WO2004049037A1 - 画像表示装置 - Google Patents

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WO2004049037A1
WO2004049037A1 PCT/JP2003/014228 JP0314228W WO2004049037A1 WO 2004049037 A1 WO2004049037 A1 WO 2004049037A1 JP 0314228 W JP0314228 W JP 0314228W WO 2004049037 A1 WO2004049037 A1 WO 2004049037A1
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WO
WIPO (PCT)
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light beam
curvature
unit
optical
image display
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/014228
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mitsuyoshi Watanabe
Shoji Yamada
Original Assignee
Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Kogyo Kabushiki Kaisha filed Critical Brother Kogyo Kabushiki Kaisha
Publication of WO2004049037A1 publication Critical patent/WO2004049037A1/ja
Priority to US11/135,362 priority Critical patent/US7234813B2/en

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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/001—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background
    • G09G3/002—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background to project the image of a two-dimensional display, such as an array of light emitting or modulating elements or a CRT
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/06—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the phase of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen

Definitions

  • the present invention relates to an image display device that allows an observer to recognize an image by projecting the image on the retina of the observer.
  • one of the two focal points of the spheroid is the reflection position of the laser beam on the scanning optical element, and the other focal point is the laser beam focused by the optical unit in the eyeball.
  • a luminous point (light emitting point) is obtained by extending a light beam incident on the retina in a direction opposite to the incident direction and extending a distance equal to the radius of the wavefront curvature of the incident light beam.
  • the observer is given a sense of vision as if there is. As a result, the observer feels a perspective according to the wavefront curvature of the light beam projected on the retina.
  • the image display device if the wavefront curvatures of the light flux incident on the retina coincide with each other for all pixels of the image, the image is displayed to the observer in a planar manner. On the other hand, if the wavefront curvature of the light beam incident on the retina is changed for each pixel of the image, the image is displayed stereoscopically to the observer.
  • the optical means having the above-mentioned shape in the image display device disclosed in the above publication since the curvature of the reflection surface is not constant over the entire optical means, the reflection at the reflection surface is not performed.
  • the degree of change in the wavefront curvature of the laser beam thus obtained relative to the wavefront curvature of the laser beam before reflection differs depending on the irradiation position (reflection position) of the laser beam on the reflection surface. For this reason, the conventional image display device cannot make an observer recognize an accurate image.
  • the present invention provides an image display apparatus in which a scanned light beam is incident on an observer's retina after being affected by optical means. It was made to recognize accurate images. is there.
  • An image display device that allows an observer to recognize an image by projecting the image on the retina of the observer
  • Light beam output means for outputting a light beam
  • Scanning means for scanning the light beam output by the light beam output means
  • a curvature correcting means for correcting a wavefront curvature of a light beam applied to the optical means.
  • the wavefront curvature of the light beam irradiated on the optical means can be corrected, when the wavefront curvature of the light beam irradiated on the optical means is affected by the optical means, the correction is performed from the optical means. It is possible to optimize the wavefront curvature of the light beam applied to the optical means so that the wavefront curvature of the emitted light beam becomes a target value. Therefore, according to this apparatus, it is easy for the observer to recognize an accurate image despite the existence of the optical means that affects the wavefront curvature of the light beam.
  • the “curvature correction means” in this section includes, for example, at least the irradiation position of the light beam irradiated to the optical means, the physical quantity that affects the degree of change in the wavefront curvature of the light beam by the optical means, and the type of the optical means. Based on one of them, the present invention can be implemented in a mode of correcting the wavefront curvature of the light beam irradiated on the optical means.
  • optical means in the following sections of this section include, for example, mirrors, lenses, diffractive optical elements, and the like.
  • the wavefront curvature of the light beam irradiated toward the pupil of the observer becomes the target value even if the degree of change in the wavefront curvature of the light beam varies depending on the irradiation position of the light beam irradiated on the optical means. As described above, it is possible to correct the wavefront curvature of the light beam applied to the optical unit.
  • the curvature correction means based on optical property information indicating the relationship between the irradiation position of the light beam irradiated on the optical means and the degree of change in the wavefront curvature of the light beam by the optical means, the observer's The image display device according to (2), wherein the correction is performed such that the wavefront curvature of the light flux toward the pupil becomes a target value.
  • optical property information in this section and each of the following sections can express the relationship between the irradiation position of the light beam in the optical means and the degree of change in the wavefront curvature of the light beam. Therefore, this “optical characteristic information” is based on the irradiation position of the light beam and the wavefront curvature. For example, information representing the relationship between the state of the scanning means and the degree of change in the wavefront curvature may be used as well as the information representing the relationship with the degree of change in the rate. May be information representing
  • storage means for storing optical characteristic-raw information indicating a relationship between an irradiation position of a light beam irradiated to the optical means and a degree of change of a wavefront curvature of the light beam by the optical means.
  • the curvature correction means performs the correction based on the optical characteristic information stored in the storage means such that the wavefront curvature of the light beam directed to the pupil of the observer becomes a target value.
  • a curvature modulating means for modulating the wavefront curvature of the light beam emitted from the emitting means
  • the image display device according to any one of (1) to (4), wherein the curvature correction unit performs the correction using the curvature modulation unit.
  • the wavefront curvature is corrected by modulating the wavefront curvature of the light beam, a plurality of types of light beams having different wavefront curvatures are respectively emitted to correct the wavefront curvature. It is not indispensable to prepare the emitting means in advance.
  • the ⁇ curvature modulation means '' in this section is compared with a case where the wavefront curvature is modulated by changing a selected one of a plurality of emission means for emitting a plurality of types of light beams having different wavefront modulations, It is easy to implement in a mode in which the wavefront curvature is continuously modulated. According to this aspect, it is easy to improve the correction accuracy of the wavefront curvature and improve the display accuracy of the image.
  • a control unit for controlling the curvature modulation unit for displaying the image is included, and the control unit includes, as the curvature correction unit, a portion that performs the correction using the curvature modulation unit.
  • the image display device according to the item. According to this device, it is possible to perform both display of an image and correction of wavefront curvature using the same curvature modulation means, and perform display of an image and correction of wavefront curvature using separate curvature modulation means. Compared to the case, the number of parts can be easily reduced.
  • a plurality of light emitting units each emitting a plurality of light beams having different wavefront curvatures; and a selecting unit for selecting a light beam to be emitted from the plurality of light emitting units.
  • the image display device according to any one of (1) to (4), wherein the correction is performed using a means.
  • the wavefront curvature of the light beam in order to correct the wavefront curvature of the light beam, it is not necessary to change the wavefront curvature of the same light beam from one value to another value. Therefore, the time required for the change can be omitted, and as a result, the correction of the wavefront curvature can be easily performed in a shorter time.
  • the wavefront curvature is set so as to quickly follow such a change in depth. Can be easily corrected.
  • control unit for controlling the selection unit for displaying the image is included, and the control unit includes a portion for performing the correction using the selection unit as the curvature correction unit.
  • this apparatus it is possible to perform both display of an image and correction of the wavefront curvature using the same selection means, and display of the image and correction of the wavefront curvature using different selection means. Compared to the case, the number of parts can be easily reduced.
  • the wavefront curvature of the light beam applied to the optical means is corrected based on a physical quantity that affects the degree to which the wavefront curvature of the light beam changes by the optical means.
  • the “physical quantity” in this section is not limited as long as it is a physical quantity that affects the degree to which the wavefront curvature of the light beam changes by the optical means.
  • the term “physical quantity” means a physical quantity representing characteristics of the optical means itself, such as the temperature or humidity of the optical means itself, or the temperature and / or temperature of the air surrounding the optical means. Or it may mean a physical quantity that represents the characteristics of the environment in which the optical means is located, such as humidity, temperature and temperature or humidity of the air through which the light beam entering or leaving the optical means propagates. This “physical quantity” may be a physical quantity other than temperature or humidity.
  • the curvature correction unit performs the correction based on the irradiation position of the light beam irradiated to the optical unit and a physical quantity that affects the degree of change in the wavefront curvature of the light beam by the optical unit.
  • the wavefront curvature force S of the light beam irradiated to the optical means is changed so as to be compatible with both the irradiation position and the physical quantity which affects the degree of change of the wavefront curvature of the light beam by the optical means. Let me do.
  • the curvature correction unit includes: an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit; The image display device according to (10), wherein the correction is performed based on a physical quantity detected by the means.
  • a plurality of types of optical property information indicating a relationship between an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a degree of change in wavefront curvature of the light beam by the optical unit is stored according to a plurality of values that the physical quantity can take.
  • the curvature correction means performs the correction by using one of a plurality of types of optical property information stored in the storage means corresponding to a physical quantity detected by the detection means.
  • Image display device
  • the optical means can be replaced with another type of optical means having a different degree of changing the wavefront curvature of the light beam,
  • the image display device according to any one of (1) to (12), wherein the curvature correction unit performs the correction based on a type of the optical unit.
  • the type of the optical means can be properly used depending on the use or the like.
  • the correction of the wavefront curvature makes it possible to adapt to the type of optical means actually used, so that even if the optical means is replaced, the wavefront curvature is thereby reduced. You don't have to be unsuitable.
  • the wavefront curvature force S of the light beam irradiated to the optical means, its irradiation position, It is varied to suit both the type of optical means.
  • the optical property information indicating the relationship between the irradiation position of the light beam irradiated to the optical unit and the degree of change of the wavefront curvature of the light beam by the optical unit is changed according to the type of the optical unit. Including storage means for storing as possible;
  • change of optical property information means, for example, that “storage means” previously stores a plurality of types of optical property information for a plurality of types of optical means, and that each time the optical means is replaced, the optical properties are changed This can be realized by selecting information used for wavefront curvature correction from characteristic information. Further, the "change of optical property information” is realized by changing the content of the "storage means” to the corresponding optical property information every time the optical means is replaced (for example, replacing the recording medium). It is also possible.
  • the scanning unit scans the light beam output by the light beam output unit in a main scanning direction and a sub-scanning direction, and irradiates the optical unit in the main scanning direction and the sub-scanning direction.
  • the image according to any one of (1) to (15), wherein the direction in which the degree of change in the curvature of the surface of the light beam due to the optical means changes with the movement of the irradiation position of the light beam is smaller is the main running direction. Display device.
  • the main scanning is repeated for a plurality of lines, while the sub-scanning is performed only once for one image.
  • the surface on which the light is irradiated to the optical means extends in two directions intersecting each other, and the light is irradiated on the optical means.
  • the degree of change may differ between the two directions.
  • the response speed of the wavefront curvature to a command to change the wavefront curvature can be determined by selecting the direction in which the change in the degree of change of the wavefront curvature is small, from the two directions, in the direction of the main scan with a high scanning frequency. Is easily reduced.
  • the change in the wavefront curvature of the light beam due to the movement of the irradiation position of the light beam irradiated to the optical means due to the movement of the irradiation position is defined as the main scanning direction.
  • the light beam output means is provided for each of a plurality of wavelengths different from each other, and the image display device further synthesizes the plurality of light beams respectively output by the plurality of light beam output means.
  • the curvature correction means individually corrects the wavefront curvature of the light beam output by each of the light beam output means.
  • a light beam of a desired color can be obtained by combining a plurality of light beams having different wavelengths.
  • the wavefront curvature of each light beam is changed before the synthesis of a plurality of light beams.
  • the wavefront curvature of the synthesized light beam is synthesized by using the wavefront modulating means after combining the plurality of light beams into one light beam. May be changed.
  • the wavefront curvature of the light beam which is each component of the combined light beam
  • the apparatus according to this section employs a configuration in which the wavefront curvature of each light beam is modulated independently of each other before combining a plurality of light beams having different wavelengths. It is sufficient to correct the wavefront curvature for each time, and it is not essential to correct the wavefront curvature after synthesis.
  • a light beam output means for outputting a light beam, the light beam output means having a light beam emitted therefrom, and a curvature modulating means for modulating the wavefront curvature of the light beam emitted from the light beam means; Scanning means for running
  • a storage unit for storing optical characteristic information indicating a relationship between an irradiation position of a light beam irradiated to the optical unit and a degree of change of a wavefront curvature of the light beam by the optical unit; and an optical characteristic stored in the storage unit.
  • Curvature correction means for correcting the wavefront curvature of the light beam applied to the optical means using the curvature modulation means based on the information so that the wavefront curvature of the light beam heading toward the pupil of the observer becomes a target value.
  • An image display device including:
  • the wavefront curvature of the light beam irradiated toward the pupil of the observer becomes the target value even if the degree of change in the wavefront curvature of the light beam varies depending on the irradiation position of the light beam irradiated on the optical means. As described above, it is possible to correct the wavefront curvature of the light beam applied to the optical unit.
  • the wavefront curvature is corrected by modulating the wavefront curvature of the light beam emitted from the emission unit.
  • a light beam output means capable of outputting a light beam and changing the wavefront curvature of the light beam
  • Scanning means for scanning the light beam output by the light beam output means
  • Optical means for irradiating the light beam scanned by the scanning means and for directing the traveling direction of the irradiated light beam to the pupil of the observer;
  • An image display device comprising:
  • Storage means for storing optical property information representing the relationship between the irradiation position of the light beam irradiated on the optical means and the degree of change in the wavefront curvature of the light beam by the optical means; and optical property information stored in the storage means
  • Curvature correction means for changing the wavefront curvature of the light beam output by the light beam output means so that the wavefront curvature of the light beam irradiated toward the pupil of the observer becomes a target value based on
  • An image display device comprising:
  • the storage unit stores a plurality of types of optical property information according to the environment information
  • the image display device uses, from among a plurality of types of optical characteristic information stored in the storage unit, information corresponding to environmental information detected by the detection unit.
  • the optical means is capable of replacing a plurality of types having different degrees of changing the wavefront curvature of the light beam
  • the storage means is capable of changing optical characteristic information used for the curvature correction means to information according to the type of the optical means;
  • An image display device characterized by the above-mentioned.
  • the scanning unit scans the light beam output by the light beam output unit in a main scanning direction and a sub-scanning direction. It is supposed to
  • An image display device characterized by the above-mentioned.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a retinal scanning display according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an R laser output unit in FIG.
  • FIG. 3 is an optical path diagram for explaining the operation of the wavefront curvature modulation section in the R laser output section in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of the scanning mirror in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view for explaining a scanning direction of laser light in the retinal scanning display of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the retinal scanning display of FIG.
  • FIGS. 7 (a), (b) and (c) are diagrams conceptually showing the three tables in FIG.
  • FIG. 8 is a flowchart conceptually showing the content of the wavefront curvature modulation program executed by the computer of the control unit in FIG.
  • FIG. 9 is a graph for explaining the relationship between the displacement value z and the wavefront curvature radius a in the wavefront curvature modulation program of FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a retinal scanning display according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a retinal scanning display according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an optical path diagram showing a schematic configuration of a laser output unit in a retinal scanning display according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a retinal scanning display 10 as an image display device according to the first embodiment of the present invention.
  • the retinal scanning display 10 is for allowing an observer to recognize an image projected on the retina by causing a laser beam as a light beam to enter the pupil 2 of the observer.
  • the retinal scanning display 10 outputs laser light of each color (each wavelength region) of red (R), green (G) and blue (B), and outputs the laser light.
  • An R laser output unit 12, a G laser output unit 14, and a B laser output unit 16 capable of modulating the output intensity and wavefront curvature of light are provided.
  • the retinal scanning display 10 further includes a total reflection mirror 1 for synthesizing the three colors of laser light output from the laser output sections 12, 14, and 16. 8, a partially transmitting mirror 20, and a partially transmitting mirror 22.
  • the total reflection mirror 18 reflects the laser light output from the R laser output unit 12.
  • the partially transmitting mirror 20 allows the laser light from the total reflection mirror 18 to pass therethrough, and reflects the laser light output from the G laser output unit 14 so as to be coaxial with the laser light.
  • the partially transmitting mirror 22 allows the laser light from the partially transmitting mirror 20 to pass therethrough and reflects the laser light output from the B laser output unit 16 so as to be coaxial with the laser light.
  • the retinal scanning display 10 further includes, as shown in FIG. 1, a scanning mirror 24 that scans the laser beam synthesized by the three mirrors 18, 20, and 22 in a two-dimensional direction, An input mirror 26 is provided to reflect the laser beam scanned by the scanning mirror 24 and make the laser beam enter the pupil 2 of the observer.
  • the retinal scanning display 10 further includes, as shown in FIG. 1, a storage section 28 for storing various information, an output intensity of laser light output from each of the laser output sections 12, 14, and 16.
  • the control unit 30 includes a control unit 30 for adjusting the wavefront curvature and scanning the laser beam with the scanning mirror 24.
  • the scanning mirror 24 is configured as an oscillating mirror that vibrates in a two-dimensional direction (main scanning direction and sub-scanning direction) by the driving unit 241, The running control is performed via the drive unit 241 under the control of the control unit 30.
  • each of the laser output units 12, 14, 16 will be described.
  • the R laser output section 12 will be described as a representative, and the other laser output sections 14 and 16 have the same configuration, and therefore will not be described.
  • the R laser output unit 12 includes an emission unit (an example of a light emission unit) 32 that emits a red laser beam (parallel light) in accordance with a command from the control unit 30; An intensity modulator 34 that modulates the output intensity of the laser light emitted from 32 according to a command value from the controller 30, and a wavefront curvature that modulates the wavefront curvature of the laser light passing through the intensity modulator 34. And a modulation unit 36.
  • One example of the emission unit 32 is configured to include a semiconductor laser device as a light source.
  • One example of the intensity modulator 34 is an AOM as a light intensity modulator.
  • the wavefront curvature modulator 36 includes a half mirror 38 on which laser light is incident from the intensity modulator 36, and a convex lens having a focal length f for converging the laser light from the half mirror 38 (an example of a light converging unit). 40) and a movable mirror 42.
  • the movable mirror 42 has a reflection surface 42 a that reflects the laser light incident from the convex lens 40 in the opposite direction to the incident direction and returns the laser light to the half mirror 38. Is moved relative to the convex lens 40, so that the optical path distance between the reflecting surface 42a and the convex lens 40 can be changed.
  • the half mirror 38 has a cube shape in which two right-angle prisms each having a dielectric multilayer film applied to a slope 38 a are bonded to each other. Approximately 50% of the amount of incident light is reflected at right angles, and approximately 50% is transmitted. Therefore, when the laser light from the intensity modulation section 34 enters the half mirror 38, about 50% of the laser light is reflected by the slope 38a, and is emitted to the emission side of the half mirror 38. The light enters the convex lens 40 provided. Also, it is reflected by the reflective surface 42a. As a result, about 50% of the amount of the laser light that has entered the half mirror 38 from the convex lens 40 passes through the inclined surface 38a, and is output as output light from the R laser output unit 12.
  • the movable mirror 42 is formed by bonding a reflector 44 and a piezoelectric actuator 46 in which piezoelectric piezoelectric elements are stacked.
  • the reflection plate 44 is formed by applying a mirror coating of a metal film to the surface of a light transmitting plate material such as a glass plate.
  • the piezoelectric actuator 46 is driven by applying a drive voltage from the control unit 30, and the position of the reflection plate 44 is changed in accordance with the drive voltage in the normal direction of the reflection surface 42 a (see FIG. 2). In the direction indicated by the arrow Z ), the optical path distance between the reflecting surface 42 a and the convex lens 40 is changed.
  • the distance between the reflective surface 42a and the principal point of the convex lens 40 is The optical path distance is adjusted in advance to be equal to the focal length f of the convex lens 40. Therefore, the laser light incident on the convex lens 40 from the half mirror 38 in this state refracts and converges when passing through the convex lens 40, and focuses on the reflection surface 42a.
  • the incident laser light converged in this way is reflected coaxially with the incident laser light on the reflection surface 42a, and as a result, becomes divergent light that is diffused at the same angle as the convergence angle of the converged light. It is incident on 0, refracted at the same angle as when converging, and converted into parallel light. That is, the incident laser light is collimated by the convex lens 40.
  • the laser light incident on the convex lens 40 from the half mirror 38 is refracted and converged when passing through the convex lens 40 in the same manner as described above. Since the laser beam has moved to a position closer to the convex lens 40 by a distance d than the focal length f of 0, the laser beam does not focus on the reflection surface 42a. After being reflected by the reflecting surface 42a, the laser light is focused at a position advanced by a distance d, i.e., at a distance f-1d from the principal point of the convex lens 40, and then diffused. The light enters the convex lens 40 again as light.
  • the wavefront curvature of the laser light changes means that the wavefront curvature of the laser light at a certain fixed position (for example, on the retina of an observer) changes.
  • spherical wave In general, light emitted from a light source propagates as a so-called spherical wave, which travels omnidirectionally and at the same speed and in the same phase around the emission point. This spherical wave is projected onto the observer's retina with a different radius of curvature according to the distance between the light emitting point and the observer, and the observer feels perspective according to the radius of curvature.
  • the present embodiment by modulating the wavefront curvature of the laser light incident on the pupil 2 of the observer to change the position of the apparent light emitting point (see FIG. 3 (b)) of the laser light.
  • the observer can perceive the depth of the image with a more natural feeling.
  • the scanning mirror 24 includes a frame 48 in which two shaft portions 48a and 48b formed coaxially are rotatably supported by a support (not shown). . Further, a running plate 50 in which two shaft portions 50 a and 50 b formed coaxially are rotatably supported by a frame 48 is provided. That is, the scanning plate 50 is supported by a support (not shown) so as to be swingable about two axes that intersect at right angles to each other.
  • the scanning plate 50 has a reflection surface 50 c for reflecting the laser light combined by the total reflection mirror 18 and the partial transmission mirrors 20 and 22 shown in FIG. 1 toward the input mirror 26. .
  • the scanning mirror 24 is driven by the driving section 24 1 shown in FIG.
  • One example of the driving unit 241 is a system using magnetism. When this method is adopted, for example, a coil is provided for the movable member, and a permanent magnet is provided for the stationary member.
  • the drive unit 241 swings the frame 48 around the X-axis and the scanning plate 50 around the y-axis independently of each other based on a command from the control unit 30.
  • the direction of the reflecting surface 50c of the scanning plate 50 changes, and the laser light reflected by the reflecting surface 50c is scanned in the two-dimensional direction.
  • the scanning plate 50 swings multiple times around the y axis, and the laser beam swings around the y axis. Scanning in the main scanning direction, and swinging about the X axis in the sub-scanning direction.
  • the input mirror 26 is configured as a half mirror, Thus, it has a function of reflecting laser light scanned by the scanning mirror 24 toward the pupil 2 of the observer and a function of transmitting light from the front of the observer.
  • the reflecting surface 26a for reflecting the laser beam on the input mirror 26 extends and is recessed in the longitudinal direction (the direction indicated by the arrow L) and the short direction (the direction indicated by the arrow S). It is configured as a curved surface. This curved surface is formed as a part of the spheroid.
  • the input mirror 26 is positioned so that the reflection point of the laser beam on the reflection surface 50 c of the scanning mirror 24 is located at one of the two focal points of the spheroid, and the pupil 2 of the observer is located at the other. In addition, it is used by being attached to the head in front of the observer's eyes. In the mounted state, the laser beam scanned by the scanning mirror 24 surely enters the pupil 2 of the observer and is focused on the retina.
  • the reflecting surface 26a of the input mirror 26 is a curved surface but not a spherical surface, the curvature is not constant over the entire reflecting surface 26a, and depends on the position on the reflecting surface 26a. Change. Specifically, as shown in FIG. 5, the reflecting surface 26a forms a part of an ellipse on a cross section parallel to the longitudinal direction, while a true circle on a cross section parallel to the short direction. Part of it.
  • the curvature of the reflecting surface 26a changes greatly as it moves along the longitudinal direction, and changes less as it moves along the lateral direction.
  • the degree to which the wavefront curvature of the laser light reflected by the reflecting surface 26a changes with respect to the wavefront curvature of the laser light before reflection also differs depending on the position. .
  • the short direction (the direction indicated by the arrow S in FIG. 5) of the input mirror 26 is selected as the main scanning direction, while the longitudinal direction (the direction indicated by the arrow S in FIG. 5) is selected.
  • the direction (indicated by the arrow L in the figure) is selected as the sub-scanning direction, and the scanning mirror 24 scans the laser beam.
  • the wavefront curvature of the laser light changes before and after the reflection on the reflection surface 26a, and the degree of the change depends on the reflection point ( It changes with the movement of the irradiation position, but the frequency of the change is less than when the longitudinal direction of the input mirror 26 is selected in the main scanning direction and the short direction is selected in the sub-scanning direction.
  • control unit 30 receives an image signal (video signal) from an external device (not shown) such as a computer, and controls the image signal represented by the image signal to an observer. I do.
  • control unit 30 outputs laser light from the emission units 32 of the laser output units 12, 14, 16 based on the image signal, and determines the intensity of the output laser light.
  • the intensity modulator 34 modulates the color of the image represented by the image signal so as to be expressed, and the wavefront curvature of the laser light is represented by the image signal by the wavefront curvature modulator 36. Modulation is performed so that the depth of the image is represented.
  • the control unit 30 further drives the scanning mirror 24 to scan the laser beam in the two-dimensional direction.
  • the laser beams output from the laser output units 12, 14, 16 are combined by the total reflection mirror 18 and the partial transmission mirrors 20, 22 and then combined by the scanning mirror 24.
  • the light is scanned in the two-dimensional direction, and further reflected by the input mirror 26 and enters the pupil 2 of the observer.
  • the image represented by the image signal is projected on the observer's retina, and the image is recognized by the observer.
  • each laser output unit 1 2 is set so that the wavefront curvature of the laser light entering the pupil 2 of the observer becomes a target value corresponding to the depth. It is necessary to modulate the wavefront curvature of the laser light output from,, and. Therefore, the wavefront curvature of the laser beam varies depending on the reflection position on the reflecting surface 26a when the light is reflected on the reflecting surface 26a of the input mirror 26.
  • the control unit 30 changes the wavefront curvature when the laser light is reflected by the reflection surface 26a of the input mirror 26.
  • the laser output units 12, 14, 16 are designed to correct the wavefront curvature of the laser light output from the laser output units in advance.
  • the laser light output from the R laser output unit 12 is scanned by the scanning mirror 24 in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the reflection surface 26 of the input mirror 26 is The light is reflected at a and enters the pupil 2 of the observer.
  • R Reflection surface curvature, which is the curvature of the curved surface at the laser beam irradiation position on the reflection surface 26a of the input mirror 26
  • n travel distance of the laser beam from the reflecting surface 26 a of the input mirror 26 to the pupil 2 of the observer Separation
  • the wavefront curvature radius b is a value corresponding to the depth of the image recognized by the observer
  • the wavefront curvature radius b is similarly expressed as a function b ( ⁇ , a) of the angles 0 and a. .
  • the wavefront curvature radius b is determined so that the image has the same depth for all pixels.
  • the wavefront is set so that not all the pixels constituting the image are given the same depth.
  • the radius of curvature b is determined.
  • the wavefront curvature radius a is a value adjusted to make the wavefront curvature radius b a desired value. Therefore, this wavefront curvature radius a also has an angle of 0 and a hino function b ( ⁇ , a).
  • the wavefront curvature radius a can be obtained from the following equation (2).
  • the storage unit 28 shown in FIG. 1 stores information specific to the retinal scanning display 10 as shown in FIG. 7 relating to each pixel constituting an image represented by an image signal.
  • the value of the traveling distance m, the value of the traveling distance n, and the value of the reflection surface curvature R are stored in advance as optical property information.
  • the value of the reflection surface curvature R is a value that uniquely indicates the degree of change in the wavefront curvature of the laser beam between before and after reflection on the reflection surface 26a.
  • the position of each pixel is defined by angles 0 and ⁇ .
  • the storage unit 28 stores the travel distance m ( ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) for each value of the angles ⁇ and a corresponding to each pixel, as conceptually represented in FIG. a) is stored as a table, and for the travel distance n, the travel distance ⁇ ( ⁇ , a) for each value of the angle 0, 0; corresponding to each pixel, as conceptually represented in FIG. ) Is stored as a table, and as for the reflection surface curvature R, as shown conceptually in FIG. 3C, the reflection surface curvature R (R, a) for each value of the angles 0 and ⁇ corresponding to each pixel. ) Are stored as a table.
  • control unit 30 refers to each table stored in the storage unit 28 to perform wavefront curvature modulation for modulating the wavefront curvature of the laser light output from the R laser output unit 12. Perform processing.
  • the control unit 30 is mainly configured by a computer 52.
  • Computer 52 is configured to include a processor 54 and storage 56 as is well known.
  • a wavefront curvature modulation program executed by the processor 54 to perform the above-described wavefront curvature modulation processing is stored in advance.
  • Figure 8 conceptually shows the content of the wavefront curvature modulation program in a flowchart.
  • An image signal including a depth signal is input to the control unit 30 in units of one image, and the wavefront curvature modulation program controls the image signal every time the image signal is input to the control unit 30. Is executed.
  • step S110 (hereinafter, referred to as step S110) It is simply represented by “S 1 10”. The same applies to the other steps).
  • step S110 based on the depth signal included in the input image signal, the value of the wavefront curvature radius b for each value of the angles ⁇ and ⁇ corresponding to each pixel forming the image ( A table representing the target value is created.
  • the angle 0 is obtained.
  • the value of the wavefront radius of curvature a is calculated using equation (2) above. Further, from the calculated values, a table is created that represents the value of the wavefront curvature radius a for each value of the angles 0 and a.
  • the calculation of the displacement value z can be performed as follows.
  • the wavefront radius of curvature a of the laser beam output from each of the laser output sections 1, 2, 14, and 16 is the reflection of the movable mirror 4 2 as shown in the following equation (3).
  • This is a function for the displacement value z of the surface 42a, and has the relationship shown in the graph of FIG. This function is not a simple inverse function.
  • the displacement value z can be obtained from the following equation (4). z ⁇ g " 1 (a)... Equation (4)
  • the actual values of the angles ⁇ and a of the reflecting surface 50c are determined by detecting the laser light at the edge positions of the main scanning direction and the sub-scanning direction of the reflecting surface 50c. This can be obtained by arranging detectors and measuring the elapsed time from the point when the laser beam is detected by each detector in each of the main scanning direction and the sub-scanning direction.
  • each of the laser output units 12, 14, 16 constitutes an example of the "light beam output means" in the above item (1).
  • the input mirror 26 constitutes an example of the “optical means” in the same section, and the control section 30 controls the above (1), (2) or This constitutes an example of “curvature correction means” in section (3).
  • the storage unit 28 constitutes an example of the “storage means” in the above item (4)
  • the emission unit 32 constitutes an example of the “emission means” in the above item (5)
  • the wavefront curvature modulation section 36 constitutes an example of the “curvature modulation means” in the same section
  • the control section 30 constitutes an example of the “curvature correction section” in the same section.
  • the control unit 30 constitutes an example of the “control unit” in the above item (6)
  • the scanning mirror 24 constitutes an example of the “running means” in the above item (16).
  • the plurality of laser output units 12, 14, 16 are connected to the “multiple The total reflection mirror 18 and the partial transmission mirrors 20 and 22 cooperate with each other to form an example of the “synthesizing means” in the same section, and the control unit 30 has the same configuration. This constitutes an example of the "curvature correction means" in the section.
  • each of the laser output sections 12, 14, 16 constitutes an example of the “light beam output means” in the above item (18), and the scanning mirror 24 corresponds to the “light beam output means” in the above item.
  • the input mirror 26 constitutes an example of the “optical means” in the same section
  • the storage section 28 constitutes an example of the “storage means” in the same section
  • the control section 30 constitutes an example of the “storage section” in the same section. This constitutes an example of the "curvature correction means" in the same paragraph.
  • the observer can observe Since it is easy to always set the wavefront curvature of the laser light incident on the pupil 2 to the target value, it is easy for the observer to accurately recognize the image represented by the image signal.
  • the wavefront curvature of the laser beam output from each of the laser output units 12, 14, 16 can be continuously changed by each of the movable mirrors 42. Fine adjustment of the wavefront curvature of the laser beam incident on the pupil 2 is facilitated.
  • the short direction of the input mirror 26 is set as the main scanning direction
  • the long direction is set as the sub scanning direction, so that the scanning mirror 24 scans the laser beam. I have. Therefore, according to the present embodiment, the frequency at which the degree of change of the wavefront curvature of the laser light due to the reflection of the reflecting surface 26a changes during the running of the laser light is reduced. As a result, each laser output unit 1 It is not necessary to increase the speed of modulating the wavefront curvature of the laser light output by 2, 14, and 16.
  • the emission of each of the laser output units 12, 14, and 16 is performed.
  • a wavefront curvature modulation unit 36 is provided corresponding to the unit 32, and the wavefront curvature of each laser beam is modulated before the laser beams emitted from each emission unit 32 are combined. Therefore, according to the present embodiment, it is not indispensable to provide a configuration for correcting the wavefront curvature of the laser light emitted from each emission unit 32, separately from the wavefront curvature modulation unit 36.
  • a configuration in which the wavefront curvatures of the three color laser beams emitted from the respective emission units 32 are modulated by using a common wavefront curvature modulation unit for the laser beams after the laser beams are combined.
  • the laser light is required to pass through a common lens for the laser light after synthesis, for example, the shift or chromatic aberration occurring in the degree of change in the wavefront curvature of each laser light is corrected. Therefore, it is necessary to separately provide a configuration for individually correcting the wavefront curvature of each laser beam emitted from each emission unit 32.
  • a plurality of types of tables are stored in the storage unit 28 in the present embodiment, but the contents of the table may be changed to another table.
  • a table indicating the refractive power of the reflection surface 26a of the input mirror 26, or a table indicating the rate of change of the wavefront curvature of the laser light by the reflection surface 26a May be used.
  • each table is created based on the angles ⁇ and ⁇ of the reflection surface 50 c of the scanning mirror 24, but instead of those angles 0 and ⁇ , the table is formed on the pupil 2 of the observer. It may be created based on the incident angle of the incident laser beam or the reflection position of the laser beam on the reflecting surface 26a of the input mirror 26.
  • the angle 0 of the reflecting surface 50 c of the scanning mirror 24 the angle and the wavefront curvature
  • the use of a table that allows the direct calculation of the radius of curvature a of the wavefront from the radius b facilitates the calculation process.
  • the retinal scanning display 60 includes a temperature sensor 62 in addition to the configuration of the retinal scanning display 10 according to the first embodiment shown in FIG.
  • the storage unit 28 stores a plurality of sets of tables each including a table of the travel distances m and n and a table of the reflection surface curvature R.
  • the temperature sensor 62 is mounted on the front surface 26 b (or the reflection surface 26 a) of the input mirror 26.
  • the temperature sensor 62 is provided for detecting the temperature of the closing mirror 26.
  • a plurality of sets of tables stored in the storage unit 28 are prepared in association with a plurality of representative values for the temperature of the input mirror 26, respectively.
  • the shape of the reflecting surface 26a of the input mirror 26 slightly changes depending on the temperature of the input mirror 26, and as a result, the degree of change of the wavefront curvature of the laser beam by the reflecting surface 26a also changes. Therefore, in the present embodiment, a plurality of table groups respectively corresponding to a plurality of representative values of the temperature of the input mirror 26 are provided.
  • the control unit 30 controls the temperature of the plurality of table groups stored in the storage unit 28 By using a table group associated with the representative temperature closest to the temperature detected by the sensor 62, the laser light is modulated by the wavefront curvature modulation unit 36. Therefore, according to the present embodiment, even if the degree of change of the wavefront curvature of the laser beam by the input mirror 26 changes depending on the temperature of the input mirror 26, the actual optical characteristics of the input mirror 26 are matched, and the laser light The wavefront curvature of the laser light output by the laser output units 12, 14, 16 is modulated so that the final value of the wavefront curvature of the laser light accurately matches the target value.
  • the image represented by the image signal is always accurately obtained by the observer regardless of the temperature of the input mirror 26. Is obtained.
  • the temperature of the input mirror 26 constitutes an example of the “physical quantity” in the above item (9), (10) or (11).
  • the temperature sensor 62 constitutes an example of the “detection means” in the above (11) or (12)
  • the storage section 28 constitutes an example of the “storage means” in the above paragraph (12)
  • the control section 30 constitutes an example of the "curvature correction means" in the above item (9), item (10), item (11) or item (12).
  • a plurality of sets of tables associated with the temperature of the input mirror 26 are prepared.
  • the table group to be referred to for performing the wavefront modulation in consideration is not limited to this.
  • the input mirror 26 configured as a half mirror constitutes an example of the “optical means” in the above item (1).
  • the present invention can be implemented in a mode in which the optical means is configured as a diffractive optical element.
  • a temperature sensor for detecting the temperature of a medium through which a light beam propagates is provided, and the present invention can be implemented using a plurality of sets of tables associated with the temperature detected by the temperature sensor.
  • the retinal scanning display 70 according to the present embodiment has the same basic configuration as the retinal scanning display 10 according to the first embodiment shown in FIG.
  • the input mirror 26 to be used can be exchanged for one of a plurality of types. Accordingly, in the present embodiment, an exchange switch 72 to be operated by the observer in accordance with the exchange of the input mirror 26 is provided.
  • the storage unit 28 stores three tables of the traveling distances m and n and the reflection surface curvature R from the table. A plurality of sets of tables are stored. Further, the table group is associated with plural types of input mirrors 26.
  • the input mirror 26 is mounted on the retinal scanning display 70. It is detachably mounted on a frame (not shown), and the observer who is the user can exchange the input mirror 26 according to the intended use. Therefore, the observer has, for example, a reflective surface 26 a having a shape that can obtain a desired viewing angle when the user wants to change the viewing angle of an image scanned on the retina by the retinal scanning display 70. It is possible to replace it with a closing mirror 26.
  • the storage unit 28 has a plurality of types of replaceable input mirrors. In association with 26, the above-mentioned plurality of table groups are stored in advance.
  • the exchange switch 72 is provided to allow the observer to perform an operation of specifying a newly selected one of the plurality of types of exchangeable mirrors 26 that can be exchanged.
  • the exchange switch 72 is connected to the control unit 30.
  • the control unit 30 uses the table group corresponding to the input mirror 26 of the type specified by the exchange switch 72 out of a plurality of sets of table groups stored in the storage unit 28 to obtain the wavefront curvature.
  • the modulation section 36 modulates the laser beam.
  • the observer can perform a selection operation for selecting the currently used input mirror 26 via the exchange switch 72.
  • the laser output sections 12, 14, and 16 match the optical characteristics of the input mirror 26 and the final value of the wavefront curvature of the laser beam accurately matches the target value, the laser output sections 12, 14, and 16 are output. Therefore, the wavefront curvature of the laser light is modulated.
  • the network according to the first embodiment In addition to the same effects as those of the film scanning display 10, the effect that the type of the input mirror 26 can be changed according to the application while maintaining the image reproduction accuracy is obtained.
  • a plurality of table groups corresponding to a plurality of types of the input mirrors 26 are stored in the storage unit 28 in advance, and one of the table groups is replaced with an exchange switch. 72, which is selected and used according to the running, but the method of exchanging optical characteristic information used by the control unit 30 is not limited to this.
  • the storage medium from which data is read in the storage unit 28 is exchangeable, when the input mirror 26 is exchanged, the optical characteristic information corresponding to the input mirror 26 is stored.
  • the purpose can be achieved by exchanging the medium.
  • the input mirror 26 constitutes an example of the “optical means” in the above item (13), and the control section 30 operates in the same manner as in the above item (14). This constitutes an example of the "curvature correction means" in the section.
  • the storage section 28 constitutes an example of the “storage section” in the above item (15)
  • the control section 30 constitutes an example of the “curvature correction section” in the above section. It is.
  • the wavefront curvature modulation unit 36 modulates the wavefront curvature of the laser light for each color of the laser light. It has become.
  • each laser beam of each color there are provided a plurality of optical systems which respectively generate a plurality of laser beams having different wavefront curvatures under an invariable wavefront curvature.
  • the wavefront curvature of the laser light is modulated.
  • FIG. 12 shows only a main part of the retinal scanning display according to the present embodiment in an optical path diagram.
  • three laser output units are provided in order to perform three-color laser beams to perform wavefront modulation. Since the configurations of the laser output units are basically common to each other, FIG. 12 representatively shows a laser output unit 80 which is one of the laser output units.
  • the laser output section 80 is provided with a laser emitter and an optical system for each of a plurality of discrete wavefront curvatures.
  • a first laser emitting device 82 that emits laser light as parallel light and two lenses are coaxial. It has a first fixed lens row 90 arranged at a fixed distance, and a total reflection mirror 98. In the first fixed lens row 90, when the laser light from the first laser emitting device 82 enters one lens, the laser light is emitted from the other lens as parallel light toward the total reflection mirror 98. I do.
  • the laser output unit 80 further includes a second laser emitter 84 that emits the laser light as parallel light in order to emit laser light that is diffused from the parallel light, that is, laser light having a larger wavefront curvature than the parallel light.
  • a second fixed lens array 92 in which two lenses are coaxially arranged at a fixed distance shorter than the first fixed lens array 90, and a partially transmitting mirror 100 coaxial with the total reflection mirror 98. I have.
  • the laser light from the second laser When the laser beam is incident on one of the lenses, the laser beam is emitted from the other lens toward the partially transmitting mirror 100 as first diffused light.
  • the partially transmitting mirror 100 reflects the first diffused light incident thereon, and transmits the parallel light incident from the total reflection mirror 98 along the common optical axis with the parallel light.
  • the laser output unit 80 further includes a third laser emitter that emits the laser light as parallel light in order to emit laser light that is diffused from the first diffused light, that is, laser light having a larger wavefront curvature than the first diffused light.
  • a third fixed lens array 94 in which two lenses are arranged coaxially at a fixed distance shorter than the second fixed lens array 92, a total reflection mirror 98 and a partial transmission mirror 100.
  • a coaxial partially transmitting mirror 102 is arranged coaxially at a fixed distance shorter than the second fixed lens array 92.
  • the laser light from the third laser emitter 86 enters one lens
  • the laser light from the other lens is transmitted to the partially transmitting mirror 102 as second diffused light. It emits toward.
  • the partially transmitting mirror 102 reflects the second diffused light incident thereon, while it reflects the parallel light or the first diffused light incident from the total reflection mirror 98 or the partially transmitted mirror 100 into the parallel light or the first diffused light. The light is transmitted along the common optical axis.
  • the laser output unit 80 further includes a fourth laser emitter that emits the laser light as parallel light in order to emit laser light that is diffused from the second diffused light, that is, laser light that has a larger wavefront curvature than the second diffused light.
  • a fourth fixed lens array 96 in which two lenses are arranged coaxially at a fixed distance shorter than the third fixed lens array 94, a total reflection mirror 98 and a partially transmitting mirror 100, 102 and a coaxial partially transmitting mirror 104.
  • the laser light from the fourth laser emitting device 88 enters one lens, the laser light from the other lens is transmitted to the partially transmitting mirror 104 as third diffused light. It emits toward.
  • the partial transmission mirror 104 reflects the third diffused light incident thereon, while the total reflection mirror 98, the partial transmission mirror 102 or 1
  • the parallel light, the first diffused light or the second diffused light incident from 04 is transmitted along the common optical axis with the parallel light, the first diffused light and the second diffused light.
  • the control unit 30 controls the output intensity of the laser beam emitted from each of the laser emitters 82, 84, 86, 88 (including the on / off of each of the laser emitters 82, 84, 96, 88).
  • the laser light emitted from each of the laser emitters 82, 84, 86, and 88 passes through different fixed lens rows 90, 92, 94, and 96 and is output.
  • the distance between the two lenses belonging to each is different from each other.
  • 86, and 88 are modulated such that the wavefront curvatures of the respective laser beams incident from them become different from each other.
  • the laser light is output from the laser output unit 80. It is easy to instantaneously change the wavefront curvature of the laser light.
  • a plurality of laser beams having a plurality of types of wavefront curvature can be combined into one laser beam and output.
  • an image in which a plurality of images having different depths are superimposed for example, an image such as a composite image in which a translucent image is superimposed in front of a certain image) is provided to the observer. Can be recognized.
  • the traveling direction of the laser beam scanned by the scanning mirror 24 is applied to the pupil 2 of the observer by the input mirror 26 as a reflection unit.
  • Force S which adopts a configuration that changes and converges in the direction of heading
  • other configurations can be employed to achieve the same purpose.
  • a diffractive optical element it is possible to adopt a configuration in which the traveling direction of the laser beam is changed and converged by a diffractive optical element.
  • the change depends on the degree of the change. If the wavefront curvature of the laser light output from each of the laser output sections 12, 14, 16 is corrected in accordance with the present invention, an accurate laser beam can be obtained despite the above-mentioned optical characteristics of the lens or diffractive optical element. This allows the observer to recognize a natural image.
  • a swing mirror capable of two-dimensional scanning is employed as the running mirror 24 as a running means, but the running means is not limited to this.
  • a first scanning mirror that deflects laser light only in the main scanning direction and a second scanning mirror that deflects laser light only in the sub-scanning direction are used instead of the scanning mirror 24, a first scanning mirror that deflects laser light only in the main scanning direction and a second scanning mirror that deflects laser light only in the sub-scanning direction. It is also possible to adopt a configuration in which the laser light synthesized by 18 and the partially transmitting mirrors 20 and 22 is incident on the input mirror 26 via the first scanning mirror and the second scanning mirror in order. It is possible. In this case, the order in which the laser light passes through the first scanning mirror and the second scanning mirror may be any order.

Abstract

走査された光束が光学手段（２６）の影響を受けた後に観察者の網膜（２）上に入射する画像表示装置は、その光学手段の介在にもかかわらず、観察者に正確な画像を認識させるために、光束を出力する光束出力手段（１２，１４，１６）と、その出力された光束を走査する走査手段（２４）と、その走査された光束が照射され、その照射された光束の進行方向を観察者の瞳孔に向かう方向に変更する光学手段（２６）と、その光学手段に照射される光束の波面曲率の補正を行う曲率補正手段としての波面曲率変更部（３６）とを備えている。

Description

画像表示装置
技術分野 本発明は、 観察者の網膜上に画像を投影することによって観察者に画像を認識 させる画像表示装置に関するものである。
明 背景技術 書
近年、 観察者の網膜上において光束を走査して画像を投影することによって観 察者に画像を認識させる画像表示装置、 いわゆる網膜走査型デイスプレイが種々 提案されている。 例えば、 特開平 1 1一 1 4 2 7 6 3号公報には、 レーザ光を 2次元方向に走査 する走査光学素子と、 この走査光学素子により走査されたレーザ光を観察者の眼 球内で集光させる光学手段 （集光用光学素子） とを備えた画像表示装置が開示さ れている。 この従来の画像表示装置においては、 上記光学手段として、 凹んだ曲面である 回転楕円面の一部を反射面とするハーフミラーが用いられている。 その回転楕円 面においては、 それの 2つの焦点のうちの一方から出射した光が回転楕円面で反 射すると必ず他方の焦点に入射する。 この従来の画像表示装置においては、 その 回転楕円面の 2つの焦点の一方が上記走査光学素子におけるレーザ光の反射位置 とされ、 他方の焦点が上記光学手段によるレーザ光の眼球内での集光位置とされ ることにより、 上記走査光学素子により走査されたレーザ光が眼球内で確実に集 光させられるようになっている。 発明の開示
この種の画像表示装置によれば、 網膜上に入射した光束をその入射方向とは逆 向きに、 かつ、 その入射した光束の波面曲率の半径と等しい距離延長した点に輝 点 （発光点） があるかの如き視覚が観察者に与えられる。 その結果、 観察者は、 網膜上に投影された光束の波面曲率に応じた遠近感を感じる。
この種の画像表示装置においては、 網膜上に入射する光束の波面曲率が画像の 全画素について互いに一致すれば、 観察者に対して画像が平面的に表示される。 これに対し、 網膜上に入射する光束の波面曲率が画像の各画素ごとに変化させら れれば、 観察者に対して画像が立体的に表示される。
しかしながら、 前記公報に開示された画像表示装置における、 前述の形状を有 する光学手段を用いる場合には、 その反射面の曲率がその光学手段の全体につい て一定でないことから、 その反射面で反射したレーザ光の波面曲率の、 反射前の レーザ光の波面曲率に対する変化度合いが、 その反射面におけるレーザ光の照射 位置 （反射位置） に応じて異なってしまう。 そのため、 この従来の画像表示装置 では、 観察者に正確な画像を認識させることができなかった。
このように、 走査された光束が光学手段の影響を受けた後に観察者の網膜上に 入射する形式の画像表示装置を使用する場合には、 従来、 光束の波面曲率が予定 外に変更されてしまう傾向があつたのであるが、 その原因としては、 光学手段の 光学的特性の他にも、 温度に起因した光学手段の変形、 温度に起因した光束の波 長の変化、 光学手段の交換等が存在する。
本発明は、 このような事情に鑑み、 走査された光束が光学手段の影響を受けた 後に観察者の網膜上に入射する画像表示装置において、 その光学手段の介在にも かかわらず、 観察者に正確な画像を認識させることを目的としてなされたもので ある。
本発明によって下記の各態様が得られる。 各態様は、 項に区分し、 各項には番 号を付し、 必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。 これは、 本発 明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためで あり、 本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定さ れると解釈されるべきではない。 すなわち、 下記の態様には記載されていないが 本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出し て採用することは妨げられないと解釈すべきである。
さらに、 各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、 各項 に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させること を妨げることを意味するわけではなく、 各項に記載の技術的特徴をその性質に応 じて適宜独立させることが可能であると解釈されるべきである。
( 1 ) 観察者の網膜上に画像を投影することによって、 観察者に画像を認識さ せる画像表示装置であって、
光束を出力する光束出力手段と、
その光束出力手段により出力された光束を走査する走査手段と、
その走査手段により走査された光束が照射され、 その照射された光束の進行方 向を観察者の瞳孔に向かう方向に変更する光学手段と、 '
その光学手段に照射される光束の波面曲率の補正を行う曲率補正手段と を含む画像表示装置。
この装置によれば、 光学手段に照射される光束の波面曲率の補正が可能となる ため、 その光学手段に照射される光束の波面曲率がその光学手段によって影響さ れる場合に、 その光学手段から出射する光束の波面曲率が目標値となるように、 その光学手段に照射される光束の波面曲率を適正化することが可能となる.。 したがって、 この装置によれば、 光束の波面曲率に影響を与える光学手段が存 在するにもかかわらず、 観察者に正確な画像を認識させることが容易となる。 本項における 「曲率補正手段」 は、 例えば、 光学手段に照射される光束の照射 位置と、 光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理 量と、 光学手段の種類との少なくとも一つに基づき、 光学手段に照射される光束 の波面曲率を補正する態様で実施することが可能である。
本項おょぴ下記の各項における 「光学手段」 としては、 例えば、 ミラー、 レン ズ、 回折光学素子等がある。
( 2 ) 前記曲率補正手段は、 前記光学手段に照射される光束の照射位置に基づ き、 前記補正を行う （1 ) 項に記載の画像表示装置。
この装置によれば、 光学手段に照射される光束の照射位置によってその光束の 波面曲率が変化する度合いが異なっても、 観察者の瞳孔へ向けて照射される光束 の波面曲率が目標値となるように、 その光学手段に照射される光束の波面曲率を 補正することが可能となる。
したがって、 この装置によれば、 光学手段に照射される光束の照射位置によつ てその光束の波面曲率が変化する度合いが異なるにもかかわらず、 観察者に正確 な画像を認識させることが容易となる。
( 3 ) 前記曲率補正手段は、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前 記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情 報に基づき、 観察者の瞳孔に向かう光束の波面曲率が目標値となるように前記補 正を行う （2 ) 項に記載の画像表示装置。
本項および下記の各項における 「光学特性情報」 は、 光学手段における光束の 照射位置とその光束の波面曲率の変化度合いとの関係を表すことができるもので あれば足りる。 したがって、 この 「光学特性情報」 は、 光束の照射位置と波面曲 率の変化度合いとの関係を表す情報はもとより、 例えば、 走査手段の状態と波面 曲率の変化度合いとの関係を表す情報でもよく、 また、 光束の照射位置と光学手 段の屈折力との関係を表す情報でもよい。
( 4 ) さらに、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記光学手段に ょって光束の波面曲率が変化する度合ぃとの関係を表す光学特^~生情報を記憶する 記憶手段を含み、 前記曲率補正手段は、 前記記憶手段に記憶された光学特性情報 に基づき、 観察者の瞳孔に向かう光束の波面曲率が目標値となるように前記補正 を行う （2 ) 項に記載の画像表示装置。
( 5 ) 前記光束出力手段は、
光束を出射する出射手段と、
その出射手段から出射した光束の波面曲率を変調する曲率変調手段と
を含み、前記曲率補正手段は、前記曲率変調手段を用いて前記補正を行う （1 ) ないし （4 ) 項のいずれかに記載の画像表示装置。
この装置によれば、 光束の波面曲率を変調することによって波面曲率の補正が 行われるため、 波面曲率の捕正のために、 波面曲率が異なる複数種類の光束をそ れぞれ出射する複数個の出射手段を予め用意しておくことが不可欠ではなくなる。 本項における 「曲率変調手段」 は、 波面変調が異なる複数種類の光束をそれぞ れ出射する複数個の出射手段のうち選択されるものを変更することによって波面 曲率を変調する場合に比較し、 波面曲率を連続的に変調する態様で実施すること が容易である。 この態様によれば、 波面曲率の補正精度を向上させて画像の表示 精度を向上させることが容易となる。
( 6 ) さらに、 前記画像を表示するために前記曲率変調手段を制御する制御部 を含み、 その制御部は、 前記曲率変調手段を用いて前記補正を行う部分を前記曲 率補正手段として含む （5 ) 項に記載の画像表示装置。 この装置によれば、 同じ曲率変調手段を用いて画像の表示と波面曲率の補正と の双方を行うことが可能となり、 別々の曲率変調手段を用いて画像の表示と波面 曲率の補正とを行う場合に比較し、 部品点数の削減が容易となる。
( 7 ) 前記光束出力手段は、
波面曲率が互いに異なる複数の光束をそれぞれ出射する複数の出射手段と、 それら複数の出射手段の中から、 光束を出射すべきものを選択する選択手段と を含み、 前記曲率補正手段は、 前記選択手段を用いて前記補正を行う （1 ) な いし （4 ) 項のいずれかに記載の画像表示装置。
この装置によれば、光束の波面曲率を補正するために、同じ光束を対象として、 それの波面曲率をある値から別の値に変化させることが不要となる。 そのため、 その変化に必要な時間を省略可能となり、 その結果、 波面曲率の補正をより短時 間で行うことが容易となる。
したがって、 この装置によれば、 例えば、 各画素について観察者によって認識 されるべき奥行きが走査方向に沿って大きく変化する場合であっても、 そのよう な奥行きの変化に素早く追従するように波面曲率を補正することが容易となる。
( 8 ) さらに、前記画像を表示するために前記選択手段を制御する制御部を含 み、 その制御部は、 前記選択手段を用いて前記補正を行う部分を前記曲率補正手 段として含む （7 ) 項に記載の画像表示装置。
この装置によれば、 同じ選択手段を用いて画像の表示と波面曲率の補正との双 方を行うことが可能となり、 別々の選択手段を用いて画像の表示と波面曲率の補 正とを行う場合に比較し、 部品点数の削減が容易となる。
( 9 ) 前記曲率補正手段は、 前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する 度合いに影響を与える物理量に基づき、 前記補正を行う （1 ) ないし （8 ) 項の いずれかに記載の画像表示装置。 前記 （1 ) ないし （8 ) 項のいずれかに係る画像表示装置においては、 光学手 段によって光束の波面曲率が変化する度合いが、 温度、 湿度等、 光学手段に関連 する物理量によつて変化し得る。
このような知見に基づき、 本項に係る装置においては、 光学手段に照射される 光束の波面曲率が、 その光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影 響を与える物理量に基づき、 補正される。
したがって、 この画像表示装置によれば、 光学手段の実際の光学特"生に適合し た波面曲率の補正を行うことが容易となる。
本項における 「物理量」 は、 光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合 いに影響を与える物理量でありさえすれば、 その種類を問わない。 具体的には、 この 「物理量」 は、 例えば、 光学手段自体の温度おょぴ または湿度等、 光学手 段自体の特性を表す物理量を意味する場合や、 光学手段を取り囲む空気の温度お よび/または湿度、 光学手段に入射するかまたはそれから出射する光束が伝播す る空気の温度およびノまたは湿度等、 光学手段が置かれている環境の特性を表す 物理量を意味する場合がある。 この 「物理量」 は、 温度または湿度以外の物理量 であってもよレヽ。
( 1 0 ) 前記曲率補正手段は、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量と に基づき、 前記補正を行う （9 ) 項に記載の画像表示装置。
この装置によれば、光学手段に照射される光束の波面曲率力 S、その照射位置と、 光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量との双 方に適合するように変化させられる。
( 1 1 ) さらに、 前記物理量を検出する検出手段を含み、
前記曲率補正手段は、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記検出 手段により検出された物理量とに基づき、 前記補正を行う （1 0) 項に記載の画 像表示装置。
(1 2) さらに、
前記物理量を検出する検出手段と、
前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記光学手段によって光束の波 面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を、 前記物理量がとり得る 複数の値に応じて複数種類記憶する記憶手段と
を含み、
前記曲率補正手段は、 前記記憶手段に記憶された複数種類の光学特性情報のう ち、 前記検出手段により検出された物理量に対応するものを用いて前記補正を行 う （1 0) 項に記載の画像表示装置。
(1 3) 前記光学手段は、 光束の波面曲率を変化させる度合いが異なる別の種 類の光学手段に交換可能であり、
前記曲率補正手段は、 前記光学手段の種類に基づき、 前記補正を行う （1) な いし （1 2) 項のいずれかに記載の画像表示装置。
この装置によれば、 光学手段の種類を用途等に応じて使い分けることが可能と なる。
さらに、 この装置によれば、 波面曲率の補正により、 実際に使用されている光 学手段の種類に適合させることが可能となり、よつて、光学手段が交換されても、 それによつて波面曲率が不適当にならずに済む。
(14) 前記曲率補正手段は、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記光学手段の種類とに基づき、 前記補正を行う （1 3) 項に記載の画像表示装 置。
この装置によれば、光学手段に照射される光束の波面曲率力 S、その照射位置と、 その光学手段の種類との双方に適合するように変化させられる。
( 1 5 ) さらに、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記光学手段 によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を、 前記 光学手段の種類に応じて変更可能に記憶する記憶手段を含み、
前記曲率捕正手段は、 前記光学手段の種類に応じて変更された光学特性情報を 用いて前記補正を行う （1 4 ) 項に記載の画像表示装置。
本項における 「光学特性情報の変更」 は、 例えば、 「記憶手段」 に複数種類の光 学手段についての複数種類の光学特性情報を予め記憶させておき、 光学手段の交 換ごとに、 それら光学特性情報のうち波面曲率補正のために使用するものを選択 することにより、実現することが可能である。さらに、「光学特性情報の変更」は、 「記憶手段」 の内容を、 光学手段の交換ごとに、 それに対応する光学特性情報に 変更する （例えば、 記録媒体を交換する） ことにより、 実現することも可能であ る。
( 1 6 ) 前記走査手段は、 前記光束出力手段により出力された光束を主走査方 向と副走査方向とに走査し、 それら主走査方向と副走査方向とのうち、 前記光学 手段に照射される光束の照射位置の移動に伴う、 前記光学手段による光束の ¾面 曲率の変化度合いの変化が小さい方が主走查方向である （1 ) ないし （1 5 ) 項 のいずれかに記載の画像表示装置。
一般に、 1枚の画像を表示する際には、 主走査が複数本のラインにつ いて繰返し行われるのに対し、 副走査は 1枚の画像について 1回限り行 われる。
一方、 前記 （1 ) ないし （1 5 ) 項のいずれかに係る装置においては、 光学 手段に光束が照射される面が互いに交差する 2方向に延ぴ、 かつ、 その光学手段 に照射される光束の照射位置の移動に伴うその光学手段による光束の波面曲率の 変化度合いの変化が、 それら 2方向間で互いに異なる場合がある。
この場合においては、 それら 2方向のうち、 波面曲率の変化度合いの変化が小 さい方を、 走査頻度が高い主走査の方向に選定すれば、 波面曲率を変更させる指 令に対する波面曲率の応答速度を低下させることが容易となる。
このような知見に基づき、 本項に係る装置においては、 主走査方向と副走査方 向とのうち、 光学手段に照射される光束の照射位置の移動に伴う光学手段による 光束の波面曲率の変化度合いの変化が小さい方が主走査方向とされている。
( 1 7 ) 前記光束出力手段は、 互いに異なる複数の波長についてそれぞれ設け られており、 当該画像表示装置は、 さらに、 それら複数の光束出力手段によりそ れぞれ出力された複数の光束を合成して前記走査手段に出力する合成手段を含み、 前記曲率補正手段は、 前記各光束出力手段により出力される光束の波面曲率を個 別に補正する （1 ) ないし （1 6 ) 項のいずれかに記載の画像表示装置。
この装置によれば、 波長が互いに異なる複数の光束を合成することにより、 所 望の色の光束を得ることができる。
この装置においては、各光束の波面曲率が複数の光束の合成前に変更されるが、 これに対し、 複数の光束を 1つの光束に合成した後に波面変調手段を用いてその 合成光束の波面曲率を変更する構成が考えられる。
しかしながら、 この構成においては、 合成光束の各成分である光束の波面曲率 力 上述の波面変調手段やその他の手段 （例えばレンズ） を通過する際に、 各成 分の波長に応じて異なる度合いで変化する。 そのため、 合成光束の各成分である 光束の波面曲率を最終的に所望の値にするためには、 合成前に各光束の波面曲率 を波長ごとに補正することが必要であり、 そのためには、 上述の曲率変調手段と は另 Uに、 合成前に各光束の波面曲率を波長ごとに補正する曲率変調手段を設ける ことが必要である。 これに対し、 本項に係る装置によれば、 波長が互いに異なる複数の光束を合成 する前に各光束の波面曲率を互いに独立して変調する構成が採用されるため、 合 成前に各光束ごとに波面曲率の補正を行えば足り、 合成後に波面曲率の補正を行 うことが不可欠ではなくなる。
( 1 8 ) 観察者の網膜上に画像を投影することによって、 観察者に画像を認識 させる画像表示装置であって、
光束を出力する光束出力手段であって、 光束を出射する出射手段と、 その出射 手段から出射した光束の波面曲率を変調する曲率変調手段とを有するものと、 その光束出力手段により出力された光束を走查する走査手段と、
その走査手段により走査された光束が照射され、 その照射された光束の進行方 向を観察者の瞳孔に向かう方向に変更する光学手段と、
その光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記光学手段によって光束の波 面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を記憶する記憶手段と、 その記憶手段に記憶された光学特性情報に基づき、 観察者の瞳孔に向かう光束 の波面曲率が目標値となるように、 前記光学手段に照射される光束の波面曲率の 補正を前記曲率変調手段を用いて行う曲率補正手段と
を含む画像表示装置。
この装置によれば、 光学手段に照射される光束の照射位置によってその光束の 波面曲率が変化する度合いが異なっても、 観察者の瞳孔へ向けて照射される光束 の波面曲率が目標値となるように、 その光学手段に照射される光束の波面曲率を 補正することが可能となる。
したがって、 この装置によれば、 光学手段に照射される光束の照射位置によつ てその光束の波面曲率が変化する度合いが異なるにもかかわらず、 観察者に正確 な画像を認識させることが容易となる。 さらに、 この装置によれば、 出射手段から出射した光束の波面曲率を変調す ることにより、 波面曲率が補正される。
( 1 9 ) 光束を出力すると共に、 その光束の波面曲率を変更可能な光束出力手 段と、
その光束出力手段により出力された光束を走査する走査手段と、
その走査手段により走査された光束が照射されると共に、 その照射された光束 の進行方向を観察者の瞳孔へ向ける光学手段と、
を備えた画像表示装置であって、
前記光学手段に照射される光束の照射位置とその光学手段によってその光束の 波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を記憶する記憶手段と、 その記憶手段に記憶された光学特性情報に基づき、 観察者の瞳孔へ向けて照射 される光束の波面曲率が目標値となるように前記光束出力手段により出力される 光束の波面曲率を変更する曲率補正手段と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
この装置によれば、 前記 （1 ) 項に係る装置と基本的に共通する作用効果を実 現することが可能である。
( 2 0 ) ( 1 9 ) 項に記載の画像表示装置において、
前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える環境情 報を検出する検出手段を備え、
前記記憶手段は、 前記環境情報に応じた複数種類の光学特性情報を記憶してお り、
前記曲率補正手段は、 前記記憶手段に記憶された複数種類の光学特性情報のう ち、 前記検出手段により検出された環境情報に対応するものを用いること、 を特徴とする画像表示装置。 ( 2 1 ) ( 1 9 ) または （2 0 ) 項に記載の画像表示装置において、 前記光学手段は、 光束の波面曲率を変化させる度合いの異なる複数種類のもの を交換可能になっており、
前記記憶手段は、 前記曲率補正手段に用いられる光学特性情報を、 前記光学手 段の種類に応じた情報に変更可能となっていること、
を特徴とする画像表示装置。
( 2 2 ) ( 1 9 ) ないし（ 2 1 )項のいずれかに記載の画像表示装置において、 前記走査手段は、 前記光束出力手段により出力された光束を主走査方向及び副 走查方向に走査するようになっており、
更に、 前記光学手段に照射される光束の照射位置の移動に伴う前記光学手段に よる光束の波面曲率の変化度合いの変化が小さい方が前記主走查方向になってい ること、
を特徴とする画像表示装置。
( 2 3 ) ( 1 9 ) ないし（ 2 2 )項のいずれかに記載の画像表示装置において、 前記光束出力手段を複数備えると共に、 それら複数の光束出力手段が出力する 光束を合成して前記走査手段へ出力する合成手段を備え、 更に、 前記各光束出力 手段は相異なる波長の光束を出力するようになっており、 前記曲率補正手段は前 記記憶手段に記憶された光学特性情報に基づき前記各光束出力手段により出力さ れる光束の波面曲率をそれぞれ変更すること、
を特徴とする画像表示装置。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイの概略構成を示 す図である。 図 2は、 図 1における Rレーザ出力部の概略構成を示す図である。
図 3は、 図 2の Rレーザ出力部における波面曲率変調部の作動を説明するため の光路図である。
図 4は、 図 1における走査ミラーの外観を示す斜視図である。
図 5は、 図 1の網膜走査型ディスプレイにおけるレーザ光の走査方向を説明す るための斜視図である。
図 6は、 図 1の網膜走査型ディスプレイの模式図である。
図 7 ( a ) , ( b ) および （c ) は、 図 1における 3つのテーブルを概念的に示 す図である。
図 8は、 図 1における制御部のコンピュータによって実行される波面曲率変調 プログラムの内容を概念的に表すフローチヤ一トである。
図 9は、 図 8の波面曲率変調プログラムにおける変位値 zと波面曲率半径 aと の関係を説明するためのグラフである。
図 1 0は、 本発明の第 2実施形態に従う網膜走査型ディスプレイの概略構成を 示す図である。
図 1 1は、 本発明の第 3実施形態に従う網膜走査型ディスプレイの概略構成を 示す図である。
図 1 2は、 本発明の第 4実施形態に従う網膜走査型ディスプレイのうちのレー ザ出力部の概略構成を示す光路図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、本発明が適用された実施形態のいくつかを図面を用いて詳細に説明する。 図 1には、 本発明の第 1実施形態に従う画像表示装置としての網膜走査型ディ スプレイ 1 0の概略構成が示されている。 この網膜走査型ディスプレイ 1 0は、 観察者の瞳孔 2に光束としてのレーザ光 を入射させることで網膜上に投影した画像を観察者に認識させるためのものであ る。 この網膜走査型ディスプレイ 1 0は、 図 1に示すように、 赤 （R)， 緑 （G ) および青 （B ) の各色 （各波長領域） のレーザ光をそれぞれ出力し、 かつ、 出力 するレーザ光の出力強度および波面曲率を変調可能な Rレーザ出力部 1 2， Gレ 一ザ出力部 1 4および Bレーザ出力部 1 6を備えている。
この網膜走査型ディスプレイ 1 0は、 さらに、 図 1に示すように、 各レーザ出 力部 1 2 , 1 4 , 1 6から出力された 3色のレーザ光を合成するために、 全反射 ミラー 1 8と、 部分透過ミラー 2 0と、 部分透過ミラー 2 2とを備えている。 全 反射ミラー 1 8は、 Rレーザ出力部 1 2から出力されたレーザ光を反射する。 部 分透過ミラー 2 0は、 その全反射ミラー 1 8からのレーザ光を通過させ、 かつ、 このレーザ光と同軸となるように、 Gレーザ出力部 1 4から出力されたレーザ光 を反射する。 部分透過ミラー 2 2は、 その部分透過ミラー 2 0からのレーザ光を 通過させ、 かつ、 このレーザ光と同軸となるように、 Bレーザ出力部 1 6から出 力されたレーザ光を反射する。
この網膜走査型ディスプレイ 1 0は、 さらに、 図 1に示すように、 3つのミラ 一 1 8 , 2 0 , 2 2によって合成されたレーザ光を 2次元方向に走査する走査ミ ラー 2 4と、 この走査ミラー 2 4によって走査されたレーザ光を反射して観察者 の瞳孔 2に入射させる投入ミラー 2 6とを備えている。
この網膜走査型ディスプィレイ 1 0は、 さらに、 図 1に示すように、 各種情報 を記憶する記憶部 2 8と、 各レーザ出力部 1 2， 1 4， 1 6が出力するレーザ光 の出力強度および波面曲率の調節と、 走査ミラー 2 4によるレーザ光の走査とを 行う制御部 3 0とを備えている。 走査ミラー 2 4は、 駆動部 2 4 1により 2次元 方向 （主走査方向と副走査方向） に振動する揺動ミラーとして構成されており、 制御部 3 0の制御により駆動部 2 4 1を介して走查制御される。
ここで、各レーザ出力部 1 2 , 1 4 , 1 6の具体的な構成を説明する。ただし、 Rレーザ出力部 1 2について代表的に説明し、 他のレーザ出力部 1 4， 1 6につ いては、 同様の構成であるため、 説明を省略する。
図 2に示すように、 Rレーザ出力部 1 2は、 制御部 3 0からの指令に従って赤 色のレーザ光 （平行光） を出射する出射部 （発光部の一例） 3 2と、 この出射部 3 2から出射したレーザ光の出力強度を、 制御部 3 0からの指令値に従い変調す る強度変調部 3 4と、 この強度変調部 3 4を通過したレーザ光の波面曲率を変調 する波面曲率変調部 3 6とを備えている。 出射部 3 2の一例は、 半導体レーザ装 置を光源として含むように構成される。 強度変調部 3 4の一例は、 光強度変調器 としての A OMである。
波面曲率変調部 3 6は、 強度変調部 3 6からレーザ光が入射するハーフミラー 3 8と、 このハーフミラー 3 8からのレーザ光を収束させる焦点距離 f の凸レン ズ （光収束部の一例） 4 0と、 可動ミラー 4 2とを備えている。 その可動ミラー 4 2は、 凸レンズ 4 0から入射したレーザ光をその入射方向とは逆向きに反射し てハーフミラー 3 8に戻す反射面 4 2 aを有しており、 この反射面 4 2 aが凸レ ンズ 4 0に対して相対移動させられることにより、 それら反射面 4 2 aと凸レン ズ 4 0との間における光路距離が変更可能となっている。
図 2に示すように、 ハーフミラー 3 8は、 斜面 3 8 aに誘電体多層膜が施され た直角プリズム 2つが貼り合わされたキューブ状の形状を成しており、 その斜面 3 8 aにおいて、 入射光の光量の約 5 0 %を直角方向に反射し、 約 5 0 %を透過 する。 このため、 強度変調部 3 4からのレーザ光がハーフミラー 3 8に入射する と、 そのレーザ光のうちの約 5 0 %が斜面 3 8 aで反射し、 そのハーフミラー 3 8の出射側に設けられた凸レンズ 4 0に入射する。 また、 反射面 4 2 aで反射さ れることにより凸レンズ 4 0からハーフミラー 3 8に入射したレーザ光は、 その 光量の約 5 0 %が斜面 3 8 aを通過し、 Rレーザ出力部 1 2からの出力光として 出力される。
図 2に示すように、 可動ミラー 4 2は、 反射板 4 4と、 圧電型のピエゾ素子が 積層された圧電ァクチユエータ 4 6とが貼り合わされたものである。 反射板 4 4 は、 ガラス板等の光透過性板材の表面に金属膜の鏡面コートが施されることによ つて形成されている。 圧電ァクチユエータ 4 6は、 制御部 3 0から駆動電圧が印 加されることにより駆動され、 その駆動電圧に応じて反射板 4 4の位置をその反 射面 4 2 aの法線方向 （図 2において矢印 Zで示す方向） に移動させて、 反射面 4 2 aと凸レンズ 4 0との間の光路距離を変化させる。
ここで、 図 3を参照してその光路距離の制御を説明する。
制御部 3 0から圧電ァクチユエータ 4 6に駆動電圧が印加されていない状態で は、 図 3 ( a ) に示すように、 反射面 4 2 aと凸レンズ 4 0の主点との間の距離 である光路距離が、 凸レンズ 4 0の焦点距離 f と等しくなるように予め調整され ている。 そのため、 この状態でハーフミラー 3 8から凸レンズ 4 0に入射したレ 一ザ光は、 凸レンズ 4 0を通過する際に屈折して収束し、 反射面 4 2 a上で焦点 を結ぶ。 このように収束した入射レーザ光は、 反射面 4 2 aでその入射レーザ光 と同軸方向に反射し、 その結果、 その収束光の収束角度と同じ角度で拡散する拡 散光となって再度凸レンズ 4 0に入射し、 収束時と同じ角度で屈折して平行光に 変換される。 すなわち、 入射レーザ光が凸レンズ 4 0によってコリメートされる のである。
一方、 制御部 3 0から圧電ァクチユエータ 4 6に駆動電圧が印加されると、 図 3 ( b ) に示すように、 圧電ァクチユエータ 4 6が駆動されて反射面 4 2 aが凸 レンズ 4 0側に移動することとなり、 その移動距離を dで表すと、 反射面 4 2 a と凸レンズ 4 0の主点との間の光路距離が f から f 一 dに変化する。
そのため、 この状態でハーフミラー 3 8から凸レンズ 4 0に入射したレーザ光 は、 前述した場合と同様に凸レンズ 4 0を通過する際に屈折して収束するが、 反 射面 4 2 aが凸レンズ 4 0の焦点距離 f より距離 dだけ凸レンズ 4 0に近い位置 に移動しているため、 レーザ光は反射面 4 2 a上では焦点を結ばない。 このレー ザ光は、 反射面 4 2 aで反射した後、 距離 dだけ進んだ位置、 すなわち、 凸レン ズ 4 0の主点から距離 f 一 2 dの位置において焦点を結び、 その後、.拡散光とな つて再度凸レンズ 4 0に入射する。
そのため、 レーザ光は凸レンズ 4 0を通過する際に屈折してその拡がり角度が 小さくなるものの、 平行光には変換されずに、 すなわち、 コリメートされずに凸 レンズ 4 0を通過する。 その結果、 レーザ光の波面曲率が変化する。 ここに、 「レ 一ザ光の波面曲率が変化する」 とは、 正確には、 ある定位置 （例えば、 観察者の 網膜上） におけるレーザ光の波面曲率が変化する。
ここで、 この網膜走査型ディスプレイ 1 0において、 各レーザ出力部 1 2， 1 4 , 1 6によってレーザ光の波面曲率を変調する理由を簡単に説明する。
一般に、 光源から出た光は、 その発光点を中心として全方位に等速および同位 相で進む光の波、 いわゆる球面波として伝搬する。 この球面波は、 発光点と観察 者との距離に応じて異なる大きさの曲率半径で観察者の網膜上に投影され、 観察 者は、 この曲率半径に応じた遠近感を感じる。
したがって、 本実施形態においては、 観察者の瞳孔 2に入射するレーザ光の波 面曲率を変調してそのレーザ光の見かけ上の発光点 （図 3 ( b ) 参照） の位置を 変化させることにより、 画像の奥行きをより自然な感覚で観察者に認識させるよ うになっているのである。
そして、 本実施形態の波面曲率変調部 3 6によれば、 例えば、 凸レンズ 4 0の 焦点距離 f = 4 mmの場合、 可動ミラー 4 2の反射面 4 2 aを約 3 0 / m移動さ せるだけで、 観察者に約 3 0 c mから無限遠までの範囲内で遠近感を認識させる ことができる。 また、 凸レンズ 4 0の焦点距離 f = 2 mmの場合、 可動ミラー 4 2の反射面 4 2 aを約 1 0 μ πι移動させるだけで、 観察者に約 3 0 c mから無限 遠までの範囲内で遠近感を認識させることができる。
図 4に示すように、走査ミラー 2 4は、同軸上に形成された 2つの軸部 4 8 a , 4 8 bが図示しない支持体によって回動可能に支持された枠 4 8を備えている。 さらに、 同軸上に形成された 2つの軸部 5 0 a， 5 0 bが枠 4 8によって回動可 能に支持された走查板 5 0を備えている。 すなわち、 走査板 5 0は、 互いに直角 に交差する 2軸まわりに揺動可能に、 図示しない支持体に支持されているのであ る。 走査板 5 0は、 図 1に示す全反射ミラー 1 8および部分透過ミラー 2 0， 2 2によって合成されたレーザ光を投入ミラー 2 6に向けて反射する反射面 5 0 c を有している。
走査ミラー 2 4は、 図 1に示す駆動部 2 4 1によって駆動される。 駆動部 2 4 1の一例は、磁気を利用した方式である。この方式を採用する場合には、例えば、 可動部材にはコイル、 静止部材には永久磁石がそれぞれ設けられる。
駆動部 2 4 1は、 制御部 3 0からの指令に基づき、 枠 4 8は X軸まわりに、 走 查板 5 0は y軸まわりにそれぞれ、 互いに独立して揺動させる。 それにより、 走 査板 5 0の反射面 5 0 cの向きが変化し、 この反射面 5 0 cで反射するレーザ光 が 2次元方向に走査される。 具体的には、 枠 4 8が X軸まわりに 1回揺動する間 に走査板 5 0が y軸まわりに複数回揺動するようになっており、 レーザ光は、 y 軸まわりの揺動によつて主走査方向に、 X軸まわりの揺動によつて副走査方向に それぞれ走査される。
図 1に示すように、 投入ミラー 2 6は、 ハーフミラーとして構成され、 それに より、 走查ミラー 2 4により走査されたレーザ光を観察者の瞳孔 2へ向けて反射 する機能と、 観察者の前方からの光を透過する機能とを有している。
投入ミラー 2 6においてレーザ光を反射させる反射面 2 6 aは、 図 5に示すよ うに、 長手方向 （矢印 Lで示す方向） と短手方向 （矢印 Sで示す方向） とに延び て凹んだ曲面として構成されている。 この曲面は、 回転楕円面の一部として形成 されている。 投入ミラー 2 6は、 その回転楕円面の 2つの焦点の一方に走查ミラ 一 2 4の反射面 5 0 cにおけるレーザ光の反射点が位置し、 他方に観察者の瞳孔 2が位置するように、 観察者の眼前においてその頭部に装着されて使用される。 その装着状態においては、 走査ミラー 2 4によって走査されたレーザ光が確実に 観察者の瞳孔 2に入射して網膜上で集光する。
上述のように、 投入ミラー 2 6の反射面 2 6 aは、 曲面ではあるが球面ではな いため、 その曲率が反射面 2 6 aの全体について一定ではなく、 反射面 2 6 aに おける位置によって変化する。具体的には、図 5に示すように、反射面 2 6 aは、 長手方向に平行な断面上においては楕円の一部を成す一方、 短手方向に平行な断 面上においては真円の一部を成している。
そのため、 反射面 2 6 aの曲率は、 長手方向に沿って移動するにつれて変化す る度合いが大きく、短手方向に沿って移動するにつれて変化する度合いが小さい。 一方、 反射面 2 6 aの曲率が位置によって異なると、 その反射面 2 6 aで反射し たレーザ光の波面曲率の、 反射前のレーザ光の波面曲率に対して変化する度合い も位置によって異なる。
このような知見に基づき、 この網膜走查型ディスプレイ 1 0においては、 投入 ミラー 2 6の短手方向 （図 5において矢印 Sで示す方向） が主走査方向に選定さ れる一方、 その長手方向 （同図において矢印 Lで示す方向） が副走査方向に選定 されたうえで、 走査ミラー 2 4がレーザ光を走査するようになっている。 したがって、 本実施形態によれば、 反射面 2 6 aでの反射前と反射後とでレー ザ光の波面曲率が変化し、 その変化度合いが反射面 2 6 aにおけるレーザ光の反 射点 （照射位置） の移動に伴って変化するが、 その変化の頻度が、 投入ミラー 2 6の長手方向を主走査方向、 短手方向を副走査方向に選定した場合より少なくて 済む。
図 1に示すように、 制御部 3 0は、 コンピュータ等の外部機器 （図示しない） から画像信号 （映像信号） を入力し、 この画像信号により表される画像を観察者 に認識させるための制御を行う。
具体的には、 制御部 3 0は、 画像信号に基づいてレーザ光を各レーザ出力部 1 2， 1 4 , 1 6の出射部 3 2から出力させ、 その出力されたレーザ光の強度を、 強度変調部 3 4により、 画像信号により表される画像の色が表現されるように変 調し、 かつ、 そのレーザ光の波面曲率を、 波面曲率変調部 3 6により、 画像信号 により表される画像の奥行きが表現されるように変調する。 制御部 3 0は、 さら に、 走查ミラー 2 4を駆動してレーザ光を 2次元方向に走査させる。
これにより、 各レーザ出力部 1 2， 1 4 , 1 6から出力されたレーザ光は、 全 反射ミラー 1 8および部分透過ミラー 2 0 , 2 2によって合成された後、 走查ミ ラー 2 4で 2次元方向に走査され、 さらに、 投入ミラー 2 6で反射して観察者の 瞳孔 2に入射する。 その結果、 画像信号により表される画像が観察者の網膜上に 投影され、 その画像が観察者に認識される。
画像信号により表される画像の奥行きを観察者に認識させるためには、 観察者 の瞳孔 2に入射するレーザ光の波面曲率がその奥行きに対応する目標値となるよ うに各レーザ出力部 1 2 , 1 4， 1 6から出力されるレーザ光の波面曲率を変調 することが必要である。 し力 し、 レーザ光の波面曲率は、 投入ミラー 2 6の反射 面 2 6 aで反射する際にその反射面 2 6 aにおける反射位置によって異なる度合 レ、で変化するため、 画像信号により表される画像の奥行きのみに基づいて各レー ザ出力部 1 2， 1 4 , 1 6から出力されるレーザ光の波面曲率を単に変調したの では、 観察者の瞳孔 2に入射するレーザ光の波面曲率を目標値とすることができ ない。
そこで、本実施形態においては、レーザ光の投入ミラー 2 6への入射に先立ち、 制御部 3 0が、 レーザ光が投入ミラー 2 6の反射面 2 6 aで反射する際の波面曲 率の変化を見込んで、 各レーザ出力部 1 2， 1 4， 1 6から出力されるレーザ光 の波面曲率を予め補正するように設計されている。
以下、 各レーザ出力部 1 2 , 1 4， 1 6から出力されるレーザ光の波面曲率の 変調を説明する。ただし、 Rレーザ出力部 1 2による波面曲率変調のみを説明し、 他のレーザ出力部 1 4 , 1 6による波面曲率変調は、 同様な内容であるため、 説 明を省略する。
図 6の模式図に示すように、 Rレーザ出力部 1 2から出力されたレーザ光は、 走査ミラー 2 4によって主走查方向および副走査方向に走査され、 投入ミラー 2 6の反射面 2 6 aで反射して観察者の瞳孔 2に入射する。
ここで、 各種記号を以下のとおり定義する。
a ： Rレーザ出力部 1 2から出力されるレーザ光の波面曲率半径
Θ ：走查ミラー 2 4の反射面 5 0 cの主走査方向における角度
a ：走查ミラー 2 4の反射面 5 0 cの副走查方向における角度
m ： Rレーザ出力部 1 2から投入ミラー 2 6の反射面 2 6 aまでのレーザ光の進 行距離
R：投入ミラー 2 6の反射面 2 6 aにおけるレーザ光の照射位置における曲面の 曲率である反射面曲率
n ：投入ミラー 2 6の反射面 2 6 aから観察者の瞳孔 2までのレーザ光の進行距 離
b ：観察者の瞳孔 2でのレーザ光の波面曲率半径
ここに、 進行距離 m， nおよび反射面曲率 Rは、 走查ミラー 24の反射面 5 0 cの角度 0 , aによって変化するため、 いずれも角度 Θ , aの関数である関数 m ( Θ , a), 関数 η ( θ , ) および関数 R ( θ , α) として表される。
さらに、波面曲率半径 bは、観察者が認識する画像の奥行きに対応する値である ため、 この波面曲率半径 bも同様に、 角度 0 , aの関数 b ( θ , a) として表わ される。
なお付言するに、 本実施形態においては、 観察者に対して画像が 2次元的に表 示されるため、 画像の奥行きがすべての画素について同じ奥行きが与えられるよ うに波面曲率半径 bが決定される。 これに対し、 観察者に対して画像が 3次元的 に表示される態様で本発明が実施される場合には、 画像を構成するすべての各画 素について同じではない奥行きが与えられるように波面曲率半径 bが決定される。 さらに、 本実施形態においては、 波面曲率半径 aは、 波面曲率半径 bを所望の 値にするために調節される値であるため、 この波面曲率半径 a も角度 0 , ひの関 数 b ( Θ , a) として表される。
そして、 角度 0 , αを一定値としたときの波面曲率半径 bの値は、 近似的に下 記式 （1 ) で表される。
b =R (a +m) / (R— 2 (a +m)) + n …式 （1 )
よって、 進行距離 m, n、 反射面曲率 Rおよび波面曲率半径 bの各値が与えら れれば、 波面曲率半径 aは、 下記式 （2) から求めることができる。
a =R (b— n) / (R+ 2 (b— n)) — m …式 （2)
図 1に示す記憶部 2 8には、 この網膜走査型ディスプレイ 1 0に固有の情報と して、 図 7に示すように、 画像信号により表される画像を構成する各画素に関連 付けて進行距離 mの値と進行距離 nの値と反射面曲率 Rの値とがそれぞれ光学特 性情報として予め記憶されている。反射面曲率 Rの値は、レーザ光の波面曲率の、 反射面 2 6 aにおける反射前後間における変化度合いを一義的に表す値である。 各画素の位置は、 角度 0と αとによって定義される。
記憶部 2 8には、 具体的には、 進行距離 mについては、 図 7 ( a ) に概念的に 表すように、 各画素に対応する角度 θ， aの各値について進行距離 m ( Θ , a ) の値がテーブルとして記憶され、 進行距離 nについては、 同図 （b ) に概念的に 表すように、 各画素に対応する角度 0， 0；の各値について進行距離 η ( θ , a ) の値がテーブルとして記憶され、 反射面曲率 Rについては、 同図 （c ) に概念的 に表すように、 各画素に対応する角度 0， αの各値について反射面曲率 R ( Θ , a ) の値がテーブルとして記憶されている。
そして、 制御部 3 0は、 記憶部 2 8に記憶されている各テーブルを参照するこ とにより、 Rレーザ出力部 1 2から出力されるレーザ光の波面曲率を変調するた めの波面曲率変調処理を行う。
図 1に示すように、 制御部 3 0は、 コンピュータ 5 2を主体として構成されて いる。 コンピュータ 5 2は、 よく知られているように、 プロセッサ 5 4とストレ ージ 5 6とを含むように構成されている。 そのストレージ 5 6に、 上述の波面曲 率変調処理を行うためにプロセッサ 5 4により実行される波面曲率変調プロダラ ムが予め記憶されている。 ' 図 8には、 その波面曲率変調プログラムの内容がフローチャートで概念的に表 されている。 制御部 3 0には、 奥行き信号を含んだ画像信号が一画像単位で入力 されるようになつており、 その波面曲率変調プログラムは、 その画像信号が制.御 部 3 0に入力される毎に実行される。
この波面曲率変調プログラムが開始されると、まず、ステップ S 1 1 0 (以下、 単に 「S 1 10」 で表す。 他のステップについても同じとする） において、 入力 された画像信号に含まれる奥行き信号に基づき、 画像を構成する各画素に対応す る角度 θ, αの各値についての波面曲率半径 bの値 （目標値） を表すテーブルが 作成される。
次に、 S 1 20において、 記憶部 28に記憶されている進行距離 m, nおよび 反射面曲率 Rの各テーブルの内容が記憶部 28から読み込まれる。
続いて、 S 1 30において、 S 1 10において作成された波面曲率半径 bのテ 一ブルと、 S 1 20において読み込まれた進行距離 m, nおよび反射面曲率 の 各テーブルとに基づき、 角度 0, の各値について、 波面曲率半径 aの値が上記 式 （2) を用いて算出される。 さらに、 その算出値から、 角度 0, aの各値につ いての波面曲率半径 aの値を表すテーブルが作成される。
その後、 S 140において、 S 1 30において作成された波面曲率半径 aのテ 一ブルに基づき、 角度 0， αの各値について、 各波面曲率半径 aを得るために可 動ミラー 42の反射面 42 aを変位させるべき変位値 zが算出される。 さらに、 その算出値から、 角度 0 , aの各値についての変位値 zを表すテーブルが作成さ れる。
変位値 zの算出は、 次のように行うことができる。
各レーザ出力部 1 2, 14, 1 6から出力されるレーザ光の波面曲率半径 aは、 凸レンズ 40の焦点距離 f が固定の場合、 下記式 （3) のように、 可動ミラー 4 2の反射面 42 aの変位値 zについての関数となり、 図 9にグラフで示すような 関係となる。 この関数は、 単純な反比例を表す関数ではない。
a = g (z) …式 （3)
よって、 波面曲率半径 aの値が与えられれば、 変位値 zは、 下記式 （4) から 求めることができる。 z ^ g"1 (a ) …式 （4)
このようにして S 1 4 0において変位値 zのテーブルが作成された後、 図 8の S 1 5 0に移行する。 この S 1 5 0においては、 この変位値 zのテーブルに基づ き、走查ミラー 2 4によるレーザ光の走査と同期しつつ、反射面 5 0 cの角度 Θ , αの変化に合わせて可動ミラー 4 2の反射面 4 2 aの位置が制御される。
なお付言するに、 反射面 5 0 cの角度 θ , aの各実際値は、 反射面 5 0 cの主 走査方向ェリァ端位置および副走査方向ェリァ端位置のそれぞれにレーザ光を検 出する検出器を配置し、 主走査方向および副走査方向のそれぞれについて、 各検 出器によりレーザ光が検出された時点からの経過時間を計測することによって取 得することが可能である。
入力された画像信号に対応する一画像分のレーザ光の走査おょぴ反射面 4 2 a の位置制御が終了すると、この波面曲率変調プログラムの一回の実行が終了する。 以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、各レーザ出力部 1 2， 1 4, 1 6が前記 （1 ) 項における 「光束出力手段」 の一例を構成し、 走査ミラ 一 2 4が同項における 「走査手段」 の一例を構成し、 投入ミラー 2 6が同項にお ける「光学手段」の一例を構成し、制御部 3 0が前記（1 )項、 （2)項または（3) 項における 「曲率捕正手段」 の一例を構成しているのである。
さらに、 本実施形態においては、 記憶部 2 8が前記 （4) 項における 「記憶手 段」 の一例を構成し、 出射部 3 2が前記 （5) 項における 「出射手段」 の一例を 構成し、 波面曲率変調部 3 6が同項における 「曲率変調手段」 の一例を構成し、 制御部 3 0が同項における 「曲率補正手段」 の一例を構成しているのである。 さらに、 本実施形態においては、 制御部 3 0が前記 （6 ) 項における 「制御部」 の一例を構成し、 走査ミラー 2 4が前記 （1 6) 項における 「走查手段」 の一例 を構成し、 複数のレーザ出力部 1 2， 1 4， 1 6が前記 （1 7) 項における 「複 数の光束出力手段」 の一例を構成し、 全反射ミラー 1 8および部分透過ミラー 2 0 , 2 2が互いに共同して同項における 「合成手段」 の一例を構成し、 制御部 3 0が同項における 「曲率補正手段」 の一例を構成しているのである。
さらに、 本実施形態においては、 各レーザ出力部 1 2 , 1 4 , 1 6が前記 （1 8 ) 項における 「光束出力手段」 の一例を構成し、 走査ミラー 2 4が同項におけ る 「走査手段」 の一例を構成し、 投入ミラー 2 6が同項における 「光学手段」 の 一例を構成し、 記憶部 2 8が同項における 「記憶手段」 の一例を構成し、 制御部 3 0が同項における 「曲率補正手段」 の一例を構成しているのである。
以上の説明から明らかなように、 本実施形態によれば、 投入ミラー 2 6の反射 面 2 6 aにおけるレーザ光の反射位置によってそのレーザ光の波面曲率の変化度 合いが異なっても、 観察者の瞳孔 2に入射するレーザ光の波面曲率を常に目標値 とすることが容易となるため、 画像信号により表される画像を観察者に正確に認 識させることが容易となる。
さらに、 本実施形態によれば、 各レーザ出力部 1 2 , 1 4 , 1 6により出力さ れるレーザ光の波面曲率を各可動ミラー 4 2によって連続的に変化させることが できるため、 観察者の瞳孔 2に入射するレーザ光の波面曲率の微調整が容易とな る。
さらにまた、 本実施形態においては、 投入ミラー 2 6の短手方向が主走査方向 とされ、 長手方向が副走查方向とされて、 走査ミラー 2 4がレーザ光を走查する ようになつている。 したがって、 本実施形態によれば、 反射面 2 6 aの反射によ るレーザ光の波面曲率の変化度合いがレーザ光の走查中に変化する頻度が減少し、 その結果、 各レーザ出力部 1 2 , 1 4， 1 6により出力されるレーザ光の波面曲 率を変調する速度を高速化せずに済む。
さらにまた、 本実施形態においては、 各レーザ出力部 1 2 , 1 4， 1 6の出射 部 3 2に対応して波面曲率変調部 3 6が設けられ、 各出射部 3 2から出射したレ 一ザ光の合成前に各レーザ光の波面曲率が変調されるようになっている。 したが つて、 本実施形態によれば、 各出射部 3 2から出射するレーザ光の波面曲率を補 正するための構成を、 波面曲率変調部 3 6とは別に設けることが不可欠ではなく なる。
具体的に説明するに、 仮に、 各出射部 3 2から出射した 3色のレーザ光の波面 曲率を、 それらレーザ光の合成後に、 それらレーザ光に共通の波面曲率変調部を 用いて変調する構成を採用すると、 それらレーザ光が例えば、 合成後にそれらレ 一ザ光に共通のレンズを通過することが必要である場合に、 各レーザ光の波面曲 率の変化度合いに生じるズレすなわち色収差を補正するため、 各出射部 3 2から 出射する各レーザ光の波面曲率を個別に補正するための構成を別に設けることが 必要となる。
これに対し、 本実施形態によれば、 そのような構成を別に設けることが不可欠 ではなくなる。
なお付言するに、 本実施形態においては、 複数種類のテーブルが記憶部 2 8に 記憶されているが、 テーブルの内容を他のものに変えてもよい。
すなわち、 例えば、 反射面曲率 Rのテーブルに代えて、 投入ミラー 2 6の反射 面 2 6 aの屈折力を表すテーブルや、 反射面 2 6 aによりレーザ光の波面曲率が 変化する割合を表すテーブルを用いるようにしてもよい。
さらに、 本実施形態においては、 各テーブルが走査ミラー 2 4の反射面 5 0 c の角度 Θ , ひを基準に作成されているが、 それら角度 0 , αに代えて、 観察者の 瞳孔 2に入射するレーザ光の入射角度や、 投入ミラー 2 6の反射面 2 6 aにおけ るレーザ光の反射位置を基準にして作成してもよい。
さらに、 例えば、 走查ミラー 2 4の反射面 5 0 cの角度 0， ひおよび波面曲率 半径 bから波面曲率半径 aを直接算出することを可能にするテーブルを用いれば、 その算出処理を単純化することが容易となる。
次に、 本発明の第 2実施形態に従う画像表示装置としての網膜走査型ディスプ レイ 6 0を図 1 0を参照して説明する。
図 1 0に示すように、 本実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ 6 0は、 図 1 に示す第 1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ 1 0の構成に加え、 温度セン サ 6 2を備えている。
さらに、 本実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ 6 0においては、 記憶部 2 8に、 進行距離 m， nおよび反射面曲率 Rの各テーブルを 1組とするテーブル群 が複数組記憶されている。
以下、 本実施形態を詳細に説明するが、 図 1に示す網膜走査型ディスプレイ 1 0と共通する構成要素については、 図 1 0において同一の符号を付して引用する ことにより、 詳細な説明を省略する。
図 1 0に示すように、 本実施形態においては、 温度センサ 6 2が、 投入ミラー 2 6の前面 2 6 b (反射面 2 6 aでも可）に装着されている。温度センサ 6 2は、 投入ミラー 2 6の温度を検出するために設けられている。
図 1 0に示すように、 本実施形態においては、 記憶部 2 8に記憶されている複 数組のテーブル群が、 投入ミラー 2 6の温度についての複数の代表値にそれぞれ 関連付けて用意されている。 投入ミラー 2 6の反射面 2 6 aの形状が投入ミラー 2 6の温度により微妙に変化し、 その結果、 反射面 2 6 aによるレーザ光の波面 曲率の変化度合いも変化する。 したがって、 本実施形態においては、 投入ミラー 2 6の温度が取り得る複数の代表値にそれぞれ対応する複数組のテーブル群が用 意されているのである。
制御部 3 0は、 記憶部 2 8に記憶されている複数組のテーブル群のうち、 温度 センサ 6 2により検出された温度に最も近い代表温度に関連付けられているテー ブル群を用いることにより、 波面曲率変調部 3 6によるレーザ光の変調を行う。 したがって、 本実施形態によれば、 投入ミラー 2 6の温度によって投入ミラー 2 6によるレーザ光の波面曲率の変化度合いが変わっても、 その投入ミラー 2 6 の実際の光学特性に適合し、 レーザ光の波面曲率の最終値が精度よく目標値に一 致するように、 レーザ出力部 1 2， 1 4 , 1 6により出力されるレーザ光の波面 曲率が変調されることとなる。
よって、 本実施形態によれば、 第 1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ 1 0と共通の効果に加え、 画像信号により表される画像を、 投入ミラー 2 6の温度 にかかわらず常に正確に観察者に認識させることができるという効果が得られる。 以上の説明から明らかなように、 本実施形態においては、 投入ミラー 2 6の温 度が前記 （9 ) 項、 （1 0 ) 項または （1 1 ) 項における 「物理量」 の一例を構成 し、 温度センサ 6 2が前記 （1 1 ) または （1 2 ) 項における 「検出手段」 の一 例を構成し、記憶部 2 8が前記（1 2 )項における 「記憶手段」 の一例を構成し、 制御部 3 0が前記 （9 ) 項、 （1 0 ) 項、 （1 1 ) 項または （1 2 ) 項における 「曲 率補正手段」 の一例を構成しているのである。
なお付言するに、 本実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ 6 0においては、 投入ミラー 2 6の温度に関連付けられた複数組のテーブル群が用意されているが、 投入ミラー 2 6の光学特性の変化を考慮して波面変調を行うために参照すべきテ 一ブル群はこれに限ったものではない。 例えば、 投入ミラー 2 6を取り囲む空気 の湿度を検出する湿度センサを設け、 この湿度センサの検出湿度に関連付けられ た複数組のテーブル群を用いて本発明を実施することが可能である。
さらに付言するに、 本実施形態においては、 ハーフミラーとして構成された投 入ミラー 2 6が前記 （1 ) 項における 「光学手段」 の一例を構成しているが、 そ の光学手段が回折光学素子として構成される態様で本発明を実施することが可能 である。
この態様においては、 例えば、 光束が伝播する媒体の温度が変化するとその光 束の波長が変化し、 それに伴い、 回折光学素子から出射する光束の波面曲率が変 化するという事実に着目することにより、 光束が伝播する媒体の温度を検出する 温度センサを設け、 この温度センサの検出温度に関連付けられた複数組のテープ ル群を用いて本発明を実施することが可能である。
次に、 本発明の第 3実施形態に従う画像表示装置としての網膜走査型ディスプ レイ 7 0を図 1 1を参照して説明する。
図 1 1に示すように、 本実施形態に従う網膜走查型ディスプレイ 7 0は、 図 1 に示す第 1実施形態に従う網膜走査型ディスプレイ 1 0と基本的な構成が共通す る。
ただし、 本実施形態においては、 使用する投入ミラー 2 6が複数種類のものの いずれかに交換可能になっている。 それに伴い、 本実施形態においては、 投入ミ ラー 2 6の交換に伴って観察者によって操作されるべき交換スィツチ 7 2が設け られている。
さらに、 本実施形態に従う網膜走查型ディスプレイ 7 0においては、 図 1 0に 示す第 2実施形態に準じて、 記憶部 2 8に、 進行距離 m， nおよび反射面曲率 R の 3つテーブルから成るテーブル群が複数組記憶されている。 さらに、 それらテ 一ブル群は、 複数種類の投入ミラー 2 6に関連付けられている。
以下、 本実施形態をさらに詳細に説明するが、 図 1に示す網膜走査型ディスプ レイ 1 0と共通する構成要素については、 図 1 1において同一の符号を付して引 用することにより、 詳細な説明を省略する。
本実施形態においては、 投入ミラー 2 6が、 網膜走査型ディスプレイ 7 0のう ちの図示しないフレームに着脱可能に装着されており、 そのユーザである観察者 は、 用途に応じて投入ミラー 2 6を交換することが可能となっている。 したがつ て、 観察者は、 例えば、 網膜走査型ディスプレイ 7 0により網膜上において走査 される画像の視野角を変更したい場合に、 所望の視野角が得られる形状の反射面 2 6 aを有する投入ミラー 2 6に交換することが可能である。
投入ミラー 2 6の反射面 2 6 aの形状が異なると、 その投入ミラー 2 6により レーザ光の波面曲率が変化する度合いも異なるため、 記憶部 2 8には、 交換可能 な複数種類の投入ミラー 2 6に関連付けて、 前述の複数組のテーブル群が予め記 憶されている。
観察者によって投入ミラー 2 6が交換されれば、 その事実を制御部 3 0に入力 することが必要である。そのため、本実施形態においては、交換スィツチ 7 2が、 交換可能な複数種類の投入ミラー 2 6のうち新たに選択されたものを特定する操 作を観察者に行わせるために設けられている。 交換スィッチ 7 2は、 制御部 3 0 に接続されている。
その制御部 3 0は、 記憶部 2 8に記憶されている複数組のテーブル群のうち、 交換スィツチ 7 2によって特定された種類の投入ミラー 2 6に対応するテーブル 群を用いることにより、 波面曲率変調部 3 6によるレーザ光の変調を行う。
したがって、 本実施形態によれば、 観察者によって投入ミラー 2 6が交換され ても、 その観察者が交換スィッチ 7 2を介して、 現在使用している投入ミラー 2 6を選択する選択操作を行えさえすれば、 その投入ミラー 2 6の光学特性に適合 し、 レーザ光の波面曲率の最終値が精度よく目標値に一致するように、 レーザ出 力部 1 2 , 1 4， 1 6により出力されるレーザ光の波面曲率が変調されることと なる。
以上の説明から明らかなように、 本実施形態によれば、 第 1実施形態に従う網 膜走査型ディスプレイ 1 0と共通の効果に加え、 画像の再現精度を維持しつつ、 投入ミラー 2 6の種類を用途に応じて交換することが可能となるという効果が得 られる。
なお付言するに、 本実施形態においては、 複数種類の投入ミラー 2 6に対応す る複数組のテーブル群が予め記憶部 2 8に記憶されており、 それらテーブル群の うちのいずれかを交換スィツチ 7 2の走查に応じて選択して用いるようになって いるが、 制御部 3 0が用いる光学特性情報の交換方式はこれに限ったものではな レ、。
例えば、 記憶部 2 8においてデータの読み込みが行われる記憶媒体が交換可能 である場合には、 投入ミラー 2 6を交換する際に、 その投入ミラー 2 6に対応す る光学特性情報を記憶した記憶媒体に交換することにより、 目的を達することが 可能である。
以上の説明から明らかなように、 本実施形態においては、 投入ミラー 2 6が前 記（1 3 )項における 「光学手段」 の一例を構成し、制御部 3 0が同項または （1 4 ) 項における 「曲率補正手段」 の一例を構成しているのである。
さらに、 本実施形態においては、 記憶部 2 8が前記 （1 5 ) 項における 「記憶 手段」 の一例を構成し、 制御部 3 0が同項における 「曲率補正手段」 の一例を構 成しているのである。
次に、 本発明の第 4実施形態を説明する。 ただし、 本実施形態は、 以上説明し た第 1ないし第 3実施形態に対してレーザ出力部の構成のみが異なり、 他の要素 については共通するため、 異なる要素についてのみ詳細に説明し、 共通する要素 については同一の符号を使用して引用することによって詳細な説明を省略する。 第 1ないし第 3実施形態においては、 いずれも、 例えば図 2に示すように、 各 色のレーザ光ごとに、 波面曲率変調部 3 6がレーザ光の波面曲率を変調するよう になっている。 これに対し、 本実施形態においては、 各色のレーザ光ごとに、 波 面曲率が互いに異なる複数のレーザ光を不変の波面曲率のもとにそれぞれ発生さ せる複数の光学系を備えていて、 それら光学系のうち選択されるものが変化させ られることにより、 レーザ光の波面曲率が変調される。
図 1 2には、 本実施形態に従う網膜走査型ディスプレイの要部のみが光路図で 示されている。 本実施形態においては、 第 1ないし第 3実施形態と同様に、 3色 のレーザ光をそれぞれ発光させて波面変調を行うために、 3つのレーザ出力部が 設けられている。 それらレーザ出力部の構成は基本的に互いに共通するため、 図 1 2には、 それらレーザ出力部のうちの一つであるレーザ出力部 8 0が代表的に 示されている。
図 1 2に示すように、 レーザ出力部 8 0は、 概略的に説明すれば、 離散的な複 数の波面曲率のそれぞれについてレーザ出射器と光学系とを備えている。
具体的には、 平行なレーザ光すなわち波面曲率が 0であるレーザ光を出射する ために、 レーザ光を平行光として出射する第 1 レーザ出射器 8 2と、 2枚のレン ズが同軸上に固定距離で並んだ第 1固定レンズ列 9 0と、 全反射ミラー 9 8とを 備えている。 第 1固定レンズ列 9 0においては、 第 1レーザ出射器 8 2からのレ 一ザ光が一方のレンズに入射すると、 他方のレンズからレーザ光が平行光として 全反射ミラー 9 8に向かって出射する。
レーザ出力部 8 0は、 さらに、 その平行光より拡散するレーザ光すなわち平行 光より波面曲率が大きいレーザ光を出射するために、 レーザ光を平行光として出 射する第 2レーザ出射器 8 4と、 2枚のレンズが同軸上に第 1固定レンズ列 9 0 より短い固定距離で並んだ第 2固定レンズ列 9 2と、 全反射ミラー 9 8と同軸の 部分透過ミラー 1 0 0とを備えている。
第 2固定レンズ列 9 2においては、 第 2レーザ出射器 8 4からのレーザ光が一 方のレンズに入射すると、 他方のレンズからレーザ光が第 1拡散光として部分透 過ミラー 1 0 0に向かって出射する。 部分透過ミラー 1 0 0は、 それに入射した 第 1拡散光を反射する一方、 全反射ミラー 9 8から入射した平行光をその平行光 と共通の光軸に沿って透過させる。
レーザ出力部 8 0は、 さらに、 第 1拡散光より拡散するレーザ光すなわち第 1 拡散光より波面曲率が大きいレーザ光を出射するために、 レーザ光を平行光とし て出射する第 3レーザ出射器 8 6と、 2枚のレンズが同軸上に第 2固定レンズ列 9 2より短い固定距離で並んだ第 3固定レンズ列 9 4と、 全反射ミラー 9 8およ び部分透過ミラー 1 0 0と同軸の部分透過ミラー 1 0 2とを備えている。
第 3固定レンズ列 9 4においては、 第 3レーザ出射器 8 6からのレーザ光が一 方のレンズに入射すると、 他方のレンズからレーザ光が第 2拡散光として部分透 過ミラー 1 0 2に向かって出射する。 部分透過ミラー 1 0 2は、 それに入射した 第 2拡散光を反射する一方、 全反射ミラー 9 8または部分透過ミラー 1 0 0から 入射した平行光または第 1拡散光をそれら平行光または第 1拡散光と共通の光軸 に沿って透過させる。
レーザ出力部 8 0は、 さらに、 第 2拡散光より拡散するレーザ光すなわち第 2 拡散光より波面曲率が大きいレーザ光を出射するために、 レーザ光を平行光とし て出射する第 4レーザ出射器 8 8と、 2枚のレンズが同軸上に第 3固定レンズ列 9 4より短い固定距離で並んだ第 4固定レンズ列 9 6と、 全反射ミラー 9 8およ び部分透過ミラー 1 0 0 , 1 0 2と同軸の部分透過ミラー 1 0 4とを備えている。 第 4固定レンズ列 9 6においては、 第 4レーザ出射器 8 8からのレーザ光が一 方のレンズに入射すると、 他方のレンズからレーザ光が第 3拡散光として部分透 過ミラー 1 0 4に向かって出射する。 部分透過ミラー 1 0 4は、 それに入射した 第 3拡散光を反射する一方、 全反射ミラー 9 8， 部分透過ミラー 1 0 2または 1 04から入射した平行光， 第 1拡散光または第 2拡散光をそれら平行光、 第 1拡 散光および第 2拡散光と共通の光軸に沿って透過させる。
それら平行光、第 1拡散光、第 2拡散光または第 3拡散光はいずれも、その後、 図 1に示す 3つのミラー 1 8， 20， 22のうち対応するものに照射される。 制御部 30は、 各レーザ出射器 82, 84, 86, 88から出射するレーザ光 の出力強度 （各レーザ出射器 82， 84, 96, 88のオン 'オフを含む） を制 御する。
レーザ出力部 80によれば、 各レーザ出射器 82, 84, 86， 88から出射 したレーザ光が、 互いに異なる固定レンズ列 90， 92， 94， 96を通過して 出力される。 各固定レンズ列 90, 92， 94, 96は、 それぞれに属する 2枚 のレンズ間の間隔が互いに異なっているため、各固定レンズ列 90， 92, 94, 96により、 各レーザ出射器 82， 84， 86， 88から入射した各レーザ光の 波面曲率が互いに異なる波面曲率となるように変調される。
したがって、 本実施形態によれば、 レーザ光を出力するレーザ出射器 82， 8 4， 86， 88のうちのいずれかを制御部 30によって選択することにより、 レ 一ザ出力部 80から出力されるレーザ光の波面曲率を瞬時に変化させることが容 易となる。
以上の説明から明らかなように、 本実施形態においては、 複数のレーザ出射器 82， 84, 86， 88と、 それぞれ対応する複数の固定レンズ列 90， 92， 94, 96と、 それぞれ対応するミラー 100, 102， 104， 1 06との組 合せが前記 （7) 項における 「複数の出射手段」 の一例を構成し、 制御部 30が 同項における 「選択手段」 の一例を構成しているのである。
なお付言するに、 本実施形態においては、 各色のレーザ光ごとに、 波面曲率が 互いに異なる複数のレーザ光を互いに独立して発生させることが可能であり、 そ れらレーザ光のうちのいずれか選択されて走査ミラー 2 4に入射させられるよう になっている。
これに対し、 例えば、 レーザ出力部 8 0を、 複数のレーザ出射器 8 2 , 8 4， 8 6 , 8 8から複数のレーザ光が同時に出射する態様で作動させることが理論的 に可能である。 この態様によれば、 複数種類の波面曲率を有する複数のレーザ光 を 1つのレーザ光に合成して出力することができる。 このため、 この態様によれ ば、 奥行きが互いに異なる複数の画像が重ね合わせられたもの （例えば、 ある画 像の手前に半透明の画像が重ね合わせられた複合画像の如き画像） を観察者に認 識させることができる。
さらに付言するに、 以上説明したいくつかの実施形態においてはいずれも、 走 査ミラー 2 4によって走査されたレーザ光の進行方向を反射手段としての投入ミ ラー 2 6により、 観察者の瞳孔 2に向かう方向に変更して収束させる構成が採用 されている力 S、同じ目的を達成するために他の構成を採用することが可能である。 例えば、 走査ミラー 2 4によって走査されたレーザ光の進行方向を屈折手段と してのレンズにより、 観察者の瞳孔 2に向かう方向に変更して収束させる構成を 採用することが可能であり、 また、 回折光学素子によってレーザ光の進行方向を 変更して収束させる構成を採用することも可能である。
そして、 いずれの構成についても、 走査ミラー 2 4からレンズあるいは回折光 学素子に照射されるレーザ光の照射位置に応じてそのレーザ光の波面曲率の変化 度合いが異なる場合に、 その変化度合いに応じて各レーザ出力部 1 2， 1 4， 1 6から出力されるレーザ光の波面曲率を本発明に従って補正すれば、 それらレン ズぁるいは回折光学素子の上述の光学特性にもかかわらず、 正確な画像を観察者 に認識させることができる。
さらに付言するに、 以上説明したいくつかの実施形態においてはいずれも、 走 查手段としての走查ミラー 2 4として 2次元走査可能な揺動ミラーが採用されて いるが、 走查手段はこれに限定されるものではない。
例えば、 走査ミラー 2 4に代えて、 主走査方向にのみレーザ光を偏向する第 1 の走査ミラーと、 副走査方向にのみレーザ光を偏向する第 2の走査ミラーとを用 い、 全反射ミラー 1 8および部分透過ミラー 2 0 , 2 2によって合成されたレー ザ光を、 第 1の走査ミラーおよび第 2の走查ミラーを順次経由して投入ミラー 2 6に入射させる構成を採用することが可能である。 この場合、 レーザ光が第 1の 走査ミラーおよび第 2の走査ミラーを経由する順序は、 いずれが先であってもよ レ、。
以上、 本発明の実施形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、 これ らは例示であり、 前記 [発明の開示] の欄に記載の態様を始めとして、 当業者の 知識に基づいて種々の変形、 改良を施した他の形態で本発明を実施することが可 能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 観察者の網膜上に画像を投影することによって、 観察者に画像を認識させ る画像表示装置であって、
光束を出力する光束出力手段と、
その光束出力手段により出力された光束を走査する走査手段と、
その走査手段により走査された光束が照射され、 その照射された光束の進行方 向を観察者の瞳孔に向かう方向に変更する光学手段と、
その光学手段に照射される光束の波面曲率の補正を行う曲率補正手段と を含む画像表示装置。
2 . 前記曲率補正手段は、前記光学手段に照射される光束の照射位置に基づき、 前記補正を行う請求の範囲第 1項に記載の画像表示装置。
3 . 前記曲率補正手段は、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記 光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報 に基づき、 観察者の瞳孔に向かう光束の波面曲率が目標値となるように前記補正 を行う請求の範囲第 2項に記載の画像表示装置。 _ . ―
4 . さらに、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記光学手段によ つて光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を記憶する記 憶手段を含み、 前記曲率補正手段は、 前記記憶手段に記憶された光学特性情報に 基づき、 観察者の瞳孔に向かう光束の波面曲率が目標値となるように前記補正を 行う請求の範囲第 2項に記載の画像表示装置。
5 . 前記光束出力手段は、
光束を出射する出射手段と、
その出射手段から出射した光束の波面曲率を変調する曲率変調手段と を含み、 前記曲率補正手段は、 前記曲率変調手段を用いて前記補正を行う請求 の範囲第 1項に記載の画像表示装置。
6 . さらに、 前記画像を表示するために前記曲率変調手段を制御する制御部を 含み、 その制御部は、 前記曲率変調手段を用いて前記補正を行う部分を前記曲率 補正手段として含む請求の範囲第 5項に記載の画像表示装置。
7 . 前記光束出力手段は、
波面曲率が互いに異なる複数の光束をそれぞれ出射する複数の出射手段と、 それら複数の出射手段の中から、 光束を出射すべきものを選択する選択手段と を含み、 前記曲率補正手段は、 前記選択手段を用いて前記補正を行う請求の範 囲第 1項に記載の画像表示装置。
8 . さらに、前記画像を表示するために前記選択手段を制御する制御部を含み、 その制御部は、 前記選択手段を用いて前記補正を行う部分を前記曲率補正手段と して含む請求の範囲第 7項に記載の画像表示装置。
9 . 前記曲率補正手段は、 前記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度 合いに影響を与える物理量に基づき、 前記補正を行う請求の範囲第 1項に記載の 画像表示装置。
1 0 . 前記曲率補正手段は、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前 記光学手段によって光束の波面曲率が変化する度合いに影響を与える物理量とに 基づき、 前記補正を行う請求の範囲第 9項に記載の画像表示装置。
1 1 . さらに、 前記物理量を検出する検出手段を含み、
前記曲率補正手段は、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記検出 手段により検出された物理量とに基づき、 前記補正を行う請求の範囲第 1 0項に 記載の画像表示装置。
1 2 . さらに、 前記物理量を検出する検出手段と、
前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記光学手段によつて光束の波 面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を、 前記物理量がとり得る 複数の値に応じて複数種類記憶する記憶手段と
を含み、
前記曲率補正手段は、 前記記憶手段に記憶された複数種類の光学特性情報のう ち、 前記検出手段により検出された物理量に対応するものを用いて前記補正を行 う請求の範囲第 1 0項に記載の画像表示装置。
1 3 . 前記光学手段は、 光束の波面曲率を変化させる度合いが異なる別の種類 の光学手段に交換可能であり、
前記曲率補正手段は、 前記光学手段の種類に基づき、 前記補正を行う請求の範 囲第 1項に記載の画像表示装置。
1 4 . 前記曲率補正手段は、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前 記光学手段の種類とに基づき、 前記補正を行う請求の範囲第 1 3項に記載の画像 表示装置。
1 5 . さらに、 前記光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記光学手段に よって光束の波面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を、 前記光 学手段の種類に応じて変更可能に記憶する記憶手段を含み、
前記曲率補正手段は、 前記光学手段の種類に応じて変更された光学特性情報を 用いて前記補正を行う請求の範囲第 1 4項に記載の画像表示装置。
1 6 . 前記走査手段は、 前記光束出力手段により出力された光束を主走査方向 と副走査方向とに走査し、 それら主走査方向と副走査方向とのうち、 前記光学手 段に照射される光束の照射位置の移動に伴う、 前記光学手段による光束の波面曲 率の変化度合いの変化が小さい方が主走査方向である請求の範囲第 1項に記載の 画像表示装置。
1 7 . 前記光束出力手段は、 互いに異なる複数の波長についてそれぞれ設けら れており、 当該画像表示装置は、 さらに、 それら複数の光束出力手段によりそれ ぞれ出力された複数の光束を合成して前記走査手段に出力する合成手段を含み、 前記曲率補正手段は、 前記各光束出力手段により出力される光束の波面曲率を個 別に補正する請求の範囲第 1項に記載の画像表示装置。
1 8 . 観察者の網膜上に画像を投影することによって、 観察者に画像を認識さ せる画像表示装置であって、
光束を出力する光束出力手段であって、 光束を出射する出射手段と、 その出射 手段から出射した光束の波面曲率を変調する曲率変調手段とを有するものと、 その光束出力手段により出力された光束を走査する走査手段と、
その走査手段により走査された光束が照射され、 その照射された光束の進行方 向を観察者の瞳孔に向かう方向に変更する光学手段と、
その光学手段に照射される光束の照射位置と、 前記光学手段によつて光束の波 面曲率が変化する度合いとの関係を表す光学特性情報を記憶する記憶手段と、 その記憶手段に記憶された光学特性情報に基づき、 観察者の瞳孔に向かう光束 の波面曲率が目標値となるように、 前記光学手段に照射される光束の波面曲率の 補正を前記曲率変調手段を用いて行う曲率補正手段と
を含む画像表示装置。
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