JP2010217737A

JP2010217737A - Head-mounted display

Info

Publication number: JP2010217737A
Application number: JP2009066515A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Nishikawa; 恭生西川
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a head-mounted display capable of reproducing a wide color gamut without using a green semiconductor laser. <P>SOLUTION: The head-mounted display includes: a plurality of light sources which emit laser beams of mutually different colors; a control unit which allows the plurality of light sources to emit the laser beams corresponding to an image signal in accordance with the image signal; a scanning unit which scans the laser beams emitted from the plurality of light sources; and an optical system which makes the laser beams scanned by the scanning unit incident on the eye of an observer to project an image corresponding to the image signal on the retina of the observer, wherein at least one of the plurality of light sources is defined as a first light source emitting a laser beam of ultraviolet rays or infrared rays, and a transparent phosphor excited with the laser beam emitted from the first laser light source to emit green light is arranged on an intermediate image plane, formed up to the position of the eye of the observer, among image planes formed with the laser beams scanned by the scanning unit. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像信号に応じたレーザ光を走査して、観察者の網膜上に画像を投影するヘッドマウントディスプレイに関する。 The present invention relates to a head-mounted display that scans a laser beam according to an image signal and projects an image on an observer's retina.

従来、入力される画像信号に応じた強度のレーザ光を走査し、この走査したレーザ光を瞳孔から入射させて網膜上に投影することにより、観察者に画像を視認させるようにした網膜走査型のヘッドマウントディスプレイが知られている（例えば、特許文献１参照。）。 Conventionally, a retinal scanning type that scans a laser beam having an intensity corresponding to an input image signal, makes the scanned laser beam incident from the pupil and projects it onto the retina, thereby allowing the viewer to visually recognize the image. Is known (see, for example, Patent Document 1).

このようなヘッドマウントディスプレイの中には、特許文献１にも示すように、広色域のカラー画像を表示可能としたものが知られており、赤、緑、青の三原色のレーザ光を出射するために、各色毎のレーザをそれぞれ備えているのが一般的である。 Among such head-mounted displays, as disclosed in Patent Document 1, it is known that a color image having a wide color gamut can be displayed, and laser light of three primary colors of red, green, and blue is emitted. In order to do so, it is common to provide a laser for each color.

特開２００８−１９７２０６号公報JP 2008-197206 A

ところで、ヘッドマウントディスプレイに搭載されるレーザは、小型で消費電力が少なく安価に製造できるため、半導体レーザが好適である。 By the way, the laser mounted on the head mounted display is preferably a semiconductor laser because it is small in size and consumes less power and can be manufactured at low cost.

しかし、前述のレーザ光を出射する半導体レーザのうち、緑色の半導体レーザは、未だ実用的なものではなく、また、信頼性に欠けるものでもある。 However, among the semiconductor lasers that emit the laser light described above, the green semiconductor laser is not practical yet and is not reliable.

そこで本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、緑色半導体レーザを用いることなく、広色域を再現できるヘッドマウントディスプレイを提供する。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a head mounted display capable of reproducing a wide color gamut without using a green semiconductor laser.

上記課題を解決するために、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイでは、互いに異なる色のレーザ光を出射する複数の光源と、画像信号に応じて前記複数の光源から前記画像信号に応じた強度のレーザ光を出射させる制御部と、前記複数の光源から出射されたレーザ光を走査する走査部と、前記走査部で走査されたレーザ光を観察者の眼に入射させて、前記観察者の網膜上に前記画像信号に応じた画像を投影する光学系と、を備え、前記複数の光源のうち少なくとも一つの光源を紫外線又は赤外線のレーザ光を出射する第１の光源とし、当該第１のレーザ光源から出射するレーザ光に励起されて緑色の光を出射する、少なくとも可視域で透明な蛍光体を、前記走査部が走査したレーザ光によって形成される像面のうち前記観察者の眼の位置までに形成される中間像面に配置した。 In order to solve the above-described problem, in the head mounted display according to claim 1, a plurality of light sources that emit laser beams of different colors and an intensity corresponding to the image signal from the plurality of light sources according to the image signal. A control unit that emits the laser light, a scanning unit that scans the laser light emitted from the plurality of light sources, and the laser light scanned by the scanning unit is incident on the eye of the observer, And an optical system that projects an image according to the image signal on the retina, wherein at least one of the plurality of light sources is a first light source that emits ultraviolet or infrared laser light. The observer's eyes out of the image plane formed by the laser beam scanned by the scanning unit with a fluorescent material that is excited by the laser beam emitted from the laser light source and emits green light at least in the visible region. It was placed in an intermediate image plane which is formed by position.

また、請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記蛍光体は、透明体に半導体ナノ粒子を分散させて形成した。 In the head mounted display according to claim 2, in the head mounted display according to claim 1, the phosphor is formed by dispersing semiconductor nanoparticles in a transparent body.

また、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１又は請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記蛍光体を透過した前記紫外線又は赤外線のレーザ光を除去する光学フィルターを設けた。 According to a third aspect of the present invention, in the head-mounted display according to the first or second aspect, an optical filter for removing the ultraviolet or infrared laser light transmitted through the phosphor is provided.

また、請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイでは、請求項３に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記光学フィルターを前記蛍光体と一体的に形成した。 Further, in the head mounted display according to claim 4, in the head mounted display according to claim 3, the optical filter is formed integrally with the phosphor.

また、請求項５に記載のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１又は請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記複数の光源のうち前記第１の光源から出射されるレーザ光を透過し、その他の光源から出射されるレーザ光及び前記蛍光体から出射される緑色の光を反射するダイクロイックミラーを、前記観察者の眼前に設けた。 Moreover, in the head mounted display of Claim 5, in the head mounted display of Claim 1 or Claim 2, the laser beam radiate | emitted from the said 1st light source is transmitted among these light sources, and others A dichroic mirror that reflects laser light emitted from the light source and green light emitted from the phosphor is provided in front of the observer's eyes.

また、請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１又は請求項２に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記複数の光源のうち前記第１の光源から出射されるレーザ光を透過し、その他の光源及び前記蛍光体から出射されるレーザ光の一部を透過し、一部を反射するハーフミラーを、前記観察者の眼前に設けた。 Moreover, in the head mounted display of Claim 6, in the head mounted display of Claim 1 or Claim 2, the laser beam radiate | emitted from a said 1st light source is transmitted among these light sources, and others A half mirror that transmits a part of the laser light emitted from the light source and the phosphor and reflects a part of the laser light is provided in front of the eyes of the observer.

また、請求項７に記載のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１〜６のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記中間像面から出射される緑色の光を配光するホログラムを設けた。 Moreover, in the head mounted display of Claim 7, the hologram which distributes the green light radiate | emitted from the said intermediate image surface in the head mounted display of any one of Claims 1-6 was provided. .

また、請求項８に記載のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１〜７のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記制御部は、前記第１の光源から出射するレーザ光のうち、前記蛍光体のレーザ光入射領域における周辺部に入射するレーザ光の強度を向上させる補正を行うこととした。 Further, in the head mounted display according to claim 8, in the head mounted display according to any one of claims 1 to 7, the control unit includes the laser light emitted from the first light source. The correction was made to improve the intensity of the laser beam incident on the peripheral portion of the phosphor in the laser beam incident region.

また、請求項９に記載のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１〜７のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記蛍光体は、レーザ光入射領域の中心部に対してその周辺部の蛍光物質の密度を増加させることとした。 Further, in the head mounted display according to claim 9, in the head mounted display according to any one of claims 1 to 7, the phosphor is disposed at a peripheral portion with respect to a central portion of the laser light incident region. The density of the fluorescent material was increased.

また、請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１〜９のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記走査部は、前記複数の光源から出射されたレーザ光を２次元方向に走査することとした。 Further, in the head mounted display according to claim 10, in the head mounted display according to any one of claims 1 to 9, the scanning unit emits laser beams emitted from the plurality of light sources in a two-dimensional direction. It was decided to scan.

また、請求項１１に記載のヘッドマウントディスプレイでは、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のヘッドマウントディスプレイにおいて、前記複数の光源は、赤色のレーザ光を出射する第２の光源と、青色のレーザ光を出射する第３の光源とを含むこととした。 Further, in the head mounted display according to claim 11, in the head mounted display according to any one of claims 1 to 10, the plurality of light sources include a second light source that emits red laser light; And a third light source that emits blue laser light.

本発明に係るヘッドマウントディスプレイでは、互いに異なる色のレーザ光を出射する複数の光源と、画像信号に応じて前記複数の光源から前記画像信号に応じた強度のレーザ光を出射させる制御部と、前記複数の光源から出射されたレーザ光を走査する走査部と、前記走査部で走査されたレーザ光を観察者の眼に入射させて、前記観察者の網膜上に前記画像信号に応じた画像を投影する光学系と、を備え、前記複数の光源のうち少なくとも一つの光源を紫外線又は赤外線のレーザ光を出射する第１の光源とし、当該第１のレーザ光源から出射するレーザ光に励起されて緑色の光を出射する、少なくとも可視域で透明な蛍光体を、前記走査部が走査したレーザ光によって形成される像面のうち前記観察者の眼の位置までに形成される中間像面に配置したため、信頼性に欠ける緑色半導体レーザを用いることなく、緑を表現できるため、広色域を再現できる。 In the head-mounted display according to the present invention, a plurality of light sources that emit laser beams of different colors, a control unit that emits laser light having an intensity according to the image signal from the plurality of light sources according to an image signal, A scanning unit that scans the laser beams emitted from the plurality of light sources, and the laser beam scanned by the scanning unit is incident on an observer's eye, and an image corresponding to the image signal on the retina of the observer And at least one of the plurality of light sources is a first light source that emits ultraviolet or infrared laser light, and is excited by the laser light emitted from the first laser light source. An intermediate image plane formed up to the position of the observer's eye among image planes formed by laser light scanned by the scanning unit with a phosphor that emits green light and is transparent at least in the visible range Because of the placement, without using the green semiconductor laser unreliable, because it can express the green, you can reproduce the wide color gamut.

本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの外観を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the external appearance of the head mounted display which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの電気的構成及び光学的構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the electrical structure and optical structure of the head mounted display which concern on this embodiment. 本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの制御部及びその周辺の電気的構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the control part of the head mounted display which concerns on this embodiment, and the electrical structure of the periphery. 緑色蛍光発生部の配設位置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the arrangement | positioning position of a green fluorescence generation | occurrence | production part. 蛍光体における緑色蛍光の発生状態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the generation | occurrence | production state of the green fluorescence in fluorescent substance. 波長選択性反射体の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the wavelength selective reflector. 緑色蛍光発生部の構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the green fluorescence generation | occurrence | production part. ＵＶカットフィルタの配設位置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the arrangement | positioning position of UV cut filter. 緑色蛍光発生部の変形例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the modification of the green fluorescence generation | occurrence | production part. 蛍光体に含まれる蛍光物質の濃度分布を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed density | concentration distribution of the fluorescent substance contained in fluorescent substance.

本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤという。）は、緑色蛍光を発する蛍光物質を含有させた透明な蛍光体に、赤外レーザ又は紫外レーザを励起光として照射することにより、緑色レーザを用いることなく、緑色の画像光を生成するものである。 The head-mounted display (hereinafter referred to as HMD) according to the present embodiment irradiates a transparent phosphor containing a fluorescent material that emits green fluorescence with an infrared laser or an ultraviolet laser as excitation light, thereby producing a green laser. The green image light is generated without using.

以下の説明において、出射したレーザ光を網膜に到達させて画像を視認させるためのレーザを「画像提示用レーザ」、励起光を出射するレーザを「励起用レーザ」ともいう。また、走査部によって走査され、蛍光体表面に至るまでの画像提示用レーザ光及び励起用レーザ光を総称して「走査光」といい、蛍光体から発せられた緑色蛍光及び蛍光体を透過した画像提示用レーザ光を総称して「画像光」という。 In the following description, a laser for causing the emitted laser light to reach the retina to visually recognize an image is also referred to as an “image presentation laser”, and a laser for emitting excitation light is also referred to as an “excitation laser”. In addition, the laser beam for image presentation and the excitation laser beam scanned by the scanning unit and reaching the phosphor surface are collectively referred to as “scanning light” and transmitted through the green fluorescence emitted from the phosphor and the phosphor. The laser light for image presentation is generically called “image light”.

ここで、励起用レーザとして使用可能な赤外レーザは、例えば、０．７μｍ〜１μｍ程度の波長を有するものとすることができる。また、紫外レーザとしては、例えば、１０〜４００ｎｍ程度の波長を有するものとすることができる。 Here, the infrared laser that can be used as the excitation laser can have a wavelength of about 0.7 μm to 1 μm, for example. The ultraviolet laser can have a wavelength of about 10 to 400 nm, for example.

また、紫外レーザは、複数備えられた光源のうち、いずれかの光源の波長と重複するものでなければ必ずしも非可視光である必要はなく、紫外領域に近い可視光波長領域としても良い。これは赤外レーザも同様であり、複数備えられた光源のうち、いずれかの光源の波長と重複するものでなければ必ずしも非可視光である必要はなく、赤外領域に近い可視光波長領域としても良い。 Further, the ultraviolet laser is not necessarily invisible light as long as it does not overlap with the wavelength of any one of the plurality of light sources provided, and may be in a visible light wavelength region close to the ultraviolet region. This is the same for infrared lasers, and it is not necessary to be non-visible light as long as it does not overlap with the wavelength of one of the light sources provided, and the visible light wavelength region close to the infrared region. It is also good.

具体的には、例えば、蛍光体の励起に関与しない画像提示用レーザとして、６５０ｎｍの赤色レーザ（以下、Ｒレーザともいう。）と、４６０ｎｍの青色レーザ（以下、Ｂレーザともいう。）とを備えているとした場合、紫外領域に近い可視光レーザを出射する４２０ｎｍの青色レーザを励起用レーザとして使用しても良く、また、７００ｎｍの赤色レーザを励起用レーザとして使用しても良い。 Specifically, for example, a 650-nm red laser (hereinafter also referred to as an R laser) and a 460-nm blue laser (hereinafter also referred to as a B laser) are used as image presentation lasers that are not involved in phosphor excitation. If it is provided, a 420 nm blue laser that emits a visible light laser close to the ultraviolet region may be used as the excitation laser, and a 700 nm red laser may be used as the excitation laser.

すなわち、本実施形態において「紫外レーザ」は、紫外波長領域のレーザ光を出射するレーザは勿論のこと、紫外領域に近い可視レーザ光を発するものも含む概念である。また、本実施形態において「赤外レーザ」は、赤外波長領域のレーザ光を出射するレーザは勿論のこと、赤外領域に近い可視レーザ光を発するものも含む概念である。 That is, in the present embodiment, “ultraviolet laser” is a concept including not only lasers that emit laser light in the ultraviolet wavelength region but also lasers that emit visible laser light close to the ultraviolet region. In the present embodiment, the “infrared laser” is a concept including not only a laser that emits laser light in the infrared wavelength region but also a laser that emits visible laser light close to the infrared region.

蛍光体は、励起用レーザから出射される励起用レーザ光を受けて５００〜５８６ｎｍの波長である緑色の蛍光を発する蛍光物質を、ガラスやプラスチックに塗布又は分散させたものである。この蛍光体は、少なくとも画像提示用レーザ光、及び、蛍光物質から発せられる緑色蛍光に対して透明である。 The phosphor is obtained by applying or dispersing a fluorescent material that emits green fluorescence having a wavelength of 500 to 586 nm upon receiving excitation laser light emitted from an excitation laser on glass or plastic. This phosphor is transparent to at least image display laser light and green fluorescence emitted from the fluorescent material.

しかも、本実施形態に係るＨＭＤは、走査部が走査したレーザ光によって形成される像のうち、観察者の眼の位置までに形成される中間像の位置に蛍光体を配置している。 Moreover, in the HMD according to the present embodiment, the phosphor is arranged at the position of the intermediate image formed up to the position of the observer's eye among the images formed by the laser light scanned by the scanning unit.

中間像が形成される位置は、走査光が最も集中する位置であるため、走査光の単位面積当たりの強度が高くなっており、蛍光体に含有される蛍光物質の励起効率が良いことから、緑色蛍光を効率よく発生させることができる。 Since the position where the intermediate image is formed is the position where the scanning light is most concentrated, the intensity per unit area of the scanning light is high, and the excitation efficiency of the fluorescent substance contained in the phosphor is good. Green fluorescence can be generated efficiently.

また、蛍光体を配設する位置は、走査光の光路上で可及的下流側、すなわち、できるだけ観察者の眼に近い場所に形成される中間像の位置とするのが望ましい。その方が発生した緑色励起光の光学系における利用効率が高くなり、その分光源に要求されるパワーが少なくて済む利点を有する。 Further, it is desirable that the position where the phosphor is disposed is the position of the intermediate image formed on the downstream side of the scanning light as much as possible, that is, as close to the observer's eye as possible. This increases the utilization efficiency of the generated green excitation light in the optical system, and has the advantage that less power is required for the light source.

蛍光物質は、半導体ナノ粒子（ナノ粒子コア／シェル型蛍光体）を用いるのが好ましい。この半導体ナノ粒子は、粒径によって発光波長制御が精密に行えるうえ、特に通常の無機ないし有機系の蛍光物質と比べて発生する蛍光のスペクトル純度が高く、好適である。 As the fluorescent material, it is preferable to use semiconductor nanoparticles (nanoparticle core / shell phosphor). The semiconductor nanoparticles are suitable because the emission wavelength can be precisely controlled by the particle size, and the spectral purity of the generated fluorescence is particularly high compared to ordinary inorganic or organic fluorescent materials.

ところで、励起用レーザ光が蛍光体に入射すると、励起用レーザ光が持つエネルギーは、蛍光物質の励起のために消費されることとなるが、その一部は、蛍光物質を励起させることなく、蛍光体を透過してしまう場合がある。 By the way, when the excitation laser light is incident on the phosphor, the energy of the excitation laser light is consumed for excitation of the fluorescent material, but a part of the energy is not excited, In some cases, the fluorescent material may be transmitted.

蛍光体を透過した励起用レーザ光（以下、透過励起光ともいう。）がそのまま観察者の目に達すると、赤外であれば網膜に到達し、紫外であれば網膜まで到達することはないものの、主に角膜で吸収されるので、長時間連続して入射するとに何らかの影響を与えるおそれが皆無であるとはいえない。 When excitation laser light (hereinafter also referred to as transmitted excitation light) that has passed through the phosphor reaches the eyes of the observer as it is, it reaches the retina if it is infrared, and does not reach the retina if it is ultraviolet. However, since it is mainly absorbed by the cornea, it cannot be said that there is no possibility of some influence when incident continuously for a long time.

そこで、本実施形態に係るＨＭＤでは、蛍光体よりも下流側の光路上に、透過励起光が観察者の目に入射するのを防ぐ構成（以下、励起光除去部ともいう。）を設けている。 Therefore, in the HMD according to the present embodiment, a configuration (hereinafter also referred to as an excitation light removing unit) that prevents transmitted excitation light from entering the eyes of the observer is provided on the optical path downstream of the phosphor. Yes.

この励起光除去部は、例えば、光路上に透過励起光を除去する光学フィルターを設けることで実現してもよく、また、画像光を反射し、透過励起光を透過させるダイクロイックミラーを光路上に配設し、透過励起光を選択的に除去して、反射光（すなわち、画像光）を観察者の目に入射させるように構成しても良い。また、上記両者を備えるようにしても良い。これにより、観察者の目に透過励起光が入射するのを防止することができる。 For example, the excitation light removing unit may be realized by providing an optical filter that removes the transmitted excitation light on the optical path, and a dichroic mirror that reflects the image light and transmits the transmitted excitation light on the optical path. It may be arranged so that the transmitted excitation light is selectively removed and the reflected light (that is, image light) is incident on the eyes of the observer. Moreover, you may make it provide the said both. Thereby, it is possible to prevent the transmission excitation light from entering the eyes of the observer.

以下、本実施形態に係るＨＭＤについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、励起光を非可視領域の紫外レーザとしているが、前述のようにこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the HMD according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, the excitation light is an ultraviolet laser in a non-visible region, but is not limited to this as described above.

〔ＨＭＤの構成〕
まず、ＨＭＤ１の具体的な構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、ＨＭＤ１の外観を示す説明図である。 [Configuration of HMD]
First, a specific configuration of the HMD 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the appearance of the HMD 1.

図１に示すように、本実施形態に係る画像表示装置の一例として示すＨＭＤ１は、画像信号に応じた強度の画像提示用レーザ光及び励起用レーザ光を出射するコントロールユニット２と、コントロールユニット２から出射されたレーザ光を伝送する後述の光ファイバケーブル５０を備えた伝送ケーブル部３と、伝送されたレーザ光を走査して観察者に投射し、観察者に対して画像を表示するための頭部装着具４とを備えている。なお、伝送ケーブル部３は、後述の投影ユニット１０に備えられた水平走査部８０及び垂直走査部９０と後述の光源ユニット１１との間で同期をとるための水平駆動信号６１、垂直駆動信号６２を伝送する駆動信号伝送用ケーブルも有している。 As shown in FIG. 1, an HMD 1 shown as an example of an image display device according to the present embodiment includes a control unit 2 that emits an image presentation laser beam and an excitation laser beam having an intensity corresponding to an image signal, and a control unit 2. A transmission cable unit 3 including an optical fiber cable 50 to be described later for transmitting laser light emitted from the laser beam, and scanning the projected laser beam to project it to an observer, and displaying an image to the observer And a head mounting tool 4. The transmission cable unit 3 includes a horizontal drive signal 61 and a vertical drive signal 62 for synchronizing between a horizontal scanning unit 80 and a vertical scanning unit 90 provided in the projection unit 10 described later and a light source unit 11 described later. And a drive signal transmission cable for transmitting.

コントロールユニット２には、外部入出力端子５が形成されており、外部からの画像信号を入力したり、図示しないパーソナルコンピュータ等との間で画像信号を形成するためのコンテンツ情報などの送受信を可能としている。 An external input / output terminal 5 is formed in the control unit 2, and it is possible to input an image signal from the outside and to transmit / receive content information etc. for forming an image signal with a personal computer (not shown). It is said.

頭部装着具４には、略眼鏡形状とした支持部材６のフロント部７の側方に、伝送ケーブル部３により伝送されてきたレーザ光を、観察者が表示画像として認識可能とするために走査する投影ユニット１０が備えられている。 In order to allow the observer to recognize the laser beam transmitted by the transmission cable unit 3 on the side of the front part 7 of the support member 6 having a substantially glasses shape, as a display image. A projection unit 10 for scanning is provided.

また、観察者の眼Ｙの前方位置に波長選択性反射体９が設けられており、外光Ｌａは波長選択性反射体９を透過させて観察者の眼Ｙに入射させ、投影ユニット１０から出射される画像光Ｌｂは波長選択性反射体９で反射させて観察者の眼に入射させるようにしている。 A wavelength-selective reflector 9 is provided in front of the observer's eye Y, and external light La passes through the wavelength-selective reflector 9 and enters the observer's eye Y. The emitted image light Lb is reflected by the wavelength selective reflector 9 and is incident on the eyes of the observer.

また、後に詳述するが、この波長選択性反射体９には、透過励起光が眼Ｙに入射するのを防止する第１励起光除去部１４０が形成されており、投影ユニット１０から出射された画像光Ｌｂは反射する一方、透過励起光Ｌｄは透過するように構成している。 Further, as will be described in detail later, the wavelength selective reflector 9 is formed with a first excitation light removing unit 140 that prevents transmission excitation light from entering the eye Y, and is emitted from the projection unit 10. The reflected image light Lb is reflected while the transmitted excitation light Ld is transmitted.

投影ユニット１０には、赤色を出射するレーザ、青色を出射するレーザ、及び、緑色蛍光を発生させるための紫外光を出射するレーザが備えられており（後述）、各レーザ毎に強度変調されたレーザ光を２次元方向に走査し、蛍光体を透過した画像光を観察者の眼Ｙに入射させ、観察者の眼Ｙの網膜上で画像光を２次元方向に走査することにより、観察者に表示画像を視認させる網膜走査ディスプレイ（Retinal Scanning Display）である。 The projection unit 10 includes a laser that emits red light, a laser that emits blue light, and a laser that emits ultraviolet light for generating green fluorescence (described later), and the intensity of each laser is modulated. The laser beam is scanned in the two-dimensional direction, the image light transmitted through the phosphor is incident on the observer's eye Y, and the image light is scanned in the two-dimensional direction on the retina of the observer's eye Y. This is a retinal scanning display that allows a display image to be visually recognized.

このようにＨＭＤ１は、外光を透過しつつ、画像光Ｌｂを観察者の眼Ｙに投射するシースルー型のＨＭＤとしている。なお、本実施形態ではシースルー型のＨＭＤについて説明するが、光走査型のＨＭＤであれば必ずしもシースルー型である必要はない。 As described above, the HMD 1 is a see-through HMD that projects the image light Lb onto the eye Y of the observer while transmitting external light. In this embodiment, a see-through type HMD is described. However, a light-scanning type HMD is not necessarily a see-through type HMD.

〔ＨＭＤの電気的構成及び光学的構成〕
次に、図２及び図３を参照しながら、ＨＭＤ１の電気的構成及び光学的構成について説明する。図２は、本実施形態に係るＨＭＤ１の電気的構成及び光学的構成を示した説明図、図３は、ＨＭＤ１の制御部及びその周辺の電気的構成を示したブロック図である。 [Electrical configuration and optical configuration of HMD]
Next, the electrical configuration and optical configuration of the HMD 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an electrical configuration and an optical configuration of the HMD 1 according to the present embodiment, and FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the control unit of the HMD 1 and its periphery.

図２に示すように、ＨＭＤ１は、コントロールユニット２と、波長選択性反射体９と、投影ユニット１０とを備え、コントロールユニット２内には、ＨＭＤ１全体の動作を統括制御する制御部３０と、この制御部３０から供給される画像信号Ｓから画像情報を画素単位で読み出し、読み出した画素単位の画像情報に基づいてＲ（赤色），Ｂ（青色），ＵＶ（紫外）の各レーザ毎に強度変調されたレーザ光を生成して出射する光源ユニット１１が設けられている。なお、光源ユニット１１をコントロールユニット２内に設けるのではなく、投影ユニット１０内に設けるようにしてもよい。 As shown in FIG. 2, the HMD 1 includes a control unit 2, a wavelength selective reflector 9, and a projection unit 10, and in the control unit 2, a control unit 30 that controls the overall operation of the HMD 1, Image information is read out from the image signal S supplied from the control unit 30 in units of pixels, and the intensity for each laser of R (red), B (blue), and UV (ultraviolet) based on the read image information in units of pixels. A light source unit 11 that generates and emits modulated laser light is provided. The light source unit 11 may be provided in the projection unit 10 instead of being provided in the control unit 2.

（光源ユニット１１）
光源ユニット１１には、画像を合成するための要素となる信号等を発生する画像信号供給回路１３が設けられている。外部入出力端子５を介して外部接続した図示しない機器類から供給される画像データや、比較的大容量の記憶領域を有するコンテンツ記憶部１４に予め記憶されたコンテンツ情報に基づく画像データを制御部３０が取得すると、制御部３０はその画像データに基づいて画像信号Ｓを生成して画像信号供給回路１３に送る。画像信号供給回路１３は、画像信号Ｓに基づいて、表示画像を形成するための要素となる各信号を画素単位で生成する。すなわち、画像信号供給回路１３からは、Ｒ（赤色）画像信号６０ｒ，ＵＶ（紫外）画像信号６０ｕｖ，Ｂ（青色）画像信号６０ｂが生成されて出力される。また、画像信号供給回路１３は、水平走査部８０で使用される水平駆動信号６１と、垂直走査部９０で使用される垂直駆動信号６２とをそれぞれ出力する。なお、ここでコンテンツ情報とは、文字を表示させるためのデータ、画像を表示させるためのデータ及び動画を表示させるためのデータのうちの少なくとも１つのデータで構成されるものであり、例えば、パーソナルコンピュータ等で使用される文書ファイルや画像ファイル、動画ファイル等である。また、コンテンツ記憶部１４は、例えば、ハードディスクの如き磁気的記憶媒体や、ＣＤ−Ｒの如き光学的記録媒体や、フラッシュメモリ等とすることができる。 (Light source unit 11)
The light source unit 11 is provided with an image signal supply circuit 13 that generates a signal or the like as an element for synthesizing an image. The control unit controls image data supplied from unillustrated devices externally connected via the external input / output terminal 5 or image data based on content information stored in advance in the content storage unit 14 having a relatively large storage area. When 30 is acquired, the control unit 30 generates an image signal S based on the image data and sends it to the image signal supply circuit 13. Based on the image signal S, the image signal supply circuit 13 generates each signal as an element for forming a display image in units of pixels. That is, the image signal supply circuit 13 generates and outputs an R (red) image signal 60r, a UV (ultraviolet) image signal 60uv, and a B (blue) image signal 60b. The image signal supply circuit 13 outputs a horizontal drive signal 61 used in the horizontal scanning unit 80 and a vertical drive signal 62 used in the vertical scanning unit 90, respectively. Here, the content information includes at least one of data for displaying characters, data for displaying an image, and data for displaying a moving image. Document files, image files, moving image files, etc. used on computers and the like. The content storage unit 14 can be, for example, a magnetic storage medium such as a hard disk, an optical recording medium such as a CD-R, a flash memory, or the like.

また、光源ユニット１１には、画像信号供給回路１３から画素単位で出力されるＲ画像信号６０ｒ、ＵＶ画像信号６０ｕｖ、Ｂ画像信号６０ｂの各画像信号６０ｒ，６０ｕｖ，６０ｂをもとに、それぞれ強度変調されたレーザ光（「光束」とも呼ぶ。）を出射するように、Ｒレーザ６３，ＵＶレーザ６４，Ｂレーザ６５をそれぞれ駆動するためのＲレーザドライバ６６，ＵＶレーザドライバ６７，Ｂレーザドライバ６８が設けられている。なお、この各レーザ６３，６４，６５は、互いに異なる波長のレーザ光を出射する複数の光源としての役割を果たすものである。 The light source unit 11 also has an intensity based on the image signals 60r, 60uv, 60b of the R image signal 60r, the UV image signal 60uv, and the B image signal 60b output from the image signal supply circuit 13 in units of pixels. An R laser driver 66, a UV laser driver 67, and a B laser driver 68 for driving the R laser 63, the UV laser 64, and the B laser 65, respectively, so as to emit modulated laser light (also referred to as “light beam”). Is provided. Each of the lasers 63, 64, and 65 serves as a plurality of light sources that emit laser beams having different wavelengths.

さらに、光源ユニット１１は、各レーザ６３，６４，６５より出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系７１，７２，７３と、このコリメートされたレーザ光を合波するためのダイクロイックミラー７４，７５，７６と、合波されたレーザ光を光ファイバケーブル５０に導く結合光学系７７とが設けられている。 Further, the light source unit 11 combines the collimated laser light and collimated optical systems 71, 72, 73 provided so as to collimate the laser light emitted from the lasers 63, 64, 65 into parallel light. There are provided dichroic mirrors 74, 75, and 76, and a coupling optical system 77 that guides the combined laser light to the optical fiber cable 50.

従って、各レーザ６３，６４，６５から出射したレーザ光は、コリメート光学系７１，７２，７３によってそれぞれ平行化された後に、ダイクロイックミラー７４，７５，７６に入射される。その後、これらのダイクロイックミラー７４，７５，７６により、各レーザ光が波長に関して選択的に反射・透過される。そして、これら３つのダイクロイックミラー７４，７５，７６にそれぞれ入射した各レーザ光は、波長選択的に反射または透過して結合光学系７７に達し、集光されて光ファイバケーブル５０へ出力される。なお、光ファイバケーブル５０は、図１にて示した伝送ケーブル部３内に収容されている。 Therefore, the laser beams emitted from the lasers 63, 64, 65 are collimated by the collimating optical systems 71, 72, 73, respectively, and then enter the dichroic mirrors 74, 75, 76. Thereafter, each of the laser beams is selectively reflected and transmitted with respect to the wavelength by these dichroic mirrors 74, 75, and 76. The laser beams incident on the three dichroic mirrors 74, 75, and 76 are reflected or transmitted in a wavelength selective manner, reach the coupling optical system 77, and are collected and output to the optical fiber cable 50. The optical fiber cable 50 is accommodated in the transmission cable portion 3 shown in FIG.

また、光源ユニット１１には、各種スイッチ等の周辺機器３４が制御部３０に対して接続されており、周辺機器３４の状態が制御部３０にて認識可能に構成されている。 In addition, peripheral devices 34 such as various switches are connected to the light source unit 11 with respect to the control unit 30, and the state of the peripheral devices 34 can be recognized by the control unit 30.

（投影ユニット１０）
光源ユニット１１と観察者の眼Ｙとの間に位置する投影ユニット１０には、光源ユニット１１で生成され、光ファイバケーブル５０を介して出射されるレーザ光を平行光化するコリメート光学系７９と、このコリメート光学系７９で平行光化されたレーザ光を画像表示のために水平方向に往復走査する水平走査部８０と、水平走査部８０で水平方向に走査されたレーザ光を垂直方向に走査する垂直走査部９０と、水平走査部８０と垂直走査部９０との間に設けられた第１リレー光学系８５と、このように水平方向と垂直方向に走査されたレーザ光を瞳孔１０１ａへ導くための第２リレー光学系９５とが設けられている。 (Projection unit 10)
The projection unit 10 positioned between the light source unit 11 and the eye Y of the observer has a collimating optical system 79 that collimates the laser light generated by the light source unit 11 and emitted through the optical fiber cable 50. The laser beam collimated by the collimating optical system 79 is scanned horizontally in the horizontal direction for image display, and the laser beam scanned in the horizontal direction by the horizontal scanning unit 80 is scanned in the vertical direction. The vertical scanning unit 90, the first relay optical system 85 provided between the horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90, and the laser beam thus scanned in the horizontal and vertical directions are guided to the pupil 101a. A second relay optical system 95 is provided.

水平走査部８０及び垂直走査部９０は、光ファイバケーブル５０から入射されたレーザ光を画像として観察者の網膜１０１ｂに投影可能な状態にするために、水平方向と垂直方向に走査して走査光束とする光学系である。以下の説明において、この水平走査部８０及び垂直走査部９０を総称して走査部ともいう。 The horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90 scan in the horizontal direction and the vertical direction to scan the laser beam incident from the optical fiber cable 50 in a state where the laser beam can be projected as an image onto the observer's retina 101b. It is an optical system. In the following description, the horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90 are collectively referred to as a scanning unit.

水平走査部８０は、レーザ光を水平方向に走査するため偏向面を有する共振型の偏向素子８１と、この偏向素子８１を共振させて偏向素子８１の偏向面を揺動させる駆動信号を水平駆動信号６１に基づいて発生する水平走査駆動回路８２を備えている。 The horizontal scanning unit 80 horizontally drives a resonance type deflection element 81 having a deflection surface for scanning laser light in the horizontal direction, and a driving signal for causing the deflection element 81 to resonate and swing the deflection surface of the deflection element 81. A horizontal scanning drive circuit 82 that is generated based on the signal 61 is provided.

一方、垂直走査部９０は、レーザ光を垂直方向に走査するため偏向面を有する非共振型の偏向素子９１と、この偏向素子９１の偏向面を非共振状態で揺動させる駆動信号を垂直駆動信号６２に基づいて発生する垂直走査制御回路９２とを備え、表示すべき画像の１フレームごとに、画像を形成するためのレーザ光を最初の水平走査線から最後の水平走査線に向かって垂直に走査する。ここで「水平走査線」とは、水平走査部８０による水平方向への１走査を意味する。 On the other hand, the vertical scanning unit 90 vertically drives a non-resonance type deflection element 91 having a deflection surface for scanning the laser beam in the vertical direction and a drive signal for swinging the deflection surface of the deflection element 91 in a non-resonance state. And a vertical scanning control circuit 92 generated based on the signal 62, and for each frame of the image to be displayed, a laser beam for forming an image is vertically directed from the first horizontal scanning line toward the last horizontal scanning line. Scan to. Here, the “horizontal scanning line” means one scanning in the horizontal direction by the horizontal scanning unit 80.

なお、偏向素子８１，９１は、ここではガルバノミラーを用いることとするが、レーザ光を走査するようにその偏向面（反射面）を揺動又は回転させられるものであれば、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよい。また、本実施形態においては、水平走査部８０に共振タイプの偏向素子を用い、垂直走査部９０を非共振タイプの偏向素子を用いることとしているが、これに限らず、例えば、垂直走査部９０に共振タイプの偏向素子を用いてもよく、どちらも非共振タイプの偏向素子としてもよい。 Here, galvanometer mirrors are used as the deflection elements 81 and 91. However, as long as the deflection surface (reflection surface) can be swung or rotated so as to scan the laser beam, piezoelectric driving, electromagnetic Any driving method such as driving or electrostatic driving may be used. In this embodiment, a resonance type deflection element is used for the horizontal scanning unit 80, and a non-resonance type deflection element is used for the vertical scanning unit 90. However, the present invention is not limited to this. A resonance type deflection element may be used, and both may be non-resonance type deflection elements.

また、水平走査部８０と垂直走査部９０との間でレーザ光を中継する第１リレー光学系８５は、偏向素子８１の偏向面によって水平方向に走査されたレーザ光を偏向素子９１の偏向面に収束させる。そして、このレーザ光が偏向素子９１の偏向面によって垂直方向に走査されて走査光Ｌｃとして、正の屈折力を持つ２つのレンズ９５ａ，９５ｂが直列配置された第２リレー光学系９５を介して、眼Ｙの前方に位置させた波長選択性反射体９で反射されて観察者の瞳孔１０１ａに画像光Ｌｂを入射し、網膜１０１ｂ上に画像信号Ｓに応じた表示画像が投影される。これにより、観察者はこの画像光Ｌｂを、表示画像として認識することとなる。また、透過励起光Ｌｄは、第１励起光除去部１４０により波長選択性反射体９を透過して瞳孔１０１ａに入射しないようにしている。 Further, the first relay optical system 85 that relays the laser light between the horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90 converts the laser light scanned in the horizontal direction by the deflection surface of the deflection element 81 into the deflection surface of the deflection element 91. To converge. Then, this laser light is scanned in the vertical direction by the deflecting surface of the deflecting element 91, and the scanning light Lc is passed through the second relay optical system 95 in which two lenses 95a and 95b having positive refractive power are arranged in series. The image light Lb is reflected by the wavelength selective reflector 9 positioned in front of the eye Y and enters the pupil 101a of the observer, and a display image corresponding to the image signal S is projected onto the retina 101b. Thus, the observer recognizes the image light Lb as a display image. Further, the transmitted excitation light Ld is transmitted through the wavelength selective reflector 9 by the first excitation light removing unit 140 so as not to enter the pupil 101a.

また、第２リレー光学系９５においては、レンズ９５ａによって、それぞれの走査光Ｌｃはその中心線を相互に略平行にされ、かつそれぞれ収束レーザ光に変換される。つまりレンズ９５ａはテレセントリックな光学系となっている。そして、レンズ９５ｂによってそれぞれほぼ平行なレーザ光となると共に、これらのレーザ光の各中心線が観察者の瞳孔１０１ａに収束するように変換される。 In the second relay optical system 95, the respective scanning lights Lc are made substantially parallel to each other by the lens 95a and converted into convergent laser lights. That is, the lens 95a is a telecentric optical system. The laser beams are converted into substantially parallel laser beams by the lenses 95b, and the center lines of these laser beams are converted so as to converge on the observer's pupil 101a.

また、本実施形態に係るＨＭＤ１には、この第２リレー光学系９５によって形成される中間像が位置する中間像面位置に、蛍光物質を含んで形成した蛍光体１１０を備える緑色蛍光発生部１１１を配置している。この緑色蛍光発生部１１１は、本実施形態の要部の一つであり、後に詳細に説明する。 In addition, the HMD 1 according to the present embodiment includes a green fluorescence generation unit 111 including a phosphor 110 formed by including a fluorescent material at an intermediate image plane position where the intermediate image formed by the second relay optical system 95 is located. Is arranged. The green fluorescence generation unit 111 is one of the main parts of this embodiment, and will be described in detail later.

〔緑色蛍光発生部１１１の構成〕
次に、図４及び図５を参照しながら、第２リレー光学系９５内に配設した緑色蛍光発生部１１１の具体的な構成について説明する。 [Configuration of Green Fluorescence Generation Unit 111]
Next, a specific configuration of the green fluorescence generator 111 disposed in the second relay optical system 95 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図４に示すように、走査部が走査したレーザ光（走査光Ｌｃ）の光路中に設けられる第２リレー光学系９５のレンズ９５ａとレンズ９５ｂとの間には、レンズ９５ａにより形成される中間像が位置する中間像面位置に、蛍光物質を含んで形成した蛍光体１１０を備える緑色蛍光発生部１１１が形成されている。なお、ここで中間像として、水平走査部８０及び垂直走査部９０により走査光Ｌｃが２次元方向に走査されることで、２次元像が形成されることになる。 As shown in FIG. 4, an intermediate formed by the lens 95a is provided between the lens 95a and the lens 95b of the second relay optical system 95 provided in the optical path of the laser beam (scanning light Lc) scanned by the scanning unit. A green fluorescence generator 111 including a phosphor 110 formed by including a fluorescent material is formed at an intermediate image plane position where the image is located. Here, as the intermediate image, the horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90 scan the scanning light Lc in the two-dimensional direction, so that a two-dimensional image is formed.

蛍光体１１０は、ガラス中に蛍光物質を分散した略板状の形状を有しており、Ｒレーザ６３及びＢレーザ６５より出射されるレーザ光に対して透明であると共に、ＵＶレーザ６４より出射されるレーザ光が入射することにより、蛍光物質が励起され緑色蛍光Ｌｅを発する部材である。 The phosphor 110 has a substantially plate shape in which a fluorescent material is dispersed in glass, is transparent to the laser light emitted from the R laser 63 and the B laser 65, and is emitted from the UV laser 64. This is a member that emits green fluorescence Le when the fluorescent material is incident and the fluorescent material is excited.

具体的には、図５に示すように、走査光Ｌｃとしての紫外レーザ光が蛍光体１１０に入射すると、その入射した領域に存在する蛍光物質が励起して、緑色蛍光Ｌｅが発生する。 Specifically, as shown in FIG. 5, when the ultraviolet laser light as the scanning light Lc is incident on the phosphor 110, the fluorescent material existing in the incident region is excited and green fluorescence Le is generated.

発生した緑色蛍光Ｌｅは時間的空間的にコヒーレントな光ではない。従って、紫外レーザ光が当たった部位を中心に等方的に広がるが、その一部が画像光Ｌｂとしてレンズ９５ｂに入射し、その後、波長選択性反射体９に至ることとなる。 The generated green fluorescence Le is not temporally and spatially coherent light. Therefore, although it spreads isotropically centering on the part irradiated with the ultraviolet laser beam, a part of it enters the lens 95b as the image light Lb, and then reaches the wavelength selective reflector 9.

しかも、蛍光体１１０は、網膜と共役な中間像の位置に配設されているため、観察者には、赤や青のレーザ光と同様に、緑色蛍光による像も観察されることとなる。 In addition, since the phosphor 110 is disposed at the position of the intermediate image conjugate with the retina, the observer can also observe an image of green fluorescence as well as red and blue laser beams.

なお、蛍光体１１０に紫外レーザ光が入射した場合、その一部が透過励起光Ｌｄとして蛍光体１１０を透過することとなるが、次項にて説明する波長選択性反射体９に設けられた第１励起光除去部１４０により、画像光Ｌｂと透過励起光Ｌｄとが分けられて、画像光Ｌｂのみが眼Ｙに入射することとなる。また、図示しないが緑色蛍光Ｌｅは紫外レーザ光が入射した蛍光体１１０の部位から下流側に広がる（図５参照）のみならず、上流側へも広がる場合もある。その場合は、蛍光体１１０の上流側に、紫外レーザ光は透過させつつ緑色蛍光Ｌｅを反射する部材を配置して緑色蛍光Ｌｅの利用効率を上げるようにしてもよい。 Note that when ultraviolet laser light is incident on the phosphor 110, a part of it transmits the phosphor 110 as the transmitted excitation light Ld. However, the wavelength selective reflector 9 described in the next section is provided with a second one. The one excitation light removing unit 140 separates the image light Lb and the transmitted excitation light Ld, and only the image light Lb enters the eye Y. Although not shown, the green fluorescence Le may not only spread downstream from the portion of the phosphor 110 on which the ultraviolet laser light is incident (see FIG. 5), but may also spread upstream. In that case, a member that reflects the green fluorescence Le while transmitting the ultraviolet laser beam may be arranged upstream of the phosphor 110 to increase the utilization efficiency of the green fluorescence Le.

〔波長選択性反射体９の構成〕
次に、図６を参照しながら、投影ユニット１０に配設した波長選択性反射体９の具体的な構成について説明する。 [Configuration of Wavelength Selective Reflector 9]
Next, a specific configuration of the wavelength selective reflector 9 disposed in the projection unit 10 will be described with reference to FIG.

図６に示すように、投影ユニット１０の光出射部１２０の光路方向下流側には、その反射により画像光Ｌｂが眼Ｙに入射する角度で配設された波長選択性反射体９が備えられている。 As shown in FIG. 6, on the downstream side in the optical path direction of the light emitting unit 120 of the projection unit 10, there is provided a wavelength selective reflector 9 disposed at an angle at which the image light Lb is incident on the eye Y due to the reflection. ing.

波長選択性反射体９は、投影ユニット１０から出射された画像光Ｌｂと透過励起光Ｌｄとのうち、画像光Ｌｂのみを反射し眼Ｙへ入射させる役割を担うものであり、透過励起光Ｌｄを透過させて眼Ｙへの入射を防ぐための第１励起光除去部１４０が備えられている。 The wavelength selective reflector 9 plays a role of reflecting only the image light Lb of the image light Lb emitted from the projection unit 10 and the transmitted excitation light Ld and making it incident on the eye Y, and transmits the transmitted excitation light Ld. The first excitation light removing unit 140 is provided for preventing the incidence of the light on the eye Y.

具体的には、図６右側の拡大図に示すように、波長選択性反射体９は、少なくとも可視光及び透過励起光Ｌｄを透過する透明基板１２１の光入射側表面に、３層からなる第１励起光除去部１４０を備えている。 Specifically, as shown in the enlarged view on the right side of FIG. 6, the wavelength-selective reflector 9 has a third layer formed on the light incident side surface of the transparent substrate 121 that transmits at least visible light and transmitted excitation light Ld. One excitation light removing unit 140 is provided.

この第１励起光除去部１４０は、レーザ光を選択的に反射するダイクロイックミラーにて形成したＲレーザ反射層１２２と、緑色蛍光を選択的に反射するダイクロイックミラーにて形成した緑色蛍光反射層１２３と、Ｂレーザ光を選択的に反射するダイクロイックミラーにて形成したＢレーザ反射層１２４とを積層して形成している。 The first excitation light removing unit 140 includes an R laser reflecting layer 122 formed by a dichroic mirror that selectively reflects laser light, and a green fluorescent reflecting layer 123 formed by a dichroic mirror that selectively reflects green fluorescence. And a B laser reflection layer 124 formed by a dichroic mirror that selectively reflects B laser light.

従って、波長選択性反射体９では、各レーザ６３，６４，６５のうち第１の光源としてのＵＶレーザ６４から出射されるＵＶレーザ光を透過し、その他の光源、すなわち、Ｒレーザ６３及びＢレーザ６５から出射されるレーザ光を反射し、さらに、蛍光体１１０にて発生する緑色蛍光を反射することとなる。 Therefore, the wavelength selective reflector 9 transmits the UV laser light emitted from the UV laser 64 as the first light source among the lasers 63, 64, 65, and transmits the other light sources, that is, the R laser 63 and the B laser. The laser beam emitted from the laser 65 is reflected, and further, the green fluorescence generated in the phosphor 110 is reflected.

それゆえ、第１励起光除去部１４０は、画像光Ｌｂを反射し、その他の光を透過させることとなるため、透過励起光Ｌｄは波長選択性反射体９を透過し、眼Ｙに入射しない。すなわち、ＵＶレーザ６４から出射されるＵＶレーザ光が長時間連続して入射して観察者の角膜や網膜に悪影響を与えてしまうおそれを防止できる。 Therefore, since the first excitation light removing unit 140 reflects the image light Lb and transmits other light, the transmitted excitation light Ld passes through the wavelength selective reflector 9 and does not enter the eye Y. . That is, it is possible to prevent a possibility that the UV laser light emitted from the UV laser 64 is continuously incident for a long time and adversely affects the cornea or the retina of the observer.

なお、波長選択性反射体９は、第１励起光除去部１４０を備えているため、各反射層１２２，１２３，１２４にて反射される波長と同じ波長を有する外光Ｌａ中の光成分は透過できないこととなるが、波長選択性反射体９の波長選択幅を十分に小さくすることにより、その他の光成分が透過することとなるため、波長選択性反射体９はシースルーとして機能することとなる。 Since the wavelength selective reflector 9 includes the first excitation light removing unit 140, the light component in the external light La having the same wavelength as that reflected by each of the reflective layers 122, 123, and 124 is Although the light cannot be transmitted, by making the wavelength selective width of the wavelength selective reflector 9 sufficiently small, other light components are transmitted, so that the wavelength selective reflector 9 functions as a see-through. Become.

また、波長選択性反射体９は、透明基板１２１と各反射層１２２，１２３，１２４とにより構成することとしたが、可視光のみを反射するハーフミラーによって構成するようにしても良い。 Moreover, although the wavelength selective reflector 9 is configured by the transparent substrate 121 and the respective reflective layers 122, 123, and 124, it may be configured by a half mirror that reflects only visible light.

具体的には、一般に可視光波長帯といわれる３８０〜７８０ｎｍの光に対しては反射率約５０％で反射するハーフミラーとして機能し、３８０ｎｍ未満や７８０ｎｍを超える波長の光は、ほぼ透過するようなハーフミラーを波長選択性反射体９として用いる。これによっても、波長選択性反射体９を第１励起光除去部１４０として機能させることができ、また、ＨＭＤ１をシースルー型のＨＭＤとすることができる。 Specifically, it functions as a half mirror that reflects light with a reflectance of about 50% with respect to light of 380 to 780 nm, which is generally referred to as a visible light wavelength band, so that light with a wavelength of less than 380 nm or more than 780 nm is almost transmitted. A half mirror is used as the wavelength selective reflector 9. This also allows the wavelength-selective reflector 9 to function as the first excitation light removing unit 140, and the HMD1 can be a see-through HMD.

次に、緑色蛍光発生部１１１の変形例について図７を参照しながら説明する。前述した緑色蛍光発生部１１１は、蛍光体１１０のみで形成した例を示したが、本変形例にて説明する緑色蛍光発生部１１１は、蛍光体１１０に励起用レーザ光を除去する光学フィルタとしてのＵＶカットフィルタ１２５を配設して第２励起光除去部１４１を形成している点で構造を異にしている。 Next, a modified example of the green fluorescence generator 111 will be described with reference to FIG. Although the green fluorescence generation unit 111 described above is an example formed only of the phosphor 110, the green fluorescence generation unit 111 described in this modification is an optical filter that removes excitation laser light from the phosphor 110. The structure is different in that the second excitation light removal unit 141 is formed by arranging the UV cut filter 125.

すなわち、本変形例に係る緑色蛍光発生部１１１は、蛍光体１１０の光路下流側の面（以下、背面ともいう。）に、熱伝導性の高い透明粘着シート材１２６を介してＵＶカットフィルタ１２５を配設している。換言すれば、ＵＶカットフィルタ１２５を蛍光体１１０と一体的に形成している。 That is, the green fluorescence generation unit 111 according to this modification is provided on the surface of the phosphor 110 on the downstream side of the optical path (hereinafter, also referred to as a back surface) via the transparent heat-sensitive adhesive sheet material 126 having high thermal conductivity. Is arranged. In other words, the UV cut filter 125 is formed integrally with the phosphor 110.

従って、緑色蛍光発生部１１１に紫外レーザ光が走査光Ｌｃとして入射すると、緑色蛍光Ｌｅが発生すると共に、蛍光体１１０を透過した透過励起光ＬｄはＵＶカットフィルタ１２５で遮られることとなり、最終的に緑色蛍光発生部１１１から透過しない。それゆえ、ＵＶレーザ６４から出射されるＵＶレーザ光が、観察者の角膜や網膜に悪影響を与えてしまうおそれを防止できる。 Therefore, when the ultraviolet laser light is incident on the green fluorescence generation unit 111 as the scanning light Lc, the green fluorescence Le is generated, and the transmitted excitation light Ld transmitted through the phosphor 110 is blocked by the UV cut filter 125. Is not transmitted from the green fluorescence generation unit 111. Therefore, it is possible to prevent the UV laser light emitted from the UV laser 64 from adversely affecting the observer's cornea and retina.

また、ＵＶカットフィルタ１２５にて遮られたＵＶレーザ光の持つエネルギーは、最終的に熱に変換されることとなるが、熱伝導性の高い透明粘着シート材１２６を介して周辺へ拡散させるようにしている。 Further, the energy of the UV laser light blocked by the UV cut filter 125 is finally converted into heat, but is diffused to the periphery through the transparent adhesive sheet material 126 having high thermal conductivity. I have to.

特に、本変形例では、透明粘着シート材１２６の一部を、投影ユニット１０を構成する図示しない金属フレームや、図示しない放熱フィンなどの放熱部材に接触させておくことにより、高効率で熱を拡散させて放熱するようにしている。 In particular, in this modification, a part of the transparent adhesive sheet material 126 is brought into contact with a heat radiating member such as a metal frame (not shown) constituting the projection unit 10 or a heat radiating fin (not shown), so that heat can be efficiently generated. It diffuses and dissipates heat.

ところで、本変形例では、ＵＶカットフィルタ１２５を蛍光体１１０に透明粘着シート材１２６を介した状態で一体的に配設し、第２励起光除去部１４１を構成することとしたが、蛍光体１１０とは別体にＵＶカットフィルタ１２５を配設して第２励起光除去部１４１を構成するようにしても良い。 By the way, in this modification, the UV cut filter 125 is integrally disposed on the phosphor 110 with the transparent adhesive sheet material 126 interposed therebetween, and the second excitation light removing unit 141 is configured. The second excitation light removing unit 141 may be configured by disposing the UV cut filter 125 separately from the 110.

例えば、図８に示すように、蛍光体１１０の光路下流側にＵＶカットフィルタ１２５を配設しても、ＵＶレーザ光を遮ることができる。この場合も、ＵＶカットフィルタ１２５に生じる熱を放熱可能に構成するのが好ましい。 For example, as shown in FIG. 8, even if a UV cut filter 125 is provided on the downstream side of the optical path of the phosphor 110, the UV laser light can be blocked. In this case as well, it is preferable that the heat generated in the UV cut filter 125 be dissipated.

なお、前述の第１励起光除去部１４０と、本第２励起光除去部１４１とは、両者を同時に備えるよう構成してもよく、また、いずれか一方を備えるように構成しても良い。 The first excitation light removal unit 140 and the second excitation light removal unit 141 described above may be configured to include both of them at the same time, or may be configured to include either one.

次に、他の変形例に係る緑色蛍光発生部１１１の構成について図９を用いながら説明する。 Next, the configuration of the green fluorescence generator 111 according to another modification will be described with reference to FIG.

図９に示す他の変形例における緑色蛍光発生部１１１は、蛍光体１１０の背面に、発生した緑色蛍光を配光する配光部１２７を設けている点に特徴を有している。 The green fluorescence generation unit 111 in another modification shown in FIG. 9 is characterized in that a light distribution unit 127 that distributes the generated green fluorescence is provided on the back surface of the phosphor 110.

蛍光体１１０から発せられる緑色蛍光Ｌｅの配光は、略ランバーシャンとなるため、特に画角の大きいところでは、後段のレンズ９５ｂにて捕捉できる光束が減少するとともに、Ｒレーザ光やＢレーザ光とＮＡが合わず、観察者がゴースト像を視認するおそれがある。 Since the light distribution of the green fluorescence Le emitted from the phosphor 110 is substantially a Lambertian, the light beam that can be captured by the subsequent lens 95b is reduced particularly at a large angle of view, and the R laser beam or the B laser beam. And NA do not match, and there is a risk that the observer will see the ghost image.

そこで、配光部１２７を配設し、緑色蛍光Ｌｅの配光特性を変えて、緑色蛍光Ｌｅがレンズ９５ｂに可及的捕捉されるようにしている。 Therefore, a light distribution unit 127 is provided to change the light distribution characteristic of the green fluorescence Le so that the green fluorescence Le is captured by the lens 95b as much as possible.

この配光部１２７は、例えば、高画角では光軸方向に偏った散乱特性を有する散乱板やホログラムとすることができ、ここでは、ホログラムを用いることとしている。 The light distribution unit 127 can be, for example, a scattering plate or a hologram having a scattering characteristic biased in the optical axis direction at a high angle of view. Here, a hologram is used.

なお、緑色蛍光Ｌｅは、コヒーレンシーが低いため、散乱板を用いてもスペックルノイズを生じることがないというメリットがあるが、その他のレーザ光はスペックルノイズを生じることとなるため、波長選択的に機能を発揮するホログラムを用いるのが好適である。 Since green fluorescence Le has low coherency, there is a merit that speckle noise does not occur even when a scattering plate is used. However, other laser beams generate speckle noise, and are therefore wavelength selective. It is preferable to use a hologram that exhibits its function.

このような構成とすることにより、レンズ９５ｂに捕捉されない不要な緑色蛍光Ｌｅによる迷光を効果的に減少させることができる。 With such a configuration, it is possible to effectively reduce stray light due to unnecessary green fluorescence Le that is not captured by the lens 95b.

また、高画角で発生した緑色蛍光Ｌｅにおいて、後段のレンズ９５ｂにて捕捉できる光束が減少してしまうという点を補うために、高画角での発光量を増加させるようにしても良い。 In addition, in the green fluorescence Le generated at a high angle of view, the amount of light emitted at a high angle of view may be increased in order to compensate for a decrease in the luminous flux that can be captured by the subsequent lens 95b.

例えば、蛍光体１１０に含まれる蛍光物質の量を、高画角となる位置で高めておく方法や、走査部にて高画角を走査する際に、ＵＶレーザ６４の出力を高める方法が挙げられる。 For example, there are a method of increasing the amount of the fluorescent substance contained in the phosphor 110 at a position where the angle of view is high, and a method of increasing the output of the UV laser 64 when scanning the high angle of view by the scanning unit. It is done.

まず、前者の例を図１０に示す。図１０は、蛍光体１１０を構成するガラス中に分散させた蛍光物質の濃度分布を示した説明図である。図１０中、蛍光体１１０の濃淡は、蛍光物質の濃度分布を便宜上可視的に示したものであり、蛍光体１１０の右側に示したグラフはＡ−Ａ’断面における蛍光物質の濃度分布、下側に示したグラフはＢ−Ｂ’断面における蛍光物質の濃度分布を示している。また、Ｗは、偏向素子８１及び偏向素子９１の最大走査範囲、すなわち、水平最大走査範囲（図視で左右方向の範囲）及び垂直最大走査範囲（図視で上下方向の範囲）により形成される範囲であり、Ｚは有効走査範囲、すなわち、水平有効走査範囲及び垂直有効走査範囲により形成される範囲である。なお、走査光Ｌｃの軌跡をサインカーブ状に示しているが、説明の便宜上その間隔を誇張して示しており、その走査線の数は必ずしも正確ではない。 First, the former example is shown in FIG. FIG. 10 is an explanatory view showing the concentration distribution of the fluorescent material dispersed in the glass constituting the phosphor 110. In FIG. 10, the shade of the phosphor 110 visually shows the concentration distribution of the fluorescent material for convenience, and the graph shown on the right side of the phosphor 110 shows the concentration distribution of the phosphor in the AA ′ cross section, below. The graph shown on the side shows the concentration distribution of the fluorescent substance in the BB ′ cross section. W is formed by the maximum scanning range of the deflecting element 81 and the deflecting element 91, that is, the horizontal maximum scanning range (horizontal range in the drawing) and the vertical maximum scanning range (vertical range in the drawing). Z is an effective scanning range, that is, a range formed by a horizontal effective scanning range and a vertical effective scanning range. Although the locus of the scanning light Lc is shown in a sine curve shape, the interval is exaggerated for convenience of explanation, and the number of scanning lines is not necessarily accurate.

図１０を見ても分かるように、ここで説明する蛍光体１１０は、蛍光体１１０の平面視における上下左右方向略中央部に向かうに従い、ガラス中における蛍光物質の濃度が低くなるように形成している。 As can be seen from FIG. 10, the phosphor 110 described here is formed so that the concentration of the phosphor in the glass decreases as it goes toward the substantially central portion in the vertical and horizontal directions in the plan view of the phosphor 110. ing.

すなわち、蛍光体１１０は、レーザ光入射領域の中心部に対してその周辺部の蛍光物質の密度を同心円状に増加させている。 That is, the phosphor 110 increases the density of the fluorescent material in the peripheral portion thereof concentrically with respect to the central portion of the laser light incident region.

これにより、高画角での発光量を増加させることができ、後段のレンズ９５ｂにて捕捉できる緑色蛍光Ｌｅの光束を増加させることができる。 As a result, the amount of light emitted at a high angle of view can be increased, and the luminous flux of green fluorescence Le that can be captured by the subsequent lens 95b can be increased.

また、後者の例、すなわち、走査部にて高画角を走査する際に、ＵＶレーザ６４の出力を高める例としては、前述の制御部３０にて、ＵＶレーザ６４から出射するＵＶレーザ光のうち、蛍光体１１０のレーザ光入射領域（最大走査範囲Ｗ）における周辺部に入射するＵＶレーザ光の強度を向上させる補正を行うことで実現することができる。 Further, as an example of increasing the output of the UV laser 64 when the scanning unit scans a high angle of view, the above-described control unit 30 may use the UV laser beam emitted from the UV laser 64. Among these, it can be realized by performing correction to improve the intensity of the UV laser light incident on the peripheral portion in the laser light incident region (maximum scanning range W) of the phosphor 110.

本発明を、上述してきた実施形態を通して説明したが、本実施形態によれば、以下の効果が期待できる。 Although the present invention has been described through the above-described embodiments, the following effects can be expected according to this embodiment.

（１）、互いに異なる色のレーザ光を出射する複数の光源（例えば、各レーザ６３，６４，６５）と、画像信号（例えば、画像信号Ｓ）に応じて前記複数の光源から前記画像信号に応じたレーザ光を出射させる制御部（例えば、制御部３０）と、前記複数の光源から出射されたレーザ光を走査する走査部（例えば、水平走査部８０，垂直走査部９０）と、前記走査部で走査されたレーザ光を観察者の眼に入射させて、前記観察者の網膜上に前記画像信号に応じた画像を投影する光学系（例えば、第２リレー光学系９５）と、を備え、前記複数の光源のうち少なくとも一つの光源を紫外線又は赤外線のレーザ光を出射する第１の光源（例えば、ＵＶレーザ６４）とし、当該第１のレーザ光源から出射するレーザ光に励起されて緑色の光（例えば、緑色蛍光Ｌｅ）を出射する透明な蛍光体（例えば、蛍光体１１０）を、前記走査部が走査したレーザ光によって形成される像面のうち前記観察者の眼の位置までに形成される中間像面に配置したため、緑色半導体レーザを用いることなく、広色域を再現できるヘッドマウントディスプレイを提供することができる。 (1) A plurality of light sources that emit laser beams of different colors (for example, the lasers 63, 64, and 65), and the plurality of light sources to the image signal in accordance with an image signal (for example, the image signal S). A control unit (for example, the control unit 30) that emits the corresponding laser light, a scanning unit (for example, the horizontal scanning unit 80 and the vertical scanning unit 90) that scans the laser light emitted from the plurality of light sources, and the scanning An optical system (for example, the second relay optical system 95) that projects the image according to the image signal onto the observer's retina by causing the laser beam scanned by the unit to enter the eye of the observer. At least one of the plurality of light sources is a first light source (for example, UV laser 64) that emits ultraviolet or infrared laser light, and is excited by the laser light emitted from the first laser light source to be green. Light (e.g. An intermediate image formed up to the position of the observer's eye among image planes formed by a laser beam scanned by the scanning unit with a transparent phosphor (for example, phosphor 110) emitting green fluorescence Le). Since it is arranged on the surface, it is possible to provide a head mounted display capable of reproducing a wide color gamut without using a green semiconductor laser.

（２）前記蛍光体は、透明体に半導体ナノ粒子を分散させて形成したため、発生させた緑色蛍光のスペクトル純度を高めることができる。 (2) Since the phosphor is formed by dispersing semiconductor nanoparticles in a transparent body, the spectral purity of the generated green fluorescence can be increased.

（３）前記蛍光体を透過した前記紫外線又は赤外線のレーザ光を除去する光学フィルターを設けたため、紫外線又は赤外線のレーザ光が、観察者の角膜や網膜に悪影響を与えてしまうおそれを防止することができる。 (3) Since an optical filter that removes the ultraviolet or infrared laser light transmitted through the phosphor is provided, it is possible to prevent the ultraviolet or infrared laser light from adversely affecting the cornea and retina of the observer. Can do.

（４）前記光学フィルターを前記蛍光体と一体的に形成したため、光路上に配置する部品点数を可及的少なくすることができる。 (4) Since the optical filter is formed integrally with the phosphor, the number of parts arranged on the optical path can be reduced as much as possible.

（５）前記複数の光源のうち前記第１の光源から出射されるレーザ光を透過し、その他の光源から出射されるレーザ光を反射し、さらに、前記蛍光体から出射される緑色の光を反射するハーフミラーを、前記観察者の眼前に設けたため、第１の光源から出射されるレーザ光が、観察者の角膜や網膜に悪影響を与えてしまうおそれを防止することができる。 (5) Of the plurality of light sources, the laser light emitted from the first light source is transmitted, the laser light emitted from the other light sources is reflected, and the green light emitted from the phosphor is further reflected. Since the reflecting half mirror is provided in front of the observer's eyes, it is possible to prevent the laser light emitted from the first light source from adversely affecting the observer's cornea and retina.

（６）前記複数の光源のうち前記第１の光源から出射されるレーザ光を透過し、その他の光源及び前記蛍光体から出射されるレーザ光の一部を透過し、一部を反射するハーフミラーを、前記観察者の眼前に設けたため、第１の光源から出射されるレーザ光が、観察者の角膜や網膜に悪影響を与えてしまうおそれを防止することができる。 (6) A half of the plurality of light sources that transmits laser light emitted from the first light source, transmits part of the laser light emitted from the other light sources and the phosphor, and reflects part of the laser light. Since the mirror is provided in front of the observer's eyes, it is possible to prevent the laser light emitted from the first light source from adversely affecting the observer's cornea and retina.

（７）前記中間像面から出射される緑色の光を配光するホログラムを設けたため、発生した緑色蛍光を回折させて、光路の下流に設けたレンズに緑色蛍光が捕集されやすくすることができる。 (7) Since the hologram that distributes the green light emitted from the intermediate image plane is provided, the generated green fluorescence is diffracted so that the green fluorescence is easily collected by a lens provided downstream of the optical path. it can.

（８）前記制御部は、前記第１の光源から出射するレーザ光のうち、前記蛍光体のレーザ光入射領域における周辺部に入射するレーザ光の強度を向上させる補正を行うこととしたため、周辺部近傍における蛍光の発生量を増やすことができ、緑色蛍光が光路の下流に設けたレンズに捕集されやすくすることができる。 (8) Since the control unit performs correction to improve the intensity of the laser light incident on the peripheral part in the laser light incident region of the phosphor among the laser light emitted from the first light source, It is possible to increase the amount of fluorescence generated in the vicinity of the portion, and to make it easier for green fluorescence to be collected by a lens provided downstream of the optical path.

（９）前記蛍光体は、レーザ光入射領域の中心部に対してその周辺部の蛍光物質の密度を増加させることとしたため、周辺部近傍における蛍光の発生量を増やすことができ、緑色蛍光が光路の下流に設けたレンズに捕集されやすくすることができる。 (9) Since the phosphor increases the density of the fluorescent material in the peripheral portion with respect to the central portion of the laser light incident region, the amount of fluorescence generated in the vicinity of the peripheral portion can be increased, and the green fluorescence can be increased. It can be easily collected by a lens provided downstream of the optical path.

（１０）前記走査部は、前記複数の光源から出射されたレーザ光を２次元方向に走査することとしたため、緑色半導体レーザを用いることなく、広色域の２次元画像を再現できるヘッドマウントディスプレイを提供することができる。 (10) Since the scanning unit scans laser light emitted from the plurality of light sources in a two-dimensional direction, a head-mounted display that can reproduce a two-dimensional image with a wide color gamut without using a green semiconductor laser. Can be provided.

（１１）前記複数の光源は、赤色のレーザ光を出射する第２の光源と、青色のレーザ光を出射する第３の光源とを含むこととしたため、緑色半導体レーザを用いることなく、カラー画像を再現できるヘッドマウントディスプレイを提供することができる。 (11) Since the plurality of light sources include a second light source that emits red laser light and a third light source that emits blue laser light, a color image can be obtained without using a green semiconductor laser. Can be provided.

最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 Finally, the description of each embodiment described above is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment. For this reason, it is a matter of course that various modifications can be made in accordance with the design and the like as long as they do not depart from the technical idea according to the present invention other than the embodiments described above.

例えば、本実施形態では、第２リレー光学系９５の中間像面位置に蛍光体１１０を配設することとしたが、これに限定されるものではなく、表示画像を適正に表示するにあたり光学的に許容される範囲内であれば、その他既存又は別途設けた光学系の中間像面位置に蛍光体１１０を配設するようにしても良い。 For example, in the present embodiment, the phosphor 110 is disposed at the intermediate image plane position of the second relay optical system 95, but the present invention is not limited to this. As long as it is within the allowable range, the phosphor 110 may be disposed at the intermediate image plane position of another existing or separately provided optical system.

また、本実施形態では、励起用のレーザ光を出力する第１のレーザ光源として、ＵＶレーザ６４を用いることとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、赤外レーザを用いるようにしても良い。この際、本実施形態にて示した励起用レーザ光を除去する光学フィルタとしてのＵＶカットフィルタ１２５は、励起用の赤外レーザを除去可能な光学フィルタに変更するのは言うまでもない。また、二光子吸収励起を用いて蛍光体を励起することとなるため、ある程度レーザの出力を上げる必要を生じる。従ってこの場合には、フィルタではなくダイクロイックミラーにて励起光除去を行う構成を取った方がより安全である。 In the present embodiment, the UV laser 64 is used as the first laser light source that outputs the excitation laser beam. However, the present invention is not limited to this. For example, an infrared laser is used. May be. At this time, it goes without saying that the UV cut filter 125 as an optical filter for removing the excitation laser beam shown in the present embodiment is changed to an optical filter capable of removing the excitation infrared laser. Further, since the phosphor is excited using two-photon absorption excitation, it is necessary to increase the output of the laser to some extent. Therefore, in this case, it is safer to adopt a configuration in which excitation light is removed not by a filter but by a dichroic mirror.

また、蛍光体１１０には、微細構造を形成して、射出瞳拡大機能を兼ね備えることも可能である。例えば、射出瞳を拡大する手段として、散乱板、ファイババンドル、マイクロレンズアレイ等を蛍光体１１０に形成することにより、蛍光体１１０にさらなる機能を付与することができ、しかも、別途射出瞳を拡大する部材を設けることなく、部品点数を削減することができる。 The phosphor 110 can also have a fine structure and have an exit pupil enlargement function. For example, as a means for enlarging the exit pupil, a scattering plate, a fiber bundle, a microlens array, or the like is formed on the phosphor 110, so that a further function can be given to the phosphor 110, and the exit pupil is separately enlarged. The number of parts can be reduced without providing a member to be used.

また、先に、波長選択性反射体９の一例として、可視光（３８０〜７８０ｎｍの光）に対してはハーフミラーとして機能し、それ以外の波長の光はほぼ透過するようなハーフミラーについて言及したが、紫外領域に近い可視レーザ光や赤外領域に近い可視レーザ光（以下、総称して可視励起光という。）を励起光として使用した際に、波長選択性反射体９の第１励起光除去部１４０を機能させるためには、可視励起光の透過励起光Ｌｄを反射することなく、透過させる構成とするのは言うまでもない。 In addition, as an example of the wavelength-selective reflector 9, first, a half mirror that functions as a half mirror for visible light (light of 380 to 780 nm) and substantially transmits other wavelengths of light is mentioned. However, when the visible laser light close to the ultraviolet region or the visible laser light close to the infrared region (hereinafter collectively referred to as visible excitation light) is used as the excitation light, the first excitation of the wavelength selective reflector 9 is performed. In order to make the light removal unit 140 function, it goes without saying that the transmission excitation light Ld of the visible excitation light is transmitted without being reflected.

例えば、可視励起光として４２０ｎｍ程度の青色光を用いる場合、第１励起光除去部１４０は４２０ｎｍを透過するように構成すべきであり、この場合、ハーフミラーとする波長域を、可視励起光の波長を避けて（例えば、４３０〜７８０ｎｍのように）狭く設定することで、第１励起光除去部１４０を機能させることができる。 For example, when blue light having a wavelength of about 420 nm is used as visible excitation light, the first excitation light removal unit 140 should be configured to transmit 420 nm. The first excitation light removing unit 140 can be caused to function by avoiding the wavelength and setting it narrowly (for example, 430 to 780 nm).

９波長選択性反射体
１０投影ユニット
１１光源ユニット
３０制御部
６３Ｒレーザ
６４ＵＶレーザ
６５Ｂレーザ
８０水平走査部
９０垂直走査部
９５第２リレー光学系
９５ａレンズ
９５ｂレンズ
１０１ｂ網膜
１１０蛍光体
１２２Ｒレーザ反射層
１２３緑色蛍光反射層
１２４Ｂレーザ反射層
１２５ＵＶカットフィルタ
１２７配光部
１４０第１励起光除去部
１４１第２励起光除去部
Ｌａ外光
Ｌｂ画像光
Ｌｃ走査光
Ｌｄ透過励起光
Ｌｅ緑色蛍光
Ｓ画像信号
Ｗ走査範囲
Ｙ眼 9 Wavelength Selective Reflector 10 Projection Unit 11 Light Source Unit 30 Control Unit 63 R Laser 64 UV Laser 65 B Laser 80 Horizontal Scanning Unit 90 Vertical Scanning Unit 95 Second Relay Optical System 95a Lens 95b Lens 101b Retina 110 Phosphor 122 R Laser Reflective layer 123 Green fluorescent reflective layer 124 B Laser reflective layer 125 UV cut filter 127 Light distribution unit 140 First excitation light removal unit 141 Second excitation light removal unit La Outside light Lb Image light Lc Scanning light Ld Transmission excitation light Le Green fluorescence S Image signal W Scanning range Y Eye

Claims

A plurality of light sources that emit laser beams of different colors;
A control unit that emits laser light corresponding to the image signal from the plurality of light sources according to an image signal;
A scanning unit that scans laser light emitted from the plurality of light sources;
An optical system for projecting an image according to the image signal on the retina of the observer by causing the laser beam scanned by the scanning unit to enter the eye of the observer,
At least one of the plurality of light sources is a first light source that emits ultraviolet or infrared laser light, and is transparent fluorescence that emits green light when excited by the laser light emitted from the first laser light source. A head-mounted display, wherein a body is arranged on an intermediate image plane formed up to a position of an eye of the observer among image planes formed by laser light scanned by the scanning unit.

The head-mounted display according to claim 1, wherein the phosphor is formed by dispersing semiconductor nanoparticles in a transparent body.

The head mounted display according to claim 1, further comprising an optical filter that removes the ultraviolet or infrared laser light transmitted through the phosphor.

The head mounted display according to claim 3, wherein the optical filter is formed integrally with the phosphor.

A dichroic mirror that transmits laser light emitted from the first light source among the plurality of light sources and reflects green light emitted from the other light sources and the green light is observed in the observation. The head mounted display according to claim 1, wherein the head mounted display is provided in front of a person's eyes.

A half mirror that transmits the laser light emitted from the first light source among the plurality of light sources, transmits a part of the laser light emitted from the other light sources and the phosphor, and reflects a part thereof; The head mounted display according to claim 1, wherein the head mounted display is provided in front of the eyes of the observer.

The head mounted display according to claim 1, further comprising a hologram that distributes green light emitted from the intermediate image plane.

The said control part performs correction | amendment which improves the intensity | strength of the laser beam which injects into the peripheral part in the laser beam incident area | region of the said fluorescent substance among the laser beams radiate | emitted from the said 1st light source. The head mounted display of item 1.

8. The head mounted display according to claim 1, wherein the phosphor has a density of a fluorescent material in a peripheral portion thereof increased with respect to a central portion of a laser light incident region. 9.

The head mounted display according to any one of claims 1 to 9, wherein the scanning unit scans laser light emitted from the plurality of light sources in a two-dimensional direction.

The said some light source contains the 2nd light source which radiate | emits a red laser beam, and the 3rd light source which radiate | emits a blue laser beam, The any one of Claims 1-10 characterized by the above-mentioned. The described head mounted display.