(57)【要約】【課題】小型でありながらも、観察者の瞳の位置が変化しても、画像の位置がほとんど変わらないようにした画像表示装置を提供する。  【解決手段】画像表示装置は、光源３と、該光源からの光束を走査する走査手段５と、走査手段からの光束を反射する第１の反射手段６と、該第１の反射手段からの光束を観察者の眼に導く第１の光学手段７とを有する。走査手段により走査される光束の光路は、第１の光学手段の射出瞳位置ＥＰで交差する。そして、該装置は、走査手段及び第１の反射手段をそれぞれ移動させることにより、同一画像位置に向かう光束の光路を移動させて上記光束の光路が交差する位置を移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
該光源からの光束を走査する走査手段と、
前記走査手段からの光束を反射する第１の反射手段と、
前記第１の反射手段からの光束を観察者の眼に導く第１の光学手段とを有し、
前記走査手段により走査される光束の光路が前記第１の光学手段の射出瞳位置で交差し、
前記走査手段と前記第１の反射手段をそれぞれ移動させることにより、同一画像位置に向かう光束の光路を移動させて前記光束の光路が交差する位置を移動させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記走査手段と前記第１の反射手段はそれぞれ回動することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の反射手段は、平面反射面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記観察者の眼の動きを検出する第１の検出手段と、
該第１の検出手段による検出結果に応じて前記走査手段と前記第１の反射手段を移動させる制御手段とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記観察者の眼が移動可能な領域において、第１の領域と第２の領域とを設定する設定手段を有し、
前記第１の検出手段により前記観察者の眼が前記第１の領域から前記第２の領域に移動したことが検出された場合に、前記制御手段は、前記走査手段と前記第１の反射手段とを移動させることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１の領域は、前記観察者の所定状態における瞳孔領域であることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第２の領域は、前記観察者の所定状態における瞳孔領域とは異なる領域であることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項８】
光源と、
該光源からの光束を走査する走査手段と、
前記光源から前記走査手段に向かう光束と前記走査手段からの光束のうち少なくとも一方を反射する第２の反射手段および第３の反射手段と、
前記第３の反射手段からの光束を観察者の眼に導く第１の光学手段とを有し、
前記走査手段により走査される光束の光路が前記第１の光学手段の射出瞳位置で交差し、
前記第２及び第３の反射手段をそれぞれ移動させることにより、同一画像位置に向かう光束の光路を移動させて前記光束の光路が交差する位置を移動させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
前記第２及び第３の反射手段は連動して移動することを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記第２及び第３の反射手段は、平面反射面であることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記観察者の眼の動きを検出する第１の検出手段と、
該第１の検出手段による検出結果に応じて前記第２及び第３の反射手段を移動させる制御手段と
を有することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記観察者の眼が移動可能な領域において、第１の領域と第２の領域とを設定する設定手段を有し、
前記第１の検出手段により前記観察者の眼が前記第１の領域から前記第２の領域に移動したことが検出された場合に、前記制御手段は、前記第２及び第３の反射手段を移動させることを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記第１の領域は、前記観察者の所定状態における瞳孔領域であることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記第２の領域は、前記観察者の所定状態における瞳孔領域とは異なる領域であることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
光源と、
該光源からの光束を走査する走査手段と、
前記走査手段からの光束を反射する第１の反射手段と、
該第１の反射手段からの光束を観察者の眼に導く第１の光学手段とを有し、
前記第１の反射手段により走査される光束の光路が前記第１の光学手段の射出瞳位置で交差し、
前記走査手段の動作に対する前記光源の発光タイミングを変化させるとともに前記第１の反射手段を移動させることにより、同一画像位置に向かう光束の光路を移動させて前記光束の光路が交差する位置を移動させることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１６】
前記第１の反射手段は回動することを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記第１の反射手段は、平面反射面であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記観察者の眼の動きを検出する第１の検出手段と、
該第１の検出手段による検出結果に応じて、前記走査手段の動作に対する前記光源の発光タイミングを変化させるとともに前記第１の反射手段を移動させる制御手段とを有することを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項１９】
前記観察者の眼が移動可能な領域において、第１の領域と第２の領域とを設定する設定手段を有し、
前記第１の検出手段により前記観察者の眼が前記第１の領域から前記第２の領域に移動したことが検出された場合に、前記制御手段は、前記走査手段の発光タイミングを変化させること及び前記第１の反射手段を移動させることのうち少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項１８に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
前記第１の領域は、前記観察者の所定状態における瞳孔領域であることを特徴とする請求項１９に記載の画像表示装置。
【請求項２１】
前記第２の領域は、前記観察者の所定状態における瞳孔領域とは異なる領域であることを特徴とする請求項１９に記載の画像表示装置。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか１つに記載の画像表示装置と、
該画像表示装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表
示システム。
【請求項２３】
画像情報を光として出力する出力手段と、
前記出力手段から出力される光を観察者の眼に導く第２の光学手段と、
前記観察者の眼に関する情報を検出する第２の検出手段と、
前記第２の光学手段の光学特性に応じて前記画像情報を補正するために、該画像情報に対して、前記第２の検出手段により検出された前記眼に関する情報に基づく画像処理を行う補正手段とを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２４】
前記第２の検出手段は、前記観察者の眼の位置と大きさのうち少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項２３に記載の画像表示装置。
【請求項２５】
前記観察者の眼が移動可能な領域において、第１の領域と第２の領域とを設定する設定手段を有し、
前記第２の検出手段は、前記観察者の眼の位置を検出し、
前記補正手段は、前記第２の検出手段により前記観察者の眼が前記第１の領域に位置することが検出された場合と前記第２の領域に位置していることが検出された場合とで異なる前記画像処理を行うことを特徴とする請求項２３に記載の画像表示装置。
【請求項２６】
前記第２の光学手段は、前記第２の検出手段により前記観察者の眼が前記第１の領域から前記第２の領域に移動したことが検出された場合は、前記出力手段から出力される光の光路を変更することを特徴とする請求項２５に記載の画像表示装置。
【請求項２７】
前記第２の光学手段は射出瞳を有し、
前記第２の検出手段により前記観察者の眼が前記第１の領域から前記第２の領域に移動したことが検出された場合は、該検出結果に応じて前記射出瞳の位置を変更することを特徴とする請求項２６に記載の画像表示装置。
【請求項２８】
前記出力手段は、光を出力するタイミングを変更する手段を有し、
前記検出手段により前記観察者の眼が前記第１の領域から第２の領域に移動したと検出された場合は、前記出力手段から光を出力するタイミングと前記出力手段から出力される光の光路のうち少なくとも一方を変更することを特徴とする請求項２５に記載の画像表示装置。
【請求項２９】
前記検出手段は、前記観察者の眼の位置と瞳孔径の大きさとを検出することを特徴とする請求項２５に記載の画像表示装置。
【請求項３０】
前記第１の領域は、前記観察者の所定状態における瞳孔領域であることを特徴とする請求項２５に記載の画像表示装置。
【請求項３１】
前記第２の領域は、前記観察者の所定状態における瞳孔領域とは異なる領域であることを特徴とする請求項２５に記載の画像表示装置。
【請求項３２】
前記検出手段は、前記観察者の眼に関する情報を検出してから、前記補正手段で補正された前記画像情報が前記観察者の眼に光として導かれるまでの時間内に変化する該眼に関する情報を算出し、
前記補正手段は、該算出された情報に基づく前記画像処理を行うこと特徴とする請求項２３から２５のいずれか１つに記載の画像表示装置。
【請求項３３】
請求項２３から３２のいずれか１つに記載の画像表示装置と、
該画像表示装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有することを特徴とする画像表示システム。
【請求項３４】
出力手段に画像情報を光として出力し、該出力された光を光学手段により観察者の眼に導く画像表示方法であって、
前記観察者の眼に関する情報を検出する工程と、
前記光学手段の光学特性に応じて前記画像情報を補正するために、該画像情報に対して、前記検出手段により検出された前記眼に関する情報に基づく画像処理を行う工程とを有することを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報（映像信号）に基づいて変調された光束を観察者の瞳に導いて２次元走査を行い、網膜上に映像を描画する網膜走査型の画像表示装置に関する。また、本発明は、表示デバイスにより出力された光束を観察者の瞳に導いて画像を描画する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような画像表示装置では、レーザ光を２次元走査して観察者の瞳孔を通して網膜に直接映像に描画する方法や、液晶パネル等の表示デバイスから出力される光束を光学系を介して観察者の眼に導くことで画像を表示する方法等が採用される。
【０００３】
レーザ光を２次元走査して観察者の瞳孔を通して網膜に直接映像に描画する装置において、観察者の瞳孔の動きを検知し、該動きに追従するようにレーザ光を瞳孔に入射させることで、観察者が瞳を動かしても映像が消えないようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
このような装置では、図６（ａ）に示すように、観察者の瞳孔ＥａがＰ１０の位置からＰ１１の位置に移動（回転）した場合、瞳孔Ｅａから外れないように映像光束Ｌａ１、Ｌｂ１、Ｌｃ１の集光点Ｐ１０をＰ１１に移動させる必要がある。
【０００５】
ここで、図６（ａ）、後述する図６（ｂ），６（ｃ）及び図７において、Ｌａｎ（ｎ＝１，２，３）は画像の中心光束、Ｌｂｎ、Ｌｃｎは画像の端部の光束を示す。
【０００６】
図６（ｂ）に示すように、光束Ｌａ１、Ｌｂ１、Ｌｃ１をＬａ２、Ｌｂ２、Ｌｃ２のように移動させた場合は、図６（ａ）の場合に対して映像光束の瞳孔Ｅａに対する入射角が異なることになる。このため、観察者には画像位置がずれたように見えてしまう。これを防止するためには、映像光束Ｌａ１、Ｌｂ１、Ｌｃ１を図６（ａｃ）に示すＬａ３、Ｌｂ３、Ｌｃ３のように平行に移動させる必要がある。
【０００７】
また、特許文献２には、図７に示すように、表示パネル１２１からの光束をマイクロレンズアレイ１２２及び接眼レンズ１２３により集光させて観察者の瞳孔Ｅａに導く画像表示装置が開示されている。
【０００８】
この画像表示装置では、瞳孔Ｅａの移動に追従するように映像光束の集光位置を変化させ、該集光位置を変化させても瞳孔Ｅａへの入射角が変わらないように制御する。すなわち、瞳孔Ｅａが動いても画像の位置ずれが認識されにくい。
【０００９】
具体的には、観察者の瞳孔がＰ１２からＰ１３に動いたとすると、マイクロレンズアレイ１２２を矢印Ｆ方向に動かして、映像光束Ｌａ１、Ｌｂ１、Ｌｃ１の集光位置をＰ１３の位置に移動させる。同時に、表示パネル１２１の表示位置を移動させて、Ｐ１３に瞳孔Ｅａが位置するときの映像光束Ｌａ２、Ｌｂ２、Ｌｃ２がＰ１２に瞳孔Ｅａが位置するときの映像光束Ｌａ１、Ｌｂ１、Ｌｃ１に平行になるようにする。
【００１０】
さらに、特許文献３には、観察者の視線方向を検出して、その検出結果に応じて映像光束の瞳孔への入射角を変化させる網膜走査型画像表示装置が開示されている。
【００１１】
また、液晶パネル等の表示デバイスから出力される光束を光学系を介して観察者の眼に導いて画像を表示する方法として、特許文献４には、画像信号に補正処理を施すことにより光学系の歪みを補正する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１３５６２３号公報
【特許文献２】特開平１０−３１９３４２号公報
【特許文献３】特開２００４−１９１９６２号公報
【特許文献４】特開平１０−３２７３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２にて開示された装置では、映像光束の瞳孔Ｅａへの入射角を一定にするために、表示パネルの表示領域を予め余分に持っておく必要がある。このため、表示パネルが大型化するという問題がある。
【００１３】
また、特許文献３にて開示された装置では、視線方向の変化と共に、画像の位置も変わってしまう。
【００１４】
さらに、特許文献４にて開示された方法のように、画像信号に補正処理を施すことによって光学系の歪みを補正する場合、観察者の瞳の位置が移動すると、表示デバイスから出力される光束の光路が変更されるため、光学的な歪み形状が変形することになる。
【００１５】
図８には、図示しない光源により液晶パネル８５に表示された画像が、レンズ８４を介して観察者の眼８１に入射した状態を示している。８２，８３は観察者の瞳である。実線８６は、観察者の瞳が８２の位置にある場合に、液晶パネル８５からの光がレンズ８４を介して観察者の瞳８２に入射する状態を示している。点線８７は、観察者の瞳が８３の位置にある場合に、液晶パネル８５からの光がレンズ８４を介して観察者の瞳８３に入射する状態を示している。
【００１６】
この図から分かるように、観察者の瞳の位置によって、液晶パネル８５に表示された画像からの光が観察者の瞳に到達する光路が変わる。
【００１７】
図９は、レンズ８４の歪みを表したものである。図９（ａ）は、図８に実線８６で示す光路を経て液晶パネル８５に表示された画像からの光が観察者の瞳に到達する場合におけるレンズ８４の光学歪みの形状を表している。図９（ｂ）は、図８に点線８７で示す光路を経て液晶パネル８５に表示された画像からの光が観察者の瞳に到達する場合におけるレンズ８４の光学歪みの形状を表している。
【００１８】
図９から分かるように、観察者の瞳の位置によって、レンズ８４の光学歪み形状が変化する。
【００１９】
本発明は、小型でありながらも、観察者の瞳の位置が変化しても、画像の位置がほとんど変わらないようにした画像表示装置を提供する。また、本発明は、観察者の瞳の位置が移動しても、光学的な歪みの影響を大きく受けないようにした画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一側面としての画像表示装置は、光源と、該光源からの光束を走査する走査手段と、走査手段からの光束を反射する第１の反射手段と、該第１の反射手段からの光束を観察者の眼に導く第１の光学手段とを有する。走査手段により走査される光束の光路は、第１の光学手段の射出瞳位置で交差する。そして、該装置は、走査手段及び第１の反射手段をそれぞれ移動させることにより、同一画像位置に向かう光束の光路を移動させて上記光束の光路が交差する位置を移動させることを特徴とする。
【００２１】
本発明の他の一側面としての画像表示装置は、光源と、該光源からの光束を走査する走査手段と、走査手段からの光束を順次反射する第２の反射手段及び第３の反射手段と、第３の反射手段からの光束を観察者の眼に導く第１の光学手段とを有する。走査手段により走査される光束の光路は、第１の光学手段の射出瞳位置で交差する。そして、該装置は、第２及び第３の反射手段をそれぞれ移動させることにより、同一画像位置に向かう光束の光路を移動させて上記光束の光路が交差する位置を移動させることを特徴とする。
【００２２】
本発明のさらに他の一側面としての画像表示装置は、光源と、該光源からの光束を走査する走査手段と、走査手段からの光束を反射する第１の反射手段と、該第１の反射手段からの光束を観察者の眼に導く第１の光学手段とを有する。第１の反射手段により走査される光束の光路は、第１の光学手段の射出瞳位置で交差する。そして、該装置は、走査手段の動作に対する光源の発光タイミングを変化させるとともに第１の反射手段を移動させることにより、同一画像位置に向かう光束の光路を移動させて上記光束の光路が交差する位置を移動させることを特徴とする。
【００２３】
本発明のさらに他の一側面としての画像表示装置は、画像情報を光として出力する出力手段と、出力手段から出力される光を観察者の眼に導く第２の光学手段と、観察者の眼に関する情報を検出する第２の検出手段と、第２の光学手段の光学特性に応じて画像情報を補正するために、該画像情報に対して、第２の検出手段により検出された眼に関する情報に基づく画像処理を行う補正手段とを有することを特徴とする。
【００２４】
なお、上記各画像表示装置と、該画像表示装置に画像情報を供給する画像供給装置とを有する画像表示システムも本発明の他の一側面を構成する。
【００２５】
また、本発明のさらに他の一側面としての画像表示方法は、出力手段に画像情報を光として出力し、該出力された光を光学手段により観察者の眼に導く方法である。該方法は、観察者の眼に関する情報を検出する工程と、光学手段の光学特性に応じて画像情報を補正するために、該画像情報に対して、検出手段により検出された眼に関する情報に基づく画像処理を行う工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、走査手段により走査される光束を観察者の眼（瞳又は瞳孔）の移動に追従させて眼に導くとともに、眼への光束の入射角を常に一定にすることができる。このため、小型で、かつ観察者の眼が動いても画像がけられたり画像の位置が変わったりすることがほとんどない画像表示装置及び画像表示システムを実現することができる。
【００２７】
また、本発明によれば、観察者の眼の移動に応じて光学的な歪みに応じた画像情報の補正を変更することにより、観察者の眼の動きの影響を大きく受けない画像表示装置及び画像表示システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１には、本発明の実施例１である画像表示装置の構成を示す。
【００３０】
図１において、１は画像表示装置を示す。この画像表示装置１は、画像供給装置１００からの画像信号（画像情報）に基づいて変調された光束を２次元方向に走査する走査部２を有する。また、画像表示装置１には、走査部２により走査された光束の光路を射出瞳ＥＰの位置にて交差させる、すなわち該光束を集光して射出瞳ＥＰの位置（射出瞳位置、つまりは観察者の眼）に導く第１の光学手段としての接眼ミラー７を有する。
【００３１】
接眼ミラー７の射出瞳ＥＰの位置又はその近傍には、観察者の眼Ｅの瞳孔Ｅａが配置される。さらに、画像表示装置１は、観察者の眼Ｅ（瞳孔Ｅａ）の動きを検出するための瞳孔検出ユニット１０と、上記走査部２を制御する制御部（制御手段）２０とを有する。
【００３２】
制御部２０には、パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレーヤ、テレビチューナ等の画像供給装置１００が接続されており、画像表示装置１及び画像供給装置１００により画像表示システムが構成される。制御部２０は、画像供給装置１００から入力された画像情報（映像信号）に基づいて、後述するビーム光源でのビーム変調動作や走査ユニットによる走査動作を制御する。なお、このことは、後述する他の実施例においても同様である。
【００３３】
走査部２において、３は画像情報に応じて変調された光束Ｌ１、すなわち画像情報を光として射出するビーム光源（出力手段）であり、４はビーム光源３から射出された光束を平行光束にするレンズである。５は平行光束を２次元方向に走査する走査手段としての走査ユニットであり、微小な走査ミラー５ａを２次元方向に往復揺動させるＭＥＭＳ(Micro Electro-Mechanical System)ミラーデバイスにより構成されている。
【００３４】
なお、それぞれ１次元方向に揺動する走査ミラーを有する走査ユニットを２つ用いて、該走査ミラーの揺動方向を互いに直交する方向に設定することで、光束を２次元方向に走査してもよい。
【００３５】
６は第１の反射手段としての可動平面ミラーであり、平面反射面である。
【００３６】
接眼ミラー７は、２つの焦点Ｐ１，Ｐ２を通る直線（図示せず）を長軸とする回転楕円体等の曲面体の一部により構成される曲面ミラーである。
【００３７】
接眼ミラー７の第１の焦点Ｐ１は、該接眼ミラー７の射出瞳ＥＰに一致する。また、第２の焦点Ｐ２は、可動平面ミラー６に対して共役なＰ３の位置にある。該Ｐ３は、走査ユニット５の走査ミラー５ａの位置に設定される。
【００３８】
ビーム光源３から射出された光束Ｌ１は、レンズ４で平行光束とされ、走査ユニット５に入射する。該光束は、走査ミラー５ａで反射されるとともに２次元方向に走査される。そして、該走査された光束は、可動平面ミラー６で反射され、走査部２の透明窓部２ａを透過して接眼ミラー７により反射されて、射出瞳ＥＰに進む。
【００３９】
光束の光路は走査ユニット５の走査ミラー５ａの角度の変化に応じて時間的に変化するが、すべての光路は射出瞳ＥＰを通過する。つまり、接眼ミラー７は、走査される光束の光路を射出瞳ＥＰで交差させる。レンズ４、走査ユニット５、可動平面ミラー６及び接眼ミラー７によって第１の光学手段が構成される。
【００４０】
前述したように、射出瞳ＥＰには観察者の瞳孔Ｅａが配置されている。このため、走査光束は、観察者の網膜Ｅｂ（以下、単に眼又は瞳ともいう）に直接画像を描画する。Ｌ２，Ｌ３は画像を形成する瞳孔Ｅａへの入射光束を示す。この入射光束は、直径が１ｍｍ程度の太さであるため、観察者は、視力に関係なく画像を認識できる。
【００４１】
また、走査部２は、透明窓部２ａとカバー２ｂとにより密閉構造となっており、ビーム光源３から可動平面ミラー６までの光学系を塵や埃から保護している。
【００４２】
瞳孔検出ユニット１０は、赤外線等の不可視光を発光する２つのＬＥＤ１１と、該ＬＥＤ１１からの光が照射された観察者の眼Ｅを撮像するカメラ１２とにより構成されている。カメラ１２により取得された眼Ｅの画像は、制御部２０に送られる。
【００４３】
制御部２０は、画像処理により、眼に関する情報としての瞳孔の位置及び瞳孔径の大きさ（以下、瞳孔位置及び瞳孔サイズという）のうち少なくとも一方を検出する。瞳孔検出ユニット１０及び制御部２０によって、第１の検出手段（第２の検出手段）が構成される。
【００４４】
瞳孔検出ユニット１０は、接眼ミラー７の背面（反射面とは反対側の面）に設けられている。接眼ミラー７は、ビーム光源３からの可視光は反射するが、ＬＥＤ１１のような不可視光である赤外光等は透過する特性を有する。このため、ＬＥＤ１１からの不可視光は、接眼ミラー７を透過して観察者の眼Ｅに照射され、眼Ｅで反射されて接眼ミラー７を透過した不可視光がカメラ１２により撮像される。
【００４５】
瞳孔検出ユニット１０は、カバー１０ａと接眼ミラー７とで密閉される構造になっており、ＬＥＤ１１及びカメラ１２を塵や埃から保護している。
【００４６】
図２には、観察者の眼Ｅが右方向に回転した状態（視線が正面から右方向に移動した場合）を示している。瞳孔Ｅａへの入射光束Ｌ２、Ｌ３は、上述したように直径が１ｍｍ程度の太さである。これに対し、瞳孔径は４ｍｍ程度ある。したがって、図２のように瞳孔位置が変化すると、図１に示すＰ１で入射光束Ｌ２、Ｌ３の光路が交差する状態では、該入射光束Ｌ２、Ｌ３が瞳孔Ｅａから外れて画像がけられてしまう。
【００４７】
このため、本実施例では、瞳孔Ｅａの動きを瞳孔検出ユニット１０のカメラ１２による取得画像を画像処理することで検出する。そして、検出された瞳孔位置及び瞳孔サイズに基づいて、可動平面ミラー６を不図示のアクチュエータにより矢印Ａ方向に回動（移動）させる。これにより、接眼ミラー７の第２の焦点Ｐ２がＰ６の位置に移動し、これに対応して第１の焦点Ｐ１は、Ｐ５の位置に移動する。すなわち、射出瞳ＥＰがＰ１の位置からＰ５の位置に移動する。
【００４８】
さらに、可動平面ミラー６の回転に連動して、走査ミラー５ａを含む走査ユニット５の全体が、ビーム光源３からの射出光束Ｌ１の走査ミラー５ａへの入射位置を中心として矢印Ｂ方向に回動（移動）する。これにより、入射光束Ｌ２、Ｌ３はそれぞれＬ４、Ｌ５にシフトする。光束Ｌ２とＬ４及び光束Ｌ３とＬ５はそれぞれ、描画される画像のうち同一位置（同一画像位置）に向かう光束である。光束Ｌ４、Ｌ５は、接眼ミラー７から瞳孔Ｅａに入射する光束Ｌ２、Ｌ３が平行移動した光束である。
【００４９】
なお、ここにいう「平行」は完全な平行だけでなく、平行とみなせる範囲、すなわち画像の位置の移動が観察者によって認識されない範囲で平行から若干ずれている場合も含む。
【００５０】
なお、可動平面ミラー６に対する走査ユニット５の連動は、可動平面ミラー６の回動をギア等による機械的な連動機構で走査ユニット５に伝達して行ってもよいし、走査ユニット５の専用のアクチュエータを電気的に連動させて行ってもよい。
【００５１】
このように、観察者の瞳孔Ｅａの移動に追従して可動平面ミラー６を回動させることにより、移動後の瞳孔Ｅａに入射光束を導くことができ、けられのない画像を観察させることができる。さらに、走査ユニット５を回動させることにより、移動前後の瞳孔Ｅａへの入射光束を平行に維持することができる。つまり、瞳孔Ｅａへの入射角度を同じに維持できる。したがって、瞳孔Ｅａの移動による観察画像の位置ずれがほとんど生じない。
【００５２】
なお、可動平面ミラー６の回動によって接眼ミラー７の焦点（射出瞳）を移動させる場合において、接眼ミラー７の曲面が回転楕円体の一部であるときには、瞳孔Ｅａへの入射光束の光路は厳密には一点で交差しない。しかし、瞳孔Ｅａの最大移動量は８ｍｍ程度であり、これに対して接眼ミラー７の焦点Ｐ１、Ｐ２間の距離は１００ｍｍ程度と大きいので、実用上は問題ない。
【００５３】
また、曲面ミラーとしての接眼ミラー７で反射させることで、画像に光学的な歪みが生じる。この歪みは、瞳孔Ｅａに追従するための可動平面ミラー６の回動や、瞳孔Ｅａへの光束の入射角度を一定にするための走査ユニット５の回動によっても生じる。
【００５４】
このため、本実施例では、これらの画像に現れる光学歪みを後述する表示制御部２２に設けた歪み補正回路（補正手段）２５によって、可動平面ミラー６（及び走査ユニット５）の回動位置に応じて電気的に補正する。言い換えれば、歪み補正回路２５は、可動平面ミラー６、走査ユニット５及び接眼ミラー７を含む光学系（第２の光学手段）の光学特性に応じた画像情報の補正を、画像情報に対する画像処理により行う。この画像処理は、後述するように、検出された瞳孔位置（瞳孔サイズを含めてもよい）に基づいて行う。したがって、観察者は、その瞳孔位置（及び瞳孔サイズ）にかかわらず、歪みの少ない画像を観察することができる。
【００５５】
一方、瞳孔Ｅａに向かう光束を射出瞳ＥＰで交差させるよう集光する光学系が、本実施例では、観察者の眼Ｅに向かって凹面である接眼ミラー７のみで構成されている。これにより、眼Ｅに対して接眼ミラー７、つまりは画像表示装置１を近づけることが可能になる。これにより、小型で広画角の画像表示装置１を実現できる。
【００５６】
図３には、制御部２０の構成を示す。制御部２０は、演算処理部２１と表示制御部２２と瞳孔追従制御部２６とから構成される。
【００５７】
演算処理部２１は、ＣＰＵ（中央演算回路）とインターフェースを含むＩＣとその周辺回路とから構成される。
【００５８】
表示制御部２２は、ＭＥＭＳミラー（走査ユニット）駆動制御部２３とビーム光源駆動制御部２４とから構成される。
【００５９】
ＭＥＭＳミラー駆動制御部２３は、演算処理部２１からの指令に応じて、走査ユニット５における走査ミラー５ａの揺動タイミングや揺動角度を制御する。
【００６０】
ビーム光源駆動制御部２４は、画像信号（画像情報）３１に基づいてビーム光源３を変調する。また、ビーム光源駆動制御部２４は、可動平面ミラー６や走査ユニット５の回動により画像に生じる光学的な歪みを電気的に補正する歪み補正回路２５を含んでいる。歪み補正回路２５は、上記光学的歪みとは反対方向の歪みが生じるようにビーム光源３の変調動作を制御する。
【００６１】
瞳孔追従制御部２６は、瞳孔検出部２７と可動平面ミラー６の回動を制御する平面ミラー駆動制御部２８とから構成されている。可動平面ミラー６の回動が制御されることにより、走査ユニット５もこれに連動して回動が制御されることになる。
【００６２】
瞳孔検出部２７は、瞳孔検出ユニット１０のＬＥＤ１１の発光を制御するとともに、カメラ１２による取得画像の画像処理により瞳孔位置及び瞳孔サイズを演算する。
【００６３】
平面ミラー駆動制御部２８は、瞳孔検出部２７で演算された瞳孔位置に基づいて可動平面ミラー６の回動を制御する。走査ユニット５は、該可動平面ミラー６の回動に連動して回動する。
【００６４】
また、平面ミラー駆動制御部２８は、可動平面ミラー６の回動位置を検出するエンコーダ２９を含む。エンコーダ２９により検出された可動平面ミラー６の回動位置は演算処理部２１に送られる。演算処理部２１は、可動平面ミラー６の回動位置の検出結果に基づいて、表示制御部２２（ＭＥＭＳミラー駆動制御部２３や歪み補正回路２５を含むビーム光源駆動制御部２４）の動作を制御する。
【００６５】
次に、観察者の眼（瞳孔）が移動可能な領域を複数の瞳孔領域に分割する方法について説明する。
【００６６】
図１３には、観察者の瞳を正面から見た状態を表している。１３０１は、通常状態での瞳孔を表している。通常状態では、瞳孔径は約４ｍｍである。１３０２は、瞳孔への入射光束の大きさを表している。本実施例で説明する装置においては、瞳孔への入射光束の直径は約１ｍｍである。観察者の眼が動くと、瞳孔の位置と入射光束の相対位置が変化する。図１３では、分かり易くするために、瞳孔の位置を固定した状態で示している。観察者が眼を動かしたときに観察者の瞳孔への入射光束は、１３０３，１３０４に示すように初期の瞳孔位置に対して相対的にずれる。
【００６７】
しかしながら、図に示すように、入射光束が瞳孔の中心からずれていていも、入射光束の全てが瞳孔の中に入っている１３０３のような状態では、観察者の眼には全画像が描画される。しかし、入射光束の一部でも瞳孔の中からはみ出してしまう１３０４のような状態では、光束がけられて光量が減り、画像は暗くなる。更に、１３０５に示すように瞳孔から光束が完全に外れると、画像は見えなくなってしまう。
【００６８】
次に、図１４及び図１５を用いて、瞳孔領域を複数の領域に分割する方法について説明する。１４０１は、初期状態の観察者の瞳孔である。１４０２は初期状態での観察者の瞳への入射光束を表す。設定手段としての制御部２０は、観察者の初期状態の瞳孔に対して、入射光束１４０２がその中心に位置するように可動平面ミラー６及び走査ユニット５の位置を設定する。
【００６９】
制御部２０は、図１４に示すように、観察者の初期状態（所定状態）での瞳孔位置を中心として、左右上下斜めの８方向に瞳孔領域を設定する。このとき、制御部２０は、瞳への入射光束１４０２の全領域が必ずいずれかの瞳孔領域に入るように、互いに隣り合う瞳孔領域に重なり部分が生じるように各瞳孔領域を設定する。
【００７０】
また、観察者の眼に入る光が多くなり、瞳孔径が２ｍｍと小さくなった場合には、図１５に示すように、制御部２０は、各瞳孔領域を瞳孔径に合わせて設定する。
【００７１】
なお、図１４及び図１５では、初期状態での瞳孔位置に対応する瞳孔領域を含む９つの瞳孔領域を示しているが。初期状態での瞳孔位置を中心として、眼の可動域全体に瞳孔領域を分割することも可能である。
【００７２】
次に、図１６のフローチャートを用いて、制御部２０によって行われる、観察者の眼の動きに追従して観察者の眼に画像を描画する処理（方法）について説明する。この処理は、コンピュータプログラムに従って実行される。
【００７３】
最初に、制御部２０は、瞳孔検出部２７に、観察者の初期状態での瞳孔位置及び瞳孔サイズを検出させる（ステップ〈以下Ｓと記す〉１０１）。次に、制御部２０は、検出された瞳孔位置及び瞳孔サイズに応じて、検出した瞳孔位置を中心に観察者の瞳孔領域を図１４及び図１５に示すように設定する（Ｓ１０２）。
【００７４】
次に、制御部２０は、走査部２から出力されて観察者の眼に向かう光束が観察者の瞳孔の中心に入射するように可動平面ミラー６及び走査ユニット５を回動させる（Ｓ１０３）。
【００７５】
次に、制御部２０は、走査部２に観察者の眼に画像を描画させる（Ｓ１０４）。本実施例では、観察者の瞳に画像を描画する周期は１／６０秒である。すなわち、６０Ｈｚで描画される画像が更新される。
【００７６】
次に、制御部２０は、瞳孔検出部２７に、観察者の瞳孔位置及び瞳孔サイズを検出させる（Ｓ１０５）。観察者の瞳孔位置及び瞳孔サイズに変化がないとき又は瞳孔位置及び瞳孔サイズに変化があっても入射光束の全てが観察者の瞳孔に入射する状態であるときには、走査部２に観察者の眼に画像を描画させる（Ｓ１０４）。
【００７７】
図１８には、瞳孔と入射光束との関係を示している。１８０１は、Ｓ１０２で設定された観察者の瞳孔領域（瞳孔位置）であり、第１の領域に相当する。１８０２はＳ１０３で可動平面ミラー６及び走査ユニット５を回動させることにより設定された入射光束である。１８０３，１８０４はＳ１０５で検出された瞳孔領域（瞳孔位置）である。瞳孔領域        １８０１，１８０３，１８０４を示す円の大きさは、瞳孔サイズを示す。
【００７８】
図１８に示すように、瞳孔領域が１８０１から１８０３，１８０４に変化しても、入射光束１８０２の全光束が瞳孔領域１８０３，１８０４内に収まっているので、走査部２により観察者の眼に画像を描画することが可能である。
【００７９】
また、瞳孔検出部２７により瞳孔位置及び瞳孔サイズが変化して入射光束の少なくとも一部が瞳孔に入射しないことが検出されたときには、検出された瞳孔位置及び瞳孔サイズに応じて、検出された瞳孔位置を中心に瞳孔領域を再設定する（Ｓ１０６）。瞳孔領域の再設定も、図１４及び図１５に示すように行われる。
【００８０】
図１９には、図１８と同様に、瞳孔と入射光束との関係を示している。１８０１，１８０２はそれぞれ、図１８にも示したように、Ｓ１０２で設定された観察者の瞳孔領域、及びＳ１０３で可動平面ミラー６及び走査ユニット５を回動させることにより設定された入射光束である。１９０１，１９０２はＳ１０５で検出された瞳孔位置及び瞳孔サイズ（つまりは初期状態とは異なる瞳孔領域〈第２の領域〉）を示している。
【００８１】
図１９に示すように、瞳孔領域が１８０１から１９０１，１９０２に示す位置に変化すると、入射光束１８０２の全光束が瞳孔領域１９０１，１９０２内に収まりきらなくなる。そこで、制御部２０は、走査部２から出力されて観察者の眼に向かう光束が瞳孔の中心に入射するように、可動平面ミラー６及び走査ユニット５を回動させ（Ｓ１０３）、走査部２に観察者の眼に画像を描画させる（Ｓ１０４）。以下、上記動作を繰り返す。
【００８２】
次に、図１０、１１及び１７を用いて、観察者の眼（瞳孔）の動きに追従して光学的歪みも補正する場合について説明する。
【００８３】
図１０には、接眼ミラー７に走査ユニット５により走査される光束の領域を表す。１００１は、観察者の眼が正面を向いているときに、走査ユニット５により接眼ミラー７に光束が走査される領域を表している。１００２は、観察者の眼が移動したときに、瞳孔検出部２７の検出結果に応じて可動平面ミラー６及び走査ユニット５が回動した後に走査ユニット５により接眼ミラー７上で光束が走査される領域を表している。
【００８４】
図１１には、接眼ミラー７で反射された光束によって観察者の瞳に描画される画像の歪みを表す。ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１は、図１０における画像の頂点ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１に対応する。
【００８５】
図１１（ａ）には、図１０に示す領域１００１にて光束が走査されて画像が観察者の瞳に描画されるときに、格子画像をそのまま描画するように光束を走査した場合には、接眼ミラー７の形状によって、歪んだ格子画像が描画されることを示している。同様に、図１１（ｂ）は、図１０に示す領域１００２にて光束が走査されて画像が観察者の瞳に描画されるときに、歪んだ格子画像が描画されることを示している。
【００８６】
図１２は、歪み補正回路２５において用いられる光学的な歪みを補正するための歪み補正データテーブル（以下、補正テーブルという）を形状として表したものである。図１２（ａ）は、図１０に示す領域１００１にて光束が走査されて画像が観察者の瞳に描画されるときに用いられる補正テーブルである。図１２（ｂ）は、図１０に示す領域１００２にて光束が走査されて画像が観察者の瞳に描画されたときに用いられる補正テーブルである。
【００８７】
観察者が正面を向いているときは、走査部２により走査される画像が、歪み補正回路２５において予め図１２（ａ）に示す補正テーブルを用いて、同図に示す形状に補正される。これにより、観察者の瞳に描画される画像では、図１１（ａ）に示す接眼ミラー７の歪み形状は相殺される。また、観察者の眼の移動に追従して走査部２から出力される光束が図１１の領域１００２にて走査されるときには、走査部２によって走査される画像が、歪み補正回路２５によって予め図１２（ｂ）に示す補正テーブルにより同図に示す形状に補正される。これにより、観察者の瞳に描画される画像では、図１１（ｂ）に示す接眼ミラー７の歪み形状が相殺される。
【００８８】
このように、歪み補正回路２５は、瞳孔検出部２７で検出される観察者の瞳孔位置に応じた補正テーブルを瞳孔位置ごとに持つ。そして、瞳孔検出部２７で検出された瞳孔位置に応じて使用する補正テーブルを切り替えて、観察者の瞳に描画される画像を補正する。つまり、歪み補正回路２５は、光学系の光学特性に応じて画像情報を補正するために、該画像情報に対して、瞳孔検出部２７で検出された眼に関する情報である瞳孔位置に基づく画像処理を行う。そして、その補正は、瞳孔位置に応じて異なる補正テーブルを用いる異なる画像処理である。
【００８９】
具体的には、本装置を使用する場合、観察者の瞳に入射される光量は限られているため、観察者の瞳孔径が２ｍｍ以下になることはない。そのため、観察者の瞳の可動領域全体を２ｍｍ角の格子に分割し、領域毎に補正テーブルを有し、検出された瞳孔位置に一番近い領域に対応した補正テーブルを選択する。
【００９０】
なお、ここでは、補正テーブルを瞳孔位置ごとに持つ方式について説明したが、瞳孔位置に応じて演算式により画像を補正することも可能である。
【００９１】
図１７には、制御部２０によって行われる、光学系の歪みに応じた画像の補正を行った上で観察者の眼の動きに追従して該眼に画像を描画する処理（方法）について説明する。この処理も、コンピュータプログラムに従って行われる。
【００９２】
最初に、制御部２０は、瞳孔検出部２７に観察者の初期状態での瞳孔位置及び瞳孔サイズを検出させ（Ｓ２０１）、検出された瞳孔位置及び瞳孔サイズに応じて、検出された瞳孔位置を中心に瞳孔領域を図１４及び図１５に示すように設定する（Ｓ２０２）。
【００９３】
次に、制御部２０は、走査部２から出力されて観察者の眼に向かう光束が、観察者の瞳孔の中心に入射するように可動平面ミラー６及び走査ユニット５を回動させる（Ｓ２０３）。
【００９４】
次に、制御部２０は、Ｓ２０３で可動平面ミラー６とともに回動した後の走査ユニット５によって接眼ミラー７上で光束が走査される領域に応じた補正テーブルを歪み補正回路２５に設定する（Ｓ２０４）。
【００９５】
次に、制御部２０は、Ｓ２０４で設定された補正テーブルで補正された画像を、走査部２に観察者の眼に描画させる（Ｓ２０５）。本実施例では、画像を描画する周期は１／６０秒である。すなわち、６０Ｈｚで描画される画像が更新される。
【００９６】
次に、制御部２０は、瞳孔検出部２７に観察者の瞳孔位置及び瞳孔サイズを検出させる（Ｓ２０６）。図１８にて説明したように、瞳孔位置及び瞳孔サイズに変化がないとき又は瞳孔位置及び瞳孔サイズに変化があっても光束の全てが観察者の瞳孔に入射する状態であるときには、走査部２に観察者の眼に画像を描画させる（Ｓ２０５）。
【００９７】
また、制御部２０は、瞳孔検出部２７によって、図１９にて説明したように、観察者の瞳孔位置及び瞳孔サイズに変化があり、入射光束の少なくとも一部が観察者の瞳孔に入射しない状態が検出されたときには、瞳孔領域を再設定する（Ｓ２０７）。瞳孔領域の再設定は、検出された瞳孔位置及び瞳孔サイズに応じて、検出された瞳孔位置を中心に、図１４及び図１５に示すように行われる。
【００９８】
次に、制御部２０は、走査部２から出力されて観察者の眼に向かう光束が観察者の瞳孔の中心に入射するように、可動平面ミラー６及び走査ユニット５を回動させる（Ｓ２０３）。さらに、制御部２０は、Ｓ２０３で可動平面ミラー６とともに回動された後の走査ユニット５によって接眼ミラー７上で光束が走査される領域に応じた補正テーブルを歪み補正回路２５に設定する（Ｓ２０４）。
【００９９】
そして、制御部２０は、Ｓ２０４で設定した補正テーブルにより補正された画像を、走査部２に観察者の眼に描画させる（Ｓ２０５）。以下、上記動作を繰り返す。
【０１００】
なお、瞳孔検出部２７により瞳孔位置及び瞳孔サイズを検出する工程（Ｓ１０５，Ｓ２０６）においては、観察者が瞬きで眼を閉じたとき等、観察者の瞳孔位置及び瞳孔サイズを検出できない場合に、瞳孔位置及び瞳孔サイズが変化していないと判断してもよい。
【０１０１】
また、本実施例では、瞳孔位置及び瞳孔サイズが変化した場合に観察者の眼の可動領域を複数の瞳孔領域に分割し直す方法について説明した。しかし、観察者の眼の可動領域全体を予め複数の瞳孔領域で分割しておき、瞳孔サイズが変化しない限り該複数の瞳孔領域をそのまま使用してもよい。
【実施例２】
【０１０２】
図４には、本発明の実施例２である画像表示装置１′の構成を示す。上述した実施例１では、瞳孔Ｅａへの光束の入射角を一定に維持しながら瞳孔Ｅａの移動に追従するために走査ユニット５を回動させた。これに対し、本実施例では、走査ユニット５を回動させる代わりに走査部２′内に設けられた平面反射面である第１の可動平面ミラー（第２の反射手段）１３を移動させる。
【０１０３】
なお、本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。但し、可動平面ミラー６は、本実施例では、第２の可動平面ミラー（第３の反射手段）６と称する。第１の可動平面ミラー１３及び第２の可動平面ミラー６は、走査ユニットまた、図示しないが、本実施例でも、実施例１で説明した制御部２０に相当する制御部が設けられている。
【０１０４】
また、本実施例においては、観察者の瞳孔を検出し、検出結果に応じて可動平面ミラーを移動させる動作フローに関しては、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【０１０５】
図４において、ビーム光源３からの光束Ｌ１は、固定平面ミラー１４と第１の可動平面ミラー１３で反射されて走査ユニット５に入射する。固定平面ミラー１４は、図中の向きに配置されたビーム光源３からの光束Ｌ１を第１の可動平面ミラー１３にスムーズに導くために設けられたものであり、ビーム光源３の向きを変えることで省くことが可能である。
【０１０６】
走査ユニット５で走査された光束は、第２の可動平面ミラー６を介して接眼ミラー７に入射し、ここで反射されて射出瞳ＥＰに向かう。光束の光路は走査ユニット５の走査ミラー５ａの角度の変化に応じて時間的に変化するが、すべての光路は射出瞳ＥＰで交差する。
【０１０７】
そして、射出瞳ＥＰの位置に瞳孔Ｅａを配置した観察者は、網膜に画像が描画されることで、該画像を観察することができる。
【０１０８】
本実施例でも、実施例１と同様に、瞳孔Ｅａの移動に追従するように、上述した制御部によって、第２の可動平面ミラー６は矢印Ａ方向に回動される。また、第２の可動平面ミラー６に連動して、第１の可動平面ミラー１３がＰ７の位置からＰ８の位置に回動しながら移動する。これにより、走査ユニット５の走査ミラー５ａへの入射位置を変えることなく入射角を変えることができる。すなわち、走査ユニット５を回動させた状態と等価な状態を作り出すことができる。
【０１０９】
したがって、本実施例でも、瞳孔Ｅａの移動前の入射光束Ｌ２、Ｌ３（つまりは射出瞳ＥＰの位置）を瞳孔Ｅａの移動に伴って移動させて、移動後の瞳孔Ｅａに対して入射光束Ｌ４、Ｌ５をけられなく導くことができる。しかも、走査ユニット５を回動させたことと等価な作用により、移動前後の瞳孔Ｅａへの入射光束を平行に維持することができる。つまり、瞳孔Ｅａへの入射角度を同じに維持できる。したがって、瞳孔Ｅａの移動による観
察画像の位置ずれがほとんど生じない。
【０１１０】
上述したように、本実施例では、第１の可動平面ミラー１３の回動及び移動によって、走査ユニット５を回動させることと同じ作用を得ている。このことにより、走査ミラー５ａ以外にもこれを保持する枠部や走査ミラー５ａを揺動駆動する電磁駆動回路等、様々な付加構成を有する走査ユニット５を直接移動させるよりも、駆動負荷や駆動に必要なスペースを小さくすることができる。したがって、画像表示装置の小型化に有利である。
【実施例３】
【０１１１】
図５には、本発明の実施例３である画像表示装置１″の構成を示す。上述した実施例１では、瞳孔Ｅａへの光束の入射角を一定に維持しながら瞳孔Ｅａの移動に追従するために、走査ユニット５を回動させたが、本実施例では、走査ユニット５を回動させる代わりに画像の描画タイミングを制御する。すなわち、走査部２″内のビーム光源３の発光タイミングを制御する。
【０１１２】
なお、本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。また、ビーム光源３から観察者の眼Ｅに導かれる光束の光路は、実施例１と同様である。また、図示しないが、本実施例でも、実施例１で説明した制御部２０に相当する制御部が設けられている。
【０１１３】
また、本実施例においても、観察者の瞳孔を検出し、検出結果に応じて可動平面ミラー６を移動させる。この動作フローに関しては、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【０１１４】
本実施例において、瞳孔ＥａがＰ１の位置からＰ５の位置に移動すると、上述した制御部によって、可動平面ミラー６は矢印Ａ方向に回動される。これにより、光束の集光位置（光束の光路の交差位置）を瞳孔Ｅａの動きに追従させることができる。
【０１１５】
このとき、瞳孔Ｅａへの入射光束Ｌ２、Ｌ３の瞳孔Ｅａに対する入射角を変えずに該光束Ｌ２、Ｌ３を平行移動させて光束Ｌ４、Ｌ５とする。このために、本実施例では、走査ユニット５から射出される光束Ｌ６が光束Ｌ８に、光束Ｌ７が光束Ｌ９になるように、走査ミラー５ａの揺動（動作）に対するビーム光源３の発光タイミングを制御する。
【０１１６】
本実施例でも、瞳孔Ｅａの移動前の入射光束Ｌ２、Ｌ３（つまりは射出瞳ＥＰの位置）を瞳孔Ｅａの移動に伴って移動させて、移動後の瞳孔Ｅａに対して入射光束Ｌ４、Ｌ５をけられなく導くことができる。しかも、ビーム光源３の発光タイミングを制御によって走査ユニット５を回動させたことと等価な作用を得て、移動前後の瞳孔Ｅａへの入射光束を平行に維持することができる。つまり、瞳孔Ｅａへの入射角度を同じに維持できる。したがって、瞳孔Ｅａの移動による観察画像の位置ずれがほとんど生じない。
【０１１７】
本実施例では、実施例１、２に比べて走査ミラー５ａの揺動角度を大きくする必要が有る。しかし、従来のように、表示パネル上で画像表示位置を変化させるために表示パネルのサイズを増加させる場合に比べて、装置の大型化につながらず、かつコスト的にも有利である。
【０１１８】
なお、上記実施例１〜３で説明した可動平面ミラー６、走査ユニット５、可動平面ミラー１３は、瞳孔検出部２７の検出結果に応じて、２次元方向に回動することも可能である。
【実施例４】
【０１１９】
上記実施例１〜３では、ビーム光源３から射出された光束を走査ユニット５で走査することにより、観察者の瞳に画像描画する方法について説明した。実施例４では、液晶パネルのような表示デバイス（出力手段）を用いた表示装置において本提案を説明する。実施例１と同じ構成要素には実施例１と同符号を付して、説明は省略する。
【０１２０】
図２０には、図示しない光源により液晶パネル８５に描画された画像が、レンズ８４を介して観察者の眼８１に入射する様子を示している。８２，８３は観察者の瞳である。実線８６は、観察者の瞳が８２の位置にある場合に液晶パネル８５からの光がレンズ８４を介して瞳８２に入射する状態を示している。点線８７は、観察者の瞳が８３の位置にある場合に液晶パネル８５からの光がレンズ８４を介して瞳８３に入射する状態を示している。
【０１２１】
図８にも示したように、観察者の瞳位置により、液晶パネル８５に描画された画像が観察者の瞳に入射する光路が変わる。
【０１２２】
１１は瞳孔検出ユニット１０（図２０では図示を省略している）を構成する、赤外線等の不可視光を発光するＬＥＤである。１２は、ＬＥＤ１１からの光が照射された観察者の眼８１を撮像するカメラである。カメラ１２により取得された眼の画像は、制御部２０に送られる。制御部２０は、画像処理により瞳孔位置及び瞳孔サイズを検出する。
【０１２３】
図２１には、レンズ８４によって画像に生ずる光学的な歪みと、歪み補正回路２５において用いられる該光学歪みを補正するための補正データテーブル（補正テーブル）をそれぞれ形状として示している。
【０１２４】
図２１（ａ）は、液晶パネル８５に描画された画像が実線８６で示す光路を経て観察者の瞳に導かれる場合の光学歪み形状を示す。図２１（ｂ）は、液晶パネル８５に描画された画像が点線８７で示す光路を経て観察者の瞳に導かれる場合の光学歪み形状を示している。図２１（ａ），（ｂ）に示すように、観察者の瞳の位置により、画像に現れるレンズ８４の光学歪みの形状が変わる。
【０１２５】
図２１（ｃ）は、図２１（ａ）に示す光学歪みに対応する補正テーブルを示している。また、図２１（ｄ）は、図２１（ｂ）に示す光学歪みに対応する補正テーブルを示している。
【０１２６】
観察者の瞳が８２の位置にあるときは、液晶パネル８５に描画される画像は、歪み補正回路２５によって予め図２１（ｃ）に示す形状に補正される。これにより、観察者の瞳に提示される画像では、図２１（ａ）に示すような光学歪みは相殺される。また、観察者の瞳が８３の位置にあるときも、液晶パネル８５に描画される画像は、歪み補正回路２５で予め図２１（ｄ）に示す形状に補正される。これにより、観察者の瞳に描画される画像では、図２１（ｂ）に示すような光学歪みは相殺される。
【０１２７】
このように、歪み補正回路２５では、瞳孔検出部２７で検出される観察者の瞳孔位置に応じた補正テーブルを瞳孔位置（瞳孔領域）ごとに持ち、瞳孔検出部２７で検出された瞳孔位置に応じて補正テーブルを切り替えて液晶パネル８５に描画される画像を補正する。
【０１２８】
なお、ここでは、補正テーブルを瞳孔位置ごとに持っている方式について説明したが、瞳孔位置に応じて演算式により画像を補正することも可能である。
【０１２９】
図２３は、観察者の眼（瞳孔）が移動可能な領域をａ〜ｉの９つの領域に分割した状態を示す図である。光学歪みの形状は図２１に示したように光路によって異なるが、近接する領域ではあまり変化がない。そこで、本実施例では、観察者の瞳孔の中心位置を不図示の瞳孔検出ユニット１０で検出し、瞳孔の中心位置が属する９つの領域に応じて補正テーブルを切り替える方法について、図２２のフローチャートを用いて説明する。
【０１３０】
最初に、制御部２０は、観察者の初期状態で瞳孔の中心位置を検出し（Ｓ３０１）、図２３に示した領域ａ〜ｉのうち検出された瞳孔の中心位置が属する瞳孔領域を決定する（Ｓ３０２）。
【０１３１】
次に、制御部２０は、Ｓ３０２で決定した瞳孔領域に対応した補正テーブルを歪み補正回路２５に設定する（Ｓ３０３）。
【０１３２】
次に、制御部２０は、Ｓ３０３で設定した補正テーブルにより補正された画像を、液晶パネル８５に描画する（Ｓ３０４）。本実施例では、液晶パネル８５に画像を描画する周期は、１／６０秒である。すなわち、６０Ｈｚで描画される画像が更新される。
【０１３３】
次に、制御部２０は、瞳孔検出部２７に観察者の瞳孔の中心位置を検出させ（Ｓ３０５）、瞳孔の中心位置がＳ３０３で設定された瞳孔領域に属したままである場合には、液晶パネル８５に画像を描画する（Ｓ３０４）。
【０１３４】
一方、検出された瞳孔の中心位置がＳ３０３で設定された瞳孔領域から外れたときには、その検出された瞳孔の中心位置が属する瞳孔領域を再決定する（Ｓ３０６）。
【０１３５】
次に、制御部２０は、Ｓ３０６で再決定した瞳孔領域に対応した補正テーブルを歪み補正回路２５に設定する（Ｓ３０３）。次に、Ｓ３０３で設定した補正テーブルで補正された画像を、液晶パネル８５に描画する（Ｓ３０４）。以下、上記動作を繰り返す。
【０１３６】
なお、本実施例では、瞳孔検出部２７により瞳孔の中心位置を検出する工程（Ｓ３０５）においては、観察者が瞬きで眼を閉じたとき等、瞳孔の中心位置を検出できない場合に、該中心位置が変化していないと判断してもよい。
【実施例５】
【０１３７】
次に、本発明の実施例５について説明する。実施例５では、観察者の瞳孔の動き（眼に関する情報）を検出してから、光学歪みが補正された画像情報が観察者の眼に光として導かれるまでの遅延時間（タイムラグ）による不都合を解消する方法について説明する。
【０１３８】
上記実施例１〜４では、観察者の瞳孔位置を検出した後、その検出結果に応じて可動平面ミラーを回動させたり補正テーブルを変更したりした上で、補正テーブルを用いて画像処理（補正）した画像を、観察者の瞳又は液晶パネルに描画している。このため、これらの処理にはある程度の時間を要する。この時間が、観察者の瞳孔の動き検出したときから画像が観察されるまでの遅延時間となる。
【０１３９】
上記実施例１〜４では、観察者の瞳によって観察される画像の更新描画周期は１／６０秒であり、これが遅延時間ｔとなる。
【０１４０】
そこで、本実施例では、観察者の瞳孔の動きを検出してから、歪み補正回路２５で補正された画像（画像情報）が観察者の眼に光として導かれるまでの時間内に変化する該瞳孔の動きを算出する。具体的には、瞳追従制御部２６において瞳孔位置を検出する際に、過去の瞳孔位置から公知の手法を用いて瞳孔の移動速度（ベクトル）を算出し、遅延時間ｔ後の瞳孔位置を予測する。
【０１４１】
そして、該予測結果に基づいて、走査ユニット５や可動平面ミラー６（又は可動平面ミラー６，１３）を回動させたり補正テーブルを変更したりすることで、遅延時間の影響をあまり受けずに歪みの少ない画像を観察者に提示することが可能となる。
【０１４２】
また、上記のように瞳孔位置の予測を行う上では、画像の更新描画周期である１／６０秒よりも短い周期、例えば１／２４０で瞳孔位置を検出することにより、遅延時間ｔ後の瞳孔位置の予測精度を上げることも可能である。
【０１４３】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の実施例１である画像表示装置の構成を示す図。
【図２】実施例１の画像表示装置における瞳孔の移動と光束の移動との関係を示す図。
【図３】実施例１の画像表示装置における制御部の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の実施例２である画像表示装置の構成を示す図。
【図５】本発明の実施例３である画像表示装置の構成を示す図。
【図６】従来の画像表示装置の説明図。
【図７】従来の他の画像表示装置の説明図。
【図８】従来のさらに別の画像表示装置の説明図。
【図９】実施例１におけるレンズによる光学歪みを説明する図。
【図１０】走査ユニットにより接眼ミラー上にて走査される光束の領域を表す図。
【図１１】観察者に提示される画像の歪みを示す図。
【図１２】光学的な歪みを補正するための歪み補正テーブルを説明する図。
【図１３】観察者の瞳を正面から見た状態を表す図。
【図１４】瞳孔領域を複数の領域に分割する方法を説明する図。
【図１５】瞳孔領域を複数の領域に分割する方法を説明する図。
【図１６】実施例１での動作を説明するフローチャート。
【図１７】実施例１での別の動作を説明するフローチャート。
【図１８】瞳孔と入射光束の状態を示した図。
【図１９】瞳孔と入射光束の状態を示した図。
【図２０】本発明の実施例４である画像表示装置の構成を示す図。
【図２１】実施例４における光学的な歪みを補正するための歪み補正テーブルを説明する図。
【図２２】実施例４での動作を説明するフローチャート。
【図２３】実施例４での瞳孔領域を示す図。
【符号の説明】
【０１４５】
１，１′，１″  画像表示装置
２，２′，２″  走査部
３  ビーム光源
５  走査ユニット
５ａ  走査ミラー
６，１３  可動平面ミラー
７  接眼ミラー
１０  瞳孔検出ユニット
１１  ＬＥＤ
１２  カメラ
ＥＰ  射出瞳
Ｅ  眼
Ｅａ  瞳孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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