JP2006251509A

JP2006251509A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2006251509A
Application number: JP2005069494A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Oka; 英範岡
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】画像光の経路の途中において当該画像光のビーム径を調整することで、当該画像を良好に表示するようにした画像表示装置を提供する。
【解決手段】ビーム径調整素子１００の回動板１０１は、それぞれ径の異なる３つの開孔部１０１ａ〜１０１ｃを有している。当該回動板１０１を回動させて、各開孔部１０１ａ〜１０１ｃのいずれか１つの開孔部の中心をコリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に対応させる。これにより、ビーム径調整素子１００から出射するビーム状画像光のビーム径を当該開孔部の開孔面に対する対応部に基づき調整し得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示装置に関するものである。

従来、この種の画像表示装置においては、下記特許文献１に開示された網膜走査型表示装置がある。この表示装置においては、光源ユニットが２次元状の映像をビーム状の画像光として出射すると、この画像光は、水平走査系及び垂直走査系により２次元状に走査されて、ビーム状の走査光として眼の網膜に入射して結像する。これにより、２次元状の映像が網膜に表示される。
特開２００３−２９５１０８号公報

ところで、上述のような表示装置では、光源ユニットから出射されるビーム状の画像光は、水平走査系と垂直走査系との間や垂直走査系と眼との間に介在する光学系を通り網膜に入射して結像することとなる。

このため、ビーム状の画像光の径は、光学系を構成するレンズ等の光学的作用でもって一義的に決まってしまう。従って、画像光の径によっては、眼の焦点に合わせにくいといった現象を招き、その結果、２次元状の映像が網膜において良好には表示されにくいという不具合を生ずる。このような不具合は、２次元状の映像を眼の網膜以外の表示面に表示するにあたっても、当該映像が良好には表示されにくいことによって発生する。

そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、画像を表すビーム状の画像光に基づき当該画像を表示するにあたり、画像光の経路の途中において当該画像光のビーム径を調整することで、当該画像を良好に表示するようにした画像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決にあたり、本発明に係る画像表示装置は、請求項１の記載によれば、画像信号に基づきビーム状の画像光を形成して出射する画像光出射手段（Ｂ）と、この画像光出射手段から出射されるビーム状の画像光を２次元的に走査する光走査手段（Ｓ）とを備えている。

当該画像表示装置は、上記ビーム状の画像光のビーム径を調整するビーム径調整手段（１００、１００ａ、１１０、１１０ｃ、１２０、１６０）を備えて、ビーム状の画像光を、上記調整ビーム径を有する画像光でもって、画像として表示することを特徴とする。

これによれば、画像光出射手段により出射されたビーム状の画像光のビーム径が、光走査手段による走査前から走査後までの間の光経路中において、ビーム径調整手段により調整されることとなる。

このため、画像光出射手段により出射されたビーム状の画像光は、ビーム径調整手段により調整されたビーム径を有する画像光でもって、良好な画像として表示され得る。

また、本発明は、請求項２の記載によれば、画像信号に基づきビーム状の画像光を形成して出射する画像光出射手段（Ｂ）と、この画像光出射手段から出射されるビーム状の画像光を２次元的に走査する光走査手段（Ｓ）と、この光走査手段によって２次元的に走査されたビーム状の画像光を眼（Ｉ）の瞳孔（Ｉａ）内に導く導光手段（２３０）とを備えている。

当該画像表示装置は、ビーム状の画像光の経路の途中において当該画像光のビーム径を調整するビーム径調整手段（１００、１００ａ、１１０、１１０ｃ、１２０、１６０）を備えて、上記導光手段により導かれた画像光を、上記ビーム径調整手段により調整されたビーム径にて、画像として眼の網膜上に表示することを特徴とする。

これによれば、画像光出射手段により出射されたビーム状の画像光のビーム径が、光走査手段による走査前から走査後までの間の光経路中において、ビーム径調整手段により調整されて眼の瞳孔内に導かれることとなる。

このため、画像光出射手段により出射されたビーム状の画像光は、ビーム径調整手段により調整されたビーム径を有する画像光でもって、網膜上に表示される。

ここで、瞳孔内に導かれる画像光の調整ビーム径が小さければ、網膜上の表示画像の焦点深度は深くなる。その結果、網膜上の表示画像がぼけることなく明瞭に視認される範囲が広くなる。つまり、使用者の眼のピント調節が厳密でなくても画像がぼけることがない。これによって、調節能力の低い高齢者や、近視や遠視の使用者であっても画像を明瞭に視認することができる。

一方、瞳孔内に導かれる画像光の調整ビーム径が大きければ、網膜上の表示画像の焦点深度が浅くなる。このため、網膜上の表示画像がぼけることなく明瞭に視認される範囲は狭くなる。つまり、使用者の眼のピント調節が表示画像の表示距離に合っていないとぼけが生じる。

従って、当該画像表示装置をシースルー用として使用する場合、本画像表示装置によって表示される表示画像と外部の背景像の両方が視認される重なり画像のうち、表示画像の表示距離と同じ距離にある外部の背景像は共に明瞭な状態で視認されるが、表示画像の表示距離と異なる距離にある外部の背景像はぼけた状態で視認される。一方、このような状態で背景像にピント調節をあわせると、当該重なり画像のうち、表示画像がぼけた状態で視認される。その結果、当該重なり画像は、実際の見え方に近い像として視認されるので、自然な立体感が得られる。

また、本発明では、請求項３の記載によれば、請求項１或いは２に記載の画像表示装置において、上記画像光出射手段から出射されるビーム状の画像光の波面曲率を、上記ビーム径調整手段による調整前或いは調整後において調整する波面曲率調整手段（１７０）を備えて、この波面曲率調整手段により調整された波面曲率を有する画像光を、調整ビーム径を有する画像光でもって、画像として表示することを特徴とする。

このように、画像光出射手段から出射されるビーム状の画像光の波面曲率を波面曲率調整手段でもって調整するようにしたので、画像光は、その調整波面曲率の相違に基づき、表示画像における遠近感を使用者に与えることとなる。その結果、請求項１或いは２に記載の発明の作用効果が、遠近感を伴った画像認識でもって、より一層向上され得る。

また、本発明では、請求項４の記載によれば、請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置において、上記ビーム径調整手段は、画像光のビーム径を選択するビーム径選択手段（１３０）と、上記画像光出射手段から出射されるビーム状の画像光のビーム径を、上記ビーム径選択手段により選択されたビーム径に設定するビーム径設定手段（１４０、１５０、３１１、３２１、３３１）とを備えて、このビーム径設定手段により設定されたビーム径を、上記ビーム状の画像光の経路の途中における調整ビーム径とするようにしたことを特徴とする。

このように、ビーム径選択手段でもって選択されるビーム径となるように、画像光出射手段から出射されるビーム状の画像光のビーム径をビーム径設定手段により設定することで、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果をより一層具体的に達成し得る。

また、本発明では、請求項５の記載によれば、請求項４に記載の画像表示装置において、上記ビーム径設定手段による設定ビーム径を有する前記ビーム状の画像光の光量を、設定ビーム径の増減に応じて増減するように調整する光量調整手段（１０、３１２、３２２、３３１）を備えて、この光量調整手段により調整された光量にて画像を表示することを特徴とする。

このように、画像光の光量が設定ビーム径の増減に応じて増減するように調整される。従って、設定ビーム径が増大すれば、画像光の光量も増大し、一方、設定ビーム径が減少すれば、画像光の光量も減少する。このため、画像光の光量は、設定ビーム径の変化に依存して、均一な明るさを画像に与えるように調整される。

これにより、使用者によって認識される画像は、設定ビーム径の変化とはかかわりなく、均一な明るさを維持し得る。その結果、請求項４に記載の発明の作用効果がより一層向上され得る。

また、本発明では、請求項６の記載によれば、請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置において、上記ビーム径調整手段は、焦点深度が異なる複数の表示モードのいずれかを選択する表示モード選択手段と、この表示モード選択手段により選択された表示モードに基づきビーム状の画像光のビーム径を設定するビーム径設定手段を備えて、このビーム径設定手段により設定されたビーム径を、ビーム状の画像光の経路の途中における調整ビーム径とするようにしたことを特徴とする。

このように、表示モード選択手段でもって選択される表示モードに基づき、画像光出射手段から出射されるビーム状の画像光のビーム径をビーム径設定手段により設定することで、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果をより一層具体的に達成し得る。

また、本発明では、請求項７の記載によれば、請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置において、上記画像信号は、ビーム径情報を含み、ビーム径調整手段は、ビーム径情報に基づき上記ビーム状の画像光のビーム径を調整することを特徴とする。

このように、画像信号に含まれるビーム径情報に基づきビーム状の画像光のビーム径を調整することで、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果をより一層具体的に達成し得る。

また、本発明では、請求項８の記載によれば、請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置において、上記画像信号が奥行き情報を含むか否かにつき判定する判定手段を備え、ビーム径調整手段は、判定手段により上記画像信号が上記奥行き情報を含むと判定されたとき、上記ビーム状の画像光のビーム径を設定可能なビーム径のうちで大きい方のビーム径に調整することを特徴とする。

このように、画像信号が奥行き情報を含むと判定されたときには、ビーム状の画像光のビーム径が本画像表示装置において設定可能なビーム径のうちで十分大きく、できれば、人間の瞳孔の径程度になるようにビーム径調整手段により調整される。これにより、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果を達成しつつ、余分な操作を伴うことなく奥行き感のでる被写界深度が浅い状態となり、画像を立体視する場合などに有効である。

また、本発明では、請求項９の記載によれば、請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置において、上記画像信号がテキスト情報或いはイメージ情報であるかにつき判定する情報判定手段を備え、ビーム径調整手段は、情報判定手段により上記画像信号が上記テキスト情報であると判定されたとき、前記ビーム状の画像光のビーム径を設定可能なビーム径のうちで小さい方のビーム径に調整することを特徴とする。

このように、画像信号がテキスト情報であると判定されたときには、ビーム状の画像光のビーム径が、本画像表示装置において設定可能なビーム径のうちで十分小さいビーム径になるようにビーム径調整手段により調整される。これにより、画像信号の情報内容に合わせて焦点深度を自動的に調整することができる。つまり、文字情報が入力された場合には自動的に被写界深度の深い使用者の視力の善し悪しに依存しない画像で表示できるので、使用者が画像光の波面曲率の相違に基づく遠近感をより効果的に認識しつつ、請求項１〜３のいずれか１つに記載の発明と同様の作用効果が達成され得る。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の各実施形態を図面により説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る網膜走査型画像表示装置の第１実施形態を示している。当該画像表示装置は、使用者の左眼用のものであって、この画像表示装置は、装置本体Ｂ及び光走査ユニットＳでもって構成されている。

装置本体Ｂは、図１にて示すごとく、映像信号処理回路１０を有しており、この映像信号処理回路１０は、外部映像機器から入力される映像信号に基づき、当該２次元状の画像の１フレームを構成する複数の水平ラインに対応して、水平ライン毎に、当該１フレームの形成のための青色、緑色及び赤色の各駆動信号の出力タイミングを決定する。

そして、当該映像信号処理回路１０は、上記出力タイミング毎に、青色、緑色及び赤色の各駆動信号を青色レーザ駆動回路２０ａ（以下、Ｂレーザ駆動回路２０ａともいう）、緑色レーザ駆動回路２０ｂ（以下、Ｇレーザ駆動回路２０ｂともいう）及び赤色レーザ駆動回路２０ｃ（以下、Ｒレーザ駆動回路２０ｃともいう）に出力する。なお、上記２次元状の画像は、一連のフレームでもって構成されており、各フレーム毎に上記複数の水平ラインが対応する。

また、映像信号処理回路１０は、上記出力タイミング毎に、水平同期信号を発生して水平走査駆動回路３０ａに出力するとともに、上記各フレームの複数の水平ラインのうちの最初の水平ライン毎に、垂直同期信号を発生して垂直走査駆動回路３０ｂに出力する。

Ｂレーザ駆動回路２０ａは、映像信号処理回路１０からの青色駆動信号に基づき、青色レーザ４０ａ（以下、Ｂレーザ４０ａともいう）において発光される青色レーザ光の光強度を変調するための駆動信号を生成してＢレーザ４０ａに出力する。Ｇレーザ駆動回路２０ｂは、映像信号処理回路１０からの緑色駆動信号に基づき、緑色レーザ４０ｂ（以下、Ｇレーザ４０ｂともいう）において発光される緑色レーザ光の光強度を変調するための駆動信号を生成してＧレーザ４０ｂに出力する。また、Ｒレーザ駆動回路２０ｃは、映像信号処理回路１０からの赤色駆動信号に基づき、赤色レーザ４０ｃ（以下、Ｒレーザ４０ｃともいう）において発光される赤色レーザ光の光強度を変調するための駆動信号を生成してＲレーザ４０ｃに出力する。

水平走査駆動回路３０ａは、映像信号処理回路１０からの水平同期信号に基づき水平走査機構２００を水平走査駆動する。垂直走査駆動回路３０ｂは、映像信号処理回路１０からの垂直同期信号に基づき、垂直走査機構２２０を垂直走査駆動する。

Ｂレーザ４０ａは、ビーム状の青色レーザ光を発光するレーザ発光部を備えており、このＢレーザ４０ａは、そのレーザ発光部からの青色レーザ光を、Ｂレーザ駆動回路２０ａからの駆動信号に基づき強度変調し、ビーム状の青色レーザ強度変調光としてコリメートレンズ５０ａに出射する。

Ｇレーザ４０ｂは、ビーム状の緑色レーザ光を発光するレーザ発光部を備えており、このＧレーザ４０ｂは、そのレーザ発光部からの緑色レーザ光を、Ｇレーザ駆動回路２０ｂからの駆動信号に基づき強度変調し、ビーム状の緑色レーザ強度変調光としてコリメートレンズ５０ｂに出射する。

また、Ｒレーザ４０ｃは、ビーム状の赤色レーザ光を発光するレーザ発光部を備えており、このＲレーザ４０ｃは、そのレーザ発光部からの赤色レーザ光を、Ｒレーザ駆動回路２０ｃからの駆動信号に基づき強度変調し、ビーム状の赤色レーザ強度変調光としてコリメートレンズ５０ｃに出射する。

コリメートレンズ５０ａは、Ｂレーザ４０ａからの青色レーザ強度変調光をコリメートしビーム状の青色のコリメート画像光としてダイクロイックミラー６０ａに出射する。コリメートレンズ５０ｂは、Ｇレーザ４０ｂからの緑色レーザ強度変調光をコリメートしビーム状の緑色のコリメート画像光としてダイクロイックミラー６０ｂに出射する。コリメートレンズ５０ｃは、Ｒレーザ４０ｃからの赤色レーザ変調光をコリメートしビーム状の赤色のコリメート画像光としてダイクロイックミラー６０ｃに出射する。

ダイクロイックミラー６０ｃは、コリメートレンズ５０ｃからの赤色のコリメート画像光をダイクロイックミラー６０ｂに向けてビーム状に反射する。ダイクロイックミラー６０ｂは、コリメートレンズ５０ｂからの緑色のコリメート画像光及びダイクロイックミラー６０ｃからの赤色のコリメート画像光を合波し合波コリメート画像光としてダイクロイックミラー６０ａに向けてビーム状に反射する。ダイクロイックミラー６０ａは、コリメートレンズ５０ａからの青色のコリメート画像光及びダイクロイックミラー６０ｂからの合波画像光を合波し合波画像光として結合光学系７０に向けてビーム状に反射する。

結合光学系７０は、ダイクロイックミラー６０ａを光ファイバー８０にその入射端部にて光学的に結合させるもので、この結合光学系７０は、ダイクロイックミラー６０ａからの合波画像光を集光して光ファイバー８０にその入射端部から入射させる。なお、本第１実施形態では、結合光学系７０は、凸レンズでもって構成されている。

光ファイバー８０は、ダイクロイックミラー６０ａからの入射画像光を導光し、出射端部からコリメートレンズ９０に向けてビーム状に出射する。

当該コリメートレンズ９０は、光ファイバー８０からの出射画像光をコリメートしビーム状のコリメート画像光としてビーム径調整素子１００に向けて出射する。

ビーム径調整素子１００は、図１にて示すごとく、コリメートレンズ９０と水平走査機構２００との間に介装されている。このビーム径調整素子１００は、図２にて示すごとく、回動板１０１を備えており、この回動板１０１は、その軸１０２を介し、コリメートレンズ９０の光軸に直交するように、適宜な静止部材（図示しない）に回動可能に支持されている。なお、図１では、ビーム径調整素子１００は、便宜上、直方体形状にて示されている。

回動板１０１は、３つの開孔部１０１ａ〜１０１ｃを有しており、これら各開孔部１０１ａ〜１０１ｃは、回動板１０１にその回動方向に沿い等角度間隔にて貫通状に形成されている。

ここで、各開孔部１０１ａ〜１０１ｃは、その各中心にて、回動板１０１の半径方向中央部に沿い、同一円周上に位置しており、当該各開孔部１０１ａ〜１０１ｃの内径は、開孔部１０１ａから開孔部１０１ｃにかけて、順次小さくなるように設定されている。

また、各開孔部１０１ａ〜１０１ｃは、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に対応し得るように位置しており、開孔部１０１ａの内径は、例えば、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の断面径にほぼ等しい。なお、本第１実施形態では、回動板１０１は、手動操作でもって回動される。

このように構成したビーム径調整素子１００においては、回動板１０１が、その開孔部１０１ａの中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に位置するとき、回動板１０１は、開孔部１０１ａにて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光をそのまま水平走査機構２００に向けて透過させる。

このような状態にて、回動板１０１が回動されて、開孔部１０１ｂ或いは開孔部１０１ｃが、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に一致すると、当該回動板１０１は、その開孔部１０１ｂ或いは開孔部１０１ｃにて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のうち開孔部１０１ｂ或いは開孔部１０１ｃの開孔面に対する対応部を水平走査機構２００に向けて透過させる。このことは、ビーム径調整素子１００が、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の断面径（換言すれば、ビーム径）を、開孔部１０１ｂ或いは開孔部１０１ｃに対応するビーム径に調整することを意味する。

光走査ユニットＳは、図１にて示すごとく、水平走査機構２００、リレー光学系２１０、垂直走査機構２２０及びリレー光学系２３０を備えている。水平走査機構２００は、ポリゴンミラー２０１を有しており、このポリゴンミラー２０１は、その軸２０２を介して、適宜な静止部材（図示しない）により、回動可能に支持されている。

このように構成した水平走査機構２００においては、ポリゴンミラー２０１が、映像信号処理回路１０からの水平同期信号に同期して水平走査駆動回路３０ａにより駆動されて、図１にて図示時計方向或いは反時計方向（図示符号Ｐ参照）に回動する。しかして、この回動に伴い、ポリゴンミラー２０１は、その外周面に形成した複数の反射面２０１ａのいずれかにより、ビーム径調整素子１００の回動板１０１からのビーム状画像光をリレー光学系２１０に向けて反射する。

このことは、ビーム径調整素子１００の回動板１０１からのビーム状画像光は、水平走査機構２００によりそのポリゴンミラー２０１でもって水平走査されつつリレー光学系２１０に向けてビーム状の水平走査画像光として反射されることを意味する。

リレー光学系２１０は、水平走査機構２００により水平走査されたビーム状の水平走査画像光を集光して垂直走査機構２２０に向けて出射する。

垂直走査機構２２０は、垂直走査用反射板２２１を備えており、この反射板２２１は、適宜な静止部材により支持された支持軸２２２でもって、図１にて図示矢印Ｑ方向に揺動可能に支持されている。しかして、当該垂直走査機構２２０は、映像信号処理回路１０からの各垂直同期信号に基づき垂直走査駆動回路３０ｂにより駆動されて、反射板２２１を矢印Ｑ方向に揺動させる。このような揺動のもと、反射板２２１は、その揺動角度に応じて、リレー光学系２１０からのビーム状の水平走査画像光を垂直方向に走査しながら反射する。

このことは、リレー光学系２１０からのビーム状の水平走査画像光は、垂直走査機構２２０によりその反射板２２１でもってＱ方向に垂直走査されつつリレー光学系２３０に向けてビーム状の垂直走査画像光として反射されることを意味する。

リレー光学系２３０は、垂直走査機構２２０により垂直走査されたビーム状の垂直走査画像光を集光して左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射する。

以上のように構成した本第１実施形態において、当該画像表示装置が作動状態におかれるものとする。装置本体Ｂにおいて、映像信号処理回路１０が、外部からの２次元状の画像を表わす映像信号に基づき、青色、緑色及び赤色の各駆動信号を各レーザ駆動回路２０ａ、２０ｂ、２０ｃに出力すると、各レーザ駆動回路２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、上記各駆動信号に基づき、各レーザ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの各レーザ発光部からのレーザ光の光強度を変調するように各レーザ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを駆動する。これに伴い、各レーザ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、各レーザ光を強度変調してビーム状のレーザ強度変調画像光として各コリメートレンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃに出射する。

ついで、コリメートレンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃが、各レーザ強度変調画像光を各コリメート画像光に変更して各ダイクロイックミラー６０ａ、６０ｂ、６０ｃに出射すると、ダイクロイックミラー６０ａは、コリメートレンズ５０ａから出射されるビーム状のコリメート画像光とダイクロイックミラー６０ｂ、６０ｃから反射されるビーム状の合波画像光とを合波し、ビーム状の合波画像光として結合光学系７０を介し光ファイバー８０に入射させる。

しかして、光ファイバー８０が、上記ビーム状の合波画像光をコリメートレンズ９０に入射すると、コリメートレンズ９０は、この入射画像光をコリメートしビーム状のコリメート画像光としてビーム径調整素子１００に向けて出射する。

ここで、ビーム径調整素子１００の回動板１０１が、開孔部１０１ｂの中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心と実質的に一致する回動位置にあれば、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、そのビーム径において、開孔部１０１ｂの内径に相当するビーム径に調整される。従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、開孔部１０１ｂの内径に相当する調整ビーム径にて、当該開孔部１０１ｂを通り、水平走査機構２００に向けて進む。

このとき、光走査ユニットＳにおいて、水平走査機構２００は、映像信号処理回路１０からの水平同期信号に基づき水平走査駆動回路３０ａにより駆動されている。このため、ビーム径調整素子１００の開孔部１０１ｂからのビーム状画像光は、水平走査機構２００により、水平方向に走査されビーム状の水平走査画像光としてリレー光学系２１０に向けて反射される。これに伴い、当該ビーム状の水平走査画像は、リレー光学系２１０により、コリメートされビーム状の水平走査画像光として垂直走査機構２２０に向けて出射される。

このとき、垂直走査機構２２０は、映像信号処理回路１０からの垂直同期信号に基づき垂直走査駆動回路３０ｂにより駆動されている。このため、リレー光学系２１０からのビーム状の水平走査画像光は、垂直走査機構２２０により、垂直方向に走査されてビーム状の垂直走査光としてリレー光学系２３０に向けて反射される。これに伴い、当該ビーム状の垂直走査光は、リレー光学系２３０により、コリメートされビーム状の走査画像光として、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射される。

しかして、このように出射されたリレー光学系２３０からのビーム状の走査画像光は、ビーム径調整素子１００の開孔部１０１ｂの内径に相当する調整ビーム径でもって、左眼Ｉの網膜Ｉｂに２次元状の画像として結像表示される。

このような状態において、ビーム径調整素子１００の回動板１０１が、開孔部１０１ｃの中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に実質的に一致するように回動されるものとする。

すると、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、そのビーム径において、開孔部１０１ｃの内径に相当するビーム径に調整される。従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、開孔部１０１ｃの内径に相当する調整ビーム径にて、当該開孔部１０１ｃを通り、水平走査機構２００に向けて進み、上述と同様に、当該水平走査機構２００による水平方向の走査、リレー光学系２１０のコリメート作用、垂直走査機構２２０による垂直方向の走査及びリレー光学系２３０のコリメート作用のもと、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射される。

しかして、このように出射されたリレー光学系２３０からのビーム状の走査画像光は、ビーム径調整素子１００の開孔部１０１ｃの内径に相当する調整ビーム径でもって、左眼Ｉの網膜Ｉｂに２次元状の画像として結像表示される。

ここで、上述のごとく、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、そのビーム径において、回動板１０１の開孔部１０１ｃの内径に相当するビーム径に調整されている。このため、リレー光学系２３０から出射されて左眼Ｉの瞳孔Ｉａに入射する走査画像光のビーム径は、上述したビーム径調整素子１００の開孔部１０１ｂの内径に相当する調整ビーム径よりも小さくなる。

従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を開孔部１０１ｃの内径に相当するビーム径とした場合における網膜Ｉｂ上の表示画像の焦点深度は、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を開孔部１０１ｂの内径に相当するビーム径とした場合に比べて、深くなる。その結果、網膜Ｉｂ上の表示画像がぼけることなく明瞭に視認される範囲がより一層広くなる。つまり、使用者の眼のピント調節が厳密でなくても画像がぼけることがない。これによって、調節能力の低い高齢者や、近視や遠視の使用者であっても画像を明瞭に視認することができる。

また、このような状態において、ビーム径調整素子１００の回動板１０１が、開孔部１０１ａの中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に実質的に一致するように回動されるものとする。

すると、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、そのビーム径において、開孔部１０１ａの内径に相当するビーム径に調整される。従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、開孔部１０１ａの内径に相当する調整ビーム径にて、当該開孔部１０１ａを通り、水平走査機構２００に向けて進み、上述と同様に、当該水平走査機構２００による水平方向の走査、リレー光学系２１０のコリメート作用、垂直走査機構２２０による垂直方向の走査及びリレー光学系２３０のコリメート作用のもと、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射される。

しかして、このように出射されたリレー光学系２３０からのビーム状の走査画像光は、ビーム径調整素子１００の開孔部１０１ａの内径に相当する調整ビーム径でもって、左眼Ｉの網膜Ｉｂに２次元状の画像として結像表示される。

ここで、上述のごとく、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、そのビーム径において、回動板１０１の開孔部１０１ａの内径に相当するビーム径に調整されている。このため、リレー光学系２３０から出射されて左眼Ｉの瞳孔Ｉａに入射する走査画像光のビーム径は、上述したビーム径調整素子１００の開孔部１０１ｂの内径に相当する調整ビーム径よりも大きくなる。

従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を開孔部１０１ａの内径に相当するビーム径とした場合における網膜Ｉｂ上の表示画像の焦点深度は、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を開孔部１０１ｂの内径に相当するビーム径とした場合に比べて、浅くなる。

これに伴い、網膜Ｉｂ上の表示画像がぼけることなく明瞭に視認される範囲が狭くなる。つまり、使用者の眼のピント調節が表示画像の表示距離に合っていないとぼけが生じる。

従って、当該画像表示装置をシースルー用として使用する場合において、網膜Ｉｂ上の表示画像が外部の背景像と重なったときに視認される重なり画像のうち、網膜Ｉｂ上の表示画像の表示距離と同じ距離にある外部の背景像との重なり画像は共に明瞭な状態で視認される像で構成される。一方、網膜Ｉｂ上の表示画像の表示距離と異なる距離にある外部の背景画像との重なり画像は明瞭な状態で視認される表示画像及びぼけた状態で視認される背景像の双方で構成されることとなる。その結果、当該重なり画像は、実際の見え方に近い像として視認されるので、自然な立体感が得られる。
（第２実施形態）
図３は、本発明に係る網膜走査型画像表示装置の要部を示している。この第２実施形態では、上記第１実施形態にて述べた装置本体Ｂにおいて、ビーム径調整素子１００に代えて、ビーム径調整素子１１０を設けた構成が採用されている。

ビーム径調整素子１１０は、図３にて示すごとく、扁平筒状の枠体１１０ａと、この枠体１１０ａ内に摺動可能に収納される摺動板１１０ｂとを備えている。

枠体１１０ａは、コリメートレンズ９０とポリゴンミラー２０１との間において、コリメートレンズ９０の光軸に直交するように、設置面（図示しない）上に立設されており、当該枠体１１０ａの前壁１１１には、開口部１１１ａが形成されている。また、枠体１１０ａの後壁１１２には、開口部１１２ａが、開口部１１１ａに対向するように形成されている。なお、枠体１１０ａは、図３（ｂ）の図示左右方向端部にて、左右両側開口部１１３として、開口している。

摺動板１１０ｂは、枠体１１０ａ内にその左右両側開口部１１３の一方から摺動可能に収容されており、この摺動板１１０ｂには、３つの開孔部１１４ａ〜１１４ｃが、図３にて図示左右方向に並んで貫通状に形成されている。

ここで、各開孔部１１４ａ〜１１４ｃは、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に対応し得るように、摺動板１１０ｂに形成されている。また、各開孔部１１４ａ〜１１４ｃは、それぞれ、上記第１実施形態にて述べた回動板１０１の各開孔部１０１ａ〜１０１ｃの内径と等しい内径を有する。なお、本第２実施形態では、摺動板１１０ｂは、手動操作でもって回動される。

このように構成したビーム径調整素子１１０においては、摺動板１１０ｂが、その開孔部１１４ａの中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に位置するとき、摺動板１１０ｂは、開孔部１１４ａにて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光をそのまま水平走査機構２００に向けて枠体１１０ａの各開口部１１１ａ、１１２ａを通して透過させる。

このような状態にて、摺動板１１０ｂが枠体１１０ａ内にて図３（ｂ）にて図示左右方向に摺動されて、開孔部１１４ｂ或いは開孔部１１４ｃが、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に一致すると、当該摺動板１１０ｂは、その開孔部１１４ｂ或いは開孔部１１４ｃにて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のうち開孔部１１４ｂ或いは開孔部１１４ｃの開孔面に対する対応部を水平走査機構２００に向けて枠体１１０ａの各開口部１１１ａ、１１２ａを通して透過させる。このことは、ビーム径調整素子１１０が、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の断面径（換言すれば、ビーム径）を、開孔部１１４ｂ或いは開孔部１１４ｃに対応するビーム径に調整することを意味する。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

以上のように構成した本第２実施形態において、ビーム径調整素子１１０の摺動板１１０ｂが、その開孔部１１４ｂの中心にて、コリメートレンズ９０の光軸と一致しているものとする。

このような状態において、コリメートレンズ９０から上記第１実施形態にて述べたように出射されるビーム状のコリメート画像光が、ビーム径調整素子１１０に入射すると、当該コリメート画像光は、そのビーム径において、開孔部１１４ｂの内径に相当するビーム径に調整される。従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、開孔部１１４ｂの内径に相当する調整ビーム径にて、当該開孔部１１４ｂを通り、水平走査機構２００に向けて進み、上記第１実施形態と同様に、当該水平走査機構２００による水平方向の走査、リレー光学系２１０のコリメート作用、垂直走査機構２２０による垂直方向の走査及びリレー光学系２３０のコリメート作用のもと、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射される。

しかして、このように出射されたリレー光学系２３０からのビーム状の走査画像光は、ビーム径調整素子１１０の開孔部１１４ｂの内径に相当する調整ビーム径でもって、左眼Ｉの網膜Ｉｂに２次元状の画像として結像表示される。

このような状態において、ビーム径調整素子１１０の摺動板１１０ｂが、その開孔部１１４ｃの中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に実質的に一致するように枠体１１０ａ内にて図３（ｂ）にて図示左方向に摺動されるものとする。

すると、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、そのビーム径において、開孔部１１４ｃの内径に相当するビーム径に調整される。従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、開孔部１１４ｃの内径に相当する調整ビーム径にて、当該開孔部１１４ｃを通り、水平走査機構２００に向けて進み、上述と同様に、当該水平走査機構２００による水平方向の走査及びリレー光学系２１０のコリメート作用及び垂直走査機構２２０による垂直方向への走査のもと、リレー光学系２３０により、そのコリメート作用のもと、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射される。

しかして、このように出射されたリレー光学系２３０からのビーム状の走査画像光は、ビーム径調整素子１１０の開孔部１１４ｃの内径に相当する調整ビーム径でもって、左眼Ｉの網膜Ｉｂに２次元状の画像として結像表示される。

ここで、上述のごとく、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、そのビーム径において、摺動板１１０ｂの開孔部１１４ｃの内径に相当するビーム径に調整されている。このため、リレー光学系２３０から出射されて左眼Ｉの瞳孔Ｉａに入射する走査画像光のビーム径は、上述したビーム径調整素子１００の開孔部１１４ｂの内径に相当する調整ビーム径よりも小さくなる。

従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を開孔部１１４ｃの内径に相当するビーム径とした場合における網膜Ｉｂ上の表示画像の焦点深度は、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を開孔部１１４ｂの内径に相当するビーム径とした場合に比べて、深くなる。その結果、網膜Ｉｂ上の表示画像がぼけることなく明瞭に視認される範囲がより一層広くなる。つまり、使用者の眼のピント調節が厳密でなくても画像がぼけることがない。これによって、調節能力の低い高齢者や、近視や遠視の使用者であっても画像を明瞭に視認することができる。

また、このような状態において、ビーム径調整素子１１０の摺動板１１０ｂが、その開孔部１１４ａの中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の中心に実質的に一致するように枠体１１０ａ内にて図３（ｂ）にて図示右方向に摺動されるものとする。

すると、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、そのビーム径において、開孔部１１４ａの内径に相当するビーム径に調整される。従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、開孔部１１４ａの内径に相当する調整ビーム径にて、当該開孔部１１４ａを通り、水平走査機構２００に向けて進み、上述と同様に、当該水平走査機構２００による水平方向の走査、リレー光学系２１０のコリメート作用、垂直走査機構２２０による垂直方向の走査及びリレー光学系２３０のコリメート作用のもと、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射される。

しかして、このように出射されたリレー光学系２３０からのビーム状の走査画像光は、ビーム径調整素子１１０の開孔部１１４ａの内径に相当する調整ビーム径でもって、左眼Ｉの網膜Ｉｂに２次元状の画像として結像表示される。

ここで、上述のごとく、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、そのビーム径において、摺動板１１０ｂの開孔部１１４ａの内径に相当するビーム径に調整されている。このため、リレー光学系２３０から出射されて左眼Ｉの瞳孔Ｉａに入射する走査画像光のビーム径は、上述したビーム径調整素子１１０の開孔部１１４ｂの内径に相当する調整ビーム径よりも大きくなる。

従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を開孔部１１４ａの内径に相当するビーム径とした場合における網膜Ｉｂ上の表示画像の焦点深度は、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を開孔部１１４ｂの内径に相当するビーム径とした場合に比べて、浅くなる。

従って、当該画像表示装置をシースルー用として使用する場合において、網膜Ｉｂ上の表示画像が外部の背景像と重なったときに視認される重なり画像のうち、網膜Ｉｂ上の表示画像の表示距離と同じ距離にある外部の背景像との重なり画像は共に明瞭な状態で視認される像で構成される。一方、網膜Ｉｂ上の表示画像の表示距離と異なる距離にある外部の背景画像との重なり画像は明瞭な状態で視認される表示画像及びぼけた状態で視認される背景像の双方で構成されることとなる。その結果、当該重なり画像は、実際の見え方に近い像として視認されるので、自然な立体感が得られる。

図４は、上記第１或いは第２の実施形態の変形例を示している。この変形例においては、コリメートレンズ９０から出射されるビーム状画像光のビーム径を調整するにあたり、上記第１或いは第２の実施形態にて述べたビーム径調整素子１００或いは１１０に代えて、図４にて示すようなビーム径調整素子１２０が採用されている。

このビーム径調整素子１２０は、扁平円筒状ケーシング１２１と、複数のブレード１２２と、回動レバー１２３とを備えている。ケーシング１２１は、コリメートレンズ９０とポリゴンミラー２０１との間において、コリメートレンズ９０の光軸に直交するように、設置面（図示しない）上に立設されている。なお、当該ケーシング１２１は、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の断面の中心に一致するように配設されている。

複数のブレード１２２は、回動レバー１２３を図４（ｂ）にて図示矢印Ｒ方向（或いはその逆の方向）に回動することで、ケーシング１２１の中央に形成すべき円状の開孔部１２２ａの開孔径を小さく（或いは大きく）するように調整する。なお、回動レバー１２３の回動は手動操作による。

このように構成したビーム径調整素子１２０によれば、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光が、そのビーム径にて、複数のブレード１２２により形成される開孔部１２２ａの開孔径を上記第１或いは第２の実施形態にて述べた開孔部１０１ａ〜１０１ｃ或いは開孔部１１４ａ〜１１４ｃの開孔径となるように回動レバー１２３でもって調整されて、水平走査機構２００に向けて出射される。

ここで、複数のブレード１２２により形成される開孔部１２２ａの開孔径が開孔部１０１ｃ或いは開孔部１１４ｃの開孔径となるように小さく調整されると、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、開孔部１０１ｃ或いは開孔部１１４ｃの開孔径に相当するビーム径となって、上記第１或いは第２の実施形態と同様に、網膜Ｉｂ上の表示画像の焦点深度を深くし得る。その結果、網膜Ｉｂ上の表示画像がぼけることなく明瞭に視認される範囲がより一層広くなる。

一方、複数のブレード１２２により形成される開孔部１２２ａの開孔径が開孔部１０１ａ或いは開孔部１１４ａの開孔径となるように大きく調整されると、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、開孔部１０１ａ或いは開孔部１１４ａの開孔径に相当するビーム径となって、上記第１或いは第２の実施形態と同様に、網膜Ｉｂ上の表示画像の焦点深度を浅くする。

従って、当該画像表示装置をシースルー用として使用する場合において、網膜Ｉｂ上の表示画像が外部の背景像と重なったときに視認される重なり画像のうち、網膜Ｉｂ上の表示画像の表示距離と同じ距離にある外部の背景像との重なり画像は共に明瞭な状態で視認される像で構成される。一方、網膜Ｉｂ上の表示画像の表示距離と異なる距離にある外部の背景画像との重なり画像は明瞭な状態で視認される表示画像及びぼけた状態で視認される背景像の双方で構成されることとなる。その結果、当該重なり画像は、実際の見え方に近い像として視認されるので、自然な立体感が得られる。
（第３実施形態）
図５〜図７は、本発明に係る画像表示装置の第３実施形態を示している。この第３実施形態では、ビーム径選択スイッチ機構１３０、マイクロコンピュータ１４０及び駆動回路１５０が、上記第１実施形態にて述べた装置本体Ｂにおいて、図５にて示すごとく付加的に採用されるとともに、ビーム径調整素子１６０が、当該装置本体Ｂにおいて、ビーム径調整素子１００に代えて採用される構成となっている。

ビーム径選択スイッチ機構１３０は、３つの押動式常開型選択スイッチ１３１〜１３３でもって構成されており、選択スイッチ１３１は、上記第１実施形態にて述べたコリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、上記第１実施形態にて述べた回動板１０１の開孔部１０１ｃに対応するビーム径まで小さくするとき、押動操作される。

選択スイッチ１３２は、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、回動板１０１の開孔部１０１ｂに対応するビーム径まで小さくするとき、選択スイッチ１３１の押動操作とともに、押動操作される。

選択スイッチ１３３は、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、回動板１０１の開孔部１０１ａに対応するビーム径とするとき、両選択スイッチ１３１、１３２の押動操作とともに、押動操作される。

マイクロコンピュータ１４０は、図６にて示すフローチャートに従い、コンピュータプログラムを実行する。この実行中において、当該マイクロコンピュータ１４０は、ビーム径選択スイッチ機構１３０の選択スイッチの押動操作に基づきビーム径を選択するための処理を行うとともに、駆動回路１５０の駆動や上記第１実施形態にて述べた映像信号処理回路１０への光量調整信号の出力処理等の処理を行う。

ビーム径調整素子１６０は、透過型液晶パネルからなるもので、この液晶パネルは、図７にて示すごとく、負側の板状共通電極１６１及び正側電極１６２の間に液晶１６３を介在させて形成されている。なお、共通電極１６１及び正側電極１６２は、透明電極材料でもって形成されている。

正側電極１６２は、図７にて示すごとく、円板状中心電極部１６２ａ、円環状の両電極部１６２ｂ、１６２ｃ及び外側電極部１６２ｄでもって構成されている。

ここで、中心電極部１６２ａの外径は、上記第１実施形態にて述べた回動板１０１の開孔部１０１ｃの内径と同一の径を有する。電極部１６２ｂは、中心電極部１６２ａの外周側にてこの中心電極部１６２ａと同芯的に配置されており、当該電極部１６２ｂの外径は、回動板１０１の開孔部１０１ｂの内径と同一の径を有する。

電極部１６２ｃは、電極部１６２ｂの外周側にてこの電極部１６２ｂと同芯的に配置されており、当該電極部１６２ｃの外径は、回動板１０１の開孔部１０１ａの内径と同一の径を有する。また、外側電極部１６２ｄは、正側電極１６２のうち電極部１６２ｃ及びその内周側部位を除去した構成を有しており、当該外側電極部１６２ｄは、その内周縁にて、電極部１６２ｃの外周縁との間にて、円環状の挟隙を形成するように位置している。

但し、電極部１６２ｂは、その内周縁にて、中心電極部１６２ａの外周縁との間にて、円環状の挟隙を形成するように位置している。また、電極部１６２ｃは、その内周縁にて、電極部１６２ｂの外周縁との間にて、円環状の挟隙を形成するように位置している。

しかして、上記液晶パネルにおいては、駆動電圧が駆動回路１５０により共通電極１６１と中心電極部１６２ａとの間に印加されると、液晶１６３のうち共通電極１６１と中心電極部１６２ａとの間の液晶部位が光を透過させるように光学的に変化する。

また、駆動電圧が駆動回路１５０により共通電極１６１と中心電極部１６２ａ及び電極部１６２ｂとの間に印加されると、液晶１６３のうち共通電極１６１と中心電極部１６２ａ及び電極部１６２ｂとの間の液晶部位が光を透過させるように光学的に変化する。

また、駆動電圧が駆動回路１５０により共通電極１６１と中心電極部１６２ａ及び両電極部１６２ｂ、１６２ｃとの間に印加されると、液晶１６３のうち共通電極１６１と中心電極部１６２ａ及び両電極部１６２ｂ、１６２ｃとの間の液晶部位が光を透過させるように光学的に変化する。

なお、上記液晶パネルは、共通電極１６１にて、駆動回路１５０の接地端子と共に、接地されており、当該液晶パネルの中心電極部１６２ａ及び両電極部１６２ｂ、１６２ｃは、駆動回路１５０の各出力端子にそれぞれ接続されている。また、外側電極部１６２ｄは開放状態にある。

駆動回路１５０は、マイクロコンピュータ１４０による制御のもと、中心電極部１６２ａと共通電極１６１との間、この中心電極部１６２ａ及び電極部１６２ｂと共通電極１６１との間、或いは中心電極部１６２ａ及び両電極部１６２ｂ、１６２ｃと共通電極１６１との間にそれぞれ駆動電圧を印加するようになっている。

また、本第３実施形態では、装置本体Ｂの映像信号処理回路１０が、マイクロコンピュータ１４０による制御のもと、Ｂレーザ駆動回路２０ａ、Ｇレーザ駆動回路２０ｂ及びＲレーザ駆動回路２０ｃへの出力信号のレベル（光量に対応する）を調整するように、付加的に変更されている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

以上のように構成した本第３実施形態において、マイクロコンピュータ１４０が、図６のフローチャートに従い、コンピュータプログラムの実行を開始すると、ステップ３１０において、選択スイッチ機構１３０の両選択スイッチ１３１、１３２のみの押動操作か否かが判定される。現段階において、両選択スイッチ１３１、１３２がその押動操作により閉じていれば、ステップ３１０における判定がＹＥＳとなる。

これに伴い、ステップ３１１において、基準ビーム径決定処理がなされる。この基準ビーム径決定処理では、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、ビーム径調整素子１６０の電極部１６２ｂの外径（以下、基準ビーム径ともいう）に決定する処理がなされる。

この処理がなされると、上記基準ビーム径を表すデータがマイクロコンピュータ１４０から駆動回路１５０に対し出力される。これに伴い、駆動回路１５０は、ビーム径調整素子１６０の中心電極部１６２ａと共通電極１６１との間及び電極部１６２ｂと共通電極１６１との間に、それぞれ駆動電圧を印加する。

これにより、ビーム径調整素子１６０は、液晶１６３のうち中心電極部１６２ａ及び電極部１６２ｂと共通電極１６１との間の液晶部位（以下、基準径液晶部位ともいう）を、光を透過させるように変化させる。

ステップ３１１における処理が上述のように終了すると、次のステップ３１２において、基準光量決定処理がなされる。この基準光量決定処理では、Ｂレーザ４０ａ、Ｇレーザ４０ｂ及びＲレーザ４０ｃからそれぞれ出力すべき各レーザ強度変調光の光量を基準光量に決定する処理がなされる。

これに伴い、当該基準光量がデータとしてマイクロコンピュータ１４０から映像信号処理回路１０に出力される。すると、映像信号処理回路１０において、上述のごとく生成される青色、緑色及び赤色の各駆動信号のレベルが上記基準光量に対応する基準レベルに調整される。ついで、このようにレベルにおいて基準レベルに調整された青色、緑色及び赤色の各駆動信号が、Ｂレーザ駆動回路２０ａ、Ｇレーザ駆動回路２０ｂ及びＲレーザ駆動回路２０ｃにそれぞれ出力される。

このため、Ｂレーザ駆動回路２０ａ、Ｇレーザ駆動回路２０ｂ及びＲレーザ駆動回路２０ｃは、上述のような基準レベルの青色、緑色及び赤色の駆動信号に基づき各レーザ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを駆動する。これに伴い、各レーザ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、各レーザ光を、その各強度にて、上記基準レベルに対応する強度になるように強度変調し、各レーザ光強度変調画像光として各コリメートレンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃにビーム状に出射する。

然る後、このように出射された上記基準レベルに対応する強度の各レーザ光強度変調画像光は、各コリメートレンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃによりコリメートされて各コリメート画像光となる。ついで、これら各コリメート画像光は、各ダイクロイックミラー６０ａ、６０ｂ、６０ｃにより合波されて、結合光学系７０、光ファイバー８０及びコリメートレンズ９０を通り、上記基準レベルに対応した強度のビーム状のコリメート画像光としてビーム径調整素子１６０に向けて出射される。

ここで、上述のごとく、ビーム径調整素子１６０においては、上記基準径液晶部位が光を透過させるように変化している。このため、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、ビーム径調整素子１６０の中心電極部１６２ａ及び電極部１６２ｂ、上記基準径液晶部位及び共通電極１６１を通り、水平走査機構２００に向けて出射する。このことは、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光が、ビーム径調整素子１６０により上記基準ビーム径を有する画像光（以下、基準ビーム径画像光ともいう）として水平走査機構２００に向けて出射されることを意味する。

しかして、ビーム径調整素子１６０からの基準ビーム径画像光は、水平走査機構２００により水平方向に走査され、リレー光学系２１０を通り、垂直走査機構２２０により垂直方向に走査されて、リレー光学系２３０を通り、上記基準レベルの強度及び上記基準ビーム径を有するビーム状の水平走査画像光として、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射する。これに伴い、当該水平走査画像光は左眼Ｉの網膜Ｉｂに２次元画像として結像表示される。

また、上述のようにコンピュータプログラムがステップ３１０に進んだとき、当該ステップ３１０における判定がＮＯとなる場合には、次のステップ３２０にて、選択スイッチ機構１３０において選択スイッチ１３１のみの押動操作か否かが判定される。

現段階において、選択スイッチ１３１のみがその押動操作により閉じていれば、ステップ３２０における判定がＹＥＳとなる。この判定に伴い、ステップ３２１において、小径ビーム径決定処理がなされる。この小径ビーム径決定処理では、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、ビーム径調整素子１６０の電極部１６２ａの外径（以下、小径ビーム径ともいう）に等しく決定する処理がなされる。

この処理がなされると、上記小径ビーム径を表すデータがマイクロコンピュータ１４０から駆動回路１５０に対し出力される。これに伴い、駆動回路１５０は、ビーム径調整素子１６０の中心電極部１６２ａと共通電極１６１との間に駆動電圧を印加する。

これにより、ビーム径調整素子１６０は、液晶１６３のうち中心電極部１６２ａと共通電極１６１との間の液晶部位（以下、小径液晶部位ともいう）を、光を透過させるように変化させる。

ステップ３２１における処理が上述のように終了すると、次のステップ３２２において、小径光量決定処理がなされる。この小径光量決定処理では、Ｂレーザ４０ａ、Ｇレーザ４０ｂ及びＲレーザ４０ｃからそれぞれ出力すべき各レーザ強度変調光の光量を小径光量に決定する処理がなされる。ここで、当該小径光量は、（小径光量／小径ビーム径の２乗）を（基準光量／基準ビーム径の２乗）と等しくするように、第１所定調整比（＝小径ビーム径の２乗／基準ビーム径の２乗）を上記基準光量に積算して、決定される。

これに伴い、当該小径光量がデータとしてマイクロコンピュータ１４０から映像信号処理回路１０に出力される。すると、映像信号処理回路１０において、上述のごとく生成される青色、緑色及び赤色の各駆動信号のレベルが上記小径光量に対応する小径レベルに調整される。ついで、このようにレベルにおいて小径レベルに調整された青色、緑色及び赤色の各駆動信号が、Ｂレーザ駆動回路２０ａ、Ｇレーザ駆動回路２０ｂ及びＲレーザ駆動回路２０ｃにそれぞれ出力される。

このため、Ｂレーザ駆動回路２０ａ、Ｇレーザ駆動回路２０ｂ及びＲレーザ駆動回路２０ｃは、上述のような小径レベルの青色、緑色及び赤色の駆動信号に基づき各レーザ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを駆動する。これに伴い、各レーザ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、各レーザ光を、その各強度にて、上記小径レベルに対応する強度になるように強度変調し、各レーザ光強度変調画像光として各コリメートレンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃにビーム状に出射する。

然る後、このように出射された上記小径レベルに対応する強度の各レーザ光強度変調画像光は、各コリメートレンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃによりコリメートされた後、各ダイクロイックミラー６０ａ、６０ｂ、６０ｃにより合波されて、結合光学系７０、光ファイバー８０及びコリメートレンズ９０を通り、上記小径レベルに対応した強度のビーム状のコリメート画像光としてビーム径調整素子１６０に向けて出射する。

ここで、上述のごとく、ビーム径調整素子１６０においては、上記小径液晶部位のみが光を透過させるように変化している。このため、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、ビーム径調整素子１６０の中心電極部１６２ａ、上記小径液晶部位及び共通電極１６１を通り、水平走査機構２００に向けて出射する。このことは、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光が、ビーム径調整素子１６０により上記小径ビーム径を有する画像光（以下、小径ビーム径画像光ともいう）として水平走査機構２００に向けて出射されることを意味する。

しかして、ビーム径調整素子１６０からの小径ビーム径画像光は、水平走査機構２００により水平方向に走査され、リレー光学系２１０を通り、垂直走査機構２２０により垂直方向に走査されて、リレー光学系２３０を通り、上記小径レベルの強度及び上記小径ビーム径を有する水平走査画像光として、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射する。これに伴い、当該水平走査画像光は左眼Ｉの網膜Ｉｂに２次元画像として結像表示される。

このとき、上述のように２次元画像として結像されるビーム状の水平走査画像光のビーム径は、上記基準ビーム径よりも小さな上記小径ビーム径に調整されているため、網膜Ｉｂ上の表示画像の焦点深度が深くなる。その結果、上記第１実施形態と同様に、網膜Ｉｂ上の表示画像が、ボケのない明瞭な画像として、広い範囲で良好に表示される。

また、上述のように２次元画像として結像されるビーム状の水平走査画像光の強度は、上記小径レベル（上記小径光量）、即ち、上記第１所定調整比だけ上記基準光量を減じた光量に対応しているため、当該２次元画像の明るさは、上記小径レベル（上記小径光量）に基づき、上記基準レベル（上記基準光量）に対応する明るさと同様の明るさとなっている。従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を小径ビーム径となるように調整しても、不必要に明るくなることがない。

また、上述のようにコンピュータプログラムがステップ３２０に進んだとき、当該ステップ３２０における判定がＮＯとなる場合には、次のステップ３３０にて、選択スイッチ機構１３０において全選択スイッチ１３１〜１３３の押動操作か否かが判定される。

現段階において、全選択スイッチ１３１〜１３３が共に押動操作されて閉じていれば、ステップ３３０における判定はＹＥＳとなる。この判定に伴い、ステップ３３１において、大径ビーム径決定処理がなされる。この大径ビーム径決定処理では、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、ビーム径調整素子１６０の電極部１６２ｃの外径（以下、大径ビーム径ともいう）に等しく決定する処理がなされる。

この処理がなされると、上記大径ビーム径を表すデータがマイクロコンピュータ１４０から駆動回路１５０に対し出力される。これに伴い、駆動回路１５０は、ビーム径調整素子１６０の中心電極部１６２ａと共通電極１６１との間、電極部１６２ｂと共通電極１６１との間及び電極部１６２ｃと共通電極１６１との間にそれぞれ各駆動電圧を印加する。

これにより、ビーム径調整素子１６０は、液晶１６３のうち中心電極部１６２ａの中心から電極部１６２ｃの外径に亘り共通電極１６１との間に介在する液晶部位（以下、大径液晶部位ともいう）を、光を透過させるように変化させる。

ステップ３３１における処理が上述のように終了すると、次のステップ３３２において、大径光量決定処理がなされる。この大径光量決定処理では、Ｂレーザ４０ａ、Ｇレーザ４０ｂ及びＲレーザ４０ｃからそれぞれ出力すべき各レーザ強度変調光の光量を大径光量に決定する処理がなされる。ここで、当該大径光量は、（大径光量／大径ビーム径の２乗）を（基準光量／基準ビーム径の２乗）と等しくするように、第２所定調整比（＝大径ビーム径の２乗／基準ビーム径の２乗）を上記基準光量に積算して、決定される。

これに伴い、当該大径光量がデータとしてマイクロコンピュータ１４０から映像信号処理回路１０に出力される。すると、映像信号処理回路１０において、上述のごとく生成される青色、緑色及び赤色の各駆動信号のレベルが上記大径光量に対応する大径レベルに調整される。ついで、このようにレベルにおいて大径レベルに調整された青色、緑色及び赤色の各駆動信号が、Ｂレーザ駆動回路２０ａ、Ｇレーザ駆動回路２０ｂ及びＲレーザ駆動回路２０ｃにそれぞれ出力される。

このため、Ｂレーザ駆動回路２０ａ、Ｇレーザ駆動回路２０ｂ及びＲレーザ駆動回路２０ｃは、上述のような大径レベルの青色、緑色及び赤色の駆動信号に基づき各レーザ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを駆動する。これに伴い、各レーザ４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、各レーザ光を、その各強度にて、上記大径レベルに対応する強度になるように強度変調し、各レーザ光強度変調画像光として各コリメートレンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃにビーム状に出射する。

然る後、このように出射された上記大径レベルに対応する強度の各レーザ光強度変調画像光は、各コリメートレンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃによりコリメートされた後、各ダイクロイックミラー６０ａ、６０ｂ、６０ｃにより合波されて、結合光学系７０、光ファイバー８０及びコリメートレンズ９０を通り、上記大径レベルに対応した強度のビーム状のコリメート画像光としてビーム径調整素子１６０に向けて出射する。

ここで、上述のごとく、ビーム径調整素子１６０においては、上記大径液晶部位が光を透過させるように変化している。このため、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光は、ビーム径調整素子１６０の中心電極部１６２ａ、電極部１６２ｂ及び電極部１６２ｃ、上記大径液晶部位及び共通電極１６１を通り、水平走査機構２００に向けて出射する。このことは、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光が、ビーム径調整素子１６０により上記大径ビーム径を有する画像光（以下、大径ビーム径画像光ともいう）として水平走査機構２００に向けて出射されることを意味する。

しかして、ビーム径調整素子１６０からの大径ビーム径画像光は、水平走査機構２００により水平方向に走査され、リレー光学系２１０を通り、垂直走査機構２２０により垂直方向に走査されて、リレー光学系２３０を通り、上記大径レベルの強度及び上記大径ビーム径を有するビーム状の水平走査画像光として、左眼Ｉの瞳孔Ｉａに向けて出射する。これに伴い、当該水平走査画像光は左眼Ｉの網膜Ｉｂに２次元画像として結像表示される。

このとき、上述のように２次元画像として結像されるビーム状の水平走査画像光のビーム径は、上記基準ビーム径よりも大きな上記大径ビーム径に調整されているため、網膜Ｉｂ上の表示画像の焦点深度が浅くなる。

また、上述のように２次元画像として結像されるビーム状の水平走査画像光の強度は、上記大径レベル（上記大径光量）、即ち、上記第２所定調整比だけ上記基準光量を増した光量に対応しているため、当該２次元画像の明るさは、上記大径レベル（上記大径光量）に基づき、上記基準レベル（上記基準光量）に対応する明るさと同様の明るさとなっている。従って、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を大径ビーム径となるように調整しても、明るさが暗くなるようなことがない。
（第４実施形態）
図８は、本発明に係る画像表示装置の第４実施形態の要部を示している。この第４実施形態では、上記第３実施形態にて述べた装置本体Ｂにおいて、駆動回路１５０及びビーム径調整素子１６０に代えて、駆動回路１５０ａ及びビーム径調整素子１００ａを設けた構成が採用されている。

ビーム径調整素子１００ａは、電動機１０３を、上記第１実施形態にて述べたビーム径調整素子１００に対し付加して構成されている（図２及び図８参照）。

電動機１０３は、マイクロコンピュータ１４０による制御のもと、駆動回路１５０ａにより駆動されて回動板１０１を回動する駆動源である。本第４実施形態では、回動板１０１を回動するにあたり、電動機１０３は、そのスプライン軸１０３ａにて、回動板１０１の外周面に形成したスプライン１０１ｄにスプライン結合されている。その他の構成は上記第３実施形態と同様である。

このように構成した本第４実施形態において、上記第３実施形態にて述べたと同様に、ステップ３１０（図６参照）における判定がＹＥＳになると、ステップ３１１にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、ビーム径調整素子１００ａの開孔部１０１ｂの内径（上記基準ビーム径に相当）に決定する処理がなされる。

この処理がなされると、上記開孔部１０１ｂの内径を表すデータがマイクロコンピュータ１４０から駆動回路１５０ａに対し出力される。これに伴い、駆動回路１５０ａは、ビーム径調整素子１００ａの回動板１０１を回動する。このような状態において、開孔部１０１ｂが、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の断面の中心に一致すると、駆動回路１５０ａが停止して回動板１０１の回動を停止させる。

また、上記第３実施形態にて述べたと同様に、ステップ３２０における判定がＹＥＳになると、ステップ３２１において、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、ビーム径調整素子１００ａの開孔部１０１ｃの内径（上記小径ビーム径に相当）に決定する処理がなされる。

この処理がなされると、上記開孔部１０１ｃの内径を表すデータがマイクロコンピュータ１４０から駆動回路１５０ａに対し出力される。これに伴い、駆動回路１５０ａは、ビーム径調整素子１００ａの回動板１０１を回動する。このような状態において、開孔部１０１ｃが、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の断面の中心に一致すると、駆動回路１５０ａが停止して回動板１０１の回動を停止させる。

また、上記第３実施形態にて述べたと同様に、ステップ３３０における判定がＹＥＳになると、ステップ３３１において、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、ビーム径調整素子１００ａの開孔部１０１ａの内径（上記大径ビーム径に相当）に決定する処理がなされる。

この処理がなされると、上記開孔部１０１ａの内径を表すデータがマイクロコンピュータ１４０から駆動回路１５０ａに対し出力される。これに伴い、駆動回路１５０ａは、ビーム径調整素子１００ａの回動板１０１を回動する。このような状態において、開孔部１０１ａが、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の断面の中心に一致すると、駆動回路１５０ａが停止して回動板１０１の回動を停止させる。

本第４実施形態において、上述のように、ステップ３１１、３２１或いは３３１における処理が終了すると、上記第３実施形態と同様に、ステップ３１２、３２２或いは３３２において、基準光量、小径光量或いは大径光量が決定される。

従って、本第４実施形態のように、ビーム径調整素子１００ａを上記第３実施形態にて述べたビーム径調整素子１６０に代えて採用しても、以上のように回動板１０１の回動駆動のもとにコリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を回動板１０１の開孔部１０１ｂ、１０１ｃ或いは１０１ａの内径に相当するビーム径に調整し、かつ、上述のような上記基準光量、小径光量或いは大径光量の決定のもとコリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の光量を、上記各ビーム径に対応する上記光量に調整することで、上記第３実施形態と同様の作用効果が達成される。

なお、回動板１０１はマイクロコンピュータ１４０による制御のもと電動機１０３により自動的に回動されるので、上記第１実施形態にて述べたように回動板１０１を手動で回動するというような作業は不要となる。
（第５実施形態）
図９は、本発明に係る画像表示装置の第５実施形態の要部を示している。この第５実施形態では、上記第３実施形態にて述べた装置本体Ｂにおいて、駆動回路１５０及びビーム径調整素子１６０に代えて、ビーム径調整素子１１０ｃを設けた構成が採用されている。

ビーム径調整素子１１０ｃは、上記第２実施形態にて述べたビーム径調整素子１１０において、摺動板１１０ｂに代えて、摺動板１１０ｄを採用し、かつ、リニアアクチュエータ１１６を付加的に採用した構成となっている。

摺動板１１０ｄは、図９にて示すごとく、上記第２実施形態にて述べたビーム径調整素子１１０の摺動板１１０ｂを板本体１１５とし、この板本体１１５の図９にて図示一側下端部から連結部１１５ａを延出して構成されている。

当該摺動板１１０ｄは、板本体１１５にて枠体１１０ａ内に摺動板１１０ｂと同様に摺動可能に収容されており、この摺動板１１０ｄは、その連結部１１５ａにて、リニアアクチュエータ１１６の連結ロッド（図示しない）に同軸的に連結されている。

リニアアクチュエータ１１６は、マイクロコンピュータ１４０による制御のもと、上記ロッドを電磁気的にその軸方向に変位させて、摺動板１１０ｄをその板本体１１５にて枠体１１０ａ内において摺動させる。その他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

このように構成した本第５実施形態において、上記第３実施形態にて述べたと同様に、ステップ３１０（図６参照）における判定がＹＥＳになると、ステップ３１１にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、ビーム径調整素子１１０ｃの開孔部１１４ｂの内径（上記基準ビーム径に相当）に決定する処理がなされる。

この処理がなされると、上記開孔部１１４ｂの内径を表すデータがマイクロコンピュータ１４０からリニアアクチュエータ１１６に対し出力される。これに伴い、リニアアクチュエータ１１６では、摺動板１１０ｄがその板本体１１５にて枠体１１０ａ内において摺動する。このような状態において、開孔部１１４ｂが、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の断面の中心に一致すると、リニアアクチュエータ１１６が停止して摺動板１１０ｄの摺動を停止させる。

また、上記第３実施形態にて述べたと同様に、ステップ３２０における判定がＹＥＳになると、ステップ３２１において、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、ビーム径調整素子１１０ｃの開孔部１１４ｃの内径（上記小径ビーム径に相当）に決定する処理がなされる。

この処理がなされると、上記開孔部１１４ｃの内径を表すデータがマイクロコンピュータ１４０からリニアアクチュエータ１１６に対し出力される。これに伴い、リニアアクチュエータ１１６では、摺動板１１０ｄがその板本体１１５にて枠体１１０ａ内において摺動する。このような状態において、開孔部１１４ｃが、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の断面の中心に一致すると、リニアアクチュエータ１１６が停止して摺動板１１０ｄの摺動を停止させる。

また、上記第３実施形態にて述べたと同様に、ステップ３３０における判定がＹＥＳになると、ステップ３３１において、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を、ビーム径調整素子１１０ｃの開孔部１１４ａの内径（上記大径ビーム径に相当）に決定する処理がなされる。

この処理がなされると、上記開孔部１１４ａの内径を表すデータがマイクロコンピュータ１４０からリニアアクチュエータ１１６に対し出力される。これに伴い、リニアアクチュエータ１１６では、摺動板１１０ｄがその板本体１１５にて枠体１１０ａ内において摺動する。このような状態において、開孔部１１４ａが、その中心にて、コリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の断面の中心に一致すると、リニアアクチュエータ１１６が停止して摺動板１１０ｄの摺動を停止させる。

本第５実施形態において、上述のように、ステップ３１１、３２１或いは３３１における処理が終了すると、上記第３実施形態と同様に、ステップ３１２、３２２或いは３３２において、基準光量、小径光量或いは大径光量が決定される。

従って、本第５実施形態のように、ビーム径調整素子１１０ｃを上記第３実施形態にて述べたビーム径調整素子１６０に代えて採用しても、以上のように摺動板１１０ｄの摺動のもとにコリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を摺動板１１０ｄの開孔部１１４ｂ、１１４ｃ或いは１１４ａの内径に相当するビーム径に調整し、かつ、上述のような上記基準光量、小径光量或いは大径光量の決定のもとコリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光の光量を、各ビーム径に相当する上記光量に調整することで、上記第３実施形態と同様の作用効果が達成される。

なお、摺動板１１０ｄはマイクロコンピュータ１４０による制御のもとリニアアクチュエータ１１６により自動的に摺動されるので、上記第２実施形態にて述べたように摺動板１１０ｄを手動で摺動するというような作業は不要となる。
（第６実施形態）
図１０及び図１１は、本発明に係る画像表示装置の第６実施形態を示している。この第６実施形態では、上記第３実施形態にて述べた装置本体Ｂにおいて、奥行き情報変換回路３０ｃ及び波面曲率調整素子１７０を付加した構成が採用されている。

奥行き情報変換回路３０ｃは、映像信号処理回路１０からの奥行き信号（後述する）で表される２次元状画像の奥行きを、これに対応する変位量に変換し変位量信号を発生し波面曲率調整素子１７０に出力する。

ここで、本第６実施形態では、上記第３実施形態にて述べた装置本体Ｂにて述べた映像信号処理回路１０に入力される外部からの映像信号は、奥行き情報を含んだ２次元状の画像を表す映像信号に変更されている。これに伴い、本第６実施形態では、映像信号処理回路１０は、外部からの上記映像信号に基づき、奥行き信号をも発生する。なお、上記奥行き情報は、上記２次元状の画像の奥行きを表す。

波面曲率調整素子１７０は、図１１にて示すごとく、反射機構１７０ａ、凸レンズ１７０ｂ及びビームスプリッタ１７０ｃでもって構成されている。反射機構１７０ａは、ミラー１７１、板状圧電体１７２及び位置調整部材１７３でもって構成されている。

ミラー１７１は、圧電体１７２の変位面１７２ａに貼着されており、このミラー１７１は、圧電体１７２の圧電変位量（後述する）に応じ、図１１にて図示左右方向（凸レンズ１７０ｂの光軸に沿う方向）に変位するようになっている。

これにより、上記変位位置にあるミラー１７１は、その反射面１７１ａでもって、凸レンズ１７０ｂからの画像光を当該凸レンズ１７０ｂに向けて反射する。なお、ミラー１７１は、その凸レンズ１７０ｂの光軸に対し直交している。

圧電体１７２は、その背面にて、図１１にて示すごとく、位置調整部材１７３の支持体１７３ａの前面に装着されている。これにより、圧電体１７２は、奥行き情報変換回路３０ｃからの変位量信号に基づき駆動されて、その板厚を変化させる。なお、圧電体１７２は、凸レンズ１７０ｂの光軸に直交して位置する。

ここで、圧電体１７２は、その背面にて、位置調整部材１７３の支持体１７３ａの前面に装着されているため、当該圧電体１７２は、その変位面１７２ａにて、支持体１７３ａの前面を基準とし、凸レンズ１７０ｂの光軸方向に変位する。なお、圧電体１７２の板厚の変化量は、奥行き情報変換回路３０ｃからの変位量信号で特定される変位量に比例する。

位置調整部材１７３は、当該画像表示装置における光学系のばらつきや使用者の眼の焦点位置のばらつきを考慮して、ミラー１７１の反射面１７１ａの初期位置を微調整するために採用されている。

当該位置調整部材１７３は、支持体１７３ａ及び微調整台１７３ｂを備えており、支持体１７３ａは、微調整台１７３ｂ上に立設されて、圧電体１７２を凸レンズ１７０ｂの光軸に直交するように支持する。微調整台１７３ｂは、支持体１７３ａの位置を凸レンズ１７０ｂの光軸方向に微調整するようになっている。なお、この微調整は、微調整台１７３ｂに内蔵のネジ送り機構の手動操作でもってなされる。

凸レンズ１７０ｂは、ビームスプリッタ１７０ｃから反射される分割画像光（後述する）を光軸側に屈折させてミラー１７１の反射面１７１ａに向けて出射する。また、当該凸レンズ１７０ｂは、ミラー１７１からの反射画像光を光軸側に屈折させてビームスプリッタ１７０ｃに向けて出射する。

本第６実施形態において、例えば、ミラー１７１が、その反射面１７１ａにて、凸レンズ１７０ｂの中心よりも図１１にて図示左方へ焦点距離ｆだけずれた位置（即ち、凸レンズ１７０ｂの像側焦点）にあるとき、凸レンズ１７０ｂからの画像光は、ミラー１７１の反射面１７１ａ上に上記焦点にて結像して反射される。これに伴い、このように反射される画像光は、凸レンズ１７０ｂによりその光軸側へ屈折されてビームスプリッタ１７０ｃに向けて出射される。

このことは、ミラー１７１により反射される画像光は、凸レンズ１７０ｂにより、無限大の波面曲率半径を有する画像光としてビームスプリッタ１７０ｃに向けて出射されることを意味する。

また、ミラー１７１が、その反射面１７１ａにて、凸レンズ１７０ｂの像側焦点よりも当該凸レンズ１７０ｂ側に位置するとき、凸レンズ１７０ｂからの画像光は、ミラー１７１の反射面１７１ａのうち凸レンズ１７０ｂの光軸からその直交方向にずれた位置に入射して反射される。これに伴い、このように反射される画像光は、凸レンズ１７０ｂによりその光軸側へ屈折される。しかし、ミラー１７１の反射面１７１ａ上の反射位置が凸レンズ１７０ｂの光軸から上述のようにずれているため、凸レンズ１７０ｂにより屈折される画像光は、当該凸レンズ１７０ｂの光軸から離れる方向（即ち、放射状に拡がる方向）にビームスプリッタ１７０ｃに向けて出射される。

このことは、ミラー１７１により反射される画像光は、凸レンズ１７０ｂにより、無限大よりも小さな波面曲率半径を有する画像光としてビームスプリッタ１７０ｃに向けて出射されることを意味する。

ビームスプリッタ１７０ｃは、図１１にて示すごとく、凸レンズ１７０ｂ、上記第３実施形態にて述べたビーム径調整素子１６０及び水平走査機構２００の間に配設されている。

しかして、当該ビームスプリッタ１７０ｃは、ビーム径調整素子１６０からの画像光を両分割画像光に分割し、一方の分割画像光を凸レンズ１７０ｂに向けてその光軸に沿い反射する。また、当該ビームスプリッタ１７０ｃは、凸レンズ１７０ｂから出射される画像光を両分割画像光に分割し一方の分割画像光を水平走査機構２００に向けて透過させる。

なお、本第６実施形態では、水平走査機構２００（ポリゴンミラー２０１）の反射面２０１ａでの反射画像は、リレー光学系２１０を介し、垂直走査機構２２０の反射板２２１での反射画像と光学的に共役の位置関係にある。また、垂直走査機構２２０の反射板２２１での反射画像は、リレー光学系２３０を介し、使用者の左眼Ｉの網膜Ｉｂ上での結像画像と光学的に共役の位置関係にある。その他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

このように構成した本第６実施形態において、当該画像表示装置が作動状態におかれるものとする。このような状態において、奥行き情報を含んだ２次元状画像が外部から映像信号処理回路１０に入力されると、この映像信号処理回路１０は、上記第３実施形態と同様に、青色、緑色及び赤色の駆動信号をＢレーザ駆動回路２０ａ、Ｇレーザ駆動回路２０ｂ及びＲレーザ駆動回路２０ｃに出力するとともに水平同期信号及び垂直同期信号を水平走査駆動回路３０ａ及び垂直走査駆動回路３０ｂに出力する。また、本第６実施形態では、映像信号処理回路１０は、上記映像信号の奥行き情報を奥行き情報信号として奥行き情報変換回路３０ｃに出力する。なお、反射機構１７０ａでは、位置調整部材１７３がその支持体１７３ａにて微調整台１７３ｂにより微調整されているものとする。

しかして、上述のように青色、緑色及び赤色の駆動信号がＢレーザ駆動回路２０ａ、Ｇレーザ駆動回路２０ｂ及びＲレーザ駆動回路２０ｃに出力されると、上記第３実施形態にて述べたと同様に、これら青色、緑色及び赤色の駆動信号に基づきＢレーザ４０ａ、Ｇレーザ４０ｂ及びＲレーザ４０ｃから出射される各強度変調光は、コリメートレンズ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、ダイクロイックミラー６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、結合光学系７０、光ファイバー８０及びコリメートレンズ９０を通りビーム状のコリメート画像光としてビーム径調整素子１６０に入射する。

すると、ビーム径調整素子１６０は、上記第３実施形態にて述べたと同様にコリメートレンズ９０からのビーム状のコリメート画像光のビーム径を調整して波面曲率調整素子１７０のビームスプリッタ１７０ｃに向けて出射する。

また、上述のように水平同期信号及び垂直同期信号が水平走査駆動回路３０ａ及び垂直走査駆動回路３０ｂに出力されると、水平走査駆動回路３０ａ及び垂直走査駆動回路３０ｂは上記第３実施形態にて述べたと同様に水平方向及び垂直方向の走査を行う。

また、上述のように奥行き情報信号が奥行き情報変換回路３０ｃに出力されると、当該奥行き情報変換回路３０ｃは、奥行き情報信号を変位量信号に変換して波面曲率調整素子１７０の圧電体１７２に出力する。すると、圧電体１７２は、その変位面１７２ａにて、上記変位量信号で特定される変位量に応じ変位する。これに伴い、ミラー１７１は、その反射面１７１ａにて、圧電体１７２の変位面１７２ａの変位量だけ変位する。

このような状態において、上述のようにビーム状画像光がビーム径調整素子１６０からビームスプリッタ１７０ｃに入射すると、このビームスプリッタ１７０ｃは、ビーム径調整素子１６０からのビーム状画像光を両分割画像光に分割しその一方の分割画像光を凸レンズ１７０ｂに向けて出射する。これに伴い、当該凸レンズ１７０ｂは、ビームスプリッタ１７０ｃからの分割画像光を光軸側に屈折させてミラー１７１の反射面１７１ａに向け出射する。

このとき、上述のような圧電体１７２の変位面１７２ａの変位量に基づき、ミラー１７１の反射面１７１ａが凸レンズ１７０ｂの上記像側焦点に位置しておれば、凸レンズ１７０ｂからの画像光は、ミラー１７１の反射面１７１ａ上に上記焦点にて結像して反射され、凸レンズ１７０ｂによりその光軸側へ屈折されて、無限大の波面曲率半径を有する画像光としてビームスプリッタ１７０ｃに向けて出射される。

また、上述のような圧電体１７２の変位面１７２ａの変位量に基づき、ミラー１７１の反射面１７１ａが、凸レンズ１７０ｂの上記像側焦点よりも当該凸レンズ１７０ｂ側に位置しておれば、凸レンズ１７０ｂからの画像光は、ミラー１７１の反射面１７１ａのうち凸レンズ１７０ｂの光軸からその直交方向にずれた位置に入射して反射される。このため、このようにミラー１７１の反射面１７１ａで反射された画像光は、凸レンズ１７０ｂによりその光軸側へ屈折されて、無限大よりも小さな波面曲率半径を有する画像光としてビームスプリッタ１７０ｃに向けて出射される。

しかして、上述のように凸レンズ１７０ｂからビームスプリッタ１７０ｃに上記無限大の波面曲率半径からこれよりも小さな所定の長さまでの範囲の波面曲率半径にて出射される画像光は、ビームスプリッタ１７０ｃにより両分割画像光として分割される。すると、一方の分割画像光はビームスプリッタ１７０ｃを透過して水平走査機構２００に向けて出射する。

即ち、ビーム径調整素子１６０からのビーム状画像光は、波面曲率調整素子１７０により、上述のような波面曲率半径を有するビーム状の画像光に調整されて、水平走査機構２００に向けて出射される。

このように上述のような波面曲率を有するビーム状の画像光として水平走査機構２００に向けて出射された後は、当該ビーム状の画像光は、上記第３実施形態と同様に、水平走査機構２００により水平方向に走査され、リレー光学系２１０を通り垂直走査機構２２０に上述のような波面曲率を有する水平走査光としてビーム状に入射する。

これに伴い、当該水平走査光は垂直走査機構２２０により垂直方向に走査されてリレー光学系２３０を通り左眼Ｉの瞳孔Ｉａに入射してその網膜Ｉｂに結像して２次元状の画像として表示される。

ここで、上述のごとく、水平走査機構２００の反射面２０１ａでの反射画像は、リレー光学系２１０を介し、垂直走査機構２２０の反射板２２１での反射画像と光学的に共役の位置関係にある。また、垂直走査機構２２０の反射板２２１での反射画像は、リレー光学系２３０を介し、使用者の左眼Ｉの網膜Ｉｂ上での結像画像と光学的に共役の位置関係にある。従って、水平走査機構２００の反射面２０１ａでの反射画像光の波面曲率半径は、使用者の左眼Ｉの網膜Ｉｂ上での結像画像光の波面曲率半径と同一となる。

このため、上述のように網膜Ｉｂに結像して表示される２次元状の画像光は、例えば上述のような無限大から所定の長さまでの範囲の波面曲率半径を有することとなる。ここで、使用者は、その左眼Ｉのピント調整により、結像画像光の波面曲率の相違を識別し得る。これにより、使用者は、結像画像光の波面曲率の相違に基づき遠近感を認識し得る。

その結果、上記第３実施形態にて述べた作用効果が、上述のような遠近感を確保しつつ、達成され得る。

なお、本発明の実施にあたり、上記各実施形態に限ることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
（１）上記各実施形態における当該画像表示装置は、使用者の左眼用のものとして使用されることに限らず、使用者の右眼用のものとして使用してもよい。
（２）上記第３実施形態にて述べた選択スイッチ機構１３０を表示モード選択機構として採用してもよい。

これに伴い、当該表示モード選択機構においては、左眼Ｉの網膜Ｉｂ上の表示画像の焦点深度を中程度の焦点深度よりも深くするときには、選択スイッチ１３１のみが押動操作される。逆に、当該焦点深度を上記中程度の焦点深度よりも浅くするときには、全選択スイッチ１３１〜１３３が押動操作される。また、当該焦点深度を上記中程度の焦点深度にするときには、両選択スイッチ１３１、１３２のみが押動操作される。

このような前提のもと、ステップ３１０（図６参照）において、両選択スイッチ１３１、１３２のみが上記表示モード選択機構の選択スイッチとして押動操作されたとき、当該ステップ３１０においてＹＥＳと判定されてステップ３１１の処理が、上記中程度の焦点深度に基づき、上述と同様になされる。

また、ステップ３２０（図６参照）において、選択スイッチ１３１のみが上記表示モード選択機構の選択スイッチとして押動操作されたとき、当該ステップ３２０においてＹＥＳと判定されてステップ３２１の処理が、上記深い焦点深度に基づき、上述と同様になされる。

また、ステップ３３０（図６参照）において、全選択スイッチ１３１〜１３３が上記表示モード選択機構の選択スイッチとして押動操作されたとき、当該ステップ３３０においてＹＥＳと判定されてステップ３３１の処理が、上記浅い焦点深度に基づき、上述と同様になされる。

これによっても、上記第３実施形態と同様に、基準ビーム径、小径ビーム径や大径ビーム径の決定がなされ、当該第３実施形態と実質的に同様の作用効果が達成され得る。
（３）上記各実施形態のいずれかにおいて、外部映像機器から入力される映像信号に奥行き情報が含まれている場合には、ビーム画像光のビーム径が本画像表示装置において設定可能なビーム径のうちで十分大きく、できれば、人間の瞳孔の径程度になるようにビーム径調整素子１００、１００ａ、１１０、１１０ｃ、１２０或いは１６０を制御してもよい。これにより、余分な操作を伴うことなく奥行き感のでる被写界深度が浅い状態となるので、画像を立体視する場合などに有効である。

更に、デジタル放送やハイビジョン等映像機器のデジタル化が進んでいるので、ＵＳＢやＩＬＩＮＫなどのデジタルインターフェース等で画像データが直接入力される場合も多くなっている。このような画像データが直接入力される場合には、当該画像データのヘッダなどに上述した奥行き情報を予め付加し、この付加された奥行き情報に基づき上述のようにビーム径調整素子１００、１００ａ、１１０、１１０ｃ、１２０或いは１６０を制御してもよい。
（４）上記各実施形態のいずれかにおいて、外部映像機器から入力される映像信号にビーム画像光のビーム径を定義する信号（以下、ビーム径信号ともいう）を含ませ、このビーム径信号に基づき、ビーム径調整素子１００、１００ａ、１１０、１１０ｃ、１２０或いは１６０を制御することによりビーム径を変更してもよい。これにより、余分な操作を伴うことなく入力される映像に応じたビーム径に自動的に調整し得る。

また、上述したデジタルインターフェースで画像データが直接入力される場合は、当該画像データのヘッダなどに上述したビーム径信号を予め付加し、この付加されたビーム径信号に基づき上述のようにビーム径調整素子１００、１００ａ、１１０、１１０ｃ、１２０或いは１６０を制御してもよい。
（５）上記第６実施形態において、外部映像機器から入力される映像信号がテキスト情報及びイメージ情報のどちらであるかにつき判定し、映像信号がテキスト情報であると判定されたときには、ビーム状の画像光のビーム径が本画像表示装置において設定可能なビーム径のうちで十分小さいビーム径になるようにビーム径調整素子１６０を制御してもよい。これにより、映像信号の情報内容に合わせて焦点深度を自動的に調整することができる。つまり、文字情報が入力された場合には自動的に被写界深度の深い使用者の視力の善し悪しに依存しない画像で表示できるので、使用者は、画像光の波面曲率の相違に基づく遠近感をより効果的に認識し得る。

以上のような効果は、以下の様な表示映像の特徴に基づくものである。つまり、表示される映像がテキスト情報の場合、奥行き感を表現するより、画像がぼけずにクリアに見えるかが重要であり、そのため、被写界深度が深い映像表示がよく、つまりビーム径が小さい方が良い。逆に、表示される映像が通常のイメージ情報で、奥行き情報が映像信号と共に入力される場合など、奥行き感のある表示が必要な場合には、被写界深度の浅い映像表示が良く、つまりビーム径を人間の瞳孔の径程度に太くしておいた方がよいのである。

また、上述したデジタルインターフェースで画像データが直接入力される場合は、当該画像データのヘッダなどに当該画像データがテキスト情報及びイメージ情報のどちらであるかを識別する識別信号を予め付加し、この付加された識別信号に基づき上述のようにビーム径調整素子１６０を制御してもよい。

本発明に係る画像表示装置の第１実施形態を示す概略構成図である。（ａ）及び（ｂ）は、図１のビーム径調整素子を示す詳細図である。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２実施形態におけるビーム径調整素子を示す詳細図である。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１あるいは第２実施形態におけるビーム径調整素子の変形例を示す詳細図である。本発明に係る画像表示装置の第３実施形態を示す概略構成図である。図５のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートである。（ａ）及び（ｂ）は、図５のビーム径調整素子を示す詳細図である。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４実施形態におけるビーム径調整素子を示す詳細図である。（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５実施形態におけるビーム径調整素子を示す詳細図である。本発明に係る画像表示装置の第６実施形態を示す概略構成図である。図１０の波面曲率変調素子を示す詳細図である。

符号の説明

Ｂ…装置本体、Ｓ…光走査ユニット、Ｉ…左眼、Ｉａ…瞳孔、Ｉｂ…網膜、
１０…映像信号処理回路、１００、１００ａ…ビーム径調整素子、１０１…回動板、
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ…開孔部、１０３…電動機、
１１０、１１０ｃ…ビーム径調整素子、１１０ｂ、１１０ｄ…摺動板、
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ…開孔部、１１５…板本体、
１１６…リニアアクチュエータ、１２０…ビーム径調整素子、１２２…ブレード、
１３０…ビーム径選択スイッチ機構、１３１、１３２、１３３…選択スイッチ、
１４０…マイクロコンピュータ、１６０…ビーム径調整素子、１６１…共通電極、
１６２…正側電極、１６２ａ…中心電極部、１６２ｂ、１６２ｃ、…電極部、
１６２ｄ、…外側電極部、１７０…波面曲率調整素子。

Claims

画像信号に基づきビーム状の画像光を形成して出射する画像光出射手段と、
この画像光出射手段から出射される前記ビーム状の画像光を２次元的に走査する光走査手段とを備える画像表示装置において、
前記ビーム状の画像光のビーム径を調整するビーム径調整手段を備えて、
前記ビーム状の画像光を、前記調整ビーム径を有する画像光でもって、前記画像として表示することを特徴とする画像表示装置。
画像信号に基づきビーム状の画像光を形成して出射する画像光出射手段と、
この画像光出射手段から出射される前記ビーム状の画像光を２次元的に走査する光走査手段と、
この光走査手段によって２次元的に走査された前記ビーム状の画像光を眼の瞳孔内に導く導光手段とを備える画像表示装置において、
前記ビーム状の画像光の経路の途中において当該画像光のビーム径を調整するビーム径調整手段を備えて、
前記導光手段により導かれた前記画像光を、前記ビーム径調整手段により調整されたビーム径にて、前記画像として前記眼の網膜上に表示することを特徴とする画像表示装置。
前記画像光出射手段から出射されるビーム状の画像光の波面曲率を、前記ビーム径調整手段による調整前或いは調整後において調整する波面曲率調整手段を備えて、
この波面曲率調整手段により調整された波面曲率を有する画像光を、前記調整ビーム径を有する画像光でもって、前記画像として表示することを特徴とする請求項１或いは２に記載の画像表示装置。
前記ビーム径調整手段は、
前記画像光のビーム径を選択するビーム径選択手段と、
前記画像光出射手段から出射される前記ビーム状の画像光のビーム径を、前記ビーム径選択手段により選択されたビーム径に設定するビーム径設定手段とを備えて、
このビーム径設定手段により設定されたビーム径を、前記ビーム状の画像光の経路の途中における前記調整ビーム径とするようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
前記ビーム径設定手段による設定ビーム径を有する前記ビーム状の画像光の光量を、前記設定ビーム径の増減に応じて増減するように調整する光量調整手段を備えて、
この光量調整手段により調整された光量にて前記画像を表示することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
前記ビーム径調整手段は、
焦点深度が異なる複数の表示モードのいずれかを選択する表示モード選択手段と、
この表示モード選択手段により選択された表示モードに基づき前記ビーム状の画像光のビーム径を設定するビーム径設定手段を備えて、
このビーム径設定手段により設定されたビーム径を、前記ビーム状の画像光の経路の途中における前記調整ビーム径とするようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
前記画像信号は、ビーム径情報を含み、
前記ビーム径調整手段は、前記ビーム径情報に基づき前記ビーム状の画像光のビーム径を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
前記画像信号が奥行き情報を含むか否かにつき判定する判定手段を備え、
前記ビーム径調整手段は、
前記判定手段により前記画像信号が前記奥行き情報を含むと判定されたとき、前記ビーム状の画像光のビーム径を設定可能なビーム径のうちで大きい方のビーム径に調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
前記画像信号がテキスト情報或いはイメージ情報であるかにつき判定する情報判定手段を備え、
前記ビーム径調整手段は、
前記情報判定手段により前記画像信号が前記テキスト情報であると判定されたとき、前記ビーム状の画像光のビーム径を設定可能なビーム径のうちで小さい方のビーム径に調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置。