JP3103986B2 - Direct-view image display device - Google Patents

Direct-view image display device

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JP3103986B2
JP3103986B2 JP03074736A JP7473691A JP3103986B2 JP 3103986 B2 JP3103986 B2 JP 3103986B2 JP 03074736 A JP03074736 A JP 03074736A JP 7473691 A JP7473691 A JP 7473691A JP 3103986 B2 JP3103986 B2 JP 3103986B2
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JP
Japan
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laser light
image
scanning
lens
eye
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作哉 玉田
浩二 芦崎
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    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00Illuminated signs; Luminous advertising

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いて3次
元画像を表示する直視型画像表示装置に関する。
The present invention relates to a 3-order by using a laser beam
The present invention relates to a direct-view image display device that displays an original image .

【0002】[0002]

【従来の技術】立体感を与える画像または3次元画像
表示する技術として種々の技術が「3次元ディスプレ
イ」(産業図書)(増田 千尋)や、「これまでの3次
元ディスプレイ開発の試みと今後の展望」(「映像情
報」1985/8)などに紹介されている。立体感を与
える画像または3次元画像と称される画像は、次のよう
に分類される。 (1)2眼式のもの。情報量でいえば、左右2眼分の情
報量のもの。立体画像と称される。 (2)空間のある場所に物体の再生像が浮かび上がって
見えるもの。すなわち視点を動かせば回り込んだ側面も
見えるもので、情報量としては複数眼分あるいはそれ以
上持っているもの。狭義の3次元画像と称される。 (3)心理的効果を利用したもの。
2. Description of the Related Art Various technologies for displaying an image giving a three-dimensional effect or a three-dimensional image are known as "three-dimensional display" (Sangyo Tosho) (Chihiro Masuda) and "Trial development of three-dimensional display so far and future. Of the Future ”(“ Video Information ”1985/8). Gives a three-dimensional feeling
An image referred to as an obtained image or a three-dimensional image is classified as follows. (1) Binocular type. In terms of the information amount, it is the information amount for the left and right two eyes. It is called a stereoscopic image. (2) An image in which a reproduced image of an object appears in a space. In other words, if you move the viewpoint, you can see the side that wraps around, and the amount of information is for multiple eyes or more. It is called a three-dimensional image in a narrow sense. (3) Those utilizing psychological effects .

【0003】像を立体像として認識するための要因は、
表1に示すように単眼視の場合、ピント調節、像の大き
さ、運動視差、視野が要因とされ、両眼視の場合はさら
に、両眼輻輳および両眼視差が要因とされる。このこと
は、例えばテレビジョン学会誌Vol.43,No.8
(1989)に開示されている。
[0003] Factors for recognizing an image as a three-dimensional image are as follows.
As shown in Table 1, in monocular vision, focus adjustment, image size, motion parallax, and visual field are factors. In binocular vision, binocular convergence and binocular disparity are factors. This is described, for example, in the Journal of the Institute of Television Engineers of Japan, Vol. 43, no. 8
(1989).

【0004】上記した文献などに開示されている従来の
3次元画像表示装置の3次元画像知覚要因を分類する
と、表2に示すようになる。
The conventional technique disclosed in the above-mentioned documents and the like
The classification of the three-dimensional image perception factors of the three- dimensional image display device is as shown in Table 2.

【0005】また、立体画像に関する特許も例えば、特
開昭64−42998号公報、特開昭62−77794
号公報、特開昭56−69612号公報、米国特許4,
799,103などにも提案されている。
[0005] Patents relating to stereoscopic images are also disclosed in, for example, JP-A-64-42998 and JP-A-62-77794.
JP-A-56-69612, U.S. Pat.
799, 103, etc.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
特開昭64−42998号公報に記載の装置は、発光体
を発散光で発光させなければならず、高解像度と十分な
明るさを両立させることが困難である。
However, in the apparatus described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 64-42998, the luminous body must emit light with divergent light, and both high resolution and sufficient brightness are required. Is difficult.

【0007】また、特開昭62−77794号公報の装
置は、微細な形状の可変焦点レンズアレイを用意しなけ
ればならず、その実現性が困難である。
In the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-77794, a varifocal lens array having a fine shape must be prepared, and its realization is difficult.

【0008】また、特開昭56−69612号公報記載
の装置は、移動スクリーン方式のものであるのでスクリ
ーンを高速で移動させることが困難であり、また、スペ
ックルノイズによる画質の劣下が避けられない課題も有
する。
Further, the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-69612 is of a moving screen type, so that it is difficult to move the screen at a high speed, and the deterioration of the image quality due to speckle noise is avoided. There are also issues that cannot be met.

【0009】さらに、米国特許4,799,103に記
載の装置は可変焦点ミラー方式であるので、表示してい
る物体の内側や反対側まで見えてしまう、いわゆるファ
ントムイメージ現象が生じ、ラスタ走査を行っているテ
レビジョン放送等に基づく映像信号の映像を表示するの
には適さない。
Further, the apparatus described in US Pat. No. 4,799,103 employs a variable focus mirror system, so that a so-called phantom image phenomenon occurs in which an object being displayed can be seen inside or on the opposite side, and raster scanning is performed. It is not suitable for displaying an image of an image signal based on a television broadcast or the like being performed.

【0010】さらにまた、これらいずれの装置において
も共通して言えることは、立体像を実像として表示させ
るものであるため、構成が複雑になるばかりでなく装置
が大型化する課題があった。
Furthermore, what can be said in common with any of these devices is that since a three-dimensional image is displayed as a real image, not only the configuration becomes complicated, but also the problem is that the device becomes large.

【0011】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、簡単な構成かつ小型の装置で立体像を表示
できるようにするものである。
The present invention has been made in view of such a situation, and has an object to enable a three-dimensional image to be displayed with a simple configuration and a small device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】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、光源または光源か
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、映像信号に対応する奥行き信号に対応して、変
調手段が変調したレーザ光の焦点を変化させる可変焦点
光学系と、レーザ光を走査信号によって走査する走査手
段と、走査されたレーザ光を眼の網膜上に結像する投射
光学系とを備えることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a direct-view image display apparatus comprising: a light source for emitting laser light; a modulating means for optically modulating a laser light emitted from the light source or the light source with a video signal; Depending on the corresponding depth signal,
A variable focus optical system for changing the focus of the laser light modulated by the adjusting means, a scanning means for scanning the laser light with a scanning signal, and a projection optical system for forming an image of the scanned laser light on a retina of an eye. It is characterized by the following.

【0013】[0013]

【作用】上記構成の直視型画像表示装置においては、可
変焦点光学系により映像信号に対応する奥行き信号に対
応して焦点が変化され、かつ走査手段により走査された
レーザ光が眼の網膜上に直接結像される。従って、構成
が簡単で小型の装置により、3次元画像を表示すること
が可能となる。
In the direct-view image display device having the above-mentioned structure, the variable focus optical system controls the depth signal corresponding to the video signal.
The focus is changed accordingly and the laser light scanned by the scanning means is directly imaged on the retina of the eye. Therefore, a three-dimensional image can be displayed by a small device having a simple configuration.

【0014】[0014]

【実施例】図2は、本発明の直視型画像表示装置の一実
施例の基本的構成を示している。この実施例の直視型画
像表示装置は、レーザ光を発生するレーザ光源61、映
像信号供給回路63より供給される映像信号に対応して
レーザ光を光変調する光変調装置62、奥行き信号供給
回路65より供給される奥行き信号に対応して、その焦
点を変更する可変焦点光学系64、走査信号供給回路6
7より供給される走査信号に対応してレーザ光を水平方
向に走査する水平走査装置68と、垂直方向に走査する
垂直走査装置69を有する走査装置系66と、眼71に
レーザ光を投射する投射光学系70とにより構成されて
いる。
FIG. 2 shows a basic configuration of an embodiment of a direct-view image display apparatus according to the present invention. The direct-view image display device of this embodiment includes a laser light source 61 for generating laser light, a light modulator 62 for optically modulating laser light in accordance with a video signal supplied from a video signal supply circuit 63, and a depth signal supply circuit. A variable focus optical system 64 for changing the focal point according to the depth signal supplied from the scanning signal supply circuit 65;
A horizontal scanning device 68 for scanning the laser beam in the horizontal direction in accordance with the scanning signal supplied from 7, and a vertical scanning for the laser beam.
It comprises a scanning device system 66 having a vertical scanning device 69 and a projection optical system 70 for projecting a laser beam to the eye 71.

【0015】図2(a)の実施例は、走査装置系66が
水平走査装置68において水平方向に走査した後、垂直
走査装置69において垂直方向に走査されるように構成
されているのに対し、図2(b)の実施例においては、
垂直走査 装置69において垂直方向に走査された後、
平走査装置68において水平方向に走査されるようにな
されている。すなわち、走査の順序が異なるのみで、そ
の他の構成は基本的に同一となっている。
In the embodiment of FIG. 2A, the scanning device system 66 is
After scanning in the horizontal direction in the horizontal scanning unit 68, a vertical
While the scanning device 69 is configured to scan in the vertical direction, in the embodiment of FIG.
After being scanned in the vertical direction by the vertical scanning device 69, water
The flat scanning device 68 scans in the horizontal direction. That is, only the order of scanning is different, and other configurations are basically the same.

【0016】図2の実施例においては、可変焦点光学系
64が光変調装置62と走査 装置系66との間に挿入配
置されているが、この可変焦点光学系64は、例えば図
3に示すように走査装置系66の内部に挿入配置するこ
とも可能である。図3(a)の実施例においては、水平
走査装置68により水平方向に走査されたレーザ光が、
可変焦点光学系64を介して垂直走査装置69に入力さ
れるようになされている。また、図3(b)の実施例に
おいては、垂直走査装置69により垂直方向に走査され
たレーザ光が、可変焦点光学系64を介して水平走査装
68に入力されるようになっている。
In the embodiment shown in FIG. 2, the variable focus optical system 64 is inserted between the light modulator 62 and the scanning device system 66. This variable focus optical system 64 is shown in FIG. 3, for example. It is also possible to insert and arrange inside the scanning device system 66 as described above. In the embodiment of FIG. 3 (a), the horizontal
The laser beam scanned in the horizontal direction by the scanning device 68 is
The data is input to the vertical scanning device 69 via the variable focus optical system 64. In the embodiment shown in FIG. 3B, the laser beam scanned in the vertical direction by the vertical scanning device 69 is applied to the horizontal scanning device via the variable focus optical system 64.
The data is input to the device 68.

【0017】さらに、可変焦点光学系64は図4に示す
ように、投射光学系70の内部に配置することも可能で
ある。図4(a)の実施例においては、走査装 置系66
水平走査装置68、垂直走査装置69の順に配置され
ているのに対し、図4(b)の実施例においては、垂直
走査装置69、水平走査装 68の順に配置されてい
る。
Further, the variable focus optical system 64 can be arranged inside the projection optical system 70 as shown in FIG. In the embodiment of FIG. 4 (a), the scanning instrumentation 置系 66
Horizontal scanning device 68, while being arranged in order of the vertical scanning unit 69, in the embodiment of FIG. 4 (b), vertical
Scanning device 69, they are arranged in the order of horizontal scanning equipment 68.

【0018】図2乃至図4に示すように、可変焦点光学
系64は種々の位置に挿入配置することが可能である
が、図2に示すように光変調装置62と走査装置 66
との間に挿入配置すると、可変焦点光学系のレンズの径
が小さくてすむことと、焦点距離が変化しても像の大き
さが変わらないという利点を得ることができる。
[0018] As shown in FIGS. 2 to 4, but variable focus optical system 64 is capable of inserting disposed at various locations, a light modulation device 62 as shown in FIG. 2 scanner system 66
In this case, it is possible to obtain the advantage that the diameter of the lens of the variable focal length optical system can be small and the size of the image does not change even if the focal length changes.

【0019】図1は、図2(a)における実施例のより
具体的な構成を示している。この実施例においては、レ
ーザ光源61がRGBレーザ1により構成されている。
光変調装置62は音響光学変調器(AOM)4R,4
G,4Bにより構成され、映像信号供給回路63は、映
像信号供給回路5R,5G,5Bがそれぞれ対応してい
る。可変焦点光学系64は可変焦点レンズ9により構成
され、奥行き信号供給回路65は、奥行き信号供給回路
10が対応し、また、水平走査装置68は、ポリゴンミ
ラー11により構成されている。垂直走査装置69は、
ガルバノミラー12により構成されている。走査信号供
給回路67は、走査信号供給回路13が対応している。
さらに投射光学系70は、リレーレンズ14,15によ
り構成され、眼71は眼16が対応している。
FIG. 1 shows a more specific configuration of the embodiment shown in FIG. In this embodiment, the laser light source 61 is constituted by the RGB laser 1.
The light modulator 62 is an acousto-optic modulator (AOM) 4R, 4R.
G, 4B, and the video signal supply circuit 63 corresponds to the video signal supply circuits 5R, 5G, 5B, respectively. Variable focus optical system 64 is constituted by a variable focus lens 9, the depth signal supplying circuit 65 corresponds the depth signal supplying circuit 10, also, the horizontal scanning unit 68, Porigonmi
This is constituted by a lens 11. The vertical scanning device 69
It is constituted by a galvanometer mirror 12. The scanning signal supply circuit 67 corresponds to the scanning signal supply circuit 13.
Further, the projection optical system 70 includes the relay lenses 14 and 15, and the eye 71 corresponds to the eye 16.

【0020】次に、図1の実施例の動作について説明す
る。赤(R)、緑(G)、青(B)の波長からなるレー
ザ光がRGBレーザ1より出力されると、ダイクロイッ
クミラー2Rがこのレーザ光から赤の波長成分を反射
し、緑および青の成分を透過させる。また、ダイクロイ
ックミラー2Gは入射されたレーザ光のうち緑色成分を
反射し、青色成分を透過する。青色成分のレーザ光はミ
ラー2Bにより反射される。このようにして、R,G,
Bの各波長のレーザ光がレンズ3R,3G,3Bにより
音響光学変調器4R,4G,4Bの変調動作に適したビ
ーム形状に整えられた後、それぞれ対応する音響光学変
調器4R,4G,4Bに入力される。これらの音響光学
変調器4R,4G,4Bには、それぞれ赤、緑または青
の映像信号が映像信号供給回路5R,5G,5Bからそ
れぞれ供給されている。音響光学変調器4R,4G,4
Bは、それぞれ入力されたレーザ光を供給された映像信
号に対応して光変調する。
Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described. When laser light having red (R), green (G), and blue (B) wavelengths is output from the RGB laser 1, the dichroic mirror 2R reflects a red wavelength component from the laser light, and outputs green and blue light. Permeate the components. The dichroic mirror 2G reflects a green component of the incident laser light and transmits a blue component. The blue component laser light is reflected by the mirror 2B. Thus, R, G,
After the laser light of each wavelength B is adjusted by the lenses 3R, 3G, and 3B into a beam shape suitable for the modulation operation of the acousto-optic modulators 4R, 4G, and 4B, the corresponding acousto-optic modulators 4R, 4G, and 4B respectively. Is input to These acousto-optic modulators 4R, 4G, 4B are supplied with red, green, or blue video signals from video signal supply circuits 5R, 5G, 5B, respectively. Acousto-optic modulators 4R, 4G, 4
B optically modulates the input laser light in accordance with the supplied video signal.

【0021】音響光学変調器4R,4G,4Bより出射
されたレーザ光は、それぞれレンズ6R,6G,6Bに
よりビーム形状が整えられた後、ダイクロイックミラー
7R,7Gまたはミラー7Bに入射され、そこで反射さ
れる。ミラー7Bで反射された青色成分のレーザ光は、
ダイクロイックミラー7Gに入射され、そこを透過して
レンズ6Gから供給された緑色の成分のレーザ光と合成
される。この青と緑の成分のレーザ光は、ダイクロイッ
クミラー7Rに入射され、レンズ6Rから供給された赤
の成分のレーザ光と合成される。このようにして、再び
もとの1本のビームに戻されたレーザ光はミラー8で反
射され、可変焦点レンズ9に入射される。可変焦点レン
ズ9の焦点距離は、奥行き信号供給回路10より供給さ
れる奥行き信号に対応して変化する。
The laser beams emitted from the acousto-optic modulators 4R, 4G, 4B are adjusted into beams by the lenses 6R, 6G, 6B, respectively, and then enter the dichroic mirrors 7R, 7G or the mirror 7B. And reflected there. The blue component laser light reflected by the mirror 7B is
The light enters the dichroic mirror 7G, passes therethrough, and is synthesized with the green component laser light supplied from the lens 6G. The laser light of the blue and green components is incident on the dichroic mirror 7R, and is combined with the laser light of the red component supplied from the lens 6R. In this way, the laser light that has been returned to the original one beam is reflected by the mirror 8 and is incident on the varifocal lens 9. The focal length of the varifocal lens 9 changes according to the depth signal supplied from the depth signal supply circuit 10.

【0022】可変焦点レンズ9より出射されたレーザ光
は、ポリゴンミラー11に入射され、走査信号供給回路
13より供給される水平走査信号に対応して水平方向に
走査される。また、ポリゴンミラー11により反射され
たレーザ光は、ガルバノミラー12に入射され、走査信
号供給回路13より供給される垂直走査信号に対応して
垂直走査方向に走査される。このようにして、水平およ
び垂直方向に走査されたレーザ光は、レンズ14,15
を介して眼16に入射される。
The laser light emitted from the variable focus lens 9 enters the polygon mirror 11 and is scanned in the horizontal direction in accordance with a horizontal scanning signal supplied from a scanning signal supply circuit 13. The laser light reflected by the polygon mirror 11 is incident on the galvano mirror 12 and is scanned in the vertical scanning direction according to the vertical scanning signal supplied from the scanning signal supply circuit 13. In this manner, the laser light scanned in the horizontal and vertical directions passes through the lenses 14 and 15.
Through the eye 16.

【0023】次に、図5および図6を参照して図1の動
作原理について説明する。説明の便宜上、レンズ14,
15を有する投射光学系70は、理想レンズ21,22
により無限焦点光学系を構成しているものとする。すな
わち、理想レンズ21と22は図5(a)に示すように
焦平面23を共有している。いま、可変焦点レンズ9が
挿入されていないものとすると、この焦平面23上に実
像が形成され、その実像が眼16の眼底24に投射され
る。従って、図5(b)に示すように、走査されている
レーザビームは全て眼底24で結像し、眼16は無限遠
にある虚像を見ていることになる。
Next, the operation principle of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. For convenience of explanation, the lens 14,
The projection optical system 70 having an ideal lens 21,
Thereby constitute an afocal optical system. That is, the ideal lenses 21 and 22 share a focal plane 23 as shown in FIG. Now, assuming that the variable focus lens 9 is not inserted, a real image is formed on the focal plane 23 and the real image is projected on the fundus 24 of the eye 16. Therefore, as shown in FIG. 5B, all the scanned laser beams form an image on the fundus oculi 24, and the eye 16 sees a virtual image at infinity.

【0024】これに対して、図1の実施例のように可変
焦点レンズ9を挿入すると、図6(a)に示すように理
想レンズ21より出力されたレーザ光は、可変 焦点レン
ズ9の焦点距離が奥行き信号に対応して変化するので、
焦平面23で像を結ばず、曲面25上に実像を結ぶこと
になる。その結果、理想レンズ22を介して眼16に入
射されたレーザ光は、その全てが眼底24上で結像せ
ず、眼16がピントを合わせている距離に対応するレー
ザ光のみが眼底24上に結像することになる。従って、
このとき眼16から見た虚像は、図6(b)に示すよう
に曲面26で示される位置にある像ということになる。
すなわち、曲面26から発せられた光が眼16に入射さ
れているように見える。
[0024] In contrast, insertion of variable focus lens 9 as in the embodiment of FIG 1, the laser light output from the ideal lens 21 as shown in FIG. 6 (a), the variable focus lens
Since the focal length of the lens 9 changes according to the depth signal,
An image is not formed on the focal plane 23 but a real image is formed on the curved surface 25. As a result, all of the laser light incident on the eye 16 via the ideal lens 22 does not form an image on the fundus 24, and only the laser light corresponding to the distance at which the eye 16 is focused is on the fundus 24. Will be imaged. Therefore,
At this time, the virtual image viewed from the eye 16 is an image at a position indicated by the curved surface 26 as shown in FIG.
That is, the light emitted from the curved surface 26 appears to be incident on the eye 16.

【0025】その結果、人間の眼のピント調節機能に対
応して3次元物体を実際に見ているように、近くもの
と遠くのものとでピントの違いが発生し、立体感を得る
ことができる。
[0025] It is found, in response to the focusing function of the human eye as actually see a three-dimensional object, the focus differences occur in the vicinity of those and a distant, to obtain a stereoscopic effect Can be.

【0026】以上においては、像を単眼で観察する場合
の実施例を説明したが、両眼で観察する場合においては
図7に示す実施例のように構成することができる。
In the above, the embodiment in the case of observing the image with a single eye has been described. However, in the case of observing the image with both eyes, the embodiment can be configured as shown in FIG.

【0027】この実施例の場合、RGBレーザ31より
出射されたレーザ光がビームスプリッタ(ハーフプリズ
ム)32により、右眼用のレーザ光と左眼用のレーザ光
とに2分割される。右眼用のレーザ光は、ダイクロイッ
クミラー33aR,33aG,ミラー33aBにより、
RGB3色の成分に分割され、レンズ34aR,34a
G,34aBによりビームの形状が調整された後、音響
光学変調器35aR,35aG,35aBにそれぞれ
される。これらの音響光学変調器35aR,35a
G,35aBには、映像信号供給回路49aR,49a
G,49aBよりそれぞれR,G,Bの映像信号が供給
されており、これらの映像信号に対応して入射されたレ
ーザ光が光変調される。音響光学変調器35aR,35
aG,35aBより出射されたレーザ光は、レンズ36
aR,36aG,36aBによりビームの形状が整えら
れた後、ミラー37aR、ダイクロイックミラー37a
G,37aBにより再び1本のレーザ光に合成された
後、可変焦点レンズ38aに入射される。可変焦点レン
ズ38aは、奥行き信号発生回路39aが出射する右眼
用の奥行き信号に対応して、その焦点距離が変化する。
可変焦点レンズ38aより出射されたレーザ光は偏光ビ
ームスプリッタ41に入射され、そこを透過する。
In the case of this embodiment, the RGB laser 31
The emitted laser light is split by a beam splitter (half prism) 32 into a right-eye laser light and a left-eye laser light. The laser light for the right eye is emitted by dichroic mirrors 33aR, 33aG, and mirror 33aB.
Each of the lenses 34aR and 34a is divided into three components of RGB.
G, after the shape of the beam is adjusted by 34ab, acousto-optic modulator 35aR, 35aG, enter each 35aB
It is elevation. These acousto-optic modulators 35aR, 35a
G and 35aB include video signal supply circuits 49aR and 49a.
R, G, and B video signals are supplied from G and 49aB, respectively, and the incident laser light is optically modulated in accordance with these video signals. Acousto-optic modulators 35aR, 35
The laser light emitted from aG and 35aB is
After the beam shape is adjusted by aR, 36aG and 36aB, mirror 37aR and dichroic mirror 37a
After being combined into one laser beam again by G and 37aB, the laser beam is incident on the varifocal lens 38a. The varifocal lens 38a changes its focal length in response to the right-eye depth signal emitted by the depth signal generation circuit 39a.
The laser light emitted from the varifocal lens 38a enters the polarization beam splitter 41 and passes therethrough.

【0028】一方、ビームスプリッタ32により分割さ
れた左眼用のレーザ光は、ダイクロイックミラー33b
R,33bGおよびミラー33bBにより、RGB3本
のレーザ光に分割される。これらのレーザ光は、レンズ
34bR,34bG,34bBにより所定の断面形状に
調整された後、音響光学変調器35bR,35bG,3
5bBにそれぞれ入射される。これらの音響光学変調器
35bR,35bG,35bBは、映像信号供給回路4
9bR,49bG,49bBより供給されるRGBの映
像信号に対応して入射されたレーザ光を光変調する。光
変調されたレーザ光は、レンズ36bR,36bG,3
6bBによりその断面形状が調整された後、ダイクロイ
ックミラー37bR,37bGおよびミラー37bBに
より1本のレーザ光に合成される。
On the other hand, the laser light for the left eye split by the beam splitter 32 is applied to a dichroic mirror 33b.
The laser beam is divided into three RGB laser beams by R, 33bG and mirror 33bB. These laser beams are adjusted to a predetermined cross-sectional shape by lenses 34bR, 34bG, 34bB, and then acousto-optic modulators 35bR, 35bG, 3
They are respectively incident on 5bb. These acousto-optic modulators 35bR, 35bG, 35bB are connected to the video signal supply circuit 4
The incident laser light is modulated in accordance with the RGB video signals supplied from 9bR, 49bG, and 49bB. The light-modulated laser light is supplied to lenses 36bR, 36bG, 3
After its cross-sectional shape is adjusted by 6bB, it is combined into one laser beam by dichroic mirrors 37bR and 37bG and mirror 37bB.

【0029】この1本のレーザ光は、可変焦点レンズ3
8bに入射される。可変焦点レンズ38bの焦点距離
は、奥行き信号供給回路39bより供給される左眼用の
奥行き信号に対応して変化される。可変焦点レンズ38
bより出射されたレーザ光は、1/2波長板40に入射
される。RGBレーザ31より出射されたレーザ光は、
直線偏光状態となっており、その偏光面が1/2波長板
40を透過することにより90度回転される。その結
果、可変焦点レンズ38aより入射されたレーザ光は偏
光ビームスプリッタ41を透過するが、可変焦点レンズ
38bより1/2波長板40を介して入射されたレーザ
光は、偏光ビームスプリッタ41で反射され、可変焦点
レンズ38aより入射されたレーザ光と合成される。
This one laser beam is applied to the varifocal lens 3
8b. The focal length of the varifocal lens 38b is changed in accordance with the left-eye depth signal supplied from the depth signal supply circuit 39b. Variable focus lens 38
The laser beam emitted from b is incident <br/> to 1/2-wavelength plate 40. The laser light emitted from the RGB laser 31 is
It is in a linear polarization state, and its polarization plane is rotated by 90 degrees by transmitting through the half-wave plate 40. As a result, the laser light incident from the varifocal lens 38a passes through the polarization beam splitter 41, but the laser light incident from the varifocal lens 38b via the half-wave plate 40 is reflected by the polarization beam splitter 41. Then, it is combined with the laser light incident from the variable focus lens 38a.

【0030】偏光ビームスプリッタ41より出射された
レーザ光は、ポリゴンミラー42に入射され、走査信号
供給回路50より供給される水平走査信号に対応して水
平方向に走査される。また、ポリゴンミラー42により
反射されたレーザ光は、ガルバノミラー43に入射さ
れ、走査信号供給回路50が出射する垂直走査信号に対
応して垂直走査方向に走査される。
The laser beam emitted from the polarizing beam splitter 41 is incident on a polygon mirror 42 and is scanned in the horizontal direction in accordance with a horizontal scanning signal supplied from a scanning signal supply circuit 50. The laser light reflected by the polygon mirror 42 is incident on the galvano mirror 43 and is scanned in the vertical scanning direction according to the vertical scanning signal emitted from the scanning signal supply circuit 50.

【0031】このようにして、水平および垂直走査方向
に走査されたレーザ光は、 ンズ44,45を介して偏
光ビームスプリッタ46に入射される。上述したよう
に、右眼用のレーザ光と左眼用のレーザ光とはその偏光
面の方向が相互に90度異なっている。従って、右眼用
のレーザ光は偏光ビームスプリッタ46を透過して、ミ
ラー47aに入射され、そこで反射されて右眼48aに
入射される。また、左眼用のレーザ光は偏光ビームスプ
リッタ46で反射され、さらにミラー47bで反射され
て左眼48bに入射される。
[0031] In this way, the laser beam scanned in the horizontal and vertical scanning direction is incident on the polarization beam splitter 46 through the lenses 44 and 45. As described above, the directions of the polarization planes of the laser light for the right eye and the laser light for the left eye are different from each other by 90 degrees. Accordingly, the laser light for the right eye passes through the polarizing beam splitter 46, enters the mirror 47a, is reflected there, and enters the right eye 48a. The laser light for the left eye is reflected by the polarization beam splitter 46, further reflected by the mirror 47b, and made incident on the left eye 48b.

【0032】このようにして図7の実施例においては、
両眼で3次元画像を観察することができる。
Thus, in the embodiment of FIG.
A three-dimensional image can be observed with both eyes.

【0033】図1の実施例の場合においては、人間の眼
のピント調節機能によってのみ3次元画像を見るように
している。しかしながら図7の実施例においては、ピン
ト調節機能の他、両眼視差、輻輳により3次元画像を観
察することができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, a three-dimensional image is viewed only by the function of adjusting the focus of the human eye. However, in the embodiment of FIG. 7, in addition to the focus adjustment function, a three-dimensional image can be observed by binocular parallax and convergence.

【0034】また、いずれの実施例の場合もスクリーン
等を介さずに虚像を観察していることになるので、上述
した表2の分類に対応させると、空間像表示に分類され
ることになる。
In each of the embodiments, a virtual image is observed without passing through a screen or the like. Therefore, when the virtual images are observed according to the classification in Table 2, the images are classified into aerial image display. .

【0035】なお、上述した可変焦点レンズ9,38
a,38bは、液晶レンズあるいはEOレンズにより構
成することができる。また、1次元の可変焦点シリンド
リカルレンズを組み合わせて用いることもできる。勿論
通常のレンズとの組み合わせレンズであってもよい。液
晶レンズについては、例えば「液晶レンズの研究」
(「光学」第18巻第12号(1989年12月))に
紹介されており、また、EOレンズについては「EO材
料と透明電極でEOレンズを試作」(「OplusE」(1
990年3月))に紹介されている。
The variable focus lenses 9 and 38 described above
a and 38b can be constituted by a liquid crystal lens or an EO lens. In addition, a one-dimensional variable focus cylindrical lens can be used in combination. Of course, a combination lens with an ordinary lens may be used. For the liquid crystal lens, for example, "Research on liquid crystal lens"
(“Optics,” Vol. 18, No. 12, December 1989). Regarding the EO lens, “Prototype EO lens using EO material and transparent electrode” (“OplusE” (1)
March 990)).

【0036】なお、可変焦点レンズに与える奥行き信号
に、光学系のレンズの球面収差、像面湾曲などの収差、
像の歪、さらに観察者の視力の相違によるピント調節
(視度調節)に関する情報で補正を加えるようにするこ
とも可能である。
The depth signal given to the variable focus lens includes aberrations such as spherical aberration and field curvature of the lens of the optical system.
It is also possible to make corrections based on information relating to image distortion and focus adjustment (diopter adjustment) due to differences in the visual acuity of the observer.

【0037】可変焦点光学系としては可変焦点レンズの
他、可変焦点ミラーを用いることも可能である。
As the variable focus optical system, it is possible to use a variable focus mirror in addition to the variable focus lens.

【0038】また、上記方式においては、ラスタスキャ
ン方式を実施例としたがベクタ方式の場合にも本発明の
適用は可能である。
In the above system, the raster scan system has been described as an embodiment, but the present invention can be applied to a vector system.

【0039】さらに、上記実施例においては、レーザ光
源61が赤、緑、青の波長か らなるRGBレーザ1によ
り構成されているとしたが、1つの波長を出力 するレー
ザ光源を用いることにより単色の画像を表示することも
可能であ る。また、レーザ光源の波長は、赤、緑、青に
限らず、複数波長を用いる ことにより、色の再現範囲を
広げることができる。
Further, in the above embodiment, the laser light
Source 61 is red, green, to the wavelength or Ranaru RGB laser 1 of the blue
The laser that outputs one wavelength
It is also possible to display a single color image by using the light source
Possible Ru Der. The wavelength of the laser light source is red, green, and blue.
Not limited to this, the color reproduction range can be increased by using multiple wavelengths.
Can be spread.

【0040】またさらに、上記実施例においては、レー
ザ光源61と光変調装置62 を別々に設けているが、半
導体レーザのような直接変調可能なレーザ光源 を用いる
ことにより、それらの構成を1つにまとめることも可能
である。
Further, in the above embodiment, the laser
Although the light source 61 and the light modulation device 62 are provided separately,
Use a laser source that can be directly modulated, such as a conductor laser
It is also possible to combine those configurations into one
It is.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上の如く本発明の直視型画像表示装置
によれば、可変焦点光学系により映像信号に対応する奥
行き信号に対応して焦点を変化させ、かつ、走査手段に
より走査したレーザ光を眼の網膜上に直接結像するよう
にしたので、次のような効果を有する。 (1)構成が簡単である。 (2)3次元画像の大きさが投射光学系の前段までの視
野角のみで決定され、大きな3次元画像を表示する場合
においても装置を大型化する必要がない。 (3)NTSC,PAL,SECAM,HDTVなどの
現行のテレビジョン方式の表示が可能である。 (4)他の奥行き標本化方式のディスプレイに較べ、フ
ァントムイメージが発生せず良質な3次元画像を得るこ
とができる。 (5)高速駆動可能な可変焦点光学系を使用すれば、テ
レビジョン信号の立体化も可能である。
As described above, according to the direct-view image display apparatus of the present invention, the depth corresponding to the video signal is obtained by the variable focus optical system.
Since the focal point is changed according to the going signal and the laser beam scanned by the scanning means is directly imaged on the retina of the eye, the following effects are obtained. (1) The configuration is simple. (2) The size of the three-dimensional image is determined only by the viewing angle up to the previous stage of the projection optical system, and there is no need to increase the size of the apparatus even when displaying a large three-dimensional image. (3) It is possible to display current television systems such as NTSC, PAL, SECAM, and HDTV. (4) Compared with other depth sampling type displays, a high-quality three-dimensional image can be obtained without generating a phantom image. (5) If a variable-focus optical system capable of high-speed driving is used, a three-dimensional television signal can be obtained.

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

【図1】図2(a)に示した実施例のより具体的な構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a more specific configuration of the embodiment shown in FIG.

【図2】本発明の直視型画像表示装置の一実施例の構成
を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment of a direct-view image display device according to the present invention.

【図3】本発明の直視型画像表示装置の他の実施例の構
成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the direct-view image display device of the present invention.

【図4】本発明の直視型画像表示装置のさらに他の実施
例の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of still another embodiment of the direct-view image display device of the present invention.

【図5】図1の実施例の動作を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the embodiment in FIG. 1;

【図6】図1の実施例の動作を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the embodiment in FIG. 1;

【図7】図1の実施例を両眼式に発展させた実施例の構
成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an embodiment obtained by developing the embodiment of FIG. 1 into a binocular system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 RGBレーザ 4R,4G,4B 音響光学変調器 5R,5G,5B 映像信号供給回路 9 可変焦点レンズ 10 奥行き信号供給回路 11 ポリゴンミラー 12 ガルバノミラー 13 走査信号供給回路 14,15 レンズ 16 眼Reference Signs List 1 RGB laser 4R, 4G, 4B Acousto-optic modulator 5R, 5G, 5B Video signal supply circuit 9 Variable focus lens 10 Depth signal supply circuit 11 Polygon mirror 12 Galvano mirror 13 Scanning signal supply circuit 14, 15 lens 16 eyes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−90153(JP,A) 特開 平2−251927(JP,A) 特開 平3−2790(JP,A) 特開 昭62−77794(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09G 3/02 G02B 26/10 H04N 13/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-90153 (JP, A) JP-A-2-251927 (JP, A) JP-A-3-2790 (JP, A) JP-A 62-90 77794 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G09G 3/02 G02B 26/10 H04N 13/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 レーザ光を出射する光源と、 前記光源または前記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、前記映像信号に対応する奥行き信号に対応して、前記変
調手段が変調した前記レーザ光の焦点を変化させる 可変
焦点光学系と、 前記レーザ光を走査信号によって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投射光
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 that emits laser light; a modulating unit that optically modulates the light source or the laser light emitted from the light source with a video signal; and a modulation unit that responds to a depth signal corresponding to the video signal.
A variable focus optical system for changing the focus of the laser light modulated by the adjusting means; a scanning means for scanning the laser light with a scanning signal; and a projection optical system for forming an image of the scanned laser light on a retina of an eye. And a direct-view image display device.
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