(57)【要約】  ＨＭＤ等の映像表示装置に関して、広視野角及び視野中心で高解像度の映像を、低コスト、小型装置サイズ、低消費電力で実現できる技術を提供する。映像表示装置は、映像信号に基づいて、映像光を生成するための駆動制御信号を生成し、映像投影部１０３では、光源に対する変調駆動によって変調タイミングに応じた画素を画面に形成するように映像光を生成し、走査駆動によって映像光の出射方向を変えて画面に対する走査を行うように映像光を生成し、視線検出部１０６でユーザの視線方向を検出し、投影方向駆動部１０５で視線方向に応じて映像光の投影方向を変えるように駆動する。映像表示装置は、第１モードの時に、画面の画素領域の構成として、中心点から外側に向かうにつれて画素密度が相対的に高から低に変化するように変調駆動及び走査駆動を制御すると共に、視線方向の位置に中心点を合わせるように映像光の投影方向を制御する。
2018122902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面に対する映像投影を制御する制御部と、
映像信号に基づいて、映像光を生成するための駆動制御信号として、変調駆動のための変調信号、及び走査駆動のための走査信号を生成する回路部と、
前記変調信号に基づいて光源に対する前記変調駆動によって、変調タイミングに応じた画素を前記画面に形成するように前記映像光を生成し、前記走査信号に基づいて前記走査駆動によって、前記映像光の出射方向を変えて前記画面に対する走査を行うように前記映像光を生成する、映像投影部と、
前記画面に対するユーザの視線方向を検出する視線検出部と、
前記視線方向に応じて、前記映像光の投影方向を変えるように駆動する駆動部と、
を備え、
前記制御部は、前記映像投影の第１モードの時に、前記画面における画素領域の構成として、中心点から外側に向かうにつれて画素密度が相対的に高い領域から低い領域に変化するように、前記変調駆動及び前記走査駆動を制御すると共に、前記視線方向に対応した前記画面内の位置に前記中心点を合わせるように前記映像光の前記投影方向を制御する、
映像表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記第１モードの前記画素領域は、眼の網膜における視細胞の分布の密度の変化を表す特性曲線に合わせるように、前記画素密度の変化を表す特性曲線が設計されている、
映像表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記制御部は、前記映像投影の第２モードの時に、前記画面における画素領域の構成として、画素密度が一定になるように、前記変調駆動及び前記走査駆動を制御すると共に、前記視線方向に依らずに、前記中心点を前記画面内の一定の位置にするように、前記映像光の前記投影方向を制御する、
映像表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の映像表示装置において、
前記制御部は、前記映像信号の映像種類、前記映像信号の生成元の装置やプログラム、センサによる外界からの検出情報、ユーザ設定情報、またはユーザ入力操作の少なくとも１つに応じて、前記第１モードと前記第２モードとを切り替える、
映像表示装置。
【請求項５】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記走査は、前記中心点から半径方向に所定の最大値までの概略円形領域または概略楕円領域における渦巻き状の走査であり、
前記第１モードの前記画素領域は、前記概略円形領域または概略楕円領域である、
映像表示装置。
【請求項６】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記走査は、所定の矩形領域における走査であり、
前記第１モードの前記画素領域は、前記矩形領域である、
映像表示装置。
【請求項７】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記第１モードの前記画素領域では、前記中心点から外側に向かうにつれて、
前記走査駆動の走査速度が、相対的に遅い第１走査速度から速い第２走査速度へ変化し、
前記変調駆動の変調速度が、一定、もしくは第１変調速度から第２変調速度へ変化する、
映像表示装置。
【請求項８】
請求項３記載の映像表示装置において、
前記第２モードの前記画素領域では、前記中心点から外側に向かうにつれて、
前記走査駆動の走査速度が、相対的に遅い第１走査速度から速い第２走査速度へ変化し、
前記変調駆動の変調速度が、相対的に遅い第１変調速度から速い第２変調速度へ変化する、
映像表示装置。
【請求項９】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記第１モードの前記画素領域は、前記中心点から外側に向かう方向において、前記画素の間隔が変化する、
映像表示装置。
【請求項１０】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記第１モードの前記画素領域は、前記中心点から外側に向かうにつれて、画素密度が異なる二種類以上の画素密度の領域が段階的に設けられている、
映像表示装置。
【請求項１１】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記制御部は、前記第１モードの時に、前記画面に対する映像を表示する固定の領域及び中心の位置を設定し、前記画素領域の前記中心点を、前記固定の領域の前記中心の位置に合わせるように設定し、前記視線方向に合わせる動作を行わないように制御する、
映像表示装置。
【請求項１２】
請求項３記載の映像表示装置において、
前記制御部は、前記映像信号の映像種類、前記映像信号の生成元の装置やプログラム、センサによる外界からの検出情報、ユーザ設定情報、またはユーザ入力操作の少なくとも１つに応じて、前記第１モードまたは前記第２モードの時に、前記画面に対する映像を表示する固定の領域及び中心の位置を決定し、前記映像光の前記投影方向を制御する、
映像表示装置。
【請求項１３】
請求項１記載の映像表示装置において、
前記映像投影部は、
前記変調信号に基づいて強度変調が行われてレーザ光を発する前記光源と、
前記レーザ光を伝播して前記映像光を出射する光ファイバと、
前記光ファイバの軸の周りに配置され、前記走査信号に基づいて前記光ファイバの先端の向きを変化させる第１の圧電素子と、
を有する、
映像表示装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の映像表示装置において、
前記映像投影部は、前記光ファイバの軸の周りに配置され、前記視線方向に基づいた駆動信号によって駆動されて、前記光ファイバの先端の向きを変化させる、第２の圧電素子を有する、
映像表示装置。
【請求項１５】
請求項１記載の映像表示装置において、
ユーザの眼前に前記画面が構成されるように前記映像光を導く光学系を備える頭部装着型表示装置である、
映像表示装置。
【請求項１６】
映像表示装置における映像表示方法であって、
前記映像表示装置で実行されるステップとして、
画面に対する映像投影を制御し、映像信号に基づいて、映像光を生成するための駆動制御信号として、変調駆動のための変調信号、及び走査駆動のための走査信号を生成するステップと、
前記変調信号に基づいて光源に対する前記変調駆動によって、変調タイミングに応じた画素を前記画面に形成するように前記映像光を生成し、前記走査信号に基づいて前記走査駆動によって、前記映像光の出射方向を変えて前記画面に対する走査を行うように前記映像光を生成するステップと、
前記画面に対するユーザの視線方向を検出するステップと、
前記視線方向に応じて、前記映像光の投影方向を変えるように駆動するステップと、
を備え、
前記映像投影の第１モードの時に、前記画面における画素領域の構成として、中心点から外側に向かうにつれて画素密度が相対的に高い領域から低い領域に変化するように、前記変調駆動及び前記走査駆動を制御すると共に、前記視線方向に対応した前記画面内の位置に前記中心点を合わせるように前記映像光の前記投影方向を制御する、
映像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画や静止画を含む映像を表示する映像表示技術に関する。また、本発明は、頭部装着型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、映像表示装置として、一般にヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）やスマートグラス等と呼ばれる頭部装着型表示装置が製品化されている。この映像表示装置は、例えば、眼鏡形状を有し、ユーザの頭部及び眼前に装着される。この映像表示装置は、例えば、映像を生成する液晶表示装置（ＬＣＤ）等の表示装置と、表示装置からの光を画面に投影する光学系とを有する。ユーザの視界には、映像による情報が提示され、仮想現実（ＶＲ：Virtual Reality）や拡張現実（ＡＲ：Augmented Reality）等が実現される。この映像表示装置の画面は、透過型や非透過型がある。透過型の場合、例えばハーフミラー等で画面が構成され、外界の画像が透過表示されると共に、投射映像が重畳表示される。非透過型の場合、画面に外界の画像は表示されない。【０００３】
上記映像表示装置に関して、視認性や没入感を向上させるために、より高解像度を実現するための技術や、より広視野角を実現するための技術等が開発されている。なお、視野角は、表示装置で表示内容が正しく見える範囲を指す。【０００４】
上記映像表示装置に関する先行技術例として、特開平１１−８４３０６号公報（特許文献１）が挙げられる。特許文献１には、広視野で高精細の映像を観察可能な映像観察装置として、以下の旨が記載されている。頭部載置型表示装置に、２つの液晶表示装置（ＬＣＤ）を備える。第１のＬＣＤには、広い範囲を表す映像が表示され、第２のＬＣＤには、一部領域を表す映像が表示される。両者の映像光がハーフミラーで合成されて眼に導かれる。第２のＬＣＤの解像度を高くすることで、一部領域の映像を高精細とする。第２のＬＣＤの映像を観察者の眼球の向きに応じて変化させることで、観察者の注視部位を常に高精細とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８４３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のような従来技術の映像表示装置である頭部装着型表示装置では、広視野角の映像及び視野の中心の一部領域において、高解像度の映像表示を実現しようとする。そのために、その映像表示装置は、広範囲で低解像度の第１の表示装置と、相対的に狭範囲で高解像度の第２の表示装置とを備え、第１の表示装置の映像と第２の表示装置の映像とを光学系で合成して画面に投影表示する。このような構成の映像表示装置では、その機能の実現のために２つの表示装置等の具備が必要である。そのため、その映像表示装置では、１つの表示装置を用いてその機能が実現される構成の場合と比較して、コストが高い、装置サイズが大型になる、消費電力が高い、といった課題がある。【０００７】
本発明の目的は、ＨＭＤ等の映像表示装置、頭部装着型表示装置に関して、広視野角及び視野中心で高解像度の映像を、低コスト、小型装置サイズ、低消費電力で実現できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のうち代表的な実施の形態は、映像表示装置であって、以下に示す構成を有することを特徴とする。【０００９】
一実施の形態の映像表示装置は、画面に対する映像投影を制御する制御部と、映像信号に基づいて、映像光を生成するための駆動制御信号として、変調駆動のための変調信号、及び走査駆動のための走査信号を生成する回路部と、前記変調信号に基づいて光源に対する前記変調駆動によって、変調タイミングに応じた画素を前記画面に形成するように前記映像光を生成し、前記走査信号に基づいて前記走査駆動によって、前記映像光の出射方向を変えて前記画面に対する走査を行うように前記映像光を生成する、映像投影部と、前記画面に対するユーザの視線方向を検出する視線検出部と、前記視線方向に応じて、前記映像光の投影方向を変えるように駆動する駆動部と、を備え、前記制御部は、前記映像投影の第１モードの時に、前記画面における画素領域の構成として、中心点から外側に向かうにつれて画素密度が相対的に高い領域から低い領域に変化するように、前記変調駆動及び前記走査駆動を制御すると共に、前記視線方向に対応した前記画面内の位置に前記中心点を合わせるように前記映像光の前記投影方向を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のうち代表的な実施の形態によれば、ＨＭＤ等の映像表示装置、頭部装着型表示装置に関して、広視野角及び視野中心で高解像度の映像を、低コスト、小型装置サイズ、低消費電力で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１の映像表示装置である頭部装着型表示装置の装着時の外観構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の映像表示装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図３】実施の形態１で、筐体の右半分の部品の構成、及び視線方向が正面の場合を示す図である。
【図４】実施の形態１で、筐体の右半分の部品の構成、及び視線方向が少し左側の場合を示す図である。
【図５】実施の形態１で、筐体の右半分の部品の構成、及び視線方向が少し右側の場合を示す図である。
【図６】実施の形態１で、映像投影部の部品構造を示す図である。
【図７】実施の形態１で、走査駆動の走査軌道を示す図である。
【図８】実施の形態１で、走査駆動の走査信号を示す図である。
【図９】実施の形態１で、第１モードの画素構成及び特性を示す図である。
【図１０】実施の形態１で、第２モードの画素構成及び特性を示す図である。
【図１１】実施の形態１で、変調駆動の変調信号を示す図である。
【図１２】実施の形態１で、網膜の視細胞分布の概要を示す図である。
【図１３】実施の形態１で、錐体の分布、及び第１モードの画素構成に関する、視角と密度との関係を示す図である。
【図１４】実施の形態１の変形例における、第１モードの画素構成を示す図である。
【図１５】実施の形態１で、画面と画素領域との関係を示す図である。
【図１６】実施の形態１で、画面と画素領域との関係で、第１モードで視線が移動した場合を示す図である。
【図１７】実施の形態１の変形例における、第１モードの画素領域を示す図である。
【図１８】実施の形態１の変形例における、第１モードの画素領域を示す図である。
【図１９】実施の形態１の変形例における、第１モードの画素領域を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態２の映像表示装置における、第１モードの画素領域を示す図である。
【図２１】実施の形態２で、走査駆動の走査軌道を示す図である。
【図２２】実施の形態２で、第２モードの画素構成を示す図である。
【図２３】実施の形態２で、第１モードの画素構成を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態３の映像表示装置における、筐体の右半分の部品構成を示す図である。
【図２５】実施の形態３で、映像投影部の部品構造を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態４の映像表示装置における、第１モード及び第２モードの表示例を示す図である。
【図２７】実施の形態４で、モード切り替え制御のフローを示す図である。
【図２８】本発明の実施の形態５の映像表示装置における、第１モード及び第２モードの表示例を示す図である。
【図２９】実施の形態５で、モード切り替え制御のフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１〜図１９を用いて、本発明の実施の形態１の映像表示装置である頭部装着型表示装置について説明する。実施の形態１の映像表示方法は、実施の形態１の映像表示装置で実行されるステップを有する方法である。
【００１４】
［映像表示装置（頭部装着型表示装置）］
図１は、実施の形態１の映像表示装置である頭部装着型表示装置における、ユーザの頭部及び眼前に装着された状態での外観構成を示す。実施の形態１の映像表示装置は、外観として眼鏡形状を有する眼鏡型の頭部装着型表示装置である。映像表示装置は、筐体１及び画面２を有する。筐体１は例えば眼鏡状フレームで構成される。画面２は、ユーザの眼前に配置される半透明板であり、例えば眼鏡レンズ状の曲面ミラー等で構成される。ユーザは、この映像表示装置を頭部に装着した状態で、画面２に表示される映像を見ることができる。実施の形態１の映像表示装置の画面２は、透過型である。透過型の画面２には、外界の画像が透過表示され、その上に映像情報が重畳表示される。画面２を通して両眼に映像が結像、提示される。
【００１５】
なお、説明上の方向及び座標系として（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を示す。第１方向であるＸ方向は画面内水平方向とし、第２方向であるＹ方向は画面内垂直方向（図１では鉛直方向）とし、第３方向であるＺ方向は、Ｘ方向及びＹ方向に対して垂直な方向とする。Ｚ方向は、ユーザの眼から前方の画面２等を見る方向に対応する。
【００１６】
なお、変形例の映像表示装置としては、眼鏡型に限らず可能であり、頭部装着型であれば任意の型が可能である。他の型のより大きいサイズの映像表示装置としては、ゴーグル型のようにバンド等で後頭部に固定する型や、ヘルメット型のように頭部全体で装着する型も可能である。また、他の型のより小さいサイズの映像表示装置としては、頭部の左右片側のみに装着されて片眼にのみ映像を提示する型も可能である。また、スマートフォン等の携帯情報端末の画面が、頭部装着器具を介して眼前に配置される、簡易型の頭部装着型表示装置も可能である。その携帯情報端末の画面は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等で構成されている、非透過型の画面である。また、映像表示装置は、映像によってユーザに情報を提示するものだけでなく、更に音声や振動等によってユーザに情報を提示するものも適用可能である。
【００１７】
［映像表示システム］
図１の実施の形態１の映像表示装置を含んで構成される映像表示システムの構成例は以下である。
【００１８】
（１）  第１の映像表示システムは、映像表示装置単体で構成される。映像表示装置は、予め、所定の映像データの映像信号が内部（図２の情報記憶部１０９）に保存されている。映像表示装置（図２の制御部１０１、映像生成部１０２）は、その映像データの映像信号を利用して映像を生成する。あるいは、映像表示装置は、自身で都度に映像信号を生成し、その映像信号を利用して映像を生成する。これらにより、ユーザの視界に映像が提示される。この構成では、外部との通信が発生しないため、映像表示装置の利用場所を選ばない。
【００１９】
（２）  第２の映像表示システムは、映像表示装置と、外部の装置とが通信接続され、連携する構成である。外部の装置は、ＰＣや携帯情報端末等が挙げられる。映像表示装置（図２の通信部１０８）は、外部の装置と通信して情報や映像信号の送受信を行う。映像表示装置は、例えば、外部の装置から外部の装置に保持されている映像信号等を入力する。また、映像表示装置は、自身で映像信号を生成する場合に、計算負荷の高い処理の一部を、外部の装置に担わせてもよい。映像表示装置は、外部の装置に情報や計算要求を送信し、外部の装置で計算して生成された映像信号を受信する。この構成の場合、映像表示装置（制御部１０１や映像生成部１０２）の処理能力は、外部の装置よりも比較的低くてもよい。そのため、映像表示装置が比較的安価に構成できる。この構成では、外部の装置の高い処理能力を利用することで、複雑な映像処理も実現できる。
【００２０】
（３）  第３の映像表示システムは、映像表示装置が、インターネット等の通信網を介して、サーバと通信接続される。サーバは、クラウドコンピューティングで実現されてもよい。映像表示装置（図２の通信部１０８）は、通信網に対する通信インタフェースを有する。この構成では、映像表示装置は、サーバから情報や映像データ等を受信し、その情報や映像データ等に基づいた映像信号から映像を生成する。映像表示装置は、計算処理の一部をサーバで行わせてもよい。この構成の場合、ユーザに提示する映像に、インターネット上の様々な情報をリアルタイムに反映すること等ができる。
【００２１】
上記各映像表示システムは、組み合わせの構成も可能である。組み合わせの構成の場合、状況やユーザ設定に応じていずれのシステムとして利用するかを切り替え可能とする構成でもよい。
【００２２】
［機能ブロック構成］
図２は、実施の形態１の映像表示装置の機能ブロック構成を示す。映像表示装置は、制御部１０１、映像生成部１０２、映像投影部１０３、映像方向駆動信号生成部１０４、投影方向駆動部１０５、視線検出部１０６、センサ部１０７、通信部１０８、情報記憶部１０９、操作入力部１１０、走査駆動回路１１１、変調駆動回路１１２、曲面ミラー４、等を有する。
【００２３】
制御部１０１は、映像表示装置の全体及び各部を制御する。実装例としては、制御部１０１、映像生成部１０２、及び投影方向駆動信号生成部１０４等の部分は、ＩＣチップ（図３のＩＣチップ３）に実装される。ＩＣチップは、プロセッサやメモリ等を有する。
【００２４】
制御部１０１は、通信部１０８を動作させて、外部の装置から映像信号を受信して入力することができる。通信部１０８は、所定の通信インタフェースを備える装置である。通信部１０８の通信インタフェースは、有線でも無線でもよい。制御部１０１は、入力した映像信号を、一旦、情報記憶部１０９に映像データとして格納し、情報記憶部１０９から映像生成部１０２へ転送する。もしくは、制御部１０１は、入力した映像信号を、直接、映像生成部１０２へ転送してもよい。制御部１０１は、通信部１０８を通じて、外部の装置に情報を出力してもよい。映像表示装置は、外部からの映像信号に限らず、内部の映像信号を利用してもよい。例えば、制御部１０１は、予め情報記憶部１０９に保存されている映像データによる映像信号を利用してもよいし、自身の処理によって映像信号を生成してもよい。例えば、制御部１０１は、ＡＲ等のアプリケーションプログラムに基づいた処理を実行して、ＡＲ等のための映像信号を生成してもよい。制御部１０１は、予め情報記憶部１０９に格納されているプログラムを利用してもよいし、外部から通信でプログラムを取得してもよい。
【００２５】
制御部１０１は、表示対象の映像信号を映像生成部１０２に送信する。映像生成部１０２は、その映像信号を、映像投影部１０３の特性に合わせた映像駆動信号に変換して映像投影部１０３に送信する。詳しくは、映像駆動信号は、変調信号と走査信号とを含む。映像生成部１０２の後段で映像投影部１０３の前段には、変調駆動回路１１１、及び走査駆動回路１１２を有する。これらは、制御部１０１または映像生成部１０２からの制御信号に基づいて同期して動作するように制御される。映像生成部１０２は、変調駆動回路１１１及び走査駆動回路１１２の駆動を同期制御するための第１制御信号及び第２制御信号を生成する。映像生成部１０２は、第１制御信号を変調駆動回路１１に与え、第２制御信号を走査駆動回路１１２に与える。
【００２６】
変調駆動回路１１１は、第１制御信号に基づいて、変調信号を生成し、映像投影部１０３に供給する。変調信号は、映像投影部１０３の変調駆動を制御するための信号である。詳しくは、変調信号に基づいて、映像投影部１０３内の後述（図６）の光源の強度変調が制御される。
【００２７】
走査駆動回路１１２は、第２制御信号に基づいて、走査信号を生成し、映像投影部１０３に供給する。走査信号は、映像投影部１０３の走査駆動を制御するための信号である。詳しくは、走査信号に基づいて、映像投影部１０３内の後述（図６）の圧電素子及び光ファイバによる走査軌道が制御される。
【００２８】
映像投影部１０３は、映像駆動信号である変調信号及び走査信号に基づいて、変調駆動及び走査駆動を行い、映像光を生成し出射する。出射された映像光ａ１は、光学系を構成する投影方向駆動部１０５のミラーや、画面２を構成する曲面ミラー４を通じて、ユーザの眼に投影される。これにより、ユーザの眼に映像が結像される。
【００２９】
視線検出部１０６は、ユーザの視線を検出、追跡する機能を有する。視線検出部１０６は、公知技術で構成でき、アイトラッカー等とも呼ばれる。視線検出部１０６は、検出した視線の視線方向を含む視線情報を、制御部１０１へ送信する。視線検出部１０６は、一構成例として、近赤外光線をユーザの眼に投影して角膜上に反射点を作り、その反射点及び瞳孔を撮像し、両者の関係から視線方向を算出する。視線検出部１０６は、他にも例えば眼球電位法やサーチコイル法等が適用可能である。眼球電位法は、角膜と網膜の間の電位差を利用して視線を検出する方法である。サーチコイル法は、コイルを組み込んだコンタクトレンズにより視線を検出する方法である。視線検出部１０６は、視線を検出できる任意の方式が適用可能である。
【００３０】
制御部１０１は、視線検出部１０６から受信した視線情報を、投影方向駆動信号生成部１０４に送信する。投影方向駆動信号生成部１０４は、映像光の投影方向（眼に対して入射する方向）を制御するための駆動信号を生成する。投影方向駆動信号生成部１０４は、視線情報に基づいて、投影方向駆動部１０５の特性に合わせた駆動信号を生成し、投影方向駆動部１０５に与える。
【００３１】
投影方向駆動部１０５は、駆動信号に従って、映像投影部１０３からの映像光ａ１の投影方向を制御する駆動を行う。これにより、画面２に投影される映像の中心の方向が変えられる。投影方向駆動部１０５は、光学系の一部を構成する。投影方向駆動部１０５は、実施の形態１では、図３のように、反射方向が可変であるミラーと、そのミラーの反射方向を変えるアクチュエータとを有する構成である。投影方向駆動部１０５のミラーによって反射された映像光ａ２は、曲面ミラー４の方へ向かう。
【００３２】
詳しくは後述するが、投影方向駆動信号生成部１０４は、視線中心位置に映像（画素領域）の中心を合わせるように、投影方向を変える制御を行う。映像の視野角（画素が構成、表示される範囲）が狭い場合、ユーザが視線を変えるとその映像が見えづらくなったり、見えなくなったりする。実施の形態１の映像表示装置では、後述の第１モードの時に、上記のように、視線方向に映像中心を合わせるように投影方向を制御する。これにより、ユーザは、第１モードの時、常に視線の先に高解像度で画像を見ることができ、映像が認識しやすい。
【００３３】
曲面ミラー４は、眼の前方に配置されており、画面２及び光学系の一部を構成する。曲面ミラー４は、図３のように、投影方向駆動部１０５からの映像光ａ２を、眼の方へ反射する。曲面ミラー４で反射された映像光ａ３は、眼に入射されて、網膜に映像を結像する。
【００３４】
センサ部１０７は、公知のセンサ群を含む。センサ部１０７のセンサ例として、ＧＰＳ受信器、加速度センサ、ジャイロセンサ、照度センサ、マイク等を有する。センサ部１０７は、外界の情報をこれらのセンサによって検出し、検出情報を制御部１０１へ出力する。制御部１０１は、センサ部１０７の検出情報に応じて、映像表示装置を制御する。制御部１０１は、検出情報に応じて、映像生成部１０２や投影方向駆動信号生成部１０４に与える情報を変えるように制御してもよい。これにより、よりインタラクティブ性の高い映像情報提示が実現できる。検出情報を用いた制御例としては、位置座標、加速度、角速度、照度、外界音声レベル等に応じて、表示映像情報や、後述のモードを切り替えること等が挙げられる。
【００３５】
操作入力部１１０は、ユーザ入力操作のためのボタン等を有する。なお、操作入力部１１０は、筐体１に一体でもよいし、筐体１に対して有線または無線を通じて別部として接続される遠隔制御装置（リモコン）として実現されてもよい。また、その遠隔制御装置に制御部１０１や通信部１０８等の構成要素が実装されていてもよい。
【００３６】
［映像表示装置−ハードウェア］
図３は、実施の形態１の映像表示装置のハードウェア構成として、構成要素の部品等の配置を示す。図３では、図１のようにユーザの頭部に映像表示装置が装着された状態で、Ｚ方向上方から見たＸＺ平面での構成を示す。図３では、映像表示装置のうち、左右間の中心線Ｃに対して右側半分の構成を示す。実施の形態１では、図示しないが、中心線Ｃに対して左側にも、右側と同様の構成要素が、左右対称で配置されている。図３で、一点鎖線の領域はユーザの頭部を示す。そのうちの円形は右眼の眼球を示し、そのうちの楕円は瞳孔を示す。映像生成部１０３からＺ方向に出ている破線は、映像光を示す。３本の破線は、中央、右端、及び左端に対応する光を示す。図３の構成によって、右眼の網膜に映像が結像される。左側の構成でも同様に左眼に映像が結像される。図３の状態では、ユーザの視線が正面にある場合を示し、視線方向Ｄ１はＺ方向に一致している。
【００３７】
実施の形態１では、左右の両側で左右の両眼に映像を結像する形態である。この形態では、眼から前方の奥行き方向（Ｚ方向）で映像に立体感を与えるための一般的な制御を追加で行ってもよい。その場合、視聴の立体感を実現できる。なお、変形例として、左右の両側ではなく片側のみに図３のようなハードウェア構成要素が設けられる形態としてもよい。また、視線検出部１０５等の一部の要素を左右で共通の部品にした形態でもよい。
【００３８】
筐体１には、制御部１０１等を含むＩＣチップ３、映像投影部１０３、投影方向駆動部１０５、視線検出部１０６、曲面ミラー４等が実装されている。各構成要素の部品は、筐体１内で接続線を通じてＩＣチップ３の制御部１０１等に接続されている。映像投影部１０３は、変調駆動及び走査駆動に基づいて映像光を生成してＺ方向に出射する。映像投影部１０３から出射された映像光ａ１は、投影方向駆動部１０５のミラーによって投影方向が制御されるように反射される。反射された映像光ａ２は、曲面ミラー４によって右眼の方へ反射される。反射された映像光ａ３は、右眼の眼球に入射され、網膜に映像を結像する。
【００３９】
視線検出部１０６は、例えば眼球の近傍に配置されている。視線検出部１０６は、例えば前述の方式で、瞳孔の状態に基づいて、右眼の視線の視線方向を検出する。図３の状態の場合には、視線方向Ｄ１が検出される。
【００４０】
投影方向駆動部１０５は、光学系を構成するミラーと、そのミラーの反射方向を変えるように駆動するアクチュエータとを用いて構成されている。その反射方向は、投影方向駆動信号生成部１０４からの駆動信号によって変えられる。
【００４１】
投影方向駆動部１０５は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを用いた構成でもよい。投影方向駆動部１０５は、圧電素子によってミラーの反射方向を駆動する構成でもよい。他にも、投影方向駆動部１０５は、ガルバノミラー、ボイスコイルモータ、超音波モータ、音響光学素子、電気光学素子、液晶偏向素子等、光の方向を曲げる機能を持つ任意の素子で構成できる。
【００４２】
実施の形態１では、画面２及び光学系を構成する要素として、眼の前方の位置に曲面ミラー４を設け、映像光を曲面ミラー４で眼の方へ反射させる構成としたが、これに限らず、例えば以下も可能である。曲面ミラー４の代わりに、導光板とホログラフィック光学素子（ＨＯＥ：Holographic Optical Element）を用いた構成でもよい。この場合、筐体１の光学系の構成を薄くできるため、映像表示装置の意匠性を高めることや軽量化が実現しやすい。
【００４３】
視線検出部１０６は、この状態の視線方向Ｄ１を検出する。制御部１０１は、その視線方向Ｄ１の視線情報に基づいて、投影方向駆動部１０５の反射方向を制御する。即ち、制御部１０１は、映像光の中心を視線方向に合わせるように、投影方向を制御する。
【００４４】
図４は、図３と同じ構成で、右眼の視線が正面に対して少し左側を見ている状態を示す。この時の右眼の視線方向を視線方向Ｄ２として示す。視線検出部１０６は、この状態の視線方向Ｄ２を検出する。制御部１０１は、その視線方向Ｄ２の視線情報に基づいて、投影方向駆動部１０５の反射方向を制御する。これにより、映像投影部１０３から出射された映像光の中心が右眼の眼球の網膜等の中心に一致するように、投影方向が制御されている。
【００４５】
図５は、図３と同じ構成で、右眼の視線が正面に対して少し右側を見ている状態を示す。この時の右眼の視線方向を視線方向Ｄ３として示す。視線検出部１０６は、この状態の視線方向Ｄ３を検出する。制御部１０１は、その視線方向Ｄ３の視線情報に基づいて、投影方向駆動部１０５の反射方向を制御する。これにより、映像投影部１０３から出射された映像光の中心が右眼の眼球の網膜等の中心に一致するように、投影方向が制御されている。
【００４６】
［映像投影部−ハードウェア］
図６は、映像投影部１０３の構造を示す。図６では、映像投影部１０３をＸ方向から見たＹＺ平面での構成を示す。映像投影部１０３は、光源３０１、光ファイバ３０２、圧電素子３０３｛３０３Ａ１，３０３Ａ２，３０３Ｂ１，３０３Ｂ２｝、レンズ３０５を有する。映像投影部１０３の筐体３０９に、それらの構成要素が収容されている。
【００４７】
光源３０１は、変調駆動回路１１１と接続されており、変調駆動回路１１１からの変調信号が与えられる。光源３０１は、レーザ光源であり、赤色レーザ、緑色レーザ、及び青色レーザを合波して、そのレーザ光を、光ファイバ３０２に結合して出射する。三色のレーザは、それぞれ、強度変調によって出力パワー及びタイミングが制御可能である。変調信号によって、その強度変調の出力パワー及びタイミングが制御される。変調タイミングに応じて、画面２での画素が構成される。
【００４８】
圧電素子３０３は、垂直方向（Ｙ方向）の圧電素子３０３Ａ１，３０３Ａ２の対と、水平方向（Ｘ方向）の圧電素子３０３Ｂ１，３０３Ｂ２の対とで構成されている。圧電素子３０３は、Ｚ方向で所定の長さを有する。垂直方向の圧電素子３０３Ａ１，３０３Ａ２は、Ｙ方向で対向して、所定の間隔で、光ファイバ３０２を挟み込むように配置されている。水平方向の圧電素子３０３Ｂ１，３０３Ｂ２は、水平方向で対向して、所定の間隔で、光ファイバ３０２を挟み込むように配置されている。なお、図６で、圧電素子３０３Ｂ２は、背面側に隠れる位置に配置されている。
【００４９】
圧電素子３０３は、圧電体に加えられた電圧を力に変換する圧電素子で構成されており、光ファイバ３０２を動かすアクチュエータとして設けられている。圧電素子３０３は、走査駆動回路１１２と接続されており、走査駆動回路１１２からの走査信号に応じて駆動される。圧電素子３０３は、走査信号によって印加される電圧に応じて、それぞの挟み込みの方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に光ファイバ３０２を歪ませるように動かすことができる。Ｙ方向の圧電素子３０３Ａ１，３０３Ａ２は、光ファイバ３０２のＺ方向の先端の向きを、図示のようにＹ方向で変化させる。同様に、Ｘ方向の圧電素子３０３Ｂ１，３０３Ｂ２は、光ファイバ３０２のＺ方向の先端の向きを、Ｘ方向で変化させる。これにより、光ファイバ３０２のＺ方向の先端からその方向に沿って出射する映像光の方向を制御して、画面２に対応するＸ方向及びＹ方向での走査を行うことができる。
【００５０】
映像投影部１０３の出射端にはレンズ３０５が配置されている。光ファイバ３０２のＺ方向の先端から出射された光は、レンズ３０５を透過して、映像光ａ１として投影方向駆動部１０５の方へ出射される。レンズ３０５は、光ファイバ３０２の出射光の走査角を拡大する。拡大された走査角は、所定の広視野角の領域をカバーする。
【００５１】
［走査駆動−走査軌道］
図７は、映像投影部１０３の制御軌道として、走査駆動の走査軌道及び走査方向についてＸＹ平面で示す。図７の概略円形の渦巻状の矢印の線は、図６の光ファイバ３０２の先端の軌道と対応している。即ち、この軌道は、画面２のＸＹ平面に対する映像光の走査軌道を示している。この走査軌道は、Ｘ方向の走査とＹ方向の走査との合成によって構成される。点Ｐ０は、走査が無い場合の基準点を示す。圧電素子３０３を用いた走査駆動に基づいて、光ファイバ３０２の先端が、概略円を描きながら徐々に半径が変えられる。半径は、Ｘ方向及びＹ方向の振幅に対応する。ある時点の状態では、軌道の先端が点Ｐ１にある。その状態で、半径Ｈは、点Ｐ１と点Ｐ０との距離である。この半径Ｈは、後述のＸ方向の走査信号の振幅と、Ｙ方向の走査信号の振幅との合成によって構成されている。例えば、軌道の先端が点Ｐ２にある状態における走査方向は、Ｙ方向下方向である。
【００５２】
映像投影部１０３の走査駆動に基づいて、光ファイバ３０２の先端から出射された光は、このように渦巻状に走査される。図７では、走査として、中心の点Ｐ０から外側に向かって半径Ｈを一定率で拡大するように走査する場合を示している。走査は、外側から中心の点Ｐ０に向かって半径Ｈを縮小するように走査することも同様に可能である。走査は、例えば、半径Ｈの拡大方向の走査と縮小方向の走査とを交互に繰り返しながら行われる。即ち、第１走査期間では、半径Ｈの拡大方向に走査が行われ、半径Ｈが所定の最大値に達すると、第１走査期間を終了とする。次の第２走査期間では、半径Ｈの縮小方向に走査が行われる。半径Ｈが０、即ち中心の点Ｐ０に達すると、第２走査期間を終了とし、再び半径Ｈの拡大方向の走査が開始される。これに限らず、走査は、半径Ｈの拡大方向または縮小方向の一方のみとして、点Ｐ０と半径Ｈの最大値との間で復帰を伴いながら走査を繰り返す方式としてもよい。
【００５３】
また、図７の走査制御の例では、時間あたりに半径Ｈを拡大または縮小させる量や率は一定であり、渦巻きにおける隣り合う円周の間隔Ｋ０は一定である。走査軌道における間隔Ｋ０は、これに限らず可能である（後述の変形例）。
【００５４】
［走査駆動−走査信号］
図８は、図７の走査を実現するための走査駆動の走査信号について示す。図８の（Ａ）は、映像投影部１０３の垂直方向（Ｙ方向）の振幅の制御方法及び走査信号を表す。図８の（Ｂ）は、映像投影部１０３の水平方向（Ｘ方向）の振幅の制御方法及び走査信号を表す。横軸は時刻、縦軸は振幅を示す。
【００５５】
図８の（Ａ）で、Ｙ方向の走査信号によって、光ファイバ３０２の先端をＹ方向に駆動するための圧電素子３０３Ａ１，３０３Ａ２が制御される。これにより、Ｙ方向の振幅が正弦波となるように制御される。第１走査期間Ｔ１は、図７の中心の点Ｐ０から外側へ最大値まで半径Ｈを拡大するように走査する期間を示す。第２走査期間Ｔ１は、図７の半径Ｈの最大値から中心の点Ｐ０へ半径Ｈを縮小するように走査する期間を示す。また、周期Ｔｃは、図７の渦巻きの一周に対応する時間を示し、一定値である。
【００５６】
図８の（Ｂ）で、同様に、Ｘ方向の走査信号によって、光ファイバ３０２の先端をＸ方向に駆動するための圧電素子３０３Ｂ１，３０３Ｂ２が制御される。これにより、Ｘ方向の振幅が正弦波となるように制御される。（Ｂ）のＸ方向の波形の位相は、（Ａ）のＹ方向の波形の位相に対して９０度ずれた正弦波となるように、走査制御が行われる。これにより、光ファイバ３０２の先端が図７のように渦巻状の走査軌道を描く。
【００５７】
このように、第１走査期間Ｔ１では、垂直方向及び水平方向の振幅を徐々に大きくすることで、点Ｐ０から外側に向かって半径Ｈが徐々に拡大するように渦巻状の走査が実現される。同様に、第２走査期間Ｔ２では、垂直方向及び水平方向の振幅を徐々に小さくすることで、外側から中心の点Ｐ０に向かって半径Ｈが徐々に縮小するように渦巻状の走査が実現される。
【００５８】
図８の走査信号の波形では、振幅の最大値が一定の傾きで増減されている。これにより、図７のように走査軌道の渦巻きの円周の間隔Ｋ０が一定となる。
【００５９】
［モード］
実施の形態１の映像表示装置は、画面２の画素構成に関して、二種類のモードとして、第１モード、第２モードを制御する。制御部１０１は、表示対象映像種類、ユーザ設定状態、センサ部１０７の検出情報に基づいた状況判断、等に応じて、第１モード、第２モードを選択し、切り替える。単純には、ユーザ入力操作に基づいて、第１モード、第２モードのいずれを使用するかを指定可能であり、制御部１０１は、指定されたモードを使用する。ユーザ入力操作は、図２の操作入力部１１０のボタン操作を用いてもよいし、あるいは、視線検出部１０９を用いて、ユーザによる眼の特定の動作（例えば瞼を開閉する動作）を検出して、その動作をモード切り替え等のコマンドとして解釈する機能を用いてもよい。
【００６０】
第１モードは、眼の特性に合わせた画素構成を実現するモードであり、画面２内で画素密度及び解像度が変化する、即ち非一定であるモードである。第１モードでは、視線中心ほど画素密度が相対的に高い高解像度の領域とし、視線中心から外れた周辺ほど画素密度が相対的に低い低解像度の領域とする。第１モードの状態では、画面２の映像表示の際に、そのような画素構成となるように、映像投影部１０３の変調及び走査が制御される。また、第１のモードの状態では、その時のユーザの視線方向に、映像中心の高解像度領域を合わせるように、視線検出部１０６が制御される。
【００６１】
第２モードは、画素構成として、画面２内での画素密度及び解像度を一定とするモードである。第２モードの状態では、その画素構成となるように、映像投影部１０３の変調及び走査が制御される。
【００６２】
［第１モード−画素構成］
図９は、第１モードの画素構成をＸＹ平面で示す。図９の上側では、図７及び図８の走査駆動に基づいて映像投影部１０３からの映像光を画面２に投影した場合の画素密度等をＸＹ平面で示している。図９の下側には、第１モードの画素構成の特性についてまとめた表を示す。図９の上側で、画素が設けられる領域である画素領域Ｒ１を示す。画素領域Ｒ１の画素は、変調駆動及び走査駆動が行われることによって構成される。
【００６３】
画素領域Ｒ１の中心の点Ｐ０を示す。点Ｐ０は、図７の走査駆動の基準点と同じである。点Ｐ０は、ユーザの視線方向に合わせるように制御される（図３〜図５）。点Ｐ０から外側に向かって渦巻き状に矢印の線が延びている。この矢印の線は、図７の走査軌道及びその走査方向と対応している。渦巻きの半径Ｈの方向に伸びている線は、変調駆動の変調タイミングを示す。変調タイミングは、映像投影部１０３の光源３０１のレーザ光の強度変調のタイミングである。渦巻きの円周方向の走査駆動の線と半径方向の変調駆動の線との交差点は、画素が設けられる位置に相当し、画素の例を小さい丸で示す。
【００６４】
第１モードの走査駆動は、図７、図８の通りである。渦巻きの一周の概略円において、走査速度は、中心の点Ｐ０に近い内周側で相対的に遅く、外周側で相対的に速い。第１モードで、走査の一周に要する時間（図８の周期Ｔｃ）は、半径Ｈの状態に依らずに内周でも外周でも一定としている。走査の一周の円周の長さは、内周では相対的に小さく、外周では大きい。よって、走査速度は、内周では相対的に遅く、外周では相対的に速い。
【００６５】
第１モードの変調駆動としては、図９の下側の表及び後述の図１１の通り、変調速度及び変調タイミングを、内周でも外周でも一定としている。第１モードでは、走査軌道の円周方向の一周の画素数を一定にする。そのため、変調速度は、内周でも外周でも一定としている。例えば、一周毎の変調タイミングは、所定の回数とされる。走査軌道の一周の円周の長さは、内周ほど小さく、外周ほど大きい。そのため、変調タイミングを一定とした場合、円周における画素の配置の密度は、内周ほど高く、外周ほど低い。
【００６６】
第１モードの画素構成では、画素領域Ｒ１の画素密度は、渦巻きの半径Ｈの方向において、中心の点Ｐ０に近い内周側の領域ほど相対的に高く、半径Ｈの最大値に近い外周側の領域ほど相対的に低くなっている。即ち、画素領域Ｒ１において、内周ほど高解像度、外周ほど低解像度となっている。
【００６７】
第１モードの画素構成では、渦巻きの一周毎の円周方向において、画素数は、内周でも外周でも一定となっている。一周毎の円周方向において、画素の配置間隔は、内周ほど相対的に狭く、外周ほど相対的に広くなっている。また、図９の第１モードの画素構成では、渦巻きの半径方向において、隣り合う円周の間隔Ｋ０が一定、即ち隣り合う画素の間隔が一定となっている。
【００６８】
第１モードの画素密度等の構成は、後述の図１３のように、眼の特性に合わせて、網膜の錐体の密度の分布に近くなるように設計されている。視線中心に対応付けられる点Ｐ０に近い一部領域では、眼が錐体によって高解像度の認識をするので、画素密度を高くしている。外周側の領域では、眼が相対的に低解像度の認識をするので、画像密度を相対的に低く抑え、その分広視野角、即ち半径Ｈの最大値が大きくなるようにしている。
【００６９】
［第２モード−画素構成］
図１０は、第２モードの画素構成をＸＹ平面で示す。図１０の上側では、図７及び図８の走査駆動に基づいて映像投影部１０３からの映像光を画面２に投影した場合の画素密度等をＸＹ平面で示している。図１０の下側には、第２モードの画素構成の特性についてまとめた表を示す。図１０の上側で、画素が構成される画素領域Ｒ２を同様に示す。画素の位置の例を小さい丸で示す。第２モードの画素領域Ｒ２の面積（即ち視野角）は、第１モードの画素領域Ｒ１の面積（即ち視野角）と異なっていてもよく、それらは、走査駆動及び変調駆動の設計に応じて決まる。
【００７０】
第２モードの画素構成では、画素領域Ｒ２の画素密度は、中心の点Ｐ０に近い内周側の領域でも半径方向の外周側の領域でも同じく一定になるように設計されている。即ち、画素領域Ｒ２内では一定の解像度となっている。第２モードは、従来一般的な画面設計と同じように、画面内で画素密度が一定になるように設計されている。画面２内での画素密度を一定にするように、映像投影部１０３の走査駆動及び変調駆動が設計されている。
【００７１】
第２モードの走査駆動は、第１モードと同様であり、図７、図８の通りである。渦巻きの走査軌道において、走査速度は、内周側ほど相対的に遅く、外周側ほど相対的に速い。一周の時間（周期Ｔｃ）は、内周、外周で一定である。
【００７２】
第２モードの変調駆動として、変調速度は、内周側ほど相対的に遅く、外周側ほど速い。第２モードでは、半径方向で最外周の変調速度が最大値をとるように設計される。例えば、最外周の一周でＭ回の変調タイミングを有する。内周側の変調速度は、最外周の変調速度に対して遅くなるように設計される。内周側では、Ｍ回よりも少ないＮ回の変調タイミングを有する。第２モードでは、内周側で高解像度表示可能な性能があっても、あえて外周の画素密度に合わせて遅い変調速度にされている。
【００７３】
走査軌道の渦巻きの一周毎の円周において、画素数は、内周ほど相対的に少なく、外周ほど多い。一周毎の円周において、画素の配置間隔は、内周でも外周でも一定である。また、図１０の第２モードの画素構成では、渦巻きの半径方向において、隣り合う円周の間隔Ｋ０が一定、即ち隣り合う画素の間隔が一定である。
【００７４】
画素密度を一定としたまま、視野角、即ち半径Ｈの方向の画素配置領域を拡大しようとする場合、走査軌道の外周側になるほど円周が長くなる。そのため、変調速度をさらに速くする必要がある。画素領域Ｒ２及び走査軌道の最外周で、走査速度及び変調速度は最大値をとる。映像投影部１０３の走査速度及び変調速度は、ハードウェア等に応じて所定の最大速度までに制限される。そのため、画素領域Ｒ２の走査速度及び変調速度は、半径方向の最外周で最大値とするように設計される。
【００７５】
［変調駆動］
図１１は、第１モード及び第２モードの変調駆動の変調信号について示す。図１１では、映像投影部１０３の強度変調のタイミング制御の概念を示している。図１１の（Ａ）は、第１モードの変調信号を示し、図１１の（Ｂ）は、第２モードの変調信号を示す。変調信号は、複数の発光同期信号を有する。発光同期信号は、光源３０１のレーザ光の強度変調の変調タイミングを規定している。
【００７６】
図９のように、第１モードの変調駆動は、一定の変調速度及び変調タイミングである。図１１の（Ａ）の変調信号で、走査駆動での第１走査期間Ｔ１及び第２走査期間Ｔ２のいずれでも、複数の発光同期信号が一定間隔のタイミングで供給される。
【００７７】
図１０のように、第２モードの変調駆動は、可変の変調速度及び変調タイミングである。図１１の（Ｂ）で、第１走査期間Ｔ１では、複数の発光同期信号の間隔が次第に狭くなるように供給される。第２走査期間Ｈ２では、複数の発光同期信号の間隔が次第に広くなるように供給される。
【００７８】
［眼の特性（１）］
人の眼の特性と、それに合わせた第１モードの画素設計について説明する。眼の特性として、視線中心では高解像度の認識となり、中心から外側に逸れるほど低解像度の認識となることが知られている。眼の網膜において視細胞を有する。眼に入射した光は、網膜の奥の視細胞によって感受され、視神経を通じて脳中枢へ映像情報が伝達される。視細胞は、光刺激を電気信号（神経信号）に変換する。視細胞には、錐体（cone）、桿体（rod）がある。日常生活においては主に錐体が使われる。錐体は主に明るい場所で機能し、桿体は主に暗い場所で機能する。錐体は色（波長）の区別を可能とする。桿体は色の区別はできないが感度が高い。
【００７９】
図１２は、網膜における視細胞の分布の概要を示す。図１２の円形の中心は、網膜の中心となる中心窩に対応している。網膜における錐体の分布に関して、錐体の密度は、中心窩付近で最大となっている。錐体の密度は、中心窩からの角度を視角として、視角に応じて低下する。領域Ａ１は、中心窩付近に対応する錐体の密度が大きい領域であり、その外側の領域Ａ２、周辺の領域Ａ３になるにつれて、錐体の密度が小さい。桿体は、主に錐体の周縁に分布している。領域Ａ２では、桿体の密度が大きい。上記のように、眼の中心では錐体が高密度に分布しているので、視線中心では相対的に高解像度の色覚等の認識が可能である。
【００８０】
視覚認識における二点弁別をするためには、刺激を受ける受容細胞が、少なくとも１個の刺激を受けない受容細胞を挟んで隣り合っていることが必要である。よって、錐体線密度の二分の一の密度で映像提示ができるように、画面２の画素が構成されればよい。
【００８１】
上記のような眼の特性に基づいて、好適な画素設計として、実施の形態１では、第１モードの画素構成（図９）を採用している。第１モードでは、眼の特性に合わせた画素構成として、視線中心の領域での画素密度を相対的に高くして高解像度とし、視線周辺の領域での画素密度を低くして相対的に低解像度としている。第１モードで、映像中心に対応付けられる画素領域Ｒ１の中心の点Ｐ０は、その時の視線に応じて追従されるように制御される。第１モードの画素構成で視線に合わせた映像の提示により、広視野角の低解像度領域と視線中心の高解像度領域との組み合わせでの好適で効率的な映像提示が可能である。それに対し、第２モードでは、画面２の全体で一定の解像度の画素構成とされる（図１０）。提示する映像の種類等に応じて、第１モードと第２モードとを使い分けることにより、より効果的な映像提示が可能である。
【００８２】
［眼の特性（２）］
図１３は、図１２の眼の特性に対応して、視角［度（°）］に対して画素線密度をプロットしたグラフを示す。特性曲線１３１は、視覚に関する公知の知見に基づいた、図１２のような網膜における錐体の密度の分布に関する特性を示す。このように、特性曲線１３１では、視角が小さい領域では錐体の密度が高く、視角が大きくなると錐体の密度が下がって殆ど一定になっている。
【００８３】
一方、特性曲線１３２は、図９のような実施の形態１の第１モードの画素構成に関する特性の設計を示し、特性曲線１３１に基づいて、錐体の線密度の二分の一の線密度となるように構成されている。変調駆動の変調タイミングは図９のように固定である。このように、２つのグラフは、特性が類似であり、特性曲線１３２は、特性曲線１３１に近い形状となるように設計されている。
【００８４】
第１モードの画素領域Ｒ１は、上記一般的な眼の網膜における視細胞（特に錐体）の分布の密度の変化を表す特性（特性曲線１３１）に合わせるように、画素密度の変化を表す特性（特性曲線１３２）が設計されている。具体的には、錐体の特性曲線１３１は、二次関数等で近似的に表現できる。一方、画素の特性曲線１３２を、同様に二次関数等で表現する。その二次関数等において、変調駆動及び走査駆動の速度等のパラメータを変えて設定する。これにより、その画素の特性曲線１３２（近似的な二次関数等）の形状を、錐体の特性曲線１３１（近似的な二次関数等）の形状に十分に類似するようにする。十分な類似は、例えば、特性曲線１３１と特性曲線１３２との類似度を算出し、その類似度が所定値以上となるようにしてもよい。類似度は、視角毎の密度値の両者の差分値を用いて算出してもよい。
【００８５】
図１３の例では、眼球の焦点距離を１７ｍｍ、映像投影部１０３の光源３０１の強度変調に関する走査軌道の一周当たりの画素数を２０００（即ち一週で２０００回の変調タイミング）として計算した。
【００８６】
映像表示装置は、第１モードの時、特性曲線１３２に基づいて映像投影部１０３の走査駆動及び変調駆動を制御し、図９のような画素構成で映像光を画面２に投影する。これにより、第１モードの時には、特性曲線１３１のような眼の特性に合わせた、効率が良い映像提示、即ち常に視線中心で高解像度の認識が実現できる。
【００８７】
［第１モード−変形例］
上記第１モード及び第２モードの画素構成に関する詳細は、図９、図１０の構成に限らず可能である。実施の形態１の変形例として、第１モードの画素構成として、以下も可能である。変形例として、映像投影部１０３の光源３０１の強度変調は、第１モードで固定の変調タイミングで制御することに限定する必要は無い。第１モードの画素構成は、中心から外側になるにつれて画素密度が相対的に低くなる構成であれば、各種の変調駆動が可能である。例えば、図１３の錐体の二分の一の線密度に対して、比例する変調速度となるように変調駆動を制御する形態としてもよい。また、走査駆動に関しても、上記実施の形態１の走査速度や振幅等の制御に限定する必要は無い。
【００８８】
図１４は、実施の形態１の変形例における第１モードの画素構成を示す。これは、第１モードの特性曲線の形状を、錐体の特性曲線１３２により近付けるように、画素構成を詳細に工夫した構成を示す。図１４の（Ａ）は、変形例の画素構成のうち、変調駆動の変調タイミング制御に関する構成をＸＹ平面で示す。図１４の（Ｂ）は、変形例の画素構成のうち、走査駆動の振幅制御に関する構成をＸＹ平面で示す。（Ａ）と（Ｂ）の合成によって、変形例の画素構成となる。この画素構成では、実施の形態１の第１モードの図９の画素構成と比べて、視線中心の領域での画素密度は少し下がっており、外周側の領域での画素密度は少し上がっている。これにより、より錐体の特性に合わせた好適な表示が可能である。
【００８９】
図１４の（Ａ）で、変調速度は、中心の点Ｐ０に近い内周側ほど、一定値（ｍ０）よりもやや遅い速度（ｍ１）に近付くようにし、半径方向で外周側ほど、一定値（ｍ０）よりもやや速い速度（ｍ２）に近付くようにしている（ｍ１＜ｍ０＜ｍ２）。一定値（ｍ０）は、実施の形態１の第１モードの変調速度である。
【００９０】
変形例では、この間隔を、内周ほど相対的に狭くし、外周ほど広い間隔としてもよい。また、変調駆動との組み合わせに応じて、内周ほど相対的に広い間隔とし、外周ほど狭い間隔としてもよい。
【００９１】
図１４の（Ｂ）で、走査速度は、実施の形態１と同様であり、内周ほど相対的に遅く、外周ほど速い。そして、この変形例では、走査軌道の渦巻きにおいて、半径Ｈの方向で、隣り合う円周の間隔は、中心の点Ｐ０に近い内周側ほど広く、外周ほど狭くなるようにしている。この変形例では、走査駆動の振幅制御によって、走査の円周の間隔を、錐体の密度の分布に合わせるように変化させている。円周の間隔の例として、中心に近い位置での間隔Ｋｃ、最外周に近い位置での間隔Ｋａ、それらの中間位置での間隔Ｋｂを示す。Ｋａ＜Ｋｂ＜Ｋｃとなっている。図８のような走査信号の波形の振幅を制御することで、このような走査軌道の円周の間隔の変化が制御可能である。具体的には、走査駆動の際に、走査信号によって、図６の映像投影部１０３の圧電素子３０３に印加される電圧値を変化させればよい。また、間隔を変化させる他の方法としては、レンズ３０５の物理的設計によって、光ファイバ３０２からの出射光の方向の変化を、半径Ｈの方向で増減調整することでもよい。レンズ３０５の設計の例としては、外周ほど屈折が大きくなるようにすればよい。また、走査軌道の円周の間隔を外周ほど広くする画素構成とする場合において、網膜上で光ファイバ３０２のビーム径がその間隔よりも小さくなる場合には、レンズ３０５の設計によって収差を与えて、外周ほどビーム径が大きくなる構成としてもよい。
【００９２】
なお、近年、フォービエイテッド・レンダリング（Foveated Rendering）と呼ばれる、視線中心では高解像度で、視線周辺では低解像度でレンダリングする技術が開発されている。この技術は、映像の計算処理負荷を低減する目的で利用され、映像の視野角全体に渡って高解像度であることが必要である。本発明の技術は、そのような従来技術とは異なる。
【００９３】
［画面と画素領域（１）］
図１５は、実施の形態１の映像表示装置における画面２に関し、前述の画素領域との関係について示す。図１５の（Ａ）は、第１モードの場合、図１５の（Ｂ）は、第２モードの場合を示す。
【００９４】
図１５の（Ａ）で、画面２は、例えば矩形の形状とする。この画面２の領域に、外界の映像が背景として透過表示される。画面２内に、破線で示す表示対象領域１５１が設定される。表示対象領域１５１は、例えば画面２と同じ矩形の形状とするが、これに限らず設定可能である。例えば、ＡＲ表示の場合、この表示対象領域１５１は、外界の映像の上にＡＲの映像情報を重畳表示可能とする領域である。表示対象の映像情報に応じて、表示対象領域１５１内の所定の位置に、その映像情報が表示される。
【００９５】
円形の領域１５２は、前述の画素領域Ｒ１に対応する領域である。画面２の表示対象領域１５１を包含するように、この領域１５２が設けられる。この領域１５２では、表示対象領域１５１での映像表示を可能とするために画素が配置される。即ち、この領域１５２では、前述の走査駆動及び変調駆動が行われる。前述の画素領域Ｒ１は、概略円形であるため、この領域１５２は、画面２の矩形に対する外接円の形状及びサイズを有する。
【００９６】
画面２及び表示対象領域１５１の中央を点Ｃ０で示す。図１５では、ユーザの視線の方向が点Ｃ０にある場合を示す。即ち、円形の領域１５２の中心点が点Ｃ０に一致するように制御されている。前述のように、第１モードの映像表示の場合、領域１５２の中心ほど画素密度が高く、外側になるほど画素密度が低い。例えば視線中心の領域ａ１では、解像度が十分に高い。なお、領域１５２のうち、画面２の外側にある領域ａ３は、映像を表示する必要が無い黒領域である。
【００９７】
図１５の（Ｂ）で、同様に、第２モードの場合の画面２及び領域１５２を示す。領域１５２は、画素領域Ｒ２に対応する。表示対象領域１５１において、中心付近でも外周付近でも、画素密度及び解像度が一定となっている。
【００９８】
画面２に対する領域１５２の構成は、上記構成に限らず可能である。後述の変形例のように、走査駆動及び変調駆動の制御に応じて、領域１５２の形状やサイズを各種設定可能である。
【００９９】
［画面と画素領域（２）］
図１６は、図１５の（Ａ）の第１モードの領域１５２の状態に対して、視線の変更に応じた追従によって領域１５２を移動した状態の例を示す。ユーザの視線が、画面２の中央の点Ｃ０から、例えば右上付近の点Ｃ１に移動している。視線検出に応じて、領域１５２の中心点を視線方向に合わせるように制御される。図１６では、領域１５２の中心点が点Ｃ１に配置されている。これに伴い、高解像度の領域ａ１は、点Ｃ１の付近に移動している。そのため、ユーザが点Ｃ１の付近の映像を見ている状態で、高解像度の映像が提示され、高解像度の認識が行われる。ユーザの視線が点Ｃ２〜Ｃ４等に移動した場合にも、同様に、領域１５２の中心点が視線に合う位置に移動される。
【０１００】
なお、領域１５２の移動に伴い、画面２内の領域ａ４は、画素が構成されない非表示領域となるが、視線から遠い領域であるため、視覚認識上殆ど影響が無い。変形例としては、領域ａ４でも低解像度の表示が行われるように、走査領域等を拡大するようにしてもよい。
【０１０１】
［画面と画素領域−変形例（１）］
実施の形態１では、第１モードの画素構成の特性曲線として、走査軌道の半径方向において、画素密度や走査速度が連続的に変化するようにしている。これに限らず、変形例として、第１モードの画素構成の特性曲線として、走査軌道の半径方向において、画素密度や走査速度が段階的に変化するようにしてもよい。
【０１０２】
図１７は、実施の形態１の変形例として、画面２の表示対象領域１５１に対する第１モードの領域１５２において、解像度が異なる三種類の領域を設ける例を示す。中央の点Ｃ０の付近の領域ａ１１は、第１の画素密度の領域であり、その外側の領域ａ１２は、第２の画素密度の領域であり、その外側の領域ａ１３は、第３の画素密度の領域である。例えば、前述のように、中心の領域ａ１１では画素密度が相対的に高く、外周の領域ａ１３では相対的に低い。この変形例のように、画面２において二段階以上の画素密度の領域を段階的に設ける形態としてもよい。
【０１０３】
また、実施の形態１では、錐体の密度の分布に合わせた画素密度の構成とした。これに限らず、変形例として、網膜における桿体の密度の分布に合わせた画素密度の構成としてよい。桿体に合わせた画素構成によって、微弱なパワーでの映像提示等が可能である。桿体に合わせた画素構成として、図１７のような構成を採用してもよい。この場合、領域１５２のうちの中間の領域ａ１２では、図１２の桿体の領域Ａ２に対応させて、画素密度が一番高くされる。
【０１０４】
［画面と画素領域−変形例（２）］
図１８は、実施の形態１の変形例として、画面２と領域１５２の関係として、画面２の縦横の比率の構成に合わせて、領域１５２の形状を楕円とする場合を示す。図１８では、第１モードで、Ｘ方向幅よりもＹ方向幅が短い横長の画面２及び表示対象領域１５１に合わせて、横長の楕円形状の領域１５２としている。領域１５２は、表示対象領域１５２を包含する外接の楕円である。走査駆動の走査信号の振幅制御によって、走査軌道を楕円にすることが可能である。Ｙ方向の走査信号の波形の振幅最大値が、Ｘ方向の走査信号の波形の振幅最大値に対して所定の比率で小さい。
【０１０５】
［画面と走査領域−変形例（３）］
図１９は、実施の形態１の変形例として、画面２及び表示対象領域１５１に対する領域１５２の構成として、画面２よりも小さいサイズの画素領域Ｒ１を設ける場合を示す。図１９の（Ａ）は、第１モードで、視線が画面２の中央の点Ｃ０にある場合の領域１５２を示す。この領域１５２は、矩形の画面２に対して内接する円形を有する。第１モードで、この領域１５２を、表示対象領域１５１とする。画面２内で領域１５２の外側の領域ａ５については、画素が構成されない非表示領域とする。この領域１５２は、前述のように、内周から外側に向かうほど画素密度が低く、中央付近では高解像度となっている。
【０１０６】
図１９の（Ｂ）は、（Ａ）の状態から、視線が例えば画面２内の右上付近の点Ｃ１に移動した場合を示す。視線方向に追従させて、領域１５２の中心点が点Ｃ１になるように制御されている。なお、領域１５２は、円形に限らず、前述と同様に、楕円としてもよいし、矩形としてもよい。
【０１０７】
［効果等］
上記のように、実施の形態１の映像表示装置によれば、広視野角及び視野中心で高解像度の映像を、低コスト、小型装置サイズ、低消費電力で実現できる。実施の形態１の構成では、従来技術例のような２つのＬＣＤ等の表示装置の具備は不要であるため、低コスト、小型装置サイズ、低消費電力で実現できる。
【０１０８】
［変形例］
実施の形態１の変形例として、第１モードのみを実装した形態も可能である。この形態では、常に第１モードの画素構成で映像表示を行う。
【０１０９】
（実施の形態２）
図２０〜図２３を用いて、本発明の実施の形態２の映像表示装置について説明する。実施の形態２等の基本的な構成は実施の形態１と同様であり、以下では、実施の形態２等における実施の形態１とは異なる構成部分について説明する。実施の形態２では、画素領域を円形ではなく矩形とする。実施の形態２の構成は、実施の形態１に対して映像投影部１０３の制御内容を変えることで実現できる。
【０１１０】
［画面と画素領域］
図２０は、実施の形態２における画面２と画素領域との関係を示す。実施の形態２では、矩形の画面２及び表示対象領域１５１に合わせて、画素が構成される領域１５２の形状を矩形とする場合を示す。本例では、表示対象領域１５１と領域１５２とを同じとしている。第１モードの矩形の領域１５２では、中央の点Ｃ０の付近の領域ａ１では相対的に高解像度となっている。領域１５２では、映像投影部１０３の走査駆動及び変調駆動として、前述の渦巻き状の方式ではなく、後述の図２１、図２２のような方式を使用する。
【０１１１】
［走査駆動］
図２１は、実施の形態２における走査駆動の概念をＸＹ平面で示す。画素領域（領域１５２）に対応して、走査領域２１０は矩形である。走査領域２１０の中心点を点Ｑ０で示す。波状の矢印の線は、走査軌道及び走査方向を示す。この走査軌道では、一例として、視野角（画素領域）の上端から左右に走査しながら下端に到達する軌道をとる。最初、走査領域２１０の例えば左上の点Ｑ１から走査が開始される。Ｙ方向の走査速度を一定とする。Ｘ方向の走査としては、走査領域２１０の幅に合わせて所定の速度及び振幅で振動する波形とする。最初の第１走査期間では、例えば左下の点Ｑ３まで走査が行われる。次の第２走査期間では、例えばＹ方向の走査方向を逆方向に転換し、点Ｑ３から点Ｑ１まで戻るように同様に走査が行われる。これにより、映像の１フレームの走査が行われる。以降、映像の１フレーム毎に同様の走査である。他の方式としては、下端の点Ｑ３に到達した後、上端の点Ｑ１に復帰し、その後再度同様に下端に向かって走査する方式でもよい。上記走査方式に限らず可能であり、いわゆるテレビ走査方式、即ち線順次に走査する方式、等を適用してもよい。
【０１１２】
上記走査駆動は、映像投影部１０３の走査駆動によって実現できる。即ち、Ｘ方向及びＹ方向の走査信号の組み合わせで実現できる。また、このための映像投影部１０３の構成例としては、光の２次元走査が可能なＭＥＭＳミラーを用いる構成としてもよい。ＭＥＭＳミラーは、プロジェクタ等の映像表示装置で一般的に用いられる素子の一つであるため、適用が容易である。
【０１１３】
［第２モード−画素構成］
図２２は、実施の形態２で、第２モードの画素構成を示す。走査領域２１０に対応する矩形の画素領域２２０において画素密度が一定である。第２モードでは、画素密度が一定となるように、映像投影部１０３の走査駆動及び変調駆動が行われる。走査駆動では、図２１のように、Ｘ方向の左右の走査が正弦波状である。そのため、走査領域２１０の走査軌道における走査速度は、Ｘ方向で、左端及び右端では相対的に遅く、中央の点Ｑ０の付近では相対的に速い。これに対応させて、変調駆動としては、映像投影部１０３の光源３０１の強度変調の速度及びタイミングについて、左端及び右端では相対的に遅く、中央の点Ｑ０の付近では相対的に速くなるように制御される。
【０１１４】
図２３は、実施の形態２で、第１モードの画素構成を示す。図２３では、視線方向が画面２の中心の点Ｑ０にある場合を示す。矩形の画素領域２２０において、画素密度が、視野角の中心付近ほど高く、周辺付近ほど低くなるように設計されている。走査駆動としては、Ｙ方向で、隣り合う軌道の間隔は、画素領域２２０の中央に近いほど狭くしている。
【０１１５】
第１モードの画素領域２２０を実現するように、映像投影部１０３の走査駆動及び変調駆動が制御される。この制御としては、実施の形態１と同様に各種の制御を適用可能である。この画素構成は、映像投影部１０３の光源３０１の変調速度の制御によって実現されてもよい。あるいは、この画素構成は、映像投影部１０３をＭＥＭＳミラーで構成し、そのＭＥＭＳミラーの走査速度の制御によって実現されてもよい。
【０１１６】
なお、映像投影部１０３の構成としては、ＭＥＭＳミラーに代えて、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）等の、２次元的に画素が配列されているパネル（表示装置）を用いても構わない。この場合、パネル（表示装置）の物理的な画素設計のハードウェア構造自体において、画素密度が中央ほど高く、周辺ほど低くなるように、面内で不均一な構成に設計される。この場合、第１モードのみを行う形態となる。
【０１１７】
更に、他の形態としては、面内で均一または不均一の映像投影部１０３と共に、レンズ等の光学部品を用いた光学系によって、画素密度が中央ほど高く、周辺ほど低くなるように、映像光を伝播させる構成としてもよい。
【０１１８】
上記のように、実施の形態２によれば、矩形の画素領域で、実施の形態１と同様の効果、即ち広視野角及び視野中心での高解像度の映像提示を実現できる。実施の形態２では、実施の形態１に対し、映像投影部１０３の構成を、より一般的な構成で実現できるため、実装の点ではより容易である。
【０１１９】
（実施の形態３）
図２４〜図２５を用いて、本発明の実施の形態３の映像表示装置について説明する。実施の形態３では、実施の形態１の変形例として、映像投影部１０３や投影方向駆動部１０５等の要素に関する他の構造例を示す。
【０１２０】
図２４は、図３と同様に、映像表示装置の右半分の構成を示す。実施の形態３の映像表示装置は、映像投影部１０３Ｃ、投影方向駆動部１０５Ｃを有する。この投影方向駆動部１０５Ｃでは、実施の形態１の投影方向駆動部１０５のミラー及びアクチュエータの代わりに、固定ミラー２４１が配置されている。固定ミラー２４１は、反射方向が固定である。
【０１２１】
また、この映像投影部１０３Ｂでは、実施の形態１の映像投影部１０３の構成に加えて、投影方向駆動部２４２を一体として備えている。投影方向駆動部２４２は、光源３０１からのレーザ光の出射方向を変える。
【０１２２】
図２５は、実施の形態３における映像投影部１０３Ｂの構造を示す。映像投影部１０３Ｂは、投影方向駆動部２４２を構成する部品として、圧電素子３０６が追加されている。この映像投影部１０３Ｂは、図６の映像投影部１０３に対して異なる構成点として以下である。映像投影部１０３Ｂの筐体３０９内において、Ｚ方向に延在する光ファイバ３０２に対し、二段階で圧電素子の組が設けられている。Ｚ方向で光源３０１に近い側の第１位置には、圧電素子３０６が配置されている。Ｚ方向で第１位置Ｚ１の後段の先端に近い側の第２位置には、前述の圧電素子３０３が配置されている。第２段の圧電素子３０３は、二組の圧電素子３０３｛３０３Ａ１，３０３Ａ２，３０３Ｂ１，３０３Ｂ２｝で構成される。圧電素子３０３は、実施の形態１と同様の機能を有し、走査駆動回路１１２からの走査信号によって駆動される。第１段の圧電素子３０６は、二組の圧電素子３０６｛３０６Ａ１，３０６Ａ２，３０６Ｂ１，３０６Ｂ２｝で構成されている。この圧電素子３０６は、圧電素子３０３と同様に、Ｙ方向の圧電素子３０６Ａ１，３０６Ａ２の対、及びＸ方向の圧電素子３０６Ｂ１，３０６Ｂ２の対で構成され、光ファイバ３０２の周りに同様に配置されている。
【０１２３】
第１段の圧電素子３０６は、視線検出部１０６で検出された視線情報に基づいた、投影方向駆動信号生成部１０４からの駆動信号によって駆動される。即ち、例えば映像中心を視線中心に合わせる追従動作を実現するように、光ファイバ３０２の先端の方向が制御される。
【０１２４】
圧電素子３０３は、映像の１フレーム毎に渦巻状の走査を実現する。そのため、圧電素子３０３は、高速かつ周期的な動作である。それに比べ、第１段の圧電素子３０６は、視線追従のための低速かつ周期的では無い動作を行う。そのため、圧電素子３０６及び圧電素子３０３は、それぞれの必要な特性に合わせた材料や構造で構成すればよく、両者を同一の構成にする必要は無い。
【０１２５】
上記構成の他にも、投影方向駆動部２４２は、ＭＥＭＳミラー、圧電素子で駆動するミラー、ガルバノミラー、ボイスコイルモータ、超音波モータ等、映像投影部１０３全体の傾きを駆動制御できる機能を持つ素子であればよい。
【０１２６】
上記のように、実施の形態３の映像表示装置によれば、実施の形態１と類似の効果、即ち低コスト、小型装置サイズ、低消費電力等が実現できる。実施の形態３では、少ない部品数、かつ、映像投影部１０３の特性を引き出す制御で、広視野角及び視野中心の高解像度を実現できる。
【０１２７】
（実施の形態４）
図２６〜図２７を用いて、本発明の実施の形態４の映像表示装置について説明する。実施の形態４の映像表示装置では、モードを第１モードと第２モードとで切り替える特有の制御機能を有する。図２６の（Ａ）は、第１モードに切り替えている状態での画面２の見え方の例を示す。図２６の（Ｂ）は、第２モードに切り替えている状態での画面２の見え方の例を示す。実施の形態４の映像表示装置は、表示対象映像種類等に応じて、自動的に、第１モードと第２モードとを切り替える。
【０１２８】
第１モードの状態では、前述のように、映像中心を視線方向に追従させて、視線中心で高解像度の表示にすることができる。しかしながら、例えば常に第１モードを適用して常に映像を視線に追従させて表示する場合、常に視線検出部１０６等を動作させる必要があるので、映像表示装置の消費電力が比較的大きい点がある。そのため、実施の形態４では、映像を視線に追従させる必要が無い場合に、その追従の動作を停止させるように、第１モードを使用せずに第２モードにする。これにより、消費電力を抑制できる。
【０１２９】
図２６の（Ａ）で、第１モードにおいて、画面２６１は、概略矩形の透過型の画面２であり、視野に対応する。本例では、画面２６１に、外界の現実の道路や建物等が透過表示されている。表示対象領域２６２は、ＡＲ等に対応して映像情報を重畳表示する対象となる範囲を示し、前述の画素が構成される。本例では、表示対象領域２６２は、画面２６１と殆ど同じ大きさの概略矩形を有する。点Ｑ０は、画面２６１及び表示対象領域２６２の中心点を示す。本例では、この表示対象領域２６２内において、中心付近に、映像情報２６３が表示されている。本例では、映像情報２６３は、ユーザに対して道路上の進行方向等をナビゲーションやガイドするための矢印画像であり、道路上に重ね合わせて表示される。例えば、ＡＲ等に対応したアプリは、このような映像情報２６３を随時に生成し、表示対象領域２５２内の必要な位置に表示させる。
【０１３０】
実施の形態４の映像表示装置は、表示対象映像種類が、このような映像情報２６３である場合、即ち画面２６１の透過表示に対して重ね合わせて表示する必要がある情報である場合に、第１モードを適用する。即ち、映像表示装置は、表示対象領域２６２を、第１モードの画素構成とし、視線方向に映像中心の高解像度領域を合わせるように追従させる。この第１モードで映像情報２６３が表示されている時、ユーザの視線が例えば点Ｑ０の付近にある場合、その視線の付近では高解像度の表示にされるので、ユーザはその映像情報２６３を高解像度で認識可能である。なお、ユーザの視線方向が、例えば点Ｑ０の付近から例えば点ＱＸに変化した場合、視線追従によって点ＱＸの付近が画素構成の中心の高解像度領域に変化する。その時にその点ＱＸの付近に表示される映像情報が存在する場合には、その映像情報が高解像度で表示されることになる。
【０１３１】
アプリ等が生成する映像情報２６３は、他にも、出会った人物に対する人物情報、建物に対する広告情報、小売店の棚に陳列されている商品に対する商品情報等、各種が適用可能である。これらの映像情報２６３は、現実の道路、人物、建物、商品等の位置に対して重ね合わせて表示することに意味や効果がある情報である。映像表示装置では、このような映像情報２６３について、第１モードを適用するように予め設定可能である。
【０１３２】
一方、図２６の（Ｂ）で、第２モードにおいて、画面２６１は、表示対象領域２６４を有する。表示対象領域２６４は、画面２６１のうち、一定の画素密度とされる一部領域である。本例では、画面２６１の左上付近の固定位置に表示対象領域２６４が配置されている。表示対象領域２６４内には、映像情報２６５が表示されている。ＯＳやアプリ等は、このような映像情報２６５を生成する。本例では、映像情報２６５は、時刻、映像表示装置のバッテリ残量状態、天気予報、等の所定の情報である。映像情報２６５は、映像種類として、現実の特定の透過映像の位置に対して重ね合わせて表示する必要が無い情報である。この映像情報２６５は、広視野角及び視線追従による高解像度が必要無い情報である。
【０１３３】
実施の形態４の映像表示装置は、表示対象映像種類が、このような映像情報２６５である場合には、第２モードを適用する。即ち、映像表示装置は、視線追従の動作を行わずに、所定の表示対象領域２６４内に、一定の解像度で映像情報２６５を表示する。表示対象領域２６４は、狭視野角の画素領域である。映像情報２６５は、視線方向に関係無く、例えば視線が点Ｑ０、点ＱＸ、点ＱＸ２のいずれにあっても、一定の解像度で表示される。アプリ等に応じて、表示対象領域２６４の位置やサイズは、画面２６１内の他の位置やサイズであってもよく、同様に一定の解像度で表示される。
【０１３４】
図２７は、実施の形態４の映像表示装置におけるモード切り替え制御のフローを示す。図２７は、ステップＳ１〜Ｓ８を有する。以下、ステップの順に説明する。
【０１３５】
Ｓ１で、映像表示装置は、画面２に対する映像提示を始める際に、装置内の映像表示に係わる各部（図２の映像投影部１０３、投影方向駆動部１０５等）の初期化を行う。映像表示装置は、表示対象の映像データや映像信号を入力する。Ｓ２で、映像表示装置は、表示対象映像種類を判断する。映像表示装置は、例えば、表示対象の映像データや映像信号に付属するメタデータや属性情報等を参照して映像種類を判断してもよい。映像表示装置は、例えば、表示対象の映像データや映像信号の生成元や送信元の装置やプログラムから、映像種類を判断してもよい。
【０１３６】
Ｓ３で、映像表示装置は、Ｓ２で判断した映像種類に応じて、第１モードにすべきか否かを判断する。例えば、図２６の（Ａ）のように、ＡＲのアプリからの重畳表示すべき映像情報である場合には、第１モードにすべきと判断され、図２６の（Ｂ）のような映像情報である場合には、第１モードにする必要無く第２モードでよいと判断される。Ｓ３で第１モードにすべき場合（Ｙ）にはＳ４へ進み、否、即ち第２モードにする場合（Ｎ）にはＳ６へ進む。
【０１３７】
Ｓ４で、映像表示装置は、第１モードをオン状態にし、第２モードをオフ状態にする。即ち、映像表示装置は、前述の画素密度が面内で変化する画素構成となるように、映像投影部１０３の走査駆動及び変調駆動を制御する。Ｓ５で、映像表示装置は、表示対象領域の画素構成の中心の高解像度領域を、視線検出部１０６で検出した視線方向に追従させるように、投影方向駆動部１０５を制御する。
【０１３８】
Ｓ６で、映像表示装置は、第１モードをオフ状態にし、第２モードをオン状態にする。即ち、映像表示装置は、前述の画素密度が面内で一定の画素構成となるように、映像投影部１０３の走査駆動及び変調駆動を制御する。Ｓ７で、映像表示装置は、表示対象領域を、視線方向に依らずに画面２内の所定の位置及び範囲に固定するように、投影方向駆動部１０５を制御する。なお、Ｓ６で、更に、視線検出部１０６の動作を停止させることで、消費電力の低減を図ってもよい。視線検出部１０６の動作のオン／オフの制御を行う場合、Ｓ５では、映像表示装置は、視線検出部１０６の動作を開始させる制御を行う。
【０１３９】
Ｓ５やＳ７の後にＳ７に進む。Ｓ７で、映像表示装置は、映像表示を終了するか継続するかを判断し、継続する場合には、Ｓ２に戻り、同様に制御を繰り返す。例えば、表示対象映像の最後まで再生終了した場合や、ユーザが終了指示を入力した場合等には、映像表示が終了される。新たな映像信号が入力された場合等には、映像表示が継続される。
【０１４０】
上記のように、実施の形態４によれば、映像種類に応じて第１モードや第２モードを選択して好適な表示ができ、また、低消費電力が実現できる。
【０１４１】
（実施の形態５）
図２８〜図２９を用いて、本発明の実施の形態５の映像表示装置について説明する。実施の形態５は、実施の形態４の変形例であり、モードを切り替える特有の制御機能を有する。
【０１４２】
図２８の（Ａ）は、実施の形態４で、第１モードにおける画面２８１に対する表示例を示す。画面２８１は、同様に、外界の映像が透過表示されている。実施の形態５では、第１モードの際に、視線追従の動作を行わず、視線方向に依らずに、画素領域の中心の高解像度領域を、画面２８１内の所定の位置に固定して表示する。本例では、画面２８１内で中心の点Ｑ０の付近の位置に、表示対象領域２８２が設定されている。表示対象領域２８２は、第１モードの画素領域の中心の高解像度領域となっている。映像表示装置は、表示対象領域２８２を設定するように、所定の投影角度（投影方向）及び範囲に固定するように、投影方向駆動部１０５を制御する。
【０１４３】
表示対象領域２８２内には、ＡＲのアプリ等によって映像情報２８３が表示される。本例では、映像情報２８３は、地図や交通のナビゲーション等に係わる、ユーザに対して警告や注意やお知らせ等のメッセージを表す画像である。この映像情報２８３は、映像種類として、リアルタイムではっきりとユーザに提示することが好ましい、緊急性、即時性、重要性が高い情報である。そのため、この映像情報２８３のための表示対象領域２８２は、画面２８１の正面中央付近の固定位置にされている。ユーザの視線方向が例えば点ＱＸにあった場合でも、表示対象領域２８２で映像情報２８３が高解像度で表示される。第１モードの画素領域の中心の高解像度領域となる表示対象領域２８２の固定位置は、画面２８１内の中央に限らず、アプリ等に応じて所定の位置としてよい。
【０１４４】
図２８の（Ｂ）は、実施の形態４で、第２モードにおける画面２８１に対する表示例として、正面以外の所定の位置に固定して表示する例を示す。本例では、画面２８１の左上付近の位置に表示対象領域２８４が固定で設定されている。表示対象領域２８４は、第２モードの一定の画素密度となっている。表示対象領域２８４内に、所定の映像情報２６５、例えば図２６の（Ｂ）と同様の時刻等の情報が表示されている。この映像情報２６５は、画面２８１の正面中央の位置に提示されるとむしろユーザにとってノイズと感じられる種類の情報である。そのため、この映像情報２６５は、正面中央から外れた位置に表示されている。
【０１４５】
前述のように、第１モードで視線追従によって映像を表示する場合、その分消費電力を要する。実施の形態５では、表示対象映像種類に応じて、第１モードの時には、視線追従の動作をせずに、投影方向を所定の方向に固定する。これにより、消費電力を抑制できる。
【０１４６】
実施の形態４の映像表示装置は、映像信号やアプリ等の情報に基づいて、表示対象映像種類を判断し、映像種類に応じて、画面２内の固定の投影方向及び範囲、即ち表示対象領域２８２の位置等を決定する。映像種類として、例えば、緊急性や重要性が高い情報は第１映像種類とされ、緊急性や重要性が低い情報は第２映像種類とされる。第１映像種類は、他にも、ユーザが操作によって意図的に見ようとしている任意の情報等としてもよい。映像種類に応じて固定の投影方向（表示対象領域）が関連付けて設定可能である。例えば、第１映像種類の場合には第１投影方向（例えば正面中央）、第２映像種類の場合には第２投影方向（例えば左上）といったようにされる。映像種類や投影方向は、二種類に限らず、多種類が設定可能である。
【０１４７】
図２９は、実施の形態４の映像表示装置におけるモード切り替え制御のフローを示す。図２９は、ステップＳ１１〜Ｓ２０を有する。以下、ステップの順に説明する。
【０１４８】
Ｓ１１で、映像表示装置は、映像提示の開始の際に初期化を行う。Ｓ１２で、映像表示装置は、表示対象映像種類を判断する。Ｓ１３で、映像表示装置は、Ｓ１２で判断した映像種類に応じて、第１モードにすべきか否かを判断する。第１モードにすべき場合（Ｙ）にはＳ１３へ進み、第２モードにすべき場合（Ｎ）にはＳ１７へ進む。
【０１４９】
Ｓ１３で、映像表示装置は、映像種類に応じた固定の投影方向（例えば正面中央）等を判断し、表示対象領域を決定する。Ｓ１４で、映像表示装置は、第１モードをオン状態にし、第１モードの画素構成となるように、映像投影部１０３を制御する。Ｓ１６で、映像表示装置は、Ｓ１３で判断した固定の投影方向等の表示対象領域となるように、即ち、その表示対象領域の中心が最も高解像度となるように、投影方向駆動部１０５を制御する。
【０１５０】
Ｓ１７で、映像表示装置は、映像種類に応じた固定の投影方向（例えば左上）を判断する。Ｓ１８で、映像表示装置は、第２モードをオン状態にし、第２モードの画素構成となるように、映像投影部１０３を制御する。Ｓ１９で、映像表示装置は、Ｓ１７で判断した固定の投影方向等の表示対象領域となるように、投影方向駆動部１０５を制御する。
【０１５１】
Ｓ１６やＳ１９の後、Ｓ２０で、映像表示装置は、映像表示終了か判断し、継続する場合にはＳ１２に戻って同様の制御を繰り返す。
【０１５２】
上記のように、実施の形態５によれば、映像種類等に応じて、視線追従の動作をせずに高解像度の表示を行うことで、より低消費電力を実現できる。
【０１５３】
以上、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。実施の形態の構成要素の追加や削除、分離や併合、置換、組合せ等が可能である。実施の形態の具体例の数値等は一例である。図面では構成要素を結ぶ線として一部の線を示している。実施の形態の機能等は、一部または全部が集積回路等のハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアプログラム処理で実現されてもよい。各装置の機能等を構成するソフトウェアは、製品出荷時点で予め装置内に格納されていてもよいし、製品出荷後に外部装置から通信を介して取得されてもよい。実施の形態の映像表示装置は、頭部装着型表示装置に限らず適用可能である。
【符号の説明】
【０１５４】
１…筐体、３…ＩＣチップ、４…曲面ミラー、１０３…映像投影部、１０５…投影方向駆動部、ａ１〜ａ３…映像光、Ｄ１…視線方向。
【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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【国際調査報告】
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