[发明专利]扫描型图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用扫描镜扫描激光束的HMD(Head Mounted Display，头戴式显示器)等扫描型图像显示装置。

背景技术

以往，关于佩戴在使用者的头部进行图像显示的HMD(头戴式显示器)等图像显示装置，提出了各种方式，例如使用液晶元件或有机EL等像素型显示器件作为图像显示部的方式、二维扫描激光束而在眼睛的视网膜上直接显像的方式等。

在此种图像显示装置中，为了减轻使用者的佩戴负担能够长时间使用，要求显示装置整体小型且轻量。进而，如果以与一般所用的眼镜同等的设计构成图像显示装置，则能够像通常的眼镜那样始终佩戴着进行活动。

但是，要使画质越高、视角越广，则对于使用像素型显示器件的方式而言，使用显示部、将该显示部发出的光引导至眼镜的棱镜(prism)以及半透镜(half mirror)等接近眼睛的光学系统(eyepiece optical system)会大型化，因此难以实现小型轻量化。

而且，如上所述的大型接目镜光学系统在结构上是覆盖眼前，与眼镜相比，形状更接近护目镜或头盔，难以期望自然的佩戴感，因而难以实现普通的眼镜型图像显示装置。

另一方面，激光扫描方式的视网膜扫描型图像显示装置有如下优点，即：通过使用小型的MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System，微机电系统)镜器件，能够使图像显示装置极为小型。

进而，关于激光扫描方式的视网膜扫描型图像显示装置，还提出了通过使用全息镜(hologram mirror)来代替棱镜或半透镜，使接目镜光学系统薄型化，从而使装置整体构成为眼镜型(例如，参照日本专利公开公报特开平10-301055号)。

图8(A)至图8(C)表示此种激光扫描方式的图像显示装置的一个结构例。图8(A)是上述激光扫描方式的图像显示装置的俯视图，图8(B)是激光扫描方式的图像显示装置的侧视图，图8(C)是从眼睛一侧看到的激光扫描方式的图像显示装置的说明图。

图8(A)至图8(C)仅示出了使用者的头部以及扫描型图像显示装置的右半部，而在用双目观看时，呈左右对称的结构。

图8(A)至图8(C)所示的扫描型图像显示装置在镜腿11上搭载有射出激光束2的光源部1、二维扫描激光束2的扫描镜3以及控制这些部件的控制部14。

扫描型图像显示装置还具备眼镜镜片12以及形成在该眼镜镜片12的表面上的全息镜13。由扫描镜3投射至眼镜镜片12的激光束2被全息镜13反射而射入使用者的眼睛17，在视网膜上形成图像。全息镜13具有例如形成有李普曼体积型全息图(Lippmann volumehologram)的光聚合物层(photopolymer layer)。全息镜13具备仅反射激光束的波长的波长选择性，使用者能够同时看到外面的景色和由激光束描绘的图像这两者。

在上述的以往结构中，来自扫描镜3的激光束2不被使用者的脸部遮挡地照射全息镜13。因此，存在如下课题：激光束2以入射角α倾斜投射至眼镜镜片12，从而如图8(C)的倾斜投射区域8所示，投影在全息镜13上的图像会变形成梯形形状。

一般而言，当从相对于投射面倾斜的位置投影矩形影像时，由于在距离扫描中心较远的一侧，扫描光束会更扩大地投射，因此会成为近侧窄远侧宽的梯形状的投射区域。因而，当由全息镜13反射的光射入使用者的眼睛17而到达视网膜时，使用者所辨识出的图像也会变形为梯形。

通常，在正投影仪(front projector)等中，为了应对梯形失真而进行基于图像处理的修正。该修正是通过按照梯形的上底或下底中较短的一边的长度决定矩形的显示区域，在超出矩形区域的部分(以下称作无效扫描区域)不进行图像显示，由此能够对使用者显示如显示区域9(图8(C))那样的矩形的图像。

然而，该方法中，在投射区域扩展的一侧将图像缩小进行显示，因而可显示的分辨率降低。而且，无效区域越大，1帧时间内显示图像的时间就越短，图像越暗。为了保证辉度，必须提高光源的光输出，因而功耗将增大。

针对此类课题，提出了一种控制扫描镜的驱动振幅或驱动速度，以修正扫描区域的形状及扫描线间隔的方案(例如，参照日本专利公开公报特开2007-199251号)。