CN104280883B - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像显示装置。该图像显示装置对观察者准确显示水平保持的图像。获取观察者的眼睛相对于基准位置的朝向，并且使显示图像的图像显示部或者显示于图像显示部的图像，平行移动与获取到的眼睛相对于基准位置的朝向对应的距离或者旋转移动与获取到的眼睛相对于基准位置的朝向对应的角度。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及图像显示装置。
背景技术
在专利文献1中记载有将姿态传感器安装于头戴显示器，检测头戴显示器从水平倾斜的角度，使显示图像旋转，从而观察者能够观察水平保持的图像的头戴显示器。
专利文献1：日本特开2000-312319号公报
作为防止视野因人头部的动作而引起的晃动的系统，存在前庭动眼反射以及视运动性眼球运动之类的反射性眼球运动。前庭动眼反射是内耳的三半规管检测头部旋转，并且使眼球向与头部旋转相反方向旋转的反射。另外，视运动性眼球运动是通过前庭动眼反射缓慢地进行响应的运动，并且是视觉系统检测视野整体的动作而使眼球与此同向旋转的反应。前庭动眼反射与视运动性眼球运动相协调从而对应于各种速度的头部旋转来防止视野晃动。
因此，即便如专利文献1所记载的发明那样，根据头部旋转角度进行显示图像的旋转修正，仍存在无法通过视运动性眼球运动对观察者的眼睛准确地显示水平保持的图像的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对观察者更准确地显示水平保持的图像的图像显示装置。
用于解决上述课题的本发明的第一方式是一种图像显示装置，该图像显示装置的特征在于，具备：图像显示部，其显示图像；眼球位置获取部，其获取观察者的眼睛相对于基准位置的朝向；以及图像移动部，其使上述图像显示部或者显示于上述图像显示部的图像，平行移动与上述获取到的眼睛相对于基准位置的朝向对应的距离或者旋转移动与上述获取到的眼睛相对于基准位置的朝向对应的角度。
根据第一方式，获取观察者的眼睛相对于基准位置的朝向，平行移动与获取到的眼睛相对于基准位置的朝向对应的距离或者旋转移动与获取到的眼睛相对于基准位置的朝向对应的角度。由此，能够对观察者更准确地显示水平保持的图像。
这里，也可以具备佩戴于上述观察者的头部来使用的框架，并且上述图像显示部设置于上述框架。由此，能够作为佩戴于观察者的头部来使用的头戴显示器(头部佩戴型图像显示装置)来提供。
这里，也可以具备设置于上述框架并对上述观察者的眼睛照射光的光照射部，上述眼球位置获取部基于通过上述光照射部照射的光，来获取上述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向。由此，能够直接获取眼睛相对于基准位置的朝向。
这里，也可以具备：头部倾斜获取部，其设置于上述框架并且获取上述观察者的头部的倾斜；以及眼球信息获取部，其获取将头部的倾斜与眼睛相对于基准位置的朝向关联起来的眼球信息，上述眼球位置获取部基于上述观察者的头部的倾斜与上述眼球信息，来获取上述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向。由此，能够根据头部的倾斜来获取眼睛相对于基准位置的朝向。
这里，也可以具备指示输出部，关于是基于上述观察者的头部的倾斜与上述眼球信息来获取上述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向、还是基于通过上述光照射部照射至眼球的光的反射光来获取上述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向，对上述眼球位置获取部输出指示。由此，能够兼具准确性与省电化。
这里，也可以具备获取上述观察者的视线方向的视线获取部，上述眼球位置获取部基于上述观察者的视线方向，来获取上述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向。由此，能够作为无法获取眼球、头部的倾斜的移动终端来提供。
这里，也可以具备使上述图像显示部平行移动以及/或者旋转移动的驱动部，上述图像移动部以上述图像显示部移动与上述眼睛相对于基准位置的朝向对应的量的方式，来控制上述驱动部。由此，能够使用图像处理对观察者显示水平保持的图像。
这里，上述图像移动部也可以具备：图像变换部，其使显示于上述图像显示部的图像，平行移动以及/或者旋转移动与上述眼睛相对于基准位置的朝向对应的量；以及图像输出部，其将通过上述图像变换部平行移动以及/或者旋转移动了的图像输出至上述图像显示部。由此，能够使用物理方法对观察者显示水平保持的图像。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的图像显示装置1的简要结构的一个例子的图，图1的(A)是立体图，图1的(B)是俯视图。
图2是表示信号输出部3的简要结构的一个例子的图。
图3是表示扫描光射出部4的简要结构的一个例子的图。
图4是表示光扫描部42的简要结构的一个例子的图，图4的(a)是俯视图，图4的(b)是剖面图。
图5是表示将图像显示于反射部6的方法的图。
图6是表示眼球位置获取部8与眼睛EY之间的关系的图。
图7是表示控制部9的功能结构的一个例子的图。
图8是表示控制部9的简要结构的一个例子的框图。
图9是表示图像显示装置1的图像移动处理的流程的流程图。
图10是表示本发明的第二实施方式的图像显示装置1A的简要结构的一个例子的图。
图11是表示反射板6A的简要结构的一个例子的图。
图12是表示控制部9A的功能结构的一个例子的图。
图13是表示图像显示装置1A的图像移动处理的流程的流程图。
图14是表示本发明的第三实施方式的图像显示装置1B的简要结构的一个例子的图。
图15是表示控制部9B的功能结构的一个例子的图。
图16是表示图像显示装置1B的图像移动处理的流程的流程图。
图17是表示本发明的第四实施方式的图像显示装置1C的简要结构的一个例子的图。
图18是表示控制部9C的功能结构的一个例子的图。
图19是表示图像显示装置1C的图像移动处理的流程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的图像显示装置的优选实施方式进行说明。
＜第一实施方式＞
参照附图对本发明的第一实施方式进行说明。
图1是表示本发明的第一实施方式的图像显示装置(头戴显示器)1的简要结构的图，图1的(A)是立体图，图1的(B)是对主要部分进行透视的俯视图。
图像显示装置1是具有眼镜那样的外观的头戴显示器(头部佩戴型图像显示装置)，而且是佩戴于观察者的头部H来使用，使观察者在与外界像相重叠的状态下视认基于虚像的图像的装置。
此外，在图1中，为了便于说明，将X轴、Y轴以及Z轴作为相互正交的三个轴来图示，并且将该图示的箭头的前端侧称为“+侧”，将基端侧称为“－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”。这里，将X轴、Y轴以及Z轴设定为，在将后述的图像显示装置1佩戴于观察者的头部H时，X轴方向成为头部H的前后方向，Y轴方向成为头部H的上下方向，Z轴方向成为头部H的左右方向。
如图1所示，图像显示装置1具备框架2、信号输出部3、扫描光射出部4、冲击缓和部5、反射板6、光纤7(在图1中仅图示一部分)、眼球位置获取部8以及控制部9(在图1中未图示)。
在图像显示装置1中，信号输出部3生成根据图像信息调制的信号光，光纤7将该信号光向扫描光射出部4传导，扫描光射出部4对信号光进行二维扫描并射出扫描光，反射板6朝向观察者的眼睛EY反射该扫描光。由此，能够使观察者视认与图像信息对应的虚像。
此外，在图1中，虽然仅在框架2的右侧示出信号输出部3、扫描光射出部4、冲击缓和部5、反射板6、光纤7、眼球位置获取部8以及控制部9，但是框架2的左侧也构成为与右侧相同。针对框架2的左侧，省略说明。
以下，依次对图像显示装置1的各部分详细地进行说明。
(框架)
框架2佩戴于观察者的头部H来使用，形成眼镜框架那样的形状，具有支承信号输出部3、冲击缓和部5以及反射板6的功能。另外，框架2还具有支承光纤7的功能。
另外，如图1所示，框架2包括：前部22，其支承冲击缓和部5、反射板6以及鼻垫部21；一对太阳穴部23(悬挂部)，它们与前部22连接且与使用者的耳朵抵接；以及镜脚部24，其位于各太阳穴部23的与前部22相反的端部。
鼻垫部21在使用时与观察者的鼻子NS抵接，从而将图像显示装置1支承于观察者的头部。前部22包括缘部25、桥部26。鼻垫部21构成为能够调整在使用时框架2相对于观察者的位置。
(信号生成部)
信号输出部3安装于框架2的镜脚部24。图2是表示信号输出部3的结构的一个例子的图。信号输出部3具备信号光生成部31、驱动信号生成部32、信号生成部33以及透镜34。信号输出部3相当于本发明的图像输出部。
信号光生成部31是生成由后述的扫描光射出部4的光扫描部42(光扫描仪)扫描(光扫描)的信号光的部分。信号光生成部31具有不同波长的多个光源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)是射出红色光的光源，光源311G(G光源)是射出绿色光的光源，光源311B(B光源)是射出蓝色光的光源。能够通过使用三色光显示全色图像。光源311R、311G、311B分别与驱动电路312R、312G、312B电连接。此外，例如能够使用激光二极管、LED作为光源311R、311G、311B。
驱动电路312R具有驱动光源311R的功能，驱动电路312G具有驱动光源311G的功能，驱动电路312B具有驱动光源311B的功能。从由驱动电路312R、312G、312B驱动的光源311R、311G、311B射出的三种(三色)光射入光合成部313。
光合成部313合成来自多个光源311R、311G、311B的光。由此，能够减少光纤的数量，其中，该光纤用于将由信号光生成部31生成的信号光向扫描光射出部4传送。
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且反射蓝色光的功能。通过使用分色镜313a、313b，从而合成来自光源311R、311G、311B的红色光、绿色光以及蓝色光这三色光来形成信号光。
此外，光合成部313并不限定于使用分色镜的结构，例如也可以由光导波路、光纤等构成。
由信号光生成部31生成的信号光经由透镜34射入光纤7的一端。而且，该信号光从光纤7的另一端射出，并且向后述的扫描光射出部4的光扫描部42传送。
透镜34为了将由信号光生成部31生成的信号光输入光纤7而进行聚光。此外，透镜34根据需要设置即可，可以省略。另外，例如也可以取代透镜34，而在各光源311R、311G、311B与光合成部313之间设置透镜。
驱动信号生成部32生成驱动后述的扫描光射出部4的光扫描部42(光扫描仪)的驱动信号。
驱动信号生成部32具有：驱动电路321(第一驱动电路)，其生成用于光扫描部42在第一方向扫描(水平扫描)的第一驱动信号；以及驱动电路322(第二驱动电路)，其生成用于光扫描部42在与第一方向正交的第二方向扫描(垂直扫描)的第二驱动信号。
驱动信号生成部32经由未图示的信号线与后述的扫描光射出部4的光扫描部42电连接。由此，将由驱动信号生成部32生成的驱动信号(第一驱动信号以及第二驱动信号)输入后述的扫描光射出部4的光扫描部42。
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与信号生成部33电连接。
信号生成部33具有如下功能：基于从后述的图像变形部93输出的图像信号，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。
由此，信号光生成部31生成根据图像信息调制的信号光，并且驱动信号生成部32生成与图像信息对应的驱动信号。
(扫描光射出部)
扫描光射出部4借助冲击缓和部5安装于框架2内侧的桥部26附近(换言之就是前部22的中心附近)。扫描光射出部4配置为在使用时位于比观察者的眼睛EY靠鼻子NS侧。扫描光射出部4相当于本发明的图像输出部。
图3是详细表示扫描光射出部4的图。扫描光射出部4具备壳体41(框体)、光扫描部42、透镜43(耦合透镜)以及透镜45(聚光透镜)。
壳体41支承光扫描部42，并且收纳光扫描部42。壳体41构成支承光扫描部42的支承部。
在壳体41安装有透镜43以及透镜45，透镜43、45构成壳体41的一部分(壁部的一部分)。
从光纤7射出的信号光经由透镜43射入光扫描部42。因此，透镜43构成对信号光具有透过性的窗部。另外，由光扫描部42扫描的信号光(扫描光)经由透镜45向壳体41的外部射出。因此，透镜45构成对扫描光具有透过性的窗部。
另外，光纤7的另一端部72以分离的状态面临透镜43(壳体41的透过信号光的窗部)。通过使光纤7与壳体41相分离，能够防止过大的应力作用于现有的光纤与扫描单元连接的连接部而造成光纤损伤的情况。另外，即使壳体41因后述的冲击缓和部5的作用而相对于框架2位移，也能够防止或者抑制外力(应力)施加于光纤7。因此，还能够防止光纤7受到损伤。
光扫描部42是对来自信号光生成部31的信号光进行二维扫描的光扫描仪。通过该光扫描部42对信号光进行扫描，从而形成扫描光。
图4是详细示出光扫描部42的图，图4的(a)是俯视图，图4的(b)是剖视图。光扫描部42具备可动镜部11、一对轴部12a、12b(第一轴部)、框体部13、两对轴部14a、14b、14c、14d(第二轴部)、支承部15、永磁铁16以及线圈17。换言之，光扫描部42具有所谓的万向节构造。以下，依次对光扫描部42的各部分详细地进行说明。
可动镜部11具有基部111(可动部)、以及借助隔离物112固定于基部111的光反射板113。在光反射板113的上表面(一面)设置有具有光反射性的光反射部114。
光反射板113相对于轴部12a、12b沿厚度方向分离，并且在从厚度方向观察时(以下，也称为“俯视”，参照图的4(A))设置为与轴部12a、12b重叠。因此，能够缩短轴部12a与轴部12b之间的距离，并且能够增大光反射板113的板面的面积。另外，因为能够缩短轴部12a与轴部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与轴部14c、14d之间的距离。因此，即便增大光反射板113的板面的面积，也能够实现光扫描部42的小型化。换言之，能够缩小光扫描部42相对于光反射部114的面积的大小。
另外，光反射板113在俯视(参照图4的(A))下，以覆盖轴部12a、12b整体的方式形成。由此，光反射板113的板面的面积增大，其结果是，能够增大光反射部114的面积。另外，能够防止不需要的光通过轴部12a、12b反射而成为杂光的情况。
另外，光反射板113在俯视下，以覆盖框体部13整体的方式形成。由此，光反射板113的板面的面积增大，其结果是，能够增大光反射部114的面积。另外，能够防止不需要的光通过框体部13反射而成为杂光的情况。
并且，光反射板113在俯视(参照图4的(A))下，以覆盖轴部14a、14b、14c、14d整体的方式形成。由此，光反射板113的板面的面积增大，其结果是，能够增大光反射部114的面积。另外，能够防止不需要的光通过轴部14a、14b、14c、14d反射而成为杂光的情况。
在第一实施方式中，光反射板113在俯视(参照图4的(A))下呈圆形。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、四边形等多边形。
在光反射板113的下表面(另一面)，如图4的(B)所示那样设置有硬质层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，并且能够防止或者抑制光反射板113摆动时的挠曲。另外，能够使光反射板113的厚度减薄，并且能够抑制光反射板113绕X1轴以及Y1轴摆动时的惯性力矩。虽然硬质层115的厚度(平均)并未特别限定，但是优选为1～10μm左右，更加优选为1～5μm左右。
作为硬质层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即可，没有特别限定。另外，对于硬质层115的形成，例如能够使用化学蒸镀法(CVD)、湿式镀法、热喷涂、片状部件接合等。
硬质层115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是根据需要设置的，也可以省略。
光反射板113的下表面借助隔离物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发生接触，并且能够使光反射板113绕Y1轴摆动。
框体部13如图4(B)所示那样呈框状，并且设置为包围可动镜部11的基部111。
框体部13借助轴部14a、14b、14c、14d支承于支承部15。另外，可动镜部11的基部111借助轴部12a、12b支承于框体部13。
另外，对于框体部13而言，沿Y1轴的方向的长度比沿X1轴的方向的长度长。即，在将框体部13沿Y1轴的方向的长度设为a并且将框体部13沿X1轴的方向的长度设为b时，满足a＞b的关系。由此，能够使轴部12a、12b确保必要的长度，并且能够抑制光扫描部42在沿X1轴的方向的长度。
另外，框体部13在俯视下形成为沿着由可动镜部11的基部111以及一对轴部12a、12b构成的构造体的外形的形状。由此，能够允许由可动镜部11以及一对轴部12a、12b构成的第一振动系统的振动，即能够允许可动镜部11绕Y1轴摆动，并且能够实现框体部13的小型化。
此外，框体部13的形状只要是包围可动镜部11的基部111的框状即可，并不限定于图示的形状。
轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d分别形成为能够弹性变形。轴部12a、12b以能够绕Y1轴(第一轴)转动(摆动)可动镜部11的方式连结可动镜部11与框体部13。另外，轴部14a、14b、14c、14d以能够绕与Y1轴正交的X1轴(第二轴)转动(摆动)框体部13的方式连结框体部13与支承部15。
轴部12a、12b经由基部111以相互对置的方式配置。另外，轴部12a、12b分别呈在沿Y1轴的方向延伸的长条形状。而且，轴部12a、12b各自一端部与基部111连接，另一端部与框体部13连接。另外，轴部12a、12b各自以中心轴与Y1轴一致的方式配置。轴部12a、12b各自伴随着可动镜部11绕Y1轴的摆动而扭曲变形。
轴部14a、14b以及轴部14c、14d隔着(夹着)框体部13彼此对置地配置。另外，轴部14a、14b、14c、14d各自呈在沿X1轴的方向延伸的长条形状。而且，轴部14a、14b、14c、14d各自一端部与框体部13连接，另一端部与支承部15连接。另外，轴部14a、14b经由X1轴相互对置地配置，同样地，轴部14c、14d经由X1轴相互对置地配置。轴部14a、14b、14c、14d伴随着框体部13绕X1轴的摆动，从而轴部14a、14b整体以及轴部14c、14d整体分别扭曲变形。
这样，能够绕Y1轴摆动可动镜部11，并且能够绕X1轴摆动框体部13，从而能够使可动镜部11绕彼此正交的X1轴以及Y1轴这两轴摆动(往复转动)。
另外，在轴部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，分别设置有例如形变传感器那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分别绕X1轴以及Y1轴的摆动角。该检测结果经由未图示的电缆输入信号生成部33。
此外，轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d的形状分别不限定于上述形状，例如也可以在中途的至少一个位置具有屈曲或者弯曲的部分、分支的部分。
基部111、轴部12a、12b、框体部13、轴部14a、14b、14c、14d以及支承部15形成为一体。在第一实施方式中，通过对第一Si层(设备层)、SiO2层(盒层)以及第二Si层(手柄层)按照顺序层叠的SOI基板进行蚀刻从而形成基部111、轴部12a、12b、框体部13、轴部14a、14b、14c、14d以及支承部15。由此，能够使第一振动系统以及第二振动系统的振动特性优异。另外，由于能够通过蚀刻对SOI基板进行精细加工，所以能够通过使用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，从而使它们的尺寸精度优异，并且能够实现光扫描部42的小型化。
基部111、轴部12a、12b以及轴部14a、14b、14c、14d分别由SOI基板的第一Si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，能够防止基部111在绕Y1轴转动时与框体部13接触。
框体部13以及支承部15分别由层叠体构成，该层叠体由SOI基板的第一Si层、SiO2层以及第二Si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层以及第二Si层不仅具有作为提高框体部13的刚性的肋部的功能，而且具有防止可动镜部11与永磁铁16接触的功能。
另外，优选对支承部15的上表面实施有防止反射处理。由此，能够防止照射至支承部15的不需要光成为杂光。作为防止反射处理，虽然未特别进行限定，例如举出有形成防止反射膜(电介质多层膜)、粗糙化处理、黑色处理等。
此外，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，本发明并不限定于此。
另外，也通过对SOI基板进行蚀刻从而形成隔离物112以及光反射板113。而且，隔离物112由层叠体构成，该层叠体由SOI基板的SiO2层以及第二Si层构成。另外，光反射板113由SOI基板的第一Si层构成。
这样，能够通过使用SOI基板形成隔离物112以及光反射板113，从而简单并且高精度地制造彼此接合的隔离物112以及光反射板113。隔离物112例如通过粘合剂、钎焊料等接合材料(未图示)与基部111接合。
在框体部13的下表面(与光反射板113相反一侧的面)接合有永磁铁16。作为永磁铁16与框体部13的接合方法，虽然未特别进行限定，但是例如能够采用使用粘合剂的接合方法。
将永磁铁16在俯视下沿相对于X1轴以及Y1轴倾斜的方向磁化。在第一实施方式中，永磁铁16呈沿着相对于X1轴以及Y1轴倾斜的方向延伸的长条形状(棒状)。而且，将永磁铁16沿其长边方向磁化。即，将永磁铁16磁化为一端部为S极，另一端部为N极。另外，将永磁铁16设置为在俯视下以X1轴与Y1轴的交点为中心对称。
此外，在第一实施方式中，虽然以在框体部13设置有一个永磁铁的情况为例进行了说明，但是并不局限于此，例如也可以在框体部13设置两个永磁铁。在该情况下，例如只要将呈长条状的两个永磁铁以在俯视下隔着基部111彼此对置并且彼此平行的方式设置于框体部13即可。
作为永磁铁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。这些永磁铁16是将硬磁性体磁化了的磁铁，例如通过将磁化前的硬磁性体设置于框体部13之后进行磁化而形成。若欲将已经磁化完毕的永磁铁16设置于框体部13，则存在因受到外部、其他部件的磁场影响而难以将永磁铁16设置于所希望的位置的情况。
在永磁铁16的正下方设置有线圈17(参照图3)。由此，能够使从线圈17产生的磁场高效地作用于永磁铁16。由此，能够实现光扫描部42的省电化以及小型化。
线圈17与信号叠加部电连接。信号叠加部具有将第一驱动信号与第二驱动信号叠加的加法器(未图示)，并且将该叠加的电压外加于线圈17。于是，通过第一驱动信号交替地切换欲将永磁铁16的一端部(N极)拉向线圈1并且欲使永磁铁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”)、与欲使永磁铁16的一端部(N极)远离线圈17并且欲将永磁铁16的另一端部(S极)拉向线圈17的磁场(将该磁场称为“磁场A2”)。
永磁铁16配置为各个端部(磁极)位于被Y1轴分割的两个区域。因此，通过交替地切换磁场A1与磁场A2，从而对于框体部13激励具有绕Y1轴的扭转振动分量的振动，并且伴随着该振动使轴部12a、12b扭转变形，且可动镜部11以第一驱动信号的频率绕Y1轴转动。
另一方面，通过第二驱动信号交替地切换欲将永磁铁16的一端部(N极)拉向线圈17并且欲使永磁铁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”)、与欲使永磁铁16的一端部(N极)远离线圈17并且欲将永磁铁16的另一端部(S极)拉向线圈17的磁场(将该磁场称为“磁场B2”)。
永磁铁16配置为各个端部(磁极)位于被X1轴分割的两个区域。因此，通过交替地切换磁场B1与磁场B2，从而使轴部14a、14b以及轴部14c、14d分别扭曲变形，并且框体部13与可动镜部11一起以第二驱动信号的频率绕X1轴转动。
光扫描部42具备具有光反射性的光反射部114。从光纤7射出的信号光经由透镜43射入光反射部114。由此，通过光扫描部42对信号光进行二维扫描。
透镜43具有对从光纤7射出的信号光的光斑直径进行调整的功能。另外，透镜43还具有对从光纤7射出的信号光的放射角进行调整并且使其大致平行化的功能。
被光扫描部42扫描后的信号光(扫描光)经由透镜45向壳体41的外部射出。
透镜45设置于光扫描部42与反射板6之间。透镜45是以通过反射板6反射的信号光成为平行光的方式，对来自光扫描部42的信号光在光扫描部42与反射板6之间进行聚光的单透镜。即，透镜45也可以说成是构成以通过反射板6反射的信号光成为平行光的方式，根据被扫描的位置对信号光的成像点(聚光位置)进行调整的成像点调整部。通过设置这种透镜45，增加反射板6的姿势、形状等设计的自由度。
(冲击缓和部)
冲击缓和部5连接框架2与壳体41，具有缓和从框架2朝向光扫描部42的冲击的功能。由此，能够防止光扫描部42受到损伤。在第一实施方式中，冲击缓和部5如图3所示那样安装于框架2的前部22。
冲击缓和部5由弹性部件构成。由此，能够将冲击缓和部5的结构形成为比较简单的结构。另外，冲击缓和部5形成为框状。
此外，冲击缓和部5的形状、数量、大小等并不限定于图示。另外，冲击缓和部5的构成材料根据冲击缓和部5的形状、大小、扫描光射出部4的质量、大小、形状等决定，并没有特别地进行限定。
在这种冲击缓和部5的与框架2相反一侧的部分，接合有扫描光射出部4的壳体41的外表面。由此，能够在壳体41处于相对于框架2分离的状态下，借助冲击缓和部5将壳体41支承于框架2。因此，冲击缓和部5能够缓和从框架2朝向光扫描部42的冲击，并且能够防止光扫描部42受到损伤。
(反射板)
如图1所示，反射板6安装于框架2的前部22所包括的缘部25。反射板6相当于本发明的图像显示部。
图5是简要表示反射板6的图。反射板6具有将来自光扫描部42的信号光朝向该观察者的眼睛反射的功能。在第一实施方式中，反射板6是半透镜，还具有使外界光透过的功能(对可见光的透光性)。即，反射板6具有使来自光扫描部42的信号光反射，并且在使用时使从反射板6外侧朝向观察者眼睛的外界光透过的功能。由此，观察者能够视认外界像，并且能够视认通过信号光形成的虚像(图像)。即，能够实现透过型(See-through)的头戴显示器。
例如，反射板6也可以具有衍射光栅。另外，反射板6例如也可以是在透明基板上形成有由金属薄膜、电介质多层膜等构成的半透过反射膜的板。
另外，反射板6以相对于眼睛宽度方向从使用时的观察者的鼻子NS侧朝向耳朵EA侧的方向倾斜的状态配置。换言之，反射板6沿着框架2的弯曲形成沿着从使用时的观察者的鼻子NS侧朝向耳朵EA侧的脸的轮廓弯曲的形状。即，反射板6的反射面具有凹面的曲面形状。由此，能够实现图像显示装置1的小型化，并且能够提高图像显示装置1的外观设计性。另外，能够利用反射板6使来自光扫描部42的信号光在使用时容易地朝向观察者的眼睛EY反射。
(光纤)
光纤7具有将从上述信号输出部3的信号光生成部31射出的信号光向扫描光射出部4传导的功能。通过使用光纤7，增加了信号光生成部31的设置位置的自由度。
光纤7支承于框架2。在第一实施方式中，光纤7沿着框架2的太阳穴部23埋设于框架2内。此外，光纤7也可以与框架2的外表面接合。
光纤7的一端部(信号光射入一侧的端部)与上述信号光生成部31光学式地连接，并且信号光射入光纤7的一端部。由此，将信号光朝向光纤7的另一端部72传送。
另一方面，光纤7的另一端部72(信号光射出一侧的端部，参照图3)与扫描光射出部4光学式地连接，并且将信号光向扫描光射出部4射出。由此，信号光射入扫描光射出部4。
特别是，光纤7的另一端部72(参照图3)在面临扫描光射出部4的位置并且在与扫描光射出部4分离的状态下，从框架2的前部22的内侧的面向外部露出(参照图3)。
在第一实施方式中，由于光纤7与壳体41分离，所以即便壳体41因冲击缓和部5的作用相对于框架2位移，也能够防止或者抑制外力施加于光纤7。因此，还能够防止光纤7受到损伤。
(眼球位置获取部)
眼球位置获取部8主要具备红外线发光部81以及光电二极管82、83。如图1所示，红外线发光部81与光电二极管82、83设置于框架2的前部22所包括的缘部25。红外线发光部81与光电二极管82、83例如以不与反射板6重叠的方式设置于框架2的上侧面。
图6是表示观察者的眼睛EY与眼球位置获取部8的位置关系的图。
红外线发光部81发出红外线，并且向观察者的眼睛EY照射红外线。红外线发光部81设置于能够将光照射于观察者的眼睛EY的黑眼珠与眼白的边界部分的位置。在第一实施方式中，虽然能够使用能够发出红外线的LED，但是红外线发光部81并不限定于此。
光电二极管82、83分别设置于红外线发光部81的两侧。光电二极管82、83设置为其光获取范围包括观察者的眼睛EY的黑眼珠与眼白的边界部分。光电二极管82、83获取通过红外线发光部81照射的红外线被观察者的眼睛EY反射的光。
由于在眼白与黑眼珠中反射率不同，所以能够通过光电二极管82、83获取反射红外光，从而通过后述的眼球位置计算部92获取眼睛的朝向。将通过光电二极管82、83获取到的反射光输出至控制部9。
(控制部)
控制部9设置于框架2的例如与信号输出部3邻接的位置。控制部9与信号输出部3以及眼球位置获取部8电连接。
图7是表示控制部9的功能结构的一个例子的图。控制部9主要具备主控制部91、眼球位置计算部92以及图像变形部93。
主控制部91进行控制部9整体的控制。
眼球位置计算部92获取通过光电二极管82、83获取到的反射光。另外，眼球位置计算部92基于获取到的反射光，计算观察者的眼睛EY的黑眼珠的位置，即计算眼睛EY相对于基准位置的朝向。眼球位置计算部92能够使用所谓的巩膜反射法计算眼睛EY相对于基准位置的朝向。由于巩膜反射法是一般的技术，所以省略说明。眼球位置计算部92相当于本发明的眼球位置获取部。
图像变形部93从外部存储装置903(参照图8)等获取图像信号，并且基于通过眼球位置计算部92计算出的眼睛EY相对于基准位置的朝向，使图像信号变形。图像变形部93相当于本发明的图像移动部。
针对控制部9进行的处理，之后详细叙述。
图8是表示控制部9的简要结构的一个例子的框图。如图所示，例如由计算机等构成的控制部9主要具备作为运算装置的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)901、由易失性的存储装置亦即RAM(Random Access Memory：随机存储器)或非易失性的存储装置亦即ROM(Read only Memory：只读存储器)构成的存储器902、外部存储装置903、与外部装置进行通信的通信装置904、以及连接其他单元的接口(I/F)905。
各功能部例如通过CPU901将存储于外部存储装置903等的规定程序读取至存储器902等来执行而实现。此外，规定程序例如可以预先安装于外部存储装置903等，也可以经由通信装置904下载而安装或者更新。
针对以上图像显示装置1的结构，以说明第一实施方式的特征的方式对主要结构进行了说明，但并不限定于上述结构。本发明并不被构成要素的分类办法、名称所限制。图像显示装置1的结构还能够根据处理内容进一步分类成多个构成要素。另外，一个构成要素也可以进一步分类成执行多个处理。另外，各构成要素的处理可以由一个硬件执行，也可以由多个硬件执行。
接下来，针对第一实施方式中的、由上述结构构成的图像显示装置1的特征处理进行说明。
图9是表示基于观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向使图像移动的处理流程的流程图。该处理在任意时刻例如通过借助未图示的按钮等输入图像显示的开始指示而开始。
设置于框架2的右侧、左侧的眼球位置获取部8以及控制部9分别在相同时刻进行图9所示的处理。
眼球位置计算部92获取通过光电二极管82、83获取到的反射光，计算眼睛EY相对于基准位置的朝向(步骤S100)。针对步骤S100的处理，具体进行说明。在第一实施方式中，眼球位置计算部92判断观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向是上下左右方向，还是倾斜方向。
例如，将表示眼睛EY的基准位置(眼睛EY朝向正面的情况下黑眼珠的位置)、水平方向以及垂直方向的信息存储于存储器902。眼球位置计算部92根据反射光求得黑眼珠的位置，并且比较求得的黑眼珠的位置与从存储器902获取到的信息，从而能够求得眼睛EY相对于基准位置的朝向。例如在求得的黑眼珠的位置位于包括眼睛EY的基准位置的水平方向的线上、以及包括眼睛EY的基准位置的垂直方向的线上的情况下，眼球位置计算部92能够判断观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向是上下左右方向。眼球位置计算部92能够在其他情况下判断观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向是倾斜方向。
眼球位置计算部92在观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向是倾斜方向的情况下，计算表示眼睛EY的朝向的向量(例如，从基准位置朝向黑眼珠的位置的箭头)与水平方向(图1的z轴方向)所夹的角度θ。角度θ以图1所示的z轴的正方向为基准，绕逆时针为+0～+180°，绕顺时针为－0～－180°来计算。
眼球位置计算部92在观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向是上下左右方向的情况下计算如下距离，该距离示出表示眼睛EY朝向的方向的箭头(例如，从基准位置朝向黑眼珠的位置的箭头)、与反射板6相交的位置离开反射板6的中心多远。在表示眼睛EY从框架2侧观察时所朝向的方向的箭头为上方向的情况下，计算+y方向(参照图1)的距离，在表示眼睛EY从框架2侧观察时所朝向的方向的箭头为下方向的情况下，计算－y方向(参照图1)的距离。在表示眼睛EY从框架2侧观察时所朝向的方向的箭头为右方向的情况下，计算+z方向(参照图1)的距离，在表示眼睛EY从框架2侧观察时所朝向的方向的箭头为左方向的情况下，计算－z方向(参照图1)的距离。
例如，通过将表示黑眼珠的位置与距离的关系的信息预先存储于存储器902，从而眼球位置计算部92能够根据通过步骤S100求得的眼睛EY相对于基准位置的朝向计算距离。
图像变形部93基于通过步骤S100求得的观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向来使图像信号变形，并输出至信号生成部33(步骤S102)。图像变形部93例如使用仿射变换使图像变形，以显示该变形了的图像的方式对图像信号进行变换。仿射变换由算式(1)、(2)来决定。
<算式1>
<算式2>
算式(1)是求得在将图像信号的任意点(x、y)旋转角度θ时点(x′、y′)的位置的式子。在算式(1)中，角度θ是通过步骤S100计算出的角度θ。由此，将图像倾斜与眼睛EY的倾斜相同的角度，并且将水平的图像射入眼睛EY。
算式(2)是求得在将图像信号的任意点(x、y)平行移动时点(x′、y′)的位置的式子。在算式(2)中，tz是通过步骤S100计算出的z方向的距离，ty是通过步骤S100计算出的y方向的距离。由于仿射变换是一般的技术，所以省略详细说明。仿射变换的结果是，能够以与观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向对应的距离对图像进行平行移动、或者以与观察者的眼睛EY相对于基准位置的角度对应的角度对图像进行旋转移动。此时，即使不使图像旋转，也能够将水平的图像射入眼睛EY。此外，虽然平行移动的距离、旋转移动的角度例如通过像素数量计算，但是并不限定于此。
若图像变形部93将这样变形的图像信号输出至信号生成部33，则如已经说明那样，将基于变形的图像信号的虚像(图像)显示于反射板6。
此外，在步骤S102中，虽然使图像信号旋转移动或者平行移动，但是图像变形部93也可以通过获取到的眼睛EY的位置，进行旋转移动与平行移动这双方。
主控制部91判断是否借助未图示的按钮等输入了图像显示的结束指示(步骤S104)。在未输入图像显示的结束指示的情况下(在步骤S104中为否)，主控制部91以再次进行步骤S100的方式，控制眼球位置计算部92。在输入了图像显示的结束指示的情况下(在步骤S104中为是)，主控制部91结束处理。
根据第一实施方式，由于基于观察者的眼睛相对于基准位置的朝向使图像移动，所以能够对观察者更加准确地显示水平保持的图像。在根据观察者头部的旋转角度进行图像的旋转移动、平行移动的情况下，无法通过视运动性眼球运动，对观察者的眼睛准确地显示水平保持的图像，与此相对，在第一实施方式中，能够以与观察者的眼睛相对于基准位置的朝向相同的方式使图像旋转、或者以图像的中心回到观察者的视线前方的方式使图像移动。因此，能够使观察者难以感觉到眼睛的疲劳。
此外，在第一实施方式中，虽然分别针对设置于框架2的右侧、左侧的眼球位置获取部8以及控制部9，进行相同的处理，但是眼球位置获取部8也可以仅设置于框架2的右侧或者左侧中的任一侧。此时，只要控制部9设置于框架2的中心附近，并且向设置于框架2的右侧的信号输出部3以及设置于框架2的左侧的信号输出部3这双方输出图像信号即可。
另外，也可以在框架2的右侧、左侧设置眼球位置获取部8，并且在框架2的中心附近仅设置一个控制部9。此时，控制部9也可以根据基于右侧的眼球位置获取部8的眼睛的位置、与基于左侧的眼球位置获取部8的眼睛的位置之间的平均值使图像变形。
其中，若控制部9根据基于右侧的眼球位置获取部8的眼睛的位置使右眼用的图像移动，并且根据基于左侧的眼球位置获取部8的眼睛的位置使左眼用的图像移动，则能够对具有斜视等眼功能障碍的观察者产生更好的效果。
另外，在第一实施方式中，虽然对观察者的眼睛EY照射红外光，并且基于照射的光的反射光获取眼睛EY相对于基准位置的朝向(巩膜反射法)，但是获取观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向的方法并不限定于此。例如，也可以通过对观察者的眼睛EY照射红外光，并且通过红外照相机拍摄角膜上的虚像，从而获取观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向(角膜反射法)。另外，也可以通过照相机等拍摄装置拍摄眼睛EY的虹膜，并且通过特征量提取等提取虹膜的图案，基于虹膜的图案求得眼睛EY相对于基准位置的朝向。
＜第二实施方式＞
虽然本发明的第一实施方式基于观察者的眼睛相对于基准位置的朝向使图像移动，但是使观察者难以感觉到眼睛的疲劳的方法并不限定于此。
本发明的第二实施方式是基于观察者的眼睛相对于基准位置的朝向使反射板6旋转或者移动的方式。以下，针对第二实施方式的图像显示装置(头戴显示器)1A进行说明。此外，针对与第一实施方式相同的部分，标注相同的附图标记，省略说明。
如图10所示，图像显示装置1A具备框架2、信号输出部3、扫描光射出部4、冲击缓和部5、反射部6A、光纤7、眼球位置获取部8以及控制部9A。
(反射部)
如图10所示，反射部6A安装于框架2的前部22所包括的缘部25。
图11是简要表示反射部6A的图。图11是将缘部25的内部透视了的图。反射部6A具备：反射板6，其朝向该观察者的眼睛反射来自光扫描部42的信号光；移动框61，其以能够沿上下左右方向平行移动的方式安装于缘部25；防振致动器62；以及安装部63，其以能够旋转移动反射板6的方式安装于移动框61。
防振致动器62在移动框61内设置于两个位置，例如设置于移动框61的－z方向的端部以及+y方向的端部。在图11中，仅示出设置于移动框61的－z方向的端部的防振致动器62。设置于移动框61的－z方向的端部的防振致动器62、与设置于移动框61的+y方向的端部的防振致动器62以彼此呈直角的方式配置。
防振致动器62主要具有安装于缘部25的驱动用线圈62A、以及安装于移动框61的与驱动用线圈62A对置的位置的驱动用磁铁62B。
另外，为了通过驱动用磁铁62B的磁力使移动框61吸附于缘部25，防振致动器62具有：吸附用轭62C，其安装于驱动用线圈62A的背面；以及背轭62D，其以将驱动用磁铁的磁力有效地对准缘部25一侧的方式安装于驱动用磁铁的相反侧的面。它们构成使驱动力作用于缘部25与移动框61之间并且相对于缘部25沿平行方向驱动移动框61(即，反射板6)的驱动部。
另外，防振致动器62具有三个球62E。球62E以在同一圆周上隔开中心角大致为120゜的间隔的方式配置于缘部25与移动框61之间(在图11中，仅图示一个球62E)。将球62E的一部分设置于形成于移动框61的凹部中，从而能够防止球62E脱落。由此，移动框61支承于与缘部25平行的平面上，并且各球62E一边被夹持一边滚动，从而允许移动框61相对于缘部25在任意方向的并进运动。
对于驱动用磁铁62B而言，图11中的左下角为S极，右下角为N极，左上角为N极，右上角为S极。通过这样将驱动用磁铁62B磁化，从而驱动用线圈62A的长边的部分受到驱动用磁铁62B的磁力的影响。由此，若电流流经驱动用线圈62A，则在驱动用线圈62A与驱动用磁铁62B之间产生水平方向或者垂直方向的驱动力。此外，由于防振致动器62是一般的致动器，所以省略详细说明。
安装部63设置于移动框61的与缘部25相反一侧。安装部63主要具备：旋转球63A；旋转机构，其包括使旋转球63A沿任意方向旋转的旋转轴63B；以及安装部63C，其以从旋转球63A突出的方式固定，并且安装有反射板6。
旋转球63A的一部分设置于移动框61所设有的凹部中。
旋转机构以与旋转球63A邻接的方式沿正交方向设置有两个。旋转机构具有旋转轴63B与使旋转轴63B旋转的致动器(未图示)，并且通过使沿正交方向设置有两个的旋转轴63B旋转任意量，从而能够使旋转球63A即反射板6旋转所希望的量。
这样，安装部63构成沿间距方向以及偏转方向分别旋转驱动移动框61(即，反射板6)的驱动部。此外，由于安装部63的机构是一般的机构，所以省略详细说明。
(控制部)
控制部9A设置于框架2的例如与信号输出部3邻接的位置(在图10中未图示)。控制部9A与信号输出部3、反射部6A以及眼球位置获取部8电连接。
图12是表示控制部9A的功能结构的一个例子的图。控制部9A主要具备主控制部91、眼球位置计算部92以及反射部驱动控制部94。
反射部驱动控制部94基于通过眼球位置计算部92计算出的眼睛EY相对于基准位置的朝向，使移动框61以及旋转球63A移动。针对反射部驱动控制部94的处理，之后详细叙述。反射部驱动控制部94相当于本发明的图像移动部。
图13是表示基于观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向使图像移动的处理流程的流程图。该处理在任意时刻例如通过经由未图示的按钮等输入图像显示的开始指示而开始。
设置于框架2的右侧、左侧的眼球位置获取部8以及控制部9A分别在相同时刻进行图13所示的处理。
眼球位置计算部92获取通过光电二极管82、83获取到的反射光，计算眼睛EY相对于基准位置的朝向(步骤S100)。
反射部驱动控制部94基于通过步骤S100求得的观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向使反射板6移动(步骤S103)。针对步骤S103的处理，具体进行说明。
例如，在步骤S100中，针对如下情况进行说明，即，观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向是上下左右方向，通过眼球位置计算部92计算距离d，该距离d示出表示眼睛EY朝向的方向的箭头与反射板6相交的位置距离反射板6的中心多远。例如，将表示距离d与移动框61的移动方向以及移动量的关系的信息预先存储于存储器902。反射部驱动控制部94从存储器902获取该信息，并且控制防振致动器62的驱动部，从而使移动框61移动计算出的方向以及距离。
例如，在步骤S100中，针对如下情况进行说明，即，观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向是倾斜方向，通过眼球位置计算部92计算角度θ，该角度θ为表示眼睛EY的朝向的向量与水平方向(图1的z轴)方向所夹的角度。例如将如下信息预先存储于存储器902，该信息示出表示眼睛EY的朝向的向量与水平方向所夹的角度θ、与旋转球63A的移动方向以及移动量的关系。反射部驱动控制部94从存储器902获取该信息，并且计算旋转球63A的移动方向以及移动量(旋转角度)。另外，反射部驱动控制部94控制使旋转轴旋转的致动器(即，安装部63)，从而使旋转球63A旋转计算出的移动方向以及移动量(旋转角度)。
由此，将反射板6旋转移动或者平行移动与观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向对应的量。此外，反射部驱动控制部94不仅可以使旋转球63A旋转，也可以使移动框61移动。此外，由于控制防振致动器62的驱动装置的方法以及控制使旋转轴旋转的致动器的方法是一般的方法，所以省略详细说明。
主控制部91判断是否借助未图示的按钮等输入图像显示的结束指示(步骤S104)。在未输入图像显示的结束指示的情况下(在步骤S104中为否)，主控制部91以再次进行步骤S100的方式控制眼球位置计算部92。在输入了图像显示的结束指示的情况下(在步骤S104中为是)，主控制部91结束处理。
根据第二实施方式，由于基于观察者的眼睛相对于基准位置的朝向使反射部移动，从而能够对观察者更加准确地显示水平保持的图像。因此，能够使观察者难以感觉到眼睛的疲劳。
＜第三实施方式＞
虽然本发明的第一实施方式是直接检测观察者的眼睛相对于基准位置的朝向使图像移动，但是检测观察者的眼睛相对于基准位置的朝向的方法并不限定于此。
本发明的第三实施方式是根据观察者的头部的倾斜求得眼睛相对于基准位置的朝向的方式。以下，针对第三实施方式的图像显示装置(头戴显示器)1B进行说明。此外，针对与第一实施方式相同的部分，标注相同的附图标记，并且省略说明。
如图14所示，图像显示装置1B具备框架2、信号输出部3、扫描光射出部4、冲击缓和部5、反射板6、光纤7、控制部9B以及陀螺仪传感器84。
陀螺仪传感器84设置于框架2的任意位置。陀螺仪传感器84例如是机械式的陀螺仪传感器，检测图像显示装置1B的倾斜、角速度等。陀螺仪传感器84相当于本发明的头部倾斜获取部。由于陀螺仪传感器是一般的传感器，所以省略说明。
(控制部)
控制部9B设置于框架2的例如与信号输出部3邻接的位置(在图14中未图示)。控制部9B与信号输出部3以及眼球位置获取部8电连接。
图15是表示控制部9B的功能结构的一个例子的图。控制部9B主要具备主控制部91、眼球位置计算部92A以及图像变形部93A。
眼球位置计算部92A基于通过陀螺仪传感器84获取到的图像显示装置1B的倾斜即观察者的头部的倾斜，计算观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向。针对眼球位置计算部92A的处理，之后详细叙述。
图像变形部93A基于通过眼球位置计算部92A计算出的眼睛EY相对于基准位置的朝向，使图像信号变形。由于图像变形部93A的具体处理内容与图像变形部93相同，所以省略说明。
图16是表示基于观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向使图像移动的处理流程的流程图。该处理在任意时刻例如通过经由未图示的按钮等输入图像显示的开始指示而开始。
设置于框架2的右侧、左侧的控制部9B分别在相同时刻进行图16所示的处理。
眼球位置计算部92A获取通过陀螺仪传感器84获取到的观察者的头部的倾斜，计算眼睛EY相对于基准位置的朝向(步骤S101)。例如，在存储器902存储有眼球信息，该眼球信息为将头部的倾斜与眼睛EY相对于基准位置的朝向关联起来的信息。眼球位置计算部92A能够通过获取该信息，并且获取与获取到的头部的倾斜对应的眼睛EY相对于基准位置的朝向，从而计算眼睛EY相对于基准位置的朝向。眼球位置计算部92A相当于本发明的眼球位置获取部以及眼球信息获取部。
图像变形部93A基于通过步骤S101求得的观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向，对图像信号进行变形，并向信号生成部33输出(步骤S102)。由此，将基于变形的图像信号的虚像(图像)显示于反射板6。图像变形部93A相当于本发明的图像移动部。
主控制部91判断是否借助未图示的按钮等输入图像显示的结束指示(步骤S104)。在未输入图像显示的结束指示的情况下(在步骤S104中为否)，主控制部91以再次进行步骤S100的方式，控制眼球位置计算部92A。在输入了图像显示的结束指示的情况下(在步骤S104中为是)，主控制部91结束处理。
根据第三实施方式，由于根据头部的倾斜计算眼睛相对于基准位置的朝向，所以相对于直接检测眼睛相对于基准位置的朝向的情况，能够更加简单地对观察者更加准确地显示水平保持的图像。另外，在第三实施方式中，由于根据头部的倾斜计算眼睛相对于基准位置的朝向，所以相对于根据头部的倾斜使图像旋转的情况，能够对观察者显示水平保持的图像。
另外，在第三实施方式中，由于未使用红外线发光部、红外线光电二极管，所以能够降低图像显示装置的耗电。
＜第四实施方式＞
虽然本发明的第一实施方式直接检测观察者的眼睛相对于基准位置的朝向使图像移动，但是检测观察者的眼睛相对于基准位置的朝向的方法并不限定于此。
本发明的第四实施方式是切换直接检测观察者的眼睛相对于基准位置的朝向的方法、与根据观察者的头部的倾斜求得眼睛相对于基准位置的朝向的方法的方式。以下，针对第四实施方式的图像显示装置(头戴显示器)1C进行说明。此外，针对与第一实施方式以及第三实施方式相同的部分，标注相同的附图标记，并且省略说明。
如图17所示，图像显示装置1C具备框架2、信号输出部3、扫描光射出部4、冲击缓和部5、反射板6A、光纤7、眼球位置获取部8A以及控制部9C。
(眼球位置获取部)
眼球位置获取部8A主要具备红外线发光部81、光电二极管82、83以及陀螺仪传感器84。眼球位置获取部8A相当于本发明的眼球位置获取部。
(控制部)
控制部9C设置于框架2的例如与信号输出部3邻接的位置(在图17中未图示)。控制部9C与信号输出部3以及眼球位置获取部8A电连接。
图18是表示控制部9C的功能结构的一个例子的图。控制部9C主要具备主控制部91、眼球位置计算部92B以及图像变形部93B。
眼球位置计算部92B基于通过光电二极管82、83获取到的反射光或者通过陀螺仪传感器84获取到的图像显示装置1C的倾斜，即基于观察者的头部的倾斜，计算观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向。针对眼球位置计算部92B的处理，之后详细叙述。眼球位置计算部92B相当于本发明的眼球位置获取部。
图像变形部93B基于通过眼球位置计算部92B计算出的眼睛EY相对于基准位置的朝向，使图像信号变形。由于图像变形部93B的具体处理内容与图像变形部93相同，所以省略说明。图像变形部93B相当于本发明的图像移动部。
图19是表示基于观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向使图像移动的处理流程的流程图。该处理在任意时刻例如通过经由未图示的按钮等输入图像显示的开始指示来开始。
设置于框架2的右侧、左侧的控制部9C分别在相同时刻进行图19所示的处理。
主控制部91判断是否满足规定阈值(步骤S99)。作为满足规定阈值的情况，例如能够考虑通过陀螺仪传感器84获取到的图像显示装置1C的倾斜为一定角度(例如30°、40°等)以上的情况、虽然通过陀螺仪传感器84获取到的图像显示装置1C的倾斜为一定角度(例如30°、40°等)以下但是通过陀螺仪传感器84获取到的图像显示装置1C的角速度为一定值以上的情况等。此外，规定阈值不限定于上述情况。也可以在开始测定眼睛EY相对于基准位置的朝向之后经过一定时间的情况下、在图像显示装置1C(即头部)的倾斜为一定以上且经过一定时间的情况下满足阈值。优选设定如下阈值，该阈值满足个人差异变大的状况、差异因是否存在眼功能等障碍而变大的状况。
上述规定阈值存储于存储器902，主控制部91获取它们。主控制部91通过比较获取到的阈值与从眼球位置获取部8A获取到的结果判断是否满足规定阈值。
在满足规定阈值的情况下(在步骤S99中为是)，主控制部91(相当于本发明的指示输出部)以获取通过光电二极管82、83获取到的反射光并且计算眼睛EY相对于基准位置的朝向的方式，将指示输出至眼球位置计算部92B。眼球位置计算部92B基于通过光电二极管82、83获取到的反射光来计算眼睛EY相对于基准位置的朝向(步骤S100)。
在不满足规定阈值的情况下(在步骤S99中为否)，主控制部91(相当于本发明的指示输出部)以获取通过陀螺仪传感器84获取到的观察者的头部的倾斜并且计算眼睛EY相对于基准位置的朝向的方式，将指示输出至眼球位置计算部92B。眼球位置计算部92B基于通过陀螺仪传感器84获取到的观察者的头部的倾斜，来计算眼睛EY相对于基准位置的朝向(步骤S101)。
图像变形部93B基于通过步骤S100或者步骤S101求得的观察者的眼睛EY相对于基准位置的朝向对图像信号进行变形，并输出至信号生成部33(步骤S102)。由此，将基于变形的图像信号的虚像(图像)显示于反射板6A。
主控制部91判断是否借助未图示的按钮等输入图像显示的结束指示(步骤S104)。在未输入图像显示的结束指示的情况下(在步骤S104中为否)，主控制部91以再次进行步骤S100的方式控制眼球位置计算部92B。在输入了图像显示的结束指示的情况下(在步骤S104中为是)，主控制部91结束处理。
根据第四实施方式，由于切换直接检测眼睛相对于基准位置的朝向的情况、与根据头部的倾斜计算眼睛相对于基准位置的朝向的情况，所以相对于直接检测眼睛相对于基准位置的朝向的情况，能够降低耗电并且高精度地对观察者显示水平保持的图像。这是因为陀螺仪传感器的耗电比红外线发光部以及光电二极管的耗电少。即，根据第四实施方式，能够兼具准确性与省电化。
以上，虽然使用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围并不限定于上述实施方式所记载的范围。能够对上述实施方式加以各种变更或者改进的情况对于本领域技术人员而言是显而易见的。另外，施加该种变更或者改进的方式也能够包括在本发明的技术范围内的情况，根据权利要求书的记载范围是显而易见的。另外，本发明并不限定于图像显示装置，还能够作为在图像显示装置中所进行的图像显示方法、使图像显示装置进行图像显示的程序、存储有程序的存储介质等提供。
尤其在上述实施方式中，虽然以具有眼镜那样的外观的头戴显示器(头部佩戴型图像显示装置)为例对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于头戴显示器。例如还能够应用于移动电话、手写板终端等便携式设备。
例如，便携式设备中，在液晶面板等图像显示部的面(与观察者的眼睛对置的面)上设置拍摄部(能够使用一般的照相机等)。拍摄部获取观察者的脸部图像。视线获取部根据拍摄部获取到的脸部图像，进行以观察者左右眼球为对象物的特征量计算、形状辨别等视认处理，例如通过使用了眼睛的虹膜的中心位置、眼球中心位置等的视线检测处理获取观察者的视线方向。由于视线检测处理是一般的处理，所以省略说明。
控制部的眼球位置计算部基于视线获取部获取到的视线的朝向，获取观察者的眼睛相对于基准位置的朝向。例如，眼球位置计算部将视线的朝向作为眼睛相对于基准位置的朝向。控制部的图像变形部基于获取到的眼睛相对于基准位置的朝向对图像进行变形。针对在对图像进行变形时超出图像显示部的部分，图像变形部可以省略向图像显示部输出，也可以以显示变形的图像整体的方式缩小图像。此外，便携式设备能够使用一般结构的设备。
附图标记说明：
1、1A、1B、1C…图像显示装置；2…框架；3…信号输出部；4…扫描光射出部；5…冲击缓和部；6…反射板；6A…反射部；7…光纤；8、8A…眼球位置获取部；9、9A、9B、9C…控制部；11…可动镜部；12a、12b、14a、14c…轴部；13…框体部；15…支承部；16…永磁铁；17…线圈；21…鼻垫部；22…前部；23…太阳穴部；24…镜脚部；25…缘部；26…桥部；31…信号光生成部；32…驱动信号生成部；33…信号生成信号输出部；34…透镜；41…壳体；42…光扫描部；43…透镜；45…透镜；61…移动框；62…防振致动器；62A…驱动用线圈；62B…驱动用磁铁；62C…吸附用轭；62D…背轭；62E…球；63…安装部；63A…旋转球；63B…旋转轴；63C…安装部；81…红外线发光部；82…光电二极管；84…陀螺仪传感器；91…主控制部；92、92A、92B…眼球位置计算部；93、93A、93B…图像变形部；94…反射部驱动控制部；101…CPU；102…存储器；103…外部存储装置；104…通信装置；111…基部；112…隔离物；113…光反射板；114…光反射部；115…硬质层；311G、311B、311R…光源；312G、312B、312R…驱动电路；313…光合成部；313a、313b…分色镜；321、322…驱动电路。

Claims (8)

1.一种图像显示装置，其特征在于，具备：
图像显示部，其显示图像；
眼球位置获取部，其获取观察者的眼睛相对于基准位置的朝向；
图像移动部，其使所述图像显示部或者显示于所述图像显示部的图像，平行移动与所述获取到的眼睛相对于基准位置的朝向对应的距离或者旋转移动与所述获取到的眼睛相对于基准位置的朝向对应的角度；及
对所述观察者的眼睛照射光的光照射部。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，
具备佩戴于所述观察者的头部来使用的框架，
所述图像显示部设置于所述框架。
3.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，
所述光照射部设置于所述框架，
所述眼球位置获取部基于通过所述光照射部照射的光，来获取所述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向。
4.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，具备：
头部倾斜获取部，其设置于所述框架并且获取所述观察者的头部的倾斜；以及
眼球信息获取部，其获取将头部的倾斜与眼睛相对于基准位置的朝向关联起来的眼球信息，
所述眼球位置获取部基于所述观察者的头部的倾斜与所述眼球信息，来获取所述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向。
5.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，
所述光照射部设置于所述框架，
所述图像显示装置还具备：
头部倾斜获取部，其设置于所述框架并且获取所述观察者的头部的倾斜；
眼球信息获取部，其获取将头部的倾斜与眼睛相对于基准位置的朝向关联起来的眼球信息；以及
指示输出部，关于以何种方式获取所述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向，所述指示输出部基于阈值对所述眼球位置获取部输出指示；
所述眼球位置获取部根据所述指示输出部的指示，基于通过所述光照射部照射至眼睛的光的反射光来获取所述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向、或者基于所述观察者的头部的倾斜与所述眼球信息来获取所述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向。
6.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，
具备获取所述观察者的视线方向的视线获取部，
所述眼球位置获取部基于所述观察者的视线方向，来获取所述观察者的眼睛相对于基准位置的朝向。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
具备使所述图像显示部平行移动以及/或者旋转移动的驱动部，
所述图像移动部以所述图像显示部移动与所述眼睛相对于基准位置的朝向对应的量的方式，来控制所述驱动部。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，
所述图像移动部具备：
图像变换部，其使显示于所述图像显示部的图像，平行移动以及/或者旋转移动与所述眼睛相对于基准位置的朝向对应的量；以及
图像输出部，其将通过所述图像变换部平行移动以及/或者旋转移动了的图像输出至所述图像显示部。
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