JPH11326817A - Scanning type video observing optical system - Google Patents

Scanning type video observing optical system

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Publication number
JPH11326817A
JPH11326817A JP13042998A JP13042998A JPH11326817A JP H11326817 A JPH11326817 A JP H11326817A JP 13042998 A JP13042998 A JP 13042998A JP 13042998 A JP13042998 A JP 13042998A JP H11326817 A JPH11326817 A JP H11326817A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning
light beam
optical system
image
section
Prior art date
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Pending
Application number
JP13042998A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Kasai
一郎 笠井
Kotaro Hayashi
宏太郎 林
Hiroaki Ueda
裕昭 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP13042998A priority Critical patent/JPH11326817A/en
Publication of JPH11326817A publication Critical patent/JPH11326817A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scanning type video observing optical system having a constitution permitting to obtain a sufficient pupil diameter and a viewing angle, and permitting high speed scanning by breaking off a contradictory relationship between a required amplitude and a size in the scanning means. SOLUTION: This scanning type video observing system is provided with a 1st scanning means for scanning with a luminous flux in the 1st direction, a 2nd scanning means for scanning with the luminous flux in the 2nd direction, an observing optical system 6 enabling the luminous flux scanned by the 1st and 2nd scanning means to be guided into pupils 7 of an observer and to be observed, and the 1st scanning means 3 and the pupils 7 are about conjugate with each other in the 1st cross-section parallel to the 1st direction and the optical axis, the 2nd scanning means 4 and the pupils 7 are about conjugate with each other in the 2nd cross-section parallel to the 2nd direction and the optical axis, and wherein it is provided with at least either a 1st luminous flux diffusing member for diffusing the luminous flux in the 1st direction which is almost aligned or almost conjugate with an image plane in the 1st cross-section, or a 2nd luminous flux diffusing member for diffusing the luminous flux in the 2nd direction which is almost aligned or almost conjugate with the image plane in the 2nd cross-section.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばヘッドアッ
プディスプレイやヘッドマウントディスプレイに用いら
れる、光源から発光される光束を走査して観察者の瞳に
導き、観察者の残像現象を利用することにより観察者に
映像を提供する走査型映像観察光学系に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for scanning a light beam emitted from a light source, which is used in, for example, a head-up display or a head-mounted display, to guide the light beam to an observer's pupil, and to utilize an afterimage phenomenon of the observer. The present invention relates to a scanning image observation optical system that provides an image to an observer.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12に、従来の一般的な走査型映像観
察光学系の構成図を示す。光源1より射出された光束
は、変調機2により光強度に変調をかけられ第1の走査
ミラー3に入射する。第1の走査ミラー3は回転軸3a
を中心に回動可能に保持されており、所定の振幅、周波
数で回転振動する。この回転振動により、入射した光束
は、反射されると同時に第1の走査方向に走査される。
2. Description of the Related Art FIG. 12 shows a configuration diagram of a conventional general scanning type image observation optical system. The light beam emitted from the light source 1 is modulated in light intensity by the modulator 2 and is incident on the first scanning mirror 3. The first scanning mirror 3 has a rotating shaft 3a.
, And is rotatably vibrated at a predetermined amplitude and frequency. Due to this rotational vibration, the incident light flux is reflected and simultaneously scanned in the first scanning direction.

【0003】第1の走査ミラー3で走査された光束は第
2の走査ミラー4に入射する。第2の走査ミラー4は第
1の走査ミラー3の回転軸3aに垂直な回転軸4aを持
ち、所定の振幅、周波数で回転振動する。この回転振動
により、入射した光束は、反射されると同時に第2の走
査方向に走査される。この光学系においては、第1の走
査方向と第2の走査方向は互いに垂直である。
The light beam scanned by the first scanning mirror 3 enters the second scanning mirror 4. The second scanning mirror 4 has a rotation axis 4a perpendicular to the rotation axis 3a of the first scanning mirror 3, and vibrates at a predetermined amplitude and frequency. Due to the rotational vibration, the incident light beam is reflected and simultaneously scanned in the second scanning direction. In this optical system, the first scanning direction and the second scanning direction are perpendicular to each other.

【0004】第1、第2の走査ミラー3、4により走査
された光束は、半透過面5で反射されて接眼レンズ6に
入射する。接眼レンズ6の片面は反射面6aとなってお
り、光束を再び半透過面5側に折り返す。折り返された
光束は半透過面5を透過し観察者の瞳7に与えられる。
そして、残像現象により観察者に映像が観察される。
Light beams scanned by the first and second scanning mirrors 3 and 4 are reflected by the semi-transmissive surface 5 and enter the eyepiece 6. One surface of the eyepiece 6 is a reflection surface 6a, and turns the light flux back to the semi-transmission surface 5 again. The folded light beam passes through the semi-transmissive surface 5 and is provided to the pupil 7 of the observer.
Then, the image is observed by the observer due to the afterimage phenomenon.

【0005】このような映像観察光学系によると、液晶
表示素子などの2次元表示素子を用いないため、表示素
子の画素数に左右されず高精細な映像を提供することが
できる。
According to such an image observation optical system, since a two-dimensional display element such as a liquid crystal display element is not used, a high-definition image can be provided regardless of the number of pixels of the display element.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のような映像観察
光学系において、映像の観察可能な視野角、及び観察者
の見易さにつながる射出瞳径は、走査部材の振幅、大き
さと密接な関係がある。この関係について走査部材26
を例に図13、図14を用いて説明する。図13、図1
4は、映像観察光学系の光軸を直線で表し、その直線上
に各構成要素を並べて便宜的に表した断面図であり、光
束を反射させる部材(走査ミラーと反射面を有する接眼
レンズ)についても光束が透過するように表している。
以下、本明細書においては、このような図を近軸配置図
ということにする。
In the above-described image observation optical system, the viewing angle at which an image can be observed and the exit pupil diameter which leads to the viewer's visibility are closely related to the amplitude and size of the scanning member. Have a relationship. Scanning member 26
This will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13, FIG.
Numeral 4 is a cross-sectional view in which the optical axis of the image observation optical system is represented by a straight line, and each component is arranged on the straight line for convenience sake, and a member for reflecting a light beam (an eyepiece having a scanning mirror and a reflecting surface). Is also shown so that the light beam is transmitted.
Hereinafter, such a diagram is referred to as a paraxial arrangement diagram in this specification.

【0007】尚、図13、図14は走査部材26の走査
方向に平行な平面における断面図であり、構成要素とし
ては、変調機2、走査部材26、接眼レンズ6、走査部
材26に光束を集光させるための集光光学系27のみを
図示した簡略図である。走査部材26は、できるだけ小
さい構成とするために、瞳7に対して共役な位置に配置
してある。
FIGS. 13 and 14 are cross-sectional views taken on a plane parallel to the scanning direction of the scanning member 26. The components include the modulator 2, the scanning member 26, the eyepiece 6, and the scanning member 26. FIG. 2 is a simplified diagram illustrating only a light collecting optical system 27 for collecting light. The scanning member 26 is arranged at a position conjugate to the pupil 7 in order to make the configuration as small as possible.

【0008】まず、図13(a)、(b)を用いて視野
角と走査部材26の必要振幅の関係を説明する。視野角
とは、瞳に対する光束の最大の傾きである。図13
(a)において視野角をa0で示し、この視野角a0に対
応した走査部材26の必要振幅をa'0で示す。視野角を
0<a1であるa1とする場合、図13(b)を見ると
わかるように走査角a'1についてもa'0<a'1となる。
つまり、視野角が大きくなるとそれにつれて走査部材2
6の必要振幅も増大する。
First, the relationship between the viewing angle and the required amplitude of the scanning member 26 will be described with reference to FIGS. The viewing angle is the maximum inclination of the light beam with respect to the pupil. FIG.
In (a), the viewing angle is denoted by a 0 , and the required amplitude of the scanning member 26 corresponding to the viewing angle a 0 is denoted by a ′ 0 . If the viewing angle and a 1 is a 0 <a 1, a 0 <a '1' a true for 1 'scan angle a as can be seen FIG. 13 (b).
That is, as the viewing angle increases, the scanning member 2
The required amplitude of 6 also increases.

【0009】次に、図14(a)、(b)を用いて射出
瞳径と走査部材26の大きさの関係を説明する。図14
(a)において、射出瞳径をd0で示し、この射出瞳径
0の光束を得るために必要な走査部材26の断面方向
の長さをd'0で示す。射出瞳径をd0<d1であるd1
する場合、図14(b)を見るとわかるように走査部材
26の断面方向の長さd'1についてもd'0<d'1とな
る。つまり、射出瞳径が大きくなるとそれにつれて走査
部材26の大きさも大きくなる。
Next, the relationship between the exit pupil diameter and the size of the scanning member 26 will be described with reference to FIGS. FIG.
(A), the exit pupil diameter shown in d 0, indicates the length of the cross-sectional direction of the scanning member 26 necessary for obtaining a light beam of the exit pupil diameter d 0 at d '0. If the exit pupil diameter and d 1 is d 0 <d 1, 0 'd also 1' sectional direction of the length d of the scanning member 26 as can be seen FIG. 14 (b) <d '1 and Become. That is, as the diameter of the exit pupil increases, the size of the scanning member 26 also increases.

【0010】また、走査部材26の振幅と大きさにも密
接な関係がある。この関係について図15を用いて説明
する。図15は、図13、図14と同様に従来の映像観
察光学系を簡略化した近軸配置図である。図15(a)
は、走査部材26が瞳7に共役で、結像倍率が等倍つま
り瞳7から接眼レンズ6までの距離をL、走査部材26
から接眼レンズ6までの距離をL'とするとL/L'=1
となる場合を示す図である。この場合、走査部材26の
必要な振幅a'、必要な断面方向の長さd'は各々視野角
a、射出瞳径dと同じである。
The amplitude and the size of the scanning member 26 are also closely related. This relationship will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a simplified paraxial arrangement diagram of a conventional image observation optical system, similar to FIGS. 13 and 14. FIG. 15 (a)
Is that the scanning member 26 is conjugate to the pupil 7 and the imaging magnification is equal, that is, the distance from the pupil 7 to the eyepiece 6 is L,
If the distance from the eyepiece 6 to the eyepiece 6 is L ', L / L' = 1
It is a figure showing the case where it becomes. In this case, the required amplitude a 'and the required length d' in the cross-sectional direction of the scanning member 26 are the same as the viewing angle a and the exit pupil diameter d, respectively.

【0011】図15(b)は、走査部材26が瞳7に共
役で、結像倍率が等倍以下つまりL/L'<1となる場
合を示す図である。この場合、図を見るとわかるよう
に、走査部材26の必要振幅a'は視野角aに比べて小
さくなるが、走査部材26の必要な断面方向の長さd'
は射出瞳径dに比べて大きくなる。また、図示しない
が、結像倍率が等倍以上の場合は、走査部材26の必要
な大きさは小さくなるが、必要振幅は大きくなる。つま
り、走査部材26の必要振幅と大きさは完全に相反す
る。
FIG. 15B is a diagram showing a case where the scanning member 26 is conjugate to the pupil 7 and the image forming magnification is equal to or less than one, that is, L / L '<1. In this case, as can be seen from the drawing, the required amplitude a ′ of the scanning member 26 is smaller than the viewing angle a, but the required length d ′ of the scanning member 26 in the cross-sectional direction.
Is larger than the exit pupil diameter d. Although not shown, when the imaging magnification is equal to or greater than 1 ×, the required size of the scanning member 26 is reduced, but the required amplitude is increased. That is, the required amplitude and size of the scanning member 26 are completely opposite.

【0012】上記のように、視野角を大きくまた瞳径を
大きくする場合、走査部材の必要振幅、大きさはともに
増大し高速な走査が困難となる。また、従来の光学系に
おいて、ある視野角と瞳径を有する構成とする場合、走
査部材26の必要振幅と大きさには上記のように相反す
る関係があり、その両方を小さくすることは原理的に不
可能である。
As described above, when the viewing angle is increased and the pupil diameter is increased, both the required amplitude and size of the scanning member increase, making it difficult to perform high-speed scanning. Further, in a conventional optical system having a configuration having a certain viewing angle and a pupil diameter, the required amplitude and the size of the scanning member 26 have a contradictory relationship as described above. Is impossible.

【0013】本発明は、上記問題点を鑑みて、十分な瞳
径と視野角が得られ、かつ走査手段において必要振幅と
大きさの相反する関係を断ち切ることにより高速走査が
可能な構成とした走査型映像観察光学系を提供すること
を目的とする。
In view of the above problems, the present invention has a configuration in which a sufficient pupil diameter and viewing angle can be obtained, and high-speed scanning can be performed by cutting off the reciprocal relationship between required amplitude and size in the scanning means. An object of the present invention is to provide a scanning image observation optical system.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、光束を発生する光源と、
光束の強度を変調する強度変調手段と、光束を光軸に対
して第1の方向に走査する第1の走査手段と、光束を光
軸に対して第1の方向とは異なる第2の方向に走査する
第2の走査手段と、第1、第2の走査手段で走査された
光束を観察者の瞳に導き観察可能にする観察光学系とを
備えた走査型映像観察光学系において、第1の走査手段
は光軸と第1の方向に平行な第1の断面において観察者
の瞳位置と略共役となる位置に配設されており、第2の
走査手段は光軸と第2の方向に平行な第2の断面におい
て観察者の瞳位置と略共役となる位置に配設されてお
り、前記観察光学系によって観察者が観察するための像
が第1の断面に形成される光学的な位置を第1の像面、
第2の断面に形成される光学的な位置を第2の像面とす
ると、第1の像面近傍または第1の断面において第1の
像面と略共役となる位置に配設されており光束を第1の
方向に拡散させる第1の光束1次元拡散部材と、第2の
像面近傍または第2の断面において第2の像面と略共役
となる位置に配設されており光束を第2の方向に拡散さ
せる第2の光束1次元拡散部材のうち少なくとも一方を
備えた構成とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a light source for generating a light beam;
Intensity modulation means for modulating the intensity of the light beam, first scanning means for scanning the light beam in a first direction with respect to the optical axis, and a second direction different from the first direction with respect to the light axis with respect to the optical axis A scanning type image observation optical system comprising: a second scanning unit for scanning the image at a right angle; and an observation optical system for guiding a light beam scanned by the first and second scanning units to a pupil of an observer to enable observation. The first scanning means is disposed at a position substantially conjugate with the pupil position of the observer in a first section parallel to the optical axis and the first direction, and the second scanning means is connected to the optical axis and the second direction. The optical system is arranged at a position substantially conjugate with the pupil position of the observer in a second section parallel to the direction, and an image for the observer to observe is formed on the first section by the observation optical system. Position is the first image plane,
Assuming that an optical position formed on the second cross section is a second image plane, it is disposed near the first image plane or at a position substantially conjugate with the first image plane in the first cross section. A first light beam one-dimensional diffusing member for diffusing the light beam in a first direction, and a first light beam one-dimensional diffusing member disposed near the second image surface or at a position substantially conjugate with the second image surface in the second cross section; A configuration is provided that includes at least one of a second light flux one-dimensional diffusion member that diffuses light in the second direction.

【0015】走査部材(走査手段)の配設位置は、瞳と
共役な位置に近い程、小さい構成とすることができる。
このことについて、図16を用いて説明する。図16
は、瞳7、接眼レンズ6、像面15、走査部材26を含
む簡単な光学系の近軸配置図である。瞳7において、あ
る瞳径dを有する光束が接眼レンズ6を介して与えられ
るとする。この光束を走査する走査部材26は、瞳7と
共役な位置P1に配設される場合に、最も小さい構成と
することができる。共役な位置P1からずれるほど、走
査する光束の幅が広くなり、大きな構成とする必要が生
じる。例えば、共役位置P1からずれた位置P2では、
共役位置P1より大きな走査部材26を配設する必要が
ある。
The arrangement position of the scanning member (scanning means) can be made smaller as it is closer to a position conjugate with the pupil.
This will be described with reference to FIG. FIG.
Is a paraxial layout of a simple optical system including a pupil 7, an eyepiece 6, an image plane 15, and a scanning member 26. In the pupil 7, it is assumed that a light beam having a certain pupil diameter d is given through the eyepiece 6. When the scanning member 26 that scans the light beam is disposed at a position P1 conjugate with the pupil 7, the scanning member 26 can have the smallest configuration. As the position deviates from the conjugate position P1, the width of the light beam to be scanned becomes wider, and a large configuration is required. For example, at a position P2 shifted from the conjugate position P1,
It is necessary to dispose a scanning member 26 larger than the conjugate position P1.

【0016】上記構成においては、第1の走査手段は第
1の断面において観察者の瞳位置と略共役となる位置に
配設されており、第2の走査手段は第2の断面において
観察者の瞳位置と略共役となる位置に配設されている。
つまり、第1の走査手段は、第1の断面上の辺の長さに
関して最も短い構成とすることができる。第2の走査手
段は第2の断面上の辺の長さに関して最も短い構成とす
ることができる。回転振動することにより走査を行う走
査部材の一例を図17に示す。
In the above arrangement, the first scanning means is provided at a position substantially conjugate with the pupil position of the observer on the first section, and the second scanning means is provided on the observer at the second section. Is located at a position substantially conjugate with the pupil position of.
That is, the first scanning unit can be configured to be the shortest in terms of the length of the side on the first cross section. The second scanning means may be configured to be the shortest in terms of the length of the side on the second cross section. FIG. 17 shows an example of a scanning member that performs scanning by rotational vibration.

【0017】走査部材26は、軸26aを回転中心軸と
して矢印28の方向に回転振動して、走査面26bで光
束を偏向させながら反射することにより走査を行う。こ
のとき、回転振動のモーメントは、走査面26bが小さ
い程小さくなり、高速振動が可能となる。しかし、b1
の長さがモーメントに与える影響はb2に比べてはるか
に大きく、b1、b2がともに短くなくても、b1が短い
だけで回転振動のモーメントは十分小さくなる。
The scanning member 26 scans by rotating and vibrating in the direction of arrow 28 about the axis 26a as a rotation center axis, and reflecting while deflecting a light beam on the scanning surface 26b. At this time, the moment of the rotational vibration becomes smaller as the scanning surface 26b becomes smaller, and high-speed vibration becomes possible. However, b 1
The effect of the length of gives the moment much larger than the b 2, b 1, even if b 2 is without both short moment of rotational vibration alone b 1 is short enough small.

【0018】この走査部材26が、第1の走査手段であ
る場合は、b1は第1の断面上の長さとなる。第2の走
査手段である場合は、第2の断面上の長さとなる。つま
り、第1の走査手段は第1の断面上の長さに関して短い
構成とすることができ、第2の走査手段は第2の断面上
の長さに関して短い構成とすることができる上記のよう
な構成により、各走査手段の回転振動のモーメントを非
常に小さくできることになる。
When the scanning member 26 is the first scanning means, b 1 is the length on the first section. In the case of the second scanning means, it is the length on the second section. That is, the first scanning means can be configured to be short with respect to the length on the first cross section, and the second scanning means can be configured to be short with respect to the length on the second cross section. With such a configuration, the moment of the rotational vibration of each scanning unit can be extremely reduced.

【0019】また、上記構成は、第1の像面近傍または
第1の断面において第1の像面と略共役な位置近傍に配
設されており光束を第1の方向に拡散させる第1の光束
1次元拡散部材と、第2の像面近傍または第2の断面に
おいて第2の像面と略共役な位置近傍に配設されており
光束を第2の方向に拡散させる第2の光束1次元拡散部
材のうち少なくとも一方を備えた構成である。
Further, the above structure is arranged near the first image plane or near the position substantially conjugate to the first image plane in the first cross section, and the first structure for diffusing the light beam in the first direction. A light beam one-dimensional diffusing member, and a second light beam 1 disposed near the second image surface or near a position substantially conjugate to the second image surface in the second cross section and diffusing the light beam in the second direction. This is a configuration including at least one of the dimensional diffusion members.

【0020】このような構成により、走査手段を大きく
することなく瞳径の拡大を図ることができる。この原理
を図18を用いて説明する。図18(a)、(b)は、
像面15と、接眼レンズ6と、瞳7のみを示した簡単な
近軸配置図である。瞳径dは、像面15上での光束の拡
がり角cが大きい程大きくなる。図18(b)を見ると
わかるように、c'>cとすると、d'>dとなる。
With such a configuration, the pupil diameter can be increased without increasing the size of the scanning means. This principle will be described with reference to FIG. FIGS. 18 (a) and 18 (b)
FIG. 2 is a simple paraxial arrangement diagram showing only an image plane 15, an eyepiece 6, and a pupil 7; The pupil diameter d increases as the divergence angle c of the light beam on the image plane 15 increases. As can be seen from FIG. 18B, if c ′> c, then d ′> d.

【0021】上記のように、像面近傍もしくは像面と略
共役な位置近傍に拡散部材を配設することで、光束を拡
散させて拡がり角の大きな光束とし、瞳径の拡大を図る
ことができる。
As described above, by disposing the diffusing member in the vicinity of the image plane or in the vicinity of the position substantially conjugate with the image plane, it is possible to diffuse the light beam into a light beam having a large divergence angle and to enlarge the pupil diameter. it can.

【0022】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の走査型映像観察光学系において、第1の1次元拡散部
材はその拡散面の光軸に対する傾きが第1の像面と略一
致するように配設されており、第2の1次元拡散部材は
その拡散面の光軸に対する傾きが第2の像面と略一致す
るように配設されている構成とする。光束1次元拡散部
材は観察者に観察される映像が形成される像面と光学的
に一致するのでこのような構成とすることにより観察像
の傾きが抑えられる。
According to a second aspect of the present invention, in the scanning image observation optical system according to the first aspect, the inclination of the first one-dimensional diffusing member with respect to the optical axis of the diffusing surface is substantially equal to that of the first image plane. The second one-dimensional diffusing member is arranged so that the inclination of the diffusing surface with respect to the optical axis substantially coincides with the second image plane. Since the one-dimensional light beam diffusion member optically coincides with the image plane on which an image to be observed by the observer is formed, the inclination of the observed image is suppressed by adopting such a configuration.

【0023】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載の走査型映像観察光学系において、第1、第2
の1次元拡散部材は回折素子である構成とする。このよ
うに、1次元の拡散に回折を用いることにより、拡散方
向、拡散角度などを精度よく制御できる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a scanning image observation optical system according to the first or second aspect, wherein
The one-dimensional diffusion member is a diffractive element. As described above, by using diffraction for one-dimensional diffusion, the diffusion direction, the diffusion angle, and the like can be accurately controlled.

【0024】請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3
いずれかに記載の走査型映像観察光学系において、第1
の1次元拡散部材が第2の走査手段上に形成されて備え
られている構成とする。また、請求項5に記載の発明
は、請求項1乃至4いずれかに記載の走査型映像観察光
学系において、第2の1次元拡散部材が第1の走査手段
上に形成されて備えられている構成とする。
[0024] The invention described in claim 4 is the first to third aspects of the present invention.
The scanning image observation optical system according to any of the above,
The one-dimensional diffusing member is formed and provided on the second scanning means. According to a fifth aspect of the present invention, in the scanning type image observation optical system according to any one of the first to fourth aspects, a second one-dimensional diffusing member is formed and provided on the first scanning means. Configuration.

【0025】このように、拡散部材と走査手段を一つの
部材で構成することにより、部品点数を削減できる。
As described above, the number of components can be reduced by forming the diffusion member and the scanning means by one member.

【0026】請求項6に記載の発明は、請求項4または
5に記載の映像観察光学系において、第1、第2の走査
手段のうち光学的に後方に配設されている走査手段上に
拡散部材が形成されている場合、該走査手段に光束は垂
直な角度で入射する構成とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the image observation optical system according to the fourth or fifth aspect, wherein one of the first and second scanning means is provided on the optically rearward scanning means. When a diffusing member is formed, the light beam enters the scanning unit at a vertical angle.

【0027】拡散部材が形成されている走査手段は、像
面と光学的に一致する。この走査手段が、光学的に後方
に配置されている場合、像面の傾きを抑えるためには光
束は垂直な角度で入射する構成とする必要がある。
The scanning means provided with the diffusion member optically coincides with the image plane. When the scanning unit is disposed optically rearward, it is necessary that the light beam be incident at a perpendicular angle in order to suppress the inclination of the image plane.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。従来の技術で用いた図面上の構成要
素と同一のものについては同一の符号を付す。 〈第1の実施形態〉図1に第1の実施形態の走査型映像
観察光学系の近軸配置図を示す。3、4はそれぞれ回転
振動により光束を走査する第1の走査部材(第1の走査
手段)、第2の走査部材(第2の走査手段)である。第
1の走査部材3は、光軸に垂直な第1の方向に光束を走
査する。第2の走査部材4は、光軸と第1の方向に垂直
な第2の方向に光束を走査する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same components as those in the drawings used in the conventional technology are denoted by the same reference numerals. <First Embodiment> FIG. 1 shows a paraxial layout of a scanning image observation optical system according to a first embodiment. Reference numerals 3 and 4 denote a first scanning member (first scanning means) and a second scanning member (second scanning means) for scanning the light beam by rotational vibration, respectively. The first scanning member 3 scans the light beam in a first direction perpendicular to the optical axis. The second scanning member 4 scans the light beam in a second direction perpendicular to the optical axis and the first direction.

【0029】図1(a)は、光軸を含む第1の方向に平
行な面(第1の断面)における断面図である。図1
(b)は、光軸を含む第2の方向に平行な面(第2の断
面)における断面図である。
FIG. 1A is a sectional view on a plane (first section) parallel to the first direction including the optical axis. FIG.
(B) is a sectional view on a plane (second section) parallel to the second direction including the optical axis.

【0030】光源1から射出された光束は、変調機(強
度変調手段)2によって強度変調され第1の走査部材3
に入射する。光束は第1の走査部材3により、第1の方
向に走査され、第2の光束1次元拡散部材13に入射す
る。
The light beam emitted from the light source 1 is intensity-modulated by a modulator (intensity modulation means) 2 and the first scanning member 3
Incident on. The light beam is scanned in the first direction by the first scanning member 3 and is incident on the second light beam one-dimensional diffusion member 13.

【0031】第2の光束1次元拡散部材13は、第2の
方向のみに光束を拡散させる。第1の方向に関しては光
束に影響を与えない。第2の光束1次元1次元拡散部材
13に入射した光束は、第2の方向のみ予め決められた
角度に拡散される。ここで拡散された光束は、第2の走
査部材4に入射する。第2の走査部材4に入射した光束
は、第2の方向に走査され、シリンダーレンズ14に入
射する。
The second light flux one-dimensional diffusion member 13 diffuses the light flux only in the second direction. The first direction does not affect the light beam. The light flux incident on the second light flux one-dimensional one-dimensional diffusion member 13 is diffused only in the second direction at a predetermined angle. The light beam diffused here enters the second scanning member 4. The light beam incident on the second scanning member 4 is scanned in the second direction, and is incident on the cylinder lens 14.

【0032】シリンダーレンズ14は第2の方向におい
てのみに屈折力をもつアナモルフィックな光学系であ
り、第2の断面において第2の光束1次元拡散部材13
と接眼レンズ6の像面15を共役な関係にする機能を有
する。従って、第2の光束1次元拡散部材13により第
2の方向のみに拡散された光束は接眼レンズ6の像面1
5上に集光される。
The cylinder lens 14 is an anamorphic optical system having a refractive power only in the second direction, and has a second light flux one-dimensional diffusing member 13 in a second section.
Has a function of making the image plane 15 of the eyepiece 6 conjugate with the image plane 15. Therefore, the light beam diffused only in the second direction by the second light beam one-dimensional diffusion member 13 is applied to the image plane 1 of the eyepiece 6.
5 is collected.

【0033】光束はシリンダーレンズ14を介して像面
15位置に配設された第1の光束1次元拡散部材12に
与えられる。第1の光束1次元拡散部材12は、第1の
方向のみに光束を拡散し、第2の方向に関しては光束に
影響を与えない。第1の光束1次元拡散部材12に入射
した光束は、第1の方向のみ予め決められた角度に拡散
される。像面15で結像された光束は接眼レンズ6を通
して観察者の瞳7に入射し観察される。
The luminous flux is supplied to a first luminous flux one-dimensional diffusing member 12 disposed at the position of the image plane 15 via a cylinder lens 14. The first light beam one-dimensional diffusing member 12 diffuses the light beam only in the first direction, and does not affect the light beam in the second direction. The light beam incident on the first light beam one-dimensional diffusion member 12 is diffused only in the first direction at a predetermined angle. The light beam formed on the image plane 15 enters the pupil 7 of the observer through the eyepiece 6 and is observed.

【0034】上記構成において、走査部材3、4は、小
さくなるように第1の断面において第1の走査部材3と
瞳7は共役、第2の断面において第2の走査部材4と瞳
7は共役となるように各々配設されている。つまり、各
々の走査部材3、4において、回転振動のモーメントに
大きく影響する方向の辺の長さを短くできるように構成
されている。また、第1の方向、第2の方向各々に関し
て光束1次元拡散部材12または13を用いて瞳径の拡
大を図っているため、瞳径の拡大を走査部材3、4の大
きさを大きくすることにより達成する必要がなくなり、
先述のような走査部材の大きさと振幅の相反する関係が
断ち切られている。
In the above configuration, the first scanning member 3 and the pupil 7 are conjugated in the first cross section so that the scanning members 3 and 4 are small, and the second scanning member 4 and the pupil 7 are connected in the second cross section. Each is arranged so as to be conjugate. That is, each of the scanning members 3 and 4 is configured so that the length of the side in the direction that greatly affects the moment of the rotational vibration can be reduced. In addition, since the pupil diameter is enlarged using the light flux one-dimensional diffusion member 12 or 13 in each of the first direction and the second direction, the pupil diameter is increased by increasing the size of the scanning members 3 and 4. That need not be achieved,
The conflicting relationship between the size and the amplitude of the scanning member as described above is cut off.

【0035】本実施形態において、第1、第2の走査部
材3、4の瞳に対する結像倍率は各々等倍以下となって
おり(図1参照)、視野角に比べて必要振幅は減少し、
かつ走査部材の大きさと振幅の相反する関係は断ちきら
れているため走査部材3、4の大きさも小さく構成され
ている。
In this embodiment, the imaging magnification of the first and second scanning members 3 and 4 with respect to the pupil is equal to or less than the same magnification (see FIG. 1), and the required amplitude is reduced as compared with the viewing angle. ,
In addition, since the reciprocal relationship between the size of the scanning member and the amplitude is broken, the sizes of the scanning members 3 and 4 are configured to be small.

【0036】ここで、具体的な映像表示を行った場合の
各々の走査部材3、4に求められる走査について図2を
用いて簡単に説明する。想定として、ハイビジョン相当
の映像を表示する場合を考える。ハイビジョン映像のア
スペクト比は16:9、1秒間に表示しなければならな
いフレーム数は60フレーム、必要な水平走査線数は約
1000本である。
Here, the scanning required for each of the scanning members 3 and 4 when a specific image is displayed will be briefly described with reference to FIG. It is assumed that a high-definition image is displayed. The aspect ratio of a high-definition video is 16: 9, the number of frames that must be displayed in one second is 60 frames, and the required number of horizontal scanning lines is about 1,000.

【0037】水平方向の走査周波数は、水平走査線数×
フレーム数によって与えられるので60kHzとなり、垂
直方向の走査周波数は、フレーム数でよいので60Hzと
なる。このように、必要な走査周波数は水平方向の方が
垂直方向に比べて大きく、必要な走査角度も水平方向の
方が大きいので、水平方向の走査の方が圧倒的に高速な
走査を必要とする。一般に水平方向の走査は主走査、垂
直方向の走査は副走査と呼ばれる。
The horizontal scanning frequency is obtained by multiplying the number of horizontal scanning lines × the number of horizontal scanning lines.
It is 60 kHz because it is given by the number of frames, and the vertical scanning frequency is 60 Hz because the number of frames is sufficient. As described above, the required scanning frequency is higher in the horizontal direction than in the vertical direction, and the required scanning angle is larger in the horizontal direction, so that scanning in the horizontal direction requires overwhelmingly high-speed scanning. I do. Generally, horizontal scanning is called main scanning and vertical scanning is called sub-scanning.

【0038】本実施形態では、第2の走査部材4は、第
1の走査部材3より光学的に後方に配置されているた
め、第1の走査部材3の走査角度をカバーする大きさが
必要であり、第1の走査部材3に比べて大きな構成とす
る必要がある。よって、小さい構成が可能な第1の走査
部材3を主走査に用いることで、本発明の効果がより発
揮される構成とする。
In the present embodiment, since the second scanning member 4 is disposed optically behind the first scanning member 3, the second scanning member 4 needs to have a size covering the scanning angle of the first scanning member 3. It is necessary to make the configuration larger than that of the first scanning member 3. Therefore, by using the first scanning member 3 that can be configured to be small in the main scanning, a configuration is provided in which the effects of the present invention are more exhibited.

【0039】〈第2の実施形態〉図3に第2の実施形態
の走査型映像観察光学系の近軸配置図を示す。図3
(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)
に対応する図である。第1の実施形態と異なる点のみを
説明する。本実施形態においては、第1の走査部材3、
第2の走査部材4上に各々第2の光束1次元拡散部材1
3、第1の光束1次元拡散部材12が形成されている。
17は、第1の方向、第2の方向に対して異なる光学的
屈折力を有するアナモルフィックレンズである。
<Second Embodiment> FIG. 3 shows a paraxial layout of a scanning image observation optical system according to a second embodiment. FIG.
FIGS. 1 (a) and 1 (b) show FIGS. 1 (a) and 1 (b) of the first embodiment.
FIG. Only different points from the first embodiment will be described. In the present embodiment, the first scanning member 3,
Second light beam one-dimensional diffusing member 1 on second scanning member 4
3. The first light flux one-dimensional diffusion member 12 is formed.
Reference numeral 17 denotes an anamorphic lens having different optical refractive powers in the first direction and the second direction.

【0040】14は、第1の方向に関してのみ屈折力を
有するシリンダーレンズ、16は第2の方向に関しての
み屈折力を有するシリンダーレンズである。アナモルフ
ィックレンズ17、シリンダーレンズ14、16によ
り、第2の走査部材4(第1の光束1次元拡散部材1
2)は第1の断面において像面15と、第1の走査部材
3(第2の光束1次元拡散部材13)は第2の断面にお
いて像面15と略共役な関係にあり、各々の光束1次元
拡散部材12、13により所定の角度に拡散された光束
は像面15にて結像する。
Reference numeral 14 denotes a cylinder lens having a refractive power only in a first direction, and reference numeral 16 denotes a cylinder lens having a refractive power only in a second direction. The second scanning member 4 (the first luminous flux one-dimensional diffusion member 1) is formed by the anamorphic lens 17 and the cylinder lenses 14 and 16.
2) The image plane 15 in the first cross section and the first scanning member 3 (the second light flux one-dimensional diffusion member 13) are substantially conjugate with the image plane 15 in the second cross section. The luminous flux diffused at a predetermined angle by the one-dimensional diffusion members 12 and 13 forms an image on an image plane 15.

【0041】本実施形態の構成によると、走査部材上に
光束1次元拡散部材を形成した構成で第1の実施形態と
同様の効果が得られる。
According to the configuration of this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by the configuration in which the one-dimensional light diffusion member is formed on the scanning member.

【0042】〈第3の実施形態〉図4に第3の実施形態
の走査型映像観察光学系の近軸配置図を示す。図4
(a)、(b)は第1の実施形態の図1(a)、(b)
に対応する図である。第1の実施形態と異なる点のみを
説明する。本実施形態において、観察光学系は第1の方
向と第2の方向で屈折力の異なる2つのアナモルフィッ
クレンズ11a、11bで構成されている。
<Third Embodiment> FIG. 4 shows a paraxial arrangement of a scanning image observation optical system according to a third embodiment. FIG.
FIGS. 1 (a) and 1 (b) show FIGS. 1 (a) and 1 (b) of the first embodiment.
FIG. Only different points from the first embodiment will be described. In this embodiment, the observation optical system includes two anamorphic lenses 11a and 11b having different refractive powers in the first direction and the second direction.

【0043】観察光学系により観察者が観察するための
像が第1の断面で形成される光学的な位置を第1の像
面、第2の断面で形成される光学的な位置を第2の像面
とすると、アナモルフィックな観察光学系により第1の
像面と第2の像面は一致しない。それぞれの位置を図面
上15aと15bで示す。尚、第1、第2の実施形態に
おいては、2つの像面が一致するので、第1、第2の像
面を区別していない。18はコンデンサレンズである。
The optical position where an image to be observed by an observer is formed on the first section by the observation optical system is defined as a first image plane, and the optical position formed on the second section is defined as a second position. , The first image plane and the second image plane do not coincide with each other due to the anamorphic observation optical system. The respective positions are indicated by 15a and 15b on the drawing. In the first and second embodiments, since the two image planes coincide with each other, the first and second image planes are not distinguished. Reference numeral 18 denotes a condenser lens.

【0044】本実施形態においては、第1の像面15a
と、第2の断面における瞳7との共役面を一致させるこ
とにより、第2の断面において瞳7との共役位置に配置
された第2の走査部材4上に第1の光束1次元拡散部材
12を配置可能としている。第1の光束1次元部材12
が一体に形成された第2の走査部材4において、第1の
方向への光束の拡散と、第2の方向への走査がなされ
る。
In this embodiment, the first image plane 15a
And the conjugate plane with the pupil 7 in the second cross section is matched, so that the first light beam one-dimensional diffusing member is placed on the second scanning member 4 disposed at the conjugate position with the pupil 7 in the second cross section. 12 can be arranged. First light flux one-dimensional member 12
In the second scanning member 4 integrally formed, the diffusion of the light beam in the first direction and the scanning in the second direction are performed.

【0045】また、第1の断面において瞳7との共役位
置に配置された第1の走査部材3を、第2の断面におい
ては第2の像面と共役となる位置に配置することによっ
て、第1の走査部材3上に第2の光束1次元拡散部材1
3を一体配置可能としている。第2の光束1次元拡散部
材13が一体に形成された第1の走査部材3において、
第2の方向への光束の拡散と、第1の方向への走査がな
される。このような配置構成とすることにより、第1、
第2の実施形態と同様の効果が得られるとともに、第
1、第2の実施形態の構成に比べて部品点数を削減する
ことができ、さらに共役関係が簡素化されるため全長の
短いコンパクトな構成をとることが可能となる。
Further, by disposing the first scanning member 3 arranged at a conjugate position with the pupil 7 on the first section, at a position conjugate with the second image plane on the second section, Second light beam one-dimensional diffusing member 1 on first scanning member 3
3 can be arranged integrally. In the first scanning member 3 in which the second light flux one-dimensional diffusion member 13 is integrally formed,
Diffusion of the light beam in the second direction and scanning in the first direction are performed. With such an arrangement, the first,
The same effects as those of the second embodiment can be obtained, the number of parts can be reduced as compared with the configurations of the first and second embodiments, and the conjugate relationship is simplified, so that the overall length is compact. It is possible to take a configuration.

【0046】第2、第3の実施形態の構成においては、
第2の走査部材4を第1の断面での像面と一致、または
共役な関係となる位置に配置しているため、第2の走査
部材4は大きくなっている。しかし、先述のように副走
査はそれほど高速な走査を必要としないことにより第2
の走査部材4を副走査に用いれば問題とはならない。
In the configuration of the second and third embodiments,
Since the second scanning member 4 is arranged at a position which is coincident with or conjugated with the image plane in the first section, the size of the second scanning member 4 is large. However, as described above, the sub-scan does not require a very high-speed scan, so that
There is no problem if the scanning member 4 is used for sub-scanning.

【0047】図5に、図4に示した第3の実施形態の走
査型映像観察光学系の具体的な構成例を示す。図5は第
2の断面における構成図である。走査部材3、4は回転
軸に支持された反射ミラーで構成されている。第1の走
査部材3で走査された光束は、2つの反射ミラー19
a、19bで反射された後コンデンサレンズ18に入射
するように構成されている。21は、半透過面20と、
第2の走査部材4に対向するようにアナモルフィックレ
ンズ11bが構成されているプリズムである。22は、
半透過面22aが構成されているプリズムである。
FIG. 5 shows a specific configuration example of the scanning image observation optical system according to the third embodiment shown in FIG. FIG. 5 is a configuration diagram in the second section. The scanning members 3 and 4 are constituted by reflection mirrors supported on a rotating shaft. The light beam scanned by the first scanning member 3 is divided into two reflection mirrors 19.
After being reflected by a and 19b, the light enters the condenser lens 18. 21 is a translucent surface 20;
This is a prism in which the anamorphic lens 11b is configured to face the second scanning member 4. 22 is
This is a prism having a semi-transmissive surface 22a.

【0048】アナモルフィックレンズ(接眼レンズ)1
1aは、片面11a'が裏面反射面となっている。本構
成例においては、接眼レンズ11aを半透過面22aの
反射側に配置する構成としたが、接眼レンズ11aを半
透過面22aの透過側(図の下方)に配置し、接眼レン
ズ11aで反射された光束が半透過面22aで反射され
て瞳7に導かれる構成にすることも可能である。この場
合、半透過面22aが外界(瞳の正面、図面の右側)か
らの光束と映像表示光束を重合するコンバイナとして機
能するような構成とすることにより、外界の例えば風景
などと表示を重ねて観察できるシースルー型の観察光学
系となる。
Anamorphic lens (eyepiece) 1
In 1a, one surface 11a 'is a back reflection surface. In the present configuration example, the eyepiece lens 11a is arranged on the reflection side of the semi-transmission surface 22a. However, the eyepiece lens 11a is arranged on the transmission side (below the drawing) of the semi-transmission surface 22a and reflected by the eyepiece lens 11a. It is also possible to adopt a configuration in which the emitted light beam is reflected by the semi-transmissive surface 22a and guided to the pupil 7. In this case, the semi-transmissive surface 22a is configured to function as a combiner that superimposes a light beam from the outside (front of the pupil, right side of the drawing) and a light beam for image display, so that the display is overlapped with the outside, for example, a landscape. It becomes a see-through type observation optical system that can be observed.

【0049】次に、光束1次元拡散部材12、13によ
り光束が拡散される様子を図6を用いて説明する。図6
は、図5に示した構成例の第2の走査部材4近傍の一部
の光束の状態を模式的に示す斜視図である。第2の走査
部材4は、回転軸4aを中心として矢印24の方向に回
転振動することにより入射光束を第2の方向に走査す
る。第1の走査部材3上に一体配置されている第2の光
束1次元拡散部材13により第2の方向に拡散された扇
状の光束23は半透過面20に入射し反射光として第2
の走査部材4に垂直入射する。
Next, how the light beam is diffused by the light beam one-dimensional diffusing members 12 and 13 will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a state of a part of a light beam near the second scanning member 4 in the configuration example shown in FIG. The second scanning member 4 scans the incident light beam in the second direction by rotating and vibrating about the rotation axis 4a in the direction of arrow 24. The fan-shaped luminous flux 23 diffused in the second direction by the second luminous flux one-dimensional diffusing member 13 integrally disposed on the first scanning member 3 is incident on the semi-transmissive surface 20 and is reflected as the second luminous flux.
Vertically incident on the scanning member 4.

【0050】第2の走査部材4には、第1の光束1次元
拡散部材12が一体配置されており、第2の走査部材4
に入射した第2の方向のみに拡散された光束23はここ
で第1の方向に拡散される。第2の走査部材4から射出
する光束は第1、第2の方向ともに拡散された光束とな
る。
A first light beam one-dimensional diffusing member 12 is integrally arranged on the second scanning member 4.
Here, the light beam 23 diffused only in the second direction incident on the light beam is diffused in the first direction. The light beam emitted from the second scanning member 4 is a light beam diffused in both the first and second directions.

【0051】図7に光束1次元拡散部材12、13の構
成例を示す。本構成例は、最大高さ約0.35μm、ピ
ッチ約30μmのグループを配置した回折格子を用いた
例である。図7はこの回折格子の部分拡大図を示した図
である。図8に、この回折格子に光束が入射された場合
に得られる光束拡散状態を模式的に示す。図中の円の大
きさは光の強度比を、円の線種は光の波長を示す。図で
は、波長を代表して緑(G)、青(B)、赤(R)の拡
散状態を示す。G、R、Bの円の線種をそれぞれ実線、
点線、一点鎖線とする。尚、図8のA、Bの長さと方向
は、図7のA、Bの長さと方向に対応する。
FIG. 7 shows an example of the configuration of the light flux one-dimensional diffusing members 12 and 13. This configuration example is an example using a diffraction grating in which groups having a maximum height of about 0.35 μm and a pitch of about 30 μm are arranged. FIG. 7 is a partially enlarged view of the diffraction grating. FIG. 8 schematically shows a light beam diffusion state obtained when a light beam is incident on this diffraction grating. The size of the circle in the figure indicates the light intensity ratio, and the line type of the circle indicates the wavelength of the light. In the drawing, the diffusion state of green (G), blue (B), and red (R) is shown as a representative wavelength. The line types of the circles of G, R, and B are solid lines, respectively.
A dotted line and a dashed line are used. The lengths and directions of A and B in FIG. 8 correspond to the lengths and directions of A and B in FIG.

【0052】図を見るとわかるように光束は1次元の方
向のみに拡散しており、さらに各波長においてほぼ均等
に拡散されていることがわかる。このように、回折格子
を用いて光束拡散を行うと精度よく所望の拡散を得るこ
とができる。
As can be seen from the figure, it can be seen that the light beam is diffused only in one-dimensional direction, and furthermore, it is diffused almost uniformly at each wavelength. As described above, when the light beam is diffused using the diffraction grating, a desired diffusion can be obtained with high accuracy.

【0053】以上、本発明を実施する第1〜第3の実施
形態の走査型映像観察光学系を示したが、本発明の走査
型映像観察光学系はこれらの構成に限定されない。上記
においては、第1の方向、第2の方向それぞれに光束を
拡散する2つの光束1次元拡散部材を配置したが、どち
らか一方のみを配置する構成としても何ら問題はない。
配置する拡散部材を選択する事により所望の方向のみに
瞳径の拡大を図ることも可能である。
The scanning image observation optical systems according to the first to third embodiments for carrying out the present invention have been described above, but the scanning image observation optical system according to the present invention is not limited to these configurations. In the above description, two light flux one-dimensional diffusing members for diffusing the light flux in the first direction and the second direction are arranged, but there is no problem even if only one of them is arranged.
The pupil diameter can be enlarged only in a desired direction by selecting the diffusion member to be arranged.

【0054】以下、第1〜第3の実施形態とは異なる構
成の走査型映像観察光学系を構成する際に、また第1〜
第3の実施形態の光学系を具体的に構成する際に重要と
なる点を2点説明する。
Hereinafter, when a scanning image observation optical system having a configuration different from those of the first to third embodiments is constructed,
Two important points when specifically configuring the optical system according to the third embodiment will be described.

【0055】一つは、走査方向と拡散方向が一致する走
査部材と拡散部材を一体配置できないという点である。
仮に図9に示すように、第1の光束1次元拡散部材12
と第1の走査部材(反射面)3を一体配置させたとする
と、光束を拡散させる方向と光束を走査する方向が同じ
なので、走査によって偏向された光束と拡散された光束
が重なる。
One is that the scanning member and the diffusion member whose scanning direction and diffusion direction coincide with each other cannot be integrally arranged.
As shown in FIG. 9, the first light beam one-dimensional diffusing member 12
And the first scanning member (reflection surface) 3 are integrated, the direction in which the light beam is diffused is the same as the direction in which the light beam is scanned, so that the light beam deflected by scanning and the diffused light beam overlap.

【0056】例えば走査部材3が3aの状態のとき、入
射光束8の反射光束は8aとなる。このとき、第1の光
束1次元拡散部材12が所定の角度で光束を拡散させる
ことにより反射光束8aが例えば9aの範囲内に拡散さ
れるとする。これに対し、走査部材3が3bの状態のと
きは、入射光束8の反射光束は8bとなり、反射光束8
bが9bの範囲内に拡散される。
For example, when the scanning member 3 is in the state of 3a, the reflected light of the incident light 8 is 8a. At this time, it is assumed that the reflected light beam 8a is diffused, for example, in the range of 9a by the first light beam one-dimensional diffusion member 12 diffusing the light beam at a predetermined angle. On the other hand, when the scanning member 3 is in the state of 3b, the reflected light beam of the incident light beam 8 becomes 8b, and the reflected light beam 8
b is diffused into the range of 9b.

【0057】走査方向と拡散方向が同じであるために、
図を見てもわかるように、拡散範囲9aと9bが重なる
重複範囲9abが生じてしまう。この重複範囲9abの
光束はゴーストとなり観察者に観察されるので、このよ
うな一体配置は不可能である。同様に、走査方向と拡散
方向の一致する第2の走査部材4と第2の光束1次元拡
散部材13を一体に配置することはできない。
Since the scanning direction and the diffusion direction are the same,
As can be seen from the drawing, an overlapping range 9ab where the diffusion ranges 9a and 9b overlap occurs. Since the light flux in the overlapping range 9ab becomes a ghost and is observed by the observer, such an integrated arrangement is impossible. Similarly, the second scanning member 4 and the second light flux one-dimensional diffusion member 13 whose scanning direction and diffusion direction are the same cannot be integrally arranged.

【0058】もう一つの重要な点は、光学的に後方に配
置された光束1次元拡散部材が走査部材と一体配置され
ている場合、この部材において光束は垂直に入射するよ
うに構成されている必要がある。第2の実施形態を例に
挙げて説明する。第2の実施形態の場合、光学的に後方
に配置された第1の光束1次元拡散部材12は、第2の
走査部材4に一体配置されている。第2の走査部材4は
回転軸4aを中心に回転振動する反射ミラーで構成され
ているものとする。
Another important point is that, when the light beam one-dimensionally diffusing member arranged optically rearward is arranged integrally with the scanning member, the light beam is configured to be vertically incident on this member. There is a need. The second embodiment will be described as an example. In the case of the second embodiment, the first light beam one-dimensional diffusion member 12 optically arranged rearward is integrated with the second scanning member 4. It is assumed that the second scanning member 4 is configured by a reflection mirror that rotates and vibrates about the rotation axis 4a.

【0059】光学的に後方に配置された第1の光束1次
元拡散部材12には、その光学的前方においてすでに第
2の光束1次元拡散部材13により1次元の光束拡散が
かけられており、光束は傾きが変化しながら入射する。
この光束を第2の走査部材4に入射させた場合、光束の
拡がり、または光束の傾きにより光束は第2の走査部材
4の回転軸4a上から外れた走査面上に必ず当たる。
The first one-dimensional light diffusing member 12 disposed optically behind has already been one-dimensionally diffused by the second one-dimensional light diffusing member 13 at the optical front thereof. The light flux enters while changing the inclination.
When this light beam is made incident on the second scanning member 4, the light beam always hits the scanning surface off the rotation axis 4 a of the second scanning member 4 due to the spread of the light beam or the inclination of the light beam.

【0060】図10に示すように、光束を第2の走査手
段4に垂直以外の角度で入射させた場合、走査部材4の
回転軸4aと垂直な方向において像面15との光学的間
隔にずれが生じ、ひいては像面15と結像面15'にず
れが生じる。このずれにより観察像が光軸方向に傾いて
観察されることになり、不具合となる。
As shown in FIG. 10, when the light beam is made incident on the second scanning means 4 at an angle other than perpendicular, the optical distance between the image plane 15 and the rotation axis 4a of the scanning member 4 is perpendicular to the optical axis. A shift occurs, and eventually the image plane 15 and the image forming plane 15 'shift. Due to this shift, the observation image is observed obliquely in the direction of the optical axis, causing a problem.

【0061】これを防止するためには、第2の走査手段
4に光束は垂直に入射させることが必要となる。図11
に示すように、透過面25を設けて光束が垂直に入射す
るようにすると、拡散部材12の拡散面と像面15の光
学的距離が拡散面上どの点でも等価となり、結像面1
5'と像面15を一致させることができる。
In order to prevent this, it is necessary for the light beam to enter the second scanning means 4 vertically. FIG.
As shown in (2), when the light beam is incident perpendicularly by providing the transmission surface 25, the optical distance between the diffusion surface of the diffusion member 12 and the image surface 15 becomes equivalent at any point on the diffusion surface, and the imaging surface 1
5 ′ and the image plane 15 can be matched.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明の走査型映像観察光学系による
と、2つの走査部材ともに小さい構成とすることができ
る。さらに、瞳径の拡大を拡散部材を用いることにより
達成しているので、走査部材の必要振幅と大きさの相反
する関係を断ち切ることができる。従って、必要振幅を
小さくするような構成としても、走査部材を大きくする
必要がない。
According to the scanning type image observation optical system of the present invention, both of the two scanning members can be made small. Further, since the enlargement of the pupil diameter is achieved by using the diffusion member, the conflicting relationship between the required amplitude and the size of the scanning member can be broken. Therefore, even if the required amplitude is reduced, it is not necessary to increase the size of the scanning member.

【0063】このような構成によると、小さい走査部材
により高速走査つまり高精細な映像の表示が可能とな
る。また、必要振幅を小さく構成できるので、視野角の
拡大可能な範囲が広くなる。さらに、走査部材を大きく
することなく瞳径の拡大を図ることができるので、瞳径
の拡大可能な範囲が広くなる。
According to such a configuration, high-speed scanning, that is, display of a high-definition image can be performed with a small scanning member. Further, since the required amplitude can be reduced, the range in which the viewing angle can be expanded is widened. Furthermore, since the pupil diameter can be enlarged without increasing the size of the scanning member, the range in which the pupil diameter can be enlarged is widened.

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

【図1】 第1の実施形態の走査型映像観察光学系の第
1の断面(a)、第2の断面(b)における近軸配置
図。
FIG. 1 is a paraxial arrangement diagram in a first section (a) and a second section (b) of a scanning image observation optical system according to a first embodiment.

【図2】 ハイビジョン相当の映像を表示する場合の説
明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram in the case of displaying a high-definition video.

【図3】 第2の実施形態の走査型映像観察光学系の第
1の断面(a)、第2の断面(b)における近軸配置
図。
FIG. 3 is a paraxial layout diagram of a first cross section (a) and a second cross section (b) of the scanning image observation optical system according to the second embodiment.

【図4】 第3の実施形態の走査型映像観察光学系の第
1の断面(a)、第2の断面(b)における近軸配置
図。
FIG. 4 is a paraxial layout diagram of a first cross section (a) and a second cross section (b) of the scanning image observation optical system according to the third embodiment.

【図5】 第3の実施形態の走査型映像観察光学系の具
体的な構成例を示す図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a specific configuration example of a scanning image observation optical system according to a third embodiment.

【図6】 光束1次元拡散部材が一体配置された第2の
走査部材近傍の光束の状態を模式的に示す図。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a state of a light beam near a second scanning member on which a light beam one-dimensional diffusing member is integrally arranged.

【図7】 光束1次元拡散部材の構成例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a light flux one-dimensional diffusion member.

【図8】 図7に示した光束1次元拡散部材において得
られる光束拡散状態を模式的に示す図。
FIG. 8 is a view schematically showing a light beam diffusion state obtained by the light beam one-dimensional diffusion member shown in FIG. 7;

【図9】 走査方向と拡散方向が一致する走査部材と拡
散部材を一体配置した場合の光束の状態を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a state of a light beam when a scanning member and a diffusion member whose scanning direction and diffusion direction are the same are arranged integrally.

【図10】 光束1次元拡散部材が一体配置された第2
の走査部材に光束が垂直以外の角度で入射するときの像
面と結像面のずれを示す説明図。
FIG. 10 shows a second example in which a light flux one-dimensional diffusion member is integrally arranged.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a shift between an image plane and an image forming plane when a light beam is incident on the scanning member at an angle other than perpendicular.

【図11】 光束1次元拡散部材が一体配置された第2
の走査部材に光束が垂直の角度で入射するときの像面と
結像面の一致を示す説明図。
FIG. 11 shows a second example in which the one-dimensional light diffusing member is integrally arranged.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the coincidence of the image plane and the image forming plane when a light beam enters the scanning member at a vertical angle.

【図12】 従来の一般的な走査型映像観察光学系の構
成図。
FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional general scanning type image observation optical system.

【図13】 視野角と走査部材の必要振幅の関係を説明
するための図。
FIG. 13 is a view for explaining the relationship between the viewing angle and the required amplitude of the scanning member.

【図14】 射出瞳径と走査部材の大きさの関係を説明
するための図。
FIG. 14 is a view for explaining the relationship between the exit pupil diameter and the size of the scanning member.

【図15】 走査部材の振幅と大きさの関係を説明する
ための図。
FIG. 15 is a diagram for explaining the relationship between the amplitude and the size of the scanning member.

【図16】 走査部材の配置位置と大きさの関係を説明
するための図。
FIG. 16 is a view for explaining the relationship between the arrangement position and the size of the scanning member.

【図17】 走査部材の一例を示す図。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a scanning member.

【図18】 像面上での光束の拡がり角と瞳径の大きさ
の関係を説明するための図。
FIG. 18 is a view for explaining the relationship between the divergence angle of the light beam on the image plane and the size of the pupil diameter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 変調機 3 第1の走査部材 4 第2の走査部材 6 接眼レンズ 7 瞳 12 第1の光束1次元拡散部材 13 第2の光束1次元拡散部材 14 フィールドレンズ 15 像面 15a 第1の像面 15b 第2の像面 Reference Signs List 1 light source 2 modulator 3 first scanning member 4 second scanning member 6 eyepiece 7 pupil 12 first light flux one-dimensional diffusion member 13 second light flux one-dimensional diffusion member 14 field lens 15 image plane 15a first Image plane 15b Second image plane

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光束を発生する光源と、光束の強度を変
調する強度変調手段と、光束を光軸に対して第1の方向
に走査する第1の走査手段と、光束を光軸に対して第1
の方向とは異なる第2の方向に走査する第2の走査手段
と、第1、第2の走査手段で走査された光束を観察者の
瞳に導き観察可能にする観察光学系とを備えた走査型映
像観察光学系において、 第1の走査手段は光軸と第1の方向に平行な第1の断面
において観察者の瞳位置と略共役となる位置に配設され
ており、 第2の走査手段は光軸と第2の方向に平行な第2の断面
において観察者の瞳位置と略共役となる位置に配設され
ており、 前記観察光学系によって観察者が観察するための像が第
1の断面に形成される光学的な位置を第1の像面、第2
の断面に形成される光学的な位置を第2の像面とする
と、 第1の像面近傍または第1の断面において第1の像面と
略共役となる位置に配設されており光束を光軸に対して
第1の方向に拡散させる第1の光束1次元拡散部材と、
第2の像面近傍または第2の断面において第2の像面と
略共役となる位置に配設されており光束を光軸に対して
第2の方向に拡散させる第2の光束1次元拡散部材のう
ち少なくとも一方を備えたことを特徴とする走査型映像
観察光学系。
A light source for generating a light beam; intensity modulation means for modulating the intensity of the light beam; first scanning means for scanning the light beam in a first direction with respect to the optical axis; First
A second scanning unit that scans in a second direction different from the first direction, and an observation optical system that guides a light beam scanned by the first and second scanning units to an observer's pupil to enable observation. In the scanning type image observation optical system, the first scanning means is disposed at a position substantially conjugate with the pupil position of the observer on a first section parallel to the optical axis and the first direction. The scanning means is disposed at a position substantially conjugate with the pupil position of the observer in a second cross section parallel to the optical axis and the second direction, and an image for the observer to observe by the observation optical system is provided. The optical position formed on the first section is defined as a first image plane,
If the optical position formed in the cross section of is a second image plane, it is disposed in the vicinity of the first image plane or in a position substantially conjugate with the first image plane in the first cross section. A first light flux one-dimensional diffusing member for diffusing in a first direction with respect to the optical axis;
A second light beam one-dimensional diffusion that is disposed near the second image surface or at a position substantially conjugate to the second image surface in the second cross section and that diffuses the light beam in the second direction with respect to the optical axis; A scanning image observation optical system comprising at least one of members.
【請求項2】 第1の1次元拡散部材はその拡散面の光
軸に対する傾きが第1の像面と略一致するように配設さ
れており、第2の1次元拡散部材はその拡散面の光軸に
対する傾きが第2の像面と略一致するように配設されて
いることを特徴とする請求項1に記載の走査型映像観察
光学系。
2. The first one-dimensional diffusion member is disposed such that the inclination of the diffusion surface with respect to the optical axis substantially coincides with the first image plane. 2. The scanning type image observation optical system according to claim 1, wherein an inclination of the optical axis with respect to the optical axis is arranged to substantially coincide with the second image plane.
【請求項3】 第1、第2の1次元拡散部材は回折素子
であることを特徴とする請求項1または2に記載の走査
型映像観察光学系。
3. The scanning image observation optical system according to claim 1, wherein the first and second one-dimensional diffusion members are diffraction elements.
【請求項4】 第1の1次元拡散部材が第2の走査手段
上に形成されて備えられていることを特徴とする請求項
1乃至3いずれかに記載の走査型映像観察光学系。
4. The scanning image observation optical system according to claim 1, wherein the first one-dimensional diffusing member is provided on the second scanning means.
【請求項5】 第2の1次元拡散部材が第1の走査手段
上に形成されて備えられていることを特徴とする請求項
1乃至4いずれかに記載の走査型映像観察光学系。
5. The scanning image observation optical system according to claim 1, wherein a second one-dimensional diffusing member is formed and provided on the first scanning means.
【請求項6】 第1、第2の走査手段のうち光学的に後
方に配設されている走査手段上に拡散部材が形成されて
いる場合、該走査手段に光束は垂直な角度で入射するこ
とを特徴とする請求項4または5に記載の映像観察光学
系。
6. When a diffusing member is formed on one of the first and second scanning means which is optically disposed rearward, the light beam enters the scanning means at a vertical angle. The image observation optical system according to claim 4 or 5, wherein:
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