JP3373482B2 - Retinal display device - Google Patents

Retinal display device

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JP3373482B2
JP3373482B2 JP2000108425A JP2000108425A JP3373482B2 JP 3373482 B2 JP3373482 B2 JP 3373482B2 JP 2000108425 A JP2000108425 A JP 2000108425A JP 2000108425 A JP2000108425 A JP 2000108425A JP 3373482 B2 JP3373482 B2 JP 3373482B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は網膜ディスプレー装置に
関するものであり、更に詳しくは、眼球の網膜上に直接
的に可視光線を投影し目的の映像焦点を結ばせる網膜デ
ィスプレー装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a retinal display device, and more particularly to a retinal display device capable of projecting a visible ray directly onto the retina of an eyeball to focus a desired image.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的なディスプレー装置には、ブラウ
ン管,LCD(Liquid Crystal Display)パネル等の表示
デバイスが必要とされる。これらの表示デバイスは大き
な空間を占めるため、映像表示装置全体が大型化し、設
置場所には大きなスペースが必要となる。
2. Description of the Related Art A general display device requires a display device such as a cathode ray tube and an LCD (Liquid Crystal Display) panel. Since these display devices occupy a large space, the entire image display device becomes large, and a large space is required at the installation location.

【0003】そこで、映像表示装置の軽量・コンパクト
化及びポータブル化を図るため、表示デバイスの不要な
網膜ディスプレー装置が、特開平4-22919号,同4-23579
号,特開昭49-45629号,同49-45630号,同49-45632号等
で提案されている。
Therefore, in order to reduce the weight and size of the image display device and to make it portable, a retina display device that does not require a display device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-22919 and 4-23579.
JP-A-49-45629, JP-A-49-45630, JP-A-49-45632 and the like.

【0004】特開平4-22919号,同4-23579号公報に開示
されている網膜ディスプレー装置は、液晶パネルの映像
を直接眼球の網膜に投影する構成となっている。一方、
特開昭49-45629号,同49-45630号,同49-45632号公報に
開示されている網膜ディスプレー装置は、映像信号によ
って輝度変調された光源からの光を、直接眼球の網膜に
2次元的に走査展開して映像を形成する構成となってい
る。
The retinal display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-22919 and 4-23579 has a structure in which an image on a liquid crystal panel is directly projected onto the retina of an eyeball. on the other hand,
The retinal display device disclosed in JP-A-49-45629, JP-A-49-45630, and JP-A-49-45632 two-dimensionally outputs light from a light source whose brightness is modulated by a video signal directly to the retina of an eyeball. The image is formed by scanning and expanding the image.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、液晶パネルを
用いた上記網膜ディスプレー装置には、次のような問題
がある。すなわち、液晶パネル上には常に平面的な映像
が形成されるにもかかわらず、視力や網膜のカーブには
個人差があるため、ピントの合った映像が観察されるよ
うにするには、装置の使用者ごとに、近視,遠視,乱視
等の眼の特性に応じた視度,収差補正等の光学的調整を
行わなければならないといった問題がある。特に、左右
の眼の視力が異なる場合等では調整が難しく、適正に調
整されていないと眼に大きな負担がかかるといった問題
がある。
However, the above-mentioned retinal display device using a liquid crystal panel has the following problems. That is, although a flat image is always formed on the liquid crystal panel, there are individual differences in the visual acuity and the curve of the retina. There is a problem in that each user must make optical adjustments such as diopter and aberration correction according to eye characteristics such as myopia, hyperopia, and astigmatism. In particular, adjustment is difficult when the visual acuity of the left and right eyes is different, and there is a problem that a large burden is placed on the eyes if not adjusted properly.

【0006】一方、光を網膜上に2次元的に走査展開す
る上記構成では、光学系(対物レンズ)の焦点調節が考慮
されていないため、前記液晶パネルを用いた従来例と同
様に、装置の使用者ごとに、眼の特性に応じた光学的調
整を行わなければならないといった問題がある。また、
映像信号によって輝度変調された光から同期信号を検出
して用いているため、光偏向器の誤動作により画質が低
下しやすいといった問題もある。
On the other hand, in the above-mentioned structure in which light is two-dimensionally scanned and developed on the retina, focus adjustment of the optical system (objective lens) is not taken into consideration, so that the apparatus is similar to the conventional example using the liquid crystal panel. There is a problem in that each user must make optical adjustments according to the characteristics of the eye. Also,
Since the synchronization signal is detected from the light whose brightness is modulated by the video signal and used, there is a problem that the image quality is likely to be deteriorated due to a malfunction of the optical deflector.

【0007】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであって、近視,遠視,乱視等の眼の特性に応じた視
度,収差補正等の光学的調整が不要で、適正な映像を形
成するコンパクトな網膜ディスプレー装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and it is not necessary to perform optical adjustment such as diopter correction and aberration correction according to eye characteristics such as myopia, hyperopia, and astigmatism, and a proper image can be obtained. It is an object of the present invention to provide a compact retinal display device that forms an eye.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の網膜ディスプレー装置は、眼球の網膜上に直接
可視光線を照射することにより、映像を認識させる網膜
ディスプレー装置において、映像信号を前記可視光線に
変換する発光手段と,微小なビームスポットが形成され
るように前記可視光線を集光する収束光学系と,該収束
光学系によって集光された可視光線が網膜上において合
焦するように、前記網膜からの反射光によって網膜上の
合焦状態を検出するとともに該検出信号に基づいて前記
収束光学系を駆動制御する自動焦点調節手段と,前記映
像信号に基づき前記可視光線を偏向させる光偏向手段
と,を備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a retinal display device of the present invention is a retinal display device for recognizing an image by directly irradiating a visible ray on the retina of an eyeball, and A light emitting means for converting into visible light, a converging optical system for converging the visible light so that a minute beam spot is formed, and a visible light condensed by the converging optical system are focused on the retina. In addition, an autofocus adjusting means for detecting a focused state on the retina by the reflected light from the retina and drivingly controlling the converging optical system based on the detection signal, and deflecting the visible light based on the video signal And a light deflecting means.

【0009】更に、前記網膜上に形成される映像の全面
について自動焦点調節を行う他、遠近感を認識させるよ
うに焦点を部分的に外して自動焦点調節を行ったり、立
体感や遠近感を認識させるように左右の眼球の映像にズ
レを持たせることもできる。
Further, in addition to performing automatic focus adjustment on the entire surface of the image formed on the retina, the focus is partially removed so that the perception of perspective is performed, and autostereoscopic and perspective effects are provided. The images of the left and right eyeballs may be offset so that they can be recognized.

【0010】[0010]

【作用】このような構成によると、発光手段によって映
像信号から変換された可視光線が、収束光学系によって
集光し、光偏向手段によって偏向するに際して、自動焦
点調節手段が収束光学系を駆動して、可視光線を網膜上
において合焦させる。従って、網膜上のいずれの部分に
おいても可視光線は合焦状態を保つため、眼の特性によ
らず、認識される映像も常に合焦状態となる。
According to this structure, when the visible light converted from the image signal by the light emitting means is condensed by the converging optical system and is deflected by the light deflecting means, the automatic focus adjusting means drives the converging optical system. The visible light is focused on the retina. Therefore, visible light remains in focus on any part of the retina, so that the recognized image is always in focus regardless of the characteristics of the eye.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明の一実施例の概略構成を示すブロッ
ク図である。図2はその要部構成を示す斜視図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the main part thereof.

【0012】本実施例の網膜ディスプレー装置は、眼球
20の網膜25上に直接可視光線を照射することによ
り、映像を認識させる網膜ディスプレー装置であり、主
として次のような構成になっている。即ち、図1に示す
ように、入力端子9から入力された映像信号を可視光線
に変換する発光ダイオード(以下、「LED」という)2
と,その可視光線を集光する収束光学系8と,収束光学
系8によって集光された可視光線が網膜25上において
合焦するように、前記収束光学系8を駆動制御する自動
焦点調節手段10と,前記映像信号に基づき前記可視光
線を偏向させる(即ち、発光角度を変化させる)光偏向装
置18とを備えた構成となっている。
The retinal display device of the present embodiment is a retinal display device for recognizing an image by directly irradiating the retina 25 of the eyeball 20 with visible light, and is mainly configured as follows. That is, as shown in FIG. 1, a light emitting diode (hereinafter, referred to as “LED”) 2 that converts a video signal input from the input terminal 9 into visible light 2
And a converging optical system 8 for condensing the visible light, and an automatic focus adjusting means for driving and controlling the converging optical system 8 so that the visible light condensed by the converging optical system 8 is focused on the retina 25. 10 and a light deflecting device 18 that deflects the visible light (that is, changes the emission angle) based on the video signal.

【0013】LED2は、増幅器1で増幅された映像信
号によって輝度変調された単色の可視光線を発する発光
手段である。このLED2に固定の集光用光学系を設け
ることによって、LED2から放射された光の有効利用
を図ることができる。
The LED 2 is a light emitting means for emitting a monochromatic visible light whose brightness is modulated by the video signal amplified by the amplifier 1. By providing a fixed condensing optical system on the LED 2, it is possible to effectively use the light emitted from the LED 2.

【0014】LED2の代わりに、半導体レーザ等の他
の発光手段を用いてもよい。その場合、回折によるビー
ムの広がりを無視できるのであれば、収束光学系8や自
動焦点調節手段10を用いずにレーザビーム自身の鋭い
指向性のみを利用して網膜25上を走査してもよい。し
かし、網膜25の大きさに対するレーザビームスポット
の大きさを考慮すると、高精度の映像を形成するために
は、収束光学系8を用いて網膜25上により微小なビー
ムスポットが形成されるようにするのが好ましい。
Instead of the LED 2, other light emitting means such as a semiconductor laser may be used. In that case, if the spread of the beam due to diffraction can be ignored, the retina 25 may be scanned using only the sharp directivity of the laser beam itself without using the converging optical system 8 and the automatic focusing means 10. . However, in consideration of the size of the laser beam spot with respect to the size of the retina 25, in order to form a highly accurate image, the focusing optical system 8 is used to form a finer beam spot on the retina 25. Preferably.

【0015】本実施例に用いられているLED2は、単
色発光を行うものであるが、図4に示すように、入力端
子9(図1)から入った映像信号R,G,Bによって、そ
れぞれR,G,Bの3原色発光を行うLED2R,2
G,2Bを用いて、カラー表示を行う構成としてもよ
い。
The LED 2 used in this embodiment emits monochromatic light, and as shown in FIG. 4, it is respectively supplied with the video signals R, G and B from the input terminal 9 (FIG. 1). LEDs 2R, 2 that emit three primary colors of R, G, B
G and 2B may be used to perform a color display.

【0016】前記入力端子9から入力される映像信号
は、テレビカメラ,テレビチューナ,VTR等の映像信
号源から送られてくるものである。入力端子9の構造
は、前記映像信号源の出力端子と着脱自在に接続されう
るように、コネクタ構造になっているのが好ましい。コ
ネクタ構造とすることにより、取扱いが容易になるとと
もに、装置全体のコンパクト化,ポータブル化が可能に
なる。また、映像信号源を適宜選択することができるの
で、用途の多様化が可能になる。
The video signal input from the input terminal 9 is sent from a video signal source such as a television camera, a television tuner, a VTR or the like. The structure of the input terminal 9 is preferably a connector structure so that it can be detachably connected to the output terminal of the video signal source. By adopting a connector structure, handling becomes easy and the entire device can be made compact and portable. Further, since the video signal source can be selected as appropriate, the applications can be diversified.

【0017】収束光学系8は、LED2から発せられた
可視光線を集光して網膜25上に微小なビームスポット
を形成する。それとともに、後述する光学系駆動手段7
によって光軸方向に移動するフォーカシングレンズとし
ても機能する。
The converging optical system 8 condenses the visible light emitted from the LED 2 to form a minute beam spot on the retina 25. At the same time, an optical system driving means 7 described later
It also functions as a focusing lens that moves in the optical axis direction.

【0018】本実施例では自動焦点調節装置10によっ
て、網膜25上の映像形成領域30の走査中、常にピン
ト調整が行われるので、LED2から網膜25に至る光
路中のいずれの位置に収束光学系8を配置してもよい。
よって、装置の設計上の自由度が高いといったメリット
がある。
In this embodiment, the automatic focus adjustment device 10 constantly adjusts the focus during scanning of the image forming area 30 on the retina 25. Therefore, the focusing optical system can be located at any position in the optical path from the LED 2 to the retina 25. 8 may be arranged.
Therefore, there is an advantage that the degree of freedom in designing the device is high.

【0019】前記自動焦点調節手段10は、前記収束光
学系8をその光軸(ここでは、眼球20の光軸と一致
し、Z軸に対して平行である)の方向に沿って移動させ
る光学系駆動手段7と,網膜25からの反射光を受光す
るフォトセンサ4と,フォトセンサ4の受光面積に応じ
た信号を出力する検出器5と,検出器5からの信号に基
づいて前記光学系駆動手段7の動作を制御する焦点制御
回路(Z軸コントローラ)6とから構成されている。
The automatic focusing means 10 is an optical system for moving the converging optical system 8 along the direction of its optical axis (here, it coincides with the optical axis of the eyeball 20 and is parallel to the Z axis). System drive means 7, a photosensor 4 that receives the reflected light from the retina 25, a detector 5 that outputs a signal corresponding to the light receiving area of the photosensor 4, and the optical system based on the signal from the detector 5. And a focus control circuit (Z-axis controller) 6 for controlling the operation of the driving means 7.

【0020】前記網膜25からの反射光は、図2に示す
ように、LED2から網膜25に向けて可視光線を導く
(実線矢印)後記プリズム16,17等の要素中を逆に進
む(破線矢印)ため、LED2の下流側に配されたプリズ
ム3によって、LED2から網膜25に向かう光路から
分離される。つまり、プリズム3は、ビームスプリッタ
として機能する。分離された反射光は、次のようにして
焦点検出に用いられる。
The reflected light from the retina 25 guides visible light from the LED 2 toward the retina 25, as shown in FIG.
(Solid line arrow) Since the light travels backward in the elements such as the prisms 16 and 17 (broken line arrow), the prism 3 arranged downstream of the LED 2 separates the optical path from the LED 2 toward the retina 25. That is, the prism 3 functions as a beam splitter. The separated reflected light is used for focus detection as follows.

【0021】図3に、網膜25とフォトセンサ4との位
置関係を示す。尚、同図中、プリズム3,16,17等
は省略する。フォトセンサ4は、同図に示すようにアレ
イ状にフォトダイオード素子4aが複数配されたユニッ
トとして用いられる。網膜25の表面に向けて収束する
可視光線B1,B2,B3は、前記プリズム3等で反射
された後フォトセンサ4を照射する。ここで、前ピンの
場合には、網膜25に対する入射光B1は反射光B3と
なり、フォトセンサ4の範囲A1を照射する。合焦の場
合には、網膜25に対する入射光B2は反射光B2の光
路を戻り、フォトセンサ4の範囲A2を照射する。後ピ
ンの場合には、網膜25に対する入射光B3は反射光B
1となり、フォトセンサ4の範囲A3を照射する。
FIG. 3 shows the positional relationship between the retina 25 and the photosensor 4. In the figure, the prisms 3, 16 and 17 are omitted. The photosensor 4 is used as a unit in which a plurality of photodiode elements 4a are arranged in an array as shown in FIG. The visible light rays B1, B2, B3 that converge toward the surface of the retina 25 are reflected by the prism 3 and the like, and then irradiate the photosensor 4. Here, in the case of the front focus, the incident light B1 on the retina 25 becomes the reflected light B3 and illuminates the range A1 of the photosensor 4. In the case of focusing, the incident light B2 on the retina 25 returns to the optical path of the reflected light B2 and illuminates the range A2 of the photosensor 4. In the case of the rear focus, the incident light B3 on the retina 25 is the reflected light B
It becomes 1 and the range A3 of the photo sensor 4 is irradiated.

【0022】このように、フォトセンサ4に対する照射
面積の違い(A1>A2>A3)により、ピント状態を知
ることができるのである。つまり、アレイ状に配された
複数のフォトダイオード素子4aのうち、受光したもの
がどれか、又は受光した個数はいくつか等の受光面積の
情報を意味する信号が、図1に示すように検出器5から
焦点制御回路6に送られ、その信号に基づいて焦点制御
回路6が光学系駆動手段7を動作させることになる。こ
のように、眼のピントのズレがフィードバックされるこ
とによって、網膜25上に形成される映像の全面につい
て焦点調節が行われ、ビームスポットの合焦状態が保た
れるのである。
As described above, the focus state can be known by the difference in the irradiation area with respect to the photosensor 4 (A1>A2> A3). That is, among the plurality of photodiode elements 4a arranged in an array, a signal indicating light receiving area information such as which one has received light or how many have received light is detected as shown in FIG. It is sent from the device 5 to the focus control circuit 6, and the focus control circuit 6 operates the optical system driving means 7 based on the signal. By thus feeding back the focus shift of the eye, the focus adjustment is performed on the entire surface of the image formed on the retina 25, and the focused state of the beam spot is maintained.

【0023】図2に示すように、網膜25上のX−Y軸
で規定される映像形成領域30を一通り走査した後にお
いては、その走査時に記憶学習したデータに基づいて、
2回目以降の走査時の焦点調節を行うように構成しても
よい。例えば、ファジー制御を採用してもよい。また、
所定時間ごと又は所定走査回数ごとに焦点検出,焦点調
節を行う構成としてもよい。これらの構成によれば、光
学系駆動手段7の動作を高速・円滑に行うことができ
る。
As shown in FIG. 2, after the image forming area 30 defined by the XY axes on the retina 25 has been scanned once, based on the data learned by memory during the scanning,
The focus may be adjusted during the second and subsequent scans. For example, fuzzy control may be adopted. Also,
The focus detection and focus adjustment may be performed every predetermined time or every predetermined number of scans. According to these configurations, the operation of the optical system driving means 7 can be performed at high speed and smoothly.

【0024】光学系駆動手段7(図1)としては、例え
ば、収束光学系8が固定された鏡枠を、モータ駆動のカ
ムで光軸方向に沿って前後に移動させるような構成を採
用することができる。尚、自動焦点調節装置としては、
CD(Compact Disk)プレーヤ等に用いられている自動焦
点調節装置を用いることができる。
As the optical system driving means 7 (FIG. 1), for example, a structure in which a lens frame to which the converging optical system 8 is fixed is moved back and forth along the optical axis by a motor-driven cam is adopted. be able to. As an automatic focus adjustment device,
An automatic focus adjustment device used in a CD (Compact Disk) player or the like can be used.

【0025】ところで、網膜25上に可視光線が照射さ
れると、網膜25奥の視細胞(不図示)から視神経22に
情報が伝達される。網膜25上に形成される可視光線の
ビームスポット径と視細胞の大きさとの関係から予め焦
点深度を設定し、焦点制御回路6でその焦点深度に基づ
いて焦点調節を行うことができる。網膜25上に形成さ
れる映像の全面(図2中の映像形成領域30のすべての
点)について焦点調節を行ってもよいが、例えば映像に
応じて部分的にピントを外すことにより、所定の被写界
深度を生じさせて遠近感を認識させることも可能であ
る。
When the retina 25 is irradiated with visible light, information is transmitted from the photoreceptor cells (not shown) at the back of the retina 25 to the optic nerve 22. The focus depth can be set in advance from the relationship between the beam spot diameter of visible light formed on the retina 25 and the size of photoreceptor cells, and the focus control circuit 6 can perform focus adjustment based on the focus depth. Focus adjustment may be performed on the entire surface of the image formed on the retina 25 (all points of the image forming area 30 in FIG. 2), but for example, by partially defocusing according to the image, It is also possible to generate a depth of field to recognize a sense of perspective.

【0026】光偏向装置18は、X−Y軸コントローラ
11,X軸ドライバ12,Y軸ドライバ13,ダイレク
トモータ14,15,X軸用プリズム16,Y軸用プリ
ズム17から構成されている。
The optical deflector 18 comprises an XY axis controller 11, an X axis driver 12, a Y axis driver 13, direct motors 14, 15, an X axis prism 16 and a Y axis prism 17.

【0027】光偏向装置18は、網膜25に対し、直接
的な照射及びX,Y軸方向で規定される2次元的な走査
が行われるように、映像信号から変換された可視光線を
偏向させる装置である。X,Y軸方向のそれぞれについ
て、反射面を3面有するX軸用プリズム16及びY軸用
プリズム17と,前記可視光線が前記反射面によって偏
向するようにX軸用プリズム16及びY軸用プリズム1
7を駆動するダイレクトモータ14及び15並びにその
モータ14及び15をそれぞれ駆動するX軸ドライバ1
2及びY軸ドライバ13とを独立に備えている。更に、
X軸ドライバ12及びY軸ドライバ13の動作を、前記
映像信号に基づいて同期制御するX−Y軸コントローラ
11を備えている。このように、X,Y軸のそれぞれに
ついて、独立した系により偏向を制御するようになって
いるので、網膜25上に直接的に鮮明な映像を形成する
ことができる。
The light deflecting device 18 deflects the visible light converted from the image signal so that the retina 25 is directly irradiated and two-dimensionally scanned in the X and Y axis directions. It is a device. An X-axis prism 16 and a Y-axis prism 17 having three reflecting surfaces in each of the X- and Y-axis directions, and an X-axis prism 16 and a Y-axis prism so that the visible light is deflected by the reflecting surface. 1
7 and X-axis driver 1 for driving the motors 14 and 15 respectively.
2 and the Y-axis driver 13 are independently provided. Furthermore,
An X-Y axis controller 11 for synchronously controlling the operations of the X-axis driver 12 and the Y-axis driver 13 based on the video signal is provided. As described above, since the deflection is controlled by an independent system for each of the X and Y axes, a clear image can be directly formed on the retina 25.

【0028】また、映像信号から変換された可視光線
は、プリズム16,17で反射されて網膜25上を照射
するが、プリズム16,17を駆動することにより可視
光線の走査を行うモータ14,15等は、X−Y軸コン
トローラ11によって映像信号に基づいて同期制御され
るため、例えば、ノイズとなる光によって同期信号が影
響を受けることはない。
The visible light converted from the video signal is reflected by the prisms 16 and 17 and irradiates the retina 25, but the motors 14 and 15 for scanning the visible light by driving the prisms 16 and 17. And the like are synchronously controlled by the X-Y axis controller 11 based on the video signal, so that the synchronous signal is not affected by, for example, light that becomes noise.

【0029】図2では、光偏向装置18の機械的な部分
が示されているが、収束光学系8等については図示省略
されている。同図に示すように、ダイレクトモータ1
4,15は、それぞれ固定コイル14a,15a,可動
コイル14b,15b及び軸14c,15cから成って
いる。軸14c,15cにはX,Y軸用プリズム16,
17がそれぞれ固定されており、モータ14,15がO
Nすると、軸14c,15cが一方向に回転する。尚、
ダイレクトモータ14,15としては、CDプレーヤー
等に用いられている薄型のモータを用いることができ
る。
In FIG. 2, the mechanical portion of the light deflecting device 18 is shown, but the converging optical system 8 and the like are omitted. As shown in the figure, direct motor 1
Reference numerals 4 and 15 respectively include fixed coils 14a and 15a, movable coils 14b and 15b, and shafts 14c and 15c. The axes 14c and 15c have prisms 16 for the X and Y axes,
17 are fixed, and the motors 14 and 15 are O
When N, the shafts 14c and 15c rotate in one direction. still,
As the direct motors 14 and 15, thin motors used in CD players and the like can be used.

【0030】X,Y軸用プリズム16,17は、図2に
示すように正三角柱状を成す光偏向器である。従って、
それぞれ120°の回転角度で、映像形成領域30のX,
Y軸方向の1辺の走査が完了する。X,Y軸用プリズム
16,17のような光偏向器に限らず、反射面を3面有
する正三角柱状ミラーや回転多面鏡(ポリゴンミラー),
ガルバノ式スキャナ等、従来よりレーザプリンター,フ
ァクシミリ,電子複写機等に用いられている光偏向器を
用いてもよい。ガルバノ式スキャナのように、平面鏡を
所定角度の範囲で回動させる構成では、X,Y軸用プリ
ズム16,17のように一方向の回転で走査する構成に
比べてコンパクトであるため、装置内の省スペース化を
図ることが可能である。
The X and Y axis prisms 16 and 17 are optical deflectors each having a regular triangular prism shape as shown in FIG. Therefore,
Each of the rotation angle of 120 °, X of the image forming area 30,
The scanning of one side in the Y-axis direction is completed. Not limited to optical deflectors such as the X and Y axis prisms 16 and 17, a regular triangular prism having three reflecting surfaces or a rotating polygon mirror,
An optical deflector conventionally used in laser printers, facsimiles, electronic copying machines and the like such as a galvano scanner may be used. The configuration in which the plane mirror is rotated within a predetermined angle range, like the galvano scanner, is more compact than the configuration in which the X and Y axis prisms 16 and 17 scan by rotating in one direction. It is possible to save space.

【0031】X−Y軸コントローラ11(図1)によっ
て、前記映像信号から同期信号が分離され、その同期信
号によって、X軸ドライバ12及びY軸ドライバ13が
X,Y軸用モータ14,15を駆動する。LED2から
の可視光線は、X,Y軸用モータ14,15によって回
転するプリズム14,15で偏向する。図2に示すよう
に、偏向された可視光線が映像形成領域30を走査する
ことによってラスターを形成し、視覚的には空間に2次
元的に展開された映像として、観察者に認識させる。
尚、上記可視光線による走査は、偏向周波数30Hz程度で
一定の順序により行われる。
A synchronizing signal is separated from the video signal by the XY-axis controller 11 (FIG. 1), and the synchronizing signal causes the X-axis driver 12 and the Y-axis driver 13 to drive the X-axis and Y-axis motors 14 and 15, respectively. To drive. The visible light from the LED 2 is deflected by the prisms 14 and 15 rotated by the X and Y axis motors 14 and 15. As shown in FIG. 2, the deflected visible light scans the image forming area 30 to form a raster, which is visually perceived by an observer as an image two-dimensionally developed in space.
The scanning with visible light is performed in a fixed order with a deflection frequency of about 30 Hz.

【0032】左右の眼球20の同一の映像形成領域30
に対して可視光線の走査を行ってもよいが、左右の眼球
20に対し映像形成領域30に所定量のズレを持たせる
ことにより、視差を生じさせ、結果として、立体的な映
像や遠近感をもった映像を認識させることが可能であ
る。
The same image forming areas 30 of the left and right eyes 20
Although visible light may be scanned with respect to the left and right eyes, parallax is generated by causing the left and right eyeballs 20 to have a predetermined amount of deviation in the image forming regions 30, and as a result, a stereoscopic image and perspective are obtained. It is possible to recognize images with

【0033】また、本実施例の装置を、眼球20の視界
を遮らないように頭部に固定することによって、実際に
見ているものに対するスーパーインポーズ的な表示を行
うことも可能である。例えば、視界の全面又は視界の端
に映像をオーバーラップさせた場合であっても、実際に
見ている物と2次元的に走査展開された映像との双方に
眼のピントが合っているので、眼に負担をかけることな
く、常に物と映像の双方を見ることができる。
Further, by fixing the device of this embodiment to the head so as not to obstruct the field of view of the eyeball 20, it is possible to perform superimposing display for what is actually being viewed. For example, even when the image is overlapped with the entire field of view or the edge of the field of view, the eye is focused on both the object actually viewed and the two-dimensionally scanned and expanded image. , You can always see both objects and images without straining your eyes.

【0034】このように本実施例では、直接網膜25上
に可視光線で描画する方法を採用しているので、顔の向
きに拘らず常に鮮明な画質の映像を見ることができる。
しかも、超小型構造とすることができるので、頭部に固
定して使用すれば設置場所も不要である。また、視力や
網膜形状等の特性は、人によって(つまり、眼球ごとに)
異なるが、本実施例では網膜25からの反射光により焦
点調節を行う構成となっているので、かかる特性に依存
することなく、だれでも適正な映像を見ることが可能で
ある。
As described above, in the present embodiment, since the method of directly drawing on the retina 25 with visible light is adopted, it is possible to always see a clear image regardless of the direction of the face.
Moreover, since it can be made into an ultra-compact structure, it is not necessary to install it if it is fixed to the head and used. In addition, characteristics such as visual acuity and retina shape depend on the person (that is, for each eyeball).
Although different, in the present embodiment, since the focus is adjusted by the reflected light from the retina 25, anyone can view a proper image without depending on such characteristics.

【0035】本発明の網膜ディスプレー装置は、バーチ
ャルリアリティー等に用いる映像表示装置;TV,VT
R,パソコン,映画,セキュリティシステム,プレゼン
テーションツール等に用いる映像表示装置;3次元TV
等に用いる映像表示装置;自動車,飛行機,宇宙船,船
舶,鉄道等の操縦パネル用表示装置に好適に用いること
が可能である。特に、視界に常に表示が行われている必
要がある用途には好適である。
The retina display device of the present invention is a video display device used for virtual reality or the like; TV, VT.
Video display device used for R, personal computer, movie, security system, presentation tool, etc .; 3D TV
It can be suitably used for a display device for a control panel of an automobile, an airplane, a spacecraft, a ship, a railway, etc. In particular, it is suitable for applications that require constant display in the field of view.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、眼球
の網膜上に直接可視光線を照射することにより、映像を
認識させる網膜ディスプレー装置において、映像信号を
前記可視光線に変換する発光手段と,前記可視光線を集
光する収束光学系と,該収束光学系によって集光された
可視光線が網膜上において合焦するように、前記収束光
学系を駆動制御する自動焦点調節手段と,前記映像信号
に基づき前記可視光線を偏向させる光偏向手段とを備え
た構成となっているので、近視,遠視,乱視等の眼の特
性に応じた視度,収差補正等の光学的調整が不要で、適
正な映像を形成するコンパクトな網膜ディスプレー装置
を実現することができる。
As described above, according to the present invention, in the retinal display device for recognizing an image by directly irradiating the retina of the eyeball with the visible light, the light emitting means for converting the image signal into the visible light is provided. A converging optical system for condensing the visible light, an automatic focus adjusting means for driving and controlling the converging optical system so that the visible light condensed by the converging optical system is focused on the retina, and the image. Since it is configured to include a light deflecting unit that deflects the visible light based on a signal, it is unnecessary to perform optical adjustment such as diopter and aberration correction according to eye characteristics such as myopia, hyperopia, and astigmatism. It is possible to realize a compact retinal display device that forms an appropriate image.

【0037】また、網膜上に形成される映像の焦点を部
分的に外して自動焦点調節を行うことで遠近感を認識さ
せるようにしたり、左右の眼球の映像にズレを持たせる
ことで立体感や遠近感を認識させるようにもできる。
Further, the focus of the image formed on the retina is partially defocused to perform automatic focus adjustment so that the sense of perspective is recognized, or the images of the left and right eyes are displaced to give a stereoscopic effect. It can also be made to recognize perspective.

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

【図1】本発明の実施例の構成を概略的に示すブロック
図。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の要部構成を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a main configuration of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例に用いられるフォトセンサと前
ピン,合焦及び後ピンとの関係を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a photo sensor used in an embodiment of the present invention and a front focus, a focus, and a rear focus.

【図4】本発明の実施例に用いることができるカラー表
示用発光素子の構成を示す模式図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a light emitting device for color display which can be used in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 …増幅器 2 …LED 2R,2G,2B …LED 3 …プリズム 4 …フォトセンサ 5 …検出器 6 …焦点制御回路 7 …光学系駆動手段 8 …収束光学系 9 …入力端子 18 …光偏向装置 11 …X−Y軸コントローラ 12 …X軸ドライバ 13 …Y軸ドライバ 14 …X軸用ダイレクトモータ 14a …固定コイル 14b …可動コイル 14c …軸 15 …Y軸用ダイレクトモータ 15a …固定コイル 15b …可動コイル 15c …軸 16 …X軸用プリズム 17 …Y軸用プリズム 20 …眼球 22 …視神経 25 …網膜 30 …映像形成領域 1 ... Amplifier 2 ... LED 2R, 2G, 2B ... LED 3 ... Prism 4 ... Photo sensor 5 ... Detector 6 ... Focus control circuit 7 ... Optical system driving means 8 ... Converging optical system 9… Input terminal 18 ... Optical deflector 11 ... XY controller 12 ... X-axis driver 13 ... Y-axis driver 14 ... Direct motor for X-axis 14a ... Fixed coil 14b ... Moving coil 14c ... Axis 15… Direct motor for Y-axis 15a ... Fixed coil 15b ... Moving coil 15c… Axis 16 ... X-axis prism 17 ... Y-axis prism 20 ... Eyeball 22 ... Optic nerve 25 ... Retina 30 ... Image forming area

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】眼球の網膜上に直接可視光線を照射するこ
とにより、映像を認識させる網膜ディスプレー装置にお
いて、映像信号を前記可視光線に変換する発光手段と,
微小なビームスポットが形成されるように前記可視光線
を集光する収束光学系と,該収束光学系によって集光さ
れた可視光線が網膜上において合焦するように、前記網
膜からの反射光によって網膜上の合焦状態を検出すると
ともに該検出信号に基づいて前記収束光学系を駆動制御
する自動焦点調節手段と,前記映像信号に基づき前記可
視光線を偏向させる光偏向手段と,を備えたことを特徴
とする網膜ディスプレー装置。
1. A light emitting means for converting a video signal into the visible light in a retinal display device for recognizing an image by directly irradiating the visible light on the retina of an eyeball,
A converging optical system that condenses the visible light so that a minute beam spot is formed, and a visible light condensed by the converging optical system is focused on the retina by reflected light from the retina. An auto focus adjusting means for detecting a focused state on the retina and drivingly controlling the converging optical system based on the detection signal; and a light deflecting means for deflecting the visible light based on the video signal Retina display device characterized by.
【請求項2】前記網膜上に形成される映像の全面につい
て自動焦点調節を行うことを特徴とする請求項1に記載
の網膜ディスプレー装置。
2. The retina display apparatus according to claim 1, wherein automatic focus adjustment is performed on the entire surface of the image formed on the retina.
【請求項3】前記網膜上に形成される映像の焦点を部分
的に外して自動焦点調節を行うことを特徴とする請求項
1に記載の網膜ディスプレー装置。
3. The retina display apparatus according to claim 1, wherein the focus of the image formed on the retina is partially defocused to perform automatic focus adjustment.
【請求項4】左右の眼球の映像にズレを持たせることを
特徴とする請求項1〜3に記載の網膜ディスプレー装
置。
4. The retina display device according to claim 1, wherein the images of the left and right eyes are misaligned.
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