CN110709755B - 图像投影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，向用户提供良好的图像。本发明的图像投影装置具有：光源(10)，其射出激光(40)；控制部(32)，其生成基于输入的图像数据的激光(40)，对激光(40)从光源(10)的射出进行控制；扫描镜(14)，其将从光源(10)射出的激光(40)扫描出而作为扫描光(42)；以及投影部(16)，其向用户的眼睛(50)的视网膜(52)照射扫描光(42)，向视网膜(52)投影图像，投影部(16)具有：光学***(18)，其使从扫描镜(14)射出的扫描光(42)以与扫描镜(14)的扫描角度(θ1)大致相同的角度(θ2)会聚于位于用户的眼睛(50)的外侧的假想面(62)；以及光学***(24)，其使通过假想面(62)后的扫描光(42)以与来自假想面(62)的射出角度(θ3)大致相同的角度(θ4)会聚于在用户的眼睛(50)的内侧位于瞳孔(54)附近的假想面(64)。

Description

图像投影装置
技术领域
本发明涉及图像投影装置。
背景技术
已知有使用从光源射出的光线，向用户的视网膜直接投影图像的头戴显示器等图像投影装置。在这样的图像投影装置中，使用被称为麦克斯韦观察法的方法。在麦克斯韦观察法中，使形成图像的扫描光在瞳孔附近会聚而向视网膜投影图像。作为向视网膜直接投影图像的图像投影装置，例如公知有专利文献1和专利文献2所记载的图像投影装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-258686号公报
专利文献2：日本特开2008-46253号公报
发明内容
发明要解决的课题
公知有如下结构的图像投影装置：使形成图像的扫描光从用户的脸的侧方向在用户的脸的前方配置的反射镜入射，反射镜使扫描光朝向用户的视网膜反射。但是，在像这样的图像投影装置中，在向用户的视网膜投影良好的图像这一方面存在改善的余地。
本发明就是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，向用户提供良好的图像。
用于解决课题的手段
本发明是图像投影装置，其具有：光源，其射出光线；控制部，其生成基于输入的图像数据的图像光线，对所述图像光线从所述光源的射出进行控制；扫描部，其将从所述光源射出的所述图像光线扫描出而作为扫描光；以及投影部，其向用户的眼睛的视网膜照射所述扫描光，向所述视网膜投影图像，所述投影部具有：第1光学***，其使从所述扫描部射出的所述扫描光以与所述扫描部的扫描角度大致相同的角度会聚于位于所述用户的眼睛的外侧的第1假想面；以及第2光学***，其使通过所述第1假想面后的所述扫描光以与从所述第1假想面射出的射出角度大致相同的角度会聚于在所述用户的眼睛的内侧位于瞳孔附近的第2假想面。
在上述结构中，能够采用如下结构，在所述扫描光中，所述扫描部与所述第1假想面经由所述第1光学***成为大致等倍的共轭关系，所述第1假想面和所述第2假想面经由所述第2光学***成为大致等倍的共轭关系。
在上述结构中，能够采用如下结构，所述第1光学***具有第1曲面反射镜和第2曲面反射镜，该第2曲面反射镜位于所述第1曲面反射镜的后级，使所述扫描光向所述第1假想面反射，所述第2光学***具有第3曲面反射镜和第4曲面反射镜，该第4曲面反射镜位于所述第3曲面反射镜的后级，使所述扫描光向所述第2假想面反射，所述扫描光中的与所述图像的中央对应的所述图像光线在所述第1曲面反射镜、所述第2曲面反射镜、所述第3曲面反射镜以及所述第4曲面反射镜上被反射的转折角的大小全部大致相同。
在上述结构中，能够采用如下结构，所述第1曲面反射镜和所述第4曲面反射镜配置于以所述第1假想面上的点为对称点的点对称位置，所述第2曲面反射镜和所述第3曲面反射镜配置于以所述第1假想面上的所述点为对称点的点对称位置。
在上述结构中，能够采用如下结构，所述第1光学***和所述第2光学***中的至少一个具有平面反射镜。
在上述结构中，能够采用如下结构，所述第1曲面反射镜和所述第4曲面反射镜由相同部件构成，所述第2曲面反射镜与所述第3曲面反射镜由相同部件构成。
在上述结构中，能够采用如下结构，在从所述扫描部向所述第1光学***入射时，所述图像光线是大致平行光，在从所述第2光学***向所述第2假想面入射时，所述图像光线是大致平行光。
本发明是图像投影装置，其具有：光源，其射出光线；控制部，其生成基于输入的图像数据的图像光线，对所述图像光线从所述光源的射出进行控制；扫描部，其将从所述光源射出的所述图像光线扫描出而作为扫描光；以及投影部，其向用户的眼睛的视网膜照射所述扫描光，向所述视网膜投影图像，所述投影部具有：第1光学***，其使从所述扫描部射出的所述扫描光会聚于位于所述用户的眼睛的外侧的第1假想面；以及第2光学***，其使通过所述第1假想面后的所述扫描光会聚于在所述用户的眼睛的内侧位于瞳孔附近的第2假想面，所述第1光学***和所述第2光学***分别由多个曲面反射镜构成，被所述多个曲面反射镜反射的所述扫描光的转折角的大小大致相同。
在上述结构中，能够采用如下结构，在所述第1光学***中，作为所述多个曲面反射镜而具有第1曲面反射镜和第2曲面反射镜，该第2曲面反射镜位于所述第1曲面反射镜的后级，使所述扫描光向所述第1假想面反射，在所述第2光学***中，作为所述多个曲面反射镜而具有第3曲面反射镜和第4曲面反射镜，该第4曲面反射镜位于所述第3曲面反射镜的后级，使所述扫描光向所述第2假想面反射，所述第1曲面反射镜和所述第4曲面反射镜配置于以所述第1假想面上的点为对称点的点对称位置，所述第2曲面反射镜和所述第3曲面反射镜配置于以所述第1假想面上的所述点为对称点的点对称位置。
在上述结构中，能够采用如下结构，所述第1曲面反射镜和所述第4曲面反射镜由相同部件构成，所述第2曲面反射镜和所述第3曲面反射镜由相同部件构成。
在上述结构中，能够采用如下结构，所述第1光学***使从所述扫描部射出的所述扫描光以与所述扫描部的扫描角度大致相同的角度会聚于所述第1假想面，所述第2光学***使通过所述第1假想面后的所述扫描光以与从所述第1假想面射出的射出角度大致相同的角度会聚于所述第2假想面。
在上述结构中，能够采用如下结构，在所述扫描光中，所述扫描部和所述第1假想面经由所述第1光学***成为大致等倍的共轭关系，所述第1假想面和所述第2假想面经由所述第2光学***成为大致等倍的共轭关系。
在上述结构中，能够采用如下结构，所述第1光学***和所述第2光学***中的至少一个具有平面反射镜。
在上述结构中，能够采用如下结构，在从所述扫描部向所述第1光学***入射时，所述图像光线是大致平行光，在从所述第2光学***向所述第2假想面入射时，所述图像光线是大致平行光。
发明效果
根据本发明，能够向用户提供良好的图像。
附图说明
图1是从上方观察实施例1的图像投影装置时的图。
图2的(a)和图2的(b)是放大图1的投影部后的图。
图3是对在投影部中传播的激光的状态进行说明的图。
图4是从上方观察比较例1的图像投影装置时的图。
图5是示出发明者所进行的实验的结果的图。
图6是从上方观察实施例2的图像投影装置时的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施例进行说明。
实施例1
图1是从上方观察实施例1的图像投影装置100的图。图2的(a)和图2的(b)是放大图1的投影部16后的图。如图1所示，实施例1的图像投影装置100具有光源10、准直透镜12、扫描镜14、投影部16、图像输入部30以及控制部32。实施例1的图像投影装置100例如采用眼镜型。光源10和准直透镜12设置于眼镜的镜腿侧。扫描镜14和投影部16设置于眼镜的透镜侧。图像输入部30和控制部32例如可以不设置于眼镜而设置于外部装置(例如移动终端)，也可以设置于眼镜的镜腿。
图像输入部30从未图示的照相机和/或录像设备等被输入图像数据。控制部32根据输入的图像数据，对光源10的激光40的射出进行控制。光源10在控制部32的控制之下，例如射出一个或多个波长的激光40。作为光源10，例如能够列举集成有RGB(红/绿/蓝)激光二极管和3色合成器件的光源。这样，图像数据被光源10转换为作为图像光线的激光40。
控制部32例如是CPU(CentralProcessingUnit：中央处理单元)等处理器。只要将照相机朝向用户的眼睛50的视线方向设置于图像投影装置100的适当的位置，就能够将由该照相机拍摄到的视线方向的图像投影于视网膜52。另外，能够投影从录像设备等输入的图像，或者能够利用控制部32使照相机图像和来自录像设备等的图像重叠，而投影所谓的增强现实(AR：AugmentedReality)图像。
准直透镜12使从光源10射出的激光40为大致平行光。大致平行光不限于完全的平行光的情况，还包含例如稍微会聚或扩散的光。
扫描镜14使通过准直透镜12的激光40在二维方向上进行扫描，而射出扫描光42。扫描镜14例如是MEMS(MicroElectroMechanicalSystem：微机电***)镜，使激光40在水平方向和垂直方向的二维方向上进行扫描。从扫描镜14射出的扫描光42向投影部16入射。
投影部16通过向用户的眼睛50的视网膜52照射从扫描镜14射出的扫描光42，来向视网膜52投影图像。用户利用向视网膜52照射的扫描光42的余像效果来识别图像。
如图1至图2的(b)所示，投影部16是包含光学***18和光学***24的光学***。光学***18包含曲面反射镜20和曲面反射镜22。曲面反射镜20和曲面反射镜22的反射面是自由曲面等曲面。曲面反射镜20和曲面反射镜22例如是具有相同焦距(相同曲率半径)的反射镜。曲面反射镜20的外形比曲面反射镜22大。
光学***24包含曲面反射镜26和曲面反射镜28。曲面反射镜26和曲面反射镜28的反射面是自由曲面等曲面。曲面反射镜26和曲面反射镜28例如是具有相同焦距(相同曲率半径)的反射镜。曲面反射镜28的外形比曲面反射镜26大。另外，曲面反射镜20与曲面反射镜22的焦距以及曲面反射镜26与曲面反射镜28的焦距不限于是完全相同的情况，也可以是大致相同的情况，在该大致相同的情况下，不会影响到通过向视网膜52照射扫描光42而投影在视网膜52上的图像的质量。
曲面反射镜20和曲面反射镜28例如采用相同形状由相同部件构成。曲面反射镜22和曲面反射镜26例如采用相同形状由相同部件构成。因此，曲面反射镜20、曲面反射镜22、曲面反射镜26以及曲面反射镜28例如具有相同焦距(相同曲率半径)。
曲面反射镜20和曲面反射镜28配置于以点60为中心的点对称的位置。曲面反射镜22和曲面反射镜26配置于以点60为中心的点对称的位置。
在将位于用户的眼睛50的外侧并通过点60的面作为假想面62的情况下，从扫描镜14射出的扫描光42在依次被曲面反射镜20和曲面反射镜22反射之后，会聚于假想面62。扫描镜14的扫描角度θ1与扫描光42会聚于假想面62的会聚角度θ2是相同角度。即，在扫描光42中，扫描镜14和假想面62经由光学***18成为等倍的共轭关系。
当将在用户的眼睛50的内侧且位于瞳孔54附近的面作为假想面64的情况下，通过假想面62的扫描光42在依次被曲面反射镜26和曲面反射镜28反射之后，会聚于假想面64。扫描光42从假想面62射出的射出角度θ3(射出角度θ3＝会聚角度θ2)与扫描光42会聚于假想面64的会聚角度θ4是相同角度。即，在扫描光42中，假想面62和假想面64经由光学***24成为等倍的共轭关系。
另外，扫描角度θ1与会聚角度θ2以及射出角度θ3与会聚角度θ4不限于是完全相同的角度的情况，也可以是大致相同的角度的情况，在该大致相同的角度的情况下，不会对投影于视网膜52的图像的品质带来影响。即，在扫描光42中，可以为，扫描镜14和假想面62经由光学***18成为大致等倍的共轭关系，也可以为，假想面62和假想面64经由光学***24成为大致等倍的共轭关系。
如图2的(a)所示，扫描光42中的与投影到视网膜52上的图像的中央对应的激光40a在曲面反射镜20、22、26、28上的转折角φ1、φ2、φ3、φ4大小都相同。另外，转折角是入射角与反射角之和。另外，如图2的(b)所示，在激光40a中，扫描镜14至曲面反射镜20的光路长L1和曲面反射镜22至假想面62的光路长L3之和、与曲面反射镜20至曲面反射镜22的光路长L2相同。同样，假想面62至曲面反射镜26的光路长L4和曲面反射镜28至假想面64的光路长L6之和与曲面反射镜26至曲面反射镜28的光路长L5相同。
另外，转折角φ1、φ2、φ3、φ4不限于大小完全相同的情况，也可以是大小大致相同的情况，在该大小大致相同的情况下，不会对向视网膜52投影的图像的品质带来影响。另外，也可以是光路长L1和光路长L3之和与光路长L2大致相同的情况，还可以是光路长L4和光路长L6之和与光路长L5大致相同。
图3是对在投影部16中传播的激光40的状态进行说明的图。如图3所示，构成扫描镜14所射出的扫描光42的激光40以大致平行光向曲面反射镜20入射。激光40被曲面反射镜20反射而成为会聚光，在到达曲面反射镜22之前先聚光然后成为发散光，然后向曲面反射镜22入射。激光40被曲面反射镜22反射人成为大致平行光，向假想面62入射。
通过假想面62的激光40以大致平行光向曲面反射镜26入射。激光40被曲面反射镜26反射而成为会聚光，在到达曲面反射镜28之前先聚光然后成为发散光，然后向曲面反射镜28入射。激光40被曲面反射镜28反射而成为大致平行光，向假想面64入射。激光40通过用户的眼睛50的晶状体56而被聚光于视网膜52的附近。
图4是从上方观察比较例1的图像投影装置500的图。如图4所示，在比较例1的图像投影装置500中，投影部由配置于用户的眼睛50的前方的1片曲面反射镜70构成。从光源10射出的激光40被反射镜34反射而向扫描镜14入射。被扫描镜14扫描出的扫描光42被曲面反射镜70反射，向视网膜52照射。其他的结构与实施例1相同，因此省略说明。
像比较例1那样，在使被扫描镜14扫描的扫描光42被1片曲面反射镜70反射而向视网膜52照射的结构中，产生如下情况：向眼睛50角膜58入射时的激光40的直径比扫描镜14扫描时的激光40的直径小。如果向角膜58入射时的激光40的直径较小，则难以向视网膜52投影高分辨率的图像。针对于此，使用发明者进行的实验来进行说明。实验是通过如下方式进行的：针对视力为0.04、0.5、0.9以及1.2的不同的多个用户，在使得向角膜58入射时的激光40的直径不同的情况下，测定用户能够将向视网膜52投影的图像视觉确认至哪种程度。向视网膜52投影的图像采用水平视场角为20°，画面纵横比为16：9、有效垂直分辨率为720P的图像。例如，如果眼轴长是24mm，则向视网膜52投影的图像的大小为横5700μm×纵3200μm。
图5是示出发明者进行的实验的结果的图。图5的横轴是原视力，纵轴是获得视力。原视力是通过通常的视力检查测定的上述的视力。获得视力是针对通过照射扫描光而向视网膜52直接投影的图像的视力。在图5中，以实线示出向角膜58入射时的激光40的直径为310μm的情况下的结果，以点线示出470μm的情况下的结果，以点划线示出820μm的情况下的结果，以虚线示出1360μm的情况下的结果。另外，激光40以大致平行光向角膜58入射。
如图5所示，在向角膜58入射时的激光40的直径的为820μm、1360μm这样的较大的情况下，获得视力变高。即，可以知道，在向角膜58入射时的激光40的直径较大的情况下，能够向视网膜52投影高分辨率的图像，但在向角膜58入射时的激光40的直径较小的情况下，难以向视网膜52投影高分辨率的图像。
因此，在实施例1中，如图2的(a)所示，投影部16具有：光学***18，其使从扫描镜14射出的扫描光42以与扫描镜14的扫描角度θ1大致相同大小的会聚角度θ2会聚于假想面62；以及光学***24，其使通过假想面62后的扫描光42以与从假想面62射出的射出角度θ3大致相同的大小的会聚角度θ4会聚于假想面64。即，在扫描光42中，扫描镜14和假想面62经由光学***18而成为大致等倍的共轭关系，假想面62和假想面64经由光学***24成为大致等倍的共轭关系。由此，能够使向角膜58入射时的激光40的直径为与扫描镜14进行扫描时的激光40的直径大致相同的大小。由此，能够向视网膜52投影高分辨率的图像，从而能够向用户提供良好的图像。
另外，在比较例1中，在与图像的中央对应的激光40a以大致平行光向晶状体56入射并在视网膜52附近聚焦(即，激光40a的聚焦位置Fa是视网膜52附近)的情况下，与图像的一端对应的激光40b作为扩散光而向晶状体56入射，并在比视网膜52远的位置聚焦。与图像的另一端对应的激光40c作为会聚光而向晶状体56入射，并在比视网膜52近的位置聚焦。这样，在使激光40a聚焦于视网膜52附近时，激光40b的聚焦位置Fb为距曲面反射镜70比视网膜52远的位置，激光40c的聚焦位置Fc为距曲面反射镜70比视网膜52近的位置。
这样的聚焦位置Fa与聚焦位置Fc不同是因为，激光40a入射于曲面反射镜70的区域的曲率与激光40c不同，和/或是因为激光40a与激光40c的光路长产生了差。如果产生未聚焦于视网膜52附近的激光40，则难以向用户提供良好的图像。另外，在比较例1的图像投影装置500中，在基于矩形的图像数据从光源10射出激光40的情况下，向视网膜52投影的图像没有成为矩形，而是成为了梯形倾倒后那样的图像。因此，从这一点来看，也难以向用户提供良好的图像。
另一方面，在实施例1中，如图2的(a)所示，扫描光42中的与图像的中央对应的激光40a在曲面反射镜20、22、26、28上的转折角φ1～φ4的大小全部大致相同。因此，曲面反射镜20和曲面反射镜28配置于以点60为对称点的点对称位置，曲面反射镜22和曲面反射镜26配置于以点60为对称点的点对称位置。由此，能够使光学***18的曲面反射镜20、22的曲率对激光40带来的影响被光学***24的曲面反射镜26、28的曲率对激光40带来的影响抵消。另外，能够使因光学***18的曲面反射镜20、22在激光40中产生的光路长差被光学***24的曲面反射镜26、28在激光40中产生的光路长差抵消。由此，能够抑制不在视网膜52附近会聚的激光40的产生，从而能够向用户提供良好的图像。另外，在基于矩形的图像数据从光源10射出激光40的情况下，能够向视网膜52投影矩形的图像，从这一点来看，也能够向用户提供良好的图像。
根据实施例1，如图1所示，将使扫描光42朝向用户的眼睛50反射的曲面反射镜28配置于眼睛50的正面。由此，从扫描镜14经由光学***18和光学***24向眼睛50照射的扫描光42以与扫描镜14配置于眼睛50的正面的状态同等的状态向眼睛50照射。
另外，根据实施例1，光学***18的曲面反射镜20与光学***24的曲面反射镜28由相同部件构成，光学***18的曲面反射镜22与光学***24的曲面反射镜26由相同部件构成。由此，能够减少曲面反射镜的种类，从而能够抑制成本的增大。另外，在抑制成本的增大这方面，优选曲面反射镜20、22、26、28全部由相同部件构成。另一方面，在兼顾成本的增大的抑制和曲面反射镜20、22、26、28的配置的自由度的提高这一点上，优选曲面反射镜20、28由相同部件构成，曲面反射镜22、26由相同部件构成，曲面反射镜20、28与曲面反射镜22、26由不同部件构成。例如，如图1所示，从布局成在扫描光42的光路上不架设曲面反射镜这一点出发，优选曲面反射镜22、26的外形比曲面反射镜20、28小的情况。
如图3所示，优选为，在从扫描镜14向光学***18入射时，激光40是大致平行光。由此，由于从光学***24向假想面64入射时，激光40是大致平行光，因此能够使激光40通过晶状体56而聚焦于视网膜52。
实施例2
图6是从上方观察实施例2的图像投影装置200的图。如图6所示，在实施例2的图像投影装置200中，在光学***18中具有平面反射镜36，该平面反射镜36具有呈平坦面的反射面。平面反射镜36配置于曲面反射镜20与曲面反射镜22之间的光路上。因此，从扫描镜14射出的扫描光42在被曲面反射镜20反射之后，被平面反射镜36反射而向曲面反射镜22入射。另外，平面反射镜36也可以配置于其他的位置。其他的结构与实施例1相同，因此省略说明。
根据实施例2，光学***18除了具有曲面反射镜20和曲面反射镜22之外还具有平面反射镜36。由此，能够提高布局的自由度，采用适合眼镜型的图像投影装置200的外观形状的布局等。另外，不限于在光学***18中具有平面反射镜36的情况，也可以在光学***18和光学***24的至少一个中具有平面反射镜36。另外，光学***18和/或光学***24所具有的平面反射镜36的个数不限于1个的情况，也可以是2个以上的多个的情况。
另外，在实施例1和实施例2中，示出了曲面反射镜20与曲面反射镜22的焦距相同的情况的例子，但也可以是不同的情况。同样，虽然示出了曲面反射镜26与曲面反射镜28的焦距相同的情况的例子，但也可以是不同的情况。在该情况下，从抵消曲率和光路长偏差给激光40带来的影响这一点出发，优选为曲面反射镜20与曲面反射镜28的焦距相同，曲面反射镜22与曲面反射镜26的焦距相同的情况。
在实施例1和实施例2中，光学***18和光学***24可以采用除了反射镜之外还包含透镜的结构，或者采用仅由透镜构成的情况，但如果考虑色差等的影响，优选仅由反射镜构成的情况。
在实施例1和实施例2中，也可以是曲面反射镜20、22、26、28具有衍射元件的情况。另外，优选为曲面反射镜20、22、26是不透光的全反射镜的情况。曲面反射镜28可以采用能够使用户的眼睛50的视线方向的光透过的半透半反镜，也可以采用不透光的全反射镜。如果曲面反射镜28是半透半反镜，则使视线方向的实像透过，能够与激光40的图像配合而进行视觉确认，如果是全反射镜，则仅能够视觉确认激光40的图像。
在实施例1和实施例2中，准直透镜12不限定于透镜，只要采用使激光40为大致平行光的具有准直器的光学特性的结构即可，可以采用镜，也可以采用衍射元件。在该情况下，能够根据激光40的光路采用适当的配置。
在实施例1和实施例2中，示出向一个眼睛50的视网膜52投影图像的情况的例子，但也可以采用向两个眼睛50的视网膜52投影图像的情况。另外，作为扫描部，示出扫描镜14的情况的例子，但扫描部只要能够扫描出光线即可。例如，作为扫描部，可以使用作为光电材料的钽铌酸钾(KTN)晶体等，也可以使用其他的部件。作为光线，示出了激光的情况的例子，但也可以是激光以外的光。
以上，对本发明的实施例进行了详细叙述，但本发明不限定于该特定的实施例，能够在权利要求书中记载的本发明的主旨的范围内，进行各种变形/变更。

Claims (14)

1.一种图像投影装置，其具有：
光源，其射出光线；
控制部，其生成基于输入的图像数据的图像光线，对所述图像光线从所述光源的射出进行控制；
扫描部，其将从所述光源射出的所述图像光线扫描出而作为扫描光；以及
投影部，其向用户的眼睛的视网膜照射所述扫描光，向所述视网膜投影图像，
所述投影部具有：
第1光学***，其使从所述扫描部射出的所述扫描光以与所述扫描部的扫描角度大致相同的角度会聚于位于所述用户的眼睛的外侧的第1假想面；以及
第2光学***，其使通过所述第1假想面后的所述扫描光以与从所述第1假想面射出的射出角度大致相同的角度会聚于在所述用户的眼睛的内侧位于瞳孔附近的第2假想面，
所述第1光学***和所述第2光学***分别被构成为，包含反射面为凹面的多个曲面反射镜，不包含反射面为凸面的曲面反射镜。
2.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，
在所述扫描光中，所述扫描部与所述第1假想面经由所述第1光学***成为大致等倍的共轭关系，所述第1假想面和所述第2假想面经由所述第2光学***成为大致等倍的共轭关系。
3.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，
所述第1光学***具有反射面为凹面的第1曲面反射镜和反射面为凹面的第2曲面反射镜，该第2曲面反射镜位于所述第1曲面反射镜的后级，使所述扫描光向所述第1假想面反射，
所述第2光学***具有反射面为凹面的第3曲面反射镜和反射面为凹面的第4曲面反射镜，该第4曲面反射镜位于所述第3曲面反射镜的后级，使所述扫描光向所述第2假想面反射，
所述扫描光中的与所述图像的中央对应的所述图像光线在所述第1曲面反射镜、所述第2曲面反射镜、所述第3曲面反射镜以及所述第4曲面反射镜上被反射的转折角的大小全部大致相同。
4.根据权利要求3所述的图像投影装置，其中，
所述第1曲面反射镜和所述第4曲面反射镜配置于以所述第1假想面上的点为对称点的点对称位置，所述第2曲面反射镜和所述第3曲面反射镜配置于以所述第1假想面上的所述点为对称点的点对称位置。
5.根据权利要求3所述的图像投影装置，其中，
所述第1光学***和所述第2光学***中的至少一个具有平面反射镜。
6.根据权利要求3所述的图像投影装置，其中，
所述第1曲面反射镜和所述第4曲面反射镜由相同部件构成，所述第2曲面反射镜与所述第3曲面反射镜由相同部件构成。
7.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，
从所述扫描部向所述第1光学***入射时的所述图像光线是大致平行光，从所述第2光学***向所述第2假想面入射时的所述图像光线是大致平行光。
8.一种图像投影装置，其具有：
光源，其射出光线；
控制部，其生成基于输入的图像数据的图像光线，对所述图像光线从所述光源的射出进行控制；
扫描部，其将从所述光源射出的所述图像光线扫描出而作为扫描光；以及
投影部，其向用户的眼睛的视网膜照射所述扫描光，向所述视网膜投影图像，
所述投影部具有：
第1光学***，其使从所述扫描部射出的所述扫描光会聚于位于所述用户的眼睛的外侧的第1假想面；以及
第2光学***，其使通过所述第1假想面后的所述扫描光会聚于在所述用户的眼睛的内侧位于瞳孔附近的第2假想面，
所述第1光学***和所述第2光学***分别由多个曲面反射镜构成，
被所述多个曲面反射镜反射的所述扫描光的转折角的大小大致相同。
9.根据权利要求8所述的图像投影装置，其中，
在所述第1光学***中，作为所述多个曲面反射镜而具有第1曲面反射镜和第2曲面反射镜，该第2曲面反射镜位于所述第1曲面反射镜的后级，使所述扫描光向所述第1假想面反射，
在所述第2光学***中，作为所述多个曲面反射镜而具有第3曲面反射镜和第4曲面反射镜，该第4曲面反射镜位于所述第3曲面反射镜的后级，使所述扫描光向所述第2假想面反射，
所述第1曲面反射镜和所述第4曲面反射镜配置于以所述第1假想面上的点为对称点的点对称位置，所述第2曲面反射镜和所述第3曲面反射镜配置于以所述第1假想面上的所述点为对称点的点对称位置。
10.根据权利要求9所述的图像投影装置，其中，
所述第1曲面反射镜和所述第4曲面反射镜由相同部件构成，所述第2曲面反射镜和所述第3曲面反射镜由相同部件构成。
11.根据权利要求8所述的图像投影装置，其中，
所述第1光学***使从所述扫描部射出的所述扫描光以与所述扫描部的扫描角度大致相同的角度会聚于所述第1假想面，
所述第2光学***使通过所述第1假想面后的所述扫描光以与从所述第1假想面射出的射出角度大致相同的角度会聚于所述第2假想面。
12.根据权利要求8所述的图像投影装置，其中，
在所述扫描光中，所述扫描部和所述第1假想面经由所述第1光学***成为大致等倍的共轭关系，所述第1假想面和所述第2假想面经由所述第2光学***成为大致等倍的共轭关系。
13.根据权利要求8所述的图像投影装置，其中，
所述第1光学***和所述第2光学***中的至少一个具有平面反射镜。
14.根据权利要求8所述的图像投影装置，其中，
从所述扫描部向所述第1光学***入射时的所述图像光线是大致平行光，从所述第2光学***向所述第2假想面入射时的所述图像光线是大致平行光。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6958179B2 (ja) * 2017-09-27 2021-11-02 セイコーエプソン株式会社 表示装置
JP7187987B2 (ja) * 2018-10-31 2022-12-13 セイコーエプソン株式会社 表示装置
JP2020071429A (ja) * 2018-11-01 2020-05-07 セイコーエプソン株式会社 表示装置
JP7123403B2 (ja) * 2019-04-04 2022-08-23 株式会社Ｑｄレーザ 画像検査装置
JP7380268B2 (ja) * 2020-01-31 2023-11-15 セイコーエプソン株式会社 表示モジュールおよび表示装置
CN114815237B (zh) * 2021-01-28 2023-11-28 Oppo广东移动通信有限公司 激光显示模组及头戴显示设备
JP7093591B1 (ja) 2021-03-24 2022-06-30 株式会社Ｑｄレーザ 画像投影装置
CN116057450A (zh) * 2021-06-29 2023-05-02 海思智财控股有限公司 头戴式装置的光学***
WO2023164065A1 (en) * 2022-02-25 2023-08-31 Hes Ip Holdings, Llc Optical assembly for head wearable displays
CN114924407A (zh) * 2022-06-10 2022-08-19 北京工业大学 激光扫描振镜***

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5202711A (en) * 1988-10-08 1993-04-13 Vorrichtung Zur Fesichtsfeldprufung Apparatus for examining the field of vision
JP2003315726A (ja) * 2002-04-22 2003-11-06 Brother Ind Ltd 画像表示装置
CN101464562A (zh) * 2007-12-19 2009-06-24 株式会社日立制作所 车辆用平视显示装置
CN101874221A (zh) * 2007-11-28 2010-10-27 日本电气株式会社 光学扫描装置和图像输出设备

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000231060A (ja) * 1999-02-12 2000-08-22 Olympus Optical Co Ltd 結像光学系
CN100447614C (zh) 2002-09-24 2008-12-31 西健尔 图像显示装置
JP2008046253A (ja) 2006-08-11 2008-02-28 Canon Inc 画像表示装置
JP5143772B2 (ja) 2008-03-28 2013-02-13 パナソニック株式会社 画像表示装置および画像表示方法
JP5283976B2 (ja) * 2008-06-09 2013-09-04 キヤノン株式会社 光走査装置
JP5953311B2 (ja) * 2010-11-08 2016-07-20 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニムＳｅｅｒｅａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｓ．Ａ． 表示装置
JP5582258B2 (ja) * 2011-10-27 2014-09-03 大日本印刷株式会社 投射装置
JP6477051B2 (ja) * 2015-03-09 2019-03-06 セイコーエプソン株式会社 画像表示装置
JP6209705B2 (ja) * 2015-09-29 2017-10-04 株式会社Ｑｄレーザ 画像投影装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5202711A (en) * 1988-10-08 1993-04-13 Vorrichtung Zur Fesichtsfeldprufung Apparatus for examining the field of vision
JP2003315726A (ja) * 2002-04-22 2003-11-06 Brother Ind Ltd 画像表示装置
CN101874221A (zh) * 2007-11-28 2010-10-27 日本电气株式会社 光学扫描装置和图像输出设备
CN101464562A (zh) * 2007-12-19 2009-06-24 株式会社日立制作所 车辆用平视显示装置

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