JP2024044406A - 画像表示装置および導光板 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化に貢献すること。【解決手段】画像光を生成する画像光生成部と、前記画像光をユーザの眼球に導光する導光板と、眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、前記画像光生成部は、前記眼球情報に基づいて、前記導光板へ出射する複数の画像光を切り替え可能に構成されており、前記導光板は、入射された前記画像光を全反射して導光する基板と、前記画像光を前記眼球の回転中心に集光する偏向部と、を少なくとも有している、画像表示装置を提供する。【選択図】図１

Description

本技術は、画像表示装置および導光板に関する。

従来、拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）、仮想現実（ＶＲ：Virtual Reality）、および複合現実（ＭＲ：Mixed Reality）などを含むエクステンデッド・リアリティ（ＸＲ：Extended Reality）を実現するために、画像光をユーザの眼球に投射して画像を視認させる技術が開発されている。例えば特許文献１および２では、画像光をユーザの眼球に投射して画像を視認させる技術が開示されている。

国際公開第２０２１／２２０６３８号 特開平６－３０８４２２号公報

特許文献１および２で説明されている表示装置には、小型化について改善の余地がある。

そこで、本技術は、装置の小型化に貢献する画像表示装置および導光板を提供することを主目的とする。

本技術は、画像光を生成する画像光生成部と、前記画像光をユーザの眼球に導光する導光板と、眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、前記画像光生成部は、前記眼球情報に基づいて、前記導光板へ出射する複数の画像光を切り替え可能に構成されており、前記導光板は、入射された前記画像光を全反射して導光する基板と、前記画像光を前記眼球の回転中心に集光する偏向部と、を少なくとも有している、画像表示装置を提供する。
前記眼球情報には、視線情報が含まれてよい。
前記眼球情報には、前記眼球の瞳孔径が含まれてよい。
前記眼球情報には、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフ、もしくは、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離、またはその両方がさらに含まれてよい。
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、前記眼球の瞳孔径をΦ、前記基板の厚さをｔ、として、前記偏向部が前記基板の前記眼球側に形成されているとき、次の式（６）を満足してよい。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ） ・・・（６）
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、前記眼球の瞳孔径をΦ、前記基板の厚さをｔ、前記基板内の前記画像光の画角をθ１として、前記偏向部が前記基板の前記眼球側の反対側に形成されているとき、次の式（１５）を満足してよい。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１）） ・・・（１５）
前記偏向部は、前記画像光を前記眼球の回転中心に回折する回折光学素子であってよい。
前記偏向部は、ホログラフィック回折格子であってよい。
前記偏向部は、表面レリーフ型回折格子であってよい。
前記偏向部は、前記画像光を前記眼球の回転中心に反射する反射光学素子であってよい。
前記画像光生成部が出射する前記画像光の一部を遮光する遮光部をさらに備えていてよい。
前記遮光部は、前記画像光の遮光度に空間的な分布を有していてよい。
前記遮光部は、前記画像光を時系列で遮光および遮光解除可能に構成されていてよい。
前記遮光部は、遮光位置が可変なマスクであってよい。
前記遮光部は、液晶素子であってよい。
前記画像表示装置は、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離方向であるアイレリーフ方向に前記導光板を移動させる駆動部をさらに備えていてよい。
前記画像表示装置は、前記画像光により構成されるキャリブレーション画像に対するユーザ操作に基づき、ユーザの基準位置からのずれを取得するキャリブレーション部をさらに備えていてよい。
前記画像表示装置は、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフ、もしくは、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離、またはその両方を取得するセンサ部をさらに備えていてよい。
また、本技術は、入射された前記画像光を全反射して導光する基板と、前記画像光を眼球の回転中心に集光する偏向部と、眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、前記偏向部は、前記眼球情報に基づいて切り替えられた画像光を前記眼球の回転中心に集光する、導光板を提供する。
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、前記眼球の瞳孔径をΦ、前記基板の厚さをｔとして、前記偏向部が前記基板の前記眼球側に形成されているとき、次の式（６）を満足してよい。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ） ・・・（６）
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、前記眼球の瞳孔径をΦ、前記基板の厚さをｔ、前記基板内の前記画像光の画角をθ１として、前記偏向部が前記基板の前記眼球側の反対側に形成されているとき、次の式（１５）を満足してよい。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１）） ・・・（１５）

本技術によれば、装置の小型化に貢献する画像表示装置および導光板を提供できる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本技術の一実施形態に係る画像表示装置１０の構成例を示す模式図である。 本技術の一実施形態に係る画像表示装置１０の構成例を示すブロック図である。 本技術の一実施形態に係る画像光生成部１００の処理の一例を示すフローチャートである。 本技術の一実施形態に係る導光板５００と眼球１との相関関係を示す模式図である。 本技術の一実施形態に係る導光板５００と眼球１との相関関係を示す模式図である。 本技術の一実施形態に係る画像表示装置２０の構成例を示す模式図である。 本技術の一実施形態に係る画像表示装置２０の構成例を示すブロック図である。 本技術の一実施形態に係る画像光生成部１００の処理の一例を示すフローチャートである。 本技術の一実施形態に係る画像表示装置３０の構成例を示す模式図である。 本技術の一実施形態に係る画像表示装置３０の構成例を示すブロック図である。 本技術の一実施形態に係る画像表示装置４０の構成例を示すブロック図である。 本技術の一実施形態に係る画像表示装置５０の構成例を示すブロック図である。

以下、本技術を実施するための好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が限定されることはない。また、本技術は、下記の実施例およびその変形例のいずれかを組み合わせることができる。

以下の実施形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った用語で構成を説明することがある。たとえば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、完全に平行な状態からたとえば数％程度ずれた状態を含むことも意味する。他の「略」を伴った用語についても同様である。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。

特に断りがない限り、図面において、「上」とは図中の上方向または上側を意味し、「下」とは、図中の下方向または下側を意味し、「左」とは図中の左方向または左側を意味し、「右」とは図中の右方向または右側を意味する。また、図面については、同一または同等の要素または部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（画像表示装置の例１）
（１）概要
（２）画像光生成部
（３）導光板
（４）検出部
（５）設計値
２．第２の実施形態（画像表示装置の例２）
３．第３の実施形態（画像表示装置の例３）
４．第４の実施形態（画像表示装置の例４）
５．第５の実施形態（画像表示装置の例５）
６．第６の実施形態（導光板の例）

［１．第１の実施形態（画像表示装置の例１）］
［（１）概要］
本技術は、画像光を生成する画像光生成部と、前記画像光をユーザの眼球に導光する導光板と、眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、前記画像光生成部は、前記眼球情報に基づいて、前記導光板へ出射する複数の画像光を切り替え可能に構成されており、前記導光板は、入射された前記画像光を全反射して導光する基板と、前記画像光を前記眼球の回転中心に集光する偏向部と、を少なくとも有している、画像表示装置を提供する。

本技術の一実施形態に係る画像表示装置について図１を参照しつつ説明する。図１は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置１０の構成例を示す模式図である。図１に示されるとおり、画像表示装置１０は、画像光生成部１００と、導光板５００と、を備えている。

画像表示装置１０は、たとえば拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）、仮想現実（ＶＲ：Virtual Reality）、および複合現実（ＭＲ：Mixed Reality）などを含むエクステンデッド・リアリティ（ＸＲ：Extended Reality）を実現する用途に用いられる。画像表示装置１０は、たとえばユーザの頭部に装着されて使用されるＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）として機能する。ＨＭＤは、たとえばアイウェアとも呼ばれる。なお、画像表示装置１０は、インフラとして所定の場所に配置されてもよい。

［（２）画像光生成部］
画像光生成部１００は、画像光を生成し、導光板５００に向かって出射する。画像光生成部１００は、画角情報を空間（位置）情報に変換した画像光を出射する。画像光生成部１００は、たとえば、ＬＢＳ（Laser Beam Scanning）、ＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）、Ｍ－ＯＬＥＤ（Micro Organic Light Emitting Diode）、Ｍ－ＬＥＤ（Micro Light-Emitting Diode）などで構成されていてよい。

画像光生成部１００の構成例について図２を参照しつつ説明する。図２は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置１０の構成例を示すブロック図である。図２に示されるとおり、画像光生成部１００は、光源１０１、光源駆動部１０２、偏向器１０３、入力部１０５、および制御部１０４を有していてよい。

光源１０１は、たとえばレーザ光源などでありうる。レーザ光源としては、たとえばＥＥＬ（端面発光レーザ）、ＳＥＬ（面発光レーザ）などの半導体レーザが挙げられる。

光源駆動部１０２は、光源１０１を駆動する。光源駆動部１０２は、たとえばレーザドライバなどでありうる。光源駆動部１０２は、制御部１０４から送られる後述する変調データに基づいて光源１０１を駆動する。すなわち、制御部１０４は、光源駆動部１０２を介して光源１０１を制御する。

偏向器１０３は、たとえばＭＥＭＳミラー、ガルバノミラー、ポリゴンミラーなどの互いに直交する２軸（たとえば図１の紙面に垂直な一軸及び該一軸に直交する他軸）周りに可動な可動ミラーを有する。なお、偏向器１０３は、一軸周りに可動な第１可動ミラーと、該一軸に直交する他軸周りに可動な第２可動ミラーとを有していてもよい。偏向器１０３は、制御部１０４により制御される。制御部１０４は、光源１０１の制御に同期して偏向器１０３を制御する。すなわち、画像光生成部１００では、変調データに応じて駆動された光源１０１からの光が偏向器１０３で偏向され、画像光が生成される。

入力部１０５には、画像表示装置１０が表示する画像に関する情報が入力される。入力部１０５には、たとえば、画像データや３次元オブジェクトなどが入力される。

制御部１０４は、画像表示装置１０全体を統括的に制御する主制御部を有する。制御部１０４は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）またはチップセットなどのハードウェアで実現される。制御部１０４は、外部機器から入力され、またはネットワークを介して入力された画像データに基づいて変調データを生成し、光源駆動部１０２に送信する。

図１の説明に戻る。レンズ５００ａは、画像光生成部１００から出射された画像光Ｌ１，Ｌ２の光路上に配置され、画素ごとの光が入射される。画像光生成部１００から出射された画像光Ｌ１，Ｌ２は、レンズ５００ａにより略平行光になり、導光板５００が備える入射部５００ｄに入射する。

本技術の一実施形態に係る画像光生成部１００の処理について図３を参照しつつ説明する。図３は、本技術の一実施形態に係る画像光生成部１００の処理の一例を示すフローチャートである。画像光生成部１００は、たとえば、画像表示装置１０の電源スイッチがオンになったときに開始される。

最初のステップＳ１１では、制御部１０４が、画像光を生成する。具体的には、制御部１０４が、光源１０１および偏向器１０３を同期制御して、光源１０１から出射された光を偏向器１０３で偏向および走査して画像光を生成する。この結果、画像光がユーザの瞳孔２および水晶体３を介して網膜４に到達する。これにより、ユーザは、画像を視認できる。

次のステップＳ１２では、制御部１０４が、眼球情報を取得する。具体的には、制御部１０４が、検出部８００から眼球情報を取得する。この眼球情報には、視線情報が含まれる。

次のステップＳ１３では、制御部１０４が、眼球情報に含まれる視線情報に基づいて、画像光を切り替える。具体的には、制御部１０４は、たとえば画像光Ｌ１を画像光Ｌ２に切り替えるように、光源１０１および偏向器１０３を同期制御して、光源１０１から出射された光を偏向器１０３で偏向および走査する。

次のステップＳ１４では、制御部１０４が、処理を継続するか否かを判断する。具体的には、制御部１０４は、一例として、画像表示装置１０の電源スイッチがオンのままのときに処理を継続すると判断し、該電源スイッチがオフになったときに処理を継続しないと判断する。ステップＳ１４での判断が肯定されるとステップＳ１１に移行し、否定されるとフローが終了する。

［（３）導光板］
図１の説明に戻る。導光板５００は、入射部５００ｄより入射された画像光Ｌ１，Ｌ２をユーザの眼球１に導光する。具体的には、導光板５００は、入射された画像光を全反射して導光する基板５００ｅと、画像光を観察者であるユーザの眼球１に出射する偏向部５００ｆと、を少なくとも有している。

基板５００ｅは、たとえば透明または半透明または不透明なプラスチック、ガラス、または樹脂などにより構成されていてよい。基板５００ｅは、上記支持構造体としての眼鏡フレームに嵌め込まれるタイプ（眼鏡レンズ型）であってもよいし、該眼鏡フレームに外付けされるタイプ（コンバイナ型）であってもよい。ユーザに拡張現実を提供する場合、基板５００ｅとして透明または半透明なガラス板が用いられうる。ユーザに仮想現実を提供する場合、基板５００ｅとして不透明なガラス板が用いられうる。

偏向部５００ｆは、一例として、透過型または反射型の回折光学素子であってよい。本実施形態では、偏向部５００ｆは、反射型の回折光学素子であり、基板５００ｅの眼球１側とは反対側の面に配置されている。偏向部５００ｆは、画像光生成部１００からの画像光Ｌ１，Ｌ２の光路上に配置されている。偏向部５００ｆは、画像光生成部１００からの画像光Ｌ１，Ｌ２を眼球１に向けて回折する。画像光Ｌ１，Ｌ２は、眼球１の瞳孔２に入射され、水晶体３を介して網膜４に到達する。

このとき、偏向部５００ｆは、画像光Ｌ１，Ｌ２を眼球１内、たとえば眼球１の回転中心ＲＣに集光することが好ましい。つまり、偏向部５００ｆは、画像光を眼球１の回転中心に回折する回折光学素子であることが好ましい。あるいは、偏向部５００ｆは、画像光を眼球１の回転中心に反射する反射光学素子であってよい。これにより、ユーザの視線方向が変化しても（眼球１が回転しても）、画像光Ｌ１，Ｌ２を瞳孔２に入射させることができ、画像を該ユーザに視認させることができる。

また、ユーザが注視していない周辺の画像は瞳によりケラレるため、網膜に到達しない。これにより、迷光による画質の低下を抑制できる。

なお、偏向部５００ｆは、基板５００ｅの眼球１側の面に配置されてもよい。このとき、偏向部５００ｆは、透過型の回折光学素子でありうる。

入射部５００ｄおよび偏向部５００ｆは、たとえばホログラフィック回折格子（ＨＯＥ：Holographic Optical Element）、ハーフミラー、レンズ、表面レリーフ型回折格子（ＳＲＧ：Surface Relief Grating）、および体積位相ホログラフィック回折格子（ＶＰＨＧ：Volume Phase Holographic Grating）などであってよい。体積位相ホログラフィック回折格子が用いられる場合は、複数の回折格子が同一面に形成されてもよいし、複数の回折格子が積層されて構成されてもよい。

導光板５００は、眼球１に対向する位置に配置される。このような構成であることにより、ユーザは、画像光生成部１００が生成した画像を視認できる。

図の左右方向（画像光の導光方向）の偏向部５００ｆの長さは、ユーザが視認する画像の画角と比例関係にある。そのため、画角を大きくするために、偏向部５００ｆの左右方向の長さをより長くすることが求められている。

従来、入射部５００ｄより入射された画像光が基板５００ｅの内部を全反射しながら進むとき、同一情報を有する一部の画像光が、偏向部５００ｆに複数回当たることがある。これにより、同一情報を有する一部の画像光が、偏向部５００ｆの異なるパワーを持つ位置で複数回偏向される。その結果、同一情報を有する画像光が複数の角度で眼球に入射する。この画像光は迷光となって観察される。

この迷光を抑制するために、従来、図１の上下方向の基板５００ｅの長さ（厚さ）が厚くなっている。これにより、同一情報を有する一部の画像光が、偏向部５００ｆに複数回当たることを抑制している。

しかし、基板５００ｅが厚くなることにより、画像表示装置１０の重量および体積が大きくなる。これにより、長時間の装着が困難になり、没入感が損なわれるおそれがある。また、ユーザの頭の中心から離れた位置に重量物が存在するため、モーメント荷重が大きくなる。これにより、装着性に問題が生じるおそれがある。たとえば、ユーザが動作した際のモーメント荷重が大きくなるため、画像表示装置１０の装着ずれが生じるおそれがある。

また、基板５００ｅが厚くなることにより、導光板５００と眼球１との距離であるアイレリーフが短くなる。これにより、ユーザのまつ毛が基板５００ｅに当たったり、眼鏡をかけたまま画像表示装置１０を装着することが困難になったりするおそれがある。

さらに、基板５００ｅが厚くなることにより、基板５００ｅの光透過率が低下したり、光学収差が生じたりするおそれがある。これにより、たとえば画像表示装置１０が表示する画像を外界の風景に重畳させるときに、画像の品質が低下するおそれがある。

そのため、基板５００ｅを厚くせずに、同一情報を有する一部の画像光が、偏向部５００ｆに複数回当たることを抑制することで、画像表示装置１０の小型化に貢献することが好ましい。

たとえば特許文献１（国際公開第２０２１／２２０６３８号）では、「波長が異なる複数の光を含む画像光を出射する光出射系と、前記光出射系から出射された前記画像光を導光する導光系と、前記導光系により導光された前記画像光に含まれる前記複数の光を偏向して異なる方向から眼球に入射させる光偏向系と、を備える、表示装置」が開示されている。この表示装置の小型化について改善の余地がある。

たとえば特許文献２（特開平６－３０８４２２号公報）では、注視点近傍の特に解像力を必要とする部分のみ高い解像力の画像を提供して、注視していない周辺の画像はケラレることなく観察できる視覚表示装置が開示されている。この視覚表示装置においては、注視点以外は収差が大きく明るさが不均一な光が入射するおそれがある。また、観察画角が広くかつ解像力が高い視覚表示装置を提供するために、光学系が大型化するおそれがある。また、凹面鏡が用いられていたり、接眼光学系および共役な瞳位置を同一の位置に設定する必要があったりするため、光学系が大型化するおそれがある。さらに、フリーフォーカスについても改善の余地がある。

本技術の一実施形態に係る画像表示装置１０は、眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部８００を備えている。画像光生成部１００は、検出部８００が検出する眼球情報に含まれる視線情報に基づいて、導光板５００へ出射する複数の画像光Ｌ１，Ｌ２を切り替え可能に構成されている。具体的には、画像光生成部１００は、たとえば画像光Ｌ１を画像光Ｌ２に切り替え可能に構成されている。

視線情報とは、対象物をユーザが見る際の、眼球が対象物に対して向いている方向である。視線情報は、例えば視軸、光軸、眼軸、照準線などが一般的に目の向いている方向を示す軸として定義可能である。本技術では直接的あるいは間接的に求められたこれらの情報を用いる。なお、視線情報は広く知られている通り、眼球の位置情報等から間接的に算出されることも可能である。

複数の画像光のそれぞれは、たとえばユーザに視認させる画像の範囲が異なっている。これにより、装置の小型化を実現するために基板５００ｅを薄くして画角が小さくなっても、ユーザに画像を視認させることができる。たとえば、眼球が左方向に回転すると、ユーザに視認させる画像も左方向の画像に切り替わる。そのため、本技術では、十分な視野の画像をユーザに視認させることができる。なお、画像光生成部１００は、画像光を機械的に切り替えてもよいし、電気的に切り替えてもよい。

なお、入射部５００ｄの面積を広くして、画像光生成部１００が配置される位置を変化させることにより、導光位置を切り替えてもよい。あるいは、眼球１の位置ずれに応じて画像を切り替えることにより、かけずれに対するロバスト性を確保してもよい。

本技術によれば、基板５００ｅを薄くできる。屈折率が比較的低い基板５００ｅでも薄くできる。画像光生成部１００が画像を切り替えることで画角を小さくできるため、画素密度が向上する。また、詳細は後述するが、アイレリーフの調整範囲を大きくできるため、画像表示装置１０の設計自由度が向上する。

さらに、基板５００ｅが薄くなることにより、基板５００ｅの光透過率が低下したり、光学収差が生じたりすることを抑制できる。これにより、たとえば画像表示装置１０が表示する画像を外界の風景に重畳させたり、この画像をより広い画角の画像に重畳させたりするときに、画像の品質の低下を抑制できる。

これらの効果は、後述する他の実施形態においても同様に生じる。そのため、他の実施形態においては、再度の記載を省略することがある。
［（４）検出部］
検出部８００は、一例として、基板５００ｅの眼球１側の面に設けられている。検出部８００は、ユーザの眼球１の向きである視線などの眼球情報を検出し、その眼球情報を制御部１０４（図２参照）に出力する。検出部８００は、一例として、受発光部と、受発光部の出力信号を処理する信号処理部とを含む。当該受発光部は、非可視光（たとえば赤外光）を眼球１に照射する発光素子と、該発光素子から射出され眼球１で反射された光を受光する受光素子）とを有する。当該受光素子としては、例えばフォトダイオード、複数の受光領域を有する分割フォトダイオード、イメージセンサ、イベント型のセンサ（アイセンシング用のセンサ）等を用いることができる。当該信号処理部は、上記受光素子の出力信号を処理し、視線の方向を算出する。

検出部８００が検出する眼球情報には、眼球１の瞳孔径が含まれることが好ましい。このとき、検出部８００は、照度センサを有することができる。検出部８００は、照度センサの出力に基づいて、眼球１の瞳孔２の瞳孔径を推定する。

詳述すると、一例として、あらかじめ照度と瞳孔径との対応関係を示すテーブルが、内蔵メモリに記憶されていてよい。検出部８００は、このテーブルを随時参照し、照度センサの出力に対応する瞳孔径を推定結果として出力する。当該テーブルは、例えば光源及びカメラを用いて、照度を段階的に変えたときの各照度での複数人の瞳孔径の平均値および中央値などを算出して得ることができる。

眼球情報には、偏向部５００ｆから眼球１の角膜頂点までの距離であるアイレリーフ、もしくは、眼球１の角膜頂点から眼球１の回転中心までの距離、またはその両方がさらに含まれてよい。このとき、眼球情報は、検出部８００により検出されてもよいし、画像表示装置１０が備えるメモリなどに記録されてもよい。

画像光生成部１００、導光板５００、および検出部８００は、一例として、同一の支持構造体（たとえば眼鏡フレーム）に一体的に設けられることができる。検出部８００は、当該支持構造体に一体的に設けられてもよいし、別体に設けられてもよい。以下、当該支持構造体の一例である眼鏡フレームがユーザの頭部に装着されていることを前提に説明を進める。

［（５）設計値］
装置の小型化を実現するための、導光板５００の好ましい設計値について図４を参照しつつ説明する。図４は、本技術の一実施形態に係る導光板５００と眼球１との相関関係を示す模式図である。

図４に示されるとおり、偏向部５００ｆが基板５００ｅの眼球１側に形成されている。導光板５００への画像光の入射角をφとする。偏向部５００ｆから眼球１の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬとする。眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心ＲＣまでの距離をｒとする。眼球１の瞳孔径をΦとする。基板５００ｅの厚さをｔとする。画像光が基板５００ｅ内を導光される方向（図４における上下方向）の偏向部５００ｆの長さをｗ１とする。このとき、次の式（１）、式（２）、および式（３）を満足することが好ましい。

ｔａｎθ＝Φ／（２＊ｒ） ・・・（１）

ｗ１＝２＊（Ｌ＋ｒ）ｔａｎθ ・・・（２）

２＊ｔ＊ｔａｎφ＞ｗ１ ・・・（３）

このとき、式（１）および式（２）から、次の式（４）を導くことができる。

ｗ１＝２＊（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ） ・・・（４）

さらに、式（３）および式（４）から、次の式（５）および式（６）を導くことができる。

２＊ｔ＊ｔａｎφ＞２＊（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ） ・・・（５）

ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ） ・・・（６）

したがって、式（６）を満足する導光板５００を備えていれば、画像表示装置１０の小型化を実現できる。眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒおよび瞳孔径Φは、個人差はあるものの、おおむねの値は定まっている。一方で、アイレリーフＬ、基板５００ｅの厚さｔ、および入射角φはコントロール可能である。

一方で、偏向部５００ｆが基板５００ｅの眼球１側の反対側に形成されているときの、導光板５００の好ましい値について図５を参照しつつ説明する。図５は、本技術の一実施形態に係る導光板５００と眼球１との相関関係を示す模式図である。

図５に示されるとおり、偏向部５００ｆが基板５００ｅの眼球１側の反対側に形成されている。

ユーザが視認する半画角（半分の画角）をθ０とする。基板５００ｅ内の画像光の画角をθ１とする。その他の記号は図４と同様である。

このとき、次の式（７）、式（８）、および式（９）を満足することが好ましい。

ｔａｎθ０＝Φ／（２＊ｒ） ・・・（７）

ｗ１＝２＊（Ｌ＋ｒ）ｔａｎθ０＋２＊ｔ＊ｔａｎθ１ ・・・（８）

２＊ｔ＊ｔａｎφ＞ｗ１ ・・・（９）

このとき、式（７）および式（８）から、次の式（１０）を導くことができる。

ｗ１＝２＊（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ）＋２＊ｔ＊ｔａｎθ１ ・・・（１０）

さらに、式（９）および式（１０）から、次の式（１１）、式（１２）、式（１３）、式（１４）、および式（１５）を導くことができる。

２＊ｔ＊ｔａｎφ＞２＊（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ）＋２＊ｔ＊ｔａｎθ１ ・・・（１１）

ｔ＊ｔａｎφ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ）＋ｔ＊ｔａｎθ１ ・・・（１２）

ｔ＊ｔａｎφ－ｔ＊ｔａｎθ１＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ） ・・・（１３）

ｔ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１）＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ） ・・・（１４）

ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１）） ・・・（１５）

したがって、式（１５）を満足する導光板５００を備えていれば、画像表示装置１０の小型化を実現できる。眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒおよび瞳孔径Φは、個人差はあるものの、おおむねの値は定まっている。一方で、アイレリーフＬ、基板５００ｅの厚さｔ、入射角φ、および基板５００ｅ内の画像光の画角はコントロール可能である。

本技術の効果について表１および表２を参照しつつ説明する。アイレリーフを同一にした場合の、実施例と比較例のそれぞれの値を表１に示す。なお、表１および表２において、瞳孔径は３ｍｍと定義した。

導光板５００への画像光の入射角φは、比較例と実施例のいずれも５５度である。

ユーザに視認させる画角は、比較例が±３０であるのに対して、実施例が±７．１となっている。基板５００ｅを薄くしたことにより、実施例は比較例に比べて画角が狭くなっている。しかし、本技術では、画像光生成部１００が、検出部８００が検出する眼球情報に基づいて、導光板５００へ出射する複数の画像光を切り替え可能に構成されている。そのため、本技術では、たとえば視線に応じて視認させる画角を変化させることができる。

アイレリーフＬは、比較例と実施例のいずれも１４ｍｍになっている。

本技術において考慮する必要がある、眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒは、９．４ｍｍと定義した。

画像光が基板５００ｅ内を導光される方向の偏向部５００ｆの長さｗ１は、比較例が１６．２ｍｍであるのに対して、実施例が６．０ｍｍとなっている。

基板５００ｅの厚さｔは、比較例が５．７ｍｍであるのに対して、実施例が２．１ｍｍとなっている。本技術によれば、基板５００ｅの厚さｔを半分以下にすることができる。これにより、画像光が基板５００ｅ内を導光される方向の偏向部５００ｆの長さｗ１も半分以下にすることができる。

次に、基板５００ｅの厚さを同一にした場合の、実施例と比較例のそれぞれの値を表２に示す。

導光板５００への画像光の入射角φは、比較例と実施例のいずれも５５度である。
ユーザに視認させる画角は、比較例が±３０であるのに対して、実施例が±７となっている。
本技術において考慮する必要がある、眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒは、１２ｍｍと定義した。
画像光が基板５００ｅ内を導光される方向の偏向部５００ｆの長さｗ１は、比較例と実施例のいずれも１６．２ｍｍとなっている。
基板５００ｅの厚さｔは、比較例と実施例のいずれも５．７ｍｍとなっている。
アイレリーフＬは、比較例が１４ｍｍであるのに対して、実施例が５３ｍｍとなっている。本技術によれば、アイレリーフＬの調整範囲を拡大できる。これにより、ユーザのまつ毛が基板５００ｅに当たることが防止できたり、眼鏡をかけたまま画像表示装置１０を装着することができたりする。

続いて、それぞれの構成要素の好ましい数値範囲について述べる。以下の非特許文献１および非特許文献２によると、眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒは、個人差があるが、９．４ｍｍが一般的であるとされている。

非特許文献１：Jim Schwiegerling著、「ＳＰＩＥフィールドガイド 視覚と眼の光学」、オプトロニクス社、２０１０年１２月１５日
非特許文献２：Fry G, Hill W、Center of rotation of the eye、Am J Optom Arch Am Acad Optom 1962、39:581-95

また、以下の非特許文献３によると、眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒは、１０．７８1±０．５６ｍｍ±１ＳＤ（１０．２２～１１．３４ｍｍ）と述べられている。この場合、±３ＳＤを考慮すると、眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒの最大範囲は、９．１～１２．４６ｍｍと想定できる。

したがって、眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒの範囲は、９．１～１２．４６ｍｍと定義することが好ましく、より好ましくは９．４～１１．３４ｍｍでありうる。

ヒトの瞳孔径Φは一般的に２．０～８．０ｍｍとされている。ただし、実際の映像で１ｃｄ／ｍ^２以下となる状況はほぼ無いため、ヒトの瞳孔径は、２．０～５．０ｍｍと定義することが好ましい。

基板５００ｅの一般的な屈折率が１．４であるとき、導光板５００への画像光の入射角φは４５．６度以上であることが好ましい。偏向部５００ｆがたとえばＨＯＥであるとき、露光を考慮すると、導光板５００への画像光の入射角φは５５度以上であることが好ましい。

これらの条件により、それぞれの構成要素の好ましい数値範囲は表３および表４のように示すことができる。表３は、偏向部５００ｆが基板５００ｅの眼球１側に形成されているときの、それぞれの構成要素の好ましい数値範囲を示す。表４は、偏向部５００ｆが基板５００ｅの眼球１側の反対側に形成されているときの、それぞれの構成要素の好ましい数値範囲を示す。

表３に示されるとおり、瞳孔径Φは、２～５ｍｍと定義することが好ましく、より好ましくは２．５ｍｍでありうる。
導光板５００への画像光の入射角φは、５５度であることが好ましい。
ユーザが視認する画角は、±６．３～±１１．２が好ましく、より好ましくは±５．７～±７．６でありうる。
アイレリーフＬは、１３ｍｍであることが好ましい。
眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒは、９．１～１２．４６ｍｍと定義することが好ましく、より好ましくは９．４～１２．４６ｍｍでありうる。
偏向部５００ｆの長さｗ１は、４．９～１０．２ｍｍが好ましく、より好ましくは５．１～６．０でありうる。
このとき、基板５００ｅの厚さｔは、０．２～３．６でありうる。より好ましいとき、基板５００ｅの厚さｔは、１．８～２．１でありうる。

表４に示されるとおり、瞳孔径Φは、想定される最小値が２～５ｍｍと定義することが好ましく、より好ましくは２．５ｍｍでありうる。
導光板５００への画像光の入射角φは、５５度であることが好ましい。
ユーザが視認する画角は、±６．３～±１１．３が好ましく、より好ましくは±５．７～±７．６でありうる。
アイレリーフＬは、１３ｍｍであることが好ましい。
眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒは、９．１～１２．４６ｍｍと定義することが好ましく、より好ましくは９．４～１２．４６ｍｍでありうる。
偏向部５００ｆの長さｗ１は、４．９～１１．９ｍｍが好ましく、より好ましくは５．５～６．６でありうる。
このとき、基板５００ｅの厚さｔは、０．２～４．２でありうる。より好ましいとき、基板５００ｅの厚さｔは、１．９～２．３でありうる。

本技術の第１の実施形態に係る画像表示装置について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。

［２．第２の実施形態（画像表示装置の例２）］
本技術の一実施形態に係る画像表示装置は、画像光生成部が出射する画像光の一部を遮光する遮光部をさらに備えていてよい。このことについて図６および図７を参照しつつ説明する。図６は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置２０の構成例を示す模式図である。図７は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置２０の構成例を示すブロック図である。図６および図７に示されるとおり、画像表示装置２０は、遮光部５００ｂをさらに備えている。

遮光部５００ｂには、レンズ５００ａを介して画像光Ｌ１，Ｌ２入射される。遮光部５００ｂは、入射される画像光のうち所定の画像光を透過し、所定の画像光を遮光する。遮光部５００ｂは、たとえば、画像光Ｌ１を透過し、画像光Ｌ２を遮光する。

遮光部５００ｂは、一例として、入射された画像光を画素毎または複数画素を含む画素ブロック毎に遮光可能な遮光マスク（たとえば遮光シャッター）、液晶素子（たとえば液晶パネル）およびＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）のいずれかを含んでよい。遮光部５００ｂは、制御部１０４により制御されることができる（図２参照）。より詳細には、遮光部５００ｂは、制御部１０４により、入射される画像光のうち所定の画像光を透過し、所定の画像光を遮光するように制御される。

遮光部５００ｂは、遮光度に空間的な分布を持たせることが可能であることが好ましい。これにより、たとえば、遮光される画像光Ｌ１，Ｌ２のエッジ部分の遮光度を低くすることができる。これにより、ユーザの眼球１に導光される画像光Ｌ１，Ｌ２の境界をぼかすことができる。その結果、画像をより自然な画像としてユーザに視認させることができる。

遮光部５００ｂは、画像光を時系列で遮光および遮光解除可能であることが好ましい。たとえば、遮光部５００ｂによる画像光遮光および遮光解除を時系列で行うことにより、必要に応じてユーザの視線誘導を行うようにしてもよい。

本技術の一実施形態に係る画像光生成部１００の処理について図８を参照しつつ説明する。図８は、本技術の一実施形態に係る画像光生成部１００の処理の一例を示すフローチャートである。画像光生成部１００は、たとえば、画像表示装置２０の電源スイッチがオンになったときに開始される。

最初のステップＳ２１では、制御部１０４が、画像光を生成する。具体的には、制御部１０４が、光源１０１および偏向器１０３を同期制御して、光源１０１から出射された光を偏向器１０３で偏向および走査して画像光を生成する。この結果、画像光がユーザの瞳孔２および水晶体３を介して網膜４に到達する。これにより、ユーザは、画像を視認できる。

次のステップＳ２２では、制御部１０４が、眼球情報を取得する。具体的には、制御部１０４が、検出部８００から眼球情報を取得する。

次のステップＳ２３では、制御部１０４が、眼球情報に基づいて、遮光部５００ｂを駆動する。具体的には、制御部１０４は、所定の画像光を透過させ、所定の画像光を遮光するように、遮光部５００ｂを駆動する。

次のステップＳ２４では、制御部１０４が、処理を継続するか否かを判断する。具体的には、制御部１０４は、一例として、画像表示装置２０の電源スイッチがオンのままのときに処理を継続すると判断し、該電源スイッチがオフになったときに処理を継続しないと判断する。ステップＳ２４での判断が肯定されるとステップＳ２１に移行し、否定されるとフローが終了する。

本技術の第２の実施形態に係る画像表示装置について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。

［３．第３の実施形態（画像表示装置の例３）］
本技術の一実施形態に係る画像表示装置は、偏向部５００ｆから眼球１の角膜頂点までの距離方向であるアイレリーフ方向に導光板５００を移動させる駆動部をさらに備えていてよい。このことについて図９および図１０を参照しつつ説明する。図９は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置３０の構成例を示す模式図である。図９に示されるとおり、駆動部（図示省略）は、偏向部５００ｆから眼球１の角膜頂点までの距離方向であるアイレリーフ方向（上下の矢印方向）に導光板５００を移動させることができる。これにより、導光板５００は適切な位置に配置されることができる。

図１０は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置３０の構成例を示すブロック図である。図１０に示されるとおり、画像表示装置３０は、駆動部５００ｇを備えることができる。駆動部ｇは、偏向部５００ｆから眼球１の角膜頂点までの距離方向であるアイレリーフ方向に導光板５００を移動させることができる。

本技術の第３の実施形態に係る画像表示装置について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。

［４．第４の実施形態（画像表示装置の例４）］
本技術の一実施形態に係る画像表示装置は、画像光により構成されるキャリブレーション画像に対するユーザ操作に基づき、ユーザの基準位置からのずれを取得するキャリブレーション部をさらに備えていてよい。このことについて図１１を参照しつつ説明する。図１１は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置４０の構成例を示すブロック図である。図１１に示されるとおり、画像表示装置４０は、キャリブレーション部５００ｈを備えることができる。キャリブレーション部５００ｈは、画像光により構成されるキャリブレーション画像に対するユーザ操作に基づき、ユーザの基準位置からのずれを取得する。

このずれを取得する手段は特に限定されない。たとえば、画像表示装置４０は、所定の指示マークが描かれているキャリブレーション画像をユーザに表示する。画像表示装置４０は、この指示マークを移動させることで、ユーザの眼球の向きである視線を誘導する。ユーザは、眼球を動かしたり、頭の向きを動かしたりするなどのユーザ操作を行う。キャリブレーション部５００ｈは、このユーザ操作に基づいて、ユーザの基準位置からのずれを取得する。これにより、たとえば画像表示装置４０が表示する画像を外界の風景に重畳させるときに、位置ずれを抑制できる。

本技術の第４の実施形態に係る画像表示装置について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。

［５．第５の実施形態（画像表示装置の例５）］
本技術の一実施形態に係る画像表示装置は、偏向部５００ｆから眼球１の角膜頂点までの距離であるアイレリーフＬ、もしくは、眼球１の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離ｒ、またはその両方を取得するセンサ部をさらに備えていてよい。このことについて図１２を参照しつつ説明する。図１２は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置５０の構成例を示すブロック図である。図１２に示されるとおり、画像表示装置５０は、センサ部５００ｉを備えることができる。センサ部５００ｉは、偏向部５００ｆから眼球１の角膜頂点までの距離であるアイレリーフＬ、もしくは、眼球１の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離ｒ、またはその両方を取得する。センサ部５００ｉは、たとえば加速度センサ、角速度センサなどでありうる。

本技術の第５の実施形態に係る画像表示装置について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。

［６．第６の実施形態（導光板の例）］
本技術は、入射された画像光を全反射して導光する基板と、前記画像光を眼球の回転中心に集光する偏向部と、眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、前記偏向部は、前記眼球情報に基づいて切り替えられた画像光を前記眼球の回転中心に集光する、導光板を提供する。

本技術の一実施形態に係る導光板について、再び図１を参照しつつ説明する。図１に示されるとおり、導光板５００は、基板５００ｅと、偏向部５００ｆと、検出部８００と、を備えている。

基板５００ｅは、入射された画像光を全反射して導光する。偏向部５００ｆは、画像光を眼球１の回転中心に集光する。検出部８００は、眼球１に関する情報である眼球情報を検出する。偏向部５００ｆは、前記眼球情報に基づいて切り替えられた画像光を眼球１の回転中心に集光する。

偏向部５００ｆが基板５００ｅの眼球１側に形成されているときの、導光板５００の好ましい値について、再び図４を参照しつつ説明する。図４に示されるとおり、偏向部５００ｆが基板５００ｅの眼球１側に形成されている。導光板５００への画像光の入射角をφとする。偏向部５００ｆから眼球１の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬとする。眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離をｒとする。眼球１の瞳孔径をΦとする。基板５００ｅの厚さをｔとする。画像光が基板５００ｅ内を導光される方向の偏向部５００ｆの長さをｗ１とする。

このとき、次の式（１）、式（２）、および式（３）を満足することが好ましい。

ｔａｎθ＝Φ／（２＊ｒ） ・・・（１）

ｗ１＝２＊（Ｌ＋ｒ）ｔａｎθ ・・・（２）

２＊ｔ＊ｔａｎφ＞ｗ１ ・・・（３）

このとき、式（１）および式（２）から、次の式（４）を導くことができる。

ｗ１＝２＊（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ） ・・・（４）

さらに、式（３）および式（４）から、次の式（５）および式（６）を導くことができる。

２＊ｔ＊ｔａｎφ＞２＊（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ） ・・・（５）

ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ） ・・・（６）

したがって、式（６）を満足する導光板５００を備えていれば、画像表示装置１０の小型化を実現できる。眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒおよび瞳孔径Φは、個人差はあるものの、おおむねの値は定まっている。一方で、アイレリーフＬ、基板５００ｅの厚さｔ、および入射角φはコントロール可能である。

一方で、偏向部５００ｆが基板５００ｅの眼球１側の反対側に形成されているときの、導光板５００の好ましい値について、再び図５を参照しつつ説明する。図５に示されるとおり、偏向部５００ｆが基板５００ｅの眼球１側の反対側に形成されている。

ユーザが視認する半画角（半分の画角）をθ０とする。基板５００ｅ内の画像光の画角をθ１とする。その他の記号は図４と同様である。

このとき、次の式（７）、式（８）、および式（９）を満足することが好ましい。

ｔａｎθ０＝Φ／（２＊ｒ） ・・・（７）

ｗ１＝２＊（Ｌ＋ｒ）ｔａｎθ０＋２＊ｔ＊ｔａｎθ１ ・・・（８）

２＊ｔ＊ｔａｎφ＞ｗ１ ・・・（９）

このとき、式（７）および式（８）から、次の式（１０）を導くことができる。

ｗ１＝２＊（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ）＋２＊ｔ＊ｔａｎθ１ ・・・（１０）

さらに、式（９）および式（１０）から、次の式（１１）、式（１２）、式（１３）、式（１４）、および式（１５）を導くことができる。

２＊ｔ＊ｔａｎφ＞２＊（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ）＋２＊ｔ＊ｔａｎθ１ ・・・（１１）

ｔ＊ｔａｎφ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ）＋ｔ＊ｔａｎθ１ ・・・（１２）

ｔ＊ｔａｎφ－ｔ＊ｔａｎθ１＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ） ・・・（１３）

ｔ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１）＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ） ・・・（１４）

ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１）） ・・・（１５）

したがって、式（１５）を満足する導光板５００を備えていれば、画像表示装置１０の小型化を実現できる。眼球１の角膜頂点から眼球の回転中心までの距離ｒおよび瞳孔径Φは、個人差はあるものの、おおむねの値は定まっている。一方で、アイレリーフＬ、基板５００ｅの厚さｔ、入射角φ、および基板５００ｅ内の画像光の画角はコントロール可能である。

本技術の第６の実施形態に係る導光板について説明した上記の内容は、技術的な矛盾が特にない限り、本技術の他の実施形態に適用できる。

なお、本技術に係る実施形態は、上述した各実施形態及に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

また、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
［１］
画像光を生成する画像光生成部と、
前記画像光をユーザの眼球に導光する導光板と、
眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、
前記画像光生成部は、前記眼球情報に基づいて、前記導光板へ出射する複数の画像光を切り替え可能に構成されており、
前記導光板は、
入射された前記画像光を全反射して導光する基板と、
前記画像光を前記眼球の回転中心に集光する偏向部と、を少なくとも有している、画像表示装置。
［２］
前記眼球情報には、視線情報が含まれる、
［１］に記載の画像表示装置。
［３］
前記眼球情報には、前記眼球の瞳孔径が含まれる、
［１］または［２］に記載の画像表示装置。
［４］
前記眼球情報には、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフ、もしくは、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離、またはその両方がさらに含まれる、
［１］または［２］に記載の画像表示装置。
［５］
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、
前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、
前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、
前記眼球の瞳孔径をΦ、
前記基板の厚さをｔ、として、
前記偏向部が前記基板の前記眼球側に形成されているとき、次の式（６）を満足する、
［１］から［４］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ） ・・・（６）
［６］
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、
前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、
前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、
前記眼球の瞳孔径をΦ、
前記基板の厚さをｔ、
前記基板内の前記画像光の画角をθ１として、
前記偏向部が前記基板の前記眼球側の反対側に形成されているとき、次の式（１５）を満足する、
［１］から［５］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１）） ・・・（１５）
［７］
前記偏向部は、前記画像光を前記眼球の回転中心に回折する回折光学素子である、
［１］から［６］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
［８］
前記偏向部は、ホログラフィック回折格子である、
［１］から［７］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
［９］
前記偏向部は、表面レリーフ型回折格子である、
［１］から［８］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
［１０］
前記偏向部は、前記画像光を前記眼球の回転中心に反射する反射光学素子である、
［１］から［９］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
［１１］
前記画像光生成部が出射する前記画像光の一部を遮光する遮光部をさらに備えている、
［１］から［１０］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
［１２］
前記遮光部は、前記画像光の遮光度に空間的な分布を有している、
［１１］に記載の画像表示装置。
［１３］
前記遮光部は、前記画像光を時系列で遮光および遮光解除可能に構成されている、
［１１］または［１２］に記載の画像表示装置。
［１４］
前記遮光部は、遮光位置が可変なマスクである、
［１１］から［１３］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
［１５］
前記遮光部は、液晶素子である、
［１１］から［１４］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
［１６］
前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離方向であるアイレリーフ方向に前記導光板を移動させる駆動部をさらに備えている、
［１］から［１５］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
［１７］
前記画像光により構成されるキャリブレーション画像に対するユーザ操作に基づき、ユーザの基準位置からのずれを取得するキャリブレーション部をさらに備えている、
［１］から［１６］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
［１８］
前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフ、もしくは、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離、またはその両方を取得するセンサ部をさらに備えている、
［１］から［１７］のいずれか一つに記載の画像表示装置。
［１９］
入射された画像光を全反射して導光する基板と、
前記画像光を眼球の回転中心に集光する偏向部と、
眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、
前記偏向部は、前記眼球情報に基づいて切り替えられた画像光を前記眼球の回転中心に集光する、導光板。
［２０］
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、
前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、
前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、
前記眼球の瞳孔径をΦ、
前記基板の厚さをｔとして、
前記偏向部が前記基板の前記眼球側に形成されているとき、次の式（６）を満足する、
［１９］に記載の導光板。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ） ・・・（６）
［２１］
前記導光板への前記画像光の入射角をφ、
前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、
前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、
前記眼球の瞳孔径をΦ、
前記基板の厚さをｔ、
前記基板内の前記画像光の画角をθ１として、
前記偏向部が前記基板の前記眼球側の反対側に形成されているとき、次の式（１５）を満足する、
［１９］または［２０］に記載の導光板。
ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１）） ・・・（１５）

１０～５０ 画像表示装置
１００ 画像光生成部
１０１ 光源
１０２ 光源駆動部
１０３ 偏向器
１０４ 制御部
５００ 導光板
５００ａ レンズ
５００ｂ 遮光部
５００ｄ 入射部
５００ｅ 基板
５００ｆ 偏向部
５００ｇ 駆動部
５００ｈ キャリブレーション部
５００ｉ センサ部
８００ 検出部
１ 眼球
２ 瞳孔
３ 水晶体
４ 網膜
ＲＣ 回転中心

Claims (20)

1. 画像光を生成する画像光生成部と、
   前記画像光をユーザの眼球に導光する導光板と、
   眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、
   前記画像光生成部は、前記眼球情報に基づいて、前記導光板へ出射する複数の画像光を切り替え可能に構成されており、
   前記導光板は、
   入射された前記画像光を全反射して導光する基板と、
   前記画像光を前記眼球の回転中心に集光する偏向部と、を少なくとも有している、画像表示装置。
2. 前記眼球情報には、視線情報が含まれる、
   請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記眼球情報には、前記眼球の瞳孔径が含まれる、
   請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記眼球情報には、前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフ、もしくは、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離、またはその両方がさらに含まれる、
   請求項１に記載の画像表示装置。
5. 前記導光板への前記画像光の入射角をφ、
   前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、
   前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、
   前記眼球の瞳孔径をΦ、
   前記基板の厚さをｔ、として、
   前記偏向部が前記基板の前記眼球側に形成されているとき、次の式（６）を満足する、
   請求項１に記載の画像表示装置。
   ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ） ・・・（６）
6. 前記導光板への前記画像光の入射角をφ、
   前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、
   前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、
   前記眼球の瞳孔径をΦ、
   前記基板の厚さをｔ、
   前記基板内の前記画像光の画角をθ１として、
   前記偏向部が前記基板の前記眼球側の反対側に形成されているとき、次の式（１５）を満足する、
   請求項１に記載の画像表示装置。
   ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊（ｔａｎφ－ｔａｎθ１）） ・・・（１５）
7. 前記偏向部は、前記画像光を前記眼球の回転中心に回折する回折光学素子である、
   請求項１に記載の画像表示装置。
8. 前記偏向部は、ホログラフィック回折格子である、
   請求項１に記載の画像表示装置。
9. 前記偏向部は、表面レリーフ型回折格子である、
   請求項１に記載の画像表示装置。
10. 前記偏向部は、前記画像光を前記眼球の回転中心に反射する反射光学素子である、
    請求項１に記載の画像表示装置。
11. 前記画像光生成部が出射する前記画像光の一部を遮光する遮光部をさらに備えている、
    請求項１に記載の画像表示装置。
12. 前記遮光部は、前記画像光の遮光度に空間的な分布を有している、
    請求項１１に記載の画像表示装置。
13. 前記遮光部は、前記画像光を時系列で遮光および遮光解除可能に構成されている、
    請求項１１に記載の画像表示装置。
14. 前記遮光部は、遮光位置が可変なマスクである、
    請求項１１に記載の画像表示装置。
15. 前記遮光部は、液晶素子である、
    請求項１１に記載の画像表示装置。
16. 前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離方向であるアイレリーフ方向に前記導光板を移動させる駆動部をさらに備えている、
    請求項１に記載の画像表示装置。
17. 前記画像光により構成されるキャリブレーション画像に対するユーザ操作に基づき、ユーザの基準位置からのずれを取得するキャリブレーション部をさらに備えている、
    請求項１に記載の画像表示装置。
18. 前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフ、もしくは、前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離、またはその両方を取得するセンサ部をさらに備えている、
    請求項１に記載の画像表示装置。
19. 入射された画像光を全反射して導光する基板と、
    前記画像光を眼球の回転中心に集光する偏向部と、
    眼球に関する情報である眼球情報を検出する検出部と、を備えており、
    前記偏向部は、前記眼球情報に基づいて切り替えられた画像光を前記眼球の回転中心に集光する、導光板。
20. 前記導光板への前記画像光の入射角をφ、
    前記偏向部から前記眼球の角膜頂点までの距離であるアイレリーフをＬ、
    前記眼球の角膜頂点から前記眼球の回転中心までの距離をｒ、
    前記眼球の瞳孔径をΦ、
    前記基板の厚さをｔとして、
    前記偏向部が前記基板の前記眼球側に形成されているとき、次の式（６）を満足する、
    請求項１９に記載の導光板。
    ｔ＞（Ｌ＋ｒ）＊Φ／（２＊ｒ＊ｔａｎφ） ・・・（６）