JP2010134051A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者が表示画像から外界情景に視線をずらし、再度表示画像に視線を合わせたときにでも鮮明に表示画像を見ることができる画像表示装置を提供する。
【解決手段】利用者の眼８０の網膜８２と共役な位置に配置され、網膜８２上に所定像を形成する赤外線を出射する赤外線光源６１と、網膜８２と共役な位置に配置され、赤外線により網膜上に形成された所定像を撮像する赤外線撮像手段６２と、赤外線撮像手段６２によって撮像した所定像の状態に応じてフォーカス制御を行うフォーカス制御部６４とを備え、瞳孔８１位置において画像情報に応じて出射される光の射出瞳径よりも赤外線撮像手段６２の射出瞳径を大きくする。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、画像情報に応じた強度の光を走査して瞳孔に入射し、その入射光により網膜上に画像を投影し、利用者に画像情報に応じた画像を視認させる画像表示装置に関する。

近年、画像情報に応じた強度の光を走査して瞳孔に入射し、その入射した光により網膜上に画像を投影することにより、利用者に画像情報に応じた画像を表示画像として視認させる画像表示装置が提案されている。

この種の画像表示装置は、例えば、画像情報に応じた強度の光を出射する光出射手段、この光出射手段から出射された光を２次元方向に走査する走査手段、この走査手段により走査された光を観察者である利用者の瞳孔に入射させるための接眼レンズなどを有している（例えば、特許文献１参照）。

そして、走査手段により走査された光が利用者の眼の瞳孔に入射することによって、利用者の網膜上に画像情報に応じた画像が直接に投影され、利用者は、その瞳孔前方に虚像として画像情報に応じた画像を表示画像として視認できる。
特開２００７−１７８９４１号公報

しかしながら、上記従来の画像表示装置では、画像表示装置の表示画像を見ている途中に利用者が視線をずらして外界情景を見ることがある場合に次のような問題があった。

すなわち、画像表示装置の表示画像から利用者が視線をずらして外界情景を見ると、その外観情景に利用者の眼の焦点が合う。その後、利用者が画像表示装置の表示画像を再度見始めたとき、その時点の利用者の眼の焦点は外界情景に合っていることから、画像表示装置の表示画像と外界情景の焦点位置がずれていると、画像表示装置の表示画像に焦点を合わせるまでに時間がかかり、利用者に不快感を与える虞があった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、利用者が表示画像から外界情景に視線をずらし、再度表示画像に視線を合わせたときにでも鮮明に表示画像を見ることができる画像表示装置を提供することを目的とする。

そこで、上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像情報に応じた強度の光を利用者の眼に投射して、前記利用者に前記画像情報に応じた画像を視認させる画像表示装置において、前記利用者の眼の網膜と共役な位置に配置され、前記網膜上に所定像を形成する赤外線を出射する赤外線光源と、前記利用者の眼の網膜と共役な位置に配置され、前記赤外線により前記網膜上に形成された前記所定像を撮像する赤外線撮像手段と、前記赤外線撮像手段によって撮像した前記所定像の状態に応じてフォーカス制御を行う制御手段と、を備え、前記利用者の眼の瞳孔位置において前記画像情報に応じた強度の光の射出瞳径よりも前記赤外線撮像手段の射出瞳径を大きくしたしたものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像表示装置において、前記画像情報に応じた強度の光を前記利用者の眼に導く接眼レンズと、前記接眼レンズの位置を光軸方向に移動可能とする接眼レンズ移動機構と、を備え、前記制御手段は、前記接眼レンズ移動機構を制御して前記接眼レンズを光軸方向に沿って移動させることによりフォーカス制御を行うものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置において、前記利用者の眼の瞳孔と共役な位置に配置され、前記利用者の眼の瞳孔を撮像するための第２の赤外線撮像手段を備え、前記制御手段は、前記第２の赤外線撮像手段によって撮像された前記瞳孔の中心位置が前記画像情報に応じた強度の光の前記瞳孔への入射位置から所定以上離れているときに前記フォーカス制御を行うものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置において、前記画像情報に応じた強度の光を当該画像情報に応じた画像の画素毎単位で順次出射する光出射手段と、前記光出射手段から出射された光を２次元走査する光走査手段と、を備えるものである。

請求項１に記載の発明によれば、利用者の眼の瞳孔位置において画像情報に応じた強度の光よりも射出瞳径を大きくした赤外線撮像手段による撮像結果に応じてフォーカス制御を行うので、利用者が表示画像から外界情景に視線をずらし、再度表示画像に視線を合わせたときにでも鮮明に表示画像を見ることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、利用者が瞳孔に画像情報に応じた強度の光が入射する方向から視線をずらしたときのみフォーカス制御を行うようにしており、これにより、常にフォーカス制御する場合に比べ消費電力や処理負荷を抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、接眼レンズ移動機構を制御して接眼レンズを光軸方向に沿って移動させることによりフォーカス制御を行うようにしており、これによりフォーカス機構の小型化が可能となる。

また、請求項４に記載の発明によれば、光走査型の画像表示装置において、請求項１の効果と同様に、利用者が表示画像から外界情景に視線をずらし、再度表示画像に視線を合わせたときにでも鮮明に表示画像を見ることができる。

以下に、本発明の画像表示装置について好適な実施形態について説明する。ここでは、画像表示装置の一例として、走査した画像光を利用者の少なくとも一方の眼の網膜に投射して利用者に画像を視認させる網膜走査型の画像表示装置（以下、「網膜走査ディスプレイ」と称す。）について説明する。

〔１．網膜走査ディスプレイの全体構成〕
以下、本実施形態における網膜走査ディスプレイについて図面を参照して説明する。図１は本実施形態における網膜走査ディスプレイの構成を示す図である。

図１に示すように、網膜走査ディスプレイ１には、表示制御部１０、光源部２０、光ファイバ３０、光走査部４０、接眼レンズ５０、フォーカス部６０が設けられる。そして、光源部２０から出射された光を光走査部４０で走査し、接眼レンズ５０を介して利用者の少なくとも一方の眼８０の瞳孔８１を投射対象として投射することで、利用者の網膜８２上に画像が投影表示され、利用者に表示画像を視認させる。

表示制御部１０には、外部から画像情報である画像信号Ｓが入力される。この画像信号Ｓには、複数の画素を行列状に配列した２次元画像を生成するための各画素の情報（輝度、色彩などの情報）が含まれる。表示制御部１０には、画像信号Ｓに基づいて画像を合成するための要素となる各信号を発生する画像信号供給回路１１と、Ｒレーザドライバ１３Ｒ，Ｇレーザドライバ１３Ｇ，Ｂレーザドライバ１３Ｂとが設けられる。画像信号供給回路１１は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各画像信号１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、水平駆動信号１８、垂直駆動信号１９などを出力して、光源部２０や光走査部４０を制御している。この画像信号１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは画像信号供給回路１１からそれぞれ出力される。また、画像信号供給回路１１から出力される各画像信号１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに応じた強度の光となるようにＲレーザドライバ１３Ｒ，Ｇレーザドライバ１３Ｇ，Ｂレーザドライバ１３Ｂにより光源部２０の各レーザを駆動する。

光源部２０は、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３を有しており、画像信号１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに応じた強度のレーザ光を出射する。すなわち、Ｒレーザ２１，Ｇレーザ２２，Ｂレーザ２３は、Ｒレーザドライバ１３Ｒ，Ｇレーザドライバ１３Ｇ，Ｂレーザドライバ１３Ｂから出力される駆動信号により画像信号１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに応じて強度変調されたレーザ光を出射する。さらに、光源部２０には、各レーザ２１〜２３より出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系２４と、それぞれコリメートされたレーザ光を合波するダイクロイックミラー２５と、合波されたレーザ光を光ファイバ３０に導く結合光学系２６とが設けられている。

光源部２０から光ファイバ３０に導かれたレーザ光は光走査部４０に入射される。この光走査部４０には、光ファイバ３０から出射されたレーザ光をコリメートするコリメート光学系４１、このコリメートされたレーザ光を水平方向（第１走査方向）に走査する水平走査部４２と、この水平方向に走査されたレーザ光を後述の垂直走査部４４に導くリレー光学系４３と、リレー光学系４３を介して入射されたレーザ光を水平方向と略直交する垂直方向（第２走査方向）に走査する垂直走査部４４とを有している。

水平駆動回路４２ｃは、表示制御部１０から出力される水平駆動信号１８に基づいて、光走査素子４２ａの反射ミラー４２ｂを駆動する。光走査素子４２ａは共振型光走査素子とし、表示制御部１０から出力される水平駆動信号１８は、例えば、正弦波形状の信号としており、水平駆動回路４２ｃは反射ミラー４２ｂを共振状態で駆動して、光源部２０から出射されたレーザ光を水平有効走査範囲で走査する。

垂直駆動回路４４ｃは、表示制御部１０から出力される垂直駆動信号１９に基づいて、光走査素子４４ａの反射ミラー４４ｂを駆動する。表示制御部１０から出力される垂直駆動信号１９は、例えば、鋸歯形状の信号としており、垂直駆動回路４４ｃは反射ミラー４４ｂを非共振状態で強制駆動して、水平走査部４２で水平方向に走査されたレーザ光を垂直有効走査範囲で走査する。

そして、このように光走査部４０で走査されたレーザ光は２次元画像を形成する光（以下、「画像光」とも呼ぶ。）として、接眼レンズ５０を介して利用者の眼８０の瞳孔８１に入射され、画像光により形成される２次元画像が利用者の眼８０の網膜８２上に投影される。

また、表示制御部１０には、制御部１４、画像信号入力Ｉ／Ｆ１５，操作部１６が設けられる。

制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０２、表示させる画像データを記憶しておくＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）１０３を備えている。

そして、これらＣＰＵ１００、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２、ＶＲＡＭ１０３は、データ通信用のバスにそれぞれ接続されており、このデータ通信用のバスを介して各種情報の送受信を行う。

ＣＰＵ１００は、ＲＯＭ１０１に記憶されている情報処理プログラムを実行することにより、制御部１４としての各種機能を実行する。例えば、制御部１４は、画像信号入力Ｉ／Ｆ１５を介して入力した画像信号Ｓから画像を構成する各画素の画像データを内部のＶＲＡＭ１０３に展開し、水平駆動信号１８に同期したタイミングでＶＲＡＭ１０３に展開した画像データを順次読み出して画像信号供給回路１１へ出力する。

〔２．フォーカス部６０〕
本実施形態における網膜走査ディスプレイ１は、フォーカス部６０により、利用者が表示画像から外界情景に視線をずらし、再度表示画像に視線を合わせたときにでも鮮明に表示画像を見ることができるようにフォーカス制御しており、以下においてこのフォーカス部６０の構成及びその制御処理を具体的に説明する。図２は光走査素子４４ａと利用者の瞳孔８１との光学的関係の説明図である。なお、以下においては説明の都合上、各光路上の光のうち一部の光のみを記載しており、残りの光は省略している。

〔２．１．フォーカス部６０の構成〕
フォーカス部６０は、図１に示すように、フォーカス用画像を網膜８２上に形成するために赤外線を出射する赤外線光源６１と、赤外線光源６１からの赤外線により網膜８２上に形成された網膜投影像Ｍ１を撮像する第１の赤外線撮像手段６２と、利用者の瞳孔８１を撮像するための第２の赤外線撮像手段６３と、赤外線撮像手段６２，６３の撮像結果に基づいて、フォーカス制御を行うフォーカス制御部６４とを備えている。

また、フォーカス部６０は、入射する光のうち可視光は透過し、赤外線は反射する第１のミラー６５と、入射する赤外線の一部を反射し、一部を透過するハーフミラー６６と、赤外線光源６１から出射される赤外線の一部を通過させ、残りの一部を第１の赤外線撮像手段６２へ向けて反射する第２のミラー６７と、赤外線光源６１からの赤外線を集光する正のパワーを持つ第１のレンズ６８と、第２のミラー６７で反射した赤外線を集光する正のパワーを持つ第２のレンズ６９と、接眼レンズ５０の位置を光軸Ｌｓ方向に移動可能とする接眼レンズ移動機構７０とを備えている。

以上のように構成されたフォーカス部６０の動作について説明する。なお、接眼レンズ５０は、光走査素子４４ａの反射ミラー４４ｂと利用者の瞳孔８１とが共役の関係となるように配置されており、図２に示すように、接眼レンズ５０の射出瞳は利用者の瞳孔８１の位置になる。なお、光走査素子４４ａの反射ミラー４４ｂと利用者の瞳孔８１との関係のような共役を、ここでは「瞳共役」とも呼ぶ。

まず、赤外線光源６１から網膜８２へフォーカス用画像を投影する点につき説明する。図３は赤外線光源６１と利用者の網膜８２との光学的関係の説明図、図４は赤外線光源６１の赤外線出射パターンの説明図である。

図４に示すように、赤外線光源６１は所定のパターン９０（ここでは、十字形状）で赤外線を出射し、この赤外線は第１のレンズ６８、第２のミラー６７及びハーフミラー６６を介して第１のミラー６５に入射する。この第１のミラー６５は、赤外線光源６１のパターン９０の像（以下、「フォーカス用画像」とも呼ぶ。）は第１のレンズ６８により第１のミラー６５に結像する。赤外線光源６１と第１のミラー６５との関係のような共役を、ここでは「像共役」とも呼ぶ。

第１のミラー６５は、入射した光が赤外線のときその赤外線を反射する機能を有しており、赤外線光源６１から入射した光をその入射角度に応じて反射する。第１のミラー６５の位置は、赤外線光源６１からの赤外線は第１のミラー６５により利用者の網膜８２に向けて反射され、接眼レンズ５０を介して利用者の瞳孔８１に入射する。これにより、赤外線光源６１から出射する赤外線によるフォーカス用画像が利用者の網膜８２に投影される。

このように、赤外線光源６１と利用者の網膜８２とは、第１のレンズ６８、第２のミラー６７、ハーフミラー６６、第１のミラー６５及び接眼レンズ５０を介して共役（像共役）な関係であり、赤外線光源６１の画像が利用者の網膜８２に投影される。このときに利用者の網膜８２に投影される像を「網膜投影像Ｍ１」と呼ぶこととする。

次に、網膜８２上に投影された網膜投影像Ｍ１を第１の赤外線撮像手段６２により撮像する点につき説明する。図５は第１の赤外線撮像手段６２と利用者の網膜８２との光学的関係の説明図、図６は利用者の瞳孔位置ＥＰＰにおける第１の赤外線撮像手段６２の射出瞳径と画像光の射出瞳との関係を示す図、図７は第２のミラー６７の形状を示す図である。

図５に示すように、網膜８２上に網膜投影像Ｍ１を形成する赤外線は、網膜８２で反射して瞳孔８１から出射する。上述のように、接眼レンズ５０により網膜８２と第１のミラー６５は、共役（像共役）な関係にあることから、網膜８２に形成される網膜投影像Ｍ１が第１のミラー６５に投影される。

第１のミラー６５は網膜８２の反射光のうち赤外線（以下、「反射赤外線」とも呼ぶ。）をハーフミラー６６を介して第２のミラー６７へ導く。第２のミラー６７は利用者の瞳孔８１と共役（瞳共役）な関係にあり、反射赤外線を第２のレンズ６９へ向けて反射する。第２のレンズ６９は、利用者の網膜８２と第１の赤外線撮像手段６２とが共役（像共役）な関係となるように配置されており、第２のレンズ６９により網膜投影像Ｍ１が赤外線撮像手段６２に結像される。赤外線撮像手段６２は、網膜上に形成される網膜投影像Ｍ１を撮像して、この撮像データをフォーカス制御部６４へ出力する。

このように、第１の赤外線撮像手段６２と利用者の網膜８２とは、接眼レンズ５０、第１のミラー６５、ハーフミラー６６、第２のミラー６７及び第２のレンズ６９を介して共役（像共役）な関係であり、赤外線光源６１の画像が利用者の網膜８２に投影される。

フォーカス制御部６４は、赤外線撮像手段６２で撮像された網膜投影像Ｍ１に基づいて、利用者の眼８０の現在の焦点位置を判定する。すなわち、利用者の眼８０の焦点位置が予め規定した焦点位置にないときには、複数のフォーカス用画像が網膜投影像Ｍ１として網膜８２上に現れることから、網膜８２上のフォーカス用画像間の離れ具合などから眼８０の現在の焦点位置を判定する。なお、「規定した焦点位置」とは、光走査部４０から利用者の眼８０に入射される画像光の焦点位置であり、換言すれば、利用者が画像光による画像を視認しているときの眼８０の焦点位置である。

網膜走査ディスプレイ１では、利用者の眼８０の瞳孔位置ＥＰＰにおいて、図６に示すように、画像光の射出瞳径よりも赤外線撮像手段の射出瞳径を大きくしており、利用者が視線を動かして瞳孔８１に画像光が入射しない状態において、第１の赤外線撮像手段６２により網膜上に形成される網膜投影像Ｍ１を撮像することができる。なお、第２のミラー６７は図７に示すように、画像光の射出瞳径よりも小さな径の第１反射部６７ａと、所定角度おきにスリット６７ｃを挟んで複数の第２反射部６７ｂとが設けられたミラーであり、第１の赤外線撮像手段６２の射出瞳径と同程度以上の大きさにしている。このような形状にすることで、網膜投影像Ｍ１を効果的に撮像することができる。

次に、利用者の眼８０の瞳孔８１を第２の赤外線撮像手段６３により撮像する点につき説明する。図８は第２の赤外線撮像手段６３と利用者の網膜８２との光学的関係の説明図である。

上述のように赤外線光源６１から出射された赤外線は利用者の網膜８２で反射する。第２の赤外線撮像手段６３は、接眼レンズ５０、第１のミラー６５及びハーフミラー６６を介して、利用者の瞳孔８１と共役（瞳共役）な関係に配置される。従って、利用者の瞳孔８１で反射した赤外線は、図８に示すように、接眼レンズ５０を通過し、第１のミラー６５及びハーフミラー６６で反射して第２の赤外線撮像手段６３に入射する。

第２の赤外線撮像手段６３の撮像範囲は、画像光の射出瞳径と同程度の大きさとしており、利用者が瞳孔８１に画像光が入射しない方向に視線を移動させたときには、瞳孔８１から出射する赤外線が第２の赤外線撮像手段６３へ入射しない。

フォーカス制御部６４は、第２の赤外線撮像手段６３での撮像結果に基づいて、利用者の視線方向を判定する。すなわち、利用者が瞳孔８１に画像光が入射しない方向に視線を移動させたときには、瞳孔８１から出射する赤外線が第２の赤外線撮像手段６３へ入射しないことから、第２の赤外線撮像手段６３での赤外線の撮像量が規定値よりも少ないときには、利用者が瞳孔８１に画像光が入射しない方向に視線を移動させたと判定する。

〔２．２．フォーカス部６０の制御処理〕
上記のように構成されたフォーカス部６０のフォーカス制御部６４による制御処理について説明する。図９はフォーカス制御部６４による制御処理のフローチャートである。なお、フォーカス制御部６４による以下の処理は、網膜走査ディスプレイ１への電源投入操作やリセット操作によりその処理を開始する。また、表示制御部１０は、操作部１６への利用者の操作などにより動作し、動作開始指示の情報、画像表示中か否かの情報、動作終了指示の情報などを制御信号１１０によりフォーカス制御部６４へ通知する。ここで、「画像表示中」とは、表示制御部１０の制御に応じて光源部２０から画像信号Ｓに応じたレーザ光を出射し光走査部４０で走査している状態を意味する。

フォーカス制御部６４は、表示制御部１０からの制御信号１１０に動作開始指示の情報が含まれているとき、図９に示すステップＳ１０〜Ｓ１３の処理を開始する。

この処理を開始すると、フォーカス制御部６４は、まず表示制御部１０からの制御信号１１０に基づいて画像表示中か否かを判定する（ステップＳ１０）。この処理において、画像表示中であると判定すると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１１に移行する。

ステップＳ１１の処理において、フォーカス制御部６４は、視線と装置の光軸Ｌｓが不一致であるか否かを判定する。具体的には、利用者が瞳孔８１に画像光が入射する方向に視線を位置させているときには視線と装置の光軸Ｌｓが不一致ではないと判定し、利用者が瞳孔８１に画像光が入射しない方向に視線を位置させているときには視線と装置の光軸Ｌｓが不一致であると判定する。フォーカス制御部６４は、第２の赤外線撮像手段６３による撮像データを入力するようにしており、この撮像データから利用者が瞳孔８１に画像光が入射する方向に視線を位置させているか否かを判定する。上述のように、フォーカス制御部６４は、第２の赤外線撮像手段６３での赤外線の撮像量が規定値よりも少ないときには、利用者が瞳孔８１に画像光が入射しない方向に視線を位置させていると判定する。

ステップＳ１１の処理において、視線と装置の光軸Ｌｓが不一致であると判定すると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、フォーカス制御部６４は、フォーカス制御を実行する（ステップＳ１２）。

フォーカス制御部６４が実行するフォーカス制御は、第１の赤外線撮像手段６２で撮像された網膜投影像Ｍ１に基づいて、利用者の眼８０の現在の焦点位置を判定し、画像光の焦点位置が利用者の眼８０の現在の焦点位置となるように、接眼レンズ移動機構７０を制御して接眼レンズ５０の位置を光軸Ｌｓ方向に移動する。

ステップＳ１２の処理が終了したとき、ステップＳ１１において画像表示中ではないと判定したとき（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１２において視線と装置の光軸Ｌｓが不一致ではないと判定したとき（ステップＳ１２：ＮＯ）、フォーカス制御部６４は、表示制御部１０からの制御信号１１０に基づいて動作終了指示があったか否かを判定する（ステップＳ１３）。この処理において、動作終了指示があったと判定すると（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御処理を終了し、動作終了指示がないと判定すると（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ１０からの処理を繰り返す。

以上のように、本実施形態における網膜走査ディスプレイ１では、利用者が瞳孔８１に画像光が入射する方向から視線をずらして外界情景を視認したとき、画像光の焦点位置がこのときの利用者の眼８０の現在の焦点位置となるように制御するので、利用者が再度瞳孔８１を画像光が入射する方向に戻したときに、利用者の眼８０の焦点に合った表示画像を視認することができる。すなわち、利用者が表示画像から外界情景に視線をずらし、再度表示画像に視線を合わせたときにでも鮮明に表示画像を見ることができる。

また、本実施形態における網膜走査ディスプレイ１では、利用者の眼の瞳孔を撮像するための第２の赤外線撮像手段６３を備え、この第２の赤外線撮像手段６３によって撮像された瞳孔８１の中心位置が画像情報に応じた強度の光の瞳孔への入射位置から所定以上離れているときに利用者が瞳孔８１に画像光が入射する方向から視線をずらしたと判定してフォーカス制御を行うようにしている。すなわち、利用者が瞳孔８１に画像光が入射する方向から視線をずらしたときのみフォーカス制御を行うようにしており、これにより、常にフォーカス制御する場合に比べ消費電力や処理負荷を抑制することができる。「入射位置から所定以上離れている」か否かの判定は、予め設定した範囲から瞳孔８１が外れたか否かにより判定し、この設定範囲は適宜調整可能である。

なお、第２の赤外線撮像手段６３ではなく、利用者の眼８０を撮像するＣＣＤ撮像素子などを用いて利用者の眼を撮像し、この撮像結果から利用者の眼８０の瞳孔８１の位置を検出することにより、利用者が瞳孔８１に画像光が入射する方向から視線をずらしたか否かを判定するようにしてもよい。

また、利用者の瞳孔８１と共役な関係にある第２のミラー６７の第１反射部６７ａを画像光の射出瞳径よりも大きな径（例えば、２倍以上の径）とすることができる。このようにすることにより、利用者が瞳孔８１に画像光が入射する方向から視線をずらしたときにのみ赤外線光源６１からの赤外線が瞳孔８１に入射する。その結果、第１の赤外線撮像手段６２では、利用者が瞳孔８１に画像光が入射する方向から視線をずらしたときにのみ網膜投影像Ｍ１を撮像することができる。従って、第１の赤外線撮像手段６２が網膜投影像Ｍ１を撮像したときにフォーカス制御を行うようにすれば、第２の赤外線撮像手段６３が不要となり小型化や低コスト化を実現できる。

また、本実施形態における網膜走査ディスプレイ１では、接眼レンズ移動機構７０を制御して接眼レンズ５０を光軸Ｌｓ方向に沿って移動させることによりフォーカス制御を行うようにしており、これによりフォーカス機構の小型化が可能となる。

また、本実施形態における網膜走査ディスプレイ１では、ハーフミラー６６を用いたが、反射面径が小さなミラーを用いてもよい。このようにすることで光量のロスを低減させることができる。

以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

本発明の一実施形態における網膜走査ディスプレイの構成を示す図である。 図１に示す垂直走査部の光走査素子と利用者の瞳孔との光学的関係の説明図である。 図１に示す第１の赤外線光源と利用者の網膜との光学的関係の説明図である。 図１に示す第１の赤外線光源の赤外線出射パターンの説明図である。 図１に示す第１の赤外線撮像手段と利用者の網膜との光学的関係の説明図である。 利用者の瞳孔位置ＥＰＰにおける第１の赤外線撮像手段の射出瞳径と画像光の射出瞳との関係を示す図である。 図１に示す第２のミラーの形状を示す図である。 図１に示す第２の赤外線撮像手段と利用者の網膜との光学的関係の説明図である。 制御部による制御処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 網膜走査ディスプレイ
１０ 表示制御部
１１ 画像信号供給回路
１４ 制御部（制御手段）
２０ 光源部
３０ 光ファイバ
４０ 光走査部
５０ 接眼レンズ
６０ フォーカス部
６１ 赤外線光源
６２ 第１の赤外線撮像素子
６３ 第２の赤外線撮像手段
６４ フォーカス制御部
６５ 第１のミラー
６６ ハーフミラー
６７ 第２のミラー
６８ 第１のレンズ
６９ 第２のレンズ
７０ 接眼レンズ移動機構
８０ 利用者の眼
８１ 利用者の眼の瞳孔
８２ 利用者の眼の網膜

Claims (4)

1. 画像情報に応じた強度の光を利用者の眼に投射して、前記利用者に前記画像情報に応じた画像を視認させる画像表示装置において、
   前記利用者の眼の網膜と共役な位置に配置され、前記網膜上に所定像を形成する赤外線を出射する赤外線光源と、
   前記利用者の眼の網膜と共役な位置に配置され、前記赤外線により前記網膜上に形成された前記所定像を撮像する赤外線撮像手段と、
   前記赤外線撮像手段によって撮像した前記所定像の状態に応じてフォーカス制御を行う制御手段と、を備え、
   前記利用者の眼の瞳孔位置において前記画像情報に応じた強度の光の射出瞳径よりも前記赤外線撮像手段の射出瞳径を大きくしたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記画像情報に応じた強度の光を前記利用者の眼に導く接眼レンズと、
   前記接眼レンズの位置を光軸方向に移動可能とする接眼レンズ移動機構と、を備え、
   前記制御手段は、前記接眼レンズ移動機構を制御して前記接眼レンズを光軸方向に沿って移動させることによりフォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記利用者の眼の瞳孔と共役な位置に配置され、前記利用者の眼の瞳孔を撮像するための第２の赤外線撮像手段を備え、
   前記制御手段は、前記第２の赤外線撮像手段によって撮像された前記瞳孔の中心位置が前記画像情報に応じた強度の光の前記瞳孔への入射位置から所定以上離れているときに前記フォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記画像情報に応じた強度の光を当該画像情報に応じた画像の画素毎単位で順次出射する光出射手段と、前記光出射手段から出射された光を２次元走査する光走査手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置。