WO2022201750A1 - 画像投影装置 - Google Patents

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WO2022201750A1
WO2022201750A1 PCT/JP2022/000691 JP2022000691W WO2022201750A1 WO 2022201750 A1 WO2022201750 A1 WO 2022201750A1 JP 2022000691 W JP2022000691 W JP 2022000691W WO 2022201750 A1 WO2022201750 A1 WO 2022201750A1
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image
image light
user
reflected
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鈴木誠
森野誠治
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株式会社Ｑｄレーザ
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Definitions

  • the present invention relates to an image projection device.
  • An image projection device that two-dimensionally scans light rays emitted by a light source, irradiates the scanned light rays onto the user's retina using Maxwell's vision, and projects an image.
  • an image projection apparatus using Maxwell's vision has been proposed, which can project a high-quality image in which distortion, defocus, etc. are suppressed (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 When the image projection device disclosed in Patent Document 1 is attached to a frame such as a spectacle-type frame that is worn on the user's face, the clearance between the image projection device and the user's face tends to be small.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image projection device capable of ensuring sufficient clearance from the user's face.
  • the present invention includes a light source, a control unit that generates an image light beam based on image data and controls emission of the image light beam from the light source, and a frame attached to a user's face and emitted from the light source.
  • a scanning unit that two-dimensionally scans the image light beams that are applied to the scanning unit; and a scanning unit that is attached to the frame and arranged in front of the user's eyes. and has a plurality of reflecting surfaces for reflecting the plurality of image light beams, and the plurality of image light beams reflected by the plurality of reflecting surfaces are converged at a first convergence point in the user's eye.
  • a light guide member that illuminates the retina of the user later; and a light guide member that is attached to the frame and guides the plurality of image light beams emitted from the scanning unit after converging them at a second convergence point in front of the light guide member. and a first optical member that is arranged at the second convergence point and that finally reflects each of the plurality of image light rays among the plurality of reflecting surfaces provided on the light guide member. and a second optical member that causes diffused light to enter the final reflecting surface.
  • the scanning unit and the first optical member are attached near the temples of the frame, and the light guide member is attached near the rim of the frame and extends from in front of the user's eyes toward the temples. It can be configured to have an elongated shape.
  • the light guide member has an odd number of reflecting surfaces as the plurality of reflecting surfaces, and the plurality of image light beams reflected by the first optical member and traveling obliquely forward are incident thereon. be able to.
  • the final reflective surface of the plurality of reflective surfaces may be a concave curved surface, and the remaining reflective surfaces may be substantially flat surfaces.
  • the remaining reflecting surfaces may be configured to be substantially parallel to each other.
  • the light guide member covers a main body portion through which the plurality of image light beams that are repeatedly reflected by the plurality of reflecting surfaces and irradiated onto the user's retina pass through, and the final stage reflecting surface, a cover portion having a refractive index substantially equal to that of the main body portion, wherein the final reflecting surface and the plurality of image light beams reflected by the final reflecting surface are emitted from the main body portion.
  • a surface and a surface of the main body on the opposite side of the emitting surface to the final reflecting surface of the cover are positioned in front of the user's eyes, and the final reflecting surface is a half mirror. and the exit surface of the main body and the opposite surface of the cover may be flatter than the reflecting surface of the final stage.
  • the output surface of the main body and the opposite surface of the cover may be substantially parallel to each other and substantially flat.
  • the first reflecting surface immediately before the last reflecting surface among the plurality of reflecting surfaces includes the plurality of image rays reflected by a second reflecting surface one before the first reflecting surface. and the plurality of image light beams reflected by the reflecting surface of the final stage are incident thereon, and the plurality of image light beams reflected by the second reflecting surface in the region are received by the final stage.
  • the plurality of image light beams reflected by the reflective surface and reflected by the final reflective surface may be transmitted.
  • the first reflecting surface is the optical axis after the central image light beam corresponding to the center of the image projected on the retina of the user among the plurality of image light beams is reflected by the final reflecting surface.
  • the convergence angle at which the plurality of image light beams converge on the first convergence point may be greater than or equal to the scanning angle of the plurality of image light beams by the scanning unit.
  • the image light beam emitted from the light source travels obliquely forward from a side closer to the user's face than the scanning unit and enters the scanning unit.
  • the image light beam may travel backward from the scanning section, be reflected obliquely forward by the first optical member, and enter the light guide member.
  • a housing is attached to the frame and accommodates the scanning unit, the first optical member, and the second optical member, and most of the light guide member is located within the housing.
  • the optical path length of the image light beam between the incident surface on which the image light beam is incident on the light guide member and the second reflecting surface is defined as a first optical path length
  • the second reflecting surface and the first The optical path length of the image light beam between the reflecting surface is defined as a second optical path length
  • the optical path length of the image light beam between the first reflecting surface and the final reflecting surface is defined as a third optical path length
  • the optical path length of the image light beam between the reflecting surface of the final stage and the first reflecting surface as the output surface of the light guide member is a fourth optical path length
  • the first optical path length the It can be configured such that the second optical path length, the third optical path length, and the fourth optical path length are shortened in this order.
  • the incident angle at which the image light beam is incident on the first optical member and the incident angle at which the image light beam is incident on the final reflecting surface are substantially the same, and the image light beam is incident on the second reflecting surface.
  • An incident angle of incidence and an incident angle of incidence of the image light beam on the first reflecting surface may be substantially the same.
  • some image light rays among the plurality of image light rays are incident on the opposite surface of the final stage reflection surface after being transmitted through the final stage reflection surface, and are transmitted through the final stage reflection surface. and illuminates the retina of the user, and the rest of the image light rays do not pass through the reflective surface of the final stage, are reflected by the reflective surface of the final stage, illuminate the retina of the user, and illuminate the retina of the user.
  • the ratio of the luminance of the part of the image light beams to the luminance of the remaining image light beams is 80% or more.
  • some image light rays among the plurality of image light rays are incident on the opposite surface of the final stage reflection surface after being transmitted through the final stage reflection surface, and are transmitted through the final stage reflection surface. and illuminates the retina of the user, and the rest of the image light rays do not pass through the reflective surface of the final stage and are reflected by the reflective surface of the final stage and illuminate the retina of the user.
  • the reflectance of the reflective surface can be configured to be 15% or less.
  • the present invention comprises a light source, a control unit that generates an image light beam based on image data, controls emission of the image light beam from the light source, and a scanning unit that two-dimensionally scans the image light beam emitted from the light source. and a plurality of reflecting surfaces formed of a glass material through which the plurality of image light beams emitted from the scanning unit at different times pass through, reflecting the plurality of image light beams, wherein the plurality of reflecting surfaces a light guide member that irradiates the user's retina after converging the plurality of image light beams reflected by the final reflecting surface that finally reflects the plurality of image light beams at a convergence point in the user's eye; Some of the plurality of image light rays are transmitted through the final reflecting surface, are then incident again on the opposite side of the final reflecting surface, are transmitted therethrough, and are reflected by the final reflecting surface.
  • the rest of the image light beams are reflected by the final reflecting surface without passing through the final reflecting surface, are irradiated to the user's retina, and enter the user's eyes.
  • WHEREIN The ratio of the brightness
  • the present invention comprises a light source, a control unit that generates an image light beam based on image data, controls emission of the image light beam from the light source, and a scanning unit that two-dimensionally scans the image light beam emitted from the light source. and a plurality of reflecting surfaces formed of a glass material through which the plurality of image light beams emitted from the scanning unit at different times pass through, reflecting the plurality of image light beams, wherein the plurality of reflecting surfaces a light guide member that irradiates the user's retina after converging the plurality of image light beams reflected by the final reflecting surface that finally reflects the plurality of image light beams at a convergence point in the user's eye; Some of the plurality of image light rays are transmitted through the final reflecting surface, are then incident again on the opposite side of the final reflecting surface, are transmitted therethrough, and are reflected by the final reflecting surface. The rest of the image light beams are reflected by the final reflecting surface without passing through the final reflecting surface and are irradiated
  • the plurality of reflective surfaces include a first reflective surface positioned closer to the user's eyes and a first reflective surface positioned farther from the user's eyes, and the plurality of image light beams are positioned at the final stage.
  • the reflectance of the surface and the reflectance of the third reflecting surface may be substantially the same.
  • the reflectance of the second reflecting surface and the reflectance of the third reflecting surface may be 40% or more and 70% or less.
  • the reflectance of the first reflecting surface is 45% or more and 55% or less
  • the reflectance of the second reflecting surface and the reflectance of the third reflecting surface are 50% or more and 70% or less
  • the reflectance of the reflecting surface of the final stage can be set to be 5% or more and 15% or less.
  • the plurality of image light beams may be reflected by the plurality of reflecting surfaces the same number of times to irradiate the user's retina.
  • FIG. 1(a) is a diagram showing an optical system according to Comparative Example 1
  • FIG. 1(b) is a simulation result of evaluating the laser beam irradiated onto the projection surface in the optical system of FIG. 1(a).
  • 2(a) and 2(b) are simulation results obtained by evaluating the laser beam irradiated onto the projection surface when the focal length of the lens arranged at the convergence point is changed.
  • FIG. 3(a) is a diagram showing an optical system according to Comparative Example 2
  • FIG. 3(b) is a simulation result of evaluating the laser beam irradiated onto the projection surface in the optical system of FIG. 3(a). be.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which the optical system according to Comparative Example 2 is attached to a spectacle-type frame.
  • FIG. 5(a) is a diagram showing an optical system according to Comparative Example 3
  • FIG. 5(b) is a simulation result of evaluating the laser beam irradiated onto the projection surface in the optical system of FIG. 5(a).
  • FIG. 6A is a diagram (Part 1) showing an optical system in which the incident angle of the laser beam to the scanning unit is changed, and FIG. It is the simulation result which evaluated the irradiated laser beam.
  • FIG. 7A is a diagram (part 2) showing an optical system in which the incident angle of the laser beam to the scanning unit is changed, and FIG. It is the simulation result which evaluated the irradiated laser beam.
  • FIG. 1 is a diagram showing an optical system in which the incident angle of the laser beam to the scanning unit is changed
  • FIG. It is the simulation result which evaluated the irradiated laser beam.
  • FIG. 8 is a diagram showing an image projection device according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of dimensions of the image projection device according to the first embodiment.
  • FIG. 10(a) is a diagram (part 1) showing the optical system in which the simulation was performed, and FIG. 10(b) is an evaluation of the laser beam irradiated to the projection surface in the optical system of FIG. 10(a). These are simulation results.
  • FIG. 11(a) is a diagram (part 2) showing the optical system in which the simulation was performed, and FIG. 11(b) is an evaluation of the laser beam irradiated to the projection surface in the optical system of FIG. 11(a). These are simulation results.
  • FIG. 10(a) is a diagram (part 1) showing the optical system in which the simulation was performed, and FIG. 10(b) is an evaluation of the laser beam irradiated to the projection surface in the optical system of FIG. 11(a). These are simulation results.
  • FIG. 10(a) is a diagram (part 1)
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a state in which the image projection device according to Example 1 is attached to a spectacle frame.
  • FIG. 13 is a diagram showing an image projection device according to the second embodiment.
  • 14A and 14B are diagrams illustrating a case where the user looks at the outside world through the light guide member in Example 2.
  • FIG. 15 is a diagram showing an image projection device according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the reflectance Rc and the light amount ratio Pcr/Pct.
  • FIG. 17(a) is a diagram showing the relationship between the reflectance Rc and the light amount ratio Pcr/Pi
  • FIG. 17(b) is a diagram showing the relationship between the reflectance Rc and the transmittance Tar.
  • FIG. 1A is a diagram showing an optical system 500 according to Comparative Example 1.
  • the optical system 500 of Comparative Example 1 includes a light source 110, a scanning unit 112, a lens 114, a reflecting mirror 116, a reflecting mirror 120, a projection mirror 122, and a lens 124, as shown in FIG. 1(a).
  • Light source 110 emits laser light 140 .
  • Lens 114 converts laser light 140 emitted by light source 110 from diffuse light to converged light.
  • Reflecting mirror 116 is a plane mirror and reflects laser light 140 transmitted through lens 114 toward scanning unit 112 .
  • the scanning unit 112 two-dimensionally scans the incident laser beam 140 .
  • a plurality of laser beams 140 that are two-dimensionally scanned by the scanning unit 112 and emitted from the scanning unit 112 at different times are incident on the reflecting mirror 120 .
  • Reflecting mirror 120 is a concave mirror having a curved reflecting surface.
  • Each of the plurality of scanned laser beams 140 enters the reflecting mirror 120 as diffused light, and is converted from diffused light into substantially parallel light by the reflecting mirror 120 .
  • a plurality of laser beams 140 scanned and reflected by the reflection mirror 120 converge at a convergence point 160 in front of the projection mirror 122 .
  • a lens 124 is positioned at the convergence point 160 .
  • Each of the plurality of laser beams 140 is converted from approximately parallel light to converged light by the lens 124 , condensed in front of the projection mirror 122 , and then becomes diffused light and enters the projection mirror 122 .
  • the projection mirror 122 is a concave mirror having a curved reflecting surface, and has substantially the same shape as the reflecting mirror 120 and substantially the same radius of curvature as the reflecting mirror 120 .
  • Each of the plurality of laser beams 140 is converted from diffused light into substantially parallel light by the projection mirror 122 .
  • the plurality of laser beams 140 reflected by the projection mirror 122 are irradiated onto the projection surface 164 after being converged at the convergence point 162 .
  • the convergence point 162 is positioned inside the user's eye (for example, near the pupil), and the laser light 140 is converted from approximately parallel light into converged light by the crystalline lens and converged near the retina. scorch.
  • the scanning angle of the laser beam 140 by the scanning unit 112 and the convergence angle at which the plurality of laser beams 140 converge on the convergence point 162 are approximately the same.
  • the laser light 140 has an optical path length between the scanning unit 112 and the reflection mirror 120 and an optical path length between the projection mirror 122 and the convergence point 162 that are substantially the same length, and the optical path length between the reflection mirror 120 and the convergence point 160 is substantially the same. and the optical path length between the convergence point 160 and the projection mirror 122 are substantially the same length. Therefore, the scanning unit 112, the convergence point 160, and the convergence point 162 are in a conjugate relationship of approximately equal magnification.
  • FIG. 1(b) is a simulation result of evaluating the laser beam 140 irradiated onto the projection surface 164 in the optical system 500 of FIG. 1(a).
  • the simulation was performed in a case where the plurality of laser beams 140 emitted from the scanning unit 112 each had a substantially circular shape and were distributed substantially uniformly in a substantially rectangular shape as a whole (same as below). (same for the simulation of ).
  • FIG. 1B since the scanning unit 112 and the converging point 162 are in a substantially equal-magnification conjugate relationship, each of the plurality of laser beams 140 on the projection plane 164 has a substantially circular shape. and was distributed substantially uniformly in a substantially rectangular shape as a whole.
  • Lens 124 converts laser light 140 from substantially parallel light to converging light.
  • the laser light 140 converted into converged light by the lens 124 is condensed in front of the projection mirror 122 and then becomes diffused light and enters the projection mirror 122 .
  • Projection mirror 122 has a positive condensing power that converges multiple laser beams 140 onto convergence point 162 . Therefore, by arranging the lens 124 whose focal length is set to an appropriate size at the convergence point 160 and setting the NA (numerical aperture) of the laser beam 140 incident on the projection mirror 122 to an appropriate size, the laser beam 140 reflected by the projection mirror 122 can be made substantially parallel.
  • FIGS. 2(a) and 2(b) are simulation results evaluating the laser beam 140 irradiated onto the projection surface 164 when the focal length of the lens 124 arranged at the convergence point 160 is changed.
  • FIG. 2(a) is the simulation result when the focal length of the lens 124 is not appropriate
  • FIG. 2(b) is the simulation result when it is appropriate.
  • the sizes of the plurality of laser beams 140 on the projection plane 164 varied. From this, it can be seen that when the focal length of the lens 124 is not appropriate, the plurality of laser beams 140 reflected by the projection mirror 122 includes laser beams 140 that are not substantially parallel beams.
  • the focal length of the lens 124 when the focal length of the lens 124 is appropriate, the sizes of the plurality of laser beams 140 on the projection plane 164 are substantially uniform. From this, it can be seen that when the focal length of the lens 124 is appropriate, all of the multiple laser beams 140 reflected by the projection mirror 122 are substantially parallel beams.
  • the lens 124 for converting the laser light 140 from approximately parallel light to converging light is arranged at the convergence point 160, and the focal length of the lens 124 is set appropriately to set the NA when the laser light 140 is incident on the projection mirror 122.
  • the plurality of laser beams 140 reflected by the projection mirror 122 can be made into substantially parallel beams.
  • the optical system 500 is used in an image projection device, the plurality of laser beams 140 can be converted from substantially parallel beams to converged beams by the crystalline lens, and focused near the retina, providing a user with a high-quality image. can be provided.
  • the convergence point 160 is a point where the plurality of laser beams 140 converge, by arranging the lens 124 at the convergence point 160, the degree of convergence of the plurality of laser beams 140 can be easily adjusted. can.
  • FIG. 3A is a diagram showing an optical system 600 according to Comparative Example 2.
  • FIG. 1 In the optical system 600 of Comparative Example 2, instead of the projection mirror 122, a projection mirror 122a having a radius of curvature larger than that of the reflection mirror 120 is provided, as shown in FIG. Therefore, the optical path length of the laser light 140 between the scanning unit 112 and the reflecting mirror 120 and the optical path length of the laser light 140 between the projection mirror 122a and the convergence point 162 are different.
  • the optical path length of the laser light 140 between the reflection mirror 120 and the convergence point 160 is different from the optical path length of the laser light 140 between the convergence point 160 and the projection mirror 122a.
  • the ratio of the optical path length of the laser beam 140 between the reflecting mirror 120 and the converging point 160 to the optical path length of the laser beam 140 between the scanning unit 112 and the reflecting mirror 120, and the laser beam between the projection mirror 122a and the converging point 162 The ratio of the optical path length of the laser light 140 between the convergence point 160 and the projection mirror 122a to the optical path length of the light 140 is approximately the same.
  • the optical system 600 has a similar layout of approximately equal magnification, and the scanning angle of the laser beam 140 by the scanning unit 112 and the convergence angle at which the plurality of laser beams 140 converge at the convergence point 162 are approximately the same size. It has become.
  • the similarity ratio of the optical system 600 may be determined by the distance between the projection mirror 122a and the user's eyes, the shape of the user's face, and/or the space on the sides of the user's face.
  • FIG. 3(b) is a simulation result of evaluating the laser beam 140 irradiated onto the projection surface 164 in the optical system 600 of FIG. 3(a).
  • the plurality of laser beams 140 on the projection plane 164 are each approximately circular and As a whole, they were substantially uniformly distributed in a substantially rectangular shape.
  • FIG. 4 is a diagram showing a state in which the optical system 600 according to Comparative Example 2 is attached to the spectacle-shaped frame 190.
  • the path of the laser beam 140 emitted by the light source 110 until it enters the scanning unit 112 is different from that in FIG. 3(a).
  • the projection mirror 122a is arranged in the vicinity of the rim 194 of the spectacle-shaped frame 190 because it is arranged in front of the user's eyes. Therefore, the reflecting mirror 120 and the lens 124 are arranged near the user's face, and the laser light 140 passes near the user's face.
  • Reflecting mirror 120 , projection mirror 122 a , and lens 124 are housed in housing 196 in order to protect them and laser light 140 . 194 attached. Because reflective mirror 120 and lens 124 are positioned close to the user's face, the clearance between housing 196 and the user's face is reduced. For example, if the distance between the eye 70 and the housing 196 is reduced, the housing 196 may interfere with the eyelashes and reduce the quality of the image projected onto the retina 72 . In addition, the smaller clearance between the housing 196 and the user's face may cause the housing 196 to interfere with the user's face depending on the shape of the user's face. In addition, the front-to-rear dimensions of the housing 196 cannot be accommodated within the clearance between the normal spectacle-shaped frame and the face, and the design that protrudes forward is unavoidable.
  • FIG. 5A is a diagram showing an optical system 700 according to Comparative Example 3.
  • the optical system 700 of Comparative Example 3 moves the position of the convergence point 162 to the projection mirror 122a in order to increase the viewing angle of the image, as shown in FIG. getting closer.
  • the position of the convergence point 162 is closer to the projection mirror 122a than in the optical system 600 of Comparative Example 2. Therefore, as is clear from FIG. The clearance between is even smaller. For this reason, deterioration of image quality due to interference between the housing 196 and the eyelashes and interference of the housing 196 with the user's face are more likely to occur.
  • FIG. 5(b) is a simulation result of evaluating the laser beam 140 irradiated onto the projection surface 164 in the optical system 700 of FIG. 5(a).
  • the overall shape of the plurality of laser beams 140 on the projection surface 164 is substantially trapezoidal, resulting in trapezoidal distortion. It is considered that the trapezoidal distortion occurred because the convergence point 162 was brought closer to the projection mirror 122a, and thus the similar layout of approximately the same size was not obtained. That is, the optical power received from the projection mirror 122a when the laser beam 140 incident on the projection mirror 122a in an oblique direction is reflected by the projection mirror 122a is reflected by the laser beam 140 obliquely reflected by the reflection mirror 120a. It is considered that the optical power received from the mirror 120 cannot be canceled and the trapezoidal distortion occurs.
  • the image to be projected is subjected in advance to the opposite trapezoidal distortion.
  • FIGS. 6(a) and 7(a) are diagrams showing optical systems 710 and 720 in which the incident angle of the laser beam 140 to the scanning unit 112 is changed.
  • the laser beam 140 obliquely enters the scanning unit 112 from the opposite side of the reflection mirror 120 to the projection mirror 122a.
  • the laser beam 140 obliquely enters the scanning unit 112 from the same side of the reflection mirror 120 as the projection mirror 122a.
  • 6(b) and 7(b) are simulation results of evaluating the laser beam 140 irradiated onto the projection surface 164 in the optical system 710 of FIG. 6(a) and the optical system 720 of FIG. 7(a). .
  • trapezoidal distortion was worse than in the simulation results of the optical system 700 shown in FIG. 5B.
  • the deterioration of the trapezoidal distortion in the optical system 710 is considered to be due to the following reasons.
  • the direction in which the laser light 140 travels toward the scanning unit 112 and the direction in which the laser light 140 reflected by the reflecting mirror 120 travels toward the projection mirror 122a are substantially the same.
  • the trapezoidal distortion caused by the laser beam 140 entering the projection mirror 122a in an oblique direction is combined with the trapezoidal distortion caused by the laser beam 140 entering the scanning unit 112 in substantially the same oblique direction, and the trapezoidal distortion becomes worse. It is thought that
  • the trapezoidal distortion is improved compared to the simulation results of the optical system 700 shown in FIG. 5(b).
  • the reason why the trapezoidal distortion is improved in the optical system 720 is considered as follows.
  • the direction in which the laser light 140 travels toward the scanning unit 112 and the direction in which the laser light 140 reflected by the reflection mirror 120 travels toward the projection mirror 122a are different directions (intersecting directions). be. Therefore, the trapezoidal distortion caused by the laser beam 140 entering the projection mirror 122a from an oblique direction is weakened by the trapezoidal distortion caused by the laser beam 140 entering the scanning unit 112 from different oblique directions, thereby improving the trapezoidal distortion. it is conceivable that.
  • trapezoidal distortion can be improved by causing the laser light 140 to enter the scanning unit 112 from a direction different from the direction in which the laser light 140 is reflected by the reflection mirror 120 and travels toward the projection mirror 122a.
  • FIG. 8 is a diagram showing the image projection device 100 according to the first embodiment.
  • the image projection device 100 includes a light source 10, a scanning section 12, a lens 14, a reflecting mirror 16, a reflecting mirror 20, a lens 24, a light guide member 30, a control section 50, and an image input section 52, as shown in FIG. .
  • the image input unit 52 receives image data from a camera and/or a recording device (not shown).
  • the control unit 50 controls emission of the laser light 40 from the light source 10 based on the input image data. Accordingly, the image data is converted by the light source 10 into laser light 40, which is an image beam.
  • the control unit 50 also controls driving of the scanning unit 12 .
  • the light source 10 emits, for example, red laser light (wavelength: about 610 nm to 660 nm), green laser light (wavelength: about 515 nm to 540 nm), and blue laser light (wavelength: about 440 nm to 480 nm) under the control of the control unit 50. Emits visible laser light.
  • the light source 10 for emitting red, green, and blue laser beams for example, there is a light source in which RGB (red, green, and blue) laser diode chips and a three-color synthesizing device are integrated. Note that the light source 10 may emit laser light of a single wavelength.
  • the control unit 50 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit). If the camera is placed in an appropriate position facing the line-of-sight direction of the user, an image captured by the camera in the line-of-sight direction can be projected onto the retina 72 . Also, an image input from a recording device or the like is projected, or a camera image and an image from the recording device are superimposed by the control unit 50 to project a so-called augmented reality (AR) image.
  • AR augmented reality
  • a laser beam 40 emitted by the light source 10 passes through the lens 14 .
  • the lens 14 is a condensing lens that converts the laser beam 40 from diffused light to converged light.
  • the laser light 40 that has passed through the lens 14 is reflected by the reflecting mirror 16 toward the scanning section 12 and enters the scanning section 12 in the form of converged light.
  • Reflecting mirror 16 is a plane mirror.
  • the lens 14 is provided between the light source 10 and the scanning section 12 in order to convert the laser beam 40 reflected by the reflecting mirror 20 into substantially parallel light.
  • the scanning unit 12 scans the incident laser light 40 two-dimensionally in the horizontal direction and the vertical direction.
  • the scanning unit 12 is, for example, a scanning mirror such as a MEMS (Micro Electro Mechanical System) mirror. Note that the scanning unit 12 may be of other types such as potassium tantalate niobate (KTN).
  • KTN potassium tantalate niobate
  • the reflecting mirror 20 is a concave mirror having a curved reflecting surface such as a free-form surface, and has a positive condensing power. Therefore, each of the plurality of laser beams 40 is reflected by the reflecting mirror 20 and converted from diffused light into substantially parallel light.
  • a plurality of laser beams 40 reflected by the reflecting mirror 20 converge at a convergence point 60 in front of the light guide member 30 .
  • a lens 24 is provided at the convergence point 60 .
  • the lens 24 is a condensing lens that converts each of the plurality of laser beams 40 from substantially parallel beams to converging beams. For the same reason as explained with reference to FIGS. 2A and 2B, the lens 24 converts each of the plurality of laser beams 40 emitted from the light guide member 30 toward the user's eye 70 into substantially parallel beams. is provided at the convergence point 60 to make A plurality of laser beams 40 transmitted through the lens 24 enter the light guide member 30 .
  • the light guide member 30 is made of a glass material such as cycloolefin polymer (COP) resin or acrylic resin.
  • the laser beam 40 passes through the inside of the light guide member 30 .
  • the light guide member 30 has multiple reflective surfaces 32 , 34 , 36 .
  • the reflecting surfaces 32, 34, and 36 are formed, for example, by vapor-depositing a reflecting material on a glass material.
  • the laser light 40 is reflected in the light guide member 30 by the reflective surface 32 , the reflective surface 34 , and the reflective surface 36 in this order, and is emitted from the light guide member 30 to the outside.
  • the reflecting surfaces 32 and 34 are substantially flat surfaces and are provided substantially parallel to each other.
  • the reflecting surface 32 and the reflecting surface 34 are substantially parallel to the user's face, for example.
  • the reflecting surface 36 is a concave curved surface such as a free curved surface.
  • a substantially flat surface is a flat surface to the extent that the laser beam 40 does not have condensing power.
  • Substantially parallel means that the inclination is ⁇ 5° or less, may be ⁇ 3° or less, or may be ⁇ 1° or less.
  • Each of the plurality of laser beams 40 incident on the light guide member 30 travels toward the reflecting surface 32 while converging.
  • Each of the plurality of laser beams 40 is condensed near the reflecting surface 32 .
  • a laser beam 40a corresponding to the center of the image projected onto the retina (can also be said to be a laser beam when the deflection angle of the scanning unit 12 is 0°) is condensed on the reflecting surface 32 .
  • Each of the plurality of laser beams 40 reflected by the reflecting surface 32 travels toward the reflecting surface 34 .
  • all of the plurality of laser beams 40 are condensed in front of the reflecting surface 34 and then enter the reflecting surface 34 as diffused light.
  • Each of the plurality of laser beams 40 reflected by the reflecting surface 34 enters the reflecting surface 36 in the form of diffused light.
  • each of the plurality of laser beams 40 reflected by the reflecting surface 36 is converted from diffused light into substantially parallel light, and the plurality of laser beams 40 converge at the convergence point 62 within the user's eye 70 .
  • the convergence point 62 is located near the pupil 74, for example. Since the laser light 40 traveling to the eye 70 is substantially parallel light, the laser light 40 is converted from substantially parallel light to focused light by the crystalline lens 76 and focused near the retina 72 . Thereby, the user can visually recognize the image.
  • the curvature of the reflecting surface 36 is adjusted so that the convergence angle ⁇ 2 at which the plurality of laser beams 40 converge at the convergence point 62 is greater than the scanning angle ⁇ 1 of the scanning unit 12. is set.
  • the reflecting surface 34 has a region 34a that reflects the laser beam 40 reflected by the reflecting surface 32 toward the reflecting surface 36, and a region 34b that transmits the laser beam 40 reflected by the reflecting surface 36. 34b is partially overlapped. This overlapped region 34c requires both the function of reflecting and the function of transmitting the laser light 40 .
  • the incident angle at which the laser beam 40 reflected by the reflecting surface 32 enters the reflecting surface 34 is larger than the incident angle at which the laser beam 40 reflected by the reflecting surface 36 enters the reflecting surface 34 . Therefore, at least in the region 34c of the reflecting surface 34, the laser beam 40 with a large incident angle is mainly reflected, and the laser beam 40 with a small incident angle is mainly transmitted.
  • the laser beam 40 reflected by the reflecting surface 36 may be projected onto the retina 72, and even if the laser beam 40 reflected by the reflecting surface 32 is transmitted through the reflecting surface 34, it does not substantially affect the reflection.
  • a half mirror for the surface 34 it is possible to both reflect the laser beam 40 reflected by the reflecting surface 32 and transmit the laser beam 40 reflected by the reflecting surface 36.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of dimensions of the image projection device 100 according to the first embodiment.
  • the dimension examples shown below are examples when the refractive index of the light guide member 30 is assumed to be about 1.5 to 1.55.
  • each dimension indicates the length of the locus of the axis of the laser light 40 a corresponding to the center of the image projected on the retina 72 .
  • the length L1 between the scanning section 12 and the reflecting mirror 20 is 6 mm to 9 mm, and is 7.5 mm as an example.
  • the length L2 between the reflecting mirror 20 and the incident surface 31a of the light guide member 30 is 10.7 mm to 16 mm, and is 13.4 mm as an example.
  • the length L3 of the lens 24 is 2.4 mm to 3.6 mm, and is 3 mm as an example.
  • the length L4 between the incident surface 31a of the light guide member 30 and the reflecting surface 32 is 10 mm to 14.8 mm, and is 12.4 mm as an example.
  • a length L5 between the reflecting surfaces 32 and 34 is 6 mm to 9 mm, and is 7.6 mm as an example.
  • a length L6 between the reflective surfaces 34 and 36 is 4.3 mm to 6.5 mm, for example 5.4 mm.
  • a length L7 between the reflecting surface 36 and the output surface 31b of the light guide member 30 is 2.8 mm to 4.2 mm, and is 3.5 mm as an example.
  • a length L8 from the exit surface 31b of the light guide member 30 to the cornea 78 of the eye 70 is 6.7 mm to 10 mm, and for example is 8.4 mm.
  • the incident angle ⁇ 1 of the laser beam 40a to the reflecting mirror 20 is 20° to 30°, and is 25° as an example.
  • the incident angle .theta.2 of the laser beam 40a on the reflecting surface 32 and the incident angle .theta.3 on the reflecting surface 34 are 40.degree. to 60.degree., for example, 50.degree.
  • the incident angle ⁇ 4 of the laser beam 40a to the reflecting surface 36 is 20° to 30°, and is 25° as an example.
  • the dimensions from L2 to L7 in FIG. 9 have the same design result if the optical path length, that is, the total sum of the product of the refractive index and the distance is constant. You may finely adjust the dimensions using this fact.
  • the lengths L4, L5, L6, and L7 within the light guide member 30 are shortened in this order.
  • the incident angle .theta.1 of the laser beam 40a to the reflecting mirror 20 and the incident angle .theta.4 to the reflecting surface 36 are substantially the same, and the incident angle .theta.2 to the reflecting surface 32 and the incident angle .theta.3 to the reflecting surface 34 are substantially the same. are of substantially the same magnitude, and the incident angles .theta.2 and .theta.3 are approximately twice the incident angles .theta.1 and .theta.4.
  • a good quality image can be projected onto the retina 72 .
  • Approximately the same size and approximately twice the size of the incident angle are the same size and twice the size to the extent that a good image can be projected onto the retina 72 .
  • the laser beam 40 a corresponding to the center of the image projected onto the retina 72 is reflected by the scanning unit 12 and travels toward the reflecting mirror 20 and the reflecting surface 36 of the light guide member 30 .
  • the reflective surface 34 is provided substantially orthogonal to the laser beam 40 a that is reflected by the reflective surface 36 of the light guide member 30 and travels toward the eye 70 .
  • the reflecting surface 32 is provided substantially parallel to the reflecting surface 34 .
  • Substantially parallel means that the inclination is ⁇ 5° or less, may be ⁇ 3° or less, or may be ⁇ 1° or less.
  • Substantially orthogonal means that the crossing angle is 90° ⁇ 5°, may be 90° ⁇ 3°, or may be 90° ⁇ 1°.
  • the laser beam 40a corresponding to the center of the image projected onto the retina 72 enters the incident surface 31a of the light guide member 30 substantially perpendicularly. Approximately perpendicular means 90° ⁇ 5°, may be 90° ⁇ 3°, or may be 90° ⁇ 1°. The effect of this will be described with reference to FIGS. 10(a) to 11(b).
  • 10(a) and 11(a) are diagrams showing optical systems 800 and 810 for which the simulation was performed
  • FIGS. 11A and 11B are simulation results obtained by evaluating the laser beam 140 irradiated onto the projection surface 164 in the optical system 810 of FIG. 11A.
  • the plurality of laser beams 140 are reflected by the reflection mirror 120 and converged at the convergence point 160, and then the incident surface 131a. is incident on the light guide member 130 from the
  • the light guide member 130 has a reflecting surface 136 , and the plurality of laser beams 140 are reflected by the reflecting surface 136 and projected onto the projection surface 164 after being converged at the convergence point 162 .
  • the incident surface 131a of the light guide member 130 is inclined to one side with respect to the laser beam 140a when the deflection angle of the scanning unit 112 is 0°.
  • the incident surface 131a of the light guide member 130 is inclined to the other side with respect to the laser beam 140a when the deflection angle of the scanning unit 112 is 0°.
  • the laser beam 40a should be incident on the incident surface 31a of the light guide member 30 substantially perpendicularly. is preferred.
  • FIG. 12 is a diagram showing a state in which the image projection device 100 according to the first embodiment is attached to the spectacle-shaped frame 90.
  • the eyeglass frame 90 has temples 92 and a rim 94 .
  • the scanning unit 12 and the reflecting mirror 20 are attached to the spectacle-shaped frame 90 in the vicinity of the temple 92 .
  • the light guide member 30 is attached to the eyeglass frame 90 near the rim 94 .
  • the light source 10 , scanning section 12 , lens 14 , reflecting mirror 16 , reflecting mirror 20 and lens 24 are housed in a housing 96 for protecting them and protecting the laser beam 40 .
  • the housing 96 By attaching the housing 96 to the spectacle-shaped frame 90, the optical components in the housing 96 are mounted to the spectacle-shaped frame.
  • the light guide member 30 is made of a glass material and the laser light 40 passes through the inside of the light guide member 30 , most of the light guide member 30 is not located inside the housing 96 . Most of the light guide member 30 is not located within the housing 96 means that 80% or more of the light guide member 30 is not within the housing 96, and 85% or more is not within the housing 96. 90% or more may not be inside the housing 96 .
  • the laser beam 40 travels inside the light guide member 30 while being reflected by the reflecting surfaces 32 to 36, so that the reflecting mirror 20 and the lens 24 can be placed away from the user's face.
  • the housing 96 that accommodates the reflecting mirror 20, the lens 24, and the like inside is provided away from the user's face because the reflecting mirror 20, the lens 24, and the like are arranged at positions distant from the user's face. Therefore, a sufficient clearance can be secured between the housing 96 and the user's face, and interference of the housing 96 with the user's face can be suppressed. again,
  • the light guide member 30 is made of a glass material, most of the light guide member 30 does not have to be housed inside the housing 96 . If an attempt is made to increase the viewing angle of the image projected onto the retina 72, the distance between the eye 70 and the light guide member 30 (length L8 in FIG. 9) is shortened, but most of the light guide member 30 is made up of the housing. 96, the distance between the eye 70 and the light guide member 30 is maintained at a length (e.g., 8 mm or more) at which the eyelashes do not easily interfere with the light guide member 30 even if the viewing angle of the image is increased. can do.
  • a length e.g. 8 mm or more
  • the light guide member 30 made of a glass material is placed in front of the user's eyes, and the laser light 40 is irradiated onto the retina 72 after being reflected in the light guide member 30 multiple times. It has a shape that extends along the Therefore, compared to the case where the laser light is reflected by the projection mirror arranged in front of the eye and irradiated onto the retina 72 as in Comparative Example 2, the projection of the image projection device 100 forward in front of the eye is reduced. be done. Furthermore, since the laser light 40 travels through the light guide member 30, the light guide member 30 does not need to be covered with the housing 96. In this respect as well, the image projection apparatus 100 does not protrude forward in front of the eyes. mitigated. This can improve the design.
  • a plurality of laser beams 40 (image beams) scanned by the scanning unit 12 are guided by the reflecting mirror 20 (first optical member). After converging at a convergence point 60 (second convergence point) in front of the light member 30 , the light enters the light guide member 30 .
  • the light guide member 30 is made of a glass material through which the laser light 40 is transmitted. After converging at , the retina 72 is irradiated.
  • the convergence point 60 is provided with a lens 24 (second optical member) that causes the laser light 40 to enter the final reflecting surface 36 of the light guide member 30 as diffused light.
  • the NA when the laser light 40 is incident on the final reflecting surface 36 of the light guide member 30 can be set to an appropriate size.
  • the laser light 40 can be made substantially parallel light. Therefore, a good quality image can be projected.
  • the light guide member 30 made of a glass material through which the laser light 40 passes through after the lens 24, most of the light guide member 30 is located in the housing 96 as shown in FIG. Since it is not necessary to accommodate the image projection device 100, a sufficient clearance can be secured between the image projection device 100 and the user's face.
  • the scanning unit 12 and the reflecting mirror 20 are attached near the temple 92 of the spectacle-shaped frame 90, and the light guide member 30 is attached near the rim 94 of the spectacle-shaped frame 90.
  • the light guide member 30 has a shape extending from the front of the user's eye 70 toward the temple 92 of the spectacle-shaped frame 90 .
  • the scanning unit 12, the reflecting mirror 20, the lens 24, and the light guide member 30 can be arranged along the contour of the user's face. Therefore, a sufficient clearance can be secured between the image projection device 100 and the user's face.
  • the image projection device 100 can be miniaturized.
  • the light guide member 30 has an odd number of reflecting surfaces 32, 34, and 36, and a plurality of laser beams reflected by the reflecting mirror 20 and propagating obliquely forward. 40 is injected.
  • the laser light 40 travels inside the light guide member 30 from the temple 92 side of the spectacle-shaped frame 90 toward the eye 70 side, and the scanning unit 12, the reflecting mirror 20, the lens 24, and the light guide member 30 are guided. 30 can be placed along the contours of the user's face.
  • the final reflecting surface 36 is a concave curved surface
  • the remaining reflecting surfaces 32, 34 is a substantially flat surface.
  • the laser beam 40 can be caused to travel from the temple 92 side of the spectacle-shaped frame 90 toward the eye 70 inside the light guide member 30, and the scanning unit 12, the reflecting mirror 20, the lens 24, and the light guide member 30 can be guided.
  • 30 can be placed along the contours of the user's face.
  • the reflecting surfaces 32 and 34 are preferably substantially parallel to each other.
  • the reflecting surface 34 (first reflecting surface) immediately before the reflecting surface 36 at the final stage is the reflecting surface 32 (second reflecting surface) immediately before that. ) and the laser light 40 reflected by the final reflecting surface 36 are both incident thereon.
  • the reflecting surface 34 reflects the laser beam 40 reflected by the reflecting surface 32 in the area 34c to the reflecting surface 36 and allows the laser beam 40 reflected by the reflecting surface 36 to pass therethrough.
  • the plurality of laser beams 40 can be converged at the convergence point 62 to irradiate the retina 72 .
  • the light guide member 30 can be miniaturized.
  • the reflecting surface 34 is substantially perpendicular to the optical axis after the laser beam 40a (central image beam) corresponding to the center of the image is reflected by the reflecting surface 36 . Therefore, even if the plurality of laser beams 40 reflected by the reflecting surface 36 are refracted when emitted from the light guide member 30 , the plurality of laser beams 40 can be converged to the convergence point 62 .
  • the convergence angle ⁇ 2 at which the plurality of laser beams 40 converge on the convergence point 62 is larger than the scanning angle ⁇ 1 of the plurality of laser beams 40 by the scanning unit 12 .
  • the viewing angle of the image projected on the retina 72 can be increased.
  • the convergence angle ⁇ 2 may be greater than or equal to the scanning angle ⁇ 1.
  • the laser beam 40 travels obliquely forward from the side closer to the user's face than the scanning unit 12 attached near the temple 92 of the spectacle-shaped frame 90 and scans.
  • the light enters the section 12 , travels backward from the scanning section 12 , is reflected obliquely forward by the reflecting mirror 20 , and enters the light guide member 30 attached near the rim 94 of the spectacle-shaped frame 90 .
  • it is possible to project a high-quality image with suppressed distortion onto the retina 72 .
  • FIG. 13 is a diagram showing an image projection device 200 according to the second embodiment.
  • the light guide member 30a has the reflecting surfaces 32 to 30 so that the user's eyes 70 are irradiated with the plurality of laser beams 40 incident on the incident surface 31a. It has a main body portion 38 that advances while reflecting at 36, and a cover portion 39 attached to the main body portion 38 so as to cover the reflecting surfaces 32 and 36 from the outside.
  • the body portion 38 and the cover portion 39 are made of a glass material having substantially the same refractive index, for example, made of the same glass material.
  • An emission surface 31 b from which the plurality of laser beams 40 reflected by the reflection surface 36 are emitted from the main body 38 is flatter than the reflection surface 36 .
  • a surface 39 a of the body portion 38 opposite to the emission surface 31 b with respect to the reflecting surface 36 of the cover portion 39 is flatter than the reflecting surface 36 .
  • the surface 39a of the cover portion 39 and the emission surface 31b of the main body portion 38 are, for example, substantially parallel and substantially flat surfaces. All of the reflecting surfaces 32 to 36 are half mirrors. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • FIG. 14 is a diagram showing a case where the user looks at the outside world through the light guide member 30a in the second embodiment.
  • the exit surface 31b of the body portion 38, the reflecting surface 36, and the surface 39a of the cover portion 39 are positioned in front of the user's eye 70.
  • the body portion 38 and the cover portion 39 have substantially the same refractive index, and the surface 39a of the cover portion 39 and the exit surface 31b of the body portion 38 are highly flat surfaces, the user can see the line of sight 79.
  • the outside world can be visually recognized through the reflecting surface 36, which is a half mirror, while suppressing discomfort.
  • the light guide member 30a includes a main body portion 38 through which a plurality of laser beams 40, which are repeatedly reflected by the plurality of reflecting surfaces 32 to 36 and are irradiated onto the user's retina 72, pass through; and a cover portion 39 that covers the reflecting surface 36 of the body portion 38 and has substantially the same refractive index as that of the body portion 38 .
  • the reflecting surface 36 is a half mirror, and the surface 39a of the cover portion 39 and the output surface 31b of the main body portion 38 are flatter than the reflecting surface 36 .
  • AR augmented reality
  • the substantially same size of the refractive index of the main body part 38 and the cover part 39 means that the size is the same to the extent that the user can visually recognize the outside world while suppressing discomfort, and the difference in refractive index is 0.05 or less.
  • the surface 39a of the cover portion 39 and the emission surface 31b of the main body portion 38 are substantially parallel and substantially flat surfaces.
  • the surface 39a of the cover portion 39 may be a concave curved surface or a convex curved surface in accordance with the correction power in order to correct the user's eyesight. Therefore, the fact that the surface 39a of the cover portion 39 is substantially flat means that the surface 39a is flat enough to allow the user to visually recognize the outside world while suppressing discomfort, including the case where the surface 39a is curved to correct vision. .
  • the fact that the surface 39a of the cover portion 39 and the output surface 31b of the main body portion 38 are substantially parallel means that even when the surface 39a of the cover portion 39 is curved to the extent that corrects vision, the user can visually recognize the outside world while suppressing discomfort. Parallel to the extent.
  • the cover portion 39 covers both the reflecting surfaces 32 and 36 as in the second embodiment. As a result, the user's sense of discomfort at the boundary between the reflecting surfaces 32 and 36 when viewing the outside world is reduced.
  • the main body portion 38 may be integrally formed as a whole, or the first portion 38a having a substantially flat reflective surface and the second portion 38a having a free-form reflective surface 36 may be formed.
  • the parts 38b and 38b may be separately molded and then bonded together. Ease of manufacture is improved by forming the first portion 38a and the second portion 38b using separate molds and then bonding them together. On the other hand, by integrally forming the main body portion 38 as a whole, mass productivity is improved.
  • FIG. 15 is a diagram showing an image projection device 300 according to the third embodiment.
  • the light guide member 30a has the main body portion 38 and the cover portion 39, as in the second embodiment.
  • the main body part 38 has a reflecting surface 34 positioned closer to the user's eye 70 and a reflecting surface positioned farther from the user's eye 70, where the plurality of laser beams 40 are emitted from the final stage reflecting surface 34 . and a reflective surface 32 incident before incident 36 .
  • the cover portion 39 has a reflecting surface 37 on the opposite side of the emitting surface 31b of the main body portion 38 with respect to the reflecting surface 36 .
  • the reflecting surface 37 is a flat surface like the reflecting surfaces 32 and 34 and is substantially flush with the reflecting surface 32 . Reflective surfaces 32, 34, 36, and 37 all reflect a portion of incident laser light 40 and transmit the remainder. The plurality of laser beams 40 are reflected by the plurality of reflecting surfaces 32 , 34 , 36 , 37 the same number of times and are irradiated to the eye 70 .
  • the number of reflections of the laser light 40 within the light guide member 30a is reduced. will increase.
  • a part of the laser beams 40c among the plurality of laser beams 40 is incident on the reflecting surface 36 from the eye 70 side, passes through the reflecting surface 36, and reaches the cover.
  • the light After being reflected by the reflective surface 37 of the portion 39 , the light is incident on the reflective surface 36 from the opposite side (opposite surface) of the eye 70 , transmitted therethrough, reflected by the reflective surface 34 , reflected by the reflective surface 36 , and reflected by the eye 70 .
  • the remaining laser beams 40 a and 40 b of the plurality of laser beams 40 do not pass through the reflecting surface 36 and are reflected by the reflecting surface 36 to irradiate the eye 70 .
  • some of the laser beams 40a and 40b also pass through the reflecting surface 36, but this light does not irradiate the retina 72, so it need not be considered.
  • the laser beams 40a and 40b that do not pass through the reflective surface 36 but are reflected by the reflective surface 36 to irradiate the eye 70 and the reflective surface 36 are used. It is preferable to reduce the difference in brightness between the laser light 40c that is reflected by the reflecting surface 36 after passing through and is irradiated to the eye 70 and the laser light 40c that is incident on the eye 70 . On the other hand, it is preferable that the light intensity of the laser beams 40a to 40c incident on the eye 70 is somewhat high. Further, when the outside world is viewed through the light guide member 30a, the transmittance of the light guide member 30a is preferably about 10% to 30%. Therefore, a method for realizing these things is shown below.
  • the laser beams 40a to 40c are reflected four times in total by the reflecting surfaces 32, 34, and 37, and are irradiated to the eye 70 by the fifth reflection by the reflecting surface 36 at the final stage.
  • Equation (3)/Equation (4) is close to 1.
  • the formulas (3) and (4) are ratios of the amount of light irradiated to the eye 70 to the amount of incident light, it is preferable that they are large.
  • Equation (3)/Equation (4) The closeness of Equation (3)/Equation (4) to 1 can be expressed as follows.
  • Pcr/Pct Rb/(Tc ⁇ Rd ⁇ Tc) ⁇ 1 (5)
  • FIG. therefore, it is preferable to set Tc to a value smaller than
  • FIG. 17(a) shows Rc and Pcr/Pi when Ra in formula (3) is fixed at 50% and Rb is changed to 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, and 80%. It is a figure which shows the relationship with.
  • Expression (3) indicates the ratio of the amount of light irradiated to the eye 70 to the amount of incident light, and therefore is preferably large.
  • the laser output of the light source 10 is several mW and the amount of light applied to the eye 70 is attenuated to about 1/10000 of several mW
  • the ratio of the amount of light applied to the eye 70 to the amount of incident light is 0.00.
  • About 1% is preferable. Therefore, from FIG. 17A, it can be said that Rb is preferably Rb ⁇ 50%.
  • FIG. 17(b) shows the relationship between Rc and Tar when Ra in formula (6) is fixed at 50% and Rb is changed to 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, and 80%.
  • FIG. 4 is a diagram showing relationships; As described above, the appropriate transmittance of light from the outside is about 10% to 30%. Therefore, from FIG. 17(b), it can be said that Rb preferably satisfies 40% ⁇ Rb ⁇ 70%.
  • Range of reflectance Ra of reflecting surface 34 (first reflecting surface): 45% ⁇ Ra ⁇ 55%
  • Range of reflectance Rb of reflecting surface 32 (second reflecting surface): 50% ⁇ Rb ⁇ 70%
  • Range of reflectance Rc of reflecting surface 36 (final stage reflecting surface): 5% ⁇ Rc ⁇ 15%
  • Range of reflectance Rd of reflecting surface 37 (third reflecting surface): 50% ⁇ Rd ⁇ 70% is preferable.
  • some of the laser beams 40c of the plurality of laser beams 40 pass through the reflecting surface 36 and then reenter the reflecting surface 36, are reflected by the reflecting surface 36, are irradiated onto the retina 72, and the rest of the laser beams 40c are reflected.
  • the laser beams 40 a and 40 b do not pass through the reflecting surface 36 and are reflected by the reflecting surface 36 to irradiate the retina 72 .
  • the ratio of the luminance of the laser beam 40c to the luminance of the laser beams 40a and 40b is set to 80% or more. As a result, variations in brightness on the image projected onto the retina 72 can be suppressed.
  • the reflectance Rc of the reflecting surface 36 is set to 15% or less.
  • the luminance difference between the laser beams 40a and 40b reflected by 36 can be suppressed to about 70%. Therefore, luminance variations on the image projected onto the retina 72 can be suppressed.
  • Rc is preferably 13% or less, more preferably 12% or less, and even more preferably 10% or less.
  • Rc is preferably 5% or more, more preferably 8% or more, and even more preferably 10% or more.
  • the reflectance Rb of the reflecting surface 32 and the reflectance Rd of the reflecting surface 37 are made substantially the same. As a result, even when the laser beams 40a and 40b are not reflected by the reflecting surface 37 and the laser beam 40c is reflected by the reflecting surface 37, the difference in brightness between the laser beams 40a to 40c depending on whether or not the reflecting surface 37 is reflected can be reduced. be able to. Approximately the same size means that the ratio of the reflectance Rd of the reflecting surface 37 to the reflectance Rb of the reflecting surface 32 is 95% to 105%, and may be 98% to 102%.
  • the reflectance Rb of the reflecting surface 32 and the reflectance Rd of the reflecting surface 37 are set to 40% or more and 70% or less. Thereby, when looking at the outside world through the light guide member 30a in AR etc., the outside world can be seen with appropriate brightness.
  • the reflectance Ra of the reflective surface 34 is 45% or more and 55% or less
  • the reflectances Rb and Rd of the reflective surfaces 32 and 37 are 50% or more and 70% or less
  • the reflectance Rc of 36 is preferably 5% or more and 15% or less.
  • the reflecting mirror 20 may have a positive light-collecting power and may have optical characteristics other than a curved mirror as long as it has an optical characteristic of converging and then diffusing the plurality of laser beams 40 .
  • other optical members such as a combination of lenses and mirrors, and the use of diffraction elements may be used.
  • the lens 24 may have a function of suppressing chromatic aberration. Further, it is preferable that the lens 24 is designed to suppress curvature of field.
  • the lens 24 may be another optical member such as a mirror or a diffraction element as long as the laser beam 40 can be incident on the reflecting surface 36 of the light guide member 30 as diffused light.
  • the case where the image projection device 100 is attached to the spectacle-shaped frame 90 has been described as an example. As long as it can be installed in front of the eyes, it is not limited to the spectacles type, and other cases such as the goggles type, the eyepatch type, the ear hanging type, and the helmet wearing type may be used.

Abstract

光源１０と、画像データに基づき画像光線を生成し光源からの画像光線の出射を制御する制御部５０と、ユーザの顔に装着されるフレームに取り付けられ、光源から出射される画像光線を二次元走査する走査部１２と、フレームに取り付けられてユーザの眼の前方に配置され、走査部から異なる時間に出射される画像光線が内部を透過する硝材により形成され、画像光線を反射する複数の反射面を有し、複数の反射面で反射した複数の画像光線をユーザの眼内の収束点６２で収束させた後に網膜に照射する導光部材３０と、フレームに取り付けられ、走査部から出射される複数の画像光線を導光部材の手前の収束点６０で収束させた後に導光部材に入射させる反射ミラー２０と、収束点６０に配置され、画像光線を導光部材の最終段の反射面に拡散光で入射させるレンズ２４と、を備える画像投影装置。　

Description

画像投影装置
　本発明は、画像投影装置に関する。
　光源が出射した光線を二次元に走査し、走査した光線をマクスウェル視によりユーザの網膜に照射して画像を投影する画像投影装置が知られている。また、歪やデフォーカスなどが抑制された良質な画像を投影可能とするマクスウェル視を用いた画像投影装置が提案されている（例えば特許文献１）。
国際公開第２０１９／０６５２４５号
　特許文献１に開示された画像投影装置を眼鏡型フレーム等のユーザの顔に装着されるフレームに取り付ける場合、画像投影装置とユーザの顔との間のクリアランスが小さくなり易い。
　本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、ユーザの顔との間に十分なクリアランスを確保することが可能な画像投影装置を提供することを目的とする。
　本発明は、光源と、画像データに基づいて画像光線を生成し、前記光源からの前記画像光線の出射を制御する制御部と、ユーザの顔に装着されるフレームに取り付けられ、前記光源から出射される前記画像光線を二次元に走査する走査部と、前記フレームに取り付けられて前記ユーザの眼の前方に配置され、前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記画像光線が内部を透過する硝材により形成され、前記複数の画像光線を反射する複数の反射面を有し、前記複数の反射面で反射した前記複数の画像光線を前記ユーザの眼内の第１収束点で収束させた後に前記ユーザの網膜に照射する導光部材と、前記フレームに取り付けられ、前記走査部から出射される前記複数の画像光線を前記導光部材の手前の第２収束点で収束させた後に前記導光部材に入射させる第１光学部材と、前記第２収束点に配置され、前記複数の画像光線各々を前記導光部材に備わる前記複数の反射面のうち前記複数の画像光線を最後に反射する最終段の反射面に拡散光で入射させる第２光学部材と、を備える画像投影装置である。
　上記構成において、前記走査部及び前記第１光学部材は、前記フレームのテンプル近傍に取り付けられ、前記導光部材は、前記フレームのリム近傍に取り付けられ、前記ユーザの眼の前方から前記テンプル側に延びた形状をしている構成とすることができる。
　上記構成において、前記導光部材は、前記複数の反射面として奇数個の反射面を有し、前記第１光学部材で反射して斜め前方に進む前記複数の画像光線が入射される構成とすることができる。
　上記構成において、前記複数の反射面のうち前記最終段の反射面は凹曲面であり、残りの反射面は略平坦面である構成とすることができる。
　上記構成において、前記残りの反射面は互いに略平行である構成とすることができる。
　上記構成において、前記導光部材は、前記複数の反射面での反射を繰り返して前記ユーザの網膜に照射される前記複数の画像光線が透過する本体部と、前記最終段の反射面を覆い、前記本体部と略同じ大きさの屈折率を有するカバー部と、を有し、前記最終段の反射面、前記最終段の反射面で反射した前記複数の画像光線が前記本体部から出射する出射面、及び前記カバー部の前記最終段の反射面に対して前記本体部の前記出射面とは反対側の面は、前記ユーザの眼の前方に位置し、前記最終段の反射面はハーフミラーであり、前記本体部の前記出射面及び前記カバー部の前記反対側の面は、前記最終段の反射面よりも平坦である構成とすることができる。
　上記構成において、前記本体部の前記出射面及び前記カバー部の前記反対側の面は、互いに略平行でかつ略平坦面である構成とすることができる。
　上記構成において、前記複数の反射面のうち前記最終段の反射面の１つ前の第１反射面は、前記第１反射面より１つ前の第２反射面で反射した前記複数の画像光線と、前記最終段の反射面で反射した前記複数の画像光線と、の両方が入射される領域を有し、前記領域において前記第２反射面で反射した前記複数の画像光線を前記最終段の反射面に反射しかつ前記最終段の反射面で反射した前記複数の画像光線を透過する構成とすることができる。
　上記構成において、前記第１反射面は、前記複数の画像光線のうち前記ユーザの網膜に投影される画像の中心に対応する中心画像光線が前記最終段の反射面で反射された後の光軸に略直交する構成とすることができる。
　上記構成において、前記複数の画像光線が前記第１収束点に収束する収束角度の大きさは、前記走査部による前記複数の画像光線の走査角度の大きさ以上である構成とすることができる。
　上記構成において、前記光源から出射される前記画像光線は、前記走査部よりも前記ユーザの顔に近い側から斜め前方に進んで前記走査部に入射し、前記走査部から出射される前記複数の画像光線は、前記走査部から後方に進んだ後に前記第１光学部材で斜め前方に反射されて前記導光部材に入射する構成とすることができる。
　上記構成において、前記フレームに取り付けられ、前記走査部と前記第１光学部材と前記第２光学部材を内部に収容する筐体を備え、前記導光部材の大部分は前記筐体内に位置していない構成とすることができる。
　上記構成において、前記導光部材に前記画像光線が入射する入射面と前記第２反射面との間の前記画像光線の光路長を第１の光路長とし、前記第２反射面と前記第１反射面との間の前記画像光線の光路長を第２の光路長とし、前記第１反射面と前記最終段の反射面との間の前記画像光線の光路長を第３の光路長とし、前記最終段の反射面と前記導光部材の出射面としての前記第１反射面との間の前記画像光線の光路長を第４の光路長とした場合に、前記第１の光路長、前記第２の光路長、前記第３の光路長、前記第４の光路長の順で短くなる構成とすることができる。
　上記構成において、前記画像光線が前記第１光学部材に入射する入射角と前記画像光線が前記最終段の反射面に入射する入射角が略同一であり、前記画像光線が前記第２反射面に入射する入射角と前記画像光線が前記第１反射面に入射する入射角が略同一である構成とすることができる。
　上記構成において、前記複数の画像光線のうち一部の画像光線は前記最終段の反射面を透過した後に前記最終段の反射面の反対面に再度入射して透過し、前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、残りの画像光線は前記最終段の反射面を透過せずに前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、前記ユーザの眼に入射するときにおいて、前記残りの画像光線の輝度に対する前記一部の画像光線の輝度の割合は８０％以上である構成とすることができる。
　上記構成において、前記複数の画像光線のうち一部の画像光線は前記最終段の反射面を透過した後に前記最終段の反射面の反対面に再度入射して透過し、前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、残りの画像光線は前記最終段の反射面を透過せずに前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、前記最終段の反射面の反射率は１５％以下である構成とすることができる。
　本発明は、光源と、画像データに基づいて画像光線を生成し、前記光源からの前記画像光線の出射を制御する制御部と、前記光源から出射される前記画像光線を二次元に走査する走査部と、前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記画像光線が内部を透過する硝材により形成され、前記複数の画像光線を反射する複数の反射面を有し、前記複数の反射面のうち前記複数の画像光線を最後に反射する最終段の反射面で反射した前記複数の画像光線をユーザの眼内の収束点で収束させた後に前記ユーザの網膜に照射する導光部材と、を備え、前記複数の画像光線のうち一部の画像光線は前記最終段の反射面を透過した後に前記最終段の反射面の反対側に再度入射して透過し、前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、残りの画像光線は前記最終段の反射面を透過せずに前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、前記ユーザの眼に入射するときにおいて、前記残りの画像光線の輝度に対する前記一部の画像光線の輝度の割合は８０％以上である、画像投影装置である。
　本発明は、光源と、画像データに基づいて画像光線を生成し、前記光源からの前記画像光線の出射を制御する制御部と、前記光源から出射される前記画像光線を二次元に走査する走査部と、前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記画像光線が内部を透過する硝材により形成され、前記複数の画像光線を反射する複数の反射面を有し、前記複数の反射面のうち前記複数の画像光線を最後に反射する最終段の反射面で反射した前記複数の画像光線をユーザの眼内の収束点で収束させた後に前記ユーザの網膜に照射する導光部材と、を備え、前記複数の画像光線のうち一部の画像光線は前記最終段の反射面を透過した後に前記最終段の反射面の反対側に再度入射して透過し、前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、残りの画像光線は前記最終段の反射面を透過せずに前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、前記最終段の反射面の反射率は１５％以下である、画像投影装置である。
　上記構成において、前記複数の反射面は、前記ユーザの眼に近い側に位置する第１の反射面と、前記ユーザの眼から離れた側に位置し、前記複数の画像光線が前記最終段の反射面に入射する前に入射する第２の反射面と、前記複数の画像光線が前記最終段の反射面を透過した後に入射する第３の反射面と、を有し、前記第２の反射面の反射率と前記第３の反射面の反射率とは略同じ大きさである構成とすることができる。
　上記構成において、前記第２の反射面の反射率および前記第３の反射面の反射率は４０％以上７０％以下である構成とすることができる。
　上記構成において、前記第１の反射面の反射率は４５％以上５５％以下であり、前記第２の反射面の反射率および前記第３の反射面の反射率は５０％以上７０％以下であり、前記最終段の反射面の反射率は５％以上１５％以下である構成とすることができる。
　上記構成において、前記複数の画像光線は、前記複数の反射面で同じ回数だけ反射して前記ユーザの網膜に照射される構成とすることができる。
　本発明によれば、ユーザの顔との間のクリアランスを十分に確保することができる。
図１（ａ）は、比較例１に係る光学系を示す図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の光学系において投射面に照射されるレーザ光を評価したシミュレーション結果である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、収束点に配置したレンズの焦点距離を異ならせたときに投射面に照射されるレーザ光を評価したシミュレーション結果である。 図３（ａ）は、比較例２に係る光学系を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の光学系において投射面に照射されるレーザ光を評価したシミュレーション結果である。 図４は、比較例２に係る光学系を眼鏡型フレームに取り付けた状態を示す図である。 図５（ａ）は、比較例３に係る光学系を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の光学系において投射面に照射されるレーザ光を評価したシミュレーション結果である。 図６（ａ）は、走査部へのレーザ光の入射角度を変更した光学系を示す図（その１）であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の光学系において投射面に照射されるレーザ光を評価したシミュレーション結果である。 図７（ａ）は、走査部へのレーザ光の入射角度を変更した光学系を示す図（その２）であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の光学系において投射面に照射されるレーザ光を評価したシミュレーション結果である。 図８は、実施例１に係る画像投影装置を示す図である。 図９は、実施例１に係る画像投影装置の寸法例を示す図である。 図１０（ａ）は、シミュレーションを行った光学系を示す図（その１）であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の光学系において投射面に照射されるレーザ光を評価したシミュレーション結果である。 図１１（ａ）は、シミュレーションを行った光学系を示す図（その２）であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の光学系において投射面に照射されるレーザ光を評価したシミュレーション結果である。 図１２は、実施例１に係る画像投影装置を眼鏡フレームに取り付けた状態を示す図である。 図１３は、実施例２に係る画像投影装置を示す図である。 図１４は、実施例２においてユーザが導光部材を介して外界を見た場合を示す図である。 図１５は、実施例３に係る画像投影装置を示す図である。 図１６は、反射率Ｒｃと光量の比Ｐｃｒ／Ｐｃｔとの関係を示す図である。 図１７（ａ）は、反射率Ｒｃと光量の比Ｐｃｒ／Ｐｉとの関係を示す図、図１７（ｂ）は、反射率Ｒｃと透過率Ｔａｒとの関係を示す図である。
　まず、画像投影装置に用いられる光学系の比較例について説明する。
［比較例１］
　図１（ａ）は、比較例１に係る光学系５００を示す図である。比較例１の光学系５００は、図１（ａ）に示すように、光源１１０、走査部１１２、レンズ１１４、反射ミラー１１６、反射ミラー１２０、投射ミラー１２２、及びレンズ１２４を備える。光源１１０は、レーザ光１４０を出射する。レンズ１１４は、光源１１０が出射するレーザ光１４０を拡散光から集束光に変換する。反射ミラー１１６は、平面ミラーであり、レンズ１１４を透過したレーザ光１４０を走査部１１２に向けて反射する。走査部１１２は、入射したレーザ光１４０を二次元に走査する。走査部１１２により二次元に走査され、異なる時間に走査部１１２から出射される複数のレーザ光１４０は反射ミラー１２０に入射する。反射ミラー１２０は、曲面からなる反射面を有する凹面ミラーである。
　走査された複数のレーザ光１４０それぞれは、反射ミラー１２０に拡散光で入射し、反射ミラー１２０により拡散光から略平行光に変換される。走査されて反射ミラー１２０で反射した複数のレーザ光１４０は、投射ミラー１２２の手前の収束点１６０で収束する。収束点１６０には、レンズ１２４が配置されている。複数のレーザ光１４０それぞれは、レンズ１２４により略平行光から集束光に変換され、投射ミラー１２２の手前で集光した後に拡散光となって投射ミラー１２２に入射する。投射ミラー１２２は、曲面からなる反射面を有する凹面ミラーであり、反射ミラー１２０と略同一形状をしていて、反射ミラー１２０と曲率半径が略同じである。
　複数のレーザ光１４０それぞれは、投射ミラー１２２により拡散光から略平行光に変換される。投射ミラー１２２で反射した複数のレーザ光１４０は、収束点１６２で収束した後に投射面１６４に照射される。
　光学系５００が画像投影装置に用いられる場合、収束点１６２はユーザの眼内（例えば瞳孔近傍）に位置し、レーザ光１４０は水晶体により略平行光から集束光に変換されて、網膜近傍に合焦する。
　走査部１１２によるレーザ光１４０の走査角度と複数のレーザ光１４０が収束点１６２に収束する収束角度とは略同じ大きさである。また、レーザ光１４０は、走査部１１２と反射ミラー１２０の間の光路長と投射ミラー１２２と収束点１６２の間の光路長とが略同じ長さであり、反射ミラー１２０と収束点１６０の間の光路長と収束点１６０と投射ミラー１２２の間の光路長とが略同じ長さである。したがって、走査部１１２と収束点１６０と収束点１６２は略等倍の共役の関係になっている。
　図１（ｂ）は、図１（ａ）の光学系５００において投射面１６４に照射されるレーザ光１４０を評価したシミュレーション結果である。シミュレーションは、走査部１１２から出射される複数のレーザ光１４０は、各々が略円形状をしていて、かつ、全体として略矩形状に略均一に分布している場合で行った（以下の同様のシミュレーションにおいても同じ）。図１（ｂ）に示すように、走査部１１２と収束点１６２が略等倍の共役の関係になっているため、投射面１６４での複数のレーザ光１４０は、各々が略円形状をしていて、かつ、全体として略矩形状に略均一に分布していた。
　ここで、収束点１６０にレンズ１２４を配置する理由について説明する。レンズ１２４は、レーザ光１４０を略平行光から集束光に変換する。レンズ１２４により集束光に変換されたレーザ光１４０は、投射ミラー１２２の手前で集光した後に拡散光となって投射ミラー１２２に入射する。投射ミラー１２２は、複数のレーザ光１４０を収束点１６２に収束させる正の集光パワーを有する。このため、焦点距離が適切な大きさに設定されたレンズ１２４を収束点１６０に配置し、レーザ光１４０が投射ミラー１２２に入射するときのＮＡ（開口数）を適切な大きさにすることで、投射ミラー１２２で反射されたレーザ光１４０を略平行光にすることができる。
　図２（ａ）及び図２（ｂ）は、収束点１６０に配置したレンズ１２４の焦点距離を異ならせたときに投射面１６４に照射されるレーザ光１４０を評価したシミュレーション結果である。図２（ａ）は、レンズ１２４の焦点距離が適切ではない場合のシミュレーション結果であり、図２（ｂ）は、適切な場合のシミュレーション結果である。図２（ａ）に示すように、レンズ１２４の焦点距離が適切ではない場合、投射面１６４での複数のレーザ光１４０の大きさにばらつきが生じた。このことから、レンズ１２４の焦点距離が適切ではない場合は、投射ミラー１２２で反射された複数のレーザ光１４０の中に略平行光ではないレーザ光１４０が含まれていることが分かる。一方、図２（ｂ）に示すように、レンズ１２４の焦点距離が適切である場合、投射面１６４での複数のレーザ光１４０の大きさは略均一であった。このことから、レンズ１２４の焦点距離が適切である場合は、投射ミラー１２２で反射された複数のレーザ光１４０の全てが略平行光になっていることが分かる。
　このように、収束点１６０にレーザ光１４０を略平行光から集束光に変換するレンズ１２４を配置し、レンズ１２４の焦点距離を適切にしてレーザ光１４０が投射ミラー１２２に入射するときのＮＡを適切な大きさにすることで、投射ミラー１２２で反射された複数のレーザ光１４０を略平行光にすることができる。これにより、光学系５００を画像投影装置に用いた場合に、複数のレーザ光１４０を水晶体により略平行光から集束光に変換して、網膜近傍に合焦させることができ、ユーザに良質な画像を提供することができる。また、収束点１６０は複数のレーザ光１４０が集まる点であることから、収束点１６０にレンズ１２４を配置することで、複数のレーザ光１４０に対して集束の程度を適切にすることが容易にできる。
［比較例２］
　ここで、ユーザの網膜に投影される画像の視野角を確保するなどのために、ユーザの眼前に配置される投射ミラーの形状を大きくすることが望まれる。図３（ａ）は、比較例２に係る光学系６００を示す図である。比較例２の光学系６００は、図３（ａ）に示すように、投射ミラー１２２の代わりに、反射ミラー１２０よりも曲率半径が大きい投射ミラー１２２ａが設けられている。このため、走査部１１２と反射ミラー１２０の間におけるレーザ光１４０の光路長と、投射ミラー１２２ａと収束点１６２の間におけるレーザ光１４０の光路長と、の長さが異なっている。反射ミラー１２０と収束点１６０の間におけるレーザ光１４０の光路長と、収束点１６０と投射ミラー１２２ａの間におけるレーザ光１４０の光路長と、の長さが異なっている。一方、走査部１１２と反射ミラー１２０の間のレーザ光１４０の光路長に対する反射ミラー１２０と収束点１６０の間のレーザ光１４０の光路長の比と、投射ミラー１２２ａと収束点１６２の間のレーザ光１４０の光路長に対する収束点１６０と投射ミラー１２２ａの間のレーザ光１４０の光路長の比と、が略同じ大きさになっている。したがって、光学系６００は、略等倍の相似形レイアウトとなっていて、走査部１１２によるレーザ光１４０の走査角度と複数のレーザ光１４０が収束点１６２に収束する収束角度とは略同じ大きさになっている。
　光学系６００の相似の比率は、投射ミラー１２２ａとユーザの眼との間の距離、ユーザの顔の形状、及び／又はユーザの顔側面のスペースなどにより決定されてもよい。
　図３（ｂ）は、図３（ａ）の光学系６００において投射面１６４に照射されるレーザ光１４０を評価したシミュレーション結果である。図３（ｂ）に示すように、光学系６００は略等倍の相似形レイアウトであることから、投射面１６４での複数のレーザ光１４０は、各々が略円形状をしていて、かつ、全体として略矩形状に略均一に分布していた。
　比較例２に係る光学系６００を画像投影装置に用いる場合、光学系６００を眼鏡型フレームに取り付けることがある。図４は、比較例２に係る光学系６００を眼鏡型フレーム１９０に取り付けた状態を示す図である。なお、図４では、光源１１０が出射したレーザ光１４０が走査部１１２に入射するまでの経路が図３（ａ）とは異なっている。図４に示すように、投射ミラー１２２ａはユーザの眼前に配置されるため、眼鏡型フレーム１９０のリム１９４近傍に配置される。このため、反射ミラー１２０及びレンズ１２４はユーザの顔の近くに配置されるようになり、レーザ光１４０はユーザの顔の近くを通るようになる。また、反射ミラー１２０、投射ミラー１２２ａ、及びレンズ１２４などは、これらの保護及びレーザ光１４０の保護のために、筐体１９６内に収容され、筐体１９６が眼鏡型フレーム１９０のテンプル１９２及びリム１９４に取り付けられる。反射ミラー１２０及びレンズ１２４はユーザの顔の近くに配置されることから、筐体１９６とユーザの顔との間のクリアランスが小さくなる。例えば、眼７０と筐体１９６の間の距離が短くなり、筐体１９６が睫毛と干渉して、網膜７２に投影される画像の品質を低下させてしまうことがある。また、筐体１９６とユーザの顔との間のクリアランスが小さくなることで、ユーザの顔の形状などによっては、筐体１９６がユーザの顔に干渉することが起こり得る。また、筐体１９６の前後方向寸法が、通常の眼鏡型フレームと顔との間のクリアランスに収まり切らなくなり、前方方向に張り出したデザインを余儀なくされる。
［比較例３］
　次に、比較例２の光学系６００に対して、画像の視野角を大きくした比較例３に係る光学系７００について説明する。図５（ａ）は、比較例３に係る光学系７００を示す図である。比較例３の光学系７００は、図５（ａ）に示すように、画像の視野角を大きくするために、比較例２の光学系６００に比べて、収束点１６２の位置を投射ミラー１２２ａに近づけている。
　比較例３の光学系７００では、収束点１６２の位置が比較例２の光学系６００に比べて投射ミラー１２２ａに近づいていることから、図４から明らかなように、筐体１９６とユーザの顔との間のクリアランスが更に小さくなる。このため、筐体１９６が睫毛と干渉することによる画質の低下や筐体１９６のユーザの顔への干渉が更に起こり易くなる。
　図５（ｂ）は、図５（ａ）の光学系７００において投射面１６４に照射されるレーザ光１４０を評価したシミュレーション結果である。図５（ｂ）に示すように、投射面１６４での複数のレーザ光１４０の全体形状は略台形状となり、台形歪が生じた結果となった。台形歪が生じたのは、収束点１６２を投射ミラー１２２ａに近づけたために、略等倍の相似形レイアウトから外れたためと考えられる。すなわち、投射ミラー１２２ａに斜め方向から入射するレーザ光１４０が投射ミラー１２２ａで反射されることにより投射ミラー１２２ａから受ける光学パワーを、レーザ光１４０が反射ミラー１２０で斜め方向に反射されることにより反射ミラー１２０から受ける光学パワーで打ち消すことができなくなり、台形歪が生じたと考えられる。
　図５（ｂ）に示すような台形歪を解消するには、投影する画像自体に予め反対の台形歪みを生じさせる処理をしておき、予め生じさせた歪と光学系７００によって生じる歪とを打ち消し合わせることで台形歪を抑制する方法があるが、これ以外にも、レーザ光１４０の走査部１１２への入射角度を調整することで、台形歪みを抑制する方法もある。
　図６（ａ）及び図７（ａ）は、走査部１１２へのレーザ光１４０の入射角度を変更した光学系７１０及び７２０を示す図である。図６（ａ）に示すように、光学系７１０では、レーザ光１４０は、反射ミラー１２０に対して投射ミラー１２２ａとは反対側から走査部１１２に斜めに入射する。図７（ａ）に示すように、光学系７２０では、レーザ光１４０は、反射ミラー１２０に対して投射ミラー１２２ａと同じ側から走査部１１２に斜めに入射する。
　図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、図６（ａ）の光学系７１０及び図７（ａ）の光学系７２０において投射面１６４に照射されるレーザ光１４０を評価したシミュレーション結果である。図６（ｂ）に示すように、光学系７１０では、図５（ｂ）に示した光学系７００のシミュレーション結果に比べて、台形歪が悪化した。光学系７１０で台形歪が悪化したのは以下の理由によるものと考えられる。光学系７１０では、レーザ光１４０が走査部１１２に向かって進行する方向と、反射ミラー１２０で反射したレーザ光１４０が投射ミラー１２２ａに向かって進行する方向と、が略同じ方向である。このため、レーザ光１４０が投射ミラー１２２ａに斜め方向から入射することにより生じる台形歪に、レーザ光１４０が走査部１１２に略同じ斜め方向から入射することにより生じる台形歪が合わさり、台形歪が悪化したと考えられる。
　一方、図７（ｂ）に示すように、光学系７２０では、図５（ｂ）に示した光学系７００のシミュレーション結果に比べて、台形歪が改善した。光学系７２０で台形歪が改善したのは以下の理由によるものと考えられる。光学系７２０では、レーザ光１４０が走査部１１２に向かって進行する方向と、反射ミラー１２０で反射したレーザ光１４０が投射ミラー１２２ａに向かって進行する方向と、が異なる方向（交差する方向）である。このため、レーザ光１４０が投射ミラー１２２ａに斜め方向から入射することにより生じる台形歪が、レーザ光１４０が走査部１１２に異なる斜め方向から入射することにより生じる台形歪で弱まり、台形歪が改善したと考えられる。
　このように、レーザ光１４０が反射ミラー１２０で反射して投射ミラー１２２ａに向かって進行する方向と異なる方向からレーザ光１４０を走査部１１２に入射させることで、台形歪を改善することができる。
　図４に示したように、比較例２及び比較例３の光学系を画像投影装置に用いた場合では、画像投影装置とユーザの顔と間の十分なクリアランスを確保することが難しい。また、画像投影装置が前方方向にも突出するため、専用のフレームを必要とするなど、デザイン性を損ねる。そこで、ユーザの顔との間に十分なクリアランスを確保し、且つ、画像投影装置の前方方向への突出量を軽減することが可能な画像投影装置の例を以下に示す。
　図８は、実施例１に係る画像投影装置１００を示す図である。画像投影装置１００は、図８に示すように、光源１０、走査部１２、レンズ１４、反射ミラー１６、反射ミラー２０、レンズ２４、導光部材３０、制御部５０、及び画像入力部５２を備える。画像入力部５２は、図示しないカメラ及び／又は録画機器などから画像データが入力される。制御部５０は、入力された画像データに基づいて、光源１０からのレーザ光４０の出射を制御する。したがって、画像データは、光源１０によって画像光線であるレーザ光４０に変換される。また、制御部５０は、走査部１２の駆動も制御する。
　光源１０は、制御部５０の制御の下、例えば赤色レーザ光（波長：６１０ｎｍ～６６０ｎｍ程度）、緑色レーザ光（波長：５１５ｎｍ～５４０ｎｍ程度）、及び青色レーザ光（波長：４４０ｎｍ～４８０ｎｍ程度）の可視レーザ光を出射する。赤色、緑色、及び青色のレーザ光を出射する光源１０として、例えばＲＧＢ（赤・緑・青）それぞれのレーザダイオードチップと３色合成デバイスとが集積された光源が挙げられる。なお、光源１０は、単一の波長のレーザ光を出射してもよい。
　制御部５０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサである。カメラをユーザの視線方向に向けて適切な位置に設置すれば、このカメラで撮像した視線方向の画像を網膜７２に投影することができる。また、録画機器などから入力された画像を投影したり、カメラ画像と録画機器などからの画像とを制御部５０でスーパーインポーズさせたりして、いわゆる仮想現実（ＡＲ：Augmented Reality）画像を投影することもできる。
　光源１０が出射するレーザ光４０は、レンズ１４を透過する。レンズ１４は、レーザ光４０を拡散光から集束光に変換する集光レンズである。レンズ１４を透過したレーザ光４０は、反射ミラー１６により走査部１２に向けて反射され、集束光の状態で走査部１２に入射する。反射ミラー１６は、平面ミラーである。レンズ１４は、反射ミラー２０で反射されるレーザ光４０を略平行光にするために、光源１０と走査部１２の間に設けられている。
　走査部１２（スキャナ）は、入射するレーザ光４０を水平方向及び垂直方向の二次元方向に走査する。走査部１２は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーなどの走査ミラーである。なお、走査部１２は、タンタル酸ニオブ酸カリウム（ＫＴＮ）など、その他の場合でもよい。走査部１２により二次元方向に走査され、異なる時間に走査部１２から出射される複数のレーザ光４０は、反射ミラー２０に入射する。複数のレーザ光４０それぞれは、反射ミラー２０の手前で集光した後に拡散光となって反射ミラー２０に入射する。反射ミラー２０は、自由曲面などの曲面からなる反射面を有する凹面ミラーであり、正の集光パワーを有する。このため、複数のレーザ光４０それぞれは、反射ミラー２０で反射されることで、拡散光から略平行光に変換される。
　反射ミラー２０で反射した複数のレーザ光４０は、導光部材３０の手前の収束点６０で収束する。収束点６０にはレンズ２４が設けられている。レンズ２４は、複数のレーザ光４０それぞれを略平行光から集束光に変換する集光レンズである。レンズ２４は、図２（ａ）及び図２（ｂ）で説明した理由と同様の理由から、導光部材３０からユーザの眼７０に向かって出射される複数のレーザ光４０それぞれを略平行光にするために収束点６０に設けられている。レンズ２４を透過した複数のレーザ光４０は導光部材３０に入射する。
　導光部材３０は、例えばシクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）樹脂や、アクリル樹脂などの硝材により形成される。レーザ光４０は導光部材３０の内部を透過する。導光部材３０は、複数の反射面３２、３４、３６を有する。反射面３２、３４、３６は、例えば硝材に反射材を蒸着することで形成される。レーザ光４０は、導光部材３０内を、反射面３２、反射面３４、反射面３６の順に反射して、導光部材３０から外部に出射される。反射面３２と反射面３４は、略平坦面であり、互いに略平行に設けられている。反射面３２と反射面３４は、例えばユーザの顔に対して略平行となっている。一方、反射面３６は、自由曲面などの凹曲面となっている。略平坦面とは、レーザ光４０に集光パワーを与えない程度に平坦面であることである。略平行とは、傾きが±５°以下の場合であり、±３°以下の場合でもよく、±１°以下の場合でもよい。
　導光部材３０に入射した複数のレーザ光４０それぞれは、集束しながら反射面３２に向かって進行する。複数のレーザ光４０それぞれは反射面３２近傍で集光する。例えば、網膜に投影される画像の中心に対応するレーザ光４０ａ（走査部１２の振れ角が０°のときのレーザ光とも言える）は、反射面３２上で集光する。反射面３２で反射した複数のレーザ光４０それぞれは、反射面３４に向かって進行する。例えば、複数のレーザ光４０は全て、反射面３４の手前で集光した後に拡散光となって反射面３４に入射する。反射面３４で反射した複数のレーザ光４０それぞれは、拡散光の状態で反射面３６に入射する。
　反射面３６は、凹曲面であるため、正の集光パワーを有する。このため、反射面３６で反射した複数のレーザ光４０それぞれは拡散光から略平行光に変換され、かつ、複数のレーザ光４０はユーザの眼７０内の収束点６２で収束する。収束点６２は、例えば瞳孔７４近傍に位置する。眼７０に進行するレーザ光４０が略平行光であるため、レーザ光４０は水晶体７６により略平行光から集束光に変換されて網膜７２近傍で合焦する。これにより、ユーザは画像を視認することができる。
　網膜７２に投影させる画像の視野角を大きくするために、複数のレーザ光４０が収束点６２に収束する収束角度α２が、走査部１２の走査角度α１よりも大きくなるように反射面３６の曲率が設定されている。
　反射面３４は、反射面３２で反射したレーザ光４０を反射面３６に向けて反射する領域３４ａと、反射面３６で反射したレーザ光４０を透過させる領域３４ｂと、を有し、領域３４ａと３４ｂは一部で重なっている。この重なった領域３４ｃでは、レーザ光４０を反射させる機能と透過させる機能との両方が必要となる。反射面３２で反射したレーザ光４０が反射面３４に入射する入射角は、反射面３６で反射したレーザ光４０が反射面３４に入射する入射角よりも大きい。したがって、反射面３４の少なくとも領域３４ｃにおいて、入射角が大きいレーザ光４０は主に反射し、入射角が小さいレーザ光４０は主に透過するような角度依存性を持たせることで、反射面３２で反射したレーザ光４０を反射しかつ反射面３６で反射したレーザ光４０を透過させることを両立できる。また、反射面３６で反射したレーザ光４０が網膜７２に投影されればよく、反射面３２で反射したレーザ光４０が反射面３４を透過しても、実質的に影響を与えないので、反射面３４にハーフミラーを用いることで、反射面３２で反射したレーザ光４０を反射しかつ反射面３６で反射したレーザ光４０を透過させることの両立もできる。
　ここで、画像投影装置１００の寸法例について説明する。図９は、実施例１に係る画像投影装置１００の寸法例を示す図である。なお、以下に示す寸法例は、導光部材３０の屈折率が１．５～１．５５程度を想定した場合の例である。また、各寸法は、網膜７２に投影される画像の中心に対応するレーザ光４０ａの軸の軌跡における長さを示している。図９に示すように、走査部１２と反射ミラー２０の間の長さＬ１は６ｍｍ～９ｍｍであり、一例として７．５ｍｍである。反射ミラー２０と導光部材３０の入射面３１ａの間の長さＬ２は１０．７ｍｍ～１６ｍｍであり、一例として１３．４ｍｍである。レンズ２４の長さＬ３は２．４ｍｍ～３．６ｍｍであり、一例として３ｍｍである。導光部材３０の入射面３１ａと反射面３２の間の長さＬ４は１０ｍｍ～１４．８ｍｍであり、一例として１２．４ｍｍである。反射面３２と３４の間の長さＬ５は６ｍｍ～９ｍｍであり、一例として７．６ｍｍである。反射面３４と３６の間の長さＬ６は４．３ｍｍ～６．５ｍｍであり、一例として５．４ｍｍである。反射面３６と導光部材３０の出射面３１ｂの間の長さＬ７は２．８ｍｍ～４．２ｍｍであり、一例として３．５ｍｍである。導光部材３０の出射面３１ｂから眼７０の角膜７８までの長さＬ８は６．７ｍｍ～１０ｍｍであり、一例として８．４ｍｍである。レーザ光４０ａの反射ミラー２０への入射角θ１は２０°～３０°であり、一例として２５°である。レーザ光４０ａの反射面３２への入射角θ２と反射面３４への入射角θ３は４０°～６０°であり、一例として５０°である。レーザ光４０ａの反射面３６への入射角θ４は２０°～３０°であり、一例として２５°である。なお、図９中のＬ２～Ｌ７に至る寸法は、その光路長、すなわち、屈折率と距離との積の総和が一定であれば、同様の設計結果となる。その事を利用して寸法を微調整してもよい。
　このように、例えば、導光部材３０内での長さＬ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７はこの順に短くなっている。例えば、レーザ光４０ａの反射ミラー２０への入射角θ１と反射面３６への入射角θ４とは略同じ大きさであり、反射面３２への入射角θ２と反射面３４への入射角θ３とは略同じ大きさであり、入射角θ２及びθ３は入射角θ１及びθ４の略２倍となっている。これにより、網膜７２に良質の画像を投影することができる。入射角が略同じ大きさ及び略２倍の大きさとは、網膜７２に良質な画像を投影できる程度に同じ大きさ及び２倍である。
　図８に示すように、網膜７２に投影される画像の中心に対応するレーザ光４０ａは、走査部１２で反射して反射ミラー２０に向かって進行する方向と、導光部材３０の反射面３６で反射して眼７０に向かって進行する方向と、が略平行となっている。反射面３４は、導光部材３０の反射面３６で反射して眼７０に向かって進行するときのレーザ光４０ａに対して略直交して設けられている。反射面３２は反射面３４と略平行に設けられている。このような構成とすることで、網膜７２に良質の画像を投影することができる。略平行とは、傾きが±５°以下の場合であり、±３°以下の場合でもよく、±１°以下の場合でもよい。略直交とは、交差角度が９０°±５°の場合であり、９０°±３°の場合でもよいし、９０°±１°の場合でもよい。
　また、網膜７２に投影される画像の中心に対応するレーザ光４０ａは、導光部材３０の入射面３１ａに略垂直に入射する。略垂直とは、９０°±５°の場合であり、９０°±３°の場合でもよいし、９０°±１°の場合でもよい。このことの効果について、図１０（ａ）から図１１（ｂ）を用いて説明する。図１０（ａ）及び図１１（ａ）は、シミュレーションを行った光学系８００及び８１０を示す図であり、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）は、図１０（ａ）の光学系８００及び図１１（ａ）の光学系８１０において投射面１６４に照射されるレーザ光１４０を評価したシミュレーション結果である。
　図１０（ａ）及び図１１（ａ）に示すように、シミュレーションに用いた光学系８００及び８１０では、複数のレーザ光１４０は反射ミラー１２０で反射して収束点１６０で収束した後に入射面１３１ａから導光部材１３０に入射するとした。導光部材１３０は反射面１３６を有し、複数のレーザ光１４０は反射面１３６で反射して収束点１６２で収束した後に投射面１６４に投射されるとした。図１０（ａ）の光学系８００では、走査部１１２の振れ角が０°のときのレーザ光１４０ａに対して導光部材１３０の入射面１３１ａが一方側に傾いているとした。図１１（ａ）の光学系８１０では、走査部１１２の振れ角が０°のときのレーザ光１４０ａに対して導光部材１３０の入射面１３１ａが他方側に傾いているとした。
　図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、レーザ光１４０ａが導光部材１３０に角度を持って傾いて入射される場合、投射面１６４に照射された複数のレーザ光１４０に偏差と偏角が生じる結果となった。
　このシミュレーション結果から、実施例１の画像投影装置１００において、網膜７２に良質の画像が投影されるようにするために、レーザ光４０ａは導光部材３０の入射面３１ａに略垂直に入射することが好ましいことが分かる。
　図１２は、実施例１に係る画像投影装置１００を眼鏡型フレーム９０に取り付けた状態を示す図である。図１２に示すように、眼鏡型フレーム９０は、テンプル（つる）９２とリム９４を有する。走査部１２と反射ミラー２０はテンプル９２近傍で眼鏡型フレーム９０に取り付けられる。導光部材３０はリム９４近傍で眼鏡型フレーム９０に取り付けられる。光源１０、走査部１２、レンズ１４、反射ミラー１６、反射ミラー２０、レンズ２４は、これらを保護しかつレーザ光４０を保護するための筐体９６内に収容されている。筐体９６が眼鏡型フレーム９０に取り付けられることで、筐体９６内の光学部品は眼鏡型フレームに取り付けられる。導光部材３０は硝材により形成され、レーザ光４０は導光部材３０の内部を透過することから、導光部材３０の大部分は筐体９６内に位置していない。導光部材３０の大部分が筐体９６内に位置していないとは、導光部材３０の８０％以上が筐体９６内にないことをいい、８５％以上が筐体９６内にない場合でもよく、９０％以上が筐体９６内にない場合でもよい。
　レーザ光４０が導光部材３０の内部を反射面３２～３６で反射しながら進行することで、反射ミラー２０及びレンズ２４をユーザの顔から離れた位置に配置することができる。また、反射ミラー２０やレンズ２４などを内部に収容する筐体９６は、反射ミラー２０やレンズ２４などがユーザの顔から離れた位置に配置されることから、ユーザの顔から離れて設けられる。したがって、筐体９６とユーザの顔との間のクリアランスを十分に確保することができ、筐体９６がユーザの顔に干渉することを抑制できる。また、
　導光部材３０は硝材により形成されていることから、導光部材３０の大部分は筐体９６内に収容しなくて済む。網膜７２に投影される画像の視野角を大きくしようとすると、眼７０と導光部材３０の間の距離（図９における長さＬ８）が短くなるが、導光部材３０の大部分が筐体９６内に収容されていないため、画像の視野角を大きくしても、睫毛が導光部材３０に干渉し難い長さ（例えば８ｍｍ以上）に眼７０と導光部材３０の間の距離を維持することができる。
　また、硝材により形成された導光部材３０が眼前に配置され、レーザ光４０は導光部材３０内を複数回反射した後に網膜７２に照射されることから、導光部材３０はユーザの顔に沿って延びた形状となる。このため、比較例２などのようにレーザ光が眼前に配置された投射ミラーで反射されて網膜７２に照射される場合に比べて、画像投影装置１００が眼前において前方方向に突出することが軽減される。更に、レーザ光４０は導光部材３０内を進行するため、導光部材３０を筐体９６で覆わなくて済むため、この点においても、画像投影装置１００が眼前において前方方向に突出することが軽減される。これにより、デザイン性を向上できる。
　以上説明したように、本実施例１によれば、図８に示すように、走査部１２により走査された複数のレーザ光４０（画像光線）は、反射ミラー２０（第１光学部材）によって導光部材３０の手前の収束点６０（第２収束点）で収束した後に導光部材３０に入射する。導光部材３０は、レーザ光４０が内部を透過する硝材により形成され、複数の反射面３２、３４、３６で反射した複数のレーザ光４０を眼７０内の収束点６２（第１収束点）で収束させた後に網膜７２に照射する。収束点６０には、レーザ光４０を導光部材３０の最終段の反射面３６に拡散光で入射させるレンズ２４（第２光学部材）が設けられている。収束点６０にレンズ２４を設けることで、レーザ光４０が導光部材３０の最終段の反射面３６に入射するときのＮＡを適切な大きさにすることができ、反射面３６で反射した複数のレーザ光４０を略平行光にすることができる。よって、良質な画像を投影することができる。このようなレンズ２４の後段に、レーザ光４０が内部を透過する硝材により形成された導光部材３０を設けることで、図１２に示すように、導光部材３０の大部分は筐体９６に収容しなくて済むため、画像投影装置１００とユーザの顔との間のクリアランスを十分に確保することができる。
　また、本実施例１では、図１２に示すように、走査部１２及び反射ミラー２０は眼鏡型フレーム９０のテンプル９２近傍に取り付けられ、導光部材３０は眼鏡型フレーム９０のリム９４近傍に取り付けられている。そして、導光部材３０は、ユーザの眼７０の前方から眼鏡型フレーム９０のテンプル９２側に延びた形状をしている。これにより、走査部１２、反射ミラー２０、レンズ２４、及び導光部材３０をユーザの顔の輪郭に沿って配置することができる。よって、画像投影装置１００とユーザの顔との間に十分なクリアランスを確保することができる。また、画像投影装置１００を小型化することができる。
　また、本実施例１では、図１２に示すように、導光部材３０は、奇数個の反射面３２、３４、３６を有し、反射ミラー２０で反射して斜め前方に進む複数のレーザ光４０が入射される。これにより、レーザ光４０は、導光部材３０の内部を眼鏡型フレーム９０のテンプル９２側から眼７０側に向かって進むようになり、走査部１２、反射ミラー２０、レンズ２４、及び導光部材３０をユーザの顔の輪郭に沿って配置することができる。
　また、本実施例１では、図８に示すように、導光部材３０の複数の反射面３２、３４、３６のうち最終段の反射面３６は凹曲面であり、残りの反射面３２、３４は略平坦面である。これにより、レーザ光４０を導光部材３０の内部で眼鏡型フレーム９０のテンプル９２側から眼７０側に向かって進ませることができ、走査部１２、反射ミラー２０、レンズ２４、及び導光部材３０をユーザの顔の輪郭に沿って配置することができる。なお、反射面３２と３４は互いに略平行であることが好ましい。
　また、本実施例１では、図８に示すように、最終段の反射面３６の１つ前の反射面３４（第１反射面）は、その１つ前の反射面３２（第２反射面）で反射したレーザ光４０と、最終段の反射面３６で反射したレーザ光４０と、の両方が入射される領域３４ｃを有する。反射面３４は、その領域３４ｃにおいて反射面３２で反射したレーザ光４０を反射面３６に反射しかつ反射面３６で反射したレーザ光４０を透過させる。これにより、複数のレーザ光４０を収束点６２に収束させて網膜７２に照射することができる。また、導光部材３０を小型化することができる。
　また、本実施例１では、反射面３４は、画像の中心に対応するレーザ光４０ａ（中心画像光線）が反射面３６で反射された後の光軸に略直交する。これにより、反射面３６で反射した複数のレーザ光４０が導光部材３０から出射されるときに屈折しても、複数のレーザ光４０を収束点６２に収束させることができる。
　また、本実施例１では、複数のレーザ光４０が収束点６２に収束する収束角度α２は、走査部１２による複数のレーザ光４０の走査角度α１よりも大きい。これにより、網膜７２に投影される画像の視野角を大きくすることができる。また、導光部材３０の大部分は筐体９６内に収容しなくて済むことから、画像の視野角を大きくするために収束点６２を導光部材３０に近づけても、画像投影装置１００とユーザの顔との間のクリアランスを十分に確保できる。なお、収束角度α２の大きさは走査角度α１以上である場合でもよい。
　また、本実施例１では、図１２に示すように、レーザ光４０は、眼鏡型フレーム９０のテンプル９２近傍に取り付けられた走査部１２よりもユーザの顔に近い側から斜め前方に進んで走査部１２に入射し、走査部１２から後方に進んだ後に反射ミラー２０で斜め前方に反射されて、眼鏡型フレーム９０のリム９４近傍に取り付けられた導光部材３０に入射する。これにより、図７（ａ）及び図７（ｂ）で説明した理由と同じ理由から、網膜７２に歪が抑えられた良質な画像を投影することができる。
　図１３は、実施例２に係る画像投影装置２００を示す図である。実施例２の画像投影装置２００では、図１３に示すように、導光部材３０ａは、入射面３１ａに入射された複数のレーザ光４０がユーザの眼７０に照射されるために反射面３２～３６で反射しながら進む本体部３８と、反射面３２及び反射面３６を外側から覆うように本体部３８に貼り付けられたカバー部３９と、を有する。本体部３８とカバー部３９は、屈折率が略同じ大きさの材質の硝材で形成されていて、例えば同じ材質の硝材で形成されている。反射面３６で反射した複数のレーザ光４０が本体部３８から出射する出射面３１ｂは、反射面３６よりも平坦となっている。カバー部３９の反射面３６に対して本体部３８の出射面３１ｂとは反対側の面３９ａは、反射面３６よりも平坦となっている。カバー部３９の面３９ａと本体部３８の出射面３１ｂは、例えば互いに略平行でかつ略平坦な面となっている。また、反射面３２～３６は全てハーフミラーとなっている。その他の構成は実施例１と同じであるため説明を省略する。
　図１４は、実施例２においてユーザが導光部材３０ａを介して外界を見た場合を示す図である。図１４に示すように、本体部３８の出射面３１ｂ、反射面３６、及びカバー部３９の面３９ａがユーザの眼７０の前方に位置している。本体部３８とカバー部３９の屈折率が略同じ大きさで、カバー部３９の面３９ａ及び本体部３８の出射面３１ｂが平坦性の高い面となっているため、ユーザは視線７９のようにハーフミラーである反射面３６を介して違和感を抑えて外界を視認することができる。
　本実施例２によれば、導光部材３０ａは、複数の反射面３２～３６での反射を繰り返してユーザの網膜７２に照射される複数のレーザ光４０が透過する本体部３８と、最終段の反射面３６を覆い、本体部３８と略同じ大きさの屈折率を有するカバー部３９と、を備える。反射面３６はハーフミラーであり、カバー部３９の面３９ａ及び本体部３８の出射面３１ｂは反射面３６よりも平坦となっている。これにより、図１４に示したように、ユーザは違和感を抑えて外界を視認することができる。よって、実在する風景にバーチャルな視覚情報を重ねて表示する拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）に対応できる。本体部３８とカバー部３９の屈折率が略同じ大きさとは、ユーザが違和感を抑えて外界を視認可能な程度に同じ大きさであることをいい、屈折率の差が０．０５以下である場合をいう。
　また、本実施例２では、カバー部３９の面３９ａと本体部３８の出射面３１ｂは、互いに略平行でかつ略平坦面となっている。これにより、ユーザは違和感が更に抑えられて外界を視認することができる。なお、カバー部３９の面３９ａは、ユーザの視力を矯正するために、矯正度数に即した凹曲面または凸曲面となっていてもよい。したがって、カバー部３９の面３９ａが略平坦面であるとは、視力矯正程度で曲面になっている場合を含み、ユーザが違和感を抑えて外界を視認可能な程度で平坦面であることをいう。カバー部３９の面３９ａと本体部３８の出射面３１ｂが略平行とは、カバー部３９の面３９ａが視力矯正程度の曲面となっている場合でも、ユーザが違和感を抑えて外界を視認可能な程度で平行であることをいう。
　また、上記実施例２のように、カバー部３９は反射面３２と３６の両方を覆っている場合が好ましい。これにより、ユーザが外界を見るときに反射面３２と３６の境界部分で生じる違和感が低減される。
　なお、上記実施例２では、本体部３８は、全体が一体成型で形成されていてもよいし、略平坦面の反射面からなる第１部分３８ａと、自由曲面の反射面３６を有する第２部分３８ｂと、が別々に成型された後に貼り合わされてもよい。第１部分３８ａと第２部分３８ｂが別々の金型を用いて成型された後に貼り合わされることで、製造容易性が向上する。一方、本体部３８全体を一体成型で形成することで量産性が向上する。
　図１５は、実施例３に係る画像投影装置３００を示す図である。実施例３の画像投影装置３００では、図１５に示すように、実施例２と同様、導光部材３０ａは、本体部３８とカバー部３９とを有する。本体部３８は、実施例２と同様に、ユーザの眼７０に近い側に位置する反射面３４と、ユーザの眼７０から離れた側に位置し、複数のレーザ光４０が最終段の反射面３６に入射する前に入射する反射面３２と、を有する。実施例２と異なる点は、カバー部３９が、反射面３６に対して本体部３８の出射面３１ｂと反対側に反射面３７を有する点である。反射面３７は、反射面３２、３４と同様に平坦面であり、反射面３２と略同一面となっている。反射面３２、３４、３６、および３７は全て、入射するレーザ光４０の一部を反射し、残りを透過する。複数のレーザ光４０は、複数の反射面３２、３４、３６、３７により同じ回数だけ反射して眼７０に照射される。
　導光部材３０ａの薄型化、ユーザの顔への干渉を抑えるための横方向への張り出し、および／または視野角の確保を実現しようとすると、導光部材３０ａ内でのレーザ光４０の反射回数が増えることになる。この場合、複数のレーザ光４０を収束点６２に収束させようとすると、複数のレーザ光４０のうち一部のレーザ光４０ｃは眼７０側から反射面３６に入射してこれを透過し、カバー部３９の反射面３７で反射した後に再度反射面３６に眼７０の反対側（反対面）から入射してこれを透過して反射面３４で反射した後に、反射面３６で反射して眼７０に照射されるようになる。複数のレーザ光４０のうち残りのレーザ光４０ａ、４０ｂは反射面３６を透過せずに反射面３６で反射して眼７０に照射される。なお、図示は省略しているが、レーザ光４０ａ、４０ｂの一部も反射面３６を透過するが、この光は網膜７２に照射されないため考慮しなくてよい。
　網膜７２に投影される画像上での輝度ばらつきを抑えるためには、反射面３６を透過せずに反射面３６で反射して眼７０に照射されるレーザ光４０ａ、４０ｂと、反射面３６を透過した後に反射面３６で反射して眼７０に照射されるレーザ光４０ｃと、で眼７０に入射するときの輝度差を小さく抑えることが好ましい。一方で、眼７０に入射するレーザ光４０ａ～４０ｃの光強度はある程度大きいことが好ましい。また、導光部材３０ａを介して外界を見る場合に、導光部材３０ａの透過率は１０％～３０％程度である場合が好ましい。そこで、これらのことを実現するための方法を以下に示す。
　以下において、レーザ光４０ａ～４０ｃは、反射面３２、３４、３７で合計４回反射し、最終段の反射面３６での５回目の反射により眼７０に照射されるとする。また、各面の反射率等を以下のように規定する。なお、簡略化のために同一面の透過率と反射率の和は１（透過率＋反射率＝１）とする。
　　レーザ光４０ａ～４０ｃの入射面３１ａへの入射光量：Ｐｉ
　　入射面３１ａの透過率：Ｔｐ
　　入射面３１ａの反射率：Ｒｐ（＝１－Ｔｐ）
　　反射面３４の透過率：Ｔａ
　　反射面３４の反射率：Ｒａ（＝１－Ｔａ）
　　反射面３２の透過率：Ｔｂ
　　反射面３２の反射率：Ｒｂ（＝１－Ｔｂ）
　　反射面３６の透過率：Ｔｃ
　　反射面３６の反射率：Ｒｃ（＝１－Ｔｃ）
　　反射面３７の透過率：Ｔｄ
　　反射面３７の反射率：Ｒｄ（＝１－Ｔｄ）
　この場合、反射面３６を透過せずに反射面３６で反射されるレーザ光４０ａ、４０ｂが眼７０に照射されるときの光量Ｐｃｒは、
　　Ｐｃｒ＝Ｐｉ×Ｔｐ×Ｔａ×Ｒｂ×Ｒａ×Ｒｂ×Ｒａ×Ｒｃ×Ｔａ・・・（１）
　となる。
　一方、反射面３６を透過した後に反射面３６に再度入射して反射面３６で反射されるレーザ光４０ｃが眼７０に照射されるときの光量Ｐｃｔは、
　　Ｐｃｔ＝Ｐｉ×Ｔｐ×Ｔａ×Ｒｂ×Ｒａ×Ｔｃ×Ｒｄ×Ｔｃ×Ｒａ×Ｒｃ×Ｔａ・・・（２）
　となる。
　ここで、簡略化のために、入射面３１ａの透過率Ｔｐは１であるとする。この場合、式（１）、（２）は以下のように変形できる。
　　Ｐｃｒ／Ｐｉ＝Ｔａ×Ｒｂ×Ｒａ×Ｒｂ×Ｒａ×Ｒｃ×Ｔａ・・・（３）
　　Ｐｃｔ／Ｐｉ＝Ｔａ×Ｒｂ×Ｒａ×Ｔｃ×Ｒｄ×Ｔｃ×Ｒａ×Ｒｃ×Ｔａ・・・（４）
　網膜７２に投影される画像上の輝度むらを抑制するには、式（３）／式（４）が１に近いことが好ましい。また、式（３）、（４）は、入射光量に対する眼７０に照射される光量の割合であることから、大きい場合が好ましい。
　式（３）／式（４）が１に近いことは以下のように表される。
　　Ｐｃｒ／Ｐｃｔ＝Ｒｂ／（Ｔｃ×Ｒｄ×Ｔｃ）≒１・・・（５）
　ここで、反射面３２と反射面３７は連続した同一面であり、ユーザは反射面３２と反射面３７を介して外界を見ることから、反射率が略同じである場合が好ましい。したがって、以下においてＲｂ＝Ｒｄとする。この場合、式（５）は以下のようになる
　　Ｐｃｒ／Ｐｃｔ＝Ｔｃ２≒１・・・（５´）
　Ｔｃ＝１というのは、反射面３６での反射率がゼロということになり、レーザ光４０ａ～４０ｃが反射面３６で反射されず網膜７２に投射されないことを意味する。したがって、Ｔｃは１より小さい値としつつバランスを考慮した値にすることが好ましい。
　ここで、ユーザが例えばＡＲ（Augmented Reality：拡張現実）等のために導光部材３０ａを介して外界を見る場合、外界からの光は反射面３２、３７と反射面３６と反射面３４を経てユーザの眼７０に到達する。サングラスでは、一般的に外界からの光の透過率が１０％～３０％程度が適当であると言われている。反射面３２、３７と反射面３６と反射面３４の透過率Ｔａｒは以下のように表される。
　　Ｔａｒ＝Ｔｄ×Ｔｃ×Ｔａ＝（１－Ｒｄ）×（１－Ｒｃ）×（１－Ｒａ）・・・（６）
　以上のことを前提とし、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄの範囲について以下に示す。
［Ｒｃの範囲］
　人間の視感度として７０％～８０％程度の輝度差はあまり認識できないことが知られている。式（５´）のＴｃ２は（１－Ｒｃ）２と変形でき、Ｐｃｒ／Ｐｃｔ＝（１－Ｒｃ）２をグラフで表すと図１６のようになる。図１６から、輝度差を７０％～８０％程度に抑えるにはＲｃの範囲は以下の場合が好ましいことが分かる。
　　Ｒｃ≦１５％
［Ｒａの範囲］
　上述したように、眼７０に照射される光量の点から、式（３）は大きい場合が好ましい。式（３）におけるＲｃは上記の制約があり、Ｒｂについては後述するが、少なくとも式（３）に含まれるＴａ×Ｒａ×Ｒａ×Ｔａ＝（１－Ｒａ）２×Ｒａ２は大きい場合が好ましい。この場合、Ｒａ＝０．５のときに最大となることから、Ｒａの範囲は以下の場合が好ましいことが言える。
　　４５％≦Ｒａ≦５５％
［Ｒｂの範囲］
　図１７（ａ）は、式（３）におけるＲａを５０％に固定し、Ｒｂを３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％に変化させたときのＲｃとＰｃｒ／Ｐｉとの関係を示す図である。式（３）は、上述したように、入射光量に対する眼７０に照射される光量の割合を示すことから大きい場合が好ましい。光源１０のレーザ出力が数ｍＷで、眼７０に照射される光量が数ｍＷの１／１００００程度に減衰されることを踏まえても、入射光量に対する眼７０に照射される光量の割合は０．１％程度ある場合が好ましい。したがって、図１７（ａ）からは、ＲｂはＲｂ≧５０％が好ましいことが言える。
　図１７（ｂ）は、式（６）におけるＲａを５０％に固定し、Ｒｂを３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％に変化させたときのＲｃとＴａｒとの関係を示す図である。上述したように、外界からの光の透過率は１０％～３０％程度が適当である。したがって、図１７（ｂ）からは、Ｒｂは４０％≦Ｒｂ≦７０％が好ましいことが言える。
　よって、図１７（ａ）および図１７（ｂ）から、Ｒｂの範囲は以下の場合が好ましいことが言える。
　　５０％≦Ｒｂ≦７０％
　また、上述したように、ユーザは連続した面である反射面３２と反射面３７を介して外界を見ることから、ＲｂとＲｄは等しい場合が好ましい。したがって、Ｒｄの範囲は以下の場合が好ましいことが言える。
　　５０％≦Ｒｄ≦７０％
　以上のことから、
　　反射面３４（第１の反射面）の反射率Ｒａの範囲：４５％≦Ｒａ≦５５％
　　反射面３２（第２の反射面）の反射率Ｒｂの範囲：５０％≦Ｒｂ≦７０％
　　反射面３６（最終段の反射面）の反射率Ｒｃの範囲：５％≦Ｒｃ≦１５％
　　反射面３７（第３の反射面）の反射率Ｒｄの範囲：５０％≦Ｒｄ≦７０％
　が好ましいことが言える。
　実施例３によれば、複数のレーザ光４０のうち一部のレーザ光４０ｃは反射面３６を透過した後に反射面３６に再度入射し、反射面３６で反射して網膜７２に照射され、残りのレーザ光４０ａ、４０ｂは反射面３６を透過せずに反射面３６で反射して網膜７２に照射される。この場合に、レーザ光４０ａ～４０ｃが眼７０の入射するときにおいて、レーザ光４０ａ、４０ｂの輝度に対するレーザ光４０ｃの輝度の割合を８０％以上とする。これにより、網膜７２に投影される画像上での輝度ばらつきを抑えることができる。
　反射面３６の反射率Ｒｃを１５％以下とする。反射面３６の反射率Ｒｃを１５％以下にすることで、図１６のように、反射面３６を透過した後に反射面３６で反射するレーザ光４０ｃと、反射面３６を透過せずに反射面３６で反射するレーザ光４０ａ、４０ｂと、の輝度差を７０％程度に抑えることができる。よって、網膜７２に投影される画像上での輝度ばらつきを抑えることができる。輝度差を小さくする点から、Ｒｃは１３％以下が好ましく、１２％以下がより好ましく、１０％以下が更に好ましい。一方、Ｒｃが小さくなり過ぎると、反射面３６におけるレーザ光４０の反射量が小さくなり、眼７０に照射されるレーザ光４０の光量を確保しようとすると、例えば光源１０の出力を上げる等を行うことになるため、Ｒｃは５％以上が好ましく、８％以上がより好ましく、１０％以上が更に好ましい。
　反射面３２の反射率Ｒｂと反射面３７の反射率Ｒｄを略同じ大きさにする。これにより、レーザ光４０ａ、４０ｂは反射面３７で反射せず、レーザ光４０ｃは反射面３７で反射する場合でも、反射面３７の反射の有無によってレーザ光４０ａ～４０ｃに生じる輝度差を小さく抑えることができる。略同じ大きさとは、反射面３２の反射率Ｒｂに対する反射面３７の反射率Ｒｄの割合が９５％～１０５％の場合であり、９８％～１０２％の場合でもよい。
　反射面３２の反射率Ｒｂおよび反射面３７の反射率Ｒｄを４０％以上７０％以下とする。これにより、ＡＲ等において導光部材３０ａを介して外界を見る場合に、外界を適切な明るさで見ることができる。
　眼７０に照射される複数のレーザ光４０の輝度差を小さく抑えること、眼７０に入射するときのレーザ光４０の光量を大きく確保すること、および導光部材３０ａを介して外界を見たときの視認性を確保すること、を実現するために、反射面３４の反射率Ｒａは４５％以上５５％以下、反射面３２、３７の反射率Ｒｂ、Ｒｄは５０％以上７０％以下、反射面３６の反射率Ｒｃは５％以上１５％以下であることが好ましい。
　なお、上記実施例１及び上記実施例２において、反射ミラー２０は、正の集光パワーを有し、複数のレーザ光４０を収束させた後に拡散させる光学特性を備えていれば、曲面ミラー以外に、レンズやミラーを組み合わせる、回折素子を用いる、などの他の光学部材であってもよい。
　なお、上記実施例１及び上記実施例２において、レンズ２４は色収差を抑える機能を有していてもよい。また、レンズ２４は像面湾曲を抑えた設計とすることが好ましい。レンズ２４は、導光部材３０の反射面３６にレーザ光４０を拡散光で入射させることが可能であれば、ミラーや回折素子などの他の光学部材であってもよい。
　なお、上記実施例１及び上記実施例２において、画像投影装置１００を眼鏡型フレーム９０に取り付ける場合を例に説明したが、このフレームはユーザの顔に装着可能で、画像投影装置１００をユーザの眼の前に設置可能であれば、眼鏡型に限らず、ゴーグル型、アイパッチ型、耳掛型、及びヘルメット装着型などのその他の場合であってもよい。
　以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　

Claims (22)

  1. 　光源と、
    　画像データに基づいて画像光線を生成し、前記光源からの前記画像光線の出射を制御する制御部と、
    　ユーザの顔に装着されるフレームに取り付けられ、前記光源から出射される前記画像光線を二次元に走査する走査部と、
    　前記フレームに取り付けられて前記ユーザの眼の前方に配置され、前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記画像光線が内部を透過する硝材により形成され、前記複数の画像光線を反射する複数の反射面を有し、前記複数の反射面で反射した前記複数の画像光線を前記ユーザの眼内の第１収束点で収束させた後に前記ユーザの網膜に照射する導光部材と、
    　前記フレームに取り付けられ、前記走査部から出射される前記複数の画像光線を前記導光部材の手前の第２収束点で収束させた後に前記導光部材に入射させる第１光学部材と、
    　前記第２収束点に配置され、前記複数の画像光線各々を前記導光部材に備わる前記複数の反射面のうち前記複数の画像光線を最後に反射する最終段の反射面に拡散光で入射させる第２光学部材と、を備える画像投影装置。
  2. 　前記走査部及び前記第１光学部材は、前記フレームのテンプル近傍に取り付けられ、
    　前記導光部材は、前記フレームのリム近傍に取り付けられ、前記ユーザの眼の前方から前記テンプル側に延びた形状をしている、請求項１に記載の画像投影装置。
  3. 　前記導光部材は、前記複数の反射面として奇数個の反射面を有し、前記第１光学部材で反射して斜め前方に進む前記複数の画像光線が入射される、請求項２に記載の画像投影装置。
  4. 　前記複数の反射面のうち前記最終段の反射面は凹曲面であり、残りの反射面は略平坦面である、請求項１から３のいずれか一項に記載の画像投影装置。
  5. 　前記残りの反射面は互いに略平行である、請求項４に記載の画像投影装置。
  6. 　前記導光部材は、前記複数の反射面での反射を繰り返して前記ユーザの網膜に照射される前記複数の画像光線が透過する本体部と、前記最終段の反射面を覆い、前記本体部と略同じ大きさの屈折率を有するカバー部と、を有し、
    　前記最終段の反射面、前記最終段の反射面で反射した前記複数の画像光線が前記本体部から出射する出射面、及び前記カバー部の前記最終段の反射面に対して前記本体部の前記出射面とは反対側の面は、前記ユーザの眼の前方に位置し、
    　前記最終段の反射面はハーフミラーであり、
    　前記本体部の前記出射面及び前記カバー部の前記反対側の面は、前記最終段の反射面よりも平坦である、請求項４または５に記載の画像投影装置。
  7. 　前記本体部の前記出射面及び前記カバー部の前記反対側の面は、互いに略平行でかつ略平坦面である、請求項６に記載の画像投影装置。
  8. 　前記複数の反射面のうち前記最終段の反射面の１つ前の第１反射面は、前記第１反射面より１つ前の第２反射面で反射した前記複数の画像光線と、前記最終段の反射面で反射した前記複数の画像光線と、の両方が入射される領域を有し、前記領域において前記第２反射面で反射した前記複数の画像光線を前記最終段の反射面に反射しかつ前記最終段の反射面で反射した前記複数の画像光線を透過する、請求項１から７のいずれか一項に記載の画像投影装置。
  9. 　前記第１反射面は、前記複数の画像光線のうち前記ユーザの網膜に投影される画像の中心に対応する中心画像光線が前記最終段の反射面で反射された後の光軸に略直交する、請求項８に記載の画像投影装置。
  10. 　前記複数の画像光線が前記第１収束点に収束する収束角度の大きさは、前記走査部による前記複数の画像光線の走査角度の大きさ以上である、請求項１から９のいずれか一項に記載の画像投影装置。
  11. 　前記光源から出射される前記画像光線は、前記走査部よりも前記ユーザの顔に近い側から斜め前方に進んで前記走査部に入射し、
    　前記走査部から出射される前記複数の画像光線は、前記走査部から後方に進んだ後に前記第１光学部材で斜め前方に反射されて前記導光部材に入射する、請求項２または３に記載の画像投影装置。
  12. 　前記フレームに取り付けられ、前記走査部と前記第１光学部材と前記第２光学部材を内部に収容する筐体を備え、
    　前記導光部材の大部分は前記筐体内に位置していない、請求項１から１１のいずれか一項に記載の画像投影装置。
  13. 　前記導光部材に前記画像光線が入射する入射面と前記第２反射面との間の前記画像光線の光路長を第１の光路長とし、前記第２反射面と前記第１反射面との間の前記画像光線の光路長を第２の光路長とし、前記第１反射面と前記最終段の反射面との間の前記画像光線の光路長を第３の光路長とし、前記最終段の反射面と前記導光部材の出射面としての前記第１反射面との間の前記画像光線の光路長を第４の光路長とした場合に、前記第１の光路長、前記第２の光路長、前記第３の光路長、前記第４の光路長の順で短くなる、請求項８に記載の画像投影装置。
  14. 　前記画像光線が前記第１光学部材に入射する入射角と前記画像光線が前記最終段の反射面に入射する入射角が略同一であり、前記画像光線が前記第２反射面に入射する入射角と前記画像光線が前記第１反射面に入射する入射角が略同一である、請求項８に記載の画像投影装置。
  15. 　前記複数の画像光線のうち一部の画像光線は前記最終段の反射面を透過した後に前記最終段の反射面の反対面に再度入射して透過し、前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、残りの画像光線は前記最終段の反射面を透過せずに前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、
    　前記ユーザの眼に入射するときにおいて、前記残りの画像光線の輝度に対する前記一部の画像光線の輝度の割合は８０％以上である、請求項１に記載の画像投影装置。
  16. 　前記複数の画像光線のうち一部の画像光線は前記最終段の反射面を透過した後に前記最終段の反射面の反対面に再度入射して透過し、前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、残りの画像光線は前記最終段の反射面を透過せずに前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、
    　前記最終段の反射面の反射率は１５％以下である、請求項１に記載の画像投影装置。
  17. 　光源と、
    　画像データに基づいて画像光線を生成し、前記光源からの前記画像光線の出射を制御する制御部と、
    　前記光源から出射される前記画像光線を二次元に走査する走査部と、
    　前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記画像光線が内部を透過する硝材により形成され、前記複数の画像光線を反射する複数の反射面を有し、前記複数の反射面のうち前記複数の画像光線を最後に反射する最終段の反射面で反射した前記複数の画像光線をユーザの眼内の収束点で収束させた後に前記ユーザの網膜に照射する導光部材と、を備え、
    　前記複数の画像光線のうち一部の画像光線は前記最終段の反射面を透過した後に前記最終段の反射面の反対側に再度入射して透過し、前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、残りの画像光線は前記最終段の反射面を透過せずに前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、
    　前記ユーザの眼に入射するときにおいて、前記残りの画像光線の輝度に対する前記一部の画像光線の輝度の割合は８０％以上である、画像投影装置。
  18. 　光源と、
    　画像データに基づいて画像光線を生成し、前記光源からの前記画像光線の出射を制御する制御部と、
    　前記光源から出射される前記画像光線を二次元に走査する走査部と、
    　前記走査部から異なる時間に出射される複数の前記画像光線が内部を透過する硝材により形成され、前記複数の画像光線を反射する複数の反射面を有し、前記複数の反射面のうち前記複数の画像光線を最後に反射する最終段の反射面で反射した前記複数の画像光線をユーザの眼内の収束点で収束させた後に前記ユーザの網膜に照射する導光部材と、を備え、
    　前記複数の画像光線のうち一部の画像光線は前記最終段の反射面を透過した後に前記最終段の反射面の反対側に再度入射して透過し、前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、残りの画像光線は前記最終段の反射面を透過せずに前記最終段の反射面で反射して前記ユーザの網膜に照射され、
    　前記最終段の反射面の反射率は１５％以下である、画像投影装置。
  19. 　前記複数の反射面は、前記ユーザの眼に近い側に位置する第１の反射面と、前記ユーザの眼から離れた側に位置し、前記複数の画像光線が前記最終段の反射面に入射する前に入射する第２の反射面と、前記複数の画像光線が前記最終段の反射面を透過した後に入射する第３の反射面と、を有し、
    　前記第２の反射面の反射率と前記第３の反射面の反射率とは略同じ大きさである、請求項１８に記載の画像投影装置。
  20. 　前記第２の反射面の反射率および前記第３の反射面の反射率は４０％以上７０％以下である、請求項１９に記載の画像投影装置。
  21. 　前記第１の反射面の反射率は４５％以上５５％以下であり、
    　前記第２の反射面の反射率および前記第３の反射面の反射率は５０％以上７０％以下であり、
    　前記最終段の反射面の反射率は５％以上１５％以下である、請求項１９または２０に記載の画像投影装置。
  22. 　前記複数の画像光線は、前記複数の反射面で同じ回数だけ反射して前記ユーザの網膜に照射される、請求項１８から２１のいずれか一向に記載の画像投影装置。
    　
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