(57)【要約】  本発明の目的は、観察者の視野角を拡大することである。  本発明の網膜投影装置は、放射状に直進する光を出射する光源（１２）を備え、光源から出射された放射状の光を反射させながら、逆放射状に透過させる透過型ミラー（１１）を備え、透過型ミラー（１１）は、透過型ミラーの平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第１象限から入射する放射状の光を、透過型ミラーの平面を基準として第１象限と反対側に位置し、且つ、透過型ミラーの法線を基準として第１象限と同じ側に位置する第２象限に向かって逆放射状に透過させる。
2019087996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に直進する光を出射する光源を備え、  前記光源から出射された放射状の光を反射させながら、逆放射状に透過させる透過型ミラーを備え、    前記透過型ミラーは、前記透過型ミラーの平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第１象限から入射する放射状の光を、前記透過型ミラーの平面を基準として前記第１象限と反対側に位置し、且つ、前記透過型ミラーの法線を基準として前記第１象限と同じ側に位置する第２象限に向かって逆放射状に透過させる、網膜投影装置。
【請求項２】
前記透過型ミラーは、前記透過型ミラーを対称軸として前記光源に対して対称となる位置に前記透過型ミラーの透過光を結像させる、請求項１に記載の網膜投影装置。
【請求項３】
前記透過型ミラーは、前記透過型ミラーを対称軸として前記光源に対して対称となる位置に前記光源の実像である仮想光源を結像させる、請求項１又は２に記載の網膜投影装置。
【請求項４】
前記透過型ミラーの透過光を観察者に向かって反射させる接眼ミラーを備え、  前記接眼ミラーは、複数の光透過性反射部材を備える、請求項１〜３の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項５】
前記接眼ミラーは、前記透過型ミラーによって透過された光が逆放射状に直進する位置に配置され、且つ、前記逆放射状の光を観察者に向かって反射する、請求項４に記載の網膜投影装置。
【請求項６】
前記複数の光透過性反射部材は、互いに平行に配列されている、請求項４又は５に記載の網膜投影装置。
【請求項７】
前記接眼ミラーは、前記複数の光透過性反射部材の配列方向について斜めの方向から、前記接眼ミラーに前記透過光を入射させる、請求項４〜６の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項８】
前記接眼ミラーは、前記透過光が入射する入射面と反対側の位置する反射面に、光透過性反射膜を備える、請求項４〜７の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項９】
前記透過型ミラーは、複数の透過型ミラーを備え、  前記光源は、前記複数の透過型ミラーのうち前記光源に最も近い位置に配置された光源側透過型ミラーの平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第１象限に配置され、  前記接眼ミラーは、複数の透過型ミラーのうち観察者に最も近い位置に配置された観察者側透過型ミラーの平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第２象限に配置される、請求項４〜８の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１０】
前記光透過性反射部材は、前記光源から出射された波長の光を反射する特性を有する誘電体多層膜を備える、請求項４〜９の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１１】
一対の前記光源、前記透過型ミラー、及び、前記接眼ミラーの組合せを備え、  一対の前記光源は、それぞれ、視差画像に対応する光を出射する、請求項４〜１０の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１２】
前記光源は、前記光源の光軸に沿って移動可能である、請求項１〜１１の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１３】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを備え、  前記光源は、左目用の元画像に対応する光と、右目用の元画像に対応する光と、を放射し、  前記ＭＥＭＳミラーは、前記左目用の元画像に対応する光を第１反射角で反射し、且つ、前記左目用の元画像に対応する光を第２反射角で反射する、請求項１〜１２の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１４】
前記透過型ミラーを回動可能に軸支するフレームを備える、  前記透過型ミラーは、前記フレームに対して回動することによって、前記光源の光軸に対する傾斜角を変化させる、請求項１〜１３の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１５】
前記透過型ミラーの透過光を観察者に向かって反射させることにより、前記光源から出射された光に対応する像を前記観察者の網膜に投影する導光板及びＨＯＥ（HolographicOptical Element）の少なくとも１つを備える、請求項１〜１４の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１６】
画像を撮像するカメラを備え、  前記光源は、前記カメラによって撮像された画像に対応する光を出射する、請求項１〜１５の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れかに記載の網膜投影装置と、前記網膜投影装置と接続可能なコンピュータと、を備える網膜投影システムであって、  前記コンピュータは、    前記網膜投影装置から漏れた光を検出する光センサを備え、    前記光センサによって検出された光に応じて、前記網膜投影装置を装着した観察者の頭の動きを特定する手段を備える、網膜投影システム。
【請求項１８】
前記網膜投影装置は、マーカを備え、  前記コンピュータは、    前記マーカの画像を撮像するカメラを備え、    前記カメラによって撮像された画像に基づいて、前記網膜投影装置を装着した観察者の頭の動きを特定する手段を備える、請求項１７に記載の網膜投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、網膜投影装置及び網膜投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、ユーザに没入感を与える手法として、ＶＲ（Virtual Reality）、ＡＲ（Augmented Reality）、及び、ＭＲ（Mixed Reality）が注目されている。ＶＲ環境、ＡＲ環境、又は、ＭＲ環境を実現するためには、コンピュータによって生成された画像、及び、物理オブジェクトの像の両方を同時に視認可能なシースルー型のディスプレイが必要である。【０００３】  このようなシースルー型のディスプレイとして、画像を網膜に投影するように構成された網膜投影装置が知られている。【０００４】  例えば、特開２００２−９０６８８号公報の網膜ディスプレイは、点光源と、凸レンズと、ハーフミラーと、を備える。点光源の光は、凸レンズで屈折し、且つ、ハーフミラーで反射し、眼球に入射する。【０００５】  特開２０１３−０１９９７８号公報の網膜投影表示装置は、液晶パネルと、ピンホールと、ハーフミラーと、凹面鏡と、を備える。液晶パネルの光は、ピンホールを通過した後、ハーフミラーで反射し、且つ、凹面鏡で反射し、眼球に入射する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかし、特開２００２−９０６８８号公報では、凸レンズにおいて光の波面が歪む。特開２０１３−０１９９７８号公報では、凹面鏡において、光の波面が歪む。このように、従来の網膜投影装置では、眼球に入射する光の波面が歪むため、被写界深度が浅くなる。その結果、観察者が画像を鮮明に観察できる領域は限られる。【０００７】  つまり、従来技術では、波面の歪みを防ぐことができない。その結果、観察者の視野角が狭くなる。【０００８】  本発明の目的は、観察者の視野角を拡大することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明の一態様は、  放射状に直進する光を出射する光源を備え、  前記光源から出射された放射状の光を反射させながら、逆放射状に透過させる透過型ミラーを備え、    前記透過型ミラーは、前記透過型ミラーの平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第１象限から入射する放射状の光を、前記透過型ミラーの平面を基準として前記第１象限と反対側に位置し、且つ、前記透過型ミラーの法線を基準として前記第１象限と同じ側に位置する第２象限に向かって逆放射状に透過させる、網膜投影装置である。
【発明の効果】
【００１０】  本発明によれば、観察者の視野角を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の網膜投影装置の外観を示す図である。
【図２】図１の網膜投影装置のユーザビューを示す図である。
【図３】図１の網膜投影装置の構成を示す図である。
【図４】図３の光源の一例を示す模式図である。
【図５】図３の透過型ミラーの一例である透過型二面コーナーリフレクタアレイミラーの模式図である。
【図６】図３の接眼ミラーの構成の第１例を示す図である。
【図７】図３の接眼ミラーの構成の第２例を示す図である。
【図８】図３の透過型ミラーの動作原理の説明図である。
【図９】図３の透過型ミラーの動作原理の第１観点の説明図である。
【図１０】図３の透過型ミラーの動作原理の第２観点の説明図である。
【図１１】図３の透過型ミラーの動作原理の第３観点の説明図である。
【図１２】図３の接眼ミラーの動作原理の説明図である。
【図１３】図６及び図７の接眼ミラー１２の光学原理の説明図である。
【図１４】変形例１の説明図である。
【図１５】変形例３の網膜投影装置の構成を示す図である。
【図１６】変形例４の網膜投影システムの構成を示す図である。
【図１７】変形例５の網膜投影装置の動作原理の説明図である。
【図１８】変形例６の接眼ミラーの構成を示す図である。
【図１９】変形例７の網膜投影装置の構成を示す図である。
【図２０】変形例８の網膜投影装置の構成を示す図である。
【図２１】変形例９の接眼ミラーの第１例の動作原理の説明図である。
【図２２】変形例１０の接眼ミラーの動作原理の説明図である。
【図２３】変形例１１の網膜投影装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】  以下の説明では、「光透過性」とは、光（特に、光源１３（図１）から出射される光）を透過する性質を意味するが、透過度の大小は問わない。
【００１４】（１）網膜投影装置の概要  本実施形態の網膜投影装置の概要について説明する。図１は、本実施形態の網膜投影装置の外観を示す図である。図２は、図１の網膜投影装置のユーザビューを示す図である。
【００１５】  図１の網膜投影装置１０は、観察者Ｕ（図２）の網膜に画像を投影するように構成される。  図１に示すように、網膜投影装置１０は、フレーム１０ａと、透過型ミラー１１と、接眼ミラー１２と、光源１３と、光透過プレート１４と、を備える。
【００１６】  左右のフレーム１０ａ内には、それぞれ、一対の光源１３と、一対の透過型ミラー１１と、が埋め込まれている。  光透過プレート１４は、光透過性を有する材料（例えば、プラスチック又はガラス）である。一対の光透過プレート１４内には、それぞれ、接眼ミラー１２が埋め込まれている。
【００１７】  網膜投影装置１０の光学系は、光源１３と、透過型ミラー１１と、接眼ミラー１２と、を含む。この光学系によって、光源１３の光の像が観察者Ｕの網膜に投影される。
【００１８】  図２に示すように、網膜投影装置１０は、コンピュータ３０と接続可能である。例えば、コンピュータ３０は、コンピュータ３０にインストールされたアプリケーションのウインドウ画面の画像を生成し、且つ、画像データを網膜投影装置１０に送信する。光源１３は、コンピュータ３０から送信された画像に対応する光を出射する。この場合、網膜投影装置１０を装着した観察者Ｕには、ウインドウ画面の画像ＩＭＧが空中に表示されたように見える。  また、光透過プレート１４は、観察者Ｕの周囲に実在する物理オブジェクトＯＢＪに反射した光を透過するので、観察者Ｕには、画像ＩＭＧと、物理オブジェクトＯＢＪの像と、が重畳して見える。
【００１９】  このように、網膜投影装置１０は、空中に投影した画像ＩＭＧを観察させる機能（いわゆる空中ディスプレイとしての機能）と、画像ＩＭＧと物理オブジェクトの像とを重畳して観察させる機能（いわゆる、ＡＲやＭＲのためのディスプレイとしての機能）と、を有する。
【００２０】  以下の説明では、図２に示すように、網膜投影装置１０を装着したときの観察者Ｕの頭頂部側Ｕｈｔの方向を「上方ＵＰ」といい、上方ＵＰに対して反対方向を「下方ＬＯ」といい、観察者Ｕにとって右側方向を「右側方Ｒ」といい、観察者にとって左側方向を「左側方ＨＬ」といい、観察者にとって前方方向を「前方ＦＲ」といい、観察者にとって後方方向を「後方ＲＲ」という。
【００２１】（２）網膜投影装置の構成  本実施形態の網膜投影装置の構成について説明する。図３は、図１の網膜投影装置の構成を示す図である。
【００２２】  図３に示すように、網膜投影装置１０は、コンピュータ３０と接続可能である。網膜投影装置１０は、透過型ミラー１１と、接眼ミラー１２と、光源１３と、を備える。
【００２３】  光源１３は、放射状に直進する光ＯＰ０（例えば、平行光）を出射するように構成される。光源１３から出射された光ＯＰ０は元画像に対応する。元画像は、網膜投影装置１０に接続されたコンピュータ３０によって生成される。
【００２４】  透過型ミラー１１は、第１面１１ａと、第２面と１１ｂと、を有する。  第１面１１ａは、光源１３側の空間（つまり、第２空間ＳＰ２）を向いている。  第２面１１ｂは、第１面１１ａの反対側の空間（つまり、第１空間ＳＰ１）を向いている。
【００２５】  透過型ミラー１１は、接眼ミラー１２に対して光源１３側に配置される。つまり、透過型ミラー１１は、網膜投影装置１０の光学系において、光源１３と接眼ミラー１２との間に位置する。  透過型ミラー１１は、透過型ミラー１１に入射する放射状の入射光ＯＰ０を反射させながら、逆放射状に透過させることにより、光の波面を歪ませることなく、透過光ＯＰ１を生成するように構成される。透過光ＯＰ１は、透過型ミラー１１を起点として逆放射状に直進し、透過型ミラー１１を対称軸として光源１３に対して対象となる位置の焦点ＦＰで集束する。
【００２６】  透過型ミラー１１は、例えば、以下のものを含む。・オプティカルメタマテリアルミラー・透過型二面コーナーリフレクタアレイミラー（Transmission Type Dihedral Corner Reflector Array Mirror）
【００２７】  接眼ミラー１２は、透過型ミラー１１に対して観察者Ｕの眼球ＵＥ側に配置される。つまり、接眼ミラー１２は、網膜投影装置１０の光学系において、透過型ミラー１１と眼球ＵＥとの間に位置する。  図３Ａに示すように、接眼ミラー１２は、透過型ミラー１１の透過光を観察者Ｕに向かって反射させることにより、光源１３から出射された光ＯＰ０に対応する像を、観察者Ｕの網膜に投影するように構成される。  換言すると、図３Ｂに示すように、接眼ミラー１２は、透過型ミラー１１の透過光を反射させることにより、光源１３と等価な仮想光源を空間上の焦点ＦＰに転写するように構成される。
【００２８】（２−１）光源の構成  本実施形態の光源の構成を説明する。図４は、図３の光源の一例を示す模式図である。
【００２９】  図４Ａは、光源１３の第１例の模式図である。  図４Ａに示すように、光源１３の第１例は、放射状に直進する光を出射するレーザプロジェクタ１３１である。  レーザプロジェクタ１３１は、可視光レーザＯＰ０を出射するように構成される。レーザプロジェクタ１３１は、例えば、任意の色（例えば、赤色、緑色、及び、青色の少なくとも１色）の可視光レーザＯＰ０を出射する半導体レーザを備える。  レーザプロジェクタ１３１から出射された可視光レーザＯＰ０は、レーザプロジェクタ１３１を起点として、放射状に直進する。
【００３０】  図４Ｂは、光源１３の第２例の模式図である。  図４Ｂに示すように、光源１３の第２例は、ディスプレイ１３２ａと、ピンホール１３２ｂと、を備える。
【００３１】  ディスプレイ１３２ａは、元画像に対応する光を発光するように構成される。ディスプレイ１３２ａは、例えば、以下の何れかである。・液晶ディスプレイ・有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイである。
【００３２】  ディスプレイ１３２ａの光ＯＰ０は、ピンホール１３２ｂで集束する。  ピンホール１３２ｂで集束した光ＯＰ０は、ピンホール１３２ｂを起点として、放射状に直進する。
【００３３】  図４Ｃは、光源１３の第３例の模式図である。  図４Ｃに示すように、光源１３の第３例は、逆放射状に直進する光を出射するレーザプロジェクタ１３３である。  レーザプロジェクタ１３３は、可視光レーザＯＰ０を出射するように構成される。レーザプロジェクタ１３１は、例えば、任意の色（例えば、赤色、緑色、及び、青色の少なくとも１色）の可視光レーザＯＰ０を出射する半導体レーザを備える。  レーザプロジェクタ１３３から出射された可視光レーザＯＰ０は、レーザプロジェクタ１３３を起点として、逆放射状に直進する。  レーザプロジェクタ１３３は、ＳＬＭ型であっても良いし、レーザスキャン型であっても良い。レーザプロジェクタ１３３がＳＬＭ型である場合、レーザスキャン型よりもレーザプロジェクタ１３３を小型化することができる。
【００３４】  このように、光源１３は、発光源（例えば、図４Ａのレーザプロジェクタ１３１）が放射状に直進する光を発光するものであっても良いし、発光源（例えば、図４Ｂのディスプレイ１３２ａ）の先に配置された光学素子（例えば、図４Ｂのピンホール１３２ｂ）が放射状に直進する光を生成するものであっても良いし、発光源（例えば、図４Ｃのレーザプロジェクタ１３３）が逆放射状に直進する光を発光するものであっても良い。
【００３５】（２−２）透過型ミラーの構成  本実施形態の透過型ミラーの構成を説明する。図５は、図３の透過型ミラーの一例である透過型二面コーナーリフレクタアレイミラーの模式図である。
【００３６】  図５Ａは、透過型ミラー１１の一例である透過型二面コーナーリフレクタアレイミラーの外観を示している。  図５Ａに示すように、透過型ミラー１１は、第１面１１ａを含む第１層１１ｅと、第２面１１ｂを含む第２層１１ｆと、を有する。第１層１１ｅ及び第２層１１ｆは、Ｙ方向に積層されている。第１面１１ａは、第１層１１ｅ及び第２層１１ｆの積層方向（Ｙ方向）について、第２面１１ｂと反対方向を向く。
【００３７】  図５Ｂは、図５Ａの領域Ｉの拡大図である。  図５Ｂに示すように、透過型ミラー１１は、複数の第１マイクロミラーシート１１ｈａと、複数の第２マイクロミラーシート１１ｈｂと、を有する。
【００３８】  第１層１１ｅの複数の第１マイクロミラーシート１１ｈａは、ピッチｐでＸ方向に沿って配列されている。各第１マイクロミラーシート１１ｈａの反射面１１ｈａａは、第１マイクロミラーシート１１ｈａの配列方向（Ｘ方向）を向く。  第１層１１ｅに入射した光は、Ｘ方向に反射しながら進む。
【００３９】  第２層１１ｆの複数の第２マイクロミラーシート１１ｈｂは、ピッチｐでＺ方向に沿って配列されている。各第２マイクロミラーシート１１ｈｂの反射面１１ｈｂａは、第２マイクロミラーシート１１ｈｂの配列方向（Ｚ方向）を向く。  第２層１１ｆに入射した光は、Ｚ方向に反射しながら進む。
【００４０】  つまり、透過型ミラー１１は、入射光をＸ方向及びＺ方向に反射させながら、Ｙ方向に透過させるように構成される。換言すると、透過型ミラー１１は、入射光に対して、Ｘ方向及びＺ方向に再帰性させ、且つ、Ｙ方向に正反射させる光学素子として機能する。
【００４１】  なお、ピッチｐが小さいほど、網膜に投影される画像ＩＭＧのサイズは小さくなる。
【００４２】  接眼ミラー１２が透過型二面コーナーリフレクタアレイミラーである場合、接眼ミラー１２の構成は、図５の構成と同様である。
【００４３】（２−３）接眼ミラーの構成  本実施形態の接眼ミラー１２の構成を説明する。
【００４４】（２−３−１）接眼ミラーの構成の第１例  接眼ミラー１２の構成の第１例を説明する。図６は、図３の接眼ミラーの構成の第１例を示す図である。
【００４５】  図６Ａは、接眼ミラー１２を上下方向（ＵＰ−ＬＯ方向）に切断したときの断面を左側方ＨＬから見た図である。図６Ｂは、接眼ミラー１２の上面図である。
【００４６】  図６に示すように、接眼ミラー１２は、複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃと、光透過性樹脂部１２１ｄと、を備える。
【００４７】  図６Ａに示すように、各光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃは、配列方向Ｄｓである上下方向（ＵＰ−ＬＯ方向）及び前後方向（ＦＲ−ＲＲ方向）について、接眼ミラー１２の前面１２ａ及び背面１２ｂに対して、傾斜角θ１を形成するように配置される。つまり、各光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃは、前後方向（ＦＲ−ＲＲ方向）の直交方向について、斜めに配置される。  各光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃ同士の間隔ｅは、均等である。つまり、複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃは、互いに略平行に配置される。  上下方向（ＵＰ−ＬＯ方向）について、光透過性反射部材１２１ａと前面１２ａとの交点１２１ａａの位置と、光透過性反射部材１２１ａに隣接する光透過性反射部材１２１ｂと背面１２ｂとの交点１２１ｂａの位置とは、互いに揃っている。
【００４８】  光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃは、例えば、以下の何れかである。・ハーフミラー・光学フィルタ（一例として、ガラスフィルタ）・アクリル板
【００４９】  図６Ｂに示すように、複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃは、観察者Ｕ（つまり、前後方向（ＦＲ−ＲＲ方向））から見ると、１枚の光透過性反射部材と等価である。
【００５０】  各光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃの間には、光透過性樹脂部１２１ｄが配置される。光透過性樹脂部１２１ｄは、光透過性を有する樹脂材料で構成される。光透過性樹脂部１２１ｄは、複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃ同士を接合する。光透過性樹脂部１２１ｄの材料は、例えば、紫外線硬化性樹脂である。
【００５１】  観察者Ｕの眼球ＵＥの水晶体Ｌの中心を通る仮想線Ｌｃと、接眼ミラー１２の反射面（つまり、前面１２ａ及び背面１２ｂ）と、によって形成される角度θ３は、任意の角度である。但し、θ３は９０度であることが好ましい。
【００５２】  図６の接眼ミラー１２によれば、透過型ミラー１１を接眼ミラー１２に対して左側又は右側に配置し易くなる。例えば、この接眼ミラー１２を図１のような網膜投影装置１０に配置することにより、上下方向（ＵＰ−ＬＯ方向）のサイズの増加を抑制することができる。
【００５３】（２−３−２）接眼ミラーの構成の第２例  接眼ミラー１２の構成の第２例を説明する。図７は、図３の接眼ミラーの構成の第２例を示す図である。
【００５４】  図７Ａは、接眼ミラー１２を左右方向（ＨＬ−ＨＲ方向）に切断したときの断面を上方ＵＰから見た図である。図７Ｂは、接眼ミラー１２の側面図である。
【００５５】  図７に示すように、接眼ミラー１２は、複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃと、光透過性樹脂部１２１ｄと、を備える。光透過性樹脂部１２１ｄは、図６と同様である。
【００５６】  図７Ａに示すように、各光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃは、配列方向Ｄｓである左右方向（ＨＬ−ＨＲ方向）及び前後方向（ＦＲ−ＲＲ方向）について、接眼ミラー１２の前面１２ａ及び背面１２ｂに対して、傾斜角θ１を形成するように配置される。つまり、各光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃは、前後方向（ＦＲ−ＲＲ方向）の直交方向について、斜めに配置される。  各光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃ同士の間隔ｅは、均等である。つまり、複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃは、互いに平行に配置される。  左右方向（ＨＬ−ＨＲ方向）について、光透過性反射部材１２１ａと前面１２ａとの交点１２１ａａの位置と、光透過性反射部材１２１ａに隣接する光透過性反射部材１２１ｂと背面１２ｂとの交点１２１ｂａの位置とは、互いに揃っている。  図７Ｂに示すように、複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃは、観察者Ｕ（つまり、前後方向（ＦＲ−ＲＲ方向））から見ると、１枚の光透過性反射部材と等価である。
【００５７】  観察者Ｕの眼球ＵＥの水晶体Ｌの中心を通る仮想線Ｌｃと、接眼ミラー１２の反射面（つまり、前面１２ａ及び背面１２ｂ）と、によって形成される角度θ３は、任意の角度である。但し、θ３は９０度であることが好ましい。
【００５８】  図７の接眼ミラー１２によれば、透過型ミラー１１を接眼ミラー１２に対して上方ＵＰ又は下方ＬＯに配置し易くなる。例えば、この接眼ミラー１２を図１のような網膜投影装置１０に配置することにより、左右方向（ＨＬ−ＨＲ方向）のサイズの増加を抑制することができる。
【００５９】  このように、接眼ミラー１２は、配列方向Ｄｓ（図６の上下方向（ＵＰ−ＬＯ方向）、又は、図７の左右方向（ＨＬ−ＨＲ方向））に沿って積層された複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃを備える。各光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃは、配列方向Ｄｓについて、接眼ミラー１２の前面１２ａ及び背面１２ｂに対して傾斜角θ１を形成する。  これにより、接眼ミラー１２は、背面１２ｂから入射した光を、前後方向（ＦＲ−ＲＲ）及び配列方向Ｄｓに反射するように構成される。
【００６０】  （３）網膜投影装置の動作原理  本実施形態の網膜投影装置の動作原理を説明する。
【００６１】（３−１）透過型ミラーの動作原理  本実施形態の透過型ミラーの動作原理を説明する。図８は、図３の透過型ミラーの動作原理の説明図である。
【００６２】  図８に示すように、透過型ミラー１１の平面に沿ったＸＺ平面によって、第１空間ＳＰ１と、第２空間ＳＰ２と、に分割される。  また、ＸＺ平面と、透過型ミラー１１の法線に沿ったＹ軸と、によって、第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２は、４つの象限（第１象限Ｑ１〜第４象限Ｑ４）に分割される。
【００６３】  第２空間ＳＰ２は、第１象限Ｑ１及び第４象限Ｑ４を含む。  第１象限Ｑ１は、入射光ＯＰ０が進行する空間（つまり、光源１３が配置される空間）である。第１象限Ｑ１は、Ｙ軸（つまり、透過型ミラー１１の光軸）を含む。  第４象限Ｑ４は、Ｙ軸に対して第１象限Ｑ１と反対側の空間である。
【００６４】  第１空間ＳＰ１は、第２象限Ｑ２及び第３象限Ｑ３を含む。  第２象限Ｑ２は、透過光ＯＰ１が進行する空間（つまり、観察者Ｕの眼球ＵＥを含む空間）である。第２象限Ｑ２は、Ｙ軸（つまり、透過型ミラー１１の光軸）を含む。  第３象限Ｑ３は、Ｙ軸に対して第２象限Ｑ２と反対側の空間である。
【００６５】  第１象限Ｑ１及び第２象限Ｑ２は、透過型ミラー１１（ＸＺ平面）を基準として互いに反対側に位置し、且つ、透過型ミラー１１の法線（Ｙ軸）を基準として同じ側に位置する。
【００６６】  光源１３から出射された光が透過型ミラー１１に直接入射する場合、光源１３は、第１象限Ｑ１に配置される。
【００６７】（３−１−１）透過型ミラーの動作原理の第１観点  第１観点では、透過型ミラー１１が入射光ＯＰ０の進行方向を変えるように構成されるという観点で、透過型ミラー１１の動作原理を説明する。図９は、図３の透過型ミラーの動作原理の第１観点の説明図である。
【００６８】  図９に示すように、光源１３から出射された光ＯＰ０は、透過型ミラー１１に向かって拡がり角θ０で放射状に直進し、第１象限Ｑ１から透過型ミラー１１に入射する。
【００６９】  透過型ミラー１１は、入射光ＯＰ０をＸＺ方向に反射しながらＹ方向に透過することによって、第２象限Ｑ２に、出射角θ０で逆放射状に直進する透過光ＯＰ１を出射する。透過光ＯＰ１は、透過型ミラー１１を起点として逆放射状に直進し、第２象限Ｑ２内の焦点ＦＰで集束する。
【００７０】  このように、透過型ミラー１１は、第１象限Ｑ１から放射状に入射する入射光ＯＰ０を、第２象限Ｑ２に逆放射状に進行する透過光ＯＰ１に変える光学素子として機能する。
【００７１】  透過型ミラー１１が透過型二面コーナーリフレクタアレイミラーである場合、焦点ＦＰは、透過型ミラー１１に関して、光源１３に対して面対称の関係にある。この場合、透過型ミラー１１は、光源１３に対して面対称の位置に入射光を結像するように構成された面対称結像素子として機能する。
【００７２】（３−１−２）透過型ミラーの動作原理の第２観点  第２観点では、透過型ミラー１１が光源１３を転写するように構成されるという観点で、透過型ミラー１１の動作原理を説明する。図１０は、図３の透過型ミラーの動作原理の第２観点の説明図である。
【００７３】  図１０に示すように、光源１３から出射された光ＯＰ０は、透過型ミラー１１に向かって拡がり角θ０で放射状に直進し、第１象限Ｑ１から透過型ミラー１１に入射する。
【００７４】  透過型ミラー１１は、入射光ＯＰ０をＸＺ方向に反射しながらＹ方向に透過することによって、第２象限Ｑ２に、拡がり角θ０で逆放射状に直進する透過光ＯＰ１を出射する。透過光ＯＰ１は、透過型ミラー１１を起点として逆放射状に直進し、第２象限Ｑ２内の焦点ＦＰで集束する。焦点ＦＰで集束した透過光ＯＰ１は、光源１３の実像を形成する。この現象は、光源１３に対応する仮想光源ＶＯＳが形成されたことと等価である。
【００７５】  このように、透過型ミラー１１は、第２空間ＳＰ２（第１象限Ｑ１）に配置された光源１３の実像であり、且つ、光源１３と等価な仮想光源ＶＯＳを第１空間ＳＰ１（第２象限Ｑ２）に転写する光学素子として機能する。
【００７６】  透過型ミラー１１が透過型二面コーナーリフレクタアレイミラーである場合、焦点ＦＰは、透過型ミラー１１に関して、光源１３に対して面対称の関係にある。この場合、透過型ミラー１１は、光源１３に対して面対称の位置に仮想光源ＶＯＳを転写するように構成された面対称転写素子として機能する。
【００７７】（３−１−３）透過型ミラーの動作原理の第３観点  第３観点では、透過型ミラー１１の光学特性の観点で、透過型ミラー１１の動作原理を説明する。図１１は、図３の透過型ミラーの動作原理の第３観点の説明図である。
【００７８】  図１１に示すように、透過型ミラー１１は、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２との間の界面として振る舞う。透過型ミラー１１は、光源１３の光軸に対して角度α０（０°＜α０＜３６０°）を成すように、傾斜している。
【００７９】  第２空間ＳＰの第１象限Ｑ１内の光源１３から出射された光ＯＰ０は、透過型ミラー１１に向かって放射状に直進し、第１象限Ｑ１から透過型ミラー１１（つまり、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２の界面）に入射角α０で入射する。
【００８０】  透過型ミラー１１は、入射光ＯＰ０をＸＺ方向に反射しながらＹ方向に透過することによって、第２象限Ｑ２に透過光ＯＰ１を出射する。透過光ＯＰ１は、出射角α１（０°＜α１＜３６０°）で透過型ミラー１１を起点として逆放射状に直進し、第２象限Ｑ２内の焦点ＦＰで集束する。  なお、透過型ミラー１１が透過型二面コーナーリフレクタアレイミラーである場合、α０＝α１である。
【００８１】  第１空間ＳＰ１の及び第２空間ＳＰ２は、何れも、空気で満たされている。したがって、第１空間ＳＰ１の物性としての屈折率（つまり、第１空間ＳＰ１の実際の屈折率）は、第２空間ＳＰ２の物性としての屈折率（つまり、第２空間ＳＰ２の実際の屈折率）と等しい。
【００８２】  しかし、透過型ミラー１１は、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２の界面として振る舞うことにより、第１空間ＳＰ１に見かけ上の屈折率ｎ１を付与する。屈折率ｎ１は、スネルの法則により、式１で表される。  ｎ１・ｓｉｎα０  ＝  ｎ２・ｓｉｎα１  …（式１）・ｎ１・・・第１空間ＳＰ１の見かけ上の屈折率・ｎ２・・・第２空間ＳＰ２の物性としての屈折率・α０・・・光ＯＰ０の入射角・α１・・・光ＯＰ１の出射角
【００８３】  透過型ミラー１１を透過しない光が第１空間ＳＰ１を進行する場合、当該光には、第１空間ＳＰ１の物性としての屈折率が作用する。物性としての屈折率は、一般に、正の値である。  一方、透過型ミラー１１によって生成された透過光ＯＰ１が第１空間ＳＰ１を進行する場合、透過光ＯＰ１には、見かけ上の屈折率ｎ１が作用する。透過光ＯＰ１は、第１象限Ｑ１から透過型ミラー１１に入射した入射光ＯＰ０が第２象限Ｑ２に向かって屈折した光としてみなすことができるので、見かけ上の屈折率ｎ１は、負の値である。
【００８４】  このように、透過型ミラー１１は、透過光ＯＰ１が進行する第１空間ＳＰ１を、負の屈折率ｎ１を有する媒質として振る舞わせる界面として機能するように構成される。
【００８５】  透過型ミラー１１は、上記動作原理の第１観点〜第３観点の何れかで説明された光学特性を有するので、透過型ミラー１１では、波面の歪みは生じない。従って、眼球ＵＥには、波面の歪がない光が入射する。  これにより、観察者の視野角を拡大することができる。その結果、観察者Ｕが画像ＩＭＧを鮮明に観察可能な領域が拡がる。
【００８６】  焦点ＦＰが眼球ＵＥの水晶体の中心と合う場合、仮想光源ＶＯＳが眼球ＵＥの中に形成される。その結果、網膜と光源１３との実質的な距離が極めて短くなる。これにより、網膜投影装置１０のサイズを増大させることなく、且つ、波面を歪ませることなく、視野角を拡げることができる。
【００８７】（３−２）接眼ミラーの動作原理  本実施形態の接眼ミラーの動作原理について説明する。図１２は、図３の接眼ミラーの動作原理の説明図である。
【００８８】  図１２に示すように、光源１３から出射された光ＯＰ０は、透過型ミラー１１の第１面１１ａに入射する。  透過型ミラー１１に入射した光ＯＰ０は、透過型ミラー１１の光学特性に応じて進行方向が変えられながら、透過型ミラー１１を透過する透過光ＯＰ１になる。  透過光ＯＰ１は、放射状に直進し、互いに集束する前に接眼ミラー１２に入射する。  接眼ミラー１２に入射した光ＯＰ１は、接眼ミラー１２によって反射されることにより、進行方向が変わる。  接眼ミラー１２によって進行方向が変わった光ＯＰ２は、焦点ＦＰで集束するように放射状に直進する。
【００８９】  物理オブジェクトＯＢＪの反射光ＯＰ（ＯＢＪ）は、接眼ミラー１２を透過して、観察者Ｕの網膜上で結像する。  焦点ＦＰと観察者Ｕの瞳孔の位置とが合う場合、光ＯＰ２は、観察者Ｕの網膜上で結像する。これにより、光源１３から出射された光ＯＰ０の像が網膜に投影される。  その結果、観察者Ｕには、光ＯＰ０の像、及び、物理オブジェクトＯＢＪの像が重畳して見える。
【００９０】（３−２−１）接眼ミラーの光学原理  本実施形態の接眼ミラー１２の光学原理について説明する。図１３は、図６及び図７の接眼ミラー１２の光学原理の説明図である。
【００９１】  図１３に示すように、接眼ミラー１２には、配列方向Ｄｓ及び前後方向（ＦＲ−ＲＲ方向）について、接眼ミラー１２の前面１２ａ及び背面１２ｂに対して斜め方向から、透過型ミラー１１の透過光ＯＰ２ａ及びＯＰ２ｂが入射する。
【００９２】  透過光ＯＰ２ａは、接眼ミラー１２の背面１２ｂから入射角θ２ａで入射すると、接眼ミラー１２の前面１２ａと空気との界面で反射する。界面の反射光は、光透過性反射部材１２１ｃで反射する。光透過性反射部材１２１ｃの反射光は、光透過性反射部材１２１ｂで反射する。光透過性反射部材１２１ｂの反射光は、背面１２ｂから観察者Ｕの眼球ＵＥに向かって出射される。
【００９３】  透過光ＯＰ２ｂは、背面１２ｂから入射角θ２ｂで入射すると、前面１２ａと空気との界面で反射する。界面の反射光は、光透過性反射部材１２１ｂで反射する。光透過性反射部材１２１ｂの反射光は、光透過性反射部材１２１ａで反射する。光透過性反射部材１２１ａの反射光は、背面１２ｂから観察者Ｕの眼球ＵＥに向かって出射される。
【００９４】  接眼ミラー１２の出射光ＯＰ２ａ及びＯＰ２ｂは、観察者Ｕの角膜Ｃを通って、水晶体Ｌの中心で集光した後、網膜ＲＥＴで結像する。
【００９５】  このように、前面１２ａと空気との界面、及び、複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃの両反射面で、接眼ミラー１２に入射した光ＯＰ２が反射するので、接眼ミラー１２は、前後方向（ＦＲ−ＲＲ方向）について、入射光ＯＰ２を再帰性反射させる光学素子として機能する。  これにより、観察者Ｕには、光源１３から出射された光ＯＰ０の像が複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃに映っているように見える。  観察者Ｕの眼前に配置される接眼ミラー１２が光透過性反射部材を備えるので、物理オブジェクトの像をより鮮明に観察させることができる。
【００９６】（４）網膜投影装置の使用例  本実施形態の網膜投影装置の使用例について説明する。
【００９７】（４−１）使用例１  使用例１について説明する。使用例１は、観察者Ｕが網膜投影装置１０を装着して使用する例である。
【００９８】  観察者Ｕは、自身の頭部に網膜投影装置１０を装着する。つまり、観察者Ｕは、網膜投影装置１０を、ヘッドマウントディスプレイとして使用する。
【００９９】  元画像のコンテンツは、例えば、以下のものを含む。・ビデオゲーム・映画・３Ｄコンテンツ・コンピュータ３０にインストールされたアプリケーションの画面
【０１００】  一般的なヘッドマウントディスプレイは、観察者Ｕの視界を閉鎖する。従って、観察者Ｕに違和感を与え、且つ、視野角を制限する。  しかし、網膜投影装置１０は、観察者Ｕの視界を閉鎖しない。従って、観察者Ｕに違和感を与えることがなく、且つ、視野角を制限することもない。
【０１０１】（４−２）使用例２  使用例２について説明する。使用例２は、観察者Ｕが網膜投影装置１０から離れた位置で網膜投影装置１０を使用する例である。
【０１０２】  一例として、網膜投影装置１０は、自動車の内装（例えば、サンバイザ、又は、ダッシュボード）に着脱可能に取り付けられる。
【０１０３】  画像ＩＭＧのコンテンツは、例えば、以下のものを含む。・計器情報（一例として、速度、燃料の残量、バッテリの残量、及び、走行距離）・ナビゲーション情報（一例として、目的地迄の経路を示す情報）・映画
【０１０４】  一般的なヘッドマウントディスプレイは、観察者Ｕの視界を閉鎖するので、運転中に使用することはできない。  しかし、網膜投影装置１０は、観察者Ｕの視界を閉鎖しない。従って、観察者Ｕは、運転中であっても、網膜投影装置１０を安全に使用することができる。
【０１０５】  別の例として、網膜投影装置１０は、机に着脱可能に取り付けられる。
【０１０６】  元画像のコンテンツは、例えば、コンピュータ３０にインストールされたアプリケーション（一例として、ワープロアプリケーション）の画面を含む。
【０１０７】  一般的なヘッドマウントディスプレイは、観察者Ｕの視界を閉鎖する。従って、観察者Ｕに違和感を与え、且つ、視野角を制限する。  しかし、網膜投影装置１０は、観察者Ｕの視界を閉鎖しない。従って、観察者Ｕに違和感を与えることがなく、且つ、視野角を制限することもない。
【０１０８】  観察者Ｕは、網膜投影装置１０を装着する必要がないので、網膜投影装置１０の重さを気にすることなく、元画像のコンテンツを体験することができる。  特に、一般的なヘッドマウントディスプレイは、網膜投影装置１０に比べて重いので、長時間の使用には適していない。網膜投影装置１０は、長時間の使用であっても、観察者Ｕに与える疲労を軽減することができる。
【０１０９】（５）変形例  本実施形態の変形例について説明する。
【０１１０】（５−１）変形例１  本実施形態の変形例１について説明する。変形例１は、焦点距離ｆが可変である例である。図１４は、変形例１の説明図である。
【０１１１】  図１４に示すように、光源１３又は透過型ミラー１１の少なくとも１つは、光源１３の光軸に沿って移動可能である。  光源１３又は透過型ミラー１１の少なくとも１つが移動すると、焦点距離ｆが変化する。その結果、焦点ＦＰも移動する。
【０１１２】  光源１３が、透過型ミラー１１に近づく方向に移動すると、焦点距離ｆが小さくなるので、焦点ＦＰは、透過型ミラー１１に近づく方向に移動する。
【０１１３】  光源１３が、透過型ミラー１１から遠ざかる方向に移動すると、焦点距離ｆが大きくなるので、焦点ＦＰは、透過型ミラー１１から遠ざかる方向に移動する。
【０１１４】  変形例１によれば、光源１３を移動させることにより、焦点ＦＰ（つまり、仮想光源ＶＯＳの位置）を移動させることができる。
【０１１５】（５−２）変形例２  変形例２について説明する。変形例２は、接眼ミラー１２に、誘電体多層膜を形成する例である。
【０１１６】  変形例２の接眼ミラー１２の反射面（つまり、複数の光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃ、及び、前面１２ａ（図１３））には、誘電体多層膜が形成される。  誘電体多層膜は、光源１３から放射される光ＯＰ０の波長を特異的に反射する特性を有する。
【０１１７】  変形例２によれば、誘電体多層膜が、光源１３から放射される光ＯＰ０を反射するが、光ＯＰ０とは異なる波長を有する光（例えば、物理オブジェクトＯＢＪ１の反射光ＯＰ（ＯＢＪ））は反射せずに透過させる。従って、観察者Ｕには、接眼ミラー１２が透明に見える。これにより、観察者Ｕは、画像ＩＭＧと物理オブジェクトＯＢＪとが重畳した様子を違和感なく観察することができる。
【０１１８】（５−３）変形例３  変形例３について説明する。変形例３は、カメラ１６によって撮像された画像を網膜に投影する例である。図１５は、変形例３の網膜投影装置の構成を示す図である。
【０１１９】  図１５に示すように、変形例３の網膜投影装置１０は、図１の網膜投影装置１０の構成に加えて、カメラ１６と、を備える。  プロセッサ１５は、フレーム１０ａ内に配置される。  カメラ１６は、一対の光透過プレート１４の間のフレーム１０ａ上に配置される。
【０１２０】  カメラ１６は、物理オブジェクトＯＢＪの画像を撮像するように構成される。
【０１２１】  プロセッサ１５は、カメラ１６によって撮像された画像の画像データを生成するように構成される。
【０１２２】  光源１３は、プロセッサ１５によって生成された画像データに対応する光ＯＰ０を出射する。
【０１２３】  変形例３によれば、カメラ１６によって撮像された画像が、ユーザの網膜に直接投影される。これにより、観察者Ｕは、視力にかかわらず、物理オブジェクトＯＢＪの鮮明な像を視認することができる。  換言すると、変形例３の網膜投影装置１０は、レンズを備えていないにもかかわらず、レンズを備える眼鏡を代替することができる。つまり、変形例３の網膜投影装置１０は、レンズレス眼鏡として機能する。
【０１２４】（５−４）変形例４  変形例４について説明する。変形例４は、網膜投影装置１０を装着した観察者Ｕの頭の動きを追跡する例である。図１６は、変形例４の網膜投影システムの構成を示す図である。
【０１２５】  図１６に示すように、変形例４のコンピュータ３０は、光センサ３１を備える。  光センサ３１は、特定波長の光を検出するように構成される。
【０１２６】  光源１３から出射された光ＯＰ０、又は、透過型ミラー１１の透過光ＯＰ１の一部は、網膜投影装置１０の外部に漏れる。光センサ３１は、網膜投影装置１０から漏れた光ＯＰ０又はＯＰ１を検出する。
【０１２７】  光センサ３１が光ＯＰ０又はＯＰ１を検出すると、コンピュータ３０は、光ＯＰ０又はＯＰ１の光センサ３１に対する入射角を計算する。  コンピュータ３０は、計算した入射角の変化から、網膜投影装置１０を装着した観察者Ｕの頭の動きを特定する。  コンピュータ３０は、特定した頭の動きに基づいて、光源１３から出射される光ＯＰ０に対応する画像を生成する。
【０１２８】  変形例４によれば、網膜投影装置１０に構成を追加することなく、観察者Ｕの頭の動きを追随することができる。これにより、簡素な構成で、観察者Ｕの頭の動きに応じた画像を観察者Ｕの網膜に投影することができる。
【０１２９】  変形例４では、好ましくは、コンピュータ３０がカメラを備え、且つ、網膜投影装置１０は、コンピュータ３０のカメラによって撮像可能なマーカを備える。  マーカは、例えば、以下の少なくとも１つである。・発光体（一例として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode））・光反射体  この場合、頭の動きの追随の精度を向上させることができる。
【０１３０】（５−５）変形例５  変形例５について説明する。変形例５は、ｎ（ｎは、１〜Ｎ（Ｎは２以上の整数））枚の透過型ミラー１１を備える網膜投影装置１０の例である。図１７は、変形例５の網膜投影装置の動作原理の説明図である。
【０１３１】  図１７に示すように、変形例５の網膜投影装置１０は、ｎ枚の透過型ミラー（１段目の透過型ミラー１１（１）〜Ｎ段目の透過型ミラー１１（Ｎ））を備える。透過型ミラー１１（１）は、光源１３に最も近い位置に配置される。透過型ミラー１１（１）は、接眼ミラー１２に最も近い位置（つまり、光源１３から出射された光ＯＰ０の光路において、光源１３から最も遠い位置）に配置される。
【０１３２】  １段目の透過型ミラー１１（１）は、光源１３から距離ｆ（１）の位置に位置する。１段目の透過型ミラー１１（１）は、光源１３から出射された光ＯＰ０を第１面１１（１）ａで受ける。  １段目の透過型ミラー１１（１）は、第１面１１（１）ａで受けた光ＯＰ０を、反射しながら透過することにより、第２面１１（１）ｂから出射させる。
【０１３３】  １段目の第３空間ＳＰ３（１）内には、１段目の透過型ミラー１１（１）から距離ｆ（１）の位置に第１焦点ＦＰ１が位置する。１段目の第３空間ＳＰ３（１）は、網膜投影装置１０の光学系において、１段目の透過型ミラー１１（１）と２段目の透過型ミラー１１（２）との間に位置する空間である。  １段目の透過型ミラー１１（１）の透過光ＯＰ１（１）は、第１焦点ＦＰ１で集束する。第１焦点ＦＰ１で集束した光は、第１焦点ＦＰ１を起点として、２段目の透過型ミラー１１（２）に向かって放射状に直進する。
【０１３４】  ２段目の透過型ミラー１１（２）は、第１焦点ＦＰ１から距離ｆ２の位置に位置する。  ２段目の透過型ミラー１１（２）は、第１焦点ＦＰ１を起点として放射状に直進する光ＯＰ１（２）を第１面１１（２）ａで受ける。  ２段目の透過型ミラー１１（２）は、第１面１１（２）ａで受けた光ＯＰ１（２）を反射しながら透過することにより、第２面１１（２）ｂから出射させる。
【０１３５】  Ｎ−１段目の第３空間ＳＰ３（Ｎ−１）内には、Ｎ−１段目の透過型ミラー１１（Ｎ−１）（不図示）から距離ｆ（Ｎ）の位置にｎ−１段前の第ｎ−１焦点ＦＰｎ−１が位置する。ｎ−１段目の透過型ミラー１１（Ｎ−１）の透過光ＯＰ１（Ｎ−１）は、第Ｎ−−１焦点ＦＰ（Ｎ−１）で集束する。
【０１３６】  Ｎ段目の透過型ミラー１１（Ｎ）は、第Ｎ−１焦点ＦＰ（Ｎ−１）から距離ｆ（Ｎ）の位置に位置する。  Ｎ段目の透過型ミラー１１（Ｎ）は、第Ｎ−１焦点ＦＰ（Ｎ−１）から放射状に直進する光ＯＰ１（Ｎ−１）を第１面１１（Ｎ）ａで受ける。  Ｎ段目の透過型ミラー１１（Ｎ）は、第１面１１（Ｎ）ａで受けた光ＯＰ１（Ｎ）を反射しながら透過することにより、第２面１１（Ｎ）ｂから出射させる。
【０１３７】  第１空間ＳＰ１内には、Ｎ段目の透過型ミラー１１（Ｎ）から距離ｆ（Ｎ）の位置より近い位置に、接眼ミラー１２が配置される。  接眼ミラー１２は、Ｎ段目の透過型ミラー１１（Ｎ）の透過光ＯＰ１（Ｎ）を反射させることにより、観察者Ｕの眼球ＵＥに向けて反射光ＯＰ２を出射する。  接眼ミラー１２の反射光ＯＰ２は、図１３に示すように、角膜Ｃを通って、水晶体Ｌの中心で集光した後、網膜ＲＥＴに結像する。  これにより、観察者Ｕは、反射光ＯＰ２に対応する画像を見ることができる。
【０１３８】  変形例５によれば、複数の透過型ミラー１１を組み合わせることにより、網膜投影装置１０を構成する光学素子（光源１３、各透過型ミラー１１、及び、接眼ミラー１２）のレイアウトの制約を解消することができる。これにより、網膜投影装置１０の光学素子（光源１３、透過型ミラー１１、及び、接眼ミラー１２）のレイアウトの自由度を向上させながら、各透過型ミラー１１を小型化することができる。
【０１３９】（５−６）変形例６  変形例６について説明する。変形例６は、接眼ミラー１２の構造の変形例である。図１８は、変形例６の接眼ミラーの構成を示す図である。
【０１４０】  図１８に示すように、変形例６の接眼ミラー１２は、前面１２ａに光透過性反射膜１２ｅが形成されている点が、本実施形態の接眼ミラー１２（図６及び図７）とは異なる。光透過性反射膜１２ｅは、空気よりも反射率の高い特性を有する。
【０１４１】  変形例６によれば、光透過性反射膜１２ｅが、接眼ミラー１２に入射する透過光ＯＰ１の反射界面として機能する。光透過性反射膜１２ｅの反射率は、本実施形態の接眼ミラー１２の反射界面（つまり、空気と接眼ミラー１２との界面）より高いので、接眼ミラー１２から反射された光ＯＰ２の光量が本実施形態よりも向上する。これにより、観察者Ｕは、より鮮明な画像を観察することができる。
【０１４２】（５−７）変形例７  変形例７について説明する。図１９は、変形例７の網膜投影装置の構成を示す図である。
【０１４３】  図１９に示すように、変形例７の網膜投影装置１０は、光源１３と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー１８と、透過型ミラー１１と、を備える。
【０１４４】  ＭＥＭＳミラー１８は、光源１３と透過型ミラー１１との間に配置される。つまり、ＭＥＭＳミラー１８は、網膜投影装置１０の光学系において、透過型ミラー１１の前段に配置される。
【０１４５】  ＭＥＭＳミラー１８は、左目ＵＬＥ用の元画像に対応する光ＯＰ０ｃを左目ＵＬＥ用の第１反射角で反射し、且つ、右目ＵＲＥ用の元画像に対応する光ＯＰ０ｄを右目ＵＲＥ用の第２反射角で反射する。
【０１４６】  透過型ミラー１１は、本実施形態と同様に、光ＯＰ０ｃ及びＯＰｄを負の屈折率に応じて屈折させて、透過光ＯＰ１ａ及びＯＰｂを透過させる。  透過光ＯＰ１ａは、第１反射角に応じた焦点ＦＰ１に位置する左目ＵＬＥに入射する。これにより、左目ＵＬＥには、左目用の元画像が写る。  透過光ＯＰ１ｂは、第２反射角に応じた焦点ＦＰ２に位置する右目ＵＲＥに入射する。これにより、右目ＵＲＥには、右目用の元画像が写る。
【０１４７】  なお、ＭＥＭＳミラー１８は、網膜投影装置１０の光学系において、透過型ミラー１１の後段に配置されてもよい。
【０１４８】  変形例７によれば、左目ＵＬＥ用の光学系、及び、右目ＵＲＥ用の光学系が、それぞれ、視差画像に対応する透過光ＯＰ１ａ及びＯＰ１ｂを左目ＵＬＥ及び右目ＵＲＥに入射させる。これにより、観察者Ｕは、立体的な画像を観察することができる。
【０１４９】（５−８）変形例８  変形例８について説明する。図２０は、変形例８の網膜投影装置の構成を示す図である。
【０１５０】  図２０に示すように、フレーム１０ａは、透過型ミラー１１と、光源１３と、を収容する。
【０１５１】  透過型ミラー１１は、第１面１１ａと、第２面と１１ｂと、を有する。  第１面１１ａは、光源１３側（つまり、第２空間ＳＰ２）を向いている。  第２面１１ｂは、第１面１１ａの反対側（つまり、第１空間ＳＰ１）を向いている。
【０１５２】  透過型ミラー１１は、フレーム１０ａに回動可能に軸支されている。フレーム１０ａに収容された透過型ミラー１１が回動すると、透過型ミラー１１は、フレーム１０ａの外部において、光源１３の光軸に対して傾斜角θ（０＜θ≦９０°）を形成する（つまり、光源１３の光軸に対して傾斜する）。
【０１５３】  仮想線ＶＬ１１は、光源１３の光軸である。  仮想線ＶＬ１２は、透過型ミラー１１と仮想線ＶＬ１１との交点１１ｃを通り、且つ、仮想線ＶＬ１１に直交する線である。
【０１５４】  透過型ミラー１１は、仮想線ＶＬ１１に対して傾斜角θを形成する。  焦点ＦＰは、透過型ミラー１１を対称軸として光源１３に対して対称となる位置である。焦点ＦＰと交点１１ｃとの間の距離（以下「焦点距離」という）ｆは、光源１３と交点１１ｃとの間の距離と等しい。
【０１５５】（５−９）変形例９  変形例９について説明する。図２１は、変形例９の接眼ミラーの第１例の動作原理の説明図である。
【０１５６】  変形例９の接眼ミラー１２は、図２１の面対称結像素子（「面対称転写素子」ともいう）１２１である。面対称結像素子１２１は、透過型ミラー１１と同様の光学特性を有する。
【０１５７】  図２１は、透過型ミラー１１の光軸と面対称結像素子１２１の光軸との間の距離ｆ１が、透過型ミラー１１の光軸と光源１３の光軸との距離の２倍である例を示している。つまり、透過型ミラー１１の光軸と焦点ＦＰ１との間の距離ｆ１と、焦点ＦＰ１と面対称結像素子１２１の光軸との間の距離ｆ１が同一である。この場合、面対称結像素子１２１は、観察者Ｕの眼球ＵＥと面対称結像素子１２１の光軸との間の距離が、光源１３の光軸と透過型ミラー１１の光軸との間の距離と同一になる位置に配置される。
【０１５８】  光源１３から出射された光ＯＰ０は、透過型ミラー１１の第１面１１ａに入射する。  透過型ミラー１１に入射した光ＯＰ０は、透過型ミラー１１の光学特性に応じて進行方向が変えられながら、透過型ミラー１１を透過する透過光ＯＰ１（１）になる。  透過光ＯＰ１（１）は、焦点ＦＰ１で集束するように放射状に直進し、面対称結像素子１２１の第１面１２１ａに入射する。  面対称結像素子１２１に入射した光ＯＰ１（２）は、面対称結像素子１２１の光学特性に応じて進行方向が変えられながら、面対称結像素子１２１を透過する透過光ＯＰ２になる。  面対称結像素子１２１の透過光ＯＰ２は、焦点ＦＰ２で集束するように放射状に直進する。
【０１５９】  物理オブジェクトＯＢＪの反射光ＯＰ（ＯＢＪ）は、面対称結像素子１２１を透過して、観察者Ｕの網膜上で結像する。  焦点ＦＰと観察者Ｕの瞳孔の位置とが合う場合、光ＯＰ２は、観察者Ｕの網膜上で結像する。これにより、光源１３から出射された光ＯＰ０の像が網膜に投影される。  その結果、観察者Ｕには、光ＯＰ０の像、及び、物理オブジェクトＯＢＪの像が重畳して見える。
【０１６０】  一般に、光源１３から観察者Ｕの網膜までの間に光が進行する距離（以下「光路長」という）が長いほど、網膜投影装置１０の光学素子（光源１３、透過型ミラー１１、及び、接眼ミラー１２）のレイアウトの自由度は高くなる。仮に、接眼ミラー１２がない場合に光路長を長くするためには、透過型ミラー１１の大きさを増やす必要がある。
【０１６１】  これに対して、変形例９の接眼ミラー１２によれば、面対称結像素子１２１が透過型ミラー１１と同様の光学特性を有するので、光源１３と観察者Ｕの網膜との間に複数の透過型ミラー１１を配置することと等価である。この場合、光路長は、面対称結像素子１２１がない場合に比べて長くなる。光路長が長くなるほど、網膜投影装置１０の光学素子（光源１３、透過型ミラー１１、及び、接眼ミラー１２）のレイアウトの自由度が向上する。これにより、透過型ミラー１１及び接眼ミラー１２のそれぞれの大きさを増やすことなく、光学モジュールのレイアウトの自由度を向上させることができる。  レイアウトの自由度の向上は、ＶＲ（Virtual Reality）環境に用いられるようなノンシースルー型のディスプレイの場合、比較的重い光学素子（例えば、光源１３）を観察者Ｕの負担を軽減する位置に配置し易くなるので、特に好ましい。
【０１６２】（５−１０）変形例１０  変形例１０について説明する。図２２は、変形例１０の接眼ミラーの動作原理の説明図である。
【０１６３】  変形例１０の接眼ミラー１２は、図２２のハーフミラー１２２である。
【０１６４】  透過型ミラー１１の光軸とハーフミラー１２２の光軸との間の距離ｆ２は、透過型ミラー１１の光軸と光源１３の光軸との距離ｆ１より短い。ハーフミラー１２２は、式２が成立する位置に配置される。  ｆ１  ＝  ｆ２  ＋  ｆ３  …（式２）・ｆ１：光源１３の光軸と透過型ミラー１１の光軸との間の距離・ｆ２：透過型ミラー１１の光軸とハーフミラー１２２の光軸との間の距離・ｆ３：ハーフミラー１２２の光軸と眼球ＵＥとの間の距離
【０１６５】  光源１３から出射された光ＯＰ０は、透過型ミラー１１の第１面１１ａに入射する。  透過型ミラー１１に入射した光ＯＰ０は、透過型ミラー１１の光学特性に応じて進行方向が変えられながら、透過型ミラー１１を透過する透過光ＯＰ１になる。  透過光ＯＰ１は、放射状に直進し、互いに集束する前にハーフミラー１２２の第１面１２２ａに入射する。  ハーフミラー１２２に入射した光ＯＰ１は、ハーフミラーによって反射されることにより、進行方向が変わる。  ハーフミラー１２２によって進行方向が変わった光ＯＰ２は、焦点ＦＰで集束するように放射状に直進する。
【０１６６】  物理オブジェクトＯＢＪの反射光ＯＰ（ＯＢＪ）は、ハーフミラー１２２を透過して、観察者Ｕの網膜上で結像する。  焦点ＦＰと観察者Ｕの瞳孔の位置とが合う場合、光ＯＰ２は、観察者Ｕの網膜上で結像する。これにより、光源１３から出射された光ＯＰ０の像が網膜に投影される。  その結果、観察者Ｕには、光ＯＰ０の像、及び、物理オブジェクトＯＢＪの像が重畳して見える。
【０１６７】  一般的に、逆放射状の光を逆放射状に反射する透過型光学素子（例えば、ハーフミラー）は、逆放射状の光を放射状に反射する透過型光学素子（例えば、透過型二面コーナーリフレクタアレイミラー）より安価である。
【０１６８】  変形例１０の接眼ミラー１２によれば、比較的安価な透過型光学素子であるハーフミラー１２２を用いるので、物理オブジェクトＯＢＪの光ＯＰ（ＯＢＪ）に対する透過性を確保しつつ、且つ、網膜投影装置１０のコストを低減することができる。
【０１６９】（５−１１）変形例１１  変形例１１について説明する。図２３は、変形例１１の網膜投影装置の構成図である。
【０１７０】  変形例１１の網膜投影装置１０は、接眼ミラー１２に代えて、導光板１７を備える。  図２３Ａに示すように、導光板１７は、透過型ミラー１１の透過光ＯＰ１が集束する前（つまり、網膜投影装置１０の光学系において、透過光ＯＰ１の焦点の前段）に配置される。
【０１７１】  光源１３から出射された光ＯＰ０は、透過型ミラー１１の第１面１１ａに入射する。  透過型ミラー１１に入射した光ＯＰ０は、透過型ミラー１１の光学特性に応じて進行方向が変えられながら、透過型ミラー１１を透過する透過光ＯＰ１（１）になる。  図２３Ｂに示すように、透過光ＯＰ１（１）は、焦点ＦＰ１で集束するように放射状に直進し、導光板１７に入射する。  導光板１７に入射した光は、導光板１７内の反射面で反射を繰り返した後、導光板１７の出射光ＯＰ２になる。  出射光ＯＰ２は、焦点ＦＰで集束するように逆放射状に直進する。
【０１７２】  物理オブジェクトＯＢＪの反射光ＯＰ（ＯＢＪ）は、導光板１７を透過して、観察者Ｕの網膜上で結像する。  焦点ＦＰと観察者Ｕの瞳孔の位置とが合う場合、出射光ＯＰ２は、観察者Ｕの網膜上で結像する。これにより、光源１３から出射された光ＯＰ０の像が網膜に投影される。  その結果、観察者Ｕには、光ＯＰ０の像、及び、物理オブジェクトＯＢＪの像が重畳して見える。
【０１７３】  変形例１１では、導光板１７に代えて、以下の何れかであっても良い。・ＨＯＥ（Holographic Optical Element）・導光板及びＨＯＥの組合せ
【０１７４】  変形例１１によれば、導光板１７によって、透過型ミラー１１の後段の光路長が増加する。これにより、透過型ミラー１１の後段の光路長の分だけ、光源１３と透過型ミラー１１との間（つまり、透過型ミラー１１の前段）の光路長を増加させることができる。その結果、接眼ミラー１２を用いることなく、光学素子のレイアウトの自由度が向上する。  レイアウトの自由度の向上は、ＶＲ環境に用いられるようなノンシースルー型のディスプレイの場合、比較的重い光学素子（例えば、光源１３）を観察者Ｕの負担を軽減する位置に配置し易くなるので、特に好ましい。
【０１７５】（６）小括  本実施形態について小括する。
【０１７６】  本実施形態の第１態様は、  放射状に直進する光を出射する光源１３を備え、  光源１３から出射された放射状の光を反射させながら、逆放射状に透過させる透過型ミラー１１を備え、    透過型ミラー１１は、透過型ミラー１１の平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第１象限から入射する放射状の光を、透過型ミラー１１の平面を基準として第１象限と反対側に位置し、且つ、透過型ミラー１１の法線を基準として第１象限と同じ側に位置する第２象限に向かって逆放射状に透過させる、網膜投影装置１０である。
【０１７７】  第１態様によれば、透過型ミラー１１を介して、光源１３から出射された光の像を網膜に投影する。これにより、波面の歪みが生じないので、観察者の視野角を拡大することができる。  また、光の特性を変化させる光学素子を含まないので、光学系の設計を容易にすることができる。  また、ディスプレイの光源を眼球ＵＥの内部に形成することができる。  また、網膜投影装置１０は、光の波面を歪ませる光学素子（例えば、レンズ、導光板、又は、凹面鏡）を含まないので、焦点の位置が当該光学素子の光学特性（例えば、レンズの屈折率）に依存しない。これにより、光源１３から出射された光ＯＰ０に対応する画像を無限遠に投影することができ、結果として被射界深度が深くなる。  また、光源１３の像が網膜に極めて近い位置に形成される。この現象は、観察者Ｕの網膜には、網膜に極めて近い位置に形成された仮想光源ＶＯＳから出射された光の像が投影されたことと等価である。これにより、観察者Ｕの視野角を向上させることができる。
【０１７８】  本実施形態の第２態様は、  透過型ミラー１１は、透過型ミラー１１を対称軸として光源１３に対して対称となる位置に透過型ミラー１１の透過光を結像させる、網膜投影装置１０である。
【０１７９】  本実施形態の第３態様は、  透過型ミラー１１は、透過型ミラー１１を対称軸として光源１３に対して対称となる位置に光源１３の実像である仮想光源を結像させる、網膜投影装置１０である。
【０１８０】  本実施形態の第４態様は、  透過型ミラー１１の透過光を観察者に向かって反射させる接眼ミラー１２を備え、  接眼ミラー１２は、複数の光透過性反射部材を備える、網膜投影装置１０である。
【０１８１】  第４態様によれば、光透過性反射膜１２ｅが、接眼ミラー１２に入射する透過光ＯＰ１の反射界面として機能する。光透過性反射膜１２ｅの反射率は、本実施形態の接眼ミラー１２の反射界面（つまり、空気と接眼ミラー１２との界面）より高いので、接眼ミラー１２から反射された光ＯＰ２の光量が本実施形態よりも向上する。これにより、観察者Ｕは、より鮮明な画像を観察することができる。
【０１８２】  本実施形態の第５態様は、  接眼ミラー１２は、透過型ミラー１１によって透過された光が逆放射状に直進する位置に配置され、且つ、逆放射状の光を観察者に向かって反射する、網膜投影装置１０である。
【０１８３】  本実施形態の第６態様は、  複数の光透過性反射部材は、互いに平行に配列されている、網膜投影装置１０である。
【０１８４】  本実施形態の第７態様は、  接眼ミラー１２は、複数の光透過性反射部材の配列方向について斜めの方向から、接眼ミラー１２に透過光を入射させる、網膜投影装置１０である。
【０１８５】  本実施形態の第８態様は、  接眼ミラー１２は、透過光が入射する入射面と反対側の位置する反射面に、光透過性反射膜を備える、網膜投影装置１０である。
【０１８６】  第８態様によれば、光透過性反射膜１２ｅが、接眼ミラー１２に入射する透過光ＯＰ１の反射界面として機能する。光透過性反射膜１２ｅの反射率は、本実施形態の接眼ミラー１２の反射界面（つまり、空気と接眼ミラー１２との界面）より高いので、接眼ミラー１２から反射された光ＯＰ２の光量が本実施形態よりも向上する。これにより、観察者Ｕは、より鮮明な画像を観察することができる。
【０１８７】  本実施形態の第９態様は、  透過型ミラー１１は、複数の透過型ミラー１１を備え、  光源１３は、複数の透過型ミラー１１のうち光源１３に最も近い位置に配置された光源側透過型ミラー１１の平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第１象限に配置され、  接眼ミラー１２は、複数の透過型ミラー１１のうち観察者に最も近い位置に配置された観察者側透過型ミラー１１の平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第２象限に配置される、網膜投影装置１０である。
【０１８８】  第９態様によれば、複数の透過型ミラー１１を備える。これにより、光源１３と接眼ミラー１２との間の光路上で、複数の透過型ミラー１１が光をリレーする。その結果、各透過型ミラー１１及び接眼ミラー１２を大型化することなく、光源１３から出射された光ＯＰ０の像を、接眼ミラー１２を介して、網膜ＲＥＴに投影することができる。
【０１８９】  本実施形態の第１０態様は、  光透過性反射部材は、光源１３から出射された波長の光を反射する特性を有する誘電体多層膜を備える、網膜投影装置１０である。
【０１９０】  第１０態様によれば、誘電体多層膜が、光源１３から出射される光ＯＰ０を反射するが、光ＯＰ０とは異なる波長を有する光（例えば、物理オブジェクトＯＢＪの反射光ＯＰ（ＯＢＪ））は反射せずに透過させる。これにより、網膜投影装置１０を装着した観察者Ｕは、物理オブジェクトＯＢＪの像を鮮明に観察することができる。
【０１９１】  本実施形態の第１１態様は、  一対の光源１３、透過型ミラー１１、及び、接眼ミラー１２の組合せを備え、  一対の光源１３は、それぞれ、視差画像に対応する光を出射する、網膜投影装置１０である。
【０１９２】  第１１態様によれば、観察者Ｕは、光源１３から出射された光ＯＰ０に対応する像を立体視することができる。
【０１９３】  本実施形態の第１２態様は、  光源１３は、光源１３の光軸に沿って移動可能である、網膜投影装置１０である。
【０１９４】  第１２態様によれば、光源１３と透過型ミラー１１との距離に応じて、焦点ＦＰが移動する。これにより、観察者Ｕの眼球ＵＥの位置に関わらず、焦点ＦＰを合わせることができる。
【０１９５】  本実施形態の第１３態様は、  ＭＥＭＳミラー１８を備え、  光源１３は、左目用の元画像に対応する光と、右目用の元画像に対応する光と、を放射し、  ＭＥＭＳミラー１８は、左目用の元画像に対応する光を第１反射角で反射し、且つ、左目用の元画像に対応する光を第２反射角で反射する、網膜投影装置１０である。
【０１９６】  第１３態様によれば、ＭＥＭＳミラー１８を介して、視差画像を観察者Ｕの網膜ＲＥＴＴに投影する。これにより、観察者Ｕは、立体的な画像を観察することができる。
【０１９７】  本実施形態の第１４態様は、  透過型ミラー１１を回動可能に軸支するフレーム１０ａを備える、  透過型ミラー１１は、フレーム１０ａに対して回動することによって、光源の光軸に対する傾斜角を変化させる、網膜投影装置１０である。
【０１９８】  第１４態様によれば、透過型ミラー１１が回動することによって、透過型ミラー１１への外光の入光量が低減するので、画像ＩＭＧ１のコントラストが増加する。その結果、観察者Ｕは、画像ＩＭＧ１を鮮明に観察することができる。
【０１９９】  本実施形態の第１５態様は、  透過型ミラー１１の透過光を観察者に向かって反射させることにより、光源１３から出射された光に対応する像を観察者の網膜に投影する導光板及びＨＯＥの少なくとも１つを備える、網膜投影装置１０である。
【０２００】  第１５態様によれば、接眼ミラー１２を用いることなく、網膜投影装置１０の光学モジュールのレイアウトの自由度を向上させることができる。
【０２０１】  本実施形態の第１６態様は、  画像を撮像するカメラ１６を備え、  光源１３は、カメラ１６によって撮像された画像に対応する光を出射する、網膜投影装置１０である。
【０２０２】  第１６態様によれば、観察者Ｕの網膜には、コンピュータ３０によって生成された画像だけでなく、物理オブジェクトＯＢＪの画像も投影される。これにより、観察者Ｕは、視力に関わらず、物理オブジェクトＯＢＪの像を鮮明に観察することができる。
【０２０３】  本実施形態の第１７態様は、  上記の網膜投影装置１０と、網膜投影装置１０と接続可能なコンピュータと、を備える網膜投影システムであって、  コンピュータは、    網膜投影装置１０から漏れた光を検出する光センサを備え、    光センサによって検出された光に応じて、網膜投影装置１０を装着した観察者の頭の動きを特定する手段を備える、網膜投影システムである。
【０２０４】  第１７態様によれば、網膜投影装置１０に構成を追加することなく、観察者Ｕの頭の動きを追従することができる。これにより、観察者Ｕの頭の動きに応じた画像を容易に提供することができる。
【０２０５】  本実施形態の第１８態様は、  網膜投影装置１０は、マーカを備え、  コンピュータは、    マーカの画像を撮像するカメラ１６を備え、    カメラ１６によって撮像された画像に基づいて、網膜投影装置１０を装着した観察者の頭の動きを特定する手段を備える、網膜投影システムである。
【０２０６】  第１８態様によれば、観察者Ｕの頭の動きの追従の精度を向上させることができる。
【０２０７】（７）その他の変形例  その他の変形例について説明する。
【０２０８】  本実施形態では、光源１３の一例として、レーザプロジェクタ１３１及び１３３（図４Ａ及び図４Ｃ）と、ディスプレイ１３２ａ及びピンホール１３２ｂの組合せ（図４Ｂ）と、を例示した。しかし、光源１３は、放射状に直進する光を出力するものであれば、これらに限られるものではない。
【０２０９】  網膜投影装置１０の光学系は、光量を減衰するフィルタ（例えば、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ）を含んでも良い。  この場合、網膜に入射する光の光量が低減するので、過度に高い光量の光が網膜に入射することによる物理オブジェクトＯＢＪの像の視認性の低下を防ぐことができる。
【０２１０】  上記アプリケーションの例では、網膜投影装置１０がコンピュータ３０と接続される例を示した。しかし、図１５に示すように、網膜投影装置１０がプロセッサ１５を備える場合、網膜投影装置１０は、コンピュータ３０と接続することなく、観察者Ｕの網膜に画像を投影することができる。つまり、網膜投影装置１０とコンピュータ３０との接続は必須ではない。
【０２１１】  一対の光源１３は、視差画像に対応する光ＯＰを出射しても良い。この場合、観察者Ｕの網膜には、視差画像が投影される。これにより、観察者Ｕは、光源１３から出射される光ＯＰ０に対応する画像を立体視することができる。
【０２１２】  光源１３がレーザプロジェクタ１３１又は１３３である場合、レーザプロジェクタは、ＳＬＭ（Spatial Light Modulator）型であっても良いし、レーザスキャン型であっても良い。ＳＬＭ型の場合、レーザスキャン型よりもレーザプロジェクタ１３１又は１３３を小型化し、且つ、消費電力を低減することができる。
【０２１３】  本実施形態では、１つの光源１３は、１つのレーザプロジェクタ１３１（図４Ａ）、又は、１つのディスプレイ１３２ａ（図４Ｂ）を有する例を示した。しかし、本実施形態は、これに限られるものではない。１つの光源１３が、複数のレーザプロジェクタ１３１、又は、複数のディスプレイ１３２ａ（つまり、複数の発光素子）を有しても良い。この場合、観察者Ｕの視野角を拡大することができる。
【０２１４】  本実施形態では、図９に示すように、透過型ミラー１１は、透過型ミラー１１に関して、入射光ＯＰ０に対して面対称となる位置の焦点ＦＰに透過光ＯＰ１を結像させる例を示した。しかし、本実施形態の透過型ミラー１１は、これに限られるものではない。透過型ミラー１１は、第２象限Ｑ２（透過型ミラー１１の光軸を含む）のうち、透過型ミラー１１に関して面対称ではない位置の焦点ＦＰに透過光ＯＰ１を結像させてもよい。
【０２１５】  傾斜角θ１は、小さい方が好ましい。  傾斜角θ１が小さくなるほど、接眼ミラー１２及び光透過プレート１４の前後方向（ＦＲ−ＲＲ方向）のサイズを縮小することができる。  傾斜角θ１が小さくなるほど、各光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃの配列方向Ｄｓのサイズが大きくなるので、配列方向Ｄｓについて、単位面積あたりの光透過性反射部材１２１の数を低減することができる。  傾斜角θ１が小さくなるほど、各光透過性反射部材１２１ａ〜１２１ｃの反射光のベクトルの前後方向（ＦＲ−ＲＲ方向）の成分が大きくなるので、接眼ミラー１２内での反射回数の少ない光が多くなる。その結果、眼球ＵＥに入射する光の総光量が大きくなる。これにより、網膜ＲＥＴに結像される像がより鮮明になる。
【０２１６】  接眼ミラー１２は、省略可能である。この場合、透過型ミラー１１が接眼ミラーとして機能する。
【０２１７】  以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。また、上記の実施形態及び変形例は、組合せ可能である。
【符号の説明】
【０２１８】１０        ：網膜投影装置１０ａ      ：フレーム１１        ：透過型ミラー１２        ：接眼ミラー１３        ：光源１４        ：光透過プレート１５        ：プロセッサ１６        ：カメラ３０        ：コンピュータ３１        ：光センサ１２１，１２１ａ〜１２１ｃ：光透過性反射部材１２１ｄ    ：光透過性樹脂部１３１      ：レーザプロジェクタ１３２ａ    ：ディスプレイ１３２ｂ    ：ピンホール１３３      ：レーザプロジェクタ
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月11日(2020.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射状に直進する光を出射する光源を備え、
前記光源から出射された放射状の光を反射させながら、逆放射状に透過させる透過型ミラーを備え、
前記透過型ミラーは、前記光源に対して面対称の関係にある焦点に向かって逆放射状に集束する光を透過させ、
前記透過型ミラーの透過光が集束する前に前記透過光を反射させることにより、前記透過光の反射光を観察者の瞳孔の位置で集束させるハーフミラーを備える、網膜投影装置。
【請求項２】
前記ハーフミラーは、前記透過型ミラーの光軸と前記ハーフミラーの光軸との間の距離が、前記透過型ミラーの光軸と前記光源の光軸との距離が短くなる位置に配置される、
請求項１に記載の網膜投影装置。
【請求項３】
前記ハーフミラーは、前記透過型ミラーによって透過された光が逆放射状に直進する位置に配置される、
請求項１又は請求項２に記載の網膜投影装置。
【請求項４】
前記ハーフミラーは、複数の光透過性反射部材を備える、
請求項１〜請求項３の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項５】
前記複数の光透過性反射部材は、互いに平行に配列されている、
請求項４に記載の網膜投影装置。
【請求項６】
前記ハーフミラーは、前記複数の光透過性反射部材の配列方向について斜めの方向から、前記ハーフミラーに前記透過光を入射させる、
請求項４又は請求項５に記載の網膜投影装置。
【請求項７】
前記ハーフミラーは、前記透過光が入射する入射面と反対側の位置する反射面に、光透過性反射膜を備える、請求項１〜請求項６の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項８】
前記透過型ミラーは、複数の透過型ミラーを備え、
前記光源は、前記複数の透過型ミラーのうち前記光源に最も近い位置に配置された光側透過型ミラーの平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第１象限に配置され、
前記ハーフミラーは、複数の透過型ミラーのうち観察者に最も近い位置に配置された観察者側透過型ミラーの平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第２象限に配置される、請求項１〜請求項７の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項９】
前記ハーフミラーは、前記光源から出射された波長の光を反射する特性を有する誘電体多層膜を備える、請求項１〜請求項８の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１０】
一対の前記光源、前記透過型ミラー、及び、前記ハーフミラーの組合せを備え、
一対の前記光源は、それぞれ、視差画像に対応する光を出射する、
請求項１〜請求項９の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１１】
放射状に直進する光を出射する光源を備え、
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを備え、
入射光を反射させながら、逆放射状に透過させる透過型ミラーを備え、
前記光源は、左目用の元画像に対応する光と、右目用の元画像に対応する光と、を放射し、
前記ＭＥＭＳミラーは、
前記透過型ミラーの前段又は後段に配置され、
前記左目用の元画像に対応する光を第１反射角で反射し、且つ、前記左目用の元画像に対応する光を第２反射角で反射する、
網膜投影装置。
【請求項１２】
放射状に直進する光を出射する光源を備え、
前記光源から出射された放射状の光を反射させながら、逆放射状に透過させる透過型ミラーを備え、
前記透過型ミラーは、前記光源に対して面対称の関係にある焦点に向かって逆放射状に集束する光を透過させ、
前記透過型ミラーの透過光が集束する前に前記透過光を反射させることにより、前記透過光の反射光を観察者の瞳孔の位置で集束させる導光板及びＨＯＥ（Holographic Optical Element）の少なくとも１つを備える、
網膜投影装置。
【請求項１３】
前記透過型ミラーは、前記透過型ミラーの平面及び法線によって分割される空間上の象限のうち第１象限から入射する放射状の光を、前記透過型ミラーの平面を基準として前記第１象限と反対側に位置し、且つ、前記透過型ミラーの法線を基準として前記第１象限と同じ側に位置する第２象限に向かって逆放射状に透過させる、
請求項１〜１２の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１４】
前記透過型ミラーは、回動することによって、前記光源の光軸に対する傾斜角を変化させる、
請求項１〜請求項１３の何れかに記載の網膜投影装置。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１４の何れかに記載の網膜投影装置と、前記網膜投影装置と接続可能なコンピュータと、を備える網膜投影システムであって、
前記コンピュータは、
前記網膜投影装置から漏れた光を検出する光センサを備え、
前記光センサによって検出された光に応じて、前記網膜投影装置を装着した観察者の頭の動きを特定する手段を備え、
前記特定された頭の動きに基づいて、前記光源から出射される光に対応する画像を生成する手段を備える、網膜投影システム。
【請求項１６】
前記網膜投影装置は、マーカを備え、
前記コンピュータは、
前記マーカの画像を撮像するカメラを備え、
前記カメラによって撮像された画像に基づいて、前記網膜投影装置を装着した観察者の頭の動きを特定する手段を備える、請求項１５に記載の網膜投影システム。
【国際調査報告】
2019087996.tif 000026
2019087996.tif 000027
2019087996.tif 000028
2019087996.tif 000029