(57)【要約】【課題】演算負荷や消費電力の少ない瞳位置検出を行うことを可能にする。【解決手段】本開示の眼球検出装置は、略平行の照明光を眼球の角膜に向けて照射する照射部と、角膜からの反射光の光強度を検出する検出部と、検出部による検出値に基づいて角膜からの反射光の光強度の基準光軸に対する角度方向の重心偏りを判別した後、基準光軸に対する角膜位置の位置ずれを算出する検出制御部とを備える。【選択図】図１
2019215305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行の照明光を眼球の角膜に向けて照射する照射部と、
前記角膜からの反射光の光強度を検出する検出部と、
前記検出部による検出値に基づいて前記角膜からの反射光の光強度の基準光軸に対する角度方向の重心偏りを判別した後、前記基準光軸に対する角膜位置の位置ずれを算出する検出制御部と
を備える
眼球検出装置。
【請求項２】
前記検出制御部からの指示に基づいて、前記角膜に対する前記照明光の照射位置を前記基準光軸に対して移動させる光線位置制御部、をさらに備え、
前記検出制御部は、前記基準光軸に対する角度方向の前記重心偏りが少なくなるように、前記照明光の照射位置を移動させる指示を前記光線位置制御部に対して行うと共に、前記照明光の照射位置の移動量に基づいて、前記角膜位置の位置ずれを算出する
請求項１に記載の眼球検出装置。
【請求項３】
前記検出制御部からの指示に基づいて、前記検出部による光強度の検出位置を移動させる検出位置制御部、をさらに備え、
前記検出制御部は、前記基準光軸に対する角度方向の前記重心偏りが少なくなるように、前記照明光の照射位置を移動させる指示を前記光線位置制御部に対して行うと共に、前記検出位置を移動させる指示を前記検出位置制御部に対して行い、前記照明光の照射位置の移動量と前記検出位置の移動量とに基づいて、前記角膜位置の位置ずれを算出する
請求項２に記載の眼球検出装置。
【請求項４】
前記検出制御部からの指示に基づいて、前記角膜に対する前記照明光の照射位置を前記基準光軸に対して移動させる光線位置制御部、をさらに備え、
前記検出制御部は、
前記照明光の照射位置の移動量と前記角膜位置の位置ずれとに対応付けられた前記重心偏りの基準値の関係テーブルを有し、
前記関係テーブルを参照して、前記照明光の照射位置の移動量と前記検出部による検出値に基づいて判別された前記重心偏りとに基づいて、前記角膜位置の位置ずれを算出した後、
算出された前記角膜位置の位置ずれに最適な照射位置を前記関係テーブルを参照して算出し、
算出された前記最適な照射位置に近付くように、前記照明光の照射位置を移動させる指示を前記光線位置制御部に対して行う
請求項１に記載の眼球検出装置。
【請求項５】
前記照明光を前記角膜に対して同一の照射位置に照射した状態で前記基準光軸に対する前記照明光の照射角度を変化させる光線角度制御部、をさらに備え、
前記検出制御部は、前記光線角度制御部によって前記照明光の照射角度を変化させたことによる前記検出部による前記検出値の変化に基づいて、前記基準光軸に対する前記角膜位置の位置ずれを算出する
請求項１に記載の眼球検出装置。
【請求項６】
前記検出部は、複数の分割検出領域を有し、
前記検出制御部は、前記複数の分割検出領域のそれぞれにおける受光強度の検出値に基づいて、前記角膜からの反射光の光強度の前記基準光軸に対する角度方向の前記重心偏りを判別する
請求項１に記載の眼球検出装置。
【請求項７】
前記角膜からの反射光を前記検出部に向けて集光する集光検出光学系、をさらに備え、
前記検出部は、前記集光検出光学系の前記検出部側の焦点位置から外れた位置に配置される
請求項１に記載の眼球検出装置。
【請求項８】
前記検出制御部からの指示に基づいて、前記角膜に対する前記照明光の照射位置を前記基準光軸に対して移動させると共に、前記検出部による光強度の検出位置を移動させる位置制御部、をさらに備え、
前記検出制御部は、前記基準光軸に対する角度方向の前記重心偏りが少なくなるように、前記照明光の照射位置および前記検出位置を移動させる指示を前記位置制御部に対して行い、前記照明光の照射位置の移動量と前記検出位置の移動量とに基づいて、前記角膜位置の位置ずれを算出する
請求項１に記載の眼球検出装置。
【請求項９】
前記基準光軸は、前記眼球が正面視の状態における前記角膜の曲率中心と前記眼球の回転中心とを含む直線である
請求項１に記載の眼球検出装置。
【請求項１０】
前記検出制御部は、前記角膜位置の位置ずれとして、前記基準光軸に対する前記角膜の曲率中心の位置ずれを検出する
請求項１に記載の眼球検出装置。
【請求項１１】
画像光を出射する画像光形成装置と、
前記画像光を、観察者の角膜に向けて収束させる集光光学系と、
眼球検出装置と
を含み、
前記眼球検出装置は、
略平行の照明光を、その照射位置が前記画像光の収束位置と略同一位置となるように、前記眼球の前記角膜に向けて照射する照射部と、
前記角膜からの反射光の光強度を検出する検出部と、
前記検出部による検出値に基づいて前記角膜からの反射光の光強度の基準光軸に対する角度方向の重心偏りを判別した後、前記基準光軸に対する角膜位置の位置ずれを算出する検出制御部と
を備える
画像表示装置。
【請求項１２】
前記眼球検出装置によって検出された前記角膜位置の位置ずれに基づいて、前記照明光の照射位置および前記画像光の収束位置を移動させる光線位置制御部、さらに含む
請求項１１に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、観察者の瞳位置を検出する眼球検出装置、および画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像解析によって観察者の瞳位置を検出する眼球検出装置がある（特許文献１〜４参照）。一方、光源からの光を走査ユニットで走査することによって画像光を生成し、生成された画像光を観察者の瞳に導く画像表示装置が開発されている。このような画像表示装置は、例えばヘッドマウントディスプレイとして利用されている。このような画像表示装置では、観察者の瞳位置に画像光を適切に導くために、眼球検出装置が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８８３２２号公報
【特許文献２】特開２００６−５８５０５号公報
【特許文献３】特開平０９−３２５２６０号公報
【特許文献４】特開平０６−５４８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像解析による瞳位置検出は、多大な画素データの解析が必要であり、演算処理に負荷がかかり、処理速度、コスト、および消費電力の点で不利である。また、検出用の照明光として拡散照明光を用いる点でも消費電力が大きい。
【０００５】
演算負荷や消費電力の少ない瞳位置検出を行うことが可能な眼球検出装置、および画像表示装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施の形態に係る眼球検出装置は、略平行の照明光を眼球の角膜に向けて照射する照射部と、角膜からの反射光の光強度を検出する検出部と、検出部による検出値に基づいて角膜からの反射光の光強度の基準光軸に対する角度方向の重心偏りを判別した後、基準光軸に対する角膜位置の位置ずれを算出する検出制御部とを備えるものである。
【０００７】
本開示の一実施の形態に係る画像表示装置は、画像光を出射する画像光形成装置と、画像光を、観察者の角膜に向けて収束させる集光光学系と、眼球検出装置とを含み、眼球検出装置が、略平行の照明光を、その照射位置が画像光の収束位置と略同一位置となるように、眼球の角膜に向けて照射する照射部と、角膜からの反射光の光強度を検出する検出部と、検出部による検出値に基づいて角膜からの反射光の光強度の基準光軸に対する角度方向の重心偏りを判別した後、基準光軸に対する角膜位置の位置ずれを算出する検出制御部とを備えるものである。
【０００８】
本開示の一実施の形態に係る眼球検出装置、または画像表示装置では、略平行の照明光を眼球の角膜に向けて照射され、角膜からの反射光の光強度が検出される。その検出値に基づいて角膜からの反射光の光強度の基準光軸に対する角度方向の重心偏りが判別され後、基準光軸に対する角膜位置の位置ずれが算出される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の一実施の形態に係る眼球検出装置、または画像表示装置によれば、角膜からの反射光の光強度の検出値に基づいて角膜からの反射光の光強度の基準光軸に対する角度方向の重心偏りを判別した後、基準光軸に対する角膜位置の位置ずれを算出するようにしたので、演算負荷や消費電力の少ない瞳位置検出を行うことが可能となる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の第１の実施の形態に係る眼球検出装置の一構成例を、眼球が正面視の状態にある場合を例に示した構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る眼球検出装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合を例に示した構成図である。
【図３】第１の実施の形態に係る眼球検出装置において、眼球が正面視の状態にある場合の検出部による検出画像および検出値の一例を示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態に係る眼球検出装置において、眼球が正面視の状態から変化した場合の検出部による検出画像および検出値の一例を示す説明図である。
【図５】第１の実施の形態に係る眼球検出装置における検出部による検出位置の好ましい例を示す構成図である。
【図６】図５に示した眼球検出装置に対する比較例を示す構成図である。
【図７】第１の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、画像光の光路と共に示す構成図である。
【図８】第１の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、眼球が正面視の状態にある場合の瞳位置検出時の光路と共に示す構成図である。
【図９】第１の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合の瞳位置検出時の光路と共に示す構成図である。
【図１０】第２の実施の形態に係る眼球検出装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合を例に示した構成図である。
【図１１】第２の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合の瞳位置検出時の光路と共に示す構成図である。
【図１２】第３の実施の形態に係る眼球検出装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合を例に示した構成図である。
【図１３】第３の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合の瞳位置検出時の光路と共に示す構成図である。
【図１４】第３の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合において、照明光の照射位置と検出位置とを移動させた場合の瞳位置検出時の光路と共に示す構成図である。
【図１５】第４の実施の形態に係る眼球検出装置において用いられる関係テーブルの一例を示す説明図である。
【図１６】第４の実施の形態に係る眼球検出装置の瞳位置検出の動作の一例を示す流れ図である。
【図１７】第４の実施の形態に係る眼球検出装置の瞳位置検出の動作の一例を、関係テーブルを用いて示した説明図である。
【図１８】第５の実施の形態に係る眼球検出装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合において、照明光の照射角度を０°にした場合を例に示した構成図である。
【図１９】第５の実施の形態に係る眼球検出装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合において、照明光の照射角度を＋方向に移動させた場合を例に示した構成図である。
【図２０】第５の実施の形態に係る眼球検出装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合において、照明光の照射角度を−方向に移動させた場合を例に示した構成図である。
【図２１】第５の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、画像光の光路と共に示す構成図である。
【図２２】第５の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、眼球が正面視の状態にある場合の瞳位置検出時の光路と共に示す構成図である。
【図２３】第５の実施の形態に係る画像表示装置において、眼球が正面視の状態で、照明光の照射角度を変化させた場合の検出画像および検出光量の一例を示す説明図である。
【図２４】第５の実施の形態に係る画像表示装置において、眼球が正面視から変化した状態で、照明光の照射角度を変化させた場合の検出画像および検出光量の一例を示す説明図である。
【図２５】第６の実施の形態に係る眼球検出装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合を例に示した構成図である。
【図２６】第６の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、画像光の光路と共に示す構成図である。
【図２７】第６の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、眼球が正面視の状態にある場合の瞳位置検出時の光路と共に示す構成図である。
【図２８】第６の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合の瞳位置検出時の光路と共に示す構成図である。
【図２９】第６の実施の形態に係る画像表示装置の一構成例を、眼球が正面視の状態から変化した場合において、照明光の照射位置と検出位置とを移動させた場合の瞳位置検出時の光路と共に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
１．１  第１の実施の形態に係る眼球検出装置の構成および動作（図１〜図６）
１．２  第１の実施の形態に係る画像表示装置の構成および動作（図７〜図９）
１．３  効果
２．第２の実施の形態（図１０〜図１１）
３．第３の実施の形態（図１２〜図１４）
４．第４の実施の形態（図１５〜図１７）
５．第５の実施の形態（図１８〜図２４）
６．第６の実施の形態（図２５〜図２９）
７．その他の実施の形態
【００１２】
＜１．第１の実施の形態＞
［１．１  第１の実施の形態に係る眼球検出装置の構成および動作］
（眼球検出装置の概要）
図１および図２は、本開示の第１の実施の形態に係る眼球検出装置４００の一構成例を示している。図１には、眼球検出装置４００の一構成例を、眼球２００が正面視の状態にある場合を例に示す。図２には、眼球検出装置４００の一構成例を、眼球２００が正面視の状態から変化した場合を例に示す。
【００１３】
眼球検出装置４００は、照射部４１０と、検出光学系４２０と、検出部４３０と、ハーフミラー４４０と、検出制御部４５０とを備えている。
【００１４】
照射部４１０は、略平行の照明光Ｌ１１を観察者の眼球２００の角膜２０３に向けて照射する。照明光Ｌ１１は、例えば赤外光である。照射部４１０は、例えば赤外光を発するＩＲ（赤外）レーザダイオード等の照明光源を含んでいる。
【００１５】
検出部４３０は、角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度を検出する。検出部４３０は、例えば、フォトダイオードまたはイメージセンサ等の検出素子を含んでいる。
【００１６】
ハーフミラー４４０は、照射部４１０からの照明光Ｌ１１を眼球２００の角膜２０３に向けて反射するように配置されている。また、ハーフミラー４４０は、角膜２０３からの反射光Ｌ１２を検出光学系４２０に向けて透過するように配置されている。
【００１７】
検出光学系４２０は、ハーフミラー４４０と検出部４３０との間の光路上に配置されている。検出光学系４２０は、集光レンズ４２１と、集光検出光学系４２２とを有している。集光検出光学系４２２は、角膜２０３からの反射光Ｌ１２を検出部４３０に向けて集光する。
【００１８】
検出制御部４５０は、検出部４３０による検出値（検出画像４６０）に基づいて角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度の基準光軸Ｚ１に対する角度方向の重心偏りを判別した後、基準光軸Ｚ１に対する角膜位置の位置ずれを算出する。
【００１９】
ここで、基準光軸Ｚ１は、眼球２００が正面視の状態における角膜２０３の曲率中心（角膜曲率中心Ｃ１）と眼球２００の回転中心（眼球回転中心Ｃ２）とを含む直線である。検出制御部４５０は、角膜位置の位置ずれとして、基準光軸Ｚ１に対する角膜２０３の曲率中心（角膜曲率中心Ｃ１）の位置ずれを検出する。
【００２０】
（検出値の例）
図３および図４は、検出部４３０による検出画像４６０および検出値の一例を示している。図３には、眼球検出装置４００において、眼球２００が正面視の状態にある場合（図１参照）の検出画像４６０および検出値の一例を示す。図４には、眼球検出装置４００において、眼球２００が正面視の状態から変化した場合（図２参照）の検出画像４６０および検出値の一例を示す。
【００２１】
検出部４３０は、複数の分割検出領域を有している。図３および図４には、４つの分割検出領域を有する例を示しているが、分割検出領域の数は３以下、または５以上であってもよい。
【００２２】
検出制御部４５０は、複数の分割検出領域のそれぞれにおける受光強度の検出値に基づいて、角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度の基準光軸Ｚ１に対する角度方向の重心偏りを判別する。
【００２３】
図３および図４に示したように、眼球２００の変化（瞳位置の変化）に応じて、基準光軸Ｚ１に対する角度方向の重心偏りが変化する。従って、検出制御部４５０では、重心偏りに基づいて、角膜位置の位置ずれを算出することが可能となる。
【００２４】
このように、眼球検出装置４００では、検出画像４６０の詳細な画像解析を行うのではなく、反射光Ｌ１２の光強度の大まかな分布（角度方向の重心偏り）を検出することによって、角膜位置の位置ずれを算出する。
【００２５】
（検出位置の例）
図５は、眼球検出装置４００における検出部４３０による検出位置の好ましい例を示している。図６は、図５に示した眼球検出装置４００に対する比較例に係る眼球検出装置４００Ａを示している。
【００２６】
図６に示した比較例に係る眼球検出装置４００Ａでは、検出部４３０が、集光検出光学系４２２の検出部４３０側の焦点位置Ｐｆと略同一位置に配置されている。図６に示した比較例に係る眼球検出装置４００Ａのように、焦点位置Ｐｆと略同一位置に検出部４３０が配置されている場合、検出制御部４５０において、検出部４３０による検出結果に基づいて反射光Ｌ１２の重心偏りの変化を判別することが困難となる。
【００２７】
従って、図６に示した配置よりも、図５に示したように、集光検出光学系４２２の検出部４３０側の焦点位置Ｐｆから外れた位置に、検出部４３０が配置されていることが好ましい。なお、図５では、焦点位置Ｐｆに対して、集光検出光学系４２２から遠い方向に外れた位置に検出部４３０が配置されている例を示しているが、焦点位置Ｐｆに対して、集光検出光学系４２２に近い方向に外れた位置に検出部４３０が配置されていてもよい。これにより、検出制御部４５０において、検出部４３０による検出結果に基づいて反射光Ｌ１２の重心偏りの変化を判別することが容易となる。
【００２８】
［１．２  第１の実施の形態に係る画像表示装置の構成および動作］
図７〜図９は、第１の実施の形態に係る画像表示装置１の一構成例を示している。図７には、画像表示装置１の一構成例を、画像光Ｌ０の光路と共に示す。図８には、画像表示装置１の一構成例を、眼球２００が正面視の状態にある場合の瞳位置検出時の光路と共に示す。図９には、画像表示装置１の一構成例を、眼球２００が正面視の状態から変化した場合の瞳位置検出時の光路と共に示す。
【００２９】
（画像表示装置の概要）
第１の実施の形態に係る画像表示装置１は、画像光Ｌ０を生成する画像光形成装置１００と、画像光Ｌ０を観察者の角膜２０３に向けて収束させる集光光学系２０とを備えている。画像表示装置１は、画像光形成装置１００によって生成された画像光Ｌ０を観察者の瞳孔位置に導く装置であり、例えばヘッドマウントディスプレイとして利用可能である。
【００３０】
画像表示装置１は、画像光形成装置１００を備えた画像表示系（図７参照）と、観察者の瞳位置を検出する検出系（図８、図９参照）とを含んでいる。検出系は、上述の眼球検出装置４００に相当する構成を有している。検出系では、略平行の照明光Ｌ１１を、その照射位置が画像光Ｌ０の収束位置と略同一位置となるように、眼球２００の角膜２０３に向けて照射し、その角膜２０３からの反射光Ｌ１２を検出するようになっている。画像表示装置１では、照明光Ｌ１１の照射位置と画像光Ｌ０の収束位置とを略同一位置にすることにより、正確に画像光Ｌ０を特定の瞳孔位置に収束させることが可能となっている。
【００３１】
（画像表示系の概要）
画像表示装置１は、画像表示系の構成要素として、画像光形成装置１００と、第１の反射素子１１と、第２の反射素子１２と、集光光学系２０と、ハーフミラー２１と、コリメータレンズ１０４と、光線位置制御部４５１とを備えている。
【００３２】
画像光形成装置１００は、画像光Ｌ０を生成し、生成した画像光Ｌ０を出射する。画像光形成装置１００は、走査ミラー１０１と、描画光源１０２と、全反射ミラー１０３とを含んでいる。
【００３３】
描画光源１０２は、例えばレーザダイオードからなるレーザ光源である。描画光源１０２は、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各色光を発する複数のレーザダイオードを含んでいてもよい。描画光源１０２は、画像データに基づいて強度変調されたレーザ光を走査ミラー１０１に向けて出力する。描画光源１０２と走査ミラー１０１との間には、描画光源１０２からのレーザ光を走査ミラー１０１に導く光学系が配置されていてもよい。
【００３４】
走査ミラー１０１は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーで構成されている。走査ミラー１０１は、描画光源１０２からのレーザ光を画像データに基づいて２次元的に走査することで、２次元的な画像光Ｌ０を生成する。走査ミラー１０１の走査方向および走査タイミングは、画像データに基づいて制御される。
【００３５】
なお、画像光形成装置１００は、このような描画光源１０２と走査ミラー１０１とを用いたレーザ走査型の装置に限らず、表示パネルとピンホールとを用いた装置であってもよい。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、または有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro-Luminescence Display）等の表示パネルからの画像光を集光レンズによってピンホールに集光してコリメータレンズ１０４に向けて出射するような装置であってもよい。
【００３６】
コリメータレンズ１０４は、画像光形成装置１００からの各画素のビームの進行方向を平行化し、画像光Ｌ０として第１の反射素子１１に入射させる。
【００３７】
第１の反射素子１１は、画像光Ｌ０に対して透過作用と反射作用とを有するハーフミラーである。画像光形成装置１００からの画像光Ｌ０は、第１の反射素子１１を介して第２の反射素子１２に入射する。
【００３８】
第２の反射素子１２は、画像光Ｌ０に対して反射作用を有する全反射ミラーである。第２の反射素子１２は、第１の反射素子１１を介して入射した画像光Ｌ０を第１の反射素子１１に向けて反射し、画像光Ｌ０を第１の反射素子１１に再入射させる。
【００３９】
第２の反射素子１２は、画像光形成装置１００からの画像光Ｌ０が第１の反射素子１１を透過した後の第１の透過光路上に配置されている。第１の反射素子１１は、第２の反射素子１２によって反射され、再入射した画像光Ｌ０を集光光学系２０に向けて反射するように配置されている。
【００４０】
集光光学系２０は、第１の反射素子１１に再入射した後の画像光Ｌ０を、ハーフミラー２１を介して、観察者の瞳孔位置に向けて収束させる光学系である。集光光学系２０は、例えば集光レンズ等の少なくとも１つの集光素子によって構成されている。
【００４１】
ハーフミラー２１は、集光光学系２０と観察者の瞳孔位置との間の光路上に配置されている。ハーフミラー２１は、観察者の眼球２００に対向するように配置されている。観察者は、ハーフミラー２１を介して画像光Ｌ０を観察することになる。これにより、画像表示装置１を例えばヘッドマウントディスプレイとして構成した場合、シースルーで外界を観察可能にしつつ、画像光形成装置１００によって形成された画像光Ｌ０を観察することが可能となる。
【００４２】
検出系は、後述するように、検出素子３１と検出制御部４５０とを備えている。検出制御部４５０は、検出素子３１の検出結果に基づいて観察者の角膜位置の位置ずれを検出する。
【００４３】
光線位置制御部４５１は、検出系の検出制御部４５０によって検出された角膜位置の位置ずれに基づいて、画像光Ｌ０の収束位置を適切な位置に移動させる。結果的に、照明光Ｌ１１の照射位置も適切な位置に移動させることができる。光線位置制御部４５１は、検出された角膜位置の位置ずれに基づいて、例えば、第２の反射素子１２の配置角度を制御する。これにより、観察者の瞳孔位置の移動に関わらず、画像光Ｌ０を観察者の瞳孔２０１に導くことが可能となる。
【００４４】
（検出系の概要）
画像表示装置１は、検出系の構成要素として、第３の反射素子１３と、検出素子３１と、撮像レンズ３２と、波長カットフィルタ３３と、照明光源３４と、検出制御部４５０とを備えている。
【００４５】
画像表示装置１において、少なくとも、照明光源３４と第３の反射素子１３とが、上述の眼球検出装置４００における照射部４１０に相当する。また、画像表示装置１において、少なくとも、検出素子３１が、上述の眼球検出装置４００における検出部４３０に相当する。
【００４６】
照明光源３４は、観察者の瞳孔位置を検出するための照明光Ｌ１１を出射する。照明光Ｌ１１は、例えば赤外光である。照明光源３４は、例えば赤外光を発するＩＲ（赤外）レーザダイオードである。
【００４７】
第３の反射素子１３は、ハーフミラーであり、照明光源３４から出射された照明光Ｌ１１を反射して、第１の反射素子１１に入射させる。また、第３の反射素子１３は画像光Ｌ０を透過させる。第１の反射素子１１に入射した後の照明光Ｌ１１は、画像光Ｌ０と略同一の光路上を進行し、観察者の瞳孔位置（眼球２００）に照射される。照明光Ｌ１１の照射位置は、画像光Ｌ０の収束位置と同様に、例えば第２の反射素子１２の配置角度を制御することによって観察者の瞳孔位置の変化に追従して調整される。
【００４８】
照明光Ｌ１１は、眼球２００の角膜２０３において反射される。これにより、角膜２０３からの反射光Ｌ１２が生成される。
【００４９】
検出素子３１は、観察者の眼球２００によって反射され、集光光学系２０を逆行し、第１の反射素子１１を透過した後の反射光Ｌ１２の第２の透過光路上に配置され、反射光Ｌ１２を検出する。第１の反射素子１１と検出素子３１との間における第２の透過光路上には、波長カットフィルタ３３と撮像レンズ３２とが配置されている。
【００５０】
波長カットフィルタ３３は、照明光Ｌ１１の波長帯域以外の光をカットするフィルタであり、例えば可視光カットフィルタである。
【００５１】
検出系において、検出制御部４５０は、上述の眼球検出装置４００と同様の原理により、角膜位置の位置ずれを算出する。
【００５２】
［１．３  効果］
以上説明したように、第１の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置によれば、角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度の検出値に基づいて角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度の基準光軸Ｚ１に対する角度方向の重心偏りを判別した後、基準光軸Ｚ１に対する角膜位置の位置ずれを算出するようにしたので、演算負荷や消費電力の少ない瞳位置検出を行うことが可能となる。
【００５３】
第１の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置によれば、検出部４３０の分割検出領域の数が少なく、画像解析を行うことなく単純な演算処理で瞳位置を検出可能となるため、画像解析によるレイテンシーおよび消費電力が改善される。また、指向性の強い反射光Ｌ１２を検出する方式であるため、照射光量に対する検出光量のロスが少なく、例えば拡散反射光を検出する方式に比べ照明光源の消費電力が低減される。第１の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置によれば、最小限の光量（小径ビーム）で角膜２０３を照明し、最小限の検出値のみで瞳位置を検出することが可能となる。
【００５４】
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態の効果についても同様である。
【００５５】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本開示の第２の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５６】
（眼球検出装置の構成および動作）
図１０は、第２の実施の形態に係る眼球検出装置４００Ｂの一構成例を示している。図１０には、眼球検出装置４００Ｂの一構成例を、眼球２００が正面視の状態から変化した場合を例に示す。
【００５７】
眼球検出装置４００Ｂは、上記第１の実施の形態に係る眼球検出装置４００の構成に対して、光線位置制御部４５１をさらに備えている。光線位置制御部４５１は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、角膜２０３に対する照明光Ｌ１１の照射位置を基準光軸Ｚ１に対して移動させる。
【００５８】
眼球検出装置４００Ｂでは、検出制御部４５０は、検出部４３０による検出値に基づいて、角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度の基準光軸Ｚ１に対する角度方向の重心偏りが少なくなるように、照明光Ｌ１１の照射位置を移動させる指示を光線位置制御部４５１に対して行う。また、検出制御部４５０は、照明光Ｌ１１の照射位置の移動量に基づいて、角膜位置の位置ずれを算出する。
【００５９】
（画像表示装置の構成および動作）
図１１は、第２の実施の形態に係る画像表示装置１Ａの一構成例を示している。図１１には、画像表示装置１Ａの一構成例を、眼球２００が正面視の状態から変化した場合の瞳位置検出時の光路と共に示す。
【００６０】
画像表示装置１Ａは、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１の構成と略同様に、画像光形成装置１００を備えた画像表示系と、観察者の瞳位置を検出する検出系（図１１参照）とを含んでいる。検出系は、上述の眼球検出装置４００Ｂに相当する構成を有している。
【００６１】
画像表示装置１Ａでは、検出制御部４５０が、検出系の動作として、検出素子３１による検出値に基づいて、角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度の基準光軸Ｚ１に対する角度方向の重心偏りが少なくなるように、照明光Ｌ１１の照射位置を移動させる指示を光線位置制御部４５１に対して行う。光線位置制御部４５１は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、例えば第２の反射素子１２の配置角度を制御することによって、角膜２０３に対する照明光Ｌ１１の照射位置を基準光軸Ｚ１に対して移動させる。結果的に、照明光Ｌ１１の照射位置と画像光Ｌ０の収束位置とを適切な位置に移動させることができる。
【００６２】
その他の構成、動作および効果は、上記第１の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置と略同様であってもよい。
【００６３】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、本開示の第３の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１または第２の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６４】
（眼球検出装置の構成および動作）
図１２は、第３の実施の形態に係る眼球検出装置４００Ｃの一構成例を示している。図１２には、眼球検出装置４００Ｃの一構成例を、眼球２００が正面視の状態から変化した場合を例に示す。
【００６５】
眼球検出装置４００Ｃは、上記第１の実施の形態に係る眼球検出装置４００の構成に対して、光線位置制御部４５１と、検出位置制御部４５２とをさらに備えている。
【００６６】
光線位置制御部４５１は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、角膜２０３に対する照明光Ｌ１１の照射位置を基準光軸Ｚ１に対して移動させる。
【００６７】
検出位置制御部４５２は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、検出部４３０による光強度の検出位置を移動させる。
【００６８】
眼球検出装置４００Ｃでは、検出制御部４５０は、検出部４３０による検出値に基づいて、角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度の基準光軸Ｚ１に対する角度方向の重心偏りが少なくなるように、照明光Ｌ１１の照射位置を移動させる指示を光線位置制御部４５１に対して行う。
【００６９】
また、検出制御部４５０は、照明光Ｌ１１の照射位置の移動量に基づいて、検出位置を移動させる指示を検出位置制御部４５２に対して行う。また、検出制御部４５０は、照明光Ｌ１１の照射位置の移動量と検出位置の移動量とに基づいて、角膜位置の位置ずれを算出する。
【００７０】
眼球検出装置４００Ｃでは、瞳位置の変化に応じて照明光Ｌ１１の照射位置を移動させることによって、基準光軸Ｚ１上に反射光Ｌ１２を戻す。また、眼球検出装置４００Ｃでは、瞳位置の変化に応じて反射光Ｌ１２を検出部４３０の略中央位置で検出できるように、検出位置が補正される。これにより、より正確に、角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度を検出することが可能となる。
【００７１】
（画像表示装置の構成および動作）
図１３および図１４は、第３の実施の形態に係る画像表示装置１Ｂの一構成例を示している。図１３には、画像表示装置１Ｂの一構成例を、眼球２００が正面視の状態から変化した場合の瞳位置検出時の光路と共に示す。図１４には、画像表示装置１Ｂの一構成例を、眼球２００が正面視の状態から変化した場合において、照明光Ｌ１２の照射位置と検出位置とを移動させた場合の瞳位置検出時の光路と共に示す。
【００７２】
画像表示装置１Ｂは、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１の構成と略同様に、画像光形成装置１００を備えた画像表示系と、観察者の瞳位置を検出する検出系（図１３、図１４参照）とを含んでいる。検出系は、上述の眼球検出装置４００Ｃに相当する構成を有している。
【００７３】
画像表示装置１Ｂでは、検出制御部４５０が、検出系の動作として、検出素子３１による検出値に基づいて、角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度の基準光軸Ｚ１に対する角度方向の重心偏りが少なくなるように、照明光Ｌ１１の照射位置を移動させる指示を光線位置制御部４５１に対して行う。光線位置制御部４５１は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、例えば第２の反射素子１２の配置角度を制御することによって、角膜２０３に対する照明光Ｌ１１の照射位置を基準光軸Ｚ１に対して移動させる。結果的に、照明光Ｌ１１の照射位置と画像光Ｌ０の収束位置とを適切な位置に移動させることができる。
【００７４】
また、画像表示装置１Ｂでは、検出制御部４５０が、検出系の動作として、照明光Ｌ１１の照射位置の移動量に基づいて、検出位置を移動させる指示を検出位置制御部４５２に対して行う。検出位置制御部４５２は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、例えば検出素子３１と撮像レンズ３２との配置位置を制御することによって、検出素子３１による光強度の検出位置を移動させる。結果的に、瞳位置の変化に応じて反射光Ｌ１２を検出素子３１の略中央位置で検出できるように、検出位置が補正される。
【００７５】
その他の構成、動作および効果は、上記第１の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置と略同様であってもよい。
【００７６】
＜４．第４の実施の形態＞
次に、本開示の第４の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第３のいずれかの実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７７】
第４の実施の形態に係る眼球検出装置は、上記第２の実施の形態に係る眼球検出装置４００Ｂと同様に、光線位置制御部４５１をさらに備えている。光線位置制御部４５１は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、角膜２０３に対する照明光Ｌ１１の照射位置を基準光軸Ｚ１に対して移動させる。
【００７８】
第４の実施の形態に係る眼球検出装置は、上記第２の実施の形態に係る眼球検出装置４００Ｂの構成に対して、検出制御部４５０による角膜位置の位置ずれの算出方法が異なっている。
【００７９】
第４の実施の形態に係る眼球検出装置では、検出制御部４５０は、照明光Ｌ１１の照射位置の移動量と角膜位置の位置ずれとに対応付けられた重心偏りの基準値の関係テーブルを有し、その関係テーブルを参照して、照明光Ｌ１１の照射位置の移動量と検出部４３０による検出値に基づいて判別された重心偏りとに基づいて、角膜位置の位置ずれを算出する。
【００８０】
図１５は、第４の実施の形態に係る眼球検出装置において用いられる関係テーブルの一例を示している。図１６には、第４の実施の形態に係る眼球検出装置の瞳位置検出の動作の一例を示す。図１７は、第４の実施の形態に係る眼球検出装置の瞳位置検出の動作の一例を、関係テーブルを用いて示す。
【００８１】
以下、第４の実施の形態に係る眼球検出装置による瞳位置検出時の動作を図１６および図１７に示した動作の流れに従って説明する。
【００８２】
まず、検出制御部４５０は、光線位置制御部４５１による照明光Ｌ１１の照射位置の移動量に基づいて、角膜２０３に対する現在の照明光Ｌ１１の照射位置を判別する（ステップＳ１）。図１７の例では、ステップＳ１において判別された照射位置は、基準光軸Ｚ１に対して０（ｍｍ）となっている。
【００８３】
次に、検出制御部４５０は、検出部４３０による検出値に基づいて重心偏りを判別する（ステップＳ２）。次に、検出制御部４５０は、関係テーブルを参照して、角膜位置の位置ずれを算出する（ステップＳ３）。図１７の例では、例えば、検出部４３０による検出値が関係テーブルの最上段の左から２番目の重心偏りの基準値に相当していると判別され、角膜位置の位置ずれが０．８（ｍｍ）（眼球回転角度が５°）に相当する重心偏りがあると判別されている。
【００８４】
次に、検出制御部４５０は、算出された角膜位置の位置ずれに最適な照射位置を関係テーブルを参照して算出し、算出された最適な照射位置に近付くように、照明光Ｌ１１の照射位置を移動させる指示を光線位置制御部４５１に対して行う（ステップＳ４）。図１７の例では、例えば、最適な照射位置は右０．５（ｍｍ）の位置であると判別されている。
【００８５】
その他の構成、動作および効果は、上記第１または第２の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置と略同様であってもよい。
【００８６】
＜５．第５の実施の形態＞
次に、本開示の第５の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第４のいずれかの実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８７】
（眼球検出装置の構成および動作）
図１８〜図２０は、第５の実施の形態に係る眼球検出装置４００Ｄの一構成例を示している。なお、図１８には、眼球２００が正面視の状態から変化した場合において、照明光Ｌ１１の照射角度θを０°にした場合（θ（０°））の構成例を示す。図１９には、眼球２００が正面視の状態から変化した場合において、照明光Ｌ１１の照射角度θを＋方向に移動させた場合（θ（＋））の構成例を示す。図２０には、眼球２００が正面視の状態から変化した場合において、照明光Ｌ１１の照射角度θを−方向に移動させた場合（θ（−））の構成例を示す。
【００８８】
眼球検出装置４００Ｄは、上記第１の実施の形態に係る眼球検出装置４００の構成に対して、光線角度制御部４５３をさらに備えている。光線角度制御部４５３は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、照明光Ｌ１１を角膜２０３に対して同一の照射位置に照射した状態で基準光軸Ｚ１に対する照明光Ｌ１１の照射角度θを変化させる。
【００８９】
検出制御部４５０は、光線角度制御部４５３によって照明光Ｌ１１の照射角度θを変化させたことによる検出部４３０による検出値の変化に基づいて、基準光軸Ｚ１に対する角膜位置の位置ずれを算出する。
【００９０】
図１８〜図２０には、検出部４３０における検出画像４６０の例と共に、検出値として検出された検出光量の値を示している。図１８〜図２０に示したように、照射角度θを変化させることにより、検出部４３０によって検出される光量の値は変化する。この光量の値の変化は、眼球２００の回転角度、すなわち角膜位置によって変化する。従って、照射角度θを変化させたことによる検出部４３０による検出値の変化に基づいて、基準光軸Ｚ１に対する角膜位置の位置ずれを算出することが可能となる。
【００９１】
なお、第５の実施の形態に係る眼球検出装置４００Ｄでは、検出部４３０による検出値として光量を検出するので、検出部４３０の検出領域は分割されていなくてもよい。
【００９２】
（画像表示装置の構成および動作）
図２１および図２２は、第５の実施の形態に係る画像表示装置１Ｃの一構成例を示している。図２１には、画像表示装置１Ｃの一構成例を、画像光Ｌ０の光路と共に示す。図２２には、画像表示装置１Ｃの一構成例を、眼球２００が正面視の状態にある場合の瞳位置検出時の光路と共に示す。
【００９３】
画像表示装置１Ｃは、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１の構成と略同様に、画像光形成装置１００を備えた画像表示系（図２１参照）と、観察者の瞳位置を検出する検出系（図２２参照）とを含んでいる。
【００９４】
画像表示装置１Ｃにおいて検出系は、上述の眼球検出装置４００Ｄに相当する構成を有している。
【００９５】
画像表示装置１Ｃにおける画像表示系の構成は、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１の構成と略同様の構成要素を有している。すなわち、画像表示装置１Ｃは、画像表示系の構成要素として、画像光形成装置１００と、第１の反射素子１１と、第２の反射素子１２と、集光光学系２０と、ハーフミラー２１と、コリメータレンズ１０４とを備えている。
【００９６】
画像表示装置１Ｃにおいて検出系は、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１と略同様に、検出系の構成要素として、検出素子３１と、撮像レンズ３２と、波長カットフィルタ３３と、照明光源３４と、検出制御部４５０とを備えている。
【００９７】
さらに、画像表示装置１Ｃは、検出系の構成要素として、第４の反射素子１４と、アパーチャ３５と、光線角度制御部４５３とを備えている。アパーチャ３５は、検出素子３１に入射する反射光Ｌ１２のうち重心がずれた不要な光をカットするために設けられている。
【００９８】
画像表示装置１Ｃにおいて検出系は、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１の検出系の構成に対して、第３の反射素子１３に代えて第４の反射素子１４が設けられている。また、画像表示装置１Ｃにおいて検出系は、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１の検出系の構成に対して、照明光源３４の配置位置が異なっている。画像表示装置１Ｃでは、第４の反射素子１４が、画像光形成装置１００内の描画光源１０２と全反射ミラー１０３との間の光路上に配置されている。第４の反射素子１４は、ハーフミラーであり、照明光源３４から出射された照明光Ｌ１１を反射して、全反射ミラー１０３に入射させる。以降の照明光Ｌ１１の眼球２００に至るまでの光路は、画像表示系の光路と同様である。また、第４の反射素子１４は描画光源１０２からの光を透過させる。
【００９９】
光線角度制御部４５３は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、例えば走査ミラー１０１の角度を制御することによって、角膜２０３に対する照明光Ｌ１１の照射角度θを変化させる。
【０１００】
図２３および図２４は、画像表示装置１Ｃにおける瞳位置検出時の検出画像および検出光量の一例を示す。図２３には、画像表示装置１Ｃにおいて、眼球２００が正面視の状態で、照明光Ｌ１１の照射角度θを変化させた場合の検出画像および検出光量の一例を示す。図２４には、画像表示装置１Ｃにおいて、眼球２００が正面視から変化した状態で、照明光Ｌ１１の照射角度θを変化させた場合の検出画像および検出光量の一例を示す。
【０１０１】
図２３および図２４に示したように、画像表示装置１Ｃでは、照明光Ｌ１１の照射角度θを変化させることにより、検出素子３１によって検出される光量の値は変化する。この光量の値の変化は、眼球２００の回転角度、すなわち角膜位置によって変化する。従って、照射角度θを変化させたことによる検出素子３１による検出値の変化に基づいて、基準光軸Ｚ１に対する角膜位置の位置ずれを算出することが可能となる。
【０１０２】
その他の構成、動作および効果は、上記第１の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置と略同様であってもよい。
【０１０３】
＜６．第６の実施の形態＞
次に、本開示の第６の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第１ないし第５のいずれかの実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１０４】
（眼球検出装置の構成および動作）
図２５は、第６の実施の形態に係る眼球検出装置４００Ｅの一構成例を示している。図２５には、眼球検出装置４００Ｅの一構成例を、眼球２００が正面視の状態から変化した場合を例に示す。
【０１０５】
眼球検出装置４００Ｅは、上記第１の実施の形態に係る眼球検出装置４００の構成に対して、位置制御部４５４をさらに備えている。
【０１０６】
位置制御部４５４は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、角膜２０３に対する照明光Ｌ１１の照射位置を基準光軸Ｚ１に対して移動させると共に、検出部４３０による光強度の検出位置を移動させる。
【０１０７】
眼球検出装置４００Ｅでは、検出制御部４５０は、基準光軸Ｚ１に対する角度方向の重心偏りが少なくなるように、照明光Ｌ１１の照射位置および検出位置を移動させる指示を位置制御部４５４に対して行う。
【０１０８】
また、検出制御部４５０は、照明光Ｌ１１の照射位置の移動量と検出位置の移動量とに基づいて、角膜位置の位置ずれを算出する
【０１０９】
（画像表示装置の構成および動作）
図２６〜図２９は、第６の実施の形態に係る画像表示装置１Ｄの一構成例を示している。図２６には、画像表示装置１Ｄの一構成例を、画像光Ｌ０の光路と共に示す。図２７には、画像表示装置１Ｄの一構成例を、眼球２００が正面視の状態にある場合の瞳位置検出時の光路と共に示す。図２８には、画像表示装置１Ｄの一構成例を、眼球２００が正面視の状態から変化した場合の瞳位置検出時の光路と共に示す。図２９には、画像表示装置１Ｄの一構成例を、眼球２００が正面視の状態から変化した場合において、照明光Ｌ１１の照射位置と検出位置とを移動させた場合の瞳位置検出時の光路と共に示す。
【０１１０】
画像表示装置１Ｄは、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１の構成と略同様に、画像光形成装置１００を備えた画像表示系（図２６参照）と、観察者の瞳位置を検出する検出系（図２７〜図２９参照）とを含んでいる。
【０１１１】
画像表示装置１Ｄにおいて検出系は、上述の眼球検出装置４００Ｅに相当する構成を有している。
【０１１２】
画像表示装置１Ｄにおける画像表示系の構成は、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１の構成と略同様の構成要素を有している。すなわち、画像表示装置１Ｄは、画像表示系の構成要素として、画像光形成装置１００と、第１の反射素子１１と、第２の反射素子１２と、集光光学系２０と、ハーフミラー２１と、コリメータレンズ１０４とを備えている。
【０１１３】
画像表示装置１Ｄにおいて検出系は、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１と略同様に、検出系の構成要素として、第３の反射素子１３と、検出素子３１と、撮像レンズ３２と、波長カットフィルタ３３と、照明光源３４と、検出制御部４５０とを備えている。
【０１１４】
さらに、画像表示装置１Ｄは、検出系の構成要素として、第４の反射素子１４と、位置制御部４５４とを備えている。
【０１１５】
画像表示装置１Ｄにおいて検出系は、上記第１の実施の形態に係る画像表示装置１の検出系の構成に対して、照明光源３４の配置位置と、検出素子３１、撮像レンズ３２、および波長カットフィルタ３３の配置位置とが異なっている。画像表示装置１Ｄでは、第４の反射素子１４が、画像光形成装置１００内の描画光源１０２と全反射ミラー１０３との間の光路上に配置されている。第４の反射素子１４は、ハーフミラーであり、照明光源３４から出射された照明光Ｌ１１を反射して、全反射ミラー１０３に入射させる。以降の照明光Ｌ１１の眼球２００に至るまでの光路は、画像表示系の光路と同様である。また、第４の反射素子１４は描画光源１０２からの光を透過させる。
【０１１６】
画像表示装置１Ｄでは、角膜２０３からの反射光Ｌ１２は、画像光Ｌ０の光路とは逆行して第３の反射素子１３で反射した後、波長カットフィルタ３３および撮像レンズ３２を通過した後、検出素子３１に入射する。
【０１１７】
画像表示装置１Ｄでは、検出制御部４５０が、検出系の動作として、検出素子３１による検出値に基づいて、角膜２０３からの反射光Ｌ１２の光強度の基準光軸Ｚ１に対する角度方向の重心偏りが少なくなるように、照明光Ｌ１１の照射位置および検出位置を移動させる指示を位置制御部４５４に対して行う。位置制御部４５４は、検出制御部４５０からの指示に基づいて、例えば第２の反射素子１２の配置角度を制御することによって、角膜２０３に対する照明光Ｌ１１の照射位置および検出位置を移動させる。結果的に、照明光Ｌ１１の照射位置と画像光Ｌ０の収束位置とを適切な位置に移動させることができる。
【０１１８】
その他の構成、動作および効果は、上記第１の実施の形態に係る眼球検出装置、および画像表示装置と略同様であってもよい。
【０１１９】
＜７．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
【０１２０】
例えば、以上の各実施の形態では、本開示の眼球検出装置を画像表示装置に適用した例を挙げたが、本開示の眼球検出装置は、画像表示装置以外の装置にも適用可能である。
【０１２１】
例えば、本技術は以下のような構成を取ることもできる。
（１）
略平行の照明光を眼球の角膜に向けて照射する照射部と、
前記角膜からの反射光の光強度を検出する検出部と、
前記検出部による検出値に基づいて前記角膜からの反射光の光強度の基準光軸に対する角度方向の重心偏りを判別した後、前記基準光軸に対する角膜位置の位置ずれを算出する検出制御部と
を備える
眼球検出装置。
（２）
前記検出制御部からの指示に基づいて、前記角膜に対する前記照明光の照射位置を前記基準光軸に対して移動させる光線位置制御部、をさらに備え、
前記検出制御部は、前記基準光軸に対する角度方向の前記重心偏りが少なくなるように、前記照明光の照射位置を移動させる指示を前記光線位置制御部に対して行うと共に、前記照明光の照射位置の移動量に基づいて、前記角膜位置の位置ずれを算出する
上記（１）に記載の眼球検出装置。
（３）
前記検出制御部からの指示に基づいて、前記検出部による光強度の検出位置を移動させる検出位置制御部、をさらに備え、
前記検出制御部は、前記基準光軸に対する角度方向の前記重心偏りが少なくなるように、前記照明光の照射位置を移動させる指示を前記光線位置制御部に対して行うと共に、前記検出位置を移動させる指示を前記検出位置制御部に対して行い、前記照明光の照射位置の移動量と前記検出位置の移動量とに基づいて、前記角膜位置の位置ずれを算出する
上記（２）に記載の眼球検出装置。
（４）
前記検出制御部からの指示に基づいて、前記角膜に対する前記照明光の照射位置を前記基準光軸に対して移動させる光線位置制御部、をさらに備え、
前記検出制御部は、
前記照明光の照射位置の移動量と前記角膜位置の位置ずれとに対応付けられた前記重心偏りの基準値の関係テーブルを有し、
前記関係テーブルを参照して、前記照明光の照射位置の移動量と前記検出部による検出値に基づいて判別された前記重心偏りとに基づいて、前記角膜位置の位置ずれを算出した後、
算出された前記角膜位置の位置ずれに最適な照射位置を前記関係テーブルを参照して算出し、
算出された前記最適な照射位置に近付くように、前記照明光の照射位置を移動させる指示を前記光線位置制御部に対して行う
上記（１）に記載の眼球検出装置。
（５）
前記照明光を前記角膜に対して同一の照射位置に照射した状態で前記基準光軸に対する前記照明光の照射角度を変化させる光線角度制御部、をさらに備え、
前記検出制御部は、前記光線角度制御部によって前記照明光の照射角度を変化させたことによる前記検出部による前記検出値の変化に基づいて、前記基準光軸に対する前記角膜位置の位置ずれを算出する
上記（１）に記載の眼球検出装置。
（６）
前記検出部は、複数の分割検出領域を有し、
前記検出制御部は、前記複数の分割検出領域のそれぞれにおける受光強度の検出値に基づいて、前記角膜からの反射光の光強度の前記基準光軸に対する角度方向の前記重心偏りを判別する
上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の眼球検出装置。
（７）
前記角膜からの反射光を前記検出部に向けて集光する集光検出光学系、をさらに備え、
前記検出部は、前記集光検出光学系の前記検出部側の焦点位置から外れた位置に配置される
上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の眼球検出装置。
（８）
前記検出制御部からの指示に基づいて、前記角膜に対する前記照明光の照射位置を前記基準光軸に対して移動させると共に、前記検出部による光強度の検出位置を移動させる位置制御部、をさらに備え、
前記検出制御部は、前記基準光軸に対する角度方向の前記重心偏りが少なくなるように、前記照明光の照射位置および前記検出位置を移動させる指示を前記位置制御部に対して行い、前記照明光の照射位置の移動量と前記検出位置の移動量とに基づいて、前記角膜位置の位置ずれを算出する
上記（１）に記載の眼球検出装置。
（９）
前記基準光軸は、前記眼球が正面視の状態における前記角膜の曲率中心と前記眼球の回転中心とを含む直線である
上記（１）ないし（８）のいずれか１つに記載の眼球検出装置。
（１０）
前記検出制御部は、前記角膜位置の位置ずれとして、前記基準光軸に対する前記角膜の曲率中心の位置ずれを検出する
上記（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の眼球検出装置。
（１１）
画像光を出射する画像光形成装置と、
前記画像光を、観察者の角膜に向けて収束させる集光光学系と、
眼球検出装置と
を含み、
前記眼球検出装置は、
略平行の照明光を、その照射位置が前記画像光の収束位置と略同一位置となるように、前記眼球の前記角膜に向けて照射する照射部と、
前記角膜からの反射光の光強度を検出する検出部と、
前記検出部による検出値に基づいて前記角膜からの反射光の光強度の基準光軸に対する角度方向の重心偏りを判別した後、前記基準光軸に対する角膜位置の位置ずれを算出する検出制御部と
を備える
画像表示装置。
（１２）
前記眼球検出装置によって検出された前記角膜位置の位置ずれに基づいて、前記照明光の照射位置および前記画像光の収束位置を移動させる光線位置制御部、さらに含む
上記（１１）に記載の画像表示装置。
【符号の説明】
【０１２２】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…画像表示装置、１１…第１の反射素子、１２…第２の反射素子、１３…第３の反射素子、１４…第４の反射素子、２０…集光光学系、２１…ハーフミラー、３１…検出素子（検出部）、３２…撮像レンズ（集光検出光学系）、３３…波長カットフィルタ、３４…照明光源、３５…アパーチャ、１００…画像光形成装置、１０１…走査ミラー、１０２…描画光源、１０３…全反射ミラー、１０４…コリメータレンズ、２００…眼球、２０１…瞳孔、２０３…角膜、４００，４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ…眼球検出装置、４１０…照射部、４２０…検出光学系、４２１…集光レンズ、４２２…集光検出光学系、４３０…検出部、４４０…ハーフミラー、４５０…検出制御部、４５１…光線位置制御部、４５２…検出位置制御部、４５３…光線角度制御部、４５４…位置制御部、４６０…検出画像、θ…照射角度、Ｌ０…画像光、Ｌ１１…照明光、Ｌ１２…反射光、Ｃ１…角膜曲率中心、Ｃ２…眼球回転中心、Ｐｆ…焦点位置、Ｚ１…基準光軸。
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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