JP2003295108A - Image display device - Google Patents

Image display device

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JP2003295108A
JP2003295108A JP2003022871A JP2003022871A JP2003295108A JP 2003295108 A JP2003295108 A JP 2003295108A JP 2003022871 A JP2003022871 A JP 2003022871A JP 2003022871 A JP2003022871 A JP 2003022871A JP 2003295108 A JP2003295108 A JP 2003295108A
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wavefront curvature
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modulating
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光由 渡▲なべ▼
Yoshiharu Yamada
祥治 山田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device capable of giving a three- dimensional view closer to a natural feeling and further correcting fluctuation of aberration due to the individual difference of optical systems by representing a wavefront curvature in an image of a projected object in the image display device for directly projecting an image, etc., on the retina of an observer. <P>SOLUTION: A light beam made incident on a beam splitter 101 of a wavefront curvature modulating means 100 is reflected in the minus X direction, made incident on a movable mirror 103 through a convex lens 102, and reflected in the plus X direction by a reflection surface 104a moved to the position of a distance f-d by a piezoelectric actuator 105 to connect focus at the position where the light beam advances by a distance d, being made incident on the convex lens 102 again. The convex lens 102 deflects the laser beam, the laser beam with a wavefront curvature identical to a beam emitted from an apparent light emitting point 125 transmits the beam splitter 101 to be emitted from the wavefront curvature modulating means 100. A position adjusting means 120 perform fine adjustment of the position of the movable mirror 103. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、光束を走査して眼
の網膜に直接画像を投影する画像表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device which scans a light beam and directly projects an image on the retina of an eye.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、1インチ四方程度の小型の液晶デ
ィスプレイ等をヘッドバンド等に固定し、これを観察者
の頭部に装着して映像等を提供する、いわゆるヘッドマ
ウントディスプレイという装置が知られている。この装
置における立体画像を提供する手段として、左目用のデ
ィスプレイには左目から見た視点の映像を、右目用のデ
ィスプレイには右目から見た視点の映像をそれぞれ表示
した、両眼の視野角の差による立体視の手段等が利用さ
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called head-mounted display is known, in which a small liquid crystal display or the like of about 1 inch square is fixed to a headband or the like and mounted on the head of an observer to provide images and the like. Has been. As a means for providing a stereoscopic image in this device, the left-eye display displays a left-eye viewpoint image, and the right-eye display displays a right-eye viewpoint image. A means for stereoscopic viewing by difference is used.

【0003】前記小型の液晶ディスプレイは、電圧の印
加によって結晶の並びの方向性が変化する性質の液晶を
利用して、光の3原色である赤、緑、青の3色のカラー
フィルターの遮蔽をおこなうことでディスプレイとして
機能している。液晶はそれ自体が発光せず、カラーフィ
ルターを介して透過するバックライト等の光が光源であ
り、液晶ディスプレイはその光を透過もしくは遮断する
ことで映像を表現している。
The small liquid crystal display uses a liquid crystal having a property that the orientation of crystals is changed by application of a voltage, and shields color filters of three primary colors of light, red, green and blue. It functions as a display. The liquid crystal itself does not emit light, and the light such as a backlight that passes through the color filter is a light source, and the liquid crystal display expresses an image by transmitting or blocking the light.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この液
晶ディスプレイと観察者の網膜との位置関係は一定であ
り、観察者の眼に入射される対象物の像は視覚的に立体
でありながらも奥行き感のない立体像となり、観察者が
違和感を感じる原因となっていた。
However, since the positional relationship between the liquid crystal display and the retina of the observer is constant, the image of the object incident on the observer's eye is visually three-dimensional and has a depth. It was a stereoscopic image without feeling, which caused the observer to feel discomfort.

【0005】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、観察者の網膜上に直接映像等を投影する
網膜走査型ディスプレイ等を利用して、観察者の眼に入
射する対象物の像に波面曲率を表現することでより自然
な感覚に近い立体視を可能とし、さらに、位置調整手段
を設けることで、光学系の微妙な個体差による収差のば
らつきを補正することが可能な画像表示装置を実現する
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and utilizes an object such as a retinal scanning type display for directly projecting an image or the like on the retina of an observer to enter the observer's eye. By expressing the wavefront curvature in the image, it is possible to realize a stereoscopic view closer to a natural feeling, and by providing the position adjusting means, it is possible to correct variation in aberration due to subtle individual differences in the optical system. An object is to realize an image display device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明の画像表示装置は、少なくとも
1つの光源と、その光源から出射される光束を画像信号
に応じて変調する変調手段と、その変調手段によって変
調された光束の波面曲率を変調する波面曲率変調手段
と、その波面曲率変調手段によって変調された光束を走
査する走査手段と、その走査手段によって走査された光
束を観察者の瞳孔に入射するための光学手段とを備え、
前記観察者の網膜に前記画像信号に対応する画像を表示
する画像表示装置であって、前記波面曲率変調手段は、
光学素子と、その光学素子を前記光束の光軸方向に移動
させる移動手段とを備えている。
In order to achieve the above object, the image display device of the invention according to claim 1 modulates at least one light source and a light beam emitted from the light source according to an image signal. The modulation means, the wavefront curvature modulation means for modulating the wavefront curvature of the light flux modulated by the modulation means, the scanning means for scanning the light flux modulated by the wavefront curvature modulation means, and the light flux scanned by the scanning means Optical means for entering the pupil of the observer,
An image display device for displaying an image corresponding to the image signal on the retina of the observer, wherein the wavefront curvature modulating means comprises:
An optical element and a moving means for moving the optical element in the optical axis direction of the light flux are provided.

【0007】この構成の画像表示装置では、移動手段が
光学素子を光束の光軸方向に移動することで、波面曲率
変調手段に入射した光束の波面曲率を変調することがで
きる。
In the image display device having this structure, the moving means moves the optical element in the optical axis direction of the light beam, whereby the wavefront curvature of the light beam incident on the wavefront curvature modulating means can be modulated.

【0008】また、請求項2に係る発明の画像表示装置
は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記光学素子
は、前記光束を反射する反射手段であって、前記変調手
段により変調された光束のうち、所定の方向の直線偏光
を透過し、前記所定の方向と直交する方向の直線偏光を
反射する偏光ビームスプリッタと、その偏光ビームスプ
リッタで反射又は透過された光束を集光して前記光学素
子に入射する集光手段と、その集光手段と前記偏光ビー
ムスプリッタとの間に設けられた1/4波長板とを備
え、前記1/4波長板は、前記光軸方向に直交する面上
で回転可能に構成されている。
Further, in the image display device according to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the optical element is a reflecting means for reflecting the light flux and is modulated by the modulating means. A polarized beam splitter that transmits linearly polarized light in a predetermined direction and reflects linearly polarized light in a direction orthogonal to the predetermined direction, and a light beam reflected or transmitted by the polarizing beam splitter is condensed. And a quarter wave plate provided between the light collecting means and the polarization beam splitter. The quarter wave plate is arranged in the optical axis direction. It is configured to be rotatable on a plane orthogonal to each other.

【0009】この構成の画像表示装置では、請求項1に
係る発明の作用に加え、1/4波長板は、光軸方向と直
交する面上で回転することができる。
In the image display device having this structure, in addition to the operation of the invention according to claim 1, the quarter-wave plate can rotate on a plane orthogonal to the optical axis direction.

【0010】また、請求項3に係る発明の画像表示装置
は、請求項1又は2に記載の発明の構成に加え、前記波
面曲率変調手段は、前記移動手段とは別に前記光学素子
の位置を調整するための位置調整手段を備えている。
Further, in the image display device of the invention according to claim 3, in addition to the configuration of the invention according to claim 1 or 2, the wavefront curvature modulating means separates the position of the optical element from the moving means. The position adjusting means for adjusting is provided.

【0011】この構成の画像表示装置では、請求項1又
は2に係る発明の作用に加え、波面曲率変調手段は、位
置調整手段によって移動手段とは別に光学素子の位置を
調整することができる。
In the image display device having this structure, in addition to the effect of the invention according to claim 1 or 2, the wavefront curvature modulating means can adjust the position of the optical element separately from the moving means by the position adjusting means.

【0012】また、請求項4に係る発明の画像表示装置
は、少なくとも1つの光源と、その光源から出射される
光束を画像信号に応じて変調する変調手段と、その変調
手段によって変調された光束の波面曲率を変調する波面
曲率変調手段と、その波面曲率変調手段によって変調さ
れた光束を走査する走査手段と、その走査手段によって
走査された光束を観察者の瞳孔に入射するための光学手
段とを備え、前記観察者の網膜に前記画像信号に対応す
る画像を表示する画像表示装置であって、前記波面曲率
変調手段は、前記光束の光軸方向に対して位置の異なる
複数の反射面を有する光学素子を備えている。
Further, in the image display device according to a fourth aspect of the present invention, at least one light source, modulation means for modulating the light flux emitted from the light source according to an image signal, and the light flux modulated by the modulation means. A wavefront curvature modulating means for modulating the wavefront curvature, a scanning means for scanning the light flux modulated by the wavefront curvature modulating means, and an optical means for causing the light flux scanned by the scanning means to enter an observer's pupil. And an image display device for displaying an image corresponding to the image signal on the retina of the observer, wherein the wavefront curvature modulating means has a plurality of reflecting surfaces having different positions in the optical axis direction of the light flux. It has an optical element having.

【0013】この構成の画像表示装置では、光束の光軸
方向に対して位置の異なる複数の反射面を有する光学素
子によって、波面曲率変調手段に入射した光束の波面曲
率を変調することができる。
In the image display device having this structure, the wavefront curvature of the light beam incident on the wavefront curvature modulating means can be modulated by the optical element having a plurality of reflecting surfaces having different positions in the optical axis direction of the light beam.

【0014】また、請求項5に係る発明の画像表示装置
は、少なくとも1つの光源と、その光源から出射される
光束を画像信号に応じて変調する変調手段と、その変調
手段によって変調された光束の波面曲率を変調する波面
曲率変調手段と、その波面曲率変調手段によって変調さ
れた光束を走査する走査手段と、その走査手段によって
走査された光束を観察者の瞳孔に入射するための光学手
段とを備え、前記観察者の網膜に前記画像信号に対応す
る画像を表示する画像表示装置であって、前記波面曲率
変調手段は、形状もしくは物性値の変化にともない焦点
距離が変動する焦点距離可変光学素子を備えている。
Further, in the image display apparatus according to the invention of claim 5, at least one light source, modulation means for modulating the light flux emitted from the light source according to the image signal, and the light flux modulated by the modulation means. A wavefront curvature modulating means for modulating the wavefront curvature, a scanning means for scanning the light flux modulated by the wavefront curvature modulating means, and an optical means for causing the light flux scanned by the scanning means to enter an observer's pupil. An image display device for displaying an image corresponding to the image signal on the retina of the observer, wherein the wavefront curvature modulating means has a variable focal length optical system in which a focal length varies with a change in shape or physical property value. Equipped with elements.

【0015】この構成の画像表示装置では、形状もしく
は物性値の変化にともない焦点距離が変動する焦点距離
可変光学素子によって、波面曲率変調手段に入射した光
束の波面曲率を変調することができる。
In the image display device having this structure, the wavefront curvature of the light beam incident on the wavefront curvature modulating means can be modulated by the variable focal length optical element whose focal length varies with changes in shape or physical property value.

【0016】また、請求項6に係る発明の画像表示装置
は、請求項4又は5に記載の発明の構成に加え、前記波
面曲率変調手段は、前記光学素子又は前記焦点距離可変
光学素子の位置を調整するための位置調整手段を備えて
いる。
Further, in the image display device according to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth or fifth aspect of the invention, the wavefront curvature modulating means includes a position of the optical element or the variable focal length optical element. Is provided with a position adjusting means.

【0017】この構成の画像表示装置では、請求項4又
は5に係る発明の作用に加え、波面曲率変調手段は、位
置調整手段によって移動手段とは別に光学素子又は焦点
距離可変光学素子の位置を調整することができる。
In the image display device having this structure, in addition to the operation of the invention according to claim 4 or 5, the wavefront curvature modulating means changes the position of the optical element or the variable focal length optical element separately from the moving means by the position adjusting means. Can be adjusted.

【0018】また、請求項7に係る発明の画像表示装置
は、請求項3又は6に記載の発明の構成に加え、前記光
学素子を反射した光又は前記焦点距離可変光学素子を透
過した光を検出する光検出手段を備え、前記位置調整手
段は、前記光検出手段によって検出された光の位置に応
じて前記光学素子又は前記焦点距離可変光学素子の位置
を調整することを特徴とする構成となっている。
In addition to the configuration of the invention described in claim 3 or 6, the image display device of the invention according to claim 7 is characterized in that light reflected by the optical element or light transmitted through the variable focal length optical element is used. And a position adjusting means for adjusting the position of the optical element or the focal length variable optical element according to the position of the light detected by the light detecting means. Has become.

【0019】この構成の画像表示装置では、請求項3又
は6に係る発明の作用に加え、位置調整手段は、光検出
手段によって検出された光の位置に応じて光学素子又は
焦点距離可変光学素子の位置を調整することができる。
In the image display device having this structure, in addition to the operation of the invention according to claim 3 or 6, the position adjusting means has an optical element or a variable focal length optical element according to the position of the light detected by the light detecting means. The position of can be adjusted.

【0020】また、請求項8に係る発明の画像表示装置
は、請求項1乃至7の何れかに記載の発明の構成に加
え、前記波面曲率変調手段は、前記走査手段より光源側
に配置され、かつ前記走査手段上に光束が入射する位置
と観察者の瞳孔位置とが光学的に共役の関係にあること
を特徴とする構成となっている。
Further, in the image display device of the invention according to claim 8, in addition to the structure of the invention according to any one of claims 1 to 7, the wavefront curvature modulating means is arranged closer to the light source than the scanning means. The position where the light beam is incident on the scanning means and the position of the observer's pupil are optically conjugate with each other.

【0021】この構成の画像表示装置では、請求項1乃
至7の何れかに係る発明の作用に加え、波面曲率変調手
段を走査手段より光源側に配置し、走査手段上の光束が
入射する位置と観察者の瞳孔位置とを光学的に共役の関
係にすることができる。
In the image display device having this structure, in addition to the operation of the invention according to any one of claims 1 to 7, the wavefront curvature modulating means is arranged closer to the light source than the scanning means, and the light beam is incident on the scanning means. And the position of the observer's pupil can be made optically conjugate.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像表示装置
の一実施の形態について、図面を参照して説明する。ま
ず、本発明に係る網膜走査型ディスプレイ1の構成につ
いて、図1を参照して説明する。図1は、網膜走査型デ
ィスプレイ1の全体構成を示す全体構成図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an image display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of the retina scanning display 1 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing the overall configuration of the retinal scanning display 1.

【0023】図1に示すように、網膜走査型ディスプレ
イ1には、外部から供給される映像信号を処理するため
の光源ユニット部2が設けられている。光源ユニット部
2には、外部からの映像信号が入力され、それに基づい
て映像を合成するための要素となる各信号を発生する映
像信号供給回路3が設けられ、この映像信号供給回路3
から映像信号4、水平同期信号5、垂直同期信号6、及
び奥行き信号7が出力される。また、光源ユニット部2
には、映像信号供給回路3から映像信号4として伝達さ
れる赤(R),緑(G),青(B)の各映像信号をもと
にそれぞれレーザ光を出射する、Rレーザ13,Gレー
ザ12,Bレーザ11を、それぞれ駆動するためのRレ
ーザドライバ10,Gレーザドライバ9,Bレーザドラ
イバ8が設けられている。さらに、各レーザより出射さ
れたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられ
た第1コリメート光学系14と、それぞれコリメートさ
れたレーザ光を合成するダイクロイックミラー15と、
合成されたレーザ光を光ファイバ17に導く結合光学系
16とが設けられている。尚、Rレーザ13,Gレーザ
12,Bレーザ11として、レーザダイオード等の半導
体レーザや固体レーザを利用してもよい。また、光源ユ
ニット部2が、本発明における変調手段である。
As shown in FIG. 1, the retinal scanning display 1 is provided with a light source unit 2 for processing an image signal supplied from the outside. The light source unit 2 is provided with a video signal supply circuit 3 which receives a video signal from the outside and generates each signal which is an element for synthesizing a video based on the video signal.
Output a video signal 4, a horizontal synchronizing signal 5, a vertical synchronizing signal 6, and a depth signal 7. In addition, the light source unit 2
R lasers 13 and G for emitting red (R), green (G), and blue (B) video signals respectively transmitted from the video signal supply circuit 3 as video signals 4 respectively. An R laser driver 10, a G laser driver 9, and a B laser driver 8 for driving the laser 12 and the B laser 11, respectively are provided. Further, a first collimating optical system 14 provided so as to collimate the laser light emitted from each laser into parallel light, and a dichroic mirror 15 for combining the collimated laser light,
A coupling optical system 16 for guiding the combined laser light to the optical fiber 17 is provided. A semiconductor laser such as a laser diode or a solid-state laser may be used as the R laser 13, the G laser 12, and the B laser 11. Further, the light source unit 2 is the modulating means in the present invention.

【0024】また、網膜走査型ディスプレイ1には、光
源ユニット部2から伝搬されたレーザ光を再度平行光に
コリメートする第2コリメート光学系18と、コリメー
トされたレーザ光を変調するための波面曲率変調手段1
00と、変調されたレーザ光をポリゴンミラー19aを
利用して水平方向に走査する水平走査系19と、水平走
査系19に走査され第1リレー光学系20を介して入射
されたレーザ光を、ガルバノミラー21aを利用して垂
直方向に走査する垂直走査系21とが設けられ、垂直走
査系21に走査されたレーザ光を観察者の瞳孔24に入
射するように第2リレー光学系22が設けられている。
第1リレー光学系20は、水平走査系19のポリゴンミ
ラー19a上で結像されるレーザ光と、垂直走査系21
のガルバノミラー21a上で結像されるレーザ光とが共
役となるように、また、第2リレー光学系22は、ガル
バノミラー21a上で結像されるレーザ光と、観察者の
瞳孔24の位置で結像されるレーザ光とが共役となるよ
うに、各々設けられている。尚、水平走査系19及び垂
直走査系21が、本発明における走査手段であり、第1
リレー光学系20及び第2リレー光学系22が、本発明
における光学手段である。
In the retina scanning display 1, the second collimating optical system 18 for collimating the laser light propagated from the light source unit 2 into parallel light again, and the wavefront curvature for modulating the collimated laser light. Modulation means 1
00, a horizontal scanning system 19 that horizontally scans the modulated laser light using the polygon mirror 19a, and laser light that is scanned by the horizontal scanning system 19 and is incident through the first relay optical system 20. A vertical scanning system 21 that scans in the vertical direction using the galvano mirror 21a is provided, and a second relay optical system 22 is provided so that the laser light scanned by the vertical scanning system 21 enters the pupil 24 of the observer. Has been.
The first relay optical system 20 includes a laser beam formed on the polygon mirror 19a of the horizontal scanning system 19 and a vertical scanning system 21.
The second relay optical system 22 makes the laser light imaged on the galvanometer mirror 21a conjugate with the laser light imaged on the galvanometer mirror 21a and the position of the pupil 24 of the observer. They are provided so as to be conjugated with the laser light imaged in. The horizontal scanning system 19 and the vertical scanning system 21 are the scanning means in the present invention.
The relay optical system 20 and the second relay optical system 22 are optical means in the present invention.

【0025】さらに、駆動回路23は、映像信号供給回
路3の出力する奥行き信号7に基づいて、波面曲率変調
手段100を駆動させるために設けられている。水平走
査系19,垂直走査系21は各々映像信号供給回路3に
接続され、映像信号供給回路3より出力される水平同期
信号5,垂直同期信号6にそれぞれ同期してレーザ光を
走査するように構成されている。
Further, the drive circuit 23 is provided to drive the wavefront curvature modulating means 100 based on the depth signal 7 output from the video signal supply circuit 3. The horizontal scanning system 19 and the vertical scanning system 21 are respectively connected to the video signal supply circuit 3, and scan the laser light in synchronization with the horizontal synchronizing signal 5 and the vertical synchronizing signal 6 output from the video signal supplying circuit 3, respectively. It is configured.

【0026】波面曲率変調手段100は、入射したレー
ザ光を透過光と、透過光の垂直方向に反射された反射光
とに分離するビームスプリッタ101と、ビームスプリ
ッタ101に反射されたレーザ光を収束する凸レンズ1
02と、凸レンズ102に収束されたレーザ光を入射方
向に反射する、可動可能な可動ミラー103とで構成さ
れている。ビームスプリッタ101は、斜面に誘電体多
層膜の施された直角プリズム2つが張り合わされたキュ
ーブ状の形状を成しており、その斜面101a(図2参
照)において、入射光の光量の約50%を直角方向に反
射し、約50%を透過するようになっている。
The wavefront curvature modulating means 100 converges the laser light reflected by the beam splitter 101 and the beam splitter 101 for separating the incident laser light into the transmitted light and the reflected light reflected in the direction perpendicular to the transmitted light. Convex lens 1
02 and a movable mirror 103 that is movable and reflects the laser light focused on the convex lens 102 in the incident direction. The beam splitter 101 has a cube-like shape in which two right-angled prisms each having a dielectric multilayer film on its slope are stuck together, and the slope 101a (see FIG. 2) has about 50% of the amount of incident light. Is reflected at a right angle and about 50% is transmitted.

【0027】また、可動ミラー103は、例えばガラス
等の透過性の板材の表面に金属膜の鏡面コートを施した
反射面104a(図2参照)を有するミラー104と、
例えば圧電型のピエゾ素子を積層した圧電アクチュエー
タ105とで構成され、圧電アクチュエータ105は、
駆動回路23からの駆動電圧が印加されることで駆動さ
れ、圧電アクチュエータ105に固定したミラー104
と凸レンズ102との位置関係が変動されるようになっ
ている。可動ミラー103の可動方向はミラー104の
鏡面に対し垂直方向(図2中X軸方向)で、ビームスプ
リッタ101と凸レンズ102とを通過するレーザ光の
光軸が直線上で一致するように構成されている。尚、圧
電アクチュエータ105が、本発明における移動手段で
あり、ミラー104が、本発明における反射手段であ
る。
The movable mirror 103 includes a mirror 104 having a reflecting surface 104a (see FIG. 2) obtained by applying a mirror coating of a metal film on the surface of a transparent plate material such as glass.
For example, the piezoelectric actuator 105 is formed by stacking piezoelectric type piezoelectric elements, and the piezoelectric actuator 105 is
The mirror 104 fixed to the piezoelectric actuator 105 is driven by being applied with a drive voltage from the drive circuit 23.
The positional relationship between the convex lens 102 and the convex lens 102 is changed. The movable mirror 103 is movable in the direction perpendicular to the mirror surface of the mirror 104 (the X-axis direction in FIG. 2), and the optical axes of the laser beams passing through the beam splitter 101 and the convex lens 102 are aligned on a straight line. ing. The piezoelectric actuator 105 is the moving means in the present invention, and the mirror 104 is the reflecting means in the present invention.

【0028】さらに、可動ミラー103は、可動ミラー
103の光軸方向における基準位置の微調整を行う位置
調整手段120の移動調整部120aに固定され、凸レ
ンズ102と可動ミラー103との間の距離を移動調整
部120aに固定されたネジ送り微動台120bのネジ
を回転させることで微調整できるようになっている。こ
の位置調整手段120は、圧電アクチュエータ105に
駆動電圧が印加されていない場合、或いは位置調整用の
所定の基準電圧が印加されている場合において、観察者
が可動ミラー103の可動基準となる位置に可動ミラー
103を移動させる調整を行うために設けられている。
個々の光学系は微妙な個体差を有するので、可動ミラー
103の可動基準となる位置、すなわち初期位置におい
て、レーザ光の所定の波面曲率が初期値となるようにす
るには、可動ミラー103を初期位置に移動させる微調
整が必要となる。この位置調整手段120によって、観
察者の個人差よって眼の焦点位置が異なっても、波面曲
率変調手段100の効果が同様に得られるように微調整
を行うことができる。
Further, the movable mirror 103 is fixed to the movement adjusting section 120a of the position adjusting means 120 for finely adjusting the reference position of the movable mirror 103 in the optical axis direction, and the distance between the convex lens 102 and the movable mirror 103 is set. Fine adjustment can be performed by rotating the screw of the screw feed fine movement table 120b fixed to the movement adjusting unit 120a. The position adjusting means 120 is located at a position where the observer is the movable reference of the movable mirror 103 when the drive voltage is not applied to the piezoelectric actuator 105 or when a predetermined reference voltage for position adjustment is applied. It is provided to make adjustments to move the movable mirror 103.
Since each optical system has a subtle individual difference, in order to make the predetermined wavefront curvature of the laser light the initial value at the position which is the movable reference of the movable mirror 103, that is, the initial position, the movable mirror 103 is set to the initial value. Fine adjustment to move to the initial position is required. With this position adjusting means 120, fine adjustment can be performed so that the same effect of the wavefront curvature modulating means 100 can be obtained even if the focal position of the eye is different due to the individual difference of the observer.

【0029】次に、本発明の一実施の形態の画像表示装
置が、外部からの映像信号を受けてから、観察者の網膜
上に映像を投影するまでの過程について、図1を参照し
て説明する。
Next, with reference to FIG. 1, the process of the image display apparatus according to the embodiment of the present invention from the reception of the video signal from the outside to the projection of the video on the retina of the observer will be described. explain.

【0030】図1に示すように、本実施の形態の網膜走
査型ディスプレイ1では、光源ユニット部2に設けられ
た映像信号供給回路3が外部からの映像信号の供給を受
けると、映像信号供給回路3は、赤,緑,青の各色のレ
ーザ光を出力させるためのR映像信号,G映像信号,B
映像信号からなる映像信号4と、水平同期信号5と、垂
直同期信号6と、奥行き信号7とを出力する。Rレーザ
ドライバ10,Gレーザドライバ9,Bレーザドライバ
8は各々入力されたR映像信号,G映像信号,B映像信
号に基づいてRレーザ13,Gレーザ12,Bレーザ1
1に対してそれぞれの駆動信号を出力する。この駆動信
号に基づいて、Rレーザ13,Gレーザ12,Bレーザ
11はそれぞれレーザ光を発生し、各々を第1コリメー
ト光学系14に出力する。点光源から発生されるレーザ
光は、この第1コリメート光学系14によってそれぞれ
が平行光にコリメートされ、さらに、ダイクロイックミ
ラー15に入射されて1つの光束となるよう合成された
後、結合光学系16によって光ファイバ17に入射され
るよう導かれる。
As shown in FIG. 1, in the retina scanning type display 1 of the present embodiment, when the video signal supply circuit 3 provided in the light source unit section 2 receives the supply of the video signal from the outside, the video signal is supplied. The circuit 3 outputs an R video signal, a G video signal, and a B video signal for outputting laser lights of red, green, and blue colors.
A video signal 4, which is a video signal, a horizontal synchronizing signal 5, a vertical synchronizing signal 6, and a depth signal 7 are output. The R laser driver 10, the G laser driver 9, and the B laser driver 8 respectively use the R laser 13, the G laser 12, and the B laser 1 based on the input R video signal, G video signal and B video signal.
Each drive signal is output to 1. Based on this drive signal, the R laser 13, the G laser 12, and the B laser 11 each generate a laser beam and output each to the first collimating optical system 14. The laser light generated from the point light source is collimated into parallel light by the first collimating optical system 14, and is further incident on the dichroic mirror 15 to be combined into one light beam, and then combined with the coupling optical system 16. Is guided to be incident on the optical fiber 17.

【0031】光ファイバ17によって伝搬されたレーザ
光は、光ファイバ17から出射される際に第2コリメー
ト光学系18によって再度コリメートされ、波面曲率変
調手段100に入射される。
The laser light propagated by the optical fiber 17 is collimated again by the second collimating optical system 18 when it is emitted from the optical fiber 17, and is incident on the wavefront curvature modulating means 100.

【0032】ここで、波面曲率の変調について説明す
る。光源から発した光は、光源を中心とした全方位に等
速、同位相で進む光の波、いわゆる等位球面波として伝
搬されるが、光源と観察者との距離に応じてその球面波
の持つ曲率半径が異なってくる。光源が近ければ曲率半
径の小さい像として、また、光源が遠ければ曲率半径の
大きい像として観察者の眼に入射される。観察者はこの
曲率半径のズレを認識し、遠近感を感じることができ
る。この光の球面波の曲率、つまり波面曲率を人工的に
変調させ映像等で表現することによって、本発明では、
より自然な感覚に近い立体視を観察者に提供することを
可能としている。この、波面曲率の変調を実現する波面
曲率変調手段100については後述する。
Here, the modulation of the wavefront curvature will be described. The light emitted from the light source propagates as a wave of light traveling at a constant velocity and in phase in all directions centered on the light source, a so-called equipotential spherical wave. The spherical wave depends on the distance between the light source and the observer. Has different radius of curvature. If the light source is near, the image has a small radius of curvature, and if the light source is far, the image has a large radius of curvature. The observer can recognize the deviation of the radius of curvature and feel a perspective. In the present invention, the curvature of the spherical wave of the light, that is, the wavefront curvature is artificially modulated and expressed in an image or the like.
It is possible to provide the observer with a stereoscopic view that is more natural. The wavefront curvature modulating means 100 that realizes the modulation of the wavefront curvature will be described later.

【0033】波面曲率変調手段100から出射されたレ
ーザ光は、水平走査系19のポリゴンミラー19aの偏
光面19bに入射される。ポリゴンミラー19aは、図
示外の光センサによって出力されたBD(Beam Detecto
r)信号をもとに回転速度が算出され、このBD信号を
もとに映像信号供給回路3の出力する水平同期信号5と
同期するように等速回転の速度が調整されている。ポリ
ゴンミラー19aの偏光面19bに入射したレーザ光は
水平方向に走査されて第1リレー光学系20を介し、垂
直走査系21のガルバノミラー21aの偏光面21bに
対し出射される。第1リレー光学系20ではポリゴンミ
ラー19aの偏光面19b上で結像される像とガルバノ
ミラー21aの偏光面21b上で結像される像とが共役
の関係となるように調整され、また、ポリゴンミラー1
9aの面倒れが補正されている。ガルバノミラー21a
は、ポリゴンミラー19aと同様に垂直同期信号6に同
期して、その偏光面21bが入射光を垂直方向に反射す
るように往復振動をしており、このガルバノミラー21
aによってレーザ光は垂直方向に走査される。水平走査
系19及び垂直走査系21によって水平方向及び垂直方
向に2次元に走査されたレーザ光は、ガルバノミラー2
1aの偏光面21b上で結像した像と、観察者の瞳孔2
4の位置で結像する像とが共役の関係となるように設け
られた第2リレー光学系22により観察者の瞳孔24か
ら入射され、網膜上に投影される。観察者はこのように
2次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光により画
像を認識することができる。
The laser light emitted from the wavefront curvature modulating means 100 is incident on the polarization plane 19b of the polygon mirror 19a of the horizontal scanning system 19. The polygon mirror 19a is a BD (Beam Detecto) output by an optical sensor (not shown).
The rotation speed is calculated based on the r) signal, and the uniform rotation speed is adjusted based on the BD signal so as to synchronize with the horizontal synchronization signal 5 output from the video signal supply circuit 3. The laser light incident on the polarization plane 19b of the polygon mirror 19a is horizontally scanned and emitted through the first relay optical system 20 to the polarization plane 21b of the galvanometer mirror 21a of the vertical scanning system 21. In the first relay optical system 20, the image formed on the polarization plane 19b of the polygon mirror 19a and the image formed on the polarization plane 21b of the galvano mirror 21a are adjusted so as to have a conjugate relationship, and Polygon mirror 1
The trouble of 9a is corrected. Galvano mirror 21a
Like the polygon mirror 19a, in synchronization with the vertical synchronizing signal 6, the polarization plane 21b reciprocally vibrates so as to reflect the incident light in the vertical direction.
The laser light is scanned in the vertical direction by a. The laser beam two-dimensionally scanned in the horizontal direction and the vertical direction by the horizontal scanning system 19 and the vertical scanning system 21 is a galvano mirror 2
The image formed on the polarization plane 21b of 1a and the pupil 2 of the observer.
The second relay optical system 22 provided so as to have a conjugate relationship with the image formed at the position of 4 makes it enter from the pupil 24 of the observer and is projected on the retina. The observer can recognize the image by the laser light thus two-dimensionally scanned and projected on the retina.

【0034】次に図2及び図3を参照して、網膜走査型
ディスプレイ1における波面曲率の変調の方法について
説明する。図2及び図3は、波面曲率変調手段100に
よりレーザ光が変調される態様を示す模式図である。
Next, a method of modulating the wavefront curvature in the retinal scanning display 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams showing a mode in which the laser light is modulated by the wavefront curvature modulating means 100.

【0035】図2に示すように、波面曲率変調手段10
0のビームスプリッタ101には、第2コリメート光学
系18(図1参照)によって平行光にコリメートされた
レーザ光が、入射光として−Y方向に入射される。入射
されたレーザ光の光量のうち約50%が斜面101aで
反射され、その反射方向(−X方向)に設けられた凸レ
ンズ102に入射する。ところで、図1に示す、駆動回
路23より圧電アクチュエータ105に印加される駆動
電圧が0または所定の基準値の場合に、可動ミラー10
3のミラー104の反射面104aが凸レンズ102の
主点に対し距離fだけ離れた位置に固定されるように、
位置調整手段120のネジ送り微動台120bが観察者
によってあらかじめ操作され調整されている。反射面1
04aと凸レンズ102の主点との間の距離がfの場
合、凸レンズ102に入射したレーザ光は凸レンズ10
2によって屈折され収束し、反射面104a上で焦点を
結ぶ。この場合、レーザ光は反射面104aによって入
射光と同軸方向に反射され(+X方向)、ミラー104
への入射の際には収束光であったレーザ光は、反射後に
は拡散光となって再度凸レンズ102に入射する。
As shown in FIG. 2, the wavefront curvature modulating means 10
The laser beam collimated into parallel light by the second collimating optical system 18 (see FIG. 1) is incident on the beam splitter 101 of 0 in the −Y direction as incident light. About 50% of the amount of the incident laser light is reflected by the slope 101a and enters the convex lens 102 provided in the reflection direction (-X direction). By the way, when the drive voltage applied from the drive circuit 23 to the piezoelectric actuator 105 shown in FIG. 1 is 0 or a predetermined reference value, the movable mirror 10 is moved.
So that the reflecting surface 104a of the mirror 104 of No. 3 is fixed at a position away from the principal point of the convex lens 102 by a distance f,
The screw feed fine movement table 120b of the position adjusting means 120 is operated and adjusted in advance by the observer. Reflective surface 1
When the distance between 04a and the principal point of the convex lens 102 is f, the laser light incident on the convex lens 102 is not reflected by the convex lens 10.
The light is refracted and converged by 2, and is focused on the reflecting surface 104a. In this case, the laser light is reflected by the reflecting surface 104a in the coaxial direction with the incident light (+ X direction), and the mirror 104
The laser light that was a convergent light upon entering the lens becomes a diffused light after being reflected and enters the convex lens 102 again.

【0036】反射面104aで+X方向に反射され凸レ
ンズ102に入射する拡散光は、反射面104aに反射
される前に凸レンズ102が収束した収束光の収束角度
と同じ広がり角度を持ち、さらに収束時と同一の光学系
において同一の光路を通過するので、この拡散光は凸レ
ンズ102の通過時に収束時と同じ角度で屈折され、平
行光にコリメートされることになる。平行光にコリメー
トされたレーザ光は再度ビームスプリッタ101に入射
され、その光量の約50%が斜面101aを通過し、第
2コリメート光学系18からの入射光とは直角を成す方
向(+X方向)に、波面曲率変調手段100からの出射
光として出射される。
The diffused light reflected by the reflecting surface 104a in the + X direction and incident on the convex lens 102 has the same divergence angle as the convergent light converged by the convex lens 102 before being reflected by the reflecting surface 104a, and at the time of further convergence. Since it passes through the same optical path in the same optical system as above, this diffused light is refracted at the same angle as when converged when passing through the convex lens 102, and is collimated into parallel light. The laser light collimated into parallel light is again incident on the beam splitter 101, about 50% of the light amount thereof passes through the slope 101a, and is a direction (+ X direction) perpendicular to the incident light from the second collimating optical system 18. Then, the light is emitted as light emitted from the wavefront curvature modulating means 100.

【0037】また、図3に示すように、駆動回路23
(図1参照)からの所定の駆動電圧が印加されると圧電
アクチュエータ105が駆動し、この駆動によって可動
ミラー103が+X方向に移動される。この場合、ミラ
ー104の反射面104aと凸レンズ102の主点との
距離がf−dに変動される。第2コリメート光学系18
から−Y方向に平行光として入射された入射光であるレ
ーザ光は、上記の場合と同様に、ビームスプリッタ10
1の斜面101aでその約50%を−X方向に反射され
凸レンズ102に入射される。凸レンズ102は、+X
方向から入射されたレーザ光を屈折して収束させるよう
に−X方向に出射するが、可動ミラー103のミラー1
04の反射面104aは、凸レンズ102の有する焦点
距離fよりdだけ凸レンズ102に近い位置に移動され
ているので、レーザ光は反射面104a上では収束され
ない。レーザ光は反射面104aによって+X方向に反
射された後に、距離dだけ進んだ位置、すなわち距離f
−2dの位置で焦点を結び、凸レンズ102に再度入射
する。
As shown in FIG. 3, the drive circuit 23
When a predetermined drive voltage from (see FIG. 1) is applied, the piezoelectric actuator 105 is driven, and this drive moves the movable mirror 103 in the + X direction. In this case, the distance between the reflecting surface 104a of the mirror 104 and the principal point of the convex lens 102 is changed to fd. Second collimating optical system 18
The laser light that is incident light that is incident as parallel light in the −Y direction from the beam splitter 10 is similar to the above case.
About 50% of the inclined surface 101a of No. 1 is reflected in the -X direction and is incident on the convex lens 102. The convex lens 102 is + X
The laser light incident from the direction is emitted in the -X direction so as to be refracted and converged.
Since the reflecting surface 104a of 04 is moved to a position closer to the convex lens 102 by the distance d than the focal length f of the convex lens 102, the laser light is not converged on the reflecting surface 104a. The laser light is reflected by the reflecting surface 104a in the + X direction and then travels a distance d, that is, a distance f.
The light is focused at the position of -2d and is incident on the convex lens 102 again.

【0038】凸レンズ102は入射されたレーザ光を、
その広がりを収束する方向に屈折させるが、凸レンズ1
02自体の屈折率については変動がないので、焦点距離
fの位置から発せられる光を平行光にコリメートする凸
レンズ102は、距離f−2dの位置で発せられる光を
平行にコリメートすることはできない。従って、距離f
−2dで焦点を結んだレーザ光は凸レンズ102に入射
することで、レーザ光の広がり角度は小さくなるものの
平行光にはコリメートされず、凸レンズ102を通過し
たレーザ光は凸レンズ102の通過後の広がり角度を維
持したままビームスプリッタ101に入射する。ビーム
スプリッタ101に入射したレーザ光はその約50%が
斜面101aを通過し、その広がり角度を維持したま
ま、すなわち拡散光として+X方向に出射される。波面
曲率変調手段100は出射光として所定の広がり角度を
有するレーザ光、すなわち平行光とは異なり波面曲率の
大きな拡散光としてレーザ光を出射する。
The convex lens 102 receives the incident laser light,
The convex lens 1 refracts the spread in a converging direction.
Since the refractive index of 02 itself does not change, the convex lens 102 that collimates the light emitted from the position of the focal length f into parallel light cannot collimate the light emitted from the position of the distance f-2d in parallel. Therefore, the distance f
Since the laser light focused at -2d enters the convex lens 102, the spread angle of the laser light becomes smaller, but it is not collimated into parallel light, and the laser light passing through the convex lens 102 spreads after passing through the convex lens 102. The beam enters the beam splitter 101 while maintaining the angle. About 50% of the laser light that has entered the beam splitter 101 passes through the slope 101a, and is emitted in the + X direction while maintaining the spread angle, that is, as diffused light. The wavefront curvature modulating means 100 emits laser light as emitted light, which is laser light having a predetermined spread angle, that is, diffused light having a large wavefront curvature unlike parallel light.

【0039】拡散光として波面曲率変調手段100より
出射され、図1に示す、水平走査系19のポリゴンミラ
ー19aの偏光面19bに入射されるレーザ光の、この
偏光面19b上での波面曲率は、見かけ上の発光点12
5から発せられた光と同等の波面曲率となる。また、反
射面104aと凸レンズ102の主点との距離がfの場
合に出射される平行光の、ポリゴンミラー19aの偏光
面19b上での波面曲率は、無限遠から発せられた光と
同等の波面曲率となる。ここで、第1リレー光学系20
によってポリゴンミラー19aの偏光面19b上で結像
される像とガルバノミラー21aの偏光面21b上で結
像される像とが、また、第2リレー光学系22によって
ガルバノミラー21aの偏光面21b上で結像される像
と観察者の瞳孔24の位置で結像される像とがそれぞれ
共役の関係となるように各リレー光学系が設けられてい
るので、ポリゴンミラー19aの偏光面19b上で結像
される像と観察者の瞳孔24の位置で結像される像とは
共役の関係にある。従って、ポリゴンミラー19aの偏
光面19b上におけるレーザ光の波面曲率が、観察者の
瞳孔24の位置での波面曲率と同じとなる。
The wavefront curvature of the laser light emitted from the wavefront curvature modulating means 100 as diffused light and entering the polarization plane 19b of the polygon mirror 19a of the horizontal scanning system 19 shown in FIG. , Apparent emission point 12
The wavefront curvature is equivalent to that of the light emitted from No. 5. Further, the wavefront curvature of the parallel light emitted when the distance between the reflecting surface 104a and the principal point of the convex lens 102 is f on the polarization surface 19b of the polygon mirror 19a is equivalent to that of the light emitted from infinity. It becomes a curvature. Here, the first relay optical system 20
The image formed on the polarization plane 19b of the polygon mirror 19a and the image formed on the polarization plane 21b of the galvano mirror 21a by the second relay optical system 22 are also formed by the second relay optical system 22 on the polarization plane 21b of the galvano mirror 21a. Since each relay optical system is provided so that the image formed at (1) and the image formed at the position of the pupil 24 of the observer have a conjugate relationship with each other, on the polarization plane 19b of the polygon mirror 19a. The image formed and the image formed at the position of the pupil 24 of the observer have a conjugate relationship. Therefore, the wavefront curvature of the laser light on the polarization plane 19b of the polygon mirror 19a becomes the same as the wavefront curvature at the position of the pupil 24 of the observer.

【0040】観察者が瞳孔24から眼の中に入射したレ
ーザ光の見かけ上の発光点125にピントを合わせる
と、レーザ光は観察者の網膜上で結像する。ところで、
観察者は、ピント合わせ動作(いわゆる調節作用)によ
り、レーザ光の波面曲率の違いを識別することができる
ので、観察者はレーザ光の波面曲率の違いに基づく遠近
感を認識することができる。すなわち、波面曲率の大き
いレーザ光は近い位置より発せられたと感じ、波面曲率
の小さいレーザ光は遠い位置より発せられたと感じる。
従って、この場合、観察者には見かけ上の発光点125
と、瞳孔24の位置に共役な偏光面19bとの距離に相
当する位置に、レーザ光の発光点が存在するように認識
される。
When the observer focuses the apparent light emitting point 125 of the laser light incident on the eye from the pupil 24, the laser light is imaged on the retina of the observer. by the way,
Since the observer can identify the difference in the wavefront curvature of the laser light by the focusing operation (so-called adjusting action), the observer can recognize the perspective based on the difference in the wavefront curvature of the laser light. That is, it is felt that the laser light having a large wavefront curvature is emitted from a near position, and the laser light having a small wavefront curvature is emitted from a distant position.
Therefore, in this case, the observer has an apparent emission point 125.
Then, it is recognized that the light emitting point of the laser light exists at a position corresponding to the distance to the polarization plane 19b that is conjugate to the position of the pupil 24.

【0041】波面曲率変調手段100の凸レンズ102
の焦点距離が、例えば4mmであったとすると、可動ミ
ラー103が約30μmの可動を行うだけで、波面曲率
変調手段100は約30cm〜無限遠の遠近感を表現す
ることができる。また、凸レンズ102の焦点距離が2
mmであった場合は、可動ミラー103が約10μmの
可動を行うだけで、波面曲率変調手段100は約30c
m〜無限遠の遠近感を表現することができる。例えば、
波面曲率が小さい略平行の光束のレーザ光が走査され眼
に入射された場合には、観察者は数十m遠方のスクリー
ン上に提示された画面として認識でき、また、波面曲率
が大きいレーザ光が走査され眼に入射された場合には、
観察者は数十cm先のスクリーン上に提示された画面と
して認識できる。
Convex lens 102 of wavefront curvature modulating means 100
Assuming that the focal length of 4 is 4 mm, the wavefront curvature modulation means 100 can express a perspective of about 30 cm to infinity only by moving the movable mirror 103 by about 30 μm. In addition, the focal length of the convex lens 102 is 2
In the case of mm, the movable mirror 103 only moves about 10 μm, and the wavefront curvature modulating means 100 has about 30 c.
It is possible to express a sense of perspective from m to infinity. For example,
When a substantially parallel laser beam with a small wavefront curvature is scanned and enters the eye, an observer can recognize it as a screen presented on a screen several tens of meters away, and a laser beam with a large wavefront curvature. Is scanned and is incident on the eye,
An observer can recognize it as a screen presented on the screen several tens of cm away.

【0042】以上説明したように、本実施の形態の網膜
走査型ディスプレイ1では、映像信号供給回路3が出力
したR,G,B各映像信号に基づいて発生されたR,
G,B各レーザ光が合成され、波面曲率変調手段100
に入射される。波面曲率変調手段100は入射されたレ
ーザ光の波面曲率を変調し、水平走査系19に出射す
る。水平走査系19は入射されたレーザ光を水平方向に
走査して垂直走査系21に対して出射し、垂直走査系2
1は入射されたレーザ光を垂直方向に走査して観察者の
瞳孔24に入射する。観察者は入射されたレーザ光の波
面曲率の違いを識別して遠近感を認識することができ
る。
As described above, in the retinal scanning display 1 of this embodiment, R, G, and B generated based on the R, G, and B video signals output from the video signal supply circuit 3 are generated.
The G and B laser lights are combined to form the wavefront curvature modulating means 100.
Is incident on. The wavefront curvature modulating means 100 modulates the wavefront curvature of the incident laser light and emits it to the horizontal scanning system 19. The horizontal scanning system 19 scans the incident laser beam in the horizontal direction and emits it to the vertical scanning system 21.
Reference numeral 1 scans the incident laser beam in the vertical direction and makes it enter the pupil 24 of the observer. The observer can recognize the perspective by identifying the difference in the wavefront curvature of the incident laser light.

【0043】尚、本発明は前記実施の形態に限定される
ものではなく、各種の変形が可能である。本発明の変形
例を図4乃至図14を参照して説明する。図4及び図5
は、入射光側の光路上にラインCCD(Charge Coupled
Device)センサ401を設け、その出力値に基づいて
前述の位置調整手段120による可動ミラー103の基
準位置の調整が自動で行われるようにした変形例を示す
図である。図6は、ラインCCDセンサ401の出力値
に基づいて行われる位置調整手段120の移動の制御を
示すフローチャートである。図7は、ビームスプリッタ
101の代わりに偏光ビームスプリッタ106を用いた
場合の波面曲率変調手段100の変形例を示す図であ
る。図8は、1/4波長板107を通過するレーザ光の
偏光方向について説明するための模式図である。図9
は、回転された1/4波長板107を通過するレーザ光
の偏光方向について説明するための模式図である。図1
0及び図11は、可動ミラー103の代わりに可動多段
ミラー111を用いた場合の波面曲率変調手段100の
変形例を示す図である。図12は、可動ミラー103の
代わりに可変焦点レンズ301を用いた場合の網膜走査
型ディスプレイ1の全体構成を示す全体構成図である。
図13及び図14は、可動ミラー103の代わりに可変
焦点レンズ301を用いた場合の変形例を示す図であ
る。
The present invention is not limited to the above embodiment, but various modifications can be made. A modified example of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5
Is a line CCD (Charge Coupled) on the optical path on the incident light side.
FIG. 9 is a diagram showing a modification in which a device) sensor 401 is provided, and the reference position of the movable mirror 103 is automatically adjusted by the position adjusting means 120 based on the output value thereof. FIG. 6 is a flow chart showing the control of the movement of the position adjusting means 120 based on the output value of the line CCD sensor 401. FIG. 7 is a diagram showing a modified example of the wavefront curvature modulating means 100 when the polarization beam splitter 106 is used instead of the beam splitter 101. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the polarization direction of laser light passing through the quarter-wave plate 107. Figure 9
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a polarization direction of laser light passing through a rotated quarter-wave plate 107. Figure 1
0 and FIG. 11 are diagrams showing modified examples of the wavefront curvature modulating means 100 when the movable multistage mirror 111 is used instead of the movable mirror 103. FIG. 12 is an overall configuration diagram showing the overall configuration of the retinal scanning display 1 when the variable focus lens 301 is used instead of the movable mirror 103.
13 and 14 are diagrams showing a modification example in which the variable focus lens 301 is used instead of the movable mirror 103.

【0044】図4及び図5に示す変形例は、入射光側の
レーザ光の光路上にラインCCDセンサ401を設け、
ラインCCDセンサ401の出力値に基づいて位置調整
手段120を制御するようにした場合の変形例である。
図4及び図5に示すように、本変形例では、駆動回路2
3(図1参照)より圧電アクチュエータ105に印加さ
れる駆動電圧が0または所定の基準値の場合に、反射面
104aと凸レンズ102の主点との距離がfとなるよ
うに、可動ミラー103の位置が自動的に調整されるよ
うになっている。この調整は可動ミラー103に固定さ
れた位置調整手段120によって行われる。位置調整手
段120は、移動調整部120aとパルスモータ微動台
120cによって形成され、パルスモータ微動台120
cに固定された移動調整部120aに、可動ミラー10
3の圧電アクチュエータ105が固定されている。尚、
ラインCCDセンサ401が、本発明における光検出手
段である。
In the modified examples shown in FIGS. 4 and 5, a line CCD sensor 401 is provided on the optical path of the laser beam on the incident light side,
This is a modified example in which the position adjusting means 120 is controlled based on the output value of the line CCD sensor 401.
As shown in FIGS. 4 and 5, in this modification, the drive circuit 2
3 (see FIG. 1), when the driving voltage applied to the piezoelectric actuator 105 is 0 or a predetermined reference value, the distance between the reflecting surface 104a and the principal point of the convex lens 102 is f so that the movable mirror 103 has a distance f. The position is adjusted automatically. This adjustment is performed by the position adjusting means 120 fixed to the movable mirror 103. The position adjusting means 120 is formed by a movement adjusting section 120a and a pulse motor fine movement table 120c, and the pulse motor fine movement table 120 is provided.
The movable mirror 10 is attached to the movement adjustment unit 120a fixed to c.
The piezoelectric actuator 105 of No. 3 is fixed. still,
The line CCD sensor 401 is the light detecting means in the present invention.

【0045】また、ビームスプリッタ101の入射光側
に、レーザ光の光軸の通過位置を基準として、ビームス
プリッタ101から距離L2の位置にラインCCDセン
サ401が設けられている。パルスモータ微動台120
cはこのラインCCDセンサ401に、パルスモータ微
動台駆動部404、ミラー位置制御部403、及びCC
D出力読み取り部402を介して接続されている。
On the incident light side of the beam splitter 101, a line CCD sensor 401 is provided at a position at a distance L2 from the beam splitter 101 with reference to the passing position of the optical axis of the laser light. Pulse motor fine movement table 120
The line CCD sensor 401 includes a pulse motor fine movement drive unit 404, a mirror position control unit 403, and a CC.
It is connected via the D output reading unit 402.

【0046】入射光として波面曲率変調手段100に−
Y方向に入射したレーザ光は、ビームスプリッタ101
の斜面101aで−X方向に反射され、その斜面101
aのレーザ光の光軸通過位置から距離L1離れた位置に
設けられた凸レンズ102に入射する。凸レンズ102
を通過したレーザ光は、図4に示す例においては距離
f、図5に示す例においては距離f−dの距離に位置す
るミラー104の反射面104aで+X方向に反射さ
れ、凸レンズ102を再通過し、ビームスプリッタ10
1に再入射する。レーザ光は、斜面101aでその約5
0%を+X方向に透過されるが、その約50%は入射光
側(+Y方向)に反射される。ラインCCDセンサ40
1は、この反射されたレーザ光を読み取ることができる
ように設けられている。
The incident light is incident on the wavefront curvature modulating means 100--
The laser light incident in the Y direction is reflected by the beam splitter 101.
Is reflected in the -X direction on the slope 101a of the
The laser light of a is incident on the convex lens 102 provided at a position separated from the optical axis passing position by the distance L1. Convex lens 102
The laser beam that has passed through is reflected in the + X direction by the reflecting surface 104a of the mirror 104 located at the distance f in the example shown in FIG. 4 and the distance f-d in the example shown in FIG. Pass through the beam splitter 10
Re-enter 1. The laser light is about 5 times on the slope 101a.
0% is transmitted in the + X direction, but about 50% thereof is reflected to the incident light side (+ Y direction). Line CCD sensor 40
1 is provided so that the reflected laser light can be read.

【0047】尚、波面曲率変調手段100から出射され
るレーザ光、すなわち出射光は、図中+X方向に進み、
図1に示す水平走査系19のポリゴンミラー19aの偏
光面19bで結像する。この場合における、レーザ光の
光軸の通過位置を基準として、斜面101aと偏光面1
9bとの距離をL3とする。偏光面19bと観察者の瞳
孔24とは光学的に共役の関係となるように、第1リレ
ー光学系20及び第2リレー光学系22によって調整さ
れているので、観察者の瞳孔24の位置でのレーザ光の
波面曲率半径は、偏光面19bの位置での波面曲率半径
としてみなされる。
The laser light emitted from the wavefront curvature modulating means 100, that is, the emitted light advances in the + X direction in the figure,
An image is formed on the polarization plane 19b of the polygon mirror 19a of the horizontal scanning system 19 shown in FIG. In this case, the inclined surface 101a and the polarization plane 1 are based on the position where the laser beam passes through the optical axis.
The distance from 9b is L3. Since the polarization plane 19b and the pupil 24 of the observer are adjusted by the first relay optical system 20 and the second relay optical system 22 so as to be in an optically conjugate relationship, the position of the pupil 24 of the observer is adjusted. The wavefront radius of curvature of the laser light is regarded as the wavefront radius of curvature at the position of the polarization plane 19b.

【0048】ラインCCDセンサ401には複数のCC
D素子(図示外)が列設されており、各CCD素子にお
いてレーザ光とその光量を検知することができる。ビー
ムスプリッタ101より入射光側(+Y方向)に反射さ
れたレーザ光は、ラインCCDセンサ401によってそ
の光量が読み取られ、その検出値がCCD出力読み取り
部402に出力される。ところで、レーザ光はそのビー
ム端において徐々に光量が落ちていく光束である。CC
D出力読み取り部402は、光束の中心、すなわち光軸
における光量の所定の基準値、例えば1/eとなる位
置を各CCD素子からの出力をもとに読み取り、ミラー
位置制御部403に出力し、ミラー位置制御部403で
は、その位置をビームの端として、そのレーザ光のビー
ム径を決定する。ミラー位置制御部403は、決定した
ビーム径に基づいてパルスモータ微動台120cを駆動
するための演算を行い、その結果に基づいた信号をパル
スモータ微動台駆動部404に出力する。パルスモータ
微動台駆動部404は、入力された信号に基づいて、パ
ルスモータ微動台120cを駆動させるための駆動電圧
を発生してパルスモータ微動台120cをX軸方向に移
動させることで、移動調整部120aを介してパルスモ
ータ微動台120cに固定された可動ミラー103も移
動され、その位置が制御される。この制御の各処理につ
いて、図6のフローチャートを参照して詳しく説明す
る。以下、フローチャートの各ステップを「S」と略記
する。
The line CCD sensor 401 has a plurality of CCs.
D elements (not shown) are arranged in a row, and each CCD element can detect the laser beam and its light amount. The amount of laser light reflected by the beam splitter 101 toward the incident light side (+ Y direction) is read by the line CCD sensor 401, and the detected value is output to the CCD output reading unit 402. By the way, the laser light is a light flux whose amount of light gradually decreases at the beam end. CC
The D output reading unit 402 reads the center of the light beam, that is, a position where a predetermined reference value of the light amount on the optical axis is, for example, 1 / e 2 based on the output from each CCD element, and outputs it to the mirror position control unit 403. Then, the mirror position control unit 403 determines the beam diameter of the laser light with that position as the end of the beam. The mirror position control unit 403 performs a calculation for driving the pulse motor fine movement table 120c based on the determined beam diameter, and outputs a signal based on the result to the pulse motor fine movement table driving unit 404. The pulse motor fine movement drive unit 404 generates a drive voltage for driving the pulse motor fine movement base 120c based on the input signal to move the pulse motor fine movement base 120c in the X-axis direction, thereby performing movement adjustment. The movable mirror 103 fixed to the pulse motor fine movement table 120c is also moved via the section 120a, and its position is controlled. Each process of this control will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. Hereinafter, each step of the flowchart is abbreviated as "S".

【0049】図6に示すように、網膜走査型ディスプレ
イ1では図示外の入力手段によって「虚像提示位置の設
定値Rを入力」がなされる(S1)。虚像提示位置の設
定値Rとはあらかじめ定められた波面曲率半径の初期値
であり、通常、波面曲率半径が無限大となる値を初期値
として用いるが、この場合は数値計算上、無限大とみな
されるしきい値が入力される。次に、ミラー位置制御部
403は、「あらかじめ設定された計算式もしくはテー
ブルに基づき、設定値Rからミラーの位置Zを求める」
(S2)。個々の光学系には個体差があり、多少の誤差
が発生する。しかし、基準となる光学系を用いて、あら
かじめ、初期状態におけるミラー104の反射面104
aと凸レンズ102の主点との位置関係に基づくミラー
104の位置Zと、設定値Rと関係が定められている。
これに基づいてRとZとの関係式、もしくはRとZとの
関係に基づくテーブルが設定されており、S4以降の各
ステップにおける誤差修正のためのループ動作を低減さ
せるために、ミラー位置制御部403では、初期状態の
ミラー104の位置ZがS2において求められる。さら
に、ミラー位置制御部403は、S2の結果に基づき、
パルスモータ微動台駆動部404に制御信号を出力す
る。パルスモータ微動台駆動部404はこの制御信号に
基づいてパルスモータ微動台120cを駆動させる駆動
電圧を発生し、パルスモータ微動台120cに印加す
る。そして、パルスモータ微動台120cは「パルスモ
ータによりミラーを位置Zまで移動」させる(S3)。
すなわち、ミラー104は初期位置Zに移動される。
As shown in FIG. 6, in the retinal scanning display 1, "input of set value R of virtual image presentation position" is made by an input means (not shown) (S1). The set value R of the virtual image presentation position is a predetermined initial value of the radius of curvature of the wavefront, and normally, a value at which the radius of curvature of the wavefront is infinite is used as an initial value. The threshold to be considered is entered. Next, the mirror position control unit 403 "determines the mirror position Z from the set value R based on a preset calculation formula or table."
(S2). Each optical system has individual differences, and some errors occur. However, using the reference optical system, the reflecting surface 104 of the mirror 104 in the initial state is preset.
The relationship between the position Z of the mirror 104 based on the positional relationship between a and the principal point of the convex lens 102 and the set value R is defined.
Based on this, a relational expression between R and Z or a table based on the relation between R and Z is set, and in order to reduce the loop operation for error correction in each step after S4, the mirror position control is performed. In the part 403, the position Z of the mirror 104 in the initial state is obtained in S2. Furthermore, the mirror position control unit 403 determines, based on the result of S2,
A control signal is output to the pulse motor fine motion drive unit 404. The pulse motor fine movement drive unit 404 generates a drive voltage for driving the pulse motor fine movement base 120c based on the control signal, and applies it to the pulse motor fine movement base 120c. Then, the pulse motor fine movement table 120c "moves the mirror to the position Z by the pulse motor" (S3).
That is, the mirror 104 is moved to the initial position Z.

【0050】次に、CCD出力読み取り部402が、
「CCD各素子の出力値を読み込む」(S4)。ライン
CCDセンサ401は、受光した+Y方向へのレーザ光
の光量をCCD各素子によって読み取り、CCD出力読
み取り部402に出力する。CCD出力読み取り部40
2は、その読み取った値をミラー位置制御部403に出
力する。ミラー位置制御部403は、「CCD各素子の
出力値から光束のビーム半径r1を決定する」ため、ど
のCCD素子でビームの端とみなす光量を得たかをCC
D出力読み取り部402の出力値に基づいて求め、この
結果に基づいてビーム半径r1が決定される(S5)。
ミラー位置制御部403では、波面曲率の変調前のレー
ザ光、すなわち入射光のビーム半径がr0であるとし
て、この+Y方向へ反射されたレーザ光の波面曲率R1
と、観察者の瞳孔24の位置と光学的に共役な位置であ
るポリゴンミラー19aの偏光面19bでの波面曲率R
2とが演算される。すなわち、「下記の式からCCD上
での波面曲率半径R1および瞳孔上での波面曲率半径R
2を計算する」ための演算がなされる(S6)。 R1=r1(L1+L2−f)/(r1−r0)・・・(1) R2=R1+(L3−L2) ・・・(2) 数式(1)で求められた見かけ上の発光点125からラ
インCCDセンサ401までの光路長、すなわち波面曲
率半径R1が数式(2)に代入され、数式(2)では、
観察者の瞳孔24の位置での波面曲率R2が導き出され
る。
Next, the CCD output reading unit 402
"Read the output value of each CCD element" (S4). The line CCD sensor 401 reads the amount of the received laser beam in the + Y direction by each CCD element and outputs it to the CCD output reading unit 402. CCD output reading unit 40
2 outputs the read value to the mirror position control unit 403. Since the mirror position control unit 403 “determines the beam radius r1 of the light flux from the output value of each CCD element”, it determines which CCD element has obtained the light amount regarded as the end of the beam.
The beam radius r1 is determined based on the output value of the D output reading unit 402 (S5).
In the mirror position control unit 403, assuming that the beam radius of the laser light before the modulation of the wavefront curvature, that is, the incident light is r0, the wavefront curvature R1 of the laser light reflected in the + Y direction.
And the wavefront curvature R at the polarization plane 19b of the polygon mirror 19a which is optically conjugate with the position of the pupil 24 of the observer.
2 and are calculated. That is, "from the following formula, the radius of curvature R1 of the wavefront on the CCD and the radius of curvature R of the wavefront on the pupil
An operation for "calculating 2" is performed (S6). R1 = r1 (L1 + L2-f) / (r1-r0) ... (1) R2 = R1 + (L3-L2) ... (2) A line from the apparent light emitting point 125 obtained by the mathematical expression (1). The optical path length to the CCD sensor 401, that is, the wavefront radius of curvature R1 is substituted into the equation (2), and in the equation (2),
The wavefront curvature R2 at the position of the pupil 24 of the observer is derived.

【0051】次に、ミラー位置制御部403は、「設定
値Rと実測値R2とを比較する」ことを行い(S7)、 R2<R+δR・・・(3) でない場合、(S7:NO)、「パルスモータによりミ
ラーを1ステップだけレンズ側へ移動」する(S9)。
ここで、δRとは、波面曲率半径の設定値Rからのずれ
の許容値を示し、この許容値によって、瞳孔24の位置
におけるレーザ光の波面曲率半径の誤差または精度が決
まる。すなわち、レーザ光の波面曲率半径の実測値R2
が設定値Rより大きい場合は、レーザ光のビームの広が
りが初期値より小さいことを意味し、凸レンズ102と
可動ミラー103との間の距離が遠い状態であるので、
ミラー位置制御部403はパルスモータ微動台駆動部4
04に信号を出し、パルスモータ微動台120cに駆動
電圧を印加させ可動ミラー103と凸レンズ102との
間の距離が近づくように1ステップ分、パルスモータ微
動台120cを動作させる。そして、S4に戻る。
Next, the mirror position control section 403 performs "comparison between the set value R and the measured value R2" (S7), and if R2 <R + δR (3) is not satisfied (S7: NO). , "Move the mirror to the lens side by one step by the pulse motor" (S9).
Here, δR represents an allowable value of the deviation of the wavefront radius of curvature from the set value R, and this allowable value determines the error or accuracy of the wavefront radius of curvature of the laser light at the position of the pupil 24. That is, the measured value R2 of the radius of curvature of the wavefront of the laser light
Is larger than the set value R, it means that the beam spread of the laser light is smaller than the initial value, and the distance between the convex lens 102 and the movable mirror 103 is long,
The mirror position control unit 403 is the pulse motor fine movement drive unit 4
A signal is output to 04, and a drive voltage is applied to the pulse motor fine movement table 120c to operate the pulse motor fine movement table 120c for one step so that the distance between the movable mirror 103 and the convex lens 102 becomes shorter. Then, the process returns to S4.

【0052】S7において、数式(3)が満たされた場
合、すなわちレーザ光の波面曲率半径の実測値R2が設
定値Rより小さい場合(S7:YES)、ミラー位置制
御部403は、「設定値Rと実測値R2とを比較する」
(S8)。そして、 R2>R−δR・・・(4) でない場合、(S8:NO)、「パルスモータによりミ
ラーを1ステップだけレンズと反対側へ移動」する(S
10)。すなわち、レーザ光の波面曲率半径の実測値R
2が設定値Rより小さい場合は、レーザ光のビームの広
がりが初期値より大きいことを意味し、図5に示すよう
に、凸レンズ102と可動ミラー103との間の距離が
近い状態であるので、ミラー位置制御部403はパルス
モータ微動台駆動部404に信号を出し、パルスモータ
微動台120cに駆動電圧を印加させ可動ミラー103
と凸レンズ102との間の距離が離れるように1ステッ
プ分、パルスモータ微動台120cを動作させる。そし
て、S4に戻る。
If the equation (3) is satisfied in S7, that is, the measured value R2 of the wavefront curvature radius of the laser light is smaller than the set value R (S7: YES), the mirror position control section 403 determines that "the set value is set". Compare R with measured value R2 "
(S8). If R2> R−δR (4) is not satisfied (S8: NO), “the mirror is moved by one step to the side opposite to the lens by the pulse motor” (S).
10). That is, the measured value R of the wavefront curvature radius of the laser light
If 2 is smaller than the set value R, it means that the beam spread of the laser beam is larger than the initial value, and as shown in FIG. 5, the distance between the convex lens 102 and the movable mirror 103 is short, and The mirror position control unit 403 outputs a signal to the pulse motor fine movement base drive unit 404 to apply a drive voltage to the pulse motor fine movement base 120c to move the movable mirror 103.
The pulse motor fine movement base 120c is operated by one step so that the distance between the convex lens 102 and the convex lens 102 is increased. Then, the process returns to S4.

【0053】S8において、数式(4)が満たされた場
合、すなわちレーザ光の波面曲率半径の実測値R2が設
定値Rより大きい場合(S8:YES)、 R2=R±δR・・・(5) となり、レーザ光の波面曲率半径が初期値の許容範囲内
の値となったことを示し、ミラー位置制御部403は、
可動ミラー103の位置Zが初期位置になったと判断
し、処理を終了する。この状態において、図2に示す、
本実施の形態における波面曲率変調手段100におい
て、観察者によるネジ送り微動台120bの調整がなさ
れたのと同様の効果を得られる。
When the equation (4) is satisfied in S8, that is, the measured value R2 of the wavefront curvature radius of the laser light is larger than the set value R (S8: YES), R2 = R ± δR (5) ), Indicating that the radius of curvature of the wavefront of the laser light is within the allowable range of the initial value, the mirror position control unit 403 displays
It is determined that the position Z of the movable mirror 103 has reached the initial position, and the process ends. In this state, as shown in FIG.
In the wavefront curvature modulating means 100 in the present embodiment, the same effect as that when the observer adjusts the screw feed fine movement table 120b can be obtained.

【0054】また、図7に示す変形例は、波面曲率変調
手段100のビームスプリッタ101の代わりに偏光ビ
ームスプリッタ106を用いた場合の変形例である。図
7に示すように、波面曲率変調手段100の偏光ビーム
スプリッタ106には、第2コリメート光学系18(図
1参照)によって平行光にコリメートされたレーザ光が
入射光として、+Y方向から入射される。
The modification shown in FIG. 7 is a modification in which the polarization beam splitter 106 is used instead of the beam splitter 101 of the wavefront curvature modulating means 100. As shown in FIG. 7, the laser beam collimated into parallel light by the second collimating optical system 18 (see FIG. 1) is incident on the polarization beam splitter 106 of the wavefront curvature modulating means 100 from the + Y direction as incident light. It

【0055】ところで、光は電磁波の一種であり、電磁
波は電場と磁場の振動が伝搬する現象である。真空中を
伝わる電磁波は光速で伝搬し、その電場と磁場の振動方
向は互いに直交し、かつ進行方向に対し垂直な平面内に
ある平面波である。また、例えば白熱電球等から発せら
れる光の振動方向は任意の方向に一様に分布しているの
に対し、レーザ光の振動方向(以下、「偏光方向」とい
う。)は単一方向である。
By the way, light is a kind of electromagnetic wave, and electromagnetic wave is a phenomenon in which vibrations of an electric field and a magnetic field propagate. An electromagnetic wave propagating in a vacuum is a plane wave that propagates at the speed of light, the electric field and the magnetic field of which vibrate in directions perpendicular to each other, and is in a plane perpendicular to the traveling direction. Further, for example, the vibration direction of light emitted from an incandescent lamp or the like is uniformly distributed in an arbitrary direction, whereas the vibration direction of laser light (hereinafter, referred to as “polarization direction”) is a single direction. .

【0056】偏光ビームスプリッタ106は斜面106
aに誘導体多層膜がコーティングされており、この斜面
106aではXY平面に垂直な方向に偏光方向を有する
光を反射し、XY平面と平行な方向に偏光方向を有する
光が透過される。偏光ビームスプリッタ106に、XY
平面に垂直な方向に偏光方向を有するレーザ光が+Y方
向から入射した場合、斜面106aで−X方向に反射さ
れ、1/4波長板107に入射する。
The polarization beam splitter 106 has a slope 106.
A is coated with a derivative multilayer film, and the inclined surface 106a reflects light having a polarization direction perpendicular to the XY plane and transmits light having a polarization direction parallel to the XY plane. In the polarization beam splitter 106, XY
When the laser light having the polarization direction perpendicular to the plane is incident from the + Y direction, it is reflected in the −X direction by the inclined surface 106 a and is incident on the ¼ wavelength plate 107.

【0057】ところで、1/4波長板107は入射する
直線偏光の、直交する電界の間の位相差を1/4波長だ
け変化させる光学素子であるが、所定方向に偏光方向を
有する直線偏光を円偏光に変化させる。また、入射する
円偏光を直線偏光に変化させる。
By the way, the quarter-wave plate 107 is an optical element that changes the phase difference between the incident electric fields of the linearly polarized light and the orthogonal electric fields by a quarter wavelength. Change to circularly polarized light. Further, the incident circularly polarized light is changed to linearly polarized light.

【0058】1/4波長板107に入射したレーザ光
は、1/4波長板107によって直線偏光から円偏光に
変化されて−X方向に出射され、入射した凸レンズ10
2によって凸レンズ102の焦点距離と同じ距離f離れ
た位置の可動ミラー103の反射面104aで集光され
る。さらに、レーザ光は、反射面104aで+X方向に
反射され、入射した凸レンズ102によって平行光にコ
リメートされ、1/4波長板107に入射される。円偏
光として1/4波長板107に入射したレーザ光は、1
/4波長板107によってXY平面と平行な方向の直線
偏光に変化され、偏光ビームスプリッタ106に対し出
射される。偏光ビームスプリッタ106の斜面106a
は、入射したレーザ光がXY平面に対し平行な直線偏光
であるのでこのレーザ光を透過する。そして、偏光ビー
ムスプリッタ106を透過したレーザ光は、波面曲率変
調手段100から出射光として+X方向に出射される。
The laser light incident on the quarter-wave plate 107 is changed from linearly polarized light to circularly polarized light by the quarter-wave plate 107, emitted in the −X direction, and entered to the convex lens 10.
2, the light is focused on the reflecting surface 104a of the movable mirror 103 at a position f away from the focal length of the convex lens 102. Further, the laser light is reflected in the + X direction by the reflecting surface 104 a, collimated by the incident convex lens 102 into parallel light, and is incident on the ¼ wavelength plate 107. The laser light incident on the quarter-wave plate 107 as circularly polarized light is 1
It is converted into linearly polarized light in a direction parallel to the XY plane by the / 4 wavelength plate 107 and is emitted to the polarization beam splitter 106. Slope 106a of polarization beam splitter 106
Since the incident laser light is linearly polarized light parallel to the XY plane, the laser light is transmitted. Then, the laser light that has passed through the polarization beam splitter 106 is emitted from the wavefront curvature modulating means 100 in the + X direction as emitted light.

【0059】また、図中には示していないが、可動ミラ
ー103が+X方向に距離d移動され、ミラー104の
反射面104aと凸レンズ102の主点との距離がf−
dに変動された場合の波面曲率の変調の過程について
は、本実施の形態と同様である。この変形例において、
偏光ビームスプリッタ106は、レーザ光の偏光方向に
基づいて透過または反射を行うが、その場合の光量の損
失が10%未満であるので、ビームスプリッタ101に
よる約50%の光量の損失と比べ非常に少なく、波面曲
率変調手段100における総合的な光量の損失は大幅に
低減されるという効果がある。
Although not shown in the figure, the movable mirror 103 is moved in the + X direction by a distance d, and the distance between the reflecting surface 104a of the mirror 104 and the principal point of the convex lens 102 is f−.
The process of modulating the wavefront curvature when it is changed to d is the same as in this embodiment. In this variation,
The polarization beam splitter 106 transmits or reflects based on the polarization direction of the laser light, but the loss of the light amount in that case is less than 10%, so that it is much smaller than the loss of the light amount of about 50% by the beam splitter 101. There is an effect that the total loss of light amount in the wavefront curvature modulating means 100 is significantly reduced.

【0060】さらに、1/4波長板107に回転機構1
30を設け、1/4波長板107を任意に回転できるよ
うにした場合について図7乃至図9を参照して説明す
る。図8及び図9で示す1/4波長板107は、図7で
示す2点鎖線A−A’における矢視方向からみた図であ
り、XY平面に垂直な方向をZ軸方向として説明する。
レーザ光は、図7に示す+X方向から−X方向に向かっ
て1/4波長板107に入射する。1/4波長板に入射
する前のレーザ光(入射光)の偏光方向107aはXY
平面に対して垂直方向で、図8及び図9においてはZ軸
方向である。1/4波長板107に紙面の表面から入射
したレーザ光(入射光)は、前述と同じように円偏光に
変化されて反射面104aで反射された後、再度1/4
波長板107に紙面の裏面から反射光として入射する。
Further, the rotating mechanism 1 is attached to the quarter-wave plate 107.
A case in which 30 is provided and the quarter-wave plate 107 can be arbitrarily rotated will be described with reference to FIGS. 7 to 9. The quarter-wave plate 107 shown in FIGS. 8 and 9 is a view seen from the direction of the arrow along the alternate long and two short dashes line AA ′ shown in FIG. 7, and the direction perpendicular to the XY plane will be described as the Z-axis direction.
The laser light is incident on the quarter-wave plate 107 from the + X direction to the −X direction shown in FIG. The polarization direction 107a of the laser light (incident light) before entering the quarter-wave plate is XY.
The direction perpendicular to the plane is the Z-axis direction in FIGS. 8 and 9. The laser light (incident light) that has entered the quarter-wave plate 107 from the surface of the paper is converted into circularly polarized light in the same manner as described above, reflected by the reflecting surface 104a, and then again quarter-wavelength.
The reflected light enters the wave plate 107 from the back surface of the paper.

【0061】図8で示すように、1/4波長板107
は、図7に示す回転機構130による回転が行われてい
ないため、第1光学軸107b,第2光学軸107cは
Y軸方向,Z軸方向に対して45°の傾きを持つ。この
場合、紙面の裏側から1/4波長板107に円偏光とし
て再入射するレーザ光(反射光)は、その偏光方向10
7eがY軸方向に変化され、1/4波長板107から、
図7で示す+X方向に出射される。
As shown in FIG. 8, the quarter-wave plate 107
7 is not rotated by the rotating mechanism 130 shown in FIG. 7, the first optical axis 107b and the second optical axis 107c have an inclination of 45 ° with respect to the Y-axis direction and the Z-axis direction. In this case, the laser light (reflected light) that is re-incident as circularly polarized light on the quarter-wave plate 107 from the back side of the paper is its polarization direction 10
7e is changed in the Y-axis direction, and from the quarter-wave plate 107,
The light is emitted in the + X direction shown in FIG.

【0062】また、図9で示すように、回転機構130
(図7参照)によって1/4波長板107が回転され、
その第1光学軸107b及び第2光学軸107cが、光
軸107dを中心として反時計回りに角度θだけ回転さ
れた場合、第1光学軸107b,第2光学軸107cは
Y軸方向,Z軸方向に対して45°−θの傾きを持つ。
この場合、紙面の裏側から1/4波長板107に円偏光
として再入射するレーザ光(反射光)は、その偏光方向
107eがY軸方向から角度2θ分、反時計回りに回転
した方向に変化され、1/4波長板107から、図7で
示す+X方向に出射される。
Further, as shown in FIG. 9, the rotating mechanism 130
(See FIG. 7) rotates the quarter-wave plate 107,
When the first optical axis 107b and the second optical axis 107c are rotated counterclockwise about the optical axis 107d by an angle θ, the first optical axis 107b and the second optical axis 107c are the Y-axis direction and the Z-axis. It has an inclination of 45 ° -θ with respect to the direction.
In this case, the laser light (reflected light) re-incident as circularly polarized light on the quarter-wave plate 107 from the back side of the paper changes its polarization direction 107e counterclockwise by an angle 2θ from the Y-axis direction. Then, the light is emitted from the quarter-wave plate 107 in the + X direction shown in FIG.

【0063】1/4波長板107から出射されたレーザ
光は、偏光ビームスプリッタ106に入射する。この場
合、1/4波長板107の回転角度θを調整すること
で、偏光ビームスプリッタ106の斜面106aを通過
するレーザ光の光量を変化させることができる。斜面1
06aを通過しなかったレーザ光は、+Y方向に反射さ
れ、ラインCCDセンサ401によってその光量を検知
することができるので、前述の場合と同様に波面曲率半
径を求めることができ、位置調整手段120による可動
ミラー103の位置の調整が可能である。
The laser light emitted from the quarter-wave plate 107 enters the polarization beam splitter 106. In this case, by adjusting the rotation angle θ of the quarter-wave plate 107, it is possible to change the amount of laser light passing through the inclined surface 106 a of the polarization beam splitter 106. Slope 1
Since the laser light that has not passed through 06a is reflected in the + Y direction and the amount of light can be detected by the line CCD sensor 401, the radius of curvature of the wavefront can be obtained as in the case described above, and the position adjusting means 120 can be obtained. The position of the movable mirror 103 can be adjusted by.

【0064】また、図10及び図11に示す変形例は、
波面曲率変調手段100の可動ミラー103の代わりに
可動多段ミラー111を用いた場合の変形例である。図
10に示すように、波面曲率変調手段100のビームス
プリッタ101には、第2コリメート光学系18(図1
参照)によって平行光にコリメートされたレーザ光が入
射光として、−Y方向に入射される。ビームスプリッタ
101では、入射したレーザ光の光量のうち約50%が
斜面101aによって−X方向に反射される。ビームス
プリッタ101から−X方向に出射されたレーザ光は凸
レンズ102を通過し、凸レンズ102の主点から距離
fの位置で焦点を結ぶようになっている。可動多段ミラ
ー111は圧電アクチュエータ113によってY軸方向
に変動可能になっており、可動多段ミラー111の多段
ミラー112の反射面112a,112cは、凸レンズ
102を通過する光速の光軸が反射面112aまたは1
12cと直交するように可動多段ミラー111が移動し
た場合において、反射面112a,112cと凸レンズ
102の主点との距離がそれぞれf,f−dとなるよう
に設けられている。すなわち反射面112cは反射面1
12aより距離dだけ凸レンズ102に近い位置に設け
られている。
The modified examples shown in FIGS. 10 and 11 are
This is a modified example in which a movable multistage mirror 111 is used instead of the movable mirror 103 of the wavefront curvature modulating means 100. As shown in FIG. 10, the beam splitter 101 of the wavefront curvature modulating means 100 includes a second collimating optical system 18 (see FIG. 1).
Laser light collimated into parallel light by the reference) is incident in the −Y direction as incident light. In the beam splitter 101, about 50% of the amount of incident laser light is reflected in the −X direction by the slope 101a. The laser light emitted from the beam splitter 101 in the −X direction passes through the convex lens 102 and is focused at a position of a distance f from the principal point of the convex lens 102. The movable multi-stage mirror 111 can be moved in the Y-axis direction by a piezoelectric actuator 113, and the reflection surfaces 112a and 112c of the multi-stage mirror 112 of the movable multi-stage mirror 111 have the optical axis of the speed of light passing through the convex lens 102 as the reflection surface 112a or. 1
When the movable multistage mirror 111 is moved so as to be orthogonal to 12c, the distances between the reflecting surfaces 112a and 112c and the principal point of the convex lens 102 are f and fd, respectively. That is, the reflecting surface 112c is the reflecting surface 1
It is provided at a position closer to the convex lens 102 by a distance d than 12a.

【0065】凸レンズ102を−X方向に通過したレー
ザ光は、距離d離れた反射面112a上で焦点を結び、
反射面112aによって+X方向に反射される。反射さ
れたレーザ光は、凸レンズ102の通過時と同じ光路を
たどり凸レンズ102に入射される。凸レンズ102は
通過するレーザ光を平行光にコリメートし、ビームスプ
リッタ101に対して出射する。ビームスプリッタ10
1の斜面101aは、入射したレーザ光の光量のうち約
50%を透過し、波面曲率変調手段100は、この透過
されたレーザ光を平行光の出射光として+X方向に出射
する。
The laser light passing through the convex lens 102 in the -X direction is focused on the reflecting surface 112a at a distance d,
It is reflected in the + X direction by the reflecting surface 112a. The reflected laser light enters the convex lens 102 along the same optical path as when passing through the convex lens 102. The convex lens 102 collimates the passing laser light into parallel light and emits it to the beam splitter 101. Beam splitter 10
The inclined surface 101a of No. 1 transmits about 50% of the amount of incident laser light, and the wavefront curvature modulator 100 emits the transmitted laser light in the + X direction as emitted light of parallel light.

【0066】また、図11に示すように、反射面112
cが、凸レンズ102を通過するレーザ光の光軸と重な
るように可動多段ミラー111が変動した場合、凸レン
ズ102を通過したレーザ光は反射面112c上で焦点
を結ばず、反射面112cによって+X方向に反射さ
れ、反射面112cから距離dの位置で焦点を結ぶ。こ
の位置から凸レンズ102に再度入射するレーザ光は、
凸レンズ102の主点から−X方向の距離f−2dの位
置から発せられる光と同じ広がり角度を持って凸レンズ
102に入射する。凸レンズ102の焦点距離はfであ
るので、凸レンズ102はレーザ光を平行光にコリメー
トできず、X軸方向において見かけ上の発光点125か
ら発せられた光と同じ広がり角度を持つ拡散光として、
ビームスプリッタ101に対して出射される。ビームス
プリッタ101の斜面101aは、入射したレーザ光の
光量のうち約50%を透過し、波面曲率変調手段100
はこのレーザ光を出射光として+X方向に出射する。
Further, as shown in FIG. 11, the reflecting surface 112
When the movable multistage mirror 111 changes so that c overlaps with the optical axis of the laser light passing through the convex lens 102, the laser light passing through the convex lens 102 does not focus on the reflecting surface 112c, and is reflected by the reflecting surface 112c in the + X direction. And is focused at a position at a distance d from the reflecting surface 112c. The laser light that re-enters the convex lens 102 from this position is
The light emitted from a position at a distance f−2d in the −X direction from the principal point of the convex lens 102 enters the convex lens 102 with the same divergence angle. Since the focal length of the convex lens 102 is f, the convex lens 102 cannot collimate the laser light into parallel light, and as diffused light having the same spread angle as the light emitted from the apparent light emitting point 125 in the X-axis direction,
The light is emitted to the beam splitter 101. The slope 101a of the beam splitter 101 transmits about 50% of the incident laser light amount, and the wavefront curvature modulating means 100
Emits this laser light in the + X direction as emitted light.

【0067】眼は波面曲率の違いを認識できるが、それ
ほど敏感でもないので、波面曲率の変調は必ずしも無限
遠から至近距離まで連続的に行う必要はない。例えば、
波面曲率の半径が50cm,1m,3m,5m,無限遠
と5段階程度の不連続な波面曲率の変調を行うだけで
も、実質的に十分な効果を得ることができる。この変形
例では、駆動回路23(図1参照)が可動多段ミラー1
11をY軸方向に移動させるのに4段階の電圧制御を行
えばよく、回路を単純化できるという効果がある。
The eye can recognize the difference in the wavefront curvature, but it is not so sensitive, so that the modulation of the wavefront curvature does not necessarily have to be continuously performed from infinity to the close range. For example,
Even if the radius of the wavefront curvature is 50 cm, 1 m, 3 m, 5 m, and infinity and the discontinuous wavefront curvature is modulated in about five steps, a substantially sufficient effect can be obtained. In this modification, the drive circuit 23 (see FIG. 1) has a movable multistage mirror 1
In order to move 11 in the Y-axis direction, it suffices to perform voltage control in four steps, which has the effect of simplifying the circuit.

【0068】また、図12乃至図14に示す変形例は、
図1における波面曲率変調手段100の可動ミラー10
3の代わりに可変焦点レンズ301を用いた場合の変形
例である。図12に示すように、網膜走査型ディスプレ
イ1の波面曲率変調手段300は、可変焦点レンズ30
1と凸レンズ302とによって構成されている。また、
可変焦点レンズ301には、本実施の形態と同様に、移
動調整部120aとネジ送り微動台120bとからなる
位置調整手段120が設けられており、観察者がネジ送
り微動台120bを操作して可変焦点レンズ301の位
置を移動させることで、可変焦点レンズ301及び凸レ
ンズ302の微妙な個体差による収差のばらつきを補正
することができるようになっている。網膜走査型ディス
プレイ1のその他の構成は、前述の本実施の形態の場合
と同様の構成となっている。尚、可変焦点レンズ301
が、本発明における焦点距離可変光学素子である。
The modified examples shown in FIGS. 12 to 14 are
The movable mirror 10 of the wavefront curvature modulating means 100 in FIG.
This is a modified example in which a variable focus lens 301 is used instead of No. 3. As shown in FIG. 12, the wavefront curvature modulating means 300 of the retinal scanning display 1 includes a variable focus lens 30.
1 and the convex lens 302. Also,
The varifocal lens 301 is provided with position adjusting means 120 including a movement adjusting unit 120a and a screw feed fine movement table 120b, as in the present embodiment, and an observer operates the screw feed fine movement table 120b. By moving the position of the varifocal lens 301, it is possible to correct variation in aberration due to a subtle individual difference between the varifocal lens 301 and the convex lens 302. The other configurations of the retinal scanning display 1 are the same as those in the above-described present embodiment. The variable focus lens 301
Is the variable focal length optical element in the present invention.

【0069】次に、図13に示すように、波面曲率変調
手段300の可変焦点レンズ301は、透明な流体30
4を2枚のダイヤフラム303の間に保持しており、駆
動回路23(図12参照)からの駆動電圧が印加された
圧電バイモルフ305が駆動してダイヤフラム303を
変形させることによって、可変焦点レンズ301の焦点
位置を変動させる。可変焦点レンズ301には、第2コ
リメート光学系18(図12参照)によって平行光にコ
リメートされたレーザ光が入射光として、−X方向から
入射される。可変焦点レンズ301の主点と凸レンズ3
02の主点との間の距離は位置調整手段120によって
距離2f0に固定されている。
Next, as shown in FIG. 13, the varifocal lens 301 of the wavefront curvature modulating means 300 has a transparent fluid 30.
4 is held between the two diaphragms 303, the piezoelectric bimorph 305 to which the driving voltage from the driving circuit 23 (see FIG. 12) is applied drives the deformable diaphragm 303, and thus the variable focus lens 301 Fluctuate the focal position of. Laser light collimated into parallel light by the second collimating optical system 18 (see FIG. 12) is incident on the varifocal lens 301 from the −X direction as incident light. Principal point of variable focus lens 301 and convex lens 3
The distance to the principal point of 02 is fixed to the distance 2f0 by the position adjusting means 120.

【0070】可変焦点レンズ301の焦点距離f1が凸
レンズ302と同じ距離f0になるように調整された場
合、可変焦点レンズ301を通過したレーザ光は、可変
焦点レンズ301の主点と凸レンズ302の主点との中
間で焦点を結び、凸レンズ302に対して−X方向の距
離f0から+X方向に発せられた光として入射するの
で、凸レンズ302を通過するレーザ光は平行光にコリ
メートされる。波面曲率変調手段300は、この平行光
にコリメートされたレーザ光を出射光として+X方向に
出射する。
When the focal length f1 of the varifocal lens 301 is adjusted to be the same distance f0 as that of the convex lens 302, the laser light passing through the varifocal lens 301 has the principal point of the varifocal lens 301 and the principal point of the convex lens 302. The laser beam passing through the convex lens 302 is collimated because it is focused in the middle of the point and enters the convex lens 302 as light emitted in the + X direction from the distance f0 in the -X direction. The wavefront curvature modulating means 300 emits the laser light collimated into the parallel light as emitted light in the + X direction.

【0071】また、図14に示すように、圧電バイモル
フ305の駆動によってダイヤフラム303が変動さ
れ、可変焦点レンズ301の焦点距離f1がf0より大
きくなるように調整された場合、−X方向より可変焦点
レンズ301に入射したレーザ光は、可変焦点レンズ3
01を通過後、凸レンズ302の焦点距離f0より長い
距離f1の位置で収束する。さらに、レーザ光は、凸レ
ンズ302に対して−X方向の距離2f0−f1から+
X方向に発せられた光、すなわち凸レンズ302の焦点
距離f0よりも近い位置から発せられた光として入射す
る。この場合、焦点距離f0である凸レンズ302を通
過したレーザ光は平行光にコリメートされず、波面曲率
変調手段300は、このレーザ光を広がり角度を有する
拡散光の出射光として+X方向に出射する。この広がり
角度を有する拡散光は、見かけ上の発光点125から発
せられたレーザ光と同じ波面曲率を持つ。この変形例で
は、ビームスプリッタ101を使用しないので、レーザ
光の光量の損失を抑えることができ、また、質量の大き
いレンズを稼働させないので、焦点距離変動タイミング
の遅れ等が生じにくく、数十kHz程度の高速で変調を
行うことができるという効果がある。
Further, as shown in FIG. 14, when the diaphragm 303 is changed by driving the piezoelectric bimorph 305 and the focal length f1 of the varifocal lens 301 is adjusted to be larger than f0, the varifocal is changed from the -X direction. The laser light incident on the lens 301 is varifocal lens 3
After passing 01, it converges at a position of a distance f1 longer than the focal length f0 of the convex lens 302. Further, the laser light is + from the distance 2f0-f1 in the −X direction with respect to the convex lens 302.
It is incident as light emitted in the X direction, that is, light emitted from a position closer than the focal length f0 of the convex lens 302. In this case, the laser light passing through the convex lens 302 having the focal length f0 is not collimated into parallel light, and the wavefront curvature modulating means 300 emits this laser light in the + X direction as outgoing light of diffused light having a spread angle. The diffused light having this divergence angle has the same wavefront curvature as the laser light emitted from the apparent light emitting point 125. In this modification, since the beam splitter 101 is not used, it is possible to suppress the loss of the light amount of the laser light, and since a lens having a large mass is not operated, it is difficult to cause a delay in the focal length variation timing, etc. There is an effect that modulation can be performed at a relatively high speed.

【0072】また、圧電アクチュエータ105,113
及び圧電バイモルフ305は圧電方式に限定されず、静
電方式、磁気方式等のアクチュエータを用いることがで
きる。また、偏光ビームスプリッタ106と1/4波長
板107とを可動多段ミラー111と組み合わせて波面
曲率変調手段100を構成することもできる。
Further, the piezoelectric actuators 105 and 113
The piezoelectric bimorph 305 is not limited to the piezoelectric type, and an actuator of an electrostatic type, a magnetic type or the like can be used. Further, the polarization beam splitter 106 and the quarter-wave plate 107 may be combined with the movable multistage mirror 111 to form the wavefront curvature modulating means 100.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に係る発
明の画像表示装置では、移動手段が光学素子を光束の光
軸方向に移動することで、波面曲率変調手段に入射した
光束の波面曲率を変調することができる。従って、光学
素子の光軸方向の移動により観察者に遠近感のある画像
を認識させることができるとともに、その光学素子の移
動を高速に繰り返す場合には、より自然体の画像を観察
者に認識させることができる。
As described above, in the image display device according to the first aspect of the present invention, the moving means moves the optical element in the optical axis direction of the light flux, so that the wavefront of the light flux incident on the wavefront curvature modulating means. The curvature can be modulated. Therefore, the movement of the optical element in the optical axis direction allows the observer to recognize an image with perspective, and when the movement of the optical element is repeated at high speed, the observer can recognize a more natural image. be able to.

【0074】また、請求項2に係る発明の画像表示装置
では、請求項1に係る発明の効果に加え、1/4波長板
は、光軸方向と直交する面上で回転することができる。
従って、観察者の瞳孔に入射する光量を1/4波長板の
回転角によって容易に設定することができる。
In the image display device according to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect of the invention, the quarter-wave plate can rotate on a plane orthogonal to the optical axis direction.
Therefore, the amount of light incident on the pupil of the observer can be easily set by the rotation angle of the quarter-wave plate.

【0075】また、請求項3に係る発明の画像表示装置
では、請求項1又は2に係る発明の効果に加え、波面曲
率変調手段は、位置調整手段によって移動手段とは別に
光学素子の位置を調整することができる。従って、観察
者は位置調整手段を用いて適した焦点位置を容易に設定
することができる。
Further, in the image display device of the invention according to claim 3, in addition to the effect of the invention according to claim 1 or 2, the wavefront curvature modulating means controls the position of the optical element separately from the moving means by the position adjusting means. Can be adjusted. Therefore, the observer can easily set a suitable focus position by using the position adjusting means.

【0076】また、請求項4に係る発明の画像表示装置
では、光束の光軸方向に対して位置の異なる複数の反射
面を有する光学素子によって、波面曲率変調手段に入射
した光束の波面曲率を変調することができる。従って、
位置の異なる反射面により観察者に遠近感のある画像を
認識させることができるとともに、反射面の切り換えを
高速に繰り返すことにより、より自然体の画像を観察者
に認識させることができる。
In the image display device according to the fourth aspect of the present invention, the wavefront curvature of the light beam incident on the wavefront curvature modulating means is changed by the optical element having a plurality of reflecting surfaces having different positions in the optical axis direction of the light beam. Can be modulated. Therefore,
It is possible to make the observer recognize an image with a perspective by the reflecting surfaces at different positions, and it is possible to make the observer recognize a more natural image by repeating the switching of the reflecting surfaces at high speed.

【0077】また、請求項5に係る発明の画像表示装置
では、形状もしくは物性値の変化にともない焦点距離が
変動する焦点距離可変光学素子によって、波面曲率変調
手段に入射した光束の波面曲率を変調することができ
る。従って、焦点距離可変光学素子による焦点距離の変
動によって観察者に遠近感のある画像を認識させること
ができるとともに、焦点距離の変動を高速に繰り返すこ
とにより、より自然体の画像を観察者に認識させること
ができる。
Further, in the image display device according to the fifth aspect of the invention, the wavefront curvature of the light beam incident on the wavefront curvature modulating means is modulated by the focal length variable optical element whose focal length varies with changes in shape or physical property value. can do. Therefore, it is possible to make the observer recognize an image with perspective by the change of the focal length by the variable focal length optical element, and to make the observer recognize a more natural image by repeating the change of the focal length at high speed. be able to.

【0078】また、請求項6に係る発明の画像表示装置
では、請求項4又は5に係る発明の効果に加え、波面曲
率変調手段は、位置調整手段によって移動手段とは別に
光学素子又は焦点距離可変光学素子の位置を調整するこ
とができる。従って、観察者は位置調整手段を用いて適
した焦点位置を容易に調整することができる。
Further, in the image display device according to the invention of claim 6, in addition to the effect of the invention according to claim 4 or 5, the wavefront curvature modulating means includes an optical element or a focal length separately from the moving means by the position adjusting means. The position of the variable optical element can be adjusted. Therefore, the observer can easily adjust the suitable focus position by using the position adjusting means.

【0079】また、請求項7に係る発明の画像表示装置
では、請求項3又は6に係る発明の効果に加え、位置調
整手段は、光検出手段によって検出された光の位置に応
じて光学素子又は焦点距離可変光学素子の位置を調整す
ることができる。従って、観察者に適した焦点位置を自
動的に調整することができる。
In addition, in the image display device of the invention according to claim 7, in addition to the effect of the invention according to claim 3 or 6, the position adjusting means is an optical element according to the position of the light detected by the light detecting means. Alternatively, the position of the variable focal length optical element can be adjusted. Therefore, the focus position suitable for the observer can be automatically adjusted.

【0080】また、請求項8に係る発明の画像表示装置
では、請求項1乃至7の何れかに係る発明の効果に加
え、波面曲率変調手段を走査手段より光源側に配置し、
走査手段上の光束が入射する位置と観察者の瞳孔位置と
を光学的に共役の関係にすることができる。従って、波
面曲率変調手段より出射された光束が観察者の瞳孔に入
射するまでの光路上の距離に基づく波面曲率への影響を
低減することができる。
Further, in the image display device of the invention according to claim 8, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 7, the wavefront curvature modulating means is arranged closer to the light source than the scanning means,
The position where the light beam is incident on the scanning means and the position of the observer's pupil can be made optically conjugate. Therefore, it is possible to reduce the influence on the wavefront curvature based on the distance on the optical path until the light flux emitted from the wavefront curvature modulating means enters the observer's pupil.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、網膜走査型ディスプレイ1の全体構成
を示す全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an overall configuration of a retina scanning display 1.

【図2】図2は、波面曲率変調手段100によりレーザ
光が変調される態様を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a mode in which laser light is modulated by wavefront curvature modulating means 100.

【図3】図3は、波面曲率変調手段100によりレーザ
光が変調される態様を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a mode in which laser light is modulated by the wavefront curvature modulating means 100.

【図4】図4は、入射光側の光路上にラインCCDセン
サ401を設け、その出力値に基づいて位置調整手段1
20による可動ミラー103の基準位置の調整が自動で
行われるようにした変形例を示す図である。
FIG. 4 shows a line CCD sensor 401 provided on an optical path on the incident light side, and the position adjusting means 1 is based on the output value thereof.
FIG. 11 is a diagram showing a modified example in which the reference position of the movable mirror 103 is automatically adjusted by 20.

【図5】図5は、入射光側の光路上にラインCCDセン
サ401を設け、その出力値に基づいて位置調整手段1
20による可動ミラー103の基準位置の調整が自動で
行われるようにした変形例を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a line CCD sensor 401 provided on an optical path on the incident light side, and position adjusting means 1 based on an output value thereof.
FIG. 11 is a diagram showing a modified example in which the reference position of the movable mirror 103 is automatically adjusted by 20.

【図6】図6は、ラインCCDセンサ401の出力値に
基づいて行われる位置調整手段120の移動の制御を示
すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing control of movement of the position adjusting means 120 performed based on the output value of the line CCD sensor 401.

【図7】図7は、ビームスプリッタ101の代わりに偏
光ビームスプリッタ106を用いた場合の波面曲率変調
手段100の変形例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a modified example of the wavefront curvature modulating means 100 when a polarization beam splitter 106 is used instead of the beam splitter 101.

【図8】図8は、1/4波長板107を通過するレーザ
光の偏光方向について説明するための模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a polarization direction of laser light passing through the quarter-wave plate 107.

【図9】図9は、回転された1/4波長板107を通過
するレーザ光の偏光方向について説明するための模式図
である。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a polarization direction of laser light passing through a rotated quarter-wave plate 107.

【図10】図10は、可動ミラー103の代わりに可動
多段ミラー111を用いた場合の波面曲率変調手段10
0の変形例を示す図である。
10 is a wavefront curvature modulating means 10 when a movable multistage mirror 111 is used instead of the movable mirror 103. FIG.
It is a figure which shows the modification of 0.

【図11】図11は、可動ミラー103の代わりに可動
多段ミラー111を用いた場合の波面曲率変調手段10
0の変形例を示す図である。
11 is a wavefront curvature modulating means 10 when a movable multistage mirror 111 is used instead of the movable mirror 103. FIG.
It is a figure which shows the modification of 0.

【図12】図12は、可動ミラー103の代わりに可変
焦点レンズ301を用いた場合の網膜走査型ディスプレ
イ1の全体構成を示す全体構成図である。
FIG. 12 is an overall configuration diagram showing an overall configuration of a retinal scanning display 1 when a variable focus lens 301 is used instead of a movable mirror 103.

【図13】図13は、可動ミラー103の代わりに可変
焦点レンズ301を用いた場合の変形例を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing a modified example in which a variable focus lens 301 is used instead of the movable mirror 103.

【図14】図14は、可動ミラー103の代わりに可変
焦点レンズ301を用いた場合の変形例を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing a modified example in which a variable focus lens 301 is used instead of the movable mirror 103.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 網膜走査型ディスプレイ 19 水平走査系 20 第1リレー光学系 21 垂直走査系 22 第2リレー光学系 24 瞳孔 100 波面曲率変調手段 101 ビームスプリッタ 102 凸レンズ 103 可動ミラー 104 ミラー 105 圧電アクチュエータ 106 偏光ビームスプリッタ 107 1/4波長板 111 可動多段ミラー 120 位置調整手段 130 回転機構 301 可変焦点レンズ 401 ラインCCDセンサ 1 Retina scanning display 19 Horizontal scanning system 20 1st relay optical system 21 Vertical scanning system 22 Second relay optical system 24 pupil 100 Wavefront curvature modulating means 101 beam splitter 102 convex lens 103 movable mirror 104 mirror 105 Piezoelectric actuator 106 Polarizing beam splitter 107 1/4 wave plate 111 Movable multi-stage mirror 120 Position adjustment means 130 rotation mechanism 301 Variable focus lens 401 line CCD sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H041 AA23 AB14 AC01 AZ02 AZ05 2H045 AA01 AB01 BA20 BA24 BA32 CB01 DA02 DA12 DA15    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H041 AA23 AB14 AC01 AZ02 AZ05                 2H045 AA01 AB01 BA20 BA24 BA32                       CB01 DA02 DA12 DA15

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも1つの光源と、 その光源から出射される光束を画像信号に応じて変調す
る変調手段と、 その変調手段によって変調された光束の波面曲率を変調
する波面曲率変調手段と、 その波面曲率変調手段によって変調された光束を走査す
る走査手段と、 その走査手段によって走査された光束を観察者の瞳孔に
入射するための光学手段とを備え、前記観察者の網膜に
前記画像信号に対応する画像を表示する画像表示装置で
あって、 前記波面曲率変調手段は、光学素子と、その光学素子を
前記光束の光軸方向に移動させる移動手段とを備えたこ
とを特徴とする画像表示装置。
1. At least one light source, modulating means for modulating a light beam emitted from the light source according to an image signal, and wavefront curvature modulating means for modulating a wavefront curvature of the light beam modulated by the modulating means, The scanning means for scanning the light beam modulated by the wavefront curvature modulating means, and the optical means for making the light beam scanned by the scanning means enter the pupil of the observer, the image signal on the retina of the observer. An image display device displaying an image corresponding to, wherein the wavefront curvature modulating means includes an optical element and a moving means for moving the optical element in the optical axis direction of the light flux. Display device.
【請求項2】 前記光学素子は、前記光束を反射する反
射手段であって、 前記変調手段により変調された光束のうち、所定の方向
の直線偏光を透過し、前記所定の方向と直交する方向の
直線偏光を反射する偏光ビームスプリッタと、 その偏光ビームスプリッタで反射又は透過された光束を
集光して前記光学素子に入射する集光手段と、 その集光手段と前記偏光ビームスプリッタとの間に設け
られた1/4波長板とを備え、 前記1/4波長板は、前記光軸方向に直交する面上で回
転可能に構成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。
2. The optical element is a reflection means for reflecting the light flux, and transmits linearly polarized light in a predetermined direction of the light flux modulated by the modulation means, and a direction orthogonal to the predetermined direction. Between the polarizing beam splitter that reflects the linearly polarized light of (1), a condensing unit that condenses the light beam reflected or transmitted by the polarizing beam splitter and enters the optical element, and between the condensing unit and the polarizing beam splitter. The image according to claim 1, further comprising: a quarter-wave plate provided on the image plane, the quarter-wave plate being configured to be rotatable on a plane orthogonal to the optical axis direction. Display device.
【請求項3】 前記波面曲率変調手段は、前記移動手段
とは別に前記光学素子の位置を調整するための位置調整
手段を備えた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。
3. The image display device according to claim 1, wherein the wavefront curvature modulating means includes position adjusting means for adjusting the position of the optical element, separately from the moving means. .
【請求項4】 少なくとも1つの光源と、 その光源から出射される光束を画像信号に応じて変調す
る変調手段と、 その変調手段によって変調された光束の波面曲率を変調
する波面曲率変調手段と、 その波面曲率変調手段によって変調された光束を走査す
る走査手段と、 その走査手段によって走査された光束を観察者の瞳孔に
入射するための光学手段とを備え、前記観察者の網膜に
前記画像信号に対応する画像を表示する画像表示装置で
あって、 前記波面曲率変調手段は、前記光束の光軸方向に対して
位置の異なる複数の反射面を有する光学素子を備えたこ
とを特徴とする画像表示装置。
4. At least one light source, modulation means for modulating a light beam emitted from the light source according to an image signal, and wavefront curvature modulation means for modulating the wavefront curvature of the light beam modulated by the modulation means, The scanning means for scanning the light beam modulated by the wavefront curvature modulating means, and the optical means for making the light beam scanned by the scanning means enter the pupil of the observer, the image signal on the retina of the observer. An image display device for displaying an image corresponding to, wherein the wavefront curvature modulating means includes an optical element having a plurality of reflecting surfaces at different positions with respect to the optical axis direction of the light flux. Display device.
【請求項5】 少なくとも1つの光源と、 その光源から出射される光束を画像信号に応じて変調す
る変調手段と、 その変調手段によって変調された光束の波面曲率を変調
する波面曲率変調手段と、 その波面曲率変調手段によって変調された光束を走査す
る走査手段と、 その走査手段によって走査された光束を観察者の瞳孔に
入射するための光学手段とを備え、前記観察者の網膜に
前記画像信号に対応する画像を表示する画像表示装置で
あって、 前記波面曲率変調手段は、形状もしくは物性値の変化に
ともない焦点距離が変動する焦点距離可変光学素子を備
えたことを特徴とする画像表示装置。
5. At least one light source, a modulation means for modulating a light flux emitted from the light source according to an image signal, and a wavefront curvature modulation means for modulating the wavefront curvature of the light flux modulated by the modulation means. The scanning means for scanning the light beam modulated by the wavefront curvature modulating means, and the optical means for making the light beam scanned by the scanning means enter the pupil of the observer, the image signal on the retina of the observer. An image display device for displaying an image corresponding to, wherein the wavefront curvature modulating means includes a variable focal length optical element whose focal length varies with changes in shape or physical property values. .
【請求項6】 前記波面曲率変調手段は、前記光学素子
又は前記焦点距離可変光学素子の位置を調整するための
位置調整手段を備えたことを特徴とする請求項4又は5
に記載の画像表示装置。
6. The wavefront curvature modulating means comprises position adjusting means for adjusting the position of the optical element or the variable focal length optical element.
The image display device according to.
【請求項7】 前記光学素子を反射した光又は前記焦点
距離可変光学素子を透過した光を検出する光検出手段を
備え、 前記位置調整手段は、前記光検出手段によって検出され
た光の位置に応じて前記光学素子又は前記焦点距離可変
光学素子の位置を調整することを特徴とする請求項3又
は6に記載の画像表示装置。
7. A light detecting means for detecting light reflected by the optical element or light passing through the variable focal length optical element, wherein the position adjusting means is arranged at a position of the light detected by the light detecting means. The image display device according to claim 3, wherein the position of the optical element or the variable focal length optical element is adjusted in accordance with the adjustment.
【請求項8】 前記波面曲率変調手段は、前記走査手段
より光源側に配置され、かつ前記走査手段上に光束が入
射する位置と観察者の瞳孔位置とが光学的に共役の関係
にあることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載
の画像表示装置。
8. The wavefront curvature modulating means is disposed closer to the light source than the scanning means, and the position where a light beam is incident on the scanning means and the pupil position of an observer are in an optically conjugate relationship. The image display device according to any one of claims 1 to 7.
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