WO2021192774A1

WO2021192774A1 - 表示装置

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Publication number: WO2021192774A1
Application number: PCT/JP2021/006533
Authority: WO
Inventors: 貴晴鈴木
Original assignee: ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2021-09-30
Also published as: EP4102831A4; CN115280762A; EP4102831A1; KR20220158715A

Abstract

本開示の表示装置は、接眼光学装置４０；画像形成装置２０、及び、画像形成装置２０から入射された画像を接眼光学装置４０へと出射する転送光学装置３０を備えた画像表示装置１０；並びに、画像表示装置１０を載置する載置部１００を備えており、接眼光学装置４０と画像表示装置１０とは、空間的に分離して配置されており、接眼光学装置４０は、転送光学装置３０からの画像を観察者７０の網膜に結像させ、観察者７０の網膜に結像される画像の水平方向、垂直方向、奥行き方向に相当する載置部１００の移動方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向としたとき、載置部１００は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の内の少なくとも１方向に画像表示装置１０を移動可能である。

Description

表示装置

　本開示は、表示装置に関する。

　観察者の頭部に装着する頭部装着型の画像表示装置が、例えば、特開２００５－３０９２６４号公報から周知である。この特許公開公報に開示された画像表示装置１は、観察者の頭部に装着される頭部装着部６と、観察者の身体に携帯される身体携帯部７とから構成されている。頭部装着部６には、転送光学系５を構成する凸レンズ８と、方位・距離検出系の一部とが設けられている。頭部装着部６には、赤外ＬＥＤから構成された発光部Ｒ、凸レンズ８を移動させるアクチュエータ２７及び駆動回路２８が備えられている。

特開２００５－３０９２６４号公報

　ところで、上記の特許公開公報に開示された技術にあっては、頭部装着部６に備えられた発光部Ｒ、アクチュエータ２７及び駆動回路２８には電源（電池）が必要とされるので、頭部装着部６の質量や大きさの増加等、観察者に負担が強いられる構造である。仮に、発光部Ｒ、アクチュエータ２７及び駆動回路２８を取り除き、頭部装着部６に凸レンズ８のみを搭載することを想定した場合、観察者が動くと、身体携帯部と頭部装着部との位置関係が崩れてしまい、投影された画像が観察者の瞳から外れる結果、画像を観察することが困難になるという問題が発生する。

　従って、本開示の目的は、観察者に負担を強いることの無い構成、構造を有する表示装置を提供することにある。

　上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、
　接眼光学装置、
　画像形成装置、及び、画像形成装置から入射された画像を接眼光学装置へと出射する転送光学装置を備えた画像表示装置、並びに、
　画像表示装置を載置する載置部、
を備えており、
　接眼光学装置と画像表示装置とは、空間的に分離して配置されており、
　接眼光学装置は、転送光学装置からの画像を観察者の網膜に結像させ、
　観察者の網膜に結像される画像の水平方向をζ方向、画像の垂直方向をη方向、画像の奥行き方向をξ方向とし、ζ方向に相当する載置部の移動方向をＸ方向、η方向に相当する載置部の移動方向をＹ方向、ξ方向に相当する載置部の移動方向をＺ方向としたとき、載置部は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の内の少なくとも１方向に画像表示装置を移動可能である。

図１は、実施例１の表示装置の概念図である。図２は、実施例１の表示装置を構成する接眼光学装置を装着した観察者を正面から眺めた模式図である。図３は、実施例１の表示装置を構成する載置部等の斜視図である。図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、実施例１の表示装置における画像形成装置の概念図である。図５は、受光部における位置検出光を示す概念図である。図６は、実施例３の表示装置の概念図である。図７Ａ及び図７Ｂは、実施例３の表示装置を室内で使用している状態、及び、座席の背の背面に画像表示装置を配設した模式図である。図８は、実施例３の画像表示装置をオートバイに搭載した例を説明するための図である。図９は、実施例４の表示装置の概念図である。図１０は、網膜直描による画像の観察を実現するための接眼光学装置等の概念図である。図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、観察者の瞳に入射する光を概念的に示す図である。

　以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の表示装置、全般に関する説明
２．実施例１（本開示の表示装置）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１～実施例２の変形）
５．実施例４（実施例１～実施例３の変形）
６．その他

〈本開示の表示装置、全般に関する説明〉
　以下の説明において、画像形成装置から出射された光を、便宜上、『画像形成光』と呼び、画像形成装置の中心から出射された光を、便宜上、『画像形成中心光』と呼び、光源（後述する）から出射された光を、便宜上、『位置検出光』と呼び、光源の中心から出射された光を、便宜上、『位置検出中心光』と呼ぶ。

　本開示の表示装置において、載置部は、少なくともＸ方向及びＺ方向に画像表示装置を移動可能である形態とすることができる。そして、この場合、表示装置は、接眼光学装置の位置を検出する第１位置検出装置を備えており、第１位置検出装置によって得られた観察者の位置情報（観察者の瞳の位置情報や観察者の頭部の位置情報を含み、以下においても同様）あるいは接眼光学装置の位置情報に基づき、載置部は画像表示装置を移動させる形態とすることができる。更には、第１位置検出装置は、カメラ（撮像装置）、又は、ＴＯＦ（Time Of Flight）センサ［即ち、ＴＯＦ方式の距離測定装置、あるいは、インダイレクト（間接）ＴＯＦ方式の距離測定装置］を備えている形態とすることができる。

　上記の各種好ましい形態を含む本開示の表示装置において、画像表示装置は、更に、転送光学装置・制御装置を備えており、転送光学装置・制御装置は、画像形成装置から出射された画像が接眼光学装置に到達するように転送光学装置を制御する形態とすることができる。そして、この場合、画像表示装置は、更に、接眼光学装置の位置を検出する第２位置検出装置を備えており、第２位置検出装置によって検出された接眼光学装置の位置情報に基づき、転送光学装置・制御装置は、画像形成装置から出射された画像が接眼光学装置に到達するように転送光学装置を制御する形態とすることができる。

　更には、以上に説明した各種好ましい形態を含む本開示の表示装置において、転送光学装置は可動ミラーを備えている形態とすることができる。

　このように、画像の投射角度を制御して最終的に画像を観察者の網膜に結像させための転送光学装置は可動ミラーから成る形態とすることができるが、具体的には、例えば、２つのガルバノミラーの組合せから構成されている形態とすることができる。即ち、転送光学装置から接眼光学装置に向かう光（画像形成光）をＸ方向及び／又はＹ方向に移動させるために、転送光学装置として、例えば、２方向に可動な可能なミラー（具体的には、２つのガルバノミラーの組合せ）以外にも、２軸のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを含む２軸のジンバルミラーを挙げることができる。

　眼の解像度は高く、転送光学装置を接眼光学装置の動きに追従させる際に高分解能で追従させないと、観察される画像が振動し、観察に堪えなくなる。従って、観察者の網膜に結像した画像が動く変位量（振動量）が、例えば、８０μｍ以下となるように、転送光学装置を動きを制御する必要がある。そのためには、転送光学装置を動かす機構を、バックラッシュや角速度変動が無い駆動伝達系とすることが好ましく、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）やハーモニックドライブ（登録商標）、クラウンギア、トラクションドライブ、超音波モータ等の角速度変動の無い駆動機構が適している。また、本開示の表示装置を自動車やオートバイ等の車両に取り付けるといった振動する環境で使用する場合、ＶＣＭやハーモニックドライブ、トラクションドライブ等の応答性に優れた駆動機構が一層適している。転送光学装置をギアによって動かす方式は、バックラッシュや駆動ロス、歯当たり等があるため、適しているとは云い難い。

　通常、眼鏡等に取り付けられた接眼光学装置に転送光学装置を追従させる場合、振幅３０ｍｍ、４Ｈｚの応答性が確保できればよい。一方、車両等の振動する環境での表示装置の使用にあっては、振幅２ｍｍ、１００Ｈｚの応答性を確保できることが好ましい。それ故、１００Ｈｚ以上の画像更新速度や、画像表示装置から離れた位置での８０μｍ以下の動きを認識できる解像度、追従性が、画像形成装置、第２位置検出装置、転送光学装置には要求される。

　更には、以上に説明した各種好ましい形態を含む本開示の表示装置において、載置部に対して接眼光学装置は移動可能である形態とすることができる。

　載置部は、具体的には、転送光学装置を載置する載置テーブルを備えており、更に、例えば、載置テーブルをＸ方向に移動させるＸ方向移動機構、載置テーブルをＺ方向に移動させるＺ方向移動機構、及び、載置テーブルに載置された転送光学装置をＹ方向に移動させるＹ方向移動機構の内の少なくとも１種類の移動機構を備えている形態とすることができる。即ち、載置部は、最大、３軸の移動機構を備えている。更には、載置テーブルに載置された転送光学装置をＸ方向と平行に延びる軸線（Ｘ軸と呼ぶ）を中心として回動させるＸ方向回動機構、載置テーブルに載置された転送光学装置をＺ方向と平行に延びる軸線（Ｚ軸と呼ぶ）を中心として回動させるＺ方向回動機構、及び、載置テーブルに載置された転送光学装置をＹ方向と平行に延びる軸線（Ｙ軸と呼ぶ）を中心として回動させるＹ方向回動機構の内の少なくとも１種類の回動機構を備えている形態とすることもできる。即ち、載置部は、最大、３軸の回動機構を備えている。Ｘ方向移動機構及びＺ方向移動機構のそれぞれは、例えば、載置部に配設されたモータと、載置部に配設された第１ガイド部と、載置テーブルに取り付けられ、第１ガイド部に沿って自在に滑動する第２ガイド部とから構成されている形態とすることができる。Ｘ方向移動機構にあっては、モータの回動は第１ガイド部に伝えられ、第１ガイド部の動きによって、第１ガイド部に滑動自在に取り付けられた第２ガイド部は、第１ガイド部に沿ってＸ方向に自在に滑動（移動）し、載置テーブル及び転送光学装置をＸ方向に移動させる。同様に、Ｚ方向移動機構にあっては、モータの回動は第１ガイド部に伝えられ、第１ガイド部の動きによって、第１ガイド部に滑動自在に取り付けられた第２ガイド部は、第１ガイド部に沿ってＺ方向に自在に滑動（移動）し、載置テーブル及び転送光学装置をＺ方向に移動させる。Ｙ方向移動機構は、例えば、載置テーブルに配設されたモータと、載置テーブルに配設され、転送光学装置を取り付けたガイド部と、モータとガイド部とを結ぶ伝達機構から構成されている形態とすることができる。Ｙ方向移動機構にあっては、モータの回動は伝達機構を介してガイド部に伝えられ、ガイド部の動きによって、ガイド部に取り付けられた転送光学装置はＹ方向に沿って自在に滑動（移動）する。

　更には、以上に説明した各種好ましい形態を含む本開示の表示装置において、接眼光学装置は観察者に装着される形態とすることができ、この場合、接眼光学装置は、ホログラムレンズを備えている形態とすることができる。尚、接眼光学装置は観察者から離れた所に配置される（即ち、接眼光学装置は観察者に装着されていない）形態とすることもできる。

　また、接眼光学装置と画像表示装置とは相対的に移動可能である形態とすることができる。即ち、画像表示装置は、観察者から離れた所に配置され、あるいは又、観察者の頭部とは離れた観察者の部位に配置されている形態とすることができる。後者の場合、限定するものではないが、例えば、画像表示装置は、観察者の頭部とは離れた観察者の手首等の部位にウエアラブル・デバイスとして装着される。あるいは又、画像表示装置は、パーソナルコンピュータに配置され、あるいは又、パーソナルコンピュータに接続された状態で配置されている。あるいは又、画像表示装置は、後述するように、外部の設備等に配設されている。

　このように、接眼光学装置と画像表示装置とは空間的に分離して配置されているが、具体的には、接眼光学装置と画像表示装置とは、相互に分離して配置されており、一体的に接続されていない。

　接眼光学装置は、上述したとおり、ホログラム素子を備えている形態とすることができるし、あるいは又、接眼光学装置は、回折光学部材を備えている形態とすることができるし、あるいは又、接眼光学装置は、集光部材及び偏向部材を備えている形態とすることができる。接眼光学装置をホログラム素子から構成する場合、ホログラム素子は集光機能を有していてもよい。画像形成装置から出射された画像形成光は、ほぼ平行光の状態で転送光学装置に入射し、転送光学装置から接眼光学装置へと出射されるが、観察者の瞳孔が接眼光学装置の焦点に位置になるように、接眼光学装置は配置されている。

　また、接眼光学装置は、位置検出光に対する集光特性に波長依存性を有する構成とすることができる。即ち、例えば位置検出光を赤外線から構成する場合、赤外線は、接眼光学装置の集光特性の影響を受けない構成、あるいは又、接眼光学装置の集光特性の影響を殆ど受けない構成とすることが好ましい。即ち、例えば、接眼光学装置をホログラム素子から構成する場合、位置検出光を構成する赤外線は、ホログラム素子によって集光されないか、あるいは又、集光されても僅かである構成とすることが好ましい。ホログラム素子は、周知の構成、構造とすることができる。

　更には、以上に説明した各種好ましい形態を含む本開示の表示装置（以下、これらを総称して、『本開示の表示装置等』と呼ぶ場合がある）において、転送光学装置・制御装置によって、転送光学装置は、観察者の網膜に結像される画像の水平方向（ζ方向）及び垂直方向（η方向）に沿った、観察者の網膜への画像投影制御を行う形態とすることができる。即ち、転送光学装置は、接眼光学装置に向かう光（画像形成光）をＸ方向又はＹ方向に移動させる制御を行う形態とすることができる。

　本開示の表示装置等において、第２位置検出装置は、
　光源、
　第１光路合成部、
　第２光路合成部、及び、
　受光部、
を具備しており、
　画像形成装置から出射された画像（画像形成光）は、第２光路合成部、転送光学装置、接眼光学装置を経由して、観察者の網膜に結像され、
　光源から出射された光（位置検出光）は、第１光路合成部、第２光路合成部、転送光学装置を経由して接眼光学装置に到達し、接眼光学装置によって転送光学装置へと戻され、転送光学装置及び第２光路合成部を経由して第１光路合成部に入射し、光源とは異なる方向に第１光路合成部から出射され、受光部に入射する構成とすることができる。

　光源は、アイセーフ波長帯（例えば、１．５５μｍ前後の波長）の赤外線を出射する構成とすることができる。第１光路合成部から受光部に入射した光（位置検出光）の受光部への入射位置が所定の位置（基準位置）からズレた場合、ズレを無くすように、転送光学装置・制御装置は転送光学装置の位置を制御する構成とすることができる。ところで、受光部に戻る位置検出光の光量が多い程、位置検出分解能を上げることができる。その一方で、接眼光学装置の位置検出のために、平行光に近い光を観察者の目の付近に向けて照射するため、位置検出光の光量は、安全を考慮した上で、上限を決める必要がある。瞳孔や網膜に対する被爆限界は位置検出光の波長に依存しており、アイセーフ波長帯で最も許容光量が大きい。このアイセーフ波長帯の光は、水分子の存在下、減衰する性質があり、網膜に届かないためである。以上の理由により、位置検出光の波長帯をアイセーフ波長帯とすることで、高い安全性と高い位置検出分解能を達成することができる。同様の理由で、地表付近の太陽光の強度が弱い波長帯でもあるため、第２位置検出装置は外光の影響を受け難いという利点もある。

　また、第２位置検出装置を構成する光源から出射され、第１光路合成部に入射する光（位置検出光）は発散光である構成とすることができる。

　受光部は、光源と光学的に共役な位置よりも第１光路合成部に近い位置（インフォーカス側）に配置されている構成とすることができる。即ち、受光部から第１光路合成部までの光学的距離（位置検出中心光の光路における媒質の空間的な距離と媒質の屈折率の積の総和であり、受光部と第１光路合成部との間にレンズが配置されている場合にはレンズの焦点距離も考慮する）は、光源から第１光路合成部までの光学的距離（位置検出中心光の光路における媒質の空間的な距離と媒質の屈折率の積の総和であり、光源と第１光路合成部との間にレンズが配置されている場合にはレンズの焦点距離も考慮する）よりも短い。また、位置検出光のビームウエスト位置（スポット径が最小となる位置）よりも受光部を第１光路合成部に近い位置（インフォーカス側）に配置することで、異物耐性の向上を図ることができる。

　受光部は、動作原理によって、非分割型と分割型の２つに分けられる。前者は、フォトダイオードの表面抵抗値の変化を応用して位置検出光の位置を検出する位置検出素子である。光量に応じて表面抵抗値が変化する原理を用いて、位置検出光の位置を検出する。後者は、複数（例えば、４つ）にエリア分割されたフォトダイオードの電圧を比較することで位置検出光の位置を検出する。エリア分割ではなく、複数のフォトダイオードから構成することもできる。いずれもアナログ出力のため、理論的には位置検出分解能は無限小となる。以上のとおり、受光部（接眼光学装置の位置を検出する装置あるいは素子）は、位置検出素子（Position Sensitive Detector，ＰＳＤ）、多分割フォトダイオード、又は、複数のフォトダイオードから構成されている構成とすることができる。

　接眼光学装置には、位置表示手段（位置被検出手段）、具体的には、再帰性反射素子が取り付けられている形態とすることができる。再帰性反射素子として、具体的には、再帰性反射シートを含む再帰性反射マーカーやコーナーキューブプリズムを挙げることができる。コーナーキューブプリズムとは、光が反射する性質を有する３枚の平面の板を互いに直角に組み合わせ、立方体の頂点型にした装置である。プリズムの数が１つであるため面内のバラツキがないこと、反射率を上げ易いため、戻り光の光量を増やし、解像度を上げることができるといった利点がある。また、小型のコーナーキューブプリズムが複数並んだコーナーキューブアレイを用いれば、再帰性反射素子の厚さを薄くすることができ、接眼光学装置への取付け自由度が増える。

　接眼光学装置は、限定するものではないが、支持部材に取り付けられ、あるいは又、支持部材に貼り付けられ、あるいは又、支持部材に支持部材と一体となって設けられている。透明なプラスチック材料から支持部材を構成する場合、プラスチック材料として、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、酢酸セルロース等のセルロースエステル、ポリフッ化ビニリデンあるいはポリテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体等のフッ素ポリマー、ポリオキシメチレン等のポリエーテル、ポリアセタール、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、メチルペンテンポリマー等のポリオレフィン、ポリアミドイミドあるいはポリエーテルイミド等のポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフッ化ビニリデン、テトラアセチルセルロース、ブロム化フェノキシ、ポリアリレート、ポリスルフォン等を挙げることができる。ガラスから支持部材を構成する場合、ガラスとして、ソーダライムガラス、白板ガラス等の透明なガラスを挙げることができる。

　本開示の表示装置等において、第１位置検出装置によって、又は、第２位置検出装置によって、又は、第１位置検出装置及び第２位置検出装置によって検出された観察者の位置情報あるいは接眼光学装置の位置情報に基づき、画像表示装置に備えられた制御部は、画像形成装置における画像の形成を制御する形態とすることができる。加えて、画像表示装置に備えられた制御部は、載置部による画像表示装置の移動を制御する形態とすることができる。

　本開示の表示装置等にあっては、第１位置検出装置を構成するカメラを用いて、再帰性反射素子の大きさや再帰性反射素子までの距離を測定することができる。第１位置検出装置を構成するカメラは、表示装置の使用開始時、接眼光学装置の位置を特定するための粗調整用としても用いることができる。即ち、表示装置の使用開始時、接眼光学装置の位置を、第１位置検出装置を構成するカメラで探し、載置部の位置を調整する形態とすることができる。更には、その後、受光部が位置検出光を受光し始めたならば、第２位置検出装置によって転送光学装置を微調整する形態とすることができる。あるいは又、表示装置の使用開始時、転送光学装置の走査に基づき接眼光学装置の位置を探し、受光部が位置検出光を受光し始めたならば、載置部の位置を調整し、更には、第２位置検出装置によって転送光学装置を微調整する形態とすることもできる。

　場合によっては、第２位置検出装置は第１位置検出装置を兼ねていてもよい。即ち、第２位置検出装置を構成する光源を高周波で強度変調し、接眼光学装置に衝突し反射してくる位置検出光を受光部で受光し、パルス波の位相遅れ時間等からターゲット（接眼光学装置）までの距離を求める。具体的には、位置検出光をメガヘルツ乃至ギガヘルツのオーダーで変調し、受光部が出力する信号を変調帯域相当の高域成分（接眼光学装置までの距離を検出するための帯域）とキロヘルツ以下の低域成分（接眼光学装置の位置を検出するための帯域）に分けて信号処理することで、部品点数や再帰性反射素子の数を増やすことなく、接眼光学装置の位置を求めることができる。

　本開示の表示装置等にあっては、第２位置検出装置によって検出された接眼光学装置の位置情報に基づき、転送光学装置・制御装置は、制御部の制御下、画像形成装置から出射された画像が接眼光学装置に到達するように転送光学装置を制御するが、画像形成装置から出射された画像の全てが接眼光学装置に到達するように転送光学装置を制御する形態とすることもできるし、画像形成装置から出射された画像の一部が接眼光学装置に到達するように転送光学装置を制御する形態とすることもできる。本開示の表示装置等は、マクスウェル視に基づく網膜投影型（網膜直描型）の表示装置である。

　光源から出射された光（位置検出光）は、第１光路合成部によって反射され、第２光路合成部に入射する。そして、この場合、第２光路合成部からの光（戻り光）は、第１光路合成部を透過し、受光部に入射する。あるいは又、光源から出射された光（位置検出光）は、第１光路合成部を透過し、第２光路合成部に入射する。そして、この場合、第２光路合成部からの光（戻り光）は、第１光路合成部によって反射され、受光部に入射する。このような機能を有する第１光路合成部として、偏光ビームスプリッターを挙げることができる。偏光ビームスプリッターはＰ偏光の光は透過し、Ｓ偏光の光を反射する。あるいは又、このような機能を有する第１光路合成部として、ハーフミラーを挙げることができる。

　具体的には、画像形成装置から出射された画像は、第２光路合成部を透過し、転送光学装置に入射する。一方、光源からの光（位置検出光）は、第２光路合成部で反射され、転送光学装置を経由して接眼光学装置に到達し、接眼光学装置によって転送光学装置へと戻され、第２光路合成部に入射し、第２光路合成部によって反射され、第１光路合成部に入射する。あるいは又、画像形成装置から出射された画像は、第２光路合成部で反射され、光源からの光（位置検出光）は、第２光路合成部を透過し、転送光学装置を経由して接眼光学装置に到達し、接眼光学装置によって転送光学装置へと戻され、第２光路合成部に入射し、第２光路合成部を透過し、第１光路合成部に入射する。このような機能を有する第２光路合成部として、ハーフミラー、特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過するダイクロイックミラー、可視光だけを反射させ、赤外光を透過させるコールドミラーを挙げることができる。

　更には、光源は、前述したとおり、赤外線を出射する形態とすることができるが、これに限定するものではなく、所定の波長を有する可視光を受光する形態とすることもできる。尚、前者（赤外線を出射する形態）の場合、光源は、例えば、赤外線を出射する発光ダイオード、あるいは、赤外線を出射する半導体レーザ素子、赤外線を出射する半導体レーザ素子と光拡散板の組合せから構成することができる。また、受光部は、前述した非分割型あるいは分割型の受光部以外にも、赤外線を検出することができる撮像装置（赤外線カメラ）やセンサ（赤外線センサ）から構成することもできる。撮像装置の前方に、検出に使用する赤外線の波長のみを通過させるフィルタ（赤外線透過フィルタ）を搭載することで、後段の画像処理を簡素化することができる。一方、後者（所定の波長を有する可視光を受光する形態）の場合、受光部は、可視光を検出することができる撮像装置（カメラ）やセンサ（イメージセンサ）から構成することができる。また、後者（所定の波長を有する可視光を受光する形態）の場合、接眼光学装置は、集光特性に波長依存性を有する構成とすることができ、また、接眼光学装置は、レンズ部材から成る構成とすることができるし、ホログラム素子から成る構成とすることもでき、更には、場合によっては、受光部を構成する撮像装置（カメラ）やセンサは、得られた接眼光学装置の画像を画像処理することで、接眼光学装置の位置を特定することができる。この場合、再帰性反射素子は不要であるが、例えば、カラーマーカーを接眼光学装置に取り付けることで、画像処理の簡素化を図ることができる。

　光源から出射された位置検出光を、第１光路合成部に入射させる光を平行光とするために光源に隣接して配置したカップリングレンズを経由して第１光路合成部に入射させる場合、位置検出光が通過する全ての光学素子（第１光路合成部、第２光路合成部及び転送光学装置だけでなく、カップリングレンズも含む）を、接眼光学装置における位置検出光のスポットサイズより大きくする必要がある。具体的には、再帰性反射素子の大きさと、各種動作時のマージンと、想定される観察者の移動範囲内で生じ得る進行軸のズレとを考慮して、カップリングレンズの大きさを設計することが必要となり、表示装置、全体の小型化が困難となる場合がある。光源をカップリングレンズの焦点位置より内側に配置することで、前述したように、光源から出射された光（位置検出光）は発散光となり、表示装置、全体の小型化を実現することができる。また、光学設計において、小型化の観点から本体内の光路長（光源から転送光学装置までの距離）を、できるだけ短くすることが望ましい。

　本開示の表示装置等には、周知のアイトラッキング装置（アイトラッキングカメラ）が備えられていてもよい。アイトラッキング装置にあっては、例えば、角膜上に光（例えば、近赤外線）の反射点を生じさせ、それをアイトラッキング装置で撮像し、撮像された眼球の画像から、角膜上の光の反射点及び瞳を識別し、光の反射点やその他の幾何学的特徴を基に眼球の方向が算出される。また、観察者の瞳径を計測する瞳径計測部を備えていてもよい。瞳径計測部として、周知のアイトラッキング装置（アイトラッキングカメラ）を挙げることができる。具体的には、アイトラッキング装置で記録された目の画像に基づき、アイトラッキング装置から瞳までの距離が算出され、撮像された画像の中の瞳の直径から瞳径を求めることができる。瞳孔径を求めることによって、画像の輝度の制御、瞳への画像の入射の最適化を行うことができる。

　以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等において、接眼光学装置を、半透過（シースルー）型とすることができ、これによって、接眼光学装置を介して外景を眺めることができる。そして、この場合、接眼光学装置は、ホログラム素子から構成され、あるいは又、ホログラム素子を備えている形態とすることができる。場合によっては、接眼光学装置を非透過型（接眼光学装置を介して外景を眺めることができない形態）とすることもできる。

　以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等において、画像表示装置は観察者よりも前方に配置されている形態とすることができる。尚、画像表示装置は、観察者よりも前方に配置されていれば、転送光学装置や接眼光学装置の仕様に依存するが、観察者の頭部よりも高い所に位置していてもよいし、観察者の頭部と同じレベルに位置していてもよいし、観察者の頭部よりも低い所に位置していてもよいし、観察者に対向して位置していてもよいし、観察者に対して斜めに位置していてもよい。表示装置を非透過型とする場合には、画像表示装置を観察者の正面に配置することもできる。

　以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等において、画像形成装置は、２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する形態とすることができる。このような画像形成装置の構成を、便宜上、『第１構成の画像形成装置』と呼ぶ。

　第１構成の画像形成装置として、例えば、反射型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置；透過型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置；有機ＥＬ（Electro Luminescence）、無機ＥＬ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザ素子等の発光素子から構成された画像形成装置を挙げることができるが、中でも、有機ＥＬ発光素子から構成された画像形成装置（有機ＥＬ表示装置）、反射型空間光変調装置及び光源から構成された画像形成装置とすることが好ましい。空間光変調装置として、ライト・バルブ、例えば、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の透過型あるいは反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を挙げることができ、光源として発光素子を挙げることができる。更には、反射型空間光変調装置は、液晶表示装置、及び、光源からの光の一部を反射して液晶表示装置へと導き、且つ、液晶表示装置によって反射された光の一部を通過させて転送光学装置へと導く偏光ビームスプリッターから成る構成とすることができる。光源を構成する発光素子として、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子、白色発光素子を挙げることができる。あるいは又、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子から出射された赤色光、緑色光及び青色光をライトパイプを用いて混色、輝度均一化を行うことで白色光を得てもよい。発光素子として、例えば、半導体レーザ素子や固体レーザ、ＬＥＤを例示することができる。画素の数は、画像形成装置に要求される仕様に基づき決定すればよく、画素の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０等を例示することができる。第１構成の画像形成装置にあっては、レンズ系（後述する）の前方焦点（画像形成装置側の焦点）の位置に絞りが配置されている形態とすることができる。

　あるいは又、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等における画像形成装置は、光源、及び、光源から出射された光を走査して画像を形成する走査手段を備えている形態とすることができる。このような画像形成装置を、便宜上、『第２構成の画像形成装置』と呼ぶ。

　第２構成の画像形成装置における光源として発光素子を挙げることができ、具体的には、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子、白色発光素子を挙げることができるし、あるいは又、赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子から出射された赤色光、緑色光及び青色光をライトパイプを用いて混色、輝度均一化を行うことで白色光を得てもよい。発光素子として、例えば、半導体レーザ素子や固体レーザ、ＬＥＤを例示することができる。第２構成の画像形成装置における画素（仮想の画素）の数も、画像形成装置に要求される仕様に基づき決定すればよく、画素（仮想の画素）の数の具体的な値として、３２０×２４０、４３２×２４０、６４０×４８０、１０２４×７６８、１９２０×１０８０等を例示することができる。また、カラーの画像表示を行う場合であって、光源を赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子から構成する場合、例えば、クロスプリズムを用いて色合成を行うことが好ましい。走査手段として、光源から出射された光を水平走査及び垂直走査する、例えば、二次元方向に回動可能なマイクロミラーを有するＭＥＭＳミラーやガルバノミラーを挙げることができる。第２構成の画像形成装置にあっては、レンズ系（後述する）の前方焦点（画像形成装置側の焦点）の位置にＭＥＭＳミラーやガルバノミラーが配置されている形態とすることができる。

　第１構成の画像形成装置あるいは第２構成の画像形成装置において、レンズ系（出射光を平行光とする光学系）にて複数の平行光とされた光を転送光学装置（具体的には、例えば、可動ミラー）に入射させる。平行光を生成させるためには、具体的には、上述したとおり、例えば、レンズ系における焦点距離の所（位置）に画像形成装置の光出射部を位置させればよい。レンズ系として、凸レンズ、凹レンズ、自由曲面プリズム、ホログラムレンズを、単独、若しくは、組み合わせた、全体として正の光学的パワーを持つ光学系を例示することができる。レンズ系と転送光学装置との間には、レンズ系から不所望の光が出射されて転送光学装置に入射しないように、開口部を有する遮光部をレンズ系の近傍に配置してもよい。

　本開示の表示装置等において、接眼光学装置は、フレームに取り付けられている形態とすることができる。フレームは、観察者の正面に配置されるフロント部、フロント部の両端に蝶番を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部、及び、ノーズパッドを備えている。各テンプル部の先端部にはモダン部が取り付けられている。また、フロント部と２つのテンプル部とが一体となった構成とすることもできる。フレーム（リム部を含む）及びノーズパッドの組立体は、通常の眼鏡と略同じ構造を有する。ノーズパッドを含むフレームを構成する材料は、金属や合金、プラスチック、これらの組合せといった、通常の眼鏡を構成する材料と同じ材料から構成することができる。あるいは又、接眼光学装置は、ゴーグルやフェイスマスクに取り付けられている形態あるいはゴーグルやフェイスマスクに一体となって形成されている形態とすることもできるし、観察者の頭部に装着可能な防災面に類似した形状を有する面部材（フェイス部材、マスク部材）に取り付けられている形態あるいは面部材に一体となって形成されている形態とすることもできる。

　観察者に装着される接眼光学装置は非常に簡素な構造であり、駆動部が無いため駆動のための電池等が不要であり、接眼光学装置の小型軽量化を容易に達成することができる。従来のＨＭＤと異なり、画像表示装置は観察者の頭部に装着されていない。画像表示装置は、外部の設備等に配設されており、あるいは又、観察者の手首等にウエアラブル・デバイスとして装着される。画像表示装置が外部の設備等に配設されている例として、
（Ａ）車両や航空機の座席の背（背もたれ）の背面に、乗客向けの画像表示装置が取り付けられている例
（Ｂ）劇場等の座席の背（背もたれ）の背面に、観客者向けの画像表示装置が取り付けられている例
（Ｃ）車両や航空機、自動車、オートバイ、自転車等に、運転手等向けの画像表示装置が取り付けられている例
（Ｄ）観察者に対して一定の距離を維持できるドローン（飛行船タイプを含む）や自走するエージェントロボット（アーム型のロボットを含む）に、画像表示装置が取り付けられている例
（Ｅ）パーソナルコンピュータ、携帯電話、スマートウォッチ等において使用されるモニターの代替として使用される例
（Ｆ）腕時計への搭載例や、観察者の腕に取り付けられている例
（Ｇ）金融機関における現金自動預け払い機において使用されるディスプレイやタッチパネルの代替として使用される例
（Ｈ）店舗や事務所において使用されるディスプレイやタッチパネルの代替として使用される例
（Ｉ）携帯電話やパーソナルコンピュータの画面を拡大あるいは拡張して表示する例
（Ｊ）美術館や遊園地等において使用される表示プレート等の代替として使用される例
（Ｋ）喫茶店やカフェ等のテーブルに顧客向けの画像表示装置が取り付けられている例
（Ｌ）フルフェイスのヘルメットや防護用のフェイスマスク等に組み込まれている例

　以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の表示装置等にあっては、画像形成装置において画像を表示するための信号（接眼光学装置において虚像を形成するための信号）を外部（表示装置の系外）から受け取る形態とすることができる。このような形態にあっては、画像形成装置において表示する画像に関する情報やデータは、例えば、所謂クラウドコンピュータやサーバーに記録、保管、保存されており、画像表示装置が通信手段、例えば、電話回線や光回線、携帯電話機、スマートフォンを備えることによって、あるいは又、画像表示装置と通信手段とを組み合わせることによって、クラウドコンピュータやサーバーと画像表示装置との間での各種情報やデータの授受、交換を行うことができるし、各種情報やデータに基づく信号、即ち、画像形成装置において画像を表示するための信号を受け取ることができる。あるいは又、画像形成装置において画像を表示するための信号は画像表示装置に記憶されている形態とすることができる。画像形成装置において表示される画像には、各種情報や各種データが含まれる。ウエアラブル・デバイスとしての画像表示装置はカメラ（撮像装置）を備えている形態とすることもでき、カメラによって撮像された画像を通信手段を介してクラウドコンピュータやサーバーに送出し、クラウドコンピュータやサーバーにおいてカメラによって撮像された画像に該当する各種情報やデータを検索し、検索された各種情報やデータを通信手段を介して画像表示装置に送出し、検索された各種情報やデータを画像形成装置において画像を表示してもよい。

　以上に説明した種々の形態、構成を含む本開示の表示装置等は、例えば、インターネット上の種々のサイトにおける各種情報等の表示、各種装置等の観察対象物の運転、操作、保守、分解時等における各種説明や、記号、符号、印、標章、図案等の表示；人物や物品等の観察対象物に関する各種説明や、記号、符号、印、標章、図案等の表示；動画や静止画の表示；映画等の字幕の表示；映像に同期した映像に関する説明文やクローズド・キャプションの表示；芝居や歌舞伎、能、狂言、オペラ、音楽会、バレー、各種演劇、遊園地（アミューズメントパーク）、美術館、観光地、行楽地、観光案内等における観察対象物に関する各種説明、その内容や進行状況、背景等を説明するための説明文等の表示に用いることができるし、クローズド・キャプションの表示に用いることができる。芝居や歌舞伎、能、狂言、オペラ、音楽会、バレー、各種演劇、遊園地（アミューズメントパーク）、美術館、観光地、行楽地、観光案内等にあっては、適切なタイミングで観察対象物に関連した画像としての文字を画像形成装置において表示すればよい。具体的には、例えば、映画等の進行状況に応じて、あるいは又、芝居等の進行状況に応じて、所定のスケジュール、時間配分に基づき、作業者の操作によって、あるいは、コンピュータ等の制御下、画像制御信号が画像形成装置に送出され、画像が画像形成装置にて表示される。また、各種装置、人物や物品等の観察対象物に関する各種説明の表示を行うが、カメラによって各種装置、人物や物品等の観察対象物を撮影（撮像）し、画像形成装置において撮影（撮像）内容を解析することで、予め作成しておいた各種装置、人物や物品等の観察対象物に関する各種説明の表示を画像形成装置にて行うことができる。

　以上に説明したように、本開示の表示装置は、光源分離型の網膜直描型アイウェアであり、画像を観察者が観察することを可能とするが、如何に安定的に瞳に光（画像）を導くかが重要となる。光源分離型の網膜直描型アイウェアにおいては画像表示装置と観察者とが別体として存在するため、画像表示装置と観察者との位置関係を一定に保ちながら、画像表示装置からの画像を観察者の瞳に導く機構が重要である。画像表示装置と観察者との位置関係が一定に保たれない場合、画像表示装置から観察者の瞳に画像を導く経路が狭まるため、観察者の姿勢等、画像を観察できる状態に大きな制限を受けることになる。そして、これでは、長時間の画像の観察に耐えることができない。本開示の表示装置では、観察者と、観察者から分離された画像表示装置との位置関係を一定に保つ役割を有する載置部と、画像形成装置からの画像を観察者の瞳に導く転送光学装置との２つの機構を組み合わせることで、安定した画像の観察を実現する。

　網膜直描による画像の観察を実現するために、接眼光学装置は、例えば、ホログラムレンズを備えている。図１０に示すように、通常の画角等を考慮して、ホログラムレンズは眼前１０ｍｍ乃至３０ｍｍ付近の通常の眼鏡のレンズと同等の位置に配置される。

　安定的に画像を観察するためには、接眼光学装置と瞳との位置関係を保つことが重要であり、接眼光学装置の集光点が瞳から外れると画像を視認できなくなる。画像を接眼光学装置に導く際、図１１の（Ａ）に示すように、画像が観察者の瞳に真っ直ぐに侵入する場合には問題は生じないが、画像が観察者の瞳に斜めに侵入する場合、図１１の（Ｂ）に示すように、画像の結像ポイントが瞳からズレるという現象が発生する。発生するズレは幾何学的に求められ、ズレ量をＬ（単位：ｍｍ）、ホログラムレンズの焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）、ズレた画像の入射角度をθ（度）とすると、
Ｌ＝ｆ×ｔａｎ（θ）
となる。瞳孔が最小直径２ｍｍであるときに、即ち、Ｌ＝１ｍｍであるときに、画像を瞳に導くことを想定する。画像形成装置からホログラムレンズまでの距離を４００ｍｍ、ホログラムレンズの焦点距離ｆを１５ｍｍとした場合、画像を視認できる光線の角度は、
１＝１５×ｔａｎ（θ）
から、θ＝３．８度となる。従って、画像表示装置に対して観察者が例えばζ方向に動ける範囲に換算すると、
４００×ｔａｎ（３．８）＝２６．５ｍｍ
となる。即ち、観察者は、画像表示装置に対して、ζ方向に約±２７ｍｍしか動けないことになる。これでは数分の画像の観察では問題が生じないかもしれないが、長時間、画像を見ることは困難である。

　このような問題を回避するために、ホログラムレンズに対して適切に画像を導いた状態で瞳に対するホログラムレンズの位置を移動させることで、画像を瞳に導く手法が考えられる。しかしながら、このような方法では、眼鏡部に瞳を認識する機構とホログラムレンズを動かす機構とを配設する必要があり、軽量化を図ることができない。本開示の表示装置にあっては、画像を制御する微調整機構（具体的には、転送光学装置）と、画像表示装置を移動させる粗調整機構（具体的には、載置部）とを組み合わせて、観察者への追従時、画像が観察者の瞳に侵入しなくなることを防止し、画像表示装置に対する観察者の観察位置の範囲を拡大することができる。ここで、転送光学装置は、高い駆動分解能と素早い応答性に基づき制御され、載置部は、転送光学装置と比べて大きな駆動ストローク及び相対的に低い移動速度に基づき制御される。載置部による画像表示装置の移動量として、例えば、Ｘ方向に±１６０ｍｍ、Ｙ方向に±１６０ｍｍ、Ｚ方向に±１００ｍｍを例示することができる。また、接眼光学装置への画像形成中心光の入射角として、最大３５度を例示することができる。

　しかも、観察者の接眼光学装置の装着負担を軽減するために、画像形成装置、転送光学装置、第１位置検出装置、第２位置検出装置は画像表示装置側に配置されている。即ち、本開示の表示装置にあっては、画像表示装置と接眼光学装置とは空間的に分離して配置されており、画像表示装置、転送光学装置を制御するので、接眼光学装置の質量や大きさの増加等、観察者に負担が強いられる構造では無く、観察者に負担を強いること無く、画像を観察者の瞳に確実に到達させることができる。

　実施例１は、本開示の表示装置に関する。実施例１の表示装置の概念図を図１に示し、実施例１の表示装置を構成する接眼光学装置を装着した観察者を正面から眺めた模式図を図２に示し、載置部等の斜視図を図３に示す。

　実施例１あるいは後述する実施例２～実施例４における表示装置は、
　接眼光学装置４０、
　画像形成装置２０、及び、画像形成装置２０から入射された画像を接眼光学装置４０へと出射する転送光学装置３０を備えた画像表示装置１０、並びに、
　画像表示装置１０を載置する載置部１００、
を備えており、
　接眼光学装置４０と画像表示装置１０とは、空間的に分離して配置されており、
　接眼光学装置４０は、転送光学装置３０からの画像を観察者７０の網膜に結像させ、
　観察者７０の網膜に結像される画像の水平方向をζ方向、画像の垂直方向をη方向、画像の奥行き方向をξ方向とし、ζ方向に相当する載置部１００の移動方向をＸ方向、η方向に相当する載置部１００の移動方向をＹ方向、ξ方向に相当する載置部１００の移動方向をＺ方向としたとき、載置部１００は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の内の少なくとも１方向に画像表示装置１０を移動可能である。

　このように、接眼光学装置４０と画像表示装置１０とは空間的に分離して配置されているが、具体的には、接眼光学装置４０と画像表示装置１０とは、相互に分離して配置されており、一体的に接続されていない。また、接眼光学装置４０と画像表示装置１０とは相対的に移動可能である。即ち、画像表示装置１０は、観察者７０から離れた所に配置され、あるいは又、観察者７０の頭部とは離れた観察者７０の部位に配置されている。実施例１あるいは後述する実施例２～実施例４における表示装置は、マクスウェル視に基づく網膜投影型（網膜直描型）の表示装置である。載置部１００は、画像表示装置１０を載置しているが、画像表示装置１０の全体を載置していてもよいし、場合によっては、画像表示装置１０の一部を載置していてもよい。

　そして、実施例１の表示装置において、載置部１００は、少なくともＸ方向及びＺ方向に画像表示装置１０を移動可能である。また、表示装置は、接眼光学装置４０の位置を検出する第１位置検出装置６０を備えており、第１位置検出装置６０によって得られた観察者７０の位置情報あるいは接眼光学装置４０の位置情報に基づき、載置部１００は画像表示装置１０を移動させる。転送光学装置３０は可動ミラーを備えている。ここで、第１位置検出装置６０は、カメラ（撮像装置）、又は、ＴＯＦ（Time Of Flight）センサ（即ち、ＴＯＦ方式の距離測定装置、あるいは、インダイレクト（間接）ＴＯＦ方式の距離測定装置）を備えている。

　ＴＯＦ方式の距離測定装置にあっては、パルス状の光を接眼光学装置４０に照射し、この光が接眼光学装置４０との間を往復するときの時間遅れを検出する。また、インダイレクト（間接）ＴＯＦ方式の距離測定装置にあっては、パルス状の光を接眼光学装置４０に照射し、この光が接眼光学装置４０との間を往復するときの時間遅れを位相差として検出する。

　インダイレクト（間接）ＴＯＦ方式では、受光強度の変化を必ずしも直接電気信号に変換する必要はなく、センサ上で同期検波する（位相ずれ量を電荷量として検出する）ことができる。より具体的には、距離測定装置に設けられた制御回路の制御下、距離測定装置は、第１期間ＴＰ₁及び第２期間ＴＰ₂において、距離測定装置の光源から出射された光に基づき接眼光学装置４０を撮像して、第１期間ＴＰ₁にあっては、距離測定装置の受光装置において得られた第１画像信号電荷を第１電荷蓄積部に蓄積し、第２期間ＴＰ₂にあっては、距離測定装置の受光装置において得られた第２画像信号電荷を第２電荷蓄積部に蓄積する。そして、制御回路は、第１電荷蓄積部に蓄積された第１画像信号電荷と、第２電荷蓄積部に蓄積された第２画像信号電荷とに基づき、距離測定装置から接眼光学装置４０までの距離を求める。ここで、第１画像信号電荷をＱ₁、第２画像信号電荷をＱ₂、ｃを光速、Ｔ_Pを第１期間ＴＰ₁及び第２期間ＴＰ₂の時間（パルス幅）としたとき、距離測定装置から接眼光学装置４０までの距離Ｄは、
Ｄ＝（ｃ・Ｔ_P／２）×Ｑ₂／（Ｑ₁＋Ｑ₂）
に基づき求めることができる。

　第１位置検出装置６０をカメラから構成することもできる。そして、位置表示手段４１の大きさや、位置表示手段４１までの距離、位置表示手段４１が複数配設されている場合には複数の位置表示手段４１の間の距離を測定する。第１位置検出装置６０を構成するカメラは、表示装置の使用開始時、観察者７０の位置あるいは接眼光学装置４０の位置を特定するための粗調整用としても用いることができる。即ち、表示装置の使用開始時、観察者７０の位置あるいは接眼光学装置４０の位置をカメラで探し、載置部１００の位置調整を行い、更に、転送光学装置３０を粗調整し、受光部５４（後述する）が位置検出光を受光し始めたならば、第２位置検出装置５０（後述する）によって転送光学装置３０を微調整すればよい。

　また、実施例１の表示装置において、画像表示装置１０は、更に、転送光学装置・制御装置３１を備えており、転送光学装置・制御装置３１は、画像形成装置２０から出射された画像が接眼光学装置４０に到達するように転送光学装置３０を制御する。画像表示装置１０は、更に、接眼光学装置４０の位置を検出する第２位置検出装置５０を備えており、第２位置検出装置５０によって検出された接眼光学装置４０の位置情報に基づき、転送光学装置・制御装置３１は、画像表示装置１０に備えられた制御部１１の制御下、画像形成装置２０から出射された画像が接眼光学装置４０に到達するように転送光学装置３０を制御する。即ち、転送光学装置・制御装置３１によって、転送光学装置３０は、観察者７０の網膜に結像される画像の水平方向（ζ方向）及び垂直方向（η方向）に沿った、観察者７０の網膜への画像投影制御を行う。云い換えれば、転送光学装置３０は、接眼光学装置４０に向かう光（画像形成光）をＸ方向又はＹ方向に移動させる制御を行う。また、第１位置検出装置６０によって、又は、第２位置検出装置５０によって、又は、第１位置検出装置６０及び第２位置検出装置５０によって検出された観察者７０の位置情報あるいは接眼光学装置４０の位置情報に基づき、制御部１１は画像形成装置２０における画像の形成を制御する。

　載置部１００に対して接眼光学装置４０は移動可能であるし、接眼光学装置４０は観察者７０に装着されるし、接眼光学装置４０はホログラムレンズを備えている。ホログラムレンズは、図示しない支持部材に取り付けられている。あるいは又、ホログラムレンズは、支持部材に支持部材と一体となって設けられている。

　図３の斜視図に示すように、実施例１の表示装置において、載置部１００は、画像表示装置１０を載置する載置テーブル１１０を備えている。また、載置テーブル１１０をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構、載置テーブル１１０をＺ方向に移動させるＺ方向移動機構、載置テーブル１１０に載置された画像表示装置１０をＹ方向に移動させるＹ方向移動機構を備えている。載置テーブル１１０は、載置部１００に配置された載置台１０１の上を自在に移動可能である。Ｘ方向移動機構、Ｚ方向移動機構及びＹ方向移動機構の動作は、制御部１１によって制御される。

　画像表示装置１０及びＹ方向移動機構は、支持台１５０に載置されており、支持台１５０は、載置テーブル１１０に取り付けられている。支持台１５０の下面には受け部材１５１が取り付けられており、後述する第２ガイド部１２２，１３２が受け部材１５１を貫通しており、第２ガイド部１２２，１３２のＸ方向、Ｚ方向への移動に伴い、支持台１５０がＸ方向、Ｚ方向へと移動する結果、画像表示装置１０がＸ方向、Ｚ方向へと移動する。画像表示装置１０及びＹ方向移動機構の質量は、載置テーブル１１０、更には、載置台１０１が受け止める構造であり、Ｘ方向移動機構及びＺ方向移動機構へは、画像表示装置１０及びＹ方向移動機構の質量が直接加わらない構造となっている。また、このような構造とすることで、低振動の駆動が可能となる。

　Ｚ方向移動機構は、載置台１０１に取り付けられたモータ１２０（図３では、隠れて見えない）と、載置台１０１に取り付けられた２つの第１－Ｚガイド部１２１と、第１－Ｚガイド部１２１に沿って自在に滑動する第２－Ｚガイド部１２２とから構成されている。第１－Ｚガイド部１２１と第２－Ｚガイド部１２２によって、軸摺動機構が構成される。第２－Ｚガイド部１２２の両端には、第１－Ｚガイド部１２１と螺合する摺動部１２３が配設されている。２つの第１－Ｘガイド部１３１の両端にはベルトプーリーが配設されており、ベルトプーリーにベルト１２４が配されており、ベルト１２４に摺動部１２３が取り付けられている。モータ１２０の回動によって一方の第１－Ｘガイド部１３１が回動させられ、一方の第１－Ｘガイド部１３１の回動によってベルトプーリーを介してベルト１２４が移動させられる。そして、その結果、ベルト１２４に取り付けられた摺動部１２３が移動し、第２－Ｚガイド部１２２は第１－Ｚガイド部１２１に対して自在に滑動し、Ｚ方向に移動する。尚、ベルト１２４の張力を調整する調整機構（図示せず）がベルトプーリーに設けられている。

　Ｘ方向移動機構は、載置台１０１に取り付けられたモータ１３０と、載置台１０１に取り付けられた２つの第１－Ｘガイド部１３１と、第１－Ｘガイド部１３１に沿って自在に滑動する第２－Ｘガイド部１３２とから構成されている。第１－Ｘガイド部１３１と第２－Ｘガイド部１３２によって、軸摺動機構が構成される。第２－Ｘガイド部１３２の両端には、第１－Ｘガイド部１３１と螺合する摺動部１３３が配設されている。２つの第１－Ｚガイド部１２１の両端にはベルトプーリーが配設されており、ベルトプーリーにベルト１３４が配されており、ベルト１３４に摺動部１３３が取り付けられている。モータ１３０の回動によって一方の第１－Ｚガイド部１２１が回動させられ、一方の第１－Ｚガイド部１２１の回動によってベルトプーリーを介してベルト１３４が移動させられる。そして、その結果、ベルト１３４に取り付けられた摺動部１３３が移動し、第２－Ｘガイド部１３２は第１－Ｘガイド部１３１に対して自在に滑動し、Ｘ方向に移動する。尚、ベルト１３４の張力を調整する調整機構（図示せず）がベルトプーリーに設けられている。

　Ｙ方向移動機構は、載置テーブル１１０に配設されたモータ１４０と、載置テーブル１１０（より具体的には、支持台１５０）に配設され、画像表示装置１０を取り付けたガイド部（リードスクリューから構成されている）１４１と、モータ１４０とガイド部１４１とを結ぶ伝達機構１４２から構成されている。Ｙ方向移動機構にあっては、モータ１４０の回動は、図示しないベルト及び伝達機構１４２を介してガイド部１４１に伝えられ、ガイド部１４１の回動によって、ガイド部１４１に取り付けられた画像表示装置１０はＹ方向に沿って上下に自在に滑動（移動）する。

　また、載置テーブル１１０に載置された画像表示装置１０をＸ方向と平行に延びるＸ軸を中心として回動させるＸ方向回動機構、載置テーブル１１０に載置された画像表示装置１０をＺ方向と平行に延びるＺ軸を中心として回動させるＺ方向回動機構、載置テーブル１１０に載置された画像表示装置１０をＹ方向と平行に延びるＹ軸を中心として回動させるＹ方向回動機構の内の少なくとも１種類の回動機構を備えていてもよい。

　第２位置検出装置５０は、
　光源５１、
　第１光路合成部５２、
　第２光路合成部５３、及び、
　受光部５４、
を具備している。そして、
　画像形成装置２０から出射された画像（画像形成光）は、第２光路合成部５３、転送光学装置３０、接眼光学装置４０を経由して、観察者７０の網膜に結像され、
　光源５１から出射された光（位置検出光）は、第１光路合成部５２、第２光路合成部５３、転送光学装置３０を経由して接眼光学装置４０に到達し、接眼光学装置４０によって転送光学装置３０へと戻され、転送光学装置３０及び第２光路合成部５３を経由して第１光路合成部５２に入射し、光源５１とは異なる方向に第１光路合成部５２から出射され、受光部５４に入射する。即ち、光源５１から出射された光（位置検出光）は、第１光路合成部５２によって反射され、第２光路合成部５３に入射する。そして、第２光路合成部５３で反射され、転送光学装置３０を経由して接眼光学装置４０に到達し、接眼光学装置４０によって転送光学装置３０へと戻され、第２光路合成部５３に入射し、第２光路合成部５３によって反射され、第１光路合成部５２に入射し、第１光路合成部５２を透過し、受光部５４に入射する。

　実施例１あるいは後述する実施例２～実施例４の表示装置において、光源５１は、画像と干渉しないアイセーフ波長帯（例えば、１．５５μｍ前後の波長）の赤外線を出射する。具体的には、光源５１は、赤外線を出射する半導体レーザ素子から成る。また、光源５１から出射され、第１光路合成部５２に入射する光（位置検出光）は、発散光である。光源５１と第１光路合成部５２との間にカップリングレンズ５５が配置されている。光源５１はカップリングレンズ５５の焦点位置より内側に配置されている。これによって、光源５１から出射された光は発散光となり、表示装置、全体の小型化を実現することができる。また、第１光路合成部５２をビームスプリッターから構成することができるし、第２光路合成部５３をダイクロイックミラーから構成することができる。光源５１から出射された赤外線（位置検出光）は、画像と干渉しない。

　受光部５４は、限定するものではないが、複数のフォトダイオードから構成されており、複数のフォトダイオード（具体的には、４つのダイオード５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄ）の電圧を比較することで位置検出光の位置を検出する。受光部５４と第１光路合成部５２との間にはレンズ部材５６が配置されている。そして、受光部５４は、光源５１と光学的に共役な位置よりも第１光路合成部５２に近い位置（インフォーカス側）に配置されている。即ち、受光部５４は、位置検出光のビームウエスト位置（スポット径が最小となる位置）よりも第１光路合成部側に配置されている。そして、これによって、異物耐性の向上を図ることができる。

　転送光学装置３０は可動ミラーから成る。転送光学装置３０は、転送光学装置３０の動きを制御する転送光学装置・制御装置３１に取り付けられており、転送光学装置・制御装置３１は制御部１１によって制御される。転送光学装置３０は、転送光学装置３０に入射した光（画像形成光及び位置検出光）をＸ方向に移動させるガルバノミラーとＹ方向に移動させるガルバノミラーの２つのガルバノミラーの組合せから構成されている。但し、これに限定するものでない。また、転送光学装置・制御装置３１は、ＶＣＭやハーモニックドライブ、クラウンギア、トラクションドライブ、超音波モータ等の角速度変動の無い駆動機構から構成されており、転送光学装置３０は、転送光学装置・制御装置３１によって駆動（変位）される。尚、転送光学装置・制御装置３１の具体的な機構については、図示していない。

　実施例１において、接眼光学装置４０は、周知のホログラム素子を備えている。また、実施例１の表示装置において、接眼光学装置４０には、位置表示手段４１（位置被検出手段）、具体的には、再帰性反射素子、より具体的には、限定するものではないが、再帰性反射マーカーが固定されている。再帰性反射マーカーは、入射光と反射光が同じ方向になるように作製された光反射部品であり、この特性を利用することで、原理的には、観察者７０が動いても必ず転送光学装置３０に戻り光が戻ってくる。その結果、転送光学装置３０と再帰性反射マーカーとの相対位置関係に依らず、再帰性反射マーカーの位置を検出することができる。再帰性反射マーカーは、フレーム９０に対して迷彩色であることが望ましい。尚、位置表示手段４１に波長選択性を付与すれば、具体的には、位置表示手段４１を、位置検出光を反射し、その他の光を透過する構成、構造とすれば、位置表示手段４１を、接眼光学装置４０を構成するホログラム素子に取り付け、あるいは又、ホログラム素子に形成してもよい。

　接眼光学装置４０は観察者７０に装着される形態とすることができる。具体的には、接眼光学装置４０は、観察者７０の頭部に装着されるフレーム９０（例えば、眼鏡型のフレーム９０）に取り付けられている。より具体的には、接眼光学装置４０はフロント部９１に備えられたリムに嵌め込まれている。フレーム９０は、観察者７０の正面に配置されるフロント部９１と、フロント部９１の両端に蝶番９２を介して回動自在に取り付けられた２つのテンプル部９３と、各テンプル部９３の先端部に取り付けられたモダン部（先セル、耳あて、イヤーパッドとも呼ばれる）９４から成る。また、ノーズパッド部（図示せず）が取り付けられている。フレーム９０及びノーズパッド部の組立体は、基本的には、通常の眼鏡と略同じ構造を有する。

　実施例１あるいは後述する実施例２～実施例４の画像表示装置にあっては、或る瞬間に表示装置から出射された光（例えば、１画素分あるいは１副画素分の大きさに相当する）は観察者７０の瞳７１（具体的には、水晶体）に到達し、水晶体を通過した光は、最終的に、観察者７０の網膜において結像する。

　図４Ａに示すように、画像形成装置２０（以下、図４Ａに示す画像形成装置を画像形成装置２０ａと呼ぶ）は、第１構成の画像形成装置であり、２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する。具体的には、画像形成装置２０ａは、反射型空間光変調装置、及び、白色光を出射する発光ダイオードから成る光源２１ａから構成されている。画像形成装置２０ａの全体は、筐体２４（図４Ａでは、一点鎖線で示す）内に納められており、係る筐体２４には開口部（図示せず）が設けられており、開口部を介して光学系２１ｄ（平行光出射光学系、コリメート光学系）から光が出射される。反射型空間光変調装置は、ライト・バルブとしてのＬＣＯＳから成る液晶表示装置（ＬＣＤ）２１ｃから成る。更には、光源２１ａからの光の一部を反射して液晶表示装置２１ｃへと導き、且つ、液晶表示装置２１ｃによって反射された光の一部を通過させて光学系２１ｄへと導く偏光ビームスプリッター２１ｂが備えられている。液晶表示装置２１ｃは、２次元マトリクス状に配列された複数（例えば、２１ｄ０×４８０個）の画素（液晶セル、液晶表示素子）を備えている。偏光ビームスプリッター２１ｂは、周知の構成、構造を有する。光源２１ａから出射された無偏光の光は、偏光ビームスプリッター２１ｂに衝突する。偏光ビームスプリッター２１ｂにおいて、Ｐ偏光成分は通過し、系外に出射される。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッター２１ｂにおいて反射され、液晶表示装置２１ｃに入射し、液晶表示装置２１ｃの内部で反射され、液晶表示装置２１ｃら出射される。ここで、液晶表示装置２１ｃら出射した光の内、「白」を表示する画素から出射した光にはＰ偏光成分が多く含まれ、「黒」を表示する画素から出射した光にはＳ偏光成分が多く含まれる。従って、液晶表示装置２１ｃら出射され、偏光ビームスプリッター２１ｂに衝突する光の内、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッター２１ｂを通過し、光学系２１ｄへと導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッター２１ｂにおいて反射され、光源２１ａに戻される。光学系２１ｄは、例えば凸レンズから構成され、平行光を生成させるために、光学系２１ｄにおける焦点距離の所（位置）に画像形成装置２０ａ（より具体的には、液晶表示装置２１ｃ）が配置されている。画像形成装置２０ａから出射された画像は、転送光学装置３０及び接眼光学装置４０を介して観察者７０の網膜に到達する。

　あるいは又、図４Ｂに示すように、画像形成装置２０（以下、図４Ｂに示す画像形成装置を画像形成装置２０ｂと呼ぶ）は、有機ＥＬ表示装置２２ａから構成されている。有機ＥＬ表示装置２２ａから出射され画像は、凸レンズ２２ｂを通過し、平行光となって、転送光学装置３０及び接眼光学装置４０を介して観察者７０の網膜に到達する。有機ＥＬ表示装置２２ａは、２次元マトリクス状に配列された複数（例えば、６４０×４８０個）の画素（有機ＥＬ素子）を備えている。

　あるいは又、図４Ｃに示すように、第２構成の画像形成装置である画像形成装置２０（以下、図４Ｃに示す画像形成装置を画像形成装置２０ｃと呼ぶ）は、
　光源２３ａ、
　光源２３ａから出射された光を平行光とするコリメート光学系２３ｂ、
　コリメート光学系２３ｂから出射された平行光を走査する走査手段２３ｄ、及び、
　走査手段２３ｄによって走査された平行光をリレーし、出射するリレー光学系２３ｅ、
から構成されている。尚、画像形成装置２０ｃ全体が筐体２４（図４Ｃでは、一点鎖線で示す）内に納められており、係る筐体２４には開口部（図示せず）が設けられており、開口部を介してリレー光学系２３ｅから光が出射される。光源２３ａは、発光素子、具体的には、発光ダイオードや半導体レーザ素子から構成されている。そして、光源２３ａから出射された光は、全体として正の光学的パワーを持つコリメート光学系２３ｂに入射し、平行光として出射される。そして、この平行光は、全反射ミラー２３ｃで反射され、マイクロミラーを二次元方向に回動自在とし、入射した平行光を２次元的に走査することができるＭＥＭＳから成る走査手段２３ｄによって水平走査及び垂直走査が行われ、一種の２次元画像化され、仮想の画素（画素数は、例えば、画像形成装置２０ａと同じとすることができる）が生成される。そして、仮想の画素からの光は、周知のリレー光学系から構成されたリレー光学系（平行光出射光学系）２３ｅを通過し、画像形成装置２０ｃから出射された画像は、転送光学装置３０及び接眼光学装置４０を介して観察者７０の網膜に到達する。光源２３ａを赤色発光素子、緑色発光素子及び青色発光素子から構成すれば、観察者７０はカラー画像を検出することが可能となるし、光源２３ａを１種類の発光素子から構成すれば、観察者７０は単色の画像を検出することが可能となる。

　以上のとおり、画像形成装置２０で生成された画像は、平行光（あるいは又、ほぼ平行光）の状態で転送光学装置（具体的には、可動ミラー）３０に入射し、転送光学装置３０によって反射された後、接眼光学装置４０に向かう光束とされる。接眼光学装置４０は、観察者７０の瞳孔が接眼光学装置４０の焦点（焦点距離ｆ）の位置に位置する配置されており、投射された光束が接眼光学装置４０で集光され、観察者７０の瞳孔を通過することで網膜に直接描画され、観察者７０は画像を認識することができる。

　実施例１あるいは後述する実施例２～実施例４の表示装置にあっては、載置部１００による画像表示装置１０のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置制御に加えて、転送光学装置・制御装置３１によって、転送光学装置３０は、観察者７０の網膜に結像される画像の水平方向（ζ方向）及び／又は垂直方向（η方向）に沿った、観察者７０の網膜への画像投影制御を行う。即ち、転送光学装置３０は、接眼光学装置４０に向かう光をＸ方向及び／又はＹ方向に移動させる制御を行う。そして、第２位置検出装置５０によって検出された接眼光学装置４０の位置情報に基づき、転送光学装置・制御装置３１は、制御部１１の制御下、画像形成装置２０から出射された画像が接眼光学装置４０に到達するように転送光学装置３０を制御するが、画像形成装置２０から出射された画像の全てが接眼光学装置４０に到達するように転送光学装置３０を制御する形態とすることもできるし、画像形成装置２０から出射された画像の一部が接眼光学装置４０に到達するように転送光学装置３０を制御する形態とすることもできる。

　実施例１あるいは後述する実施例２～実施例４の表示装置において、第１光路合成部５２から受光部５４に入射した光（戻り光）の受光部５４への入射位置が所定の位置（基準位置）からズレた場合、ズレを無くすように、転送光学装置・制御装置３１は転送光学装置３０の位置を制御するが、これについては後に説明する。

　片眼で画像を観察する場合には１つの表示装置を用いればよい。また、両眼で画像を観察する場合には２つの表示装置を用いればよいし、以下の構成を有する１つの表示装置を用いてもよい。即ち、２つの接眼光学装置４０、並びに、１つの画像形成装置、及び、１つの画像形成装置から出射された画像を分岐させて２つの接眼光学装置４０へと出射する２つの転送光学装置３０を備えた画像表示装置を備えている構造としてもよいし、あるいは又、２つの接眼光学装置４０、並びに、１つの画像形成装置、及び、１つの画像形成装置から出射された画像が入射され、２つの画像に分割して２つの接眼光学装置４０へと出射する１つの転送光学装置３０を備えた画像表示装置を備えている構造としてもよい。

　実施例１の表示装置にあっては、第１位置検出装置６０によって検出された観察者７０の位置情報あるいは接眼光学装置４０の位置情報に基づき、制御部１１の制御下、モータ１２０，１３０，１４０を回動させることで、載置テーブル１１０に載置された画像表示装置１０をＸ方向、Ｚ方向及びＹ方向に移動させ、画像形成装置２０から出射された画像が接眼光学装置４０を介して、観察者７０の瞳７１に到達するように制御する。

　更には、実施例１の表示装置にあっては、第２位置検出装置５０によって検出された接眼光学装置４０の位置情報に基づき、転送光学装置・制御装置３１は、制御部１１の制御下、画像形成装置２０から出射された画像が接眼光学装置４０に到達するように転送光学装置３０を制御する。具体的には、第１光路合成部５２からの光（位置検出光）が受光部５４の所定の位置（基準位置）に入射していた状態から、接眼光学装置４０に位置変化が生じると（具体的には、例えば、観察者７０が動いたとき）、第１光路合成部５２からの光（位置検出光）が受光部５４に入射する位置に変化が生じる。Ｘ方向に相当する受光部５４における方向を『ｘ方向』と呼び、Ｙ方向に相当する受光部５４における方向を『ｙ方向』と呼ぶ。すると、Ｘ方向への接眼光学装置４０の位置変化は、第１光路合成部５２からの光（位置検出光）が受光部５４に入射する位置のｘ方向への変化である。また、Ｙ方向への接眼光学装置４０の位置変化は、第１光路合成部５２からの光（位置検出光）が受光部５４に入射する位置のｙ方向への変化である。

　それ故、上述したとおり、第１光路合成部５２からの光（位置検出光）が受光部５４の所定の位置に入射するように、転送光学装置・制御装置３１は転送光学装置３０の位置を制御し、転送光学装置３０からの画像形成光を観察者７０の瞳７１に確実に入射させる。第１光路合成部５２から受光部５４に入射した光の受光部５４への入射位置が所定の位置からズレた場合、この「ズレ」は、受光部５４において、エラー信号（ズレ量に応じて電圧が変化する信号）として検出される。即ち、第１光路合成部５２からの光（位置検出光の戻り光）が受光部５４の所定の位置（基準位置）に入射していた状態における信号の電圧値をＶ₀、第１光路合成部５２から受光部５４に入射した光（戻り光）の受光部５４への入射位置が所定の位置（基準位置）からズレた状態における信号の電圧値をＶ₁としたとき、Ｖ₁がＶ₀となるように、転送光学装置・制御装置３１は転送光学装置３０の位置を制御する。

　受光部５４は、前述したとおり、４つのフォトダイオード５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄが「田の字」型に並べられた構造（２×２に配列された構造）を有する。そして、それぞれのフォトダイオード５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄが受光した光量に依存して出力電圧（正確には出力は電流であるが、後段にＩ－Ｖ変換素子を配置し、電圧に変換して扱うのが一般的であるため、この部分の説明は省略する）が変化する。各フォトダイオード５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄから出力される４つの電圧信号を、制御部１１に設けられたオペアンプの演算回路を通してエラー信号に変換する。各フォトダイオード５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄからの出力信号をＶ_A，Ｖ_B，Ｖ_C，Ｖ_Dとすると、ｘ方向（Ｘ方向に対応する）とｙ方向（Ｙ方向に対応する）のエラー信号ｘ_Error，ｙ_Errorは下記のように計算することができる。
ｘ_Error＝（Ｖ_A＋Ｖ_C）－（Ｖ_B＋Ｖ_D）
ｙ_Error＝（Ｖ_A＋Ｖ_B）－（Ｖ_C＋Ｖ_D）

　尚、光量が変化するとエラー信号の大きさが変わってしまうため、各方向のエラー信号を和信号（＝Ｖ_A＋Ｖ_B＋Ｖ_C＋Ｖ_D）で規格化した信号を実際の制御信号として用いる場合が多いが、ここでは、説明は省略する。

　エラー信号と転送光学装置３０と接眼光学装置４０の位置との関係を図５を用いて説明する。ここで、電圧値がＶ₀となるときの受光部５４への位置検出光スポットを、図５において、実線「Ａ」の円で示し、電圧値がＶ₁となるときの受光部５４への位置検出光スポットを、図５において、点線「Ｂ」の円で示す。そして、概念的には、円「Ｂ」が円「Ａ」に重なるように、転送光学装置・制御装置３１は転送光学装置３０の位置を制御する。即ち、ｘ_Errorの値が「０」になるように転送光学装置３０を制御すれば、画像形成中心光が例えば接眼光学装置４０の中心に入射するように、画像形成中心光が転送光学装置３０から出射される。概念的には、図５の点線「Ｂ」で示す位置検出光スポットの重心が、実線「Ａ」で示す円の中心に重なるように、転送光学装置３０を制御することで、画像形成中心光を例えば接眼光学装置４０の中心に入射させることができる。逆に、ｘ_Errorの値が「０」ではない或る値Ｖ_{X_offset}を有するように設定すれば、位置検出中心光が受光部５４の中心からズレて入射する状態が正常な状態であるといった系（状態）を作り出すことができる。即ち、図５の点線「Ｂ」で示す位置に位置検出光スポットが位置する場合、画像形成中心光が接眼光学装置４０の中心に入射している状態と規定することもできる。

　実施例２は、実施例１の変形である。実施例１においては、第１位置検出装置６０と第２位置検出装置５０とを別々の部品とした。一方、実施例２にあっては、第２位置検出装置は第１位置検出装置を兼ねている。即ち、第２位置検出装置５０を構成する光源５１を高周波で強度変調し、接眼光学装置４０に衝突し反射してくる位置検出光を受光部５４で受光し、パルス波の位相遅れ時間等から接眼光学装置４０までの距離を求める。具体的には、位置検出光をメガヘルツ乃至ギガヘルツのオーダーで変調する。そして、実施例１と同様にして、光源５１から出射された光（位置検出光）は、第１光路合成部５２、第２光路合成部５３、転送光学装置３０を経由して接眼光学装置４０に到達し、接眼光学装置４０によって転送光学装置３０へと戻され、転送光学装置３０及び第２光路合成部５３を経由して第１光路合成部５２に入射し、光源５１とは異なる方向に第１光路合成部５２から出射され、受光部５４に入射する。そして、受光部５４が出力する信号を変調帯域相当の高域成分（接眼光学装置までの距離を検出するための帯域）とキロヘルツ以下の低域成分（接眼光学装置の位置を検出するための帯域）に分けて信号処理する。即ち、受光部５４が出力する高域成分に基づき、ＴＯＦ方式あるいはインダイレクト（間接）ＴＯＦ方式に基づき接眼光学装置４０までの距離を検出する。また、ローパスフィルタ処理されたキロヘルツ以下の低域成分によって、接眼光学装置４０の位置を検出する。

　このように、第２位置検出装置が第１位置検出装置を兼ねていることで、部品点数や再帰性反射素子の数を増やすことなく、接眼光学装置の位置を求めることができる。場合によっては、受光部における位置検出光の大きさ（スポットサイズ）に基づき、接眼光学装置までの距離を求めてもよい。

　以上の点を除き、実施例２の表示装置の構成、構造は，実施例１において説明した表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

　実施例３は、実施例１～実施例２の変形例である。画像と背景との重畳が要求される場合、画像表示装置１０は観察者７０の正面には位置しないことが望ましい。常に観察者の視界に画像表示装置が入り込む場合、観察者７０は画像や外景に没入できなくなる虞がある。図６に概念図を示すように、実施例３の表示装置において、画像表示装置等（図示を省略）は、観察者７０の正面以外の位置に配置されている。その結果、観察者の視界に画像表示装置等が入り込まない状態で、観察者７０は画像及び外景を観察することができる。即ち、表示装置を半透過（シースルー）型とすることができ、接眼光学装置４０Ａを介して外景を眺めることができる。しかしながら、画像表示装置（具体的には、転送光学装置）を観察者７０の正面以外の位置に配置すると、投射光が接眼光学装置４０Ａに斜めに入射する結果、接眼光学装置４０Ａの焦点位置が観察者７０の瞳７１からずれるため、観察者７０の瞳７１に画像が到達しなくなる虞がある。

　このような問題に対処するために、接眼光学装置４０Ａは回折光学部材を備えている。回折光学部材は、回折機能を有する回折手段４２、及び、集光機能を有する集光手段４３から成る。回折手段４２は、例えば、透過型体積ホログラム回折格子から構成すればよいし、集光手段４３は、例えば、ホログラム素子から構成すればよい。あるいは又、回折手段４２及び集光手段４３を１つの部材から構成することもできる。また、回折手段４２と集光手段４３の配置の順序は、観察者側に集光手段４３を配置してもよいし、観察者側に回折手段４２を配置してもよい。転送光学装置（可動ミラー）から出射された画像形成光は、回折手段４２によって偏向され、進行する角度（方向）を変えられ、集光手段４３に入射し、集光手段４３によって集光され、観察者７０の網膜に結像する。集光機能の波長選択性としては、画像形成装置から出射される画像形成光の波長のみに作用することが求められる。集光機能の波長選択性が弱まり、画像形成装置から出射される光の波長以外の光（例えば、外景の光）を接眼光学装置４０Ａが集光すると、観察者７０は外景が観察し難くなる。

　尚、接眼光学装置として一般的な光学ガラスから作製されたレンズ部材を用いる場合、波長選択性が無く、全ての可視光が集光され、観察者７０の網膜に到達するため、観察者は投影された画像しか観察することができず、外景を観察することはできない。

　実施例３の表示装置の一使用例を図７Ａに示すが、図７Ａは、実施例３の表示装置を室内で使用している状態の模式図である。部屋８０の壁面８１に画像表示装置１０が配設されている。観察者７０が部屋８０の所定の位置に立つと、画像表示装置１０からの画像が、接眼光学装置４０Ａに到達し、観察者７０は接眼光学装置４０Ａを介してこの画像を観察することができる。あるいは又、図示しないが、卓上に画像表示装置が配設されており、観察者が卓に近づくと、画像表示装置からの画像が接眼光学装置に到達し、観察者は接眼光学装置を介してこの画像を観察する形態とすることができる。

　あるいは又、実施例３の表示装置の別の一使用例を図７Ｂに示すが、実施例３の表示装置を構成する画像表示装置１０を座席８２の背（背もたれ）の背面に配設して使用している状態の模式図である。観察者が後ろ側の座席８２に着席すると、前側の座席８２の背の背面に配設された画像表示装置１０から、観察者が装着した接眼光学装置４０Ａに向けて、画像が出射され、接眼光学装置４０Ａに到達し、観察者７０は接眼光学装置４０Ａを介してこの画像を観察することができる。より具体的には、車両や航空機の座席の背（背もたれ）の背面に、乗客向けの画像形成装置が取り付けられている例や、劇場等の座席の背（背もたれ）の背面に、観客者向けの画像表示装置が取り付けられている例を挙げることができる。尚、以上に説明した表示装置の使用例は、他の実施例においても適用することができる。

　図８に図示するように、オートバイのハンドル部分に画像表示装置１０を取り付け、オートバイの操縦者が装着するフルフェイスのヘルメットの部分に接眼光学装置４０Ａを取り付けてもよい。尚、図８において、画像形成光及び位置検出光を矢印で示した。オートバイのハンドル部分は、場合によっては１００ヘルツ以上の高い周波数で振動することが知られている。そのため、数１０ＦＰＳ乃至数１００ＦＰＳの撮像装置から第２位置検出装置を構成した場合、画像表示装置に伝わる振動に起因して第２位置検出装置による接眼光学装置の位置情報の検出が追従できず、画像から細かい揺れを取り切ることができなくなり、映像酔いの原因になる。例えば第１位置検出装置６０としてＴＯＦ方式あるいはインダイレクトＴＯＦ方式の距離測定装置を採用し、例えば複数のフォトダイオード５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄを備えた受光部５４から構成された第２位置検出装置５０を用いることで、１０キロヘルツ乃至１００キロヘルツのオーダーの画像表示装置の動きにも対応することが可能となり、オートバイ等の移動体への組込みに更なる効果を発揮する。実施例３の表示装置の更なる適用例として、画像表示装置が自動車に組み込まれ、接眼光学装置が自動車用のフロントガラスに組み込まれた例や、接眼光学装置が防護用のフェイスマスク等に組み込まれた例を挙げることができる。そして、このような振動する環境で表示装置を使用する場合、ＶＣＭやハーモニックドライブ、トラクションドライブ等の応答性に優れた駆動機構の使用が一層適している。

　実施例４は、実施例１～実施例３の変形である。概念図を図９に示すように、実施例４の表示装置において、接眼光学装置４０Ｂは、回折格子４５を備えており、更に、光入射側に集光部材４４を備えている。尚、回折格子４５と観察者７０の瞳７１との間に集光部材４４を備えていてもよい。そして、これによって、接眼光学装置４０Ｂの焦点が複数存在するのと等価の構造が得られる。即ち、仮に、例えば実施例１において説明した転送光学装置３０から出射された画像が、種々の理由により、観察者７０の瞳７１に到達しなくなった場合でも、回折格子４５の０次の回折光ではなく、例えば、１次の回折光、－１次の回折光等が観察者７０の瞳７１に到達することで、観察者７０にとって一層ロバスト性の高い系を実現することができる。即ち、観察者７０への負担を減らしながらも、一層ロバスト性の高い表示装置を実現することができる。また、焦点を複数点用意することができるので、観察者７０が画像を観察することができる範囲を拡大することができる。

　回折格子４５によって、水平方向に３つの画像に分ける形態、垂直方向に３つの画像に分ける形態、水平方向に３つの画像、垂直方向に３つの画像に十文字に画像を分ける形態（中心光進路を含む１つの画像は重複するので、合計５つの画像に分ける形態）、水平方向に２つの画像、垂直方向に２つの画像に、画像を２×２＝４に分ける形態、水平方向に３つの画像、垂直方向に３つの画像に、画像を３×３＝９に分ける形態を例示することができる。

　以上、本開示の表示装置を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示の表示装置はこれらの実施例に限定されるものではない。載置部の構成、構造、表示装置の構成、構造、画像表示装置、画像形成装置、転送光学装置あるいは接眼光学装置の構成、構造は、適宜、変更することができる。例えば、表示装置からみて、観察者が不適切な場所にいる場合、観察者を適切な場所に誘導する音声あるいは画像・映像による案内を表示装置は行ってもよい。表示装置は複数の画像形成装置を備えていてもよい。即ち、表示装置は、画像を出射する位置の異なる画像形成装置を、複数、備えており、これらの複数の画像形成装置から同じ画像を射出し、１つの接眼光学装置でこれらの複数の画像の内の１つの画像を受け取る構成とすることもできる。そして、これによって、画像形成装置と観察者の相対的な位置関係の自由度を高くすることができる。即ち、例えば、観察者が所定の位置に位置すると、画像形成装置からの画像が接眼光学装置に到達し、観察者は接眼光学装置を介してこの画像を観察することができるが、この所定の位置の拡大を図ることができる。転送光学装置と接眼光学装置との間にレンズ等の光学部材を配置し、光学部材を画像形成中心光の軸線に沿って転送光学装置に近づく方向、遠ざかる方向に移動させることで、載置部による画像表示装置のＺ方向への移動をアシストすることもできる。

　尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《表示装置》
　接眼光学装置、
　画像形成装置、及び、画像形成装置から入射された画像を接眼光学装置へと出射する転送光学装置を備えた画像表示装置、並びに、
　画像表示装置を載置する載置部、
を備えており、
　接眼光学装置と画像表示装置とは、空間的に分離して配置されており、
　接眼光学装置は、転送光学装置からの画像を観察者の網膜に結像させ、
　観察者の網膜に結像される画像の水平方向をζ方向、画像の垂直方向をη方向、画像の奥行き方向をξ方向とし、ζ方向に相当する載置部の移動方向をＸ方向、η方向に相当する載置部の移動方向をＹ方向、ξ方向に相当する載置部の移動方向をＺ方向としたとき、載置部は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の内の少なくとも１方向に画像表示装置を移動可能である表示装置。
［Ａ０２］載置部は、少なくともＸ方向及びＺ方向に画像表示装置を移動可能である［Ａ０１］に記載の表示装置。
［Ａ０３］更に、接眼光学装置の位置を検出する第１位置検出装置を備えており、
　第１位置検出装置によって得られた観察者の位置情報あるいは接眼光学装置の位置情報に基づき、載置部は画像表示装置を移動させる［Ａ０２］に記載の表示装置。
［Ａ０４］第１位置検出装置は、カメラ又はＴＯＦセンサを備えている［Ａ０３］に記載の表示装置。
［Ａ０５］画像表示装置は、更に、転送光学装置・制御装置を備えており、
　転送光学装置・制御装置は、画像形成装置から出射された画像が接眼光学装置に到達するように転送光学装置を制御する［Ａ０１］乃至［Ａ０４］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ０６］画像表示装置は、更に、接眼光学装置の位置を検出する第２位置検出装置を備えており、
　第２位置検出装置によって検出された接眼光学装置の位置情報に基づき、転送光学装置・制御装置は、画像形成装置から出射された画像が接眼光学装置に到達するように転送光学装置を制御する［Ａ０１］乃至［Ａ０５］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ０７］転送光学装置は可動ミラーを備えている［Ａ０１］乃至［Ａ０６］のいずれか１項に記載の光学装置。
［Ａ０８］載置部に対して接眼光学装置は移動可能である［Ａ０１］乃至［Ａ０７］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ０９］接眼光学装置は観察者に装着される［Ａ０１］乃至［Ａ０８］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ１０］接眼光学装置は、ホログラムレンズを備えている［Ａ０９］に記載の表示装置。
［Ａ１１］第１位置検出装置によって、又は、第２位置検出装置によって、又は、第２位置検出装置及び第１位置検出装置によって検出された観察者の位置情報あるいは接眼光学装置の位置情報に基づき、制御部は画像形成装置における画像の形成を制御する［Ａ０１］乃至［Ａ１０］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ１２］第２位置検出装置は第１位置検出装置を兼ねている［Ａ０１］乃至［Ａ１１］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ１３］転送光学装置・制御装置によって、転送光学装置は、観察者の網膜に結像される画像の水平方向及び垂直方向に沿った、観察者の網膜への画像投影制御を行う［Ａ０１］乃至［Ａ１２］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ１４］転送光学装置は、２つのガルバノミラーの組合せから構成されている［Ａ０１］乃至［Ａ１３］のいずれか１項に記載の光学装置。
［Ａ１５］接眼光学装置には、再帰性反射素子が取り付けられている［Ａ０１］乃至［Ａ１４］のいずれか１項に記載の光学装置。
［Ａ１６］接眼光学装置は、ホログラム素子を備えている［Ａ０１］乃至［Ａ１５］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ１７］接眼光学装置は、回折光学部材を備えている［Ａ０１］乃至［Ａ１５］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ１８］接眼光学装置は、集光部材及び偏向部材を備えている［Ａ０１］乃至［Ａ１５］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ１９］接眼光学装置と画像表示装置とは相対的に移動可能である［Ａ０１］乃至［Ａ１８］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ａ２０］接眼光学装置は観察者に装着される［Ａ０１］乃至［Ａ１９］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ｂ０１］第２位置検出装置は、
　光源、
　第１光路合成部、
　第２光路合成部、及び、
　受光部、
を具備しており、
　画像形成装置から出射された画像は、第２光路合成部、転送光学装置、接眼光学装置を経由して、観察者の網膜に結像され、
　光源から出射された光は、第１光路合成部、第２光路合成部、転送光学装置を経由して接眼光学装置に到達し、接眼光学装置によって転送光学装置へと戻され、転送光学装置及び第２光路合成部を経由して第１光路合成部に入射し、光源とは異なる方向に第１光路合成部から出射され、受光部に入射する［Ａ０６］又は［Ａ０６］を引用する［Ａ０７］乃至［Ａ２０］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ｂ０２］第１光路合成部から受光部に入射した光の受光部への入射位置が所定の位置からズレた場合、ズレを無くすように、転送光学装置・制御装置は転送光学装置の位置を制御する［Ｂ０１］に記載の光学装置。
［Ｂ０３］光源は、アイセーフ波長帯の赤外線を出射する［Ｂ０１］又は［Ｂ０２］に記載の表示装置。
［Ｂ０４］光源から出射され、第１光路合成部に入射する光は発散光である［Ｂ０１］乃至［Ｂ０３］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ｂ０５］受光部は、光源と光学的に共役な位置よりも第１光路合成部に近い位置に配置されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０４］のいずれか１項に記載の表示装置。
［Ｂ０６］受光部は、位置検出素子、多分割フォトダイオード、又は、複数のフォトダイオードから構成されている［Ｂ０１］乃至［Ｂ０５］のいずれか１項に記載の表示装置。

１０・・・画像表示装置、１１・・・制御部、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ・・・画像形成装置、２１ａ・・・光源、２１ｂ・・・偏光ビームスプリッター、２１ｃ・・・液晶表示装置（ＬＣＤ）、２１ｄ・・・光学系、２２ａ・・・有機ＥＬ表示装置、２２ｂ・・・凸レンズ、２３ａ・・・光源、２３ｂ・・・コリメート光学系、２３ｃ・・・全反射ミラー、２３ｄ・・・走査手段、２３ｅ・・・リレー光学系、２４・・・筐体、３０・・・転送光学装置、３１・・・転送光学装置・制御装置、４０，４０Ａ，４０Ｂ・・・接眼光学装置、４１・・・位置表示手段（再帰性反射マーカー）、４２・・・回折手段、４３・・・集光手段、４４・・・集光部材、４５・・・回折格子、５０・・・第２位置検出装置、５１・・・　光源、５２・・・第１光路合成部、５３・・・第２光路合成部、５４・・・受光部、５５・・・カップリングレンズ、５６・・・レンズ部材、６０・・・第１位置検出装置、７０・・・観察者、７１・・・瞳、８０・・・部屋、８１・・・壁面、８２・・・座席、９０・・・フレーム、９１・・・フロント部、９２・・・蝶番、９３・・・テンプル部、９４・・・モダン部、１００・・・載置部、１０１・・・載置台、１１０・・・載置テーブル、１２０，１３０，１４０・・・モータ、１２１，１３１・・・第１ガイド部、１２２，１３２・・・第２ガイド部、１２３，１３３・・・伝達機構、１４１・・・ガイド部、１４２・・・伝達機構、１５０・・・支持台、１５１・・・受け部材

Claims

　接眼光学装置、
　画像形成装置、及び、画像形成装置から入射された画像を接眼光学装置へと出射する転送光学装置を備えた画像表示装置、並びに、
　画像表示装置を載置する載置部、
を備えており、
　接眼光学装置と画像表示装置とは、空間的に分離して配置されており、
　接眼光学装置は、転送光学装置からの画像を観察者の網膜に結像させ、
　観察者の網膜に結像される画像の水平方向をζ方向、画像の垂直方向をη方向、画像の奥行き方向をξ方向とし、ζ方向に相当する載置部の移動方向をＸ方向、η方向に相当する載置部の移動方向をＹ方向、ξ方向に相当する載置部の移動方向をＺ方向としたとき、載置部は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の内の少なくとも１方向に画像表示装置を移動可能である表示装置。
　載置部は、少なくともＸ方向及びＺ方向に画像表示装置を移動可能である請求項１に記載の表示装置。
　更に、接眼光学装置の位置を検出する第１位置検出装置を備えており、
　第１位置検出装置によって得られた観察者の位置情報又は接眼光学装置の位置情報に基づき、載置部は画像表示装置を移動させる請求項２に記載の表示装置。
　第１位置検出装置は、カメラ又はＴＯＦセンサを備えている請求項３に記載の表示装置。
　画像表示装置は、更に、転送光学装置・制御装置を備えており、
　転送光学装置・制御装置は、画像形成装置から出射された画像が接眼光学装置に到達するように転送光学装置を制御する請求項１に記載の表示装置。
　画像表示装置は、更に、接眼光学装置の位置を検出する第２位置検出装置を備えており、
　第２位置検出装置によって検出された接眼光学装置の位置情報に基づき、転送光学装置・制御装置は、画像形成装置から出射された画像が接眼光学装置に到達するように転送光学装置を制御する請求項５に記載の表示装置。
　転送光学装置は可動ミラーを備えている請求項１に記載の光学装置。
　載置部に対して接眼光学装置は移動可能である請求項１に記載の表示装置。
　接眼光学装置は観察者に装着される請求項１に記載の表示装置。
　接眼光学装置は、ホログラムレンズを備えている請求項９に記載の表示装置。