JP2000122588A - Video projecting device - Google Patents
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- JP2000122588A JP2000122588A JP10306331A JP30633198A JP2000122588A JP 2000122588 A JP2000122588 A JP 2000122588A JP 10306331 A JP10306331 A JP 10306331A JP 30633198 A JP30633198 A JP 30633198A JP 2000122588 A JP2000122588 A JP 2000122588A
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- waveguide
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- hologram
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Links
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、網膜上に広い画角
で高精細な画像を投影表示する頭部搭載型映像投影装置
に関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a head mounted video projector which projects and displays a high-definition image at a wide angle of view on a retina.
【0002】[0002]
【従来の技術】ヘッド・マウンテッド・ディスプレイ
(HMD)は頭部に装着して画像を観察する小型映像表
示装置である。HMDは液晶ディスプレイ(LCD)な
どに代表される表示素子からなる画像形成部、レンズ、
ミラーからなる画像伝送部を眼前に配置し、ベルトなど
の装着機構で頭部に固定して用いる。画像形成部の表示
素子に表示された画像は、画像伝送部のレンズとミラー
による収差補正と拡大機能により見やすい場所に大画面
の仮想スクリーンを形成して表示される。2. Description of the Related Art A head mounted display (HMD) is a small image display device which is mounted on a head to observe an image. The HMD is an image forming unit including a display element typified by a liquid crystal display (LCD), a lens,
An image transmission unit consisting of a mirror is arranged in front of the eyes, and is fixed to the head with a belt or other mounting mechanism. The image displayed on the display element of the image forming unit is displayed by forming a large virtual screen in a place that is easy to see by the aberration correction and enlargement functions by the lens and the mirror of the image transmission unit.
【0003】この特徴を生かし、HMDは航空機用の高
度・速度等の飛行情報を表示する装置、個人用の映画、
テレビゲーム、人工現実感を実現するものとして開発さ
れ製品化されている。また、最近ではWearable
Computer用ディスプレイとしての研究も行わ
れている。[0003] Taking advantage of this feature, HMD is a device for displaying flight information such as altitude and speed for aircraft, personal movies,
It has been developed and commercialized to realize video games and artificial reality. Recently, Wearable
Research as a computer display is also being conducted.
【0004】このようなHMDには外界を見る事ができ
るタイプ(シースルー型)とできないタイプ(クローズ
型)がある。人工現実感などのようにシースルー型より
もむしろクローズ型の方が好ましい場合もあるが、多く
の場合は外界も同時に観察できるシースルー型の方が携
帯使用には便利である。このシースルー型HMDには、
上述の画像形成部や画像伝送部に加え、シースルー機能
を実現するための要素としてビームコンバイナが必要と
なる。[0004] Such HMDs are classified into a type that can see the outside world (see-through type) and a type that cannot see the outside world (closed type). In some cases, a closed type rather than a see-through type such as artificial reality is preferable, but in many cases, a see-through type that allows simultaneous observation of the outside world is more convenient for portable use. In this see-through HMD,
In addition to the above-described image forming unit and image transmitting unit, a beam combiner is required as an element for realizing the see-through function.
【0005】ビームコンバイナは、例えばCRTやLC
Dの表示画像を拡大表示すると同時に、外界からの入射
光を観察できるようにしたものである。その代表的な方
式として、ハーフミラー、プリズム、あるいはホログラ
ムを用いる方式がある。ハーフミラーやプリズムはその
原理において、画像光と外界光の光量の和が100%と
なるため、明るい画像を得るために高い反射率を設定す
ると外界光が減少してシースルー性が低下することが避
けられない。一方、ホログラム方式は特定の波長に対し
て鋭い波長選択性があり、その波長のみを反射回折させ
る事ができるため、特定の波長の100%の画像表示光
とその波長を除いた100%の外界光を重ねて見る事が
できる。この働きはビームコンバイナで表示画像を表示
すると同時に外界からの光を100%取り込むことが可
能で、高いシースルー性を実現することができる方式で
ある。The beam combiner is, for example, a CRT or LC
The display image D is enlarged and displayed, and at the same time, incident light from the outside can be observed. As a typical method, there is a method using a half mirror, a prism, or a hologram. Half mirrors and prisms are based on the principle that the sum of the amount of image light and the amount of external light is 100%. Therefore, if a high reflectance is set to obtain a bright image, the amount of external light decreases and the see-through performance may decrease. Inevitable. On the other hand, the hologram method has a sharp wavelength selectivity with respect to a specific wavelength and can reflect and diffract only that wavelength, so that 100% of the image display light of the specific wavelength and 100% of the external world excluding that wavelength are displayed. You can see the light overlaid. This function is a method in which a display image is displayed by the beam combiner and 100% of light from the outside can be taken in at the same time, and a high see-through property can be realized.
【0006】HMDは全体の装置サイズに対し仮想的に
大きな画面を表示することが可能なため携帯性に優れて
いる。携帯型表示装置の理想的な形態としてメガネ型デ
ィスプレイが挙げられる。メガネ型ディスプレイのよう
に小型、軽量を実現するには、表示素子(ディスプレ
イ)の小型化と同時に、画像伝送部やコンバイナの小型
化も求められる。ハーフミラーやプリズム、通常の非対
称光学系(Small−off axis:SOA)ホ
ログラムでは、いずれもその原理からくる制約のために
目の前の装置サイズが大きくなり、メガネのような形態
まで薄くすることは困難である。これに対し大きな非対
称光学系(Large−off axis:LOA)ホ
ログラムをコンバイナに用いることにより目の前の部材
を大幅に薄くすることが可能となる。The HMD is excellent in portability because it can display a screen virtually larger than the entire apparatus size. An ideal form of the portable display device is a glasses-type display. In order to realize a small size and light weight like a glasses-type display, it is necessary to reduce the size of a display element (display) and also the size of an image transmission unit and a combiner. Half mirrors, prisms, and ordinary asymmetric optics (Small-off axis: SOA) holograms all require a large device size in front of their eyes due to restrictions due to their principle, and the thickness must be reduced to a shape like glasses. It is difficult. In contrast, by using a large asymmetric optical system (Large-off axis: LOA) hologram for the combiner, it is possible to greatly reduce the thickness of the member in front of the eyes.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このようなLOAホロ
グラム光学素子を用いて小型の頭部搭載型映像表示装置
を作製することが提案されている。この装置において
は、光源からの光束は集光レンズを通して集束し、空間
フィルターで焦点を結ぶ。この焦点は光源像である2次
点光源であり、新たな光源として作用する。この2次点
光源からの発散球面波は、非球面凸レンズの役割をする
照明用ホログラム光学素子により回折され集束光に変換
される。この集束光は照明用ホログラム光学素子の近傍
に配置された透過型空間変調器(表示素子)を照明す
る。これにより空間変調器からの映像光が瞳孔で焦点を
結び、網膜上に幾何学像が形成される。It has been proposed to manufacture a small head-mounted image display device using such an LOA hologram optical element. In this device, a light beam from a light source is focused through a condenser lens and focused by a spatial filter. This focal point is a secondary point light source, which is a light source image, and acts as a new light source. The divergent spherical wave from the secondary point light source is diffracted by the illumination hologram optical element serving as an aspherical convex lens, and is converted into focused light. The focused light illuminates a transmission type spatial modulator (display element) arranged near the hologram optical element for illumination. As a result, the image light from the spatial modulator is focused at the pupil, and a geometric image is formed on the retina.
【0008】この装置のように2次点光源を用いると、
高い解像度の映像を大きな画角で観察できる。また、L
OAホログラムを用いることにより、眼前光学系の厚さ
を5mm程度と非常に薄くできる。しかしながら、この
装置では2次点光源からのコヒーレント性を高めた光を
LOAホログラム光学素子で回折させて空間変調器を照
明するので、ある程度の空間を必要とする。このため、
この方式では、装置の小型化はこれ以上困難という問題
がある。When a secondary point light source is used as in this device,
High resolution images can be observed with a large angle of view. Also, L
By using the OA hologram, the thickness of the anterior optics system can be extremely reduced to about 5 mm. However, in this device, a certain degree of space is required because the light with enhanced coherence from the secondary point light source is diffracted by the LOA hologram optical element to illuminate the spatial modulator. For this reason,
In this method, there is a problem that it is more difficult to reduce the size of the device.
【0009】従って本発明の目的は、極めて薄い眼前光
学系を有する小型の映像投影装置を提供することにあ
る。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a small-sized image projection device having an extremely thin anterior ocular optical system.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者は、映像投影装
置の眼前光学系を薄くする方法について鋭意研究を行っ
てきた。その結果、従来は2次点光源からのコヒーレン
ト性を高めた光をガラス基板内で反射させながら伝送す
るためガラス基板にある程度の厚さを必要とするが、導
波路を用いた場合は導波路内で光波モードの規格化が行
われ従来のような厚さを必要としなということを見出
し、本発明に至ったものである。Means for Solving the Problems The present inventor has made intensive studies on a method of thinning the anterior optics of an image projection apparatus. As a result, a glass substrate needs to have a certain thickness to transmit light with enhanced coherence from a secondary point light source while reflecting the light inside the glass substrate. It was found that the standardization of the lightwave mode was carried out within the above, and that a conventional thickness was not required, leading to the present invention.
【0011】即ち、本発明に係る映像投影装置は、透光
性基板と、透光性基板上に配置され光を導入する導波路
と、この導波路に形成され導波路に入射された光を回折
するホログラム光学素子と、透光性基板の前記導波路の
配置された側と反対側に配置されホログラム光学素子に
よる回折光を受けて映像光を出射するようにされた空間
変調器とを備えて構成される。That is, an image projection apparatus according to the present invention comprises a light-transmitting substrate, a waveguide disposed on the light-transmitting substrate, for introducing light, and a light formed on the waveguide and incident on the waveguide. A hologram optical element for diffracting, and a spatial modulator arranged on the opposite side of the light-transmitting substrate from the side on which the waveguide is arranged, the spatial modulator configured to receive diffracted light by the hologram optical element and emit image light. It is composed.
【0012】ここで、導波路へ光を導入するためにプリ
ズムを用いることができる。またホログラム光学素子
は、導波路の光の導入される側と反対側あるいは透光性
基板側と反対側に配置される。ここで用いる空間変調器
は、液晶セル及び偏光手段から構成される。偏光手段と
しては、偏光板、偏光フィルム及び偏光作用を有する回
折型光学素子のうちのいずれかを用いることができる。Here, a prism can be used to introduce light into the waveguide. The hologram optical element is disposed on the side of the waveguide opposite to the side where light is introduced or on the side opposite to the side of the light-transmitting substrate. The spatial modulator used here is composed of a liquid crystal cell and a polarizing means. As the polarizing means, any one of a polarizing plate, a polarizing film, and a diffractive optical element having a polarizing action can be used.
【0013】また本発明に係る映像投影装置は、発光光
源と、発光光源からの光を導入する導波層及び導波路層
に導入された光を回折するホログラム層からなる導波路
と、ホログラム層による回折光で照明され映像光を出射
する空間変調器とを備えて構成される。ここで導波路
は、導波路層とホログラム層の2層構造とすることがで
きる。According to another aspect of the present invention, there is provided an image projection apparatus comprising: a light emitting source; a waveguide including a waveguide layer for introducing light from the light emitting source; a hologram layer for diffracting light introduced into the waveguide layer; And a spatial modulator that illuminates with the diffracted light and emits image light. Here, the waveguide can have a two-layer structure of a waveguide layer and a hologram layer.
【0014】さらに本発明に係る映像投影方法は、発光
光源からの光を集光して透光性基板上に設けられた導波
路に入射し、入射した光をこの導波路に形成されたホロ
グラム光学素子で回折し、透光性基板の近傍又はそれに
密着して配置された透過型空間変調器を回折光で照明す
ることにより空間変調器の映像を網膜に投影するもので
ある。Further, in the image projection method according to the present invention, the light from the light emitting light source is condensed and incident on a waveguide provided on a translucent substrate, and the incident light is reflected on the hologram formed on the waveguide. The image of the spatial modulator is projected on the retina by irradiating the diffracted light with the diffractive optical element and illuminating the transmissive spatial modulator arranged near or in close contact with the translucent substrate with the diffracted light.
【0015】このように構成することにより、眼前光学
系の厚さは、従来では空間変調器の厚さと照明用ガラス
基板の厚さの合計分が必要であるが、本発明では空間変
調器の厚さと照明用導波路の厚さの合計分でよいことに
なる。そして、この導波路は空間変調器に密着した形態
で用いることができるため、眼前光学系を極めて薄くす
ることができる。With such a configuration, the thickness of the anterior optics system conventionally needs to be the sum of the thickness of the spatial modulator and the thickness of the illumination glass substrate. The sum of the thickness and the thickness of the illumination waveguide is sufficient. And since this waveguide can be used in the form closely contacted with the spatial light modulator, the anterior ocular optical system can be made extremely thin.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】(実施例1)図1は、本発明に係
る頭部搭載型映像投影装置の一実施例を示す図である。
本装置は、図のように、発光光源1と、集光手段2と、
導波路3と、導波路内に形成されたホログラム光学素子
4と、透光性基板9と、液晶セル5及び偏光板6からな
る空間変調器とから構成される。ここで、発光光源1と
しては例えばレーザダイオード(LD)が用いられ、ま
た集光手段2としてはボールレンズが用いられる。(Embodiment 1) FIG. 1 is a view showing one embodiment of a head mounted video projection apparatus according to the present invention.
As shown in the figure, the present apparatus comprises a light emitting light source 1, a light collecting means 2,
It comprises a waveguide 3, a hologram optical element 4 formed in the waveguide, a translucent substrate 9, a spatial modulator composed of a liquid crystal cell 5 and a polarizing plate 6. Here, for example, a laser diode (LD) is used as the light emitting light source 1, and a ball lens is used as the light collecting means 2.
【0017】本実施例では、図示のように、LD1から
の光はボールレンズ2を介して導波路3の端面から入射
する。ここで導波路3は例えば、銀塩フィルム、重クロ
ム酸ゼラチン、フォトポリマなどの透光性の材料で構成
される。導波路3の端面から入射した光は導波路内を発
散しながら進み、導波路内に形成されたホログラム光学
素子4で回折を受ける。この光は回折して集束光とな
り、透光性基板9に密着して配置された空間変調器を構
成するモノクロ液晶セル5を照明し、偏光板6を通過
後、空間変調光として作用する。ここでの偏光板6の配
置は液晶セルに入射するLDの偏光と直交するように配
置しなければ成らない。空間変調された光は瞳孔7で焦
点(ホログラム光学素子レンズの集光点:フラウンフォ
ーファ回折像面・フーリエ変換面である)を結ぶ。そし
て、幾何学像を網膜8に形成する。観察者は前記ホログ
ラム光学素子の開口に応じた視野角を認識する。In this embodiment, as shown, light from the LD 1 is incident on the end face of the waveguide 3 via the ball lens 2. Here, the waveguide 3 is made of, for example, a light-transmitting material such as a silver halide film, gelatin dichromate, and photopolymer. Light incident from the end face of the waveguide 3 travels while diverging in the waveguide, and is diffracted by the hologram optical element 4 formed in the waveguide. This light is diffracted into a converged light, illuminates the monochrome liquid crystal cell 5 constituting the spatial modulator arranged in close contact with the translucent substrate 9, and after passing through the polarizing plate 6, acts as spatially modulated light. Here, the polarizing plate 6 must be arranged so as to be orthogonal to the polarized light of the LD entering the liquid crystal cell. The spatially modulated light focuses on the pupil 7 (the focal point of the hologram optical element lens: the Fraunhofer diffraction image plane / Fourier transform plane). Then, a geometric image is formed on the retina 8. An observer recognizes a viewing angle corresponding to the aperture of the hologram optical element.
【0018】従来のLOAホログラム光学素子は視線垂
直方向から約10度の傾きで設置されている。空間変調
器の長さをLとする。眼前光学系の厚さはLOAホログ
ラム光学素子の厚さtとL・sin(10・π/18
0)と空間変調器の厚さdの合計となる。例えば、Lは
40〜50mm、tは約2mm、L・sin(10・π
/180)は約9mm、dは2〜3mmとすると、眼前
光学系の厚さは合計で約14mmとなる。このように従
来は、眼前光学系の厚さをL・sin(10・π/18
0)以下に薄くすることはできなかった。しかし、本発
明のように導波路を用いると、眼前光学系の厚さは空間
変調器の厚さdのみになり、非常に薄くすることができ
る。The conventional LOA hologram optical element is installed at an inclination of about 10 degrees from the direction perpendicular to the line of sight. Let L be the length of the spatial modulator. The thickness of the anterior eye optical system is determined by the thickness t of the LOA hologram optical element and L · sin (10 · π / 18).
0) and the thickness d of the spatial modulator. For example, L is 40 to 50 mm, t is about 2 mm, and L · sin (10 · π
/ 180) is about 9 mm and d is 2-3 mm, the total thickness of the anterior ocular optical system is about 14 mm. As described above, conventionally, the thickness of the anterior ocular optical system is set to L · sin (10 · π / 18).
0) It could not be thinned below. However, if a waveguide is used as in the present invention, the thickness of the anterior ocular optical system is only the thickness d of the spatial modulator, and can be extremely thin.
【0019】ここで発光光源1としては、上述のLDの
ほか、蛍光ランプやLEDもしくはELなどの発光素子
を用いることができ、それぞれの偏光方向は揃えられて
いる。また導波路内への光の入射はボールレンズなどの
集光手段を用いることができるが、光源を直接導波路に
密着させてもよい。ここで集光手段としてはボールレン
ズのほか、市販の対物レンズや屈折率分布レンズを用い
ることができる。また導波路はホログラム感光材料(フ
ィルム)で形成され、その一部にホログラム光学素子が
形成される。ホログラム感光材料(フォトポリマー)は
材料によっては散乱が少ないので、導波路として使用す
ることができる。例えば、フォトポリマの屈折率(n)
が1.50とすると、ホログラムフィルム保持基板とし
ては石英146(n=1.45)が考えられる。液晶セ
ルの基板が石英の場合、直接石英上に導波路を形成して
もよい。導波路の膜厚を例えば20μmとすると、導波
路は擬似的に光伝送以外に空間フィルタ(ピンホール)
の役割も同時に果たす。Here, in addition to the above-mentioned LD, a light-emitting element such as a fluorescent lamp, LED or EL can be used as the light-emitting light source 1, and their polarization directions are aligned. Light can be incident on the waveguide using a condensing means such as a ball lens, but the light source may be directly adhered to the waveguide. Here, a commercially available objective lens or a refractive index distribution lens can be used as the light collecting means, in addition to the ball lens. The waveguide is formed of a hologram photosensitive material (film), and a hologram optical element is formed in a part thereof. A hologram photosensitive material (photopolymer) can be used as a waveguide since scattering is small depending on the material. For example, the refractive index (n) of a photopolymer
Is 1.50, quartz 146 (n = 1.45) can be considered as the hologram film holding substrate. When the substrate of the liquid crystal cell is quartz, the waveguide may be formed directly on quartz. Assuming that the thickness of the waveguide is, for example, 20 μm, the waveguide is a spatial filter (pinhole) in addition to optical transmission.
At the same time.
【0020】ホログラム光学素子は反射型配置もしくは
透過型配置で作製される。図2は、透過型配置の場合に
おけるホログラム光学素子の作製方法の一例を示す図で
ある(例えば、T.Suhara et al,"Wa
veguide Holograms:A New A
pproach to Hologram integ
ration",Optical Communi.参
照)。光学配置は、発散球面波と集束球面波との干渉に
より作製する。ホログラムは例えば、YAGSHGレー
ザー10を用いて作製する。一つのレーザービームは2
つのビームにビームスプリッタ11で分岐される。この
うち一つのビームは物体光12として作用し、もう一つ
は参照光13として作用する。物体光12は、ミラー1
4で光路を変更した後、対物レンズ15、スペイシャル
フィルタ16、コリメートレンズ17を通して平行光に
された後、集光レンズ18で集束され、ガラス基板19
の法線方向からホログラム光学素子感光材料20に照射
される。一方、参照光13は、ミラー21で光路を変更
した後、対物レンズ22、スペイシャルフィルタ23を
通過し、その後、発散球面波として、例えば、ガラス基
板19の法線から−70度の入射角度でホログラム光学
素子感光材料20に照射される。この2光波の干渉でホ
ログラム光学素子感光材料20を露光し、紫外線処理、
熱処理を行うことにより、透過型のホログラム光学素子
が完成する。The hologram optical element is manufactured in a reflection type arrangement or a transmission type arrangement. 2 is a diagram illustrating an example of a method of manufacturing a hologram optical element in a case of a transmission type arrangement (for example, T. Suhara et al, "Wa").
Vegide Holograms: A New A
pproach to Hologram integra
The optical arrangement is produced by interference between a divergent spherical wave and a focused spherical wave. A hologram is produced, for example, using a YAGSHHG laser 10. One laser beam is composed of 2 laser beams.
The beam is split by the beam splitter 11 into two beams. One of the beams acts as the object light 12 and the other acts as the reference light 13. The object light 12 is the mirror 1
After the optical path is changed in 4, the light is converted into parallel light through an objective lens 15, a spatial filter 16, and a collimator lens 17, then focused by a condenser lens 18, and
Is irradiated on the hologram optical element photosensitive material 20 from the normal line direction. On the other hand, the reference light 13 changes the optical path by the mirror 21, passes through the objective lens 22 and the spatial filter 23, and thereafter, as a divergent spherical wave, for example, an incident angle of −70 degrees from the normal to the glass substrate 19. Is applied to the hologram optical element photosensitive material 20. The hologram optical element photosensitive material 20 is exposed by the interference of these two light waves,
By performing the heat treatment, the transmission type hologram optical element is completed.
【0021】(実施例2)図3は、本発明に係る頭部搭
載型映像投影装置の他の実施例を示す図である。本装置
は、図のように、発光光源31と、集光手段32と、導
波路33と、導波路に密着して形成された薄膜のホログ
ラム光学素子(例えば膜厚は10ミクロン)34と、透
光性基板9と、液晶セル35及び偏光板36からなる空
間変調器とから構成される。本実施例が先の実施例1と
異なるのは、導波路33とホログラム光学素子34の2
層構造を用いている点である。ここで導波路は、導波層
(33)とホログラム層(34)の2層構造として見る
こともできる。このようにするのは、ホログラム材料が
散乱の多い材料である場合、光を導波させる層とホログ
ラムで回折させる層を分離させた方が良いからである。
本実施例では、このようにして瞳孔37に映像光の焦点
を結び、網膜38に幾何学像を形成する。(Embodiment 2) FIG. 3 is a view showing another embodiment of a head mounted image projection apparatus according to the present invention. As shown in the figure, the apparatus includes a light emitting light source 31, a light condensing means 32, a waveguide 33, a thin film hologram optical element (for example, a film thickness of 10 microns) 34 formed in close contact with the waveguide, It comprises a light-transmitting substrate 9 and a spatial modulator composed of a liquid crystal cell 35 and a polarizing plate 36. This embodiment is different from the first embodiment in that the waveguide 33 and the hologram optical element 34
The point is that a layer structure is used. Here, the waveguide can be viewed as a two-layer structure of the waveguide layer (33) and the hologram layer (34). This is because, when the hologram material is a material with much scattering, it is better to separate the layer that guides the light and the layer that diffracts the hologram.
In this embodiment, the image light is focused on the pupil 37 in this manner, and a geometric image is formed on the retina 38.
【0022】(実施例3)図4は、本発明に係る頭部搭
載型映像投影装置の他の実施例を示す図である。本装置
は、図のように、発光光源41と、集光手段42と、プ
リズム43と、導波路44と、導波路に密着して形成さ
れた薄膜のホログラム光学素子(例えば膜厚は10ミク
ロン)45と、透光性基板9と、液晶セル46及び偏光
板47からなる空間変調器とから構成される。本実施例
が先の実施例2と異なるのは、光を導波路への導入する
ためにプリズム43を用いている点である。このように
プリズムを用いると、導波路への光の導入が端面入射よ
り容易となる。本実施例では、このようにして瞳孔48
に映像光の焦点を結び、網膜49に幾何学像を形成す
る。(Embodiment 3) FIG. 4 is a view showing another embodiment of a head mounted video projector according to the present invention. As shown in the figure, the apparatus includes a light emitting light source 41, a condensing means 42, a prism 43, a waveguide 44, and a hologram optical element of a thin film formed in close contact with the waveguide (for example, a film having a thickness of 10 μm). ) 45, a translucent substrate 9, and a spatial modulator including a liquid crystal cell 46 and a polarizing plate 47. This embodiment is different from the second embodiment in that a prism 43 is used to introduce light into a waveguide. When the prism is used as described above, light can be easily introduced into the waveguide through the end face. In the present embodiment, the pupil 48
Focus on the image light to form a geometric image on the retina 49.
【0023】このように本発明では、微小光源からの光
を集光手段を介して導波路に入射させ、導波路内で発散
した光をホログラム形成部で回折集光し、この集束光で
表示素子である液晶セルを照明して瞳孔上(眼球レンズ
面)で焦点を結ぶことにより、表示素子の映像を網膜に
投影するように構成している。これにより、眼前光学系
を非常に薄くすることができ、小型で装着性に優れた頭
部搭載型映像投影装置が得られる。As described above, according to the present invention, the light from the minute light source is made incident on the waveguide via the condensing means, and the light diverged in the waveguide is diffracted and condensed by the hologram forming section, and is displayed by this converged light. By illuminating a liquid crystal cell as an element and focusing on the pupil (eyeball lens surface), the image of the display element is projected on the retina. As a result, the anterior optics system can be made extremely thin, and a small-sized head-mounted image projection device with excellent wearability can be obtained.
【0024】[0024]
【発明の効果】 本発明によれば、極めて薄い眼前光学系
を有する小型の映像投影装置を得ることができる。【The invention's effect】 According to the invention, an extremely thin preocular optical system
And a small video projection device having
【図面の詳細な説明】 [Detailed description of drawings]
【図1】本発明に係る頭部搭載型映像投影装置の一実施
例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a head mounted video projection device according to the present invention.
【図2】ホログラム光学素子の作製方法の一例を示す図
である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a hologram optical element.
【図3】本発明に係る頭部搭載型映像投影装置の他の実
施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the head mounted video projector according to the present invention.
【図4】本発明に係る頭部搭載型映像投影装置の他の実
施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the head mounted video projection device according to the present invention.
1,31,41 発光光源 2,32,42 集光手段 3,33,44 導波路 4,34,45 ホログラム光学素子 5,35,46 液晶セル 6,36,47 偏光板 7,37,48 瞳孔 8,38,49網膜 9 透光性基板 43 プリズム 1,31,41 Light-emitting light source 2,32,42 Condensing means 3,33,44 Waveguide 4,34,45 Hologram optical element 5,35,46 Liquid crystal cell 6,36,47 Polarizer 7,37,48 Pupil 8, 38, 49 Retina 9 Transparent substrate 43 Prism
Claims (9)
され光を導入する導波路と、前記導波路に形成され前記
導波路に入射された光を回折するホログラム光学素子
と、前記透光性基板の前記導波路の配置された側と反対
側に配置され前記ホログラム光学素子による回折光を受
けて映像光を出射するよう構成された空間変調器とを備
えたことを特徴とする映像投影装置。1. A light-transmitting substrate, a waveguide disposed on the light-transmitting substrate for introducing light, a hologram optical element formed on the waveguide and diffracting light incident on the waveguide, A spatial modulator disposed on the side opposite to the side on which the waveguide of the light-transmitting substrate is arranged and configured to receive image light diffracted by the hologram optical element and emit image light. Video projection device.
ムを備えたことを特徴とする請求項1記載の映像投影装
置。2. The image projection device according to claim 1, further comprising a prism for introducing light into said waveguide.
光の導入される側と反対側に配置されたことを特徴とす
る請求項1又は2記載の映像投影装置。3. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the hologram optical element is arranged on a side of the waveguide opposite to a side where light is introduced.
前記透光性基板側と反対側に配置されたことを特徴とす
る請求項1又は2記載の映像投影装置。4. The image projection device according to claim 1, wherein the hologram optical element is arranged on a side of the waveguide opposite to the light-transmitting substrate.
からなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに
記載の映像投影装置。5. An image projection apparatus according to claim 1, wherein said spatial modulator comprises a liquid crystal cell and a polarizing means.
び偏光作用を有する回折型光学素子のうちのいずれかで
構成されることを特徴とする請求項5記載の映像投影装
置。6. An image projection apparatus according to claim 5, wherein said polarizing means is constituted by one of a polarizing plate, a polarizing film and a diffractive optical element having a polarizing action.
入する導波層及び前記導波路層に導入された光を回折す
るホログラム層からなる導波路と、前記ホログラム層に
よる回折光で照明され映像光を出射する空間変調器とを
備えたことを特徴とする映像投影装置。7. A light-emitting light source, a waveguide including a waveguide layer for introducing light from the light-emitting light source, a hologram layer for diffracting the light introduced to the waveguide layer, and illumination with the diffracted light from the hologram layer. And a spatial modulator that emits image light.
に形成されたことを特徴とする請求項7記載の映像投影
装置。8. The image projection device according to claim 7, wherein said waveguide layer and said hologram layer are formed in a two-layer structure.
上に設けられた導波路に入射し、前記入射した光を前記
導波路に形成されたホログラム光学素子で回折し、前記
透光性基板の近傍又はそれに密着して配置された空間変
調器を前記回折光で照明することにより前記空間変調器
の映像を網膜に投影するようにしたことを特徴とする映
像投影方法。9. A light condensing light from a light emitting light source is incident on a waveguide provided on a light transmitting substrate, and the incident light is diffracted by a hologram optical element formed in the waveguide, and An image projection method, wherein an image of the spatial modulator is projected on a retina by illuminating the spatial modulator, which is disposed near or in close contact with a light-transmitting substrate, with the diffracted light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10306331A JP2000122588A (en) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | Video projecting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10306331A JP2000122588A (en) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | Video projecting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000122588A true JP2000122588A (en) | 2000-04-28 |
Family
ID=17955830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10306331A Pending JP2000122588A (en) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | Video projecting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000122588A (en) |
-
1998
- 1998-10-13 JP JP10306331A patent/JP2000122588A/en active Pending
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Legal Events
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041019 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050329 |