本發(fā)明涉及掃描激光來投影能夠?qū)崿F(xiàn)立體視覺的圖像的投影裝置。

背景技術：

已知有使用多個微鏡顯示圖像的裝置。例如，在專利文獻1所記載的圖像顯示裝置中，來自光源的光被多個微鏡反射，獲得的部分光選擇地透過焦距不同的多個透鏡，由此顯示表現(xiàn)出縱深的圖像。

另外，已知有不僅能夠取得光的強度分布還能夠取得光的入射方向的信息的攝像裝置(光場相機)(例如，參照專利文獻2、3)。光場相機在攝像透鏡和攝像元件之間具有微透鏡陣列，通過使一個微透鏡對應于攝像元件的多個像素，來取得光的入射方向的信息。

另外，已知有與光場相機相反，基于光的強度分布和入射方向的信息，通過再現(xiàn)從某物體入射的光線來顯示能夠?qū)崿F(xiàn)立體視覺的圖像的光場顯示器。例如，在非專利文獻1中，記載了使用基于OLED(有機發(fā)光二極管)的擴散光源和微透鏡陣列的頭戴式NTE(near-to-eye)光場顯示器。

在非專利文獻2中，記載了通過排列多個光纖掃描儀而不是微透鏡，從各個光纖掃描儀出射各個角度的激光來投影圖像的三維顯示器。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2010-085621號公報

專利文獻2：日本特開2012-205111號公報

專利文獻3：日本特開2013-145982號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Douglas Lanman and David Luebke,“Near-Eye Light Field Displays,”in SIGGRAPH ASIA 2013,(Hong Kong,China,Nov.2013).

非專利文獻2：Brian T.Schowengerdt,Richard S.Johnston,C.David Melville,Eric J.Seibel,“3D Displays using Scanning Laser Projection,”SID Int.Symp.Digest Tech.Papers,Vol.43,641-643(2012).

技術實現(xiàn)要素：

例如，為了在便攜設備中實現(xiàn)高精細的三維顯示，考慮二維形狀地排列多個微型投影儀來形成光場。然而，這樣的話，難以將裝置小型化，制造成本也變高。因此，為了將小型且高精細的投影裝置搭載于便攜設備，需要同時實現(xiàn)微型投影儀本身的進一步的小型化和高精細化。

非專利文獻1的光場顯示器是比較小型的頭戴式裝置，但是為了擴大視野(field of view)，需要高分辨率且顯示面積大的高性能的微顯示器。另外，在非專利文獻1的光場顯示器中，由于從作為擴散型點光源的OLED的各像素向多方向出射光，因此該光也入射到微透鏡陣列中的相鄰的像素的微透鏡，從而產(chǎn)生交調(diào)失真，在顯示圖像中引起重影。

在此，本發(fā)明的目的在于，對于投影能夠?qū)崿F(xiàn)立體視覺的圖像的投影裝置，與不具有本構成的情況相比，將裝置更加小型化，并且將投影圖像更加高精細化。

投影裝置為掃描至少以紅色、綠色以及藍色為一組的激光來投影能夠?qū)崿F(xiàn)立體視覺的圖像的投影裝置，投影裝置的特征在于，具有：光源部，其出射激光；掃描部，其通過激光二維形狀地掃描投影區(qū)域；以及微透鏡陣列，其由通過掃描部掃描的激光入射的多個微透鏡構成，使激光的出射角度與向該微透鏡入射的入射位置相對應地發(fā)生變化，來創(chuàng)造出位置和方向被控制了的光線的場相應于投影的圖像而從該微透鏡的表面上的各點出射的狀態(tài)。

較佳地，上述投影裝置還具有投射透鏡，其使從光源部出射的激光作為準直光入射到掃描部。

較佳地，上述投影裝置還具有第2投射透鏡，其入射通過掃描部掃描的激光，使激光轉(zhuǎn)換為通過與入射角度相對應的位置的會聚光并入射到微透鏡陣列。

較佳地，上述投影裝置還具有控制部，其控制在第2投射透鏡和微透鏡陣列之間激光會聚的假想的顯示面上的激光的像的位置，以使投影的圖像的縱深位置被感知。

較佳地，在上述投影裝置中，第2投射透鏡和微透鏡陣列以第2投射透鏡后側焦面與微透鏡陣列的前側焦面大致重疊的間隔配置。

較佳地，在上述投影裝置中，掃描部為使激光反射且在投影區(qū)域上掃描的MEMS(Micro Electro Mechanical System)反射鏡，MEMS反射鏡與第2投射透鏡相距靠近第2投射透鏡的前側焦點位置的距離而被配置。

較佳地，在上述投影裝置中，光源部從多個光纖的出射端部出射多組激光，掃描部以不同組的同色激光的掃描像相互之間不重疊的方式，利用多組激光二維形狀地掃描投影區(qū)域。

較佳地，在上述投影裝置中，光源部具有：多個第1激光元件，其發(fā)出紅色激光；多個第1光纖，其分別對多個第1激光元件發(fā)出的紅色激光進行導波；多個第2激光元件，其發(fā)出綠色激光；多個第2光纖，其分別對多個第2激光元件發(fā)出的綠色激光進行導波；多個第3激光元件，其發(fā)出藍色激光；多個第3光纖，其分別對多個第3激光元件發(fā)出的藍色激光進行導波；以及光纖束組合器，其將多個第1光纖、多個第2光纖以及多個第3光纖的出射端部固定而形成光纖束，多個第1光纖、多個第2光纖以及多個第3光纖從出射端部出射多組激光。

較佳地，在上述投影裝置中，掃描部以不同組的同色激光的掃描像相互之間不重疊的范圍的掃描角，對構成投影區(qū)域的各部分區(qū)域，利用多組激光中與該部分區(qū)域?qū)募す膺M行掃描。

較佳地，在上述投影裝置中，光源部以各組的激光的掃描光線相互錯開的方式空出間隔來出射多組激光，掃描部利用多組激光同時地掃描投影區(qū)域。

根據(jù)上述投影裝置，與不具有本構成的情況相比，裝置能夠更加小型化，并且投影圖像能夠更加高精細化。

附圖說明

圖1為眼鏡型顯示器1的立體圖。

圖2為眼鏡型顯示器1的投影單元3的概略構成圖。

圖3A為光源部10的概略構成圖。

圖3B為激光模塊11的概略構成圖。

圖4A為表示圖2的等價光學系統(tǒng)的示意圖。

圖4B為用于說明圖4A的激光50的光束形狀的圖。

圖4C為用于說明圖4A的激光50的光束形狀的圖。

圖5A為表示用光纖束組合器12固定的各光纖的排列的實例的圖。

圖5B為用于說明掃描多組激光50的方法的實例的圖。

圖6為用于說明圖像能夠立體地看到的原理的圖。

圖7為說明掃描多組激光50的方法的另一實例的圖。

圖8為說明掃描多組激光50的方法的又一實例的圖。

圖9為另一投影部30A的概略構成圖。

圖10為表示圖9的等價光學系統(tǒng)的示意圖。

圖11為用于說明使用投影部30A的NTE光場顯示器的工作原理的圖。

圖12為表示投影部30A的機構的實例的立體圖。

圖13為表示投影部30A的機構的實例的側視圖。

圖14為表示投影部30A的機構的實例的部分放大圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，對投影裝置進行說明。但是，應當理解，本發(fā)明并不限定于附圖或以下所記載的實施方式中。

該投影裝置從多個光纖的出射端部出射至少以紅色激光、綠色激光以及藍色激光為1組的多組激光，將該激光二維形狀地掃描，使用微透鏡使該掃描光的角度發(fā)生變化。由此，該投影裝置創(chuàng)造出控制了位置和方向的大量光線從假想的顯示面上的各點出射的狀態(tài)，通過使該光線投影在使用者的視網(wǎng)膜上，投影能夠?qū)崿F(xiàn)對應于眼睛的再聚焦(refocusing)特性的立體感知的圖像。

該投影裝置能夠應用于例如，NTE(near-to-eye)光場顯示器的光學引擎部。在以下中，作為投影裝置的實例，對NTE的眼鏡型顯示器進行說明。但是，本說明書的投影裝置并不限于NTE顯示器，也能夠應用于其他形式的直視型的光場顯示器。

圖1為眼鏡型顯示器1的立體圖。眼鏡型顯示器1具有眼鏡型的框架2、投影單元3、3’以及半反射鏡4、4’。眼鏡型顯示器1被佩戴于使用者的頭部，使激光投影于使用者的視網(wǎng)膜而使其對圖像進行視覺辨認。

框架2與一般的眼鏡相同，具有能夠佩戴于頭部的形狀。投影單元3、3’具有大致L字狀的形狀，分別被安裝于左眼用和右眼用的透鏡部分。半反射鏡4、4’被安裝于投影單元3、3’的頂端部，以便在使用者將框架2佩戴于頭部時，分別與使用者的左眼以及右眼相對。由于為了進行自然的立體顯示，還需要以與眼睛的遠近調(diào)整功能聯(lián)動的方式再生雙眼視差，因此左眼用的投影單元3和右眼用的投影單元3’顯示考慮了雙眼視差的相互不同的圖像。由于投影單元3、3’都具有相同的構成，因此在以下中對投影單元3進行說明。

圖2為眼鏡型顯示器1的投影單元3的概略構成圖。投影單元3在內(nèi)部具有光源部10、投影部30以及控制部40。

光源部10出射以紅色(R)、綠色(G)以及藍色(B)的激光為1組的多組激光50。在圖2中，示出了3組激光50。投影部30使從光源部10出射的RGB激光50偏轉(zhuǎn)并入射到使用者的左眼60，在其視網(wǎng)膜上投影圖像。即，眼鏡型顯示器1使用使用者的視網(wǎng)膜作為投影面。使用者利用在視網(wǎng)膜上掃描的光，對與圖像信號相對應的圖像進行視覺辨認?？刂撇?0與被投影的圖像的圖像數(shù)據(jù)相對應地控制光源部10的RGB激光的發(fā)光時機以及發(fā)光強度。

如圖2所示，從投影部30出射的激光50由半反射鏡4反射而入射到使用者的左眼60，且外光51也透過半反射鏡4而入射到使用者的左眼60。即，眼鏡型顯示器1是將激光50的投影圖像與外光51的外景重疊地顯示的、所謂的透視型投影裝置。但是，這是一個實例，投影裝置沒有必要必須為透視型。

圖3A為光源部10的概略構成圖。光源部10具有激光模塊11R、11G、11B以及光纖束組合器12。

激光模塊11R經(jīng)由光纖陣列25R，出射例如波長640nm的紅色激光。激光模塊11G經(jīng)由光纖陣列25G，出射例如波長520nm的綠色激光。激光模塊11B經(jīng)由光纖陣列25B，出射例如波長460nm的藍色激光。如此，光源部10使用各顏色專用的激光模塊作為RGB各顏色的光源。由于激光模塊11R、11G、11B具有同樣的構成，在以下中對這些不進行區(qū)別，只稱為“激光模塊11”。

光纖束組合器12將來自各激光模塊的光纖陣列25R、25G、25B的端部包捆固定，形成光纖束。光纖束組合器12以例如各光纖在與激光的出射方向垂直的截面上形成正方排列或六方排列的方式，固定光纖陣列25R、25G、25B的端部。在以下中說明了例如，光纖陣列25R、25G、25B分別由9根單模光纖構成，光纖束組合器12包捆合計27根而形成光纖束的情況。多組(例如9組)RGB激光(合波光)從光纖束組合器12的端部(各光纖的出射端部)出射。

另外，也可以將由來自各個光纖陣列25R、25G、25B的每一根光纖導波的RGB激光通過熔接型光纖合束器在1根光纖中合波，出射多組RGB激光(合波光)?；蛘撸部梢詫⒐饫w束組合器12包捆的光纖束置換為多芯光纖。

圖3B為激光模塊11的概略構成圖。在激光模塊11中，為了多路復用(空間復用)相同波長(顏色)的光源，設有對應顏色的LD(激光二極管)陣列。作為主要的構成要素，激光模塊11具有硅基板20、LD陣列21、輔助基板23、光纖陣列25以及驅(qū)動器IC27。激光模塊11是，在也被稱為Si平臺的硅基板20的上表面安裝有LD陣列21、輔助基板23、光纖陣列25以及驅(qū)動器IC27的集成化激光模塊。

硅基板20具有例如十幾mm見方左右的大小。硅基板20例如為具有從上表面貫通至底面的硅貫通電極(through-silicon via：TSV)，通過集中配置于底面的焊料凸塊與未圖示的電路基板電連接的TSV型基板?；蛘?，硅基板20也可以為具有通過FPC(Flexible printed circuits柔性印刷電路)與未圖示的電路基板電連接的構造的基板。

LD陣列21由出射與激光模塊11對應的紅色、綠色或藍色激光的多個(例如9個)半導體激光元件構成。即，激光模塊11R的LD陣列21出射全部紅色的激光，激光模塊11G的LD陣列21出射全部綠色的激光，激光模塊11B的LD陣列21出射全部藍色的激光。另外，激光模塊11B(以及激光模塊11R、11G)的LD陣列21也可以為使用二次諧波的所謂的SHG激光元件。另外，也可以考慮成品率而在構成LD陣列21的激光元件的個數(shù)中保有冗余度。

輔助基板23為在下表面形成有用于保持光纖陣列25的槽的、例如“コ”字型的硅基板。輔助基板23接合于硅基板20，固定光纖陣列25的端部。另外，對于輔助基板23，也可以使用V槽基板代替“コ”字型基板。

光纖陣列25例如為分別對從LD陣列21出射的激光進行導波的單模光纖。在輔助基板23接合于硅基板20的狀態(tài)下，光纖陣列25的端部光耦合于LD陣列21的各激光元件。光纖陣列25的根數(shù)例如為與構成LD陣列21的激光元件的個數(shù)相同的9根。即，如上述那樣，光源部10具有9組3根RGB光纖，出射9組RGB激光。

另外，在構成光纖陣列25的各光纖的出射端部，可以分別熔接GI(Graded Index漸變式折射率)透鏡。從單模的各光纖出射的RGB激光為高斯光束，與各光纖的數(shù)值孔徑(NA：Numerical Aperture)相對應地發(fā)散。通過GI透鏡使各光纖的NA發(fā)生變化，由此控制出射的RGB激光的各波長的高斯光束的發(fā)散角。

驅(qū)動器IC27是驅(qū)動LD陣列21等的機構，至少包含對LD陣列21驅(qū)動所必要的電流供給進行控制的機構。驅(qū)動器IC27優(yōu)選為安裝有數(shù)字接口，另外若包括CPU以及存儲器等核心部分作為控制部則更加好。

再次參照圖2，對投影部30進行說明。投影部30具有投射透鏡31、MEMS反射鏡32、投射透鏡33、微透鏡陣列34、中繼透鏡35以及MEMS驅(qū)動器36。

從光源部10的構成光纖陣列25R、25G、25B的各光纖的出射端部出射的多組RGB激光50入射到投射透鏡31。投射透鏡31進行調(diào)整光束直徑和入射角度的作用，以使從光源部10出射的多組激光50照射到MEMS反射鏡32上。投射透鏡31同時將從光源部10出射的激光作為準直光入射到MEMS反射鏡32。

MEMS反射鏡32為掃描部的一個實例，其通過MEMS驅(qū)動器36在相互正交的兩軸方向上高速地搖動。MEMS反射鏡32使透過投射透鏡31的多組激光50在其鏡面上反射，在眼鏡型顯示器1的使用者的視網(wǎng)膜上二維形狀地掃描。MEMS反射鏡32的鏡面的大小例如為直徑左右。

投射透鏡33為第2投射透鏡的一個實例，被配置于MEMS反射鏡32和微透鏡陣列34之間，調(diào)整基于MEMS反射鏡32的多組激光50的掃描范圍。具體的，投射透鏡33使在MEMS反射鏡32上反射的多組激光50的光束以成為大致平行的方式入射到微透鏡陣列34上。即，投射透鏡33使由MEMS反射鏡32掃描的激光轉(zhuǎn)換為通過與其入射角度相對應的位置的準直光(角度位置轉(zhuǎn)換)而入射到微透鏡陣列34。作為投射透鏡33，可以使用與投射透鏡31焦距相同的透鏡，也可以使用與投射透鏡31焦距不同的透鏡。

微透鏡陣列34例如為多個微透鏡341以正方排列或六方排列二維形狀地連續(xù)反復配置而成的復眼狀透鏡。微透鏡陣列34使從MEMS反射鏡32經(jīng)由投射透鏡33入射的多組激光50的角度與向微透鏡341的入射位置相對應地變化(位置角度轉(zhuǎn)換)，來創(chuàng)造出光線與投影的圖像相對應地從微透鏡341的表面上的各點發(fā)散的狀態(tài)。

中繼透鏡35用于延長目視暫留(目鏡部與眼睛的距離)，以使透過微透鏡陣列34的多組激光50高效地入射到使用者的眼睛。另外，中繼透鏡35進行調(diào)整激光50的光束直徑和入射角度的作用。透過微透鏡陣列34的多組激光50經(jīng)由中繼透鏡35投影到使用者的視網(wǎng)膜上。

MEMS驅(qū)動器36按照控制部40的控制數(shù)據(jù)，使MEMS反射鏡32在相互正交的兩軸方向上高速地搖動。該驅(qū)動方式可以使用靜電方式、電磁方式、壓電方式等中的任一種。另外，也可以在各軸方向的掃描中組合不同的驅(qū)動方式。

控制部40由具有CPU41、RAM42、ROM43以及I/O44等的微電腦以及其周邊電路構成。

CPU41為進行各種運算以及處理的中央處理部。RAM42為暫時存儲輸入數(shù)據(jù)以及CPU41所處理的數(shù)據(jù)的隨機存取存儲器。ROM43為存儲CPU41所實行的動作程序以及固定數(shù)據(jù)的只讀存儲器。I/O44為用于在光源部10以及投影部30之間進行數(shù)據(jù)的交付的接口。

控制部40控制眼鏡型顯示器1整體的動作?？刂撇?0根據(jù)圖像數(shù)據(jù)，如后所述地控制光源部10的發(fā)光時機，并且控制投影部30的MEMS驅(qū)動器36使光源部10的多組激光50投影到使用者的視網(wǎng)膜上。詳細內(nèi)容如后所述，控制部40通過控制在投射透鏡33與微透鏡陣列34之間激光會聚的假想的顯示面上的激光的像的位置，使入射到眼睛的激光的光束的位置和角度發(fā)生變化，以使投影的圖像的縱深位置被感知。

另外，雖然未圖示，但是控制部40具有利用例如飛行時間(TOF)方式、圖案投射法或基于圖像的圖案識別等，測量使用者的眼球的運動，由此進行眼動追蹤的功能。在眼動追蹤中，例如從眼睛安全的觀點來看，使用向眼球照射微弱的近紅外光，用對近紅外具有敏感度的CMOS或CCD傳感器取得其反射光，通過圖像處理來檢測以及捕獲跟隨瞳孔的位置的方法。作為其他的方法，控制部40也可以使用例如由未圖示的檢測部測量從照射紅外線到接收其反射光為止的光的飛行時間的飛行時間法，或者用近紅外光向眼球照射偽隨機點等結構光，從通過由近紅外CMOS/CCD相機構成的圖像傳感器取得的圖像中檢測深度信息來測量眼球的運動的方法。由此，控制部40根據(jù)眼球的運動使投影圖像變化。另外，如果向控制部40增加使用未圖示的陀螺儀傳感器進行頭部追蹤的功能的話則更好。

圖4A為表示圖2的等價光學系統(tǒng)的示意圖，圖4B以及圖4C為用于說明圖4A的激光50的光束形狀的圖。另外，圖5A為表示用光纖束組合器12固定的各光纖的排列的實例的圖，圖5B為用于說明掃描多組激光50的方法的實例的圖。使用圖4A～圖5B，詳細說明投影單元3的功能。

多組RGB激光50從構成光纖陣列25的各光纖的出射端部出射。在圖4A中示出了三組激光。雖然在圖4A中沒有表示，但各組激光由紅色、綠色以及藍色這3束激光構成。另外，在圖4A中，為了進行說明，MEMS反射鏡32作為透過激光50的等價回路而圖示。

圖5A示出了構成光纖陣列25R、25G、25B的各光纖251正方配列排列的情況的實例。從各光纖251出射的激光50，由于光纖束組合器12包捆的光纖束內(nèi)的各光纖251的配置，在與前進方向垂直的面內(nèi)，位置相互稍微地偏離。例如，在圖5A中由于相鄰的光纖251的芯間相距距離d地分離，因此各組激光50如圖4A所示，在與前進方向垂直的面內(nèi)位置相距距離d地偏離。

該位置偏離通過激光50透過投射透鏡31而轉(zhuǎn)換為角度的偏離。例如，在將投射透鏡的焦點位置作為f時，透過投射透鏡中央位置的光束和從該位置遠離l的位置的光束形成(1)式所示的角度θ。

【數(shù)1】

$\mathrm{\θ}={\tan }^{-1}\frac{1}{f}\mathrm{...}\left(1\right)$

投射透鏡31對多組激光50進行大致的準直，以形成符合MEMS反射鏡32的鏡面大小(例如)的光束直徑。一般地，由于使平行的多根光束入射到透鏡時，各光束通過透鏡的焦點，因此在眼鏡型顯示器1中，MEMS反射鏡32被配置于與投射透鏡31相距投射透鏡31的焦距f的位置。由此，即使鏡面小，多組激光50也能被MEMS反射鏡32反射。

另外，在使用在空氣中振動的反射鏡作為MEMS反射鏡32的情況下，由于存在由空氣的阻尼系數(shù)等決定的MEMS反射鏡32的共振頻率所決定的大小的限制條件，有時不能夠確保為了將MEMS反射鏡32上的光束直徑調(diào)整到在視網(wǎng)膜的投影區(qū)域上所需的小的光束直徑所必要的面積。在這種情況下，例如，也能夠通過使用真空密封型MEMS使空氣阻尼的影響消失，并將MEMS反射鏡32大型化，由此與高NA的投射透鏡組合，將光腰收束，精細化。

MEMS反射鏡32以用多組激光50的投射點覆蓋例如視網(wǎng)膜上的四邊形的投影區(qū)域的方式來掃描激光50。該掃描可以是光柵掃描也可以是向量掃描。但是，MEMS反射鏡32以不同組的同色激光50的掃描像相互之間不重疊那樣的掃描角，二維形狀地掃描激光50。由此，與用一組RGB激光掃描投影區(qū)域整體的情況相比，能夠以更微小的掃描角(即，使用具有更高的共振頻率的MEMS反射鏡)驅(qū)動MEMS反射鏡32。

圖5B示出了掃描多組激光50的方法的實例。在圖5B中，微透鏡上的投影區(qū)域61被分割為9個四邊形的部分區(qū)域62。在投影單元3中，使1個部分區(qū)域62與1組RGB激光50對應。MEMS反射鏡32在兩軸方向上搖動，由此，在各部分區(qū)域62中，1組RGB激光50的投射點52例如如箭頭所示雙向地移動。并且，通過將MEMS反射鏡32的掃描角抑制得較小，以不同組的同色的激光50的掃描像相互之間不重疊的方式由9組激光50掃描各自對應的部分區(qū)域62，由此掃描投影區(qū)域61整體。另外，在圖5B中，也將MEMS反射鏡32作為透過激光50的器件而圖示。

如果使用相比于投射透鏡31有效直徑更大的透鏡作為投射透鏡33，能夠擴大掃描范圍。但是，在圖4A中為了簡單起見，將投射透鏡31與投射透鏡33的倍率作為為1比1，投射透鏡33的焦距作為與投射透鏡31相同的f進行了說明。并且，并不限定于這樣的配置，以光纖陣列25的出射端部、投射透鏡31、MEMS反射鏡32、投射透鏡33以及微透鏡陣列34的前側焦點位置被配置于相互地相距相同的焦距f而分離的位置的方式進行說明。

此時，由于圖4A所示的光學系統(tǒng)成為4f的光學系統(tǒng)(1比1的投影系統(tǒng))，因此平行地入射到投射透鏡31的多組激光50從投射透鏡33相互平行地出射。實際上，由于激光50為高斯光束，因此具有如圖4A所示光束的發(fā)散，但在透過投射透鏡31時被準直，成為大致平行。此時，大致平行光以對應于投射透鏡31的入射位置的入射角入射到MEMS反射鏡32，由MEMS反射鏡32調(diào)制角度。被MEMS反射鏡32反射的大致平行光，由投射透鏡33轉(zhuǎn)換到與角度調(diào)制量相對應的出射位置。即，激光50在MEMS反射鏡32上承受角度調(diào)制的基礎上進一步地透過投射透鏡33，由此光束間的角度的偏離被轉(zhuǎn)換為各光軸平行的被控制的規(guī)定位置的偏移。

并且，在投射透鏡33的后側焦面上，從各光纖出射的激光50再次結成焦點。該焦點位置大致等于微透鏡陣列34的入射側的前側焦面。在圖4A中沒有示出，但是在使用中繼透鏡35的情況下，較佳地，通過使投射透鏡33的后側焦面與自微透鏡341的前側焦點位置少許偏向微透鏡陣列34一側的位置重疊，將來自微透鏡陣列34的各出射光束控制為擴散光，由后述使用中繼透鏡35的觀察光學系統(tǒng)來進行大致的準直。

如此，相互不重疊的多組在前側焦面附近會聚的激光50從投射透鏡33入射到微透鏡陣列34。MEMS反射鏡32掃描激光50的話，向微透鏡陣列34的各組激光50的入射位置就如圖4A中箭頭A所示的那樣變化。大致垂直地入射到微透鏡陣列34的各組激光50，相應于構成微透鏡陣列34的各微透鏡341(分割區(qū)域)上的照射位置，轉(zhuǎn)換為如圖4A中箭頭B所示那樣的角度不同的光。即，激光50透過微透鏡陣列34，由此，激光50間的位置偏移轉(zhuǎn)換為細微的角度偏移。另外，微透鏡陣列34同時具有對透過的各激光50的光束進行大致準直的作用。

并且，由于透過微透鏡陣列34的激光50通過對應的微透鏡341的后側焦面，因此各微透鏡341的后側焦點能夠視為具有角度分布的多波束的投影儀的等價孔狀的光源。即，各微透鏡陣列34和中繼透鏡35在外觀上作為能夠?qū)γ總€微透鏡341獨立地進行控制的微投影儀陣列而發(fā)揮作用。

另外，關于圖4A中的各組激光50，若將RGB的3根光束形狀示出的話，成為如圖4B的樣子。在該圖中，示出了入射到1個微透鏡341的RGB激光50的光束形狀。另外，若將例如激光50的2根光束的傳播示出的話，成為圖4C的上側的樣子。在此，f1、f2分別為投射透鏡33、微透鏡341的焦距。被MEMS反射鏡32以不同角度反射的各光束通過透過投射透鏡33被轉(zhuǎn)換為平行光束，進一步地通過透過微透鏡341，被轉(zhuǎn)換為通過微透鏡341的后側焦點的角度。另外，各個光束的形狀成為如圖4C下側的樣子。來自MEMS反射鏡32的各個光束為準直光，通過透過投射透鏡33而成為會聚光，進一步地通過透過微透鏡341再次成為準直光。

另外，為了簡單起見，在圖4A中使1個微透鏡341對應于1束激光50而進行了圖示，但是實際上沒有這樣的必要，也可以使多個微透鏡341對應于從光纖陣列25的一個光纖輸出的1束激光50。

若使用者的眼睛被固定于靠近微透鏡陣列34的位置，則從各微透鏡341出射的光入射到眼睛。但是，在各微透鏡341與使用者的眼睛的位置遠離的情況下，由于整體的光束發(fā)散，因此若直接使用來自微透鏡341的出射光的話，效率會變差。因此，雖然圖4A中未示出，但是為了激光50高效率地入射到使用者的眼睛，通過中繼透鏡35和微透鏡341的組合構成觀察光學系統(tǒng)，以使來自微透鏡陣列34的出射光大致準直并且使出射光朝向眼睛的方式進行控制即可。

如此，將從微透鏡陣列34經(jīng)由中繼透鏡35而出射的激光輸入到NTE顯示器的光學系統(tǒng)，由此人的眼睛再現(xiàn)能夠重調(diào)焦距的光場(light field)，投影能夠立體地感知的圖像成為可能。

圖6為用于說明圖像能夠立體地看見的原理的圖。透鏡L為將人眼睛的透鏡示意化的器件。

在要觀察出射點S的情況下，人的眼睛控制透鏡(晶狀體)L，以使成像點S’到達視網(wǎng)膜上。在此，方便起見，將眼睛改變透鏡的焦距以使像在視網(wǎng)膜上成像的動作表達為“聚焦”。一般地，在眼睛聚焦于出射點S的狀態(tài)下，若將更靠近透鏡L的位置C作為出射點S，則由于來自出射點S的光中通過透鏡L的光軸的光以更大的角度進入透鏡L，因此在更遠的位置C’成像。因此，在視網(wǎng)膜位置S’，成為模糊的圖像。相反地，若將距透鏡L更遠的位置D作為出射點S，則由于來自出射點S的光中通過透鏡L的光軸的光以更小的角度進入透鏡L，因此在相比于視網(wǎng)膜位置S’更近的位置D’成像。其結果，在視網(wǎng)膜位置S’，成為模糊的圖像。因此，由于如果使出射點S的位置相對于透鏡L前后移動，則與此相應地成像位置也前后移動，因此人的眼睛能夠通過聚焦的動作來選擇在視網(wǎng)膜位置S’成像的圖像，通過透鏡L的調(diào)整來測量距離出射點的距離。

如上所述，在人看物體時，若從物體的1點出發(fā)的光在視網(wǎng)膜上成像，則該物體的像能夠清楚地看見。另一方面，若來自物體的光在與視網(wǎng)膜上不同的位置成像，則該物體能夠模糊地看見。在眼鏡型顯示器1中，通過從微透鏡陣列34出射的激光，產(chǎn)生再現(xiàn)來自位于不同位置的物體的多條光線的光場。由此，眼鏡型顯示器1能夠根據(jù)使用者的眼睛聚焦的動作來改變在視網(wǎng)膜上成像的像。即，能夠與眼睛的重調(diào)焦距(refocus)相對應。

眼鏡型顯示器1出射多組RGB激光，如上所述通過微透鏡341將各激光的位置偏移轉(zhuǎn)換為微小的角度偏移。并且，眼鏡型顯示器1通過由此創(chuàng)造出與物體發(fā)出的光線從假想的顯示面上(各微透鏡341上)的多個點發(fā)散這一狀態(tài)等價的狀態(tài)，將該物體的圖像投影到使用者的眼睛。此時，眼鏡型顯示器1的控制部40以與光線追蹤(ray tracing)相同的方式控制各投影儀的光。在光線追蹤中，通過計算顯示的物體、光源、視點等的位置數(shù)據(jù)，反向地追溯到達人眼睛的光線，如光從該處發(fā)出那樣描繪物體。在眼鏡型顯示器1中也同樣地，控制部40計算顯示對象的物體、光源、視點等的位置數(shù)據(jù)，使用該數(shù)據(jù)和通過眼動追蹤取得的眼睛的位置信息，控制光源部10出射的各光線的發(fā)光時機、位置以及方向，以實時地再現(xiàn)眼睛識別所必要最低限度的光場。由此，控制部40使令物體可被立體地看見的光線入射到使用者的眼睛。

將如上所述的投影單元3分為右眼用和左眼用的兩種而成為眼鏡型，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的小型雙眼型光場顯示器，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)眼的遠近調(diào)整，而且能夠再現(xiàn)由視差導致的輻輳，投影高精細的圖像。一般地，為了實現(xiàn)光場顯示器必須要顯示從各種角度觀察到的圖像，用于描繪的數(shù)據(jù)變多。然而，若是眼鏡型的話，由于并用應用了眼動追蹤以及陀螺儀傳感器等的頭部追蹤系統(tǒng)，對于眼球僅顯示從正面觀察的圖像即可，因此具有必要的數(shù)據(jù)量變少的優(yōu)點。

另外，不限于眼鏡型，也能夠通過將投影單元3本身配置為陣列狀，來實現(xiàn)直視型的高精細且小巧的微型投影系統(tǒng)。

另外，如上所述即使不獎MEMS反射鏡的掃描角抑制到很小，也能使不同組的同色激光50的掃描像相互之間不重疊。在以下中，說明該方法的兩個例子

作為第一個方法，例如為在使用MEMS反射鏡的掃描的1個周期中，使多組激光50的點燈范圍變窄的方法。在以下中，將該方法與以使多組激光的掃描范圍變窄的方式抑制MEMS反射鏡的掃描角(使水平掃描范圍變窄)的方法進行比較地說明。

圖7為說明掃描多組激光50的方法的另一實例的圖。圖7的上側示出了使MEMS反射鏡的水平掃描范圍變窄的方法，圖7的下側示出了不使MEMS反射鏡的水平掃描范圍變窄、而是通過激光的點燈時間來限制描繪范圍的方法。在圖7下側的方法中，即使使用不將掃描角抑制得很小的以往類型的MEMS反射鏡，也能夠取得不同組的同色激光50的掃描像相互之間不重疊的效果。

在圖7所示的任一個方法中，都假定投影區(qū)域61A、61B的水平方向的描繪范圍與垂直方向的掃描線數(shù)相同。在這些圖中假定單方向掃描，將掃描線53用箭頭表示。另外，在MEMS反射鏡的水平掃描中使用共振馬達，垂直掃描為強迫振動方式。由于垂直掃描能夠從外部強制地控制，因此垂直掃描范圍V在圖7所示的任一個方法中都能夠是相同的。另一方面，由于水平掃描由MEMS反射鏡的共振特性決定，因此在使掃描范圍變窄的圖7上側的方法中能夠使水平掃描范圍H₁和水平描繪范圍I接近，但是在水平掃描范圍寬的圖7下側的方法中，若控制激光元件的點燈時間來掃描水平描繪范圍I的話，則水平描繪范圍I相對于水平掃描范圍H₂的的比例就變小。

在描繪范圍的分辨率相同的情況下，相對于MEMS反射鏡的水平掃描范圍，水平描繪范圍越窄，激光元件所要求的每一點的點燈時間就越短。因此，在圖7下側的方法中，需要能夠以高頻率驅(qū)動的激光元件以及驅(qū)動電路。一般地，由于需要高速動作的電路大多導致高成本，因此盡量優(yōu)選以低頻率的驅(qū)動。

作為第二個方法，例如有以各組激光的掃描線相互偏離的方式空出間隔來從光源部10出射多組激光50，使用以往類型的MEMS反射鏡利用多組激光50同時地掃描投影區(qū)域這樣的方法。使用圖8對該掃描方法進行說明。

圖8為說明掃描多組激光50的方法的又一實例的圖。在圖8中，將3組激光的掃描線53a、53b、53c分別用實線、虛線以及一點劃線表示。如圖8所示，可以通過以各組激光之間相互不重疊的方式準確地對齊各光束的間隔，由此，以覆蓋投影區(qū)域61整體(或者0微透鏡陣列34的區(qū)域整體)的方式同時地掃描多組激光50。另外，在圖8中示出了由各組激光的光束單方向地掃描投影區(qū)域整體的方法，但是也可以如圖5B的各部分區(qū)域62中的掃描那樣，進行雙方向的掃描。

在眼鏡型顯示器的情況下，由于從微透鏡陣列34到使用者的眼睛為止的距離(目視暫留)比較短例如為25mm左右，因此也可以沒有微透鏡陣列34與眼睛之間的中繼透鏡35。另外，到此為止，說明了使多組RGB激光50(合波光)從光源部10入射到投影部30的情況的例子，但是合波光可以為1束(單光束)也可以為多束(多光束)。在此，在以下中，詳細地說明了在沒有中繼透鏡35的另一接眼型投影部中，使用1組RGB激光(單光束)的情況的例子。

圖9為另一投影部30A的概略構成圖。投影部30A例如能夠在眼鏡型顯示器1的左眼用投影單元3內(nèi)替代圖2所示的投影部30而使用。在使用投影部30A的情況下，雖然未圖示，但也在右眼用的投影單元3’內(nèi)準備有與投影部30A同樣的投影部，在兩者的投影單元中顯示考慮了雙眼視差的相互不同的圖像。對與圖2所示的投影部30共通的構成要素使用相同的符號，并省略重復的說明。

投影部30A具有投射透鏡31、MEMS反射鏡32、MEMS基板32A、投射透鏡33、微透鏡陣列34、MEMS驅(qū)動器36、線柵陣列37、λ/4板38以及固定件39。

來自單模光纖251’的RGB激光的合波光入射到投射透鏡31。單模光纖251’為對將來自激光模塊11R、11G、11B的RGB激光合波并統(tǒng)一調(diào)整為相同偏振方向而成的光進行導光的光纖。單模光纖251’(以下，僅稱為“光纖251’”)的出射端部以出射光入射到投射透鏡31的方式由光纖固定部252固定。在投影部30A中，為了使偏振的控制容易地進行，作為光纖251’，優(yōu)選使用該波長下的保偏單模光纖(PMF：Polarization Maintaining Fiber)。

投射透鏡31將從光纖251’的出射端部出射的1組RGB激光50作為準直光入射到MEMS反射鏡32。另外，可以使用內(nèi)置有作為投射透鏡31而發(fā)揮作用的透鏡的帶透鏡光纖來代替設置單獨的投射透鏡31，或者將由漸變折射率(GI)光纖構成的帶透鏡光纖與微型光學透鏡組合而成的復合透鏡。

為了擴大基于MEMS反射鏡32的激光50的掃描角，如圖9所示，投影部30A使用線柵陣列37和λ/4板38，使激光50的前進方向發(fā)生變化。另外，在投影部30A中，在使用多組RGB激光的情況下，也由例如用圖7以及圖8說明的掃描方法，不管MEMS反射鏡32的掃描角的大小如何，以不同組的同色激光50的掃描像相互之間不重疊的方式進行控制。

如圖9所示，在投影部30A中，以光纖251’的出射方向與在MEMS反射鏡32沒有搖動時的MEMS反射鏡32的法線方向正交的方式配置光纖251’的出射端部與MEMS反射鏡32。進一步地，線柵陣列37相對于光纖251’的出射方向以45度的角度配置，以使從光纖251’出射的激光50由線柵陣列37反射并碰上MEMS反射鏡32。但是，只要由MEMS反射鏡32反射的激光50能夠不被光纖251’(光纖固定部252)遮擋地從投影部30A出射即可，光纖251’、MEMS反射鏡32以及線柵陣列37的配置角度也可以與圖9所示的不同。

線柵陣列37例如為反射S偏振透過P偏振的偏振器件。在投影部30A，從光纖251’使例如S偏振入射。這種情況下，線柵陣列37使入射的S偏振的激光50朝向MEMS反射鏡32反射，并入射到λ/4板38。

λ/4板38被配置于線柵陣列37與MEMS反射鏡32之間，使透過的激光50的偏振方向發(fā)生變化。λ/4板38使從線柵陣列37入射的S偏振轉(zhuǎn)換為圓偏振而大致垂直地入射到MEMS反射鏡32，并且將在MEMS反射鏡32上反射并從MEMS反射鏡32入射的圓偏振轉(zhuǎn)換為P偏振。即，激光50通過兩次透過λ/4板38，轉(zhuǎn)換為具有相對于最初的偏振方向正交的偏振方向的直線偏振。轉(zhuǎn)換為P偏振的激光50透過線柵陣列37，入射到投射透鏡33。為了在λ/4板38的兩平面減輕表面反射，實施了減反射(AR)涂層，但是為了進一步地防止表面反射所導致的噪聲光，優(yōu)選相對于MEMS反射鏡32的平面傾斜例如15度左右地配置λ/4板38。

如圖2所示的投影部30那樣，在將激光的光束傾斜地入射到MEMS反射鏡32的情況下，若以相對該法線方向的入射角度以上的大小振動光束，則MEMS反射鏡32的反射光束就會被作為入射源的光纖遮擋。然而，在圖9所示的投影部30A中，反射光束不會被光纖251’遮擋，能夠?qū)⒐馐膾呙杞菙U大MEMS反射鏡32的振動角的2倍的大小。另外，在如投影部30那樣使光束傾斜地入射到MEMS反射鏡32的情況下，增大入射角度的話，就會在投影圖像中產(chǎn)生非對稱的歪斜，但由于在投影部30A中使光束相對于MEMS反射鏡32垂直地入射，因此在以相同的振動角進行比較的情況下，能夠減輕這樣的歪斜。

MEMS反射鏡32被安裝于MEMS基板32A上，通過MEMS驅(qū)動器36在相互正交的兩軸方向上高速地搖動。MEMS反射鏡32的掃描方法沒有特別地限定，但為了消除掃描線的重疊，可以使用例如單方向掃描。通過MEMS反射鏡32，激光50保持大致平行光地被反射。

投射透鏡33具有與例如無畸變式(阿貝型)的目鏡相同的構成。投射透鏡33從激光50的入射方向(圖9的左側)按照順序，由平凸透鏡、空氣層、雙凸透鏡、雙凹透鏡以及平凸透鏡這4個透鏡構成。如果使用該透鏡，則具有歪曲像差變少畫質(zhì)變好的優(yōu)點。

微透鏡陣列34與圖2所示的投影部30的微透鏡陣列相同。另外，在圖9中示出了平凸透鏡的微透鏡陣列34，但是微透鏡陣列34的各微透鏡341可以是平凸透鏡也可以是雙凸透鏡，平凸透鏡的情況下的凸透鏡的朝向可以是入射方向和出射方向中的任一個方向。這是由于微透鏡陣列34的顏色像差、歪曲像差等各種像差能夠通過調(diào)整后述的假想顯示面上的按顏色區(qū)分的圖像數(shù)據(jù)位置來減輕。另外，在微透鏡陣列的兩表面，優(yōu)選為實施降低在使用波長下的反射的無反射涂層(AR涂層)。在投影部30A，透過微透鏡陣列34的激光50不經(jīng)由中繼透鏡35而直接入射到使用者的眼睛。

固定件39固定投射透鏡33、線柵陣列37以及λ/4板38。另外，光纖251’的出射端部、MEMS基板32A以及微透鏡陣列34的相對于固定件39的相對位置也分別固定。

圖10為表示圖9的等價光學系統(tǒng)的示意圖。在圖4A中為了簡單，說明了4f的光學系統(tǒng)，在圖10中，為了使投射透鏡31盡可能地小型，另外，為了使投射范圍增大，使投射透鏡33的有效直徑大于投射透鏡31。另外，圖9所示的投影部30A的構成要素中，在圖10僅示出了投射透鏡31、MEMS反射鏡32、投射透鏡33以及微透鏡陣列34。另外，在圖10中，MEMS反射鏡32被圖示為透過激光50。

投射透鏡31、投射透鏡33以及各微透鏡341的焦距分別作為f₀、f₁、f₂。投射透鏡31、33的焦距f₀、f₁可以為相同大小，也可以為不同的大小。微透鏡341的焦距f₂小于投射透鏡31、33的焦距f₀、f₁。另外，箭頭L_i的長度相當于目視暫留。

如圖10所示，光纖251’被配置于投射透鏡31的焦距f₀的附近。將來自投射透鏡31的光作為大致準直光的MEMS反射鏡32被配置于與投射透鏡31相距f₀+α的位置，所述的f₀+α使得在能夠?qū)⒓す?0看作大致準直光的范圍內(nèi)配置了必要的光學系統(tǒng)的基礎上，在MEMS反射鏡32的有效面上沒有漸暈。另外，投射透鏡33被配置于與MEMS反射鏡32相距其焦距f₁的位置。從MEMS反射鏡32相對于光軸傾斜地入射到投射透鏡33的激光50所形成的光束通過投射透鏡33的作用，被轉(zhuǎn)換為與光軸相距與該入射角度以及位置相對應的距離的大致平行光束(角度位置轉(zhuǎn)換)。實際上，激光50為高斯光束，具有光束的發(fā)散，但透過投射透鏡33的各平行光束通過投射透鏡33的作用而在與投射透鏡相距焦距f₁的位置會聚。在該位置的平面71，各光束的直徑被縮小而成為在空間中顯示像的狀態(tài)，因此平面71作為假想的顯示器而發(fā)揮作用。在以下中，將該平面71稱為“假想顯示面(virtual display plane)71”。

微透鏡陣列34被配置于與假想顯示面71相距各微透鏡341的焦距f₂或者比其稍短的距離的位置。即，在不考慮透鏡的厚度的情況下，投射透鏡33和微透鏡陣列34空出將投射透鏡33的焦距f₁和微透鏡陣列34的焦距f₂合計的距離的間隔而配置。透過投射透鏡33并在假想顯示面71會聚的激光50通過微透鏡陣列34被準直，且與其入射位置相對應地轉(zhuǎn)換為不同的角度(位置角度轉(zhuǎn)換)，通過與微透鏡陣列34相距焦距f₂的位置。因此，垂直入射到微透鏡陣列34的各小透鏡的有效面的激光50可以看成從被配置于焦距f₂的位置的針孔陣列出射的光。在MEMS反射鏡32掃描激光50時，來自各微透鏡341的激光50的出射位置和出射角度發(fā)生變化。如此，微透鏡陣列34的各微透鏡341作為控制激光50的角度且投射到使用者眼睛的視網(wǎng)膜的視網(wǎng)膜掃描型顯示器而發(fā)揮作用。

圖11為用于說明使用投影部30A的NTE(near-to-eye：接眼型)光場顯示器的工作原理的圖。另外，圖11的記載由于為了說明而進行簡化，因此并不嚴密，在投影部30A中，各光束垂直地入射到微透鏡陣列34。另外，該工作原理本身與非專利文獻(V.F.Pamplona,A.Mohan,M.M.Oliveira,and R.Raskar,“NETRA:Interactive Display for Estimating Refractive Errors and Focal Range,”ACM Trans.Graph.29,(2010))所記載的NETRA系統(tǒng)相同。

在使用者看無限遠(足夠遠)的物體72時，具有正常視力的使用者的眼睛80的透鏡(晶狀體)81成為松弛的狀態(tài)，平行地入射到透鏡81的光重疊并在視網(wǎng)膜上形成像73。因此，如果通過投影部30A生成平行地入射到使用者的眼睛80的光束74并在假想顯示面71上的符號75的位置上顯示像素，則由于眼睛80在無限遠處聚焦，因此能夠顯示為在無限遠處具有物體。

另外，在眼睛80聚焦于無限遠處的狀態(tài)下，從距眼睛80更近的物體76傾斜入射到透鏡81的光不在視網(wǎng)膜上重疊并被投影于多個位置77，因此在眼睛80作為模糊的像而被看到。因此，如果通過投影部30A生成從對應于物體76的位置出射的光束78并在假想顯示面71上的符號79所示的另一位置顯示像素，則在眼睛80中就會看到模糊的物體76。

另一方面，在使用者看附近的物體76時，眼睛80的透鏡81的光焦度變大，眼睛80聚焦于近處。在該情況下，相反地，來自無限遠處的物體72的光在相比于視網(wǎng)膜更靠面前側的位置成像，因此在視網(wǎng)膜上被投影于多個位置，在眼睛80中仍然作為模糊的像而被看到。

在眼睛80聚焦于無限遠處的狀態(tài)下，若使假想顯示面71上的像素從符號75的位置移動到符號79的位置，則伴隨于此向各微透鏡341的光束的入射位置也移動。由此，由于向透鏡81的光束的入射角度發(fā)生變化，因此使用者會感知物體在更近處，增加透鏡81的光焦度，聚焦于物體76的位置。

使用投影部30A的眼鏡型顯示器1在控制部40的控制下，對應于25mm左右的目視暫留而控制在假想顯示面71上顯示的像素的位置，利用從微透鏡陣列34出射的激光，產(chǎn)生再現(xiàn)來自不同位置的物體的光線的光場。此時，來自各微透鏡341的光束的多個點重疊，在視網(wǎng)膜上生成合成圖像。任一點都作為具有景深較深的視網(wǎng)膜掃描型激光顯示器的特征的大致準直光被投影到視網(wǎng)膜上，因此若假設僅顯示1個點，則任一點都能夠被使用者的眼睛清楚地看到。因此，各小透鏡所構成的激光視網(wǎng)膜掃描型的顯示裝置對于各點，不管使用者的視力如何，都能夠?qū)崿F(xiàn)不需要光學可見度調(diào)整機構的免對焦特性。

然而，在眼鏡型顯示器1中，為了產(chǎn)生對應于縱深位置的圖像的模糊，例如在陽光下瞳孔直徑成為因此使其中來自多個微透鏡陣列的小透鏡的光線與來自相同物體位置的多個路徑的光線相對應。由此，以入射角度以及位置不同的多個準直光束入射到使用者的瞳孔的方式，將表示相同點的不同的光線有意地投影到由角膜以及晶狀體構成的眼睛的透鏡系統(tǒng)的多個位置。這樣，使從各微透鏡341以不同的角度出射的光在使用者眼睛的視網(wǎng)膜上合成的話，通過眼睛的重調(diào)焦距功能，不同縱深位置的圖像被不同的眼睛的透鏡光焦度甄別，僅能夠清楚地看到所成的像，因此使用者能夠感知縱深。

圖12～圖14分別為表示投影部30A的機構的實例的立體圖、側視圖、部分放大圖。在這些圖中，示出了眼鏡型顯示器1的左眼用的投影單元3所使用的投影部。投影部30A的寬度、縱深以及高度分別為數(shù)cm左右。眼鏡型顯示器1通過將左眼用的投影部30A以及與投影部30A左右對稱的未圖示的右眼用的投影部分別安裝于圖1所示的左眼用的投影單元3和右眼用的投影單元3’而構成。

來自光源部10的各光纖251的出射端部被安裝于光纖安裝部91。圖14示出了光纖安裝部91的附近的部分放大圖。光纖安裝部91以能夠變更安裝的光纖251的個數(shù)，并能夠使用1組RGB激光(單光束)和多組RGB激光(多光束)中的任一種作為入射到投影部30A的合波光的方式構成。從被安裝于光纖安裝部91的各光纖251的出射端部出射的激光經(jīng)由投射透鏡31入射到固定件39的內(nèi)部。

MEMS反射鏡32被安裝于MEMS基板32A上，由控制基板92控制?？刂苹?2與上述的MEMS驅(qū)動器36對應。

由MEMS反射鏡32掃描的激光經(jīng)由固定件39內(nèi)的線柵陣列37、投射透鏡33、微透鏡陣列34，從目鏡93出射。使用者通過窺視目鏡93的附近，對被投影的圖像進行視覺辨認。另外，在目鏡93的后段配置在表面形成有偏振分束器、介電薄膜的半反射鏡，與實際的外部風景合成，由此也能夠作為圖1所示的透視型。

如以上說明的那樣，使用投影部30或投影部30A的眼鏡型顯示器1通過由微透鏡陣列34控制掃描激光的角度，來實現(xiàn)視網(wǎng)膜掃描型的光場顯示器。與例如平板顯示器(FPD)的構成相比較，在投影部30、30A中，由于能夠自由地縮放分辨率、顯示的大小、與眼睛的距離等，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更加高精細且小型的投影儀。另外，與將能夠看作擴散型光源陣列的微型顯示器置于假想顯示面的位置的光場顯示器不同，在投影部30、30A中，由于RGB激光的光束通過投射透鏡31、33被控制為平行光，沒有光束之間的重疊，因此也沒有來自1個激光元件的激光入射到多個微透鏡341而產(chǎn)生交調(diào)失真的情況。另外，眼鏡型顯示器1由于是視網(wǎng)膜掃描型，因此具有即使使用激光源也能夠通過抑制在投射透鏡、微透鏡表面的散射光的產(chǎn)生來使散斑不產(chǎn)生的優(yōu)點、若與使用者的視力相應地控制假想顯示面71上的像素的位置的話，則能夠與視力情況無關地使用的優(yōu)點。

另外，也可以將投影部30、30A中的投射透鏡33替代為微透鏡陣列。該微透鏡陣列的開口直徑、排列可以與微透鏡陣列34相同，也可以與微透鏡陣列34不同。另外，在投影單元3中，作為投射透鏡33，也可以使用用圖9說明的無畸變式(阿貝型)的目鏡。

另外，在眼鏡型顯示器1中，使用了以RGB3色為1組的激光，但是為了擴大色域，除了R、G、B3色之外，也可以含有例如Y(黃色)之類的其他波長的激光。另外，波段不限于可見光，也可以例如在RGB激光中含有紅外激光等而出射，在可見光圖像重疊近紅外線圖像等而投影。這種情況下，通過用近紅外相機拍攝近紅外圖像，能夠附加眼動追蹤功能。

另外，作為投影裝置的例子，使用NTE的眼鏡型顯示器進行了說明，但是如果能夠?qū)⑤^大的圖像投影到投影區(qū)域，則該投影裝置也能夠應用于其他形式的直視型的光場顯示器。為了投影較大的圖像，將成為微型投影儀陣列的微透鏡和中繼透鏡配合視覺辨認距離地大型化，或者準備多個本說明書的投影裝置并陣列化，只要能夠從寬的范圍視覺辨認即可。

符號說明

1 眼鏡型顯示器

3，3’ 投影單元

10 光源部

11，11R，11G，11B 激光模塊

12 光纖束組合器

21 LD陣列

25，25R，25G，25B 光纖陣列

30，30A 投影部

31，33 投射透鏡

32 MEMS反射鏡

34 微透鏡陣列

341 微透鏡

40 控制部

50 激光。

權利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種投影裝置，其為掃描至少以紅色、綠色以及藍色為一組的激光來投影能夠?qū)崿F(xiàn)立體視覺的圖像的投影裝置，所述投影裝置的特征在于，具有：

光源部，其出射所述激光；

掃描部，其通過所述激光二維形狀地掃描投影區(qū)域；以及

微透鏡陣列，其由通過所述掃描部掃描的激光入射的多個微透鏡構成，使所述激光的出射角度與向該微透鏡入射的入射位置相對應地發(fā)生變化，來創(chuàng)造出位置和方向被控制了的光線的場相應于投影的圖像而從該微透鏡的表面上的各點出射的狀態(tài)；

投射透鏡，其使從所述光源部出射的激光作為準直光入射到所述掃描部；

第2投射透鏡，其入射通過所述掃描部掃描的激光，使該激光轉(zhuǎn)換為通過與入射角度相對應的位置的會聚光并入射到所述微透鏡陣列；

所述第2投射透鏡和所述微透鏡陣列以所述第2投射透鏡的后側焦面與所述微透鏡陣列的前側焦面大致重疊的間隔配置。

2.(刪除)

3.(刪除)

4.如權利要求1所述的投影裝置，其特征在于，

還具有控制部，其控制在所述第2投射透鏡和所述微透鏡陣列之間所述激光會聚的假想的顯示面上的該激光的像的位置，以使投影的圖像的縱深位置被感知。

5.(刪除)

6.如權利要求1或4所述的投影裝置，其特征在于，

所述掃描部為使所述激光反射且在所述投影區(qū)域上掃描的MEMS反射鏡，

所述MEMS反射鏡在所述第2投射透鏡的前側焦點位置的附近與所述第2投射透鏡分離而被配置。

7.如權利要求1、4、6中任一項所述的投影裝置，其特征在于，

所述光源部從多個光纖的出射端部出射多組所述激光，

所述掃描部以不同組的同色激光的掃描像相互之間不重疊的方式，利用所述多組激光二維形狀地掃描所述投影區(qū)域。

8.如權利要求7所述的投影裝置，其特征在于，

所述光源部具有：

多個第1激光元件，其發(fā)出紅色激光；

多個第1光纖，其分別對所述多個第1激光元件發(fā)出的紅色激光進行導波；

多個第2激光元件，其發(fā)出綠色激光；

多個第2光纖，其分別對所述多個第2激光元件發(fā)出的綠色激光進行導波；

多個第3激光元件，其發(fā)出藍色激光；

多個第3光纖，其分別對所述多個第3激光元件發(fā)出的藍色激光進行導波；以及

光纖束組合器，其將所述多個第1光纖、所述多個第2光纖以及所述多個第3光纖的出射端部固定而形成光纖束，

所述多個第1光纖、所述多個第2光纖以及所述多個第3光纖從所述出射端部出射所述多組激光。

9.如權利要求7或8所述的投影裝置，其特征在于，

所述掃描部以不同組的同色激光的掃描像相互之間不重疊的范圍的掃描角，對構成所述投影區(qū)域的各部分區(qū)域，利用所述多組激光中與該部分區(qū)域?qū)募す膺M行掃描。

10.如權利要求7或8所述的投影裝置，其特征在于，

所述光源部以各組激光的掃描線相互錯開的方式空出間隔來出射所述多組激光，

所述掃描部利用所述多組激光同時地掃描所述投影區(qū)域。