(57)【要約】【課題】視線を移動させたときに、画像が視認できなくなることを防止できる画像表示装置等を提供する。【解決手段】画像表示装置は、検出された瞳孔の位置情報に基づいて、網膜に画像を投射するためのレーザ光を集光させる集光点が、瞳孔と網膜との間に位置するように集光点の座標を算出する。画像表示装置は、座標に基づき瞳孔と網膜との間に集光点が位置するように、レーザ光の光学系における、いずれか１つ以上の光学素子を変位させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出された瞳孔の位置情報に基づいて、網膜に画像を投射するためのレーザ光を集光させる集光点が、前記瞳孔と前記網膜との間に位置するように前記集光点の座標を算出する算出部と、
前記座標に基づき前記瞳孔と前記網膜との間に前記集光点が位置するように、前記レーザ光の光学系における、いずれか１つ以上の光学素子を変位させる駆動制御部と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記集光点として、投射可能な前記画像の大きさに応じて変位させる集光点を設定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】
前記算出部は、前記集光点として、前記瞳孔の位置情報に基づいて眼球の動きを算出し、前記眼球の動きに応じて変位させる集光点を設定す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】
前記算出部は、前記集光点として、予め設定された視線の移動範囲に応じて変位させる集光点を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項５】
更に、前記画像の大きさを前記瞳孔の位置情報に応じて変化させる調整部を有し、
前記瞳孔の位置情報が変化しても、前記網膜上に投射される前記画像の位置が略同一となるように前記画像の大きさを調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記光学素子は、光源、ミラー及びレンズのうち、いずれか１つ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の画像表示装置。
【請求項７】
検出された瞳孔の位置情報に基づいて、網膜に画像を投射するためのレーザ光を集光させる集光点が、前記瞳孔と前記網膜との間に位置するように前記集光点の座標を算出し、
前記座標に基づき前記瞳孔と前記網膜との間に前記集光点が位置するように、前記レーザ光の光学系における、いずれか１つ以上の光学素子を変位させる、
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、画像表示装置及び画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像表示装置の一つとしてＨＭＤ（Head  Mounted  Display）が知られている。ＨＭＤは、使用者が装着して、単眼又は両眼で表示画面を見ることができる。使用者は、ＨＭＤに表示された各種情報を見ながら両手を自由に使用することができる。ＨＭＤ用の画像表示装置の投影方式としては、例えば、ハーフミラー等を用いて虚像を形成する虚像投影方式と、網膜上に直接映像を投影する網膜投影方式とが提案されている。網膜投影方式では、眼の網膜上にレーザ光を走査することで、使用者に画像を認識させる画像表示装置が提案されている。レーザ光を用いる網膜投影方式は、走査したレーザ光を、一旦、瞳孔に集光させて網膜に投射するマックスウェル視を用いることで、使用者に大きな映像を視認させることができる。また、レーザ光を用いる網膜投影方式は、近視、遠視及び老眼等の水晶体で焦点を合わせることができない人に対しても、鮮明な映像を提供できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５０９２８８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３７３０８号公報
【特許文献３】特開２００６−０５８５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レーザ光を用いる網膜投影方式の画像表示装置は、走査したレーザ光を瞳孔に集光させる。このため、視線移動等によって使用者の眼球が動いて瞳孔の位置が変わると、レーザ光の集光点が瞳孔から外れてしまう。すると、使用者の網膜にレーザ光が届かなくなるため、使用者は、画像を視認できなくなる。つまり、周辺視野（中心視野以外の視野）に表示された画像に視線を向ける場合に、画像の消失が発生する。例えば、正面（中心視野）に表示した表示画像の端付近に配置したアイコンを、使用者が視線入力等によって選択するような場合、アイコンに視線を移動させるとアイコンが消失してしまい選択することができない。
【０００５】
一つの側面では、視線を移動させたときに、画像が視認できなくなることを防止する画像表示装置及び画像表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の技術は、一つの態様において、検出された瞳孔の位置情報に基づいて、網膜に画像を投射するためのレーザ光を集光させる集光点が、前記瞳孔と前記網膜との間に位置するように前記集光点の座標を算出する。また、前記座標に基づき前記瞳孔と前記網膜との間に前記集光点が位置するように、前記レーザ光の光学系における、いずれか１つ以上の光学素子を変位させる。
【発明の効果】
【０００７】
開示の技術は、視線を移動させたときに、画像が視認できなくなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施例の画像表示装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施例の画像表示装置の外観の一例を示す説明図である。
【図３】図３は、表示画像と眼球との関係の一例を示す説明図である。
【図４】図４は、眼球の回転による表示画像消失の一例を示す説明図である。
【図５】図５は、視線移動を必要とするアプリケーションの一例を示す説明図である。
【図６】図６は、集光点を網膜寄りとした場合の一例を示す説明図である。
【図７】図７は、集光点の違いによる表示範囲と視線移動範囲の一例を示す説明図である。
【図８】図８は、瞳孔の位置によって集光点を変化させる一例を示す説明図である。
【図９】図９は、正面及び周辺の見え方のイメージの一例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、画像表示装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて、本願の開示する画像表示装置及び画像表示方法の実施例を詳細に説明する。なお、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下の実施例は、矛盾しない範囲で適宜組みあわせてもよい。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本実施例の画像表示装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す画像表示装置１０は、網膜走査型の画像表示装置である。画像表示装置１０は、制御部１１と、検出部１２と、光源部１３と、ミラー１４と、レンズ１５と、マウント１６と、ハーフミラー２１と、ミラー２２とを有する。また、制御部１１は、推定部１７と、算出部１８と、駆動制御部１９と、調整部２０とを有する。
【００１１】
画像表示装置１０は、例えば、メガネに取り付け可能な画像表示装置である。図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施例の画像表示装置の外観の一例を示す説明図である。図２（ａ）は、メガネ５０に画像表示装置１０を取り付けた状態の上面図である。図２（ｂ）は、メガネ５０に画像表示装置１０を取り付けた状態の正面図である。図２（ｃ）は、メガネ５０に画像表示装置１０を取り付けた状態の右側面図である。図２（ａ）〜（ｃ）に示す画像表示装置１０は、メガネ５０の左目側に取り付けられ、メガネ５０を装着した使用者がハーフミラー３０を介して、左目で映像を見ることができるシースルー型の画像表示装置である。
【００１２】
図１の説明に戻って、検出部１２は、使用者の瞳孔を検出するセンサである。検出部１２は、例えば、赤外線レーザ光が使用者の網膜で反射した反射光を、フォトダイオードにより検出する。なお、赤外線レーザ光は、光源部１３から出射する。検出部１２は、検出結果を検出信号として推定部１７に出力する。
【００１３】
光源部１３は、調整部２０から出力された映像信号が入力される。光源部１３は、例えば、ＲＧＢ（赤、緑、青）及びＩ（赤外線）各色のレーザダイオードを有する。光源部１３は、検出部１２とともにマウント１６（１６Ａ）に取り付けられ、映像信号に応じて、ＲＧＢ（赤、緑、青）レーザ光を出力する。また、光源部１３は、検出部１２で瞳孔の位置と直径を検出するために、Ｉ（赤外線）レーザ光を出力する。
【００１４】
ミラー１４は、光源部１３から出力されたレーザ光を受光し、レーザ光をレンズ１５に向けて反射する。ミラー１４は、反射面の角度を変化させることで、反射するレーザ光を２次元に走査させる。ミラー１４は、マウント１６（１６Ｂ）に取り付けられ、例えば、ガルバノミラーとして、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）ミラーを用いることができる。ミラー１４は、例えば、レーザ光を水平走査周波数４５ｋＨｚ、垂直走査周波数６０Ｈｚで走査して、１２８０×７２０ドットの画面を、レンズ１５を介して網膜上に投射することができる。
【００１５】
レンズ１５は、ミラー１４で反射されたレーザ光が入射する。レンズ１５は、マウント１６（１６Ｃ）に取り付けられ、レーザ光を屈折し、瞳孔と網膜との間の眼球内で集光して網膜上に結像可能に出射する。レンズ１５は、使用者の眼球内に集光できればよく、例えば、凸レンズ又はメニスカスレンズを用いることができる。または、レンズ１５は、凸レンズ、凹レンズ、および、メニスカスレンズを、それぞれ組み合わせてもよい。また、レンズ１５は、色収差の影響を少なくするために、アクロマートレンズを用いてもよい。
【００１６】
マウント１６は、光源部１３、ミラー１４及びレンズ１５がそれぞれ取り付けられる。マウント１６Ａは、光源部１３が取り付けられ、マウント１６Ｂは、ミラー１４が取り付けられ、マウント１６Ｃは、レンズ１５が取り付けられる。マウント１６は、駆動制御部１９から動作情報が入力されると、内蔵するアクチュエータを動作情報に従ってレンズ１５の光軸方向に変位させる。マウント１６は、光源部１３、ミラー１４及びレンズ１５のいずれか１つ以上を変位させることで、集光点を変位させる。なお、マウント１６は、レンズ１５の光軸方向だけでなく、レンズ１５の集光点を変位させることができれば、その他の方向に変位するようにしてもよい。また、マウント１６は、図１の例では、マウント１６Ａ、マウント１６Ｂ及びマウント１６Ｃを、それぞれ変位可能としたが、一つのマウント１６上に光源部１３、ミラー１４及びレンズ１５を取り付けてもよい。
【００１７】
推定部１７は、検出部１２から入力された検出信号に基づいて、使用者の瞳孔の位置及び直径ｒを推定する。また、推定部１７は、使用者の網膜の血管パターンを検出する。そして、推定部１７は、例えば、赤外線レーザ光の網膜での反射率によって、網膜の血管パターンを検出する。推定部１７は、血管パターンを予め用意した血管マップと照合することで、瞳孔の位置及び直径ｒを推定する。瞳孔の位置は、例えば、使用者が正面を見た場合の視線に対して、使用者がある方向を見た場合の視線がなす角度φで表現できる。すなわち、角度φは、視線の角度φである。なお、視線の角度φは、例えば、使用者が正面を見た場合の視線に対する時計回り方向を正とする角度であるが、使用者が正面を見た場合の視線に対する反時計回り方向を正とする角度であってもよい。推定部１７は、推定した瞳孔の位置及び直径ｒを、使用者の瞳孔の位置情報として、算出部１８に出力する。なお、網膜の血管パターンによって個人認証を行うようにしてもよい。また、推定部１７は、例えば、カメラによって取得した画像を検出信号として用いる場合は、画像処理によって使用者の瞳孔の位置及び直径ｒを検出し、瞳孔の位置及び直径ｒを推定することができる。また、瞳孔の直径ｒは、成人で４．３ｍｍ程度であることから、瞳孔の直径ｒに４．３ｍｍという固定値を与えてもよい。また、推定部１７は、他にも既存の瞳孔位置検出技術を適用することができる。さらに、推定部１７は、リアルタイムで使用者の瞳孔の位置及び直径ｒを推定し、瞳孔の位置情報を出力してもよい。
【００１８】
算出部１８は、推定部１７から使用者の瞳孔の位置情報と直径が入力される。また、算出部１８は、図示しない通信部を介して、例えば、ＰＣ（Personal  computer）等と接続され、各種設定情報が入力される。算出部１８は、各種設定情報として、表示画像のサイズ及び位置の座標、並びに、使用者の眼球サイズ等が入力される。表示画像の位置の座標は、例えば、視線の角度φが０°、すなわち、使用者が正面を見ている場合の瞳孔の中心を原点とし、原点を通る２本の直交する水平線を座標軸とする２次元座標系で表す。
【００１９】
ここで、図３を用いて表示画像とレーザ光の照射範囲との関係を説明する。図３は、表示画像と眼球との関係の一例を示す説明図である。また、図３（ａ）は、瞳孔が正面を向いた際の周辺視野に表示画像が表示された場合における、レーザ光の照射範囲の一例を示す説明図である。図３（ａ）では、視線の角度φが０°である。表示画像の位置の座標は、仮想平面上の垂線における、仮想平面と瞳孔との想定距離Ｌ、及び、仮想平面上の垂線と仮想平面上の任意の位置に表示された表示画像の中心点と瞳孔の中心とを結ぶ線とが成す角度θを用いて、ベクトル（Ｌ×ｔａｎθ，Ｌ）で表現する。ここで、仮想平面とは、使用者が視界内で画像を視認する平面である。なお、角度θは、例えば、仮想平面上の垂線に対する時計回り方向を正とする角度であるが、仮想平面上の垂線に対する反時計回り方向を正とする角度であってもよい。眼球サイズは、例えば、眼球の直径Ｒを用いる。ここで、眼球の直径Ｒは、年齢に応じて成長して大きくなるため、使用者の年齢から平均的な眼球の直径Ｒを推測するようにしてもよい。例えば、成人の眼球の直径Ｒは、２５ｍｍ程度である。
【００２０】
算出部１８は、表示画像のサイズＷ及び位置の座標、並びに、眼球の直径Ｒに基づいて、レーザ光の最大照射範囲と、レーザ光の照射範囲（網膜上の表示画像の範囲）とを算出する。表示画像のサイズＷは、例えば、表示画像の水平方向の最大幅である。算出部１８は、図３（ａ）を例にとると、まず、表示画像のサイズＷに該当する水平方向の最大幅を規定する両端点と瞳孔の中心とを結ぶ直線を２本引く。次に、算出部１８は、当該直線をさらに延長して網膜が位置する眼球の内周部分との各交点で囲まれる範囲をレーザ光の照射範囲として算出する。このとき、レーザ光の集光点は瞳孔の中心となる。
【００２１】
算出部１８は、レーザ光の照射範囲の決定後、使用者が表示画像に視線を移動した場合、つまり、眼球を動かして瞳孔の位置が移動した場合における、集光点の座標を算出する。算出部１８は、瞳孔の位置情報から瞳孔の直径ｒと視線の角度φとを取り出す。算出部１８は、瞳孔の直径ｒ、視線の角度φ、及び、レーザ光の照射範囲に基づいて、使用者が正面を見ていた場合におけるレーザ光の照射範囲と同じ範囲に対して、レーザ光が照射できる集光点を算出する。なお、算出部１８は、瞳孔の位置が移動しても、レーザ光の照射範囲を同じとすることで、表示画像が移動しているように見えることを防止できる。
【００２２】
ここで、使用者が視線を移動した場合における集光点を、図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ｂ）は、視線を移動した場合における表示画像とレーザ光の照射範囲の一例を示す説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）と比較して、表示画像の中心点と瞳孔の中心を結ぶ線である視線の角度が０°からφへと変化している。図３（ｂ）を例にとると、算出部１８は、まず、図３（ａ）と同一のレーザ光の照射範囲の両端と、瞳孔の直径ｒの両端を結び、かつ、交差する直線を２本引き、当該直線の交点を集光点として算出する。また、算出部１８は、当該直線をさらに延長して仮想平面との各交点で囲まれる範囲を、新たな表示画像とする。つまり、算出部１８は、集光点を算出するとともに、新たな表示画像のサイズ及び位置の座標を算出する。なお、これを３次元で表現すると、瞳孔の外周を底とする円錐の頂点と、レーザ光の照射範囲を底とする円錐の頂点とが向かい合い、集光点で接する状態である。算出部１８は、算出した集光点の座標を駆動制御部１９に出力する。また、算出部１８は、算出した新たな表示画像のサイズ及び位置の座標を調整部２０に出力する。
【００２３】
駆動制御部１９は、算出部１８から集光点の座標が入力される。駆動制御部１９は、現在の集光点の座標と、入力された集光点の座標との差分に基づいて、マウント１６に内蔵されているアクチュエータの移動ベクトルを算出する。駆動制御部１９は、算出した移動ベクトルを、アクチュエータを動作させるための命令に変換する。駆動制御部１９は、当該命令を動作情報としてマウント１６に出力する。
【００２４】
調整部２０は、算出部１８から表示画像のサイズ及び位置の座標が入力される。また、調整部２０は、外部から表示画像の映像信号が入力される。調整部２０は、表示画像のサイズ及び位置の座標に基づいて、映像信号として入力された表示画像のサイズ及び位置を調整する。調整部２０は、調整した表示画像を光源部１３に出力する。また、調整部２０は、外部からの映像信号が途切れた場合には、処理を終了するように制御部１１の各処理部に通知する。
【００２５】
ハーフミラー２１は、出射光と反射光とを分離する。ハーフミラー２１は、例えば、赤外線レーザ光が網膜で反射した反射光を、検出部１２に導光する。
【００２６】
ミラー２２は、ハーフミラー２１で分離された反射光を反射して検出部１２に導光する。
【００２７】
次に、本実施例の画像表示装置の動作について説明する。まず、眼球の動きと表示画像について説明する。図４は、眼球の回転による表示画像消失の一例を示す説明図である。図５は、視線移動を必要とするアプリケーションの一例を示す説明図である。
【００２８】
図４に示すように、画像表示装置１０は、眼球の光の入口である瞳孔に集光点を設定することで、網膜に対して最も広範囲にレーザ光を照射できる。このとき、画像表示装置１０の使用者は、表示画像が見えることになる。ここで、視線移動を必要とするアプリケーションでは、使用者が、図５に示すような表示画面の端部付近に表示されたアイコン等を見る、つまり、視線を移動することが必要になる。
【００２９】
図５の例では、表示画面の端部付近、つまり、中心を見ている場合の周辺視野の領域にアイコンが表示され、視線入力等によってアイコンが選択されると、表示範囲の中央にアイコンに関係する情報が表示される。しかし、画像表示装置１０が瞳孔に集光点を設定した場合、使用者が視線を移動すると、眼球が動いてレーザ光の集光点が瞳孔からずれてしまう。すると、画像表示装置１０が出射するレーザ光は、網膜に届かなくなるので、使用者は、表示画像を視認できなくなる。すなわち、画像表示装置１０が瞳孔に集光点を設定したままでは、使用者は、周辺視野に表示されたアイコンを選択することができない。
【００３０】
そこで、画像表示装置１０は、集光点を瞳孔と網膜との間に設定することで、眼球の動きに対応することができる。図６は、集光点を網膜寄りとした場合の一例を示す説明図である。図６に示すように、画像表示装置１０は、集光点を瞳孔と網膜との間、例えば、瞳孔よりも網膜寄りに集光点を設定する。このとき、表示画像の表示範囲は、網膜へのレーザ光の照射範囲が小さくなるため、図４の例と比較すると小さくなる。しかし、レーザ光は、眼球が動いて視線が移動しても、一部は瞳孔を通って網膜に到達する。従って、使用者は、視線が移動後も、表示画像を視認できる。図６の例では、使用者は、正面を見る時の周辺視野の領域にある表示画像に対して視線を移動しても、レーザ光が網膜に届くため、表示画像を見ることができることを示す。
【００３１】
続いて、集光点の違いによる表示範囲と視線移動範囲について説明する。図７は、集光点の違いによる表示範囲と視線移動範囲の一例を示す説明図である。画像表示装置１０は、集光点が瞳孔寄りである場合、正面に視線があるときは表示範囲が大きい。しかし、視線移動範囲は、表示範囲とレーザ光の最大照射範囲との差があまりないため、表示範囲に欠けを生じずに視線を移動できる範囲は狭くなる。これに対して、画像表示装置１０は、集光点が網膜寄りである場合、正面に視線があるときの表示範囲は狭くなる。しかし、視線移動範囲は、表示範囲とレーザ光の最大照射範囲との差が大きいため、表示範囲に欠けを生じずに視線を移動できる範囲を広くすることができる。
【００３２】
すなわち、画像表示装置１０は、例えば、表示画像としてメッセージを大きく表示したい場合には、集光点を瞳孔寄りに変位させ、正面に視線があるときの周辺視野に表示されたアイコン等に視線を移動させる場合には、集光点を網膜寄りに変位させる。言い換えると、画像表示装置１０は、表示画像に応じて、集光点を変位させる。これにより、大きな表示範囲と大きな視線移動範囲とを両立することができる。なお、図７の例では、使用者は、視線移動時に表示画像が移動して見えてしまうため、図３（ｂ）に示すように、表示画像の網膜上におけるレーザ光の照射範囲が同じとなるように、表示画像のサイズ及び位置を変更して表示画像の移動を防止する。
【００３３】
次に、使用者がアイコンを選択してメッセージが表示される場合における、瞳孔の位置と集光点の関係について説明する。図８（ａ）〜（ｃ）は、瞳孔の位置によって集光点を変化させる一例を示す説明図である。画像表示装置１０は、図８（ａ）に示すように、使用者の視線が正面にあり（中心視）、瞳孔付近に集光点を設定した状態で、周辺視野にアイコンを表示する。使用者は、図８（ｂ）に示すように、周辺視野に表示されたアイコンに視線を合わせる。このとき、画像表示装置１０は、瞳孔の位置を検出し、使用者の視界において、アイコンが消失及び移動しないように、集光点を網膜寄りに変位させ、アイコンの画像のサイズ及び位置を変更する。使用者は、例えば、アイコンを一定時間注視する等によって視線入力を行い、アイコンを選択する。使用者は、アイコンの選択後、視線を正面に戻す。画像表示装置１０は、図８（ｃ）に示すように、瞳孔の位置を検出して集光点を瞳孔寄りに変位させ、使用者の視界の正面にメッセージ（情報）を表示する。
【００３４】
ここで、図９を用いて、視線移動時の使用者の見え方を説明する。図９（ａ），（ｂ）は、正面及び周辺の見え方のイメージの一例を示す説明図である。図９（ａ）の例は、使用者が正面を見た場合であり、図８（ａ）及び図８（ｃ）の状態に相当する。このとき、レーザ光の最大照射範囲は、広い円形となり、表示画像全体が表示される。次に、使用者が表示画像の左下にあるアイコンに視線を移動すると、図９（ｂ）の例となる。図９（ｂ）の例は、図８（ｂ）の状態に相当し、使用者がアイコンに視線を移動することで、レーザ光の最大照射範囲は狭くなる。しかし、使用者が視線を移動したアイコン付近は、引き続き使用者に見えているので、使用者はアイコンに視線を合わせることができる。また、レーザ光の照射範囲は、使用者が視線を正面に戻すことで、図９（ｂ）の状態から図９（ａ）の状態へと戻る。これにより、使用者の視線が中心視と周辺視野を往復するようなアプリケーションであっても、視線を移動したときの表示画像の消失を防止することができる。
【００３５】
続いて、本実施例の画像表示装置１０の処理の流れを説明する。図１０は、画像処理装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【００３６】
画像表示装置１０は、電源が投入されると初期設定を実行する（ステップＳ１）。画像表示装置１０の算出部１８は、初期設定として、図示しない通信部を介して、各種設定情報が入力される。算出部１８は、各種設定情報として、表示画像のサイズ及び位置の座標、並びに、使用者の眼球サイズ等が入力される。ここで、表示画像のサイズ及び位置の座標は、入力される映像信号に基づいて、自動的に設定されるようにしてもよい。また、表示画像は、電源投入時は予め制御部１１内に格納された初期画面等を表示するようにしてもよい。さらに、使用者の眼球サイズは、制御部１１内に予め平均的な値を格納し、電源投入時に当該値を用いるようにしてもよい。また、使用者の眼球サイズは、設定情報として年齢が入力され、年齢に基づいて平均的な眼球サイズの値を用いるようにしてもよい。なお、初期設定時は、視線は視界の中心を見ているものとして動作することができる。
【００３７】
算出部１８は、表示画像のサイズ及び位置の座標、並びに、眼球の直径Ｒに基づいて、レーザ光の最大照射範囲と、表示画像に対応するレーザ光の照射範囲を算出して決定する（ステップＳ２）。レーザ光の照射範囲は、例えば、視線が視界の中心である場合には、図８（ａ）のように、集光点を瞳孔付近として広くすることができる。
【００３８】
推定部１７は、検出部１２から入力される検出信号に基づいて、瞳孔の位置及び直径ｒを推定する（ステップＳ３）。推定部１７は、赤外線レーザ光の網膜での反射光によって、網膜の血管パターンを検出する。推定部１７は、検出した血管パターンを予め用意した血管マップと照合することで、瞳孔の位置及び直径ｒを推定する。推定部１７は、推定した瞳孔の位置及び直径ｒを、瞳孔の位置情報として、算出部１８に出力する。
【００３９】
算出部１８は、推定部１７から瞳孔の位置情報が入力されると、集光点の座標を算出する（ステップＳ４）。算出部１８は、瞳孔の位置情報から瞳孔の直径ｒと視線の角度φとを取り出す。算出部１８は、瞳孔の直径ｒ、視線の角度φ、及び、表示画像に対応するレーザ光の照射範囲に基づいて、使用者が正面を見ていた場合におけるレーザ光の照射範囲と同じ範囲に対して、レーザ光が照射できる集光点を算出する。
【００４０】
算出部１８は、算出した集光点に対応する新たな表示画像のサイズ及び位置の座標を算出する（ステップＳ５）。算出部１８は、算出した集光点の座標を駆動制御部１９に出力する。また、算出部１８は、算出した新たな表示画像のサイズ及び位置の座標を調整部２０に出力する。
【００４１】
駆動制御部１９は、算出部１８から集光点の座標が入力されると、現在の集光点の座標と、入力された集光点の座標との差分に基づいて、マウント１６（１６Ａ〜１６Ｃ）に内蔵されているアクチュエータの移動ベクトルを算出する（ステップＳ６）。駆動制御部１９は、算出した移動ベクトルを、アクチュエータを動作させるための命令に変換し、当該命令を動作情報としてマウント１６（１６Ａ〜１６Ｃ）に出力する（ステップＳ７）。
【００４２】
マウント１６（１６Ａ〜１６Ｃ）は、駆動制御部１９から動作情報が入力されると、動作情報に従って内蔵するアクチュエータを光軸方向に変位させる。マウント１６（１６Ａ〜１６Ｃ）は、光源部１３、ミラー１４及びレンズ１５の１以上を変位させることで、集光点を変位させる。また、調整部２０は、算出部１８から入力される表示画像のサイズ及び位置の座標に基づいて、映像信号として入力された表示画像のサイズ及び位置を調整する（ステップＳ８）。調整部２０は、調整した表示画像を光源部１３に出力する。画像表示装置１０は、調整した表示画像を、集光点を調整した光学系を通じて眼球に投射することで、図８（ｂ）に示すように、使用者がアイコンに視線を合わせても、アイコンが消失することなく視線入力ができる。
【００４３】
調整部２０は、映像信号が引き続き入力されているか否か判定する（ステップＳ９）。調整部２０は、映像信号が入力されていない場合（ステップＳ９：否定）、処理を終了する。調整部２０は、映像信号が入力されている場合（ステップＳ９：肯定）、ステップＳ３に戻り、推定部１７は、検出部１２から入力される検出信号に基づいて、瞳孔の位置及び直径ｒを推定する。
【００４４】
このように、画像表示装置１０は、検出された瞳孔の位置情報に基づいて、網膜に画像を投射するためのレーザ光を集光させる集光点が、瞳孔と網膜との間に位置するように集光点の座標を算出する。また、画像表示装置１０は、算出した座標に基づき瞳孔と網膜との間に集光点が位置するように、レーザ光の光学系における、いずれか１つ以上の光学素子を変位させる。その結果、視線を移動させたときに、画像が視認できなくなることを防止できる。
【００４５】
また、画像表示装置１０は、集光点として、投射する画像の大きさに応じて変位させる集光点を設定する。その結果、大きく表示したいメッセージ等は、視界の中心に大きく表示し、小さく表示したいアイコン等は、周辺視野の領域に小さく表示することができる。
【００４６】
また、画像表示装置１０は、集光点として、瞳孔の位置情報に基づいて眼球の動きを算出し、眼球の動きに応じて変位させる集光点を設定する。その結果、視線の移動に応じて集光点を変位させることができ、視線を移動したときの画像の消失を防止できる。
【００４７】
また、画像表示装置１０は、集光点として、予め設定された視線の移動範囲に応じて変位させる集光点を設定する。その結果、ある程度の視線移動が想定されるアプリケーションにおいても、画像を適切に表示できる。
【００４８】
また、画像表示装置１０は、更に、画像の大きさを瞳孔の位置情報に応じて変化させることで、瞳孔の位置情報が変化しても、網膜上に投射される画像の位置が略同一であるようにする。その結果、使用者の視線が移動しても、表示画像が移動して見えることを防止できる。
【００４９】
また、画像表示装置１０は、変位させる光学素子として、光源、ミラー及びレンズのうち、いずれか１つ以上を用いる。その結果、集光点を瞳孔と網膜との間で変位させることができる。
【００５０】
なお、上記実施例では、集光点を変位させるために、光学素子の位置をアクチュエータで変位させたが、これに限定されない。例えば、集光点は、駆動制御部１９から出力される動作情報に基づき、焦点距離が可変であるレンズを用いて、変位させるようにしてもよい。
【００５１】
なお、上記実施例では、集光点の座標及び図面等を簡単のために２次元で説明したが、実際は３次元で算出して集光点の制御を行うものである。
【００５２】
また、上記実施例では、画像表示装置１０としてシースルー型単眼式ＨＭＤへの適用を例として説明したが、これに限定されない。例えば、画像表示装置１０は、両眼式ＨＭＤとしてもよいし没入型ＨＭＤとしてもよい。また、画像表示装置１０は、映像信号のソースとして、ＰＣだけでなく、モバイル端末、ウェアラブルコンピュータ、及び、シミュレーション装置等、画像の表示を要する装置であれば、いずれも映像信号のソースとして適用できる。
【００５３】
また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
【００５４】
更に、制御部で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）（又はＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）、ＭＣＵ（Micro  Controller  Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行されるプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５５】
１０  画像表示装置
１１  制御部
１２  検出部
１３  光源部
１４  ミラー
１５  レンズ
１６  マウント
１７  推定部
１８  算出部
１９  駆動制御部
２０  調整部
２１  ハーフミラー
２２  ミラー
３０  ハーフミラー
５０  メガネ
【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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