(57)【要約】【課題】装置を増大させることなく、光束を調整して装着者の眼の視線に応じて認識できる画像の範囲を変化させ、装着者の視線に応じた映像を認識させることができる虚像表示装置を提供すること。【解決手段】画像光ＰＬを例えば３ｍｍ以下の光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５で構成して、眼ＥＹの瞳に入射させて虚像による画像を形成し、画像光ＰＬを構成する各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５の主光線が交わる位置ＣＰを眼ＥＹの瞳の位置よりも網膜側の位置とすることで、各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５のうち網膜に到達する成分の範囲を眼の動きに合わせて変化させることが可能となる。これにより、装着者が特定の方向に視線を向けた場合に視線の変化に合わせて特定の方向からの画像光成分のみ眼ＥＹの網膜ＲＥに到達させるように画像光ＰＬを制御することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像光を所定の光束径で使用者の眼の瞳に入射させて虚像による画像を視認させる画像形成部を備え、
前記画像形成部は、眼の瞳に入射する前記画像光の各光束成分の主光線が交わる位置を、当該眼の瞳を配置すべき瞳予定位置よりも当該眼の網膜を配置すべき投影位置側の位置とする、虚像表示装置。
【請求項２】
前記画像形成部は、前記画像光の形成において、眼の瞳に入射する前記画像光の各光束成分の主光線が交わる位置を、前記瞳予定位置よりも前記投影位置側の位置であって眼の旋回中心に相当する中心予定位置までの間とする、請求項１に記載の虚像表示装置。
【請求項３】
前記画像形成部は、前記所定の光束径に関して、各画素に対応する各光束成分の径の大きさが眼の瞳孔の最大径より小さくなるように調整する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項４】
前記画像形成部は、前記所定の光束径に関して、各画素に対応する各光束成分の径の大きさが３ｍｍ以下となるように調整する、請求項１から３までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項５】
前記画像形成部は、装着時における眼の正面視方向を基準方向として、前記正面視方向に対して所定の角度範囲で前記画像光を射出することで前記瞳予定位置へ入射させ、前記画像光の成分として、眼の姿勢に対応する入射開口の配置に応じて眼の網膜の位置に相当する前記投影位置に到達する角度範囲の成分と到達しない角度範囲の成分とを含ませるものとしている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項６】
前記画像形成部は、装着時における眼の正面視方向に相当する第１の視線方向に眼が向いているときに前記投影位置に到達する角度範囲の光を射出する第１表示領域と、当該正面視方向以外の方向である第２の視線方向に眼が向いているときに前記投影位置に到達する角度範囲の光を射出する第２表示領域とを有し、前記第１及び第２表示領域のうち、少なくとも一方の領域において、前記画像光による虚像を視認させる、請求項１から５までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項７】
前記画像形成部は、前記第２表示領域において、前記第１の視線方向に眼が向いているときに前記投影位置に到達しない角度範囲の光を射出する、請求項６に記載の虚像表示装置。
【請求項８】
前記画像形成部において、前記第１表示領域は、前記第１の視線方向を０°として、前記第１の視線方向から視野角±１０°以下で形成される、請求項６及び７のいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項９】
装着者からの指示を受け付ける入力受付部と、
前記入力受付部からの指示に従って、前記画像形成部の前記第１表示領域と前記第２表示領域とのうち少なくとも一方の領域における画像形成の有無を選択可能にする表示選択部と、をさらに備える、請求項６から８までのいずれか一項に記載の虚像表示装置。
【請求項１０】
前記表示選択部は、特定の信号が入力された場合に、前記入力受付部で受け付けた指示に関わらず、優先的に前記特定の信号に従った表示画像に切り替える、請求項９に記載の虚像表示装置。
【請求項１１】
画像光を所定の光束径で眼の瞳に入射させて虚像を視認させる画像形成部を備え、
前記画像形成部は、装着時において眼の視線を特定の方向に向けたときにのみ眼の網膜に相当する位置に到達する角度で射出される成分を含むように前記画像光を視認させる、虚像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部に装着して使用するヘッドマウントディスプレイ等の虚像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヘッドマウントディスプレイのように、虚像の形成及び観察を可能にする虚像表示装置として、例えば、画像光を走査させて眼の網膜に画像を投影する走査型の画像表示装置（網膜投影ディスプレイ装置）であって、眼の動きに追従して操作方向を変化させることで、常に映像や文字情報を見ることを可能にするものが提案されている（特許文献１参照）。また、走査型の画像表示装置であって、光路中に回折光学素子を配置して、特定の方向に関して他の方向よりも発散角を広げるように光束を調整することで、光源からの光の損失を少なくするものも提案されている（特許文献２参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１のように、眼の動きに常に追従して映像を提供するものであると、例えば一時的に映像を見ないように眼を逸らしても映像が眼の動きに合わせてついてきてしまい、煩わしいと感じる場合があり得る。また、特許文献２のように、光路中に回折光学素子や回折光学素子の後段に他の光学系を配置する場合、眼前が大型化し、重量も増大する可能性がある。また、この場合、例えば虚像を形成する画像光と外界からの光である外界光とを重畳させるためにシースルーにすることが困難となる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２２５５０号公報
【特許文献２】特開２００７−１９９２５１号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、装置を増大させることなく、光束を調整して使用者である装着者の眼の視線に応じて認識できる画像の範囲を変化させ、使用者の視線に応じた映像を認識させることができる虚像表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の虚像表示装置は、（ａ）画像光を所定の光束径で使用者の眼の瞳に入射させて虚像による画像を視認させる画像形成部を備え、（ｂ）画像形成部が、眼の瞳に入射する画像光の各光束成分の主光線が交わる位置を、当該眼の瞳を配置すべき瞳予定位置よりも当該眼の網膜を配置すべき投影位置側の位置とする。
【０００７】
上記虚像表示装置では、画像形成部において虚像による画像を形成するに際して、画像光の光束径や集光位置（収束位置）を調整することにより、装着時において使用者（装着者）の眼の網膜に到達することのできる画像光の範囲つまり表示範囲を、眼の視線に応じて変化させることができる。特に、画像光の各光束成分の集光位置を、装着時において眼の瞳の位置となるべき瞳予定位置よりも網膜を配置すべき投影位置側の位置とするすなわち網膜側の位置とすることで、画像光が眼の瞳孔を通過する際に一極集中しないようにできるので、各光束成分のうち網膜に到達する成分の範囲を眼の動きに合わせて変化させることが可能となる。これにより、例えば、使用者が特定の映像を見るために視線を特定の方向に向けた場合に視線の変化に合わせて特定の方向やその近傍の方向に対応する画像光成分のみを眼の網膜に到達させるように画像光を制御することができ、使用者の視線（意思）に応じた映像を提供するとともに、使用者が視線を逸らせた映像すなわち他の不要な映像については、観察の邪魔をしないように視界から除外することが可能になる。
【０００８】
本発明の具体的な側面では、画像形成部は、画像光の形成において、眼の瞳に入射する画像光の各光束成分の主光線が交わる位置を、瞳予定位置よりも上記投影位置側の位置であって眼の旋回中心に相当する中心予定位置までの間とする。この場合、使用者の視界に入るか否かを変化させる範囲を視線の動きに応じて適したものにできる。さらに、瞳内への画像光の効率的な取込みが可能になる。
【０００９】
本発明の別の側面では、画像形成部は、所定の光束径に関して、各画素に対応する各光束成分の径の大きさが眼の瞳孔の最大径より小さくなるように調整する。この場合、各画素に対応する各光束成分を十分細いものとすることで、映像を見せるか否かについての視線に応じた選択をより的確に行うことができる。
【００１０】
本発明のさらに別の側面では、画像形成部は、所定の光束径に関して、各画素に対応する各光束成分の径の大きさが３ｍｍ以下となるように調整する。この場合、各光束成分の径を一般的な眼の瞳孔の最大径より小さいものにできる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、画像形成部は、装着時における眼の正面視方向を基準方向として、正面視方向に対して所定の角度範囲で画像光を射出することで瞳予定位置へ入射させ、画像光の成分として、眼の姿勢に対応する入射開口の配置に応じて眼の網膜の位置に相当する上記投影位置に到達する角度範囲の成分と到達しない角度範囲の成分とを含ませるものとしている。この場合、使用者が正面視方向に向いた場合とそれ以外の方向に向いた場合とで、異なる映像を提供することが可能になる。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、画像形成部は、装着時における眼の正面視方向に相当する第１の視線方向に眼が向いているときに上記投影位置に到達する角度範囲の光を射出する第１表示領域と、当該正面視方向以外の方向である第２の視線方向に眼が向いているときに投影位置に到達する角度範囲の光を射出する第２表示領域とを有し、第１及び第２表示領域のうち、少なくとも一方の領域において、画像光による虚像を視認させる。ここで、視線方向とは、入射開口と上記投影位置の中心とが配列される方向を意味する。この場合、使用者が第１の視線方向に視線を向けている場合と第２の視線方向に視線を向けている場合との少なくとも一方の場合において個別の映像を提供することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、画像形成部は、第２表示領域において、第１の視線方向に眼が向いているときに投影位置に到達しない角度範囲の光を射出する。この場合、例えば第２表示領域において形成される映像については、使用者が第１の視線方向に眼を向けている場合には認識されず、第２の視線方向に眼を向けて初めて認識されるものとなる。
【００１４】
本発明のさらに別の側面では、画像形成部において、第１表示領域は、第１の視線方向を０°として、第１の視線方向から視野角±１０°以下で形成される。この場合、基準方向（第１の視線方向）を視野角０°の正面方向として視野角±１０°以下の範囲に第１表示領域を形成することで、第１表示領域に表示される映像を使用者により的確に捉えさせることができる。より具体的には、視野角±１０°以下とすることで、例えば第１表示領域に文字情報を表示させた場合に、使用者は、視線を動かすことなく文字情報を読み取ることができる。
【００１５】
本発明のさらに別の側面では、虚像表示装置は、使用者からの指示を受け付ける入力受付部と、入力受付部からの指示に従って、画像形成部の第１表示領域と第２表示領域とのうち少なくとも一方の領域における画像形成の有無を選択可能にする表示選択部と、をさらに備える。この場合、例えば使用者からの指示を入力受付部で受け付けて当該指示に従って第１表示領域に映像等を映し出すことができる。つまり、使用者の意思を反映して映像の選択をすることができる。
【００１６】
本発明のさらに別の側面では、表示選択部は、特定の信号が入力された場合に、入力受付部で受け付けた指示に関わらず、優先的に特定の信号に従った表示画像に切り替える。この場合、例えば危険が迫っていることを知らせるといった緊急情報等を、他の映像情報に優先して表示することができる。
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の第２の虚像表示装置は、（ａ）画像光を所定の光束径で眼の瞳に入射させて虚像を視認させる画像形成部を備え、（ｂ）画像形成部は、装着時において眼の視線を特定の方向に向けたときにのみ眼の網膜に相当する位置に到達する角度で射出される成分を含むように画像光を視認させる。
【００１８】
上記虚像表示装置では、眼の視線を特定の方向に向けたときにのみ認識される映像を提供することが可能となるので、使用者の視線（意思）に応じた映像を提供するとともに、使用者が視線を逸らせた映像すなわち他の不要な映像については、観察の邪魔をしないように視界から除外することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る虚像表示装置を示す図である。
【図２】虚像表示装置を装着した状態を模式的に示す正面図である。
【図３】（Ａ）は、光射出装置の構造の一例について説明するための図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す光射出装置を別方向から見た図である。
【図４】虚像表示装置の制御部の構造を説明するブロック図である。
【図５】（Ａ）は、装着者（使用者）が正面を向いている場合の眼への光束の入射の様子を示す図であり、（Ｂ）は、装着者に認識される範囲とされない範囲とを概念的に示す図である。
【図６】（Ａ）は、装着者が周辺側を向いている場合の眼への光束の入射の様子を示す図であり、（Ｂ）は、装着者に認識される範囲とされない範囲とを概念的に示す図である。
【図７】（Ａ）は、装着者が正面を向いている場合の眼への光束の入射の様子を示す比較例の図であり、（Ｂ）は、装着者が周辺側を向いている場合の眼への光束の入射の様子を示す比較例の図である。
【図８】別の比較例の眼への光束の入射の様子を示す図である。
【図９】（Ａ）は、人間の眼の焦点深度について示すグラフであり、（Ｂ）は、でフォーカス量に対するディオプターについて示すグラフである。
【図１０】（Ａ）は、変形例の虚像表示装置において、装着者が正面を向いている場合に見える状況を示す図であり、（Ｂ）は、装着者が視線を外側に逸らした場合に見える状況を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る虚像表示装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る虚像表示装置について詳細に説明する。
【００２１】
図１に示す実施形態の虚像表示装置１００は、眼鏡のような外観を有するヘッドマウントディスプレイであり、この虚像表示装置１００を装着した観察者となるべき装着者（使用者）に対して虚像による画像光を認識させることができるとともに、虚像表示装置１００の使用者である装着者に外界像をシースルーで観察させることができる。図１では、装着者が虚像表示装置１００を装着した状態を一部拡大して示しており、虚像表示装置１００は一部省略したものとなっている。具体的には、第１表示装置１００Ａは、虚像表示装置１００のうち右眼側の虚像を形成する部分である。なお、例えば図２に模式的に示すように、虚像表示装置１００は、右眼側の第１表示装置１００Ａと左眼側の第２表示装置１００Ｂとを一対とするものであるが、第２表示装置１００Ｂは、第１表示装置１００Ａと同様の構造を有し左右を反転させただけであるので、詳しい説明を省略する。なお、第１表示装置１００Ａは、単独でも虚像表示装置として機能する。
【００２２】
ここで、図１等に示す状態において、装着者にとって真正面の方向が光軸ＯＡの方向であり、光軸ＯＡが虚像表示装置１００側から装着者側に向かう方向を＋Ｘ方向とし、装着者にとっての上下方向を±Ｙ方向とし、左右方向を±Ｚ方向とする。
【００２３】
以下、第１表示装置１００Ａの構造の一例について説明することで、虚像表示装置１００の構造の一例を説明する。図１に示すように、第１表示装置１００Ａは、信号光を形成するとともに当該信号光を走査光ＳＬとして射出するための光射出装置１０と、光射出装置１０からの走査光ＳＬを受けて画像光ＰＬを形成する被照射部材である虚像形成部２０とを備える。光射出装置１０は、装着者の鼻ＮＳ周辺に配置され、虚像形成部２０は、光射出装置１０の前方側（−Ｘ側）において装着者の眼ＥＹの前方を覆うように配置されている。
【００２４】
なお、図２において、虚像表示装置１００を装着した状態を正面から見た様子を模式的に示すように、光射出装置１０は、フレームＦＬから延びる支持体ＳＳによって支持されることで、上述したような鼻ＮＳ周辺であって虚像形成部２０よりも＋Ｘ側の位置に配置されている。なお、図示の例では、虚像表示装置１００は、フレームＦＬの中央部から延びて虚像形成部２０を側方から支持する支柱部ＰＰを有し、支柱部ＰＰの先端側には、装着時に虚像表示装置１００を鼻ＮＳで支持可能にするための鼻パッド部ＮＰを有している。ここでは、光射出装置１０と虚像形成部２０とを合わせて画像形成部ＩＰとする。画像形成部ＩＰは、光射出装置１０と虚像形成部２０とで構成されることにより、画像光を所定の光束径で眼の瞳に入射させて虚像による画像を視認させものとなっている。
【００２５】
光射出装置１０は、図３（Ａ）及び３（Ｂ）に示すように、信号光形成部である信号光変調部１１と、走査光学系１２と、駆動制御回路１３とを有する。なお、図３（Ａ）に示すように、虚像表示装置１００は、画像形成の制御を行うための制御部５０を備える。制御部５０は、ケーブルＣＢを介して光射出装置１０に接続されている。制御部５０について詳しくは後述する。
【００２６】
光射出装置１０は、制御部５０からの各種信号のうち、画像信号に従って画像形成のための光射出を行うことで、虚像を形成するための光を生成する。光射出装置１０のうち、駆動制御回路１３は、制御部５０から送信される画像信号や駆動信号に応じて、光射出装置１０の駆動制御を行う。すなわち、駆動制御回路１３は、各種信号に従って、信号光変調部１１と走査光学系１２とを同期して駆動させるための制御回路である。
【００２７】
以下、光射出装置１０の構成及び動作の詳細について説明する。信号光変調部１１は、合成光形成部１１ａと、コリメートレンズＭＬとを有する。合成光形成部１１ａは、画像光ＰＬ（図１参照）となるべき信号光ＧＬである合成光を形成する。このため、合成光形成部１１ａは、赤（Ｒ光）、緑（Ｇ光）、及び青（Ｂ光）の各色光を発生させる色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂと、色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを経た各色光を合成するための第１及び第２ダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２とを有する。コリメートレンズＭＬは、合成光形成部１１ａから射出された合成光である信号光ＧＬの光束状態を調整することで変調して走査光学系１２に向けて射出するレンズであり、例えば信号光ＧＬを略平行化させる。また、走査光学系１２は、コリメートレンズＭＬを経た信号光ＧＬを虚像形成部２０において２次元走査させるスキャン部であるＭＥＭＳミラー部１２ｂを有する。
【００２８】
光射出装置１０のうち、信号光変調部１１において、各色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、ダイオードレーザ光源又はＬＥＤ光源であり、赤色光源１１ｒは、赤色光を発生させる特定波長帯域の光を射出し、緑色光源１１ｇは、緑色光を発生させる特定波長帯域の光を射出し、青色光源１１ｂは、青色光を発生させる特定波長帯域の光を射出する。なお、各色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、例えば各色のＬＥＤ発光素子で構成されている。各色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂは、第１ダイクロイックミラーＤＭ１又は第２ダイクロイックミラーＤＭ２の方向に向かうように光束の方向を調整して各色光を射出する。
【００２９】
第１ダイクロイックミラーＤＭ１は、赤色光を発生させる特定波長帯域にある光を透過させるとともに他の特定波長帯域にある光を反射し、第２ダイクロイックミラーＤＭ２は、赤色光及び緑色光を発生させる特定波長帯域にある光を透過させるとともに他の特定波長帯域にある光を反射する。これにより、赤色光、緑色光、及び青色光の３色の色光を合成した合成光がカラー画像を構成する信号光ＧＬとして形成される。なお、図示の場合、各色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂの位置をそれぞれ調整して、合成される３色の色光の光路長が等しくなるようにしている。すなわち各色光は、等価な位置となっている。また、光束の形状に応じて第１ダイクロイックミラーＤＭ１に対する第２ダイクロイックミラーＤＭ２の大きさも調整されている。
【００３０】
以上のような構成の合成光形成部１１ａで合成光形成を行う場合、赤（Ｒ光）、緑（Ｇ光）、及び青（Ｂ光）の色ごとに対応した色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂを用いるので、光の利用効率を高いものとなる。
【００３１】
コリメートレンズＭＬは、合成光形成部１１ａで形成された合成光である信号光ＧＬの発散角を調整し、例えば光束を若干集光ぎみにさせた略平行の状態にして走査光学系１２のうちスキャン部であるＭＥＭＳミラー部１２ｂに向けて射出する。
【００３２】
図３（Ｂ）に示すように、走査光学系１２は、ＭＥＭＳミラー部１２ｂと、周辺部材１２ｃとを有する。ＭＥＭＳミラー部１２ｂは、コリメートレンズＭＬを経た信号光ＧＬを走査光ＳＬとして用いることで被照射部材である虚像形成部２０（図１参照）の被照射領域上に照射することで、虚像としての画像を視認させることを可能にする。つまり、ＭＥＭＳミラー部１２ｂは、走査光学系１２の中核部分である。周辺部材１２ｃは、ＭＥＭＳミラー部１２ｂを周辺から取り囲んでＭＥＭＳミラー部１２ｂを収納する孔ＨＬを形成する。言い換えると、ＭＥＭＳミラー部１２ｂは、走査光学系１２の中央部に設けた矩形の孔ＨＬに収められている。ＭＥＭＳミラー部１２ｂは、任意の方向に傾斜可能となっている。
【００３３】
以下、ＭＥＭＳミラー部１２ｂについて詳しく説明する。ＭＥＭＳミラー部１２ｂは、信号光変調部１１で形成された合成光である信号光ＧＬを虚像形成部２０（図１参照）において２次元走査させて虚像形成部２０（図１参照）を照射する走査光ＳＬとして射出するスキャン部である。ＭＥＭＳミラー部１２ｂは、２次元走査を可能とするために、一軸方向について回転可能なＭＥＭＳミラー本体部１２ｘと、ＭＥＭＳミラー本体部１２ｘを囲む枠であるとともに当該一軸方向に垂直な軸方向について回転可能なミラー枠体１２ｙとで構成されている。まず、ＭＥＭＳミラー本体部１２ｘは、ミラー枠体１２ｙに接続する一対の第１軸ＳＨ１を有し、第１軸ＳＨ１のまわりに回転可能となっている。また、ミラー枠体１２ｙは、ＭＥＭＳミラー部１２ｂの周辺部材１２ｃに接続する一対の第２軸ＳＨ２を有し、第２軸ＳＨ２のまわりに回転可能となっている。第１軸ＳＨ１の軸方向と第２軸ＳＨ２の軸方向とが互いに垂直であることにより、ＭＥＭＳミラー部１２ｂは、ＭＥＭＳミラー本体部１２ｘを互いに垂直な２軸方向について回転可能としている。以上により、ＭＥＭＳミラー部１２ｂは、任意の方向に傾斜可能であり、射出するビームである走査光ＳＬの２次元走査を可能にしている。つまり、ＭＥＭＳミラー部１２ｂは、走査光ＳＬを虚像形成部２０に向けて照射させるＭＥＭＳスキャナーである。
【００３４】
なお、ＭＥＭＳミラー部１２ｂの光射出側において、光束の発散角を調整するためのリレーレンズを配置することが可能である。
【００３５】
図１に戻って、虚像形成部２０は、樹脂製の透明基板上に半透過反射膜を有して構成される透明基材である。つまり、虚像形成部２０は、ハーフミラーである。虚像形成部２０は、フレームＦＬに組み付けられており、装着者の眼ＥＹの前方であって光射出装置１０よりも装着者に対して遠方側に位置するように配置されている。言い換えると、光軸ＯＡに沿った方向に関して装着者の眼ＥＹと虚像形成部２０との間に光射出装置１０が配置されている。虚像形成部２０は、装着者の眼ＥＹを前方から覆うのに十分な大きさを有しており、光射出装置１０の走査光学系１２から−Ｘ方向に傾いて照射された走査光ＳＬを受け、これを反射することで虚像を形成し、装着者に認識させるものとなっている。この際、虚像形成部２０は、虚像表示装置１００の外観に応じたものとなっており、図１の例では、フレームＦＬに合わせて曲がった形状を有している。
【００３６】
また、ハーフミラーである虚像形成部２０は、厚さの略均一な板状の部材であり、上記のようにして虚像を形成するだけでなく、外界光ＯＬを通過させるものとなっている。つまり、装着者の眼ＥＹには、虚像のみならず、外界からの光も入ることになり、虚像表示装置１００は、シースルーの構成となっている。
【００３７】
以下、図４を参照して、制御部５０の構造を説明する。制御部５０は、動作を統括的に制御する主制御回路５１と、例えばビデオ信号等の外部から入力される画像信号に基づいて画像処理を行う画像処理部５２と、装着者（オペレーター）からの指令等の外部信号を受け付ける入力受付部６０と、アイコン等の固定的な内容の映像に関する各種データを保存する内部メモリー８０とを備える。なお、制御部５０は、例えば図２に示すフレームＦＬや支持体ＳＳ等の内部にケーブルＣＢを収納し、このケーブルＣＢを延長することによって、例えば耳ＥＡ（図１参照）の裏側や装着者が各種操作を行うための操作パネル（不図示）の内部といった視界を妨げたり眼前の重量を増大させたりすることのない位置に配置されている。
【００３８】
画像処理部５２は、例えば外部から入力された入力信号に基づいて画像や音声に関する各種信号を作成し、ケーブルＣＢを介して光射出装置１０に送信する。つまり、画像や音声に関する各種信号は、画像処理部５２から光射出装置１０の駆動制御回路１３（図３参照）に伝達される。画像処理部５２は、表示選択部５２ａを備える。表示選択部５２ａは、表示すべき画像の内容について各種選択する処理を行う。表示選択部５２ａにより、例えば表示可能な領域のうち中心側と周辺側とでどこの表示をオンとし、オフとするかといった表示範囲の選択が可能となっている。
【００３９】
入力受付部６０は、不図示の操作パネル等に相当する入力操作部７０を介して、装着者（オペレーター）からの外部信号を受け付ける。
【００４０】
内部メモリー８０は、投影される画像の内容のうち、アイコンや日付、時計等の固定的な内容の映像に関する各種データを格納している。
【００４１】
主制御回路５１は、動作の統括的な制御の１つとして、例えば入力受付部６０で受け付けた信号に応じた各種処理を行うが、例えば各種信号のうち画像処理に関する信号を認識すると、画像処理部５２へ伝達する。また、主制御回路５１は、必要に応じて、各画像処理部５２から送信される画像信号となるべき情報のうち、内部メモリー８０に各種データに格納されているものを適宜読み出して画像処理部５２へ伝達する。
【００４２】
本実施形態では、以上のような構成において、画像形成部ＩＰ（図２参照）すなわち光射出装置１０と虚像形成部２０とによって画像光ＰＬを形成するに際して、各光束成分の光束径や集光位置（収束位置）、入射角度を調整し、眼ＥＹの瞳に入射させることで、眼ＥＹの視線を特定の方向に向けたときにのみ認識される映像を提供することを可能にしている。
【００４３】
以下、図５（Ａ）等を参照して、画像光ＰＬを構成する各光束成分の状態、より詳しくは各光束成分の光束径や集光位置、入射角度の状態等について説明する。また、各光束成分と眼の配置位置との関係について説明する。図５（Ａ）の状態では、装着者が正面を見ている、すなわち−Ｘ方向に視線があり、眼ＥＹの視線の中心軸ＥＥ１が光軸ＯＡと一致した状態となっている。以下、上記のように基準方向である正面方向にある視線方向を第１の視線方向とし、例えば図６（Ａ）に示すように、第１の視線方向以外にあるすなわち中心軸ＥＥ２が光軸ＯＡに対して傾斜している状態となっている場合の視線方向を第２の視線方向とする。
【００４４】
図５（Ａ）は、装着者が正面を向いている場合すなわち装着者が第１の視線方向に眼ＥＹを向けている場合の眼ＥＹへの光束の入射の様子を示している。つまり、図５（Ａ）の状態では、装着者が正面を見たままで視線移動が無い場合の眼ＥＹと各画素の入射光束との関係を示している。また、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態において、装着者に認識される映像の範囲と認識されない映像の範囲とを概念的に示している。ここでは、図示のように、画像光ＰＬを構成する各光束成分（部分光束）の例として、中心成分として光軸ＯＡに沿って入射する部分光束を光束成分ＰＬ１とし、光束成分ＰＬ１の近傍の比較的入射角度の小さい部分光束であって、装着者から見て右側（−Ｚ側）から入射するものを光束成分ＰＬ２とし、左側（＋Ｚ側）から入射するものを光束成分ＰＬ３とする。また、周辺側の比較的入射角度の大きい部分光束であって、右側（−Ｚ側）から入射するものを光束成分ＰＬ４とし、左側（＋Ｚ側）から入射するものを光束成分ＰＬ５とする。ここでは、各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５は、形成される映像の１画素にそれぞれ対応するものとなっているものとする。
【００４５】
なお、図５（Ａ）に示すように、眼ＥＹは、瞳（虹彩）ＩＲや、網膜ＲＥのほか、角膜やガラス体、水晶体等を有しており、瞳ＩＲの中央に瞳孔ＰＵが形成されている。ここでは、各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５の径の大きさは、３ｍｍ以下となっているものとする。なお、３ｍｍ以下とすることで、各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５の径は、一般的な人の眼ＥＹの瞳孔ＰＵの最大径より小さいものとなる。径の大きさを瞳孔ＰＵの最大径より小さいものとする、すなわち各画素に対応する各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５を十分細いものとすることで、映像を見せるか否かについての視線に応じた選択をより的確に行うことができる。
【００４６】
各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５は、眼ＥＹに対して瞳孔ＰＵを通過できる角度で入射するか否かによって網膜ＲＥに達するか否か、すなわち装着者に映像として認識されるか否かが決定することになる。
【００４７】
ここで、画像光ＰＬを構成する各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５等の光束成分について、これらの主光線が交わる位置ＣＰは、眼ＥＹの瞳ＩＲに入射に際して最も狭い範囲に集中する位置となっている。すなわち、主光線が交わる位置ＣＰは、画像光ＰＬの集光位置であり、収束位置であるとも言える。本実施形態では、この主光線が交わる位置ＣＰが、瞳ＩＲのある瞳位置ＰＳではなく、瞳位置ＰＳよりも網膜ＲＥに近い側（光路下流側）の位置であって、眼の旋回（回転或いは回動）の中心位置ＣＣまでの間にあるものとしている。この場合、画像光ＰＬの各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５は、瞳ＩＲの位置において、一極集中していない状態となっているため、瞳ＩＲの瞳孔ＰＵを通過できる成分と、瞳ＩＲに遮蔽されて瞳孔ＰＵを通過できない成分とが存在し、装着者の視線方向によって見える範囲が変化することになる。
【００４８】
以上について見方を変えて、眼ＥＹを所定の位置に配置することを想定して組み立てられる虚像表示装置１００（図１等参照）の構造として捉えてみる。まず、虚像表示装置１００は、図５（Ａ）に示すように、眼ＥＹの瞳ＩＲを配置すべき位置を瞳予定位置ＰＳａ（瞳位置ＰＳに相当）と想定し、眼ＥＹの中心となるべき位置を眼の中心予定位置ＣＣａ（中心位置ＣＣに相当）と想定し、網膜ＲＥを配置すべき位置すなわち像を結ぶ位置を投影位置ＲＥａと想定する。この場合、虚像表示装置１００は、瞳予定位置ＰＳａよりも投影位置ＲＥａ側であって中心予定位置ＣＣａまでの間の位置において、言い換えると、図中の瞳予定位置ＰＳａよりも下流側の位置ＱＱの範囲内において、画像光ＰＬの主光線が交わる位置ＣＰを配置させるように画像光ＰＬを形成させる構造になっている。
【００４９】
また、瞳予定位置ＰＳａにおいて、瞳ＩＲの瞳孔ＰＵで定まる視界の範囲すなわち眼ＥＹの姿勢に対応するものとして入射開口ＯＰの配置を想定した場合、虚像表示装置１００は、入射開口ＯＰ及び投影位置ＲＥａの配置等に対応して、画像光ＰＬの各光束成分を制御することで、画像光ＰＬの成分として網膜ＲＥに到達する角度範囲の成分と到達しない角度範囲の成分との範囲を眼ＥＹの姿勢に応じて含ませるように調整することが可能となる。この場合、装着時の第１の視線方向や第２の視線方向等の視線方向は、入射開口ＯＰと投影位置ＲＥａの中心とが配列される方向を意味することになる。
【００５０】
なお、画像光ＰＬの光束径や入射角度の制御について具体的には、虚像表示装置１００のうち、光を射出する光射出装置１０と光を反射する虚像形成部２０とで構成される画像形成部ＩＰでの画像形成においてなされることになる。
【００５１】
なお、上記のような調整を可能とするための前提として、虚像表示装置１００に対する相対的な装着者の眼ＥＹの位置をある程度の精度で合せる必要がある。眼ＥＹの位置には個人差があるため、装着時に位置調整を可能とすべく、虚像表示装置１００は、眼幅調整部や虚像形成部２０に対する眼の高さや距離を調整する部材を有しているものとしてもよい。
【００５２】
以下、図示の場合の画像光ＰＬの詳細について説明する。まず、図５（Ａ）の状態にある場合、光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５のうち、瞳孔ＰＵを通過して網膜ＲＥに達して装着者に認識されるのは、中央側に位置する光束成分ＰＬ１〜ＰＬ３までとなるように調整されている。言い換えると、周辺側に位置する光束成分ＰＬ４，ＰＬ５は、瞳ＩＲで遮蔽されてしまい、網膜ＲＥに達することができず、認識されないものとなるように調整されている。この場合、図５（Ｂ）に概念的に示すように、表示領域全体ＵＵのうち、中央側の範囲（図中白地部分）にある画像のみが認識され、周辺側に位置する範囲（図中梨地部分）にある画像は認識されないことになる。以下、認識される範囲（図中白地部分）を第１領域Ｕ１とし、認識されない範囲（図中梨地部分）を第２領域Ｕ２とする。図５（Ａ）の状態にある場合、中央側の狭い画角の領域の画像は眼ＥＹに入射して映像として見ることができる。一方で、大きな画角の領域の画像すなわち周囲の映像は、瞳孔ＰＵに遮蔽されてしまう（けられる）ため、網膜ＲＥまで届かず、この部分は映像として見えないことになる。なお、図５（Ｂ）において、表示領域全体ＵＵのうち、中央側の領域を第１表示領域Ｐ１とし、左右の周辺側の領域を第２表示領域Ｐ２とする。つまり、基準方向である第１の視線方向（正面方向）に眼ＥＹが向いているときに見える範囲が第１表示領域Ｐ１となり、第２の視線方向に眼ＥＹを向けることで初めて見える範囲（第１の視線方向に眼ＥＹが向いているときに網膜ＲＥに到達しない角度範囲）が第２表示領域Ｐ２となる。図５（Ａ）の場合、第１表示領域Ｐ１が第１領域Ｕ１とほぼ一致し、第２表示領域Ｐ２が第２領域Ｕ２とほぼ一致することになる。
【００５３】
また、ここでは、一例として、中央側である第１表示領域Ｐ１は、第１の視線方向を０°として視野角±１０°以下で形成されるように画像光ＰＬが調整されているものとする。この場合、装着者は、基準方向である第１の視線方向（Ｘ方向）から見た場合に、第１表示領域Ｐ１に表示される映像をより的確に捉えることができる。より具体的には、視野角±１０°以下の比較的限られた範囲とすることで、例えば第１表示領域Ｐ１に文字情報を表示させた場合に、装着者は、第１表示領域Ｐ１の範囲内の隅々までに亘って文字情報が表示された場合であっても、視線を動かすことなくそのままの姿勢の状態で、これらの情報を的確に読み取ることができる。
【００５４】
以上のように図５（Ａ）に示すように正面方向を見ている場合には、第１表示領域Ｐ１に投影される映像のみが認識され、第２表示領域Ｐ２に投影される映像は認識されないことになるが、装着者が視線を変えるすなわち眼ＥＹの向く方向が変わると映像を認識できる範囲は変化することになる。つまり、視線を移動した方向の映像が瞳孔ＰＵ内に入ることになるため、正面を見ているときは見えなかった映像が現れることになる。
【００５５】
図６（Ａ）は、装着者が第１の視線方向以外の方向である第２の視線方向に眼ＥＹを向けている場合の一例として、装着者が左右方向（Ｚ方向）についての周辺側のうち右側（−Ｚ側）を向いている場合の眼ＥＹへの光束の入射の様子を示す図である。言い換えると、図６（Ａ）は、図５（Ａ）の状態から装着者が視線移動して周辺側を見ている場合の眼ＥＹと各画素の入射光束との関係を示している。また、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の状態において、装着者に認識される映像の範囲と認識されない映像の範囲とを概念的に示す図である。図６（Ａ）に示すように、この場合、中央側に位置する光束成分ＰＬ１〜ＰＬ３のうち、光束成分ＰＬ１〜ＰＬ２までが認識され、周辺側に位置する光束成分のうち右側（−Ｚ側）の光束成分ＰＬ４が認識され、中央側の光束成分ＰＬ３や周辺側光束成分ＰＬ５は、瞳ＩＲで遮蔽されてしまい、網膜ＲＥに達することができず、認識されないものとなるように調整されている。これを、図６（Ｂ）で見ると、左右二つに分かれている第２表示領域Ｐ２のうち右側（−Ｚ側）に位置する部分領域Ｐ２ａと、第１表示領域Ｐ１のうち右側略半分の領域の映像のみが、装着者に認識される第１領域Ｕ１（図中白地部分）となり、第２表示領域Ｐ２のうち左側（＋Ｚ側）に位置する部分領域Ｐ２ｂや第１表示領域Ｐ１のうち左側略半分の領域の映像は、装着者に認識されない第２領域Ｕ２（図中梨地部分）になる。逆に、装着者が左右方向（Ｚ方向）についての周辺側のうち左側（＋Ｚ側）を向いている場合、部分領域Ｐ２ｂや第１表示領域Ｐ１のうち左側略半分の領域の映像のみが認識されることになる。
【００５６】
以上のように、本実施形態の場合、図５（Ａ）に示す正面方向（第１の視線方向）を装着者が見ている状態と、図６（Ａ）に示す周辺側の方向（第２の視線方向）を装着者が見ている状態とで、見える画像の範囲を異なるものとすることができる。従って、見せる内容を領域ごとに変えることで、視線の方向に応じて異なる映像を提供することが可能になる。つまり、視線移動によって、見たい映像を見ることができ、視線方向と反対の言わば注目しない映像は欠けるものとなる。
【００５７】
図７（Ａ）及び７（Ｂ）は、比較例の１つを示す図であり、主光線が交わる位置ＣＰが上述した本実施形態の場合と異なり、瞳ＩＲの位置付近にある場合の見え方を示している。この場合、図７（Ａ）に示すように、装着者が正面方向（第１の視線方向）を見ている場合には、画像光ＰＬを構成する光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５の全てが網膜ＲＥに達することになる、すなわち表示領域全体が認識されるものとなる。しかしながら、図７（Ｂ）に示すように、装着者がある角度以上視野を移動させ、正面以外の方向（第２の視線方向）に眼ＥＹを向けると、光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５の全てが瞳ＩＲに遮蔽されてしまい、全ての画像が欠けてしまうことになる。つまり、見たい方向の映像も欠けてしまうことになる。本実施形態では、上述のように、主光線が交わる位置ＣＰを瞳ＩＲの位置よりも眼ＥＹ（眼球）の奥側にあることで比較例のような事態となることなく、視線の変化に応じて認識される範囲を変化させることができる。
【００５８】
また、図８に示すように、各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５の光束径を大きくすることも考えられる。例えば光束径を瞳孔ＰＵよりも十分大きくすることで、映像が欠けることを抑制可能になるが、その反面、視線を逸らしても見たくない画像までが視界に入ったままとなってしまう可能性が高まる。本実施形態では、上述のように、例えば各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５の光束径を３ｍｍ以下と十分に細いものとすることでこのような事態を回避し、観察される範囲を制御できるものとなっている。
【００５９】
さらに、本実施形態のように、光束系を細くした場合、焦点深度を向上させることもできる。図９（Ａ）及び９（Ｂ）は、焦点深度について説明するためのグラフである。より具体的には、図９（Ａ）は、光束径に対する目での焦点深度を示すグラフである。また、図９（Ｂ）は、デフォーカス量に対するディオプターを示すグラフである。また、以下の表１は、ディオプター（屈折度数）の値に対する裸眼視力の範囲を示すものである。
【表１】
2014102368.tif 000003
これらのグラフ及び表から分かるように、例えば光束径が１ｍｍ以下になると焦点深度は数百μｍ程度になり、同程度のデフォーカス量があってもピントが合っているように見せることができる。図９（Ｂ）に示すように、この値に対するディオプターは２〜３程度となる。この場合、表１に示すディオプターと視力との関係から、視力０．１程度でも視度調節を要すること無く良好な映像が得られることになる。これに対して、例えば図８の場合のように、光束径を大きくしていくと以上のような視度調節についてのメリットが損なわれることになる。例えば、光束径が５ｍｍ程度となってしまうと、図９（Ａ）のグラフから焦点深度がほとんどなくなり、図９（Ｂ）に示すデフォーカス量に対するディオプターも略ゼロとなり、本実施形態のように焦点深度の向上による視度調節に関する効果を得ることができない。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係る虚像表示装置１００では、画像光ＰＬを例えば３ｍｍ以下の光束径ＰＬ１〜ＰＬ５で構成して、眼ＥＹの瞳に入射させて虚像による画像を形成している。さらに、この際、画像光ＰＬを構成する各部分光束（光束成分）ＰＬ１〜ＰＬ５の主光線が交わる位置ＣＰを眼ＥＹの瞳の位置よりも光路下流側すなわち網膜側の位置とすることで、画像光が眼の瞳孔を通過する際に一極集中しないようにできるので、各光束成分ＰＬ１〜ＰＬ５のうち網膜に到達する成分の範囲を眼の動きに合わせて変化させることが可能となる。これにより、例えば、装着者が特定の映像を見るために視線を特定の方向に向けた場合に視線の変化に合わせて特定の方向からの画像光成分のみ眼ＥＹの網膜ＲＥに到達させるように画像光ＰＬを制御することで、装着者の視線（意思）に応じた映像を提供するとともに、装着者が視線を逸らせた映像すなわち他の不要な映像については、観察の邪魔をしないように視界から除外することができる。
【００６１】
以下、本実施形態の一変形例について説明する。図１０（Ａ）は、一変形例の虚像表示装置において、装着者が正面を向いている場合、すなわち眼ＥＹが第１の視線方向にある場合に見える範囲について示す図であり、図１０（Ｂ）は、装着者が視線を外側に逸らした場合、すなわち眼ＥＹが第２の視線方向にある場合に見える範囲について示す図である。本変形例では、中心側での映像の表示（第１表示領域での表示に相当）を通常オフにし、周辺側での映像の表示（第２表示領域での表示に相当）のみを通常オンにしている。これにより、図１０（Ａ）に示すように、視線を正面に向けた場合には、中心側での映像の表示がオフになっているため、シースルーによって周囲環境である外界像ＳＦを見ている状態となっている。このとき、周辺側での映像の表示はオンの状態であるが、光束が視界に入らないものとなっている。これに対して、図１０（Ｂ）に示すように、視線を周辺（横側）に向けた場合には、周辺側での映像の表示がオンになっており、かつ、視線がこの表示を捉えられる方向に向いているため、外界像ＳＦの一部以外に各種情報を表示するものとしてその内容が見える状態となっている。なお、図示のように、アイコン表示等により表示する各種情報については、例えば図４の内部メモリー８０に格納された情報を適宜読み出すことで表示可能となる。このような使用態様としては、例えば、虚像表示装置を装着して歩いている時などには、中央の映像をオフにして、外界が見える状態とする。つまり、視線が正面の場合は、周辺の映像は邪魔になるため眼ＥＹに入ることが無いようにしている。一方、地図データ等情報がほしい時は、視線を移動することにより、周囲に隠れていた映像が現れるようにしており、例えば音声、ポインター等の指示を適宜行うことにより、ナビ画面を中央に持っていくことができるようにしている。具体的には、図４に示す制御部５０において、入力操作部７０により装着者からの上記各種方法による指示が送信され、当該指示についての信号が入力受付部６０で受け付けられると、主制御回路５１を介して対応する画像処理に関する信号が画像処理部５２に送信され、画像処理部５２において画像信号の処理がなされ、この際に、併せて表示選択部５２ａによって表示すべき映像の選択もなされ、通常オフであった中心側において映像の表示が開始される。
【００６２】
なお、上記の動作において、例えば表示選択部５２ａは、特定の信号が入力された場合に、入力受付部６０で受け付けた指示に関わらず、優先的に特定の信号に従った表示画像に切り替えるものとしてもよい。例えば、上記のように、通常では中心側での映像の表示をオフにしているが、特定の信号として、例えば装着者に危険が迫っていることを知らせるための信号が送信された場合には、他の映像情報に優先して中心側での映像として、緊急情報を表示することができる。
【００６３】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態に係る虚像表示装置について説明する。なお、本実施形態に係る虚像表示装置は、第１実施形態に係る虚像表示装置１００の変形例であり、特に説明しない場合、第１実施形態の虚像表示装置１００と同様であるものとする。
【００６４】
図１１は、本実施形態に係る虚像表示装置の平面図である。図示のように、本実施形態に係る虚像表示装置２００の第１表示装置２００Ａは、光射出装置１０と虚像形成部である導光部材２２０と、光透過部材２５０とを備える。導光部材２２０と光透過部材２５０とは、それぞれ光透過性のプリズム部材であり、接合によって一体化されている。なお、光射出装置１０と導光部材２２０とは、協働して虚像による画像を形成する画像形成部ＩＰとして機能するものとなっている。
【００６５】
導光部材２２０は、平面視において顔面に沿うように湾曲した円弧状の部材であり、光学的な機能を有する側面として、光射出側から順に第１〜第６面Ｓ１１〜Ｓ１６を有する。このうち、第１面Ｓ１１と第４面Ｓ１４とが隣接し、第３面Ｓ１３と第５面Ｓ１５とが隣接し、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３との間に第２面Ｓ１２が配置され、第４面Ｓ１４と第５面Ｓ１５との間に第６面Ｓ１６が配置されている。各面Ｓ１１〜Ｓ１６は自由曲面であり、ミラーによる全反射や空気層との屈折率差を利用した内面側での全反射により、光射出装置１０から射出された走査光ＳＬを導光部材２２０内に導くとともに、走査光ＳＬの光路を調整して所望の虚像を形成する画像光ＰＬとして射出する。つまり、導光部材２２０は、虚像形成部として機能するプリズム部材である。なお、この導光に際して、第３面Ｓ１３を通過する前後において、像面ＩＩとして示される位置に中間像を形成する。
【００６６】
光透過部材２５０は、導光部材２２０の透視機能を補助する部材（補助プリズム）であり、導光部材２２０と同一の材料で形成され、光学的な機能を有する側面として、第１透過面Ｓ５１と、第２透過面Ｓ５２と、第３透過面Ｓ５３とを有する。ここで、第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３との間に第２透過面Ｓ５２が配置されている。第１透過面Ｓ５１は、導光部材２２０の第１面Ｓ１１を延長した曲面上にあり、第２透過面Ｓ５２は、当該第２面Ｓ１２に対して接着層によって接合され一体化されている曲面であり、第３透過面Ｓ５３は、導光部材２２０の第３面Ｓ１３を延長した曲面上にある。このうち第２透過面Ｓ５２と導光部材２２０の第２面Ｓ１２とは、接合によって一体化するため、略同じ曲率の形状を有する。
【００６７】
なお、導光部材２２０において、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とは、ともに眼ＥＹの正面に配され、かつ、観察者に対し凹面形状を成しているものであり、これらを通過させて外界光を見たときに、視度が略０になっている。また、光透過部材２５０において、第１面Ｓ１１と第３面Ｓ１３とをそれぞれ延長した第１透過面Ｓ５１と第３透過面Ｓ５３とは、視度を略０にしている。つまり、導光部材２２０と光透過部材２５０とを一体化した全体としても、視度を略０にしている。
【００６８】
本実施形態においても、画像形成部において虚像による画像を形成するに際して、画像光の光束径や集光位置（収束位置）を調整することにより、網膜に到達する成分の範囲を眼の動きに合わせて変化させることが可能となる。これにより、装着者の視線（意思）に応じた映像を提供するとともに、装着者が視線を逸らせた映像すなわち他の不要な映像については、観察の邪魔をしないように視界から除外することができる。
【００６９】
この発明は、上記の各実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【００７０】
上記では、光射出装置１０を、ＭＥＭＳミラー等で構成されるものとしているが、画像投射の方式はこれに限らず、例えば液晶パネルや有機ＥＬ等を用いて画像を形成するタイプのものにおいて、上記と同様に補正の処理を行うものとしてもよい。
【００７１】
また、上述した図６（Ａ）等に示す信号光変調部１１の構造では、合成光形成部１１ａでの信号光ＧＬの形成において各色光源１１ｒ，１１ｇ，１１ｂからの光を合成するものとしているが、これは、本実施形態の信号光形成における一例であり、他の構成によって信号光ＧＬを形成することもできる。
【００７２】
上記では、光源として、ダイオードレーザ光源又はＬＥＤ光源を用いるものとしているが、光源は、例えば有機ＥＬ等の上記以外のものであってもよい。
【００７３】
また、上記第１実施形態の虚像表示装置１００では、図２に示すように、２つの光射出装置１０で左右の画像を形成しているが、例えば１つのＭＥＭＳミラーを左右の双方に振り分けることで、２つの映像を形成させるものとしてもよい。
【００７４】
また、上記では、左右方向について認識される映像の範囲が眼ＥＹの姿勢に応じて変化するものとなっているが、上下方向についても眼ＥＹの姿勢に応じて変化するものとなっていてもよい。
【００７５】
また、上記第１実施形態の虚像形成部２０は、走査光学系１２から照射された走査光ＳＬを受け、これを反射して装着者に認識させるものとしているが、虚像形成部２０に膜状の部材であるホログラム素子を設けることにより画像を形成するものとしてもよい。つまり、ホログラム素子における回折を利用して特定の波長帯域にある画像光によって虚像を形成するとともに、広範囲な波長帯域にある外界光を通過可能とすることで、シースルーの構成にできる。
【符号の説明】
【００７６】
１０…光射出装置、  １１…信号光変調部、  １１ｒ，１１ｇ，１１ｂ…色光源、  ＤＭ１，ＤＭ２…ダイクロイックミラー、  １２…走査光学系、  ＭＬ…コリメートレンズ、  １２ｂ…ＭＥＭＳミラー、  ２０…虚像形成部、  ＩＰ…画像形成部、  ５０…制御部、  ５１…主制御回路、  ５２…画像処理部、  ５２ａ…表示選択部、  ６０…入力受付部、  ７０…入力操作部、  １００…虚像表示装置、  １００Ａ，１００Ｂ…表示装置、  ＯＡ…光軸、  ＮＰ…鼻パッド、  ＮＳ…鼻、  ＥＹ…眼、  ＩＲ…瞳、  ＰＳ…瞳位置、  ＰＳａ…瞳予定位置、  ＰＵ…瞳孔、  ＲＥ…網膜、  ＲＥａ…投影位置、  ＥＡ…耳、  ＧＬ…信号光、  ＳＬ…走査光、  ＰＬ…画像光、  ＱＱ…下流側の位置、  ＵＵ…表示領域全体、Ｐ１…第１表示領域、  Ｐ２…第２表示領域、  ＣＣ…中心位置、  ＣＣａ…中心予定位置、  ＯＰ…入射開口、  ＣＰ…主光線が交わる位置
【図１】
2014102368.tif 000004
【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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