JP2016151601A - Image display device - Google Patents

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JP2016151601A
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大輔 石田
Daisuke Ishida
大輔 石田
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Seiko Epson Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device that can reduce the size of the device, and can reduce a reduction in intensity of light from a mirror part used for scanning.SOLUTION: An image display device 100 comprises: a frame part 200 including a front part 210 and temple parts 220 and 230 that are connected to the front part 210; a modulation light creation part 400A that is supported by the temple part 230 to emit modulation light L; an optical scanning part 600A that is supported by the temple part 220 and includes a mirror 611; and a light guide part 500A that is supported by the front part 210 and guides modulation light L emitted from the modulation light creation part 400A to the mirror 611 of the optical scanning part 600A.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to an image display device.

ヘッドマウントディスプレイ(HMD)の映像表示技術の1つとして、眼の網膜に直接レーザーを照射し、使用者に画像を視認させる表示装置が近年注目を集めている(例えば、特許文献1参照)。   As one of the image display technologies of a head-mounted display (HMD), a display device that irradiates a laser directly on the retina of an eye and visually recognizes an image has recently attracted attention (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1には、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイが開示されている。そして、特許文献1の図1に示す構成では、左側のテンプル部内に光を出射する光源および光源から出射された光を走査するミラー部を備えた走査部(MEMSミラー)が内蔵されており、眼鏡のレンズにあたる部分に偏光部が設けられ、走査部で走査した光を偏光部が装着者の眼に向けて反射するようになっている。   Patent Document 1 discloses a spectacle-type head mounted display. And in the structure shown in FIG. 1 of patent document 1, the scanning part (MEMS mirror) provided with the mirror part which scans the light source and the light emitted from the light source in the left temple part is incorporated, A polarizing unit is provided in a portion corresponding to the lens of the spectacles, and the polarizing unit reflects light scanned by the scanning unit toward the eyes of the wearer.

国際公開WO2009/041055号公報International Publication WO2009 / 041055

しかしながら、このような構成では、光源から出射された光の走査部(ミラー部)への入射角が大きくなってしまう。これにより、ミラー部の有効径(光の進行方向に対する見かけのミラー部の面積)が小さくなってしまい、ミラー部で走査される光量が低下してしまう。なお、このような問題を解決するために、光源と走査部との間に光学部材を配置して、光源から出射された光の走査部(ミラー部)への入射角を小さくしようとすると、光学系の構成が複雑になると共に、装置の大型化を招いてしまう。   However, in such a configuration, the incident angle of the light emitted from the light source to the scanning unit (mirror unit) becomes large. As a result, the effective diameter of the mirror section (the apparent area of the mirror section with respect to the traveling direction of light) becomes small, and the amount of light scanned by the mirror section decreases. In order to solve such a problem, an optical member is disposed between the light source and the scanning unit to reduce the incident angle of the light emitted from the light source to the scanning unit (mirror unit). The configuration of the optical system becomes complicated, and the size of the apparatus increases.

本発明の目的は、装置の小型化を図りつつ、ミラー部で走査される光量の低下を低減することのできる画像表示装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an image display device capable of reducing a reduction in the amount of light scanned by a mirror while reducing the size of the device.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示装置は、観察者に装着して用いられ、フロント部と、前記フロント部に接続された第1のテンプル部および第2のテンプル部と、を有するフレームと、
前記第1のテンプル部に支持され、光を出射する光源と、
前記第2のテンプル部に支持され、光反射部を有し、前記光反射部で反射した前記光を走査する光走査部と、
前記フロント部に支持され、前記光源から出射された光を前記光走査部に導く導光部と、を有することを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
An image display device of the present invention is used by being attached to an observer, and includes a front part, a frame having a first temple part and a second temple part connected to the front part,
A light source supported by the first temple portion and emitting light;
An optical scanning unit supported by the second temple unit, having a light reflection unit, and scanning the light reflected by the light reflection unit;
And a light guide unit that is supported by the front unit and guides the light emitted from the light source to the optical scanning unit.

これにより、複雑な光学系を用いることなく、光源からの光の光反射部に対する入射角を小さくすることができるため、光量の低下が低減され、かつ、小型な画像表示装置を提供することができる。   Accordingly, since the incident angle of the light from the light source with respect to the light reflecting portion can be reduced without using a complicated optical system, a reduction in the amount of light can be reduced, and a compact image display device can be provided. it can.

本発明の画像表示装置では、前記導光部は、光ファイバーであることが好ましい。
これにより、導光部の構成が簡単なものとなる。また、導光部の引き回しの自由度が向上する。
In the image display device of the present invention, it is preferable that the light guide is an optical fiber.
Thereby, the structure of a light guide part becomes simple. In addition, the degree of freedom in routing the light guide unit is improved.

本発明の画像表示装置では、前記導光部は、前記フロント部に埋設されていることが好ましい。
これにより、導光部の破損を低減することができる。
In the image display device of the present invention, it is preferable that the light guide portion is embedded in the front portion.
Thereby, damage to the light guide unit can be reduced.

本発明の画像表示装置では、前記光走査部は、前記光を2次元的に走査する光スキャナーを有することが好ましい。
これにより、光走査部の小型化を図ることができる。
In the image display device according to the aspect of the invention, it is preferable that the optical scanning unit includes an optical scanner that scans the light two-dimensionally.
Thereby, size reduction of an optical scanning part can be achieved.

本発明の画像表示装置では、前記導光部の光出射部は、前記光走査部よりも前記第2のテンプル部の前記フロント部側に位置し、
前記導光部は、前記第2のテンプル部の前記フロント部と反対の端側へ向けて前記光を出射することが好ましい。
In the image display device of the present invention, the light emitting part of the light guide part is located closer to the front part side of the second temple part than the light scanning part,
The light guide part preferably emits the light toward an end side of the second temple part opposite to the front part.

これにより、より簡単な構成で、光源からの光の光反射部に対する入射角を小さくすることができる。   Thereby, the incident angle with respect to the light reflection part of the light from a light source can be made small by simpler structure.

本発明の画像表示装置では、前記フロント部は、前記光走査部で走査された光を前記観察者の眼に導く偏向部を有し、
前記光走査部は、前記光反射部が前記偏向部側を向いて配置されていることが好ましい。
In the image display device of the present invention, the front unit includes a deflection unit that guides light scanned by the light scanning unit to the eyes of the observer,
It is preferable that the light scanning unit is disposed with the light reflecting unit facing the deflecting unit.

これにより、光走査部の有効走査角(偏向部へ光を導くことのできる走査角度)を大きくすることができる。   As a result, the effective scanning angle of the optical scanning unit (scanning angle at which light can be guided to the deflecting unit) can be increased.

本発明の画像表示装置では、前記光反射部の静止時において、前記導光部から出射された光の前記光反射部への入射角と、前記光反射部で反射された光の前記偏向部への入射角とが等しいことが好ましい。
これにより、画像の歪みを低減することができる。
In the image display device of the present invention, when the light reflecting portion is stationary, the incident angle of the light emitted from the light guide portion to the light reflecting portion and the deflecting portion of the light reflected by the light reflecting portion. It is preferable that the incident angle to be equal.
Thereby, the distortion of an image can be reduced.

本発明の画像表示装置の好適な実施形態の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of suitable embodiment of the image display apparatus of this invention. 図1に示す画像表示装置の斜視図である。It is a perspective view of the image display apparatus shown in FIG. 図1に示す画像表示装置の表示ユニットの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the display unit of the image display apparatus shown in FIG. 表示ユニットに含まれる変調光生成部を示す図である。It is a figure which shows the modulated light production | generation part contained in a display unit. 表示ユニットに含まれる光走査部を示す平面図である。It is a top view which shows the optical scanning part contained in a display unit. 光走査部と偏向部の配置の関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship of arrangement | positioning of an optical scanning part and a deflection | deviation part.

以下、本発明の画像表示装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an image display device of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の画像表示装置の好適な実施形態の概略構成を示す図である。図2は、図1に示す画像表示装置の斜視図である。図3は、図1に示す画像表示装置の表示ユニットの概略構成図である。図4は、表示ユニットに含まれる変調光生成部を示す図である。図5は、表示ユニットに含まれる光走査部を示す平面図である。図6は、光走査部と偏向部の配置の関係を示す平面図である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a preferred embodiment of an image display device of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the image display apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a display unit of the image display apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a modulated light generation unit included in the display unit. FIG. 5 is a plan view showing an optical scanning unit included in the display unit. FIG. 6 is a plan view showing the relationship between the arrangement of the optical scanning unit and the deflecting unit.

図1に示す画像表示装置100は、ヘッドマウントディスプレイ(頭部装着型画像表示装置)である。このような画像表示装置100は、眼鏡のような外観をなし、観察者の頭部Hに装着して使用され、観察者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させる。なお、以下では、観察者にとっての右側を「右」とも言い、左側を「左」とも言い、観察者が起立した状態で頭上側を「上」とも言い、足元側を「下」とも言い、前方を「前」とも言い、後方を「後」とも言う。   An image display device 100 shown in FIG. 1 is a head-mounted display (head-mounted image display device). Such an image display device 100 has an appearance like glasses, is used by being worn on the head H of the observer, and allows the observer to visually recognize the virtual image superimposed on the external image. In the following, the right side for the observer is also referred to as `` right '', the left side is also referred to as `` left '', the top of the head is also referred to as `` up '', and the foot side is also referred to as `` down '', The front is also called “front” and the back is also called “rear”.

画像表示装置100は、図1ないし図3に示すように、フレーム200と、フレーム200に支持された左眼用の表示ユニット300Aおよび右眼用の表示ユニット300Bと、を有している。   As shown in FIGS. 1 to 3, the image display apparatus 100 includes a frame 200, a left-eye display unit 300 </ b> A and a right-eye display unit 300 </ b> B supported by the frame 200.

また、表示ユニット300Aは、変調光生成部400Aと、導光部500Aと、光走査部600Aと、偏向部700Aと、を有し、変調光生成部400Aが映像信号に基づき変調された変調光Lを生成し、導光部500Aが変調光Lを変調光生成部400Aから光走査部600Aまで導き、光走査部600Aが変調光Lを空間的(2次元的)に走査し、偏向部700Aが走査された変調光Lから映像光L1を生成し、映像光L1を観察者の左眼EY1に導くように構成されている。   The display unit 300A includes a modulated light generation unit 400A, a light guide unit 500A, an optical scanning unit 600A, and a deflection unit 700A, and the modulated light generation unit 400A is modulated based on the video signal. L is generated, the light guide unit 500A guides the modulated light L from the modulated light generation unit 400A to the optical scanning unit 600A, the optical scanning unit 600A scans the modulated light L spatially (two-dimensionally), and the deflection unit 700A Is generated from the modulated light L scanned, and the video light L1 is guided to the left eye EY1 of the observer.

同様に、表示ユニット300Bは、変調光生成部400Bと、導光部500Bと、光走査部600Bと、偏向部700Bと、を有し、変調光生成部400Bが映像信号に基づき変調された変調光Lを生成し、導光部500Bが変調光Lを変調光生成部400Bから光走査部600Bまで導き、光走査部600Bが変調光Lを空間的(2次元的)に走査し、偏向部700Bが走査された変調光Lから映像光L1を生成し、映像光L1を観察者の右眼EY2に導くように構成されている。   Similarly, the display unit 300B includes a modulated light generation unit 400B, a light guide unit 500B, an optical scanning unit 600B, and a deflection unit 700B, and the modulated light generation unit 400B performs modulation modulated based on the video signal. The light L is generated, the light guide unit 500B guides the modulated light L from the modulated light generation unit 400B to the optical scanning unit 600B, the optical scanning unit 600B scans the modulated light L spatially (two-dimensionally), and the deflecting unit The image light L1 is generated from the modulated light L scanned by 700B, and the image light L1 is guided to the right eye EY2 of the observer.

このような構成とすることにより、映像信号に応じた虚像を観察者に視認させることができる。なお、本実施形態の画像表示装置100は、両眼型のヘッドマウントディスプレイであるが、画像表示装置100は、単眼型のヘッドマウントディスプレイであってもよい。すなわち、表示ユニット300A、300Bのうちの一方を省略してもよい。   With such a configuration, the observer can visually recognize a virtual image corresponding to the video signal. Note that the image display device 100 of the present embodiment is a binocular head mounted display, but the image display device 100 may be a monocular head mounted display. That is, one of the display units 300A and 300B may be omitted.

以下、画像表示装置100の各構成要素について順次詳細に説明する。
(フレーム)
図1および図2に示すように、フレーム200は、眼鏡フレームのような形状をなしており、表示ユニット300A、300Bを支持している。また、フレーム200は、観察者の眼EYの前方に位置するフロント部210と、フロント部210の左右両端から延出した一対のテンプル部220、230と、を有している。
Hereinafter, each component of the image display apparatus 100 will be sequentially described in detail.
(flame)
As shown in FIGS. 1 and 2, the frame 200 has a shape like a spectacle frame and supports the display units 300A and 300B. The frame 200 includes a front part 210 positioned in front of the observer's eye EY, and a pair of temple parts 220 and 230 extending from both left and right ends of the front part 210.

また、フロント部210は、リム部211と、リム部211に支持されたシェード部212およびノーズパッド213と、を有している。シェード部212は、外界光の透過を抑制する機能を有し、偏向部700A、700Bを支持する部材である。そして、このようなシェード部212の中央部にノーズパッド213が設けられている。ノーズパッド213は、観察者が画像表示装置100を頭部Hに装着したとき、観察者の鼻NSに当接して、画像表示装置100を観察者の頭部Hに対して支持する。   The front part 210 has a rim part 211, a shade part 212 and a nose pad 213 supported by the rim part 211. The shade part 212 has a function of suppressing the transmission of external light and is a member that supports the deflection parts 700A and 700B. And the nose pad 213 is provided in the center part of such a shade part 212. FIG. When the observer wears the image display device 100 on the head H, the nose pad 213 abuts on the nose NS of the observer and supports the image display device 100 with respect to the head H of the observer.

テンプル部220、230は、フロント部210に接続している。また、テンプル部220、230は、観察者の耳EAに掛けるための角度が付けられていないストレートテンプル部であり、観察者が画像表示装置100を頭部Hに装着したとき、テンプル部220、230の一部が、観察者の耳EAに当接するよう構成されている。   The temple parts 220 and 230 are connected to the front part 210. The temple portions 220 and 230 are straight temple portions that are not angled to hang on the observer's ear EA, and when the observer wears the image display device 100 on the head H, the temple portions 220 and 230 A part of 230 is configured to contact the observer's ear EA.

以上、フレーム200について説明したが、フレーム200の形状は、観察者の頭部Hに装着することができ、表示ユニット300A、300Bを支持することができるものであれば、図示のものに限定されない。   Although the frame 200 has been described above, the shape of the frame 200 is not limited to that shown in the drawings as long as it can be mounted on the head H of the observer and can support the display units 300A and 300B. .

(変調光生成部)
変調光生成部400Aは、右側のテンプル部(第1のテンプル部)230に内蔵されており、変調光生成部400Bは、左側のテンプル部(第2のテンプル部)220に内蔵されている。変調光生成部400A、400Bの構成は、互いに同様であるため、以下では、変調光生成部400Aについて代表して説明し、変調光生成部400Bについては、その説明を省略する。
(Modulated light generator)
The modulated light generation unit 400A is built in the right temple unit (first temple unit) 230, and the modulated light generation unit 400B is built in the left temple unit (second temple unit) 220. Since the configurations of the modulated light generation units 400A and 400B are similar to each other, the modulated light generation unit 400A will be described below as a representative, and the description of the modulated light generation unit 400B will be omitted.

変調光生成部400Aは、図4に示すように、波長の異なる複数の光源410R、410G、410Bを有する光源部410と、光源410R、410G、410Bを駆動する駆動回路420R、420G、420Bと、光合成部430と、コリメータレンズ440と、制御部450と、を有する。   As shown in FIG. 4, the modulated light generation unit 400A includes a light source unit 410 having a plurality of light sources 410R, 410G, and 410B having different wavelengths, and drive circuits 420R, 420G, and 420B that drive the light sources 410R, 410G, and 410B. The light combining unit 430, the collimator lens 440, and the control unit 450 are included.

光源410Rは、赤色光を射出するものであり、光源410Gは、緑色光を射出するものであり、光源410Bは、青色光を射出するものである。このような3色の光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。なお、光源410R、410G、410Bとしては、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオード、LED等を用いることができる。   The light source 410R emits red light, the light source 410G emits green light, and the light source 410B emits blue light. By using such three colors of light, a full color image can be displayed. The light sources 410R, 410G, and 410B are not particularly limited, and for example, laser diodes, LEDs, and the like can be used.

駆動回路420Rは、光源410Rを駆動する機能を有し、駆動回路420Gは、光源410Gを駆動する機能を有し、駆動回路420Bは、光源410Bを駆動する機能を有する。また、駆動回路420R、420G、420Bは、制御部450によって、独立して駆動が制御されている。このような駆動回路420R、420G、420Bにより駆動された光源410R、410G、410Bから射出された3つの光は、光合成部430に入射する。   The drive circuit 420R has a function of driving the light source 410R, the drive circuit 420G has a function of driving the light source 410G, and the drive circuit 420B has a function of driving the light source 410B. In addition, driving of the driving circuits 420R, 420G, and 420B is independently controlled by the control unit 450. The three lights emitted from the light sources 410R, 410G, and 410B driven by the driving circuits 420R, 420G, and 420B enter the light combining unit 430.

光合成部430は、複数の光源410R、410G、410Bからの光を合成するものである。本実施形態では、光合成部430は、2つのダイクロイックミラー431、432を有する。ダイクロイックミラー431は、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射する機能を有し、ダイクロイックミラー432は、赤色光および緑色光を透過させるとともに青色光を反射する機能を有する。このようなダイクロイックミラー431、432を用いることにより、光源410R、410G、410Bからの赤色光、緑色光および青色光の3色の光を合成する。この際、制御部450によって、光源410R、410G、410Bからの光の強度をそれぞれ独立して変調することで所定の色の変調光Lとなる。そして、生成された変調光Lは、コリメータレンズ440によって平行化された後、図示しないカップリングレンズ等を介して導光部500Aに導かれる。   The light combining unit 430 combines light from the plurality of light sources 410R, 410G, and 410B. In the present embodiment, the light combining unit 430 includes two dichroic mirrors 431 and 432. The dichroic mirror 431 has a function of transmitting red light and reflecting green light, and the dichroic mirror 432 has a function of transmitting red light and green light and reflecting blue light. By using such dichroic mirrors 431 and 432, the light of three colors of red light, green light and blue light from the light sources 410R, 410G and 410B is synthesized. At this time, the intensity of light from the light sources 410R, 410G, and 410B is independently modulated by the control unit 450 to obtain modulated light L of a predetermined color. The generated modulated light L is collimated by the collimator lens 440 and then guided to the light guide unit 500A via a coupling lens (not shown).

以上、変調光生成部400Aについて説明したが、この変調光生成部400Aの構成としては、変調光Lを生成することができれば、本実施形態の構成に限定されない。変調光生成部400Bについても同様である。   The modulated light generation unit 400A has been described above, but the configuration of the modulated light generation unit 400A is not limited to the configuration of the present embodiment as long as the modulated light L can be generated. The same applies to the modulated light generation unit 400B.

(導光部)
導光部500A、500Bは、共に、フロント部210に支持されている。より具体的には、導光部500A、500Bは、それぞれ、リム部211に埋設されている。このように、導光部500A、500Bをリム部211に埋設することで、導光部500A、500Bの露出が抑えられ、導光部500A、500Bを保護することができる。なお、導光部500A、500Bの少なくとも一部がフロント部210から露出して設けられていてもよい。
(Light guide part)
Both the light guide portions 500A and 500B are supported by the front portion 210. More specifically, the light guide parts 500A and 500B are embedded in the rim part 211, respectively. Thus, by burying the light guide portions 500A and 500B in the rim portion 211, exposure of the light guide portions 500A and 500B can be suppressed, and the light guide portions 500A and 500B can be protected. Note that at least a part of the light guides 500A and 500B may be provided exposed from the front part 210.

また、導光部500A、500Bは、共に、光ファイバーで構成されている。導光部500A、500Bを光ファイバーで構成することで、導光部500A、500Bの構成が簡単となると共に、変調光Lの伝搬効率を高めることができる。ただし、導光部500A、500Bの構成としては、光ファイバーと同様に変調光Lを伝搬することができれば、光ファイバーに限定されない。   In addition, the light guides 500A and 500B are both configured by optical fibers. By configuring the light guide units 500A and 500B with optical fibers, the configuration of the light guide units 500A and 500B can be simplified and the propagation efficiency of the modulated light L can be increased. However, the configuration of the light guides 500A and 500B is not limited to the optical fiber as long as the modulated light L can be propagated similarly to the optical fiber.

導光部500Aの一端部は、テンプル部230に配置され、変調光生成部400Aからの変調光Lが入射する光入射部501Aを有している。また、導光部500Aの他端部は、テンプル部220に配置され、導光部500Aを伝搬した変調光Lが出射される光出射部502Aを有している。光入射部501Aは、変調光生成部400Aよりも前方(テンプル部230の先端(フロント部210とテンプル部230の接続部)側)に配置され、前方へ向けて進む変調光Lが入射するようになっている。換言すると、光入射部501Aは、変調光生成部400Aよりフロント部210に近い位置に配置されている。   One end portion of the light guide unit 500A is disposed in the temple unit 230, and has a light incident unit 501A into which the modulated light L from the modulated light generation unit 400A is incident. The other end portion of the light guide unit 500A includes a light emitting unit 502A that is disposed in the temple unit 220 and emits the modulated light L that has propagated through the light guide unit 500A. The light incident part 501A is arranged in front of the modulated light generation part 400A (at the tip of the temple part 230 (the connection part between the front part 210 and the temple part 230)) so that the modulated light L traveling forward is incident thereon. It has become. In other words, the light incident part 501A is disposed closer to the front part 210 than the modulated light generation part 400A.

一方、光出射部502Aは、光走査部600Aよりも前方(テンプル部220の先端(フロント部210とテンプル部220の接続部)側)に配置され、後方(テンプル部220の基端(フロント部210から延出したテンプル部220の終端)側)へ向けて変調光Lを出射するようになっている。導光部500Aをこのように配置することで、導光部500Aをなるべく曲げずに配置することができるため、導光部500Aの全長を短く抑えることができると共に、導光部500Aの湾曲を低減することができる。そのため、導光部500A内を伝搬することによる変調光Lの損失を抑えることができる。   On the other hand, the light emitting portion 502A is disposed in front of the optical scanning portion 600A (on the distal end of the temple portion 220 (connecting portion between the front portion 210 and the temple portion 220)) and rearward (the proximal end (front portion of the temple portion 220). The modulated light L is emitted toward the end (side) of the temple portion 220 extending from 210. By arranging the light guide unit 500A in this way, the light guide unit 500A can be arranged without bending as much as possible, so that the overall length of the light guide unit 500A can be kept short, and the light guide unit 500A can be curved. Can be reduced. Therefore, it is possible to suppress loss of the modulated light L due to propagation through the light guide unit 500A.

これと同様に、導光部500Bの一端部は、テンプル部220に配置され、変調光生成部400Bからの変調光Lが入射する光入射部501Bを有している。また、導光部500Bの他端部は、テンプル部230に配置され、導光部500Bを伝搬した変調光Lが出射される光出射部502Bを有している。光入射部501Bは、変調光生成部400Bよりも前方(テンプル部220の先端(フロント部210とテンプル部220の接続部)側)に配置され、前方へ向けて進む変調光Lが入射するようになっている。換言すると、光入射部501Bは、変調光生成部400Bよりフロント部210に近い位置に配置されている。   Similarly, one end of the light guide unit 500B is disposed on the temple unit 220, and has a light incident unit 501B on which the modulated light L from the modulated light generation unit 400B is incident. The other end portion of the light guide unit 500B has a light emitting unit 502B that is disposed in the temple unit 230 and emits the modulated light L that has propagated through the light guide unit 500B. The light incident part 501B is arranged in front of the modulated light generation part 400B (at the tip of the temple part 220 (the connection part between the front part 210 and the temple part 220)), so that the modulated light L traveling forward is incident thereon. It has become. In other words, the light incident part 501B is disposed at a position closer to the front part 210 than the modulated light generation part 400B.

一方、光出射部502Bは、光走査部600Bよりも前方(テンプル部230の先端(フロント部210とテンプル部230の接続部)側)に配置され、後方(テンプル部230の基端(フロント部210から延出したテンプル部230の終端)側)へ向けて変調光Lを出射するようになっている。導光部500Bをこのように配置することで、導光部500Bをなるべく曲げずに配置することができるため、導光部500Bの全長を短く抑えることができると共に、導光部500Bの湾曲を低減することができる。そのため、導光部500B内を伝搬することによる変調光Lの損失を抑えることができる。   On the other hand, the light emitting unit 502B is disposed in front of the optical scanning unit 600B (on the distal end of the temple unit 230 (connecting portion between the front unit 210 and the temple unit 230)) and rearward (the base end (front unit of the temple unit 230). The modulated light L is emitted toward the end (side) of the temple portion 230 extending from 210. By arranging the light guide unit 500B in this way, the light guide unit 500B can be arranged without being bent as much as possible, so that the overall length of the light guide unit 500B can be kept short and the light guide unit 500B can be curved. Can be reduced. Therefore, the loss of the modulated light L due to propagation through the light guide unit 500B can be suppressed.

(光走査部)
光走査部600Aは、テンプル部220内に設けられており、導光部500Aの光出射部502Aから出射された変調光Lを偏向部700Aに向けて空間的(2次元的)に走査する光スキャナーである。同様に、光走査部600Bは、テンプル部230内に設けられており、導光部500Bの光出射部502Bから出射された変調光Lを偏向部700Bに向けて空間的(2次元的)に走査する光スキャナーである。以下、光走査部600A、600Bの構成について説明するが、光走査部600A、600Bは、互いに同様の構成であるため、光走査部600Aについて代表して説明し、光走査部600Bについては、その説明を省略する。
(Optical scanning unit)
The optical scanning unit 600A is provided in the temple unit 220, and scans spatially (two-dimensionally) the modulated light L emitted from the light emitting unit 502A of the light guide unit 500A toward the deflecting unit 700A. It is a scanner. Similarly, the optical scanning unit 600B is provided in the temple unit 230, and spatially (two-dimensionally) the modulated light L emitted from the light emitting unit 502B of the light guide unit 500B toward the deflecting unit 700B. An optical scanner for scanning. Hereinafter, the configuration of the optical scanning units 600A and 600B will be described. Since the optical scanning units 600A and 600B have the same configuration, the optical scanning unit 600A will be described as a representative, and the optical scanning unit 600B will be described. Description is omitted.

光走査部600Aは、2軸まわりに揺動可能な光スキャナーであり、図5に示すように、ミラー(光反射部)611を有する可動部610と、可動部610を軸J1まわりに揺動(回動)可能に支持する軸部621、622と、軸部621、622を支持する駆動枠部630と、駆動枠部630を軸J1に直交する軸J2まわりに揺動(回動)可能に支持する軸部641、642と、軸部641、642を支持する枠状の支持部650と、駆動枠部630を支持部650に対して軸J2まわりに揺動させつつ、可動部610を駆動枠部630に対して軸J1まわりに揺動させる図示しない駆動手段と、を有している。このような構成によれば、可動部610が軸J1、J2の両軸まわりに揺動するため、ミラー611で反射した変調光Lを2次元的に走査することができる。   The optical scanning unit 600A is an optical scanner that can swing about two axes. As shown in FIG. 5, the movable unit 610 having a mirror (light reflecting unit) 611 and the movable unit 610 swings about an axis J1. The shaft portions 621 and 622 that can be (rotated), the drive frame portion 630 that supports the shaft portions 621 and 622, and the drive frame portion 630 can be swung (rotated) around the axis J2 orthogonal to the axis J1. The movable portion 610 is moved while the drive frame portion 630 is swung around the axis J2 with respect to the support portion 650, the shaft portions 641 and 642 supported on the shaft, the frame-shaped support portion 650 supporting the shaft portions 641 and 642. Drive means (not shown) that swings around the axis J1 with respect to the drive frame portion 630. According to such a configuration, since the movable portion 610 swings around both the axes J1 and J2, the modulated light L reflected by the mirror 611 can be scanned two-dimensionally.

このように、光走査部600Aとして、2軸まわりに揺動可能な光スキャナーを用いることによって、光走査部600Aの構成や配置(特にアライメント)が簡単なものになると共に、光走査部600Aの小型化を図ることができる。また、光走査部600A、600Bをテンプル部に配置することで、光出射部502A、502Bと光走査部600A、600Bとの距離の設定の自由度が増す。なお、光走査部600Aの構成としては、変調光Lを2次元的に走査することができれば、本実施形態の構成に限定されない。例えば、光走査部600Aは、変調光Lを1次元的に走査する光スキャナーを2つ備えた構成であってもよいし、光スキャナーに替えてポリゴンミラーやガルバノミラーを用いた構成であってもよい。   As described above, by using an optical scanner capable of swinging around two axes as the optical scanning unit 600A, the configuration and arrangement (particularly alignment) of the optical scanning unit 600A can be simplified, and the optical scanning unit 600A can also be used. Miniaturization can be achieved. In addition, by arranging the optical scanning units 600A and 600B in the temple unit, the degree of freedom in setting the distance between the light emitting units 502A and 502B and the optical scanning units 600A and 600B is increased. The configuration of the optical scanning unit 600A is not limited to the configuration of the present embodiment as long as the modulated light L can be scanned two-dimensionally. For example, the optical scanning unit 600A may have two optical scanners that scan the modulated light L one-dimensionally, or a configuration that uses a polygon mirror or a galvanometer mirror instead of the optical scanner. Also good.

光走査部600Aは、導光部500Aの光出射部502Aの後方側に位置し、光出射部502Aから後方へ向けて出射された変調光Lがミラー611に入射するようになっている。また、光走査部600Aは、ミラー611を偏向部700Aに向けて配置されている。これにより、光走査部600Aの有効走査角(偏向部700Aへ変調光Lを導くことのできる走査角度)θを大きくすることができる。そのため、より鮮明な画像を、より効率的に生成することができる。また、光走査部600Aは、静止時(すなわちミラー611が軸J1、J2まわりに揺動していない状態)において、導光部500Aから出射された変調光Lのミラー611への入射角θ1と、ミラー611で反射された変調光Lの偏向部700Aへの入射角θ2とがほぼ等しくなるように、その配置が調整されている。このように入射角θ1、θ2をほぼ等しくすることで、ミラー611の向きで変調光Lの偏向部700Aまでの距離(光路長)が異なることに起因する画像の歪みを低減することができ、より歪みの少ない画像を表示することができる。なお、θ1、θ2がほぼ等しいとは、例えば、|θ1−θ2|≦0.5°の関係を満足する場合とすることができる。   The optical scanning unit 600A is located behind the light emitting unit 502A of the light guide unit 500A, and the modulated light L emitted backward from the light emitting unit 502A is incident on the mirror 611. Further, the optical scanning unit 600A is arranged with the mirror 611 facing the deflecting unit 700A. Thereby, the effective scanning angle (scanning angle capable of guiding the modulated light L to the deflecting unit 700A) θ of the optical scanning unit 600A can be increased. Therefore, a clearer image can be generated more efficiently. Further, the optical scanning unit 600A has an incident angle θ1 to the mirror 611 of the modulated light L emitted from the light guide unit 500A when the optical scanning unit 600A is stationary (that is, in a state where the mirror 611 is not swung around the axes J1 and J2). The arrangement of the modulated light L reflected by the mirror 611 is adjusted so that the incident angle θ2 to the deflecting portion 700A is substantially equal. Thus, by making the incident angles θ1 and θ2 substantially equal, it is possible to reduce image distortion caused by the difference in the distance (optical path length) of the modulated light L to the deflecting unit 700A depending on the direction of the mirror 611. An image with less distortion can be displayed. Note that “θ1 and θ2 are substantially equal” means, for example, a case where the relationship | θ1−θ2 | ≦ 0.5 ° is satisfied.

これと同様に、光走査部600Bは、導光部500Bの光出射部502Bの後方側に位置し、光出射部502Bから後方へ向けて出射された変調光Lがミラー611に入射するようになっている。また、光走査部600Bは、ミラー611を偏向部700Bに向けて配置されている。これにより、光走査部600Bの有効走査角θを大きくすることができる。また、光走査部600Bは、静止時において、導光部500Bから出射された変調光Lのミラー611への入射角θ1と、ミラー611で反射された変調光Lの偏向部700Bへの入射角θ2とがほぼ等しくなるように、その配置が調整されている。   Similarly, the optical scanning unit 600B is positioned on the rear side of the light emitting unit 502B of the light guide unit 500B so that the modulated light L emitted backward from the light emitting unit 502B is incident on the mirror 611. It has become. Further, the optical scanning unit 600B is arranged with the mirror 611 facing the deflection unit 700B. As a result, the effective scanning angle θ of the optical scanning unit 600B can be increased. In addition, when the optical scanning unit 600B is stationary, the incident angle θ1 of the modulated light L emitted from the light guide unit 500B to the mirror 611 and the incident angle of the modulated light L reflected by the mirror 611 to the deflecting unit 700B. The arrangement is adjusted so that θ2 is substantially equal.

以上、導光部500Aの光出射部502Aに対する光走査部600Aの配置および導光部500Bの光出射部502Bに対する光走査部600Bの配置について説明したが、このような配置とすることで、複雑な光学系を用いることなく、変調光Lのミラー611に対する入射角θ1を小さくすることができる。そのため、光量の低下が低減され、より明るく鮮明な画像を表示することができると共に、小型な画像表示装置100を得ることができる。   The arrangement of the optical scanning unit 600A with respect to the light emitting unit 502A of the light guide unit 500A and the arrangement of the optical scanning unit 600B with respect to the light emitting unit 502B of the light guide unit 500B have been described above. The incident angle θ1 of the modulated light L with respect to the mirror 611 can be reduced without using an optical system. Therefore, the reduction in the amount of light is reduced, and a brighter and clearer image can be displayed, and a small image display device 100 can be obtained.

(偏向部)
偏向部700Aは、シェード部212に設けられており、使用時に観察者の左眼EY1の前方に位置するように配置されている。このような偏向部700Aは、観察者の左眼EY1を覆うのに十分な大きさを有し、光走査部600Aで走査された変調光Lを映像光として観察者の左眼EY1に向けて入射させる機能を有する。これと同様に、偏向部700Bは、シェード部212に設けられており、使用時に観察者の右眼EY2の前方に位置するように配置されている。このような偏向部700Bは、観察者の右眼EY2を覆うのに十分な大きさを有し、光走査部600Bで走査された変調光Lを映像光として観察者の右眼EY2に向けて入射させる機能を有する。
(Deflection part)
The deflection unit 700A is provided in the shade unit 212, and is disposed so as to be positioned in front of the left eye EY1 of the observer when in use. Such a deflection unit 700A has a sufficient size to cover the left eye EY1 of the observer, and directs the modulated light L scanned by the optical scanning unit 600A to the left eye EY1 of the observer as image light. It has the function to make it enter. Similarly, the deflection unit 700B is provided in the shade unit 212, and is disposed so as to be positioned in front of the right eye EY2 of the observer when in use. Such a deflection unit 700B is large enough to cover the viewer's right eye EY2, and directs the modulated light L scanned by the light scanning unit 600B as image light toward the viewer's right eye EY2. It has the function to make it enter.

偏向部700A、700Bは、光走査部600A、600Bで走査された変調光Lを映像光として観察者の左眼EY1、右眼EY2の方向に偏向させる機能を有している。このような偏向部700A、700Bは、例えば、回折格子の一つであるホログラム素子(ホログラムミラー)で構成されている。このホログラム素子は、特定波長帯域にある光については回折させ、それ以外の波長帯域にある光については透過する性質を有する半透過膜である。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、映像光により形成された虚像(画像)を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。なお、偏向部700A、700Bの構成としては、上記の作用を発揮することができればホログラム素子に限定されず、例えば、非球面のハーフミラーを用いてもよい。   The deflecting units 700A and 700B have a function of deflecting the modulated light L scanned by the optical scanning units 600A and 600B in the directions of the left eye EY1 and the right eye EY2 of the observer as image light. Such deflection units 700A and 700B are constituted by, for example, a hologram element (hologram mirror) which is one of diffraction gratings. This hologram element is a semi-transmissive film having a property of diffracting light in a specific wavelength band and transmitting light in other wavelength bands. Thereby, the observer can visually recognize the virtual image (image) formed by the video light while visually recognizing the external image. That is, a see-through type head mounted display can be realized. Note that the configuration of the deflecting units 700A and 700B is not limited to the hologram element as long as it can exhibit the above-described action, and for example, an aspherical half mirror may be used.

以上、本発明の画像表示装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。   The image display device of the present invention has been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this. For example, in the image display device of the present invention, the configuration of each unit can be replaced with an arbitrary configuration having the same function, and other arbitrary configurations can be added.

また、本発明の画像表示装置は、観察者が視認する画像として虚像を形成するものであれば、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイに適用する場合に限定されず、例えば、ヘルメット型またはヘッドセット型のヘッドマウントディスプレイや、観察者の首や肩等の身体で支持される形態の画像表示装置等にも適用可能である。また、前述した実施形態では、画像表示装置全体が観察者の頭部に装着される場合を例に説明したが、画像表示装置は、観察者の頭部に装着される部分と、観察者の頭部以外の部分に装着または携帯される部分とを有していてもよい。   Further, the image display device of the present invention is not limited to being applied to a glasses-type head mounted display as long as it forms a virtual image as an image visually recognized by an observer. For example, a helmet type or a headset type The present invention can also be applied to a head-mounted display, an image display device that is supported by a body such as an observer's neck and shoulder, and the like. Further, in the above-described embodiment, the case where the entire image display apparatus is mounted on the observer's head has been described as an example. However, the image display apparatus includes a portion mounted on the observer's head and an observer's head. You may have a part with which a part other than a head is mounted | worn or carried.

また、前述した実施形態では、両眼タイプの透過型ヘッドマウントディスプレイの構成について代表的に説明したが、例えば、観察者がヘッドマウントディスプレイを装着した状態において外景が遮断される非透過型ヘッドマウントディスプレイの構成であってもよい。また、本発明の画像表示装置は、スピーカーやヘッドフォン等の音声を出力させる装置等を有していてもよい。   In the above-described embodiments, the configuration of the binocular transmissive head mounted display has been representatively described. For example, a non-transmissive head mount in which an outside scene is blocked when the observer wears the head mounted display is used. It may be a display configuration. Further, the image display device of the present invention may include a device for outputting sound such as a speaker or a headphone.

100……画像表示装置
200……フレーム
210……フロント部
211……リム部
212……シェード部
213……ノーズパッド
220、230……テンプル部
300A、300B……表示ユニット
400A、400B……変調光生成部
410……光源部
410B、410G、410R……光源
420B、420G、420R……駆動回路
430……光合成部
431、432……ダイクロイックミラー
440……コリメータレンズ
450……制御部
500A、500B……導光部
501A、501B……光入射部
502A、502B……光出射部
600A、600B……光走査部
610……可動部
611……ミラー
621、622……軸部
630……駆動枠部
641、642……軸部
650……支持部
700A、700B……偏向部
EA……耳
EY……眼
EY1……左眼
EY2……右眼
H……頭部
J1、J2……軸
L……変調光
L1……映像光
NS……鼻
θ……有効走査角
θ1、θ2……入射角
100 …… Image display device 200 …… Frame 210 …… Front portion 211 …… Rim portion 212 …… Shade portion 213 …… Nose pad 220, 230 …… Temple portion 300A, 300B …… Display unit 400A, 400B …… Modulation Light generation unit 410 …… Light source unit 410B, 410G, 410R …… Light source 420B, 420G, 420R …… Drive circuit 430 …… Photosynthesis unit 431, 432 …… Dichroic mirror 440 …… Collimator lens 450 …… Control unit 500A, 500B Light guides 501A, 501B Light incident parts 502A, 502B Light exit parts 600A, 600B Light scanning parts 610 Movable parts 611 Mirrors 621, 622 Shaft parts 630 Driving frames Part 641, 642 ... Shaft part 650 ... Support part 700A, 700 ... Deflection part EA ... Ear EY ... Eye EY1 ... Left eye EY2 ... Right eye H ... Head J1, J2 ... Axis L ... Modulated light L1 ... Video light NS ... Nose θ ... Effective scanning angle θ1, θ2 ... Incident angle

Claims (7)

観察者に装着して用いられ、フロント部と、前記フロント部に接続された第1のテンプル部および第2のテンプル部と、を有するフレームと、
前記第1のテンプル部に支持され、光を出射する光源と、
前記第2のテンプル部に支持され、光反射部を有し、前記光反射部で反射した前記光を走査する光走査部と、
前記フロント部に支持され、前記光源から出射された光を前記光走査部に導く導光部と、を有することを特徴とする画像表示装置。
A frame that is used by being attached to an observer and includes a front part, and a first temple part and a second temple part connected to the front part;
A light source supported by the first temple portion and emitting light;
An optical scanning unit supported by the second temple unit, having a light reflection unit, and scanning the light reflected by the light reflection unit;
An image display device comprising: a light guide unit supported by the front unit and configured to guide light emitted from the light source to the optical scanning unit.
前記導光部は、光ファイバーである請求項1に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 1, wherein the light guide unit is an optical fiber. 前記導光部は、前記フロント部に埋設されている請求項1または2に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 1, wherein the light guide portion is embedded in the front portion. 前記光走査部は、前記光を2次元的に走査する光スキャナーを有する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 1, wherein the optical scanning unit includes an optical scanner that scans the light two-dimensionally. 前記導光部の光出射部は、前記光走査部よりも前記第2のテンプル部の前記フロント部側に位置し、
前記導光部は、前記第2のテンプル部の前記フロント部と反対の端側へ向けて前記光を出射する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の画像表示装置。
The light emitting part of the light guide part is located closer to the front part side of the second temple part than the light scanning part,
5. The image display device according to claim 1, wherein the light guide portion emits the light toward an end side of the second temple portion opposite to the front portion. 6.
前記フロント部は、前記光走査部で走査された光を前記観察者の眼に導く偏向部を有し、
前記光走査部は、前記光反射部が前記偏向部側を向いて配置されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の画像表示装置。
The front part has a deflection part for guiding the light scanned by the light scanning part to the eyes of the observer,
The image display device according to claim 1, wherein the light scanning unit is arranged such that the light reflecting unit faces the deflecting unit.
前記光反射部の静止時において、前記導光部から出射された光の前記光反射部への入射角と、前記光反射部で反射された光の前記偏向部への入射角とが等しい請求項1ないし6のいずれか1項に記載の画像表示装置。   When the light reflecting unit is stationary, the incident angle of the light emitted from the light guide unit to the light reflecting unit is equal to the incident angle of the light reflected by the light reflecting unit to the deflecting unit. Item 7. The image display device according to any one of Items 1 to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102419389B1 (en) * 2021-10-13 2022-07-11 주식회사 셀리코 2d image display device using optical fiber

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