JPH11160650A - 画像表示装置 - Google Patents
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- JPH11160650A JPH11160650A JP9326706A JP32670697A JPH11160650A JP H11160650 A JPH11160650 A JP H11160650A JP 9326706 A JP9326706 A JP 9326706A JP 32670697 A JP32670697 A JP 32670697A JP H11160650 A JPH11160650 A JP H11160650A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
- H04N5/7475—Constructional details of television projection apparatus
- H04N5/7491—Constructional details of television projection apparatus of head mounted projectors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
-
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-
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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- G02B27/017—Head mounted
- G02B2027/0178—Eyeglass type
Abstract
(57)【要約】
【課題】十分大きな視野を持つ画像を表示でき且つ非常
に軽量な眼鏡型の画像表示装置を実現する。 【解決手段】眼鏡のレンズ1を顔面前方に支持する眼鏡
フレームの蔓部4に、光源と可動ミラーにより構成され
映像信号により変調された光ビームを可動ミラーにより
偏向走査し走査光ビームを出力する光スキャナ5とを備
えると共に、レンズ1の顔面側凹状曲面の左右部分にそ
れぞれ形成された第1の曲面ミラー2、第2の曲面ミラ
ー3を備え、これら曲面ミラー2、3により、光スキャ
ナ5からの走査光ビームを順にそれぞれ反射および集光
し、眼球6の瞳7に投射させる。
に軽量な眼鏡型の画像表示装置を実現する。 【解決手段】眼鏡のレンズ1を顔面前方に支持する眼鏡
フレームの蔓部4に、光源と可動ミラーにより構成され
映像信号により変調された光ビームを可動ミラーにより
偏向走査し走査光ビームを出力する光スキャナ5とを備
えると共に、レンズ1の顔面側凹状曲面の左右部分にそ
れぞれ形成された第1の曲面ミラー2、第2の曲面ミラ
ー3を備え、これら曲面ミラー2、3により、光スキャ
ナ5からの走査光ビームを順にそれぞれ反射および集光
し、眼球6の瞳7に投射させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は画像表示装置に関
し、特に、小型、軽量化された眼鏡型の画像表示装置に
関する。
し、特に、小型、軽量化された眼鏡型の画像表示装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、映像信号により変調された光
ビームを偏向し水平走査および垂直走査し、この走査光
ビームが、投射光学系により瞳に投射され、網膜上に結
像されて走査画像を表示する画像表示装置が、種々提案
されている。これら画像表示装置の方式は、光源から出
射された光が効率よく眼に入るため、低消費電力の画像
表示装置を実現できるという特徴をもつ。
ビームを偏向し水平走査および垂直走査し、この走査光
ビームが、投射光学系により瞳に投射され、網膜上に結
像されて走査画像を表示する画像表示装置が、種々提案
されている。これら画像表示装置の方式は、光源から出
射された光が効率よく眼に入るため、低消費電力の画像
表示装置を実現できるという特徴をもつ。
【0003】例えば、特開平4−100088号公報に
は、レーザ光を音響光学偏向器で横方向走査を行い、ガ
ルバノメトリックミラーで垂直方向の走査を行い、2枚
のレンズで結像系を構成した直視型画像表示装置が提案
されている。
は、レーザ光を音響光学偏向器で横方向走査を行い、ガ
ルバノメトリックミラーで垂直方向の走査を行い、2枚
のレンズで結像系を構成した直視型画像表示装置が提案
されている。
【0004】また、特開平6−138499号公報に
は、眼鏡に組み込まれた画像表示装置として、直接網膜
スキャン・ディスプレイが提案されている。図6は、こ
の直接網膜スキャン・ディスプレイの構成を示す構成図
である。この直接網膜スキャン・ディスプレイは、眼鏡
レンズなどの反射器101、光スキャナ102、ファイ
バ・リレー104、レーザ源105、フレーム106を
備え、フレーム106の蔓部に設けられた光スキャナ1
02から出射されたレーザ光を反射器101で反射し瞳
に投射している。
は、眼鏡に組み込まれた画像表示装置として、直接網膜
スキャン・ディスプレイが提案されている。図6は、こ
の直接網膜スキャン・ディスプレイの構成を示す構成図
である。この直接網膜スキャン・ディスプレイは、眼鏡
レンズなどの反射器101、光スキャナ102、ファイ
バ・リレー104、レーザ源105、フレーム106を
備え、フレーム106の蔓部に設けられた光スキャナ1
02から出射されたレーザ光を反射器101で反射し瞳
に投射している。
【0005】また、特開平6−121256号公報に
は、プレーナ型撮像素子を用いた直接網膜走査表示装置
が提案されている。図7は、この直接網膜走査表示装置
の光学系を示す構成図である。この直接網膜走査表示装
置は、光導波路201、回析光学素子202、光学くさ
び203、偏向系204、レーザ/変調器205、電子
回路206を備え、レーザ/変調器205からの光ビー
ムは、偏向系204により偏向走査され、光学くさび2
03、光導波路201、回析光学素子202から成るプ
レーナ型撮像素子により操作者の目に再方向付けされ網
膜上に虚像を形成する。
は、プレーナ型撮像素子を用いた直接網膜走査表示装置
が提案されている。図7は、この直接網膜走査表示装置
の光学系を示す構成図である。この直接網膜走査表示装
置は、光導波路201、回析光学素子202、光学くさ
び203、偏向系204、レーザ/変調器205、電子
回路206を備え、レーザ/変調器205からの光ビー
ムは、偏向系204により偏向走査され、光学くさび2
03、光導波路201、回析光学素子202から成るプ
レーナ型撮像素子により操作者の目に再方向付けされ網
膜上に虚像を形成する。
【0006】さらに、プロシーディング オブ エスピ
ーアイイー(No.2464、2頁〜13頁、1995
年)において、虚像型画像表示装置が提案されている。
図8は、この虚像型画像表示装置の光学系を示す構成図
である。この虚像型画像表示装置は、鏡301、ビーム
スプリッタ302、光スキャナ303を備える。この装
置の光学系は、従来の液晶表示装置に使用されているも
のと同様のもので、光スキャナ302から出射された光
は、鏡101で反射され、ビームスプリッタ302を介
して瞳に投射されている。
ーアイイー(No.2464、2頁〜13頁、1995
年)において、虚像型画像表示装置が提案されている。
図8は、この虚像型画像表示装置の光学系を示す構成図
である。この虚像型画像表示装置は、鏡301、ビーム
スプリッタ302、光スキャナ303を備える。この装
置の光学系は、従来の液晶表示装置に使用されているも
のと同様のもので、光スキャナ302から出射された光
は、鏡101で反射され、ビームスプリッタ302を介
して瞳に投射されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の画像表示装置は、それぞれ、次に示すような課題
を持つ。
従来の画像表示装置は、それぞれ、次に示すような課題
を持つ。
【0008】特開平4−100088号公報の直視型画
像表示装置は、音響光学偏向器を用いているため、装置
全体の構成が大きくなり、小型化、軽量化には適さなか
った。
像表示装置は、音響光学偏向器を用いているため、装置
全体の構成が大きくなり、小型化、軽量化には適さなか
った。
【0009】これに対し、図6に示す直接網膜スキャン
・ディスプレイは、眼鏡に組み込むことはできたが、光
源と網膜との間のレーザ光の移動距離のため、比較的大
きな走査または偏向角が必要になる欠点があった。
・ディスプレイは、眼鏡に組み込むことはできたが、光
源と網膜との間のレーザ光の移動距離のため、比較的大
きな走査または偏向角が必要になる欠点があった。
【0010】この欠点を改良する手段として、図7に示
す、プレーナ型撮像素子を用いた直接網膜走査表示装置
が同じ出願人により提案された。しかし、プレーナ型撮
像素子の光導波路201内での光の全反射による多重反
射を用いているため、最終的に回折素子により回折され
目に入る光とその前に導波路内で反射される光が重なら
ないようにするためには、導波路の厚さを厚くすること
が必要であった。例えば、視野角30度で画像を表示す
るためには、回折光学素子202の径は、目から2cm
離れた位置において約1cmとなり、隣りの反射光と重
ならないためには、反射光の最終入射角が60度の場
合、光導波路201は約3mmの厚さが必要になる。こ
のため、眼鏡のレンズ部が重くなり、使用者に負担がか
かるという課題があった。
す、プレーナ型撮像素子を用いた直接網膜走査表示装置
が同じ出願人により提案された。しかし、プレーナ型撮
像素子の光導波路201内での光の全反射による多重反
射を用いているため、最終的に回折素子により回折され
目に入る光とその前に導波路内で反射される光が重なら
ないようにするためには、導波路の厚さを厚くすること
が必要であった。例えば、視野角30度で画像を表示す
るためには、回折光学素子202の径は、目から2cm
離れた位置において約1cmとなり、隣りの反射光と重
ならないためには、反射光の最終入射角が60度の場
合、光導波路201は約3mmの厚さが必要になる。こ
のため、眼鏡のレンズ部が重くなり、使用者に負担がか
かるという課題があった。
【0011】また、図8に示す虚像型画像表示装置の光
学系は、従来の液晶表示装置に使用されているものと同
様のもので、鏡301、ビームスプリッター302が用
いられるため装置が大きくなり、また、ビームスプリッ
ター302により、光が減少し有効に使われないという
問題があった。
学系は、従来の液晶表示装置に使用されているものと同
様のもので、鏡301、ビームスプリッター302が用
いられるため装置が大きくなり、また、ビームスプリッ
ター302により、光が減少し有効に使われないという
問題があった。
【0012】したがって、本発明の目的は、十分大きな
視野を持つ明るい画像を容易に表示することができ、且
つレンズ部の重量を増加せずに非常に軽量で、また、眼
鏡フレームの蔓部に組み込まれる光スキャナも幅が1c
m以内で眼鏡に組み込み使用できる画像表示装置を実現
することにある。
視野を持つ明るい画像を容易に表示することができ、且
つレンズ部の重量を増加せずに非常に軽量で、また、眼
鏡フレームの蔓部に組み込まれる光スキャナも幅が1c
m以内で眼鏡に組み込み使用できる画像表示装置を実現
することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、レ
ンズを顔面前方に支持する眼鏡フレームの蔓部に、映像
信号により変調された光ビームを可動ミラーにより偏向
走査し走査光ビームを出力する光スキャナを備え、前記
走査光ビームを瞳に投射し、網膜上に結像された走査画
像を表示する画像表示装置において、前記レンズの顔面
側凹状曲面の左右部分にそれぞれ形成され且つ前記走査
光ビームを順にそれぞれ反射および集光し瞳に投射させ
る第1および第2の曲面ミラーを備えている。
ンズを顔面前方に支持する眼鏡フレームの蔓部に、映像
信号により変調された光ビームを可動ミラーにより偏向
走査し走査光ビームを出力する光スキャナを備え、前記
走査光ビームを瞳に投射し、網膜上に結像された走査画
像を表示する画像表示装置において、前記レンズの顔面
側凹状曲面の左右部分にそれぞれ形成され且つ前記走査
光ビームを順にそれぞれ反射および集光し瞳に投射させ
る第1および第2の曲面ミラーを備えている。
【0014】また、第1の曲面ミラーが前記レンズの顔
面側凹状曲面の前記蔓部接続個所近傍に形成され、第2
の曲面ミラーが前記レンズの顔面側凹状曲面の瞳前方部
分に形成されている。
面側凹状曲面の前記蔓部接続個所近傍に形成され、第2
の曲面ミラーが前記レンズの顔面側凹状曲面の瞳前方部
分に形成されている。
【0015】また、前記可動ミラーと第1の曲面ミラー
との距離が第1の曲面ミラーの焦点距離と等しくか近傍
に設定され、第1の曲面ミラーと第2の曲面ミラーとの
距離がそれぞれの焦点距離の和と等しくか近傍に設定さ
れ、且つ、第2の曲面ミラーと瞳との距離が第2の曲面
ミラーの焦点距離と等しくか近傍に設定されている。
との距離が第1の曲面ミラーの焦点距離と等しくか近傍
に設定され、第1の曲面ミラーと第2の曲面ミラーとの
距離がそれぞれの焦点距離の和と等しくか近傍に設定さ
れ、且つ、第2の曲面ミラーと瞳との距離が第2の曲面
ミラーの焦点距離と等しくか近傍に設定されている。
【0016】また、第1の曲面ミラーの焦点距離が、第
2の曲面ミラーの焦点距離より大きく設定されている。
2の曲面ミラーの焦点距離より大きく設定されている。
【0017】また、前記可動ミラーが、2軸方向にそれ
ぞれ回転振動する1つのシリコン製ミラー、あるいは、
1軸方向にそれぞれ回転振動する2つのシリコン製ミラ
ーから構成されている。
ぞれ回転振動する1つのシリコン製ミラー、あるいは、
1軸方向にそれぞれ回転振動する2つのシリコン製ミラ
ーから構成されている。
【0018】さらに、互いに異なる発振波長を持つ複数
の半導体レーザと、それらに各入力端をそれぞれ結合し
入力した各光ビームを共通の出力端から出力する光導波
路とをシリコン基板上に形成した光源を備えている。
の半導体レーザと、それらに各入力端をそれぞれ結合し
入力した各光ビームを共通の出力端から出力する光導波
路とをシリコン基板上に形成した光源を備えている。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【0020】図1は、本発明による画像表示装置の実施
形態を示す構成図であり、図2は、図1の画像表示装置
の光学系を拡大して示す拡大平面図である。
形態を示す構成図であり、図2は、図1の画像表示装置
の光学系を拡大して示す拡大平面図である。
【0021】図1、2を参照すると、本実施形態の画像
表示装置は、眼鏡のレンズ1を顔面前方に支持する眼鏡
フレームの蔓部4に、光源と可動ミラーにより構成され
映像信号により変調された光ビームを可動ミラーにより
偏向走査し走査光ビームを出力する光スキャナ5とを備
えると共に、レンズ1の顔面側凹状曲面の左右部分にそ
れぞれ形成された第1の曲面ミラー2、第2の曲面ミラ
ー3を備える。
表示装置は、眼鏡のレンズ1を顔面前方に支持する眼鏡
フレームの蔓部4に、光源と可動ミラーにより構成され
映像信号により変調された光ビームを可動ミラーにより
偏向走査し走査光ビームを出力する光スキャナ5とを備
えると共に、レンズ1の顔面側凹状曲面の左右部分にそ
れぞれ形成された第1の曲面ミラー2、第2の曲面ミラ
ー3を備える。
【0022】第1の曲面ミラー2、第2の曲面ミラー3
は、光スキャナ5からの走査光ビームを順にそれぞれ反
射および集光し、眼球6の瞳7に投射させる。ここで、
垂直方向の光ビーム集束は、水平方向と同様である。ま
た、第1の曲面ミラー2は、レンズ1の顔面側凹状曲面
の蔓部接続個所近傍に形成され、第2の曲面ミラー3
は、レンズ1の顔面側凹状曲面の瞳前方部分に形成され
ている。また、前記可動ミラーと第1の曲面ミラーとの
距離が第1の曲面ミラーの焦点距離と等しくか近傍に設
定され、第1の曲面ミラーと第2の曲面ミラーとの距離
がそれぞれの焦点距離の和と等しくか近傍に設定され、
且つ、第2の曲面ミラーと瞳との距離が第2の曲面ミラ
ーの焦点距離と等しくか近傍に設定されている。さら
に、第1の曲面ミラーの焦点距離が、第2の曲面ミラー
の焦点距離より大きく設定されている。
は、光スキャナ5からの走査光ビームを順にそれぞれ反
射および集光し、眼球6の瞳7に投射させる。ここで、
垂直方向の光ビーム集束は、水平方向と同様である。ま
た、第1の曲面ミラー2は、レンズ1の顔面側凹状曲面
の蔓部接続個所近傍に形成され、第2の曲面ミラー3
は、レンズ1の顔面側凹状曲面の瞳前方部分に形成され
ている。また、前記可動ミラーと第1の曲面ミラーとの
距離が第1の曲面ミラーの焦点距離と等しくか近傍に設
定され、第1の曲面ミラーと第2の曲面ミラーとの距離
がそれぞれの焦点距離の和と等しくか近傍に設定され、
且つ、第2の曲面ミラーと瞳との距離が第2の曲面ミラ
ーの焦点距離と等しくか近傍に設定されている。さら
に、第1の曲面ミラーの焦点距離が、第2の曲面ミラー
の焦点距離より大きく設定されている。
【0023】光スキャナ5は、本実施形態では、光源お
よび可動ミラーを備え、映像信号により輝度変調された
光ビームを可動ミラーにより映像信号と同期して偏向走
査し、従来の光スキャナと同じく、水平および垂直方向
に高速走査された走査光ビームを出力する。
よび可動ミラーを備え、映像信号により輝度変調された
光ビームを可動ミラーにより映像信号と同期して偏向走
査し、従来の光スキャナと同じく、水平および垂直方向
に高速走査された走査光ビームを出力する。
【0024】図3は、この光スキャナ5の構成例を示す
構成図である。この光スキャナ5は、映像信号により強
度変調される可視光を射出する半導体レーザを備える光
源9と、この光源9の光を平行あるいはそれに近い光ビ
ームにするためのコリメートレンズ10と、その光ビー
ムを水平、垂直方向に走査するため1軸回りにそれぞれ
回転振動する2つのシリコン製ミラーから可動ミラー1
1と、可動ミラーをそれぞれ支えるシリコン製のねじれ
梁12、13とを備える。これら各ねじれ梁12、13
の他端は図示されていないが、可動ミラー11およびね
じれ梁12、13と一体形成されたシリコン枠に接続さ
れている。このため、光スキャナ5は、走査光ビームの
径を約1mmから5mm程度に選ぶと、約1cm以下の
大きさとなり、眼鏡フレームの蔓部4に装着することが
出来る。 また、可動ミラー11およびそれを支えるね
じれ梁12、13をシリコンで一体化して製造すること
により、シリコンの比重が約2.33と小さく、欠陥も
少ないので軽くて強いミラーが得られる。
構成図である。この光スキャナ5は、映像信号により強
度変調される可視光を射出する半導体レーザを備える光
源9と、この光源9の光を平行あるいはそれに近い光ビ
ームにするためのコリメートレンズ10と、その光ビー
ムを水平、垂直方向に走査するため1軸回りにそれぞれ
回転振動する2つのシリコン製ミラーから可動ミラー1
1と、可動ミラーをそれぞれ支えるシリコン製のねじれ
梁12、13とを備える。これら各ねじれ梁12、13
の他端は図示されていないが、可動ミラー11およびね
じれ梁12、13と一体形成されたシリコン枠に接続さ
れている。このため、光スキャナ5は、走査光ビームの
径を約1mmから5mm程度に選ぶと、約1cm以下の
大きさとなり、眼鏡フレームの蔓部4に装着することが
出来る。 また、可動ミラー11およびそれを支えるね
じれ梁12、13をシリコンで一体化して製造すること
により、シリコンの比重が約2.33と小さく、欠陥も
少ないので軽くて強いミラーが得られる。
【0025】例えば、水平方向の走査のためのシリコン
可動ミラーとして、表面が2mm角で厚さ50ミクロン
のシリコンミラーを同じ厚さのシリコン製ねじれ梁で支
えることにより、共振周波数を水平走査の周波数、例え
ば16kHzに設定できる。また、垂直方向の走査用シ
リコンミラーも同様な構造で、水平走査用ミラーで反射
された光ビームを走査するため、表面が縦2mm、横3
mmの大きさを持ち厚さ500ミクロンのシリコンミラ
ーを厚さ50ミクロンのシリコン製ねじれ梁で支えるこ
とにより、共振周波数を垂直走査の周波数、例えば60
Hzに設定できる。
可動ミラーとして、表面が2mm角で厚さ50ミクロン
のシリコンミラーを同じ厚さのシリコン製ねじれ梁で支
えることにより、共振周波数を水平走査の周波数、例え
ば16kHzに設定できる。また、垂直方向の走査用シ
リコンミラーも同様な構造で、水平走査用ミラーで反射
された光ビームを走査するため、表面が縦2mm、横3
mmの大きさを持ち厚さ500ミクロンのシリコンミラ
ーを厚さ50ミクロンのシリコン製ねじれ梁で支えるこ
とにより、共振周波数を垂直走査の周波数、例えば60
Hzに設定できる。
【0026】図4は、光スキャナ5の他の構成例を示す
構成図である。この光スキャナ5は、映像信号により強
度変調される可視光を出射する半導体レーザ9と、コリ
メータレンズ10と、可動ミラー11と、ねじれ梁1
2、13と、可動ミラー11およびねじれ梁12、13
と一体形成されたシリコン製の中間支持体14とを備え
る。この場合、可動ミラー11は2軸方向にそれぞれ回
転振動するため、一枚で済み、図3の光スキャナ5と同
様に約1cm以下となるため、眼鏡フレームの蔓部4に
装着することができる。
構成図である。この光スキャナ5は、映像信号により強
度変調される可視光を出射する半導体レーザ9と、コリ
メータレンズ10と、可動ミラー11と、ねじれ梁1
2、13と、可動ミラー11およびねじれ梁12、13
と一体形成されたシリコン製の中間支持体14とを備え
る。この場合、可動ミラー11は2軸方向にそれぞれ回
転振動するため、一枚で済み、図3の光スキャナ5と同
様に約1cm以下となるため、眼鏡フレームの蔓部4に
装着することができる。
【0027】図5は、図3、4に示す光スキャナ5の光
源9の構成例を示す斜視図である。この光源9は、シリ
コン基板15と、光の3原色に相当する互いに異なる発
振波長を持つ光を射出する3個の半導体レーザ16と、
それらに各入力端をそれぞれ結合し入力した各光ビーム
を共通の出力端から出力する光導波路17とを備える。
この光導波路17は、シリコン基板15上に屈折率の異
なるガラスを成長およびエッチングすることにより作製
され、通信用光ファイバーと同様な機能を持つ。例え
ば、高屈折率のガラスからなる中心部の断面の大きさを
10ミクロン角とし、低屈折率のガラスからなる周辺部
の厚さが15ミクロンとすることにより、シングルモー
ドでレーザ光を伝播でき、コリメータレンズにより、平
行度の高い光ビームを発生することができる。また、カ
ラー表示のため3個の半導体レーザ16から入力された
光が一つの光導波路に集められ、共通の出力端から出力
される。また、シリコン基板15上に集積化することに
より、1cm立方以下の小型且つ軽量なカラー光源が実
現され、光走査用の可動ミラー11と共に、眼鏡フレー
ムの蔓部4に実装できる光スキャナ5を実現できる。
源9の構成例を示す斜視図である。この光源9は、シリ
コン基板15と、光の3原色に相当する互いに異なる発
振波長を持つ光を射出する3個の半導体レーザ16と、
それらに各入力端をそれぞれ結合し入力した各光ビーム
を共通の出力端から出力する光導波路17とを備える。
この光導波路17は、シリコン基板15上に屈折率の異
なるガラスを成長およびエッチングすることにより作製
され、通信用光ファイバーと同様な機能を持つ。例え
ば、高屈折率のガラスからなる中心部の断面の大きさを
10ミクロン角とし、低屈折率のガラスからなる周辺部
の厚さが15ミクロンとすることにより、シングルモー
ドでレーザ光を伝播でき、コリメータレンズにより、平
行度の高い光ビームを発生することができる。また、カ
ラー表示のため3個の半導体レーザ16から入力された
光が一つの光導波路に集められ、共通の出力端から出力
される。また、シリコン基板15上に集積化することに
より、1cm立方以下の小型且つ軽量なカラー光源が実
現され、光走査用の可動ミラー11と共に、眼鏡フレー
ムの蔓部4に実装できる光スキャナ5を実現できる。
【0028】次に、本実施形態の画像表示装置における
投射光学系の作用効果について説明する。
投射光学系の作用効果について説明する。
【0029】本実施形態の画像表示装置において、光ス
キャナ5内の可動ミラー11により、映像信号により変
調された光ビームが、映像信号に同期して水平および垂
直方向に偏向走査され、走査光ビームとして出力され、
この走査光ビームが、レンズ1の顔面側凹状曲面の左右
部分にそれぞれ形成された第1および第2の曲面ミラー
2、3により、順に、それぞれ反射および集光され、眼
球6の瞳7に投射され、網膜8上に焦点を結び、網膜8
上に走査画像を表示する。
キャナ5内の可動ミラー11により、映像信号により変
調された光ビームが、映像信号に同期して水平および垂
直方向に偏向走査され、走査光ビームとして出力され、
この走査光ビームが、レンズ1の顔面側凹状曲面の左右
部分にそれぞれ形成された第1および第2の曲面ミラー
2、3により、順に、それぞれ反射および集光され、眼
球6の瞳7に投射され、網膜8上に焦点を結び、網膜8
上に走査画像を表示する。
【0030】本実施形態では、光スキャナ5の走査光ビ
ームを瞳7に投射する投射光学系として、レンズ1の顔
面側凹状曲面の左右部分にそれぞれ形成された2つの曲
面ミラー2、3を用いているため、光スキャナ5の偏向
走査角が小さくても、瞳7の前の曲面ミラー3の焦点距
離を光スキャナ5に近い曲面ミラー2の焦点距離よりも
小さくすることにより、瞳7に入射する光ビームの振れ
角を光スキャナ5における偏向走査角に比べ大きくする
ことができ、大きな視野の画像を網膜上に結像表示でき
る。
ームを瞳7に投射する投射光学系として、レンズ1の顔
面側凹状曲面の左右部分にそれぞれ形成された2つの曲
面ミラー2、3を用いているため、光スキャナ5の偏向
走査角が小さくても、瞳7の前の曲面ミラー3の焦点距
離を光スキャナ5に近い曲面ミラー2の焦点距離よりも
小さくすることにより、瞳7に入射する光ビームの振れ
角を光スキャナ5における偏向走査角に比べ大きくする
ことができ、大きな視野の画像を網膜上に結像表示でき
る。
【0031】例えば、第1の曲面ミラー2の焦点距離を
4.5cm、第2の曲面ミラー3の焦点距離を1.5c
mとすることにより、光ビームの目から見た走査角度は
3倍になる。これは、光スキャナにより出射される光ビ
ームの走査角度が10度の場合、30度の視野角を持つ
大きな画像を表示できることに対応する。
4.5cm、第2の曲面ミラー3の焦点距離を1.5c
mとすることにより、光ビームの目から見た走査角度は
3倍になる。これは、光スキャナにより出射される光ビ
ームの走査角度が10度の場合、30度の視野角を持つ
大きな画像を表示できることに対応する。
【0032】また、2つの曲面ミラーは、眼鏡のレンズ
1の顔面側凹状曲面の左右部分にそれぞれ形成され、曲
面ミラー自体の重量も小さいため、体積、重量を増加さ
せることはなく、全体として十分軽量な眼鏡型の画像表
示装置が得られる。
1の顔面側凹状曲面の左右部分にそれぞれ形成され、曲
面ミラー自体の重量も小さいため、体積、重量を増加さ
せることはなく、全体として十分軽量な眼鏡型の画像表
示装置が得られる。
【0033】なお、本発明の画像表示装置において、光
が部分的に透過するミラー、例えばハーフミラーを第2
の曲面ミラー部分とすることにより、レンズを介した外
界の景色と表示画像を重ねて表示できることは明かであ
る。
が部分的に透過するミラー、例えばハーフミラーを第2
の曲面ミラー部分とすることにより、レンズを介した外
界の景色と表示画像を重ねて表示できることは明かであ
る。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による画像
表示装置は、眼鏡レンズの顔面側凹状曲面の左右部分に
それぞれ形成された2つの曲面ミラーにより、光スキャ
ナからの走査光ビームを順にそれぞれ反射および集光
し、眼球6の瞳7に投射するため、走査光ビームの偏向
走査角が小さくても、瞳に入射する光ビームの振れ角を
大きくすることができ、大きな視野の画像を網膜上に結
像でき、大きな画面を表示できる。
表示装置は、眼鏡レンズの顔面側凹状曲面の左右部分に
それぞれ形成された2つの曲面ミラーにより、光スキャ
ナからの走査光ビームを順にそれぞれ反射および集光
し、眼球6の瞳7に投射するため、走査光ビームの偏向
走査角が小さくても、瞳に入射する光ビームの振れ角を
大きくすることができ、大きな視野の画像を網膜上に結
像でき、大きな画面を表示できる。
【0035】また、2つの曲面ミラーは眼鏡のレンズの
顔面側凹状曲面の左右部分にそれぞれ形成され、曲面ミ
ラー自体の重量も小さいため、体積、重量を増加させる
ことはなく、全体として十分軽量な眼鏡型の画像表示装
置が得られる。
顔面側凹状曲面の左右部分にそれぞれ形成され、曲面ミ
ラー自体の重量も小さいため、体積、重量を増加させる
ことはなく、全体として十分軽量な眼鏡型の画像表示装
置が得られる。
【0036】さらに、走査光ビームの偏向走査角を小さ
くすることができるため、光スキャナの可動ミラーの回
転振動角を小さくでき、光スキャナの信頼性を向上する
ことができるなどの効果がある。
くすることができるため、光スキャナの可動ミラーの回
転振動角を小さくでき、光スキャナの信頼性を向上する
ことができるなどの効果がある。
【図1】本発明の画像表示装置の実施形態を示す構成図
である。
である。
【図2】図1の画像表示装置の光学系を示す拡大平面図
である。
である。
【図3】図1の画像表示装置の光スキャナ5の構成例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図4】図1の画像表示装置の光スキャナ5の他の構成
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図5】図3、図4の光スキャナ5の光源9の構成例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図6】従来の画像表示装置の構成例1を示す構成図で
ある。
ある。
【図7】従来の画像表示装置の構成例2を示す構成図で
ある。
ある。
【図8】従来の画像表示装置の構成例3を示す構成図で
ある。
ある。
1 レンズ 2 第1の曲面ミラー 3 第2の曲面ミラー 4 蔓部 5,102,303 光スキャナ 6 眼球 7 瞳 8 網膜 9 光源 10 コリメートレンズ 11 可動ミラー 12、13 ねじれ梁 14 中間支持体 15 シリコン基板 16 半導体レーザ 17,201 光導波路 101 反射器 104 ファイバ・リレー 105 レーザ源 106 フレーム 202 回折光学素子 203 光学くさび 204 偏向系 205 レーザ/変調器 206 電子回路 301 鏡 302 ビームスプリッタ
Claims (6)
- 【請求項1】 レンズを顔面前方に支持する眼鏡フレー
ムの蔓部に、映像信号により変調された光ビームを可動
ミラーにより偏向走査し走査光ビームを出力する光スキ
ャナを備え、前記走査光ビームを瞳に投射し、網膜上に
結像された走査画像を表示する画像表示装置において、
前記レンズの顔面側凹状曲面の左右部分にそれぞれ形成
され且つ前記走査光ビームを順にそれぞれ反射および集
光し瞳に投射させる第1および第2の曲面ミラーを備え
ることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項2】 第1の曲面ミラーが前記レンズの顔面側
凹状曲面の前記蔓部接続個所近傍に形成され、第2の曲
面ミラーが前記レンズの顔面側凹状曲面の瞳前方部分に
形成された、請求項1記載の画像表示装置。 - 【請求項3】 前記可動ミラーと第1の曲面ミラーとの
距離が第1の曲面ミラーの焦点距離と等しくか近傍に設
定され、第1の曲面ミラーと第2の曲面ミラーとの距離
がそれぞれの焦点距離の和と等しくか近傍に設定され、
且つ、第2の曲面ミラーと瞳との距離が第2の曲面ミラ
ーの焦点距離と等しくか近傍に設定された、請求項1ま
たは2記載の画像表示装置。 - 【請求項4】 第1の曲面ミラーの焦点距離が、第2の
曲面ミラーの焦点距離より大きく設定された、請求項3
記載の画像表示装置。 - 【請求項5】 前記可動ミラーが、2軸方向にそれぞれ
回転振動する1つのシリコン製ミラー、あるいは、1軸
方向にそれぞれ回転振動する2つのシリコン製ミラーか
ら構成された、請求項1〜4記載の画像表示装置。 - 【請求項6】 互いに異なる発振波長を持つ複数の半導
体レーザと、それらに各入力端をそれぞれ結合し入力し
た各光ビームを共通の出力端から出力する光導波路とを
シリコン基板上に形成した光源を備えた、請求項1〜5
記載の画像表示装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9326706A JP2950306B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 画像表示装置 |
US09/196,557 US6081304A (en) | 1997-11-27 | 1998-11-20 | Image display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9326706A JP2950306B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 画像表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11160650A true JPH11160650A (ja) | 1999-06-18 |
JP2950306B2 JP2950306B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=18190770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9326706A Expired - Fee Related JP2950306B2 (ja) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | 画像表示装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6081304A (ja) |
JP (1) | JP2950306B2 (ja) |
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