JPH11352903A - Image display device - Google Patents

Image display device

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Publication number
JPH11352903A
JPH11352903A JP10163715A JP16371598A JPH11352903A JP H11352903 A JPH11352903 A JP H11352903A JP 10163715 A JP10163715 A JP 10163715A JP 16371598 A JP16371598 A JP 16371598A JP H11352903 A JPH11352903 A JP H11352903A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
display device
image display
mirror
eyepiece
prism
Prior art date
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Pending
Application number
JP10163715A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihide Kuriyama
敏秀 栗山
Keizo Yamada
恵三 山田
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP10163715A priority Critical patent/JPH11352903A/en
Publication of JPH11352903A publication Critical patent/JPH11352903A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spectacles display device capable of facilitating lightening and miniaturization and of brightly displaying a large view field of an image. SOLUTION: This image display device has objectives 4 and light scanners 5 comprising movable mirrors made of silicon in parts of spectacles bows 9, and also has cubic beam splitters 1, eyepieces 2 and light deflecting prisms 3 in spectacles front face parts. Accordingly, deflection of a light beam is scanned by the light scanners 5 so that it enters pupils 7 of eyeballs 6 and a focused image is displayed on retinas 8. By adjusting the interval between the two cubic beam splitters 1, the light beam can be guided into each eye so that the image display device is easy to view. Also, by making the focal length of the objectives 4 larger than that of the eyepieces 2, the large image can be displayed.

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、画像表示装置に関
し、特に、眼鏡のように装着できる小型化、軽量化に適
した画像表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device, and more particularly to an image display device which can be worn like spectacles and is suitable for miniaturization and weight reduction.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の画像表示装置は、一般に映像信号
により変調されたレーザ光を水平走査および垂直走査
し、走査された光を投射光学系により眼の網膜上に結像
して映像を表示する。このような構成の画像表示装置が
種々提案されている。この方式は、光源から出射された
光が効率良く眼に入るため低消費電力の画像表示装置の
実現を可能にする特徴を持つものである。
2. Description of the Related Art A conventional image display apparatus generally performs horizontal scanning and vertical scanning of a laser beam modulated by a video signal, and forms an image on the retina of an eye by a projection optical system to display an image. I do. Various image display devices having such a configuration have been proposed. This method is characterized in that light emitted from a light source efficiently enters the eyes, thereby realizing an image display device with low power consumption.

【0003】例えば、従来例1として、特開平4−10
0088号公報に記載の「直視型画像表示装置」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。しかし、本従来例1においては、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るため、
小型化、軽量化には適さない。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
The "direct-view image display device" described in JP-A-0088
There has been proposed a direct-view image display apparatus in which a laser beam is scanned in a lateral direction by an acousto-optic deflector, a scanning in a vertical direction is performed by a galvanometric mirror, and an imaging system is formed by two lenses. However, in the first conventional example, since an acousto-optic deflector is used, the configuration of the entire apparatus becomes large.
Not suitable for miniaturization and weight reduction.

【0004】従来例1の問題点を解消するものとして、
図9に示すような眼鏡に組み込まれた画像表示装置が提
案されている。本従来例2としての特開平6−1384
99号公報に記載の「直接網膜スキャン・ディスプレ
イ」には、図9に示された眼鏡のつるに設けられたスキ
ャナから出射された光を、眼鏡のレンズで反射させて見
る方式が提案されている。図9に示した画像表示装置
は、反射鏡101と、レーザ光線102と、スキャナ1
03と、ファイバ・リレー104と、レーザ光源105
と、フレーム106とを有して構成される。
As a solution to the problem of the first conventional example,
An image display device incorporated in glasses as shown in FIG. 9 has been proposed. Japanese Patent Laid-Open No. 6-1384 as Conventional Example 2
Japanese Patent Publication No. 99-1992 proposes a method of directly viewing a light emitted from a scanner provided on a vine of a spectacle shown in FIG. 9 by reflecting the light with a lens of the spectacle. I have. The image display device shown in FIG. 9 includes a reflecting mirror 101, a laser beam 102,
03, a fiber relay 104, and a laser light source 105
And a frame 106.

【0005】上記従来例2に示される画像表示装置の場
合、眼鏡に組み込むことはできるが、比較的大きな走
査、または偏向角が必要となる欠点がある。また、導波
路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必要
があるため、導波路の厚さを厚くする必要性が生じる。
The image display device shown in the above-mentioned prior art example 2 can be incorporated in eyeglasses, but has a disadvantage that a relatively large scanning or deflection angle is required. Also, since multiple reflection by total reflection of light in the waveguide is used,
The need to increase the thickness of the waveguide arises because it is necessary that the light that is ultimately diffracted by the diffractive element and enters the eye and the light that is reflected in the waveguide before that do not overlap.

【0006】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、導
波路は約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問題
がある。
For example, in order to display an image at a viewing angle of 30 degrees, the diameter of the diffractive optical element 202 is about 1 cm at a position 2 cm away from the eyes. If the final angle of incidence is 60 degrees, the waveguide needs to be about 3 mm thick. For this reason, there is a problem in that the lens portion of the eyeglasses becomes heavy and a burden is imposed on the user.

【0007】この欠点は、同じ出願人による後願の特開
平6−121257号公報で指摘しているように、光源
と網膜との間の移動距離のために生じる問題点である。
This drawback is a problem caused by the movement distance between the light source and the retina, as pointed out in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-121257 filed by the same applicant.

【0008】この欠点を改良した従来例3としての特開
平6−121256号公報に記載の「プレーナ型撮像素
子、直接網膜走査表示装置および直接網膜走査表示形成
方法」においては、図10に示されるような、眼鏡のレ
ンズ部に光が内部で多重反射される導波路と回折素子が
設けられた眼鏡型の画像表示装置が提案されている。図
10に示した画像表示装置は、光学導波路201と、回
折光学素子202と、光学くさび203と、偏向系20
4と、レーザ/変調器205と、電子回路206とを有
して構成される。なお、符号207は目であり、符号2
08は目の回転軸を示すものである。
FIG. 10 shows a "planar imaging device, a direct retinal scanning display device and a direct retinal scanning display forming method" described in JP-A-6-121256 as a third conventional example in which this disadvantage is improved. Such a spectacle type image display device in which a waveguide and a diffraction element in which light is internally reflected multiple times in a lens portion of spectacles is provided. The image display device shown in FIG. 10 includes an optical waveguide 201, a diffractive optical element 202, an optical wedge 203, and a deflection system 20.
4, a laser / modulator 205, and an electronic circuit 206. Note that reference numeral 207 is an eye, and reference numeral 2
08 indicates the rotation axis of the eye.

【0009】また、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として、従来例4の
図11に示される光学系が提案されている。図11に示
した虚像型画像表示装置は、鏡301と、ビームスプリ
ッタ302と、スキャナ303とを有する。なお、符号
304は目である。この光学系は、従来の液晶型表示装
置に使用されているものと同様のものである。
[0009] Proceeding of SPIE (No. 2464, pp. 2-13, 1995)
1), an optical system shown in FIG. 11 of Conventional Example 4 has been proposed as a virtual image type image display device. The virtual image display apparatus shown in FIG. 11 includes a mirror 301, a beam splitter 302, and a scanner 303. Note that reference numeral 304 is an eye. This optical system is similar to that used in a conventional liquid crystal display device.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
に示される従来例4の虚像型画像表示装置は、曲面ミラ
ーとビームスプリッタが用いられるため装置が大きくな
り、また、光ビームが2度ビームスプリッタを透過して
目に到達するため、ビームスプリッタにより光が減少
し、効率よく使われないという問題点がある。
However, FIG.
In the virtual image type image display device of the conventional example 4 shown in FIG. 1, since the curved mirror and the beam splitter are used, the size of the device becomes large. Also, since the light beam passes through the beam splitter twice and reaches the eyes, the beam splitter There is a problem that light is reduced and the light is not used efficiently.

【0011】さらに、従来例4の虚像型画像表示装置
は、片目に対し表示するものとして考えられているた
め、より見やすく、また立体表示も可能となる両目に対
する表示方法は考慮されていない。従って、両目に表示
する際に問題点となる左右の目の間隔が人により異なる
ことによる光路長の調整手段を持たないという問題点が
ある。
Further, since the virtual image type image display device of the conventional example 4 is considered to be displayed for one eye, a display method for both eyes which makes it easier to see and enables a stereoscopic display is not considered. Therefore, there is a problem that there is no means for adjusting the optical path length because the distance between the left and right eyes, which is a problem when displaying images on both eyes, differs from person to person.

【0012】本発明は、以上の点を考慮してなされたも
ので、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、かつレンズ部の重量を大きく増加せずに
軽量で、また、つる部に組み込まれる光偏向器も幅が1
cm以内で、眼鏡のように装着できる画像表示装置を提
案するもので、さらに、人の左右の目の間隔の違いに対
応でき、それぞれの人に対し見やすい表示や立体表示が
可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and can easily display a bright image having a sufficiently large field of view, and is light in weight without greatly increasing the weight of a lens portion. The width of the optical deflector built into the vine is also 1
The present invention proposes an image display device that can be worn like spectacles within a cm, furthermore, it is possible to cope with the difference in the distance between the left and right eyes of a person, and to provide an easy-to-view display and a stereoscopic display for each person. The purpose is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、映像信号により変調される
光源から出射された光ビームが可動鏡により偏向走査さ
れ、投射光学系により目の網膜上に結像されて映像を表
示する虚像型の画像表示装置において、眼鏡のつるの一
部分に設けられた光源と可動鏡および投射光学系の一部
を形成する対物レンズと、眼鏡の前面部分に設けられた
投射光学系の他の部分を形成する接眼レンズとを備え、
投射光学系の光路を曲げる光学手段を有することを特徴
とする。
According to a first aspect of the present invention, a light beam emitted from a light source modulated by a video signal is deflected and scanned by a movable mirror, and is projected by a projection optical system. In a virtual image type image display device that displays an image formed on the retina of an eye, a light source provided on a part of a vine of a spectacle, an objective lens forming a part of a movable mirror and a projection optical system, and an An eyepiece that forms another part of the projection optical system provided on the front part,
It is characterized by having optical means for bending the optical path of the projection optical system.

【0014】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、光学手段は、第1のプリズムと第2のプリ
ズム、またはミラーにより構成され、第1のプリズムま
たはミラーは、眼鏡のレンズ内でレンズとつるとが接続
される個所の近傍に設置され、第2のプリズムまたはミ
ラーは、眼鏡の前面部分内で瞳の前面に設置されて構成
されていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the optical means is constituted by a first prism and a second prism or a mirror, and the first prism or the mirror is a lens of spectacles. And a second prism or a mirror is installed in front of the pupil in the front portion of the spectacles.

【0015】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載の発明において、画像表示装置は、第2のプリズム
またはミラーの左右をそれぞれの目の位置に対応する位
置で調整可能とする位置調整手段を備え、位置調整手段
により第2のプリズムまたはミラーの位置調整の際に、
可動鏡と対物レンズとの光学距離が、対物レンズの焦点
距離と等しいか近傍であり、接眼レンズと瞳との光学距
離が、接眼レンズの焦点距離と等しいか近傍であり、対
物レンズと接眼レンズとの光学距離が、それぞれの焦点
距離の和に等しいか近傍である関係を保って構成されて
いることを特徴とする。
The third aspect of the present invention provides the first or second aspect.
In the invention described in the above, the image display device includes a position adjusting unit that enables the right and left sides of the second prism or the mirror to be adjusted at positions corresponding to the positions of the respective eyes. When adjusting the position,
The optical distance between the movable mirror and the objective lens is equal to or near the focal length of the objective lens, the optical distance between the eyepiece and the pupil is equal to or near the focal length of the eyepiece, and the objective lens and the eyepiece Are maintained so that the optical distance between them is equal to or close to the sum of the respective focal lengths.

【0016】請求項4記載の発明は、請求項3記載の発
明において、対物レンズの焦点距離は、接眼レンズの焦
点距離よりも大きいことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the focal length of the objective lens is larger than the focal length of the eyepiece.

【0017】請求項5記載の発明は、請求項1から4の
いずれか1項に記載の発明において、ミラーは、可動可
能に構成され、2軸方向に回転振動する一つのシリコン
製ミラーまたは1軸方向に回転振動する二つのシリコン
製ミラーにより構成されていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the mirror is configured to be movable, and a single silicon mirror or one silicon mirror that rotates and vibrates in two axial directions. It is characterized by being constituted by two silicon mirrors which rotate and vibrate in the axial direction.

【0018】請求項6記載の発明は、請求項1から4の
いずれか1項に記載の発明において、光源は、シリコン
基板上に形成された一端が共通で、他端がそれぞれ異な
る発振波長を持つ半導体レーザに結合された複数の光導
波路で形成されていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the light source has one end formed on a silicon substrate having a common oscillation wavelength and the other end having a different oscillation wavelength. It is characterized by being formed of a plurality of optical waveguides coupled to a semiconductor laser.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
による画像表示装置の実施の形態を詳細に説明する。図
1〜図8を参照すると、本発明の画像表示装置の実施形
態が示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of an image display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 8 show an embodiment of the image display device of the present invention.

【0020】図1は、本発明の実施形態である画像表示
装置の基本構成を示す概略構成図である。図1に示した
画像表示装置は、2個のプリズムから構成されるキュー
ブ型ビームスプリッタ1と、2個の接眼レンズ2と、2
個のプリズム3と、2個の対物レンズ4と、2個の光源
と可動ミラーにより構成される光スキャナ5と、左右2
個の眼鏡のつる9とにより構成される。なお、図1にお
いて、人の眼球6、瞳7、網膜8を、上記の画像表示装
置との関連において示している。また、図2は、図1に
おける光ビームの経路を詳述したものであり、主に水平
方向のビームの経路を示している。なお、垂直方向に関
しても光ビームの集束は、水平方向と同様のものであ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a basic configuration of an image display device according to an embodiment of the present invention. The image display device shown in FIG. 1 includes a cube beam splitter 1 composed of two prisms, two eyepieces 2,
An optical scanner 5 composed of two prisms 3, two objective lenses 4, two light sources and a movable mirror,
It is composed of a pair of eyeglass vines 9. In FIG. 1, the human eyeball 6, pupil 7, and retina 8 are shown in relation to the image display device. FIG. 2 is a detailed view of the path of the light beam in FIG. 1, and mainly shows the path of the beam in the horizontal direction. The focusing of the light beam in the vertical direction is similar to that in the horizontal direction.

【0021】上記の各部により構成される本実施形態の
画像表示装置における動作例について説明する。光スキ
ャナ5より出射される光ビームは、水平方向および垂直
方向に高速で走査される。この光ビームは、対物レンズ
4により集光された後、プリズム3により反射され、眼
鏡の前面部分に沿って進み、接眼レンズ2とキューブ型
ビームスプリッタ1とにより光ビームとして眼球6の瞳
7に入射し、網膜8上に焦点を結ぶ。
An example of the operation of the image display device of the present embodiment constituted by the above components will be described. The light beam emitted from the optical scanner 5 is scanned at high speed in the horizontal and vertical directions. This light beam is condensed by the objective lens 4, reflected by the prism 3, travels along the front surface of the spectacles, and is transmitted as a light beam to the pupil 7 of the eyeball 6 by the eyepiece 2 and the cube beam splitter 1. Incident and focuses on the retina 8.

【0022】従って、光ビームの強度を映像信号により
変調し、光スキャナ5により映像信号と同期された走査
を行うことにより、左右両眼の網膜8上に画像が表示さ
れる。また、対物レンズ4の焦点距離を接眼レンズ2の
焦点距離よりも長くすることにより、瞳7に入射する光
ビームの振れ角を光スキャナ5における走査角度に比べ
大きくすることができ、光ビームの走査角度が小さくて
も大きな視野で画像を表示することができる。
Therefore, an image is displayed on the retinas 8 of the left and right eyes by modulating the intensity of the light beam with the video signal and performing scanning synchronized with the video signal by the optical scanner 5. Further, by making the focal length of the objective lens 4 longer than the focal length of the eyepiece 2, the deflection angle of the light beam incident on the pupil 7 can be made larger than the scanning angle of the optical scanner 5, and the light beam An image can be displayed with a large field of view even when the scanning angle is small.

【0023】本発明の第1の実施例として、図1の画像
表示装置において、対物レンズ4の焦点距離を6cm、
接眼レンズの焦点距離を2cm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5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。また、光学系は対物レンズ4とプリズ
ム3だけで構成され、プラスチック製にすることにより
小型、軽量な眼鏡型の画像表示装置が得られる。
As a first embodiment of the present invention, in the image display device shown in FIG.
By setting the focal length of the eyepiece to 2 cm, the scanning angle of the light beam viewed from the eyes is tripled. This corresponds to that when the scanning angle of the light beam emitted by the optical scanner 5 is 10 degrees, a large image having a viewing angle of 30 degrees can be displayed. Further, the optical system is composed of only the objective lens 4 and the prism 3, and by using plastic, a compact and lightweight spectacle-type image display device can be obtained.

【0024】図3は、図1に示した本発明の実施形態で
ある画像表示装置における光スキャナ5の構成例を示す
図である。図3に示した画像表示装置は、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14、
半導体レーザ14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、光ビームを水平
方向・垂直方向に走査するための軸回りに回転振動する
可動ミラー11を有して構成される。なお、符号12お
よび13は、可動ミラーを支えるシリコン製のねじれ梁
を示している。このねじれ梁12、13の他端は図示し
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ものとす
る。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the optical scanner 5 in the image display device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. The image display device shown in FIG. 3 includes a semiconductor laser 14 that emits visible light whose intensity is modulated by a video signal,
A collimator lens 10 for converting the light of the semiconductor laser 14 into a light beam parallel or nearly parallel thereto, and a movable mirror 11 that rotates and vibrates around an axis for scanning the light beam in horizontal and vertical directions. Reference numerals 12 and 13 indicate torsion beams made of silicon that support the movable mirror. Although the other ends of the torsion beams 12 and 13 are not shown, the movable mirror 11 and the torsion beams 12 and 13 are not shown.
And a silicon frame integrally formed.

【0025】光ビームの径は、約1mmから5mm程度
に選ぶ。すると、図1に示すように可動ミラー11を含
む光スキャナ5の大きさは、約1cm以下となり、眼鏡
のつる9の部分に装着することができる。可動ミラー1
1およびそれを支えるねじれ梁12、13をシリコンで
一体化して構成することにより、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。
The diameter of the light beam is selected from about 1 mm to about 5 mm. Then, as shown in FIG. 1, the size of the optical scanner 5 including the movable mirror 11 becomes about 1 cm or less, and can be mounted on the temple 9 of the glasses. Movable mirror 1
By integrating the element 1 and the torsion beams 12 and 13 supporting the same with silicon, the specific gravity of silicon is as small as about 2.33 and the number of defects is small, so that a light and strong mirror can be obtained.

【0026】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。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3mm
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60H
zに設定できる。
For example, as a silicon movable mirror for scanning in the horizontal direction, a silicon mirror having a surface of 2 mm square and a thickness of 50 microns is supported by a silicon torsion beam of the same thickness, so that the resonance frequency can be adjusted in the horizontal scanning. The frequency can be set to, for example, 16 kHz. The silicon mirror for scanning in the vertical direction has the same structure, and scans the light beam reflected by the mirror for horizontal scanning.
By supporting a silicon mirror having a size of 500 μm and a thickness of 500 μm with a silicon torsion beam having a thickness of 50 μm, the resonance frequency can be set to the vertical scanning frequency, for example, 60H.
can be set to z.

【0027】図4は、図1に示した本発明の実施形態で
ある画像表示装置における光スキャナ5の構成例を示す
第2の実施例である。図4に示した光スキャナ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14、コリメータレンズ10、可動ミラー11、ね
じれ梁12および13、可動ミラー11およびねじれ梁
12と一体形成されたシリコン製の中間支持部15によ
り構成される。この場合、可動ミラー11は2軸方向に
回転振動するため一枚で済み、図3に示された実施例と
同様に、約1cm以下となるため、眼鏡のつる9の部分
に装着することができる。
FIG. 4 is a second embodiment showing a configuration example of the optical scanner 5 in the image display apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. The optical scanner 5 shown in FIG. 4 is formed integrally with a semiconductor laser 14 that emits visible light whose intensity is modulated by a video signal, a collimator lens 10, a movable mirror 11, torsion beams 12 and 13, a movable mirror 11, and a torsion beam 12. And an intermediate support portion 15 made of silicon. In this case, only one movable mirror 11 is required to rotate and vibrate in two axial directions. Since the movable mirror 11 has a size of about 1 cm or less as in the embodiment shown in FIG. it can.

【0028】図5は、光源の一実施例であり、シリコン
基板18、半導体レーザ16、光導波路17により構成
される。光導波路17は、シリコン基板18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、通信用光ファイバと同様な機能を有する。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
が10ミクロン角で、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、光導
波路17の一端は、光の伝播する中心部が一本に融合さ
れている。
FIG. 5 shows an embodiment of a light source, which comprises a silicon substrate 18, a semiconductor laser 16, and an optical waveguide 17. The optical waveguide 17 is manufactured by growing and etching glass having different refractive indexes on a silicon substrate 18 and has a function similar to that of a communication optical fiber. For example, the laser beam can be propagated in a single mode by setting the cross-sectional size of the central portion made of high refractive index glass to 10 μm square and the thickness of the peripheral portion made of low refractive index glass to 15 μm. The collimator lens can generate a light beam with high parallelism. In addition, one end of the optical waveguide 17 has a central portion where light propagates, which is united.

【0029】このため、カラー表示を行うため光の3原
色に相当する光をそれぞれ出射する3個の半導体レーザ
16を、シリコン基板18上に実装することにより、そ
れぞれの半導体レーザ16から出射された光が、一つの
光導波路17に集められる。シリコン基板18上に集積
化することにより、1cm立方以下の小型かつ軽量なカ
ラー光源を実現でき、光走査用の可動ミラーとともに、
眼鏡のつる9に実装できる光スキャナ5を実現できる。
For this reason, three semiconductor lasers 16 each emitting light corresponding to the three primary colors of light for performing color display are mounted on the silicon substrate 18 to emit light from the respective semiconductor lasers 16. Light is collected in one optical waveguide 17. By being integrated on the silicon substrate 18, a small and lightweight color light source of 1 cm 3 or less can be realized, and together with a movable mirror for optical scanning,
An optical scanner 5 that can be mounted on the temple 9 of glasses can be realized.

【0030】また、本発明においてキューブ型ビームス
プリッタ1は、光が部分的に透過するため、外景と表示
画像を重ねて表示できるが、ハーフミラーにしてもよ
い。また、外景を見ることが必要でなければ、通常のプ
リズムやミラーに置き換えることが可能である。
In the present invention, since the cube-type beam splitter 1 partially transmits light, it can display an outside scene and a display image in a superimposed manner, but may use a half mirror. If it is not necessary to see the outside, it can be replaced with a normal prism or mirror.

【0031】図6は、本発明による画像表示装置の第2
の実施例で、左右の目の間隔に合わせて画像を表示でき
る調節装置のついたものを示している。第2の実施例の
画像表示装置は、キューブ型ビームスプリッタ1と、接
眼レンズ2と、プリズム3と、対物レンズ4と、光スキ
ャナ5と、眼鏡のつる9と、調節ダイアル19と、移動
台20と、調節ダイアル21と、移動台22とを有して
構成される。
FIG. 6 shows a second embodiment of the image display apparatus according to the present invention.
In this embodiment, an adjustment device capable of displaying an image in accordance with the distance between the left and right eyes is shown. The image display apparatus according to the second embodiment includes a cube beam splitter 1, an eyepiece 2, a prism 3, an objective lens 4, an optical scanner 5, an eyeglass temple 9, an adjustment dial 19, and a moving table. 20, an adjustment dial 21, and a moving table 22.

【0032】キューブ型ビームスプリッタ1と接眼レン
ズは、移動台20に載せられ、調節ダイアル19を回転
させることにより中心からの距離が変えられる。また、
対物レンズ4と光スキャナ5とは移動台22に載せら
れ、調節ダイアル21を回転することにより網膜8上に
光ビームが焦点を結ぶように移動される。
The cube-type beam splitter 1 and the eyepiece are mounted on a moving table 20 and the distance from the center can be changed by rotating an adjustment dial 19. Also,
The objective lens 4 and the optical scanner 5 are mounted on a moving table 22, and the adjustment dial 21 is rotated so that the light beam is focused on the retina 8.

【0033】図7および図8は、移動機構を側面から見
た詳細な図であり、図7は眼鏡の前面部分、図8は眼鏡
のつる9の部分である。これらの図において、本実施形
態の移動機構は、キューブ型ビームスプリッタ1と、接
眼レンズ2と、プリズム3と、対物レンズ4と、可動ミ
ラー11と、半導体レーザとコリメートレンズが一体化
された光源23と、調節ダイアル19および21と、移
動台20および22との各構成部により構成される。
7 and 8 are detailed views of the moving mechanism as viewed from the side. FIG. 7 shows a front part of the glasses, and FIG. 8 shows a vine 9 of the glasses. In these figures, the moving mechanism of the present embodiment is a light source in which a cube beam splitter 1, an eyepiece 2, a prism 3, an objective lens 4, a movable mirror 11, a semiconductor laser and a collimating lens are integrated. 23, adjustment dials 19 and 21, and moving tables 20 and 22.

【0034】また、光源として半導体レーザの代わりに
高輝度の発光ダイオードを用いることも可能であり、発
光面積を小さくすることにより小電流で駆動でき、低消
費電力の画像表示装置が得られる。
Further, a high-luminance light emitting diode can be used as a light source instead of a semiconductor laser. By reducing the light emitting area, the device can be driven with a small current and a low power consumption image display device can be obtained.

【0035】上記の実施形態によれば、光学系に眼鏡の
つる9の部分に設けられた対物レンズ4と眼鏡の前面に
設けられた接眼レンズ2とを投射光学系に用いている。
このため、光スキャナ5の偏向角が小さくても、接眼レ
ンズ2の焦点距離を光スキャナ5に近い対物レンズ4の
焦点距離よりも小さくすることにより、大きな視野の画
像を網膜8上に結像できる。また、対物レンズ4、プリ
ズム3あるいは可動ミラー11の重量も小さいため、全
体として軽量化された眼鏡に組み込まれた画像表示装置
が得られる。また、左右の目の間隔に対し光学系が調整
できるため、見やすく、さらに立体表示が可能となる画
像表示装置が得られる。
According to the above embodiment, the objective lens 4 provided on the temple 9 of the spectacles and the eyepiece 2 provided on the front surface of the spectacles are used in the projection optical system.
For this reason, even if the deflection angle of the optical scanner 5 is small, the focal length of the eyepiece 2 is made smaller than the focal length of the objective lens 4 close to the optical scanner 5 to form an image with a large visual field on the retina 8. it can. In addition, since the weight of the objective lens 4, the prism 3, or the movable mirror 11 is small, an image display device incorporated in eyeglasses whose weight is reduced as a whole can be obtained. Further, since the optical system can be adjusted with respect to the distance between the left and right eyes, an image display device that is easy to see and that can perform three-dimensional display can be obtained.

【0036】尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施
の一例である。但し、これに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施
が可能である。
The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention. However, it is not limited to this.
Various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の画像表示装置によれば、光源と可動鏡および投射光学
系の一部をなす対物レンズとが眼鏡のつるの一部分に設
けられ、投射光学系の他の部分をなす接眼レンズおよび
投射光学系の光路を曲げる光学手段とが眼鏡の前面部分
に設けら構成されている。故に、投射光学系および光ス
キャナが眼鏡の前面フレーム部とつるの部分に実装で
き、小型かつ軽量で、大きな画面を表示できる画像表示
装置が実現できる。また、両眼で見る場合に必要な左右
の目の間隔に合わせて画像を表示することができ、見や
すく、立体表示も可能となる。
As is apparent from the above description, according to the image display apparatus of the present invention, the light source, the movable mirror, and the objective lens forming a part of the projection optical system are provided on a part of the temple of the glasses. An eyepiece as another part of the projection optical system and an optical unit for bending the optical path of the projection optical system are provided on the front part of the glasses. Therefore, the projection optical system and the optical scanner can be mounted on the front frame portion and the vine portion of the spectacles, and an image display device that is small, lightweight, and can display a large screen can be realized. Further, the image can be displayed in accordance with the interval between the left and right eyes required for viewing with both eyes, so that it is easy to see and three-dimensional display is possible.

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

【図1】本発明の画像表示装置の実施形態を示す眼鏡型
ディスプレイの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a spectacle type display showing an embodiment of an image display device of the present invention.

【図2】眼鏡型ディスプレイの光学系の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical system of a spectacle type display.

【図3】眼鏡型ディスプレイの光スキャナの一実施例の
構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of an embodiment of an optical scanner for a spectacle type display.

【図4】眼鏡型ディスプレイの光スキャナの一実施例の
構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of an optical scanner for a spectacle type display.

【図5】カラー表示用光源の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a light source for color display.

【図6】眼鏡型ディスプレイの一実施例の構成図であ
る。
FIG. 6 is a configuration diagram of an embodiment of a glasses-type display.

【図7】眼鏡型ディスプレイの一実施例の詳細図であ
る。
FIG. 7 is a detailed view of one embodiment of a glasses-type display.

【図8】眼鏡型ディスプレイの一実施例の詳細図であ
る。
FIG. 8 is a detailed view of one embodiment of a glasses-type display.

【図9】従来例2の虚像型表示装置の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a virtual image display device of Conventional Example 2.

【図10】従来例3の虚像型表示装置の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a virtual image display device of Conventional Example 3.

【図11】従来例4の虚像型表示装置の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a virtual image display device of Conventional Example 4.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 キューブ型ビームスプリッタ 2 接眼レンズ 3 プリズム 4 対物レンズ 5 光スキャナ 6 眼球 7 瞳 8 網膜 9 眼鏡のつる 10 コリメートレンズ 11 可動ミラー 12、13 ねじれ梁 14、16 半導体レーザ 15 中間支持体 17 光導波路 18 シリコン基板 19、21 調節ダイアル 20、22 移動台 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cube-type beam splitter 2 Eyepiece 3 Prism 4 Objective lens 5 Optical scanner 6 Eyeball 7 Pupil 8 Retina 9 Glasses vine 10 Collimating lens 11 Movable mirror 12, 13 Twisted beam 14, 16 Semiconductor laser 15 Intermediate support 17 Optical waveguide 18 Silicon substrate 19, 21 Adjustment dial 20, 22 Moving table

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 映像信号により変調される光源から出射
された光ビームが可動鏡により偏向走査され、投射光学
系により目の網膜上に結像されて映像を表示する虚像型
の画像表示装置において、 眼鏡のつるの一部分に設けられた光源と前記可動鏡およ
び前記投射光学系の一部を形成する対物レンズと、 前記眼鏡の前面部分に設けられた前記投射光学系の他の
部分を形成する接眼レンズとを備え、 前記投射光学系の光路を曲げる光学手段を有することを
特徴とする画像表示装置。
1. A virtual image display device in which a light beam emitted from a light source modulated by a video signal is deflected and scanned by a movable mirror, formed on a retina of an eye by a projection optical system, and displays an image. A light source provided on a part of a temple of glasses, an objective lens forming a part of the movable mirror and the projection optical system, and another part of the projection optical system provided on a front part of the glasses. An image display device comprising: an eyepiece; and optical means for bending an optical path of the projection optical system.
【請求項2】 前記光学手段は、第1のプリズムと第2
のプリズム、またはミラーにより構成され、 前記第1のプリズムまたは前記ミラーは、前記眼鏡のレ
ンズ内で該レンズと前記つるとが接続される個所の近傍
に設置され、 前記第2のプリズムまたは前記ミラーは、前記眼鏡の前
面部分内で瞳の前面に設置されて構成されていることを
特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
2. The optical device according to claim 1, wherein the optical unit includes a first prism and a second prism.
Wherein the first prism or the mirror is disposed in the lens of the spectacles near a point where the lens and the temple are connected, and the second prism or the mirror is provided. The image display device according to claim 1, wherein the image display device is configured to be installed in front of a pupil in a front portion of the glasses.
【請求項3】 前記画像表示装置は、前記第2のプリズ
ムまたは前記ミラーの左右をそれぞれの目の位置に対応
する位置で調整可能とする位置調整手段を備え、 該位置調整手段により前記第2のプリズムまたは前記ミ
ラーの位置調整の際に、前記可動鏡と前記対物レンズと
の光学距離が、前記対物レンズの焦点距離と等しいか近
傍であり、 前記接眼レンズと瞳との光学距離が、前記接眼レンズの
焦点距離と等しいか近傍であり、 前記対物レンズと前記接眼レンズとの光学距離が、それ
ぞれの焦点距離の和に等しいか近傍である関係を保って
構成されていることを特徴とする請求項1または2記載
の画像表示装置。
3. The image display device further comprises: position adjusting means for adjusting left and right of the second prism or the mirror at positions corresponding to the positions of the respective eyes. When adjusting the position of the prism or the mirror, the optical distance between the movable mirror and the objective lens is equal to or close to the focal length of the objective lens, and the optical distance between the eyepiece and the pupil is The focal length of the eyepiece is equal to or close to the focal length of the eyepiece, and the optical distance between the objective lens and the eyepiece is maintained so as to be equal to or close to the sum of the respective focal lengths. The image display device according to claim 1.
【請求項4】 前記対物レンズの焦点距離は、前記接眼
レンズの焦点距離よりも大きいことを特徴とする請求項
3記載の画像表示装置。
4. The image display device according to claim 3, wherein a focal length of the objective lens is longer than a focal length of the eyepiece.
【請求項5】 前記ミラーは、可動可能に構成され、2
軸方向に回転振動する一つのシリコン製ミラーまたは1
軸方向に回転振動する二つのシリコン製ミラーにより構
成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれ
か1項に記載の画像表示装置。
5. The mirror according to claim 1, wherein the mirror is movable.
One silicon mirror or one that rotates and vibrates in the axial direction
The image display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the image display device is configured by two silicon mirrors that rotate and vibrate in the axial direction.
【請求項6】 前記光源は、シリコン基板上に形成され
た一端が共通で、他端がそれぞれ異なる発振波長を持つ
半導体レーザに結合された複数の光導波路で形成されて
いることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に
記載の画像表示装置。
6. The light source according to claim 1, wherein one end formed on a silicon substrate is common, and the other end is formed of a plurality of optical waveguides coupled to semiconductor lasers having different oscillation wavelengths. The image display device according to claim 1.
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