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公開番号2023127227
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-09-13
出願番号2022030880
出願日2022-03-01
発明の名称映像投影装置
出願人福井県,国立大学法人福井大学
代理人
主分類G02B 27/02 20060101AFI20230906BHJP(光学)
要約【課題】本発明は、簡便な装置構成で、輝度が高く、スペックルノイズを低減した映像投影装置を提供する。
【解決手段】可視光のレーザ光を2次元に走査することで観察者に視認させる映像を射出する映像射出部と、入射した前記レーザ光が透過および散乱することで前記映像を投影する透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンに投影された前記映像を使用者の眼球に投影する投影レンズと、前記投影レンズを透過した光と外界との光を合波して、前記眼球に投影する合波光学素子とを少なくとも備え、前記映像射出部は前記透過型スクリーンに入射する前記レーザ光の入射角度を調整可能とする入射角調整機構を備えていることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
可視光のレーザ光を2次元に走査することで観察者に視認させる映像を射出する映像射出部と、入射した前記レーザ光が透過および散乱することで前記映像を投影する透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンに投影された前記映像を使用者の眼球に投影する投影レンズと、前記投影レンズを透過した光と外界との光を合波して、前記眼球に投影する合波光学素子とを少なくとも備えることを特徴とする映像投影装置。
続きを表示(約 600 文字)【請求項2】
前記映像射出部は、前記透過型スクリーンに入射する前記レーザ光の入射角度を調整可能とする入射角調整機構を備えていることを特徴とする請求項1に記載の映像投影装置。
【請求項3】
前記入射角調整機構は、前記透過型スクリーンを透過した前記レーザ光のうち透過時に散乱により拡散せず直進する非拡散成分のレーザ光である非拡散レーザ光が前記眼球に入射、あるいは非入射のどちらか選択可能とする機構を有することを特徴とする請求項1から2のいずれかに記載の映像投影装置。
【請求項4】
前記非拡散レーザ光と、前記透過型スクリーンに投影された前記映像を同時に視認できることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の映像投影装置。
【請求項5】
前記透過型スクリーンは、レーザ光を透過かつ散乱する透過散乱層を複数枚有し、ヘイズ値が異なる前記透過散乱層を重ねて構成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の映像投影装置。
【請求項6】
前記透過型スクリーンは、前記映像射出部から前記観察者までの光軸に対して観察者側となる面に前記透過散乱層を有し、前記透過散乱層を構成する各層のヘイズ値が前記光軸の観察者へ向かう方向に対して減少するようにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の映像投影装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザビームを用いた映像投影装置。とくに、眼鏡型ディスプレイ装置に関する。
続きを表示(約 1,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、HMD(Head Moundted Display)やスマートグラスと呼称される眼鏡型の映像投影装置として、プロジェクターと同様の手法である反射型液晶パネルを使用するLCOS方式やDMDデバイスを使用するDLP方式、小型・省電力化を目的に有機ELパネルを用いるOLED方式、マイクロLEDディスプレイを用いる方式、レーザ光源を用いるレーザ走査方式など数多くの方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2007-11168
特開2011-53353
特開2014-228805
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の液晶や有機ELを用いた表示素子では輝度が小さく、明所において映像の視認性に課題がある。
【0005】
マイクロLEDディスプレイは、高精細・高輝度を実現するためには高度な製造技術を必要とする。レーザ光源は、小型、省電力で、高輝度という特徴がある一方で、コヒーレント光であるため、スクリーンに映像を投影する場合において、スクリーンからの散乱光が干渉することで、スペックルノイズと呼ばれるランダムな干渉パターンが形成され、画質が低下するという課題がある。
【0006】
レーザ光源を使用した場合でも、スクリーンを使用せず使用者の網膜に直接映像を投影する網膜投影方式では、スペックルノイズは生じない。しかし、本方式ではマクスウェル視となるようにレーザ光を瞳孔に入射する必要があり、人間の平均的な瞳孔径は4mm程度であるため、光線の数ミリのズレにより映像が全く視認できなくなるという課題があり、眼球の動きに追従してレーザ光を走査するための機構が別途必要となる。
【0007】
上記の課題に鑑みて、本発明は、簡便な装置構成で、輝度が高く、スペックルノイズを低減した映像投影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
可視光のレーザ光を2次元に走査することで観察者に視認させる映像を射出する映像射出部と、入射した前記レーザ光が透過および散乱することで前記映像を投影する透過型スクリーンと、前記透過型スクリーンに投影された前記映像を使用者の眼球に投影する投影レンズと、前記投影レンズを透過した光と外界との光を合波して、前記眼球に投影する合波光学素子とを少なくとも備え、前記映像射出部は、前記透過型スクリーンに入射する前記レーザ光の入射角度を調整可能とする入射角調整機構を備えていることを特徴とする。
【0009】
前記入射角調整機構は、前記透過型スクリーンを透過した前記レーザ光のうち透過時に散乱により拡散せず直進する非拡散成分のレーザ光である非拡散レーザ光が前記眼球に入射、あるいは非入射のどちらか選択可能とする機構を有することを特徴とする。
【0010】
前記非拡散レーザ光と、前記透過型スクリーンに投影された前記映像を同時に視認できることを特徴とする。
(【0011】以降は省略されています)

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