JP7078985B2

JP7078985B2 - Image projection device

Info

Publication number: JP7078985B2
Application number: JP2018112079A
Authority: JP
Inventors: 誠鈴木; 誠治森野; 千鶴金子
Original assignee: QD Laser Inc
Current assignee: QD Laser Inc
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2022-06-01
Anticipated expiration: 2038-06-12
Also published as: JP2019215419A

Description

本発明は、画像投影装置に関し、例えば網膜に画像を投影する画像投影装置である。 The present invention relates to an image projection device, for example, an image projection device that projects an image onto the retina.

レーザ光等の光線を走査することで網膜に直接画像を投影する画像投影装置が知られている（例えば特許文献１、２）。これらの画像投影装置において、走査されたレーザ光等の光線を、網膜に反射する投影ミラーに回折格子を設けることが知られている（例えば特許文献１）。 An image projection device that directly projects an image onto the retina by scanning a light beam such as a laser beam is known (for example, Patent Documents 1 and 2). In these image projection devices, it is known that a diffraction grating is provided on a projection mirror that reflects light rays such as scanned laser light on the retina (for example, Patent Document 1).

国際公開第２０１４／１９２４７９号International Publication No. 2014/192479 特開２０１８－０００６１９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-000619

しかしながら、投影ミラーにおいて光線が屈折率の異なる複数の層を通過すると、ゴースト画像が網膜に投影されてしまうことがある。 However, when light rays pass through a plurality of layers having different refractive indexes in a projection mirror, a ghost image may be projected on the retina.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ゴースト画像が網膜に投影されることを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the projection of a ghost image on the retina.

本発明は、光源から出射された光線を２次元に走査する走査部と、走査された光線が入射される側から、前記走査された光線を透過させる第１レンズ部と、前記入射される側に回折格子を有する回折素子と、前記走査された光線を透過させ前記回折素子と屈折率の異なる第２レンズ部と、前記走査された光線を反射する反射面と、を含む複数の層を備え、前記反射面と前記回折素子とは、前記走査された光線を眼球の水晶体またはその近傍に収束するような正の集光パワーを有し、前記走査された光線を前記眼球内の網膜に反射させることにより、画像を前記網膜上に投影する投影ミラーと、前記投影ミラーに前記光線のＰ偏光成分を透過させるとともに前記光線のＳ偏光成分を減少させるように前記光源から出射された光線を偏光させる偏光部と、を備える画像投影装置である。
The present invention has a scanning unit that scans a light ray emitted from a light source in two dimensions, a first lens unit that transmits the scanned light ray from the side on which the scanned light ray is incident, and the incident side. A plurality of layers including a diffractive element having a diffractive grid, a second lens portion that transmits the scanned light ray and has a different refractive index from the diffractive element, and a reflecting surface that reflects the scanned light ray. The reflecting surface and the diffractive element have a positive condensing power such that the scanned light beam is focused on or in the vicinity of the crystal body of the eyeball, and the scanned light ray is reflected on the retina in the eyeball. By causing the projection mirror to project an image onto the retina, and the light beam emitted from the light source so as to transmit the P-polarization component of the light ray through the projection mirror and reduce the S-polarization component of the light ray. It is an image projection device including a polarizing unit for polarizing.

上記構成において、前記変更部は、前記走査された光線が、前記第１レンズ部、前記回折素子および前記第２レンズ部を透過して前記反射面において反射した後に前記第２レンズ部と前記回折素子との界面において反射することを抑制する構成とすることができる。 In the above configuration, the modified portion is the second lens portion and the diffraction after the scanned light beam is transmitted through the first lens portion, the diffraction element and the second lens portion and reflected on the reflection surface. It can be configured to suppress reflection at the interface with the element.

上記構成において、前記投影ミラーは前記眼球の前方に配置され、前記走査された光線は前記投影ミラーに斜めから入射する構成とすることができる。 In the above configuration, the projection mirror may be arranged in front of the eyeball, and the scanned light beam may be obliquely incident on the projection mirror.

上記構成において、前記投影ミラーは、光を透過させるレンズとして機能する構成とすることができる。 In the above configuration, the projection mirror may be configured to function as a lens that transmits light.

上記構成において、前記走査された光線を減光する減光フィルタを備える構成とすることができる。 In the above configuration, a dimming filter for dimming the scanned light rays may be provided.

本発明によれば、ゴースト画像が網膜に投影されることを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the projection of the ghost image on the retina.

図１は、実施例１に係る画像投影装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of the image projection device according to the first embodiment. 図２は、実施例１における投影ミラーの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the projection mirror according to the first embodiment. 図３は、比較例１に係る投影ミラーの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the projection mirror according to Comparative Example 1. 図４は、実施例１に係る投影ミラーの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the projection mirror according to the first embodiment. 図５は、実施例１の変形例１に係る画像投影装置のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of the image projection device according to the first modification of the first embodiment.

以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、実施例１に係る画像投影装置のブロック図である。図１に示すように、ユーザの眼球７０から投影ミラー２０の方向をＺ方向、Ｚ方向に直交するＸＹ平面に投影ミラー２０に入射する光線５２の進行方向を投影した方向をＸ方向とする。画像投影装置１００は、光源１０、走査ミラー１２、反射ミラー１４、偏光フィルタ１６、投影ミラー２０、制御部３０および画像入力部３２を備えている。 FIG. 1 is a block diagram of the image projection device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the direction of the projection mirror 20 is defined as the Z direction from the user's eyeball 70, and the direction in which the traveling direction of the light ray 52 incident on the projection mirror 20 is projected onto the XY plane orthogonal to the Z direction is defined as the X direction. The image projection device 100 includes a light source 10, a scanning mirror 12, a reflection mirror 14, a polarizing filter 16, a projection mirror 20, a control unit 30, and an image input unit 32.

画像投影装置１００は、例えば眼鏡型のヘッドマウントディスプレイである。光源１０は、例えば眼鏡のツルに設置されている。投影ミラー２０は、例えばハーフミラーとすれば眼鏡のレンズとしても機能する。制御部３０および画像入力部３２は、例えばツルに設けられている。制御部３０および画像入力部３２は、ヘッドマウントディスプレイに設けられずに外部装置（例えば携帯端末）に設けられていてもよい。光源１０、制御部３０および画像入力部３２は、眼鏡と別体に設けられた専用ボックスなどに収容されてもよい。 The image projection device 100 is, for example, a spectacle-type head-mounted display. The light source 10 is installed, for example, on the vine of eyeglasses. The projection mirror 20 also functions as a lens for eyeglasses if it is a half mirror, for example. The control unit 30 and the image input unit 32 are provided on, for example, a vine. The control unit 30 and the image input unit 32 may be provided in an external device (for example, a mobile terminal) instead of being provided in the head-mounted display. The light source 10, the control unit 30, and the image input unit 32 may be housed in a dedicated box or the like provided separately from the glasses.

画像入力部３２は、図示しないカメラおよび／または録画機器などから画像データが入力される。制御部３０は、画像データに基づき光源１０を制御する。制御部３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムと協働し処理を行ってもよい。制御部３０は、専用に設計された回路でもよい。 Image data is input to the image input unit 32 from a camera and / or a recording device (not shown). The control unit 30 controls the light source 10 based on the image data. In the control unit 30, a processor such as a CPU (Central Processing Unit) may cooperate with the program to perform processing. The control unit 30 may be a circuit designed exclusively for the control unit 30.

光源１０は、光線５０として、例えば赤色レーザ光（波長：６１０ｎｍ～６６０ｎｍ程度）、緑色レーザ光（波長：５１５ｎｍ～５４０ｎｍ程度）および青色レーザ光（波長：４４０ｎｍ～４８０ｎｍ程度）を出射する。赤色、緑色および青色レーザ光を出射する光源１０として、例えばＲＧＢ（赤・緑・青）それぞれのレーザダイオードチップと３色合成デバイスとマイクロコリメートレンズとが集積された光源が挙げられる。また光源１０は１つの光源であり単一の波長のレーザ光を出射してもよい。 The light source 10 emits, for example, a red laser light (wavelength: about 610 nm to 660 nm), a green laser light (wavelength: about 515 nm to 540 nm), and a blue laser light (wavelength: about 440 nm to 480 nm) as the light beam 50. Examples of the light source 10 that emits red, green, and blue laser light include a light source in which an RGB (red, green, and blue) laser diode chip, a three-color synthesis device, and a microcolimating lens are integrated. Further, the light source 10 is one light source and may emit a laser beam having a single wavelength.

走査ミラー１２は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）であり、光線５０を２次元に走査する。走査された光線５１は反射ミラー１４で反射され、偏光フィルタ１６を透過する。偏光フィルタ１６は、光線５１を電界の振動方向がＸＺ平面となるように直線偏光させる。偏光された光線５２は投影ミラー２０に照射される。 The scanning mirror 12 is, for example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), and scans the light beam 50 in two dimensions. The scanned light ray 51 is reflected by the reflection mirror 14 and passes through the polarizing filter 16. The polarization filter 16 linearly polarizes the light ray 51 so that the vibration direction of the electric field is the XZ plane. The polarized light ray 52 is applied to the projection mirror 20.

投影ミラー２０は、ユーザの眼球７０の正面に配置され、正の集光パワーを有している。投影ミラー２０は、光線５２を水晶体７６内または近傍に収束させ、網膜７４近傍に合焦させる。これにより、網膜７４に画像が投影される。投影ミラー２０は、積層された複数の層２０ａから２０ｄを有している。複数の層２０ａから２０ｄのうち少なくとも２層の屈折率は互いに異なる。このように、屈折率の異なる層２０ａから２０ｄを重ねることによって、光線の屈折角度設定の自由度が高まり、ひとつの層では実現できない角度で光線を屈折させることもできるようになる。 The projection mirror 20 is arranged in front of the user's eyeball 70 and has a positive focusing power. The projection mirror 20 converges the light beam 52 into or near the crystalline lens 76 and focuses it near the retina 74. As a result, an image is projected on the retina 74. The projection mirror 20 has a plurality of laminated layers 20a to 20d. The refractive indexes of at least two of the plurality of layers 20a to 20d are different from each other. By stacking the layers 20a to 20d having different refractive indexes in this way, the degree of freedom in setting the refraction angle of the light rays is increased, and the light rays can be refracted at an angle that cannot be realized by one layer.

図２は、実施例１における投影ミラーの断面図である。図２に示すように、投影ミラー２０では、＋Ｚ側から反射膜２１、レンズ２４（または透過型光学部品）、回折素子２６およびレンズ２８（または透過型光学部品）が積層されている。反射膜２１とレンズ２４との間の界面は光線を反射する反射面２２として機能する。回折素子２６の－Ｚ側の面には回折格子２５となる凹凸が形成されている。凹凸で形成される回折格子２５の回折パターンは、図２のＸＹ平面上で、直線状だけでなく、曲線状であってもよく、回折の特性に応じてさまざまなパターンが考えられる。回折素子２６とレンズ２８との間には空気層等の気体層２３が設けられている。レンズ２８の＋Ｚ側の面には回折格子２５となる凹凸は形成されていない。回折素子２６とレンズ２８との間に気体層２３は設けられておらず、レンズ２８の＋Ｚ側の面と回折素子２６の－Ｚ側の面との界面により回折格子２５を形成してもよい。レンズ２４、回折素子２６、気体層２３およびレンズ２８は、それぞれ屈折率が異なっており、図１の層２０ａから２０ｄに対応する。回折素子２６とレンズ２４との間には空気層等の気体層２３が設けられていてもよい。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the projection mirror according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, in the projection mirror 20, a reflective film 21, a lens 24 (or a transmissive optical component), a diffraction element 26, and a lens 28 (or a transmissive optical component) are laminated from the + Z side. The interface between the reflective film 21 and the lens 24 functions as a reflecting surface 22 that reflects light rays. The surface of the diffraction element 26 on the −Z side is formed with irregularities that serve as a diffraction grating 25. The diffraction pattern of the diffraction grating 25 formed by the unevenness may be not only linear but also curved on the XY plane of FIG. 2, and various patterns can be considered depending on the diffraction characteristics. A gas layer 23 such as an air layer is provided between the diffractive element 26 and the lens 28. The surface of the lens 28 on the + Z side is not formed with irregularities that serve as a diffraction grating 25. The gas layer 23 is not provided between the diffraction element 26 and the lens 28, and the diffraction grating 25 may be formed by the interface between the + Z side surface of the lens 28 and the −Z side surface of the diffraction element 26. .. The lens 24, the diffractive element 26, the gas layer 23, and the lens 28 have different refractive indexes, and correspond to the layers 20a to 20d in FIG. A gas layer 23 such as an air layer may be provided between the diffractive element 26 and the lens 24.

レンズ２４および２８は、ユーザが＋Ｚ方向を視認するためのレンズとして機能する。反射面２２の曲率およびレンズ２８の－Ｚ側の表面の曲率は、投影ミラー２０がレンズとして機能するように設計する。回折格子２５は、光線５２を網膜７４に照射するための集光パワーを有するように設計する。これにより、投影ミラー２０をレンズとして機能させることができる。 The lenses 24 and 28 function as lenses for the user to visually recognize the + Z direction. The curvature of the reflective surface 22 and the curvature of the surface of the lens 28 on the −Z side are designed so that the projection mirror 20 functions as a lens. The diffraction grating 25 is designed to have a condensing power for irradiating the retina 74 with the light beam 52. As a result, the projection mirror 20 can function as a lens.

また、レンズ２４と２８との間に回折素子２６を設けることで、レンズ２４と回折素子２６との間の界面およびレンズ２８の＋Ｚ側の面を略平面とすることができる。これにより、回折素子２６の製造が容易となる。また、回折素子２６とレンズ２８との間に気体層２３を設けることで、レンズ２８の＋Ｚ側の面を略平面とすることができる。よって、レンズ２８の製造が容易となる。 Further, by providing the diffractive element 26 between the lenses 24 and 28, the interface between the lens 24 and the diffractive element 26 and the surface on the + Z side of the lens 28 can be made a substantially flat surface. This facilitates the manufacture of the diffractive element 26. Further, by providing the gas layer 23 between the diffraction element 26 and the lens 28, the surface of the lens 28 on the + Z side can be made a substantially flat surface. Therefore, the lens 28 can be easily manufactured.

投影ミラー２０をレンズとして用いない場合であっても、反射面２２のみの集光パワーでは光線５２を網膜７４に照射するには不十分な場合がある。このような場合、回折格子２５と反射面２２とで所望の集光パワーを得ることができる。また、光線５２は回折格子２５を２回透過するため、集光パワーを大きくしやすくなる。これにより、回折格子２５のピッチを微細加工しなくてもよくなる。 Even when the projection mirror 20 is not used as a lens, the condensing power of only the reflecting surface 22 may not be sufficient to irradiate the retina 74 with the light beam 52. In such a case, a desired focusing power can be obtained from the diffraction grating 25 and the reflecting surface 22. Further, since the light beam 52 passes through the diffraction grating 25 twice, it becomes easy to increase the focusing power. This eliminates the need for microfabrication of the pitch of the diffraction grating 25.

図２では、１層の回折格子２５を示しているが、光源１０が複数の波長のレーザ光（例えば赤色、緑色および青色）を出射する場合、各レーザ光の波長に対応し複数の回折格子を積層してもよい。 FIG. 2 shows a single-layer diffraction grating 25, but when the light source 10 emits laser light having a plurality of wavelengths (for example, red, green, and blue), a plurality of diffraction gratings correspond to the wavelengths of each laser light. May be laminated.

図３は、比較例１に係る投影ミラーの断面図である。図３に示すように、投影ミラー２０は、反射面２２とレンズ２４、２８および回折素子２６を有している。回折格子２５の凸凹および気体層２３の図示を省略し、回折格子２５をレンズ２８と回折素子２６との界面で図示している。この例では、回折素子２６の屈折率がレンズ２４および２８より高い。比較例１では、偏光フィルタ１６が設けられていない。走査された光線５１は、光線５１の進行方向に直交する方向のうち様々な方向に偏光している。矢印５６は偏光方向を示す。偏光方向は電界の振動方向である。光線５１は、レンズ２８の表面５５ａからレンズ２８に入射する。光線５１は、レンズ２８と回折素子２６との界面５５ｂおよび回折素子２６とレンズ２４との界面５５ｃにおいて屈折する。光線５１は反射面２２で反射し、レンズ２４と回折素子２６との界面５５ｄで屈折する。なお、界面５５ｄは界面５５ｃと同じレンズ２４と回折素子２６との界面であるが、光線５１の通過する場所が異なるため界面５５ｃと異なる符号を付す。その後、光線５１は回折素子２６およびレンズ２８を通過し眼球の方向に出射される。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the projection mirror according to Comparative Example 1. As shown in FIG. 3, the projection mirror 20 has a reflecting surface 22, lenses 24, 28, and a diffractive element 26. The unevenness of the diffraction grating 25 and the illustration of the gas layer 23 are omitted, and the diffraction grating 25 is shown at the interface between the lens 28 and the diffraction element 26. In this example, the refractive index of the diffractive element 26 is higher than that of the lenses 24 and 28. In Comparative Example 1, the polarizing filter 16 is not provided. The scanned ray 51 is polarized in various directions among the directions orthogonal to the traveling direction of the ray 51. The arrow 56 indicates the direction of polarization. The polarization direction is the vibration direction of the electric field. The light ray 51 is incident on the lens 28 from the surface 55a of the lens 28. The light ray 51 is refracted at the interface 55b between the lens 28 and the diffractive element 26 and at the interface 55c between the diffractive element 26 and the lens 24. The light ray 51 is reflected by the reflecting surface 22 and refracted at the interface 55d between the lens 24 and the diffractive element 26. The interface 55d is the interface between the lens 24 and the diffractive element 26, which is the same as the interface 55c, but has a different reference numeral from the interface 55c because the place where the light ray 51 passes is different. After that, the light ray 51 passes through the diffractive element 26 and the lens 28 and is emitted in the direction of the eyeball.

光線５１は、表面５５ａ、界面５５ｂおよび５５ｃで反射され光線５４ａから５４ｃとなる。これらの光線５４ａから５４ｃは、光線５１とは異なりレンズ２４を透過し反射面２２で反射されていない。このため、光線５４ａから５４ｃは像を結ばず、ゴースト画像とはならない。 The light rays 51 are reflected by the surfaces 55a, the interfaces 55b and 55c, and become light rays 54a to 54c. Unlike the light rays 51, these light rays 54a to 54c pass through the lens 24 and are not reflected by the reflecting surface 22. Therefore, the rays 54a to 54c do not form an image and do not form a ghost image.

界面５５ｄで反射した光線５４ｄは反射面２２で反射し回折格子２５を通過する。光線５４ｄは、回折格子２５を光線５１と同じで２回通過する。このため、光線５４ｄの向かう方向は光線５１とほぼ同じとなる。よって、光線５４ｄは網膜７４に照射される可能性がある。光線５４ｄが網膜７４に照射されると光線５１による正像に対してのゴースト画像となる。 The light beam 54d reflected at the interface 55d is reflected by the reflecting surface 22 and passes through the diffraction grating 25. The light ray 54d passes through the diffraction grating 25 twice in the same manner as the light ray 51. Therefore, the direction of the light ray 54d is almost the same as that of the light ray 51. Therefore, the light beam 54d may irradiate the retina 74. When the light ray 54d irradiates the retina 74, it becomes a ghost image with respect to the normal image by the light ray 51.

図４は、実施例１に係る投影ミラーの断面図である。図４に示すように、投影ミラー２０に入射する光線５２が通過するように偏光フィルタ１６が設けられている。その他の投影ミラー２０の構成は図３と同じであり説明を省略する。偏光フィルタ１６を通過した光線５２の偏光方向は矢印５８のようにＸＺ平面方向である。光線５２の電界の振動方向はＸＺ平面方向である。投影ミラー２０に光線５２が入射するとき光線５２はＰ偏光である。すなわち、偏光フィルタ１６は光線５１内のＳ偏光成分を低減させる。このため、表面５５ａ、界面５５ｂから５５ｄにおいて、光線５２は反射し難くなる。特に、界面５５ｄにおいて光線５２が反射し難くなるため、比較例１の光線５４ｄのような光線が発生せずゴースト画像が抑制される。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the projection mirror according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the polarizing filter 16 is provided so that the light rays 52 incident on the projection mirror 20 pass through. Other configurations of the projection mirror 20 are the same as those in FIG. 3, and the description thereof will be omitted. The polarization direction of the light ray 52 that has passed through the polarization filter 16 is the XZ plane direction as shown by the arrow 58. The vibration direction of the electric field of the light ray 52 is the XZ plane direction. When the light ray 52 is incident on the projection mirror 20, the light ray 52 is P-polarized. That is, the polarization filter 16 reduces the S polarization component in the light ray 51. Therefore, the light rays 52 are less likely to be reflected at the surface 55a and the interfaces 55b to 55d. In particular, since the light rays 52 are less likely to be reflected at the interface 55d, the light rays like the light rays 54d of Comparative Example 1 are not generated and the ghost image is suppressed.

実施例１によれば、走査ミラー１２（走査部またはスキャナ）は光源１０から出射された光線５０を２次元に走査する。投影ミラー２０は、走査された光線５２が通過し少なくとも２層の屈折率が互いに異なり積層された複数の層２０ａから２０ｄを備え、光線５２を眼球７０内の網膜７４に反射させることにより、画像を網膜７４上に投影する。偏光フィルタ１６（偏光部またはポラライザ）は、投影ミラー２０にほぼＰ偏光の光線が入射するように光源１０から出射された光線を偏光させる。これにより、図４において説明したように、光線５２ではＳ偏光成分が減少しているため、界面５５ｄにおいて光線５２が反射し難くなる。これにより、光線５４ｄのような光線が発生せず、ゴースト画像を抑制できる。なお、偏光フィルタ１６はゴースト画像が抑制される程度にほぼＰ偏光させればよい。偏光フィルタ１６は、光源１０と走査ミラー１２との間に設けられ、光線５０を偏光させてもよい。 According to the first embodiment, the scanning mirror 12 (scanning unit or scanner) scans the light beam 50 emitted from the light source 10 in two dimensions. The projection mirror 20 includes a plurality of layers 20a to 20d in which the scanned light rays 52 pass through and at least two layers have different refractive indexes and are laminated, and the light rays 52 are reflected by the retina 74 in the eyeball 70 to form an image. Is projected onto the retina 74. The polarization filter 16 (polarizing unit or polarizer) polarizes the light rays emitted from the light source 10 so that the light rays having substantially P-polarization are incident on the projection mirror 20. As a result, as described with reference to FIG. 4, since the S polarization component is reduced in the light ray 52, it becomes difficult for the light ray 52 to be reflected at the interface 55d. As a result, a light ray such as the light ray 54d is not generated, and the ghost image can be suppressed. The polarization filter 16 may be substantially P-polarized to the extent that the ghost image is suppressed. The polarization filter 16 may be provided between the light source 10 and the scanning mirror 12 to polarize the light beam 50.

図２のように、複数の層２０ａから２０ｄは回折素子２６を含む。回折素子２６は、回折格子２５の回折パワーによって投影ミラー２０に集光パワーを与える。図３において比較例１の投影ミラー２０は、回折素子２６の回折パワーを最大に引き出すため、光線５１が回折素子２６を２回透過する積層構造であり、かつ回折素子２６をレンズ２４およびレンズ２８で挟む構造である。この構造において、界面５５ｄで反射された光線５４ｄは、光線５１と同様の光路をたどるので、網膜７４において光線５１による正像に近いところで像を結ぶこととなる。すなわち、ユーザはゴースト画像として認識してしまう。図４において実施例１の偏光フィルタ１６は、光線５２をＰ偏光とする（すなわち光線５２のＳ偏光成分を低減させる）。これにより、光線５２の界面５５ｄでの反射が抑制されるので、ゴースト画像を低減することができる。よって回折素子２６を設けた場合には、偏光フィルタ１６を設けることが好ましい。なお、回折格子２５を含まない投影ミラー２０においても層２０ａから２０ｄの屈折率が異なればゴースト画像が生成されうる。よって、偏光フィルタ１６を設けることが好ましい。 As shown in FIG. 2, the plurality of layers 20a to 20d include a diffractive element 26. The diffractive element 26 imparts condensing power to the projection mirror 20 by the diffractive power of the diffraction grating 25. In FIG. 3, the projection mirror 20 of Comparative Example 1 has a laminated structure in which the light ray 51 transmits the diffraction element 26 twice in order to maximize the diffraction power of the diffraction element 26, and the diffraction element 26 is transmitted to the lens 24 and the lens 28. It is a structure sandwiched between. In this structure, the light ray 54d reflected at the interface 55d follows the same optical path as the light ray 51, so that an image is formed on the retina 74 near the normal image by the light ray 51. That is, the user recognizes it as a ghost image. In FIG. 4, the polarizing filter 16 of the first embodiment makes the light ray 52 P-polarized (that is, reduces the S-polarized component of the light ray 52). As a result, the reflection of the light beam 52 at the interface 55d is suppressed, so that the ghost image can be reduced. Therefore, when the diffractive element 26 is provided, it is preferable to provide the polarizing filter 16. Even in the projection mirror 20 that does not include the diffraction grating 25, a ghost image can be generated if the refractive indexes of the layers 20a to 20d are different. Therefore, it is preferable to provide the polarizing filter 16.

図１のように、投影ミラー２０は眼球７０の前方に配置され、光線５２は投影ミラー２０に斜めから入射する。このように、投影ミラー２０を配置すると、ゴースト画像が生成されやすい。よって、偏光フィルタ１６を設けることが好ましい。また、このような配置では、投影ミラー２０に大きい集光パワーを持たせることになり回折格子２５を設けることになる。よって、偏光フィルタ１６を設けることが好ましい。 As shown in FIG. 1, the projection mirror 20 is arranged in front of the eyeball 70, and the light ray 52 is obliquely incident on the projection mirror 20. When the projection mirror 20 is arranged in this way, a ghost image is likely to be generated. Therefore, it is preferable to provide the polarizing filter 16. Further, in such an arrangement, the projection mirror 20 is provided with a large focusing power, and the diffraction grating 25 is provided. Therefore, it is preferable to provide the polarizing filter 16.

図２のように、投影ミラー２０は、光線５２が反射する反射面２２を備え、複数の層（レンズ２４、回折素子２６、気体層２３およびレンズ２８）は反射面２２より眼球７０側に位置する。このような配置では、図３のように反射面２２で反射した光線５２が界面５５ｄで反射し再度反射面２２で反射するとゴースト画像が生成されやすい。よって、偏光フィルタ１６を設けることが好ましい。 As shown in FIG. 2, the projection mirror 20 includes a reflecting surface 22 on which light rays 52 are reflected, and a plurality of layers (lens 24, diffractive element 26, gas layer 23, and lens 28) are located closer to the eyeball 70 than the reflecting surface 22. do. In such an arrangement, when the light rays 52 reflected by the reflecting surface 22 are reflected by the interface 55d and reflected again by the reflecting surface 22 as shown in FIG. 3, a ghost image is likely to be generated. Therefore, it is preferable to provide the polarizing filter 16.

投影ミラー２０は、光を透過させるレンズとして機能する。これにより、ユーザは、投影ミラー２０を介して正面を視認することができる。 The projection mirror 20 functions as a lens that transmits light. As a result, the user can visually recognize the front surface through the projection mirror 20.

偏光フィルタ１６は、光線５１のＳ偏光成分を低減させる。これにより、偏光フィルタ１６を通過した光線５２が界面５５ｄで反射され難くなる。よって、ゴースト画像が生成され難くなる。 The polarization filter 16 reduces the S polarization component of the light beam 51. As a result, the light rays 52 that have passed through the polarizing filter 16 are less likely to be reflected at the interface 55d. Therefore, it becomes difficult to generate a ghost image.

図２のように、複数の層２０ａから２０ｄは、レンズ２４（第１レンズ部）およびレンズ２８（第２レンズ部）と、レンズ２４と２８との間に設けられた回折素子２６と、を含む。図４のように、偏光フィルタ１６は、光線５１のＰ偏光成分を透過させるとともに光線５１のＳ偏光成分を低減させることによって、レンズ２４または２８と回折素子２６との境界における光線５２の反射を低減させる。これにより、ゴースト画像が生成され難くなる。 As shown in FIG. 2, the plurality of layers 20a to 20d include a lens 24 (first lens unit) and a lens 28 (second lens unit), and a diffraction element 26 provided between the lenses 24 and 28. include. As shown in FIG. 4, the polarization filter 16 transmits the P-polarization component of the light ray 51 and reduces the S-polarization component of the light ray 51 to reflect the light ray 52 at the boundary between the lens 24 or 28 and the diffractive element 26. Reduce. This makes it difficult to generate a ghost image.

［実施例１の変形例１］
図５は、実施例１の変形例１に係る画像投影装置のブロック図である。図５に示すように、実施例１の変形例１の画像投影装置１０２では、減光フィルタ１７は、偏光フィルタ１６と投影ミラー２０との間に設けられ、光線５２を減光する。減光フィルタ１７は、光源１０と偏光フィルタ１６との間に設けられ、光線５０または５１を減光してもよい。また、減光フィルタ１７は偏光フィルタ１６に張り合わせられていてもよい。このように、減光フィルタ１７は光線５０、５１または５２を減光する。これにより、光線５２の強度が小さくなる。界面５５ｄにおいて光線５２が反射し、図３のように光線５４ｄが網膜７４に像を結んだとしても、光線５４ｄの強度は非常に小さい。よって、ユーザはゴースト画像を認識し難くなる。なお、光線５０から５２の減光は、光線５０から５２を偏光させることによる減光より多く光線を減光することである。 [Modification 1 of Example 1]
FIG. 5 is a block diagram of the image projection device according to the first modification of the first embodiment. As shown in FIG. 5, in the image projection device 102 of the first modification of the first embodiment, the dimming filter 17 is provided between the polarizing filter 16 and the projection mirror 20 to dimm the light beam 52. The dimming filter 17 may be provided between the light source 10 and the polarizing filter 16 to dimm the light rays 50 or 51. Further, the dimming filter 17 may be attached to the polarizing filter 16. In this way, the dimming filter 17 dims the light rays 50, 51 or 52. As a result, the intensity of the light beam 52 is reduced. Even if the light ray 52 is reflected at the interface 55d and the light ray 54d forms an image on the retina 74 as shown in FIG. 3, the intensity of the light ray 54d is very small. Therefore, it becomes difficult for the user to recognize the ghost image. It should be noted that the dimming of the rays 50 to 52 is to dimm the light rays more than the dimming caused by polarizing the rays 50 to 52.

実施例１およびその変形例では、ヘッドマウントディスプレイを例に説明したが、画像投影装置１００は視覚検査装置でもよい。 Although the head-mounted display has been described as an example in the first embodiment and its modifications, the image projection device 100 may be a visual inspection device.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific examples, and various modifications and variations are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

１０光源
１２走査ミラー
１４反射ミラー
１６偏光フィルタ
１７減光フィルタ
２０投影ミラー
２０ａ－２０ｄ層
２１反射膜
２２反射面
２３気体層
２４、２８レンズ
２５回折格子
２６回折素子
３０制御部
３２画像入力部
５０、５１、５２、５４ａ－５４ｄ光線
７０眼球
７４網膜 10 Light source 12 Scanning mirror 14 Reflective mirror 16 Polarization filter 17 Dimming filter 20 Projection mirror 20a-20d layer 21 Reflective film 22 Reflective surface 23 Gas layer 24, 28 Lens 25 Diffractive grid 26 Diffractive element 30 Control unit 32 Image input unit 50, 51, 52, 54a-54d Ray 70 Eyeball 74 Reflex

Claims

A scanning unit that scans the light rays emitted from the light source in two dimensions,
From the side where the scanned light beam is incident, the first lens unit that transmits the scanned light ray, the diffractive element having a diffraction grid on the incident side, and the diffractive element that transmits the scanned light ray. It is provided with a plurality of layers including a second lens portion having a different refractive index from the lens and a reflecting surface for reflecting the scanned light beam, and the reflecting surface and the diffractive element refer to the scanned light beam as a crystal body of an eyeball. A projection mirror that has a positive focusing power that converges in the vicinity of the lens and projects an image onto the retina by reflecting the scanned light beam onto the retina in the eyeball.
A polarizing unit that transmits the P-polarized component of the light ray to the projection mirror and polarizes the light beam emitted from the light source so as to reduce the S-polarized component of the light ray.
An image projection device.

In the polarizing section, the scanned light beam passes through the first lens section, the diffractive element, and the second lens section and is reflected on the reflecting surface, and then the interface between the second lens section and the diffractive element. The image projection device according to claim 1, which suppresses reflection in the lens.

The image projection device according to claim 1 or 2, wherein the projection mirror is arranged in front of the eyeball, and the scanned light beam is obliquely incident on the projection mirror.

The image projection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the projection mirror functions as a lens that transmits light.

The image projection device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a dimming filter for dimming the scanned light beam.