JP2017026885A - Image display device and method of driving image display device - Google Patents

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大輔 石田
Daisuke Ishida
大輔 石田
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Abstract

【課題】広い範囲に光を照射することのできる画像表示装置および画像表示装置の駆動方法を提供する。【解決手段】画像表示装置100は、変調光生成部400と、変調光生成部400から出射される変調光Lを走査する走査部500と、走査部500で走査された変調光Lを観察者の眼に向けて偏向する偏向部600と、走査部500を偏向部600から離間する方向に移動させる駆動部700と、観察者の眼EYを撮像する撮像部800と、を有する。また、駆動部700は、走査部500が走査した変調光Lの光軸Loaに沿う方向に走査部500を移動する。【選択図】図2An image display device capable of irradiating light over a wide range and a driving method of the image display device are provided. An image display device includes a modulated light generation unit, a scanning unit that scans the modulated light emitted from the modulated light generation unit, and a viewer that receives the modulated light scanned by the scanning unit. And a driving unit 700 that moves the scanning unit 500 in a direction away from the deflection unit 600, and an imaging unit 800 that images the observer's eye EY. The driving unit 700 moves the scanning unit 500 in a direction along the optical axis Loa of the modulated light L scanned by the scanning unit 500. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、画像表示装置および画像表示装置の駆動方法に関するものである。   The present invention relates to an image display device and a method for driving the image display device.

ヘッドマウントディスプレイ(HMD)の映像表示技術の1つとして、眼の網膜に直接レーザーを照射し、使用者に画像を視認させる表示装置が近年注目を集めている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に示す構成では、レーザー光源と、レーザー光源から出射されたレーザー光を走査する走査部(音響光学偏向器およびガルバノメトリックミラー)と、走査部で走査した光を網膜上で結像させるレンズ系と、を有している。   As one of the image display technologies of a head-mounted display (HMD), a display device that irradiates a laser directly on the retina of an eye and visually recognizes an image has recently attracted attention (see, for example, Patent Document 1). In the configuration shown in Patent Document 1, a laser light source, a scanning unit (acousto-optic deflector and galvanometric mirror) that scans laser light emitted from the laser light source, and light scanned by the scanning unit are imaged on the retina. And a lens system.

特開平4−100088号公報JP-A-4-100088

しかしながら、このような構成のヘッドマウントディスプレイでは、瞳孔の狭い範囲にしか光を照射することができないので、画像を表示する以外に、他の機能を備えておらず、利便性が悪という問題がある。   However, since the head-mounted display having such a configuration can irradiate light only to a narrow range of the pupil, it has no other functions other than displaying an image, and is not convenient. is there.

本発明の目的は、広い範囲に光を照射することのできる画像表示装置および画像表示装置の駆動方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an image display device capable of irradiating light over a wide range and a driving method of the image display device.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の画像表示装置は、観察者に装着して使用される画像表示装置であって、
光源から出射される光を走査する走査部と、
前記光源から出射され、前記走査部で走査された光を前記観察者の眼球に向けて偏向する偏向部と、
前記走査部を前記偏向部から離間する方向に移動させる駆動部と、を有することを特徴とする。
これにより、偏向部で偏向された光の集光点を移動させることができるため、眼に対して狭い範囲に光を照射したり、広い範囲に光を照射したりすることができるので、画像表示機能以外にも、照明機能を発揮することができ、利便性が高い。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The image display device of the present invention is an image display device used by being attached to an observer,
A scanning unit that scans light emitted from the light source;
A deflection unit that deflects light emitted from the light source and scanned by the scanning unit toward the eyeball of the observer;
And a drive unit that moves the scanning unit in a direction away from the deflecting unit.
Thereby, since the condensing point of the light deflected by the deflecting unit can be moved, it is possible to irradiate light to a narrow range or irradiate light to a wide range with respect to the eye. In addition to the display function, the lighting function can be exhibited, which is highly convenient.

本発明の画像表示装置では、前記駆動部は、前記走査部を平行移動することが好ましい。
これにより、走査部が走査した光(走査光)の走査角度が一定に保たれるため、走査部の位置によらず、眼に対して光を照射することができる。
In the image display device according to the aspect of the invention, it is preferable that the driving unit translates the scanning unit.
Thereby, since the scanning angle of the light (scanning light) scanned by the scanning unit is kept constant, it is possible to irradiate the eye with light regardless of the position of the scanning unit.

本発明の画像表示装置では、前記駆動部は、前記走査部が走査した前記光の光軸に沿う方向に前記走査部を移動することが好ましい。
これにより、走査部が走査した光(走査光)の光軸が一定に保たれるため、走査部の位置によらず、眼に対して光を照射することができる。
In the image display device according to the aspect of the invention, it is preferable that the driving unit moves the scanning unit in a direction along an optical axis of the light scanned by the scanning unit.
Thereby, since the optical axis of the light (scanning light) scanned by the scanning unit is kept constant, it is possible to irradiate the eye with light regardless of the position of the scanning unit.

本発明の画像表示装置では、前記駆動部によって前記走査部を前記偏向部から離間する方向に移動すると、前記走査部で走査され前記偏向部で偏向された光の集光点と前記偏向部との距離が近くなることが好ましい。
これにより、走査部を偏向部から離間させることで、眼球に対して広い範囲に光を照射することができる。
In the image display device according to the aspect of the invention, when the scanning unit is moved away from the deflection unit by the driving unit, a light condensing point scanned by the scanning unit and deflected by the deflection unit, the deflection unit, It is preferable that the distance is close.
Thus, by separating the scanning unit from the deflecting unit, it is possible to irradiate light over a wide range with respect to the eyeball.

本発明の画像表示装置では、前記光源を有し、
前記走査部と前記光源との相対的な位置関係が固定されていることが好ましい。
これにより、走査部の位置によらず、確実に、光源から出射された光を走査部に入射させることができる。
The image display device of the present invention has the light source,
It is preferable that a relative positional relationship between the scanning unit and the light source is fixed.
Thereby, the light emitted from the light source can be reliably incident on the scanning unit regardless of the position of the scanning unit.

本発明の画像表示装置では、前記走査部は、前記光源から出射される光を反射する反射面を有し、
前記走査部に入射する前記光の径は、前記反射面の径よりも大きいことが好ましい。
In the image display device of the present invention, the scanning unit has a reflecting surface that reflects light emitted from the light source,
The diameter of the light incident on the scanning unit is preferably larger than the diameter of the reflecting surface.

これにより、走査部が光軸方向に移動しても、光源から出射された光が反射面から外れることがなく、走査部によって光源から出射された光を走査することができる。   Thereby, even if the scanning unit moves in the optical axis direction, the light emitted from the light source is not deviated from the reflection surface, and the light emitted from the light source can be scanned by the scanning unit.

本発明の画像表示装置では、前記眼球を撮像する撮像部を有し、
前記走査部を前記偏向部から離間する方向に移動し、前記撮像部により前記眼球を撮像することが好ましい。
これにより、眼球を観察して、例えば、虹彩認証、充血度測定、眼病検査等を行うことができる。
In the image display device of the present invention, the image display device has an imaging unit that images the eyeball,
It is preferable that the scanning unit is moved in a direction away from the deflection unit and the eyeball is imaged by the imaging unit.
Thereby, the eyeball can be observed and, for example, iris authentication, blood redness measurement, eye disease examination, and the like can be performed.

本発明の画像表示装置では、前記撮像部によって前記眼球を撮像する場合に、前記駆動部によって前記走査部を前記偏向部から離間する方向に移動させることが好ましい。
これにより、眼球に対して広い範囲に光を照射することができ、この光を撮像部で眼球を撮像する際の照明として利用することができる。
In the image display device of the present invention, when the eyeball is imaged by the imaging unit, the scanning unit is preferably moved in a direction away from the deflection unit by the driving unit.
Thereby, light can be irradiated over a wide range with respect to the eyeball, and this light can be used as illumination when the eyeball is imaged by the imaging unit.

本発明の画像表示装置の駆動方法は、観察者に装着して使用される画像表示装置の駆動方法であって、
光源から出射される光を走査する走査部を備え、
前記観察者に対し画像を表示する状態と、前記観察者に前記画像を表示する状態より広い範囲で前記観察者の眼球を照明する状態と、を切替えることを特徴とする。
これにより、偏向部で偏向された光の集光点を移動させることができるため、眼に対して狭い範囲に光を照射したり、広い範囲に光を照射したりすることができる。
The driving method of the image display device of the present invention is a driving method of the image display device used by being attached to an observer,
A scanning unit that scans light emitted from the light source;
Switching between a state in which an image is displayed to the observer and a state in which the eyeball of the observer is illuminated in a wider range than the state in which the image is displayed to the observer.
Thereby, since the condensing point of the light deflected by the deflecting unit can be moved, it is possible to irradiate light to a narrow range or irradiate light to a wide range.

本発明の第1実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image display device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す画像表示装置の表示ユニットの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the display unit of the image display apparatus shown in FIG. 図1に示す画像表示装置の表示ユニットの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the display unit of the image display apparatus shown in FIG. 図1に示す画像表示装置の斜視図である。It is a perspective view of the image display apparatus shown in FIG. 表示ユニットが備える変調光生成部を示す図である。It is a figure which shows the modulated light production | generation part with which a display unit is provided. 表示ユニットが備える走査部を示す平面図である。It is a top view which shows the scanning part with which a display unit is provided. 表示ユニットが備える駆動部を示す平面図である。It is a top view which shows the drive part with which a display unit is provided. 表示ユニットが備える駆動部を示す平面図である。It is a top view which shows the drive part with which a display unit is provided. 駆動部による走査部の移動によって変化する集光点を示す平面図である。It is a top view which shows the condensing point which changes with the movement of the scanning part by a drive part. 駆動部による走査部の移動によって変化する集光点を示す平面図である。It is a top view which shows the condensing point which changes with the movement of the scanning part by a drive part. 画素を示す図である。It is a figure which shows a pixel. 本発明の第2実施形態に係る画像表示装置が有する駆動部を示す平面図である。It is a top view which shows the drive part which the image display apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention has. 本発明の第3実施形態に係る画像表示装置の変調光とミラーの大きさの関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship between the modulated light and the magnitude | size of a mirror of the image display apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明の画像表示装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an image display device of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。図2および図3は、それぞれ、図1に示す画像表示装置の表示ユニットの概略構成図である。図4は、図1に示す画像表示装置の斜視図である。図5は、表示ユニットが備える変調光生成部を示す図である。図6は、表示ユニットが備える走査部を示す平面図である。図7および図8は、それぞれ、表示ユニットが備える駆動部を示す平面図である。図9および図10は、それぞれ、駆動部による走査部の移動によって変化する集光点を示す平面図である。図11は、画素を示す図である。なお、以下では、説明の便宜上、観察者にとっての右側を「右」とも言い、左側を「左」とも言い、前方(前側)を「前」とも言い、後方(後側)を「後」とも言う。また、図1において、右側を「R」、左側を「L」、前方を「F」、後方を「RE」として図示している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to the first embodiment of the present invention. 2 and 3 are schematic configuration diagrams of the display unit of the image display apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view of the image display apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a modulated light generation unit included in the display unit. FIG. 6 is a plan view illustrating a scanning unit included in the display unit. FIG. 7 and FIG. 8 are plan views each showing a driving unit provided in the display unit. FIG. 9 and FIG. 10 are plan views showing condensing points that change as the scanning unit moves by the driving unit. FIG. 11 is a diagram illustrating a pixel. In the following, for convenience of explanation, the right side for the observer is also referred to as “right”, the left side is also referred to as “left”, the front (front side) is also referred to as “front”, and the rear (rear side) is also referred to as “rear”. say. In FIG. 1, the right side is “R”, the left side is “L”, the front is “F”, and the rear is “RE”.

図1に示す画像表示装置100は、網膜走査型のヘッドマウントディスプレイ(頭部装着型画像表示装置)である。このような画像表示装置100は、眼鏡のような外観をなし、観察者の頭部Hに装着して使用され、観察者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させる。   An image display device 100 shown in FIG. 1 is a retinal scanning head-mounted display (head-mounted image display device). Such an image display device 100 has an appearance like glasses, is used by being worn on the head H of the observer, and allows the observer to visually recognize the virtual image superimposed on the external image.

画像表示装置100は、図1に示すように、フレーム200と、フレーム200に支持された表示ユニット300と、を有している。また、表示ユニット300は、観察者の右眼用に設けられた表示ユニット300Aと、観察者の左眼用に設けられた表示ユニット300Bと、を有している。   As shown in FIG. 1, the image display device 100 includes a frame 200 and a display unit 300 supported by the frame 200. The display unit 300 includes a display unit 300A provided for the right eye of the observer and a display unit 300B provided for the left eye of the observer.

表示ユニット300A、300Bは、同様の構成をなしており、それぞれ、図2および図3に示すように、変調光生成部400と、走査部500と、偏向部600と、駆動部700と、撮像部800と、制御部900と、を有している。このような表示ユニット300A、300Bは、それぞれ、制御部900からの映像信号に基づいて変調光生成部400が変調光Lを生成し、走査部500が変調光Lを2次元的に走査し、偏向部600が走査部500で走査された変調光Lを観察者の眼(眼球)EYに向けて偏向するように構成され、さらに、駆動部700で走査部500を移動させることで、偏向部600で偏向された変調光Lの集光点をずらすことができるようになっている。   The display units 300A and 300B have the same configuration, and as shown in FIGS. 2 and 3, respectively, the modulated light generation unit 400, the scanning unit 500, the deflection unit 600, the driving unit 700, and the imaging unit. Part 800 and control part 900. In each of such display units 300A and 300B, the modulated light generation unit 400 generates the modulated light L based on the video signal from the control unit 900, and the scanning unit 500 scans the modulated light L two-dimensionally. The deflecting unit 600 is configured to deflect the modulated light L scanned by the scanning unit 500 toward the observer's eye (eyeball) EY, and further, the driving unit 700 moves the scanning unit 500 to thereby deflect the deflecting unit. The condensing point of the modulated light L deflected by 600 can be shifted.

このような表示ユニット300を有することで、映像信号に応じた画像(虚像)を観察者に視認させることができる。なお、本実施形態の画像表示装置100は、両眼型のヘッドマウントディスプレイであるが、画像表示装置100は、単眼型のヘッドマウントディスプレイであってもよい。すなわち、表示ユニット300A、300Bの一方を省略した構成であってもよい。   By having such a display unit 300, an observer can visually recognize an image (virtual image) corresponding to the video signal. Note that the image display device 100 of the present embodiment is a binocular head mounted display, but the image display device 100 may be a monocular head mounted display. That is, a configuration in which one of the display units 300A and 300B is omitted may be employed.

以下、画像表示装置100の各構成要素について順次詳細に説明する。
(フレーム)
図4に示すように、フレーム200は、眼鏡フレームのような形状をなしており、表示ユニット300A、300Bを支持している。また、フレーム200は、観察者の眼EYの前方に位置するフロント部210と、フロント部210の左右両端から延出した一対のテンプル部220、230と、を有している。
Hereinafter, each component of the image display apparatus 100 will be sequentially described in detail.
(flame)
As shown in FIG. 4, the frame 200 has a shape like a spectacle frame and supports the display units 300A and 300B. The frame 200 includes a front part 210 positioned in front of the observer's eye EY, and a pair of temple parts 220 and 230 extending from both left and right ends of the front part 210.

また、フロント部210は、リム部211と、リム部211に支持されたシェード部212およびノーズパッド213と、を有している。シェード部212は、外界光の透過を抑制する機能を有し、偏向部600を支持している。そして、シェード部212の中央部にノーズパッド213が設けられている。ノーズパッド213は、観察者が画像表示装置100を頭部Hに装着したとき、観察者の鼻NSに当接して、画像表示装置100を観察者の頭部Hに対して支持する。   The front part 210 has a rim part 211, a shade part 212 and a nose pad 213 supported by the rim part 211. The shade unit 212 has a function of suppressing the transmission of external light and supports the deflecting unit 600. A nose pad 213 is provided at the center of the shade portion 212. When the observer wears the image display device 100 on the head H, the nose pad 213 abuts on the nose NS of the observer and supports the image display device 100 with respect to the head H of the observer.

テンプル部220、230は、フロント部210に接続されている。このようなテンプル部220、230は、観察者の耳EAに掛けるための角度がほとんど付けられていないストレートテンプル部であり、観察者が画像表示装置100を頭部Hに装着したとき、テンプル部220、230の一部が、観察者の耳EAに当接するように構成されている。なお、テンプル部220、230は、フロント部210に対して折り畳み可能となっていてもよいし、折り畳みできないようになっていてもよい。   The temple parts 220 and 230 are connected to the front part 210. Such temple portions 220 and 230 are straight temple portions that are hardly attached to the observer's ear EA, and when the observer wears the image display device 100 on the head H, the temple portions A part of 220 and 230 is configured to contact the observer's ear EA. The temple portions 220 and 230 may be foldable with respect to the front portion 210 or may not be foldable.

以上、フレーム200について説明したが、フレーム200の形状は、観察者の頭部Hに装着することができ、表示ユニット300を支持することができるものであれば、図示のものに限定されない。   Although the frame 200 has been described above, the shape of the frame 200 is not limited to the illustrated shape as long as it can be mounted on the head H of the observer and can support the display unit 300.

(変調光生成部)
表示ユニット300Aの変調光生成部400は、テンプル部220に配置され、表示ユニット300Bの変調光生成部400は、テンプル部230に配置されている。このような変調光生成部400は、図5に示すように、波長の異なる複数の光源410R、410G、410Bを有する光源部410と、光源410R、410G、410Bを駆動する駆動回路420R、420G、420Bと、光源410R、410G、410Bから出射された光を平行光化するコリメータレンズ440R、440G、440Bと、光合成部430と、集光レンズ450と、を有している。
(Modulated light generator)
The modulated light generation unit 400 of the display unit 300A is arranged in the temple unit 220, and the modulated light generation unit 400 of the display unit 300B is arranged in the temple unit 230. As shown in FIG. 5, the modulated light generation unit 400 includes a light source unit 410 having a plurality of light sources 410R, 410G, and 410B having different wavelengths, and drive circuits 420R, 420G that drive the light sources 410R, 410G, and 410B. 420B, collimator lenses 440R, 440G, and 440B that collimate light emitted from the light sources 410R, 410G, and 410B, a light combining unit 430, and a condensing lens 450.

光源410Rは、赤色のレーザー光を射出するレーザー光源であり、光源410Gは、緑色のレーザー光を射出するレーザー光源であり、光源410Bは、青色のレーザー光を射出するレーザー光源である。このような3色の光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。このように、光源410R、410G、410Bとしてレーザー光源を用いることで、より明るく鮮明な画像を表示することができる。なお、光源410R、410G、410Bとしては、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオード、LED等を用いることができる。   The light source 410R is a laser light source that emits red laser light, the light source 410G is a laser light source that emits green laser light, and the light source 410B is a laser light source that emits blue laser light. By using such three colors of light, a full color image can be displayed. Thus, a brighter and clearer image can be displayed by using a laser light source as the light sources 410R, 410G, and 410B. The light sources 410R, 410G, and 410B are not particularly limited, and for example, laser diodes, LEDs, and the like can be used.

駆動回路420Rは、光源410Rを駆動する機能を有し、駆動回路420Gは、光源410Gを駆動する機能を有し、駆動回路420Bは、光源410Bを駆動する機能を有する。また、駆動回路420R、420G、420Bは、制御部900によって、独立して駆動が制御されている。このような駆動回路420R、420G、420Bにより駆動された光源410R、410G、410Bから射出された3つのレーザー光は、それぞれ、コリメータレンズ440R、440G、440Bによって平行光化されて光合成部430に入射する。   The drive circuit 420R has a function of driving the light source 410R, the drive circuit 420G has a function of driving the light source 410G, and the drive circuit 420B has a function of driving the light source 410B. In addition, driving of the driving circuits 420R, 420G, and 420B is independently controlled by the control unit 900. The three laser beams emitted from the light sources 410R, 410G, and 410B driven by the driving circuits 420R, 420G, and 420B are collimated by the collimator lenses 440R, 440G, and 440B and enter the light combining unit 430, respectively. To do.

光合成部430は、光源410R、410G、410Bからのレーザー光を合成するものである。本実施形態では、光合成部430は、2つのダイクロイックミラー431、432を有する。ダイクロイックミラー431は、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射する機能を有し、ダイクロイックミラー432は、赤色光および緑色光を透過させるとともに青色光を反射する機能を有する。このようなダイクロイックミラー431、432を用いることにより、光源410R、410G、410Bからの赤色光、緑色光および青色光の3色の光を合成する。この際、制御部900により、光源410R、410G、410Bからのレーザー光の強度をそれぞれ独立して変調することで所定の色の変調光Lとなる。そして、生成された変調光Lは、集光レンズ450によって所望のNA(開口数)に変更された後、走査部500に導かれる。   The light combining unit 430 combines the laser beams from the light sources 410R, 410G, and 410B. In the present embodiment, the light combining unit 430 includes two dichroic mirrors 431 and 432. The dichroic mirror 431 has a function of transmitting red light and reflecting green light, and the dichroic mirror 432 has a function of transmitting red light and green light and reflecting blue light. By using such dichroic mirrors 431 and 432, the light of three colors of red light, green light and blue light from the light sources 410R, 410G and 410B is synthesized. At this time, the control unit 900 independently modulates the intensity of the laser light from the light sources 410R, 410G, and 410B to obtain the modulated light L of a predetermined color. Then, the generated modulated light L is changed to a desired NA (numerical aperture) by the condenser lens 450 and then guided to the scanning unit 500.

なお、変調光生成部400は、表示ユニット300Aとは別の筐体に配置され、光ファイバー等で表示ユニット300Aに変調光Lを導光し、導光された変調光Lを走査部500が2次元的に走査する構成とすることもできる。この場合、集光レンズ450は表示ユニット300Aに配置されることとなる。
以上、変調光生成部400の構成について説明したが、変調光生成部400の構成としては、変調光Lを生成することができれば、本実施形態の構成に限定されない。
The modulated light generation unit 400 is disposed in a housing separate from the display unit 300A, and guides the modulated light L to the display unit 300A using an optical fiber or the like. It can also be configured to scan in dimension. In this case, the condenser lens 450 is disposed in the display unit 300A.
The configuration of the modulated light generation unit 400 has been described above, but the configuration of the modulated light generation unit 400 is not limited to the configuration of the present embodiment as long as the modulated light L can be generated.

(走査部)
表示ユニット300Aの走査部500は、テンプル部220に配置され、表示ユニット300Bの走査部500は、テンプル部230に配置されている。このような走査部500は、変調光生成部400から出射された変調光Lを偏向部600に向けて2次元的に走査する光スキャナーである。
(Scanning part)
The scanning unit 500 of the display unit 300 </ b> A is disposed in the temple unit 220, and the scanning unit 500 of the display unit 300 </ b> B is disposed in the temple unit 230. Such a scanning unit 500 is an optical scanner that two-dimensionally scans the modulated light L emitted from the modulated light generation unit 400 toward the deflecting unit 600.

走査部500は、2軸まわりに揺動可能な光スキャナーであり、図6に示すように、ミラー511を有する可動部510と、可動部510を軸J1まわりに揺動(回動)可能に支持する軸部521、522と、軸部521、522を支持する駆動枠部530と、駆動枠部530を軸J1に直交する軸J2まわりに揺動(回動)可能に支持する軸部541、542と、軸部541、542を支持する枠状の支持部550と、駆動枠部530を支持部550に対して軸J2まわりに揺動させつつ、可動部510を駆動枠部530に対して軸J1まわりに揺動させる図示しない駆動手段と、を有している。このような構成によれば、可動部510が軸J1、J2の両軸まわりに揺動するため、ミラー511で反射した変調光Lを2次元的に走査することができる。なお、走査部500では、軸J1まわりの揺動により、フレーム200の左右方向(水平方向)に変調光Lを走査し、軸J2まわりの揺動により、フレーム200の上下方向(垂直方向)に変調光Lを走査するようになっている。   The scanning unit 500 is an optical scanner that can swing about two axes, and as shown in FIG. 6, the movable unit 510 having a mirror 511 and the movable unit 510 can swing (rotate) about an axis J1. The shaft portions 521 and 522 to be supported, the drive frame portion 530 that supports the shaft portions 521 and 522, and the shaft portion 541 that supports the drive frame portion 530 so as to be swingable (turnable) around an axis J2 orthogonal to the axis J1. 542, a frame-like support portion 550 that supports the shaft portions 541 and 542, and the movable portion 510 with respect to the drive frame portion 530 while swinging the drive frame portion 530 about the axis J2 with respect to the support portion 550. Driving means (not shown) that swings around the axis J1. According to such a configuration, since the movable portion 510 swings around both the axes J1 and J2, the modulated light L reflected by the mirror 511 can be scanned two-dimensionally. The scanning unit 500 scans the modulated light L in the left-right direction (horizontal direction) of the frame 200 by swinging around the axis J1, and in the vertical direction (vertical direction) of the frame 200 by swinging around the axis J2. The modulated light L is scanned.

このように、走査部500として、2軸まわりに揺動可能な光スキャナーを用いることによって、走査部500の構成や配置(特に、アライメント)が簡単なものになると共に、走査部500の小型化を図ることができる。   Thus, by using an optical scanner that can swing around two axes as the scanning unit 500, the configuration and arrangement (particularly alignment) of the scanning unit 500 can be simplified, and the scanning unit 500 can be downsized. Can be achieved.

なお、走査部500の構成は、変調光Lを2次元的に走査することができれば、本実施形態の構成に限定されない。例えば、走査部500は、変調光Lを1次元的に走査する光スキャナーを2つ備えた構成であってもよいし、光スキャナーに替えてポリゴンミラーやガルバノミラーを用いた構成であってもよい。   Note that the configuration of the scanning unit 500 is not limited to the configuration of the present embodiment as long as the modulated light L can be scanned two-dimensionally. For example, the scanning unit 500 may be configured to include two optical scanners that scan the modulated light L one-dimensionally, or may be configured to use a polygon mirror or a galvanometer mirror instead of the optical scanner. Good.

このような走査部500は、変調光生成部400よりも後方側に位置し(走査部500と偏向部600との離間距離は、変調光生成部400と偏向部600との離間距離より遠い)、変調光生成部400から後方(テンプル部220、230の自由端側)へ向けて出射された変調光Lがミラー511に入射するようになっている。   Such a scanning unit 500 is located behind the modulated light generation unit 400 (the separation distance between the scanning unit 500 and the deflection unit 600 is farther than the separation distance between the modulation light generation unit 400 and the deflection unit 600). The modulated light L emitted from the modulated light generation unit 400 toward the rear (the free end side of the temple units 220 and 230) enters the mirror 511.

また、走査部500は、ミラー511を前方(偏向部600)に向けて配置されている。このような配置とすることで、走査部500の有効走査角(偏向部600へ変調光Lを導くことのできる走査角度)を大きくすることができる。そのため、より鮮明な画像を生成することができる。   The scanning unit 500 is arranged with the mirror 511 facing forward (deflection unit 600). With such an arrangement, it is possible to increase the effective scanning angle of the scanning unit 500 (the scanning angle at which the modulated light L can be guided to the deflecting unit 600). Therefore, a clearer image can be generated.

ただし、走査部500の配置や向きは、変調光生成部400から出射された変調光Lを走査することができれば、特に限定されない。また、本実施形態では、走査部500で走査された変調光Lが直接、偏向部600に入射するように構成されているが、例えば、走査部500で走査した変調光Lを一旦ミラー等の反射部材で反射させてから偏向部600に入射するように構成されていてもよい。この場合、例えば、前記反射部材に光学的特性を付加することで、より鮮明な画像を表示することができる。なお、この光学的特性としては、特に限定されないが、例えば、変調光Lの径(直径または半径)が偏向部600の偏向面で等しくなるように変調光Lの光路長を補正するような特性が挙げられる。   However, the arrangement and direction of the scanning unit 500 are not particularly limited as long as the modulated light L emitted from the modulated light generation unit 400 can be scanned. In this embodiment, the modulated light L scanned by the scanning unit 500 is directly incident on the deflecting unit 600. For example, the modulated light L scanned by the scanning unit 500 is temporarily used as a mirror or the like. You may comprise so that it may inject into the deflection | deviation part 600 after reflecting with a reflection member. In this case, for example, a clearer image can be displayed by adding optical characteristics to the reflecting member. The optical characteristics are not particularly limited. For example, the optical path length of the modulated light L is corrected so that the diameter (diameter or radius) of the modulated light L becomes equal on the deflection surface of the deflecting unit 600. Is mentioned.

(偏向部)
表示ユニット300Aの偏向部600は、フロント部210に設けられており、使用時に観察者の右眼の前方に位置するように配置されている。一方、表示ユニット300Bの偏向部600は、フロント部210に設けられており、使用時に観察者の左眼の前方に位置するように配置されている。このような偏向部600は、観察者の右眼および左眼を覆うのに十分な大きさを有し、走査部500で走査された変調光Lを映像光として観察者の眼EYに向けて入射させる機能を有する。
(Deflection part)
The deflection unit 600 of the display unit 300A is provided in the front unit 210, and is arranged to be positioned in front of the viewer's right eye when in use. On the other hand, the deflection unit 600 of the display unit 300B is provided in the front unit 210 and is disposed in front of the left eye of the observer when in use. Such a deflection unit 600 is large enough to cover the viewer's right and left eyes, and directs the modulated light L scanned by the scanning unit 500 toward the viewer's eyes EY as video light. It has the function to make it enter.

このような偏向部600は、例えば、回折格子の一つであるホログラム素子(ホログラムミラー)で構成されている。このホログラム素子は、特定波長帯域にある光については回折させ、それ以外の波長帯域にある光については透過する性質を有する半透過膜である。これにより、観察者は、外界像を視認しながら、映像光により形成された画像を視認することができる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。なお、偏向部600としては、ホログラム素子に限定されず、例えば、ハーフミラーを用いることもできる。   Such a deflection | deviation part 600 is comprised by the hologram element (hologram mirror) which is one of the diffraction gratings, for example. This hologram element is a semi-transmissive film having a property of diffracting light in a specific wavelength band and transmitting light in other wavelength bands. Thereby, the observer can visually recognize the image formed by the video light while visually recognizing the external image. That is, a see-through type head mounted display can be realized. The deflecting unit 600 is not limited to a hologram element, and for example, a half mirror can be used.

(撮像部)
表示ユニット300Aの撮像部800は、フロント部210に設けられており、使用時に観察者の右眼を撮像可能に配置されている。一方、表示ユニット300Bの撮像部800は、フロント部210に設けられており、使用時に観察者の左眼を撮像可能に配置されている。このような撮像部800によって観察者の眼を撮像することで、画像処理技術を用いて虹彩認証、充血度測定、眼病検査等を行うことができる。なお、撮像部800としては、特に限定されず、例えば、CCDイメージセンサー、CMOSイメージセンサー等を用いることができる。また、撮像部800の用途としては、虹彩認証、充血度測定、眼病検査に限定されない。
(Imaging part)
The imaging unit 800 of the display unit 300A is provided in the front unit 210, and is arranged so as to be able to image the right eye of the observer when in use. On the other hand, the imaging unit 800 of the display unit 300B is provided in the front unit 210, and is arranged so that the left eye of the observer can be imaged when in use. By imaging the eyes of the observer with such an imaging unit 800, iris authentication, blood redness measurement, eye disease examination, and the like can be performed using an image processing technique. The imaging unit 800 is not particularly limited, and for example, a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or the like can be used. Further, the use of the imaging unit 800 is not limited to iris authentication, hyperemia measurement, and eye disease examination.

(駆動部)
表示ユニット300Aの駆動部700は、テンプル部220に設けられ、表示ユニット300Bの駆動部700は、テンプル部230に設けられている。このような駆動部700は、走査部500を偏向部600から離間する方向に移動させる機能を有している。以下、駆動部700について詳細に説明する。
(Drive part)
The drive unit 700 of the display unit 300A is provided in the temple unit 220, and the drive unit 700 of the display unit 300B is provided in the temple unit 230. Such a driving unit 700 has a function of moving the scanning unit 500 in a direction away from the deflection unit 600. Hereinafter, the drive unit 700 will be described in detail.

駆動部700は、図7に示すように、テンプル部220(フレーム200)に固定された固定部710と、固定部710に配置された振動体720と、振動体720に固定された棒状の摩擦部材730と、摩擦部材730に配置された移動体740と、を有しており、移動体740に固定された載置台750に変調光生成部400および走査部500が固定されている。また、振動体720は、圧電素子であり、電圧印加によって摩擦部材730の軸方向に伸縮するようになっている。なお、圧電素子は、印加する電圧を制御することで、伸張および収縮のスピード(単位時間当たりの変化量)を変化させることができる。   As shown in FIG. 7, the driving unit 700 includes a fixing unit 710 fixed to the temple unit 220 (frame 200), a vibrating body 720 disposed on the fixing unit 710, and a rod-like friction fixed to the vibrating body 720. It has a member 730 and a moving body 740 disposed on the friction member 730, and the modulated light generating unit 400 and the scanning unit 500 are fixed to a mounting table 750 fixed to the moving body 740. Further, the vibrating body 720 is a piezoelectric element, and expands and contracts in the axial direction of the friction member 730 when a voltage is applied. The piezoelectric element can change the speed of expansion and contraction (amount of change per unit time) by controlling the voltage applied.

このような駆動部700では、振動体720を振動させることで、摩擦部材730に沿って移動体740を移動させることで、変調光生成部400および走査部500を一体的に移動させることができる。具体的には、振動体720に電圧を印加して比較的ゆっくり伸張させ、その後、振動体720に逆電圧を印加して急速に収縮させると、移動体740が摩擦部材730の先端側(振動体720から離間する側)に移動する。これは、伸張時には振動体720をゆっくり伸張させているため、その際に発生する移動体740の慣性が弱く、摩擦部材730と移動体740との間に働く摩擦抵抗によって摩擦部材730と移動体740とが一体的に移動するのに対して、収縮時には振動体720が急速に収縮させているため、移動体740に働く慣性が強く、移動体740はほぼそのままの位置を保ったまま、移動体740に対して滑るようにして摩擦部材730のみが基端側(振動体720に接近する側)に移動するためである。なお、これとは反対に、振動体720に電圧を印加して急速に伸張させ、その後、振動体720に逆電圧を印加してゆっくり収縮させると、移動体740が摩擦部材730の基端側に移動する。このような構成によれば、簡単な構成で変調光生成部400および走査部500を移動させることができる。   In such a driving unit 700, the modulated light generation unit 400 and the scanning unit 500 can be moved integrally by moving the moving body 740 along the friction member 730 by vibrating the vibrating body 720. . Specifically, when a voltage is applied to the vibrating body 720 and relatively slowly stretched, and then a reverse voltage is applied to the vibrating body 720 and rapidly contracted, the moving body 740 moves to the tip side (vibration) of the friction member 730. Move to the side away from the body 720). This is because the vibrating body 720 is slowly extended at the time of extension, so that the inertia of the moving body 740 generated at that time is weak, and the friction member 730 and the moving body are caused by the frictional resistance acting between the friction member 730 and the moving body 740. 740 moves in unison with the vibrating body 720 rapidly when contracting, so that the inertia acting on the moving body 740 is strong, and the moving body 740 moves while maintaining almost the same position. This is because only the friction member 730 moves to the base end side (side approaching the vibrating body 720) so as to slide relative to the body 740. On the other hand, when a voltage is applied to the vibrating body 720 and rapidly expanded, and then a reverse voltage is applied to the vibrating body 720 and slowly contracted, the moving body 740 is moved to the proximal side of the friction member 730. Move to. According to such a configuration, the modulated light generation unit 400 and the scanning unit 500 can be moved with a simple configuration.

ここで、上述したように、駆動部700によって、変調光生成部400および走査部500を一体的に移動させることで、すなわち、変調光生成部400と走査部500との相対的な位置が固定されていることで、走査部500の位置によらず、変調光生成部400から出射された変調光Lを走査部500のミラー511へ入射させることができる。そのため、走査部500の位置に影響させることなく、走査部500での変調光Lの走査を行うことができる。   Here, as described above, the driving unit 700 moves the modulated light generation unit 400 and the scanning unit 500 integrally, that is, the relative position between the modulated light generation unit 400 and the scanning unit 500 is fixed. As a result, the modulated light L emitted from the modulated light generation unit 400 can be incident on the mirror 511 of the scanning unit 500 regardless of the position of the scanning unit 500. Therefore, it is possible to scan the modulated light L with the scanning unit 500 without affecting the position of the scanning unit 500.

ここで、走査部500が走査した変調光Lの光軸を光軸Loaとすると、駆動部700は、図8に示すように、走査部500を、光軸Loa(走査部500の静止状態における光軸Loaが好ましい)に沿う方向Aに沿って、かつ、偏向部600から接近または離間するように移動させる。これにより、光軸Loaを一定に保ったまま、偏向部600と走査部500の離間距離を変化させることができる。そのため、走査部500の移動による画像位置(照射位置)の変化(外界像に対する画像のずれ)を抑制することができ、優れた表示特性を発揮することができる。   Here, assuming that the optical axis of the modulated light L scanned by the scanning unit 500 is the optical axis Loa, the driving unit 700 moves the scanning unit 500 to the optical axis Loa (in the stationary state of the scanning unit 500 as shown in FIG. 8). It is moved along the direction A along the optical axis Loa) so as to approach or separate from the deflecting unit 600. Thereby, the separation distance between the deflecting unit 600 and the scanning unit 500 can be changed while keeping the optical axis Loa constant. Therefore, the change of the image position (irradiation position) due to the movement of the scanning unit 500 (image shift with respect to the external image) can be suppressed, and excellent display characteristics can be exhibited.

なお、走査部500の移動方向は光軸Loa方向に限らず、走査部500を偏向部600から離間させかつ平行移動させる移動方向とすることもできる。平行移動とは、走査部500が静止状態であるとした場合、ミラー511の面が平行移動されることを言う。また、走査部500が駆動状態(走査角が一定であると仮定する)である場合、走査角を2等分する角での光軸が平行移動されることを言う。   The moving direction of the scanning unit 500 is not limited to the optical axis Loa direction, but may be a moving direction in which the scanning unit 500 is moved away from the deflection unit 600 and translated. The translation means that the surface of the mirror 511 is translated when the scanning unit 500 is in a stationary state. Also, when the scanning unit 500 is in a driving state (assuming that the scanning angle is constant), it means that the optical axis at an angle that bisects the scanning angle is translated.

なお、図9に示すように、画像を表示する際は、偏向部600と走査部500との離間距離をDaとし、偏向部600で偏向した変調光Lの集光点Paを瞳孔に位置させる(以下、この状態を「表示モード(表示状態)」とも言う)。そのため、表示モードでは、眼EYに変調光Lが直接走査され、観察者に画像を認識させることができる。これに対して、図10に示すように、偏向部600と走査部500との離間距離をDaよりも大きいDbとすると、偏向部600で偏向した変調光Lの集光点Pbが集光点Pa(瞳孔)よりも前方(偏向部600側)に移動し、集光点Pbを超えて拡がった変調光Lが眼EYの全体(瞳孔よりも広い範囲であり、眼底、虹彩等を含む)に走査される(以下、この状態を「照明モード(照明状態)」とも言う)。言い換えると、偏向部600と走査部500との離間距離をDaよりも大きいDbとすると、偏向部600で偏向した変調光Lの集光点Pbが集光点Pa(瞳孔)より偏向部600に近くなる。   As shown in FIG. 9, when displaying an image, the distance between the deflecting unit 600 and the scanning unit 500 is Da, and the condensing point Pa of the modulated light L deflected by the deflecting unit 600 is positioned in the pupil. (Hereafter, this state is also referred to as “display mode (display state)”). Therefore, in the display mode, the modulated light L is scanned directly on the eye EY, and the observer can recognize the image. On the other hand, as shown in FIG. 10, when the distance between the deflecting unit 600 and the scanning unit 500 is Db larger than Da, the condensing point Pb of the modulated light L deflected by the deflecting unit 600 is the condensing point. The modulated light L that moves forward (on the deflection unit 600 side) from Pa (pupil) and spreads beyond the condensing point Pb is the entire eye EY (which is wider than the pupil and includes the fundus, iris, etc.) (Hereinafter, this state is also referred to as “illumination mode (illumination state)”). In other words, if the separation distance between the deflecting unit 600 and the scanning unit 500 is Db larger than Da, the condensing point Pb of the modulated light L deflected by the deflecting unit 600 is moved to the deflecting unit 600 from the condensing point Pa (pupil). Get closer.

そのため、照明モードでは、変調光Lを撮像部800で眼EYを撮像する際の照明光として利用することができる。なお、照明光の色としては、用途によって選択すればよく、例えば、白色でもいいし、赤色、緑色、青色のいずれかであってもよい。   Therefore, in the illumination mode, the modulated light L can be used as illumination light when the imaging unit 800 images the eye EY. In addition, what is necessary is just to select as a color of illumination light according to a use, for example, white may be sufficient, and any of red, green, and blue may be sufficient.

以上、画像表示装置100について説明した。このような画像表示装置100によれば、画像表示用の表示ユニット300Aを眼EYを観察する観察ユニットとしても用いることができるため、装置構成の追加を最小限(駆動部700および撮像部800)としつつ、新たな機能を付加することができる。また、照明モードによれば、瞳孔よりも広い範囲に変調光Lを走査することができるため、瞳孔の位置によらず、画像を観察者に視認させることができる。   The image display device 100 has been described above. According to such an image display apparatus 100, since the display unit 300A for image display can be used as an observation unit for observing the eye EY, addition of the apparatus configuration is minimized (the driving unit 700 and the imaging unit 800). However, a new function can be added. Further, according to the illumination mode, the modulated light L can be scanned over a range wider than the pupil, so that an image can be visually recognized by an observer regardless of the position of the pupil.

次に、上述のような画像表示装置100の使用例について、1つの例を挙げて説明する。なお、以下では、画像表示装置100の使用例として、充血度を測定する例を説明するが、画像表示装置100の使用方法としては、これに限定されず、虹彩認証、眼病診断等にも適用することができる。   Next, a usage example of the image display device 100 as described above will be described with an example. In the following, an example of measuring the degree of hyperemia will be described as an example of use of the image display device 100. However, the use method of the image display device 100 is not limited to this, and is also applicable to iris authentication, eye disease diagnosis, and the like. can do.

まず、表示ユニット300が照明モードとなる。次に、表示ユニット300が白色の変調光Lを眼EYに走査して、変調光Lで眼EYを照らす。そして、変調光Lで眼EYを照らしている状態で撮像部800が眼EYを撮像する。次に、制御部900が撮像データを解析する。具体的には、まず、眼(白目の部分)にあたる各画素でRBG(赤青緑)強度判定を行い、強度がR>BまたはR>Gであれば「赤」と仮に判定し、それ以外であれば「白」と仮に判定する(以下、この判定を「仮判定」とも言う)。次に、図11に示すように、注目する1つの画素Px1に隣接する8つの画素Px2のうちの5つ以上が「赤」の場合には、注目した画素Px1を「赤」と判定し、それ以外を「白」と判定する。この判定を領域内の全ての画素について行う(以下、この判定を「再判定」とも言う)。次に、注目する1つの画素Px1に隣接する8つの画素Px2のうちの6つ以上が「白」の場合には、注目した画素Px1を「白」と判定し、それ以外を「赤」と判定する。この判定を領域内の全ての画素について行う(以下、この判定を「最終判定」とも言う)。次に、この最終判定の結果から、領域内(白目の部分)の全画素に対する「赤」と判定された画素の割合(充血度)を求める。   First, the display unit 300 enters the illumination mode. Next, the display unit 300 scans the eye EY with the white modulated light L and illuminates the eye EY with the modulated light L. Then, the imaging unit 800 captures the eye EY while the modulated light L illuminates the eye EY. Next, the control unit 900 analyzes the imaging data. Specifically, first, RBG (red blue green) intensity determination is performed for each pixel corresponding to the eye (white eye portion), and if the intensity is R> B or R> G, it is temporarily determined as “red”, otherwise If so, it is temporarily determined as “white” (hereinafter, this determination is also referred to as “temporary determination”). Next, as shown in FIG. 11, when five or more of the eight pixels Px2 adjacent to the one pixel Px1 of interest are “red”, the pixel of interest Px1 is determined to be “red”, The other is determined as “white”. This determination is performed for all the pixels in the region (hereinafter, this determination is also referred to as “re-determination”). Next, when six or more of the eight pixels Px2 adjacent to the pixel of interest Px1 are “white”, the pixel of interest Px1 is determined to be “white”, and the others are “red”. judge. This determination is performed for all the pixels in the region (hereinafter, this determination is also referred to as “final determination”). Next, from the result of this final determination, the ratio of the pixels determined to be “red” with respect to all the pixels in the region (white eye portion) (the degree of hyperemia) is obtained.

ここで、制御部900は、予め、上述と同じ方法によって観察者の眼EYが正常時での充血度を測定し、その測定結果(基準値)を記憶している。そして、制御部900は、上記で求めた充血度を記憶した基準値と比較して、充血度が基準値に対して所定値以上高ければ「充血している」と判定し、それ以外を「正常(充血していない)」と判定する。なお、「充血している」と「正常」の2段階の判定ではなく、充血の度合いを複数段階に分けて判定してもよい。   Here, the control unit 900 measures in advance the degree of hyperemia when the observer's eye EY is normal by the same method as described above, and stores the measurement result (reference value). Then, the control unit 900 compares the degree of hyperemia determined above with the stored reference value and determines that the degree of hyperemia is higher than a reference value by a predetermined value or more, and determines otherwise. Determined as “normal (not congested)”. Note that the degree of hyperemia may be determined in a plurality of stages instead of the two-stage determination of “congested” and “normal”.

制御部900が「充血している」と判定した場合、表示ユニット300は、表示モードとなり、「眼が充血しています。休憩しませんか。」等の画像を表示し、観察者に注意を促す。なお、制御部900は、注意を促すばかりでなく、注意を促した後、一定時間画像を描画しない等の制御を行ってもよい。一方、制御部900が「正常」と判定した場合、表示ユニット300は、表示モードとなり、画像の表示を開始(または再開)する。   When the control unit 900 determines that the blood is full, the display unit 300 enters the display mode and displays an image such as “Eye is full. Prompt. Note that the control unit 900 may not only call attention, but also perform control such as not drawing an image for a certain period of time after calling attention. On the other hand, when the control unit 900 determines “normal”, the display unit 300 enters the display mode and starts (or resumes) image display.

なお、充血度の測定タイミングとしては、特に限定されないが、例えば、画像表示装置100の電源を投入した直後に一度充血度を測定し、この値を「基準値」として記憶しておく。そして、画像表示を開始してから所定時間間隔(例えば、1時間間隔)で充血度を測定し、測定した充血度と先に記憶した基準値とを比較して「充血している」または「正常」を判定すればよい。   The measurement level of the hyperemia level is not particularly limited. For example, the hyperemia level is measured once immediately after the image display apparatus 100 is turned on, and this value is stored as a “reference value”. Then, after the image display is started, the degree of hyperemia is measured at a predetermined time interval (for example, one hour interval), and the measured degree of hyperemia is compared with the previously stored reference value. What is necessary is just to determine "normal".

<第2実施形態>
図12は、本発明の第2実施形態に係る画像表示装置が有する駆動部を示す平面図である。
Second Embodiment
FIG. 12 is a plan view showing a drive unit included in the image display apparatus according to the second embodiment of the present invention.

以下、第2実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。   Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

第2実施形態は、表示ユニット(駆動部)の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態とほぼ同様である。なお、図12では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。   The second embodiment is substantially the same as the first embodiment described above except that the configuration of the display unit (drive unit) is different. In FIG. 12, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals.

本実施形態の駆動部700は、図12に示すように、載置台750の下面に設けられたラックギア760と、ラックギア760に噛合し、フレーム200に軸受されたピニオンギア770と、ピニオンギア770を回転させるモーター(駆動源)780と、を有している。このような構成では、モーター780を駆動することで、ラックギア760の延在方向に沿って、変調光生成部400および走査部500を一体的に移動させることができる。   As shown in FIG. 12, the drive unit 700 of the present embodiment includes a rack gear 760 provided on the lower surface of the mounting table 750, a pinion gear 770 that meshes with the rack gear 760 and is supported by the frame 200, and a pinion gear 770. A rotating motor (drive source) 780. In such a configuration, the modulated light generation unit 400 and the scanning unit 500 can be moved integrally along the extending direction of the rack gear 760 by driving the motor 780.

このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。   Also according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited.

<第3実施形態>
図13は、本発明の第3実施形態に係る画像表示装置の変調光とミラーの大きさの関係を示す平面図である。
<Third Embodiment>
FIG. 13 is a plan view showing the relationship between the modulated light and the size of the mirror in the image display apparatus according to the third embodiment of the present invention.

以下、第3実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。   Hereinafter, the third embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

第3実施形態は、表示ユニットの構成が異なること以外は、前述した第1実施形態とほぼ同様である。なお、図13では、前述した実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。   The third embodiment is substantially the same as the first embodiment described above except that the configuration of the display unit is different. In FIG. 13, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described embodiment.

本実施形態の表示ユニット300では、変調光生成部400は、フレーム200に固定されており、図13に示すように、駆動部700によって走査部500だけが光軸Loa方向に移動する。すなわち、駆動部700によって走査部500が移動することで、走査部500と変調光生成部400の相対的な位置が変化する。また、表示ユニット300では、変調光生成部400から出射され、走査部500(ミラー511)に入射する変調光Lの径R(円の場合は直径であり、その他の形状(楕円形、多角形等)であれば最大の幅)が、ミラー511の反射面511aの幅(変調光Lの入射方向から見た反射面の幅であり、好ましくは反射面511aの最大幅(反射面511aの形状は問わない))Wよりも大きくなっている。そのため、走査部500が光軸Loa方向に移動しても、変調光Lからミラー511が外れることがなく、走査部500によって変調光Lを走査することができる。   In the display unit 300 of the present embodiment, the modulated light generation unit 400 is fixed to the frame 200, and only the scanning unit 500 is moved in the direction of the optical axis Loa by the drive unit 700 as shown in FIG. That is, when the scanning unit 500 is moved by the driving unit 700, the relative positions of the scanning unit 500 and the modulated light generation unit 400 change. In the display unit 300, the diameter R of the modulated light L emitted from the modulated light generation unit 400 and incident on the scanning unit 500 (mirror 511) is a diameter in the case of a circle, and other shapes (elliptical, polygonal) Etc.) is the width of the reflecting surface 511a of the mirror 511 (the width of the reflecting surface viewed from the incident direction of the modulated light L), preferably the maximum width of the reflecting surface 511a (the shape of the reflecting surface 511a). It does not matter)) It is larger than W. Therefore, even if the scanning unit 500 moves in the direction of the optical axis Loa, the mirror 511 is not detached from the modulated light L, and the modulated light L can be scanned by the scanning unit 500.

このような第3実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を発揮することができる。   Also according to the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be exhibited.

以上、本発明の画像表示装置および画像表示装置の駆動方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の画像表示装置では、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。   As described above, the image display device and the driving method of the image display device of the present invention have been described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this. For example, in the image display device of the present invention, the configuration of each unit can be replaced with an arbitrary configuration having the same function, and other arbitrary configurations can be added.

また、本発明の画像表示装置は、観察者が視認する画像として虚像を形成するものであれば、眼鏡型のヘッドマウントディスプレイに適用する場合に限定されず、例えば、ヘルメット型またはヘッドセット型のヘッドマウントディスプレイや、観察者の首や肩等の身体で支持される形態の画像表示装置等にも適用可能である。また、前述した実施形態では、画像表示装置全体が観察者の頭部に装着される場合を例に説明したが、画像表示装置は、観察者の頭部に装着される部分と、観察者の頭部以外の部分に装着または携帯される部分とを有していてもよい。   Further, the image display device of the present invention is not limited to being applied to a glasses-type head mounted display as long as it forms a virtual image as an image visually recognized by an observer. For example, a helmet type or a headset type The present invention can also be applied to a head-mounted display, an image display device that is supported by a body such as an observer's neck and shoulder, and the like. Further, in the above-described embodiment, the case where the entire image display apparatus is mounted on the observer's head has been described as an example. However, the image display apparatus includes a portion mounted on the observer's head and an observer's head. You may have a part with which a part other than a head is mounted | worn or carried.

また、前述した実施形態では、両眼タイプの透過型ヘッドマウントディスプレイの構成について代表的に説明したが、例えば、観察者がヘッドマウントディスプレイを装着した状態において外景が遮断される非透過型ヘッドマウントディスプレイの構成であってもよい。また、本発明の画像表示装置は、スピーカーやヘッドフォン等の音声を出力させる装置等を有していてもよい。   In the above-described embodiments, the configuration of the binocular transmissive head mounted display has been representatively described. For example, a non-transmissive head mount in which an outside scene is blocked when the observer wears the head mounted display is used. It may be a display configuration. Further, the image display device of the present invention may include a device for outputting sound such as a speaker or a headphone.

100……画像表示装置、200……フレーム、210……フロント部、211……リム部、212……シェード部、213……ノーズパッド、220、230……テンプル部、300、300A、300B……表示ユニット、400……変調光生成部、410……光源部、410B、410G、410R……光源、420B、420G、420R……駆動回路、430……光合成部、431、432……ダイクロイックミラー、440B、440G、440R……コリメータレンズ、450……集光レンズ、500……走査部、510……可動部、511……ミラー、511a……反射面、521、522……軸部、530……駆動枠部、541、542……軸部、550……支持部、600……偏向部、700……駆動部、710……固定部、720……振動体、730……摩擦部材、740……移動体、750……載置台、760……ラックギア、770……ピニオンギア、780……モーター、800……撮像部、900……制御部、A……方向、Da、Db……離間距離、EA……耳、EY……眼、H……頭部、J1、J2……軸、L……変調光、Loa……光軸、NS……鼻、Pa、Pb……集光点、Px1、Px2……画素、R……径、W……幅   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Image display apparatus, 200 ... Frame, 210 ... Front part, 211 ... Rim part, 212 ... Shade part, 213 ... Nose pad, 220, 230 ... Temple part, 300, 300A, 300B ... Display unit 400 Modulated light generation unit 410 Light source unit 410B, 410G, 410R Light source 420B 420G 420R Driving circuit 430 Light synthesis unit 431 432 Dichroic mirror 440B, 440G, 440R: collimator lens, 450: condensing lens, 500: scanning unit, 510: movable unit, 511: mirror, 511a: reflecting surface, 521, 522: shaft unit, 530 ...... Drive frame, 541, 542 ... Shaft, 550 ... Support, 600 ... Deflect, 700 ... Drive, 710 ... Fixed 720 ... vibrating member, 730 ... friction member, 740 ... moving body, 750 ... mounting table, 760 ... rack gear, 770 ... pinion gear, 780 ... motor, 800 ... imaging unit, 900 ... ... Control unit, A ... Direction, Da, Db ... Distance, EA ... Ear, EY ... Eye, H ... Head, J1, J2 ... Axis, L ... Modulated light, Loa ... Light Axis, NS: Nose, Pa, Pb ... Focusing point, Px1, Px2 ... Pixel, R ... Diameter, W ... Width

Claims (9)

観察者に装着して使用される画像表示装置であって、
光源から出射される光を走査する走査部と、
前記光源から出射され、前記走査部で走査された光を前記観察者の眼球に向けて偏向する偏向部と、
前記走査部を前記偏向部から離間する方向に移動させる駆動部と、を有することを特徴とする画像表示装置。
An image display device used by being attached to an observer,
A scanning unit that scans light emitted from the light source;
A deflection unit that deflects light emitted from the light source and scanned by the scanning unit toward the eyeball of the observer;
An image display device comprising: a drive unit that moves the scanning unit in a direction away from the deflection unit.
前記駆動部は、前記走査部を平行移動する請求項1に記載の画像表示装置。   The image display apparatus according to claim 1, wherein the driving unit translates the scanning unit. 前記駆動部は、前記走査部が走査した前記光の光軸に沿う方向に前記走査部を移動する請求項1または2に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 1, wherein the driving unit moves the scanning unit in a direction along an optical axis of the light scanned by the scanning unit. 前記駆動部によって前記走査部を前記偏向部から離間する方向に移動すると、前記走査部で走査され前記偏向部で偏向された光の集光点と前記偏向部との距離が近くなる請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像表示装置。   2. The distance between the condensing point of light scanned by the scanning unit and deflected by the deflecting unit and the deflecting unit is reduced when the scanning unit is moved in a direction away from the deflecting unit by the driving unit. 4. The image display device according to any one of items 1 to 3. 前記光源を有し、
前記走査部と前記光源との相対的な位置関係が固定されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載の画像表示装置。
Having the light source,
The image display apparatus according to claim 1, wherein a relative positional relationship between the scanning unit and the light source is fixed.
前記走査部は、前記光源から出射される光を反射する反射面を有し、
前記走査部に入射する前記光の径は、前記反射面の径よりも大きい請求項1ないし4のいずれか1項に記載の画像表示装置。
The scanning unit has a reflecting surface that reflects light emitted from the light source,
The image display device according to claim 1, wherein a diameter of the light incident on the scanning unit is larger than a diameter of the reflecting surface.
前記眼球を撮像する撮像部を有し、
前記走査部を前記偏向部から離間する方向に移動し、前記撮像部により前記眼球を撮像する請求項1ないし6のいずれか1項に記載の画像表示装置。
An imaging unit for imaging the eyeball;
The image display device according to claim 1, wherein the scanning unit is moved in a direction away from the deflection unit, and the eyeball is imaged by the imaging unit.
前記撮像部によって前記眼球を撮像する場合に、前記駆動部によって前記走査部を前記偏向部から離間する方向に移動させる請求項7に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 7, wherein when the eyeball is imaged by the imaging unit, the driving unit moves the scanning unit in a direction away from the deflection unit. 観察者に装着して使用される画像表示装置の駆動方法であって、
光源から出射される光を走査する走査部を備え、
前記観察者に対し画像を表示する状態と、前記観察者に前記画像を表示する状態より広い範囲で前記観察者の眼球を照明する状態と、を切替えることを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
A method of driving an image display device used by being attached to an observer,
A scanning unit that scans light emitted from the light source;
A method for driving an image display device, wherein a state in which an image is displayed to the observer and a state in which the eyeball of the observer is illuminated in a wider range than the state in which the image is displayed to the observer are switched. .
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