A1 (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-21 | Sprague Randall B | Light bar structure having light conduits and scanned light display system employing same |
| KR100860987B1 (ko) | 2006-12-01 | 2008-09-30 | 삼성전자주식회사 | 2차원 마이크로 광스캐너 |
| EP2365773B1 (en) | 2008-11-18 | 2019-06-12 | Stryker Corporation | Endoscopic led light source having a feedback control system |
| CN102865928A (zh) * | 2012-10-23 | 2013-01-09 | 天津理工大学 | 基于电控双折射效应的红外图像微扫描系统 |
| EP2967299B1 (en) | 2013-03-15 | 2022-11-30 | Stryker Corporation | Endoscopic light source and imaging system |
| US10268041B2 (en) | 2014-05-24 | 2019-04-23 | Amalgamated Vision Llc | Wearable display for stereoscopic viewing |
| CN108196369B (zh) | 2015-01-06 | 2020-12-04 | 华为技术有限公司 | 一种近眼显示器 |
| US10690904B2 (en) | 2016-04-12 | 2020-06-23 | Stryker Corporation | Multiple imaging modality light source |
| US10534185B1 (en) | 2017-02-14 | 2020-01-14 | Facebook Technologies, Llc | Multi-planar display with waveguide and lens stacks |
| US10895746B1 (en) | 2017-08-07 | 2021-01-19 | Facebook Technologies, Llc | Expanding field-of-view in direct projection augmented reality and virtual reality systems |
| US10534209B1 (en) | 2017-08-21 | 2020-01-14 | Facebook Technologies, Llc | Liquid crystal structure for controlling brightness uniformity in a waveguide display |
| US10613332B1 (en) | 2018-02-15 | 2020-04-07 | Facebook Technologies, Llc | Near-eye display assembly with enhanced display resolution |
| DE102018205148B4 (de) * | 2018-04-05 | 2021-04-22 | Robert Bosch Gmbh | Brille zur Darstellung von erweiterter Realität |
| CN113260899B (zh) * | 2019-04-26 | 2024-04-02 | 松下知识产权经营株式会社 | 光学系统 |
| DE102022134417B3 (de) | 2022-12-21 | 2024-06-06 | OQmented GmbH | Vorrichtung zur Erzeugung und Darstellung eines Bildes auf einem Beobachtungsfeld unter Verwendung eines diffraktiv beeinflussten Wellenleiters und Augmented-Reality-Brille enthaltend eine solche Vorrichtung |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US392811A (en) * | 1888-11-13 | Show-stand | ||
| JP2874208B2 (ja) | 1989-09-08 | 1999-03-24 | ブラザー工業株式会社 | 画像表示装置 |
| DE69114790T2 (de) * | 1990-08-20 | 1996-04-18 | Sony Corp | Direktsicht-Bildwiedergabeapparat. |
| EP0562742A1 (en) * | 1992-03-25 | 1993-09-29 | Motorola, Inc. | Direct retinal scan display |
| US5369415A (en) * | 1992-06-29 | 1994-11-29 | Motorola, Inc. | Direct retinal scan display with planar imager |
| US5467104A (en) | 1992-10-22 | 1995-11-14 | Board Of Regents Of The University Of Washington | Virtual retinal display |
| US5715337A (en) * | 1996-09-19 | 1998-02-03 | The Mirco Optical Corporation | Compact display system |
| JP3865906B2 (ja) | 1997-06-27 | 2007-01-10 | オリンパス株式会社 | 画像表示装置 |
| JP2950306B2 (ja) * | 1997-11-27 | 1999-09-20 | 日本電気株式会社 | 画像表示装置 |
| US6151167A (en) * | 1998-08-05 | 2000-11-21 | Microvision, Inc. | Scanned display with dual signal fiber transmission |
| JP2000187177A (ja) * | 1998-12-22 | 2000-07-04 | Olympus Optical Co Ltd | 画像表示装置 |
| JP4372891B2 (ja) | 1999-06-22 | 2009-11-25 | オリンパス株式会社 | 映像表示装置 |
-
2000
- 2000-12-26 JP JP2000396209A patent/JP4006179B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-12-21 EP EP01310848A patent/EP1225470B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-21 US US10/024,137 patent/US6657763B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-12-21 DE DE60137907T patent/DE60137907D1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005052671A1 (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-09 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | 光スキャナおよびそれを備えた画像形成装置 |
| US7325736B2 (en) | 2003-11-27 | 2008-02-05 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Optical scanner and image forming apparatus having the same |
| JP2007333812A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Sony Corp | 画像表示装置 |
| JP2010139524A (ja) * | 2008-12-09 | 2010-06-24 | Sony Corp | ホログラム記録フィルム及びその製造方法、並びに、画像表示装置 |
| JP2011154344A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-08-11 | Ricoh Co Ltd | 走査型画像表示装置、携帯電話、携帯型情報処理装置、携帯型撮影装置 |
| WO2011142210A1 (ja) * | 2010-05-12 | 2011-11-17 | コニカミノルタオプト株式会社 | 走査光学系およびそれを備えたプロジェクタ |
| JP5321740B2 (ja) * | 2010-05-12 | 2013-10-23 | コニカミノルタ株式会社 | 走査光学系およびそれを備えたプロジェクタ |
| US11630305B2 (en) | 2015-12-17 | 2023-04-18 | Kopin Corporation | Attachable image display device and ocular optical system |
| US10001650B2 (en) | 2015-12-28 | 2018-06-19 | Kopin Corporation | Attachable image display device and ocular optical system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1225470B1 (en) | 2009-03-11 |
| EP1225470A3 (en) | 2003-12-03 |
| US6657763B2 (en) | 2003-12-02 |
| JP4006179B2 (ja) | 2007-11-14 |
| DE60137907D1 (de) | 2009-04-23 |
| EP1225470A2 (en) | 2002-07-24 |
| US20020101643A1 (en) | 2002-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4006179B2 (ja) | 画像表示装置および画像表示システム | |
| US5701132A (en) | Virtual retinal display with expanded exit pupil | |
| EP1006857B1 (en) | Point source scanning apparatus and method | |
| JP4522253B2 (ja) | 光走査装置及びそれを用いた画像表示装置 | |
| US5903397A (en) | Display with multi-surface eyepiece | |
| KR100709637B1 (ko) | 화상표시장치 | |
| JPH03256461A (ja) | ヘルメット装着形表示装置 | |
| JPH11160650A (ja) | 画像表示装置 | |
| JP2007178943A (ja) | 画像表示装置 | |
| JP4681825B2 (ja) | 走査型表示光学系 | |
| US7190497B2 (en) | Scanning type image display optical system, scanning type image display apparatus, and image display system | |
| JP2003315726A (ja) | 画像表示装置 | |
| US20240142778A1 (en) | Virtual image display system with enhanced resolution for virtual reality and augmented reality devices | |
| JP4095428B2 (ja) | 光走査光学系、画像投影装置、画像表示システム | |
| JP2001194617A (ja) | 映像表示装置 | |
| JP2011215194A (ja) | 直視型の画像表示装置 | |
| JP2003029197A (ja) | 走査型画像観察装置 | |
| JP2003315728A (ja) | 画像表示装置 | |
| JPH1195158A (ja) | 映像観察装置 | |
| JPH11337864A (ja) | 走査型映像観察光学系 | |
| JPH11326815A (ja) | 走査型映像観察光学系 | |
| JP2007178940A (ja) | 画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置 | |
| JP2005091553A (ja) | 光伝送装置 | |
| JP2011215185A (ja) | 直視型の画像表示装置 | |
| JPH1195161A (ja) | 走査式左右観察光学系 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041108 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041124 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050121 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050215 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050418 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050421 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20050610 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070625 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070827 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100831 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110831 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |