(57)【要約】【課題】ヘッドマウントディスプレイに搭載された撮像部により撮像していることを周囲へ知らせる機能をもったヘッドマウントディスプレイを提供することを目的とする。【解決手段】画像信号に応じて変調された信号光を走査する走査部４２と、前記走査部４２からの前記信号光が入射し、かつ、可視光に対して透過性を有する表示部６と、を備え、前記表示部６は、前記走査部４２からの前記信号光を一部反射するハーフミラー領域５１０と、前記ハーフミラー領域５１０の可視光における透過率よりも高い透過率を有する透過領域５２０と、を有し、使用条件に基づいて、前記透過領域５２０を含む領域に前記信号光を走査させる制御部３３を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。【選択図】図８
2014126753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じて変調された信号光を走査する走査部と、
前記走査部からの前記信号光が入射し、かつ、可視光に対して透過性を有する表示部と、を備え、
前記表示部は、前記走査部からの前記信号光を反射するハーフミラー領域と、前記ハーフミラー領域の可視光における透過率よりも高い透過率を有する透過領域と、を有し、
使用条件に基づいて、前記透過領域を含む領域に前記信号光を走査させる制御部を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
【請求項２】
前記使用条件は、第１の条件と、第２の条件と、を有し、
前記制御部は、前記第１の条件では、前記ハーフミラー領域に向けて前記信号光を走査させ、前記第２の条件では、前記透過領域を含む領域に前記信号光を走査させる請求項１に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項３】
画像を撮像する撮像部を備え、
前記制御部は、前記撮像部を駆動した場合に前記第２の条件を適用する請求項１または２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項４】
前記透過領域は、前記ハーフミラー領域に前記信号光が走査される走査領域の外側に位置し、
前記制御部は、前記第２の条件において、前記第１の条件における走査角度範囲よりも拡大させることにより、前記透過領域を含む領域に前記信号光を走査させる請求項２または３に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項５】
前記走査部は、第１の方向においては共振により前記信号光を走査し、前記第１の方向と交差する第２の方向においては非共振により前記信号光を走査し、
前記制御部は、前記第２の条件において、前記第１の条件における前記第２の方向に対する前記走査角度範囲よりも拡大させる請求項４に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項６】
前記透過領域は、前記ハーフミラー領域の可視光における拡散透過率よりも高い拡散透過率を有する拡散領域を有する請求項１ないし５のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項７】
前記拡散領域は、拡散膜が形成されている請求項６に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項８】
前記透過領域を含む領域は、前記ハーフミラー領域および前記透過領域である請求項１ないし７のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項９】
前記透過領域は、前記ハーフミラー領域に隣接する請求項１ないし８のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１０】
ノーズパッド部を含むフロント部、を有する眼鏡型のフレームを備え、
前記走査部は、前記フロント部の前記ノーズパッド部側、かつ、前記表示部にて反射される前記信号光の光軸よりも前記フロント部の中心に近い側に位置する請求項１ないし９のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１１】
前記信号光を生成する信号光生成部を備え、
前記フレームは、前記フロント部に接続するテンプル部と、前記テンプル部の端部であるモダン部と、を有し、
前記信号光生成部は、前記モダン部に設けられている請求項１０に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１２】
前記走査部は、前記信号光を反射する反射面を有する反射板が設けられた基部と、前記基部を第１の軸周りに揺動可能に支持する軸部と、前記第１の軸に交差する第２の軸周りに揺動可能な枠体部と、前記枠体部に設けられた永久磁石と、コイルと、前記コイルに電圧を印加する電圧印加部と、をさらに備え、
前記基部と前記枠体部は、前記軸部により接続されており、
前記永久磁石は、平面視において、前記第１の軸および前記第２の軸に対して傾斜する方向に配置され、
前記電圧印加部は、前記基部を前記第１の軸周りに揺動させる第１周波数の第１の電圧と、前記枠体部を前記第２の軸周りに揺動させる第２周波数の第２の電圧とを重畳した電圧を前記コイルに印加する請求項１ないし１１のいずれかに記載のヘッドマウントディスプレイ。
【請求項１３】
前記走査部は、前記第２の条件において、前記第１の条件における前記第２の電圧よりも高くすることにより、前記透過領域を含む領域に向けて前記信号光を走査する請求項１２に記載のヘッドマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、走査部により光を走査して画像を表示する画像表示装置を備えたヘッドマウントディスプレイ（以下、「ＨＭＤ」という）が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７６５０３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、上記のＨＭＤには、観察者から被観察者に対して意思表示する機能がない、という課題があった。意思表示の一例としては、身体の不調などが挙げられる。具体的には、観察者が身体の不自由な人であるとき、被観察者に対して身体の不調などを被観察者にうまく意思表示できない場合がある。また、意思表示の他の例としては、上記のＨＭＤのようにＨＭＤが撮像部を備えている場合、被観察者の意図に関わらず、撮像されてしまう場合がある。すなわち、被観察者が撮像されていたとしても、ＨＭＤにはなんら明示されず、撮像中であることを観察者から被観察者に対して意思表示されないので、被観察者は撮像されているか否かわかりにくい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］  本適用例にかかるヘッドマウントディスプレイは、画像信号に応じて変調された信号光を走査する走査部と、前記走査部からの前記信号光が入射し、かつ、可視光に対して透過性を有する表示部と、を備え、前記表示部は、前記走査部からの前記信号光を反射するハーフミラー領域と、前記ハーフミラー領域の可視光における透過率よりも高い透過率を有する透過領域と、を有し、使用条件に基づいて、前記透過領域を含む領域に前記信号光を走査させる制御部を備えることを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、使用条件に基づいて、透過領域に信号光が入射される。これにより、透過領域から信号光が出射されるので、観察者から被観察者に対して意思表示することができる。従って、観察者から被観察者に対して意思表示する機能をもったヘッドマウントディスプレイを提供することができる。
【０００８】
［適用例２］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記使用条件は、第１の条件と、第２の条件と、を有し、前記制御部は、前記第１の条件では、前記ハーフミラー領域に向けて前記信号光を走査させ、前記第２の条件では、前記透過領域を含む領域に前記信号光を走査させることが好ましい。
【０００９】
本適用例によれば、第１の条件のとき、表示部に画像を表示し、第２の条件のとき、透過領域を含む領域に信号光を制御部が走査させる。これにより、第２の条件のとき、透過領域から信号光が出射されるので、観察者から被観察者に対して意思表示することができる。
【００１０】
［適用例３］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、画像を撮像する撮像部を備え、前記制御部は、前記撮像部を駆動させた場合に前記第２の条件を適用することが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、撮像部を駆動させた場合に信号光が透過領域に入射するので、信号光が透過領域から出射する。これにより、ヘッドマウントディスプレイに搭載された撮像部により撮像していることを観察者から被観察者に対して意思表示させ、盗撮、カンニング、情報流出などを防止することができる。
【００１２】
［適用例４］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記透過領域は、前記ハーフミラー領域上に前記信号光が走査される走査領域の外側に位置し、前記制御部は、前記第２の条件において、前記第１の条件における走査角度範囲よりも拡大させることにより、前記透過領域を含む領域に前記信号光を走査させることが好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、制御部が信号光を透過領域に走査させることができる。
【００１４】
［適用例５］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記走査部は、第１の方向においては共振により前記信号光を走査し、前記第１の方向と交差する第２の方向においては非共振により前記信号光を走査し、前記制御部は、前記第２の条件において、前記第１の条件における前記第２の方向に対する前記走査角度範囲よりも拡大させることが好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、非共振による走査の走査角度範囲を拡大するので、共振による走査の走査角度範囲を拡大する場合に必要となる共振周波数の調整が不要である。これにより、共振による走査の走査角度範囲を拡大する場合よりも容易に走査角度範囲を拡大できる。
【００１６】
［適用例６］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記透過領域は、前記ハーフミラー領域の可視光における拡散透過率よりも高い拡散透過率を有する拡散領域を有することが好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、拡散領域に入射した信号光が拡散する。これにより、観察者から被観察者に対して意思表示可能な範囲を拡大することができる。ここで、「拡散透過率」とは、可視光領域における入射光に対する拡散光成分の強度比をいう。
【００１８】
［適用例７］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記拡散領域は、拡散膜が形成されていることが好ましい。
【００１９】
本適用例によれば、容易に拡散領域を形成できる。
【００２０】
［適用例８］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記透過領域を含む領域は、前記ハーフミラー領域および前記透過領域であることが好ましい。
【００２１】
本適用例によれば、制御部が透過領域に信号光を走査させるとき、ハーフミラー領域に信号光を走査させることができる。これにより、制御部が透過領域に信号光を走査させるときでも、表示部に画像を表示できる。
【００２２】
［適用例９］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記透過領域は、前記ハーフミラー領域に隣接することが好ましい。
【００２３】
本適用例によれば、制御部がハーフミラー領域から透過領域を含む領域に信号光を走査させるときに拡大する走査角度範囲を小さくできる。ここで、「隣接」とは、非接触状態での近傍配置を含むものとする。
【００２４】
［適用例１０］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、ノーズパッド部を含むフロント部、を有する眼鏡型のフレームを備え、前記走査部は、前記フロント部の前記ノーズパッド部側、かつ、前記表示部にて反射される前記信号光の光軸よりも前記フロント部の中心に近い側に位置することが好ましい。
【００２５】
本適用例によれば、フロント部のノーズパッド部側に走査部が位置するので、観察者の顔に対して前方側に張り出した部分がヘッドマウントディスプレイに形成されることを低減できる。また、表示部にて反射される信号光の光軸よりフロント部の中心に近い側に走査部が位置するので、観察者の顔に側方側に張り出した部分がヘッドマウントディスプレイに形成されることを低減できる。
【００２６】
［適用例１１］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記信号光を生成する信号光生成部を備え、前記フレームは、前記フロント部に接続するテンプル部と、前記テンプル部の端部であるモダン部と、を有し、前記信号光生成部は、前記モダン部に設けられていることが好ましい。
【００２７】
本適用例によれば、ヘッドマウントディスプレイの重量バランスを優れたものにできる。
【００２８】
［適用例１２］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記走査部は、前記信号光を反射する反射面を有する反射板が設けられた基部と、前記基部を第１の軸周りに揺動可能に支持する軸部と、前記第１の軸に交差する第２の軸周りに揺動可能な枠体部と、前記枠体部に設けられた永久磁石と、コイルと、前記コイルに電圧を印加する電圧印加部と、をさらに備え、前記基部と前記枠体部は、前記軸部により接続されており、前記永久磁石は、平面視において、前記第１の軸および前記第２の軸に対して傾斜する方向に配置され、前記電圧印加部は、前記基部を前記第１の軸周りに揺動させる第１周波数の第１の電圧と、前記枠体部を前記第２の軸周りに揺動させる第２周波数の第２の電圧とを重畳した電圧を前記コイルに印加することが好ましい。
【００２９】
本適用例によれば、反射板が設けられた基部を第１の軸周りおよび第２の軸周りに揺動させることができ、表示部に対して容易に走査することができる。
【００３０】
［適用例１３］  上記適用例に記載のヘッドマウントディスプレイは、前記走査部は、前記第２の条件において、前記第１の条件における前記第２の電圧よりも高くすることにより、前記透過領域を含む領域に向けて前記信号光を走査することが好ましい。
【００３１】
本適用例によれば、走査角度範囲を容易に拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態１に係るＨＭＤの概略構成を示す模式図。
【図２】実施形態１に係るＨＭＤの部分拡大図。
【図３】駆動手段の構成を示すブロック図。
【図４】発生電圧の一例を示す説明図。
【図５】実施形態１に係る走査光出射部の概略構成図。
【図６】実施形態１に係る光スキャナーの平面図。
【図７】実施形態１に係る光スキャナーの断面図。
【図８】実施形態１に係る表示部の概略構成を示す模式図。
【図９】実施形態１に係る表示部と走査領域の概略構成を示す模式図。
【図１０】実施形態２に係る表示部と走査領域の概略構成を示す模式図。
【図１１】実施形態３に係る表示部と走査領域の概略構成を示す模式図。
【図１２】実施形態４に係る表示部と走査領域の概略構成を示す模式図。
【図１３】実施形態５に係る表示部と走査領域の概略構成を示す模式図。
【図１４】実施形態６に係るＨＭＤの概略構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明のＨＭＤの好適な実施形態１ないし５について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各図においては、各部材等を認識可能な程度の大きさにするため、各部材等の尺度を実際とは異ならせて示している。
【００３４】
＜実施形態１＞
図１（ａ）は、実施形態１に係るＨＭＤの概略構成を示す正面図、図１（ｂ）は、実施形態１に係るＨＭＤの概略構成を示す平面図、図２は、実施形態１に係るＨＭＤの部分拡大図である。また、図３は、駆動手段の構成を示すブロック図、図４は、発生電圧の一例を示す説明図である。また、図５は、実施形態１に係る走査光出射部の概略構成図、図６は、実施形態１に係る光スキャナーの平面図、図７（ａ）は、実施形態１に係る光スキャナーの断面図（Ａ−Ａ線に沿った断面図）、図７（ｂ）は、実施形態１に係る光スキャナーの断面図（Ｂ−Ｂ線に沿った断面図）である。また、図８は、実施形態１に係る表示部の概略構成を示す模式図、図９（ａ）は、実施形態１に係る第１の条件のときの表示部と走査領域の概略構成を示す模式図、図９（ｂ）は、実施形態１に係る第２の条件のときの表示部と走査領域の概略構成を示す模式図である。
【００３５】
なお、図１および図２では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」とする。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、後述するＨＭＤ１を観察者の頭部Ｈに装着した際に、Ｘ軸方向が頭部Ｈの前後方向、Ｙ軸方向が頭部Ｈの上下方向、Ｚ軸方向が頭部Ｈの左右方向となるように設定されている。
【００３６】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、実施形態１のＨＭＤ１は、眼鏡のような外観を有するＨＭＤであって、観察者の頭部Ｈに装着して使用され、観察者に虚像による画像を外界像と重畳した状態で視認させるものである。このＨＭＤ１は、フレーム２と、信号生成部３と、走査光出射部４と、表示部６を備えている。なお、本実施形態では、さらに、撮像部としてのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ７００を備えている。
【００３７】
このようなＨＭＤ１では、信号生成部３が画像情報に応じて変調された信号光を生成し、走査光出射部４がその信号光を２次元的に走査して走査光を出射し、表示部６がその走査光を観察者の眼ＥＹに向けて反射する。これにより、画像情報に応じた虚像を観察者に視認させることができる。
【００３８】
なお、ＨＭＤ１は、右眼用の虚像と左眼用の虚像とをそれぞれ形成するものであるが、説明の便宜上、各図では、右眼用の虚像を形成する構成について代表的に図示し、左眼用の虚像を形成する構成については、右眼用の虚像を形成する構成と同様であるため、その図示を省略している。
【００３９】
以下、ＨＭＤ１の各部を順次詳細に説明する。
（フレーム）
図１（ａ）、図１（ｂ）および図２に示すように、フレーム２は、眼鏡フレームのような形状をなし、信号生成部３、走査光出射部４、表示部６およびＣＣＤカメラ７００を支持する機能を有する。
【００４０】
また、フレーム２は、走査光出射部４、表示部６、ＣＣＤカメラ７００およびノーズパッド部２１を支持するフロント部６１０と、フロント部６１０に接続されて観察者の耳ＥＡに当接するテンプル部６２０（つる部）と、テンプル部６２０のフロント部６１０と反対の端部であるモダン部６３０と、を含む。ノーズパッド部２１は、使用時に観察者の鼻ＮＳに当接して、ＨＭＤ１を観察者の頭部Ｈに対して支持している。フロント部６１０には、リム部６１１やブリッジ部６１２が含まれる。
【００４１】
このノーズパッド部２１は、使用時における観察者に対するフレーム２の位置を調整可能に構成されている。なお、フレーム２の形状は、観察者の頭部Ｈに装着することができるものであれば、図示のものに限定されない。
【００４２】
（信号生成部）
図１（ｂ）および図２に示すように、信号生成部３は、前述したフレーム２のモダン部６３０に取り付けられている。すなわち、信号生成部３は、使用時に観察者の耳ＥＡに対して眼ＥＹとは反対側に配置されている。これにより、ヘッドマウントディスプレイの重量バランスを優れたものとすることができる。
【００４３】
この信号生成部３は、後述する走査光出射部４の走査部としての光スキャナー４２で走査される信号光を生成する機能と、光スキャナー４２を駆動する駆動信号を生成する機能とを有する。このような信号生成部３は、図３に示すように、信号光生成部３１と、駆動信号生成部３２と、制御部３３と、レンズ３４とを備える。信号光生成部３１は、後述する走査光出射部４の光スキャナー４２で走査される信号光を生成するものである。
【００４４】
この信号光生成部３１は、複数の光源３１１Ｒ，３１１Ｇ，３１１Ｂと、複数の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂと、光合成部３１３とを有する。光源３１１Ｒは、赤色光を出射するものであり、光源３１１Ｇは、緑色光を出射するものであり、光源３１１Ｂは、青色光を出射するものである。このような３色の光を用いることにより、フルカラーの画像を表示することができる。
【００４５】
このような光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂは、それぞれ、特に限定されないが、例えば、レーザーダイオード、ＬＥＤを用いることができる。このような光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂは、それぞれ、駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂに電気的に接続されている。
【００４６】
駆動回路３１２Ｒは、前述した光源３１１Ｒを駆動する機能を有し、駆動回路３１２Ｇは、前述した光源３１１Ｇを駆動する機能を有し、駆動回路３１２Ｂは、前述した光源３１１Ｂを駆動する機能を有する。このような駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂにより駆動された光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂから出射された３つ（３色）の光は、光合成部３１３に入射する。
【００４７】
光合成部３１３は、複数の光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂからの光を合成するものである。これにより、信号光生成部３１で生成される信号光を走査光出射部４へ伝送するための光ファイバーの数を少なくすることができる。そのため、本実施形態では、フレーム２のテンプル部６２０に沿って設けられた１本の光ファイバー７を介して信号生成部３から走査光出射部４へ信号光を伝送することができる。
【００４８】
本実施形態では、光合成部３１３は、２つのダイクロイックミラー３１３ａ、３１３ｂを有する。ダイクロイックミラー３１３ａは、赤色光を透過させるとともに緑色光を反射する機能を有する。また、ダイクロイックミラー３１３ｂは、赤色光および緑色光を透過させるとともに青色光を反射する機能を有する。
【００４９】
このようなダイクロイックミラー３１３ａ、３１３ｂを用いることにより、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂからの赤色光、緑色光および青色光の３色の光を合成して、信号光を形成する。本実施形態では、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂからの赤色光、緑色光および青色光の光路長が互いに等しくなるように、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂが配置されている。
【００５０】
なお、光合成部３１３は、前述したようなダイクロイックミラー３１３ａ，３１３ｂを用いた構成に限定されず、例えば、光導波路、光ファイバー等で構成されていてもよい。このような信号光生成部３１で生成した信号光は、レンズ３４を介して光ファイバー７に入力される。そして、かかる信号光は、光ファイバー７を介して、後述する走査光出射部４の光スキャナー４２に伝送される。
【００５１】
このように信号光生成部３１で生成した信号光を光スキャナー４２へ導光する光ファイバー７を用いることにより、信号光生成部３１の設置位置の自由度が増す。ここで、レンズ３４は、信号光生成部３１で生成した信号光を光ファイバー７に入力するために集光するものである。なお、レンズ３４は、必要に応じて設ければよく、省略することができる。また、例えば、レンズ３４に代えて、各光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂと光合成部３１３との間にレンズを設けることによっても、信号光を光ファイバー７に入力することができる。
【００５２】
駆動信号生成部３２は、後述する走査光出射部４の光スキャナー４２を駆動する駆動信号を生成するものである。この駆動信号生成部３２は、光スキャナー４２の第１の方向での走査（水平走査）に用いる第１の駆動信号Ｖ１を生成する駆動回路３２１（第１の駆動回路）と、光スキャナー４２の第１の方向に直交する第２の方向での走査（垂直走査）に用いる第２の駆動信号Ｖ２および第３の駆動信号Ｖ３を生成する駆動回路３２２（第２の駆動回路）とを有する。
【００５３】
例えば、駆動回路３２１は、図４（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の駆動信号Ｖ１（水平走査用電圧）を発生させるものであり、駆動回路３２２は、図４（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の駆動信号Ｖ２（垂直走査用電圧）、および第２の駆動信号Ｖ２よりも電圧が高い第３の駆動信号Ｖ３（垂直走査用電圧）を発生させるものである。なお、第１の駆動信号Ｖ１、第２の駆動信号Ｖ２、第３の駆動信号Ｖ３については、後に詳述する。
【００５４】
このような駆動信号生成部３２は、図示しない信号線を介して、後述する走査光出射部４の光スキャナー４２に電気的に接続されている。これにより、駆動信号生成部３２で生成した駆動信号（第１の駆動信号Ｖ１、第２の駆動信号Ｖ２および第３の駆動信号Ｖ３）は、後述する走査光出射部４の光スキャナー４２に入力される。前述したような信号光生成部３１の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂおよび駆動信号生成部３２の駆動回路３２１、３２２は、制御部３３に電気的に接続されている。
【００５５】
制御部３３は、映像信号（画像信号）に基づいて、信号光生成部３１の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂおよび駆動信号生成部３２の駆動回路３２１、３２２の駆動を制御する機能を有する。これにより、信号光生成部３１が画像情報に応じて変調された信号光を生成するとともに、駆動信号生成部３２が画像情報に応じた駆動信号を生成する。さらに、制御部３３は、ＣＣＤカメラ７００を駆動させ、撮像動作などを制御する機能を有する。
【００５６】
（走査光出射部）
図１（ａ）、図１（ｂ）および図２に示すように、走査光出射部４は、前述したフレーム２のブリッジ部６１２近傍（言い換えればフロント部６１０の中心近傍）に取り付けられている。すなわち、走査光出射部４は、使用時に観察者の眼ＥＹよりも鼻ＮＳ側に位置するように配置されている。言い換えれば、走査光出射部４は、使用時の観察者の正面から見て、観察者の両眼ＥＹの間に位置している。さらに言い換えれば、走査光出射部４は、表示部６によって反射された信号光の光軸の位置よりも、ブリッジ部６１２側（すなわちフロント部６１０の中心側）位置している。これにより、ＨＭＤ１に観察者の顔に対して側方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。
【００５７】
ここで、走査光出射部４は、フレーム２の内側に取り付けられている。すなわち、走査光出射部４は、後述する表示部６に対して、使用時に観察者側（すなわちフロント部６１０のノーズパッド部２１側）に配置されている。これにより、ＨＭＤ１に観察者の顔に対して前方側に張り出した部分が形成されるのを防止することができる。
【００５８】
また、走査光出射部４は、フレーム２に対して、前述したノーズパッド部２１とは異なる位置に移動機構５を介して取り付けられている。この移動機構５は、フレーム２に対して走査光出射部４をＺ軸に沿った方向に移動し得るように構成されている。そのため、走査光出射部４は、後述する表示部６に対してＺ軸に沿った方向に移動可能である。これにより、信号光を走査することにより形成された走査光の結像位置（水平方向および垂直方向に拡がる走査光全体が結像する位置）の眼幅方向での調整をノーズパッド部２１の位置調整と独立して行うことができる。
【００５９】
このような走査光出射部４は、図５に示すように、ハウジング４１と、光スキャナー４２と、レンズ（カップリングレンズ）４３と、集光位置調整機構４４と、レンズ（集光レンズ）４５とを備える。ハウジング４１は、光スキャナー４２およびレンズ４３を収納する。このハウジング４１は、防塵・防滴構造をなしている。また、ハウジング４１には、集光位置調整機構４４を介して、光ファイバー７が取り付けられている。なお、集光位置調整機構４４については、後に詳述する。
【００６０】
さらに、ハウジング４１には、レンズ４５が取り付けられ、レンズ４５がハウジング４１の一部（壁部の一部）を構成している。これにより、部品点数を抑えるとともに、装置の小型化を図ることができる。なお、レンズ４５については、後に詳述する。
【００６１】
光スキャナー４２は、信号光生成部３１からの信号光を２次元的に走査する光スキャナーである。この光スキャナー４２で信号光を走査することにより走査光が形成される。この光スキャナー４２は、図６に示すように、基部１１と、１対の軸部１２ａ、１２ｂ（第１の軸部）と、枠体部１３と、１対の軸部１４ａ、１４ｂ（第２の軸部）と、支持部１５と、永久磁石１６と、コイル１７とを備える。言い換えれば、光スキャナー４２はいわゆるジンバル構造を有している。
【００６２】
ここで、基部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂは、Ｙ１軸（第１の軸）周りに揺動（往復回動）する第１の振動系を構成する。また、基部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、１対の軸部１４ａ、１４ｂおよび永久磁石１６は、Ｘ１軸（第２の軸）周りに揺動（往復回動）する第２の振動系を構成する。
【００６３】
また、光スキャナー４２は、信号重畳部１８を有しており（図５参照）、永久磁石１６、コイル１７、信号重畳部１８および駆動信号生成部３２は、前述した第１の振動系および第２の振動系を駆動（すなわち、基部１１をＸ１軸およびＹ１軸周りに揺動）させる駆動部を構成する。
【００６４】
以下、光スキャナー４２の各部を順次詳細に説明する。基部１１は、板状をなす。基部１１の上面（一方の面）には、光反射性を有する反射板１１１が設けられている。実施形態１では、基部１１は、平面視にて、円形をなしている。なお、基部１１の平面視形状は、これに限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形であってもよい。また、反射板１１１が設けられた部分の動撓みを低減する動撓み低減構造を有する形状であってもよい。
【００６５】
枠体部１３は、枠状をなし、前述した基部１１を囲んで設けられている。言い換えると、基部１１は、枠状をなす枠体部１３の内側に設けられている。そして、枠体部１３は、軸部１４ａ、１４ｂを介して支持部１５に支持されている。また、基部１１は、軸部１２ａ、１２ｂを介して枠体部１３に支持されている。また、枠体部１３は、平面視にて、内側および外側の縁部がそれぞれ円形をなしている。なお、枠体部１３の形状は、基部１１を囲む枠状であれば、図示のものに限定されない。
【００６６】
軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、弾性変形可能である。そして、軸部１２ａ、１２ｂは、基部１１をＹ１軸（第１の軸）周りに回動（揺動）可能とするように、基部１１と枠体部１３を連結している。また、軸部１４ａ、１４ｂは、枠体部１３をＹ１軸に直交するＸ１軸（第２の軸）周りに回動（揺動）可能とするように、枠体部１３と支持部１５を連結している。
【００６７】
軸部１２ａ、１２ｂは、基部１１を介して互いに対向するように配置されている。また、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、Ｙ１軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、一端部が基部１１に接続され、他端部が枠体部１３に接続されている。また、軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、中心軸がＹ１軸に一致するように配置されている。このような軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、基部１１のＹ１軸周りの揺動に伴ってねじれ変形する。
【００６８】
軸部１４ａおよび軸部１４ｂは、枠体部１３を介して（挟んで）互いに対向するように配置されている。また、軸部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、Ｘ１軸に沿った方向に延在する長手形状をなす。そして、軸部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、一端部が枠体部１３に接続され、他端部が支持部１５に接続されている。また、軸部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、中心軸がＸ１軸に一致するように配置されている。このような軸部１４ａ、１４ｂは、それぞれ、枠体部１３のＸ１軸周りの揺動に伴ってねじれ変形する。
【００６９】
このように、基部１１をＹ１軸周りに揺動可能とするとともに、枠体部１３をＸ１軸周りに揺動可能とすることにより、基部１１を互いに直交するＸ１軸およびＹ１軸の２軸周りに揺動（往復回動）させることができる。なお、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂの形状は、それぞれ、前述したものに限定されず、例えば、途中の少なくとも１箇所に屈曲または湾曲した部分や分岐した部分を有していてもよい。
【００７０】
前述したような基部１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂおよび支持部１５は、一体的に形成されている。例えば、基部１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂおよび支持部１５を含む構造体は、シリコン基板をエッチングすることにより形成することができる。これにより、第１の振動系および第２の振動系の振動特性を優れたものとすることができる。また、かかる構造体は、第１のＳｉ層（デバイス層）と、ＳｉＯ2層（ボックス層）と、第２のＳｉ層（ハンドル層）とがこの順に積層したＳＯＩ基板をエッチングすることにより形成することもできる。
【００７１】
この場合、例えば、基部１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂおよび支持部１５を第１のＳｉ層で一体的に形成すればよく、基部１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂおよび支持部１５を含む構造体は、必要に応じて、ＳｉＯ2層、第２のＳｉ層を含んでいてもよい。
【００７２】
前述した枠体部１３の下面（反射板１１１とは反対側の面）には、永久磁石１６が接合されている。永久磁石１６と枠体部１３との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、接着剤を用いた接合方法を用いることができる。永久磁石１６は、平面視にて、Ｘ１軸およびＹ１軸に対して傾斜するように配置されている。
【００７３】
実施形態１では、永久磁石１６は、Ｘ１軸およびＹ１軸に対して傾斜する方向に延在する長手形状（棒状）をなす。そして、永久磁石１６は、その長手方向に磁化されている。すなわち、永久磁石１６は、一端部をＳ極とし、他端部をＮ極とするように磁化されている。また、永久磁石１６は、平面視にて、Ｘ１軸とＹ１軸との交点を中心として対称となるように設けられている。
【００７４】
実施形態１では、図７に示すように、永久磁石１６の上面（一方の面）には、凹部１６１が設けられている。これにより、回動する基部１１が永久磁石１６に接触するのを防止することができる。なお、実施形態１では、枠体部１３に１つの永久磁石１６を設置した場合を例に説明するが、これに限定されず、例えば、枠体部１３に２つの永久磁石を設置してもよい。この場合、例えば、長尺状をなす２つの永久磁石を、Ｘ１軸およびＹ１軸の交点を介して互いに対向するとともに、互いに平行となるように、枠体部１３に設置すればよい。
【００７５】
Ｘ１軸に対する永久磁石１６の磁化の方向（延在方向）の傾斜角θは、特に限定されないが、３０°以上６０°以下であるのが好ましく、４５°以上６０°以下であることがより好ましく、４５°であるのがさらに好ましい。このように永久磁石１６を設けることで、円滑かつ確実に基部１１をＸ１軸の周りに回動させることができる。
【００７６】
このような永久磁石１６としては、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石、ボンド磁石等を好適に用いることができる。このような永久磁石１６は、硬磁性体を着磁したものであり、例えば、着磁前の硬磁性体を枠体部１３に設置した後に着磁することにより形成される。既に着磁がなされた永久磁石１６を枠体部１３に設置しようとすると、外部や他の部品の磁界の影響により、永久磁石１６を所望の位置に設置できない場合があるからである。
【００７７】
このような永久磁石１６の直下には、コイル１７が設けられている。すなわち、枠体部１３の下面に対向するように、コイル１７が設けられている。これにより、コイル１７から発生する磁界を効率的に永久磁石１６に作用させることができる。これにより、光スキャナー４２の省電力化および小型化を図ることができる。このようなコイル１７は、信号重畳部１８に電気的に接続されている（図５参照）。
【００７８】
そして、信号重畳部１８によりコイル１７に電圧が印加されることで、コイル１７からＸ１軸およびＹ１軸に直交する磁束を有する磁界が発生する。信号重畳部１８は、前述した第１の駆動信号Ｖ１、第２の駆動信号Ｖ２（または第３の駆動信号Ｖ３）を重畳する加算器（図示せず）を有し、その重畳した電圧をコイル１７に印加する。ここで、第１の駆動信号Ｖ１、第２の駆動信号Ｖ２および第３の駆動信号Ｖ３について詳述する。
【００７９】
前述したように、駆動回路３２１は、図４（ａ）に示すように、周期Ｔ１で周期的に変化する第１の駆動信号Ｖ１（水平走査用電圧）を発生させるものである。すなわち、駆動回路３２１は、第１周波数（１／Ｔ１）の第１の駆動信号Ｖ１を発生させるものである。第１の駆動信号Ｖ１は、正弦波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー４２は効果的に光を主走査することができる。なお、第１の駆動信号Ｖ１の波形は、これに限定されない。
【００８０】
また、第１周波数（１／Ｔ１）は、水平走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、１０〜４０ｋＨｚであるのが好ましい。本実施形態では、第１周波数は、基部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂで構成される第１の振動系（ねじり振動系）のねじり共振周波数（ｆ１）と等しくなるように設定されている。つまり、第１の振動系は、そのねじり共振周波数ｆ１が水平走査に適した周波数になるように設計（製造）されている。これにより、基部１１のＹ１軸周りの回動角を大きくすることができる。
【００８１】
一方、駆動回路３２２は、後述する第１の条件の場合には、図４（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の駆動信号Ｖ２（第１の条件での垂直走査用電圧）を発生させるものである。また、駆動回路３２２は、後述する第２の条件の場合には、図４（ｂ）に示すように、第２の駆動信号Ｖ２よりも電圧が高い第３の駆動信号Ｖ３（第２の条件での垂直走査用電圧）を発生させるものである。
【００８２】
第２の駆動信号Ｖ２（および第３の駆動信号Ｖ３）は、鋸波のような波形をなしている。そのため、光スキャナー４２は効果的に光を垂直走査（副走査）することができる。なお、第２の駆動信号Ｖ２（および第３の駆動信号Ｖ３）の波形は、これに限定されない。
【００８３】
第２周波数（１／Ｔ２）は、第１周波数（１／Ｔ１）と異なり、かつ、垂直走査に適した周波数であれば、特に限定されないが、３０〜８０Ｈｚ（６０Ｈｚ程度）であるのが好ましい。このように、第２の駆動信号Ｖ２（および第３の駆動信号Ｖ３）の周波数を６０Ｈｚ程度とし、前述したように第１の駆動信号Ｖ１の周波数を１０〜４０ｋＨｚとすることで、ディスプレイでの描画に適した周波数で、基部１１を互いに直交する２軸（Ｘ１軸およびＹ１軸）のそれぞれの軸周りに回動させることができる。ただし、基部１１をＸ１軸およびＹ１軸のそれぞれの軸周りに回動させることができれば、第１の駆動信号Ｖ１の周波数と第２の駆動信号Ｖ２（および第３の駆動信号Ｖ３）の周波数との組み合わせは、特に限定されない。
【００８４】
実施形態１では、第２の駆動信号Ｖ２（および第３の駆動信号Ｖ３）の周波数は、基部１１、１対の軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、１対の軸部１４ａ、１４ｂおよび永久磁石１６で構成された第２の振動系（ねじり振動系）のねじり共振周波数（共振周波数）と異なる周波数となるように調整されている。
【００８５】
このような第２の駆動信号Ｖ２（および第３の駆動信号Ｖ３）の周波数（第２周波数）は、第１の駆動信号Ｖ１の周波数（第１周波数）よりも小さいことが好ましい。すなわち、周期Ｔ２は、周期Ｔ１よりも長いことが好ましい。これにより、より確実かつより円滑に、基部１１をＹ１軸周りに第１周波数で回動させつつ、Ｘ１軸周りに第２周波数で回動させることができる。
【００８６】
また、第１の振動系のねじり共振周波数をｆ１［Ｈｚ］とし、第２の振動系のねじり共振周波数をｆ２［Ｈｚ］としたとき、ｆ１とｆ２とが、ｆ１＞ｆ２の関係を満たすことが好ましく、ｆ１≧１０ｆ２の関係を満たすことがより好ましい。これにより、より円滑に、基部１１を、Ｙ１軸周りに第１の駆動信号Ｖ１の周波数で回動させつつ、Ｘ１軸周りに第２の駆動信号Ｖ２（または第３の駆動信号Ｖ３）の周波数で回動させることができる。これに対し、ｆ１≦ｆ２とした場合は、第２周波数による第１の振動系の振動が起こる可能性がある。
【００８７】
次に、光スキャナー４２の駆動方法について説明する。なお、本実施形態では、前述したように、第１の駆動信号Ｖ１の周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数と等しく設定されている。また、第２の駆動信号Ｖ２（および第３の駆動信号Ｖ３）の周波数は、第２の振動系のねじり共振周波数と異なる値に、かつ、第１の駆動信号Ｖ１の周波数よりも小さくなるように設定されている（例えば、第１の駆動信号Ｖ１の周波数が１５ｋＨｚ、第２の駆動信号Ｖ２（および第３の駆動信号Ｖ３）の周波数が６０Ｈｚに設定されている）。
【００８８】
例えば、図４（ａ）に示すような第１の駆動信号Ｖ１と、図４（ｂ）に示すような第２の駆動信号Ｖ２（または第３の駆動信号Ｖ３）とを信号重畳部１８にて重畳し、重畳した電圧をコイル１７に印加する。
【００８９】
すると、第１の駆動信号Ｖ１によって、永久磁石１６の一端部（Ｎ極）をコイル１７に引き付けようとするとともに、永久磁石１６の他端部（Ｓ極）をコイル１７から離間させようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ１」という）と、永久磁石１６の一端部（Ｎ極）をコイル１７から離間させようとするとともに、永久磁石１６の他端部（Ｓ極）をコイル１７に引き付けようとする磁界（この磁界を「磁界Ａ２」という）とが交互に切り換わる。
【００９０】
ここで、上述したように、永久磁石１６は、それぞれの端部（磁極）が、Ｙ１軸で分割される２つの領域に位置するように配置される。すなわち、図６の平面視において、Ｙ１軸を挟んで一方側に永久磁石１６のＮ極が位置し、他方側に永久磁石１６のＳ極が位置している。そのため、磁界Ａ１と磁界Ａ２とが交互に切り換わることで、枠体部１３にＹ１軸周りのねじり振動成分を有する振動が励振され、その振動に伴って、軸部１２ａ、１２ｂを捩れ変形させつつ、基部１１が第１の駆動信号Ｖ１の周波数でＹ１軸まわりに回動する。
【００９１】
また、第１の駆動信号Ｖ１の周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数と等しい。そのため、第１の駆動信号Ｖ１によって、効率的に、基部１１をＹ１軸周りに回動させることができる。すなわち、前述した枠体部１３のＹ１軸周りのねじり振動成分を有する振動が小さくても、その振動に伴う基部１１のＹ１軸周りの回動角を大きくすることができる。
【００９２】
一方、第２の駆動信号Ｖ２（または第３の駆動信号Ｖ３）によって、永久磁石１６の一端部（Ｎ極）をコイル１７に引き付けようとするとともに、永久磁石１６の他端部（Ｓ極）をコイル１７から離間させようとする磁界（「磁界Ｂ１」）と、永久磁石１６の一端部（Ｎ極）をコイル１７から離間させようとするとともに、永久磁石１６の他端部（Ｓ極）をコイル１７に引き付けようとする磁界（「磁界Ｂ２」）とが交互に切り換わる。
【００９３】
ここで、上述したように、永久磁石１６は、それぞれの端部（磁極）が、Ｘ１軸で分割される２つの領域に位置するように配置される。すなわち図６の平面視において、Ｘ１軸を挟んで一方側に永久磁石１６のＮ極が位置し、他方側に永久磁石１６のＳ極が位置している。そのため、磁界Ｂ１と磁界Ｂ２とが交互に切り換わることで、軸部１４ａ、１４ｂをそれぞれ捩れ変形させつつ、枠体部１３が基部１１とともに、第２の駆動信号Ｖ２（または第３の駆動信号Ｖ３）の周波数でＸ１軸周りに回動する。
【００９４】
また、第２の駆動信号Ｖ２（および第３の駆動信号Ｖ３）の周波数は、第１の駆動信号Ｖ１の周波数に比べて極めて低く設定されている。また、第２の振動系のねじり共振周波数は、第１の振動系のねじり共振周波数よりも低く設計されている。そのため、基部１１が第２の駆動信号Ｖ２（および第３の駆動信号Ｖ３）の周波数でＹ１軸周りに回動してしまうことを防止することができる。
【００９５】
以上説明したような光スキャナー４２によれば、光反射性を有する反射板１１１を備える基部１１を互いに直交する２つの軸周りにそれぞれ揺動させるので、光スキャナー４２の小型化および軽量化を図ることができる。このような光スキャナー４２で走査された信号光（走査光）は、レンズ４５を介して、ハウジング４１の外部へ出射する。レンズ４５は、光スキャナー４２と表示部６との間に設けられている。
【００９６】
このレンズ４５は、表示部６で反射した信号光が平行光となるように、光スキャナー４２からの信号光を光スキャナー４２と表示部６との間で集光する単レンズである。すなわち、レンズ４５は、表示部６で反射した信号光が平行光となるように、走査される位置に応じて信号光の焦点位置を調整する焦点調整部を構成していると言える。このようなレンズ４５を設けることにより、表示部６の姿勢や形状等の設計の自由度が増す。
【００９７】
また、図５に示す集光位置調整機構（集光位置調整部）４４は、光ファイバー７の光スキャナー４２側の端面を光ファイバー７の軸線方向に移動させることにより、信号光の集光位置を調整する機能を有する。これにより、比較的簡単かつ小型な構成で、光スキャナー４２で信号光を走査することにより形成された走査光の集光位置を調整し、観察者が視認する画像を最適化することができる。
【００９８】
この集光位置調整機構４４は、図５に示すように、光ファイバー７に固定された雄ネジ部材４４１と、ハウジング４１に対して回転可能に支持され、雄ネジ部材４４１に螺合する雌ネジ部材４４２とを有する。このような集光位置調整機構４４は、雌ネジ部材４４２をハウジング４１に対して回転させることにより、雄ネジ部材４４１とともに光ファイバー７を光ファイバー７の軸線方向に移動させることができる。
【００９９】
このような集光位置調整機構４４を介してハウジング４１に取り付けられた光ファイバー７から出射した信号光は、レンズ４３を介して、前述した光スキャナー４２の反射板１１１に入射する。レンズ４３は、光ファイバー７から出射した信号光のスポット径を調整する機能を有する。また、レンズ４３は、光ファイバー７から出射した信号光の放射角を調整し、略平行化する機能をも有する。
【０１００】
（表示部）
図１（ａ）、図１（ｂ）および図２に示すように、表示部６は、前述したフレーム２のフロント部６１０に含まれるリム部６１１に取り付けられている。すなわち、表示部６は、使用時に観察者の眼ＥＹの前方かつ光スキャナー４２よりも当該観察者に対して遠方側に位置するように配置されている。これにより、ＨＭＤ１に観察者の顔に対して前方側に張り出した部分が形成されることを防止することができる。表示部６は、光スキャナー４２からの信号光が入射し、かつ、可視光に対して透過性を有する。
【０１０１】
また、図８に示すように、表示部６は、信号光の走査による画像を表示するハーフミラー領域５１０と、ハーフミラー領域５１０の可視光における透過率よりも高い透過率を有する透過領域５２０を有する。実施形態１では、透過領域５２０は、ハーフミラー領域５１０に隣接している。ここで、ハーフミラー領域５１０は、光スキャナー４２からの信号光を一部反射させるとともに、使用時において表示部６の外側から観察者の眼に向かう外光を透過させる機能を有する。
【０１０２】
具体的には、図２に示すように、ハーフミラー領域５１０は、外光を透過させる透明基板（透光部）６１と、透明基板６１に支持され、光スキャナー４２からの信号光を反射させる回折格子６２とを有する。なお、ハーフミラー領域５１０は、それ自体がハーフミラーであるとも言えるし、また、透明基板６１に回折格子６２等のハーフミラーが設けられているとも言える。これにより、回折格子６２に様々な光学特性をもたせ、光学系の部品点数を減らしたり、デザインの自由度を高めたりすることができる。
【０１０３】
例えば、回折格子６２としてホログラム素子を用いることにより、ハーフミラー領域５１０で反射する信号光の出射方向を調整することができる。なお、ハーフミラー領域５１０は、前述した構成に限定されず、例えば、透明基板上に金属薄膜や誘電体多層膜等で構成された半透過反射膜を形成したものであってもよい。
【０１０４】
また、透過領域５２０に入射した信号光は、表示部６の外側へ出射される。実施形態１では、透過領域５２０は、ハーフミラー領域５１０の可視光における拡散透過率よりも高い拡散透過率を有する拡散領域５２１を有する。これにより、拡散領域５２１に入射した信号光が拡散する。ここで、拡散領域５２１は、透明基板６１上に拡散膜を形成することで設けられている。拡散膜としては、例えば、内部に拡散材を包含した樹脂フィルムなどが挙げられる。
【０１０５】
次に、走査領域５３０について説明する。走査領域５３０は、光スキャナー４２からの信号光が走査される領域である。走査領域５３０の範囲は、ＨＭＤ１の使用条件により変化する。ＨＭＤ１の使用条件は、第１の条件と第２の条件を有している。第１の条件では、制御部３３はハーフミラー領域５１０に向けて信号光を走査させる。つまり、図９（ａ）に示すように、走査領域５３０はハーフミラー領域５１０に存在する。
【０１０６】
第２の条件では、制御部３３は透過領域５２０（拡散領域５２１）を含む領域に信号光を走査させる。つまり、図９（ｂ）に示すように、走査領域５３０はハーフミラー領域５１０と透過領域５２０（拡散領域５２１）に跨って存在する。これにより、第１の条件のとき、表示部６に画像を表示し、第２の条件のとき、透過領域５２０（拡散領域５２１）を含む領域に信号光を制御部３３が走査させる。なお、透過領域５２０（拡散領域５２１）を含む領域は、実施形態１では、ハーフミラー領域５１０および透過領域５２０（拡散領域５２１）である。
【０１０７】
実施形態１では、制御部３３は、ＣＣＤカメラ７００を駆動させていない場合に第１の条件を適用し、ＣＣＤカメラ７００を駆動させた場合に第２の条件を適用する。これにより、ＣＣＤカメラ７００を駆動させた場合に信号光が透過領域５２０（拡散領域５２１）に入射するので、信号光が透過領域５２０（拡散領域５２１）から出射する。そして、射出された光により被観察者に対して意志表示される。
【０１０８】
次に、走査領域５３０の範囲を、ＨＭＤ１の使用条件により変える方法を説明する。前述したように、第１の条件では、駆動回路３２２が、図４（ｂ）に示すように、周期Ｔ１と異なる周期Ｔ２で周期的に変化する第２の駆動信号Ｖ２（第１の条件での垂直走査用電圧）を発生させる。また、第２の条件では、駆動回路３２２が、図４（ｂ）に示すように、第２の駆動信号Ｖ２よりも電圧が高い第３の駆動信号Ｖ３（第２の条件での垂直走査用電圧）を発生させる。
【０１０９】
これにより、第１の条件における走査角度範囲と比較して、第２の条件における走査角度範囲を拡大することができる。つまり、走査領域５３０の範囲を、ＨＭＤ１の使用条件により変えることができる。なお、制御部３３が駆動回路３２２を制御しているので、制御部３３が第１の条件における走査角度範囲と比較して、第２の条件における走査角度範囲を拡大させていると言える。
【０１１０】
以上、上記実施形態１に係るＨＭＤ１によれば、下記の効果を得ることができる。
【０１１１】
表示部６は、光スキャナー４２からの信号光を一部反射するハーフミラー領域５１０と、ハーフミラー領域の可視光における透過率よりも高い透過率を有する透過領域５２０と、を有し、第１の条件では、ハーフミラー領域５１０に向けて信号光を走査させ、第２の条件では、透過領域５２０を含む領域に信号光を走査させる制御部３３を備える。これにより、第１の条件のとき、表示部６に画像を表示し、第２の条件のとき、透過領域５２０を含む領域に信号光を制御部３３が走査させる。従って、第２の条件のとき、観察者から被観察者に対して意思表示することができる機能をもったＨＭＤ１を提供することができる。
【０１１２】
また、制御部３３は、ＣＣＤカメラ７００を駆動させた場合に第２の条件を適用するので、ＣＣＤカメラ７００を駆動させた場合に信号光が透過領域５２０に入射し、信号光が透過領域５２０から出射する。従って、ＨＭＤに搭載されたＣＣＤカメラ７００により撮像していることを観察者から被観察者に対して意思表示する機能をもったＨＭＤ１を提供することができる。
【０１１３】
また、透過領域５２０は、ハーフミラー領域５１０の可視光における拡散透過率よりも高い拡散透過率を有する拡散領域５２１を有するので、拡散領域５２１に入射した信号光が拡散する。これにより、観察者から被観察者に対して意思表示可能な範囲を拡大することができる。
【０１１４】
また、透過領域５２０を含む領域は、ハーフミラー領域５１０および透過領域５２０であるので、制御部３３が透過領域５２０に信号光を走査させるとき、ハーフミラー領域５１０に信号光を走査させることができる。これにより、制御部３３が透過領域５２０に信号光を走査させるときでも、表示部６に画像を表示できる。
【０１１５】
また、透過領域５２０は、ハーフミラー領域５１０に隣接しているので、制御部３３がハーフミラー領域５１０から透過領域５２０を含む領域に信号光を走査させるときに拡大する走査角度範囲を小さくできる。
【０１１６】
また、透過領域５２０は、ハーフミラー領域５１０上に信号光が走査される走査領域５３０の外側に位置し、制御部３３は、第２の条件において、第１の条件における走査角度範囲よりも拡大させることにより、透過領域５２０を含む領域に信号光を走査させる。これにより、制御部３３が信号光を透過領域５２０に走査させることができる。
【０１１７】
また、光スキャナー４２は、第１の方向においては共振により信号光を走査し、第１の方向と交差する第２の方向においては非共振により信号光を走査し、制御部３３は、第２の条件において、第１の条件における第２の方向に対する走査角度範囲よりも拡大させる。これにより、非共振による走査の走査角度範囲を拡大するので、共振による走査の走査角度範囲を拡大する場合に必要となる共振周波数の調整が不要である。従って、共振による走査の走査角度範囲を拡大する場合よりも容易に走査角度範囲を拡大できる。
【０１１８】
また、拡散領域５２１は、拡散膜が形成して設けられるので、容易に拡散領域５２１を形成できる。
【０１１９】
また、光スキャナー４２は、フロント部６１０のノーズパッド部２１側、かつ、表示部６にて反射される信号光の光軸よりもフロント部６１０の中心に近い側に位置する。これにより、フロント部６１０のノーズパッド部２１側に光スキャナー４２が位置するので、観察者の顔に対して前方側に張り出した部分がＨＭＤ１に形成されることを低減できる。さらに、表示部６にて反射される信号光の光軸よりフロント部６１０の中心に近い側に光スキャナー４２が位置するので、観察者の顔に側方側に張り出した部分がＨＭＤ１に形成されることを低減できる。
【０１２０】
また、信号光生成部３１は、モダン部６３０に設けられているので、ＨＭＤ１の重量バランスを優れたものにできる。
【０１２１】
また、基部１１と枠体部１３は、軸部１２ａ、１２ｂにより接続されており、永久磁石１６は、平面視において、Ｘ軸およびＹ軸に対して傾斜する方向に配置され、電圧印加部は、基部１１をＹ軸周りに揺動させる第１周波数の第１の電圧と、枠体部１３をＸ軸周りに揺動させる第２周波数の第２の電圧とを重畳した電圧をコイル１７に印加する。これにより、部品点数を少なくしつつ、反射板１１１が設けられた基部１１をＸ軸周りおよびＹ軸周りに揺動させることができる。
【０１２２】
また、光スキャナー４２は、第２の条件において、第１の条件における第２の電圧（第２の駆動信号Ｖ２の電圧）よりも高くすることにより、透過領域５２０を含む領域に向けて信号光を走査するので、走査角度範囲を容易に拡大できる。
【０１２３】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２について説明する。
図１０は、実施形態２に係る表示部６と走査領域５３０の概略構成を示す模式図である。
【０１２４】
以下、実施形態２について、前述した実施形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１０において、前述した実施形態１と同様の構成については、同一符号を付している。実施形態２のＨＭＤ１Ａは、透過領域５２０に拡散領域５２１を有さない点、ＣＣＤカメラ７００を備えていない点、使用条件が異なる点以外は、前述した実施形態１のＨＭＤ１と同様である。
【０１２５】
図１０（ａ）は、第１の条件のときの表示部６と走査領域５３０の概略構成を示しており、図１０（ｂ）は、第２の条件のときの表示部６と走査領域５３０の概略構成を示している。図１０（ａ）、１０（ｂ）に示すように、透過領域５２０は拡散領域５２１を有さない。
【０１２６】
また、実施形態１では、ＣＣＤカメラ７００を駆動させた場合に、制御部３３は第２の条件を適用したが、実施形態２では、ＣＣＤカメラ７００とは関係なく、観察者が被観察者に何か意思表示したい場合に第２の条件を適用できる。意思表示の一例としては、身体の不調などが挙げられる。具体的には、観察者が身体の不自由な人であるとき、被観察者に対して身体の不調などを被観察者にうまく意思表示できない場合がある。
【０１２７】
身体に不調などが感じられないときは、図１０（ａ）に示すように、ＨＭＤ１Ａの走査領域５３０をハーフミラー領域５１０として、観察者は画像を観察することができる。しかしながら、身体に不調などが生じたときは、観察者は制御部３３を介して第２の条件を適用し、図１０（ｂ）に示すように、ＨＭＤ１Ａの走査領域５３０を透過領域５２０とすることができる。このとき、透過領域５２０に入射した信号光が、透過領域５２０から出射する。
【０１２８】
従って、実施形態２に係るＨＭＤ１Ａによれば、実施形態１での効果に加えて、下記の効果を得ることができる。すなわち、観察者が被観察者に何か意思表示したい場合に第２の条件を適用できるので、観察者から被観察者に対して意思表示する機能をもったＨＭＤ１Ａを提供することができる。
【０１２９】
＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３について説明する。
図１１は、実施形態３に係る表示部６と走査領域５３０の概略構成を示す模式図である。
【０１３０】
以下、実施形態３について、前述した実施形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１１において、前述した実施形態１と同様の構成については、同一符号を付している。実施形態３のＨＭＤ１Ｂは、透過領域５２０（拡散領域５２１）の位置が異なる点、第３の駆動信号Ｖ３の代わりに第４の駆動信号Ｖ４（第２の条件での水平走査用電圧）を使用する点、第２の条件の場合の走査領域５３０が異なる点以外は、前述した実施形態１のＨＭＤ１と同様である。なお、以下では、説明の便宜上、図１１中の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」と言う。
【０１３１】
図１１（ａ）は、第１の条件のときの表示部６と走査領域５３０の概略構成を示しており、図１１（ｂ）は、第２の条件のときの表示部６と走査領域５３０の概略構成を示している。図１１（ａ）に示すように、透過領域５２０（拡散領域５２１）は、第１の条件のときの走査領域５３０の左側に位置する。
【０１３２】
実施形態１では、制御部３３は、第１の条件における上下方向（第２の方向）に対する走査角度範囲と比較して、第２の条件における上下方向（第２の方向）に対する走査角度範囲を拡大させている。一方、実施形態３では、制御部３３は、第１の条件における左右方向（第１の方向）に対する走査角度範囲と比較して、第２の条件における左右方向（第１の方向）に対する走査角度範囲を拡大させている。
【０１３３】
具体的には、第２の条件のとき、駆動回路３２１が、周期Ｔ１で周期的に変化し第１の駆動信号Ｖ１よりも電圧が高い第４の駆動信号Ｖ４（図示しない）を発生させる。これにより、第２の条件のとき、左右方向（第１方向）に対する走査角度範囲を拡大できる。
【０１３４】
従って、実施形態３に係るＨＭＤ１Ｂによれば、第２の条件のとき、観察者から被観察者に対して意思表示することができる機能をもったＨＭＤ１Ｂを提供することができる。
＜実施形態４＞
次に、本発明の実施形態４について説明する。
図１２は、実施形態４に係る表示部６と走査領域５３０の概略構成を示す模式図である。
【０１３５】
以下、実施形態４について、前述した実施形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１２において、前述した実施形態１と同様の構成については、同一符号を付している。実施形態４のＨＭＤ１Ｃは、透過領域５２０（拡散領域５２１）の位置が異なる点、第３の駆動信号Ｖ３および第４の駆動信号Ｖ４を使用する点、第２の条件の場合の走査領域５３０が異なる点以外は、前述した実施形態１のＨＭＤ１と同様である。なお、以下では、説明の便宜上、図１２中の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」と言う。
【０１３６】
図１２（ａ）は、第１の条件のときの表示部６と走査領域５３０の概略構成を示しており、図１２（ｂ）は、第２の条件のときの表示部６と走査領域５３０の概略構成を示している。図１２（ａ）に示すように、透過領域５２０（拡散領域５２１）は、第１の条件のときの走査領域５３０を囲っている。
【０１３７】
実施形態１では、制御部３３は、第１の条件における上下方向（第２の方向）に対する走査角度範囲と比較して、第２の条件における上下方向（第２の方向）に対する走査角度範囲を拡大させている。一方、実施形態４では、上下方向（第２の方向）に対する走査角度範囲の拡大に加え、制御部３３は、第１の条件における左右方向（第１の方向）に対する走査角度範囲と比較して、第２の条件における左右方向（第１の方向）に対する走査角度範囲も拡大させている。
【０１３８】
具体的には、第２の条件のとき、駆動回路３２１が第４の駆動信号Ｖ４を発生させ、駆動回路３２２が第３の駆動信号Ｖ３を発生させる。これにより、第２の条件のとき、左右方向（第１方向）、上下方向（第２の方向）の両方向に対する走査角度範囲を拡大できる。なお、図１２では、透過領域５２０（拡散領域５２１）の内側と外側の両方にハーフミラー領域５１０が存在しているが、透過領域５２０（拡散領域５２１）の外側のハーフミラー領域はなくてもよい。
【０１３９】
従って、実施形態４に係るＨＭＤ１Ｃによれば、実施形態１での効果に加えて、下記の効果を得ることができる。すなわち、透過領域５２０（拡散領域５２１）が実施形態１と比較して拡げることができるので、観察者から被観察者に対して意思表示可能な範囲を拡大することができる。
＜実施形態５＞
次に、本発明の実施形態５について説明する。
図１３は、実施形態５に係る表示部６の概略構成を示す模式図である。
【０１４０】
以下、実施形態５について、前述した実施形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１３において、前述した実施形態１と同様の構成については、同一符号を付している。実施形態５のＨＭＤ１Ｄは、第２の条件のときに被観察者に対する画像を表示する点以外は、前述した実施形態１のＨＭＤ１と同様である。
【０１４１】
図１３は、第２の条件のときの表示部６と走査領域５３０の概略構成を示している。図１３に示すように、ハーフミラー領域５１０に「録画中」と表示している。
【０１４２】
従って、実施形態５に係るＨＭＤ１Ｄによれば、実施形態１での効果に加えて、下記の効果を得ることができる。すなわち、被観察者が、透過領域５２０（拡散領域５２１）から信号光が出射することの意味を知らない場合でも、「録画中」という表示を確認することにより、観察者は被観察者に対してより確実に意思表示することができる。なお、表示する画像は「録画中」に限定されない。
＜実施形態６＞
次に、本発明の実施形態６について説明する。
図１４は、実施形態６に係るＨＭＤの概略構成を示す模式図である。
【０１４３】
以下、実施形態５について、前述した実施形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１３において、前述した実施形態１と同様の構成については、同一符号を付している。実施形態５のＨＭＤ１Ｅは、ヘッドセット型のＨＭＤに適用した以外は、前述した実施形態１のＨＭＤ１と同様である。
【０１４４】
ＨＭＤ１Ｅは、観察者の頭部Ｈに装着される装着部２７と、装着部２７から延出する延出部２８とを有する。装着部２７には、信号生成部３が設けられている。また、延出部２８には、走査光出射部４および表示部６が取り付けられている。
【０１４５】
従って、実施形態６に係るＨＭＤ１Ｅによれば、第２の条件のとき、観察者から被観察者に対して意思表示することができる機能をもったＨＭＤ１Ｅを提供することができる。
【０１４６】
以上、本発明のＨＭＤについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のＨＭＤでは、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができ、また、他の任意の構成を付加することもできる。
【０１４７】
また、前述した実施形態では、透過領域５２０が透明基板６１である場合を例に説明したが、これに限定されず、ハーフミラー領域５１０の可視光における透過率よりも高い透過率を有していればよい。また、透過領域５２０が拡散領域５２１を有する場合、透過領域５２０の全領域が拡散領域５２１である必要は当然なく、透過領域５２０は部分的に拡散領域５２１でない領域を有していても良い。
【０１４８】
また、前述した実施形態では、走査角度範囲を変化させることにより、透過領域５２０（拡散領域５２１）を含む領域に信号光を走査させる場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、光スキャナー４２自体を動かす機構を設けても良い。つまり、第２の条件のとき、走査角度範囲を変化させる代わりに、光スキャナー４２自体を動かして走査位置を変化させることにより、透過領域５２０（拡散領域５２１）を含む領域に信号光を走査させてもよい。他の例としては、第２の条件のときに、プリズム等の光学部材を光路上に配置して光路変更させることにより、透過領域５２０（拡散領域５２１）を含む領域に信号光を走査させてもよい。
【０１４９】
また、前述した実施形態では、第２の条件のとき、制御部３３がハーフミラー領域５１０および透過領域５２０（拡散領域５２１）に信号光を走査させる場合を例に説明したが、これに限定されず、第２の条件のとき、制御部３３が透過領域５２０のみに信号光を走査させてもよい。
【０１５０】
また、前述した実施形態１では、駆動信号生成部３２が、第１の駆動信号Ｖ１、第２の駆動信号Ｖ２および第３の駆動信号Ｖ３を生成する場合を例に説明したが、これに限定されず、電圧などが異なる複数の駆動信号を使用条件に応じて生成してもよい。
【０１５１】
また、前述した実施形態では、拡散領域５２１の形成するために拡散膜を利用する場合を例に説明したが、これに限定されず、透過領域５２０を粗面加工することにより、拡散機能を持たせても良い。
【０１５２】
また、前述した実施形態では、使用条件により拡散領域５２１の拡散透過率が変化しない場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、第１の条件における拡散領域５２１の拡散透過率と比較して、第２の条件における拡散領域５２１の拡散透過率の方を高くしてもよい。これにより、第１の条件のとき、拡散領域５２１により拡散した外光が観察者の眼に入射する量を低減できるので、外光による視界不良を低減できる。拡散領域５２１の拡散透過率を変化させる方法としては、例えば、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）を用いることで実現できる。
【０１５３】
また、前述した実施形態では、信号光生成部３１はモダン部６３０に位置する場合を例に説明したが、これに限定されず、光スキャナー４２に信号光を導くことができればどこでもよい。例えば、ＨＭＤとは異なる携帯端末等から信号光を光ファイバー７で導いてもよい。
【０１５４】
また、前述した実施形態では、基部１１を揺動（往復回動）させる駆動手段がムービングマグネット型の電磁駆動方式を採用した場合を例に説明したが、かかる駆動手段は、これに限定されずムービングコイル型の電磁駆動方式であってもよいし、また、静電駆動方式、圧電駆動方式等の電磁駆動方式以外の駆動方式を採用するものであっても良い。
【０１５５】
また、前述した実施形態では、光スキャナー４２はいわゆるジンバル構造を有している場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、１軸の光スキャナーを用いても良い。
【０１５６】
また、前述した実施形態では、ＣＣＤカメラ７００がフレーム２に支持されている場合を例に説明したが、これに限定されず、ＣＣＤカメラ７００が制御部３３に電気的に接続されているか、または、無線によって通信可能となっていればどこでもよい。
【０１５７】
また、前述した実施形態では、撮像部がＣＣＤカメラ７００である場合を例に説明したが、これに限定されず、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）カメラ等でもよい。
【０１５８】
また、前述した実施形態では、右眼用および左眼用の虚像を形成する場合を例に説明したが、これに限定されず、右眼用または左眼用のいずれか一方の虚像を形成するように構成にしてもよい。
【０１５９】
また、前述した実施形態では、眼鏡型およびヘッドセット型のＨＭＤに本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明は、頭部Ｈに装着可能なＨＭＤであれば、これらに限定されず、例えば、ヘルメット型のＨＭＤにも適用可能である。
【符号の説明】
【０１６０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ…ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、２…フレーム、３…信号生成部、４…走査光出射部、５…移動機構、６…表示部、７…光ファイバー、８…眼幅調整機構、１１…基部、１２ａ，１２ｂ…軸部、１３…枠体部、１４ａ，１４ｂ…軸部、１５…支持部、１６…永久磁石、１７…コイル、１８…信号重畳部、２１…ノーズパッド部、２７…装着部、２８…延出部、３１…信号光生成部、３２…駆動信号生成部、３３…制御部、３４…レンズ、４１…ハウジング、４２…光スキャナー（走査部）、４３…レンズ（カップリングレンズ）、４４…集光位置調整機構、４５…レンズ（集光レンズ）、６１…透明基板、６２…回折格子、１１１…反射板、１６１…凹部、３１１Ｂ、３１１Ｇ、３１１Ｒ…光源、３１２Ｂ、３１２Ｇ、３１２Ｒ…駆動回路、３１３…光合成部、３１３ａ、３１３ｂ…ダイクロイックミラー、３２１、３２２…駆動回路、４４１…雄ネジ部材、４４２…雌ネジ部材、５１０…ハーフミラー領域、５２０…透過領域、５２１…拡散領域、５３０…走査領域、６１０…フロント部、６１１…リム部、６１２…ブリッジ部、６２０…テンプル部、６３０…モダン部、７００…撮像部としてのＣＣＤカメラ、ＥＡ…耳、ＥＹ…眼、ＦＰ１、ＦＰ２、ＦＰ３…結像点、Ｈ…頭部、ＮＳ…鼻、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…位置、Ｔ１…周期、Ｔ２…周期、Ｖ１…第１の駆動信号、Ｖ２…第２の駆動信号、Ｖ３…第３の駆動信号、θ…傾斜角。
【図１】
2014126753.tif 000003
【図２】
2014126753.tif 000004
【図３】
2014126753.tif 000005
【図４】
2014126753.tif 000006
【図５】
2014126753.tif 000007
【図６】
2014126753.tif 000008
【図７】
2014126753.tif 000009
【図８】
2014126753.tif 000010
【図９】
2014126753.tif 000011
【図１０】
2014126753.tif 000012
【図１１】
2014126753.tif 000013
【図１２】
2014126753.tif 000014
【図１３】
2014126753.tif 000015
【図１４】
2014126753.tif 000016