WO2013027433A1 - Image display device - Google Patents

Image display device Download PDF

Info

Publication number
WO2013027433A1
WO2013027433A1 PCT/JP2012/057695 JP2012057695W WO2013027433A1 WO 2013027433 A1 WO2013027433 A1 WO 2013027433A1 JP 2012057695 W JP2012057695 W JP 2012057695W WO 2013027433 A1 WO2013027433 A1 WO 2013027433A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
eye
right eye
polarization state
beam light
light
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/057695
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
智生 小堀
大内 敏
瀬尾 欣穂
横山 淳一
Original Assignee
日立コンシューマエレクトロニクス株式会社
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 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 filed Critical 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社
Publication of WO2013027433A1 publication Critical patent/WO2013027433A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/332Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/341Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using temporal multiplexing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/332Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/344Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] with head-mounted left-right displays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/014Head-up displays characterised by optical features comprising information/image processing systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/64Constructional details of receivers, e.g. cabinets or dust covers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

The present invention makes a special lens system or optical system configuration for aberration correction, distortion correction, or the like unnecessary when making interpupillary distance adjustments for individuals or making various adjustments for matching convergence distance or visual range in a binocular type head mounted display (HMD). Swinging mirrors (6, 7) make beam light from a light source (10) deviate two-dimensionally by means of reflective mirrors. Eyepiece optical systems (15 - 17) separate the beam light coming from the swinging mirrors, and guide the beam light to the left and right eyes (18), respectively. A mirror drive unit (5) makes the swing angles of the swinging mirrors different for right and left eye image signals according to the difference in light path length arising because of the interpupillary distance (∆d) in the eyepiece optical systems, or an image processing unit (8) makes the length of the display period for the right and left eye image signals different according to the difference in light path length arising because of the interpupillary distance (∆d).

Description

映像表示装置Video display device
 本発明は、揺動回転する反射ミラーに光ビームを当て、得られる反射光を表示面に投射走査して映像を表示する映像表示装置に係り、特にヘッドマウントディスプレイ(HMD)に好適な映像表示装置に関する。 The present invention relates to an image display apparatus that displays an image by applying a light beam to a swinging and rotating reflecting mirror and projecting and scanning the obtained reflected light on a display surface, and particularly displays an image suitable for a head-mounted display (HMD). Relates to the device.
 ヘッドマウントディスプレイ(HMD)は利便性や携帯性に優れ、表示デバイス技術や視認性技術の向上により、様々な実現形態が提案されている。HMDの主なタイプとしては、1対の液晶パネルを用いた両眼タイプのゴーグル型やヘッドホン型、1枚の液晶パネルを用いてコンパクトで軽量な単眼タイプの眼鏡型などが知られている。両眼タイプのHMDを使用する場合、個々人で眼幅等が異なるため、個々人の眼幅に合うようにHMD側に何らかの調整機能を付加し視認性を確保する必要がある。 The head mounted display (HMD) is excellent in convenience and portability, and various implementation forms have been proposed by improving display device technology and visibility technology. As a main type of HMD, a binocular goggle type using a pair of liquid crystal panels, a headphone type, and a compact and lightweight monocular type eyeglass type using a single liquid crystal panel are known. When using a binocular type HMD, the eye width and the like are different for each person, so it is necessary to add some adjustment function to the HMD side to ensure visibility so as to match the eye width of each person.
 例えば特許文献1には、眼幅調整を行ってもピントのずれが発生しない光学系を提供するために、1つのオリジナル像からの光束を2つの光束に分割する光路分割手段と、オリジナル像の2次像を結像させるためのリレーレンズ系を備え、リレーレンズ系はオリジナル像の位置に前側焦点が位置する第1リレー系と、2次像の位置に後側焦点が位置する第2リレー系とから成り、光路分割手段は第1リレー系と第2リレー系との間で光路の分割を行う構成としている。 For example, Patent Document 1 discloses an optical path splitting unit that splits a light beam from one original image into two light beams in order to provide an optical system that does not cause out-of-focus even when eye width adjustment is performed. A relay lens system for forming a secondary image is provided. The relay lens system includes a first relay system in which the front focal point is located at the position of the original image, and a second relay in which the rear focal point is located at the position of the secondary image. The optical path splitting means is configured to split the optical path between the first relay system and the second relay system.
 また特許文献2では、立体感を保ちながら視距離と輻輳距離とを一致させ、自然な立体視が可能でメカ機構を不要とするために、立体画像を構成する左右の映像を表示面に表示する表示手段と、輻輳距離が時間的にほぼ固定となるように表示手段で表示される左右の映像の少なくとも一方を水平方向にシフトする映像シフト手段とを備える構成としている。 In Patent Document 2, the left and right images constituting the stereoscopic image are displayed on the display surface in order to make the viewing distance and the convergence distance coincide with each other while maintaining the stereoscopic effect so that natural stereoscopic viewing is possible and no mechanical mechanism is required. And a video shift unit that shifts at least one of the left and right videos displayed on the display unit in the horizontal direction so that the convergence distance is substantially fixed in time.
 一方新しい映像表示方式として、光源から発せられた光ビームを反射ミラーなどの偏向手段によって2次元的に偏向することでスクリーン上を走査させ、その残像効果によってスクリーン上に2次元画像を表示する走査型映像表示装置が提案されている。そして、この走査型映像表示装置を上記したHMDへ適用することも可能である。 On the other hand, as a new video display method, a light beam emitted from a light source is scanned two-dimensionally by deflecting means such as a reflecting mirror, and a two-dimensional image is displayed on the screen by the afterimage effect. Type video display devices have been proposed. It is also possible to apply this scanning image display apparatus to the above-described HMD.
特開平7-287188号公報JP 7-287188 A 特開平9-322197号公報JP-A-9-322197
 前記特許文献1,2に開示される構成は、単一の表示素子を用いた両眼タイプのHMDにおいて、個々人の眼幅を調整する際、あるいは輻輳距離や視距離を一致させるよう各種調整する際、レンズ系や収差補正や歪み補正等の光学系構成が複雑となり、装置のサイズや重量の増大につながり、HMD本来の利便性や携帯性を損なう恐れがある。 In the binocular HMD using a single display element, the configurations disclosed in Patent Documents 1 and 2 make various adjustments when adjusting the eye width of an individual person or matching the convergence distance and the viewing distance. At this time, the lens system and the optical system configuration such as aberration correction and distortion correction become complicated, leading to an increase in the size and weight of the apparatus, which may impair the original convenience and portability of the HMD.
 また、単一の表示素子を用いて、左右異なる映像を表示して立体視する場合、シャッター式メガネで映像を時分割する方法や、偏光メガネにより映像を時分割、あるいは領域分割して実現する手法が一般的である。外景を同時に見るタイプのHMDの場合、時分割あるいは偏光分離される分、視認する外景の偏光成分が遮蔽され、明るさが低減する恐れがある。また、視界内に調整機構が入ることで、視界の閉塞感を助長する恐れがある。 In addition, when displaying different images on the left and right using a single display element, the image is time-divided using shutter glasses, or the image is time-divided or divided into regions using polarized glasses. The method is common. In the case of an HMD that looks at the outside scene at the same time, the polarization component of the outside scene to be viewed is shielded by the amount of time division or polarization separation, and the brightness may be reduced. Moreover, there is a possibility of promoting a feeling of occlusion of the visual field due to the adjustment mechanism entering the visual field.
 本発明の目的は、両眼タイプのHMDにおいて個々人の眼幅を調整する際、あるいは輻輳距離や視距離を一致させるよう各種調整する際、特別なレンズ系や収差補正や歪み補正等の光学系構成を不要とする映像表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a special lens system or an optical system such as aberration correction or distortion correction when adjusting the eye width of an individual person in a binocular type HMD, or when making various adjustments so that the convergence distance and the viewing distance coincide with each other. An object of the present invention is to provide a video display device that does not require a configuration.
 本発明は、ビーム光を2次元的に偏向し両眼タイプの表示面にそれぞれ映像を表示する映像表示装置において、ビーム光を出射する光源と、入力する映像信号を処理し両眼タイプの表示面に表示する左/右眼用映像信号を出力する画像処理部と、左/右眼用映像信号に応じて光源を駆動しビーム光を出射させる光源駆動部と、ビーム光を反射ミラーによって2次元的に偏向する揺動ミラーと、揺動ミラーを左/右眼用映像信号に同期して所定の角度で揺動回転させるミラー駆動部と、揺動ミラーからのビーム光を左/右眼用のビームに分離し、それぞれ左/右眼用の表示面に導く接眼光学系と、を備える。ここに接眼光学系は、左/右眼用の表示面の間隔である眼幅を調整可能であり、ミラー駆動部は、接眼光学系の眼幅の調整により生じる揺動ミラーから左/右眼用の表示面までの光路長の差に応じて、左/右眼用映像信号に対する揺動ミラーの揺動回転角度を異ならせて駆動する。 The present invention relates to a binocular display in which a beam light is emitted two-dimensionally and an image is displayed on a binocular type display screen, respectively, and a light source that emits the beam light and an input video signal are processed. An image processing unit that outputs a left / right eye video signal to be displayed on the screen, a light source driving unit that drives a light source in accordance with the left / right eye video signal, and emits beam light, and 2 A oscillating mirror that deflects dimensionally, a mirror drive unit that oscillates and rotates the oscillating mirror at a predetermined angle in synchronization with the video signal for the left / right eye, and beam light from the oscillating mirror for the left / right eye And an eyepiece optical system that separates the beam into a left beam and a right eye display surface. Here, the eyepiece optical system can adjust the eye width, which is the distance between the display surfaces for the left / right eyes, and the mirror driver can move the left / right eye from the oscillating mirror generated by adjusting the eye width of the eyepiece optical system. The oscillating mirror is driven with different oscillating rotation angles with respect to the video signal for the left / right eye according to the difference in the optical path length to the display surface.
 あるいは前記映像表示装置において、前記接眼光学系は、左/右眼用の表示面の間隔である眼幅を調整可能であり、前記画像処理部は、接眼光学系の眼幅の調整により生じる揺動ミラーから左/右眼用の表示面までの光路長の差に応じて、左/右眼用映像信号の表示期間の長さを異ならせて出力する。 Alternatively, in the video display device, the eyepiece optical system can adjust the eye width which is the interval between the display surfaces for the left / right eyes, and the image processing unit can be a fluctuation generated by adjusting the eye width of the eyepiece optical system. Depending on the difference in the optical path length from the moving mirror to the left / right eye display surface, the length of the display period of the left / right eye video signal is varied and output.
 本発明の映像表示装置では、両眼タイプのHMDにおいて個々人の眼幅を調整する際、あるいは輻輳距離や視距離を一致させるよう各種調整する際、特別なレンズ系や収差補正や歪み補正等の光学系構成が不要であり、装置のサイズや重量の低減につながり、HMD本来の利便性や携帯性を活かすことができる。 In the video display device of the present invention, when adjusting the eye width of an individual person in a binocular type HMD, or when making various adjustments to make the convergence distance and the viewing distance coincide with each other, a special lens system, aberration correction, distortion correction, etc. An optical system configuration is unnecessary, which leads to a reduction in the size and weight of the apparatus, and can make use of the original convenience and portability of the HMD.
 また、単一の表示素子を用いて左右同一あるいは異なる映像を表示して立体視する場合で、かつ外景を同時に見るタイプのHMDにおいて、視認する外景の明るさを維持することができる。 Also, the brightness of the visually recognized outside scene can be maintained in an HMD that displays the same or different images on the left and right using a single display element for stereoscopic viewing and that simultaneously views the outside scene.
第1の実施例による映像表示装置を示す構成図である(実施例1)。It is a block diagram which shows the video display apparatus by a 1st Example (Example 1). 実施例1における左眼と右眼の映像表示のタイミング信号を示す図である。6 is a diagram illustrating timing signals for video display of the left eye and the right eye in Embodiment 1. FIG. 第2の実施例による映像表示装置を示す構成図である(実施例2)。It is a block diagram which shows the video display apparatus by a 2nd Example (Example 2). 実施例2における左眼と右眼の映像表示のタイミング信号を示す図である。It is a figure which shows the timing signal of the video display of the left eye and right eye in Example 2. FIG. 実施例1における左眼と右眼の走査領域と映像表示領域を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a left eye and right eye scanning area and an image display area in the first embodiment. 実施例2における左眼と右眼の走査領域と映像表示領域を示す図である。It is a figure which shows the scanning area | region and video display area | region of the left eye and right eye in Example 2. FIG. 第3の実施例による映像表示装置を示す構成図である(実施例3)。It is a block diagram which shows the video display apparatus by a 3rd Example (Example 3). 第4の実施例による映像表示装置を示す構成図である(実施例4)。It is a block diagram which shows the video display apparatus by a 4th Example (Example 4).
 以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
 図1は、本発明の第1の実施例による映像表示装置を示す構成図である。本実施例は、単一の表示素子を用いて、時分割で左右同一あるいは異なる映像を表示して立体視するタイプであり、かつ外景を同時に見るタイプのHMDの場合である。表示方式は、光源から発せられた光ビームを揺動ミラーで反射し、左右の表示面に投射し2次元的に走査させて映像を表示する方式である。映像表示装置を光学系と制御系に分けて説明する。 FIG. 1 is a block diagram showing a video display apparatus according to a first embodiment of the present invention. This embodiment is a type of HMD that uses a single display element to display the same or different images on the left and right in a time-division manner and stereoscopically view, and to view the outside scene at the same time. The display method is a method in which a light beam emitted from a light source is reflected by a oscillating mirror, projected onto left and right display surfaces, and scanned two-dimensionally to display an image. The video display apparatus will be described separately for an optical system and a control system.
 光学系の構成は、赤(R)・緑(G)・青(B)色のレーザ光源10r/g/b、コリメートレンズ11、ミラーとダイクロイックプリズムで構成し各色のレーザ光を合成する光合波部12、時分割で透過と偏光変換を繰り返す偏光変換部14、ビーム光を2次元的に偏向する2軸揺動ミラー6,7、接眼光学系として偏光ビームスプリッタ15、ミラー16、左右の接眼部17L/Rを有し、表示面である使用者の左/右眼18L/Rに右眼側から映像を投射する構成である。各レーザ光源10からは、映像信号で変調された同一の偏光状態(本実施例ではP偏光)のビーム光が出射され、光合波部12にて同軸上に揃ったビーム光13となる。ビーム光は偏光変換部14にて、時分割でP偏光とS偏光とに交互に切り替えられ、2軸揺動ミラー6,7は所定の角度で反射ミラーを水平及び垂直方向に揺動回転することで、ビーム光を2次元的に偏向する。偏光ビームスプリッタ15では、偏向されたビーム光がS偏光のときは反射され右眼用の接眼部17Rへ進み、P偏光のときは透過してミラー16を介し左眼用の接眼部17Lへ進み、それぞれ表示面である使用者の右眼18Rと左眼18Lに導かれて映像を表示する。 The optical system is composed of red (R), green (G), and blue (B) laser light sources 10r / g / b, a collimating lens 11, a mirror and a dichroic prism, and combines light beams of the respective colors. Unit 12, polarization conversion unit 14 that repeats transmission and polarization conversion in a time-sharing manner, two-axis oscillating mirrors 6 and 7 that deflect beam light two-dimensionally, a polarizing beam splitter 15 and a mirror 16 as an eyepiece optical system, It has an eye part 17L / R and is configured to project an image from the right eye side on the left / right eye 18L / R of the user as a display surface. Each laser light source 10 emits the light beam of the same polarization state (P-polarized light in this embodiment) modulated by the video signal, and becomes the light beam 13 aligned on the same axis in the optical multiplexing unit 12. The light beam is switched alternately between the P-polarized light and the S-polarized light in a time division manner by the polarization converter 14, and the biaxial oscillating mirrors 6 and 7 oscillate and rotate the reflecting mirrors horizontally and vertically at a predetermined angle. Thus, the beam light is deflected two-dimensionally. In the polarizing beam splitter 15, when the deflected beam light is S-polarized light, it is reflected and proceeds to the eyepiece 17R for the right eye, and when it is P-polarized light, it is transmitted and passed through the mirror 16 to the eyepiece 17L for the left eye. To the user's right eye 18R and left eye 18L, which are display surfaces, respectively, and displays an image.
 制御系の構成は、タイミング信号を生成するタイミング生成部3、揺動ミラー6,7の揺動条件を設定するミラー制御部4、揺動ミラー6,7を駆動するミラー駆動部5、入力映像信号を処理して表示用映像信号を生成する画像処理部8、レーザ光源10を駆動する光源駆動部9を有する。入力した映像信号2は画像処理部8にて左眼用と右眼用の映像信号に分離され、光源駆動部9はそれぞれの映像信号(R,G,B)に応じてレーザ光源10に駆動信号を供給する。タイミング生成部3は、揺動ミラー6,7の揺動タイミングに合わせて、左眼用と右眼用の映像信号の表示タイミングを決定し、また偏光変換部14のP偏光/S偏光切り替えを制御する。また、使用者の左/右眼18L/Rの間隔(眼幅Δd)を示す眼幅信号1は、タイミング生成部3に入力してミラー制御部4に送られる。ミラー制御部4では、眼幅Δdに応じて左眼表示と右眼表示の揺動ミラー6,7の揺動角を設定し、ミラー駆動部5は揺動ミラー6,7に対し揺動角に応じた駆動信号を供給する。 The configuration of the control system includes a timing generation unit 3 that generates a timing signal, a mirror control unit 4 that sets a swing condition of the swing mirrors 6 and 7, a mirror drive unit 5 that drives the swing mirrors 6 and 7, and an input video. It has an image processing unit 8 that processes a signal to generate a display video signal, and a light source driving unit 9 that drives a laser light source 10. The input video signal 2 is separated into a left-eye video signal and a right-eye video signal by the image processing unit 8, and the light source driving unit 9 drives the laser light source 10 in accordance with each video signal (R, G, B). Supply signal. The timing generation unit 3 determines the display timing of the video signal for the left eye and the right eye in accordance with the swing timing of the swing mirrors 6 and 7, and switches the P polarization / S polarization of the polarization conversion unit 14. Control. The eye width signal 1 indicating the interval (eye width Δd) between the left / right eyes 18L / R of the user is input to the timing generation unit 3 and sent to the mirror control unit 4. The mirror control unit 4 sets the swing angle of the swing mirrors 6 and 7 for left eye display and right eye display according to the eye width Δd, and the mirror drive unit 5 swings the swing angle with respect to the swing mirrors 6 and 7. The drive signal according to the is supplied.
 以下、各部の構成を説明する。本実施例の光源には、ビーム光の光量を高速で容易に変調できるレーザ光源10を用いる。もちろん、レーザ光源の代わりに、LED光源をビーム集光用の光学部品や光量の変調部品とともに用いても良い。光ビームのスポット径(ビーム径)は、その放射強度がピーク値または光軸上の値の1/e(13.5%)となる所をスポット径とする定義にてφ1mm以下の大きさとし、表示する映像が所望の解像度を満足するようにしている。各レーザ光源10r,10g,10bの波長は、λr=640nm、λg=530nm、λb=450nmの可視光とする。 Hereinafter, the configuration of each unit will be described. As the light source of this embodiment, a laser light source 10 that can easily modulate the light quantity of the beam light at high speed is used. Of course, instead of the laser light source, an LED light source may be used together with an optical component for beam condensing and a light amount modulating component. The spot diameter of the light beam (beam diameter) is defined as a spot diameter where the radiant intensity is 1 / e 2 (13.5%) of the peak value or the value on the optical axis. The video to be displayed satisfies the desired resolution. The wavelengths of the laser light sources 10r, 10g, and 10b are visible light having λr = 640 nm, λg = 530 nm, and λb = 450 nm.
 偏光変換部14では、タイミング生成部3からの左眼映像と右眼映像の切替信号(LR_SW)を基準に、左眼/右眼の表示期間に合わせ、時分割でそれぞれ透過(P偏光出力)と偏光変換(S偏光出力)とを繰り返す。 In the polarization conversion unit 14, transmission is performed in a time division manner (P-polarized output) in accordance with the display period of the left eye / right eye based on the switching signal (LR_SW) between the left eye video and the right eye video from the timing generation unit 3. And polarization conversion (S-polarized light output) are repeated.
 2軸の揺動ミラー6,7は、反射ミラーを2次元的に揺動するものであり、その駆動方式は電磁誘導、圧電駆動、静電駆動等いずれでも良い。また、揺動ミラー6,7の具体例を示せば、表示画面を水平方向走査(H_scan)する揺動ミラー6はφL=1.5mmの大きさで、揺動周期は25kHzである。一方表示画面を垂直方向走査(V_scan)する揺動ミラー7は、60Hzの周期で揺動する。ミラー駆動部5は揺動ミラー6,7に対して、25kHzの水平駆動信号(H_drive)と、60Hzの垂直駆動信号(V_drive)とを供給する。また、水平/垂直駆動信号の振幅を変えることで、揺動ミラー6,7の水平/垂直方向の揺動角(回転角)を調整する。なお、垂直駆動では画面内を一方向(例えば上から下方向)に走査するが、水平駆動では画面内を2方向(左から右方向と、右から左方向)に往復して走査する。 The biaxial oscillating mirrors 6 and 7 oscillate the reflecting mirror two-dimensionally, and the drive system may be any of electromagnetic induction, piezoelectric drive, electrostatic drive, and the like. As a specific example of the oscillating mirrors 6 and 7, the oscillating mirror 6 for horizontally scanning the display screen (H_scan) has a size of φL = 1.5 mm and an oscillation period of 25 kHz. On the other hand, the oscillating mirror 7 that vertically scans the display screen (V_scan) oscillates at a period of 60 Hz. The mirror driving unit 5 supplies a 25 kHz horizontal drive signal (H_drive) and a 60 Hz vertical drive signal (V_drive) to the oscillating mirrors 6 and 7. Further, the horizontal / vertical swing angle (rotation angle) of the swing mirrors 6 and 7 is adjusted by changing the horizontal / vertical drive signal amplitude. In the vertical drive, the screen is scanned in one direction (for example, from the top to the bottom), but in the horizontal drive, the screen is scanned back and forth in two directions (left to right and right to left).
 接眼部17L/Rでは眼幅調整を行う。揺動ミラー6から右眼18Rまでの固定の光路長をd、使用者の眼幅をΔdとすると、揺動ミラー6から左眼18Lまでの光路長はd+Δdとなる。目幅調整では、接眼部17Rの位置を使用者の右眼18Rに合わせた後、図示しない調整機構を用いて、接眼部17Lの位置を移動させ使用者の左眼18Lに合致させる。この調整はHMD装着時だけでなく、映像表示中であっても良い。 Eye width adjustment is performed at the eyepiece 17L / R. If the fixed optical path length from the oscillating mirror 6 to the right eye 18R is d and the eye width of the user is Δd, the optical path length from the oscillating mirror 6 to the left eye 18L is d + Δd. In the eye width adjustment, after the position of the eyepiece 17R is adjusted to the right eye 18R of the user, the position of the eyepiece 17L is moved to match the left eye 18L of the user by using an adjustment mechanism (not shown). This adjustment may be performed not only when the HMD is mounted but also during video display.
 ミラー制御部4とミラー駆動部5は、接眼部17L/Rから固定の光路長dと調整後の眼幅Δdの情報を取得すると、左眼と右眼においてそれぞれ所望の走査範囲となるよう、揺動ミラー6,7の揺動条件を設定して駆動する。また画像処理部8は、左眼と右眼においてそれぞれが所望の映像表示サイズとなるよう、画像処理条件を設定して処理する。 When the mirror control unit 4 and the mirror driving unit 5 acquire information on the fixed optical path length d and the adjusted eye width Δd from the eyepiece unit 17L / R, the left eye and the right eye each have a desired scanning range. Then, the swinging conditions of the swinging mirrors 6 and 7 are set and driven. The image processing unit 8 sets and processes image processing conditions so that each of the left eye and the right eye has a desired video display size.
 このように本実施例では、使用者の眼幅Δdにより生じる揺動ミラー6,7からの光路長の差に応じて揺動ミラー6,7の揺動角を設定し、左眼映像表示と右眼映像表示の際、揺動ミラー6,7の揺動角を切り替えることに特徴がある。 As described above, in this embodiment, the swing angle of the swing mirrors 6 and 7 is set according to the difference in the optical path length from the swing mirrors 6 and 7 caused by the user's eye width Δd, and the left eye image display and It is characterized in that the rocking angles of the rocking mirrors 6 and 7 are switched when displaying the right eye image.
 図2は、左眼と右眼の映像表示のタイミング信号を示す図である。図面上側は画面垂直方向のタイミング信号、下側は画面水平方向のタイミング信号を示す。 FIG. 2 is a diagram showing timing signals for video display of the left eye and the right eye. The upper side of the drawing shows the timing signal in the vertical direction of the screen, and the lower side shows the timing signal in the horizontal direction of the screen.
 タイミング生成部3は、ミラー駆動部5で検出した揺動ミラー6,7の揺動位置信号(V_position、H_position)から垂直/水平開始基準信号(V_start、H_start)を生成し、これを基に映像信号のフレーム開始信号(V_sync)とライン開始信号(H_sync)を生成する。さらにタイミング生成部3は、左眼(L-ch)と右眼(R-ch)の時分割表示を実現するため、左眼と右眼とでミラー駆動信号(V_drive、H_drive)を切り替える切替信号(LR_SW_M)と、左眼と右眼とで映像表示期間(V_disp、H_disp)を切り替える切替信号(LR_SW)を生成する。 The timing generation unit 3 generates vertical / horizontal start reference signals (V_start, H_start) from the swing position signals (V_position, H_position) of the swing mirrors 6 and 7 detected by the mirror drive unit 5, and based on this, the video A signal frame start signal (V_sync) and a line start signal (H_sync) are generated. Further, the timing generation unit 3 is a switching signal for switching the mirror drive signals (V_drive, H_drive) between the left eye and the right eye in order to realize time division display of the left eye (L-ch) and the right eye (R-ch). A switching signal (LR_SW) for switching the video display period (V_disp, H_disp) between the left eye and the right eye (LR_SW_M) is generated.
 揺動角の調整では、揺動ミラー6から右眼までの光路長d、左眼までの光路長d+Δdに対し、左右の接眼部17L/Rでの水平/垂直走査量(ラスタスキャン量)RSh/RSvが一致するように、ミラー6,7の左/右眼の揺動角θL/Rを定める。例えば、右眼までの光路長d=50mm、目幅Δd=80mmの場合、水平ラスタスキャン量RSh=10mmとするには、水平揺動ミラー6の左眼用揺動角θL=atan(RSh/2/(d+Δd))=±2.2°、右眼用揺動角θR=atan(RSh/2/d)=±5.7°の関係となる。垂直揺動ミラー7についても垂直ラスタスキャン量RSvに応じて同様に決定する。 In the adjustment of the swing angle, the horizontal / vertical scan amount (raster scan amount) at the left and right eyepieces 17L / R with respect to the optical path length d from the swing mirror 6 to the right eye and the optical path length d + Δd from the left eye. The left / right eye swing angle θL / R of the mirrors 6 and 7 is determined so that RSh / RSv match. For example, when the optical path length to the right eye is d = 50 mm and the eye width is Δd = 80 mm, the left-eye swing angle θL = atan (RSh / RSh / 2 / (d + Δd)) = ± 2.2 ° and the right-eye swing angle θR = atan (RSh / 2 / d) = ± 5.7 °. The vertical oscillating mirror 7 is similarly determined according to the vertical raster scan amount RSv.
 ミラー駆動部5は揺動ミラー6,7に対し、上記の揺動角θL/Rで揺動するように駆動信号(H_drive、V_drive)を与える。揺動角が駆動電圧に比例すると仮定すれば、図2で示すように、右眼用駆動期間の駆動信号の振幅を5.7(相対値)、左眼用駆動期間の駆動信号の振幅を2.2(相対値)に設定することで、左/右眼での水平/垂直ラスタスキャン量RSh/RSvを一致させることができる。 The mirror drive unit 5 gives drive signals (H_drive, V_drive) to the oscillating mirrors 6 and 7 so as to oscillate at the oscillation angle θL / R. Assuming that the swing angle is proportional to the drive voltage, as shown in FIG. 2, the drive signal amplitude for the right eye drive period is 5.7 (relative value), and the drive signal amplitude for the left eye drive period is By setting the value to 2.2 (relative value), the horizontal / vertical raster scan amounts RSh / RSv with the left / right eye can be matched.
 さらにタイミング生成部3では、上記揺動ミラー6,7の揺動条件に合わせて、左右の接眼部17L/Rでの映像表示領域と解像度が合致するように映像表示領域(期間)信号(V_disp、H_disp)、並びに左/右眼用の画素クロック(clk_l、clk_r)を生成する。画像処理部8では、入力した左/右眼用の映像信号Videoに対し、上記映像表示領域信号(V_disp、H_disp)と画素クロック(clk_l、clk_r)に同期するよう、フレームレート変換、スケーリングや解像度変換等を施して光源駆動部9に出力する。 Further, the timing generation unit 3 adjusts the video display area (period) signal (period) so that the resolution matches the video display area in the left and right eyepieces 17L / R in accordance with the rocking conditions of the rocking mirrors 6 and 7. V_disp, H_disp) and left / right eye pixel clocks (clk_l, clk_r) are generated. The image processing unit 8 performs frame rate conversion, scaling, and resolution so that the input video signal Video for left / right eye is synchronized with the video display area signal (V_disp, H_disp) and the pixel clock (clk_l, clk_r). Conversion and the like are performed and output to the light source drive unit 9.
 垂直方向の映像表示領域信号(V_disp)は、垂直同期信号(V_sync)を基準に、右眼表示開始時間t1、右眼表示領域時間t2、左眼表示開始時間t3、左眼表示領域時間t4を定める信号である。また水平方向の映像表示領域信号(H_disp)は、上記右眼表示領域時間t2と左眼表示領域時間t4の期間内に、水平同期信号(H_sync)を基準に、走査方向を順方向(左から右方向)と逆方向(右から左方向)に区別して定める。右眼については、順方向表示開始時間t21、順方向表示領域時間t22、逆方向表示開始時間t23、逆方向表示領域時間t24を定め、左眼については、順方向表示開始時間t41、順方向表示領域時間t42、逆方向表示開始時間t43、逆方向表示領域時間t44を定める。 The video display area signal (V_disp) in the vertical direction has a right eye display start time t1, a right eye display area time t2, a left eye display start time t3, and a left eye display area time t4 based on the vertical synchronization signal (V_sync). It is a signal to determine. The horizontal video display area signal (H_disp) is scanned in the forward direction (from left to right) with the horizontal synchronization signal (H_sync) as a reference within the period of the right eye display area time t2 and the left eye display area time t4. It is determined separately in the right direction) and the reverse direction (from right to left). For the right eye, a forward display start time t21, a forward display area time t22, a backward display start time t23, and a backward display area time t24 are defined, and for the left eye, a forward display start time t41 and a forward display. An area time t42, a reverse display start time t43, and a reverse display area time t44 are determined.
 本実施例の構成では、上記したように左/右眼で走査領域(ラスタスキャン量)を一致させているので、映像表示領域信号(V_disp、H_disp)と画素クロック(clk_l、clk_r)は、左眼と右眼で同じ条件とする。 In the configuration of this embodiment, as described above, since the scanning area (raster scanning amount) is matched with the left / right eye, the video display area signals (V_disp, H_disp) and the pixel clocks (clk_l, clk_r) are left Same condition for eyes and right eye.
 図5は、左眼と右眼の走査領域と映像表示領域を示す図である。接眼部17L/Rにおける走査領域20L/Rと映像表示領域21L/Rは、上記したように左右両眼で同一条件で駆動されている。しかしながら、使用者の個人差やHMDの使用状況により立体映像を違和感なく視認するためには、左右両眼での輻輳距離や視距離を一致させる必要があり、そのために映像表示位置の微調整を行う。表示位置のシフト調整は、図2における映像表示領域信号(V_disp、H_disp)の中で、垂直方向表示開始時間t1、t3と、水平方向表示開始時間t21、t23、t41、t43を調整する。これにより、図5に示す走査領域20L/R中の映像表示領域21L/Rを上下左右にシフトさせ、使用者は立体映像を違和感なく視認することができる。 FIG. 5 is a diagram showing a scanning area and an image display area for the left eye and the right eye. As described above, the scanning area 20L / R and the video display area 21L / R in the eyepiece 17L / R are driven under the same conditions for both the left and right eyes. However, in order to view stereoscopic images without a sense of incongruity due to individual differences among users and the usage status of the HMD, it is necessary to match the convergence distance and viewing distance between the left and right eyes. Do. In the display position shift adjustment, the vertical display start times t1 and t3 and the horizontal display start times t21, t23, t41, and t43 are adjusted in the video display area signals (V_disp, H_disp) in FIG. As a result, the video display area 21L / R in the scanning area 20L / R shown in FIG. 5 is shifted up, down, left, and right, and the user can view the stereoscopic video without a sense of incongruity.
 以上のように本実施例では、単一の表示素子を用いた両眼タイプのHMDにおいて、個々人の眼幅を調整する際、あるいは輻輳距離や視距離を一致させるよう各種調整する際、タイミング信号をもとに電気的に調整する構成としたので、特別なレンズ系や収差補正や歪み補正等の光学系構成が不要となる。よって、装置のサイズや重量の低減につながり、HMD本来の利便性や携帯性を損なわずに実現できる。 As described above, in the present embodiment, in a binocular type HMD using a single display element, when adjusting the eye width of each person, or when making various adjustments so that the convergence distance and the viewing distance coincide with each other, Therefore, a special lens system and an optical system configuration such as aberration correction and distortion correction are not necessary. Accordingly, the size and weight of the apparatus can be reduced, and this can be realized without impairing the original convenience and portability of the HMD.
 また、単一の表示素子を用いて、左右同一あるいは異なる映像を表示して立体視する場合でかつ外景を同時に見るタイプのHMDにおいて、視認する外景の明るさを維持することができる。また、同一素子を時分割で利用する装置で特有の映像の色割れ感や左右映像のクロストーク(混合)等の視認性劣化を低減できる。 In addition, the brightness of the outside scene to be viewed can be maintained in a type of HMD that uses the single display element to display the same or different images on the left and right for stereoscopic viewing and simultaneously view the outside scene. In addition, it is possible to reduce the deterioration in visibility such as the color breakage characteristic of the video image and the crosstalk (mixing) of the left and right video images, which is a device that uses the same element in time division.
 さらに、視野内の外景に点滅体が存在する際であっても、外光を遮る期間がないため、点滅体の点滅周期と表示素子の動作周期との関係によるフリッカ(点滅)も発生しない。また、偏光メガネや偏光シャッター眼鏡を介さない構成であるため、外光の偏光成分を保存して視認できることから、外景の明るさ低減も抑えることができる。 Furthermore, even when a flashing body is present in the outside scene in the field of view, there is no period for blocking external light, and therefore flicker (flashing) due to the relationship between the flashing cycle of the flashing body and the operation cycle of the display element does not occur. In addition, since the configuration does not include polarized glasses or polarized shutter glasses, the polarization component of the external light can be stored and visually recognized, so that the brightness of the outside scene can be suppressed.
 なお、本実施例において次のような変形や置き換えが可能である。本実施例では左眼と右眼の映像切り替えにP/S偏光の切り替えとしたが、右円/左円偏光としても良い。光源がLED素子や蛍光体励起光などのように無偏光な光源の場合、P/S偏光のいずれかの偏光成分に揃えても良く、あるいは偏光変換部14がP偏光あるいはS偏光成分を時分割で選択するものであっても良い。 In the present embodiment, the following modifications and replacements are possible. In this embodiment, the P / S polarization is switched for switching between the left eye and the right eye, but right / left circular polarization may be used. When the light source is a non-polarized light source such as an LED element or phosphor excitation light, it may be aligned with any of the P / S polarized light components, or the polarization converter 14 may change the P polarized light or S polarized light components. You may select by division | segmentation.
 揺動ミラー6,7はミラー面を機械的に揺動させる構成としたが、電気的に光の回折・屈折量を制御する電気偏向素子で構成しても良い。揺動ミラー6から接眼部17L/Rまでの光路は、図1の構成に限定されるものではなく、左/右眼で偏光成分が異る構成であれば左眼側から入射する構成でも良い。 The oscillating mirrors 6 and 7 are configured to mechanically oscillate the mirror surface, but may be configured by an electric deflection element that electrically controls the amount of diffraction and refraction of light. The optical path from the oscillating mirror 6 to the eyepiece 17L / R is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and may be configured to be incident from the left eye side if the left / right eye has different polarization components. good.
 ラスタスキャン量は、直接描画を前提とした光学系で説明したが、ビーム径に見合った拡大・縮小光学系を例えば接眼部17L/Rに配してラスタスキャン量を調整する構成でも良い。接眼部17L/Rに左眼/右眼の注視点を検出する検出器を付加し、注視点情報に基づき映像表示領域をシフトさせる構成としても良い。 Although the raster scan amount has been described in the optical system on the premise of direct drawing, a configuration in which the raster scan amount is adjusted by arranging an enlargement / reduction optical system corresponding to the beam diameter, for example, in the eyepiece portion 17L / R. A detector for detecting the left eye / right eye gazing point may be added to the eyepiece 17L / R, and the video display area may be shifted based on the gazing point information.
 図3は、本発明の第2の実施例による映像表示装置を示す構成図である。本実施例は、第1の実施例(図1)の構成において、左/右眼用の駆動期間で水平方向の揺動ミラー6の揺動条件(H_drive)を同一とし、画像処理部8から出力される左/右眼用の映像信号の水平方向の表示期間の長さを異なるように構成したものである。以下、表示期間の変更を「スケーリング処理」と呼ぶことにする。この方式は、揺動ミラー6の共振周波数特性の影響で、揺動ミラー6の揺動角(振幅)を左/右眼用の駆動期間で高速(例えば25kHz)に切り替えるのが困難な場合に有効となる。 FIG. 3 is a block diagram showing a video display apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the configuration of the first embodiment (FIG. 1), the swing condition (H_drive) of the horizontal swing mirror 6 is the same in the drive period for the left / right eye, and the image processing unit 8 The length of the display period in the horizontal direction of the output video signal for the left / right eye is different. Hereinafter, the change of the display period is referred to as “scaling process”. This method is used when it is difficult to switch the oscillating angle (amplitude) of the oscillating mirror 6 to a high speed (for example, 25 kHz) in the left / right eye driving period due to the influence of the resonance frequency characteristics of the oscillating mirror 6. It becomes effective.
 本実施例では水平方向の左/右眼の揺動角を同一(θL=θR)としているため、左/右眼の水平ラスタスキャン量RShはそれぞれの光路長に比例し、眼幅Δdに相当する分だけ差が生じる。実施例1での数値条件においては、左眼の水平ラスタスキャン量RShは右眼の130/50=2.6倍に拡大するので、左眼用の映像表示期間を1/2.6倍に縮小(スケーリング処理)して左/右眼での表示サイズを一致させる。一方、垂直方向のラスタスキャン量RSvは左/右眼で同一であるので、スケーリング処理は行わない。 In this embodiment, since the horizontal left / right eye swing angles are the same (θL = θR), the left / right eye horizontal raster scan amount RSh is proportional to the respective optical path lengths and corresponds to the eye width Δd. There will be a difference as much as you do. Under the numerical conditions in the first embodiment, the horizontal raster scan amount RSh for the left eye is increased to 130/50 = 2.6 times that of the right eye, so the video display period for the left eye is increased to 1 / 2.6 times. Reduce (scaling process) to match the display size of the left / right eye. On the other hand, since the raster scan amount RSv in the vertical direction is the same for the left / right eye, the scaling process is not performed.
 図4は、左眼と右眼の映像表示のタイミング信号を示す図である。図面上側は画面垂直方向のタイミング信号を、下側は画面水平方向のタイミング信号を示す。揺動ミラー7に対する垂直駆動信号(V_drive)は、実施例1(図2)と同様に左眼と右眼で異なる振幅を与えるが、水平駆動信号(H_drive)は左眼と右眼で同一の振幅を与える。 FIG. 4 is a diagram showing timing signals for video display of the left eye and the right eye. The upper side of the drawing shows a timing signal in the vertical direction of the screen, and the lower side shows a timing signal in the horizontal direction of the screen. The vertical drive signal (V_drive) for the oscillating mirror 7 gives different amplitudes for the left and right eyes as in the first embodiment (FIG. 2), but the horizontal drive signal (H_drive) is the same for the left and right eyes. Give the amplitude.
 垂直方向の映像表示領域信号(V_disp)については、左眼と右眼は同じ条件で良い。水平方向の映像表示領域信号(H_disp)については、左眼と右眼で同一の映像表示領域となるようにスケーリング処理を行い、左眼の表示領域時間をt42’,t44’に短縮し、左眼の表示開始時間をt41’,t43’に変更する。また、表示領域時間を短縮した分、左眼の表示映像の解像度を維持するため、画素クロック(clk_l)の周波数(変調速度)を上げる。さらに、画素当りの発光時間に応じて所望の輝度が得られるようにレーザ光源10r/g/bの増幅度を調整して駆動する。 Regarding the video display area signal (V_disp) in the vertical direction, the left eye and the right eye may have the same conditions. For the horizontal video display area signal (H_disp), scaling processing is performed so that the left and right eyes have the same video display area, and the left eye display area time is reduced to t42 ′ and t44 ′. The eye display start time is changed to t41 ′ and t43 ′. In addition, the frequency (modulation speed) of the pixel clock (clk_l) is increased in order to maintain the resolution of the display image of the left eye by reducing the display area time. Further, the laser light source 10r / g / b is adjusted and driven so that a desired luminance can be obtained according to the light emission time per pixel.
 図6は、左眼と右眼の走査領域と映像表示領域を示す図である。走査領域20L/Rは左右で異なるものの、映像表示領域21L/Rは左右で同一とすることができる。さらに、左右両眼での輻輳距離や視距離を一致させるための表示領域のシフト調整は、実施例1と同様に、図4における垂直方向表示開始時間t1、t3と、水平方向表示開始時間t21、t23、t41’、t43’を調整する。 FIG. 6 is a diagram showing a left eye and right eye scanning area and a video display area. Although the scanning area 20L / R is different on the left and right, the video display area 21L / R can be the same on the left and right. Furthermore, the display area shift adjustment for matching the convergence distance and the viewing distance between the left and right eyes is the same as in the first embodiment, in the vertical display start times t1 and t3 in FIG. 4 and the horizontal display start time t21. , T23, t41 ′, t43 ′.
 本実施例では、揺動ミラーの高周波数特性が制限される場合でも、左右の表示領域が同一となるよう電気的に処理することができる。また、個々人の眼幅を調整する際、あるいは輻輳距離や視距離を一致させるよう各種調整する際、タイミング信号をもとに電気的に調整する構成としたので、特別なレンズ系や収差補正や歪み補正等の光学系構成が不要となる。 In this embodiment, even when the high frequency characteristics of the oscillating mirror are limited, the left and right display areas can be electrically processed so as to be the same. In addition, when adjusting the eye width of each person, or when making various adjustments so that the convergence distance and the viewing distance coincide with each other, it is configured to electrically adjust based on the timing signal, so a special lens system, aberration correction, An optical system configuration such as distortion correction becomes unnecessary.
 なお、上記実施例では水平方向の揺動ミラー6の揺動条件(H_drive)を左/右眼で同一としたが、さらに、垂直方向の揺動ミラー7の揺動条件(V_drive)を左/右眼で同一とすることも可能である。その場合には、左/右眼用の映像信号の垂直方向の表示期間についてもスケーリング処理を施してやれば良い。 In the above embodiment, the swing condition (H_drive) of the horizontal swing mirror 6 is the same for the left / right eye, but the swing condition (V_drive) of the vertical swing mirror 7 is set to the left / right. It can be the same for the right eye. In that case, the scaling process may be applied to the vertical display period of the video signal for the left / right eye.
 図7は、本発明の第3の実施例による映像表示装置を示す構成図である。本実施例は、第1の実施例(図1)の構成において、偏光変換部14をなくし、レーザ光源10r/g/bとして各波長毎に偏光方向が異なる2素子の光源を用いた構成である。ここでは偏光状態がP偏光とS偏光の2素子を配置し、計6本のビーム光を出射する。光合波部12はこれらを合成して同一軸上に揃え1本のビーム光13’に合成する。 FIG. 7 is a block diagram showing a video display device according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the first embodiment (FIG. 1) is such that the polarization conversion unit 14 is eliminated and two light sources having different polarization directions for each wavelength are used as the laser light source 10r / g / b. is there. Here, two elements having a polarization state of P-polarized light and S-polarized light are arranged, and a total of six light beams are emitted. The optical combiner 12 combines them, aligns them on the same axis, and combines them into one beam light 13 '.
 本実施例において光源駆動部9’は、実施例1で示した切替信号(LR_SW)のタイミングで、レーザ光源10r/g/bのそれぞれ2素子(P偏光とS偏光用)の駆動/停止を切り替える。そして実施例1で述べたように、揺動ミラー6,7の揺動角を左眼と右眼で切り替えることで、図5に示したように接眼部17L/Rにおける左右の映像表示領域21L/Rを同一にする。 In this embodiment, the light source driver 9 ′ drives / stops each of the two elements (for P-polarized light and S-polarized light) of the laser light source 10r / g / b at the timing of the switching signal (LR_SW) shown in the first embodiment. Switch. As described in the first embodiment, the left and right video display areas in the eyepiece 17L / R are switched as shown in FIG. 5 by switching the swing angle of the swing mirrors 6 and 7 between the left eye and the right eye. 21L / R is the same.
 あるいは他の方式として、光源駆動部9’はレーザ光源10r/g/bからP偏光とS偏光を同時に出射させ、接眼部17L/Rへは左眼用の映像と右眼用の映像を同時に表示することもできる。この場合、合成したビーム光13’には、左眼用のP偏光と右眼用のS偏光が重畳されているので、揺動ミラー6,7は単一の揺動条件で駆動させる。その際、実施例2で述べた画像処理(水平方向と垂直方向のスケーリング処理)を左眼用(P偏光)の映像信号に施すことで、図6に示したように接眼部17L/Rにおける左右の映像表示領域21L/Rを同一にすることができる。 Alternatively, as another method, the light source driver 9 ′ emits P-polarized light and S-polarized light from the laser light source 10r / g / b at the same time, and the left eye image and the right eye image are displayed on the eyepiece 17L / R. It can also be displayed at the same time. In this case, the synthesized light beam 13 'is superimposed with the left-eye P-polarized light and the right-eye S-polarized light, so that the oscillating mirrors 6 and 7 are driven under a single oscillating condition. At that time, the image processing (scaling processing in the horizontal direction and the vertical direction) described in the second embodiment is performed on the video signal for the left eye (P-polarized light), so that the eyepiece 17L / R as shown in FIG. The left and right video display areas 21L / R can be made the same.
 図8は、本発明の第4の実施例による映像表示装置を示す構成図である。本実施例は、第1の実施例(図1)の構成において、CD/DVD等のピックアップ装置等で用いられる可動型のフォーカスレンズ機構19を、偏光変換部14と揺動ミラー6,7の間のビーム光路上に配置したものである。そして、前述の左眼映像と右眼映像の切替信号(LR_SW)によりフォーカス位置を切り替え、接眼部17L/Rにおいて左右映像とも同一のビーム径となるように制御する。ビーム径を調整することで、左右映像の光路長が異なってもいずれも所望の解像度を得ることができる。フォーカス位置は眼球の網膜上であっても良い。 FIG. 8 is a block diagram showing a video display device according to a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, in the configuration of the first embodiment (FIG. 1), a movable focus lens mechanism 19 used in a pickup device such as a CD / DVD is replaced by a polarization converter 14 and swing mirrors 6 and 7. It is arranged on the beam optical path between. Then, the focus position is switched by the above-described switching signal (LR_SW) between the left eye image and the right eye image, and control is performed so that the left and right images have the same beam diameter in the eyepiece 17L / R. By adjusting the beam diameter, it is possible to obtain a desired resolution regardless of the optical path lengths of the left and right images. The focus position may be on the retina of the eyeball.
 本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成で置き換えたり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えたりすることも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and a part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment, or the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment. It is also possible to do.
 また上記した各実施例では、HMDに好適な映像表示装置を説明したが、眼球への直接描画に限らず、投射領域を異ならしめた少なくとも2つの映像(同一画角あるいは異なる画角)を表示するようにした投射表示装置にも適用可能であり、同様の効果が得られる。 In each of the above-described embodiments, the video display device suitable for the HMD has been described. However, the present invention is not limited to direct drawing on the eyeball, and displays at least two videos (same angle of view or different angles of view) with different projection areas. The present invention can also be applied to a projection display device that is configured to achieve the same effect.
 1:眼幅信号(Δd)、2:映像信号、3:タイミング生成部、4:ミラー制御部、5:ミラー駆動部、6,7:2軸揺動ミラー、8:画像処理部、9,9’:光源駆動部、10r/g/b:光源、11:コリメートレンズ、12:光合波部、13,13’:ビーム光、14:偏光変換部、15:偏光ビームスプリッタ、16:ミラー,17L/R:接眼部、18L/R:左/右眼、19:フォーカスレンズ機構、20L/R:走査領域、21L/R:映像表示領域、V_drive,H_drive:ミラー駆動信号、V_disp,H_disp:映像表示領域信号。 1: eye width signal (Δd), 2: video signal, 3: timing generation unit, 4: mirror control unit, 5: mirror drive unit, 6, 7: biaxial oscillating mirror, 8: image processing unit, 9, 9 ': light source drive unit, 10r / g / b: light source, 11: collimating lens, 12: optical multiplexing unit, 13, 13': beam light, 14: polarization conversion unit, 15: polarization beam splitter, 16: mirror, 17L / R: eyepiece, 18L / R: left / right eye, 19: focus lens mechanism, 20L / R: scanning area, 21L / R: video display area, V_drive, H_drive: mirror drive signal, V_disp, H_disp: Video display area signal.

Claims (8)

  1.  ビーム光を2次元的に偏向し両眼タイプの表示面にそれぞれ映像を表示する映像表示装置において、
     ビーム光を出射する光源と、
     入力する映像信号を処理し前記両眼タイプの表示面に表示する左/右眼用映像信号を出力する画像処理部と、
     該左/右眼用映像信号に応じて前記光源を駆動しビーム光を出射させる光源駆動部と、
     前記ビーム光を反射ミラーによって2次元的に偏向する揺動ミラーと、
     該揺動ミラーを前記左/右眼用映像信号に同期して所定の角度で揺動回転させるミラー駆動部と、
     前記揺動ミラーからのビーム光を左/右眼用のビームに分離し、それぞれ左/右眼用の表示面に導く接眼光学系と、を備え、
     該接眼光学系は、前記左/右眼用の表示面の間隔である眼幅を調整可能であり、
     前記ミラー駆動部は、該接眼光学系の眼幅の調整により生じる前記揺動ミラーから前記左/右眼用の表示面までの光路長の差に応じて、前記左/右眼用映像信号に対する前記揺動ミラーの揺動回転角度を異ならせて駆動することを特徴とする映像表示装置。
    In an image display device that deflects beam light two-dimensionally and displays an image on a binocular display screen,
    A light source that emits beam light;
    An image processing unit that processes an input video signal and outputs a left / right-eye video signal to be displayed on the binocular type display surface;
    A light source driving unit for driving the light source in accordance with the left / right eye video signal and emitting beam light;
    An oscillating mirror for deflecting the beam light two-dimensionally by a reflecting mirror;
    A mirror driving unit that swings and rotates the oscillating mirror at a predetermined angle in synchronization with the video signal for the left / right eye;
    An eyepiece optical system that separates the beam light from the oscillating mirror into a left / right eye beam and guides it to the display surface for the left / right eye, respectively.
    The eyepiece optical system is capable of adjusting an eye width that is an interval between the display surfaces for the left / right eyes,
    The mirror driving unit applies the left / right-eye video signal to the left / right-eye video signal according to a difference in optical path length from the oscillating mirror to the left / right-eye display surface caused by adjusting the eye width of the eyepiece optical system. An image display device, wherein the oscillating mirror is driven with different oscillating rotation angles.
  2.  ビーム光を2次元的に偏向し両眼タイプの表示面にそれぞれ映像を表示する映像表示装置において、
     ビーム光を出射する光源と、
     入力する映像信号を処理し前記両眼タイプの表示面に表示する左/右眼用映像信号を生成する画像処理部と、
     該左/右眼用映像信号に応じて前記光源を駆動しビーム光を出射させる光源駆動部と、
     前記ビーム光を反射ミラーによって2次元的に偏向する揺動ミラーと、
     該揺動ミラーを前記左/右眼用映像信号に同期して所定の角度で揺動回転させるミラー駆動部と、
     前記揺動ミラーからのビーム光を左/右眼用のビームに分離し、それぞれ左/右眼用の表示面に導く接眼光学系と、を備え、
     該接眼光学系は、前記左/右眼用の表示面の間隔である眼幅を調整可能であり、
     前記画像処理部は、該接眼光学系の眼幅の調整により生じる前記揺動ミラーから前記左/右眼用の表示面までの光路長の差に応じて、前記左/右眼用映像信号の表示期間の長さを異ならせて出力することを特徴とする映像表示装置。
    In an image display device that deflects beam light two-dimensionally and displays an image on a binocular display screen,
    A light source that emits beam light;
    An image processing unit that processes an input video signal and generates a left / right eye video signal to be displayed on the binocular type display surface;
    A light source driving unit for driving the light source in accordance with the left / right eye video signal and emitting beam light;
    An oscillating mirror for deflecting the beam light two-dimensionally by a reflecting mirror;
    A mirror driving unit that swings and rotates the oscillating mirror at a predetermined angle in synchronization with the video signal for the left / right eye;
    An eyepiece optical system that separates the beam light from the oscillating mirror into a left / right eye beam and guides it to the display surface for the left / right eye, respectively.
    The eyepiece optical system is capable of adjusting an eye width that is an interval between the display surfaces for the left / right eyes,
    The image processing unit is configured to output the video signal for the left / right eye according to a difference in optical path length from the oscillating mirror to the display surface for the left / right eye generated by adjusting an eye width of the eyepiece optical system. An image display device characterized in that a display period is output in different lengths.
  3.  ビーム光を2次元的に偏向し両眼タイプの表示面にそれぞれ映像を表示する映像表示装置において、
     ビーム光を出射する光源と、
     入力する映像信号を処理し前記両眼タイプの表示面に表示する左/右眼用映像信号を生成する画像処理部と、
     該左/右眼用映像信号に応じて前記光源を駆動しビーム光を出射させる光源駆動部と、
     前記ビーム光を反射ミラーによって2次元的に偏向する揺動ミラーと、
     該揺動ミラーを前記左/右眼用映像信号に同期して所定の角度で揺動回転させるミラー駆動部と、
     前記揺動ミラーからのビーム光を左/右眼用のビームに分離し、それぞれ左/右眼用の表示面に導く接眼光学系と、を備え、
     該接眼光学系は、前記左/右眼用の表示面の間隔である眼幅を調整可能であり、
     前記ミラー駆動部は、該接眼光学系の眼幅の調整により生じる前記揺動ミラーから前記左/右眼用の表示面までの光路長の差に応じて、前記左/右眼用映像信号に対する前記揺動ミラーの画面垂直方向の揺動回転角度を異ならせて駆動するとともに、
     前記画像処理部は、前記接眼光学系の眼幅の調整により生じる前記揺動ミラーから前記左/右眼用の表示面までの光路長の差に応じて、前記左/右眼用映像信号の画面水平方向の表示期間の長さを異ならせて出力することを特徴とする映像表示装置。
    In an image display device that deflects beam light two-dimensionally and displays an image on a binocular display screen,
    A light source that emits beam light;
    An image processing unit that processes an input video signal and generates a left / right eye video signal to be displayed on the binocular type display surface;
    A light source driving unit for driving the light source in accordance with the left / right eye video signal and emitting beam light;
    An oscillating mirror for deflecting the beam light two-dimensionally by a reflecting mirror;
    A mirror driving unit that swings and rotates the oscillating mirror at a predetermined angle in synchronization with the video signal for the left / right eye;
    An eyepiece optical system that separates the beam light from the oscillating mirror into a left / right eye beam and guides it to the display surface for the left / right eye, respectively.
    The eyepiece optical system is capable of adjusting an eye width that is an interval between the display surfaces for the left / right eyes,
    The mirror driving unit applies the left / right-eye video signal to the left / right-eye video signal according to a difference in optical path length from the oscillating mirror to the left / right-eye display surface caused by adjusting the eye width of the eyepiece optical system. While driving the swing mirror with different swing rotation angles in the screen vertical direction,
    The image processing unit is configured to output the left / right eye video signal according to a difference in optical path length from the oscillating mirror to the left / right eye display surface generated by adjusting an eye width of the eyepiece optical system. An image display device characterized in that a display period in the horizontal direction of the screen is output with different lengths.
  4.  請求項1ないし3のいずれか1項に記載の映像表示装置において、
     前記画像処理部は、前記接眼光学系における左/右眼での輻輳距離または視距離を一致させるため、前記左/右眼用映像信号の表示位置をシフトさせて出力することを特徴とする映像表示装置。
    In the video display device according to any one of claims 1 to 3,
    The image processing unit shifts and outputs the display position of the video signal for the left / right eye in order to match the convergence distance or the viewing distance of the left / right eye in the eyepiece optical system. Display device.
  5.  請求項1ないし4のいずれか1項に記載の映像表示装置において、
     前記光源は第1の偏光状態のビーム光を出射するものであり、
     前記揺動ミラーの前に、前記ビーム光の偏光状態を前記第1の偏光状態からこれと異なる第2の偏光状態に変換する偏光変換部を有し、
     前記揺動ミラーの後に、前記第1の偏光状態のビーム光と前記第2の偏光状態のビーム光を分離する偏光ビームスプリッタを有し、
     前記偏光変換部は、前記光源から出射されたビーム光を前記左/右眼用映像信号の切り替えに同期して偏光変換し、前記第1の偏光状態と前記第2の偏光状態のビーム光を交互に出力し、
     前記接眼光学系は、前記偏光ビームスプリッタにより分離した前記第1の偏光状態のビーム光と前記第2の偏光状態のビーム光を、前記左/右眼用の表示面に導くことを特徴とする映像表示装置。
    In the video display device according to any one of claims 1 to 4,
    The light source emits a light beam in a first polarization state;
    Before the oscillating mirror, a polarization conversion unit that converts the polarization state of the beam light from the first polarization state to a second polarization state different from the first polarization state,
    A polarization beam splitter that separates the beam light in the first polarization state and the beam light in the second polarization state after the oscillating mirror;
    The polarization conversion unit performs polarization conversion on the beam light emitted from the light source in synchronization with the switching of the video signal for the left / right eye, and converts the beam light in the first polarization state and the second polarization state. Alternately output
    The eyepiece optical system guides the beam light in the first polarization state and the beam light in the second polarization state separated by the polarization beam splitter to the display surface for the left / right eye. Video display device.
  6.  請求項1ないし4のいずれか1項に記載の映像表示装置において、
     前記光源は、第1の偏光状態のビーム光とこれと異なる第2の偏光状態のビーム光を出射可能であり、
     前記光源駆動部は、前記左/右眼用映像信号の切り替えに同期して、前記光源から前記第1の偏光状態と前記第2の偏光状態のビーム光を交互に出力させ、
     前記揺動ミラーの後に、前記第1の偏光状態のビーム光と前記第2の偏光状態のビーム光を分離する偏光ビームスプリッタとを有し、
     前記接眼光学系は、該偏光ビームスプリッタにより分離した前記第1の偏光状態のビーム光と前記第2の偏光状態のビーム光を、前記左/右眼用の表示面に導くことを特徴とする映像表示装置。
    In the video display device according to any one of claims 1 to 4,
    The light source can emit beam light in a first polarization state and beam light in a second polarization state different from the first polarization state,
    The light source driving unit alternately outputs the light beams of the first polarization state and the second polarization state from the light source in synchronization with the switching of the video signal for the left / right eye,
    A polarization beam splitter that separates the beam light in the first polarization state and the beam light in the second polarization state after the oscillating mirror;
    The eyepiece optical system guides the beam light in the first polarization state and the beam light in the second polarization state separated by the polarization beam splitter to the display surface for the left / right eye. Video display device.
  7.  請求項2に記載の映像表示装置において、
     前記光源は、第1の偏光状態のビーム光とこれと異なる第2の偏光状態のビーム光を同時に出射可能であり、
     前記光源駆動部は、前記光源から、前記左眼用映像信号に応じた前記第1の偏光状態のビーム光と、前記右眼用映像信号に応じた前記第2の偏光状態のビーム光を同時に出力させ、
     前記揺動ミラーの後に、前記第1の偏光状態のビーム光と前記第2の偏光状態のビーム光を分離する偏光ビームスプリッタを有し、
     前記接眼光学系は、該偏光ビームスプリッタにより分離した前記第1の偏光状態のビーム光と前記第2の偏光状態のビーム光を、前記左/右眼用の表示面に同時に導くことを特徴とする映像表示装置。
    The video display device according to claim 2,
    The light source is capable of simultaneously emitting beam light in a first polarization state and beam light in a second polarization state different from the first polarization state,
    The light source driving unit simultaneously outputs the light beam in the first polarization state corresponding to the video signal for the left eye and the light beam in the second polarization state corresponding to the video signal for the right eye from the light source. Output
    A polarization beam splitter that separates the beam light in the first polarization state and the beam light in the second polarization state after the oscillating mirror;
    The eyepiece optical system guides the beam light in the first polarization state and the beam light in the second polarization state separated by the polarization beam splitter simultaneously to the display surface for the left / right eye. Video display device.
  8.  請求項1ないし6のいずれか1項に記載の映像表示装置において、
     前記揺動ミラーの前に可動型のフォーカスレンズ機構を有し、
     前記左/右眼用映像信号の切り替えに同期して該フォーカスレンズ機構のフォーカス位置を切り替えることを特徴とする映像表示装置。
    The video display device according to any one of claims 1 to 6,
    A movable focus lens mechanism in front of the oscillating mirror;
    A video display device, wherein the focus position of the focus lens mechanism is switched in synchronization with the switching of the video signal for the left / right eye.
PCT/JP2012/057695 2011-08-22 2012-03-26 Image display device WO2013027433A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011180356A JP5685689B2 (en) 2011-08-22 2011-08-22 Video display device
JP2011-180356 2011-08-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013027433A1 true WO2013027433A1 (en) 2013-02-28

Family

ID=47746191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/057695 WO2013027433A1 (en) 2011-08-22 2012-03-26 Image display device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5685689B2 (en)
WO (1) WO2013027433A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017113869A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 深圳纳德光学有限公司 Head-mounted display, and method and device for displaying binocular 3d video thereof

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9600068B2 (en) 2013-03-13 2017-03-21 Sony Interactive Entertainment Inc. Digital inter-pupillary distance adjustment
WO2014162506A1 (en) * 2013-04-02 2014-10-09 パイオニア株式会社 Virtual image display device, projection device, control method, program, and recording medium
JP6209456B2 (en) * 2013-05-31 2017-10-04 株式会社Qdレーザ Image projection apparatus and projection apparatus
JP5959571B2 (en) * 2014-05-19 2016-08-02 株式会社東芝 Display device
JP6869853B2 (en) * 2017-08-30 2021-05-12 株式会社日立エルジーデータストレージ Image display device
CN113508580A (en) * 2018-12-28 2021-10-15 奇跃公司 Augmented and virtual reality display system with left and right eye shared display
CN114822041B (en) * 2022-06-27 2022-09-02 南京纳尼亚科技有限公司 Lane-level highway driving sight line induction system under ultra-low visibility

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11249066A (en) * 1998-03-05 1999-09-17 Minolta Co Ltd Image generating device
JP2001177785A (en) * 1999-12-17 2001-06-29 Minolta Co Ltd Head-mounted video display device
JP2009527964A (en) * 2006-02-23 2009-07-30 ステレオニクス リミテッド Binocular device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11249066A (en) * 1998-03-05 1999-09-17 Minolta Co Ltd Image generating device
JP2001177785A (en) * 1999-12-17 2001-06-29 Minolta Co Ltd Head-mounted video display device
JP2009527964A (en) * 2006-02-23 2009-07-30 ステレオニクス リミテッド Binocular device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017113869A1 (en) * 2015-12-31 2017-07-06 深圳纳德光学有限公司 Head-mounted display, and method and device for displaying binocular 3d video thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP5685689B2 (en) 2015-03-18
JP2013044779A (en) 2013-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5685689B2 (en) Video display device
EP2277078B1 (en) Display using bidirectionally scanned linear modulator
US20060214875A1 (en) Stereoscopic image display device and image display device
US9291830B2 (en) Multiview projector system
JP5332531B2 (en) Image display apparatus, image display method, and image display system
TW200537125A (en) Optical path length adjuster
JP5540955B2 (en) projector
JP2009151151A (en) Stereoscopic video display apparatus
WO2006038744A1 (en) Digital image projection system and method for 3-dimensional stereoscopic display
JP4052315B2 (en) Stereoscopic image display device
WO2014077032A1 (en) Display device
JPH0980354A (en) Stereoscopic video device
US7497574B2 (en) Retinal image display device
JP5633570B2 (en) Laser projection apparatus and image projection system
JP2005065055A (en) Projection type display device and method therefor
JP2953433B2 (en) 3D display device
JP4107102B2 (en) Image display device
JP2000350237A (en) Three-dimensional display method and device
JP5370174B2 (en) Video signal processing device, video signal processing method, and video display device
JP4045432B2 (en) Wavefront curvature modulation device and image display device provided with wavefront curvature modulation device
JP2000352694A (en) Stereoscopic video display device
JPH11103474A (en) Stereoscopic picture display device
US20240142778A1 (en) Virtual image display system with enhanced resolution for virtual reality and augmented reality devices
US20230359061A1 (en) Display apparatus providing immersive image
JPH08211326A (en) Head-mounted display

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12825723

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12825723

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1