CN103984096A - 图像显示装置以及图像显示装置的显示控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供在透视型的头戴式图像显示装置中，与以往相比能够使使用的便利性提高的图像显示装置以及图像显示装置的显示控制方法。图像显示装置（1）具备：图像形成部（4），其形成虚像作为观察者能够视觉确认的图像；检测部（35），其检测使用时的观察者的头部的动作；以及控制部（33），其基于检测部（35）检测到的动作来控制图像形成部（4），控制部（33）在检测部（35）检测到的动作大于规定量时，变更虚像的显示位置。

Description

图像显示装置以及图像显示装置的显示控制方法

技术领域

本发明涉及图像显示装置以及图像显示装置的显示控制方法。

背景技术

已实际使用安装在观察者的头部来使用，将观察者视觉确认的图像作为虚像显示的头戴式显示器（HMD：Head Mount Display）（例如，参照专利文献1）。

作为这样的头戴式显示器，已知有观察者能够重叠外界像和虚像来视觉确认的、所谓的透视型的头戴式显示器。

在这样的透视型的头戴式显示器中，若欲在虚像的鉴赏中注视外界的规定的物体，则即使改变面部的朝向，虚像的显示位置也一直为视线的正前方，使用的便利性差。

因此，如专利文献1所述，考虑检测HMD主体的动作，并使虚像的显示位置向与该检测到的HMD主体的动作相反的方向移动。

专利文献1：日本特开平8-19004号公报

然而，在专利文献1所述的头戴式显示器中，因为使虚像的显示位置以虚像的显示位置相对于外界像的规定位置固定的方式移动，所以若HMD主体动作，则虚像的显示位置总是与HMD主体的动作对应地移动。

因此，即使在观察者继续着虚像的鉴赏而改变了面部的朝向的情况下，虚像的显示位置也偏离视线的正前方。因此，对于观察者来说，有时反而成为使用的便利性差的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供在透视型的头戴式图像显示装置中，与以往相比，能够使使用的便利性提高的图像显示装置以及图像显示装置的显示控制方法。

这样的目的通过下述的本发明实现。

本发明的图像显示装置的特征在于，其为安装在观察者的头部来使用的图像显示装置，具备：

图像形成部，其形成虚像作为上述观察者能够视觉确认的图像；

检测部，其检测上述使用时上述观察者的上述头部的动作；以及

控制部，其基于上述检测部检测到的动作来控制上述图像形成部，

上述控制部在上述检测部检测到的动作大于规定量时，变更上述虚像的显示位置。

根据这样的图像显示装置，在使虚像与外界像重叠地使观察者视觉确认的图像显示装置中，能够在需要时，变更虚像的显示位置来提高外界像的可见性，在其他时间，防止虚像的显示位置变更，使观察者的使用的便利性优异。

在本发明的图像显示装置中，优选上述检测部检测上述头部的绕规定轴的角速度作为上述头部的动作。

由此，检测部能够检测观察者的头部的朝向的变化。因此，控制部能够基于观察者的头部的朝向的变化从第1状态向第2状态切换。

在本发明的图像显示装置中，优选上述检测部分别检测上述头部的绕相互交叉的方向的三个轴的角速度，

上述控制部在绕上述三个轴的角速度的总和在规定值以上时，判断为上述检测部检测到的动作大于上述规定量。

由此，能够更可靠地进行观察者的头部的动作是否大于规定量的判断。

在本发明的图像显示装置中，优选在将上述规定值设为ω₀[rad/sec]，将能够显示上述虚像的区域的视场角设为θ₀[rad]时，

满足ω₀＞θ₀／0.5的关系。

由此，能够使观察者的使用的便利性优异。

在本发明的图像显示装置中，优选上述控制部能够切换包括在基准位置显示上述虚像的第1状态、和在与上述基准位置不同的位置显示上述虚像的第2状态的多个状态，判断上述检测部检测到的动作是否大于上述规定量，并在判断为上述检测部检测到的动作大于上述规定量时，从上述第1状态向上述第2状态切换。

由此，通过在需要时成为第2状态，能够变更虚像的显示位置，提高外界像的可见性。另外，通过在其他时间成为第1状态，能够防止虚像的显示位置变更。

在本发明的图像显示装置中，优选上述控制部在从上述第1状态向上述第2状态切换后，经过规定时间之后，以上述虚像的显示位置向上述基准位置渐近的方式从上述第2状态向上述第1状态切换。

由此，能够降低在虚像的显示位置从第2状态向第1状态变化时，观察者感觉到的不适感。

在本发明的图像显示装置中，优选上述控制部在从上述第2状态向上述第1状态的切换中，上述虚像的显示位置向上述基准位置渐近时的移动速度与上述检测部检测到大于上述规定量的动作时的上述检测部检测到的动作成比例。

由此，能够有效地降低虚像的显示位置在从第2状态向第1状态变化时，观察者感觉到的不适感。

在本发明的图像显示装置中，优选上述规定时间在0.5秒以上。

已知人类能够通过视觉识别物体的时间一般最短为0.5秒左右。因此，如果经过这样的时间以上的时间长度成为第2状态，则在第2状态中，观察者能够可靠地视觉确认外界像。因此，能够使第2状态中的外界像的可见性优异。

在本发明的图像显示装置中，优选上述规定时间能够调整。

由此，能够使观察者的使用的便利性更优异。

在本发明的图像显示装置中，优选上述控制部以上述虚像的显示位置阶段性地向上述基准位置渐近的方式进行从上述第2状态向上述第1状态的切换。

由此，能够提高从第2状态向第1状态切换的期间的外界像的可见性。

在本发明的图像显示装置中，优选上述控制部在上述第2状态中，在与上述检测部检测到的动作成相反方向的位置显示上述虚像。

由此，在第2状态中，能够进行虚像与外界像一体化那样的显示。

在本发明的图像显示装置中，优选上述控制部基于上述检测部检测到的动作，求出上述观察者的头部的从上述第1状态的旋转角，在上述第2状态中，上述旋转角在规定角度以上时，将上述虚像的显示位置固定在能够显示上述虚像的区域的端部。

由此，在第2状态中，能够使虚像的视觉确认成为可能，并且使外界像的可见性优异。

在本发明的图像显示装置中，优选上述控制部相对于上述第1状态的上述虚像的大小以规定的压缩比缩小上述第2状态的上述虚像的大小。

由此，在第2状态中，能够使虚像的视觉确认成为可能，并且使外界像的可见性更优异。

在本发明的图像显示装置中，优选上述压缩比能够变更。

由此，能够使观察者的使用的便利性更优异。

在本发明的图像显示装置中，优选上述控制部与上述旋转角成比例地变更上述压缩比。

由此，能够使观察者的使用的便利性特别优异。

在本发明的图像显示装置中，在将能够显示上述虚像的区域的视场角设为θ₀[rad]，将上述观察者的头部的上述旋转角设为θ₂时，优选上述压缩比大于θ₂／θ₀。

由此，在第2状态中，能够使虚像的视觉确认成为可能，并且使外界像的可见性特别优异。

在本发明的图像显示装置中，优选上述图像形成部具有光扫描仪，该光扫描仪使具备具有光反射性的光反射部的可动部分别绕相互垂直的两个轴摆动。

由此，能够实现图像形成部的小型化以及轻型化。其结果，能够使观察者的使用的便利性更优异。

本发明的图像显示装置的特征在于，具备：

图像形成部，其形成虚像作为观察者能够视觉确认的图像；

检测部，其检测上述观察者的头部的动作；以及

控制部，其基于上述检测部检测到的动作来控制上述图像形成部，

上述控制部在上述检测部检测到的动作大于规定量时，变更上述虚像的显示位置。

根据这样的图像显示装置，在使虚像与外界像重叠地使观察者视觉确认的图像显示装置中，能够在需要时，变更虚像的显示位置提高外界像的可见性，在其他时间，防止虚像的显示位置变更，并使观察者的使用的便利性优异。

本发明的图像显示装置的特征在于，其为安装在观察者的头部来使用的图像显示装置，具备：

图像形成部，其形成虚像作为上述观察者能够视觉确认的图像；

检测部，其检测上述图像显示装置的动作；以及

控制部，其基于上述检测部检测到的动作来控制上述图像形成部，

上述控制部在上述检测部检测到的动作大于规定量时，变更上述虚像的显示位置。

根据这样的图像显示装置，在使虚像与外界像重叠地使观察者视觉确认的图像显示装置中，能够在需要时，变更虚像的显示位置来提高外界像的可见性，在其他时间，防止虚像的显示位置变更，并使观察者的使用的便利性优异。

本发明的图像显示装置的显示控制方法的特征在于，具有：

第1图像形成工序，在基准位置形成虚像作为观察者能够视觉确认的图像；

判断工序，检测上述观察者的头部的动作，并判断该检测到的动作是否大于规定量；以及

第2图像形成工序，在上述判断工序中判断为大于上述规定量时，将上述虚像的显示位置从上述基准位置变更而形成上述虚像。

根据这样的图像显示装置的显示控制方法，在使虚像与外界像重叠地使观察者视觉确认的图像显示装置的显示控制方法中，能够在需要时，变更虚像的显示位置来提高外界像的可见性，在其他时间，防止虚像的显示位置变更，并使观察者的使用的便利性优异。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的图像显示装置（头戴式显示器）的概略结构的图。

图2是图1所示的图像显示装置的控制单元的概略结构图。

图3是表示图2所示的驱动信号生成部的驱动信号的一个例子的图。

图4是表示图1所示的图像显示装置的图像形成部的概略结构的示意图。

图5是图4所示的图像形成部的光扫描仪的俯视图。

图6是图5所示的光扫描仪的剖视图（沿X轴的剖视图）。

图7是用于说明观察者的头部的动作的图。

图8是用于说明图1所示的图像显示装置的作用（虚像的显示位置的变化）的图。

图9是用于说明图7所示的观察者的头部的动作和虚像的显示位置的关系的图。

图10是用于说明能够显示虚像的区域的视场角的图。

图11是用于说明图1所示的图像显示装置的动作的流程图。

图12是用于说明本发明的第2实施方式所涉及的图像显示装置的作用（虚像的显示位置以及大小的变化）的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的图像显示装置以及图像显示装置的显示控制方法的优选的实施方式进行说明。

第1实施方式

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的图像显示装置（头戴式显示器）的概略结构的图，图2是图1所示的图像显示装置的控制单元的概略结构图，图3是表示图2所示的驱动信号生成部的驱动信号的一个例子的图。另外，图4是表示图1所示的图像显示装置的图像形成部的概略结构的示意图，图5是图4所示的图像形成部的光扫描仪的俯视图，图6是图5所示的光扫描仪的剖视图（沿X轴的剖视图）。另外，图7是用于说明观察者的头部的动作的图，图8是用于说明图1所示的图像显示装置的作用（虚像的显示位置的变化）的图，图9是用于说明图7（a）所示的观察者的头部的动作和虚像的显示位置的关系的图，图10是用于说明能够显示虚像的区域的视场角的图，图11是用于说明图1所示的图像显示装置的动作的流程图。

此外，在图1、图7以及图9中，为了便于说明，作为相互垂直的三个轴，图示X轴、Y轴以及Z轴，并将其图示的箭头的前端侧设为“＋侧”、将基端侧设为“－侧”。另外，将与X轴平行的方向称为“X轴方向”、将与Y轴平行的方向称为“Y轴方向”、将与Z轴平行的方向称为“Z轴方向”。

此处，X轴、Y轴以及Z轴是在将后述的图像显示装置1安装在观察者的头部H时，在某基准时，以X轴方向成为头部H的上下方向、Y轴方向成为头部H的左右方向、Z轴方向成为头部H的前后方向的方式设定。另外，X轴、Y轴以及Z轴是在将后述的图像显示装置1安装在观察者的头部H时，在某基准时，X轴方向成为虚像的显示面（画面）的纵向（垂直扫描方向）、Y轴方向成为虚像的显示面的横向（水平扫描方向）、Z轴方向成为与虚像的显示面垂直的方向的方式设定。

如图1所示，本实施方式的图像显示装置1是具有如眼镜一样的外观的头戴式显示器（头戴式图像显示装置），安装在观察者的头部H来使用，能够使观察者将虚像上的图像在与外界像重叠的状态下视觉确认。

该图像显示装置1具备框架2、支承于框架2的控制单元3以及图像形成部4。

在这样的图像显示装置1中，图像形成部4基于来自控制单元3的信号工作，图像形成部4通过使光朝向观察者的右侧的眼睛EY二维扫描，从而形成观察者能够视觉确认的虚像。

此外，在本实施方式中，以仅将图像形成部4设置在框架2的右侧，并仅形成右眼用的虚像的情况为例进行说明，但通过在框架2的左侧设置与图像形成部4相同的构成的图像形成部，从而可以与右眼用的虚像一起形成左眼用的虚像，也可以仅形成左眼用的虚像。

以下，依次对图像显示装置1的各部进行详细说明。

框架

如图1所示，框架2呈眼镜框一样的形状，具有支承控制单元3以及图像形成部4的功能。

另外，如图1所示，框架2包括支承图像形成部4以及鼻托部21的前框部22、与前框部22连接并与使用者的耳朵抵接的一对脚丝部（镜腿部）23、以及作为各脚丝部23的与前框部22相反的端部的耳托部24。

鼻托部21在使用时与观察者的鼻子NS抵接，相对于观察者的头部支承图像显示装置1。前框部22包含有镜圈部25、鼻梁部26。

该鼻托部21构成为能够调整使用时的相对于观察者的框架2的位置。

此外，框架2的形状只要是能够在观察者的头部H安装的形状，则并不限定于图示的形状。

控制单元

如图1所示，控制单元3安装于上述的框架2的一方（在本实施方式中为右侧）的耳托部24。

即，控制单元3在使用时相对于观察者的耳朵EA，配置于与眼睛EY相反的一侧。由此，能够使图像显示装置1的重量平衡性优异。

该控制单元3具有生成被后述的图像形成部4的光扫描部42扫描的信号光的功能、和生成驱动光扫描部42的驱动信号的功能。

如图2所示，这样的控制单元3具备信号光生成部31、驱动信号生成部32、控制部33、透镜34、检测部35、以及调整部36。

信号光生成部31是生成被后述的图像形成部4的光扫描部42（光扫描仪）扫描（光扫描）的信号光的功能部。

该信号光生成部31具有波长不同的多个光源311R、311G、311B、多个驱动电路312R、312G、312B以及光合成部（合成部）313。

光源311R（R光源）是射出红色光的部件，光源311G（G光源）是射出绿色光的部件，光源311B是射出蓝色光的部件。通过使用这样的三种颜色的光，能够显示全彩色图像。

这样的光源311R、311G、311B并未被分别特别限定，但例如能够使用激光二极管、LED。

这样的光源311R、311G、311B分别与驱动电路312R、312G、312B电连接。

驱动电路312R具有驱动上述的光源311R的功能，驱动电路312G具有驱动上述的光源311G的功能，驱动电路312B具有驱动上述的光源311B的功能。

从被这样的驱动电路312R、312G、312B驱动的光源311R、311G、311B射出的三种（三种颜色）光射入光合成部313。

光合成部313是合成来自多个光源311R、311G、311B的光的功能部。由此，能够减少用于向图像形成部4传输在信号光生成部31生成的信号光的光纤的数量。因此，在本实施方式中，能够经由沿框架2的脚丝部设置的一根光纤7从控制单元3向画像形成部4传输信号光。

在本实施方式中，光合成部313具有两个分色镜313a、313b。

分色镜313a具有使红色光透过并且反射绿色光的功能。另外，分色镜313b具有使红色光以及绿色光透过并且反射蓝色光的功能。

通过使用这样的分色镜313a、313b，合成来自光源311R、311G、311B的红色光、绿色光以及蓝色光三种颜色的光从而形成信号光。

在本实施方式中，以来自光源311R、311G、311B的红色光、绿色光以及蓝色光的光路长彼此相等的方式配置光源311R、311G、311B。

此外，光合成部313并不限定于上述那样的使用了分色镜的构成，例如，也可以由光波导、光纤等构成。

利用这样的信号光生成部31生成的信号光经由透镜34输入至光纤7。然后，这样的信号光经由光纤7被传输至后述的图像形成部4的光扫描部42。

像这样通过使用将由信号光生成部31生成的信号光导向光扫描部42的光纤7，信号光生成部31的设置位置的自由度增加。

此处，透镜34是为了将利用信号光生成部31生成的信号光输入至光纤7而进行聚光的部件。此外，透镜34根据需要设置即可，能够省略。另外，例如，通过代替透镜34，而在各光源311R、311G、311B和光合成部313之间设置透镜，也能够将信号光输入到光纤7。

驱动信号生成部32是生成驱动后述的图像形成部4的光扫描部42（光扫描仪）的驱动信号的功能部。

该驱动信号生成部32具有驱动电路321（第1驱动电路），其生成在光扫描部42的第1方向上的扫描（水平扫描）所使用的第1驱动信号；以及驱动电路322（第2驱动电路），其生成在光扫描部42的与第1方向垂直的第2方向上的扫描（垂直扫描）所使用的第2驱动信号。

例如，驱动电路321是产生如图3（a）所示，以周期T1周期性变化的第1驱动信号V1（水平扫描用电压）的部件，驱动电路322是产生如图3（b）所示，以与周期T1不同的周期T2周期性变化的第2驱动信号V2（垂直扫描用电压）的部件。

此外，后面详述第1驱动信号以及第2驱动信号。

这样的驱动信号生成部32经由未图示的信号线，与后述的图像形成部4的光扫描部42电连接。由此，在驱动信号生成部32生成的驱动信号（第1驱动信号以及第2驱动信号）输入至后述的图像形成部4的光扫描部42。

上述那样的信号光生成部31的驱动电路312R、312G、312B以及驱动信号生成部32的驱动电路321、322与控制部33电连接。

控制部33具有基于视频信号（图像信号），控制信号光生成部31的驱动电路312R、312G、312B以及驱动信号生成部32的驱动电路321、322的驱动的功能。即，控制部33具有控制图像形成部4的驱动的功能。

由此，信号光生成部31生成根据图像信息被调制的信号光，并且驱动信号生成部32生成与图像信息对应的驱动信号。

另外，控制部33构成为能够基于检测部35的检测结果，控制图像形成部4的驱动。特别是，控制部33在图像显示装置1的动作（更具体而言，观察者的头部H的动作）大于规定量时，变更虚像的显示位置。

检测部35具有检测使用时的观察者的头部H的动作的功能。此外，与图像显示装置1的作用的说明一起后面详述检测部35的构成以及虚像的显示位置的变更。

另外，调整部36与控制部33电连接，控制部33构成为能够基于调整部36的操作，调整变更各种设定。

调整部36例如具有观察者能够操作的触摸面板、按钮、开关等操作部，并具有变更控制单元3的设定条件的功能。例如，调整部36预先设定有多个设定条件，通过操作部的操作，从多个设定条件选择设定任意一个设定条件。

图像形成部

如图1所示，图像形成部4安装于上述的框架2的一侧（在本实施方式中为右侧）的部分。

即，图像形成部4以使用时位于观察者的一方（右侧）眼睛EY的前方的方式配置。

图像形成部4具有形成虚像作为观察者能够视觉确认的图像的功能（射出在眼睛EY的视网膜成像的图像光（扫描光）的功能）。

如图4所示，该图像形成部4具备光扫描部42、透镜43（耦合透镜）、以及反射部44。

光扫描部42是使来自信号光生成部31的信号光二维扫描的光扫描仪。利用该光扫描部42使信号光扫描从而形成扫描光。

如图5所示，该光扫描部42具备可动反射镜部11、一对轴部12a、12b（第1轴部）、框体部13、两对轴部14a、14b、14c、14d（第2轴部）、支承部15、永磁铁16以及线圈17。换言之，光扫描部42具有所谓的万向架结构。

此处，可动反射镜部11以及一对轴部12a、12b构成绕Y1轴（第1轴）摆动（往复转动）的第1振动系统。另外，可动反射镜部11、一对轴部12a、12b、框体部13、两对轴部14a、14b、14c、14d以及永磁铁16构成绕X1轴（第2轴）摆动（往复转动）的第2振动系统。

另外，光扫描部42具有信号重叠部18（参照图6），永磁铁16、线圈17、信号重叠部18以及驱动信号生成部32构成驱动上述的第1振动系统以及第2振动系统（即、使可动反射镜部11绕X1轴以及Y1轴摆动）的驱动部。

以下，依次对光扫描部42的各部进行详细说明。

可动反射镜部11具有基部111（可动部）、和经由隔离件112固定于基部111的光反射板113。

在光反射板113的上表面（一个面）设置有具有光反射性的光反射部114。

该光反射板113相对于轴部12a、12b在厚度方向分离，并且从厚度方向观察时（以下，也称为“俯视”）与轴部12a、12b重叠地设置。

因此，能够缩短轴部12a和轴部12b之间的距离，并且使光反射板113的板面的面积变大。另外，因为能够缩短轴部12a和轴部12b之间的距离，所以能够实现框体部13的小型化。并且，因为能够实现框体部13的小型化，所以能够缩短轴部14a、14b和轴部14c、14d之间的距离。

由此，即使增大光反射板113的板面的面积，也能够实现光扫描部42的小型化。换言之，能够减小相对于光反射部114的面积的光扫描部42的大小。

另外，光反射板113以俯视时覆盖轴部12a、12b整体的方式形成。换言之，轴部12a、12b在俯视时，分别相对于光反射板113的外周位于内侧。由此，光反射板113的板面的面积变大，其结果，能够增大光反射部114的面积。另外，能够防止不需要的光在轴部12a、12b反射而成为杂散光。

另外，光反射板113在俯视时，以覆盖框体部13整体的方式形成。换言之，框体部13在俯视时，相对于光反射板113的外周位于内侧。由此，光反射板113的板面的面积变大，其结果，能够增大光反射部114的面积。另外，能够防止不需要的光在框体部13反射而成为杂散光。

并且，光反射板113在俯视时，以覆盖轴部14a、14b、14c、14d整体的方式形成。换言之，轴部14a、14b、14c、14d在俯视时，分别相对于光反射板113的外周位于内侧。由此，光反射板113的板面的面积变大，其结果，能够增大光反射部114的面积。另外，能够防止不需要的光在轴部14a、14b、14c、14d反射而成为杂散光。

在本实施方式中，光反射板113在俯视时，呈圆形。此外，光反射板113的俯视形状并不局限于此，例如，也可以是椭圆形、四角形等多角形。

如图6所示，这样的光反射板113的下表面（另一个面）设置有硬质层115。

硬质层115由比光反射板113主体的构成材料硬质的材料构成。由此，能够提高光反射板113的刚性。因此，能够防止或者抑制光反射板113的摆动时的挠曲。另外，能够使光反射板113的厚度变薄，并减小光反射板113的绕X1轴以及Y1轴的摆动时的惯性力矩。

作为这样的硬质层115的构成材料，只要是比光反射板113主体的构成材料硬质的材料，则并不特别限定，例如能够使用金刚石、氮化碳膜、水晶、蓝宝石、钽酸锂、铌酸钾等，但特别优选使用金刚石。

硬质层115的厚度（平均）并未特别限定，但优选为1～10μm左右，更优选为1～5μm左右。

另外，硬质层115既可以由单层构成，也可以由多层的层叠体构成。此外，硬质层115根据需要来设置，也能够省略。

对于这样的硬质层115的形成，例如能够使用如等离子体CVD、热CVD、激光CVD这样的化学蒸镀法（CVD）、真空蒸镀、溅射、离子镀等干式电镀法、电镀、浸镀、化学镀等湿式电镀法、喷镀、片状部件的接合等。

另外，光反射板113的下表面经由隔离件112固定于基部111。由此，能够防止与轴部12a、12b、框体部13以及轴部14a、14b、14c、14d的接触，并且使光反射板113绕Y1轴摆动。

另外，基部111在俯视时，分别相对于光反射板113的外周位于内侧。即，光反射板113的设置有光反射部114的面（板面）的面积大于基部111的固定有隔离件112的面的面积。另外，如果基部111能够经由隔离件112支承光反射板113，则优选基部111的俯视时的面积尽可能的小。由此，能够增大光反射板113的板面的面积，并且减小轴部12a与轴部12b之间的距离。

如图5所示，框体部13呈框状，以包围上述的可动反射镜部11的基部111的方式设置。换言之，可动反射镜部11的基部111设置于呈框状的框体部13的内侧。

而且，框体部13经由轴部14a、14b、14c、14d被支承部15支承。另外，可动反射镜部11的基部111经由轴部12a、12b被框体部13支承。

另外，框体部13沿Y1轴的方向上的长度比沿X1轴的方向上的长度长。即，在将沿Y1轴的方向上的框体部13的长度设为a，将沿X1轴的方向上的框体部13的长度设为b时，满足a＞b的关系。由此，能够确保轴部12a、12b所必需的长度，并且缩短沿X1轴的方向上的光扫描部42的长度。

另外，框体部13在俯视时，呈沿由可动反射镜部11的基部111以及一对轴部12a、12b构成的结构体的外形的形状。由此，能够允许由可动反射镜部11以及一对轴部12a、12b构成的第1振动系统的振动，即、可动反射镜部11的绕Y1轴的摆动，并且实现框体部13的小型化。

此外，只要框体部13的形状是包围可动反射镜部11的基部111的框状，则并不限定于图示的形状。

轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d分别能够弹性变形。

而且，轴部12a、12b连结可动反射镜部11和框体部13，以使可动反射镜部11能够绕Y1轴（第1轴）转动（摆动）。另外，轴部14a、14b、14c、14d连结框体部13和支承部15，以使框体部13能够绕与Y1轴垂直的X1轴（第2轴）转动（摆动）。

轴部12a、12b经由可动反射镜部11的基部111彼此对置地配置。另外，轴部12a、12b分别呈在沿Y1轴的方向上延伸的长条形状。而且，各轴部12a、12b的一端部与基部111连接，另一端部与框体部13连接。另外，轴部12a、12b分别以中心轴与Y1轴一致的方式配置。

这样的轴部12a、12b分别随着可动反射镜部11的绕Y1轴的摆动而扭转变形。

轴部14a、14b以及轴部14c、14d经由（夹着）框体部13彼此对置地配置。另外，轴部14a、14b、14c、14d分别呈在沿X1轴的方向上延伸的长条形状。而且，各轴部14a、14b、14c、14d的一端部与框体部13连接，另一端部与支承部15连接。另外，轴部14a、14b经由X1轴彼此对置地配置，同样地，轴部14c、14d经由X1轴彼此对置地配置。

这样的轴部14a、14b、14c、14d随着框体部13的绕X1轴的摆动，而轴部14a、14b整体以及轴部14c、14d整体分别扭转变形。

这样，通过使可动反射镜部11能够绕Y1轴摆动，并且使框体部13能够绕X1轴摆动，能够使可动反射镜部11绕相互垂直的X1轴以及Y1轴两轴摆动（往复转动）。

另外，在这样的轴部12a、12b中的至少一方的轴部以及轴部14a、14b、14c、14d中的至少一个轴部，分别设置有例如应变传感器这样的角度检测传感器。该角度检测传感器能够检测光扫描部42的角度信息，更具体而言，能够检测光反射部114的绕X1轴以及绕Y1轴的各自的摆动角。该检测结果经由未图示的线缆，输入至控制部33。

此外，各轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d的形状并不限定于上述的形状，例如，可以在途中的至少一个位置具有屈曲或者弯曲的部分、分支的部分。

上述的基部111、轴部12a、12b、框体部13、轴部14a、14b、14c、14d以及支承部15一体地形成。

在本实施方式中，基部111、轴部12a、12b、框体部13、轴部14a、14b、14c、14d以及支承部15通过对依次层叠了第1Si层（设备层）、SiO₂层（埋氧层）、以及第2Si层（处理层）的SOI基板进行蚀刻而形成。由此，能够使第1振动系统以及第2振动系统的振动特性优异。另外，SOI基板通过蚀刻能够进行微细的加工，所以通过使用SOI基板来形成基部111、轴部12a、12b、框体部13、轴部14a、14b、14c、14d以及支承部15，能够使它们的尺寸精度优异，另外，能够实现光扫描部42的小型化。

而且，基部111、轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d分别由SOI基板的第1Si层构成。由此，能够使轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d的弹性优异。另外，能够防止在基部111绕Y1轴转动时与框体部13接触。

另外，框体部13以及支承部15分别由层叠体构成，该层叠体由SOI基板的第1Si层、SiO₂层以及第2Si层构成。由此，能够使框体部13以及支承部15的刚性优异。另外，框体部13的SiO₂层以及第2Si层不仅具有作为提高框体部13的刚性的加强筋的功能，还具有防止可动反射镜部11与永磁铁16接触的功能。

另外，优选在支承部15的上表面实施防止反射处理。由此，能够防止照射到支承部15的不需要的光成为杂散光。

作为这样的防止反射处理，并未特别限定，但例如列举有防反射膜（电介质多层膜）的形成、粗面化处理、黑色处理等。

此外，上述的基部111、轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d的构成材料以及形成方法是一个例子，本发明并不局限于此。

另外，在本实施方式中，隔离件112以及光反射板113也通过对SOI基板进行蚀刻来形成。而且，隔离件112由层叠体构成，该层叠体由SOI基板的SiO₂层以及第2Si层构成。另外，光反射板113由SOI基板的第1Si层构成。

这样，通过使用SOI基板来形成隔离件112以及光反射板113，能够简单且高精度地制造相互接合的隔离件112以及光反射板113。

这样的隔离件112通过例如粘合剂、焊料等接合材料（未图示）与基部111接合。

在上述的框体部13的下表面（与光反射板113相反的一侧的面）接合有永磁铁16。

作为永磁铁16和框体部13的接合方法并不特别限定，但例如能够使用使用了粘合剂的接合方法。

永磁铁16在俯视时，在相对于X1轴以及Y1轴倾斜的方向上被磁化。

在本实施方式中，永磁铁16呈在相对于X1轴以及Y1轴倾斜的方向上延伸的长条形状（棒状）。而且，永磁铁16在其长边方向上被磁化。即，永磁铁16以一端部为S极，另一端部为N极的方式被磁化。

另外，永磁铁16在俯视时，设置为以X1轴和Y1轴的交点为中心对称。

此外，在本实施方式中，以在框体部13设置一个永磁铁的情况为例子进行说明，但并不局限于此，例如，可以在框体部13设置两个永磁铁。该情况下，例如，使呈长条状的两个永磁铁以在俯视时经由基部111彼此对置，并且彼此平行的方式设置在框体部13即可。

相对于X1轴的永磁铁16的磁化的方向（延伸方向）的倾斜角θ并不特别限定，但优选为30°以上60°以下，更优选为45°以上60°以下，更进一步优选为45°。通过这样设置永磁铁16，从而能够顺利且可靠地使可动反射镜部11绕X1轴转动。

作为这样的永磁铁16，例如能够优选使用钕磁铁、铁氧体磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴磁铁，粘结磁铁等。这样的永磁铁16是磁化了硬磁性体的部件，例如，通过将磁化前的硬磁性体设置在框体部13之后磁化而形成。这是因为若欲将已经完成磁化的永磁铁16设置在框体部13，则由于外部或者其他部件的磁场的影响，存在不能将永磁铁16设置在所希望的位置的情况。

在这样的永磁铁16的正下方设置有线圈17。即，以与框体部13的下表面对置的方式设置有线圈17。由此，能够高效地使从线圈17产生的磁场作用于永磁铁16。由此，能够实现光扫描部42的省电力化以及小型化。

这样的线圈17与信号重叠部18电连接（参照图6）。

而且，通过信号重叠部18向线圈17施加电压，从而从线圈17产生具有与X1轴以及Y1轴垂直的磁通的磁场。

信号重叠部18具有重叠上述的第1驱动信号V1和第2驱动信号V2的加法器（未图示），并将其重叠的电压施加给线圈17。

此处，详细说明第1驱动信号V1以及第2驱动信号V2。

如上述，驱动电路321产生如图3（a）所示，以周期T1周期性变化的第1驱动信号V1（水平扫描用电压）。即，驱动电路321产生第1频率（1／T1）的第1驱动信号V1。

第1驱动信号V1呈正弦波那样的波形。因此，光扫描部42能够高效地使光主扫描。此外，第1驱动信号V1的波形并不局限于此。

另外，如果第1频率（1／T1）是适合水平扫描的频率，则并不特别限定，但优选为10～40kHz。

在本实施方式中，第1频率被设定为与由可动反射镜部11以及一对的轴部12a、12b构成的第1振动系统（扭转振动系统）的扭转共振频率（f1）相等。换句话说，第1振动系统被设计（制造）成其扭转共振频率f1为适合水平扫描的频率。由此，能够增大可动反射镜部11的绕Y1轴的转动角。

另一方面，如上述，驱动电路322产生如图3（b）所示，以与周期T1不同的周期T2周期性变化的第2驱动信号V2（垂直扫描用电压）。即，驱动电路322产生第2频率（1／T2）的第2驱动信号V2。

第2驱动信号V2呈锯齿波那样的波形。因此，光扫描部42能够高效地使光垂直扫描（副扫描）。此外，第2驱动信号V2的波形并不限定于此。

如果第2频率（1／T2）是与第1频率（1／T1）不同，并且适合垂直扫描的频率，则并不特别限定，但优选为30～80Hz（60Hz左右）。这样，通过将第2驱动信号V2的频率设为60Hz左右，如上述那样将第1驱动信号V1的频率设为10～40kHz，能够以适合显示器中的描绘的频率，使可动反射镜部11绕相互垂直的两轴（X1轴以及Y1轴）的各个轴转动。但是，只要能够使可动反射镜部11绕X1轴以及Y1轴的各个轴转动，则并不特别限定第1驱动信号V1的频率和第2驱动信号V2的频率的组合。

在本实施方式中，第2驱动信号V2的频率被调整为与由可动反射镜部11、一对轴部12a、12b、框体部13、两对轴部14a、14b、14c、14d以及永磁铁16构成的第2振动系统（扭转振动系统）的扭转共振频率（共振频率）不同的频率。

优选这样的第2驱动信号V2的频率（第2频率）小于第1驱动信号V1的频率（第1频率）。即，优选周期T2比周期T1长。由此，能够更可靠且更顺利地使可动反射镜部11绕Y1轴以第1频率转动，并绕X1轴以第2频率转动。

另外，在将第1振动系统的扭转共振频率设为f1[Hz]，将第2振动系统的扭转共振频率设为f2[Hz]时，优选f1和f2满足f2＜f1的关系，更优选满足f1≥10f2的关系。由此，能够更顺利地使可动反射镜部11绕Y1轴以第1驱动信号V1的频率转动，并绕X1轴以第2驱动信号V2的频率转动。与此相对，在f1≤f2的情况下，可能因第2频率而引起第1振动系统的振动。

接下来，对光扫描部42的驱动方法进行说明。此外，在本实施方式中，如上述，第1驱动信号V1的频率设定为与第1振动系统的扭转共振频率相等，第2驱动信号V2的频率设定为与第2振动系统的扭转共振频率不同的值，并且小于第1驱动信号V1的频率（例如，第1驱动信号V1的频率设定为15kHz，第2驱动信号V2的频率设定为60Hz）。

例如，在信号重叠部18重叠如图3（a）所示那样的第1驱动信号V1和如图3（b）所示那样的第2驱动信号V2，并将重叠的电压施加给线圈17。

这样一来，通过第1驱动信号V1，交替切换使永磁铁16的一端部（N极）吸引线圈17，并且使永磁铁16的另一端部（S极）远离线圈17的磁场（将该磁场称为“磁场A1”）、和使永磁铁16的一端部（N极）远离线圈17，并且使永磁铁16的另一端部（S极）吸引线圈17的磁场（将该磁场称为“磁场A2”）。

此处，如上述，永磁铁16以各个端部（磁极）位于被Y1轴分割的两个区域的方式配置。即，在图5的俯视时，夹着Y1轴，永磁铁16的N极位于一侧，永磁铁16的S极位于另一侧。因此，通过交替切换磁场A1和磁场A2，框体部13被激发具有绕Y1轴的扭转振动成分的振动，随着该振动，使轴部12a、12b扭曲变形，并且可动反射镜部11以第1驱动信号V1的频率绕Y1轴转动。

另外，第1驱动信号V1的频率与第1振动系统的扭转共振频率相等。因此，通过第1驱动信号V1，能够高效地使可动反射镜部11绕Y1轴转动。即，即使上述的框体部13的具有绕Y1轴的扭转振动成分的振动小，也能够增大随着该振动的可动反射镜部11的绕Y1轴的转动角。

另一方面，通过第2驱动信号V2，交替切换使永磁铁16的一端部（N极）吸引线圈17，并且使永磁铁16的另一端部（S极）远离线圈17的磁场（将该磁场称为“磁场B1”）、和使永磁铁16的一端部（N极）远离线圈17，并且使永磁铁16的另一端部（S极）吸引线圈17的磁场（将该磁场称为“磁场B2”）。

此处，如上述，永磁铁16以各个端部（磁极）位于被X1轴分割的两个区域的方式配置。即，在图5的俯视时，夹着X1轴，永磁铁16的N极位于一侧，永磁铁16的S极位于另一侧。因此，通过交替切换磁场B1和磁场B2，分别使轴部14a、14b以及轴部14c、14d扭曲变形，并且框体部13与可动反射镜部11一起以第2驱动信号V2的频率绕X1轴转动。

另外，第2驱动信号V2的频率设定为与第1驱动信号V1的频率相比极低。另外，第2振动系统的扭转共振频率设计为比第1振动系统的扭转共振频率低。因此，能够防止可动反射镜部11以第2驱动信号V2的频率绕Y1轴转动。

根据以上说明的光扫描部42，使具备具有光反射性的光反射部114的可动反射镜部11分别绕相互垂直的两个轴摆动，所以能够实现光扫描部42的小型化以及轻型化，进而实现图像形成部4的小型化以及轻型化。其结果，能够使观察者的使用的便利性更优异。

如图4所示，从上述的光纤7射出的信号光经由透镜43射入这样的光扫描部42的光反射部114。

透镜43具有调整从光纤7射出的信号光的光斑直径的功能。另外，透镜43也具有调整从光纤7射出的信号光的幅射角，使其大致平行化的功能。

另外，如图4所示，利用光扫描部42使射入光反射部114的信号光扫描，并且向反射部44反射。

反射部44以使用时位于观察者的一方的眼睛EY的前方的方式配置。

该反射部44具有向该观察者的眼睛反射来自光扫描部42的信号光的功能。

在本实施方式中，反射部44是半透半反镜，也具有使外界光透过的功能（针对可视光的透光性）。即，反射部44具有使利用光扫描部42扫描的信号光（扫描光）反射，并且使在使用时从反射部44的外侧朝向观察者的眼睛的外界光透过的功能。由此，观察者能够一边视觉确认外界像，一边视觉确认由信号光形成的虚像（图像）。即，能够实现透视型的头戴式显示器。

该反射部44未图示，但是具有例如使外界光透过的透明基板（透光部）、和被透明基板61支承，并使来自光扫描部42的信号光反射的衍射光栅。由此，能够使衍射光栅具有各种光学特性，并使光学系统的部件个数减少、提高设计的自由度。例如通过使用全息元件作为衍射光栅，能够调整在反射部44反射的信号光的射出方向。另外，通过使衍射光栅具有透镜效果，也能够调整由在反射部44反射的信号光构成的扫描光整体的成像状态。

此外，反射部44并不限定于上述的构成，例如，也可以在透明基板上形成由金属薄膜、电介质多层膜等构成的半透过反射膜。

在本实施方式中，反射部44呈沿着框架2的弯曲而弯曲的形状。此外，反射部44的形状是根据光扫描部42的配置、反射部44以及透镜43的光学特性等来决定的，并不限定于图示的形状。

接下来，对如以上那样构成的图像显示装置1的动作（作用）进行说明。

在图像显示装置1中，在检测部35检测到的动作（即观察者的头部H的动作）大于规定量时，控制部33变更虚像的显示位置。

具体而言，控制部33能够切换包括将虚像的显示位置设定在基准位置的第1状态（以下，仅称为“第1状态”）、和根据检测部35检测到的动作，将虚像的显示位置从上述基准位置变更的第2状态（以下，仅称为“第2状态”）的多个状态。

而且，控制部33判断检测部35检测到的动作是否大于上述规定量，并在判断为检测部35检测到的动作大于上述规定量时，从第1状态向第2状态切换。

由此，通过在需要时成为第2状态，能够变更虚像的显示位置，提高外界像的可见性。另外，在其他时间成为第1状态，从而能够防止虚像的显示位置变更。

首先，对检测部35进行说明。

检测部35检测头部H的绕规定轴的角速度作为头部H的动作（检测信息）。由此，检测部35能够检测观察者的头部H的朝向的变化。因此，控制部33能够基于观察者的头部H的朝向的变化从第1状态向第2状态切换。

另外，优选检测部35分别检测头部H的绕相互交叉的方向的三个轴（例如，X轴、Y轴以及Z轴）的角速度。由此，能够检测头部H的绕各种轴的角速度。

这样的检测部35例如具备角速度传感器。在分别检测头部H的绕相互交叉的方向的三个轴的角速度的情况下，使用三轴检测的角速度传感器，或者组合使用三个一轴检测型的角速度传感器即可。

以下，对虚像的显示位置的变更方法进行详细说明。此外，以下，为了方便说明，如图7所示，以X轴贯穿头部H的中心，且头部H绕X轴旋转角θ_x的情况为例子进行说明。

第1状态

如图8（a）所示，在第1状态中，将虚像G的显示位置设定在基准位置。

此时，在图示的例子中，具有外界的对象物V₁、V₂的外界像与虚像G重叠并被观察者视觉确认。此处，对象物V₂位于区域S的右侧。

此外，在本实施方式中，将基准位置作为能够显示虚像G的区域S的中央，但是基准位置并不限定于区域S的中央，例如，也可以偏离区域S的中央。

第2状态

如图8（b）所示，在第2状态中，将虚像G的显示位置从基准位置变更（移动）。

此时，在图示的例子中，以对象物V₂位于头部H的绕X轴的旋转后的区域S’的中心的方式，具有外界的对象物V₁、V₂的外界像与虚像G重叠并被观察者视觉确认。

另外，控制部33在第2状态中，将虚像G的显示位置变更至与检测部35检测到的动作成相反方向（图8（b）中，为左方向）的位置。由此，在第2状态中，能够进行虚像G与外界像一体化这样的显示。另外，在使头部活动时，能够以虚像G不遮挡观察者想视觉确认的外界像的方式进行显示。

这样的从第1状态向第2状态的切换后，在经过规定时间之后，如图8（c）所示，将虚像G的显示位置返回基准位置。即，控制部33在从第1状态向第2状态切换后，在经过规定时间之后，从第2状态向上述第1状态切换。

此时，优选控制部33以虚像G的显示位置向基准位置渐近的方式从第2状态向第1状态切换。由此，能够降低虚像G的显示位置从第2状态向第1状态变化时观察者感觉到的不适感。

另外，优选控制部33在从第2状态向第1状态的切换中，虚像G的显示位置向基准位置渐近时的移动速度与检测部35检测到大于上述规定量的动作时的检测部35所检测到的动作成比例。由此，能够有效地降低虚像G的显示位置在从第2状态向第1状态变化时观察者感觉到的不适感。该情况下，例如，检测部35检测到的动作越快，使虚像G的显示位置向基准位置渐近时的移动速度越快，另外，检测部35检测到的动作越慢，使虚像G的显示位置向基准位置渐近时的移动速度越慢。

另外，优选上述规定时间（维持第2状态的时间长度）为0.5秒以上，更优选为0.5秒以上2秒以下。

已知人类能够通过视觉识别物体的时间通常最短为0.5秒左右。因此，如果经过这样的时间以上的时间长度成为第2状态，则在第2状态中，观察者能够可靠地视觉确认外界像。因此，能够使第2状态中的外界像的可见性优异。

另外，优选能够调整上述规定时间（维持第2状态的时间长度）。由此，能够使观察者的使用的便利性更优异。该情况下，例如，以能够调整这样的规定时间的方式构成上述的调整部36即可。

另外，优选控制部33以虚像G的显示位置向基准位置阶段性地渐近的方式进行从第2状态向第1状态的切换。由此，能够提高从第2状态向第1状态切换期间的外界像的可见性。此外，虚像G返回基准位置的途中的阶段位置中的显示时间任意，可以缩短所述的时间使虚像G连续地移动，也可以拉长所述的时间，使虚像G在返回基准位置的途中暂时停止。

接下来，对图像显示装置1的显示控制方法（控制部33的控制）进行说明。

首先，对图像显示装置1和虚像的位置关系进行说明。

在某基准时（例如初始状态），如图9所示，将世界坐标系设为（X，Y，Z），并将图像显示装置1能够显示虚像G的区域S（画面）中的坐标（以下，称为“画面坐标”）系设为（u，v）时，世界坐标系（X，Y，Z）以及画面坐标系（u，v）由下述式（1）表示。

式1

$\left[\begin{array}{c}u\\ v\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}f\frac{X}{Z}\\ f\frac{Y}{Z}\end{array}\right]...\left(1\right)$

此外，上述式（1）中，f是焦距。另外，焦距f与观察者的眼睛EY（照相机视点）和画面坐标平面之间的距离相等。

此处，焦距f与观察者的视点和画面坐标平面之间的距离（上述式（1）中的Z）相等，所以上述式（1）能够如下述式（2）那样变形。

式2

$\left[\begin{array}{c}u\\ v\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}X\\ Y\end{array}\right]...\left(2\right)$

对于这样的画面坐标，若考虑绕X轴的角度θ的照相机坐标的旋转，则在将旋转后的世界坐标系设为（X’，Y’，Z’），将旋转后的画面坐标系设为（u’，v’）时，旋转后的画面坐标系（u’，v’）由下述式（3）表示。

式3

这样的照相机坐标系的旋转是绕X轴的旋转，所以X不变化，仅Y’变化。

该Y’能够使用下述式（4）所表示的三维欧几里得空间中的旋转矩阵R_X（θ）来计算，由下述式（5）表示。

式4

$R_x\left(\mathrm{\θ}\right)=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\θ}& -\sin \\ 0& \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]...\left(4\right)$

式5

Y‘＝Ycosθ-Zsinθ…（5）

因此，根据上述式（3）以及式（5），照相机坐标旋转后的画面坐标系（u’，v’）由下述式（6）表示。

式6

接下来，基于图11对图像显示装置1的显示控制方法的一个例子进行具体的说明。

［A］第1图像形成工序

首先，将虚像G的画面坐标中的显示位置（u，v）设定在作为基准位置的初始位置P₀（u₀，v₀）（步骤S0）。由此，在基准位置形成虚像G，作为观察者能够视觉确认的图像（第1图像形成工序）。即，使虚像G的显示位置成为第1状态（初始状态）。

［B］判断工序

接下来，进行通过检测部35检测观察者的头部H的动作，并判断该检测到的动作是否大于规定量的判断工序（步骤S1）。

具体而言，基于检测部35检测到的角速度ω（ω_x，ω_y，ω_z），判断观察者的头部H的动作是否大于规定量。

例如，比较角速度ω的大小‖ω‖和预先设定的阈值ω₀（规定量），并判断‖ω‖是否在ω₀以上。

而且，在角速度ω的大小‖ω‖在阈值ω₀以上时，判断为观察者的头部H的动作大于规定量，并在角速度ω的大小‖ω‖小于阈值ω₀时，判断为观察者的头部H的动作在规定量以下。此处，‖ω‖由下述式（7）表示。

式7

$\left|\right|\mathrm{\ω}\left|\right|=\sqrt{{\mathrm{\ω}}_x^2+{\mathrm{\ω}}_y^2+{\mathrm{\ω}}_z^2}...\left(7\right)$

然后，在判断为观察者的头部H的动作大于规定量的情况下，移至下面的步骤S2。另一方面，在判断为观察者的头部H的动作在规定量以下的情况下，返回至上述的步骤S1。

这样，控制部33在绕三个轴的角速度的总和在阈值ω₀（规定值）以上时，判断为检测部35检测到的动作大于规定量，从而能够更可靠地进行观察者的头部H的动作是否大于规定量的判断。

优选在将能够显示虚像G的区域S的视场角（参照图10）设为θ₀[rad]时，阈值ω₀[rad／sec]满足ω₀＞θ₀／0.5的关系。由此，能够使观察者的使用的便利性更优异。

［C］第2图像形成工序

在步骤S2中，基于检测部35检测到的动作，变更虚像G的显示位置。由此，在［B］判断工序中判断为检测部35检测到的动作大于规定量时，将虚像G的显示位置从基准位置变更，形成虚像G（第2图像形成工序）。即，使虚像G的显示位置为第2状态。

具体而言，在本步骤S2中，首先，基于检测部35检测到的角速度ω，计算出虚像G的变更后的位置P₁。

例如，在检测部35检测到的角速度ω的成分为（ω_x，0，0）的情况下，观察者的头部H的动作仅为绕X轴的角度－θ₁[rad]的旋转，通过上述的式（6），虚像G的变更后的位置P₁（u₁，v₁）由下述式（8）表示。

式8

$\left[\begin{array}{c}{u}_1\\ v_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}X\\ Y\cos {\mathrm{\θ}}_1-Z\sin {\mathrm{\θ}}_1\end{array}\right]...\left(8\right)$

此处，角度－θ₁能够使用检测部检测到的角速度ω和产生该角速度ω的时间长度（对角速度ω进行积分）来求出。

但是，预先设定（u₁，v₁）各自能够取得的最大值。而且，在上述式（8）中求出的位置P₁超过最大值的情况下，设定位置P₁为最大值。由此，能够防止虚像G超出画面（区域S’）。

另外，预先设定（u₁，v₁）各自能够取得的最小值。而且，在上述式（8）中求出的位置P₁小于最小值的情况下，将位置P₁设定为最小值。由此，能够防止或者抑制虚像G位于画面的中央部，提高观察者的外界像的可见性。

这样，控制部33基于检测部35检测到的动作，求出距离观察者的头部H的第1状态的旋转角－θ₁，在第2状态中，在旋转角－θ₁在规定角度以上时，将虚像G的显示位置固定在能够显示虚像G的区域S’的端部。由此，在第2状态中，能够使虚像G的视觉确认成为可能，并且使外界像的可见性优异。

如以上那样，求出位置P₁，并将虚像的显示位置变更至求出的位置P₁。

而且，判断在将虚像的显示位置变更至位置P₁之后是否经过了规定时间（步骤S3），在未经过的情况下，返回至步骤S2，在经过的情况下，移至步骤S4。

［D］第3图像形成工序（使显示位置返回基准位置）

在步骤S4中，使虚像的显示位置从P₁（u₁，v₁）返回至初始位置P₀（u₀，v₀）。即，从第2状态向第1状态切换。

此时，使虚像的显示位置从P₁（u₁，v₁）向初始位置P₀（u₀，v₀）经过规定时间渐近地移动。

例如，将所述的规定时间设定为1秒，且显示帧速率为10fps的情况下，每个移动步骤的单位旋转角Δθ由下述式（9）表示。

式9

$\mathrm{\Δ\θ}=\frac{{\mathrm{\θ}}_1}{T_{\max }}=\frac{{\mathrm{\θ}}_1}{1\left[\sec \right]*10\left[\mathrm{fps}\right]}=\frac{{\mathrm{\θ}}_1}{10}...\left(9\right)$

然而，上述式（9）中，T_max是进行使虚像的显示位置从位置P₁移动至位置P₀的处理（以下，仅称为“移动处理”）的显示帧数的合计。

因此，从位置P₁向位置P₀移动的虚像的显示位置的坐标P₂由下述式（10）表示。

式10

$\left[\begin{array}{c}{u}_1\\ v_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}X\\ Y\cos ({\mathrm{\θ}}_1-\mathrm{\Δ\θ}*t)-Z\sin ({\mathrm{\θ}}_1-\mathrm{\Δ\θ}*t)\end{array}\right]...\left(10\right)$

然而，上述式（10）中，t是表示经过步骤数的正整数，取从1到T_max的值（在本例中，1≤t≤10）。

在该移动处理中，t以1000／（显示帧速率）[秒]的间隔（本例中，0.1秒间隔）自动加1，每次自动加1时进行虚像的描绘处理。

而且，t与T_max相等时，即、虚像的显示位置返回至初始位置P₀时，结束移动处理，并判断是否结束（步骤S5），在未结束的情况下，移至上述的步骤S0。

根据以上说明的图像显示装置1以及其显示控制方法，在检测部35检测到的动作大于规定量时，变更虚像的显示位置，所以能够在需要时，变更虚像G的显示位置来提高外界像的可见性，在其他时间，防止虚像G的显示位置从基准位置变更，使观察者的使用的便利性优异。

第2实施方式

接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。

图12是用于说明本发明的第2实施方式所涉及的图像显示装置的作用（虚像的显示位置以及大小的变化）的图。

以下，对于第2实施方式，以与上述的第1实施方式的不同点为中心进行说明，对于相同的事项，省略其说明。

本实施方式的图像显示装置除了第2状态中的虚像的显示方法不同以外，与上述的第1实施方式的图像显示装置相同。

在本实施方式中，如图12（b）所示，控制部在第2状态中，以规定的压缩比（第1状态的大小／第2状态的大小）缩小图12（a）所示的第1状态的虚像G的大小，来显示虚像G1。由此，在第2状态中，能够使虚像G1的视觉确认成为可能，并且使外界像的可见性更优异。

优选所述压缩比能够调整。由此，能够使观察者的使用便利性更优异。

另外，优选控制部与从头部的第1状态的旋转角成比例地变更所述压缩比。由此，能够使观察者的使用的便利性特别优异。该情况下，例如，旋转角越大越增大压缩比，另外，旋转角越小越缩小压缩比。

另外，优选在将能够显示虚像G1的区域S’的视场角设为θ₀[rad]，将从观察者的头部的第1状态的旋转角设为θ₂时，所述压缩比大于θ₂／θ₀。由此，在第2状态中，能够使虚像G1的视觉确认成为可能，并且使外界像的可见性特别优异。

以下，对本实施方式的图像显示装置中的显示控制方法进行详细说明。

本实施方式的显示控制方法代替上述的第1实施方式的显示控制方法中的、［C］第2图像形成工序（步骤S2、S3）以及［D］第3图像形成工序，具有以下的［C’］第2图像形成工序以及［D’］第3图像形成工序。

［C’］第2图像形成工序（缩小显示）

在本工序中，基于检测部35检测到的动作，变更虚像G的显示位置，并且根据需要，缩小（压缩）显示的虚像G。

具体而言，与上述的第1实施方式的［C］第2图像形成工序相同，求出位置P₁（u₁，v₁）。

然后，判断位置P₁是否为最大值，在位置P₁不是最大值的情况下，与上述的第1实施方式的［C］第2图像形成工序相同，不压缩虚像（压缩比是100%），而将虚像的显示位置变更至求出的位置P₁。

另一方面，在求出的位置P₁为最大值的情况下，根据观察者的头部H的动作的程度（例如绕X轴的旋转角、角速度），求出虚像的压缩比，并在位置P₁显示以该压缩比缩小的虚像G1。

例如，头部的绕X轴的旋转角θ₁成为与最大值的位置P₁对应的旋转角之后在1秒期间增加角度θ₂时，显示帧速率为10fps的情况下，每帧的旋转角为θ₂／10。

此处，在虚像的Y’轴方向（v’方向）的像素数为100像素的情况下，将能够显示虚像G的区域的视场角设为θ₀[rad]时，每帧的像素压缩用100×θ₂／（10×θ₀）表示。

［D’］第3图像形成工序（缩小解除）

接下来，将虚像的显示位置从P₁（u₁，v₁）返回初始位置P₀（u₀，v₀），并且根据需要，解除虚像的缩小（放大至原来的大小）。

根据以上说明的第2实施方式，在检测部35检测到的动作大于规定量时，变更虚像的显示位置，所以，也能够在需要时，变更虚像G的显示位置来提高外界像的可见性，在其他时间，防止虚像G的显示位置从基准位置变更，使观察者的使用的便利性优异。

以上，基于图示的实施方式对本发明的图像显示装置以及其显示控制方法进行了说明，但本发明并不局限于此。例如，在本发明的图像显示装置中，各部的构成能够置换为具有相同的功能的任意的构成，另外，也能够附加其他的任意的构成。

另外，本发明也可以组合上述各实施方式中的任意的两个以上的构成（特征）。

另外，在上述的实施方式中，以将本发明应用于眼镜型的头戴式图像显示装置的情况为例进行了说明，但只要是形成虚像作为观察者视觉确认的图像的装置，则本发明并不局限于此，例如，也能够应用于头盔型或者耳机型的头戴式图像显示装置、以观察者的颈部或者肩等身体支承的方式的图像显示装置。

另外，在上述的实施方式中，以图像显示装置整体安装于观察者的头部的情况为例进行了说明，但图像显示装置可以具有安装于观察者的头部的部分、和在观察者的头部以外的部分安装或者携带的部分。该情况下，检测部检测安装于观察者的头部的部分（例如图像形成部）的动作作为图像显示装置的动作（观察者的头部的动作）即可。

符号说明

1...图像显示装置；2...框架；3...控制单元；4...图像形成部；7...光纤；11...可动反射镜部；12a、12b...轴部；13...框体部；14a、14b、14c、14d...轴部；15...支承部；16...永磁铁；17...线圈；18...信号重叠部；21...鼻托部；22...前框部；23...脚丝部；24...耳托部；25...镜圈部；26...鼻梁部；31...信号光生成部；32...驱动信号生成部；33...控制部；34...透镜；35...检测部；36...调整部；42...光扫描部；43...透镜；44...反射部；61...透明基板；111...基部；112...隔离件；113...光反射板；114...光反射部；115...硬质层；311B...光源；311G...光源；311R...光源；312B...驱动电路；312G...驱动电路；312R...驱动电路；313...光合成部；313a...分色镜；313b...分色镜；321...驱动电路；322...驱动电路；EA...耳朵；EY...眼睛；G...虚像；G1...虚像；H...头部；NS...鼻子；P₁...位置；P₂...坐标；S...区域；S’...旋转后的领域；T1、T2...周期；V1...第1驱动信号；V2...第2驱动信号；V₁、V₂...外界的对象物。

Claims (20)

1.一种图像显示装置，其特征在于，其为安装在观察者的头部来使用的图像显示装置，具备：

图像形成部，其形成虚像作为所述观察者能够视觉确认的图像；

检测部，其检测所述使用时所述观察者的所述头部的动作；以及

控制部，其基于所述检测部检测到的动作来控制所述图像形成部，

其中，所述控制部在所述检测部检测到的动作大于规定量时，变更所述虚像的显示位置。

2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，

所述检测部检测所述头部绕规定轴的角速度，作为所述头部的动作。

3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，

所述检测部分别检测所述头部的绕相互交叉的方向的三个轴的角速度，

所述控制部在绕所述三个轴的角速度的总和在规定值以上时，判断为所述检测部检测到的动作大于所述规定量。

4.根据权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于，

在将所述规定值设为ω₀[rad/sec]，将能够显示所述虚像的区域的视场角设为θ₀[rad]时，

满足ω₀＞θ₀／0.5的关系。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，

所述控制部能够切换包括在基准位置显示所述虚像的第1状态和在与所述基准位置不同的位置显示所述虚像的第2状态的多个状态，判断所述检测部检测到的动作是否大于所述规定量，并在判断为所述检测部检测到的动作大于所述规定量时，从所述第1状态向所述第2状态切换。

6.根据权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于，

所述控制部在从所述第1状态向所述第2状态切换后，经过规定时间之后，以所述虚像的显示位置向所述基准位置渐近的方式从所述第2状态向所述第1状态切换。

7.根据权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于，

所述控制部在从所述第2状态向所述第1状态的切换中，使所述虚像的显示位置向所述基准位置渐近时的移动速度与所述检测部检测到大于所述规定量的动作时的所述检测部检测到的动作成比例。

8.根据权利要求6或者7所述的图像显示装置，其特征在于，

所述规定时间在0.5秒以上。

9.根据权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于，

所述规定时间能够调整。

10.根据权利要求6～9中的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，

所述控制部以所述虚像的显示位置向所述基准位置阶段性地渐近的方式进行从所述第2状态向所述第1状态的切换。

11.根据权利要求5～10中的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，

所述控制部在所述第2状态中，在与所述检测部检测到的动作成相反方向的位置显示所述虚像。

12.根据权利要求5～11中的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，

所述控制部基于所述检测部检测到的动作，求出所述观察者的头部的从所述第1状态的旋转角，在所述第2状态中，所述旋转角在规定角度以上时，将所述虚像的显示位置固定在能够显示所述虚像的区域的端部。

13.根据权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于，

所述控制部相对于所述第1状态的所述虚像的大小以规定的压缩比缩小所述第2状态的所述虚像的大小。

14.根据权利要求13所述的图像显示装置，其特征在于，

所述压缩比能够变更。

15.根据权利要求14所述的图像显示装置，其特征在于，

所述控制部将所述压缩比与所述旋转角成比例地变更。

16.根据权利要求13～15中的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，

在将能够显示所述虚像的区域的视场角设为θ₀[rad]，将所述观察者的头部的所述旋转角设为θ₂时，所述压缩比大于θ₂／θ₀。

17.根据权利要求1～16中的任意一项所述的图像显示装置，其特征在于，

所述图像形成部具有光扫描仪，该光扫描仪使具备具有光反射性的光反射部的可动部分别绕相互垂直的两个轴摆动。

18.一种图像显示装置，其特征在于，具备：

图像形成部，其形成虚像作为观察者能够视觉确认的图像；

检测部，其检测所述观察者的头部的动作；以及

控制部，其基于所述检测部检测到的动作来控制所述图像形成部，

其中，所述控制部在所述检测部检测到的动作大于规定量时，变更所述虚像的显示位置。

19.一种图像显示装置，其特征在于，其为安装在观察者的头部来使用的图像显示装置，具备：

图像形成部，其形成虚像作为所述观察者能够视觉确认的图像；

检测部，其检测所述图像显示装置的动作；以及

控制部，其基于所述检测部检测到的动作来控制所述图像形成部，

其中，所述控制部在所述检测部检测到的动作大于规定量时，变更所述虚像的显示位置。

20.一种图像显示装置的显示控制方法，其特征在于，具有：

在基准位置形成虚像作为观察者能够视觉确认的图像的第1图像形成工序；

检测所述观察者的头部的动作，并判断该检测到的动作是否大于规定量的判断工序；以及

在所述判断工序中判断为大于所述规定量时，将所述虚像的显示位置从所述基准位置变更而形成所述虚像的第2图像形成工序。