CN110192143B - 图像投影装置 - Google Patents

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Abstract

图像投影装置具有：光源(20)，其射出光线；图像输入部(32)，其被输入图像数据；控制部(34)，其生成基于所输入的图像数据的图像光线，控制来自光源(20)的图像光线的射出；扫描镜(28)，其对从光源(20)射出的图像光线进行扫描；以及投影镜(30)，其将由扫描镜(28)进行了扫描后的图像光线照射到用户的眼球(60)的视网膜(62)而将图像投影到视网膜(62)上，图像光线入射到眼球(60)的角膜(68)时的直径为310μm以上且800μm以下。

Description

图像投影装置
技术领域
本发明涉及图像投影装置。
背景技术
公知有使用从光源射出的光线，将图像直接投影到用户的视网膜上的头戴显示器等图像投影装置。在这样的图像投影装置中，使用被称为麦克斯韦观察的方法。在麦克斯韦观察中，使形成图像的光线在瞳孔附近会聚，将图像投影到视网膜上。因此，期待利用了麦克斯韦观察的HMD能够得到对焦自由的特性。
在能够重叠观察外界的实像和基于投影像的虚像的透视型HMD中，公知有如下技术：使透镜的位置移动来变更投影像的焦距，使得即使在观察距离不同的实像的情况下也能够清晰地看到投影像(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-139575号公报
发明内容
发明要解决的课题
在利用了麦克斯韦观察的HMD中，有时难以得到对焦自由特性、或者用户对投影后的图像感到的分辨感低。因此，用户有时无法视觉辨认优质的图像。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，向用户提供优质的图像。
用于解决课题的手段
本发明提供一种图像投影装置，该图像投影装置具有：光源，其射出光线；图像输入部，其被输入图像数据；控制部，其生成基于所输入的所述图像数据的图像光线，控制来自所述光源的所述图像光线的射出；扫描部，其对从所述光源射出的所述图像光线进行扫描；以及投影光学部件，其将由所述扫描部进行了扫描后的所述图像光线照射到用户的眼球的视网膜而将图像投影到所述视网膜上，所述图像光线入射到所述眼球的角膜时的直径为310μm以上且800μm以下。
在上述结构中，可以采用如下结构：所述图像投影装置具有直径调整部，该直径调整部设置在所述图像光线的光路上，遮挡所述图像光线的一部分，并且具有让所述图像光线的剩余部分通过的开口，该直径调整部对所述图像光线入射到所述角膜时的直径进行调整。
在上述结构中，可以采用如下结构：所述图像投影装置具有准直器，该准直器设置在所述光源与所述扫描部之间的所述图像光线的光路上，并使所述图像光线为大致平行光，所述直径调整部设置在所述准直器与所述扫描部之间的所述图像光线的光路上。
在上述结构中，可以采用如下结构：所述图像光线入射到所述角膜时为大致平行光。
在上述结构中，可以采用如下结构：被输入到所述图像输入部的所述图像数据是由摄像头拍摄到的所述用户的视线方向的图像数据。
在上述结构中，可以采用如下结构：原视力为0.04以上且1.2以下的范围的用户的获得视力为0.4以上，该获得视力是针对投影到所述视网膜上的基于所述图像数据的所述图像的视力。
在上述结构中，可以采用如下结构：对于所述范围的用户，所述获得视力是大致恒定的。
本发明提供一种图像投影装置，该图像投影装置具有：光源，其射出光线；图像输入部，其被输入图像数据；控制部，其生成基于所输入的所述图像数据的图像光线，控制来自所述光源的所述图像光线的射出；扫描部，其对从所述光源射出的所述图像光线进行扫描；投影光学部件，其将由所述扫描部进行了扫描后的所述图像光线照射到用户的眼球的视网膜而将图像投影到所述视网膜上；以及调整部，其调整所述图像光线入射到所述眼球的角膜时的数值孔径。
在上述结构中，可以采用如下结构：所述图像投影装置具有准直器，该准直器设置在所述光源与所述扫描部之间的所述图像光线的光路上，并使所述图像光线为大致平行光，所述调整部通过使所述准直器的位置在沿着所述图像光线通过所述准直器时的行进方向的方向上移动，而调整所述图像光线入射到所述角膜时的数值孔径。
在上述结构中，可以采用如下结构：所述调整部通过使所述光源的位置在沿着所述图像光线的行进方向的方向上移动，而调整所述图像光线入射到所述角膜时的数值孔径。
在上述结构中，可以采用如下结构：所述图像投影装置具有准直器，该准直器设置在所述光源与所述扫描部之间的所述图像光线的光路上，并使所述图像光线为大致平行光，所述控制部根据来自所述用户的指示而控制所述调整部，变更所述光源与所述准直器之间的距离。
在上述结构中，可以采用如下结构：所述图像光线入射到所述角膜时为发散光。
在上述结构中，可以采用如下结构：被输入到所述图像输入部的所述图像数据是由摄像头拍摄到的所述用户的视线方向的图像数据。
在上述结构中，可以采用如下结构：所述图像光线入射到所述眼球的角膜时的直径为800μm以上且3000μm以下。
在上述结构中，可以采用如下结构：原视力为0.04以上且小于1.2的范围的用户的获得视力比所述原视力高，该获得视力是针对投影到所述视网膜上的基于所述图像数据的所述图像的视力。
发明效果
根据本发明，能够向用户提供优质的图像。
附图说明
图1是从上方观察到的实施例1的图像投影装置的图。
图2是将实施例1的图像投影装置的一部分放大而从上方观察到的图。
图3是示出对焦自由特性的实验结果的图。
图4是示出模拟中使用的眼球模型的图。
图5是示出对焦自由特性的模拟结果的图。
图6是从上方观察到的实施例2的图像投影装置的图。
图7是示出在使激光束入射到角膜时的数值孔径变化的情况下对原视力与获得视力的关系进行调查而得的实验结果的图。
图8的(a)至图8的(c)是示出在使激光束入射到角膜时的数值孔径变化的情况下对原视力与获得视力的关系进行调查而得的模拟结果的图。
图9是控制部对准直透镜的位置控制的流程图的一例。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。
实施例1
图1是从上方观察到的实施例1的图像投影装置的图。图2是将实施例1的图像投影装置的一部分放大而从上方观察到的图。如图1和图2所示，实施例1的图像投影装置100具有光源20、准直透镜22、直径调整部24、反射镜26、扫描镜28、投影镜30、图像输入部32以及控制部34。
实施例1的图像投影装置100是眼镜型的。眼镜具有镜腿10和镜片12。在眼镜的镜腿10上设置有光源20、准直透镜22、直径调整部24、反射镜26以及扫描镜28。在眼镜的镜片12上设置有投影镜30。图像输入部32和控制部34例如可以不设置在眼镜上而设置在外部装置(例如便携终端)上，也可以设置在眼镜的镜腿10上。
从设置在眼镜的桥14上的摄像头40和/或录像装置等向图像输入部32输入图像数据。控制部34根据所输入的图像数据，控制来自光源20的激光束50的射出。光源20在控制部34的控制下，射出例如单个或多个波长的激光束50。作为光源20，例如举出集成有RGB(红、绿、蓝)的激光二极管芯片和三色合成器件的光源。这样，图像数据被光源20转换为作为图像光线的激光束50。
控制部34例如是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等处理器。如果将摄像头40朝向眼球60的视线方向设置于图像投影装置100的适当位置，则能够将由该摄像头40拍摄出的视线方向的图像数据输入到图像输入部32，使视线方向的图像投影到视网膜62上。另外，还能够投影从录像设备等输入的图像，或者由控制部34使来自摄像头图像和录像设备等的图像叠加，从而投影所谓的虚拟现实(AR：Augmented Reality)图像。
准直透镜22使从光源20射出的激光束50成为大致平行光的激光束50。另外，所谓大致平行光，不仅包含完全的平行光，还包含例如稍微聚光的情况等。
直径调整部24配置在准直透镜22和扫描镜28之间的激光束50的光路上。通过准直透镜22成为大致平行光的激光束50入射到直径调整部24。直径调整部24遮挡激光束50的一部分并且具有让剩余部分通过的开口36。开口36例如呈大致圆形形状。所谓大致圆形形状不限于完全圆形的情况，还包含外周的一部分稍微变形的情况或椭圆的情况。开口36的中心与激光束50的光轴大致一致。开口36的直径被设定成激光束50入射到用户的眼球60的角膜68时的直径收敛在350μm以上且700μm以下的范围内。直径调整部24的开口36可以固定为恒定的大小，也可以改变大小。例如，也可以通过控制部34改变直径调整部24的开口36的大小。
反射镜26使通过了直径调整部24的激光束50朝向扫描镜28反射。扫描镜28沿二维方向扫描激光束50，将该激光束50作为用于将图像投影到用户的眼球60的视网膜62上的投影光。扫描镜28例如是MEMS(Micro Electro Mechanical System：微机电系统)镜，沿水平方向和垂直方向的二维方向扫描激光束50。由扫描镜28进行了扫描后的激光束50入射到投影镜30，该投影镜30设置在眼镜的镜片12的靠用户的眼球60一侧的面上。
投影镜30通过将由扫描镜28进行了扫描后的激光束50照射到用户的眼球60的视网膜62上，将图像投影到视网膜62上。用户通过投影到视网膜62上的激光束50的残像效应来识别图像。投影镜30被设计成，使由扫描镜28进行了扫描后的激光束50的会聚位置为瞳孔64附近。作为一例，图1示出会聚在瞳孔64的在视网膜62一侧的瞳孔64附近的例子。投影镜30不需要与眼镜的镜片12接触，只要是激光束50能够通过瞳孔64而照射到视网膜62上的位置即可。另外，根据用途，也可以仅设置投影镜30而不设置镜片12。
由扫描镜28进行了扫描后的激光束50也可以在投影镜30的跟前聚光，成为发散光而入射到投影镜30。在该情况下，激光束50根据投影镜30的聚光能力，以大致平行光入射到角膜68。激光束50被晶状体66聚光到视网膜62的附近。
由扫描镜28进行了扫描后的激光束50由于在瞳孔64附近会聚，因此通过晶状体66的中心附近。因此，不容易受到晶状体66的透镜功能(即视力)的影响，期待得到对焦自由特性。但是，由于通过晶状体66的激光束50的直径为有限的值，因此多少会受到晶状体66的透镜功能的影响。因此，可以认为，根据激光束50的直径的大小，难以得到对焦自由特性。
对关于对焦自由特性进行的实验进行说明。实验是通过如下方式进行的：对视力为0.04、0.5、0.9、以及1.2的不同的多个用户，在使激光束50入射到角膜68时的直径不同的情况下，测定用户能够以何种程度视觉辨认投影到视网膜62上的图像。投影到视网膜62上的图像是水平视场角为20°、画面纵横比为16：9、有效垂直分辨率为720条的图像。例如，如果眼轴长度为24mm，则投影到视网膜62上的图像的大小为横向5700μm×纵向3200μm。
图3是示出对焦自由特性的实验结果的图。图3的横轴表示原视力，纵轴表示获得视力。原视力是指通过一般的视力检查测定出的上述视力。获得视力是指针对由图像投影装置100投影到用户的视网膜62上的图像的视力。在图3中，将激光束50入射到角膜68时的直径为310μm的情况下的结果用实线表示，将直径为470μm的情况下的结果用虚线表示，将直径为820μm的情况下的结果用单点划线表示，将直径为1360μm的情况下的结果用虚线表示。另外，激光束50入射到角膜68时的数值孔径(NA：Numerical Aperture)为-0.001～0，激光束50以大致平行光入射到角膜68。
如图3所示，在激光束50入射到角膜68时的直径为310μm的情况下，即使在原视力不同的情况下，获得视力也为0.4左右而大致恒定，在直径为470μm的情况下，即使在原视力不同的情况下，获得视力也为0.5左右而大致恒定。另一方面，若激光束50入射到角膜68时的直径像820μm、1360μm那样变大，则当原视力变化时获得视力也变化。由此可知，在激光束50入射到角膜68时的直径为310μm以上且470μm以下的情况下，能够得到对焦自由特性。另外，在激光束50入射到角膜68时的直径为820μm的情况下，不能严格地得到对焦自由特性，在原视力低的情况下，几乎看不到获得视力的变化。
接下来，说明针对对焦自由特性进行的模拟。图4是示出模拟中使用的眼球模型的图。如图4所示，模拟中使用的眼球模型80具有角膜68、前房70、晶状体66、玻璃体72以及视网膜62，眼轴长度为24mm。激光束50以平行光入射到角膜68，并通过角膜68、前房70、晶状体66以及玻璃体72而照射到视网膜62上。角膜68、前房70、晶状体66以及玻璃体72的折射率分别设定为适当的值。
在模拟中，关于原视力，通过改变晶状体66的形状(曲率)而改变焦距来设定原视力。关于获得视力，以激光束50入射到图3所示的角膜68时的直径为470μm时的实测值为基准，计算出获得视力。即，计算出将入射到角膜68时的直径为470μm的激光束50入射到眼球模型80时的视网膜62上的激光束50的直径，并计算出该直径与获得图3中的激光束50的直径为470μm时的获得视力所需的分辨率的比率。然后，使用该比率，计算出通过改变激光束50入射到角膜68时的直径而视网膜62上的激光束50的直径改变的情况下的获得视力。
图5是示出对焦自由特性的模拟结果的图。图5的横轴表示原视力，纵轴表示获得视力。在图5中，将激光束50入射到角膜68时的直径为350μm的情况下的结果用粗的单点划线表示，将直径为470μm的情况下的结果用粗的虚线表示，将直径为600μm的情况下的结果用粗的点线表示，将直径为700μm的情况下的结果用粗的实线表示。将直径为800μm的情况下的结果用细的三点划线表示，将直径为1250μm的情况下的结果用细的虚线表示，将直径为1340μm的情况下的结果用细的单点划线表示，将直径为1500μm的情况下的结果用细的实线表示，将直径为3000μm的情况下的结果用细的点线表示，将直径为5000μm的情况下的结果用细的双点划线表示。
如图5所示，在激光束50入射到角膜68时的直径为350μm以上且700μm以下的情况下，其结果是，即使在原视力不同的情况下，也成为大致恒定的获得视力，得到了对焦自由特性。另外，其结果是得到了获得视力本身为0.5左右以上的大小。如果激光束50入射到角膜68时的直径为800μm，则大致可得到对焦自由特性，但原视力为0.3左右以下时，获得视力降低，对焦自由特性开始变坏，当为1250μm以上时，随着原视力变低，获得视力也变低，其结果是无法得到对焦自由特性。
因此，在实施例1中，在准直透镜22与扫描镜28之间的激光束50的光路上配置直径调整部24，通过直径调整部24使激光束50入射到角膜68时的直径为310μm以上且800μm以下。根据使用图3说明的实测值结果以及使用图5说明的模拟结果，通过使激光束50入射到角膜68时的直径为310μm以上且800μm以下，获得视力为0.4以上且能够得到对焦自由特性。因此，能够对原视力不同的各种用户提供优质的图像。
输入到图像输入部32的图像数据也可以是由摄像头40拍摄出的用户的视线方向的图像数据。在该情况下，用户将视线方向的图像投影到视网膜62上，因此能够以0.4以上的获得视力看到视线方向的图像。另外，输入到图像输入部32的用户的视线方向的图像数据不限于由摄像头40拍摄出的图像数据，例如也可以是由外部装置(便携终端等)的摄像头拍摄出的图像数据等情况。
另外，根据图3和图5的结果，原视力为0.04以上且1.2以下的范围的用户能够以0.4以上的获得视力看到投影到视网膜62上的图像。例如，在输入到图像输入部32的图像数据是由摄像头40拍摄出的用户的视线方向的图像数据且用户的视线方向的图像被投影到视网膜62上的情况下，原视力为0.04以上且1.2以下的范围的用户能够以0.4以上的获得视力看到用户的视线方向的图像。另外，原视力为0.04以上且1.2以下的范围的用户的获得视力根据激光束50的直径而大致恒定，因此对于原视力为0.04以上且1.2以下的范围的用户，无论原视力如何均能够以0.4以上的大致恒定的获得视力提供投影到视网膜62上的图像。
另外，从图5可知，原视力为0.04以上且1.2以下的范围的用户的获得视力根据激光束50的直径而为0.4以上且1.2以下。由此，实施例1的图像投影装置100优选用于原视力为0.04以上且1.0以下的范围的用户，更优选用于原视力为0.04以上且0.6以下的范围的用户，进一步优选用于原视力为0.04以上且0.4以下的范围的用户。由此，能够得到比原视力高的获得视力。
在得到对焦自由特性的基础上，优选获得视力高的。如图5所示，激光束50入射到角膜68时的直径越大，获得视力越高。因此，激光束50入射到角膜68时的直径优选为400μm以上且800μm以下的情况，更优选为500μm以上且800μm以下的情况，进一步优选为600μm以上且800μm以下情况。另外，要想对于原视力为0.3以下的用户也得到对焦自由特性，激光束50入射到角膜68时的直径优选为700μm以下的情况。
另外，根据实施例1，如图1和图2所示，上述图像投影装置具有直径调整部24，该直径调整部24调整激光束50入射到角膜68时的直径。由此，能够容易将激光束50入射到角膜68时的直径调整为310μm以上且800μm以下的适当的大小。直径调整部24优选设置在准直透镜22与扫描镜28之间的激光束50的光路上。由此，由于大致平行光的激光束50入射到直径调整部24，因此，激光束50入射到角膜68时的直径的调整变得容易。
另外，在实施例1中，例示出通过直径调整部24的开口36的大小来调整激光束50入射到角膜68时的直径的情况，但并不限于此。例如，也可以通过将直径调整部24配置在不是大致平行光的部分，使直径调整部24相对于激光束50前后移动，来调整激光束50入射到角膜68时的直径。
实施例2
从实施例1的图5的结果可知，有可能能够通过增大激光束50入射到角膜68时的直径而提高获得视力。例如可知，有可能通过使激光束50入射到角膜68时的直径为800μm以上，得到1.0左右以上的获得视力。但是，当增大激光束50的直径时，激光束50的焦点深度变小，因此根据原视力，获得视力不会变高，可能会无法对用户提供优质的图像。因此，在增大激光束50的直径的情况下，考虑优选将激光束50入射到角膜68时的数值孔径(NA：numerical aperture)调整为适当的大小
图6是从上方观察到的实施例2的图像投影装置的图。如图6所示，在实施例2的图像投影装置200中，没有设置直径调整部24，取而代之的是在眼镜的镜腿10上设置调整部38。调整部38通过使准直透镜22的位置在沿着激光束50通过准直透镜22时的行进方向的方向上移动，调整激光束50入射到角膜68时的数值孔径。调整部38例如是致动器。例如，控制部34根据来自用户的指示而控制调整部38，使准直透镜22的位置移动。其他结构与实施例1相同，因此省略说明。
这里，说明针对视力不同的多个用户，通过改变激光束50入射到角膜68时的数值孔径来调查获得视力如何变化的实验。实验是通过如下方式进行的：对原视力为0.04、0.5、0.9、以及1.2的不同的多个用户，在使直径为1490μm的激光束50入射到角膜68、使激光束50入射到角膜68时的数值孔径不同的情况下，测定用户能够以何种程度视觉辨认投影到视网膜62上的图像。投影到视网膜62上的图像与实施例1相同，是水平视场角为20°、画面纵横比为16：9、有效垂直分辨率为720条的图像。
图7是示出在使激光束入射到角膜时的数值孔径变化的情况下对原视力与获得视力的关系进行调查而得的实验结果的图。图7的横轴表示原视力，纵轴表示获得视力。用实线表示针对原视力为0.04的用户使激光束50入射到角膜68时的数值孔径最优时的结果，用单点划线表示针对原视力为0.5的用户最优时的结果，用点线表示针对原视力为0.9的用户最优时的结果，用虚线表示针对原视力为1.2的用户最优时的结果。另外，在实测评价中，因画面分辨率的关系而无法计测1.2以上的获得视力。另外，在图7中，将激光束50以发散光入射到角膜68的情况表示为，激光束50入射到角膜68时的数值孔径为负。
如图7所示，在针对原视力为0.04的用户使激光束50入射到角膜68时的数值孔径最优的情况下，数值孔径的最佳值为-0.0045，原视力为0.04的用户的获得视力为1.0左右。当原视力高于0.04时，获得视力比1.0低。在针对原视力为0.5的用户使激光束50入射到角膜68时的数值孔径最优的情况下，数值孔径的最佳值为-0.0029，原视力为0.5的用户的获得视力为1.0左右。即使原视力比0.5大，获得视力也为1.0左右，但当原视力比0.5低时，获得视力比1.0低。
在针对原视力为0.9的用户使激光束50入射到角膜68时的数值孔径最优的情况下，数值孔径的最佳值为-0.0012，原视力为0.9的用户的获得视力为1.2左右。在针对原视力为1.2的用户使激光束50入射到角膜68时的数值孔径最优的情况下，数值孔径的最佳值为-0.0007，原视力为1.2的用户的获得视力为1.2左右。在原视力为0.9和1.2的情况下，获得视力相对于原视力的曲线图大致相同，当原视力比0.9低时，获得视力比1.2低。
根据图7的实验结果可知，激光束50入射到角膜68时的数值孔径的最佳值根据原视力而不同。
接下来，说明在使激光束入射到角膜时的开口变化的情况下对原视力与获得视力的关系进行调查的模拟。使用在实施例1的图4中说明的眼球模型80进行模拟，原视力和获得视力通过在实施例1中说明的方法来设定和计算。
图8的(a)至图8的(c)是示出在使激光束入射到角膜时的数值孔径变化的情况下对原视力与获得视力的关系进行调查而得的模拟结果的图。图8的(a)是在原视力为0.08且使数值孔径最优时的模拟结果。图8的(b)是在原视力为0.16且使数值孔径最优时的模拟结果。图8的(c)是在原视力为0.37且使数值孔径最优时的模拟结果。在图8的(a)至图8的(c)中，横轴表示原视力，纵轴表示获得视力，用实线表示激光束50入射到角膜68时的直径为1450μm的情况下的结果，用虚线表示直径为950μm的情况下的结果。另外，在图8的(a)至图8的(c)中，也将激光束50以发散光入射到角膜68的情况表示为，激光束50入射到角膜68时的数值孔径为负。
如图8的(a)所示，在原视力为0.08且将数值孔径调整为最佳值的情况下，当激光束50的直径为1450μm时，数值孔径的最佳值为-0.002，获得视力为1.8左右。当激光束50的直径为950μm时，数值孔径的最佳值为-0.0012，获得视力为1.45左右。当激光束50的直径为1450μm时，在原视力比0.08低的情况下，获得视力比1.8高，但当原视力比0.08高时，获得视力比1.8低。当激光束50的直径为950μm时，在原视力为0.05～0.2时，得到1.45左右的获得视力，但当原视力比0.2高时，获得视力比1.45低。
如图8的(b)所示，在原视力为0.16且将数值孔径调整为最佳值的情况下，当激光束50的直径为1450μm时，数值孔径的最佳值为-0.001，获得视力为2.2左右。当激光束50的直径为950μm时，数值孔径的最佳值为-0.0048，获得视力为1.45左右。当激光束50的直径为1450μm时，在原视力为0.14～0.43的情况下，得到2.0以上的获得视力，但当原视力比0.14低或比0.43高时，获得视力比2.0低。当激光束50的直径为950μm时，在原视力为0.05～0.68的情况下，得到1.45左右的获得视力。
如图8的(c)所示，在原视力为0.37且将数值孔径调整为最佳值的情况下，当激光束50的直径为1450μm时，数值孔径的最佳值为-0.00006，获得视力为2.2左右。当激光束50的直径为950μm时，数值孔径的最佳值为-0.00003，获得视力为1.45左右。当激光束50的直径为1450μm时，在原视力为0.36～0.68的情况下，得到2.0以上的获得视力，但当原视力比0.36低时，获得视力比2.0低。当激光束50的直径为950μm时，在原视力为0.17～0.68的情况下，得到1.45左右的获得视力，但当原视力比0.17低时，获得视力比1.45低。
因此，根据图8的(a)至图8的(c)的模拟结果也可知，激光束50入射到角膜68时的数值孔径的最佳值根据原视力而不同。
因此，在实施例2中，具有调整部38，该调整部38调整激光束50入射到角膜68时的数值孔径。由此，用户能够对投影到视网膜62上的图像得到高的获得视力(即高分辨率)。因此，能够对用户提供优质的图像。另外，根据图7～图8的(c)的结果可知，入射到角膜68时的激光束50优选为发散光。
输入到图像输入部32的图像数据也可以是由摄像头40拍摄到的用户的视线方向的图像数据。在该情况下，由于视线方向的图像被投影到视网膜62上，因此用户能够以较高的获得视力看到用户的视线方向的图像。另外，输入到图像输入部32的用户的视线方向的图像数据不限于由摄像头40拍摄到的图像数据，例如也可以是由外部装置(便携终端等)的摄像头拍摄到的图像数据等情况。
另外，激光束50入射到角膜68时的直径优选为800μm以上且3000μm以下。这是因为，根据图5的结果可知，在激光束50入射到角膜68时的直径为800μm以上且3000μm以下的情况下，能够得到较高的获得视力。为了得到较高的获得视力，激光束50入射到角膜68时的直径优选大于800μm且为3000μm以下的情况，更优选为1250μm以上且3000μm以下的情况，进一步优选为1500μm以上且3000μm以下的情况。
另外，根据图7～图8的(c)的结果可知，原视力为0.04以上且小于1.2的范围的用户通过调整部38调整激光束50入射到角膜68时的数值孔径，能够以比原视力高的获得能力看到投影到视网膜62上的图像。例如，在输入到图像输入部32的图像数据是由摄像头40拍摄到的用户的视线方向的图像数据且用户的视线方向的图像被投影到视网膜62上的情况下，原视力为0.04以上且小于1.2的范围的用户能够以比原视力高的获得视力看到用户的视线方向的图像。
另外，根据图7的结果可知，通过将激光束50入射到角膜68时的数值孔径调整为最佳而得到的获得视力为1.0以上且小于1.2左右。由此，实施例2的图像投影装置200优选用于原视力为0.04以上且1.0以下的范围的用户，更优选用于原视力为0.04以上且0.5以下的范围的用户，进一步优选用于原视力为0.04以上且0.2以下的范围的用户。
另外，根据实施例2，调整部38通过使准直透镜22的位置在沿着激光束50通过准直透镜22时的行进方向的方向上移动，来改变光源20与准直透镜22的距离，从而对激光束50入射到角膜68时的数值孔径进行调整。由此，能够容易地调整激光束50的数值孔径。另外，调整部38也可以通过其他方法调整激光束50入射到角膜68时的数值孔径。例如，调整部38也可以通过使光源20的位置在沿着激光束50的行进方向的方向上移动，来改变光源20与准直透镜22的距离，从而调整激光束50的数值孔径，也可以通过使准直透镜22和光源20这两者移动来调整激光束50的数值孔径。
另外，用户也可以直接接触调整部38而使准直透镜22的位置移动，但由于进行了微妙的位置调整，因此优选控制部34根据来自用户的指示而控制调整部38，使准直透镜22的位置移动。图9是控制部对准直透镜的位置控制的流程图的一例。如图9所示，控制部34针对使准直透镜22的位置移动的情况进行待机，直到有来自用户的指示为止(步骤S10：“否”)。用户例如通过对具有控制部34的外部装置(例如便携终端)进行操作，对控制部34指示使准直透镜22的位置移动。控制部34在接收到来自用户的指示时(步骤S10：“是”)，根据来自用户的指示而控制调整部38，使准直透镜22的位置移动，由此使光源20与准直透镜22的距离变更(步骤S12)。接着，控制部34判断来自用户的指示是否结束(步骤S14)。在来自用户的指示未结束的情况下(步骤S14：“否”)，控制部34继续执行步骤S12。在来自用户的指示结束的情况下(步骤S14：“是”)，控制部34结束处理。
在实施例1和实施例2中，投影镜30可以是具有自由曲面的情况，也可以是衍射元件的情况。另外，投影镜30可以是能够让眼球60的视线方向的光透过的半透半反镜，也可以是不让光透过的全反射镜。如果投影镜30是半透半反镜，则使视线方向的实际图像透过，能够与基于激光束50的图像一起视觉辨认，如果是全反射镜，能够仅视觉辨认基于激光束50的图像。另外，作为具有投影镜30的功能的装置，只要具有能够使激光束50朝向角膜68聚光而向视网膜62投影的光学功能，则不限于反射镜，也可以是透镜。在使用透镜的情况下，可以通过在投影镜30的位置配置不聚光的反射镜，在该反射镜的靠眼球60一侧配置透镜来实现，另外，通过光源20、扫描镜28等光学系统的配置方法，也可以采用仅通过透镜向视网膜62投影的结构。同样地，准直透镜22也不限于透镜，只要具有作为准直器的光学特性，则可以是反射镜，也可以是衍射元件，该准直器使激光束50成为大致平行光。在该情况下，也能够根据激光束50的光路而采取适当的配置。
在实施例1和实施例2中，作为图像投影装置而例示出眼镜型的HMD的情况，但也可以是HMD以外的图像投影装置的情况。另外，例示出将图像投影到一个眼球60的视网膜62上的情况，但也可以是将图像投影到两个眼球60的视网膜62上的情况。另外，作为扫描部(扫描器)而例示出扫描镜28的情况，但扫描部(扫描器)只要能够扫描光线即可。例如，作为扫描部(扫描器)，也可以使用作为电光材料的钽铌酸钾(KTN)晶体等其他部件。作为光线而例示出激光束的情况，但也可以是激光束以外的光
以上，对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明不限于该特定的实施例，能够在权利要求书所记载的本发明的主旨范围内进行各种变形和变更。

Claims (3)

1.一种图像投影装置，其具有：
光源，其射出光线；
图像输入部，其被输入图像数据；
控制部，其生成基于所输入的所述图像数据的图像光线，控制来自所述光源的所述图像光线的射出；
扫描部，其对从所述光源射出的所述图像光线进行扫描；
投影光学部件，其使由所述扫描部进行了扫描后的所述图像光线在用户的眼球的瞳孔附近的会聚点会聚后照射到视网膜，而将图像投影到所述视网膜上；
准直器，其设置在所述光源与所述扫描部之间的所述图像光线的光路上，并使所述图像光线成为大致平行光；以及
调整部，其调整所述图像光线入射到所述眼球的角膜时的数值孔径，
所述调整部通过使所述准直器的位置在沿着所述图像光线通过所述准直器时的行进方向的方向上移动，而调整所述图像光线入射到所述角膜时的数值孔径，
所述图像光线入射到所述眼球的角膜时的直径为800μm以上且3000μm以下，
针对原视力为0.04以上且小于1.2的范围的用户，通过使所述调整部调整所述图像光线入射到所述眼球的角膜时的数值孔径，由此获得视力比所述原视力高，该获得视力是针对投影到所述视网膜上的基于所述图像数据的所述图像的视力。
2.根据权利要求1所述的图像投影装置，其中，
所述控制部根据来自所述用户的指示而控制所述调整部，变更所述光源与所述准直器之间的距离。
3.根据权利要求1或2所述的图像投影装置，其中，
被输入到所述图像输入部的所述图像数据是由摄像头拍摄到的所述用户的视线方向的图像数据。
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