(57)【要約】      （修正有）【課題】観察者に対して、より正確に水平に保たれた画像を表示することができる画像表示装置を提供する。【解決手段】画像を表示する画像表示部と、観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する眼球位置取得部と、前記画像表示部又は前記画像表示部に表示される画像を、前記取得した眼の基準位置に対する向きに応じた距離だけ平行移動し又は前記取得した眼の基準位置に対する向きに応じた角度だけ回転移動させる画像移動部と、を備える。【選択図】図１
2015015563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する画像表示部と、
観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する眼球位置取得部と、
前記画像表示部又は前記画像表示部に表示される画像を、前記取得した眼の基準位置に
対する向きに応じた距離だけ平行移動し又は前記取得した眼の基準位置に対する向きに応
じた角度だけ回転移動させる画像移動部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記観察者の頭部に装着して使用されるフレームを備え、
前記画像表示部は、前記フレームに設けられる
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記フレームに設けられ、前記観察者の眼に光を照射する光照射部を備え、
前記眼球位置取得部は、前記光照射部により照射された光に基づいて前記観察者の眼の
基準位置に対する向きを取得する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記フレームに設けられ、前記観察者の頭部の傾きを取得する頭部傾き取得部と、
頭部の傾きと、眼の基準位置に対する向きとが関連付けられた眼球情報を取得する眼球
情報取得部と、
を備え、
前記眼球位置取得部は、前記観察者の頭部の傾きと、前記眼球情報とに基づいて前記観
察者の眼の基準位置に対する向きを取得する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記フレームに設けられ、前記観察者の眼に光を照射する光照射部と、
前記フレームに設けられ、前記観察者の頭部の傾きを取得する頭部傾き取得部と、
頭部の傾きと、眼の基準位置に対する向きとが関連付けられた眼球情報を取得する眼球
情報取得部と、
どのようにして前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得するかについて、閾値に
基づいて前記眼球位置取得部に対して指示を出力する指示出力部と、
を備え、
前記眼球位置取得部は、前記指示出力部の指示に基づいて、前記光照射部により眼球に
照射された光の反射光に基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する、又
は、前記観察者の頭部の傾きと、前記眼球情報とに基づいて前記観察者の眼の基準位置に
対する向きを取得する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記観察者の視線方向を取得する視線取得部を備え、
前記眼球位置取得部は、前記観察者の視線方向に基づいて前記観察者の眼の基準位置に
対する向きを取得する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記画像表示部を平行移動又は回転移動させる駆動部を備え、
前記画像移動部は、前記画像表示部が前記眼の基準位置に対する向きに応じた量だけ移
動するように、前記駆動部を制御する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記画像移動部は、
前記画像表示部に表示される画像を前記眼の基準位置に対する向きに応じた量だけ平行
移動又は回転移動させる画像変換部と、
前記画像変換部により平行移動又は回転移動された画像を前記画像表示部に出力する画
像出力部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ヘッドマウントディスプレイに姿勢センサーを取り付け、ヘッドマウ
ントディスプレイの水平から傾いた角度を検出し、表示画像を回転させることにより、観
察者は水平に保たれた画像を観察することができるヘッドマウントディスプレイが記載さ
れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１２３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人の頭部の動きによる視野のブレを防ぐシステムとして、前庭動眼反射及び視運動性眼
球運動という反射性眼球運動がある。前庭動眼反射は、内耳の三半規管が頭部回転を検出
し、頭部の回転とは逆方向に眼球を回転させる反射である。また、視運動性眼球運動は、
前庭動眼反射よりゆっくりした応答を行うものであり、視野全体の動きを視覚系が検出し
、それと同方向に眼球を回転させる反応である。前庭動眼反射と視運動性眼球運動とが協
調して、さまざまな速さの頭部回転に対応して視野のブレを防いでいる。
【０００５】
したがって、特許文献１に記載の発明のように頭部の回転角度に応じて表示画像の回転
補正を行ったとしても、視運動性眼球運動により、観察者の目には正確に水平に保たれた
画像を表示できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、観察者に対して、より正確に水平に保たれた画像を表示することができる画
像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明の第一の態様は、画像表示装置であって、画像を表
示する画像表示部と、観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する眼球位置取得部と、
前記画像表示部又は前記画像表示部に表示される画像を、前記取得した眼の基準位置に対
する向きに応じた距離だけ平行移動し又は前記取得した眼の基準位置に対する向きに応じ
た角度だけ回転移動させる画像移動部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
第一の態様によれば、観察者の眼の基準位置に対する向きを取得し、取得した眼の基準
位置に対する向きに応じた距離だけ平行移動し、又は取得した眼の基準位置に対する向き
に応じた角度だけ回転移動させる。これにより、観察者に対して、より正確に水平に保た
れた画像を表示することができる。
【０００９】
ここで、前記観察者の頭部に装着して使用されるフレームを備え、前記画像表示部は、
前記フレームに設けられてもよい。これにより、観察者の頭部に装着して使用されるヘッ
ドマウントディスプレイ（頭部装着型画像表示装置）として提供することができる。
【００１０】
ここで、前記フレームに設けられ、前記観察者の眼に光を照射する光照射部を備え、前
記眼球位置取得部は、前記光照射部により照射された光に基づいて前記観察者の眼の基準
位置に対する向きを取得してもよい。これにより、眼の基準位置に対する向きを直接取得
することができる。
【００１１】
ここで、前記フレームに設けられ、前記観察者の頭部の傾きを取得する頭部傾き取得部
と、頭部の傾きと、眼の基準位置に対する向きとが関連付けられた眼球情報を取得する眼
球情報取得部と、を備え、前記眼球位置取得部は、前記観察者の頭部の傾きと、前記眼球
情報とに基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得してもよい。これにより
、頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを取得することができる。
【００１２】
ここで、前記観察者の頭部の傾きと、前記眼球情報とに基づいて前記観察者の眼の基準
位置に対する向きを取得するか、又は前記光照射部により眼球に照射された光の反射光に
基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得するかについて、前記眼球位置取
得部に対して指示を出力する指示出力部を備えてもよい。これにより、正確さと、省電力
化とを兼ね備えることができる。
【００１３】
ここで、前記観察者の視線方向を取得する視線取得部を備え、前記眼球位置取得部は、
前記観察者の視線方向に基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得してもよ
い。これにより、眼球や頭部の傾きを取得できない携帯端末として提供することができる
。
【００１４】
ここで、前記画像表示部を平行移動又は回転移動させる駆動部を備え、前記画像移動部
は、前記画像表示部が前記眼の基準位置に対する向きに応じた量だけ移動するように、前
記駆動部を制御してもよい。これにより、画像処理を用いて、観察者に対して水平に保た
れた画像を表示することができる。
【００１５】
ここで、前記画像移動部は、前記画像表示部に表示される画像を前記眼の基準位置に対
する向きに応じた量だけ平行移動又は回転移動させる画像変換部と、前記画像変換部によ
り平行移動又は回転移動された画像を前記画像表示部に出力する画像出力部と、を備えて
もよい。これにより、物理的な方法を用いて、観察者に対して水平に保たれた画像を表示
することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置１の概略構成の一例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】信号出力部３の概略構成の一例を示す図である。
【図３】走査光出射部４の概略構成の一例を示す図である。
【図４】光走査部４２の概略構成の一例を示す図であり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図５】反射板６に画像が表示される方法を示す図である。
【図６】眼球位置取得部８と眼ＥＹとの関係を示す図である。
【図７】制御部９の機能構成の一例を示す図である。
【図８】制御部９の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図９】画像表示装置１の画像移動処理の流れを示すフロー図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。
【図１１】反射板６Ａの概略構成の一例を示す図である。
【図１２】制御部９Ａの機能構成の一例を示す図である。
【図１３】画像表示装置１Ａの画像移動処理の流れを示すフロー図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置１Ｂの概略構成の一例を示す図である。
【図１５】制御部９Ｂの機能構成の一例を示す図である。
【図１６】画像表示装置１Ｂの画像移動処理の流れを示すフロー図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置１Ｃの概略構成の一例を示す図である。
【図１８】制御部９Ｃの機能構成の一例を示す図である。
【図１９】画像表示装置１Ｃの画像移動処理の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の画像表示装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明す
る。
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ
）１の概略構成を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は要部を透視した平面図である
。
【００１９】
画像表示装置１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（頭部装着
型画像表示装置）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。
【００２０】
なお、図１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、後述する画像表示装置１
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。
【００２１】
画像表示装置１は、図１に示すように、フレーム２と、信号出力部３と、走査光出射部
４と、衝撃緩和部５と、反射板６と、光ファイバー７（図１では一部のみ図示）と、眼球
位置取得部８と、制御部９（図１では図示せず）と、を備える。
【００２２】
画像表示装置１では、信号出力部３が画像情報に応じて変調された信号光を生成し、光
ファイバー７がその信号光を走査光出射部４へ導き、走査光出射部４が信号光を２次元的
に走査して走査光を出射し、反射板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。
【００２３】
なお、図１では、信号出力部３、走査光出射部４、衝撃緩和部５、反射板６、光ファイ
バー７、眼球位置取得部８、及び制御部９をフレーム２の右側にのみ表示しているが、フ
レーム２の左側についても右側と同様に構成されている。フレーム２の左側については説
明を省略する。
以下、画像表示装置１の各部を順次詳細に説明する。
【００２４】
（フレーム）
フレーム２は、観察者の頭部Ｈに装着して使用され、眼鏡フレームのような形状をなし
、信号出力部３、衝撃緩和部５および反射板６を支持する機能を有する。また、フレーム
２は、光ファイバー７を支持する機能をも有する。
【００２５】
また、フレーム２は、図１に示すように、衝撃緩和部５、反射板６、ノーズパッド部２
１を支持するフロント部２２と、フロント部２２に接続されて使用者の耳に当接する１対
のテンプル部２３（つる部）と、各テンプル部２３のフロント部２２と反対の端部である
モダン部２４と、を含む。
【００２６】
ノーズパッド部２１は、使用時に観察者の鼻ＮＳに当接して、画像表示装置１を観察者
の頭部に対して支持している。フロント部２２には、リム部２５やブリッジ部２６が含ま
れる。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。
【００２７】
（信号生成部）
信号出力部３は、フレーム２のモダン部２４に取り付けられている。図２は、信号出力
部３の構成の一例を示す図である。信号出力部３は、信号光生成部３１と、駆動信号生成
部３２と、信号生成部３３と、レンズ３４とを備える。信号出力部３は、本発明の画像出
力部に相当する。
【００２８】
信号光生成部３１は、後述する走査光出射部４の光走査部４２（光スキャナー）で走査
（光走査）される信号光を生成するものである。信号光生成部３１は、波長の異なる複数
の光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂと、複数の駆動回路３１２Ｒ、３１２Ｇ、３１２Ｂ
と、光合成部（合成部）３１３とを有する。
【００２９】
光源３１１Ｒ（Ｒ光源）は、赤色光を出射するものであり、光源３１１Ｇ（Ｇ光源）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。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。光源３１１Ｒ、３１
１Ｇ、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。なお、光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂとしては、例えば、レーザーダイオ
ード、ＬＥＤを用いることができる。
【００３０】
駆動回路３１２Ｒは、光源３１１Ｒを駆動する機能を有し、駆動回路３１２Ｇは、光源
３１１Ｇを駆動する機能を有し、駆動回路３１２Ｂは、光源３１１Ｂを駆動する機能を有
する。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。
【００３１】
光合成部３１３は、複数の光源３１１Ｒ、３１１Ｇ、３１１Ｂからの光を合成する。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。
【００３２】
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。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、信号を形成する。
なお、光合成部３１３は、ダイクロイックミラー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。
【００３３】
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の一端に入
射する。そして、かかる信号光は、光ファイバー７の他端から出射し、後述する走査光出
射部４の光走査部４２に伝送される。
【００３４】
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。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３１
３との間にレンズを設けてもよい。
駆動信号生成部３２は、後述する走査光出射部４の光走査部４２（光スキャナー）を駆
動する駆動信号を生成する。
【００３５】
駆動信号生成部３２は、光走査部４２の第１の方向での走査（水平走査）に用いる第１
の駆動信号を生成する駆動回路３２１（第１の駆動回路）と、光走査部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の駆動信号を生成する駆動回路
３２２（第２の駆動回路）とを有する。
【００３６】
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の光走査
部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の駆動信号および第２の駆動信号）は、後述する走査光出射部４の光走査部４２に
入力される。
【００３７】
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、信号生成部３３に電気的に接続されている。
【００３８】
信号生成部３３は、後述する画像変形部９３からから出力される画像信号（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。
【００３９】
（走査光出射部）
走査光出射部４は、フレーム２の内側のブリッジ部２６近傍（言い換えればフロント部
２２の中心近傍）に衝撃緩和部５を介して取り付けられている。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。走査光出射部４は
、本発明の画像出力部に相当する。
【００４０】
図３は、走査光出射部４の詳細を示す図である。走査光出射部４は、ハウジング４１（
筐体）と、光走査部４２と、レンズ４３（カップリングレンズ）と、レンズ４５（集光レ
ンズ）とを備える。
ハウジング４１は、光走査部４２を支持するとともに光走査部４２を収納する。ハウジ
ング４１は、光走査部４２を支持する支持部を構成する。
ハウジング４１には、レンズ４３およびレンズ４５が取り付けられ、レンズ４３、４５
がハウジング４１の一部（壁部の一部）を構成している。
【００４１】
光ファイバー７から出射した信号光がレンズ４３を介して光走査部４２に入射する。し
たがって、レンズ４３は、信号光に対する透過性を有する窓部を構成している。また、光
走査部４２で走査した信号光（走査光）がレンズ４５を介してハウジング４１の外部へ出
射する。したがって、レンズ４５は、走査光に対する透過性を有する窓部を構成している
。
【００４２】
また、レンズ４３（ハウジング４１の信号光を透過する窓部）には、光ファイバー７の
他端部７２が離間した状態で臨んでいる。光ファイバー７とハウジング４１とが離間して
いることにより、従来のような光ファイバーの走査ユニットとの接続部に過大な応力がか
かることによる光ファイバーの損傷を防止することができる。また、後述する衝撃緩和部
５の作用によりハウジング４１がフレーム２に対して変位しても、光ファイバー７に外力
（応力）が加わるのを防止または抑制することができる。そのため、光ファイバー７の損
傷も防止することができる。
【００４３】
光走査部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。この光走査部４２で信号光を走査することにより走査光が形成される。
【００４４】
図４は、光走査部４２の詳細を示す図であり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
光走査部４２は、可動ミラー部１１と、１対の軸部１２ａ、１２ｂ（第１の軸部）と、枠
体部１３と、２対の軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ（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、光走査部４２はいわゆるジ
ンバル構造を有している。以下、光走査部４２の各部を順次詳細に説明する。
【００４５】
可動ミラー部１１は、基部１１１（可動部）と、スペーサー１１２を介して基部１１１
に固定された光反射板１１３とを有する。光反射板１１３の上面（一方の面）には、光反
射性を有する光反射部１１４が設けられる。
【００４６】
光反射板１１３は、軸部１２ａ、１２ｂに対して厚さ方向に離間するとともに、厚さ方
向からみたときに（以下、「平面視」ともいう、図４（Ａ）参照）軸部１２ａ、１２ｂと
重なって設けられる。そのため、軸部１２ａと軸部１２ｂとの間の距離を短くしつつ、光
反射板１１３の板面の面積を大きくすることができる。また、軸部１２ａと軸部１２ｂと
の間の距離を短くすることができることから、枠体部１３の小型化を図ることができる。
さらに、枠体部１３の小型化を図ることができることから、軸部１４ａ、１４ｂと軸部１
４ｃ、１４ｄとの間の距離を短くすることできる。したがって、光反射板１１３の板面の
面積を大きくしても、光走査部４２の小型化を図ることができる。言い換えると、光反射
部１１４の面積に対する光走査部４２の大きさを小さくすることができる。
【００４７】
また、光反射板１１３は、平面視（図４（Ａ）参照）にて、軸部１２ａ、１２ｂの全体
を覆うように形成される。これにより、光反射板１１３の板面の面積が大きくなり、その
結果、光反射部１１４の面積を大きくすることができる。また、不要な光が軸部１２ａ、
１２ｂで反射して迷光となるのを防止することができる。
【００４８】
また、光反射板１１３は、平面視にて、枠体部１３の全体を覆うように形成される。こ
れにより、光反射板１１３の板面の面積が大きくなり、その結果、光反射部１１４の面積
を大きくすることができる。また、不要な光が枠体部１３で反射して迷光となるのを防止
することができる。
【００４９】
さらに、光反射板１１３は、平面視（図４（Ａ）参照）にて、軸部１４ａ、１４ｂ、１
４ｃ、１４ｄの全体を覆うように形成される。これにより、光反射板１１３の板面の面積
が大きくなり、その結果、光反射部１１４の面積を大きくすることができる。また、不要
な光が軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄで反射して迷光となるのを防止することがで
きる。
【００５０】
第１の実施の形態では、光反射板１１３は、平面視（図４（Ａ）参照）にて、円形をな
している。なお、光反射板１１３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。
【００５１】
光反射板１１３の下面（他方の面）には、図４（Ｂ）に示すように、硬質層１１５が設
けられる。硬質層１１５は、光反射板１１３本体の構成材料よりも硬質な材料で構成され
ている。これにより、光反射板１１３の剛性を高め、光反射板１１３の揺動時における撓
みを防止または抑制することができる。また、光反射板１１３の厚さを薄くし、光反射板
１１３のＸ１軸およびＹ１軸周りの揺動時における慣性モーメントを抑えることができる
。硬質層１１５の厚さ（平均）は、特に限定されないが、１〜１０μｍ程度であるのが好
ましく、１〜５μｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００５２】
硬質層１１５の構成材料としては、光反射板１１３本体の構成材料よりも硬質な材料で
あれば、特に限定されない。また、硬質層１１５の形成には、例えば、化学蒸着法（ＣＶ
Ｄ）、湿式メッキ法、溶射、シート状部材の接合等を用いることができる。
【００５３】
硬質層１１５は、単層で構成されていてもよいし、複数の層の積層体で構成されていて
もよい。なお、硬質層１１５は、必要に応じて設けられるものであり、省略することもで
きる。
【００５４】
光反射板１１３の下面は、スペーサー１１２を介して基部１１１に固定される。これに
より、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３および軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとの
接触を防止しつつ、光反射板１１３をＹ１軸周りに揺動させることができる。
枠体部１３は、図４（Ｂ）に示すように、枠状をなし、可動ミラー部１１の基部１１１
を囲んで設けられる。
【００５５】
枠体部１３は、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを介して支持部１５に支持されて
いる。また、可動ミラー部１１の基部１１１は、軸部１２ａ、１２ｂを介して枠体部１３
に支持されている。
【００５６】
また、枠体部１３は、Ｙ１軸に沿った方向での長さがＸ１軸に沿った方向での長さより
も長くなっている。すなわち、Ｙ１軸に沿った方向における枠体部１３の長さをａとし、
Ｘ１軸に沿った方向における枠体部１３の長さをｂとしたとき、ａ＞ｂなる関係を満たす
。これにより、軸部１２ａ、１２ｂに必要な長さを確保しつつ、Ｘ１軸に沿った方向にお
ける光走査部４２の長さを抑えることができる。
【００５７】
また、枠体部１３は、平面視にて、可動ミラー部１１の基部１１１および１対の軸部１
２ａ、１２ｂからなる構造体の外形に沿った形状をなしている。これにより、可動ミラー
部１１および１対の軸部１２ａ、１２ｂで構成された第１の振動系の振動、すなわち、可
動ミラー部１１のＹ１軸周りの揺動を許容しつつ、枠体部１３の小型化を図ることができ
る。
なお、枠体部１３の形状は、可動ミラー部１１の基部１１１を囲む枠状であれば、図示
のものに限定されない。
【００５８】
軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それぞれ、弾性変
形可能に形成される。軸部１２ａ、１２ｂは、可動ミラー部１１をＹ１軸（第１の軸）周
りに回動（揺動）可能とするように、可動ミラー部１１と枠体部１３を連結している。ま
た、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ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
。
【００５９】
軸部１２ａ、１２ｂは、基部１１１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１１１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。軸部１２ａ、１２ｂは、それぞれ、可動ミラー部１１の
Ｙ１軸周りの揺動に伴って捩れ変形する。
【００６０】
軸部１４ａ、１４ｂおよび軸部１４ｃ、１４ｄ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、１４ｃ、１４ｄ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、１
４ｃ、１４ｄ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、Ｘ１軸を介して互いに対向するように配置さ
れ、同様に、軸部１４ｃ、１４ｄは、Ｘ１軸を介して互いに対向するように配置されてい
る。軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、枠体部１３のＸ１軸周りの揺動に伴って、
軸部１４ａ、１４ｂ全体および軸部１４ｃ、１４ｄ全体がそれぞれ捩れ変形する。
【００６１】
このように、可動ミラー部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、可動ミラー部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。
【００６２】
また、軸部１２ａ、１２ｂのうちの少なくとも一方の軸部、および、軸部１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ、１４ｄのうちの少なくとも１つの軸部には、それぞれ、例えば歪みセンサー
のような角度検出センサーが設けられる。この角度検出センサーは、光走査部４２の角度
情報、より具体的には、光反射部１１４のＸ１軸周りおよびＹ１軸周りのそれぞれの揺動
角を検出することができる。この検出結果は、図示しないケーブルを介して、信号生成部
３３に入力される。
【００６３】
なお、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ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。
【００６４】
基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ
および支持部１５は、一体的に形成される。第１の実施の形態では、基部１１１、軸部１
２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび支持部１５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される。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
、ＳＯＩ基板は、エッチングにより微細な加工が可能であるため、ＳＯＩ基板を用いて基
部１１１、軸部１２ａ、１２ｂ、枠体部１３、軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよ
び支持部１５を形成することにより、これらの寸法精度を優れたものとすることができ、
また、光走査部４２の小型化を図ることができる。
【００６５】
基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、それ
ぞれ、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層で構成されている。これにより、軸部１２ａ、１２ｂお
よび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの弾性を優れたものとすることができる。また
、基部１１１がＹ１軸周りに回動する際に枠体部１３に接触するのを防止することができ
る。
【００６６】
枠体部１３および支持部１５は、それぞれ、ＳＯＩ基板の第１のＳｉ層、ＳｉＯ２層お
よび第２のＳｉ層からなる積層体で構成されている。これにより、枠体部１３および支持
部１５の剛性を優れたものとすることができる。また、枠体部１３のＳｉＯ２層および第
２のＳｉ層は、枠体部１３の剛性を高めるリブとしての機能だけでなく、可動ミラー部１
１が永久磁石１６に接触するのを防止する機能も有する。
【００６７】
また、支持部１５の上面には、反射防止処理が施されているのが好ましい。これにより
、支持部１５に照射された不要光が迷光となるのを防止することができる。反射防止処理
としては、特に限定されないが、例えば、反射防止膜（誘電体多層膜）の形成、粗面化処
理、黒色処理等が挙げられる。
【００６８】
なお、基部１１１、軸部１２ａ、１２ｂおよび軸部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの
構成材料および形成方法は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。
【００６９】
また、スペーサー１１２および光反射板１１３も、ＳＯＩ基板をエッチングすることに
より形成される。そして、スペーサー１１２は、ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層および第２のＳ
ｉ層からなる積層体で構成されている。また、光反射板１１３は、ＳＯＩ基板の第１のＳ
ｉ層で構成されている。
【００７０】
このように、ＳＯＩ基板を用いてスペーサー１１２および光反射板１１３を形成するこ
とにより、互いに接合されたスペーサー１１２および光反射板１１３を簡単かつ高精度に
製造することができる。スペーサー１１２は、例えば、接着剤、ろう材等の接合材（図示
せず）により基部１１１に接合されている。
【００７１】
枠体部１３の下面（光反射板１１３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。
【００７２】
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方向に磁化されて
いる。第１の実施の形態では、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る。
【００７３】
なお、第１の実施の形態では、枠体部１３に１つの永久磁石の数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、平面視にて基部１１１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。
【００７４】
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１
６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。
【００７５】
永久磁石１６の直下には、コイル１７（図３参照）が設けられる。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、
光走査部４２の省電力化および小型化を図ることができる。
【００７６】
コイル１７は、信号重畳部に電気的に接続されている。信号重畳部は、第１の駆動信号
と第２の駆動信号とを重畳する加算器（図示せず）を有し、その重畳した電圧をコイル１
７に印加する。すると、第１の駆動信号によって、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。
【００７７】
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。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軸周りの捩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１
２ａ、１２ｂを捩れ変形させつつ、可動ミラー部１１が第１の駆動信号の周波数でＹ１軸
まわりに回動する。
【００７８】
一方、第２の駆動信号によって、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Ｂ１」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Ｂ２」という）とが交互に切り換わる。
【００７９】
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。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および軸部１４ｃ、１４ｄをそれぞれ捩れ変形させつつ、枠体部１３が可
動ミラー部１１とともに、第２の駆動信号の周波数でＸ１軸周りに回動する。
【００８０】
光走査部４２は、光反射性を有する光反射部１１４を備える。光反射部１１４には、光
ファイバー７から出射した信号光がレンズ４３を介して入射する。これにより、信号光が
光走査部４２により２次元的に走査される。
【００８１】
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。
光走査部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。
【００８２】
レンズ４５は、光走査部４２と反射板６との間に設けられる。レンズ４５は、反射板６
で反射した信号光が平行光となるように、光走査部４２からの信号光を光走査部４２と反
射板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、反射板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結像点（集光位置）を調
整する結像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
、反射板６の姿勢や形状等の設計の自由度が増す。
【００８３】
（衝撃緩和部）
衝撃緩和部５は、フレーム２とハウジング４１とを接続し、フレーム２から光走査部４
２への衝撃を緩和する機能を有する。これにより、光走査部４２の損傷を防止することが
できる。第１の実施の形態では、衝撃緩和部５は、図３に示すように、フレーム２のフロ
ント部２２に取り付けられている。
【００８４】
衝撃緩和部５は、弾性部材で構成されている。これにより、衝撃緩和部５の構成を比較
的簡単なものとすることができる。また、衝撃緩和部５は、ブロック状をなしている。
【００８５】
なお、衝撃緩和部５の形状、数、大きさ等は、図示のものに限定されない。また、衝撃
緩和部５の構成材料としては、衝撃緩和部５の形状、大きさや、走査光出射部４の質量、
大きさ、形状等に応じて決められるものであり、特に限定されないない。
【００８６】
このような衝撃緩和部５のフレーム２とは反対側の部分には、走査光出射部４のハウジ
ング４１の外表面が接合されている。これにより、ハウジング４１がフレーム２に対して
離間した状態で、衝撃緩和部５を介してハウジング４１をフレーム２に対して支持するこ
とができる。したがって、衝撃緩和部５がフレーム２から光走査部４２への衝撃を緩和す
し、光走査部４２の損傷を防止することができる。
【００８７】
（反射部）
図１に示すように、反射板６は、フレーム２のフロント部２２に含まれるリム部２５に
取り付けられている。反射板６は、本発明の画像表示部に相当する。
【００８８】
図５は、反射板６の概略を示す図である。反射板６は、光走査部４２からの信号光を当
該観察者の眼に向けて反射する機能を有する。第１の実施の形態では、反射板６は、ハー
フミラーであり、外界光を透過させる機能（可視光に対する透光性）をも有する。すなわ
ち、反射板６は、光走査部４２からの信号光を反射させるとともに、使用時において反射
板６の外側から観察者の眼に向かう外界光を透過させる機能を有する。これにより、観察
者は、外界像を視認しながら、信号光により形成された虚像（画像）を視認することがで
きる。すなわち、シースルー型のヘッドマウントディスプレイを実現することができる。
【００８９】
例えば、反射板６は、回折格子を有していてもよい。また、反射板６は、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。
【００９０】
また、反射板６は、眼幅方向に対して使用時の観察者の鼻ＮＳ側から耳ＥＡ側に向かう
方向に傾斜した状態で配置される。言い換えれば、反射板６は、フレーム２の湾曲に沿っ
て、使用時の観察者の鼻ＮＳ側から耳ＥＡ側に向かう顔の輪郭に沿って湾曲した形状をな
す。すなわち反射板６の反射面は凹面の曲面形状を有している。これにより、画像表示装
置１の小型化を図ることともに、画像表示装置１のデザイン性を高めることができる。ま
た、光走査部４２からの信号光を反射板６で容易に使用時の観察者の眼ＥＹに向けて反射
させることができる。
【００９１】
（光ファイバー）
光ファイバー７は、前述した信号出力部３の信号光生成部３１から出射された信号光を
走査光出射部４へ導く機能を有する。光ファイバー７を用いることで、信号光生成部３１
の設置位置の自由度が増す。
【００９２】
光ファイバー７は、フレーム２に支持されている。第１の実施の形態では、光ファイバ
ー７が、フレーム２のテンプル部２３に沿って、フレーム２内に埋設されている。なお、
光ファイバー７は、フレーム２の外表面に接合されていてもよい。
【００９３】
光ファイバー７の一端部（信号光が入射する側の端部）には、前述した信号光生成部３
１が光学的に接続され、信号光が入射する。これにより、信号光が光ファイバー７の他端
部７２に向けて伝送される。
【００９４】
一方、光ファイバー７の他端部７２（信号光が出射する側の端部、図３参照）は、走査
光出射部４に光学的に接続され、信号光を走査光出射部４に出射する。これにより、信号
光が走査光出射部４に入射する。
【００９５】
特に、光ファイバー７の他端部７２（図３参照）は、走査光出射部４に臨む位置で、か
つ、走査光出射部４に離間した状態で、フレーム２のフロント部２２の内側の面から外部
に露出している（図３参照）。
【００９６】
第１の実施の形態では、光ファイバー７とハウジング４１とが離間しているので、衝撃
緩和部５の作用によりハウジング４１がフレーム２に対して変位しても、光ファイバー７
に外力が加わるのを防止または抑制することができる。そのため、光ファイバー７の損傷
も防止することができる。
【００９７】
（眼球位置取得部）
眼球位置取得部８は、主として、赤外線発光部８１と、フォトダイオード８２、８３と
を備える。図１に示すように、赤外線発光部８１と、フォトダイオード８２、８３とは、
フレーム２のフロント部２２に含まれるリム部２５に設けられる。赤外線発光部８１と、
フォトダイオード８２、８３とは、反射板６と重ならないように、例えばフレーム２の上
側面に設けられる。
【００９８】
図６は、観察者の眼ＥＹと、眼球位置取得部８との位置関係を示す図である。
赤外線発光部８１は、赤外線を発光し、観察者の眼ＥＹに赤外線を照射する。赤外線発
光部８１は、観察者の眼ＥＹの黒目と白目の境部分に光を照射可能な位置に設けられる。
第１の実施の形態では、赤外線を発光可能なＬＥＤを用いることができるが、赤外線発光
部８１はこれに限定されない。
【００９９】
フォトダイオード８２、８３は、赤外線発光部８１の両側にそれぞれ設けられる。フォ
トダイオード８２、８３は、その光取得範囲が、観察者の眼ＥＹの黒目と白目の境部分を
含むように設けられる。フォトダイオード８２、８３は、赤外線発光部８１により照射さ
れた赤外線が、観察者の眼ＥＹで反射した光を取得する。
【０１００】
白目と黒目とでは、反射率が異なるため、フォトダイオード８２、８３で反射赤外光を
取得することにより、後述する眼球位置算出部９２で目の向きを取得することができる。
フォトダイオード８２、８３で取得された反射光は、制御部９に出力される。
【０１０１】
（制御部）
制御部９は、フレーム２の、例えば信号出力部３に隣接した位置に設けられる。制御部
９は、信号出力部３及び眼球位置取得部８と電気的に接続される。
【０１０２】
図７は、制御部９の機能構成の一例を示す図である。制御部９は、主として、主制御部
９１と、眼球位置算出部９２と、画像変形部９３と、を備える。
【０１０３】
主制御部９１は、制御部９全体の制御を行う。
眼球位置算出部９２は、フォトダイオード８２、８３で取得された反射光を取得する。
また、眼球位置算出部９２は、取得した反射光に基づいて、観察者の眼ＥＹの黒目の位置
、すなわち眼ＥＹの基準位置に対する向きを算出する。眼球位置算出部９２は、いわゆる
強膜反射法を用いて眼ＥＹの基準位置に対する向きを算出することができる。強膜反射法
は、一般的な技術であるため、説明を省略する。眼球位置算出部９２は、本発明の眼球位
置取得部に相当する。
画像変形部９３は、外部記憶装置９０３（図８参照）等から画像信号を取得し、眼球位
置算出部９２で算出された眼ＥＹの基準位置に対する向きに基づいて画像信号を変形させ
る。画像変形部９３は、本発明の画像移動部に相当する。
制御部９が行う処理については、後に詳述する。
【０１０４】
図８は、制御部９の概略構成の一例を示すブロック図である。図示するように、例えば
コンピューターなどで構成される制御部９は、主として、演算装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎ
ｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９０１と、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ
（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）や不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ（Ｒ
ｅａｄ  ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）からなるメモリー９０２と、外部記憶装置９０３と、
外部の装置と通信を行う通信装置９０４と、他のユニットを接続するインターフェイス（
Ｉ／Ｆ）９０５と、を備える。
【０１０５】
各機能部は、例えば、ＣＰＵ９０１が外部記憶装置９０３等に格納された所定のプログ
ラムをメモリー９０２等に読み出して実行することにより実現される。なお、所定のプロ
グラムは、例えば、予め外部記憶装置９０３等にインストールされてもよいし、通信装置
９０４を介してダウンロードされてインストール又は更新されてもよい。
【０１０６】
以上の画像表示装置１の構成は、第１の実施の形態の特徴を説明するにあたって主要構
成を説明したのであって、上記の構成に限られない。構成要素の分類の仕方や名称によっ
て、本願発明が制限されることはない。画像表示装置１の構成は、処理内容に応じて、さ
らに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理
を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、１つのハードウェ
アで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。
【０１０７】
次に、第１の実施の形態における、上記構成からなる画像表示装置１の特徴的な処理に
ついて説明する。
【０１０８】
図９は、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きに基づいて画像を移動させる処理の流
れを示すフローチャートである。この処理は、任意のタイミングで、例えば、図示しない
ボタン等を介して画像表示の開始指示が入力されることにより開始される。
図９に示す処理は、フレーム２の右側、左側に設けられた眼球位置取得部８及び制御部
９のそれぞれについて、同じタイミングで行われる。
【０１０９】
眼球位置算出部９２は、フォトダイオード８２、８３で取得された反射光を取得し、眼
ＥＹの基準位置に対する向きを算出する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００の処理
について、具体的に説明する。第１の実施の形態では、眼球位置算出部９２は、観察者の
眼ＥＹの基準位置に対する向きが上下左右方向であるか、斜め方向であるかを判断する。
【０１１０】
例えば、眼ＥＹの基準位置（眼ＥＹが正面を向いている場合の黒目の位置）と、水平方
向、垂直方向とを示す情報がメモリー９０２に格納されている。眼球位置算出部９２は、
反射光から黒目の位置を求め、求められた黒目の位置と、メモリー９０２から取得した情
報とを比較することにより、眼ＥＹの基準位置に対する向きを求めることができる。例え
ば、求められた黒目の位置が、眼ＥＹの基準位置を含む水平方向の線上、及び眼ＥＹの基
準位置を含む垂直方向の線上にある場合には、眼球位置算出部９２は、観察者の眼ＥＹの
基準位置に対する向きが上下左右方向であると判断できる。眼球位置算出部９２は、その
他の場合には、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きが斜め方向であると判断できる。
【０１１１】
眼球位置算出部９２は、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きが斜め方向である場合
には、眼ＥＹの向きを示すベクトル（例えば、基準位置から黒目の位置へ向けた矢印）と
、水平方向（図１のｚ軸）方向とのなす角度θを算出する。角度θは、図１に示すｚ軸の
プラス方向を基準とし、反時計回りに＋０〜＋１８０°、時計回りに−０〜−１８０°と
して算出する。
【０１１２】
眼球位置算出部９２は、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きが上下左右方向である
場合には、眼ＥＹの向いている方向を示す矢印（例えば、基準位置から黒目の位置へ向け
た矢印）と、反射板６との交わる位置が、反射板６の中心とどれだけ離れているかを示す
距離を算出する。フレーム２側から見たときの眼ＥＹの向いている方向を示す矢印を示す
矢印が上方向の場合には、＋ｙ方向（図１参照）の距離を算出し、フレーム２側から見た
ときの眼ＥＹの向いている方向を示す矢印が下方向の場合には、−ｙ方向（図１参照）の
距離を算出する。フレーム２側から見たときの眼ＥＹの向いている方向を示す矢印が右方
向の場合には、＋ｚ方向（図１参照）の距離を算出し、フレーム２側から見たときの眼Ｅ
Ｙの向いている方向を示す矢印が左方向の場合には、−ｚ方向（図１参照）の距離を算出
する。
【０１１３】
例えば、黒目の位置と距離との関係を示す情報をメモリー９０２に格納しておくことに
より、眼球位置算出部９２は、ステップＳ１００で求められた眼ＥＹの基準位置に対する
向きから、距離を算出することができる。
【０１１４】
画像変形部９３は、ステップＳ１００で求められた観察者の眼ＥＹの基準位置に対する
向きに基づいて画像信号を変形して、信号生成部３３に出力する（ステップＳ１０２）。
画像変形部９３は、例えば、アフィン変換を用いて画像を変形し、当該変形した画像が表
示されるように画像信号を変換する。アフィン変換は、数式（１）、（２）で定められる
。
【０１１５】
<数式１>
2015015563.tif 000003
【０１１６】
<数式２>
2015015563.tif 000004
【０１１７】
数式（１）は、画像信号の任意の点（ｘ、ｙ）を、角度θだけ回転させたときの点（ｘ
'、ｙ'）の位置を求める式である。数式（１）において、角度θは、ステップＳ１００で
算出された角度θである。これにより、画像が眼ＥＹの傾きと同じ角度だけ傾き、眼ＥＹ
には水平な画像が入射される。
【０１１８】
数式（２）は、画像信号の任意の点（ｘ、ｙ）を、平行移動させたときの点（ｘ'、ｙ'
）の位置を求める式である。数式（２）において、ｔｚは、ステップＳ１００で算出され
たｚ方向の距離であり、ｔｙはステップＳ１００で算出されたｙ方向の距離である。アフ
ィン変換は、一般的な技術であるため、詳細な説明を省略する。アフィン変換の結果、観
察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きに応じた距離だけ画像を平行移動したり、観察者の
眼ＥＹの基準位置に対する角度に応じた角度だけ画像を回転移動したりすることができる
。この場合には、画像を回転させなくても、眼ＥＹには水平な画像が入射される。なお、
平行移動する距離や回転移動する角度は、例えば画素数で算出されるが、これに限定され
ない。
【０１１９】
画像変形部９３が、このようにして変形された画像信号を信号生成部３３に出力すると
、すでに説明したように、反射板６に変形された画像信号に基づく虚像（画像）が表示さ
れる。
【０１２０】
なお、ステップＳ１０２では、画像信号を回転移動又は平行移動させたが、画像変形部
９３は、取得された眼ＥＹの位置によっては、回転移動と平行移動との両方を行うように
してもよい。
【０１２１】
主制御部９１は、図示しないボタン等を介して画像表示の終了指示が入力されたか否か
を判断する（ステップＳ１０４）。画像表示の終了指示が入力されていない場合（ステッ
プＳ１０４でＮＯ）には、主制御部９１は再度ステップＳ１００を行うように、眼球位置
算出部９２を制御する。画像表示の終了指示が入力された場合（ステップＳ１０４でＹＥ
Ｓ）には、主制御部９１は処理を終了する。
【０１２２】
第１の実施の形態によれば、観察者の眼の基準位置に対する向きに基づいて画像を移動
させるため、観察者に対して、より正確に水平に保たれた画像を表示することができる。
観察者の頭部の回転角度に応じて画像の回転移動、平行移動を行った場合には、視運動性
眼球運動により、観察者の目には正確に水平に保たれた画像を表示できないのに対し、第
１の実施の形態では、観察者の眼の基準位置に対する向きと同じとなるように画像を回転
させたり、観察者の視線の先に画像の中心が来るように画像を移動させたりすることがで
きる。そのため、観察者に対し、眼の疲労が感じにくくすることができる。
【０１２３】
なお、第１の実施の形態では、フレーム２の右側、左側に設けられた眼球位置取得部８
及び制御部９のそれぞれについて、同様の処理が行われたが、眼球位置取得部８はフレー
ム２の右側又は左側のどちらかだけに設けられてもよい。この場合には、制御部９は、フ
レーム２の中心辺りに設け、フレーム２の右側に設けられた信号出力部３と、フレーム２
の左側に設けられた信号出力部３との両方に画像信号を出力するようにすればよい。
【０１２４】
また、フレーム２の右側、左側に眼球位置取得部８を設け、フレーム２の中心辺りに１
つだけ制御部９を設けるようにしてもよい。この場合には、制御部９は、右側の眼球位置
取得部８に基づく眼の位置と、左側の眼球位置取得部８に基づく眼の位置との平均値に基
づいて画像を変形させてもよい。
【０１２５】
ただし、制御部９が、右側の眼球位置取得部８に基づく眼の位置に応じて右目用の画像
を移動させ、左側の眼球位置取得部８に基づく眼の位置に応じて左目用の画像を移動させ
るようにすると、斜視等の眼の機能に障害がある観察者に対してよりよい効果を発生させ
ることができる。
【０１２６】
また、第１の実施の形態では、観察者の眼ＥＹに赤外光を照射し、照射された光の反射
光に基づいて眼ＥＹの基準位置に対する向きを取得した（強膜反射法）が、観察者の眼Ｅ
Ｙの基準位置に対する向きを取得する方法はこれに限られない。例えば、観察者の眼ＥＹ
に赤外光を照射し、赤外カメラで角膜上の虚像を撮像することによって、観察者の眼ＥＹ
の基準位置に対する向きを取得する（角膜反射法）ようにしてもよい。また、カメラ等の
撮像装置で眼ＥＹの虹彩を撮影し、虹彩の模様を特徴量抽出等により抽出し、虹彩の模様
に基づいて眼ＥＹの基準位置に対する向きを求めるようにしてもよい。
【０１２７】
＜第２の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きに基づいて画像を移
動させたが、観察者に対し、眼の疲労が感じにくくさせる方法は、これに限られない。
【０１２８】
本発明の第２の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きに基づいて反射板６
を回転又は移動させる形態である。以下、第２の実施の形態に係る画像表示装置（ヘッド
マウントディスプレイ）１Ａについて説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部分に
ついては、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２９】
画像表示装置１Ａは、図１０に示すように、フレーム２と、信号出力部３と、走査光出
射部４と、衝撃緩和部５と、反射部６Ａと、光ファイバー７と、眼球位置取得部８と、制
御部９Ａと、を備える。
【０１３０】
（反射部）
図１０に示すように、反射部６Ａは、フレーム２のフロント部２２に含まれるリム部２
５に取り付けられている。
【０１３１】
図１１は、反射部６Ａの概略を示す図である。図１１は、リム部２５の内部を透視した
図である。反射部６Ａは、光走査部４２からの信号光を当該観察者の眼に向けて反射する
反射板６と、リム部２５に対して上下左右方向に平行移動自在に取り付けられた移動枠６
１と、防振アクチュエータ６２と、移動枠６１に対して反射板６を回転移動自在に取り付
ける取付部６３と、を備える。
【０１３２】
防振アクチュエータ６２は、移動枠６１内に２カ所、例えば移動枠６１の−ｚ方向の端
部及び＋ｙ方向の端部に設けられる。図１１では、移動枠６１の−ｚ方向の端部に設けら
れた防振アクチュエータ６２のみ図示している。移動枠６１の−ｚ方向の端部に設けられ
た防振アクチュエータ６２と、移動枠６１の＋ｙ方向の端部に設けられた防振アクチュエ
ータ６２とは、互いに直角をなすように配置されている。
【０１３３】
防振アクチュエータ６２は、主として、リム部２５に取り付けられた駆動用コイル６２
Ａと、移動枠６１の駆動用コイル６２Ａに対向する位置に取り付けられた駆動用磁石６２
Ｂと、を有する。
【０１３４】
また、防振アクチュエータ６２は、駆動用磁石６２Ｂの磁力によって移動枠６１をリム
部２５に吸着させるために、駆動用コイル６２Ａの裏側に取り付けられた吸着用ヨーク６
２Ｃと、駆動用磁石の磁力をリム部２５の方に効果的に差し向けるように、駆動用磁石の
反対側の面に取り付けられたバックヨーク６２Ｄと、を有する。これらは、リム部２５と
移動枠６１の間に駆動力を作用させ、リム部２５に対して移動枠６１（すなわち、反射板
６）を平行方向に駆動する駆動部を構成する。
【０１３５】
また、防振アクチュエータ６２は、３つのボール６２Ｅを有する。ボール６２Ｅは、リ
ム部２５と移動枠６１との間に、同一の円周上に中心角略１２０゜の間隔を隔てて配置さ
れている（図１１においては１個のボール６２Ｅのみ図示）。ボール６２Ｅは、一部が移
動枠６１に形成された凹部の中に設けられ、脱落が防止される。これにより、移動枠６１
はリム部２５に平行な平面上に支持され、各ボール６２Ｅが挟持されながら転がることに
よって、移動枠６１のリム部２５に対する任意の方向の並進運動が許容される。
【０１３６】
駆動用磁石６２Ｂは、図１１における左下の角がＳ極、右下がＮ極、左上がＮ極、右上
がＳ極になっている。駆動用磁石６２Ｂがこのように着磁されていることにより、駆動用
磁石６２Ｂは、駆動用コイル６２Ａの長辺の部分に磁気を及ぼす。これにより、駆動用コ
イル６２Ａに電流が流れると、駆動用磁石６２Ｂとの間に水平方向又は垂直方向の駆動力
が発生する。なお、防振アクチュエータ６２は一般的であるため、詳細な説明を省略する
。
【０１３７】
取付部６３は、移動枠６１の、リム部２５との反対側に設けられる。取付部６３は、主
として、回転ボール６３Ａと、回転ボール６３Ａを任意の方向に回転させる回転軸６２Ｂ
を含む回転機構と、回転ボール６３Ａから突出するように固定され、反射板６が取り付け
られる取付部６３Ｃとを備える。
【０１３８】
回転ボール６３Ａは、一部が移動枠６１に設けられた凹部の中に設けられる。
回転ボール６３Ａに隣接するように、回転機構が直交方向に２個設けられる。回転機構
は回転軸６３Ｂと、回転軸６３Ｂを回転させるアクチュエータ（図示せず）を有し、直交
方向に２個設けられた回転軸６３Ｂを任意の量だけ回転させることで、回転ボール６３Ａ
、すなわち反射板６を所望の量だけ回転させることができる。
【０１３９】
このように、取付部６３は、移動枠６１（すなわち、反射板６）をピッチ方向及びヨー
方向にそれぞれ回転駆動する駆動部を構成する。なお、取付部６３の機構は一般的である
ため、詳細な説明を省略する。
【０１４０】
（制御部）
制御部９Ａは、フレーム２の、例えば信号出力部３に隣接した位置に設けられる（図１
０では図示せず）。制御部９Ａは、信号出力部３、反射部６Ａ及び眼球位置取得部８と電
気的に接続される。
【０１４１】
図１２は、制御部９Ａの機能構成の一例を示す図である。制御部９Ａは、主として、主
制御部９１と、眼球位置算出部９２と、反射部駆動制御部９４と、を備える。
【０１４２】
反射部駆動制御部９４は、眼球位置算出部９２で算出された眼ＥＹの基準位置に対する
向きに基づいて、移動枠６１及び回転ボール６３Ａを移動させる。反射部駆動制御部９４
の処理については、後に詳述する。反射部駆動制御部９４は、本発明の画像移動部に相当
する。
【０１４３】
図１３は、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きに基づいて画像を移動させる処理の
流れを示すフローチャートである。この処理は、任意のタイミングで、例えば、図示しな
いボタン等を介して画像表示の開始指示が入力されることにより開始される。
図１３に示す処理は、フレーム２の右側、左側に設けられた眼球位置取得部８及び制御
部９Ａのそれぞれについて、同じタイミングで行われる。
【０１４４】
眼球位置算出部９２は、フォトダイオード８２、８３で取得された反射光を取得し、眼
ＥＹの基準位置に対する向きを算出する（ステップＳ１００）。
【０１４５】
反射部駆動制御部９４は、ステップＳ１００で求められた観察者の眼ＥＹの基準位置に
対する向きに基づいて反射板６を移動させる（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３の
処理について具体的に説明する。
【０１４６】
例えば、ステップＳ１００において、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きが上下左
右方向であり、眼ＥＹの向いている方向を示す矢印と、反射板６との交わる位置が、反射
板６の中心とどれだけ離れているかを示す距離ｄが眼球位置算出部９２により算出された
場合について説明する。例えば、距離ｄと移動枠６１の移動方向及び移動量との関係を示
す情報をメモリー９０２に格納しておく。反射部駆動制御部９４は、この情報をメモリー
９０２から取得し、防振アクチュエータ６２の駆動部を制御して、算出された方向及び距
離だけ移動枠６１を移動させる。
【０１４７】
例えば、ステップＳ１００において、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きが斜め方
向であり、眼ＥＹの向きを示すベクトルと、水平方向（図１のｚ軸）方向とのなす角度θ
が眼球位置算出部９２により算出された場合について説明する。例えば、眼ＥＹの向きを
示すベクトルと、水平方向とのなす角度θと回転ボール６３Ａの移動方向及び移動量との
関係を示す情報をメモリー９０２に格納しておく。反射部駆動制御部９４は、この情報を
メモリー９０２から取得し、回転ボール６３Ａの移動方向及び移動量（回転角度）を算出
する。また、反射部駆動制御部９４は、回転軸を回転させるアクチュエータ（すなわち、
取付部６３）を制御して、算出された移動方向及び移動量（回転角度）だけ回転ボール６
３Ａを回転させる。
【０１４８】
これにより、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きに応じた量だけ反射板６が回転移
動又は平行移動される。なお、反射部駆動制御部９４は、回転ボール６３Ａを回転させる
のに加え、移動枠６１を移動させるようにしてもよい。なお、防振アクチュエータ６２の
駆動手段を制御する方法、及び回転軸を回転させるアクチュエータを制御する方法は、一
般的な方法であるため、詳細な説明を省略する。
【０１４９】
主制御部９１は、図示しないボタン等を介して画像表示の終了指示が入力されたか否か
を判断する（ステップＳ１０４）。画像表示の終了指示が入力されていない場合（ステッ
プＳ１０４でＮＯ）には、主制御部９１は再度ステップＳ１００を行うように、眼球位置
算出部９２を制御する。画像表示の終了指示が入力された場合（ステップＳ１０４でＹＥ
Ｓ）には、主制御部９１は処理を終了する。
【０１５０】
第２の実施の形態によれば、観察者の眼の基準位置に対する向きに基づいて反射部を移
動させるため、観察者に対して、より正確に水平に保たれた画像を表示することができる
。そのため、観察者に対し、眼の疲労が感じにくくすることができる。
【０１５１】
＜第３の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きを直接検出して画像
を移動させたが、観察者の眼の基準位置に対する向きを検出する方法は、これに限られな
い。
【０１５２】
本発明の第３の実施の形態は、観察者の頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを求
める形態である。以下、第３の実施の形態に係る画像表示装置（ヘッドマウントディスプ
レイ）１Ｂについて説明する。なお、第１の実施の形態と同一の部分については、同一の
符号を付し、説明を省略する。
【０１５３】
画像表示装置１Ｂは、図１４に示すように、フレーム２と、信号出力部３と、走査光出
射部４と、衝撃緩和部５と、反射板６と、光ファイバー７と、制御部９Ｂと、ジャイロセ
ンサー８４とを備える。
【０１５４】
ジャイロセンサー８４は、フレーム２の任意の位置に設けられる。ジャイロセンサー８
４は、例えば機械式のジャイロセンサーであり、画像表示装置１Ｂの傾き、角速度等を検
出する。ジャイロセンサー８４は、本発明の頭部傾き取得部に相当する。ジャイロセンサ
ーは一般的であるため、説明を省略する。
【０１５５】
（制御部）
制御部９Ｂは、フレーム２の、例えば信号出力部３に隣接した位置に設けられる（図１
４では図示せず）。制御部９Ｂは、信号出力部３及び眼球位置取得部８と電気的に接続さ
れる。
【０１５６】
図１５は、制御部９Ｂの機能構成の一例を示す図である。制御部９Ｂは、主として、主
制御部９１と、眼球位置算出部９２Ａと、画像変形部９３Ａと、を備える。
【０１５７】
眼球位置算出部９２Ａは、ジャイロセンサー８４で取得した画像表示装置１Ｂの傾き、
すなわち観察者の頭部の傾きに基づいて、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きを算出
する。眼球位置算出部９２Ａの処理については、後に詳述する。
【０１５８】
画像変形部９３Ａは、眼球位置算出部９２Ａで算出された眼ＥＹの基準位置に対する向
きに基づいて、画像信号を変形させる。画像変形部９３Ａの具体的な処理の内容は、画像
変形部９３と同一であるため、説明を省略する。
【０１５９】
図１６は、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きに基づいて画像を移動させる処理の
流れを示すフローチャートである。この処理は、任意のタイミングで、例えば、図示しな
いボタン等を介して画像表示の開始指示が入力されることにより開始される。
図１６に示す処理は、フレーム２の右側、左側に設けられた制御部９Ｂのそれぞれにつ
いて、同じタイミングで行われる。
【０１６０】
眼球位置算出部９２Ａは、ジャイロセンサー８４で取得された観察者の頭部の傾きを取
得し、眼ＥＹの基準位置に対する向きを算出する（ステップＳ１０１）。例えば、メモリ
ー９０２には、頭部の傾きと、眼ＥＹの基準位置に対する向きとを関連付けた情報である
眼球情報が格納されている。眼球位置算出部９２Ａは、この情報を取得し、取得した頭部
の傾きに対応する眼ＥＹの基準位置に対する向きを取得することにより、眼ＥＹの基準位
置に対する向きを算出することができる。眼球位置算出部９２Ａは、本発明の眼球位置取
得部及び眼球情報取得部に相当する。
【０１６１】
画像変形部９３Ａは、ステップＳ１０１で求められた観察者の眼ＥＹの基準位置に対す
る向きに基づいて画像信号を変形して、信号生成部３３に出力する（ステップＳ１０２）
。これにより、反射板６に変形された画像信号に基づく虚像（画像）が表示される。画像
変形部９３Ａは、本発明の画像移動部に相当する。
【０１６２】
主制御部９１は、図示しないボタン等を介して画像表示の終了指示が入力されたか否か
を判断する（ステップＳ１０４）。画像表示の終了指示が入力されていない場合（ステッ
プＳ１０４でＮＯ）には、主制御部９１は再度ステップＳ１００を行うように、眼球位置
算出部９２を制御する。画像表示の終了指示が入力された場合（ステップＳ１０４でＹＥ
Ｓ）には、主制御部９１は処理を終了する。
【０１６３】
第３の実施の形態によれば、頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを算出するため
、直接眼の基準位置に対する向きを検出する場合に対し、より簡単に、観察者に対して、
より正確に水平に保たれた画像を表示することができる。また、第３の実施の形態では、
頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを算出するため、頭部の傾きに応じて画像を回
転させる場合に対し、観察者に対して、水平に保たれた画像を表示することができる。
【０１６４】
また、第３の実施の形態では、赤外線発光部、赤外線フォトダイオードを用いないため
、画像表示装置の消費電力を低くすることができる。
【０１６５】
＜第４の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きを直接検出して画像
を移動させたが、観察者の眼の基準位置に対する向きを検出する方法は、これに限られな
い。
【０１６６】
本発明の第４の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きを直接検出する方法
と、観察者の頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを求める方法とを切り替える形態
である。以下、第４の実施の形態に係る画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）１
Ｃについて説明する。なお、第１の実施の形態及び第４の実施の形態と同一の部分につい
ては、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１６７】
画像表示装置１Ｃは、図１７に示すように、フレーム２と、信号出力部３と、走査光出
射部４と、衝撃緩和部５と、反射板６と、光ファイバー７と、眼球位置取得部８Ａと、制
御部９Ｃと、を備える。
【０１６８】
（眼球位置取得部）
眼球位置取得部８Ａは、主として、赤外線発光部８１と、フォトダイオード８２、８３
と、ジャイロセンサー８４と、を備える。眼球位置取得部８Ａは、本発明の眼球位置取得
部に相当する。
【０１６９】
（制御部）
制御部９Ｃは、フレーム２の、例えば信号出力部３に隣接した位置に設けられる（図１
７では図示せず）。制御部９Ｃは、信号出力部３及び眼球位置取得部８と電気的に接続さ
れる。
【０１７０】
図１８は、制御部９Ｃの機能構成の一例を示す図である。制御部９Ｃは、主として、主
制御部９１と、眼球位置算出部９２Ｂと、画像変形部９３Ｂと、を備える。
【０１７１】
眼球位置算出部９２Ｂは、フォトダイオード８２、８３で取得された反射光に基づいて
、又は、ジャイロセンサー８４で取得した画像表示装置１Ｂの傾き、すなわち観察者の頭
部の傾きに基づいて、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きを算出する。眼球位置算出
部９２Ｂの処理については、後に詳述する。眼球位置算出部９２Ｂは、本発明の眼球位置
取得部に相当する。
【０１７２】
画像変形部９３Ｂは、眼球位置算出部９２Ｂで算出された眼ＥＹの基準位置に対する向
きに基づいて、画像信号を変形させる。画像変形部９３Ｂの具体的な処理の内容は、画像
変形部９３と同一であるため、説明を省略する。画像変形部９３Ｂは、本発明の画像移動
部に相当する。
【０１７３】
図１９は、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きに基づいて画像を移動させる処理の
流れを示すフローチャートである。この処理は、任意のタイミングで、例えば、図示しな
いボタン等を介して画像表示の開始指示が入力されることにより開始される。
図１９に示す処理は、フレーム２の右側、左側に設けられた制御部９Ｃのそれぞれにつ
いて、同じタイミングで行われる。
【０１７４】
主制御部９１は、所定の閾値を満足するか否かを判断する（ステップＳ９９）。所定の
閾値を満足する場合としては、例えば、ジャイロセンサー８４で取得した画像表示装置１
Ｃの傾きが一定角度（例えば、３０°、４０°等）以上である場合、ジャイロセンサー８
４で取得した画像表示装置１Ｃの傾きが一定角度（例えば、３０°、４０°等）以下であ
るが、ジャイロセンサー８４で取得した画像表示装置１Ｃの角速度が一定値以上である場
合、等が考えられる。なお、所定の閾値は、これらの場合に限定されない。眼ＥＹの基準
位置に対する向きの測定を開始してから一定時間が経過した場合や、画像表示装置１Ｃ（
すなわち頭部）の傾きが一定以上で一定時間が経過した場合に、閾値を満足するとしても
よい。個人差が大きくなるような状況、眼の機能等に障害があるか否かで差異が大きくな
るような状況下で満足するような閾値を設定することが望ましい。
【０１７５】
これらの所定の閾値はメモリー９０２に格納されており、主制御部９１はこれを取得す
る。主制御部９１は、取得した閾値と、眼球位置取得部８Ａから取得した結果とを比較す
ることで、所定の閾値を満足するか否かを判断する。
【０１７６】
所定の閾値を満足する場合（ステップＳ９９でＹＥＳ）には、主制御部９１（本発明の
指示出力部に相当）は、眼球位置算出部９２Ｂに、フォトダイオード８２、８３で取得さ
れた反射光を取得し、眼ＥＹの基準位置に対する向きを算出するように指示を出力する。
眼球位置算出部９２Ｂは、フォトダイオード８２、８３で取得された反射光に基づいて眼
ＥＹの基準位置に対する向きを算出する（ステップＳ１００）。
【０１７７】
所定の閾値を満足しない場合（ステップＳ９９でＮＯ）には、主制御部９１（本発明の
指示出力部に相当）は、眼球位置算出部９２Ｂに、ジャイロセンサー８４で取得された観
察者の頭部の傾きを取得し、眼ＥＹの基準位置に対する向きを算出するように指示を出力
する。眼球位置算出部９２Ｂは、ジャイロセンサー８４で取得された観察者の頭部の傾き
に基づいて眼ＥＹの基準位置に対する向きを算出する（ステップＳ１０１）。
【０１７８】
画像変形部９３Ａは、ステップＳ１０又はステップＳ１０１で求められた観察者の眼Ｅ
Ｙの基準位置に対する向きに基づいて画像信号を変形して、信号生成部３３に出力する（
ステップＳ１０２）。これにより、反射板６に変形された画像信号に基づく虚像（画像）
が表示される。
【０１７９】
主制御部９１は、図示しないボタン等を介して画像表示の終了指示が入力されたか否か
を判断する（ステップＳ１０４）。画像表示の終了指示が入力されていない場合（ステッ
プＳ１０４でＮＯ）には、主制御部９１は再度ステップＳ１００を行うように、眼球位置
算出部９２を制御する。画像表示の終了指示が入力された場合（ステップＳ１０４でＹＥ
Ｓ）には、主制御部９１は処理を終了する。
【０１８０】
第４の実施の形態によれば、直接眼の基準位置に対する向きを検出する場合と、頭部の
傾きから眼の基準位置に対する向きを算出する場合とを切り替えるため、直接眼の基準位
置に対する向きを検出する場合に対し、消費電力を低くしつつ、精度よく、観察者に対し
て、水平に保たれた画像を表示することができる。ジャイロセンサーの消費電力は、赤外
線発光部及びフォトダイオードの消費電力に比べて小さいからである。すなわち、第４の
実施の形態によれば正確さと、省電力化とを兼ね備えることができる。
【０１８１】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記
載の範囲には限定されない。上記実施形態に多様な変更または改良を加えることが可能で
あることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本
発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、
本発明は、画像表示装置に限らず、画像表示装置において行う画像表示方法、画像表示装
置に画像表示を行わせるプログラム、プログラムが格納された記憶媒体等として提供する
こともできる。
【０１８２】
特に、上記実施の形態では、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（
頭部装着型画像表示装置）を例に本発明を説明したが、本発明はヘッドマウントディスプ
レイには限定されない。例えば、携帯電話、タブレット端末等の携帯機器に適用すること
もできる。
【０１８３】
例えば、携帯機器において、液晶パネル等の画像表示部が設けられた面（観察者の眼と
対向する面）に撮像部（一般的なカメラ等を用いることができる）を設ける。撮像部は、
観察者の顔画像を取得する。視線取得部は、撮像部が取得した顔画像から観察者の左右の
眼球を対象物とした特徴量算出、形状判別等の認識処理を行い、例えば、眼の虹彩の中心
位置、眼球中心位置等を用いた視線検出処理により観察者の視線方向を取得する。視線検
出処理は一般的な処理であるため、説明を省略する。
【０１８４】
制御部の眼球位置算出部は、視線取得部が取得した視線の向きに基づいて観察者の眼の
基準位置に対する向きを取得する。例えば、眼球位置算出部は、視線の向きを眼の基準位
置に対する向きとする。制御部の画像変形部は、取得した眼の基準位置に対する向きに基
づいて画像を変形する。画像変形部は、画像を変形した時に画像表示部からはみ出す部分
については、画像表示部への出力を省略してもよいし、変形した画像全体が表示されるよ
うに、画像を縮小してもよい。なお、携帯機器は一般的な構成のものを用いることができ
る。
【符号の説明】
【０１８５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：画像表示装置、２：フレーム、３：信号出力部、４：走査光出射
部、５：衝撃緩和部、６：反射板、６Ａ：反射板、７：光ファイバー、８、８Ａ：眼球位
置取得部、９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ：制御部、１１：可動ミラー部、１２ａ、１２ｂ、１４
ａ、１４ｃ：軸部、１３：枠体部、１５：支持部、１６：永久磁石、１７：コイル、２１
：ノーズパッド部、２２：フロント部、２３：テンプル部、２４：モダン部、２５：リム
部、２６：ブリッジ部、３１：信号光生成部、３２：駆動信号生成部、３３：信号生成信
号出力部、３４：レンズ、４１：ハウジング、４２：光走査部、４３：レンズ、４５：レ
ンズ、６１：移動枠、６２：防振アクチュエータ、６２Ａ：駆動用コイル、６２Ｂ：駆動
用磁石、６２Ｃ：吸着用ヨーク、６２Ｄ：バックヨーク、６２Ｅ：ボール、６３：取付部
、６３Ａ：回転ボール、６３Ｂ：回転軸、６３Ｃ：取付部、８１：赤外線発光部、８２：
フォトダイオード、８４：ジャイロセンサー、９１：主制御部、９２、９２Ａ、９２Ｂ：
眼球位置算出部、９３、９３Ａ、９３Ｂ：画像変形部、９４：反射部駆動制御部、１０１
：ＣＰＵ、１０２：メモリー、１０３：外部記憶装置、１０４：通信装置、１１１：基部
、１１２：スペーサー、１１３：光反射板、１１４：光反射部、１１５：硬質層、３１１
Ｇ、３１１Ｂ、３１１Ｒ：光源、３１２Ｇ、３１２Ｂ、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
【図１】
2015015563.tif 000005
【図２】
2015015563.tif 000006
【図３】
2015015563.tif 000007
【図４】
2015015563.tif 000008
【図５】
2015015563.tif 000009
【図６】
2015015563.tif 000010
【図７】
2015015563.tif 000011
【図８】
2015015563.tif 000012
【図９】
2015015563.tif 000013
【図１０】
2015015563.tif 000014
【図１１】
2015015563.tif 000015
【図１２】
2015015563.tif 000016
【図１３】
2015015563.tif 000017
【図１４】
2015015563.tif 000018
【図１５】
2015015563.tif 000019
【図１６】
2015015563.tif 000020
【図１７】
2015015563.tif 000021
【図１８】
2015015563.tif 000022
【図１９】
2015015563.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月30日(2014.6.30)
【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】
画像を表示する画像表示部と、
観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する眼球位置取得部と、
前記画像表示部又は前記画像表示部に表示される画像を、前記取得した眼の基準位置に対する向きに応じた距離だけ平行移動し又は前記取得した眼の基準位置に対する向きに応じた角度だけ回転移動させる画像移動部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記観察者の頭部に装着して使用されるフレームを備え、
前記画像表示部は、前記フレームに設けられる
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記フレームに設けられ、前記観察者の眼に光を照射する光照射部を備え、
前記眼球位置取得部は、前記光照射部により照射された光に基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記フレームに設けられ、前記観察者の頭部の傾きを取得する頭部傾き取得部と、
頭部の傾きと、眼の基準位置に対する向きとが関連付けられた眼球情報を取得する眼球情報取得部と、
を備え、
前記眼球位置取得部は、前記観察者の頭部の傾きと、前記眼球情報とに基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記フレームに設けられ、前記観察者の眼に光を照射する光照射部と、
前記フレームに設けられ、前記観察者の頭部の傾きを取得する頭部傾き取得部と、
頭部の傾きと、眼の基準位置に対する向きとが関連付けられた眼球情報を取得する眼球情報取得部と、
どのようにして前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得するかについて、閾値に基づいて前記眼球位置取得部に対して指示を出力する指示出力部と、
を備え、
前記眼球位置取得部は、前記指示出力部の指示に基づいて、前記光照射部により眼に照射された光の反射光に基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する、又は、前記観察者の頭部の傾きと、前記眼球情報とに基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記観察者の視線方向を取得する視線取得部を備え、
前記眼球位置取得部は、前記観察者の視線方向に基づいて前記観察者の眼の基準位置に対する向きを取得する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記画像表示部を平行移動又は回転移動させる駆動部を備え、
前記画像移動部は、前記画像表示部が前記眼の基準位置に対する向きに応じた量だけ移動するように、前記駆動部を制御する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載の画像表示装置であって、
前記画像移動部は、
前記画像表示部に表示される画像を前記眼の基準位置に対する向きに応じた量だけ平行移動又は回転移動させる画像変換部と、
前記画像変換部により平行移動又は回転移動された画像を前記画像表示部に出力する画像出力部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置１の概略構成の一例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】信号出力部３の概略構成の一例を示す図である。
【図３】走査光出射部４の概略構成の一例を示す図である。
【図４】光走査部４２の概略構成の一例を示す図であり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図５】反射板６に画像が表示される方法を示す図である。
【図６】眼球位置取得部８と眼ＥＹとの関係を示す図である。
【図７】制御部９の機能構成の一例を示す図である。
【図８】制御部９の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図９】画像表示装置１の画像移動処理の流れを示すフロー図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。
【図１１】反射部６Ａの概略構成の一例を示す図である。
【図１２】制御部９Ａの機能構成の一例を示す図である。
【図１３】画像表示装置１Ａの画像移動処理の流れを示すフロー図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置１Ｂの概略構成の一例を示す図である。
【図１５】制御部９Ｂの機能構成の一例を示す図である。
【図１６】画像表示装置１Ｂの画像移動処理の流れを示すフロー図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る画像表示装置１Ｃの概略構成の一例を示す図である。
【図１８】制御部９Ｃの機能構成の一例を示す図である。
【図１９】画像表示装置１Ｃの画像移動処理の流れを示すフロー図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
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。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。
なお、光合成部３１３は、ダイクロイックミラー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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
信号生成部３３は、後述する画像変形部９３から出力される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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
（反射板）
図１に示すように、反射板６は、フレーム２のフロント部２２に含まれるリム部２５に取り付けられている。反射板６は、本発明の画像表示部に相当する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
眼球位置算出部９２は、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きが斜め方向である場合には、眼ＥＹの向きを示すベクトル（例えば、基準位置から黒目の位置へ向けた矢印）と、水平方向（図１のｚ軸方向）とのなす角度θを算出する。角度θは、図１に示すｚ軸のプラス方向を基準とし、反時計回りに＋０〜＋１８０°、時計回りに−０〜−１８０°として算出する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１２】
眼球位置算出部９２は、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きが上下左右方向である場合には、眼ＥＹの向いている方向を示す矢印（例えば、基準位置から黒目の位置へ向けた矢印）と、反射板６との交わる位置が、反射板６の中心とどれだけ離れているかを示す距離を算出する。フレーム２側から見たときの眼ＥＹの向いている方向を示す矢印が上方向の場合には、＋ｙ方向（図１参照）の距離を算出し、フレーム２側から見たときの眼ＥＹの向いている方向を示す矢印が下方向の場合には、−ｙ方向（図１参照）の距離を算出する。フレーム２側から見たときの眼ＥＹの向いている方向を示す矢印が右方向の場合には、＋ｚ方向（図１参照）の距離を算出し、フレーム２側から見たときの眼ＥＹの向いている方向を示す矢印が左方向の場合には、−ｚ方向（図１参照）の距離を算出する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３７】
取付部６３は、移動枠６１の、リム部２５との反対側に設けられる。取付部６３は、主として、回転ボール６３Ａと、回転ボール６３Ａを任意の方向に回転させる回転軸６３Ｂを含む回転機構と、回転ボール６３Ａから突出するように固定され、反射板６が取り付けられる取付部６３Ｃとを備える。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４７】
例えば、ステップＳ１００において、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きが斜め方向であり、眼ＥＹの向きを示すベクトルと、水平方向（図１のｚ軸方向）とのなす角度θが眼球位置算出部９２により算出された場合について説明する。例えば、眼ＥＹの向きを示すベクトルと、水平方向とのなす角度θと回転ボール６３Ａの移動方向及び移動量との関係を示す情報をメモリー９０２に格納しておく。反射部駆動制御部９４は、この情報をメモリー９０２から取得し、回転ボール６３Ａの移動方向及び移動量（回転角度）を算出する。また、反射部駆動制御部９４は、回転軸を回転させるアクチュエータ（すなわち、取付部６３）を制御して、算出された移動方向及び移動量（回転角度）だけ回転ボール６３Ａを回転させる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６２】
主制御部９１は、図示しないボタン等を介して画像表示の終了指示が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１０４）。画像表示の終了指示が入力されていない場合（ステップＳ１０４でＮＯ）には、主制御部９１は再度ステップＳ１００を行うように、眼球位置算出部９２Ａを制御する。画像表示の終了指示が入力された場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）には、主制御部９１は処理を終了する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６６】
本発明の第４の実施の形態は、観察者の眼の基準位置に対する向きを直接検出する方法と、観察者の頭部の傾きから眼の基準位置に対する向きを求める方法とを切り替える形態である。以下、第４の実施の形態に係る画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）１Ｃについて説明する。なお、第１の実施の形態及び第３の実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６７】
画像表示装置１Ｃは、図１７に示すように、フレーム２と、信号出力部３と、走査光出射部４と、衝撃緩和部５と、反射部６Ａと、光ファイバー７と、眼球位置取得部８Ａと、制御部９Ｃと、を備える。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６９】
（制御部）
制御部９Ｃは、フレーム２の、例えば信号出力部３に隣接した位置に設けられる（図１７では図示せず）。制御部９Ｃは、信号出力部３及び眼球位置取得部８Ａと電気的に接続される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７１】
眼球位置算出部９２Ｂは、フォトダイオード８２、８３で取得された反射光に基づいて、又は、ジャイロセンサー８４で取得した画像表示装置１Ｃの傾き、すなわち観察者の頭部の傾きに基づいて、観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きを算出する。眼球位置算出部９２Ｂの処理については、後に詳述する。眼球位置算出部９２Ｂは、本発明の眼球位置取得部に相当する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７８】
画像変形部９３Ｂは、ステップＳ１００又はステップＳ１０１で求められた観察者の眼ＥＹの基準位置に対する向きに基づいて画像信号を変形して、信号生成部３３に出力する（ステップＳ１０２）。これにより、反射部６Ａに変形された画像信号に基づく虚像（画像）が表示される。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：画像表示装置、２：フレーム、３：信号出力部、４：走査光出射部、５：衝撃緩和部、６：反射板、６Ａ：反射部、７：光ファイバー、８、８Ａ：眼球位置取得部、９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ：制御部、１１：可動ミラー部、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｃ：軸部、１３：枠体部、１５：支持部、１６：永久磁石、１７：コイル、２１：ノーズパッド部、２２：フロント部、２３：テンプル部、２４：モダン部、２５：リム部、２６：ブリッジ部、３１：信号光生成部、３２：駆動信号生成部、３３：信号生成信号出力部、３４：レンズ、４１：ハウジング、４２：光走査部、４３：レンズ、４５：レンズ、６１：移動枠、６２：防振アクチュエータ、６２Ａ：駆動用コイル、６２Ｂ：駆動用磁石、６２Ｃ：吸着用ヨーク、６２Ｄ：バックヨーク、６２Ｅ：ボール、６３：取付部、６３Ａ：回転ボール、６３Ｂ：回転軸、６３Ｃ：取付部、８１：赤外線発光部、８２：フォトダイオード、８４：ジャイロセンサー、９１：主制御部、９２、９２Ａ、９２Ｂ：眼球位置算出部、９３、９３Ａ、９３Ｂ：画像変形部、９４：反射部駆動制御部、１０１：ＣＰＵ、１０２：メモリー、１０３：外部記憶装置、１０４：通信装置、１１１：基部、１１２：スペーサー、１１３：光反射板、１１４：光反射部、１１５：硬質層、３１１Ｇ、３１１Ｂ、３１１Ｒ：光源、３１２Ｇ、３１２Ｂ、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