JP2932636B2 - Direct-view image display device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ光を用いて眼の網膜上に画像を表示す
る直視型画像表示装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct-view image display device that displays an image on a retina of an eye using laser light.
従来より、レーザ光を用いた画像表示装置としては、
光源あるいは光源から発射したレーザ光を映像信号によ
り光変調し、走査系により水平走査及び垂直走査を行な
って、スクリーンに投写する投写型画像表示装置があ
る。この装置の特徴は、高輝度、高解像度、高色純度の
画像が得られる点にある。Conventionally, as an image display device using laser light,
There is a projection-type image display device in which a light source or a laser beam emitted from the light source is light-modulated by a video signal, horizontal scanning and vertical scanning are performed by a scanning system, and the image is projected on a screen. The feature of this device is that an image with high brightness, high resolution, and high color purity can be obtained.
しかしながら、上記の画像表示装置では、スクリーン
の表面が粗面となっているため、投写されたレーザ光が
拡散されてちらつく、いわゆるスペックルノイズが発生
するという問題があった。However, in the above-described image display device, since the surface of the screen is rough, there is a problem that the projected laser light is diffused and flickers, so-called speckle noise is generated.
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、レーザ光
によりスペックルノイズが発生することなく、良好な画
像を少ない光量及び消費電力で見ることのできる直視型
画像表示装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a direct-view image display device capable of viewing a good image with a small amount of light and power consumption without causing speckle noise by a laser beam. Aim.
本発明の直視型画像表示装置は、レーザ光を出射する
光源と、光源から出射されたレーザ光を映像信号により
光変調する変調手段と、変調されたレーザ光をそれぞれ
走査信号によって水平走査および垂直走査する走査手段
と、走査されたレーザ光を眼の網膜上に結像する光学系
とを備えることを特徴とする。A direct-view image display device according to the present invention includes a light source that emits laser light, a modulation unit that optically modulates the laser light emitted from the light source with a video signal, and performs horizontal scanning and vertical scanning of the modulated laser light with a scanning signal. It is characterized by comprising scanning means for scanning, and an optical system for forming an image of the scanned laser light on the retina of the eye.
上記構成の直視型画像表示装置においては、変調手段
により光強度が変調され、走査手段により水平及び垂直
走査されたビーム光は、光学系により眼の網膜上に直接
結像され、画像として直接視認することができる。In the direct-view image display device having the above-described configuration, the light intensity is modulated by the modulation unit, and the beam light horizontally and vertically scanned by the scanning unit is directly imaged on the retina of the eye by the optical system, and is directly visually recognized as an image. can do.
この画像はレーザ光により形成されるので、色純度が
高く高解像度を得ることができる。またすべての光が眼
に向けられるので、少ない光量で高輝度が得られる。し
かもレーザ光を用いた投写型画像表示装置で見られるス
ペックルノイズの発生を防止することができる。Since this image is formed by laser light, high color purity and high resolution can be obtained. Also, since all light is directed to the eyes, high brightness can be obtained with a small amount of light. Moreover, it is possible to prevent the occurrence of speckle noise seen in a projection type image display device using a laser beam.
以下、本発明に係る直視型画像表示装置の一実施例を
図面を参照して説明する。Hereinafter, an embodiment of a direct-view image display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は、本実施例の構成を示すブロック図であり、
第２図は同じく各部の具体的構成を示す説明図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present embodiment,
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a specific configuration of each unit.
本実施例による画像表示装置は第１図に示すように、
半導体レーザ、He−Neレーザ等を用いた光源１と、映像
信号供給手段２より供給される映像信号により光源１か
ら出射されたレーザ光を強度変調する変調手段としての
光変調系３と、変調されたレーザ光を走査信号供給手段
４より供給される走査信号によって水平走査及び垂直走
査する走査手段としての走査系５と、走査されたレーザ
光を眼７の網膜上に直接結像する投写用光学系６とから
なっている。なお、光源１として半導体レーザを用いる
場合、光変調系３は光源１と一体にまとめることができ
る。The image display device according to the present embodiment, as shown in FIG.
A light source 1 using a semiconductor laser, a He-Ne laser, or the like; a light modulation system 3 as modulation means for intensity-modulating a laser beam emitted from the light source 1 by a video signal supplied from a video signal supply means 2; A scanning system 5 as a scanning unit for performing horizontal scanning and vertical scanning of the scanned laser light by a scanning signal supplied from a scanning signal supply unit 4, and a projection system for directly forming an image of the scanned laser light on the retina of the eye 7. An optical system 6 is provided. When a semiconductor laser is used as the light source 1, the light modulation system 3 can be integrated with the light source 1.
次に第２図を参照して、各部の具体的構成とその作用
を説明する。第２図の実施例においては、光源１とし
て、He−Neレーザ11が用いられている。He−Neレーザ11
から出射されたレーザ光は、凸レンズ12により収束さ
れ、光変調系３として用いられる音響光学変調器（AO
M）13に入射する。AOM13では、映像信号供給手段２とし
ての映像信号供給回路14から入力される映像信号によっ
て入射したレーザ光が強度変調される。変調されたレー
ザ光は、凸レンズ15によって平行光となり、フィルタ
（ND−Ｆ）16を通って反射鏡17に当り、ほぼ直角に光路
が偏向される。ここで、フィルタ16は黒色のフィルタで
あり、目に入射させても危険でないレベルまで光強度を
減衰させる作用を有する。Next, with reference to FIG. 2, a specific configuration of each part and its operation will be described. In the embodiment shown in FIG. 2, a He—Ne laser 11 is used as the light source 1. He-Ne laser 11
The laser light emitted from the laser is converged by the convex lens 12 and is used as the light modulation system 3 by an acousto-optic modulator (AO).
M) It is incident on 13. In the AOM 13, the intensity of the incident laser light is modulated by the video signal input from the video signal supply circuit 14 as the video signal supply means 2. The modulated laser light is converted into parallel light by the convex lens 15, passes through the filter (ND-F) 16, hits the reflecting mirror 17, and is deflected at a substantially right angle. Here, the filter 16 is a black filter, and has an action of attenuating the light intensity to a level that is not dangerous even if it enters the eye.
反射鏡17により反射されたレーザ光は、シリンドリカ
ルレンズ18,19,20によって、水平走査系としての音響光
学偏向器（AOD）21に入射するために適した楕円形状の
ビーム断面形状に変換される。そして、AOD21に入射し
たレーザ光は、走査信号供給手段４としての水平走査信
号供給回路22より入力される水平走査信号に合わせて水
平走査される。水平走査されたレーザ光は、シリンドリ
カルレンズ23,24によって再び断面が円形のビーム形状
に戻されるとともに、その間に挿入されたλ/4偏光板25
により垂直方向の偏光面が円偏光に変換される。円偏光
に変換された円形ビーム形状のレーザ光は、垂直走査系
としてのガルバノメトリックミラー（GM）26に入射す
る。GM26は、走査信号供給手段４としての垂直走査信号
供給回路27より入力される垂直走査信号によって駆動さ
れ、レーザ光の垂直走査を行なう。The laser beam reflected by the reflecting mirror 17 is converted by a cylindrical lens 18, 19, 20 into an elliptical beam cross-sectional shape suitable for being incident on an acousto-optic deflector (AOD) 21 as a horizontal scanning system. . Then, the laser light incident on the AOD 21 is horizontally scanned in accordance with a horizontal scanning signal input from a horizontal scanning signal supply circuit 22 as the scanning signal supply means 4. The horizontally scanned laser light is returned to a circular beam shape in cross section again by the cylindrical lenses 23 and 24, and the λ / 4 polarizing plate 25 inserted between them is used.
Converts the vertical plane of polarization into circularly polarized light. The circularly polarized laser light converted into circularly polarized light is incident on a galvanometric mirror (GM) 26 as a vertical scanning system. The GM 26 is driven by a vertical scanning signal input from a vertical scanning signal supply circuit 27 as the scanning signal supply means 4, and performs vertical scanning of laser light.
上記のようにして変調、走査されたレーザ光は、眼28
への投射用光学系６を構成するレンズ29,30を通して眼2
8（第１図の眼７に対応する）に直接入射される。すな
わち、レンズ29により、面31において一旦収束されたレ
ーザ光は、レンズ30により平行ビームに変換された後、
眼28に入射し、眼28の水晶体32により網膜33上に結像す
る。The laser light modulated and scanned as described above is applied to the eye 28
Eye 2 through lenses 29 and 30 constituting the projection optical system 6
8 (corresponding to the eye 7 in FIG. 1). That is, the laser light once converged on the surface 31 by the lens 29 is converted into a parallel beam by the lens 30,
The light enters the eye 28 and is imaged on the retina 33 by the crystalline lens 32 of the eye 28.
眼28は、第３図に示すように、外界の空間の一点から
発する光線を水晶体32により網膜33上に結像し、網膜33
にある視細胞34を刺激して画像を像点の集まりとして知
覚する。本実施例では、第４図に示すようにレーザ光で
網膜33上を走査し、画像を知覚させるものである。As shown in FIG. 3, the eye 28 forms an image of a ray emitted from one point in the external space on the retina 33 by the crystalline lens 32, and the retina 33
Is stimulated to perceive the image as a collection of image points. In this embodiment, as shown in FIG. 4, a laser beam is scanned over the retina 33 to perceive an image.
本実施例では、眼28に入る光量は1nw乃至2nwとされ、
300TV本乃至350TV本の分解能を得ることができた。ま
た、瞳部分におけるレーザ光のスポット径は約2.2mmと
したが、このスポット径が1mm以下になると、頭や眼を
動かした場合に瞳孔50または虹彩51の移動により画像が
見えなくなるので、この径は1mm以上で、大きい方が好
ましい。さらに、水平視野角は、8.8度とした。この視
野角は25cm離れたところから1.9インチ型テレビを見て
いる場合に相当する。この視野角も大きい方が大型画面
を見ていることになり、好ましい 本実施例によれば、スクリーンを用いていないので、
投射型画像表示装置で見られるスペックルノイズを除去
することができる。しかもすべてのレーザ光が眼に向け
られるので、必要とする光量が少なくて済み、レーザ光
を出射するHe−Neレーザ11が消費する電力を少なくする
ことができる。また、画像は観察者だけが見ることがで
き、周囲からは見えない特徴を有している。In the present embodiment, the amount of light entering the eye 28 is 1 nw to 2 nw,
A resolution of 300 to 350 TV lines could be obtained. The spot diameter of the laser beam at the pupil was about 2.2 mm. The diameter is 1 mm or more, and a larger one is preferable. Further, the horizontal viewing angle was 8.8 degrees. This viewing angle is equivalent to watching a 1.9-inch TV from a distance of 25 cm. The larger the viewing angle is, the larger the screen is viewed, which is preferable. According to this embodiment, since no screen is used,
Speckle noise seen in the projection type image display device can be removed. In addition, since all the laser light is directed to the eyes, the required amount of light is small, and the power consumed by the He-Ne laser 11 that emits the laser light can be reduced. Further, the image has a feature that can be seen only by an observer and cannot be seen from the surroundings.
第５図は、本発明をカラー画像表示装置に応用した場
合の構成を示す斜視図である。第５図において、第２図
に示す実施例と対応する部分には同一の符号を付してあ
り、その説明は便宜省略する。FIG. 5 is a perspective view showing a configuration when the present invention is applied to a color image display device. 5, parts corresponding to those in the embodiment shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted for convenience.
本実施例では光源として、それぞれ赤、緑、青の３色
のレーザ光を発するレーザ11R,11G,11Bを設け、それぞ
れの光路にAOM13R,13G,13B、レンズ15R,15G,15Bおよび
ダイクロイックミラー41R,41G,41Bを設けた。各レーザ1
1から発するレーザ光はそれぞれの光路にある各AOM13で
赤、緑、青の各色信号によって光変調される。変調され
たレーザ光はそれぞれの色の光を反射し、他の色の光を
透過するダイクロイックミラー41によって１本の光ビー
ム42にまとめられた後、水平走査系としての回転多面鏡
43によって水平走査される。In this embodiment, lasers 11R, 11G, and 11B that emit laser beams of three colors, red, green, and blue, respectively, are provided as light sources, and AOM13R, 13G, and 13B, lenses 15R, 15G, and 15B and dichroic mirror 41R are provided in their respective optical paths. , 41G and 41B. Each laser 1
The laser light emitted from 1 is optically modulated by red, green and blue color signals in each AOM 13 on each optical path. The modulated laser light reflects the light of each color and is combined into one light beam 42 by a dichroic mirror 41 that transmits light of another color, and then is turned into a rotary polygon mirror as a horizontal scanning system.
Horizontal scanning by 43 is performed.
水平走査されているそれぞれのレーザ光は、レンズ44
によって平行に走査している光45に変換され、さらにレ
ンズ46によって垂直走査系としてのGM26に集光されて垂
直走査される。Each laser beam that is being scanned horizontally is passed through a lens 44.
Is converted into light 45 that scans in parallel, and is further condensed by a lens 46 onto a GM 26 as a vertical scanning system and is vertically scanned.
このようにして変調走査された３色のレーザ光47は、
眼28の投射用光学系としてのレンズ29,30を通して眼28
に入射される。The laser light 47 of three colors modulated and scanned in this way is
Eye 28 through lenses 29 and 30 as projection optical system of eye 28
Is incident on.
本実施例によれば、複数波長のレーザ11R,11G,11Bを
用いることにより、カラー画像を表示することが可能と
なる。この複数波長というのは３つに限らず４つ以上で
もよく、多くすることにより色の再現範囲が広がる。According to the present embodiment, a color image can be displayed by using the lasers 11R, 11G, and 11B having a plurality of wavelengths. The number of wavelengths is not limited to three, but may be four or more. By increasing the number, the color reproduction range is expanded.
以上説明したように、本発明の直視型画像表示装置に
よれば、レーザ光を映像信号により変調して走査すると
ともに、光学系を介して上記レーザ光を眼の網膜状に直
接結像するようにしたので、スペックルノイズの発生を
防止し、少ない消費電力で良好な画像を見ることができ
る。As described above, according to the direct-view image display device of the present invention, the laser beam is modulated by a video signal and scanned, and the laser beam is directly imaged on the retina of an eye via an optical system. Therefore, generation of speckle noise can be prevented, and a good image can be viewed with low power consumption.
第１図は、本発明の直視型画像表示装置の一実施例の構
成を示すブロック図、第２図は、同じく各部の詳細な構
成を示す説明図、第３図及び第４図は、眼球内の光路を
示す説明図、第５図は本発明の直視型画像表示装置の他
の実施例の構成を示す斜視図である。 １…光源、２…映像信号供給手段、３…変調手段（光変
調系）、４…走査信号供給手段、５…走査手段（走査
系）、６…投射用光学系、７…眼。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a direct-view image display apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing a detailed configuration of each part, and FIGS. FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of another embodiment of the direct-view image display device of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, 2 ... Video signal supply means, 3 ... Modulation means (light modulation system), 4 ... Scanning signal supply means, 5 ... Scanning means (scanning system), 6 ... Optical system for projection, 7 ... Eyes.
Claims (1)
信号により光変調する変調手段と、 変調された前記レーザ光をそれぞれ走査信号によって水
平走査および垂直走査する走査手段と、 走査された前記レーザ光を眼の網膜上に結像する光学系
とを備えることを特徴とする直視型画像表示装置。A light source for emitting laser light; a modulating means for optically modulating the light source or the laser light emitted from the light source with a video signal; and a horizontal scanning and a vertical scanning of the modulated laser light by a scanning signal, respectively. A direct-view image display device comprising: a scanning unit that scans; and an optical system that forms an image of the scanned laser beam on a retina of an eye.
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