JP2004191946A - Picture display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a picture display device where luminous flux made to scan is made incident on an observer's retina 2 after it is influenced by an optical means 26, and by which an observer recognizes an accurate picture in spite of the intervention of the optical means. <P>SOLUTION: The picture display device is equipped with luminous flux output means 12, 14 and 16 outputting the luminous flux, a scanning means 24 for scanning the outputted luminous flux, the optical means 26 to which the luminous flux made to scan is radiated and which changes the advancing direction of the radiated luminous flux to a direction toward the observer's pupil, and a wave front curvature changing part 36 as a curvature correction means for correcting the wave front curvature of the luminous flux radiated to the optical means. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、観察者の網膜上に画像を投影することによって観察者に画像を認識させる画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to an image display device that allows an observer to recognize an image by projecting the image on the retina of the observer.

近年、観察者の網膜上において光束を走査して画像を投影することによって観察者に画像を認識させる画像表示装置、いわゆる網膜走査型ディスプレイが種々提案されている。   2. Description of the Related Art In recent years, various types of image display devices that allow an observer to recognize an image by scanning a light beam on the retina of the observer and projecting the image, that is, a so-called retinal scanning display have been proposed.

例えば、特許文献1には、レーザ光を2次元方向に走査する走査光学素子と、この走査光学素子により走査されたレーザ光を観察者の眼球内で集光させる光学手段(集光用光学素子)とを備えた画像表示装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a scanning optical element that scans a laser beam in a two-dimensional direction, and an optical unit that condenses the laser beam scanned by the scanning optical element in an eyeball of an observer (a focusing optical element). ) Is disclosed.

この従来の画像表示装置においては、上記光学手段として、凹んだ曲面である回転楕円面の一部を反射面とするハーフミラーが用いられている。その回転楕円面においては、それの2つの焦点のうちの一方から出射した光が回転楕円面で反射すると必ず他方の焦点に入射する。この従来の画像表示装置においては、その回転楕円面の2つの焦点の一方が上記走査光学素子におけるレーザ光の反射位置とされ、他方の焦点が上記光学手段によるレーザ光の眼球内での集光位置とされることにより、上記走査光学素子により走査されたレーザ光が眼球内で確実に集光させられるようになっている。
特開平11−142763号公報
In this conventional image display apparatus, a half mirror having a part of a concave spheroid as a reflection surface is used as the optical means. In the spheroid, light emitted from one of the two focal points is always incident on the other focal point when reflected by the spheroid. In this conventional image display device, one of the two focal points of the spheroid is the reflection position of the laser beam on the scanning optical element, and the other focal point is the focal point of the laser beam in the eyeball by the optical unit. By setting the position, the laser light scanned by the scanning optical element can be surely focused in the eyeball.
JP-A-11-142763

この種の画像表示装置によれば、網膜上に入射した光束をその入射方向とは逆向きに、かつ、その入射した光束の波面曲率の半径と等しい距離延長した点に輝点(発光点)があるかの如き視覚が観察者に与えられる。その結果、観察者は、網膜上に投影された光束の波面曲率に応じた遠近感を感じる。   According to this type of image display device, a luminous point (light emitting point) is obtained by extending a light beam incident on the retina in a direction opposite to the incident direction and extending a distance equal to the radius of the wavefront curvature of the incident light beam. The observer is given a sense of vision as if there is. As a result, the observer feels a perspective corresponding to the wavefront curvature of the light beam projected on the retina.

この種の画像表示装置においては、網膜上に入射する光束の波面曲率が画像の全画素について互いに一致すれば、観察者に対して画像が平面的に表示される。これに対し、網膜上に入射する光束の波面曲率が画像の各画素ごとに変化させられれば、観察者に対して画像が立体的に表示される。   In this type of image display device, if the wavefront curvatures of the light beams incident on the retina coincide with each other for all pixels of the image, the image is displayed planarly to the observer. On the other hand, if the wavefront curvature of the light beam incident on the retina is changed for each pixel of the image, the image is displayed three-dimensionally for the observer.

しかしながら、特許文献1に開示された画像表示装置における、前述の形状を有する光学手段を用いる場合には、その反射面の曲率がその光学手段の全体について一定でないことから、その反射面で反射したレーザ光の波面曲率の、反射前のレーザ光の波面曲率に対する変化度合いが、その反射面におけるレーザ光の照射位置(反射位置)に応じて異なってしまう。そのため、この従来の画像表示装置では、観察者に正確な画像を認識させることができなかった。   However, in the case of using the optical unit having the above-mentioned shape in the image display device disclosed in Patent Literature 1, since the curvature of the reflection surface is not constant over the entire optical unit, the light is reflected by the reflection surface. The degree of change of the wavefront curvature of the laser light with respect to the wavefront curvature of the laser light before reflection differs depending on the irradiation position (reflection position) of the laser light on the reflection surface. For this reason, the conventional image display device cannot make an observer recognize an accurate image.

このように、走査された光束が光学手段の影響を受けた後に観察者の網膜上に入射する形式の画像表示装置を使用する場合には、従来、光束の波面曲率が予定外に変更されてしまう傾向があったのであるが、その原因としては、光学手段の光学的特性の他にも、温度に起因した光学手段の変形、温度に起因した光束の波長の変化、光学手段の交換等が存在する。   Thus, when using an image display device of the type in which the scanned light beam is incident on the retina of the observer after being affected by the optical means, conventionally, the wavefront curvature of the light beam is changed unexpectedly. This was due to deformation of the optical means due to temperature, changes in the wavelength of the light beam due to temperature, replacement of the optical means, etc., in addition to the optical characteristics of the optical means. Exists.

本発明は、このような事情に鑑み、走査された光束が光学手段の影響を受けた後に観察者の網膜上に入射する画像表示装置において、その光学手段の介在にもかかわらず、観察者に正確な画像を認識させることを課題としてなされたものである。   In view of such circumstances, the present invention provides an image display apparatus in which a scanned light beam is incident on an observer's retina after being affected by optical means. The purpose of the present invention is to make it possible to recognize an accurate image.

本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきである。   The following aspects are obtained by the present invention. Each mode is divided into sections, each section is numbered, and described in a format in which the numbers of other sections are cited as necessary. This is to facilitate understanding of some of the technical features that can be adopted by the present invention and combinations thereof, and the technical features that can be adopted by the present invention and combinations thereof are limited to the following embodiments. Should not be interpreted as That is, it should be construed that the technical features not described in the following embodiments but described in the present specification can be appropriately extracted and adopted as the technical features of the present invention.

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈されるべきである。   Furthermore, listing each section in a form that quotes the number of the other section does not necessarily prevent the technical features described in each section from being separated from and independent of the technical features described in the other sections. It is to be construed that the technical features described in the respective sections can be appropriately made independent according to their properties.

(1) 観察者の網膜上に画像を投影することによって、観察者に画像を認識させる画像表示装置であって、
光束を出力する光束出力手段と、
その光束出力手段により出力された光束を走査する走査手段と、
その走査手段により走査された光束が照射され、その照射された光束の進行方向を観察者の瞳孔に向かう方向に変更する光学手段と、
その光学手段に照射される光束の波面曲率の補正を行う曲率補正手段と
を含む画像表示装置。
(1) An image display device that allows an observer to recognize an image by projecting the image on the retina of the observer,
Light beam output means for outputting a light beam;
Scanning means for scanning the light beam output by the light beam output means;
An optical unit that irradiates a light beam scanned by the scanning unit and changes a traveling direction of the irradiated light beam to a direction toward a pupil of an observer,
An image display device comprising: a curvature correction unit configured to correct a wavefront curvature of a light beam applied to the optical unit.

この装置によれば、光学手段に照射される光束の波面曲率の補正が可能となるため、その光学手段に照射される光束の波面曲率がその光学手段によって影響される場合に、その光学手段から出射する光束の波面曲率が目標値となるように、その光学手段に照射される光束の波面曲率を適正化することが可能となる。   According to this device, since the wavefront curvature of the light beam irradiated to the optical means can be corrected, when the wavefront curvature of the light beam irradiated to the optical means is affected by the optical means, the correction is performed from the optical means. It is possible to optimize the wavefront curvature of the light beam applied to the optical unit so that the wavefront curvature of the emitted light beam becomes a target value.

したがって、この装置によれば、光束の波面曲率に影響を与える光学手段が存在するにもかかわらず、観察者に正確な画像を認識させることが容易となる。   Therefore, according to this device, it is easy for an observer to recognize an accurate image despite the presence of optical means that affects the wavefront curvature of the light beam.

本項における「曲率補正手段」は、例えば、光学手段に照射される光束の照射位置と、光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量と、光学手段の種類との少なくとも一つに基づき、光学手段に照射される光束の波面曲率を補正する態様で実施することが可能である。   The term “curvature correction unit” in this section includes, for example, at least one of an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit, a physical quantity that affects the degree of change of the wavefront curvature of the light beam by the optical unit, and a type of the optical unit. Based on the above, the present invention can be implemented in a mode of correcting the wavefront curvature of the light beam irradiated on the optical unit.

本項および下記の各項における「光学手段」としては、例えば、ミラー、レンズ、回折光学素子等がある。   The “optical means” in this section and the following sections include, for example, mirrors, lenses, diffractive optical elements, and the like.

(2) 前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置に基づき、前記補正を行う(1)項に記載の画像表示装置。 (2) The image display device according to (1), wherein the curvature correction unit performs the correction based on an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit.

この装置によれば、光学手段に照射される光束の照射位置によってその光束の波面曲率が変化する度合いが異なっても、観察者の瞳孔へ向けて照射される光束の波面曲率が目標値となるように、その光学手段に照射される光束の波面曲率を補正することが可能となる。   According to this device, the wavefront curvature of the light beam irradiated toward the pupil of the observer becomes the target value even if the degree of change in the wavefront curvature of the light beam varies depending on the irradiation position of the light beam irradiated on the optical means. As described above, it is possible to correct the wavefront curvature of the light beam applied to the optical unit.

したがって、この装置によれば、光学手段に照射される光束の照射位置によってその光束の波面曲率が変化する度合いが異なるにもかかわらず、観察者に正確な画像を認識させることが容易となる。   Therefore, according to this apparatus, it is easy for the observer to recognize an accurate image despite the degree of change in the wavefront curvature of the light beam depending on the irradiation position of the light beam applied to the optical means.

(3) 前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報に基づき、観察者の瞳孔に向かう光束の波面曲率が目標値となるように前記補正を行う(2)項に記載の画像表示装置。 (3) The curvature correction unit is configured to adjust a pupil of an observer based on optical property information indicating a relationship between an irradiation position of a light beam applied to the optical unit and a degree of change in a wavefront curvature of the light beam by the optical unit. The image display device according to item (2), wherein the correction is performed such that the wavefront curvature of the traveling light flux becomes a target value.

本項および下記の各項における「光学特性情報」は、光学手段における光束の照射位置とその光束の波面曲率の変化度合いとの関係を表すことができるものであれば足りる。したがって、この「光学特性情報」は、光束の照射位置と波面曲率の変化度合いとの関係を表す情報はもとより、例えば、走査手段の状態と波面曲率の変化度合いとの関係を表す情報でもよく、また、光束の照射位置と光学手段の屈折力との関係を表す情報でもよい。   It is sufficient that the “optical characteristic information” in this section and each of the following sections can represent the relationship between the irradiation position of the light beam in the optical means and the degree of change in the wavefront curvature of the light beam. Therefore, the `` optical characteristic information '' may be, for example, information representing the relationship between the irradiation position of the light beam and the degree of change in the wavefront curvature, or, for example, information representing the relationship between the state of the scanning means and the degree of change in the wavefront curvature. Alternatively, the information may be information indicating the relationship between the irradiation position of the light beam and the refractive power of the optical unit.

(4) さらに、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を記憶する記憶手段を含み、前記曲率補正手段は、前記記憶手段に記憶された光学特性情報に基づき、観察者の瞳孔に向かう光束の波面曲率が目標値となるように前記補正を行う(2)項に記載の画像表示装置。 (4) Further, the curvature correction means includes a storage means for storing optical characteristic information indicating a relationship between an irradiation position of a light beam irradiated to the optical means and a degree of change of a wavefront curvature of the light beam by the optical means. (2) The image display device according to (2), wherein the correction is performed based on the optical characteristic information stored in the storage unit such that the wavefront curvature of the light flux toward the pupil of the observer becomes a target value.

(5) 前記光束出力手段は、
光束を出射する出射手段と、
その出射手段から出射した光束の波面曲率を変調する曲率変調手段と
を含み、前記曲率補正手段は、前記曲率変調手段を用いて前記補正を行う(1)ないし(4)項のいずれかに記載の画像表示装置。
(5) The light beam output means includes:
Emitting means for emitting a light beam;
And a curvature modulating means for modulating the wavefront curvature of the light beam emitted from the emitting means, wherein the curvature correcting means performs the correction using the curvature modulating means. Image display device.

この装置によれば、光束の波面曲率を変調することによって波面曲率の補正が行われるため、波面曲率の補正のために、波面曲率が異なる複数種類の光束をそれぞれ出射する複数個の出射手段を予め用意しておくことが不可欠ではなくなる。   According to this apparatus, since the wavefront curvature is corrected by modulating the wavefront curvature of the light beam, a plurality of emission units each emitting a plurality of types of light beams having different wavefront curvatures are provided for correction of the wavefront curvature. It is not essential to prepare them in advance.

本項における「曲率変調手段」は、波面変調が異なる複数種類の光束をそれぞれ出射する複数個の出射手段のうち選択されるものを変更することによって波面曲率を変調する場合に比較し、波面曲率を連続的に変調する態様で実施することが容易である。この態様によれば、波面曲率の補正精度を向上させて画像の表示精度を向上させることが容易となる。   The term “curvature modulation means” in this section refers to a case where the wavefront curvature is modulated by changing a selected one of a plurality of emission means that respectively emit a plurality of types of light beams having different wavefront modulations. Can be easily implemented in a mode of continuously modulating. According to this aspect, it is easy to improve the correction accuracy of the wavefront curvature and improve the display accuracy of the image.

(6) さらに、前記画像を表示するために前記曲率変調手段を制御する制御部を含み、その制御部は、前記曲率変調手段を用いて前記補正を行う部分を前記曲率補正手段として含む(5)項に記載の画像表示装置。 (6) Further, a control unit for controlling the curvature modulation unit for displaying the image is included, and the control unit includes, as the curvature correction unit, a part for performing the correction using the curvature modulation unit. Item).

この装置によれば、同じ曲率変調手段を用いて画像の表示と波面曲率の補正との双方を行うことが可能となり、別々の曲率変調手段を用いて画像の表示と波面曲率の補正とを行う場合に比較し、部品点数の削減が容易となる。   According to this device, it is possible to perform both display of an image and correction of the wavefront curvature using the same curvature modulation means, and display of the image and correction of the wavefront curvature using separate curvature modulation means. Compared with the case, the number of parts can be easily reduced.

(7) 前記光束出力手段は、
波面曲率が互いに異なる複数の光束をそれぞれ出射する複数の出射手段と、
それら複数の出射手段の中から、光束を出射すべきものを選択する選択手段と
を含み、前記曲率補正手段は、前記選択手段を用いて前記補正を行う(1)ないし(4)項のいずれかに記載の画像表示装置。
(7) The light beam output means includes:
A plurality of emission units each emitting a plurality of light beams having different wavefront curvatures,
Selecting means for selecting a light beam to be emitted from among the plurality of light emitting means, wherein the curvature correcting means performs the correction using the selecting means. An image display device according to any one of the above.

この装置によれば、光束の波面曲率を補正するために、同じ光束を対象として、それの波面曲率をある値から別の値に変化させることが不要となる。そのため、その変化に必要な時間を省略可能となり、その結果、波面曲率の補正をより短時間で行うことが容易となる。   According to this device, in order to correct the wavefront curvature of the light beam, it is not necessary to change the wavefront curvature of the same light beam from one value to another value. Therefore, the time required for the change can be omitted, and as a result, the correction of the wavefront curvature can be easily performed in a shorter time.

したがって、この装置によれば、例えば、各画素について観察者によって認識されるべき奥行きが走査方向に沿って大きく変化する場合であっても、そのような奥行きの変化に素早く追従するように波面曲率を補正することが容易となる。   Therefore, according to this apparatus, for example, even when the depth to be recognized by the observer for each pixel greatly changes along the scanning direction, the wavefront curvature is set so as to quickly follow such a change in depth. Can be easily corrected.

(8) さらに、前記画像を表示するために前記選択手段を制御する制御部を含み、その制御部は、前記選択手段を用いて前記補正を行う部分を前記曲率補正手段として含む(7)項に記載の画像表示装置。 (8) The image processing apparatus further includes a control unit that controls the selection unit to display the image, and the control unit includes, as the curvature correction unit, a part that performs the correction using the selection unit. 3. The image display device according to 1.

この装置によれば、同じ選択手段を用いて画像の表示と波面曲率の補正との双方を行うことが可能となり、別々の選択手段を用いて画像の表示と波面曲率の補正とを行う場合に比較し、部品点数の削減が容易となる。   According to this device, it is possible to perform both the display of an image and the correction of the wavefront curvature using the same selection unit, and when the display of the image and the correction of the wavefront curvature are performed using separate selection units, In comparison, the number of parts can be easily reduced.

(9) 前記曲率補正手段は、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量に基づき、前記補正を行う(1)ないし(8)項のいずれかに記載の画像表示装置。 (9) The image display device according to any one of (1) to (8), wherein the curvature correction unit performs the correction based on a physical quantity that affects a degree of change in a wavefront curvature of a light beam by the optical unit. .

前記(1)ないし(8)項のいずれかに係る画像表示装置においては、光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いが、温度、湿度等、光学手段に関連する物理量によって変化し得る。   In the image display device according to any one of the above items (1) to (8), the degree to which the wavefront curvature of the light beam changes by the optical means can be changed by physical quantities related to the optical means, such as temperature and humidity.

このような知見に基づき、本項に係る装置においては、光学手段に照射される光束の波面曲率が、その光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量に基づき、補正される。   Based on such knowledge, in the device according to this section, the wavefront curvature of the light beam applied to the optical unit is corrected based on a physical quantity that affects the degree to which the wavefront curvature of the light beam changes by the optical unit. .

したがって、この画像表示装置によれば、光学手段の実際の光学特性に適合した波面曲率の補正を行うことが容易となる。   Therefore, according to this image display device, it is easy to correct the wavefront curvature suitable for the actual optical characteristics of the optical means.

本項における「物理量」は、光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量でありさえすれば、その種類を問わない。具体的には、この「物理量」は、例えば、光学手段自体の温度および/または湿度等、光学手段自体の特性を表す物理量を意味する場合や、光学手段を取り囲む空気の温度および/または湿度、光学手段に入射するかまたはそれから出射する光束が伝播する空気の温度および/または湿度等、光学手段が置かれている環境の特性を表す物理量を意味する場合がある。この「物理量」は、温度または湿度以外の物理量であってもよい。   The “physical quantity” in this section is not limited as long as it is a physical quantity that affects the degree of change of the wavefront curvature of the light beam by the optical means. Specifically, the “physical quantity” refers to, for example, a physical quantity representing characteristics of the optical unit itself, such as the temperature and / or humidity of the optical unit itself, or the temperature and / or humidity of air surrounding the optical unit, It may mean a physical quantity that is characteristic of the environment in which the optical means is located, such as the temperature and / or humidity of the air through which the light beam entering or exiting the optical means propagates. This “physical quantity” may be a physical quantity other than temperature or humidity.

(10) 前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量とに基づき、前記補正を行う(9)項に記載の画像表示装置。 (10) The curvature correction unit performs the correction based on the irradiation position of the light beam irradiated on the optical unit and a physical quantity that affects the degree of change of the wavefront curvature of the light beam by the optical unit (9). Item 10. The image display device according to Item 1.

この装置によれば、光学手段に照射される光束の波面曲率が、その照射位置と、光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量との双方に適合するように変化させられる。   According to this device, the wavefront curvature of the light beam irradiated on the optical means is changed so as to be compatible with both the irradiation position and the physical quantity which affects the degree of change of the wavefront curvature of the light beam by the optical means. .

(11) さらに、前記物理量を検出する検出手段を含み、
前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記検出手段により検出された物理量とに基づき、前記補正を行う(10)項に記載の画像表示装置。
(11) Further, a detecting means for detecting the physical quantity is included,
The image display device according to (10), wherein the curvature correction unit performs the correction based on an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a physical quantity detected by the detection unit.

(12) さらに、
前記物理量を検出する検出手段と、
前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を、前記物理量がとり得る複数の値に応じて複数種類記憶する記憶手段と
を含み、
前記曲率補正手段は、前記記憶手段に記憶された複数種類の光学特性情報のうち、前記検出手段により検出された物理量に対応するものを用いて前記補正を行う(10)項に記載の画像表示装置。
(12)
Detecting means for detecting the physical quantity;
A plurality of types of optical property information representing a relationship between an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a degree of change of a wavefront curvature of the light beam by the optical unit are stored according to a plurality of values that the physical quantity can take. Storage means,
(10) The image display according to (10), wherein the curvature correction unit performs the correction by using, from a plurality of types of optical characteristic information stored in the storage unit, information corresponding to a physical quantity detected by the detection unit. apparatus.

(13) 前記光学手段は、光束の波面曲率を変化させる度合いが異なる別の種類の光学手段に交換可能であり、
前記曲率補正手段は、前記光学手段の種類に基づき、前記補正を行う(1)ないし(12)項のいずれかに記載の画像表示装置。
(13) The optical unit can be replaced with another type of optical unit having a different degree of changing the wavefront curvature of the light beam,
The image display device according to any one of (1) to (12), wherein the curvature correction unit performs the correction based on a type of the optical unit.

この装置によれば、光学手段の種類を用途等に応じて使い分けることが可能となる。   According to this device, it is possible to use the type of the optical means properly according to the use or the like.

さらに、この装置によれば、波面曲率の補正により、実際に使用されている光学手段の種類に適合させることが可能となり、よって、光学手段が交換されても、それによって波面曲率が不適当にならずに済む。   Furthermore, according to this device, the correction of the wavefront curvature makes it possible to adapt to the type of optical means actually used, so that even if the optical means is replaced, the wavefront curvature will be improper. You don't have to.

(14) 前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段の種類とに基づき、前記補正を行う(13)項に記載の画像表示装置。 (14) The image display device according to (13), wherein the curvature correction unit performs the correction based on an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a type of the optical unit.

この装置によれば、光学手段に照射される光束の波面曲率が、その照射位置と、その光学手段の種類との双方に適合するように変化させられる。   According to this device, the wavefront curvature of the light beam irradiated to the optical unit is changed so as to be compatible with both the irradiation position and the type of the optical unit.

(15) さらに、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を、前記光学手段の種類に応じて変更可能に記憶する記憶手段を含み、
前記曲率補正手段は、前記光学手段の種類に応じて変更された光学特性情報を用いて前記補正を行う(14)項に記載の画像表示装置。
(15) Further, optical characteristic information indicating a relationship between an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a degree of change of a wavefront curvature of the light beam by the optical unit can be changed according to a type of the optical unit. Including storage means for storing in
The image display device according to (14), wherein the curvature correction unit performs the correction using optical characteristic information changed according to the type of the optical unit.

本項における「光学特性情報の変更」は、例えば、「記憶手段」に複数種類の光学手段についての複数種類の光学特性情報を予め記憶させておき、光学手段の交換ごとに、それら光学特性情報のうち波面曲率補正のために使用するものを選択することにより、実現することが可能である。さらに、「光学特性情報の変更」は、「記憶手段」の内容を、光学手段の交換ごとに、それに対応する光学特性情報に変更する(例えば、記録媒体を交換する)ことにより、実現することも可能である。   The term “change of optical property information” in this section means, for example, that a plurality of kinds of optical property information about a plurality of kinds of optical means are stored in advance in a “storage means”, and the optical property information is changed every time the optical means is replaced. It can be realized by selecting one to be used for wavefront curvature correction. Further, the "change of optical property information" is realized by changing the content of the "storage means" to the corresponding optical property information every time the optical means is replaced (for example, by replacing the recording medium). Is also possible.

(16) 前記走査手段は、前記光束出力手段により出力された光束を主走査方向と副走査方向とに走査し、それら主走査方向と副走査方向とのうち、前記光学手段に照射される光束の照射位置の移動に伴う、前記光学手段による光束の波面曲率の変化度合いの変化が小さい方が主走査方向である(1)ないし(15)項のいずれかに記載の画像表示装置。 (16) The scanning unit scans the light beam output by the light beam output unit in a main scanning direction and a sub-scanning direction, and among the main scanning direction and the sub-scanning direction, a light beam irradiated to the optical unit. The image display device according to any one of (1) to (15), wherein, in the main scanning direction, the change in the degree of change in the wavefront curvature of the light beam caused by the optical means due to the movement of the irradiation position is smaller.

一般に、1枚の画像を表示する際には、主走査が複数本のラインについて繰返し行われるのに対し、副走査は1枚の画像について1回限り行われる。   Generally, when displaying one image, the main scanning is repeatedly performed for a plurality of lines, whereas the sub-scanning is performed only once for one image.

一方、前記(1)ないし(15)項のいずれかに係る装置においては、光学手段に光束が照射される面が互いに交差する2方向に延び、かつ、その光学手段に照射される光束の照射位置の移動に伴うその光学手段による光束の波面曲率の変化度合いの変化が、それら2方向間で互いに異なる場合がある。   On the other hand, in the apparatus according to any one of the above items (1) to (15), the surface on which the light is irradiated to the optical means extends in two directions intersecting each other, and the irradiation of the light irradiated on the optical means is performed. The change in the degree of change in the wavefront curvature of the light beam due to the optical means due to the movement of the position may differ between the two directions.

この場合においては、それら2方向のうち、波面曲率の変化度合いの変化が小さい方を、走査頻度が高い主走査の方向に選定すれば、波面曲率を変更させる指令に対する波面曲率の応答速度を低下させることが容易となる。   In this case, the response speed of the wavefront curvature to a command to change the wavefront curvature is reduced by selecting one of the two directions, in which the degree of change of the wavefront curvature is small, in the direction of the main scanning with a high scanning frequency. It becomes easy to do.

このような知見に基づき、本項に係る装置においては、主走査方向と副走査方向とのうち、光学手段に照射される光束の照射位置の移動に伴う光学手段による光束の波面曲率の変化度合いの変化が小さい方が主走査方向とされている。   Based on such knowledge, in the apparatus according to this section, the degree of change in the wavefront curvature of the light beam due to the movement of the irradiation position of the light beam irradiated on the optical means in the main scanning direction and the sub-scanning direction Is smaller in the main scanning direction.

(17) 前記光束出力手段は、互いに異なる複数の波長についてそれぞれ設けられており、当該画像表示装置は、さらに、それら複数の光束出力手段によりそれぞれ出力された複数の光束を合成して前記走査手段に出力する合成手段を含み、前記曲率補正手段は、前記各光束出力手段により出力される光束の波面曲率を個別に補正する(1)ないし(16)項のいずれかに記載の画像表示装置。 (17) The light beam output means is provided for each of a plurality of wavelengths different from each other, and the image display device further combines the plurality of light beams respectively output by the plurality of light beam output means to form the scanning means. (1) The image display device according to any one of (1) to (16), further comprising a combining unit that outputs the curvatures of the light beams, wherein the curvature correction unit individually corrects the wavefront curvature of the light beam output by each of the light beam output units.

この装置によれば、波長が互いに異なる複数の光束を合成することにより、所望の色の光束を得ることができる。   According to this device, a light beam of a desired color can be obtained by combining a plurality of light beams having different wavelengths.

この装置においては、各光束の波面曲率が複数の光束の合成前に変更されるが、これに対し、複数の光束を1つの光束に合成した後に波面変調手段を用いてその合成光束の波面曲率を変更する構成が考えられる。   In this device, the wavefront curvature of each light beam is changed before the synthesis of a plurality of light beams. On the other hand, the wavefront curvature of the synthesized light beam is synthesized using a wavefront modulating means after the plurality of light beams are synthesized into one light beam. May be changed.

しかしながら、この構成においては、合成光束の各成分である光束の波面曲率が、上述の波面変調手段やその他の手段(例えばレンズ)を通過する際に、各成分の波長に応じて異なる度合いで変化する。そのため、合成光束の各成分である光束の波面曲率を最終的に所望の値にするためには、合成前に各光束の波面曲率を波長ごとに補正することが必要であり、そのためには、上述の曲率変調手段とは別に、合成前に各光束の波面曲率を波長ごとに補正する曲率変調手段を設けることが必要である。   However, in this configuration, the wavefront curvature of the light flux, which is each component of the combined light flux, changes to different degrees depending on the wavelength of each component when passing through the above-described wavefront modulation means and other means (for example, a lens). I do. Therefore, in order to finally set the wavefront curvature of the light flux, which is each component of the combined light flux, to a desired value, it is necessary to correct the wavefront curvature of each light flux for each wavelength before synthesis, and for that purpose, In addition to the above-described curvature modulation means, it is necessary to provide a curvature modulation means for correcting the wavefront curvature of each light beam for each wavelength before combining.

これに対し、本項に係る装置によれば、波長が互いに異なる複数の光束を合成する前に各光束の波面曲率を互いに独立して変調する構成が採用されるため、合成前に各光束ごとに波面曲率の補正を行えば足り、合成後に波面曲率の補正を行うことが不可欠ではなくなる。   On the other hand, according to the device according to this section, since a configuration is adopted in which the wavefront curvatures of the respective light beams are modulated independently of each other before combining a plurality of light beams having different wavelengths, each light beam is synthesized before the combination. It is sufficient to correct the wavefront curvature in advance, and it is not essential to correct the wavefront curvature after the synthesis.

(18) 観察者の網膜上に画像を投影することによって、観察者に画像を認識させる画像表示装置であって、
光束を出力する光束出力手段であって、光束を出射する出射手段と、その出射手段から出射した光束の波面曲率を変調する曲率変調手段とを有するものと、
その光束出力手段により出力された光束を走査する走査手段と、
その走査手段により走査された光束が照射され、その照射された光束の進行方向を観察者の瞳孔に向かう方向に変更する光学手段と、
その光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を記憶する記憶手段と、
その記憶手段に記憶された光学特性情報に基づき、観察者の瞳孔に向かう光束の波面曲率が目標値となるように、前記光学手段に照射される光束の波面曲率の補正を前記曲率変調手段を用いて行う曲率補正手段と
を含む画像表示装置。
(18) An image display device that allows an observer to recognize an image by projecting the image on the retina of the observer,
A light beam output unit that outputs a light beam, an output unit that outputs the light beam, and a curvature modulation unit that modulates a wavefront curvature of the light beam output from the output device;
Scanning means for scanning the light beam output by the light beam output means;
An optical unit that irradiates a light beam scanned by the scanning unit and changes a traveling direction of the irradiated light beam to a direction toward a pupil of an observer,
A storage unit that stores optical characteristic information indicating a relationship between an irradiation position of a light beam applied to the optical unit and a degree of change in wavefront curvature of the light beam by the optical unit,
Based on the optical characteristic information stored in the storage unit, the curvature modulation unit corrects the wavefront curvature of the light beam applied to the optical unit so that the wavefront curvature of the light beam toward the pupil of the observer becomes a target value. And an image display device including a curvature correction unit.

この装置によれば、光学手段に照射される光束の照射位置によってその光束の波面曲率が変化する度合いが異なっても、観察者の瞳孔へ向けて照射される光束の波面曲率が目標値となるように、その光学手段に照射される光束の波面曲率を補正することが可能となる。   According to this device, the wavefront curvature of the light beam irradiated toward the pupil of the observer becomes the target value even if the degree of change in the wavefront curvature of the light beam varies depending on the irradiation position of the light beam irradiated on the optical means. As described above, it is possible to correct the wavefront curvature of the light beam applied to the optical unit.

したがって、この装置によれば、光学手段に照射される光束の照射位置によってその光束の波面曲率が変化する度合いが異なるにもかかわらず、観察者に正確な画像を認識させることが容易となる。   Therefore, according to this apparatus, it is easy for the observer to recognize an accurate image despite the degree of change in the wavefront curvature of the light beam depending on the irradiation position of the light beam applied to the optical means.

さらに、この装置によれば、出射手段から出射した光束の波面曲率を変調することにより、波面曲率が補正される。   Further, according to this device, the wavefront curvature of the light beam emitted from the emission unit is modulated, so that the wavefront curvature is corrected.

以下、本発明が適用された実施形態のいくつかを図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, some embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

図1には、本発明の第1実施形態に従う画像表示装置としての網膜走査型ディスプレイ10の概略構成が示されている。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a retinal scanning display 10 as an image display device according to the first embodiment of the present invention.

この網膜走査型ディスプレイ10は、観察者の瞳孔2に光束としてのレーザ光を入射させることで網膜上に投影した画像を観察者に認識させるためのものである。この網膜走査型ディスプレイ10は、図1に示すように、赤(R),緑(G)および青(B)の各色(各波長領域)のレーザ光をそれぞれ出力し、かつ、出力するレーザ光の出力強度および波面曲率を変調可能なRレーザ出力部12,Gレーザ出力部14およびBレーザ出力部16を備えている。   The retinal scanning display 10 is for causing an observer to recognize an image projected on the retina by irradiating a laser beam as a light beam to a pupil 2 of the observer. As shown in FIG. 1, the retinal scanning display 10 outputs laser light of each color (each wavelength region) of red (R), green (G), and blue (B), and outputs the laser light. An R laser output unit 12, a G laser output unit 14, and a B laser output unit 16 capable of modulating the output intensity and wavefront curvature of the laser beam.

この網膜走査型ディスプレイ10は、さらに、図1に示すように、各レーザ出力部12,14,16から出力された3色のレーザ光を合成するために、全反射ミラー18と、部分透過ミラー20と、部分透過ミラー22とを備えている。全反射ミラー18は、Rレーザ出力部12から出力されたレーザ光を反射する。部分透過ミラー20は、その全反射ミラー18からのレーザ光を通過させ、かつ、このレーザ光と同軸となるように、Gレーザ出力部14から出力されたレーザ光を反射する。部分透過ミラー22は、その部分透過ミラー20からのレーザ光を通過させ、かつ、このレーザ光と同軸となるように、Bレーザ出力部16から出力されたレーザ光を反射する。   As shown in FIG. 1, the retinal scanning display 10 further includes a total reflection mirror 18 and a partial transmission mirror for synthesizing the three color laser beams output from the laser output units 12, 14, and 16. 20 and a partially transmitting mirror 22. The total reflection mirror 18 reflects the laser light output from the R laser output unit 12. The partially transmitting mirror 20 allows the laser light from the total reflection mirror 18 to pass therethrough and reflects the laser light output from the G laser output unit 14 so as to be coaxial with the laser light. The partially transmitting mirror 22 reflects the laser light output from the B laser output unit 16 so that the laser light from the partially transmitting mirror 20 passes therethrough and is coaxial with the laser light.

この網膜走査型ディスプレイ10は、さらに、図1に示すように、3つのミラー18,20,22によって合成されたレーザ光を2次元方向に走査する走査ミラー24と、この走査ミラー24によって走査されたレーザ光を反射して観察者の瞳孔2に入射させる投入ミラー26とを備えている。   As shown in FIG. 1, the retinal scanning display 10 further scans the laser beam combined by the three mirrors 18, 20, and 22 in a two-dimensional direction, and is scanned by the scanning mirror 24. And a throw-in mirror 26 for reflecting the reflected laser light to enter the pupil 2 of the observer.

この網膜走査型ディスプイレイ10は、さらに、図1に示すように、各種情報を記憶する記憶部28と、各レーザ出力部12,14,16が出力するレーザ光の出力強度および波面曲率の調節と、走査ミラー24によるレーザ光の走査とを行う制御部30とを備えている。走査ミラー24は、駆動部241により2次元方向(主走査方向と副走査方向)に振動する揺動ミラーとして構成されており、制御部30の制御により駆動部241を介して走査制御される。   The retinal scanning display 10 further includes, as shown in FIG. 1, a storage section 28 for storing various information, adjustment of the output intensity and wavefront curvature of the laser light output from each of the laser output sections 12, 14, and 16. And a control unit 30 for performing scanning of the laser beam by the scanning mirror 24. The scanning mirror 24 is configured as an oscillating mirror that vibrates in a two-dimensional direction (main scanning direction and sub-scanning direction) by a driving unit 241, and scanning is controlled via the driving unit 241 under the control of the control unit 30.

ここで、各レーザ出力部12,14,16の具体的な構成を説明する。ただし、Rレーザ出力部12について代表的に説明し、他のレーザ出力部14,16については、同様の構成であるため、説明を省略する。   Here, a specific configuration of each of the laser output units 12, 14, 16 will be described. However, the R laser output unit 12 will be described as a representative, and the other laser output units 14 and 16 have the same configuration, and thus the description will be omitted.

図2に示すように、Rレーザ出力部12は、制御部30からの指令に従って赤色のレーザ光(平行光)を出射する出射部(発光部の一例)32と、この出射部32から出射したレーザ光の出力強度を、制御部30からの指令値に従い変調する強度変調部34と、この強度変調部34を通過したレーザ光の波面曲率を変調する波面曲率変調部36とを備えている。出射部32の一例は、半導体レーザ装置を光源として含むように構成される。強度変調部34の一例は、光強度変調器としてのAOMである。   As shown in FIG. 2, the R laser output unit 12 emits red laser light (parallel light) in accordance with a command from the control unit 30 (an example of a light emitting unit) 32, and emits light from the emitting unit 32. An intensity modulation unit 34 that modulates the output intensity of the laser light according to a command value from the control unit 30 and a wavefront curvature modulation unit 36 that modulates the wavefront curvature of the laser light that has passed through the intensity modulation unit 34 are provided. One example of the emission unit 32 is configured to include a semiconductor laser device as a light source. One example of the intensity modulator 34 is an AOM as a light intensity modulator.

波面曲率変調部36は、強度変調部36からレーザ光が入射するハーフミラー38と、このハーフミラー38からのレーザ光を収束させる焦点距離fの凸レンズ(光収束部の一例)40と、可動ミラー42とを備えている。その可動ミラー42は、凸レンズ40から入射したレーザ光をその入射方向とは逆向きに反射してハーフミラー38に戻す反射面42aを有しており、この反射面42aが凸レンズ40に対して相対移動させられることにより、それら反射面42aと凸レンズ40との間における光路距離が変更可能となっている。   The wavefront curvature modulator 36 includes a half mirror 38 on which laser light is incident from the intensity modulator 36, a convex lens (an example of a light converging unit) 40 having a focal length f for converging the laser light from the half mirror 38, and a movable mirror. 42. The movable mirror 42 has a reflection surface 42a that reflects the laser light incident from the convex lens 40 in a direction opposite to the incident direction and returns the half mirror 38 to the laser light. By being moved, the optical path distance between the reflection surface 42a and the convex lens 40 can be changed.

図2に示すように、ハーフミラー38は、斜面38aに誘電体多層膜が施された直角プリズム2つが貼り合わされたキューブ状の形状を成しており、その斜面38a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。このため、強度変調部34からのレーザ光がハーフミラー38に入射すると、そのレーザ光のうちの約50%が斜面38aで反射し、そのハーフミラー38の出射側に設けられた凸レンズ40に入射する。また、反射面42aで反射されることにより凸レンズ40からハーフミラー38に入射したレーザ光は、その光量の約50%が斜面38aを通過し、Rレーザ出力部12からの出力光として出力される。   As shown in FIG. 2, the half mirror 38 has a cube shape in which two right-angle prisms each having a dielectric multilayer film formed on a slope 38 a are bonded to each other. Approximately 50% is reflected in the orthogonal direction and approximately 50% is transmitted. Therefore, when the laser light from the intensity modulator 34 enters the half mirror 38, about 50% of the laser light is reflected by the inclined surface 38a and enters the convex lens 40 provided on the emission side of the half mirror 38. I do. Further, about 50% of the amount of the laser light that has entered the half mirror 38 from the convex lens 40 by being reflected by the reflection surface 42a passes through the slope 38a, and is output as output light from the R laser output unit 12. .

図2に示すように、可動ミラー42は、反射板44と、圧電型のピエゾ素子が積層された圧電アクチュエータ46とが貼り合わされたものである。反射板44は、ガラス板等の光透過性板材の表面に金属膜の鏡面コートが施されることによって形成されている。圧電アクチュエータ46は、制御部30から駆動電圧が印加されることにより駆動され、その駆動電圧に応じて反射板44の位置をその反射面42aの法線方向(図2において矢印zで示す方向)に移動させて、反射面42aと凸レンズ40との間の光路距離を変化させる。   As shown in FIG. 2, the movable mirror 42 is formed by bonding a reflection plate 44 and a piezoelectric actuator 46 in which piezoelectric piezoelectric elements are stacked. The reflection plate 44 is formed by applying a mirror coating of a metal film to a surface of a light transmitting plate material such as a glass plate. The piezoelectric actuator 46 is driven by applying a drive voltage from the control unit 30, and moves the position of the reflection plate 44 according to the drive voltage in the normal direction of the reflection surface 42 a (direction indicated by an arrow z in FIG. 2). To change the optical path distance between the reflecting surface 42a and the convex lens 40.

ここで、図3を参照してその光路距離の制御を説明する。   Here, the control of the optical path distance will be described with reference to FIG.

制御部30から圧電アクチュエータ46に駆動電圧が印加されていない状態では、図3(a)に示すように、反射面42aと凸レンズ40の主点との間の距離である光路距離が、凸レンズ40の焦点距離fと等しくなるように予め調整されている。そのため、この状態でハーフミラー38から凸レンズ40に入射したレーザ光は、凸レンズ40を通過する際に屈折して収束し、反射面42a上で焦点を結ぶ。このように収束した入射レーザ光は、反射面42aでその入射レーザ光と同軸方向に反射し、その結果、その収束光の収束角度と同じ角度で拡散する拡散光となって再度凸レンズ40に入射し、収束時と同じ角度で屈折して平行光に変換される。すなわち、入射レーザ光が凸レンズ40によってコリメートされるのである。   When a drive voltage is not applied from the control unit 30 to the piezoelectric actuator 46, as shown in FIG. 3A, the optical path distance, which is the distance between the reflection surface 42 a and the principal point of the convex lens 40, is increased. Is adjusted in advance to be equal to the focal length f. Therefore, in this state, the laser light incident on the convex lens 40 from the half mirror 38 is refracted and converged when passing through the convex lens 40, and focuses on the reflection surface 42a. The converged incident laser light is reflected on the reflecting surface 42a in the same direction as the incident laser light, and as a result, becomes diffused light which is diffused at the same angle as the convergent angle of the converged light, and is incident on the convex lens 40 again. Then, the light is refracted at the same angle as that at the time of convergence and is converted into parallel light. That is, the incident laser light is collimated by the convex lens 40.

一方、制御部30から圧電アクチュエータ46に駆動電圧が印加されると、図3(b)に示すように、圧電アクチュエータ46が駆動されて反射面42aが凸レンズ40側に移動することとなり、その移動距離をdで表すと、反射面42aと凸レンズ40の主点との間の光路距離がfからf−dに変化する。   On the other hand, when a drive voltage is applied from the control unit 30 to the piezoelectric actuator 46, as shown in FIG. 3B, the piezoelectric actuator 46 is driven and the reflection surface 42a moves to the convex lens 40 side, and the movement When the distance is represented by d, the optical path distance between the reflection surface 42a and the principal point of the convex lens 40 changes from f to f−d.

そのため、この状態でハーフミラー38から凸レンズ40に入射したレーザ光は、前述した場合と同様に凸レンズ40を通過する際に屈折して収束するが、反射面42aが凸レンズ40の焦点距離fより距離dだけ凸レンズ40に近い位置に移動しているため、レーザ光は反射面42a上では焦点を結ばない。このレーザ光は、反射面42aで反射した後、距離dだけ進んだ位置、すなわち、凸レンズ40の主点から距離f−2dの位置において焦点を結び、その後、拡散光となって再度凸レンズ40に入射する。   Therefore, in this state, the laser light incident on the convex lens 40 from the half mirror 38 is refracted and converged when passing through the convex lens 40 in the same manner as described above, but the reflection surface 42a is longer than the focal length f of the convex lens 40. Since the laser beam has moved to a position closer to the convex lens 40 by d, the laser beam is not focused on the reflection surface 42a. After being reflected by the reflection surface 42a, the laser light is focused at a position advanced by a distance d, that is, at a position of a distance f-2d from the principal point of the convex lens 40, and then becomes a diffused light and returns to the convex lens 40 again. Incident.

そのため、レーザ光は凸レンズ40を通過する際に屈折してその拡がり角度が小さくなるものの、平行光には変換されずに、すなわち、コリメートされずに凸レンズ40を通過する。その結果、レーザ光の波面曲率が変化する。ここに、「レーザ光の波面曲率が変化する」とは、正確には、ある定位置(例えば、観察者の網膜上)におけるレーザ光の波面曲率が変化する。   Therefore, although the laser beam is refracted when passing through the convex lens 40 and its divergence angle is reduced, the laser beam passes through the convex lens 40 without being converted into parallel light, that is, without being collimated. As a result, the wavefront curvature of the laser light changes. Here, “the wavefront curvature of the laser light changes” means that the wavefront curvature of the laser light at a certain fixed position (for example, on the retina of the observer) changes.

ここで、この網膜走査型ディスプレイ10において、各レーザ出力部12,14,16によってレーザ光の波面曲率を変調する理由を簡単に説明する。   Here, the reason why the laser output units 12, 14, 16 modulate the wavefront curvature of the laser light in the retinal scanning display 10 will be briefly described.

一般に、光源から出た光は、その発光点を中心として全方位に等速および同位相で進む光の波、いわゆる球面波として伝搬する。この球面波は、発光点と観察者との距離に応じて異なる大きさの曲率半径で観察者の網膜上に投影され、観察者は、この曲率半径に応じた遠近感を感じる。   In general, light emitted from a light source propagates as a so-called spherical wave of light that travels in all directions at the same speed and in the same phase around the light emitting point. This spherical wave is projected onto the retina of the observer with a different radius of curvature according to the distance between the light emitting point and the observer, and the observer feels a perspective according to the radius of curvature.

したがって、本実施形態においては、観察者の瞳孔2に入射するレーザ光の波面曲率を変調してそのレーザ光の見かけ上の発光点(図3(b)参照)の位置を変化させることにより、画像の奥行きをより自然な感覚で観察者に認識させるようになっているのである。   Therefore, in the present embodiment, by modulating the wavefront curvature of the laser light incident on the pupil 2 of the observer to change the position of the apparent light emitting point (see FIG. 3B) of the laser light, The viewer is made to recognize the depth of the image with a more natural feeling.

そして、本実施形態の波面曲率変調部36によれば、例えば、凸レンズ40の焦点距離f=4mmの場合、可動ミラー42の反射面42aを約30μm移動させるだけで、観察者に約30cmから無限遠までの範囲内で遠近感を認識させることができる。また、凸レンズ40の焦点距離f=2mmの場合、可動ミラー42の反射面42aを約10μm移動させるだけで、観察者に約30cmから無限遠までの範囲内で遠近感を認識させることができる。   According to the wavefront curvature modulation unit 36 of the present embodiment, for example, when the focal length f of the convex lens 40 is 4 mm, the observer can move the reflection surface 42a of the movable mirror 42 by about 30 μm from infinity to about 30 cm. Perspective can be recognized within a range up to a distance. When the focal length f of the convex lens 40 is 2 mm, the observer can recognize the perspective within a range from about 30 cm to infinity only by moving the reflecting surface 42 a of the movable mirror 42 by about 10 μm.

図4に示すように、走査ミラー24は、同軸上に形成された2つの軸部48a,48bが図示しない支持体によって回動可能に支持された枠48を備えている。さらに、同軸上に形成された2つの軸部50a,50bが枠48によって回動可能に支持された走査板50を備えている。すなわち、走査板50は、互いに直角に交差する2軸まわりに揺動可能に、図示しない支持体に支持されているのである。走査板50は、図1に示す全反射ミラー18および部分透過ミラー20,22によって合成されたレーザ光を投入ミラー26に向けて反射する反射面50cを有している。   As shown in FIG. 4, the scanning mirror 24 includes a frame 48 in which two shaft portions 48a and 48b formed coaxially are rotatably supported by a support (not shown). Further, there is provided a scanning plate 50 in which two shaft portions 50 a and 50 b formed coaxially are rotatably supported by a frame 48. That is, the scanning plate 50 is supported by a support (not shown) so as to be swingable about two axes that intersect at right angles to each other. The scanning plate 50 has a reflection surface 50c that reflects the laser light combined by the total reflection mirror 18 and the partial transmission mirrors 20 and 22 shown in FIG.

走査ミラー24は、図1に示す駆動部241によって駆動される。駆動部241の一例は、磁気を利用した方式である。この方式を採用する場合には、例えば、可動部材にはコイル、静止部材には永久磁石がそれぞれ設けられる。   The scanning mirror 24 is driven by the driving unit 241 shown in FIG. One example of the driving unit 241 is a method using magnetism. When this method is adopted, for example, the movable member is provided with a coil, and the stationary member is provided with a permanent magnet.

駆動部241は、制御部30からの指令に基づき、枠48はx軸まわりに、走査板50はy軸まわりにそれぞれ、互いに独立して揺動させる。それにより、走査板50の反射面50cの向きが変化し、この反射面50cで反射するレーザ光が2次元方向に走査される。具体的には、枠48がx軸まわりに1回揺動する間に走査板50がy軸まわりに複数回揺動するようになっており、レーザ光は、y軸まわりの揺動によって主走査方向に、x軸まわりの揺動によって副走査方向にそれぞれ走査される。   The drive unit 241 swings the frame 48 around the x-axis and the scanning plate 50 around the y-axis independently of each other based on a command from the control unit 30. Thereby, the direction of the reflection surface 50c of the scanning plate 50 changes, and the laser light reflected by the reflection surface 50c is scanned in the two-dimensional direction. Specifically, the scanning plate 50 swings around the y-axis a plurality of times while the frame 48 swings around the x-axis once, and the laser beam mainly swings around the y-axis. Scanning is performed in the sub-scanning direction by swinging about the x-axis in the scanning direction.

図1に示すように、投入ミラー26は、ハーフミラーとして構成され、それにより、走査ミラー24により走査されたレーザ光を観察者の瞳孔2へ向けて反射する機能と、観察者の前方からの光を透過する機能とを有している。   As shown in FIG. 1, the input mirror 26 is configured as a half mirror, thereby reflecting the laser beam scanned by the scanning mirror 24 toward the pupil 2 of the observer, and having a function of reflecting the laser light from the front of the observer. And a function of transmitting light.

投入ミラー26においてレーザ光を反射させる反射面26aは、図5に示すように、長手方向(矢印Lで示す方向)と短手方向(矢印Sで示す方向)とに延びて凹んだ曲面として構成されている。この曲面は、回転楕円面の一部として形成されている。投入ミラー26は、その回転楕円面の2つの焦点の一方に走査ミラー24の反射面50cにおけるレーザ光の反射点が位置し、他方に観察者の瞳孔2が位置するように、観察者の眼前においてその頭部に装着されて使用される。その装着状態においては、走査ミラー24によって走査されたレーザ光が確実に観察者の瞳孔2に入射して網膜上で集光する。   As shown in FIG. 5, the reflecting surface 26a for reflecting the laser light on the input mirror 26 is formed as a concave surface extending in the longitudinal direction (the direction indicated by the arrow L) and the short direction (the direction indicated by the arrow S). Have been. This curved surface is formed as a part of the spheroid. The input mirror 26 is positioned in front of the observer's eyes such that the reflection point of the laser beam on the reflection surface 50c of the scanning mirror 24 is located at one of the two focal points of the spheroid and the pupil 2 of the observer is located at the other. Is used by being attached to the head. In the mounted state, the laser light scanned by the scanning mirror 24 surely enters the pupil 2 of the observer and is focused on the retina.

上述のように、投入ミラー26の反射面26aは、曲面ではあるが球面ではないため、その曲率が反射面26aの全体について一定ではなく、反射面26aにおける位置によって変化する。具体的には、図5に示すように、反射面26aは、長手方向に平行な断面上においては楕円の一部を成す一方、短手方向に平行な断面上においては真円の一部を成している。   As described above, since the reflecting surface 26a of the casting mirror 26 is a curved surface but not a spherical surface, its curvature is not constant over the entire reflecting surface 26a, and changes depending on the position on the reflecting surface 26a. Specifically, as shown in FIG. 5, the reflection surface 26a forms a part of an ellipse on a cross section parallel to the longitudinal direction, and forms a part of a perfect circle on a cross section parallel to the short direction. Has formed.

そのため、反射面26aの曲率は、長手方向に沿って移動するにつれて変化する度合いが大きく、短手方向に沿って移動するにつれて変化する度合いが小さい。一方、反射面26aの曲率が位置によって異なると、その反射面26aで反射したレーザ光の波面曲率の、反射前のレーザ光の波面曲率に対して変化する度合いも位置によって異なる。   Therefore, the curvature of the reflection surface 26a changes greatly as it moves along the longitudinal direction, and changes less as it moves along the transverse direction. On the other hand, if the curvature of the reflection surface 26a differs depending on the position, the degree of change of the wavefront curvature of the laser light reflected by the reflection surface 26a with respect to the wavefront curvature of the laser light before reflection also differs depending on the position.

このような知見に基づき、この網膜走査型ディスプレイ10においては、投入ミラー26の短手方向(図5において矢印Sで示す方向)が主走査方向に選定される一方、その長手方向(同図において矢印Lで示す方向)が副走査方向に選定されたうえで、走査ミラー24がレーザ光を走査するようになっている。   Based on such knowledge, in the retinal scanning display 10, the short direction (direction indicated by the arrow S in FIG. 5) of the input mirror 26 is selected as the main scanning direction, while the longitudinal direction (in FIG. (Direction indicated by arrow L) is selected as the sub-scanning direction, and then scanning mirror 24 scans the laser beam.

したがって、本実施形態によれば、反射面26aでの反射前と反射後とでレーザ光の波面曲率が変化し、その変化度合いが反射面26aにおけるレーザ光の反射点(照射位置)の移動に伴って変化するが、その変化の頻度が、投入ミラー26の長手方向を主走査方向、短手方向を副走査方向に選定した場合より少なくて済む。   Therefore, according to the present embodiment, the wavefront curvature of the laser light changes before and after the reflection on the reflection surface 26a, and the degree of the change corresponds to the movement of the reflection point (irradiation position) of the laser light on the reflection surface 26a. However, the frequency of the change is less than when the longitudinal direction of the input mirror 26 is selected in the main scanning direction and the short direction is selected in the sub-scanning direction.

図1に示すように、制御部30は、コンピュータ等の外部機器(図示しない)から画像信号(映像信号)を入力し、この画像信号により表される画像を観察者に認識させるための制御を行う。   As shown in FIG. 1, the control unit 30 receives an image signal (video signal) from an external device (not shown) such as a computer and performs control for causing an observer to recognize an image represented by the image signal. Do.

具体的には、制御部30は、画像信号に基づいてレーザ光を各レーザ出力部12,14,16の出射部32から出力させ、その出力されたレーザ光の強度を、強度変調部34により、画像信号により表される画像の色が表現されるように変調し、かつ、そのレーザ光の波面曲率を、波面曲率変調部36により、画像信号により表される画像の奥行きが表現されるように変調する。制御部30は、さらに、走査ミラー24を駆動してレーザ光を2次元方向に走査させる。   Specifically, the control unit 30 causes the laser beam to be output from the emission unit 32 of each of the laser output units 12, 14, 16 based on the image signal, and controls the intensity of the output laser beam by the intensity modulation unit 34. The laser beam is modulated so that the color of the image represented by the image signal is represented, and the wavefront curvature of the laser light is represented by the wavefront curvature modulator 36 so that the depth of the image represented by the image signal is represented. Is modulated. The control unit 30 further drives the scanning mirror 24 to scan the laser beam in the two-dimensional direction.

これにより、各レーザ出力部12,14,16から出力されたレーザ光は、全反射ミラー18および部分透過ミラー20,22によって合成された後、走査ミラー24で2次元方向に走査され、さらに、投入ミラー26で反射して観察者の瞳孔2に入射する。その結果、画像信号により表される画像が観察者の網膜上に投影され、その画像が観察者に認識される。   As a result, the laser light output from each of the laser output units 12, 14, 16 is combined by the total reflection mirror 18 and the partial transmission mirrors 20, 22, and then scanned by the scanning mirror 24 in the two-dimensional direction. The light is reflected by the input mirror 26 and enters the pupil 2 of the observer. As a result, the image represented by the image signal is projected on the retina of the observer, and the image is recognized by the observer.

画像信号により表される画像の奥行きを観察者に認識させるためには、観察者の瞳孔2に入射するレーザ光の波面曲率がその奥行きに対応する目標値となるように各レーザ出力部12,14,16から出力されるレーザ光の波面曲率を変調することが必要である。しかし、レーザ光の波面曲率は、投入ミラー26の反射面26aで反射する際にその反射面26aにおける反射位置によって異なる度合いで変化するため、画像信号により表される画像の奥行きのみに基づいて各レーザ出力部12,14,16から出力されるレーザ光の波面曲率を単に変調したのでは、観察者の瞳孔2に入射するレーザ光の波面曲率を目標値とすることができない。   In order for the observer to recognize the depth of the image represented by the image signal, each of the laser output units 12 and 12 is set so that the wavefront curvature of the laser light incident on the pupil 2 of the observer becomes a target value corresponding to the depth. It is necessary to modulate the wavefront curvature of the laser light output from 14 and 16. However, since the wavefront curvature of the laser light changes to a different degree depending on the reflection position on the reflection surface 26a when the laser light is reflected on the reflection surface 26a of the casting mirror 26, each wavefront curvature is determined based on only the depth of the image represented by the image signal. If the wavefront curvature of the laser light output from the laser output units 12, 14, 16 is simply modulated, the wavefront curvature of the laser light incident on the pupil 2 of the observer cannot be set as the target value.

そこで、本実施形態においては、レーザ光の投入ミラー26への入射に先立ち、制御部30が、レーザ光が投入ミラー26の反射面26aで反射する際の波面曲率の変化を見込んで、各レーザ出力部12,14,16から出力されるレーザ光の波面曲率を予め補正するように設計されている。   Therefore, in this embodiment, prior to the incidence of the laser light on the input mirror 26, the control unit 30 considers the change in the wavefront curvature when the laser light is reflected by the reflection surface 26a of the input mirror 26, and It is designed so that the wavefront curvature of the laser light output from the output units 12, 14, 16 is corrected in advance.

以下、各レーザ出力部12,14,16から出力されるレーザ光の波面曲率の変調を説明する。ただし、Rレーザ出力部12による波面曲率変調のみを説明し、他のレーザ出力部14,16による波面曲率変調は、同様な内容であるため、説明を省略する。   Hereinafter, the modulation of the wavefront curvature of the laser light output from each of the laser output units 12, 14, 16 will be described. However, only the wavefront curvature modulation by the R laser output unit 12 will be described, and the wavefront curvature modulation by the other laser output units 14 and 16 has the same content, and thus the description will be omitted.

図6の模式図に示すように、Rレーザ出力部12から出力されたレーザ光は、走査ミラー24によって主走査方向および副走査方向に走査され、投入ミラー26の反射面26aで反射して観察者の瞳孔2に入射する。   As shown in the schematic diagram of FIG. 6, the laser light output from the R laser output unit 12 is scanned in the main scanning direction and the sub-scanning direction by the scanning mirror 24, reflected by the reflection surface 26a of the input mirror 26, and observed. The pupil 2 of the person.

ここで、各種記号を以下のとおり定義する。   Here, various symbols are defined as follows.

a:Rレーザ出力部12から出力されるレーザ光の波面曲率半径
θ:走査ミラー24の反射面50cの主走査方向における角度
α:走査ミラー24の反射面50cの副走査方向における角度
m:Rレーザ出力部12から投入ミラー26の反射面26aまでのレーザ光の進行距離
R:投入ミラー26の反射面26aにおけるレーザ光の照射位置における曲面の曲率である反射面曲率
n:投入ミラー26の反射面26aから観察者の瞳孔2までのレーザ光の進行距離
b:観察者の瞳孔2でのレーザ光の波面曲率半径
a: radius of curvature of the wavefront of the laser beam output from the R laser output unit 12: angle of the reflection surface 50c of the scanning mirror 24 in the main scanning direction α: angle of the reflection surface 50c of the scanning mirror 24 in the sub-scanning direction m: R The travel distance R of the laser light from the laser output unit 12 to the reflection surface 26a of the input mirror 26: the reflection surface curvature n which is the curvature of the curved surface at the irradiation position of the laser light on the reflection surface 26a of the input mirror 26: the reflection of the input mirror 26 Traveling distance b of laser light from surface 26a to pupil 2 of the observer: radius of curvature of wavefront of laser light in pupil 2 of the observer

ここに、進行距離m,nおよび反射面曲率Rは、走査ミラー24の反射面50cの角度θ,αによって変化するため、いずれも角度θ,αの関数である関数m(θ,α),関数n(θ,α)および関数R(θ,α)として表される。   Here, since the traveling distances m and n and the curvature R of the reflection surface change depending on the angles θ and α of the reflection surface 50c of the scanning mirror 24, the functions m (θ, α), which are functions of the angles θ and α, respectively. It is expressed as a function n (θ, α) and a function R (θ, α).

さらに、波面曲率半径bは、観察者が認識する画像の奥行きに対応する値であるため、この波面曲率半径bも同様に、角度θ,αの関数b(θ,α)として表わされる。   Further, since the wavefront curvature radius b is a value corresponding to the depth of the image recognized by the observer, the wavefront curvature radius b is similarly expressed as a function b (θ, α) of the angles θ and α.

なお付言するに、本実施形態においては、観察者に対して画像が2次元的に表示されるため、画像の奥行きがすべての画素について同じ奥行きが与えられるように波面曲率半径bが決定される。これに対し、観察者に対して画像が3次元的に表示される態様で本発明が実施される場合には、画像を構成するすべての各画素について同じではない奥行きが与えられるように波面曲率半径bが決定される。   In addition, in this embodiment, since the image is displayed two-dimensionally for the observer, the wavefront curvature radius b is determined so that the image has the same depth for all pixels. . On the other hand, when the present invention is implemented in a mode in which the image is displayed three-dimensionally to the observer, the wavefront curvature is set so that not all pixels constituting the image have the same depth. The radius b is determined.

さらに、本実施形態においては、波面曲率半径aは、波面曲率半径bを所望の値にするために調節される値であるため、この波面曲率半径aも角度θ,αの関数b(θ,α)として表される。   Further, in the present embodiment, the wavefront curvature radius a is a value adjusted to make the wavefront curvature radius b a desired value. Therefore, the wavefront curvature radius a is also a function b (θ, α) of the angles θ and α. α).

そして、角度θ,αを一定値としたときの波面曲率半径bの値は、近似的に下記式(1)で表される。   The value of the wavefront curvature radius b when the angles θ and α are constant values is approximately expressed by the following equation (1).

b=R(a+m)/(R−2(a+m))+n …式(1)   b = R (a + m) / (R-2 (a + m)) + n Expression (1)

よって、進行距離m,n、反射面曲率Rおよび波面曲率半径bの各値が与えられれば、波面曲率半径aは、下記式(2)から求めることができる。   Therefore, given the respective values of the traveling distances m and n, the reflection surface curvature R, and the wavefront curvature radius b, the wavefront curvature radius a can be obtained from the following equation (2).

a=R(b−n)/(R+2(b−n))−m …式(2)   a = R (b−n) / (R + 2 (b−n)) − m Equation (2)

図1に示す記憶部28には、この網膜走査型ディスプレイ10に固有の情報として、図7に示すように、画像信号により表される画像を構成する各画素に関連付けて進行距離mの値と進行距離nの値と反射面曲率Rの値とがそれぞれ光学特性情報として予め記憶されている。反射面曲率Rの値は、レーザ光の波面曲率の、反射面26aにおける反射前後間における変化度合いを一義的に表す値である。各画素の位置は、角度θとαとによって定義される。   As shown in FIG. 7, the storage unit 28 shown in FIG. 1 stores, as information unique to the retinal scanning display 10, the value of the traveling distance m in association with each pixel constituting the image represented by the image signal. The value of the traveling distance n and the value of the reflection surface curvature R are stored in advance as optical characteristic information. The value of the reflection surface curvature R is a value that uniquely indicates the degree of change in the wavefront curvature of the laser light between before and after reflection on the reflection surface 26a. The position of each pixel is defined by angles θ and α.

記憶部28には、具体的には、進行距離mについては、図7(a)に概念的に表すように、各画素に対応する角度θ,αの各値について進行距離m(θ,α)の値がテーブルとして記憶され、進行距離nについては、同図(b)に概念的に表すように、各画素に対応する角度θ,αの各値について進行距離n(θ,α)の値がテーブルとして記憶され、反射面曲率Rについては、同図(c)に概念的に表すように、各画素に対応する角度θ,αの各値について反射面曲率R(θ,α)の値がテーブルとして記憶されている。   Specifically, the storage unit 28 stores the travel distance m (θ, α) for each value of the angles θ and α corresponding to each pixel, as conceptually shown in FIG. ) Is stored as a table, and for the travel distance n, as conceptually shown in FIG. 6B, the travel distance n (θ, α) for each value of the angles θ and α corresponding to each pixel The values are stored as a table, and as for the reflection surface curvature R, the reflection surface curvature R (θ, α) for each value of the angles θ and α corresponding to each pixel is conceptually represented in FIG. The values are stored as a table.

そして、制御部30は、記憶部28に記憶されている各テーブルを参照することにより、Rレーザ出力部12から出力されるレーザ光の波面曲率を変調するための波面曲率変調処理を行う。   Then, the control unit 30 performs a wavefront curvature modulation process for modulating the wavefront curvature of the laser light output from the R laser output unit 12 by referring to each table stored in the storage unit 28.

図1に示すように、制御部30は、コンピュータ52を主体として構成されている。コンピュータ52は、よく知られているように、プロセッサ54とストレージ56とを含むように構成されている。そのストレージ56に、上述の波面曲率変調処理を行うためにプロセッサ54により実行される波面曲率変調プログラムが予め記憶されている。   As shown in FIG. 1, the control unit 30 is mainly configured by a computer 52. Computer 52 is configured to include a processor 54 and storage 56, as is well known. In the storage 56, a wavefront curvature modulation program executed by the processor 54 to perform the above-described wavefront curvature modulation processing is stored in advance.

図8には、その波面曲率変調プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。制御部30には、奥行き信号を含んだ画像信号が一画像単位で入力されるようになっており、その波面曲率変調プログラムは、その画像信号が制御部30に入力される毎に実行される。   FIG. 8 is a flowchart conceptually showing the contents of the wavefront curvature modulation program. An image signal including a depth signal is input to the control unit 30 in image units, and the wavefront curvature modulation program is executed each time the image signal is input to the control unit 30. .

この波面曲率変調プログラムが開始されると、まず、ステップS110(以下、単に「S110」で表す。他のステップについても同じとする)において、入力された画像信号に含まれる奥行き信号に基づき、画像を構成する各画素に対応する角度θ,αの各値についての波面曲率半径bの値(目標値)を表すテーブルが作成される。   When the wavefront curvature modulation program is started, first, in step S110 (hereinafter simply referred to as “S110”; the same applies to other steps), an image is generated based on the depth signal included in the input image signal. Is generated, a table representing the value (target value) of the wavefront radius of curvature b for each of the angles θ and α corresponding to the respective pixels constituting the pixel.

次に、S120において、記憶部28に記憶されている進行距離m,nおよび反射面曲率Rの各テーブルの内容が記憶部28から読み込まれる。   Next, in S120, the contents of the tables of the traveling distances m and n and the reflection surface curvature R stored in the storage unit 28 are read from the storage unit 28.

続いて、S130において、S110において作成された波面曲率半径bのテーブルと、S120において読み込まれた進行距離m,nおよび反射面曲率Rの各テーブルとに基づき、角度θ,αの各値について、波面曲率半径aの値が上記式(2)を用いて算出される。さらに、その算出値から、角度θ,αの各値についての波面曲率半径aの値を表すテーブルが作成される。   Subsequently, in S130, based on the table of the wavefront curvature radius b created in S110 and the tables of the traveling distances m and n and the reflection surface curvature R read in S120, for each value of the angles θ and α, The value of the wavefront radius of curvature a is calculated using the above equation (2). Further, a table representing the value of the wavefront radius of curvature a for each value of the angles θ and α is created from the calculated values.

その後、S140において、S130において作成された波面曲率半径aのテーブルに基づき、角度θ,αの各値について、各波面曲率半径aを得るために可動ミラー42の反射面42aを変位させるべき変位値zが算出される。さらに、その算出値から、角度θ,αの各値についての変位値zを表すテーブルが作成される。   Thereafter, in S140, based on the table of the wavefront curvature radius a created in S130, for each value of the angles θ and α, the displacement value for displacing the reflecting surface 42a of the movable mirror 42 to obtain each wavefront curvature radius a. z is calculated. Further, a table representing the displacement value z for each of the angles θ and α is created from the calculated values.

変位値zの算出は、次のように行うことができる。   The calculation of the displacement value z can be performed as follows.

各レーザ出力部12,14,16から出力されるレーザ光の波面曲率半径aは、凸レンズ40の焦点距離fが固定の場合、下記式(3)のように、可動ミラー42の反射面42aの変位値zについての関数となり、図9にグラフで示すような関係となる。この関数は、単純な反比例を表す関数ではない。   When the focal length f of the convex lens 40 is fixed, the wavefront curvature radius a of the laser light output from each of the laser output units 12, 14, 16 is equal to the reflection surface 42a of the movable mirror 42 as in the following equation (3). It becomes a function for the displacement value z, and has a relationship as shown in the graph of FIG. This function is not a simple inverse function.

a=g(z) …式(3)   a = g (z) Equation (3)

よって、波面曲率半径aの値が与えられれば、変位値zは、下記式(4)から求めることができる。   Therefore, given the value of the wavefront curvature radius a, the displacement value z can be obtained from the following equation (4).

z=g-1(a) …式(4) z = g -1 (a) Equation (4)

このようにしてS140において変位値zのテーブルが作成された後、図8のS150に移行する。このS150においては、この変位値zのテーブルに基づき、走査ミラー24によるレーザ光の走査と同期しつつ、反射面50cの角度θ,αの変化に合わせて可動ミラー42の反射面42aの位置が制御される。   After the table of the displacement values z is created in S140 in this way, the process proceeds to S150 in FIG. In S150, based on the table of the displacement value z, the position of the reflecting surface 42a of the movable mirror 42 is adjusted in accordance with the change of the angles θ and α of the reflecting surface 50c while being synchronized with the scanning of the laser beam by the scanning mirror 24. Controlled.

なお付言するに、反射面50cの角度θ,αの各実際値は、反射面50cの主走査方向エリア端位置および副走査方向エリア端位置のそれぞれにレーザ光を検出する検出器を配置し、主走査方向および副走査方向のそれぞれについて、各検出器によりレーザ光が検出された時点からの経過時間を計測することによって取得することが可能である。   In addition, it should be noted that the actual values of the angles θ and α of the reflection surface 50c are determined by arranging detectors for detecting the laser beam at the main scanning direction area end position and the sub-scanning direction area end position of the reflection surface 50c, respectively. In each of the main scanning direction and the sub-scanning direction, it can be obtained by measuring the elapsed time from the time when the laser light is detected by each detector.

入力された画像信号に対応する一画像分のレーザ光の走査および反射面42aの位置制御が終了すると、この波面曲率変調プログラムの一回の実行が終了する。   When the scanning of the laser light for one image corresponding to the input image signal and the position control of the reflection surface 42a are completed, one execution of the wavefront curvature modulation program is completed.

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、各レーザ出力部12,14,16が前記(1)項における「光束出力手段」の一例を構成し、走査ミラー24が同項における「走査手段」の一例を構成し、投入ミラー26が同項における「光学手段」の一例を構成し、制御部30が前記(1)項、(2)項または(3)項における「曲率補正手段」の一例を構成しているのである。   As is clear from the above description, in the present embodiment, each of the laser output units 12, 14, and 16 constitutes an example of the "light beam output means" in the above item (1), and the scanning mirror 24 corresponds to the "light beam output means" in the same item. The scanning mirror constitutes an example of the “scanning means”, the input mirror 26 constitutes an example of the “optical means” in the same paragraph, and the control unit 30 controls the “curvature correction means” in the above paragraph (1), (2) or (3). This constitutes an example.

さらに、本実施形態においては、記憶部28が前記(4)項における「記憶手段」の一例を構成し、出射部32が前記(5)項における「出射手段」の一例を構成し、波面曲率変調部36が同項における「曲率変調手段」の一例を構成し、制御部30が同項における「曲率補正手段」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the storage unit 28 forms an example of the “storage unit” in the above item (4), and the emission unit 32 forms an example of the “emission unit” in the above item (5). The modulating unit 36 constitutes an example of the “curvature modulating unit” in the same paragraph, and the control unit 30 constitutes an example of the “curvature correcting unit” in the same paragraph.

さらに、本実施形態においては、制御部30が前記(6)項における「制御部」の一例を構成し、走査ミラー24が前記(16)項における「走査手段」の一例を構成し、複数のレーザ出力部12,14,16が前記(17)項における「複数の光束出力手段」の一例を構成し、全反射ミラー18および部分透過ミラー20,22が互いに共同して同項における「合成手段」の一例を構成し、制御部30が同項における「曲率補正手段」の一例を構成しているのである。   Furthermore, in the present embodiment, the control unit 30 constitutes an example of the “control unit” in the above item (6), and the scanning mirror 24 constitutes an example of the “scanning unit” in the above item (16). The laser output units 12, 14, 16 constitute one example of the "plurality of light beam output means" in the above item (17), and the total reflection mirror 18 and the partially transmitting mirrors 20, 22 cooperate with each other in the "composition means". And the control unit 30 constitutes an example of the "curvature correction means" in the same section.

さらに、本実施形態においては、各レーザ出力部12,14,16が前記(18)項における「光束出力手段」の一例を構成し、走査ミラー24が同項における「走査手段」の一例を構成し、投入ミラー26が同項における「光学手段」の一例を構成し、記憶部28が同項における「記憶手段」の一例を構成し、制御部30が同項における「曲率補正手段」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, each of the laser output units 12, 14, 16 constitutes an example of the "light beam output means" in the above item (18), and the scanning mirror 24 constitutes an example of the "scanning means" in the same item. Then, the input mirror 26 constitutes an example of the “optical means” in the same section, the storage section 28 constitutes an example of the “storage section” in the same section, and the control section 30 constitutes an example of the “curvature correction section” in the same section. It constitutes.

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、投入ミラー26の反射面26aにおけるレーザ光の反射位置によってそのレーザ光の波面曲率の変化度合いが異なっても、観察者の瞳孔2に入射するレーザ光の波面曲率を常に目標値とすることが容易となるため、画像信号により表される画像を観察者に正確に認識させることが容易となる。   As is clear from the above description, according to the present embodiment, even if the degree of change of the wavefront curvature of the laser light differs depending on the reflection position of the laser light on the reflection surface 26a of the input mirror 26, the pupil 2 of the observer is not affected. Since it is easy to always set the wavefront curvature of the incident laser light to the target value, it is easy for the observer to accurately recognize the image represented by the image signal.

さらに、本実施形態によれば、各レーザ出力部12,14,16により出力されるレーザ光の波面曲率を各可動ミラー42によって連続的に変化させることができるため、観察者の瞳孔2に入射するレーザ光の波面曲率の微調整が容易となる。   Furthermore, according to the present embodiment, since the wavefront curvature of the laser light output from each of the laser output units 12, 14, 16 can be continuously changed by each movable mirror 42, the laser light enters the pupil 2 of the observer. Fine adjustment of the wavefront curvature of the laser beam to be performed becomes easy.

さらにまた、本実施形態においては、投入ミラー26の短手方向が主走査方向とされ、長手方向が副走査方向とされて、走査ミラー24がレーザ光を走査するようになっている。したがって、本実施形態によれば、反射面26aの反射によるレーザ光の波面曲率の変化度合いがレーザ光の走査中に変化する頻度が減少し、その結果、各レーザ出力部12,14,16により出力されるレーザ光の波面曲率を変調する速度を高速化せずに済む。   Furthermore, in the present embodiment, the short direction of the input mirror 26 is set as the main scanning direction, and the long direction is set as the sub-scanning direction, so that the scanning mirror 24 scans the laser light. Therefore, according to the present embodiment, the frequency at which the degree of change in the wavefront curvature of the laser light due to the reflection of the reflection surface 26a changes during the scanning of the laser light is reduced, and as a result, the laser output units 12, 14, 16 It is not necessary to increase the speed of modulating the wavefront curvature of the output laser light.

さらにまた、本実施形態においては、各レーザ出力部12,14,16の出射部32に対応して波面曲率変調部36が設けられ、各出射部32から出射したレーザ光の合成前に各レーザ光の波面曲率が変調されるようになっている。したがって、本実施形態によれば、各出射部32から出射するレーザ光の波面曲率を補正するための構成を、波面曲率変調部36とは別に設けることが不可欠ではなくなる。   Furthermore, in the present embodiment, a wavefront curvature modulation section 36 is provided corresponding to the emission section 32 of each of the laser output sections 12, 14, 16, and each laser beam is synthesized before the laser light emitted from each emission section 32 is synthesized. The wavefront curvature of light is modulated. Therefore, according to the present embodiment, it is not indispensable to provide a configuration for correcting the wavefront curvature of the laser light emitted from each emission unit 32 separately from the wavefront curvature modulation unit 36.

具体的に説明するに、仮に、各出射部32から出射した3色のレーザ光の波面曲率を、それらレーザ光の合成後に、それらレーザ光に共通の波面曲率変調部を用いて変調する構成を採用すると、それらレーザ光が例えば、合成後にそれらレーザ光に共通のレンズを通過することが必要である場合に、各レーザ光の波面曲率の変化度合いに生じるズレすなわち色収差を補正するため、各出射部32から出射する各レーザ光の波面曲率を個別に補正するための構成を別に設けることが必要となる。   Specifically, it is assumed that the wavefront curvatures of the laser beams of the three colors emitted from the emission units 32 are modulated using a common wavefront curvature modulation unit for the laser lights after the laser lights are combined. When employed, for example, when it is necessary that the laser beams pass through a lens common to the laser beams after the synthesis, each output beam is corrected in order to correct a shift or chromatic aberration that occurs in the degree of change in the wavefront curvature of each laser beam. It is necessary to separately provide a configuration for individually correcting the wavefront curvature of each laser beam emitted from the unit 32.

これに対し、本実施形態によれば、そのような構成を別に設けることが不可欠ではなくなる。   On the other hand, according to the present embodiment, it is not essential to provide such a configuration separately.

なお付言するに、本実施形態においては、複数種類のテーブルが記憶部28に記憶されているが、テーブルの内容を他のものに変えてもよい。   In addition, in this embodiment, a plurality of types of tables are stored in the storage unit 28 in the present embodiment, but the contents of the tables may be changed to another table.

すなわち、例えば、反射面曲率Rのテーブルに代えて、投入ミラー26の反射面26aの屈折力を表すテーブルや、反射面26aによりレーザ光の波面曲率が変化する割合を表すテーブルを用いるようにしてもよい。   That is, for example, instead of using the table of the reflection surface curvature R, a table indicating the refractive power of the reflection surface 26a of the input mirror 26 or a table indicating the rate at which the wavefront curvature of the laser light is changed by the reflection surface 26a is used. Is also good.

さらに、本実施形態においては、各テーブルが走査ミラー24の反射面50cの角度θ,αを基準に作成されているが、それら角度θ,αに代えて、観察者の瞳孔2に入射するレーザ光の入射角度や、投入ミラー26の反射面26aにおけるレーザ光の反射位置を基準にして作成してもよい。   Further, in the present embodiment, each table is created based on the angles θ and α of the reflection surface 50c of the scanning mirror 24, but instead of the angles θ and α, the laser incident on the pupil 2 of the observer is used. It may be created based on the incident angle of light or the reflection position of the laser light on the reflection surface 26a of the input mirror 26.

さらに、例えば、走査ミラー24の反射面50cの角度θ,αおよび波面曲率半径bから波面曲率半径aを直接算出することを可能にするテーブルを用いれば、その算出処理を単純化することが容易となる。   Further, for example, if a table that allows the wavefront curvature radius a to be directly calculated from the angles θ and α of the reflection surface 50c of the scanning mirror 24 and the wavefront curvature radius b is used, the calculation process can be simplified easily. It becomes.

次に、本発明の第2実施形態に従う画像表示装置としての網膜走査型ディスプレイ60を図10を参照して説明する。   Next, a retinal scanning display 60 as an image display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図10に示すように、本実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ60は、図1に示す第1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ10の構成に加え、温度センサ62を備えている。   As shown in FIG. 10, a retinal scanning display 60 according to the present embodiment includes a temperature sensor 62 in addition to the configuration of the retinal scanning display 10 according to the first embodiment shown in FIG.

さらに、本実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ60においては、記憶部28に、進行距離m,nおよび反射面曲率Rの各テーブルを1組とするテーブル群が複数組記憶されている。   Further, in the retinal scanning display 60 according to the present embodiment, the storage unit 28 stores a plurality of table groups each including a table of the traveling distances m and n and a table of the reflection surface curvature R.

以下、本実施形態を詳細に説明するが、図1に示す網膜走査型ディスプレイ10と共通する構成要素については、図10において同一の符号を付して引用することにより、詳細な説明を省略する。   Hereinafter, the present embodiment will be described in detail. Components in common with the retinal scanning display 10 shown in FIG. 1 will be denoted by the same reference numerals in FIG. 10 and will not be described in detail. .

図10に示すように、本実施形態においては、温度センサ62が、投入ミラー26の前面26b(反射面26aでも可)に装着されている。温度センサ62は、投入ミラー26の温度を検出するために設けられている。   As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the temperature sensor 62 is mounted on the front surface 26b (or the reflection surface 26a) of the input mirror 26. The temperature sensor 62 is provided to detect the temperature of the closing mirror 26.

図10に示すように、本実施形態においては、記憶部28に記憶されている複数組のテーブル群が、投入ミラー26の温度についての複数の代表値にそれぞれ関連付けて用意されている。投入ミラー26の反射面26aの形状が投入ミラー26の温度により微妙に変化し、その結果、反射面26aによるレーザ光の波面曲率の変化度合いも変化する。したがって、本実施形態においては、投入ミラー26の温度が取り得る複数の代表値にそれぞれ対応する複数組のテーブル群が用意されているのである。   As shown in FIG. 10, in the present embodiment, a plurality of sets of tables stored in the storage unit 28 are prepared in association with a plurality of representative values of the temperature of the input mirror 26. The shape of the reflecting surface 26a of the input mirror 26 slightly changes depending on the temperature of the input mirror 26, and as a result, the degree of change of the wavefront curvature of the laser light by the reflecting surface 26a also changes. Therefore, in the present embodiment, a plurality of sets of table groups corresponding to a plurality of representative values that the temperature of the input mirror 26 can take are prepared.

制御部30は、記憶部28に記憶されている複数組のテーブル群のうち、温度センサ62により検出された温度に最も近い代表温度に関連付けられているテーブル群を用いることにより、波面曲率変調部36によるレーザ光の変調を行う。   The control unit 30 uses the table group associated with the representative temperature closest to the temperature detected by the temperature sensor 62 among the plurality of sets of table groups stored in the storage unit 28, so that the wavefront curvature modulation unit The modulation of the laser beam by 36 is performed.

したがって、本実施形態によれば、投入ミラー26の温度によって投入ミラー26によるレーザ光の波面曲率の変化度合いが変わっても、その投入ミラー26の実際の光学特性に適合し、レーザ光の波面曲率の最終値が精度よく目標値に一致するように、レーザ出力部12,14,16により出力されるレーザ光の波面曲率が変調されることとなる。   Therefore, according to the present embodiment, even if the degree of change of the wavefront curvature of the laser light by the input mirror 26 changes depending on the temperature of the input mirror 26, the wavefront curvature of the laser light conforms to the actual optical characteristics of the input mirror 26. The wavefront curvature of the laser light output by the laser output units 12, 14, 16 is modulated so that the final value of the laser light accurately matches the target value.

よって、本実施形態によれば、第1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ10と共通の効果に加え、画像信号により表される画像を、投入ミラー26の温度にかかわらず常に正確に観察者に認識させることができるという効果が得られる。   Therefore, according to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the retinal scanning display 10 according to the first embodiment, the image represented by the image signal is always accurately recognized by the observer regardless of the temperature of the input mirror 26. The effect of being able to do is obtained.

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、投入ミラー26の温度が前記(9)項、(10)項または(11)項における「物理量」の一例を構成し、温度センサ62が前記(11)または(12)項における「検出手段」の一例を構成し、記憶部28が前記(12)項における「記憶手段」の一例を構成し、制御部30が前記(9)項、(10)項、(11)項または(12)項における「曲率補正手段」の一例を構成しているのである。   As is apparent from the above description, in the present embodiment, the temperature of the input mirror 26 constitutes an example of the “physical quantity” in the above item (9), (10) or (11), and the temperature sensor 62 The storage section 28 constitutes an example of the “storage section” in the above item (12), and the control section 30 constitutes an example of the “detection section” in the above item (11) or (12). This constitutes an example of the "curvature correction means" in the item (10), (11) or (12).

なお付言するに、本実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ60においては、投入ミラー26の温度に関連付けられた複数組のテーブル群が用意されているが、投入ミラー26の光学特性の変化を考慮して波面変調を行うために参照すべきテーブル群はこれに限ったものではない。例えば、投入ミラー26を取り囲む空気の湿度を検出する湿度センサを設け、この湿度センサの検出湿度に関連付けられた複数組のテーブル群を用いて本発明を実施することが可能である。   In addition, in the retinal scanning display 60 according to the present embodiment, a plurality of sets of tables associated with the temperature of the input mirror 26 are prepared, but a change in the optical characteristics of the input mirror 26 is taken into consideration. The group of tables to be referred to for performing the wavefront modulation is not limited to this. For example, a humidity sensor for detecting the humidity of the air surrounding the input mirror 26 is provided, and the present invention can be implemented using a plurality of sets of tables associated with the detected humidity of the humidity sensor.

さらに付言するに、本実施形態においては、ハーフミラーとして構成された投入ミラー26が前記(1)項における「光学手段」の一例を構成しているが、その光学手段が回折光学素子として構成される態様で本発明を実施することが可能である。   In addition, in this embodiment, the input mirror 26 configured as a half mirror constitutes an example of the “optical means” in the above item (1), but the optical means is configured as a diffractive optical element. It is possible to carry out the present invention in an embodiment.

この態様においては、例えば、光束が伝播する媒体の温度が変化するとその光束の波長が変化し、それに伴い、回折光学素子から出射する光束の波面曲率が変化するという事実に着目することにより、光束が伝播する媒体の温度を検出する温度センサを設け、この温度センサの検出温度に関連付けられた複数組のテーブル群を用いて本発明を実施することが可能である。   In this embodiment, for example, when the temperature of the medium through which the light beam propagates changes, the wavelength of the light beam changes, and accordingly, by focusing on the fact that the wavefront curvature of the light beam emitted from the diffractive optical element changes, the light beam is changed. The present invention can be implemented using a plurality of sets of tables associated with the temperature detected by the temperature sensor that detects the temperature of the medium through which the light propagates.

次に、本発明の第3実施形態に従う画像表示装置としての網膜走査型ディスプレイ70を図11を参照して説明する。   Next, a retinal scanning display 70 as an image display device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図11に示すように、本実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ70は、図1に示す第1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ10と基本的な構成が共通する。   As shown in FIG. 11, the retinal scanning display 70 according to the present embodiment has the same basic configuration as the retinal scanning display 10 according to the first embodiment shown in FIG.

ただし、本実施形態においては、使用する投入ミラー26が複数種類のもののいずれかに交換可能になっている。それに伴い、本実施形態においては、投入ミラー26の交換に伴って観察者によって操作されるべき交換スイッチ72が設けられている。   However, in the present embodiment, the input mirror 26 to be used is replaceable with any one of a plurality of types. Accordingly, in the present embodiment, an exchange switch 72 to be operated by the observer when the input mirror 26 is exchanged is provided.

さらに、本実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ70においては、図10に示す第2実施形態に準じて、記憶部28に、進行距離m,nおよび反射面曲率Rの3つテーブルから成るテーブル群が複数組記憶されている。さらに、それらテーブル群は、複数種類の投入ミラー26に関連付けられている。   Further, in the retinal scanning display 70 according to the present embodiment, according to the second embodiment shown in FIG. 10, the storage unit 28 includes a table group including three tables of the traveling distances m and n and the reflection surface curvature R. Multiple sets are stored. Further, the tables are associated with a plurality of types of input mirrors 26.

以下、本実施形態をさらに詳細に説明するが、図1に示す網膜走査型ディスプレイ10と共通する構成要素については、図11において同一の符号を付して引用することにより、詳細な説明を省略する。   Hereinafter, the present embodiment will be described in more detail. However, constituent elements common to the retinal scanning display 10 shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals in FIG. I do.

本実施形態においては、投入ミラー26が、網膜走査型ディスプレイ70のうちの図示しないフレームに着脱可能に装着されており、そのユーザである観察者は、用途に応じて投入ミラー26を交換することが可能となっている。したがって、観察者は、例えば、網膜走査型ディスプレイ70により網膜上において走査される画像の視野角を変更したい場合に、所望の視野角が得られる形状の反射面26aを有する投入ミラー26に交換することが可能である。   In the present embodiment, the input mirror 26 is detachably mounted on a frame (not shown) of the retinal scanning display 70, and the observer who is the user can replace the input mirror 26 according to the application. Is possible. Therefore, for example, when the observer wants to change the viewing angle of an image scanned on the retina by the retinal scanning display 70, the observer replaces the input mirror 26 with the reflecting surface 26a having a shape having a desired viewing angle. It is possible.

投入ミラー26の反射面26aの形状が異なると、その投入ミラー26によりレーザ光の波面曲率が変化する度合いも異なるため、記憶部28には、交換可能な複数種類の投入ミラー26に関連付けて、前述の複数組のテーブル群が予め記憶されている。   If the shape of the reflecting surface 26a of the input mirror 26 is different, the degree of change in the wavefront curvature of the laser light by the input mirror 26 is also different. Therefore, the storage unit 28 is associated with a plurality of types of exchangeable input mirrors 26, The plurality of table groups described above are stored in advance.

観察者によって投入ミラー26が交換されれば、その事実を制御部30に入力することが必要である。そのため、本実施形態においては、交換スイッチ72が、交換可能な複数種類の投入ミラー26のうち新たに選択されたものを特定する操作を観察者に行わせるために設けられている。交換スイッチ72は、制御部30に接続されている。   If the input mirror 26 is replaced by the observer, it is necessary to input the fact to the control unit 30. For this reason, in the present embodiment, the exchange switch 72 is provided to allow the observer to perform an operation for specifying a newly selected one of the plurality of types of exchangeable mirrors 26 that can be exchanged. The exchange switch 72 is connected to the control unit 30.

その制御部30は、記憶部28に記憶されている複数組のテーブル群のうち、交換スイッチ72によって特定された種類の投入ミラー26に対応するテーブル群を用いることにより、波面曲率変調部36によるレーザ光の変調を行う。   The control unit 30 controls the wavefront curvature modulation unit 36 by using the table group corresponding to the input mirror 26 of the type specified by the exchange switch 72 among the plurality of table groups stored in the storage unit 28. Modulates laser light.

したがって、本実施形態によれば、観察者によって投入ミラー26が交換されても、その観察者が交換スイッチ72を介して、現在使用している投入ミラー26を選択する選択操作を行えさえすれば、その投入ミラー26の光学特性に適合し、レーザ光の波面曲率の最終値が精度よく目標値に一致するように、レーザ出力部12,14,16により出力されるレーザ光の波面曲率が変調されることとなる。   Therefore, according to the present embodiment, even if the input mirror 26 is replaced by the observer, as long as the observer can perform a selection operation for selecting the currently used input mirror 26 via the exchange switch 72. The wavefront curvature of the laser light output from the laser output units 12, 14, 16 is modulated so as to conform to the optical characteristics of the input mirror 26 and to accurately match the final value of the wavefront curvature of the laser light with the target value. Will be done.

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、第1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ10と共通の効果に加え、画像の再現精度を維持しつつ、投入ミラー26の種類を用途に応じて交換することが可能となるという効果が得られる。   As is apparent from the above description, according to the present embodiment, in addition to the same effects as those of the retinal scanning display 10 according to the first embodiment, the type of the input mirror 26 can be used while maintaining the image reproduction accuracy. The effect of being able to exchange according to it is acquired.

なお付言するに、本実施形態においては、複数種類の投入ミラー26に対応する複数組のテーブル群が予め記憶部28に記憶されており、それらテーブル群のうちのいずれかを交換スイッチ72の走査に応じて選択して用いるようになっているが、制御部30が用いる光学特性情報の交換方式はこれに限ったものではない。   In addition, in this embodiment, in the present embodiment, a plurality of sets of tables corresponding to a plurality of types of the input mirrors 26 are stored in the storage unit 28 in advance. The method of exchanging optical characteristic information used by the control unit 30 is not limited to this.

例えば、記憶部28においてデータの読み込みが行われる記憶媒体が交換可能である場合には、投入ミラー26を交換する際に、その投入ミラー26に対応する光学特性情報を記憶した記憶媒体に交換することにより、目的を達することが可能である。   For example, when the storage medium from which data is read in the storage unit 28 is replaceable, when replacing the input mirror 26, the storage medium is replaced with a storage medium storing optical characteristic information corresponding to the input mirror 26. By doing so, it is possible to achieve the purpose.

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、投入ミラー26が前記(13)項における「光学手段」の一例を構成し、制御部30が同項または(14)項における「曲率補正手段」の一例を構成しているのである。   As is apparent from the above description, in the present embodiment, the input mirror 26 constitutes an example of the “optical means” in the item (13), and the control section 30 performs the “curvature correction” in the item or the item (14). It constitutes an example of "means".

さらに、本実施形態においては、記憶部28が前記(15)項における「記憶手段」の一例を構成し、制御部30が同項における「曲率補正手段」の一例を構成しているのである。   Further, in the present embodiment, the storage unit 28 constitutes an example of the “storage unit” in the item (15), and the control unit 30 constitutes an example of the “curvature correction unit” in the item.

次に、本発明の第4実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、以上説明した第1ないし第3実施形態に対してレーザ出力部の構成のみが異なり、他の要素については共通するため、異なる要素についてのみ詳細に説明し、共通する要素については同一の符号を使用して引用することによって詳細な説明を省略する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. However, this embodiment is different from the above-described first to third embodiments only in the configuration of the laser output unit and common to other elements. Therefore, only different elements will be described in detail, and common elements will be described. Will be referred to using the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.

第1ないし第3実施形態においては、いずれも、例えば図2に示すように、各色のレーザ光ごとに、波面曲率変調部36がレーザ光の波面曲率を変調するようになっている。これに対し、本実施形態においては、各色のレーザ光ごとに、波面曲率が互いに異なる複数のレーザ光を不変の波面曲率のもとにそれぞれ発生させる複数の光学系を備えていて、それら光学系のうち選択されるものが変化させられることにより、レーザ光の波面曲率が変調される。   In each of the first to third embodiments, for example, as shown in FIG. 2, the wavefront curvature modulating unit 36 modulates the wavefront curvature of the laser light for each laser light of each color. On the other hand, in the present embodiment, for each laser beam of each color, there are provided a plurality of optical systems for generating a plurality of laser beams having different wavefront curvatures under an invariable wavefront curvature, respectively. By changing the selected one, the wavefront curvature of the laser light is modulated.

図12には、本実施形態に従う網膜走査型ディスプレイの要部のみが光路図で示されている。本実施形態においては、第1ないし第3実施形態と同様に、3色のレーザ光をそれぞれ発光させて波面変調を行うために、3つのレーザ出力部が設けられている。それらレーザ出力部の構成は基本的に互いに共通するため、図12には、それらレーザ出力部のうちの一つであるレーザ出力部80が代表的に示されている。   FIG. 12 shows only a main part of the retinal scanning display according to the present embodiment in an optical path diagram. In the present embodiment, as in the first to third embodiments, three laser output units are provided in order to emit laser beams of three colors and perform wavefront modulation. Since the configurations of the laser output units are basically common to each other, FIG. 12 representatively shows a laser output unit 80 which is one of the laser output units.

図12に示すように、レーザ出力部80は、概略的に説明すれば、離散的な複数の波面曲率のそれぞれについてレーザ出射器と光学系とを備えている。
具体的には、平行なレーザ光すなわち波面曲率が0であるレーザ光を出射するために、レーザ光を平行光として出射する第1レーザ出射器82と、2枚のレンズが同軸上に固定距離で並んだ第1固定レンズ列90と、全反射ミラー98とを備えている。第1固定レンズ列90においては、第1レーザ出射器82からのレーザ光が一方のレンズに入射すると、他方のレンズからレーザ光が平行光として全反射ミラー98に向かって出射する。
As schematically shown in FIG. 12, the laser output unit 80 includes a laser emitter and an optical system for each of a plurality of discrete wavefront curvatures.
Specifically, in order to emit a parallel laser beam, that is, a laser beam having a wavefront curvature of 0, a first laser emitting unit 82 that emits the laser beam as a parallel beam and two lenses are coaxially fixed at a fixed distance. And a total reflection mirror 98. In the first fixed lens array 90, when the laser light from the first laser emitting device 82 enters one lens, the laser light is emitted from the other lens toward the total reflection mirror 98 as parallel light.

レーザ出力部80は、さらに、その平行光より拡散するレーザ光すなわち平行光より波面曲率が大きいレーザ光を出射するために、レーザ光を平行光として出射する第2レーザ出射器84と、2枚のレンズが同軸上に第1固定レンズ列90より短い固定距離で並んだ第2固定レンズ列92と、全反射ミラー98と同軸の部分透過ミラー100とを備えている。   The laser output unit 80 further includes a second laser emitting unit 84 that emits laser light as parallel light in order to emit laser light that is diffused from the parallel light, that is, laser light having a larger wavefront curvature than the parallel light, Are provided with a second fixed lens array 92 coaxially arranged at a fixed distance shorter than the first fixed lens array 90, and a partial transmission mirror 100 coaxial with the total reflection mirror 98.

第2固定レンズ列92においては、第2レーザ出射器84からのレーザ光が一方のレンズに入射すると、他方のレンズからレーザ光が第1拡散光として部分透過ミラー100に向かって出射する。部分透過ミラー100は、それに入射した第1拡散光を反射する一方、全反射ミラー98から入射した平行光をその平行光と共通の光軸に沿って透過させる。   In the second fixed lens array 92, when the laser light from the second laser emitting device 84 enters one lens, the laser light is emitted from the other lens toward the partially transmitting mirror 100 as the first diffused light. The partially transmitting mirror 100 reflects the first diffused light incident thereon, and transmits parallel light incident from the total reflection mirror 98 along an optical axis common to the parallel light.

レーザ出力部80は、さらに、第1拡散光より拡散するレーザ光すなわち第1拡散光より波面曲率が大きいレーザ光を出射するために、レーザ光を平行光として出射する第3レーザ出射器86と、2枚のレンズが同軸上に第2固定レンズ列92より短い固定距離で並んだ第3固定レンズ列94と、全反射ミラー98および部分透過ミラー100と同軸の部分透過ミラー102とを備えている。   The laser output unit 80 further includes a third laser emitting unit 86 that emits laser light as parallel light in order to emit laser light that is diffused from the first diffused light, that is, laser light that has a larger wavefront curvature than the first diffused light. A third fixed lens array 94 in which two lenses are coaxially arranged at a fixed distance shorter than the second fixed lens array 92; and a partial transmission mirror 102 coaxial with the total reflection mirror 98 and the partial transmission mirror 100. I have.

第3固定レンズ列94においては、第3レーザ出射器86からのレーザ光が一方のレンズに入射すると、他方のレンズからレーザ光が第2拡散光として部分透過ミラー102に向かって出射する。部分透過ミラー102は、それに入射した第2拡散光を反射する一方、全反射ミラー98または部分透過ミラー100から入射した平行光または第1拡散光をそれら平行光または第1拡散光と共通の光軸に沿って透過させる。   In the third fixed lens array 94, when the laser light from the third laser emitter 86 enters one lens, the laser light is emitted from the other lens toward the partially transmitting mirror 102 as the second diffused light. The partially transmitting mirror 102 reflects the second diffused light incident thereon, and converts the parallel light or the first diffused light incident from the total reflection mirror 98 or the partially transmitted mirror 100 into light common to the parallel light or the first diffused light. Transmit along the axis.

レーザ出力部80は、さらに、第2拡散光より拡散するレーザ光すなわち第2拡散光より波面曲率が大きいレーザ光を出射するために、レーザ光を平行光として出射する第4レーザ出射器88と、2枚のレンズが同軸上に第3固定レンズ列94より短い固定距離で並んだ第4固定レンズ列96と、全反射ミラー98および部分透過ミラー100,102と同軸の部分透過ミラー104とを備えている。   The laser output unit 80 further includes a fourth laser emitting unit 88 that emits laser light as parallel light in order to emit laser light that is diffused from the second diffused light, that is, laser light that has a larger wavefront curvature than the second diffused light. A fourth fixed lens array 96 in which two lenses are coaxially arranged at a fixed distance shorter than the third fixed lens array 94; and a partial transmission mirror 104 coaxial with the total reflection mirror 98 and the partial transmission mirrors 100 and 102. Have.

第4固定レンズ列96においては、第4レーザ出射器88からのレーザ光が一方のレンズに入射すると、他方のレンズからレーザ光が第3拡散光として部分透過ミラー104に向かって出射する。部分透過ミラー104は、それに入射した第3拡散光を反射する一方、全反射ミラー98,部分透過ミラー102または104から入射した平行光,第1拡散光または第2拡散光をそれら平行光、第1拡散光および第2拡散光と共通の光軸に沿って透過させる。   In the fourth fixed lens array 96, when the laser light from the fourth laser emitting device 88 enters one lens, the laser light is emitted from the other lens toward the partially transmitting mirror 104 as third diffused light. The partially transmitting mirror 104 reflects the third diffused light incident thereon, and converts the parallel light, the first diffused light or the second diffused light incident from the total reflection mirror 98 and the partially transmitted mirror 102 or 104 into the parallel light and the second diffused light. The light is transmitted along an optical axis common to the first diffused light and the second diffused light.

それら平行光、第1拡散光、第2拡散光または第3拡散光はいずれも、その後、図1に示す3つのミラー18,20,22のうち対応するものに照射される。   Each of the parallel light, the first diffused light, the second diffused light, and the third diffused light is then irradiated to a corresponding one of the three mirrors 18, 20, and 22 shown in FIG.

制御部30は、各レーザ出射器82,84,86,88から出射するレーザ光の出力強度(各レーザ出射器82,84,96,88のオン・オフを含む)を制御する。   The control unit 30 controls the output intensity (including ON / OFF of each of the laser emitters 82, 84, 96, 88) of the laser light emitted from each of the laser emitters 82, 84, 86, 88.

レーザ出力部80によれば、各レーザ出射器82,84,86,88から出射したレーザ光が、互いに異なる固定レンズ列90,92,94,96を通過して出力される。各固定レンズ列90,92,94,96は、それぞれに属する2枚のレンズ間の間隔が互いに異なっているため、各固定レンズ列90,92,94,96により、各レーザ出射器82,84,86,88から入射した各レーザ光の波面曲率が互いに異なる波面曲率となるように変調される。   According to the laser output unit 80, the laser light emitted from each of the laser emitters 82, 84, 86, 88 passes through different fixed lens rows 90, 92, 94, 96 and is output. In each of the fixed lens rows 90, 92, 94, and 96, the intervals between the two lenses belonging to each are different from each other. , 86, 88 are modulated such that the wavefront curvatures of the respective laser beams incident from them become different from each other.

したがって、本実施形態によれば、レーザ光を出力するレーザ出射器82,84,86,88のうちのいずれかを制御部30によって選択することにより、レーザ出力部80から出力されるレーザ光の波面曲率を瞬時に変化させることが容易となる。   Therefore, according to the present embodiment, by selecting any one of the laser emitters 82, 84, 86, 88 that output laser light by the control unit 30, the laser light output from the laser output unit 80 is selected. It is easy to instantaneously change the wavefront curvature.

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、複数のレーザ出射器82,84,86,88と、それぞれ対応する複数の固定レンズ列90,92,94,96と、それぞれ対応するミラー100,102,104,106との組合せが前記(7)項における「複数の出射手段」の一例を構成し、制御部30が同項における「選択手段」の一例を構成しているのである。   As is clear from the above description, in the present embodiment, a plurality of laser emitters 82, 84, 86, and 88, a plurality of fixed lens rows 90, 92, 94, and 96 corresponding to the laser emitters 82, 84, 86, and 88, and a corresponding mirror. The combination with 100, 102, 104, 106 constitutes an example of the “plurality of emission means” in the above item (7), and the control section 30 constitutes an example of the “selection means” in the same item.

なお付言するに、本実施形態においては、各色のレーザ光ごとに、波面曲率が互いに異なる複数のレーザ光を互いに独立して発生させることが可能であり、それらレーザ光のうちのいずれか選択されて走査ミラー24に入射させられるようになっている。   In addition, in this embodiment, a plurality of laser lights having different wavefront curvatures can be generated independently of each other for each color laser light, and any one of the laser lights is selected. To be incident on the scanning mirror 24.

これに対し、例えば、レーザ出力部80を、複数のレーザ出射器82,84,86,88から複数のレーザ光が同時に出射する態様で作動させることが理論的に可能である。この態様によれば、複数種類の波面曲率を有する複数のレーザ光を1つのレーザ光に合成して出力することができる。このため、この態様によれば、奥行きが互いに異なる複数の画像が重ね合わせられたもの(例えば、ある画像の手前に半透明の画像が重ね合わせられた複合画像の如き画像)を観察者に認識させることができる。   On the other hand, for example, it is theoretically possible to operate the laser output unit 80 in such a manner that a plurality of laser beams are simultaneously emitted from the plurality of laser emitters 82, 84, 86, 88. According to this aspect, a plurality of laser beams having a plurality of types of wavefront curvatures can be combined into one laser beam and output. For this reason, according to this aspect, an observer recognizes an image in which a plurality of images having different depths are superimposed (for example, an image such as a composite image in which a translucent image is superimposed before a certain image). Can be done.

さらに付言するに、以上説明したいくつかの実施形態においてはいずれも、走査ミラー24によって走査されたレーザ光の進行方向を反射手段としての投入ミラー26により、観察者の瞳孔2に向かう方向に変更して収束させる構成が採用されているが、同じ目的を達成するために他の構成を採用することが可能である。   Further, in any of the above-described embodiments, the traveling direction of the laser beam scanned by the scanning mirror 24 is changed to the direction toward the pupil 2 of the observer by the input mirror 26 as a reflection unit. Although a convergent configuration is employed, other configurations can be employed to achieve the same purpose.

例えば、走査ミラー24によって走査されたレーザ光の進行方向を屈折手段としてのレンズにより、観察者の瞳孔2に向かう方向に変更して収束させる構成を採用することが可能であり、また、回折光学素子によってレーザ光の進行方向を変更して収束させる構成を採用することも可能である。   For example, it is possible to adopt a configuration in which the traveling direction of the laser beam scanned by the scanning mirror 24 is changed to a direction toward the pupil 2 of the observer by a lens serving as a refraction unit so that the laser beam converges. It is also possible to adopt a configuration in which the traveling direction of the laser beam is changed by an element to converge.

そして、いずれの構成についても、走査ミラー24からレンズあるいは回折光学素子に照射されるレーザ光の照射位置に応じてそのレーザ光の波面曲率の変化度合いが異なる場合に、その変化度合いに応じて各レーザ出力部12,14,16から出力されるレーザ光の波面曲率を本発明に従って補正すれば、それらレンズあるいは回折光学素子の上述の光学特性にもかかわらず、正確な画像を観察者に認識させることができる。   In any of the configurations, when the degree of change in the wavefront curvature of the laser light is different depending on the irradiation position of the laser light irradiated from the scanning mirror 24 to the lens or the diffractive optical element, If the wavefront curvature of the laser light output from the laser output units 12, 14, 16 is corrected according to the present invention, an observer can recognize an accurate image despite the above-described optical characteristics of the lens or the diffractive optical element. be able to.

さらに付言するに、以上説明したいくつかの実施形態においてはいずれも、走査手段としての走査ミラー24として2次元走査可能な揺動ミラーが採用されているが、走査手段はこれに限定されるものではない。   In addition, in any of the above-described embodiments, a swing mirror capable of two-dimensional scanning is used as the scanning mirror 24 as the scanning unit, but the scanning unit is not limited to this. is not.

例えば、走査ミラー24に代えて、主走査方向にのみレーザ光を偏向する第1の走査ミラーと、副走査方向にのみレーザ光を偏向する第2の走査ミラーとを用い、全反射ミラー18および部分透過ミラー20,22によって合成されたレーザ光を、第1の走査ミラーおよび第2の走査ミラーを順次経由して投入ミラー26に入射させる構成を採用することが可能である。この場合、レーザ光が第1の走査ミラーおよび第2の走査ミラーを経由する順序は、いずれが先であってもよい。   For example, instead of the scanning mirror 24, a first scanning mirror that deflects laser light only in the main scanning direction and a second scanning mirror that deflects laser light only in the sub-scanning direction are used. It is possible to adopt a configuration in which the laser light synthesized by the partially transmitting mirrors 20 and 22 is incident on the input mirror 26 via the first scanning mirror and the second scanning mirror in order. In this case, the order in which the laser light passes through the first scanning mirror and the second scanning mirror may be any order.

以上、本発明の実施形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記[発明の開示]の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。   As described above, some of the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, these are exemplifications, and based on the knowledge of those skilled in the art, including the aspects described in the section of [Disclosure of the Invention]. The present invention can be implemented in other forms with various modifications and improvements.

本発明の第1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイの概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a retinal scanning display according to a first embodiment of the present invention. 図1におけるRレーザ出力部の概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of an R laser output unit in FIG. 1. 図2のRレーザ出力部における波面曲率変調部の作動を説明するための光路図である。FIG. 3 is an optical path diagram for explaining an operation of a wavefront curvature modulation unit in an R laser output unit in FIG. 2. 図1における走査ミラーの外観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating an appearance of a scanning mirror in FIG. 1. 図1の網膜走査型ディスプレイにおけるレーザ光の走査方向を説明するための斜視図である。FIG. 2 is a perspective view for explaining a scanning direction of laser light in the retinal scanning display of FIG. 1. 図1の網膜走査型ディスプレイの模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the retinal scanning display of FIG. 1. (a),(b)および(c)は、図1における3つのテーブルを概念的に示す図である。(A), (b) and (c) are diagrams conceptually showing three tables in FIG. 1. 図1における制御部のコンピュータによって実行される波面曲率変調プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。2 is a flowchart conceptually showing the contents of a wavefront curvature modulation program executed by a computer of a control unit in FIG. 1. 図8の波面曲率変調プログラムにおける変位値zと波面曲率半径aとの関係を説明するためのグラフである。9 is a graph for explaining a relationship between a displacement value z and a wavefront curvature radius a in the wavefront curvature modulation program of FIG. 8. 本発明の第2実施形態に従う網膜走査型ディスプレイの概略構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of a retinal scanning display according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に従う網膜走査型ディスプレイの概略構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration of a retinal scanning display according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態に従う網膜走査型ディスプレイのうちのレーザ出力部の概略構成を示す光路図である。FIG. 14 is an optical path diagram showing a schematic configuration of a laser output unit in a retinal scanning display according to a fourth embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

12,14,16 レーザ出力部
20 全反射ミラー
20,22 部分透過ミラー
24 走査ミラー
26 投入ミラー
28 記憶部
30 制御部
32 出射部
36 曲率変調手段
62 温度センサ
82,84,86,88 レーザ出射器
90,92,94,96 固定レンズ列
12, 14, 16 Laser output unit 20 Total reflection mirror 20, 22 Partial transmission mirror 24 Scanning mirror 26 Input mirror 28 Storage unit 30 Control unit 32 Emission unit 36 Curvature modulation means 62 Temperature sensors 82, 84, 86, 88 Laser emitter 90,92,94,96 Fixed lens array

Claims (18)

観察者の網膜上に画像を投影することによって、観察者に画像を認識させる画像表示装置であって、
光束を出力する光束出力手段と、
その光束出力手段により出力された光束を走査する走査手段と、
その走査手段により走査された光束が照射され、その照射された光束の進行方向を観察者の瞳孔に向かう方向に変更する光学手段と、
その光学手段に照射される光束の波面曲率の補正を行う曲率補正手段と
を含む画像表示装置。
An image display device that allows the observer to recognize the image by projecting the image on the observer's retina,
Light beam output means for outputting a light beam;
Scanning means for scanning the light beam output by the light beam output means;
An optical unit that irradiates a light beam scanned by the scanning unit and changes a traveling direction of the irradiated light beam to a direction toward a pupil of an observer,
An image display device comprising: a curvature correction unit configured to correct a wavefront curvature of a light beam applied to the optical unit.
前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置に基づき、前記補正を行う請求項1に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 1, wherein the curvature correction unit performs the correction based on an irradiation position of a light beam applied to the optical unit. 前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報に基づき、観察者の瞳孔に向かう光束の波面曲率が目標値となるように前記補正を行う請求項2に記載の画像表示装置。   The curvature correction means, based on optical property information indicating the relationship between the irradiation position of the light beam irradiated to the optical means and the degree to which the wavefront curvature of the light beam changes by the optical means, the light flux toward the pupil of the observer. The image display device according to claim 2, wherein the correction is performed such that a wavefront curvature becomes a target value. さらに、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を記憶する記憶手段を含み、前記曲率補正手段は、前記記憶手段に記憶された光学特性情報に基づき、観察者の瞳孔に向かう光束の波面曲率が目標値となるように前記補正を行う請求項2に記載の画像表示装置。   Further, a storage means for storing optical property information indicating a relationship between the irradiation position of the light beam irradiated to the optical means and the degree of change in the wavefront curvature of the light beam by the optical means, wherein the curvature correction means includes: 3. The image display device according to claim 2, wherein the correction is performed based on the optical characteristic information stored in the storage unit such that the wavefront curvature of the light flux toward the pupil of the observer becomes a target value. 前記光束出力手段は、
光束を出射する出射手段と、
その出射手段から出射した光束の波面曲率を変調する曲率変調手段と
を含み、前記曲率補正手段は、前記曲率変調手段を用いて前記補正を行う請求項1ないし4のいずれかに記載の画像表示装置。
The luminous flux output means,
Emitting means for emitting a light beam;
The image display according to any one of claims 1 to 4, further comprising a curvature modulating means for modulating a wavefront curvature of a light beam emitted from the emitting means, wherein the curvature correcting means performs the correction using the curvature modulating means. apparatus.
さらに、前記画像を表示するために前記曲率変調手段を制御する制御部を含み、その制御部は、前記曲率変調手段を用いて前記補正を行う部分を前記曲率補正手段として含む請求項5に記載の画像表示装置。   6. The image processing apparatus according to claim 5, further comprising a control unit that controls the curvature modulation unit to display the image, wherein the control unit includes, as the curvature correction unit, a part that performs the correction using the curvature modulation unit. Image display device. 前記光束出力手段は、
波面曲率が互いに異なる複数の光束をそれぞれ出射する複数の出射手段と、
それら複数の出射手段の中から、光束を出射すべきものを選択する選択手段と
を含み、前記曲率補正手段は、前記選択手段を用いて前記補正を行う請求項1ないし4のいずれかに記載の画像表示装置。
The luminous flux output means,
A plurality of emission units each emitting a plurality of light beams having different wavefront curvatures,
5. A selecting means for selecting a light beam to be emitted from the plurality of emitting means, wherein the curvature correcting means performs the correction using the selecting means. Image display device.
さらに、前記画像を表示するために前記選択手段を制御する制御部を含み、その制御部は、前記選択手段を用いて前記補正を行う部分を前記曲率補正手段として含む請求項7に記載の画像表示装置。   The image according to claim 7, further comprising a control unit that controls the selection unit to display the image, wherein the control unit includes, as the curvature correction unit, a part that performs the correction using the selection unit. Display device. 前記曲率補正手段は、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量に基づき、前記補正を行う請求項1ないし8のいずれかに記載の画像表示装置。   9. The image display device according to claim 1, wherein the curvature correction unit performs the correction based on a physical quantity that affects a degree of change of a wavefront curvature of a light beam by the optical unit. 10. 前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量とに基づき、前記補正を行う請求項9に記載の画像表示装置。   10. The curvature correction unit according to claim 9, wherein the correction unit performs the correction based on an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a physical quantity that affects a degree of change in a wavefront curvature of the light beam by the optical unit. Image display device. さらに、前記物理量を検出する検出手段を含み、
前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記検出手段により検出された物理量とに基づき、前記補正を行う請求項10に記載の画像表示装置。
Further, it includes a detecting means for detecting the physical quantity,
The image display device according to claim 10, wherein the curvature correction unit performs the correction based on an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a physical quantity detected by the detection unit.
さらに、
前記物理量を検出する検出手段と、
前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を、前記物理量がとり得る複数の値に応じて複数種類記憶する記憶手段と
を含み、
前記曲率補正手段は、前記記憶手段に記憶された複数種類の光学特性情報のうち、前記検出手段により検出された物理量に対応するものを用いて前記補正を行う請求項10に記載の画像表示装置。
further,
Detecting means for detecting the physical quantity;
A plurality of types of optical property information representing a relationship between an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a degree of change of a wavefront curvature of the light beam by the optical unit are stored according to a plurality of values that the physical quantity can take. Storage means,
11. The image display device according to claim 10, wherein the curvature correction unit performs the correction by using information corresponding to a physical quantity detected by the detection unit among a plurality of types of optical characteristic information stored in the storage unit. .
前記光学手段は、光束の波面曲率を変化させる度合いが異なる別の種類の光学手段に交換可能であり、
前記曲率補正手段は、前記光学手段の種類に基づき、前記補正を行う請求項1ないし12のいずれかに記載の画像表示装置。
The optical means can be replaced with another type of optical means having a different degree of changing the wavefront curvature of the light beam,
The image display device according to claim 1, wherein the curvature correction unit performs the correction based on a type of the optical unit.
前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段の種類とに基づき、前記補正を行う請求項13に記載の画像表示装置。   14. The image display device according to claim 13, wherein the curvature correction unit performs the correction based on an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a type of the optical unit. さらに、前記光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を、前記光学手段の種類に応じて変更可能に記憶する記憶手段を含み、
前記曲率補正手段は、前記光学手段の種類に応じて変更された光学特性情報を用いて前記補正を行う請求項14に記載の画像表示装置。
Further, optical characteristic information indicating a relationship between an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a degree of change of a wavefront curvature of the light beam by the optical unit is stored so as to be changeable according to a type of the optical unit. Including storage means,
The image display device according to claim 14, wherein the curvature correction unit performs the correction using optical characteristic information changed according to a type of the optical unit.
前記走査手段は、前記光束出力手段により出力された光束を主走査方向と副走査方向とに走査し、それら主走査方向と副走査方向とのうち、前記光学手段に照射される光束の照射位置の移動に伴う、前記光学手段による光束の波面曲率の変化度合いの変化が小さい方が主走査方向である請求項1ないし15のいずれかに記載の画像表示装置。   The scanning unit scans the light beam output by the light beam output unit in a main scanning direction and a sub-scanning direction, and among the main scanning direction and the sub-scanning direction, an irradiation position of the light beam irradiated to the optical unit. The image display device according to any one of claims 1 to 15, wherein a smaller change in the degree of change of the wavefront curvature of the light beam caused by the optical means due to the movement of the optical unit is the main scanning direction. 前記光束出力手段は、互いに異なる複数の波長についてそれぞれ設けられており、当該画像表示装置は、さらに、それら複数の光束出力手段によりそれぞれ出力された複数の光束を合成して前記走査手段に出力する合成手段を含み、前記曲率補正手段は、前記各光束出力手段により出力される光束の波面曲率を個別に補正する請求項1ないし16のいずれかに記載の画像表示装置。   The light beam output means is provided for each of a plurality of wavelengths different from each other, and the image display device further combines the plurality of light beams output by the plurality of light beam output means and outputs the combined light beam to the scanning means. 17. The image display device according to claim 1, further comprising a combining unit, wherein the curvature correcting unit individually corrects a wavefront curvature of the light beam output from each of the light beam output units. 観察者の網膜上に画像を投影することによって、観察者に画像を認識させる画像表示装置であって、
光束を出力する光束出力手段であって、光束を出射する出射手段と、その出射手段から出射した光束の波面曲率を変調する曲率変調手段とを有するものと、
その光束出力手段により出力された光束を走査する走査手段と、
その走査手段により走査された光束が照射され、その照射された光束の進行方向を観察者の瞳孔に向かう方向に変更する光学手段と、
その光学手段に照射される光束の照射位置と、前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を記憶する記憶手段と、
その記憶手段に記憶された光学特性情報に基づき、観察者の瞳孔に向かう光束の波面曲率が目標値となるように、前記光学手段に照射される光束の波面曲率の補正を前記曲率変調手段を用いて行う曲率補正手段と
を含む画像表示装置。



An image display device that allows the observer to recognize the image by projecting the image on the observer's retina,
A light beam output unit that outputs a light beam, an output unit that outputs the light beam, and a curvature modulation unit that modulates a wavefront curvature of the light beam output from the output device;
Scanning means for scanning the light beam output by the light beam output means;
An optical unit that irradiates a light beam scanned by the scanning unit and changes a traveling direction of the irradiated light beam to a direction toward a pupil of an observer,
A storage unit that stores optical characteristic information indicating a relationship between an irradiation position of a light beam applied to the optical unit and a degree of change in wavefront curvature of the light beam by the optical unit,
Based on the optical characteristic information stored in the storage unit, the curvature modulation unit corrects the wavefront curvature of the light beam applied to the optical unit so that the wavefront curvature of the light beam toward the pupil of the observer becomes a target value. And an image display device including a curvature correction unit.



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