(57)【要約】【課題】ユーザの視角内における視角範囲のうち画像光の入射角範囲外に突起部を設けた場合であっても、その突起部による違和感を与えることを防止することができる画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置を提供する。【解決手段】プリズム１５０は、ユーザの視角内における視角範囲Ａ０のうち、画像光Ｚ２の入射角範囲Ａ１に、ユーザの視線方向に対して垂直な面である第１の平面１５２と、第２の平面１５４とを有し、ユーザの視角内における視角範囲Ａ０のうち画像光の入射角範囲外Ａ２に、出射された画像光Ｚ２を導くための突起部１５６と、を有する。プリズム１５０の入射角範囲外Ａ２には、その入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３をユーザの眼に入射させるための採光加工が施された。【選択図】図３
2007178940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じて画像光を出射する出射装置と、
前記出射装置から出射された画像光を導くとともに、当該画像光をユーザの眼に向かって反射させるプリズムと、を備えた画像表示装置において、
前記プリズムは、
ユーザの視角内における視角範囲のうち前記画像光の入射角範囲に、ユーザの視線方向に対して垂直な面であり、外界からの外光が入射される第１の平面と、
前記前記画像光の入射角範囲に、ユーザの視線方向に対して垂直な面であり、前記第１の平面から入射された外光がユーザの眼に対して出射される第２の平面と、
ユーザの視角内における視角範囲のうち前記画像光の入射角範囲外における前記第１の平面側に形成され、前記出射装置から出射された画像光を導くための突起部と、を有し、
前記プリズムの前記入射角範囲外には、当該入射角範囲外からの外光をユーザの眼に入射させるための採光加工が施されたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記プリズムは、前記入射角範囲外における前記第１の平面側において前記突起部と隣接させて設けられ、ユーザの視線方向に対して垂直な第３の平面を有し、
前記入射角範囲外からの外光を前記第３の平面を介してユーザの眼に入射させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記突起部は、前記第１の平面と比べて幅が小さく形成され、
前記入射角範囲外からの外光を、前記突起部が形成されていない箇所を介してユーザの眼に入射させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記入射角範囲外からの外光をユーザの眼に向かって入射させるための階段状の複数の階段部が前記突起部の表面に形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記複数の階段部は、ユーザの眼からの角度に対応する複数の斜面と、ユーザの視線方向に対して垂直な複数の平面とを有することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記突起部の表面に外光を拡散させる拡散加工が施されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の画像表示装置を備え、画像信号に応じて変調された画像光を走査させて前記プリズムに対して出射させることで、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜上に画像を投影表示することを特徴とする網膜走査型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置に関するものであり、特に、画像信号に応じた画像光を出射し、その画像光を反射させることによって、画像を表示させる画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像を表示するための画像表示装置には、画像に関する画像信号に応じて出射される画像光や、外界からの外光などによって、画像を表示させるとともに、外界の様子を視認可能とする装置がある。
【０００３】
このような画像表示装置においては、例えば、特許文献１に示すように、出射された画像光が、鏡によって反射され、レンズ、眼鏡レンズを介して、ユーザの眼に導かれる装置が開示されている。また、この鏡によって反射された画像光は、レンズ、眼鏡レンズに導かれるが、外界の外光がこのレンズを介することなく、眼鏡レンズを介して、ユーザの眼に導かれることとなる。
【０００４】
また、このような特許文献１に示す画像表示装置においては、鏡などのサイズを大型化しなければならないため、画像に関する画像信号に応じて画像光を出射する出射装置と、その画像光を反射させるとともに外界からの外光を透過させてユーザの眼に導くプリズムとを備えた画像表示装置があり、画像光に基づく画像や外光に基づく画像（外界の様子）が同じ領域上で視認可能となる。
【０００５】
このようなプリズム９００には、図９に示すように、ユーザの視線方向に対して垂直な面であり、外光Ｚ１が入射する第１の平面９０２、その外光Ｚ１がユーザの眼９２０に向かって出射する第２の平面９０４や、第１の平面９０２側に画像光Ｚ２の光路を確保するための突起部９０６、画像光を反射させるとともに外光Ｚ１を透過させるハーフミラー９０８などが形成されている。
【０００６】
このプリズム９００における第１の平面９０２や第２の平面９０４、ハーフミラー９０８などは、ユーザの視角内における視角範囲Ａ０のうち、画像光の入射角範囲Ａ１内に設けられているが、突起部９０６は、視角範囲Ａ０のうち、画像光の入射角範囲外Ａ２に設けられている。突起部９０６は、出射装置から出射される画像光Ｚ２を導き、充分な画像光Ｚ２の光路を確保するために設けられているが、入射角範囲Ａ１に設けられることによって、外光Ｚ１を遮り、外界の様子を視認し難くするおそれがあったため、入射角範囲外Ａ２に設けられている。
【特許文献１】特表２００１−５２２０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような画像表示装置では、ユーザの入射角範囲外Ａ２に突起部９０６が設けられた場合には、図９（Ｂ）に示すように、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３に基づく画像が認識不可能であるが、例えば、明るい、暗いなどの入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３の光量までも認識不可能となるおそれがある。これは、眼９２０側からみてＺ３が入射する面が全半斜面となり、Ｚ３の反射光Ｚ３‘及びＺ３の透過光Ｚ３“ともに、眼に入射しないためである。これによって、ユーザの通常の感覚とは異なり、画像表示装置の使用による違和感を与えるおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであり、ユーザの視角内における視角範囲のうち画像光の入射角範囲外に突起部を設けた場合であっても、その突起部による違和感を与えることを防止することができる画像表示装置及び網膜走査型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】
【０００９】
以上のような目的を達成するために、本発明は、以下のようなものを提供する。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の本発明では、画像信号に応じて画像光を出射する出射装置と、前記出射装置から出射された画像光を導くとともに、当該画像光をユーザの眼に向かって反射させるプリズムと、を備えた画像表示装置において、前記プリズムは、ユーザの視角内における視角範囲のうち前記画像光の入射角範囲に、ユーザの視線方向に対して垂直な面であり、外界からの外光が入射される第１の平面と、前記前記画像光の入射角範囲に、ユーザの視線方向に対して垂直な面であり、前記第１の平面から入射された外光がユーザの眼に対して出射される第２の平面と、ユーザの視角内における視角範囲のうち前記画像光の入射角範囲外における前記第１の平面側に形成され、前記出射装置から出射された画像光を導くための突起部と、を有し、前記プリズムの前記入射角範囲外には、当該入射角範囲外からの外光をユーザの眼に入射させるための採光加工が施されたことを特徴とする画像表示装置。
【００１１】
また、請求項２記載の本発明では、前記プリズムは、前記入射角範囲外における前記第１の平面側において前記突起部と隣接させて設けられ、ユーザの視線方向に対して垂直な第３の平面を有し、前記入射角範囲外からの外光を前記第３の平面を介してユーザの眼に入射させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【００１２】
また、請求項３記載の本発明では、前記突起部は、前記第１の平面と比べて幅が小さく形成され、前記入射角範囲外からの外光を、前記突起部が形成されていない箇所を介してユーザの眼に入射させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【００１３】
また、請求項４記載の本発明では、前記入射角範囲外からの外光をユーザの眼に向かって入射させるための階段状の複数の階段部が前記突起部の表面に形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像表示装置。
【００１４】
また、請求項５記載の本発明では、前記複数の階段部は、ユーザの眼からの角度に対応する複数の斜面と、ユーザの視線方向に対して垂直な複数の平面とを有することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【００１５】
また、請求項６記載の本発明では、前記突起部の表面に外光を拡散させる拡散加工が施されたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像表示装置。
【００１６】
また、請求項７記載の本発明では、請求項１から６のいずれかに記載の画像表示装置を備え、画像信号に応じて変調された画像光を走査させて前記プリズムに対して出射させることで、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜上に画像を投影表示することを特徴とする網膜走査型画像表示装置。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１又は７に記載の発明によれば、プリズムは、ユーザの視角内における視角範囲のうち画像光の入射角範囲に、ユーザの視線方向に対して垂直な面であり、外界からの外光が入射される第１の平面と、その第１の平面から入射された外光がユーザの眼に対して出射される第２の平面と、を有し、ユーザの視角内における視角範囲のうち画像光の入射角範囲外における第１の平面側に形成され、出射装置から出射された画像光を導くための突起部を有する。また、プリズムの入射角範囲外には、その入射角範囲外からの外光をユーザの眼に入射させるための採光加工が施された。従って、ユーザの視角範囲のうち入射角範囲外にプリズムの突起部が設けられた場合であっても、その入射角範囲外に採光加工が施されているため、入射角範囲外からの外光の光量などを認識可能となり、ユーザの通常の感覚とは異なる画像表示装置の使用による違和感を与えることを防止することができる。
【００１８】
請求項２又は７に記載の発明によれば、ユーザの入射角範囲外における第１の平面側において突起部と隣接させて設けられ、ユーザの視線方向に対して垂直な第３の平面を介して、入射角範囲外からの外光をユーザの眼に入射させる。従って、ユーザの入射角範囲外からの外光が、突起部によってユーザの眼に入射されない場合であっても、第３の平面を介してユーザの眼に入射されるため、入射角範囲外からの外光の光量などを認識可能となり、ユーザの通常の感覚とは異なる画像表示装置の使用による違和感を与えることを防止することができる。
【００１９】
請求項３又は７に記載の発明によれば、突起部は、第１の平面と比べて幅が小さく形成され、ユーザの入射角範囲外からの外光を、突起部が形成されていない箇所を介してユーザの眼に入射させる。従って、ユーザの入射角範囲外からの外光が、突起部によってユーザの眼に入射されない場合であっても、突起部が形成されていない箇所を介してユーザの眼に入射されるため、入射角範囲外からの外光の光量などを認識可能となり、ユーザの通常の感覚とは異なる画像表示装置の使用による違和感を与えることを防止することができる。
【００２０】
請求項４又は７に記載の発明によれば、ユーザの入射角範囲外からの外光をユーザの眼に向かって入射させるための階段状の複数の階段部が突起部の表面に形成された。従って、突起部の表面に階段部を形成することによって、ユーザの入射角範囲外からの外光の全部を反射させることなく、その外光の一部又は全部がユーザの眼に入射されるため、入射角範囲外からの外光の光量などを認識可能となり、ユーザの通常の感覚とは異なる画像表示装置の使用による違和感を与えることを防止することができる。
【００２１】
請求項５又は７に記載の発明によれば、複数の階段部は、ユーザの眼からの角度に対応する斜面を有する。従って、ユーザの入射角範囲外からの外光を斜面によって妨げ難く、より多く量の外光がユーザの眼に入射することとなり、より一層、入射角範囲外からの外光の光量などを認識し易くなる。具体的な一例としては、ユーザの眼からの直線に沿った斜面を有する複数の階段部を備えるように構成することによって、ユーザの入射角範囲外からの外光を斜面によって妨げることなく、より多くの外光がユーザの眼に入射することとなり、より一層、入射角範囲外からの外光の光量などを認識し易くなる。もちろん、ユーザの眼からの直線に厳密に沿わなくても、その直線に近い角度の斜面を有するように構成すればよい。
【００２２】
請求項６又は７に記載の発明によれば、突起部の表面に外光を拡散させる拡散加工が施された。従って、突起部の表面に拡散加工が施されることによって、ユーザの入射角範囲外からの外光の全部を反射させることなく、その外光の一部又は全部がユーザの眼に入射されるため、入射角範囲外からの外光の光量などを認識可能となり、ユーザの通常の感覚とは異なる画像表示装置の使用による違和感を与えることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に好適な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００２４】
［画像表示装置の構成］
以下、本発明に係る画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置の一実施の形態について図面を用いて説明する。まず、本発明に係る画像表示装置の一例である網膜走査型ディスプレイ１の構成について図１から図４を用いて説明する。
【００２５】
網膜走査型ディスプレイ１は、画像に関する画像信号に応じて変調されたビーム光（以降、画像光Ｚ２（図２参照）と称することもある）を走査させて出射させることで、ユーザ５０（観察者）の少なくとも一方の眼の網膜に画像を投影し、画像を表示する（投影表示する）装置である。この網膜走査型ディスプレイ１は、図１に示すように、画像に関する画像信号に応じて画像光Ｚ２を出射する出射装置１００と、その出射装置１００から出射された画像光Ｚ２を導くとともに、その画像光Ｚ２をユーザ５０の眼に向かって反射させるプリズム１５０とを含む構成である。また、この網膜走査型ディスプレイ１は、ユーザ５０に対して装着可能である。また、網膜走査型ディスプレイ１は、水平方向に装着される。
【００２６】
尚、本実施形態においては、網膜走査型ディスプレイ１を眼鏡２００に直接装着させるが、ユーザ５０が網膜走査型ディスプレイ１を装着可能であればこれに限らず、どのような構成であってもよい。例えば、眼鏡２００を装着しないようにしてもよい。
【００２７】
詳しくは後述するが、出射装置１００は、画像に関する画像信号に応じて変調された画像光Ｚ２を走査させてプリズム１５０に対して出射させる。また、プリズム１５０は、出射装置１００に固定され、その出射装置１００から出射された画像光Ｚ２を導き、その画像光Ｚ２をユーザ５０の眼に向かって反射させる。このプリズム１５０は、外界からの外光Ｚ１を透過させ、ユーザ５０の眼に導く。
【００２８】
上述したような出射装置１００は、図２に示すように、出射装置１００を支持するための支持部１３０を有している。この支持部１３０は、眼鏡２００の蔓２０４Ｌに固定されることによって、出射装置１００が眼鏡２００に装着される。
【００２９】
また、出射装置１００は、ユーザ５０の側方からプリズム１５０に向かって画像光Ｚ２を出射する。従って、画像光Ｚ２や外光Ｚ１の干渉を防止することができる。もちろん、ユーザ５０の動作を制限させる機会が少なく、出射装置１００を配設することができる。
【００３０】
また、出射装置１００は、突起部１５６が設けられた第１の平面１５２側から突起部１５６が設けられていない第２の平面１５４側に向かって、画像光Ｚ２を出射する。従って、画像光Ｚ２を導く突起部１５６が設けられた第１の平面１５２側から画像光Ｚ２を出射するため、突起部１５６によって、画像光Ｚ２の光路を充分に確保し、画像光Ｚ２を効率よく導くことができる。
【００３１】
上述したようなプリズム１５０は、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対してユーザ５０の逆側（外側２１２）に配設されている。プリズム１５０は、ユーザ５０の側方から入射された画像光Ｚ２をユーザ５０の眼に入射させるとともに、外界からの外光Ｚ１をユーザ５０の眼に入射させる光学系であり、実際の視界はもちろんのこと、出射装置１００から出射された画像光Ｚ２に基づく画像が視認可能となる。
【００３２】
このプリズム１５０は、外界からの外光Ｚ１を入射させる第１の平面１５２、その第１の平面１５２から入射された外光Ｚ１がユーザ５０の眼に向かって出射される第２の平面１５４、第１の平面１５２側に設けられ、出射装置１００から出射される画像光Ｚ２を導く突起部１５６、外光Ｚ１を透過するとともに、画像光Ｚ２を反射させることによって、外光Ｚ１及び画像光Ｚ２をユーザ５０の眼に導くハーフミラー１６２を備えている。
【００３３】
第１の平面１５２は、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対面させずに、ユーザ５０の眼とは逆の方向に対面させて配設されている。この第１の平面１５２は、外光Ｚ１に基づく画像を歪ませないためにも、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な面（ユーザ５０に対して垂直な面）として配設されている。この第１の平面１５２には、外界からの外光Ｚ１が入射される。つまり、プリズム１５０は、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な面であり、外界からの外光Ｚ１が入射される第１の平面１５２を有している。また、プリズム１５０の第１の平面１５２側には、突起部１５６が形成されている。
【００３４】
第２の平面１５４は、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対面させて配設されている。この第２の平面１５４は、第１の平面１５２と同じように、外光Ｚ１に基づく画像を歪ませないためにも、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な面（ユーザ５０に対して垂直な面）として配設されている。この第２の平面１５４からは、第１の平面１５２からプリズム１５０に入射された外光Ｚ１が出射される。つまり、プリズム１５０は、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な面であり、第１の平面１５２から入射された外光Ｚ１がユーザ５０の眼に対して出射される第２の平面１５４を有している。尚、プリズム１５０の第２の平面１５４側には、突起部１５６のような突起部が形成されておらず、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌを傷つけることはない。
【００３５】
また、この第２の平面１５４からは、出射装置１００から出射され、後述する画像光入射面１６０からプリズム１５０に入射された画像光Ｚ２がユーザ５０の眼に向かって出射される。つまり、出射装置１００から出射された画像光Ｚ２がユーザ５０の眼に向かってプリズム１５０からその外部に導かれる箇所が、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な第２の平面１５４として形成されている。従って、画像光Ｚ２に基づく画像や、外光Ｚ１に基づく画像の歪みを防止することができる。また、プリズム１５０の第２の平面１５４側には、突起部１５６が形成されている。また、第１の平面１５２と第２の平面１５４とは平行であるため、外光に基づく画像の歪みを防止することができる。
【００３６】
突起部１５６は、第１の平面１５２側に形成されている。この突起部１５６は、ユーザ５０とは逆側に凸であり、その断面が三角形状である。突起部１５６は、第１の平面１５２が形成されている側方には、通常においては外光Ｚ３（図３参照）が反射されるが、採光加工によって入射される外光反射面１５８と、第１の平面１５２が形成されていない側方に、出射装置１００から出射された画像光Ｚ２を入射するための画像光入射面１６０を有している。
【００３７】
詳しくは後述するが、外光反射面１５８には、外光Ｚ３をユーザ５０の眼に入射させるための採光加工が施されている。外光反射面１５８は、ユーザ５０に対して斜めとなるように形成されている。外光反射面１５８は、第２の平面１５４側ではなく第１の平面１５２側（ユーザ５０とは逆側）を向いている。外光反射面１５８は、ユーザ５０に対して内側方を向いている。このような面に採光加工が施されない従来のプリズムにおいては、その表面で外光Ｚ３が反射され、ユーザ５０によって、例えば、明るい、暗いなどの外光Ｚ３の光量までも認識不可能となっていたが、採光加工が施されることによって、外光Ｚ３をユーザ５０の眼に入射させ、ユーザ５０によって外光Ｚ３の光量などが認識可能となる。
【００３８】
画像光入射面１６０は、ユーザ５０に対して斜めとなるように形成されている。この画像光入射面１６０は、第２の平面１５４側ではなく第１の平面１５２側（ユーザ５０とは逆側）を向いている。画像光入射面１６０は、ユーザ５０に対して外側方を向いている。また、上述したように、出射装置１００は、突起部１５６が設けられた第１の平面１５２側から、突起部１５６が設けられていない第２の平面１５４側に向かって画像光Ｚ２を出射する。このため、この突起部１５６は、ユーザ５０の視線方向に対して垂直方向から入射させる場合と比較して、入射角度、入射面積に余裕があり、プリズム１５０内部における全反射の回数を減少させて、ユーザ５０の眼まで画像光Ｚ２を導くことができる。従って、画像光Ｚ２を導く突起部１５６が設けられた第１の平面１５２側から画像光Ｚ２を出射するため、突起部１５６によって、画像光Ｚ２の光路を充分に確保し、画像光Ｚ２を効率よく導くことができる。
【００３９】
また、このような形状の突起部１５６が形成されることによって、出射装置１００から出射される画像光Ｚ２が、１回から２回の全反射でユーザ５０の眼に対して出射可能である。つまり、プリズム１５０（突起部１５６）は、出射装置１００から出射される画像光Ｚ２の少なくとも一部が、１回の全反射でユーザ５０の眼に対して出射可能である。従って、突起部１５６により画像光Ｚ２を効率よく導き易くことができる。
【００４０】
このように、プリズム１５０は、第２の平面１５４側に形成され、出射装置１００から出射された画像光Ｚ２を導くための突起部１５６を有する。
【００４１】
ハーフミラー１６２は、ユーザ５０の視線方向に対して斜め方向に設けられており、側方から入射される出射装置１００からの画像光Ｚ２を全反射するとともに、外界からの外光Ｚ１を透過させる。これによって、ハーフミラー１６２は、外光Ｚ１及び画像光Ｚ２を、第２の平面１５４からユーザ５０の眼に対して出射させることとなる。つまり、プリズム１５０は、ユーザ５０に対して斜め方向に設けられたハーフミラー１６２を有する。
【００４２】
また、プリズム１５０は、ユーザ５０の少なくとも一方の眼の前方に配設されるが、第１の平面１５２、第２の平面１５４、ハーフミラー１６２は、図３（Ｂ）に示すように、ユーザ５０の視角内における視角範囲Ａ０のうち画像光Ｚ２の入射角範囲Ａ１に設けられている。一方、突起部１５６は、ユーザ５０の視角内における視角範囲Ａ０のうち画像光Ｚ２の入射角範囲外Ａ２に設けられている。
【００４３】
このように突起部１５６が画像光Ｚ２の入射角範囲外Ａ２に設けられることによって、ユーザ５０の正面からの外光Ｚ１や側方から出射される画像光Ｚ２などが、ユーザ５０によって視認可能となるが、入射角範囲外Ａ２、即ち、ユーザ５０の視角内における視角範囲Ａ０の一部においては、どのような画像か視認不可能であっても、例えば、明るい、暗いなどの外光Ｚ３の光量を認識可能としなければ、画像表示装置の使用による違和感を与えるおそれがあった。
【００４４】
そこで、上述したように、プリズム１５０の外光反射面１５８には、採光加工が施されている。
【００４５】
本実施形態においては、図３（Ａ）及び図４に示すように、外光反射面１５８の表面には、複数の階段部１６４（図４参照）が形成されている。
【００４６】
複数の階段部１６４は、図４に示すように、階段状であり、ユーザ５０に対して斜めの複数の斜面１６４ａ１〜１６４ａ４と、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な複数の平面１６４ｂ１〜１６４ｂ４とを有している。また、これら複数の斜面１６４ａ１〜１６４ａ４は、ユーザの眼からの角度と同じ傾斜角（それぞれ、θ1〜θ4）である。このため、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３の一部又は全部は、ユーザ５０の眼に向かうために好適な傾斜角である複数の斜面１６４ａ１〜１６４ａ４に沿って、複数の平面１６４ｂ１〜１６４ｂ４からプリズム１５０に入射し、ユーザ５０の眼に向かって入射される。
【００４７】
従って、突起部１５６の表面に複数の階段部１６４を形成することによって、ユーザ５０の入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３の全部を反射させることなく、その外光Ｚ３の一部又は全部がユーザ５０の眼に入射されるため、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３の光量などを認識可能となり、ユーザ５０の通常の感覚とは異なる網膜走査型ディスプレイ１の使用による違和感を与えることを防止することができる。
【００４８】
また、上述したように、複数の階段部１６４は、ユーザ５０の眼からの角度に対応する複数の斜面１６４ａ１〜１６４ａ４を有する。従って、ユーザ５０の入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３を複数の斜面１６４ａ１〜１６４ａ４によって妨げ難く、より多く量の外光Ｚ３がユーザ５０の眼に入射することとなり、より一層、入射角範囲外Ａ２からの外光の光量などを認識し易くなる。具体的な一例としては、ユーザ５０の眼からの直線に沿った斜面を有する複数の斜面１６４ａ１〜１６４ａ４を備えるように構成することによって、ユーザ５０の入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３を複数の斜面１６４ａ１〜１６４ａ４によって妨げることなく、より多くの外光Ｚ３がユーザ５０の眼に入射することとなり、より一層、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３の光量などを認識し易くなる。もちろん、ユーザ５０の眼からの直線に厳密に沿わなくても、その直線に近い角度の複数の斜面１６４ａ１〜１６４ａ４を有するように構成すればよい。
【００４９】
このように、プリズム１５０の入射角範囲外Ａ２には、その入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３をユーザ５０の眼に入射させるための採光加工が施されているため、ユーザ５０の視角範囲Ａ０のうち入射角範囲外Ａ２にプリズム１５０の突起部１５６が設けられた場合であっても、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３の光量などを認識可能となり、ユーザ５０の通常の感覚とは異なる網膜走査型ディスプレイ１の使用による違和感を与えることを防止することができる。尚、ユーザ５０の視角範囲外に突起部１５６が設けられると、画像光Ｚ２の光路が長くなり、全反射される回数も増加するため、好ましくない。
【００５０】
［画像表示装置の電気的構成］
本実施形態における網膜走査型ディスプレイ１の電気的構成、主に出射装置１００の電気的構成などについて図５を用いて説明する。
【００５１】
図５に示すように、網膜走査型ディスプレイ１には、出射装置１００と、プリズム１５０とが含まれている。また、出射装置１００には、外部から供給される映像信号を処理するための光源ユニット部２が設けられている。光源ユニット部２には、外部からの映像信号が入力され、それに基づいて映像を合成するための要素となる各信号を発生する映像信号供給回路３が設けられ、この映像信号供給回路３から映像信号４、水平同期信号５、及び、垂直同期信号６が出力される。また、光源ユニット部２には、映像信号供給回路３から映像信号４として伝達される赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各映像信号をもとにそれぞれ強度変調されたレーザ光を出射するように、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１を、それぞれ駆動するためのＲレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８が設けられている。さらに、各レーザより出射されたレーザ光を平行光にコリメートするように設けられたコリメート光学系１４と、それぞれコリメートされたレーザ光を合波するダイクロイックミラー１５と、合波されたレーザ光を光ファイバ１７に導く結合光学系１６とが設けられている。尚、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１として、レーザダイオード等の半導体レーザや固体レーザを利用してもよい。尚、本実施形態における光源ユニット部２は、少なくとも１つの光源と、当該光源から出射されるビーム光（光束）を画像信号に応じて強度変調する変調手段の一例に相当する。
【００５２】
また、網膜走査型ディスプレイ１の出射装置１００には、光源ユニット部２から伝搬されたレーザ光を水平走査系１９に導く第１リレー光学系１８と、コリメートされたレーザ光を、ガルバノミラー１９ａを利用して水平方向に走査する水平走査系１９と、水平走査系１９によって走査されたレーザ光を垂直走査系２１に導く第２リレー光学系２０と、水平走査系１９に走査され、第２リレー光学系２０を介して入射されたレーザ光を、ガルバノミラー２１ａを利用して垂直方向に走査する垂直走査系２１と、垂直走査系２１に走査されたレーザ光をユーザの瞳孔２４に入射するように第３リレー光学系２２とが設けられている。第２リレー光学系２０は、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａと、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａとが共役となるように、また、第３リレー光学系２２は、ガルバノミラー２１ａと、ユーザの瞳孔２４とが共役となるように、各々設けられている。
【００５３】
また、プリズム１５０は、第３リレー光学系２２とユーザの瞳孔２４との間に配置され、出射装置１００から出射された画像光Ｚ２を、全反射させるなどして、ユーザの瞳孔２４に導くこととなる。
【００５４】
尚、具体的な一例としては、水平走査系１９は、表示すべき画像の１走査線ごとに、レーザビームを水平方向に水平走査（１次走査の一例）させる光学系である。また、水平走査系１９は、レーザビームを水平方向に走査するガルバノミラー１９ａと、そのガルバノミラー１９ａの駆動制御を行う水平走査制御回路１９ｃとを備えている。
【００５５】
これに対し、垂直走査系２１は、表示すべき画像の１フレームごとに、レーザビームを最初の走査線から最後の走査線に向かって垂直に垂直走査（２次走査の一例）する光学系である。また、垂直走査系２１は、垂直走査するガルバノミラー２１ａと、そのガルバノミラー２１ａの駆動制御を行う垂直走査制御回路２１ｃとを備えている。
【００５６】
水平走査系１９は、垂直走査系２１より高速にすなわち高周波数でレーザビームを走査するように設計されている。また、水平走査系１９，垂直走査系２１は、図５に示すように、各々映像信号供給回路３に接続され、映像信号供給回路３より出力される水平同期信号５，垂直同期信号６にそれぞれ同期してレーザ光を走査するように構成されている。
【００５７】
尚、本実施形態における水平走査系１９及び垂直走査系２１などは、入射したビーム光を、１次方向及びその１次方向に略垂直な２次方向に走査させることによって、画像のフレームを形成する光走査装置の一例である。また、本実施形態における水平走査系１９は、入射されるビーム光を水平方向に走査させる１次走査手段の一例に相当し、本実施形態における垂直走査系２１は、その水平方向に走査されたビーム光を、垂直方向に走査させる２次走査手段の一例に相当する。
【００５８】
次に、本発明の一実施形態の網膜走査型ディスプレイ１が、外部からの映像信号を受けてから、ユーザの網膜上に映像を投影するまでの過程について図５を用いて説明する。
【００５９】
図５に示すように、本実施形態の網膜走査型ディスプレイ１では、光源ユニット部２に設けられた映像信号供給回路３が外部からの映像信号の供給を受けると、映像信号供給回路３は、赤，緑，青の各色のレーザ光を出力させるためのＲ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号からなる映像信号４と、水平同期信号５と、垂直同期信号６とを出力する。Ｒレーザドライバ１０，Ｇレーザドライバ９，Ｂレーザドライバ８は各々入力されたＲ映像信号，Ｇ映像信号，Ｂ映像信号に基づいてＲレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１に対してそれぞれの駆動信号を出力する。この駆動信号に基づいて、Ｒレーザ１３，Ｇレーザ１２，Ｂレーザ１１はそれぞれ強度変調されたレーザ光を発生し、各々をコリメート光学系１４に出力する。また、映像信号供給回路３は、後述するガルバノミラー１９ａの駆動状態を示すＢＤ信号（図示せず）に応じて、レーザ光を発生し、各々をコリメート光学系１４に出力するタイミングを制御する。つまり、このような網膜走査型ディスプレイ１（映像信号供給回路３）は、ガルバノミラー１９ａなどにビーム光を出射させるタイミングを制御することとなる。点光源から発生されるレーザ光は、このコリメート光学系１４によってそれぞれが平行光にコリメートされ、さらに、ダイクロイックミラー１５に入射されて１つのビーム光となるよう合成された後、結合光学系１６によって光ファイバ１７に入射されるよう導かれる。
【００６０】
光ファイバ１７によって伝搬されたレーザ光は、光ファイバ１７から第１リレー光学系１８によって導かれて水平走査系１９に出射される。この出射されたレーザ光は、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂに入射される。ガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂに入射したレーザ光は水平同期信号に同期して水平方向に走査されて第２リレー光学系２０を介し、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂに入射する。第２リレー光学系２０ではガルバノミラー１９ａの偏向面１９ｂとガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂとが共役の関係となるように調整され、また、ガルバノミラー１９ａの面倒れが補正されている。ガルバノミラー２１ａは、ガルバノミラー１９ａが水平同期信号に同期することと同様に垂直同期信号６に同期して、その偏向面２１ｂが入射光を垂直方向に反射するように往復振動をしており、このガルバノミラー２１ａによってレーザ光は垂直方向に走査される。水平走査系１９及び垂直走査系２１によって垂直方向及び水平方向に２次元に走査されたレーザ光は、ガルバノミラー２１ａの偏向面２１ｂと、ユーザの瞳孔２４とが共役の関係となるように設けられた第３リレー光学系２２、プリズム１５０によりユーザの瞳孔２４へ入射され、網膜上に投影される。ユーザはこのように２次元走査されて網膜上に投影されたレーザ光による画像を認識することができる。尚、水平走査系１９のガルバノミラー１９ａと、垂直走査系２１のガルバノミラー２１ａとは、名称を同じように説明したが、光を走査するように其の反射面が揺動（回転）させられるものであれば、共振タイプ、非共振タイプ等、圧電駆動、電磁駆動、静電駆動等いずれの駆動方式によるものであってもよいことは言うまでもない。
【００６１】
［第２の実施形態］
尚、上述した実施形態においては、突起部１５６の外光反射面１５８に複数の階段部１６４を設けることによって、プリズム１５０の入射角範囲外Ａ２に、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３をユーザ５０の眼に入射させるための採光加工が施されたが、これに限らず、例えば、特別に、複数の階段部を設けることなく、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３がユーザ５０の眼に入射させる箇所が突起部の一部に設けることによって、採光加工が施されてもよい。具体的には、図６を用いて以下に第２の実施形態として説明する。尚、発明の理解を容易とするために、上述した実施形態と同じような構成については説明を省略する。
【００６２】
図６に示すように、プリズム１７０には、突起部１７６が設けられており、第１の平面１５２と比べて幅が小さく形成されている。この突起部１７６が形成されていない箇所に第３の平面１８２が設けられている。この第３の平面１８２は、ユーザ５０の入射角範囲外Ａ２における第１の平面１５２側において突起部１７６と隣接させて設けられ、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な面である。このため、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３は、その第３の平面１８２を介してユーザ５０の眼に入射される
【００６３】
このように、ユーザ５０の入射角範囲外Ａ２における第１の平面１５２側において突起部１７６と隣接させて設けられ、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な第３の平面１８２を介して、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３をユーザ５０の眼に入射させる。従って、ユーザ５０の入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３が、突起部１７６（突起部１７６の外光反射面１７８）によってユーザ５０の眼に入射されない場合であっても、第３の平面１８２を介してユーザ５０の眼に入射されるため、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３の光量などを認識可能となり、ユーザ５０の通常の感覚とは異なる網膜走査型ディスプレイ１の使用による違和感を与えることを防止することができる。もちろん、突起部１７６の外光反射面１７８に複数の階段部を設けてもよい。
【００６４】
［第３の実施形態］
また、上述した実施形態においては、第３の平面１８２を設けることによって、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３をユーザ５０の眼に入射させるための採光加工が施されたが、これに限らず、例えば、図７に示すように、第３の平面１８２を特別に設けない構成であってもよい。
【００６５】
この場合には、プリズム１９０において、上述した第３の平面１８２が形成されていた箇所１９５に切欠き１９７を形成することによって、突起部１９６が形成されていない箇所１９５を介して、ユーザ５０の入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３が透過可能となる。つまり、突起部１９６は、第１の平面１５２と比べて幅が小さく形成され、ユーザ５０の入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３を、突起部１９６が形成されていない箇所１９５を介してユーザ５０の眼に入射させることとなる。従って、ユーザ５０の入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３が、突起部１９６（突起部１９６の外光反射面１９８）によってユーザ５０の眼に入射されない場合であっても、突起部１９６が形成されていない箇所１９５を介してユーザ５０の眼に入射されるため、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３の光量などを認識可能となり、ユーザ５０の通常の感覚とは異なる網膜走査型ディスプレイ１の使用による違和感を与えることを防止することができる。もちろん、突起部１９６の外光反射面１９８に複数の階段部を設けてもよい。
【００６６】
［第４の実施形態］
また、突起部１５６，１７６，１９６の表面に外光Ｚ３を拡散させる拡散加工が施されていてもよい。これによって、突起部の表面に拡散加工が施されることによって、ユーザ５０の入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３の全部を反射させることなく、その外光Ｚ３の一部又は全部がユーザ５０の眼に入射されるため、入射角範囲外Ａ２からの外光の光量などを認識可能となり、ユーザ５０の通常の感覚とは異なる網膜走査型ディスプレイ１の使用による違和感を与えることを防止することができる。
【００６７】
このように、プリズム１５０の入射角範囲外Ａ２には、その入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３をユーザ５０の眼に入射させるための採光加工が施されているため、ユーザ５０の視角範囲Ａ０のうち入射角範囲外Ａ２にプリズム１５０の突起部１５６が設けられた場合であっても、入射角範囲外Ａ２からの外光Ｚ３の光量などを認識可能となり、ユーザ５０の通常の感覚とは異なる網膜走査型ディスプレイ１の使用による違和感を与えることを防止することができる。
【００６８】
［その他の実施形態］
また、上述した実施形態においては、出射装置１００、プリズム１５０を水平に装着させ、出射装置１００によってユーザ５０の側方から画像光がプリズム１５０に向かって出射させたが、これに限らず、例えば、図８に示すように、出射装置１００、プリズム１５０をユーザ５０の斜め側方に装着させてもよい。この場合、走査線が斜めになることで、画像が斜めにつまり回転して表示されるため、入力画像を前記回転をキャンセルするように逆方向に回転させて補正することにより、正常な画像を表示させることができる。また、例えば、出射装置１００をユーザ５０の上方に装着させ、出射装置１００によってユーザ５０の上方から画像光がプリズム１５０に向かって出射させてもよい。
【００６９】
更にまた、上述した実施形態においては、ユーザ５０の左眼のみに画像光に基づく画像を表示させたが、これに限らず、例えば、ユーザ５０の右眼のみに画像光に基づく画像を表示させてもよい。もちろん、ユーザ５０の両眼に画像光に基づく画像を表示させてもよい。
【００７０】
更にまた、上述した実施形態においては、２次元方向に走査させてプリズム１５０に対して出射させることで、ユーザの少なくとも一方の眼の網膜に画像を投影し、画像を表示する網膜走査型ディスプレイ１に本発明を採用したが、これに限らず、画像光を出射可能であればよく、２次元方向に走査しないものであってもよい。
【００７１】
以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本実施形態における網膜走査型ディスプレイを示す外観図である。
【図２】本実施形態における網膜走査型ディスプレイを示す外観図である。
【図３】本実施形態におけるプリズムを示す外観図である。
【図４】本実施形態におけるプリズムを示す外観図である。
【図５】本実施形態における網膜走査型ディスプレイを示す説明図である。
【図６】本実施形態におけるプリズムを示す外観図である。
【図７】本実施形態におけるプリズムを示す外観図である。
【図８】本実施形態における網膜走査型ディスプレイを示す外観図である。
【図９】従来におけるプリズムを示す外観図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  網膜走査型ディスプレイ
５０  ユーザ
１００  出射装置
１５０，１７０，１９０  プリズム
１５２  第１の平面
１５４  第２の平面
１５６，１７６，１９６  突起部
１６０，１８０，１９９  画像光入射面
１５８，１７８，１９８  外光反射面
１６２  ハーフミラー
１６４  複数の階段部
１８２  第３の平面
２００  眼鏡
Ｚ１  外光
Ｚ２  画像光
【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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