(57)【要約】【課題】ウエアラブルディスプレイにおいて、ユーザの目に対する負担を軽減し、小型軽量の画像表示装置を提供すること。【解決手段】本発明は、外部のレーザ光源１１から出力されるレーザ光を本体筐体１０内へ伝搬する光ファイバ２と、外部の画像生成装置１２で生成される画像信号を本体筐体１０内へ伝搬する信号ケーブル３と、本体筐体１０内に設けられ、信号ケーブル３によって伝搬して得た画像信号に基づき光ファイバ２で伝搬して得たレーザ光を変調する変調手段４と、本体筐体１０内に設けられ、変調手段４で変調したレーザ光を走査するスキャンミラー５と、本体筐体１０内に設けられ、スキャンミラー５で走査されたレーザ光を拡散させる拡散板６とを備える画像表示装置１である。【選択図】図１
2005338203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部のレーザ光源から出力されるレーザ光を本体筐体内へ伝搬する光伝搬手段と、
外部の画像生成装置で生成される画像信号を前記本体筐体内へ伝搬する電気信号伝搬手段と、
前記本体筐体内に設けられ、前記電気信号伝搬手段によって伝搬して得た前記画像信号に基づき前記光伝搬手段で伝搬して得た前記レーザ光を変調する変調手段と、
前記本体筐体内に設けられ、前記変調手段で変調したレーザ光を走査する走査手段と、
前記本体筐体内に設けられ、前記走査手段で走査されたレーザ光を拡散させる拡散手段と
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記変調素子は、前記画像信号に基づき前記レーザ光の回折光量を変化させる回折格子型空間変調素子から成る
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記変調素子は、微小反射鏡の変化によって前記レーザ光の強度を変化させる可動光学素子から成る
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記変調素子は、液晶によって前記レーザ光の強度を変化させる液晶素子から成る
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記本体筐体は、眼鏡型から成る
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記拡散手段を振動させる振動手段を備えている
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記拡散手段を回転させる回転手段を備えている
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項８】
外部のレーザ光源から出力されるレーザ光および外部の画像生成装置で生成される画像信号を本体筐体内へ伝搬する工程と、
前記本体筐体内に伝搬して得た前記画像信号に基づき前記レーザ光を変調する工程と、
前記本体筐体内において前記変調されたレーザ光を走査して拡散手段に画像を生成する工程と
を備えることを特徴とする画像表示方法。
【請求項９】
前記外部のレーザ光源から複数色のレーザ光を伝搬するにあたり、この複数色のレーザ光を時分割で切り替えて伝搬する
ことを特徴とする請求項８記載の画像表示方法。
【請求項１０】
前記レーザ光を変調する工程では、前記画像信号に基づき前記レーザ光の回折光量を変化させる
ことを特徴とする請求項８記載の画像表示方法。
【請求項１１】
前記レーザ光を変調する工程では、前記画像信号に基づき前記レーザ光の強度を変化させる
ことを特徴とする請求項８記載の画像表示方法。
【請求項１２】
前記拡散手段に画像を生成する際、該拡散手段を回転させる
ことを特徴とする請求項８記載の画像表示方法。
【請求項１３】
前記拡散手段に画像を生成する際、該拡散手段を振動させる
ことを特徴とする請求項８記載の画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部に設けられたレーザ光源からレーザ光を取り込んで、外部の画像生成装置で生成された画像信号に基づき本体筐体でレーザ光を変調し、これを走査することで画像を生成する画像表示装置および画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＴ技術が普及し、部屋に限らず屋外でもパーソナルコンピュータ等の電子機器を扱うような時代となってきている。このため、どこでも見ることができるウエアラブルディスプレイの実現化が求められている。ウエアラブルディスプレイとしては、ＬＣＤ（液晶表示装置）を用いたものが実現されているが、かなりの体積および重量を伴い長時間身に付けているのは耐え難いものがある。そこで、これを解決するために、レーザ光を用いた光学系が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、ＲＧＢのレーザを合波し、人間の網膜上で結像させて絵を映し出すというものである。
【０００３】
【特許文献１】特許第２９３２６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このように人間の網膜上で結像させる方法では、人間の目に直接レーザ光が照射されることから、目に対する負担を考慮した照射量の制御が必要となる。このため、画像表示に必要な光量を十分に得ることができずに画質劣化を生じさせる原因となっている。また、ウエアラブルディスプレイではユーザが装着して使用するため、極力重量を低減する必要があるが、光源や複雑な光学素子が組み込まれてしまうと重量の増加を招くことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、外部のレーザ光源から出力されるレーザ光を本体筐体内へ伝搬する光伝搬手段と、外部の画像生成装置で生成される画像信号を本体筐体内へ伝搬する電気信号伝搬手段と、本体筐体内に設けられ、電気信号伝搬手段によって伝搬して得た画像信号に基づき光伝搬手段で伝搬して得たレーザ光を変調する変調手段と、本体筐体内に設けられ、変調手段で変調したレーザ光を走査する走査手段と、本体筐体内に設けられ、走査手段で走査されたレーザ光を拡散させる拡散手段とを備える画像表示装置である。
【０００６】
また、本発明は、外部のレーザ光源から出力されるレーザ光および外部の画像生成装置で生成される画像信号を本体筐体内へ伝搬する工程と、本体筐体内に伝搬して得た画像信号に基づきレーザ光を変調する工程と、本体筐体内において変調されたレーザ光を走査して拡散手段に画像を生成する工程とを備える画像表示方法である。
【０００７】
このような本発明では、画像を生成するためのレーザ光源を外部に配置し、この外部のレーザ光源から出力されるレーザ光を本体筐体内へ伝搬するため、レーザ光源を本体筐体に備える必要がなくなる。また、本体筐体内に伝搬して得たレーザ光を外部の画像生成装置で生成される画像信号に基づき変調し、走査して拡散手段で拡散させることから、映像となったレーザ光のコヒーレンス性を拡散手段で低減できるようになる。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明によれば、外部からレーザ光を取り込んで映像にするため、本体筐体を非常に小型化することができる。これにより、例えばサングラスタイプのウエアラブルディスプレイを小型軽量化することが可能となる。また、レーザ光による描画方式であるが、拡散手段を介したリアプロジェクション方式によりレーザ光のコヒーレンス性を低減でき、コヒーレンス性の高いレーザ光が目に直接入射されるのを防止することが可能となる。よって、十分な光量であっても目に対する負担を大幅に軽減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係る画像表示装置を説明する模式図である。すなわち、本実施形態に係る画像表示装置１は、外部のレーザ光源１１から出力されるレーザ光を本体筐体１０内へ伝搬する光ファイバ（光伝搬手段）２と、外部の画像生成装置１２で生成される画像信号を本体筐体１０内へ伝搬する信号ケーブル（電気信号伝搬手段）３と、本体筐体１０内に設けられるレンズＬ１、変調手段４、レンズＬ２、スキャンミラー（走査手段）５および拡散板６を備えている。
【００１０】
外部のレーザ光源１１としては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に対応したレーザ光を出射できるもので、半導体レーザや固体レーザを用いる。例えば、Ｒ（赤）のレーザ光を出射する光源としては半導体レーザを用い、また、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のレーザ光を出射する光源としては例えばＳＨＧ（第２高調波発生：second harmonic generation）レーザを用いる。
【００１１】
外部の画像生成装置１２は、ＤＶＤプレーヤ等の画像信号を出力できる機器であり、画像信号のほか、必要に応じて音声信号も出力する。本実施形態の画像表示装置１は、これら外部のレーザ光源１１や画像生成装置１２から出力されるレーザ光および画像信号を取り込み、取り込んだレーザ光を画像信号に応じて変調して映像出力できるようになっている。
【００１２】
レーザ光源１１から出力されたレーザ光は光ファイバ２を介して本体筐体１０に取り込まれ、レンズＬ１でライン状にして変調手段４へ照射される。変調手段４は、外部の画像生成装置１２から送られる画像信号に基づきレンズＬ１から照射されるレーザ光を変調する素子であり、例えば回折格子型空間変調素子であるＧＬＶ（Grating Light Valve）素子を用いる。
【００１３】
レンズＬ２は、ＧＬＶ素子から成る変調手段４で変調されたレーザ光のうち回折光だけを通すフィルタを内蔵したレンズである。レンズＬ２の後段にはレーザ光を走査するスキャンミラー５が設けられており、スキャンミラー５は例えば回転式であり、ここで走査されたレーザ光が拡散板６に照射される。
【００１４】
拡散板６にはスキャンミラー５によって走査された２次元の画像が照射され、ユーザはこの拡散板６を透過した画像を参照することになる。つまり、本実施形態では、レーザ光の変調および走査で生成した２次元の画像を拡散板６の背面から参照することになり、拡散板６によってレーザ光のコヒーレンス性を低下させた状態の画像を見ることになる。これにより、レーザ光による画像でありながらユーザの目に負担をかけることなく画像を表示できるようになる。
【００１５】
図２は、変調手段として適用するＧＬＶ素子を説明する模式図である。ＧＶＬ素子から成る変調素子４は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて基板４０上にリボン状の光回折格子を一列に形成したもので、図中拡大図に示すように、例えば６本のリボンによって１画素分を構成している。この６本のリボンは３本が固定リボン４１、３本が可動リボン４２となっており、交互に配置されている。
【００１６】
可動リボン４２は下部電極４３との通電によって可動し、固定リボン４１との間で段差をつけることができる。したがって、可動リボン４２への通電が行われない場合には全てのリボンが同一平面となり、入射したレーザ光をそのまま反射することになる。一方、可動リボン４２への通電が行われるとリボンの段差によって回折格子を構成し、入射したレーザ光に対して角度をもった回折光を生成する。これにより、回折光の強度を回折格子の深さに依存して変調できるようになる。
【００１７】
なお、本実施形態の画像表示装置では、ＧＬＶ素子のようなレーザ光の回折光量によって変調を行う変調素子のほか、図３に示すような微小反射鏡の変化によってレーザ光の強度を変化させる可動光学素子や、液晶によってレーザ光の強度を変化させる液晶素子を用いることも可能である。
【００１８】
変調素子４に入射するレーザ光は、ＲＧＢの各レーザ光を合波したものでも、個別にしたものであってもよい。個別に入射する場合、各色のレーザ光に対応して複数の変調素子４を設けてもよいが、小型化および構造の簡素化の観点から、１つの変調素子４で複数の色のレーザ光に対応させてもよい。この場合、ＲＧＢの各レーザ光を時分割で切り替えて伝搬し、１つの変調素子４へ入射するようにする。
【００１９】
図４は、時分割によるレーザ光の入射タイミングを説明する図である。この例では、Ｒ（赤）のレーザ光、Ｇ（緑）のレーザ光、Ｂ（青）のレーザ光の順で1/40(sec)を３分割し、1/120(sec)ずつ切り替えて送るようにする。このように時分割で複数の色のレーザ光を伝搬することにより１つの変調素子４であってもＲＧＢに対応した画像生成によってカラー画像を表示できるようになる。また、１つの変調素子４で済むことから小型化、軽量化を図ることが可能となる。さらに、複数の色に対応したレーザ光をパルス状にして時分割で送るため、連続して出射する場合に比べて消費電力の低減を図ることも可能となる。
【００２０】
本実施形態の画像表示装置１では、拡散板６に投射したレーザ光による画像の透過光をユーザが見ることで、レーザ光のコヒーレンス性を低減して目に負担をかけることなく高精細な画像を表示しているが、レーザ光のコヒーレンス性をさらに低減する目的から、拡散板６を面と垂直な軸を中心として回転させたり、拡散板６を面方向に振動させるようにしてもよい。
【００２１】
図５は、本実施形態の画像表示装置における適用例を説明する模式図である。データや映像のソースを送る画像生成装置１２およびレーザ光源１１が外部にあり、本体筐体１０としてサングラスタイプの筐体を用意して、その筐体内にレンズＬ１、Ｌ２、変調素子４、スキャンミラー５および拡散板６を組み込む。
【００２２】
この例では、画像生成装置１２の内部にＲＧＢのレーザ光源１２が一体的に組み込まれており、画像生成装置１２から光ファイバ３および信号ケーブル２が一体となったケーブルをサングラスタイプの本体筐体１０に接続している。
【００２３】
ここでは半導体レーザを用いた例で示してあるが、固体レーザ等小型化ができるものであれば良い。レンズＬ１、Ｌ２やＧＬＶ素子から成る変調素子４、スキャンミラー５、拡散板６は例えばサングラスのツルの部分に組み込まれており、変調素子４で変調されたレーザ光はスキャンミラー５で走査されて２次元的に拡散板６へ投影される。この拡散板６でレーザ光のコヒーレンスを十分に落とすことできる。
【００２４】
レンズＬ１としては、ＧＬＶ素子から成る変調素子４に対して線状のレーザ光を照射できる光学系であり、例えば０．５インチ長のＧＶＬ素子を用いる場合、長さ０．５インチ（約１２．７ｃｍ）×幅１０μｍ程度のレーザ光を形成する。
【００２５】
変調素子４であるＧＬＶ素子は１次元変調素子であり、例えば一列１０８０画素分に相当するリボン状回折格子を備えている。レンズＬ２は、ＧＬＶ素子による変調素子４からの回折光のみを分離してスキャンミラー５へ送る光学系である。スキャンミラー５は、変調素子４から送られる１次元画像に対して垂直な方向にスキャンを行う。スキャン周波数は例えば120Hzである。スキャンミラー５によってスキャンされた画像は拡散板６上で結像することになる。
【００２６】
サングラスタイプの本体筐体１０には図示しない光学系が設けられ、ユーザがサングラスをかけることで拡散板６の裏側からの映像をユーザが参照できるようになっている。ユーザは、サングラスタイプの本体筐体１０にケーブルを接続した後、眼鏡をかけるようにして装着する。この状態で画像生成装置１２によって映像ソースを再生すると、このソースに応じたレーザ光の変調画像が拡散板６に映し出され、拡散板６を介した映像を参照できるようになる。
【００２７】
ユーザは、拡散板６を介してリアプロジェクション方式で映像を見ることになるため、レーザ光による描画映像であってもコヒーレンス性の低下した映像を参照でき、目に対する負担をかけることなく画像を楽しむことができる。なお、先に説明したように、拡散板６を面と垂直な軸を中心として回転させたり、拡散板６を面方向に振動させることで、さらにレーザ光のコヒーレンス性を低下させることが可能となる。また、本体筐体１０にはレーザ光源が設けられていないため、サングラスタイプの本体筐体１０の小型軽量化を図ることができ、携帯性の向上や装着時の疲労感を低減できる。
【００２８】
なお、画像生成装置１２から画像信号とともに音声信号が送られる場合には、サングラスのツルの部分に小型スピーカーや骨伝導スピーカーを設けることで、映像とともに音声を聞くことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態に係る画像表示装置を説明する模式図である。
【図２】変調手段として適用するＧＬＶ素子を説明する模式図である。
【図３】可動光学素子を用いる例を説明する模式図である。
【図４】時分割によるレーザ光の入射タイミングを説明する図である。
【図５】本実施形態の画像表示装置における適用例を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…画像表示装置、２…光ファイバ、３…信号ケーブル、４…変調素子、５…スキャンミラー、６…拡散板、１０…本体筐体、１１…レーザ光源、１２…画像生成装置、Ｌ１…レンズ、Ｌ２…レンズ
【図１】
2005338203.tif 000003
【図２】
2005338203.tif 000004
【図３】
2005338203.tif 000005
【図４】
2005338203.tif 000006
【図５】
2005338203.tif 000007