(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を照射する光源と、画像データに基づいて前記レーザ光を走査する走査部とを有し、前記画像データに基づいてレーザ光を走査して画像光として出力する投影装置から入射される平行光の各光線を、前記各光線の光軸が平行でかつ前記各光線が収束光になるように変換する第１光学部材と、
前記第１光学部材から出力された各光線を平行光に変換し、使用者の瞳孔近傍で収束させる第２光学部材と、
前記各光線を減光する減光フィルタと、
前記第１光学部材と前記第２光学部材との間の距離を変化させる位置調節部と
を含み、
マックスウエル視によるフォーカス精度を改善するために、前記各光線のビーム径に応じて前記位置調節部により前記第１光学部材と前記第２光学部材との間の距離を変化させる、画像中継装置。
【請求項２】
前記第２光学部材は、使用者の使用状態において接眼され、
前記第１光学部材及び前記第２光学部材は、前記走査部の走査原点と瞳孔中心とで共役になる光学系を構築する、請求項１に記載の画像中継装置。
【請求項３】
前記減光フィルタは、Ｎ（Ｎは２以上の整数）枚の減光フィルタであって、Ｎ−１枚でレーザ製品安全規格であるＩＥＣ６０８２５のクラス１に適合可能な減光率を有する、請求項１又は２に記載の画像中継装置。
【請求項４】
前記画像光は、Ｒ、Ｇ、及びＢの３色のレーザ光で構成され、前記減光フィルタは、前記Ｂのレーザ光を０．２５μＷ以上１１．３６μＷ以下に減光させる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像中継装置。
【請求項５】
前記投影装置から入射された画像光の光量を検出する光量検出部と、
前記入射された画像光を遮光する遮光手段と、
前記光量検出部と遮光手段とを制御する遮光制御部と
を含み、
前記遮光制御部は、前記光量検出部で検出された光量の情報に基づいて、前記遮光手段を制御する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像中継装置。
【請求項６】
前記位置調節部は、前記第２光学部材の位置を調節することによって前記第２光学部材と前記第１光学部材との距離を変化させる、請求項１乃至５のいずれか一項記載の画像中継装置。
【請求項７】
前記画像光を反射させて屈曲させるミラーをさらに含み、
前記ミラーは前記投影装置と前記第１光学部材との間に設置される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像中継装置。
【請求項８】
前記画像光を反射させて屈曲させるミラーをさらに含み、
前記ミラーは前記第１光学部材と前記第２光学部材との間に設置される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像中継装置。
【請求項９】
前記第１光学部材及び前記第２光学部材を前記投影装置に対して保持する保持部をさらに含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像中継装置。
【請求項１０】
前記保持部は、
前記第１光学部材を前記投影装置に対して保持する第１保持部と、
前記第２光学部材を前記第１保持部を介して前記投影装置に対して保持し、前記第１保持部に対して着脱自在な第２保持部とを有し、
前記第２保持部は、前記第２光学部材とは視野角及び画角の異なる他の第２光学部材を保持する第２保持部に交換可能である、請求項９に記載の画像中継装置。
【請求項１１】
前記保持部は、前記投影装置から入射される平行光の光軸に対して回転可能な回転機構を有し、
前記回転機構を回転させることにより、前記第２光学部材を介して使用者が視認する画像を横長の画像と縦長の画像とを切替可能である、請求項９又は１０に記載の画像中継装置。
【請求項１２】
前記第２光学部材の視野角が第１視野角よりも広い第２視野角である場合には、前記減光フィルタの光透過率は、前記第２光学部材の視野角が前記第１視野角の場合の第１光透過率よりも高い第２光透過率に設定される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像中継装置。
【請求項１３】
前記ミラーは部分透過ミラーであり、
前記部分透過ミラーと前記第２光学部材との間の光路の延長線上において、前記部分透過ミラーの反射面とは反対の裏面側に設けられ、被写体の反射光の各光線の光軸が平行でかつ各光線が収束光になるように変換する第３光学部材と
をさらに含む、請求項８記載の画像中継装置。
【請求項１４】
前記第１光学部材と前記第２光学部材との間で前記各光線が収束する収束位置に設けられ、前記各光線を透過し、所定の画像が描かれた透明部材を装着可能な、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の画像中継装置。
【請求項１５】
前記所定の画像は、視力検査用の指標を表す、請求項１４に記載の画像中継装置。
【請求項１６】
前記第２光学部材の前記第１視野角が４０度の場合、前記減光フィルタは前記画像光を０．６３９μＷまで減光し、前記第２光学部材の前記第２視野角が６０度の場合、前記減光フィルタは前記画像光を１．３４μＷまで減光する、請求項１２に記載の画像中継装置。
【請求項１７】
レーザ光を照射する光源と、画像データに基づいて前記レーザ光を走査する走査部とを有し、前記画像データに基づいてレーザ光を走査して画像光として出力する投影装置と、
前記投影装置から出力されるレーザ光を中継する画像中継装置と、
前記画像中継装置を前記投影装置に対して保持する保持部と
を含み、
前記画像中継装置は、
前記投影装置から入射される平行光の各光線を、前記各光線の光軸が平行でかつ前記各光線が収束光になるように変換する第１光学部材と、
前記第１光学部材から出力された各光線を平行光に変換し、使用者の瞳孔近傍で収束させる第２光学部材と、
前記各光線を減光する減光フィルタと、
前記第１光学部材と前記第２光学部材との間の距離を変化させる位置調節部と
を有し、マックスウエル視によるフォーカス精度を改善するために、前記各光線のビーム径に応じて前記位置調節部により前記第１光学部材と前記第２光学部材との間の距離を変化させる、画像投影システム。
【請求項１８】
前記画像光は、Ｒ、Ｇ、及びＢの３色のレーザ光で構成され、前記減光フィルタは、Ｎ（Ｎは２以上の整数）枚の減光フィルタであって、Ｎ−１枚でレーザ製品安全規格であるＩＥＣ６０８２５のクラス１に適合可能な減光率を有し、前記Ｂのレーザ光を０．２５μＷ以上１１．３６μＷ以下に減光させる、請求項１７に記載の画像投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像中継装置及び画像投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０Ａに示すような、各種情報を取得し、表示する手段として、スマートフォン５０やタブレット端末が普及している。これらが表示する画面を使用者が視認する場合、晴眼者（視覚に障害のない者で、視力が低くても眼鏡などの矯正手段である程度の視力が得られる人）であれば、画面からある程度の距離を置いて視認すれば、画面全体を視認できる。【０００３】
しかし、強度近視者や視覚に障害があって視力が低い者は、眼（顔）を近づけることによって画面にピントを合わせて視認することができたとしても、一部しかその視野に入らず、画面全体を一度に視認することができないことがある。【０００４】
また、図１０Ｂに示すように、端末の画面ではなく、スクリーン１Ａや壁に画像を投影する投影装置（プロジェクタ）１があり、これはスクリーン１Ａまでの距離を長くすることで、表示を拡大することができるが、これも、視力の低い者は、投影表示にピントを合わせて視認することが困難なことがある。【０００５】
このようなプロジェクタで、最近ではスマートフォンのような情報端末にプロジェクタ機能を搭載したもの（例えば、特許文献１参照）や、スマートフォン程度の大きさのプロジェクタ機器が販売されている。【０００６】
一方で、低減したおよび／または不均等な網膜機能を補償することによって、低減した機能性を有する網膜を有する視力障害をもった個人の視力を補助する装置がある。この装置は、レーザ光を出射する光源、光源から出射されるレーザ光を走査するスキャナ、及び、スキャナで走査されたレーザ光を網膜に投影する投影光学部品を含む。この装置は、リモートモジュールにケーブルを介して接続され、リモートモジュールから出力される画像に応じたレーザ光を網膜に投影している（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３３０７２０号公報
【特許文献２】特表２０１５−５２６１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に開示されている従来の投影装置は、光源及びスキャナを含み、装置本体から画像を投影するもので視力の低い者がピントを合わせて、画面全体を視認することが困難であった。【０００９】
また、特許文献２に開示されている従来の装置は、リモートモジュールから入力される画像に応じたレーザ光を出射して網膜に画像を投影するものであり、投影装置から出射される画像を表すレーザ光を網膜に投影するものではない。【００１０】
そこで、画像を投影する投影装置から出射される画像を表すレーザ光を網膜に投影することによって、視力の低い者でも、ピントが合った画像全体を視認することができる画像中継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】
【００１１】
本発明の実施の形態の画像中継装置は、画像データに基づいてレーザ光を走査して出力する投影装置から入射される平行光の各光線を、前記各光線の光軸が平行でかつ前記各光線が収束光になるように変換する第１光学部材と、前記第１光学部材から出力された各光線を平行光に変換し、使用者の瞳孔近傍で収束させる第２光学部材と、前記各光線を減光する減光フィルタと、前記第１光学部材と前記第２光学部材との間の距離を変化させる位置調節部とを含み、マックスウエル視によるフォーカス精度を改善するために、前記各光線のビーム径に応じて前記位置調節部により前記第１光学部材と前記第２光学部材との間の距離を変化させる。
【発明の効果】
【００１２】
投影装置から出射される画像を表すレーザ光を網膜に投影する画像中継装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】実施の形態１の画像中継装置１００の使用例を示す図である。
【図１Ｂ】実施の形態１の画像中継装置１００を示す図である。
【図２】画像中継装置１００の示す側面図である。
【図３】レーザ照射部６０を示す図である。
【図４】図１のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。
【図６】画像中継装置１００におけるＦＯＶと解像度の関係を示す図である。
【図７】画像中継装置１００Ａの構成を概略的に示す図である。
【図８】実施の形態２を画像中継装置２００とその構成及び動作を示す図である。
【図９Ａ】実施の形態２の画像中継装置１００の斜視図である。
【図９Ｂ】実施の形態２の画像中継装置１００の側面図である。
【図１０Ａ】従来のスマートフォンの使用状態を示す図である。
【図１０Ｂ】スクリーンや壁に画像を投影する投影装置の使用状態を示す図である。
【図１１】実施の形態３の画像中継装置３００を示す図である。
【図１２】ＦＯＶＨ、光透過度、光量の関係を示す図である。
【図１３】実施の形態３の第１変形例の画像中継装置３００Ａを示す図である。
【図１４】実施の形態３の第２変形例の画像中継装置３００Ｂを示す図である。
【図１５】実施の形態３の第３変形例の画像中継装置３００Ｃを示す図である。
【図１６】実施の形態３の第４変形例の画像中継装置３００Ｄを示す図である。
【図１７】実施の形態４の画像中継装置４００を示す図である。
【図１８】画像中継装置４００から取付部４５２及びネジ４５３を取り外した状態を示す図である。
【図１９】取付部４５２及びネジ４５３を示す図である。
【図２０】画像中継装置４００を様々なサイズのピコプロジェクタ５０Ａに取り付けた状態を示す図である。
【図２１】実施の形態４の第１変形例の画像中継装置４００Ａを示す図である。
【図２２】実施の形態４の第１変形例の画像中継装置４００Ａを示す図である。
【図２３】レンズ１２０、１２０Ａを用いた場合の光路を示す図である。
【図２４】レンズ１２０、１２０Ａを用いた場合の光路を示す図である。
【図２５】実施の形態４の第２変形例の画像中継装置４００Ｂを示す図である。
【図２６】実施の形態４の第２変形例の画像中継装置４００Ｂを示す図である。
【図２７】実施の形態４の第２変形例の画像中継装置４００Ｂを示す図である。
【図２８】実施の形態４の第２変形例の画像中継装置４００Ｂを示す図である。
【図２９】実施の形態５の画像中継装置５００を示す図である。
【図３０】実施の形態５の変形例の画像中継装置５００Ａを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の画像中継装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１５】
＜実施の形態１＞
図１Ａは、実施の形態１の画像中継装置１００の使用例を示す図である。スマートフォン５０は、例えば画像を走査して投影するプロジェクタ機能を備えたスマートフォンであり、投影装置の一例である。このスマートフォン５０から画像が投影される部位に画像中継装置１００を設置する。この画像中継装置１００により、投影画像をマックスウエル視によって使用者の網膜へ投影する。
【００１６】
図１Ｂは画像中継装置１００を示す図である。画像中継装置１００は、一例として、レーザ照射部６０を含むスマートフォン５０に取り付けられている。以下では図１Ａ及び図１Ｂに加えて図２乃至図７を用いて説明する。また、以下ではＸＹＺ直交座標系を用いて説明する。
【００１７】
図２は、画像中継装置１００を示す側面図である。図３は、レーザ照射部６０を示す図である。図４は、図１のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。図５は、図１のＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。
【００１８】
図１Ｂ、図２に示すように、スマートフォン５０は、筐体５１、ディスプレイ５２、ホームボタン５３、及びレーザ照射部６０を含む。筐体５１は、スマートフォン５０の外表面のうちディスプレイ５２以外の部分に存在する。ディスプレイ５２は、ＸＹ平面に平行な＋Ｚ側の面にタッチパネルと重ね合わせた状態で設けられている。ホームボタン５３は、ディスプレイ５２の中の−Ｙ方向側の端部でＸ方向の中央に設けられている。
【００１９】
以下では、スマートフォン５０の外表面のうち、ディスプレイ５２がある＋Ｚ方向側でＸＹ平面に平行な面と、ディスプレイ５２とは反対側の−Ｚ方向側でＸＹ平面に平行な面とを除いた面をスマートフォン５０の側面と称す。
【００２０】
レーザ照射部６０は、スマートフォン５０の筐体５１の＋Ｙ方向側の側面に設けられた開口部５４（図５参照）から＋Ｙ方向にレーザ光を出射する。レーザ照射部６０が出射するレーザ光は、画像を投影可能なレーザ光である。
【００２１】
レーザ照射部６０は、プロジェクタ（ピコプロジェクタ）の照射部としてスマートフォン５０に内蔵されており、スマートフォン５０の＋Ｙ方向の側面をスクリーン等に向けた状態でレーザ照射部６０からレーザ光を出射し、スクリーン等に画像を投影する。
【００２２】
図３に示すように、レーザ照射部６０は、光源６１、調整部６２、平面ミラー６３、走査部６４を有する。光源６１は、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光の可視レーザ光を出射する光源である。調整部６２は、開口数（ＮＡ）及び／又はビーム径を調整する光学系の調整部である。走査部６４は、例えば、２軸のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーである。平面ミラー６３は全反射ミラーである。
【００２３】
図３に示すように、レーザ照射部６０において、光源６１が出射したレーザ光は、調整部６２において開口数（ＮＡ）及び／又はビーム径が調整され、平面ミラー６３で反射され、走査部６４よって２次元的に走査される。走査されたレーザ光は、開口部５４からスマートフォン５０の＋Ｙ方向に出射される。走査部６４は、例えば、１秒間に６０フレームの画像が投影されるような２８ｋＨｚ等の比較的高い周波数で振動する。
【００２４】
図１Ｂ、図２に示すように、スマートフォン５０には、ディスプレイ５２以外の部分を覆うケース８０が取り付けられている。ケース８０は、所謂ジャケットであり、一例として樹脂製である。ケース８０の＋Ｙ方向側の端部には、ホルダ１５０が設けられている。
【００２５】
図１Ｂに示すように、ケース８０は、切欠部８１、８２、８３を有する。切欠部８１は、スマートフォン５０の＋Ｙ方向側の側面に対応する部分に設けられている。切欠部８１は、ケース８０がスマートフォン５０の＋Ｙ方向側の側面を覆わないように切り欠かれた部分であり、スマートフォン５０の開口部５４を覆わないようにした部分である。ホルダ１５０は、一例としてケース８０と一体成型されており、切欠部８１の縁から＋Ｙ方向に立ち上がるように延在している。
【００２６】
図１Ｂに示すように、切欠部８２は、ディスプレイ５２の上を覆わないように切り欠かれた部分であり、切欠部８１に連通している。また、切欠部８３は、スマートフォン５０の−Ｙ方向側の側面に対応する部分に設けられており、切欠部８２に連通している。
【００２７】
図２、図４に示すように、画像中継装置１００は、レンズ１１０、１２０、レンズ鏡筒１３０、及び筐体１４０を含む。ケース８０にはホルダ１５０が取り付けられている。レンズ１１０、１２０は、筐体１４０及びレンズ鏡筒１３０によって固定され、筐体１４０及びレンズ鏡筒１３０を介してホルダ１５０によって保持されている。換言すれば、ホルダ１５０は、レンズ１１０、１２０を固定する筐体１４０及びレンズ鏡筒１３０を保持している。ホルダ１５０は、保持部の一例である。
【００２８】
なお、ここではホルダ１５０が画像中継装置１００に含まれず、ケース８０と一体になっている構成について説明するが、ホルダ１５０は、画像中継装置１００に含まれる構成要素であってもよい。
【００２９】
ホルダ１５０は、レンズ１１０、１２０、筐体１４０、レンズ鏡筒１３０がディスプレイ５２と重ならないように、ディスプレイ５２を避けた位置に配置されるように、レンズ１１０、１２０、筐体１４０、レンズ鏡筒１３０を保持する。視覚に異常がない者がディスプレイ５２を見る際に、ディスプレイ５２を遮らないようにするためである。
【００３０】
図１Ｂ及び図２に示すように、ホルダ１５０は、切欠部８１の縁から＋Ｙ方向に立ち上がる基部１５１と、基部１５１の＋Ｙ方向の端部から＋Ｚ方向に延在する延在部１５２と、基部１５１に設けられたミラー１５３とを有する。
【００３１】
基部１５１及び延在部１５２は樹脂製で一体的に成形されている。ミラー１５３は、基部１５１の＋Ｚ方向側において、ＸＹ平面をＸＺ平面側に図２で見て反時計回りに４５度回転させた平面に平行な反射面を有する全反射ミラーである。ミラー１５３は、スマートフォン５０の開口部５４（図３参照）から＋Ｙ方向に出射されるレーザ光を＋Ｚ方向に反射させて、レンズ１１０に入射させる。
【００３２】
なお、ここでは、ホルダ１５０がケース８０と一体成型されていて、ホルダ１５０がケース８０を介してスマートフォン５０に固定される形態について説明するが、ホルダ１５０は、ケース８０とは別体であってケース８０に固定されてもよく、ケース８０を介さずにスマートフォン５０の筐体５１等に固定されてもよい。
【００３３】
レンズ１１０は、第１光学部材の一例であり、レンズ鏡筒１３０のうちの鏡筒部１３１に固定されている（特に図４及び図５参照）。レンズ１１０を固定する鏡筒部１３１は、筐体１４０に固定される。
【００３４】
図５に示すように、レンズ１１０には、レーザ照射部６０から出射され、ミラー１５３で反射された平行光である画像光２１、２２、２３が入射する。画像光２１、２２、２３は走査された画像光の異なる時間における光線である。レンズ１１０は、レーザ照射部６０の走査部６４で走査された各光線の光軸が平行でかつ各光線が収束光になるように変換する光学部材である。
【００３５】
レンズ１２０は、第２光学部材の一例であり、レンズ鏡筒１３０のうちの鏡筒部１３２に固定されている（特に図４及び図５参照）。レンズ１２０の外周部には、円環状のネジ部１４１が取り付けられる。ネジ部１４１は、外周面にネジが切られた円環状の部材であり、内周側にレンズ１２０が嵌め込まれた状態で接着される。レンズ１２０は、ネジ部１４１によって筐体１４０にその位置を調整可能に設置される。
【００３６】
レンズ１２０には、レンズ１１０から出射された画像光２１、２２、２３の光線が入射する。レンズ１２０は、レンズ１１０から出射された各光線を平行光に変換し、瞳孔１１の中心近傍で画像光２１、２２、２３の各光線が収束するように屈折させて出射する。レンズ１２０は、図４及び図５に示すように、眼球にレーザ光を出射するレンズであり、接眼レンズである。レンズ鏡筒１３０は、鏡筒部１３１及び１３２を有する。鏡筒部１３１及び１３２は、レンズ１１０及び１２０をそれぞれ設置する円筒状の部材であり、図５に示すように入れ子式に組み合わされて互いに固定される。
【００３７】
レンズ１１０は、鏡筒部１３１の−Ｚ方向側の端部において、鏡筒部１３１の内部に嵌め込まれた状態で固定される。レンズ１１０は、鏡筒部１３１に対して接着されてもよい。
【００３８】
図４、図５に示すように、ネジ部１４１は、外周面にネジが切られた円環状の部材であり、レンズ１２０の外周部に接着されている。ネジ部１４１は、レンズ２２０を固定するとともに、ネジ部１４１を回転させることによって、レンズ２２０を光軸方向（＋Ｚ方向）に前後移動させる。
【００３９】
画像中継装置１００と接続するスマートフォン５０から出射される画像光（レーザ光）のビーム径は、スマートフォンの種類によって異なることがある。レーザ光のビーム径が異なると、マックスウエル視によるフォーカスが多少ずれることがある。
【００４０】
マックスウエル視による投影では、使用者の裸眼視力によらずに、同等の視力を得ることができ、これをフォーカスフリーというが、レーザ光のビーム径が大きくなると、使用者の視力（水晶体の屈折率）によって、マックスウエル視のよって獲得される視力が変化することがある。
【００４１】
これに対応するために、ネジ部１４１を備えており、レンズ１２０を光軸方向（＋Ｚ方向）に前後させることでレンズ１１０とレンズ１２０との距離を変化させることで、スマートフォン５０から出射されるレーザ光のビーム径に対応して、より精度高くフォーカスフリーを実現することができるようになる。
【００４２】
図６は、画像中継装置１００におけるＦＯＶ（視野角）と解像度の関係を示す図である。図６には、走査部６４、レンズ１１０、１２０、瞳孔１１、及び網膜１２を示す。１２０のＮＡ（開口数）を変えて倍率を変更することで、網膜１２に投影する画像の視野角を拡大又は縮小することができる。ＮＡを大きくすれば視野角は大きくなり、ＮＡを小さくすれば視野角は小さくなる。
【００４３】
走査部６４として用いるＭＥＭＳミラーの直径が１．０ｍｍ、水平視野角が４０度程度であるとする。例えばレンズ１１０、１２０の対による倍率を視野角がＭＥＭＳミラーの水平視野角の倍になるように変更すると、視野角は２倍の８０度になり、ビーム径は１／２になる。すなわち、網膜１２上のビーム径は２倍になる。このように、レンズ１１０、１２０のＮＡ（開口数）を変えて倍率を変更することで、網膜１２に投影する画像の視野角と解像度を調整することができる。
【００４４】
次に、以上のような画像中継装置１００の光学的な動作について図５と図６を用いて説明する。
【００４５】
スマートフォン５０のレーザ照射部６０から出射される画像光２１、２２、２３の各光線はレーザ照射部６０の走査部６４で走査された光線であって、走査された画像光の異なる時間における光線である。図６におけるこの各光線の直線は、中心の直線が光線の光軸を示し、両側の直線が光線の端を示しており、両側の直線の間隔が光線の径に相当する。
【００４６】
レーザ照射部６０から出射された各光線の光軸は拡散し、かつ各光線は略平行光となっている。
【００４７】
この各光線はそれぞれミラー１５３で反射してレンズ１１０へ導かれ、レンズ１１０で各光線の光軸が平行でかつ各光線が収束光になるように変換される。
【００４８】
レンズ１１０で収束光に変換された各光線は、レンズ鏡筒１３０の内部を伝搬してレンズ１２０に入射する。このとき各光線は、レンズ１１０とレンズ１２０との略中央で集光している。
【００４９】
そして、レンズ１２０で、各光線を平行光に変換するとともに、レンズ１２０の外側（＋Ｚ方向側）にある使用者の眼球１０の瞳孔１１の中心近傍で各光線が収束するように屈折させて瞳孔１１に入射させる。
【００５０】
この瞳孔１１に入射した各光線が、使用者の眼球内の特性によって網膜１２上で集光して結像するように、レンズ１２０が各光線を平行光に変換する。
【００５１】
これにより、スマートフォン５０などの投影装置から投影された投影画像光線を、マックスウエル視によってフォーカスフリーで網膜へ投影することが可能となる。
【００５２】
ここで、レンズ１１０及び１２０を含む光学系は、ＭＥＭＳミラーである走査部６４の走査原点と、虹彩の中心（瞳孔１１の中心）とにおいて共役の関係を有すればよい。また、レンズ１１０及び１２０を含む光学系は、光源６１と網膜１２において共役の関係を有すればよい。このような関係を持たせることにより、光源６１で出射され、画像データに応じて走査部６４で走査されたレーザ光は、網膜１２上に結像する。
【００５３】
また、スマートフォン５０のレーザ照射部６０が出射するレーザ光の出力を調整せずに網膜１２に入射させると、出力が大きすぎる場合がある。このような場合には、図７のような構成にすればよい。図７は、画像中継装置１００Ａの構成を概略的に示す図である。
【００５４】
画像中継装置１００Ａは、画像中継装置１００にＮＤ(Neutral Density)フィルタ１６０Ａ、液晶シャッタ１６０Ｂ、ハーフミラー１７０Ａ、ＰＤ(Photo Detector)１７０Ｂ、遮光制御部１８０を追加した構成を有する。これら以外には、図７にはレンズ１１０、１２０とレーザ照射部６０のみを示し、他の構成要素は省略する。
【００５５】
ＮＤフィルタ１６０Ａ及び液晶シャッタ１６０Ｂは、レーザ照射部６０とレンズ１１０との間の光路上にこの順に配置されている。ＮＤフィルタ１６０Ａは、レーザ照射部６０から入射するレーザ光の光量を低減するフィルタである。液晶シャッタ１６０Ｂは、遮光制御部１８０によって開閉制御が行われ、開放される時間を調節することによって透過する光の量を調節する光学デバイスである。このようなＮＤフィルタ１６０Ａ及び液晶シャッタ１６０Ｂは、一例として、ホルダ１５０によって保持されてミラー１５３の手前側に設けられるか、又は、筐体１４０によって保持されてレンズ１１０の手前に設けられればよい。なお、ＮＤフィルタ１６０Ａでの減光が充分である場合は、装置構成の簡略化のため、液晶シャッタ１６０Ｂを設置しない構成もとることができ、ＮＤフィルタ１６０Ａの設置する位置は、レーザ光が画像中継装置１００に入射して、眼球１０へ出射されるまでの光路上の任意の位置に設置することができる。
【００５６】
ハーフミラー１７０Ａは、レンズ１１０と１２０との間の光路上に設けられ、一部の光を透過し、残りの光をＰＤ１７０Ｂに向けて反射する。ＰＤ１７０Ｂに向けて反射する光量は、入射光のごく一部でよい。
【００５７】
ＰＤ１７０Ｂは、ハーフミラー１７０Ａで反射されたレーザ光の光量を検出し、光量を表す信号を遮光制御部１８０に出力する。ＰＤ１７０Ｂは、光電変換を利用して光を電気信号に変換する素子である。
【００５８】
遮光制御部１８０は、ＰＤ１７０Ｂから入力される光量を表す信号に基づいて、液晶シャッタ１６０Ｂの開閉制御を行う。遮光制御部１８０は、液晶シャッタ１６０Ｂを透過するレーザ光の光量が、人間の網膜に直接入射しても問題のないレベル（例えば、0.39μＷ程度）を超えたことを検出したときに、液晶シャッタ１６０Ｂを閉じる。
【００５９】
なお、遮光制御部１８０としては例えばマイクロコンピュータを用いることができる。マイクロコンピュータに電力供給をする電源としてバッテリを含んでもよく、スマートフォン５０から電力が供給される構成であってもよい。マイクロコンピュータは、例えばホルダ１５０によって保持されていればよい。バッテリがある場合は、バッテリも例えばホルダ１５０によって保持されていればよい。
【００６０】
以上のように、画像中継装置１００では、レーザ照射部６０から出射されるレーザ光は、ミラー１５３で反射され、ＮＤフィルタ１６０Ａ及び液晶シャッタ１６０Ｂで光量が調整され、レンズ１１０及び１２０を通過して使用者の眼球１０の瞳孔１１に入射し、網膜１２上に結像する。
【００６１】
したがって、スマートフォン５０のような汎用的な投影装置であっても、その投影装置から出射される画像を表すレーザ光をマックスウエル視によって、フォーカスフリーで網膜１２に投影する画像中継装置１００を提供することができる。
【００６２】
視力障害を有する人は、スマートフォン５０の画像を見る際に、ディスプレイ５２に眼球を極端に近づけて、部分的に視認することを余儀なくされる。レーザ光源を含み網膜投影を行うＲＩＤ(Retinal Imaging Display)機器を用いれば、網膜１２で得られる画像の視認性は向上するが、例えばスマートフォン５０の画像データをＨＤＭＩ（登録商標）ケーブルを介してＲＩＤ機器に接続し、ＲＩＤ機器がレーザ光を画像データに基づいて走査することになり、ＨＤＭＩケーブルでＲＩＤ機器とスマートフォン５０を接続する手間がかかり煩雑である。
【００６３】
また、ＨＭＤ(Head Mount Display)型のＲＩＤ機器を用いる場合には、頭部へのフィッティングのような作業が必要になる。
【００６４】
これに対して、画像中継装置１００は、ＨＤＭＩケーブルを用いる必要がなく、また頭部へのフィッティングのような作業も必要としない。レーザ照射部６０を含むスマートフォン５０から出射されるレーザ光を画像中継装置１００で中継することにより、容易かつ手軽にスマートフォン５０の画像を網膜１２に投影することができる。画像中継装置１００の使用者は、スマートフォン５０から出力されるレーザ光による画像を、画像中継装置１００を介してダイレクトに見ることができ、高画質な全画面を見ることができるようになる。
【００６５】
なお、以上では、画像中継装置１００が２つのレンズ１１０、１２０を含む形態について説明したが、装置の小型化やデザイン、画像の反転等を考慮して、共役となるレンズ対を複数組設けてもよい。また、図６を用いて説明したように、倍率を変えて視野角や解像度を調整してもよい。
【００６６】
また、以上では、画像中継装置１００がレーザ照射部６０を含むスマートフォン５０（投影装置）に取り付けられている形態について説明したが、投影装置はスマートフォン５０に限られず、レーザ照射部６０を含むタブレットコンピュータ、レーザ照射部６０を含む小型のプロジェクタ等であってもよい。
【００６７】
＜実施の形態２＞
図８は、本発明の実施の形態２を画像中継装置２００とその構成及び動作を示す図である。
【００６８】
図８において、スマートフォン５０は、実施の形態１と同様にプロジェクタ機能を備えた投影装置である。
【００６９】
画像中継装置２００は、レンズ２１０、レンズ２２０、ミラー２５３、収納部２４２、及びネジ部２４１を含む。
【００７０】
レンズ２１０は、第１光学部材の一例であり、収納部２４２内のレンズ鏡筒（図示せず）に固定され、スマートフォン５０から投影された画像光の各光線の光軸を平行でかつ各光線が収束光になるように変換する光学部材である。
【００７１】
ミラー２５３は、レンズ２１０から出射された画像光の光路を屈曲させるように反射する。図８では、略直角に反射させている。
【００７２】
レンズ２２０は、第２光学部材の一例であり、収納部２４２内のレンズ鏡筒（図示せず）に固定され、ミラー２５３で反射された画像光を平行光に変換し、眼球１０の瞳孔１１の中心近傍で画像光の各光線が収束するように屈折させて出射する。
【００７３】
ネジ部２４１は、レンズ２２０を固定するとともに、レンズ２２０を光軸方向（＋Ｚ方向）に前後移動させる。
【００７４】
ホルダ２５０は、スマートフォン５０と画像中継装置２００とを接続しており、実施の形態１のホルダ１５０と同様にケース８０に取り付けられている。
【００７５】
次に、実施の形態２の画像中継装置２００の動作について図８を用いて説明する。
【００７６】
スマートフォン５０から出射して、眼球１０に投影される画像光（図では３本で表現している）は走査された画像光２１、２２、２３の異なる時間における光線である。
【００７７】
スマートフォン５０から出射される画像光２１、２２、２３の各光線は、実施の形態１と同様に走査された光線であって、走査された画像光の異なる時間における光線である
スマートフォン５０から出射された各光線の光軸は拡散し、かつ各光線は略平行光となっている。
【００７８】
画像光２１、２２、２３の各々はレンズ２１０へ入射し、レンズ２１０で各光線の光軸が平行でかつ各光線が収束光になるように変換される。
【００７９】
レンズ２１０で収束光に変換された各光線は、ミラー２５３で、略直角方向に向けて反射し、レンズ２１０に対して略直角に配置されたレンズ２２０に入射する。
【００８０】
そして、レンズ２２０で、各光線を平行光に変換するとともに、レンズ２２０の外側（＋Ｚ方向側）にある使用者の眼球１０の瞳孔１１の中心近傍で各光線が収束するように屈折させて瞳孔１１に入射させる。
【００８１】
この瞳孔１１に入射した各光線が、使用者の眼球内の特性によって網膜１２上で集光して結像するように、レンズ２２０が各光線を平行光に変換する。
【００８２】
これにより、スマートフォン５０などの投影装置から投影された投影画像光線を、マックスウエル視によってフォーカスフリーで網膜へ投影することが可能となる。
【００８３】
ネジ部２４１は、実施の形態１と同様に、レンズ２２０を光軸方向に前後させてレンズ２１０との距離を変化させることで、スマートフォン５０から出射されるレーザ光のビーム径に対応して、より精度高くフォーカスフリーを実現するために設けられている。
【００８４】
実施の形態２の構成では、レンズ２１０とレンズ２２０との間に光線を略直角に反射して屈曲されるミラー２５３を備えることで、レンズ２１０に対して、レンズ２２０が略直角方向に配置することによって、実施の形態１に示す構成と比較して、２つのレンズ間の距離を短くなるので、小型化を図ることができる。
【００８５】
また、実施の形態２では、レンズ２１０に対してレンズ２２０が略直角である構成を示したが、使用者の使用状態や、レンズの大きさ、配置関係により、このレンズ２１０に対するレンズ２２０の角度を略直角以外に設定してもよく、ミラー２５３の配置と、レンズ２２０の配置を自由に可変できるような構成としてもよい。
【００８６】
図９Ａ、図９Ｂは、実施の形態２の画像中継装置２００の斜視図と側面図である。これらの図は、画像中継装置２００がスマートフォン５０に対して５°程度上（＋Ｙ方向）に傾けて設置した場合の図である。これらの図に示す通り、実施の形態２では、実施の形態１よりも、スマートフォン５０に対して、画像中継装置２００の突出が小さいことが分かる。
【００８７】
以上のように、画像中継装置２００では、実施の形態１の画像中継装置１００と同様に、レーザ照射部６０から出射されるレーザ光は、ミラー２５３で反射され、レンズ２１０及び２２０を通過して使用者の眼球１０の瞳孔１１に入射し、網膜１２上に結像する。
【００８８】
したがって、スマートフォン５０のような汎用的な投影装置であっても、その投影装置から出射される画像を表すレーザ光をマックスウエル視によって、フォーカスフリーで網膜１２に投影する画像中継装置２００を提供することができる。
【００８９】
また、スマートフォン５０に対する画像中継装置２００の突出がより小さいため、ディスプレイ５２の邪魔にならず、晴眼者にとってもより使い勝手の良い画像中継装置２００を提供することができる。
【００９０】
＜実施の形態３＞
図１１は、実施の形態３の画像中継装置３００を示す図である。図１１には、図１のＢ−Ｂ矢視断面に相当する断面構造を示す。なお、実施の形態１、２と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
画像中継装置３００は、レーザ照射部６０を含むピコプロジェクタ５０Ａに取り付けられている。ピコプロジェクタ５０Ａは、レーザ照射部６０Ａを有する。レーザ照射部６０Ａは、図１Ａ等に示すスマートフォン５０のレーザ照射部６０と同様である。
【００９２】
画像中継装置３００は、レンズ１１０、レンズ１２０、ミラー２５３、ＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃ、レンズホルダ３５５Ａ、及びレンズカバー３５５Ｂを含む。これらのうち、レンズ１１０、ミラー２５３、ＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃは、実施の形態１の画像中継装置１００のホルダ１５０と同様のホルダの内部に配置されるが、ここではホルダを省略する。
【００９３】
レンズ１１０とレンズ１２０との間に配置されるミラー２５３によって、光路は略直角に屈曲している。また、レンズ１２０は、レンズホルダ３５５Ａに保持されている。レンズホルダ３５５Ａの＋Ｚ方向側には、レンズカバー３５５Ｂが取り付けられている。レンズホルダ３５５Ａ及びレンズカバー３５５Ｂは、画像中継装置３００の図示しないホルダの一部である。なお、屈曲される角度は、このような角度には限られず、例えば図９Ｂに示すようにY方向に傾けてもよい。
【００９４】
３枚のＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃは、ミラー２５３とレンズ１２０との間の光路において、ミラー２５３側からレンズ１２０側にかけて、この順番で直列に配置されている。以下において、ＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃを特に区別しない場合には、単にＮＤフィルタ３６０と称す。
【００９５】
画像中継装置３００の使用者は、レンズカバー３５５Ｂを覗き込んで画像を視認するが、レーザ照射部６０Ａが出力するレーザ光の出力は、一例として、数１０ｍＷあり、使用者が直接画像を視認するには大きすぎる。使用者の安全性を確保するために、画像中継装置３００は、レンズ１１０とレンズ１２０の間の光路に３枚のＮＤフィルタ３６０を直列に挿入している。
【００９６】
ここでは、３枚のＮＤフィルタ３６０のうちの任意の２枚のＮＤフィルタで、レーザ製品安全規格であるＩＥＣ６０８２５のクラス１（以下、クラス１と称す）に適合可能な減光率を有する。３枚のＮＤフィルタ３６０のうちの任意の２枚でクラス１に適合可能な減光率を有する構成にしたのは、万一、３枚のＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃのうちのいずれか１枚が破損したとしても、残りの２枚でクラス１の安全性を担保するためである。
【００９７】
また、ここでは、ＮＤフィルタ３６０が３枚ある形態について説明するが、ＮＤフィルタ３６０は、２枚以上あればよい。すなわち、Ｎが２以上の整数である場合に、画像中継装置３００は、Ｎ枚のＮＤフィルタ３６０を含み、任意のＮ−１枚のＮＤフィルタ３６０を直列に配置した状態でクラス１の減光率が得られるものである。
【００９８】
ここで、米国のアメリカ食品医薬品局（Food and Drug Administration: FDA）の網膜投影機器の安全性で決められた規格では、ＨＭＤ(Head Mount Display)として、人間の網膜に入射させて問題のないレーザ光の出力の上限は、０．３９μＷである。
【００９９】
レーザ照射部６０Ａから照射される数１０ｍＷのレーザ光を複数枚のＮＤフィルタ３６０で０．３９μＷに減光するには、複数枚のＮＤフィルタ３６０による減光率は、１０万分の１程度になる。
【０１００】
１枚が破損したときでも安全性を確保したいため、ＮＤフィルタ３６０を２枚以上用いることになるが、２枚のＮＤフィルタ３６０で１０万分の１の減光率を実現するには、１枚のＮＤフィルタ３６０が０．０１％オーダーの減光率を有する必要があり、特に、量産を視野に入れると製造は容易ではない。
【０１０１】
また、ＮＤフィルタ３６０を３枚にすると、１枚あたりの減光率は、数％オーダーになるため、現実的な値になる。一方、ＮＤフィルタ３６０は比較的高価であるため、４枚以上になると、画像中継装置３００の製造コストが増大する。
【０１０２】
そこで、ＮＤフィルタ３６０の数は、一例として、３枚がベストであり、実施の形態３では、画像中継装置３００は、３枚のＮＤフィルタ３６０を含む。
【０１０３】
また、人間の網膜に入射させて問題のないレーザ光の出力の上限を、マージンを含めて網膜に投影される画像の水平方向の視野角であるＦＯＶＨが一般的な２６度の場合で０．３１μＷとし、この値をＦＯＶＨが４０度と６０度の場合に視野範囲の面積で換算すると、４０度で約０．６３９μＷ、６０度で約１．３４μＷである。画像中継装置３００では、一例として、ＦＯＶＨが４０度又は６０度を想定している。
【０１０４】
ここで、レーザ照射部６０Ａが照射するレーザ光は、ＲＧＢのレーザ光を含む。光のＲ(Red)、Ｇ(Green)、Ｂ(Blue)のうち、Ｂが最も波長が短くエネルギが強いため、ＲＧＢの比率は、一例として、２：１：０．７である。
【０１０５】
ＲＧＢのうちで最も注意が必要な色は、Ｂであり、Ｂにおけるクラス１の安全性を確保すれば、ＲとＧでもクラス１の安全性を確保できることになる。
【０１０６】
ＦＯＶＨが６０度の場合のＢのレーザ光の出力は、ＲＧＢの三色での１．３μＷのうちの０．２５μＷである。すなわち、ＦＯＶＨが６０度の場合に、３枚のＮＤフィルタ３６０で減光してＢのレーザ光の出力が０．２５μＷになればよい。
【０１０７】
ここで、３枚のＮＤフィルタ３６０で０．２５μＷの場合に、１枚破損した場合について検討する。１枚のＮＤフィルタ３６０の減光率が２．２％だとすると、０．２５μＷ×（１００％／２．２％）＝１１．３６μＷとなる。
【０１０８】
また、クラス１では、人間の網膜に投影可能なレーザ光の出力は、Ｂ（波長４６５μｍ）で７７μＷ、Ｇ（波長５１５μｍ）で３９０μＷ、Ｒ（波長６４０μｍ）で３９０μＷである。
【０１０９】
すなわち、ＦＯＶＨが６０度の場合に、３枚のＮＤフィルタ３６０で減光したＢのレーザが０．２５μＷであり、１枚のＮＤフィルタ３６０の減光率が２．２％の場合に１枚破損すると、残りの２枚で減光したレーザ光のうちのＢのレーザ光の出力である１１．３６μＷは、クラス１におけるＢのレーザ光の出力の上限である７７μＷよりも十分に低い。このため、画像中継装置３００は、３枚のＮＤフィルタ３６０のうちの１枚が破損してもクラス１の安全性を確保できることになる。
【０１１０】
図１２は、ＦＯＶＨ、光透過度、光量の関係を示す図である。図１２には、ＦＯＶＨが４０度と６０度の場合に、３枚のＮＤフィルタ３６０のうちの１枚が破損しても残りの２枚で減光したレーザ光の出力がクラス１の安全性を確保できる光透過度の組み合わせを示す。なお、光透過度は、減光率と同義である。
【０１１１】
ＦＯＶＨが４０度の場合には、ＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃの光透過度をすべて２．２％に設定すると、光量は約０．６３９μＷになる。ＦＯＶＨが６０度の場合には、ＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃの光透過度を、それぞれ、２．２％、２．２％、４．６％に設定すると、光量は約１．３４μＷになる。
【０１１２】
以上のように、実施の形態３によれば、レンズ１１０とレンズ１２０との間の光路に３枚のＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃを直列に設けたことにより、レーザ照射部６０Ａが照射する数１０ｍＷのレーザ光を数１０μＷ程度まで減光することができる。数１０μのレーザ光であれば、使用者の網膜に入射させても安全性を確保できる。クラス１の上限レベル以下だからである。
【０１１３】
したがって、ピコプロジェクタ５０Ａから出射される画像を表すレーザ光を網膜に投影する画像中継装置３００を提供することができる。
【０１１４】
また、１枚のＮＤフィルタ３６０が破損しても、残りの２枚のＮＤフィルタ３６０でクラス１の安全性を確保できる。このため、破損時における安全性を確保した画像中継装置３００を提供することができる。
【０１１５】
図１３は、実施の形態３の第１変形例の画像中継装置３００Ａを示す図である。図１３には、図１のＢ−Ｂ矢視断面に相当する断面構造を示す。なお、実施の形態１、２の画像中継装置１００、２００、及び、実施の形態３の画像中継装置３００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１１６】
画像中継装置３００Ａは、レンズ１１０、レンズ１２０、ミラー２５３、ＮＤフィルタ３６０、偏光板３７０Ａ、３７０Ｂ、レンズホルダ３５５Ａ、及びレンズカバー３５５Ｂを含む。画像中継装置３００Ａは、レーザ照射部６０を含むピコプロジェクタ５０Ａに取り付けられている。
【０１１７】
画像中継装置３００Ａは、１枚のＮＤフィルタ３６０を含む。１枚のＮＤフィルタ３６０の減光率は、クラス１を達成できるレベルではない。
【０１１８】
２枚の偏光板３７０Ａ、３７０Ｂは、それぞれ、第１偏光板、第２偏光板の一例である。偏光板３７０Ａは、偏光板３７０Ｂに対して回転可能であり、偏光板３７０Ａを回転させることにより、偏光板３７０Ａの偏光軸に対する偏光板３７０Ｂの偏光軸の角度が変化することで、偏光板３７０Ａと偏光板３７０Ｂとを透過する光線の透過率を変更可能な構成になっている。
【０１１９】
より具体的には、一例として、ミラー２５３で反射されてＮＤフィルタ３６０を透過するレーザ光の直線偏光の方向がＹ方向である（レーザ光がＹＺ平面内で偏光しながら＋Ｚ方向に進行する）場合に、固定される偏光板３７０Ｂは、この直線偏光のレーザ光をすべて透過する偏光特性を有することとする。
【０１２０】
また、偏光板３７０Ａは、偏光板３７０Ｂと同一の偏光特性を有し、ＸＹ平面内でレーザ光の光軸を中心に回転可能に構成されている。
【０１２１】
このような偏光板３７０Ａ、３７０Ｂを用いると、偏光板３７０Ｂに対する偏光板３７０Ａの回転角度を調節することによって、偏光板３７０Ａを透過するレーザ光の透過率を調整することができる。
【０１２２】
偏光板３７０Ａの偏光軸と偏光板３７０Ｂの偏光軸の向きが同じで、等しい偏光特性を有する回転位置に設定されているときには、偏光板３７０Ａ、３７０Ｂは、ＮＤフィルタ３６０を透過したレーザ光をすべて透過するが、偏光板３７０ＡがＸＹ平面内で９０度回転されると、2つの偏光軸の相対角度が９０度になり、理論的には偏光板３７０Ａの透過率はゼロになる。
【０１２３】
このため、偏光板３７０Ａの回転位置を調整することにより、ＮＤフィルタ３６０に入射するレーザ光に対する、偏光板３７０Ｂを透過する光の透過率（減光率）を設定することができ、例えば、レーザ照射部６０Ａが照射する数１０ｍＷのレーザ光を数１０μＷ程度まで減光することができる。このように、偏光板３７０Ｂを透過する光のＢ成分の出力がクラス１を満たすようにできる。
【０１２４】
したがって、ピコプロジェクタ５０Ａから出射される画像を表すレーザ光を網膜に投影する画像中継装置３００Ａを提供することができる。
【０１２５】
図１４は、実施の形態３の第２変形例の画像中継装置３００Ｂを示す図である。図１４には、図１のＢ−Ｂ矢視断面に相当する断面構造を示す。なお、実施の形態１、２の画像中継装置１００、２００、及び、実施の形態３の画像中継装置３００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２６】
画像中継装置３００Ｂは、レンズ１１０、レンズ１２０、ミラー２５３Ｂ、ＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃ、レンズホルダ３５５Ａ、及びレンズカバー３５５Ｂを含む。画像中継装置３００Ｂは、図１１に示す画像中継装置３００のミラー２５３の代わりに、裏面側にブラスト処理層２５３Ｂ１を有するミラー２５３Ｂを含む。ミラー２５３Ｂの裏面とは、ミラー２５３Ｂにレーザ光が照射される表面とは反対側の面である。
【０１２７】
また、ミラー２５３Ｂは、全反射ミラーではなく、部分反射ミラーである。部分反射ミラーで構成されるミラー２５３Ｂを用いることにより、表面での反射率を低く抑え、一定の光量を裏面に向けて透過させることで、ＮＤフィルタ３６０と同様に減光効果が得られる。
【０１２８】
一般的に、ミラーは、表面での反射が主体的であるが、裏面側での反射も生じる。裏面側での反射は表面での反射に比べると非常に弱いが、ミラーの厚さの分だけ光路がずれる。このため、ミラーの表面の反射光と、ミラーの裏面の反射光とは、使用者の網膜では同じ位置に結像せず、像のにじみ、又は、像の重なり（ゴースト）が生じる場合がある。
【０１２９】
ミラー２５３Ｂの裏面側に設けられたブラスト処理層２５３Ｂ１は、ミラー２５３Ｂの裏面にブラスト加工処理を行うことによって作製できる。このようなブラスト処理層２５３Ｂ１は、一例として、サンドブラスト処理等によって実現できる。
【０１３０】
画像中継装置３００Ｂでは、レンズ１１０とレンズ１２０との間の光路に３枚のＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃを直列に設けるとともに、ミラー２５３Ｂの裏面にブラスト処理層２５３Ｂ１を設けている。これにより、レーザ照射部６０Ａから照射され、ミラー２５３Ｂの表面で減光・反射されてＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃを透過するレーザ光を数１０μＷ程度まで減光することができる。数１０μのレーザ光であれば、使用者の網膜に入射させても安全性を確保できる。クラス１の上限レベル以下だからである。
【０１３１】
また、ミラー２５３Ｂの表面で反射されずに裏面まで到達した破線矢印で示すレーザ光は、ブラスト処理層２５３Ｂ１で拡散又は吸収されるため、ＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃには入射しない。
【０１３２】
したがって、ピコプロジェクタ５０Ａから出射される画像を表すレーザ光を網膜に投影することができるとともに、画像のにじみや重なり（ゴースト）を抑制した画像中継装置３００Ｂを提供することができる。
【０１３３】
また、１枚のＮＤフィルタ３６０が破損しても、残りの２枚のＮＤフィルタ３６０でクラス１の安全性を確保できる。このため、破損時における安全性を確保するとともに、画像のにじみや重なり（ゴースト）を抑制した画像中継装置３００Ｂを提供することができる。
【０１３４】
図１５は、実施の形態３の第３変形例の画像中継装置３００Ｃを示す図である。図１５には、図１のＢ−Ｂ矢視断面に相当する断面構造を示す。なお、実施の形態１、２の画像中継装置１００、２００、及び、実施の形態３の画像中継装置３００と同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１３５】
画像中継装置３００Ｃは、レンズ１１０、レンズ１２０、ミラー２５３Ｃ、ＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃ、レンズホルダ３５５Ａ、及びレンズカバー３５５Ｂを含む。画像中継装置３００Ｃは、図１４に示す画像中継装置３００Ｂのミラー２５３Ｂの代わりに、ミラー２５３Ｃを含む。ミラー２５３Ｃは、表面と裏面が平行ではなく、表面に対して裏面が傾斜しているミラーである。換言すれば、ミラー２５３Ｃは、側面形状が台形のミラーである。
【０１３６】
実施の形態３の第２変形例で説明したように、一般的に、ミラーは、表面での反射が主体的であるが、裏面側での反射も生じる。裏面側での反射は表面での反射に比べると非常に弱いが、ミラーの厚さの分だけ光路がずれる。このため、ミラーの表面の反射光と、ミラーの裏面の反射光とは、使用者の網膜では結像せず、像のにじみ、又は、像の重なり（ゴースト）が生じる場合がある。
【０１３７】
ミラー２５３Ｃの裏面は表面に対して傾斜しているので、ミラー２５３Ｃの表面で反射せずに、破線の矢印で示すようにミラー２５３Ｃの裏面まで到達したレーザ光は、実線の矢印で示すようにミラー２５３Ｃの表面で反射されたレーザ光とは異なる角度で反射され、使用者の瞳孔には入射せず、又は、使用者の瞳孔に入射しても網膜には到達しないようにすることができる。
【０１３８】
画像中継装置３００Ｃでは、レーザ照射部６０Ａから照射され、ミラー２５３Ｃの表面で減光・反射されてＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃを透過するレーザ光を数１０μＷ程度まで減光することができる。数１０μのレーザ光であれば、使用者の網膜に入射させても安全性を確保できる。クラス１の上限レベル以下だからである。
【０１３９】
また、ミラー２５３Ｃの表面で反射されずに裏面まで到達したレーザ光は、ミラー２５３Ｃの表面で反射されたレーザ光とは異なる角度で反射され、使用者の瞳孔には入射せず、又は、使用者の瞳孔に入射しても網膜には到達しない。
【０１４０】
したがって、ピコプロジェクタ５０Ａから出射される画像を表すレーザ光を網膜に投影することができるとともに、画像のにじみや重なり（ゴースト）を抑制した画像中継装置３００Ｃを提供することができる。
【０１４１】
また、１枚のＮＤフィルタ３６０が破損しても、残りの２枚のＮＤフィルタ３６０でクラス１の安全性を確保できる。このため、破損時における安全性を確保するとともに、画像のにじみや重なり（ゴースト）を抑制した画像中継装置３００Ｃを提供することができる。
【０１４２】
なお、図１５に示す画像中継装置３００Ｃの代わりに、図１６に示す画像中継装置３００Ｄのような構成にしてもよい。図１６は、実施の形態３の第４変形例の画像中継装置３００Ｄを示す図である。画像中継装置３００Ｄは、図１５に示す画像中継装置３００Ｃのミラー２５３Ｃの代わりに、裏面が凸状に湾曲したミラー２５３Ｄを含む。
【０１４３】
裏面が湾曲したミラー２５３Ｄを用いれば、ミラー２５３Ｄの表面で反射されずに裏面まで到達したレーザ光は、ミラー２５３Ｄの表面で反射されたレーザ光とは異なる角度で反射され、使用者の瞳孔には入射せず、又は、使用者の瞳孔に入射しても網膜には到達しないようにすることができる。なお、ミラー２５３Ｄの裏面は、凹状に湾曲していてもよい。
【０１４４】
＜実施の形態４＞
図１７は、実施の形態４の画像中継装置４００を示す図である。画像中継装置４００は、ピコプロジェクタ５０Ａに取り付けられている。図１８には、画像中継装置４００の外観を示す。
【０１４５】
画像中継装置４００は、ホルダ４５０を有する。画像中継装置４００は、実施の形態３の画像中継装置３００と同様に、レンズ１１０、レンズ１２０、ミラー２５３、ＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃを含む。これらのうち、レンズ１２０は、ホルダ４５０のレンズカバー４５５の中央の開口部から表出しており、レンズ１１０、レンズ１２０、ミラー２５３、ＮＤフィルタ３６０Ａ、３６０Ｂ、３６０Ｃは、ホルダ４５０に内蔵されている。
【０１４６】
ホルダ４５０は、基部４５１、取付部４５２、ネジ４５３、レンズホルダ４５５Ａ、及びレンズカバー４５５Ｂを有する。ここでは、図１７に加えて、図１８及び図１９を用いて説明する。図１８は、画像中継装置４００から取付部４５２及びネジ４５３を取り外した状態を示す図である。図１９は、取付部４５２及びネジ４５３を示す図である。
【０１４７】
基部４５１は、ピコプロジェクタ５０Ａの＋Ｙ方向側の端部が内部に嵌め込まれる構成を有する筐体である。基部４５１の開口部４５１Ｄに連通する内部空間のサイズは、ピコプロジェクタ５０Ａのサイズに合わせられている。
【０１４８】
基部４５１は、＋Ｚ方向側の表面の−Ｙ方向側に、一対の係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３を有する。一対の係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３は、それぞれ、Ｘ方向に沿って設けられている。また、一対の係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３は、＋Ｙ方向側から−Ｙ方向側にかけて、この順番に配置されている。
【０１４９】
一対の係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３は、基部４５１の＋Ｚ方向側の壁部を貫通しており、一例として、係合孔４５１Ａ１、係合孔４５１Ａ３は、平面視でＸ方向に長手方向を有する矩形状の孔部であり、係合孔４５１Ａ２は、Ｌ字型の孔部である。係合孔４５１Ａ２のＬ字型の孔部の−Ｘ方向側の端部の位置は、Ｘ方向において、係合孔４５１Ａ１及び係合孔４５１Ａ３の位置と合わせられている。
【０１５０】
取付部４５２は、基部４５２Ａ、一対の係合部４５２Ｂ、固定部４５２Ｃ、及び貫通孔４５２Ｄを有する。基部４５２Ａは平面視で矩形状の板状の部分であり、裏面側（ピコプロジェクタ５０Ａ側）には一対の係合部４５２Ｂが設けられている。
【０１５１】
図１９には一対の係合部４５２Ｂのうちの１つを示すが、一対の係合部４５２Ｂは、Ｘ方向に間隔をおいて配置されている。一対の係合部４５２ＢのＸ方向の間隔は、一対の係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ３のＸ方向の間隔に等しい。また、各係合部４５２ＢのＸ方向の長さは、係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ３のＸ方向の長さに合わせられている。
【０１５２】
係合部４５２Ｂは、基部４５２Ａの裏面側から−Ｚ方向に突出し、−Ｙ方向に屈曲している。このような係合部４５２Ｂは、係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３に差し込むことができる。一対の係合部４５２Ｂを一対の係合孔４５１Ａ１又は４５１Ａ３に差し込み、−Ｙ方向にスライドさせれば、一対の係合部４５２Ｂを一対の係合孔４５１Ａ１又は４５１Ａ３に係合させることができる。また、一対の係合部４５２Ｂを一対の係合孔４５１Ａ２に差し込み、−Ｙ方向にスライドさせて係合させて−Ｘ方向にスライドさせれば、係合孔４５１Ａ１又は４５１Ａ３に対して係合させた場合とＸ方向における等しい位置において、一対の係合孔４５１Ａ２に対して係合させることができる。
【０１５３】
固定部４５２Ｃは、基部４５２Ａの−Ｙ方向側に連続する部分であり、アーチ状の折曲部４５２Ｃ１を介して基部４５２Ａに接続されてため、基部４５２Ａに対して±Ｚ方向に折り曲げることができる。固定部４５２Ｃは、平面視で略三角形状であり、−Ｙ方向側の頂点側の部分がＸ方向にわたって湾曲されている。固定部４５２Ｃは、ピコプロジェクタ５０Ａの＋Ｚ方向側の表面に当接するため、折曲部４５２Ｃ１よりも−Ｙ方向側の部分は、−Ｚ方向に突出していて厚さが厚くなっている。
【０１５４】
貫通孔４５２Ｄは、固定部４５２Ｃの−Ｙ方向側において、Ｘ方向の幅の略中心に設けられている。貫通孔４５２Ｄには、ネジ４５３が挿通される。
【０１５５】
ネジ４５３は、ネジ先４５３Ａ（図１９参照）が固定部４５２Ｃの貫通孔４５２Ｄに挿通された状態で、一例として、ピコプロジェクタ５０Ａの＋Ｚ方向側の表面に設けられるネジ穴５０Ａ１（図１８参照）にねじ込まれる。ピコプロジェクタ５０Ａの＋Ｚ方向側の表面に設けられるネジ穴５０Ａ１の径は、一般的なピコプロジェクタでは、三脚に固定して設置するための１／４インチネジ（６．３５ｍｍのネジ）を使用していることが多いので、ネジ先４５３Ａを１／４インチネジにしておけば、汎用性が高まり、異なるピコプロジェクタを使用するときも対応することができる。
【０１５６】
このような取付部４５２は、一対の係合部４５２Ｂを一対の係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３のいずれかに係合させた状態で、ネジ４５３のネジ先４５３Ａをピコプロジェクタ５０Ａのネジ穴５０Ａ１にねじ込むことによって、ピコプロジェクタ５０Ａに固定される。このようにして、ホルダ４５０をピコプロジェクタ５０Ａに取り付けることができる。
【０１５７】
一対の係合部４５２Ｂを一対の係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３のいずれかに係合させるかは、ピコプロジェクタ５０ＡのＹ方向のサイズや、ピコプロジェクタ５０Ａの＋Ｙ方向側の端部からネジ穴５０Ａ１までの距離に応じて選択すればよい。一対の係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３の位置は、Ｙ方向において異なり、様々な種類のピコプロジェクタ５０Ａに対応可能なように３種類設けられている。
【０１５８】
レンズホルダ４５５Ａは、実施の形態３のレンズホルダ３５５Ａと同様であり、レンズ１２０を保持する。レンズホルダ４５５Ａは、基部４５１の＋Ｙ方向側の端部の＋Ｚ方向側に取り付けられている。レンズホルダ４５５Ａには、実施の形態３のレンズカバー３５５Ｂと同様のレンズカバー４５５Ｂが取り付けられている。
【０１５９】
図２０は、画像中継装置４００を様々なサイズのピコプロジェクタ５０Ａに取り付けた状態を示す図である。図２０の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）には、ネジ穴５０Ａ１の位置が異なる３つのピコプロジェクタ５０Ａを示す。なお、図２０の（Ａ）〜（Ｃ）では、取付部４５２の係合部４５２Ｂを省略し、係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３を示す。
【０１６０】
図２０の（Ａ）では、係合部４５２Ｂは係合孔４５１Ａ１に固定されている。図２０の（Ｂ）では、係合部４５２Ｂは係合孔４５１Ａ３に固定されている。図２０の（Ｃ）では、係合部４５２Ｂは係合孔４５１Ａ２に固定されている。
【０１６１】
このように、画像中継装置４００のホルダ４５０は、取付部４５２を係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３のいずれに取り付けるかによって、ネジ穴５０Ａ１の位置が異なる様々なサイズのピコプロジェクタ５０Ａに取り付け可能である。
【０１６２】
なお、ここではＹ方向の位置が異なる３種類の係合孔４５１Ａ１、４５１Ａ２、４５１Ａ３を有するホルダ４５０を画像中継装置４００が含む形態について説明したが、係合孔の数は、幾つであってもよい。
【０１６３】
図２１及び図２２は、実施の形態４の第１変形例の画像中継装置４００Ａを示す図である。画像中継装置４００Ａは、ホルダ４５０を含み、ホルダ４５０は、基部４５１、レンズホルダ４５５Ａ、及びレンズカバー４５５Ｂを有する。ここでは、ホルダ４５０の取付部４５２及びネジ４５３を省略する。
【０１６４】
図２１に示すレンズ１２０を保持するレンズホルダ４５５Ａは、基部４５１にネジ留めされており、図２２に示すレンズ１２０Ａを保持するレンズホルダ４５５Ａ１に交換可能である。
【０１６５】
レンズ１２０は、一例としてＦＯＶＨが４０度のレンズであり、レンズ１２０Ａは、一例としてＦＯＶＨが６０度のレンズである。レンズ１２０Ａは、レンズ１２０よりも厚く、焦点距離が短い。このため、レンズホルダ４５５Ａ１は、レンズホルダ４５５Ａよりも短い。
【０１６６】
図２３及び図２４は、レンズ１２０、１２０Ａを用いた場合の光路を示す図である。なお、レンズ１１０は、一例としてＦＯＶＨが４０度のレンズである。
【０１６７】
図２３に示すように、レンズ１２０を用いた場合は、レンズ１１０とレンズ１２０との間でレーザ光が収束する点Ｐまでのレンズ１１０、１２０からの距離は、ともにＬ１で等しい。また、レンズ１２０のＷＤ（Working Distance）はＬ３である。
【０１６８】
図２４に示すように、レンズ１２０Ａを用いた場合は、レンズ１１０とレンズ１２０Ａとの間でレーザ光が収束する点Ｐまでのレンズ１１０、１２０Ａからの距離は、それぞれ、Ｌ１、Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２）になる。レンズ１２０Ａの方がＦＯＶＨが大きいからである。また、レンズ１２０ＡのＷＤはＬ４（Ｌ４＜Ｌ３）である。
【０１６９】
レンズ１２０ＡのＦＯＶＨは６０度であり、レンズ１２０ＡのＦＯＶＨ（４０度）よりも大きいため、使用者の網膜１２には、より広がったレーザ光が入射することになり、より大きな画像が提供される。
【０１７０】
図２５乃至図２８は、実施の形態４の第２変形例の画像中継装置４００Ｂを示す図である。画像中継装置４００Ｂは、ホルダ４５０Ｂを有する点が実施の形態４の画像中継装置４００と異なる。
【０１７１】
ホルダ４５０Ｂは、基部４５１Ｂ、取付部４５２、レンズホルダ４５５Ａ、レンズカバー４５５Ｂを有する。なお、ホルダ４５０Ｂは、ネジ４５３（図１７参照）も有するが、ここでは省略する。
【０１７２】
基部４５１Ｂは、ＸＺ平面内でレンズホルダ４５５Ａを９０度回転可能に保持する点が実施の形態４のホルダ４５０の基部４５１と異なる。なお、図２６及び図２８では、基部４５１を省略する。
【０１７３】
図２５及び図２６では、レンズ１２０が＋Ｚ方向側を向くようにレンズホルダ４５５Ａ及びレンズカバー４５５Ｂが向けられており、この場合には、レーザ照射部６０Ａから出力される横長の画像を、使用者は横長の画像として視認する。
【０１７４】
また、図２７及び図２８では、レンズ１２０が−Ｘ方向側を向くようにレンズホルダ４５５Ａ及びレンズカバー４５５Ｂが回転されており、この場合には、レーザ照射部６０Ａから出力される横長の画像を、使用者は縦長の画像として視認する。
【０１７５】
これについて説明する。レーザ照射部６０Ａから出力される画像が、横長画像である場合に、ホルダ４５０Ｂが図２５、図２６の方向に設置されているときは、ミラー２５３で反射する投影画像は横長画像である。
【０１７６】
ここで、ホルダ４５０Ｂを図２７、図２８に示すように９０度回転させると、レーザ照射部６０Ａから出力される画像は横長画像のままであるが、ミラー２５３に投影される画像は縦長画像となる。これは、横長画像をミラー反射させているときは、長手方向が水平方向、短手方向が垂直方向で視認されるが、ミラー２５３を右方向に９０度回転させると、横長画像の右側の短手方向が下部になる縦方向の画像として視認されることによる。つまり、横長の画像を、鏡を使って横から見ると縦長に見える、ということである。
【０１７７】
このように、実施の形態の第２変形例によれば、レーザ照射部６０Ａから出力される横長の画像と縦長の画像とに対応可能な画像中継装置４００Ｂが得られる。
【０１７８】
＜実施の形態５＞
図２９は、実施の形態５の画像中継装置５００を示す図である。画像中継装置５００は、実施の形態３の画像中継装置３００と同様の構成を有する。図２９には、画像中継装置５００の構成要素のうちのレンズ１１０、レンズ１２０、ミラー２５３を示す。レンズ１１０には、レーザ照射部６０の走査部６４から照射されるレーザ光が入射する。
【０１７９】
レンズ１１０とレンズ１２０との間でレーザ光が収束する位置Ｐには、指標５０１が配置されている。指標５０１は、一例として、視力検査用の指標であり、透明なフィルムに、水平方向と垂直方向に延在して交差する２つの直線の交点に円が描かれている。このような指標は、一例として、視野検査の固視指標として用いることができる。
【０１８０】
指標を点Ｐに配置すれば、網膜１２には指標の画像が結像するため、走査部６４でレーザ光を走査して自動車等の画像を描画すると、網膜１２には、自動車等の画像に視野検査用の固視指標が重ねられた画像が結像することになる。
【０１８１】
したがって、実施の形態５によれば、網膜１２に視野検査の固視指標などに用いられる画像を結像させることができる画像中継装置５００を提供することができる。
【０１８２】
なお、指標５０１の代わりに様々な画像を有する透明フィルムを配置してもよい。
【０１８３】
図３０は、実施の形態５の変形例の画像中継装置５００Ａを示す図である。画像中継装置５００Ａは、図２９に示す画像中継装置５００のミラー２５３を部分透過ミラー５５３に交換し、レンズ５１０を追加した構成を有する。レンズ５１０と部分透過ミラー５５３の裏面との間の距離は、部分透過ミラー５５３の表面とレンズ１１０の位置との間の距離に等しい。
【０１８４】
部分透過ミラー５５３の裏面側には被写体として木５５０が配置されている。木５５０の画像は、部分透過ミラー５５３を透過し、レンズ１２０を経て瞳孔１１内に入射し、網膜１２に結像する。
【０１８５】
このため、走査部６４でレーザ光を走査して自動車等の画像を描画すると、網膜１２には、自動車等の画像に木５５０の画像が重ねられた画像が結像することになる。ここでは木５５０を示すが、木５５０の代わりに様々なあらゆる被写体の画像をレーザ照射部６０から出力される画像に重ねることができる。すなわち、使用者の網膜１２にＡＲ(Augmented Reality(拡張現実))画像を結像させることができる。
【０１８６】
したがって、実施の形態５の変形例によれば、網膜１２にＡＲ画像を結像させることができる画像中継装置５００を提供することができる。
【０１８７】
以上、本発明の例示的な実施の形態の画像中継装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【０１８８】
なお、本国際出願は、２０１９年３月２８日に出願した日本国特許出願２０１９−０６３７２２と、２０２０年３月９日に出願した日本国特許出願２０２０−０４０１９４とに基づく優先権を主張するものであり、その全内容は本国際出願にここでの参照により援用されるものとする。
【符号の説明】
【０１８９】
５０  スマートフォン（投影装置）
５０Ａ  ピコプロジェクタ
５２  ディスプレイ
６０  レーザ照射部
６１  光源
６４  走査部
１００、２００  画像中継装置
１１０、１２０、２１０、２２０、５１０  レンズ
１３０  レンズ鏡筒
１４０  筐体
１５０、２５０、  ホルダ
【図１Ａ】
0006860258.tif 000002
【図１Ｂ】
0006860258.tif 000003
【図２】
0006860258.tif 000004
【図３】
0006860258.tif 000005
【図４】
0006860258.tif 000006
【図５】
0006860258.tif 000007
【図６】
0006860258.tif 000008
【図７】
0006860258.tif 000009
【図８】
0006860258.tif 000010
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
0006860258.tif 000012
【図１０Ａ】
0006860258.tif 000013
【図１０Ｂ】
0006860258.tif 000014
【図１１】
0006860258.tif 000015
【図１２】
0006860258.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
0006860258.tif 000018
【図１５】
0006860258.tif 000019
【図１６】
0006860258.tif 000020
【図１７】
0006860258.tif 000021
【図１８】
0006860258.tif 000022
【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】
0006860258.tif 000029
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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