JP2007178939A - 画像表示装置及び網膜走査型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが眼鏡を装着した場合であっても、画像光の光路を確保するための突起部を有するプリズムを好適に配設させ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】 網膜走査型ディスプレイ１におけるプリズム１５０は、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な面であり、外光Ｚ１が入射される第１の平面１５２と、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と、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１５８と、を有する。プリズム１５０は、突起部１５８が設けられていない第２の平面１５４側をユーザ５０の眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対面させて配設された。
【選択図】図２

Description

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。

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。

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。

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。このような画像表示装置におけるプリズムには、ユーザの視線方向に対して垂直な面であり、外光を透過させる第１の平面及び第２の平面や、第１の平面か第２の平面のいずれか一方に画像光の光路を確保するための突起部、画像光を反射させるとともに外光を透過させるハーフミラーなどが形成されている。
特表２００１−５２２０６４号公報

しかしながら、上述したような画像表示装置では、ユーザが眼鏡を装着した場合において、突起部を眼鏡のレンズに当接させると、突起部によって、眼鏡のレンズを傷つけるおそれや、プリズムの配設が不安定となるおそれ、画像光を干渉するおそれがあったため、ユーザが眼鏡を装着した場合であってもプリズムが好適な位置に配設されることが望まれている。

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、ユーザが眼鏡を装着した場合であっても、画像光の光路を確保するための突起部を有するプリズムを好適に配設させ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。

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。

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、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、前記第１の平面側、前記第２の平面側のいずれか一方に形成され、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、前記プリズムは、前記突起部が設けられていない前記第１の平面側、前記第２の平面側のいずれか他方をユーザの眼鏡のレンズに対面させて配設されたことを特徴とする画像表示装置。

また、請求項２記載の本発明では、前記第１の平面と前記第２の平面とは平行であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。

また、請求項３記載の本発明では、前記出射装置は、ユーザの側方から画像光を出射することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。

また、請求項４記載の本発明では、前記出射装置は、前記突起部が設けられた平面側から前記突起部が設けられていない平面側に向かって画像光を出射する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。

また、請求項５記載の本発明では、前記出射装置から出射された画像光がユーザの眼に向かって前記プリズムからその外部に導かれる箇所が、ユーザの視線方向に対して垂直な面として形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像表示装置。

また、請求項６記載の本発明では、前記プリズムは、ユーザに対して斜め方向に設けられたハーフミラーと、前記突起部と前記ハーフミラーの端部との間に設けられ、ユーザの視線方向に対して垂直な第３の平面と、を有している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。

また、請求項７記載の本発明では、前記第３の平面は、前記突起部がユーザの視角に入らない位置に配設される長さであることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。

また、請求項８記載の本発明では、前記プリズムは、当該プリズムがユーザの眼鏡の外側に対面させて配設された場合には、前記突起部が前方に向かって配設されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像表示装置。

また、請求項９記載の本発明では、前記出射装置を眼鏡の蔓の外側方に対面させるとともに、前記プリズムを眼鏡のレンズの前方に対面させて眼鏡に脱着可能であることを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。

また、請求項１０記載の本発明では、前記出射装置及び前記プリズムをユーザの前後方向にスライド可能なスライド機構を備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の画像表示装置。

また、請求項１１記載の本発明では、前記突起部は、前記出射装置から出射される画像光の少なくとも一部が、１回の全反射でユーザの眼に対して出射可能であり、かつ、ユーザの視角を確保可能な形状であることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の画像表示装置。

また、請求項１２記載の本発明では、前記プリズムは、当該プリズムがユーザの眼鏡の内側に対面させて配設された場合には、前記突起部が後方に向かって配設されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像表示装置。

また、請求項１３記載の本発明では、前記プリズムは、前記出射装置から出射される画像光が前記眼鏡の蔓に干渉しない態様で配設されることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。

また、請求項１４記載の本発明では、前記プリズムは、ユーザに対して外側に向かって上向き又は下向きに所定の角度で配設されることを特徴とする請求項１３に記載の画像表示装置。

また、請求項１５記載の本発明では、前記プリズムが配設される角度に応じて画像を回転させて表示することを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装置。

また、請求項１６記載の本発明では、請求項１から１５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に画像を投影し、画像を表示することを特徴とする網膜走査型画像表示装置。

請求項１又は１６に記載の発明によれば、プリズムは、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、ユーザの視線方向に対して垂直な面であり、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、第１の平面側、第２の平面側のいずれか一方に形成され、画像光を導くための突起部と、を有する。また、プリズムは、突起部が設けられていない第１の平面側、第２の平面側のいずれか他方をユーザの眼鏡のレンズに対面させて配設された。従って、出射装置から出射された画像光の光路を確保し、その画像光を導くための突起部が設けられ、その突起部が設けられていない第１の平面側、第２の平面側のいずれか他方をユーザの眼鏡のレンズに対面させることによって、ユーザが眼鏡を装着した場合であっても、突起部によって、眼鏡のレンズを傷つけるおそれや、プリズムの配設が不安定となるおそれ、画像光を干渉するおそれなどを解消することができ、画像光の光路を充分に確保するとともに、画像光を導く突起部を設けたプリズムを好適に配設させることができる。

請求項２又は１６に記載の発明によれば、第１の平面と第２の平面とは平行である。従って、外光に基づく画像の歪みを防止することができる。

請求項３又は１６に記載の発明によれば、出射装置は、ユーザの側方から画像光を出射する。従って、画像光や外光の干渉を防止することができる。もちろん、ユーザの動作を制限させる機会が少なく、出射装置を配設することができる。

請求項４又は１６に記載の発明によれば、出射装置は、突起部が設けられた平面側から突起部が設けられていない平面側に向かって画像光を出射する。従って、画像光を導く突起部が設けられた平面側から画像光を出射するため、突起部によって、画像光の光路を充分に確保し、画像光を効率よく導くことができる。

請求項５又は１３に記載の発明によれば、画像光がユーザの眼に向かってプリズムからその外部に導かれる箇所が、ユーザの視線方向に対して垂直な面として形成されている。従って、画像光に基づく画像の歪みを防止することができる。また、この箇所は、第２の平面となり、外光に基づく画像の歪みも防止することができる。

請求項６又は１６に記載の発明によれば、プリズムは、ユーザに対して斜め方向に設けられたハーフミラーと、突起部とハーフミラーの端部との間に設けられ、ユーザの視線方向に対して垂直な第３の平面と、を有している。従って、突起部とハーフミラーの端部との間にユーザの視線方向に対して垂直な第３の平面が設けられているため、ユーザの視角に突起部が入り難く、ユーザの視角に突起部が入らない場合には、外光に基づく画像に突起部が入ることを防止することができる。

請求項７又は１６に記載の発明によれば、第３の平面は、突起部がユーザの視角に入らない位置に配設される長さである。従って、確実にユーザの視角に突起部が入らない位置に配設されるため、外光に基づく画像に突起部が入ることを防止することができる。

請求項８又は１６に記載の発明によれば、プリズムは、ユーザの眼鏡の外側に対面させて配設された場合には、突起部が前方に向かって配設される。従って、突起部が前方に向かい、かつ、第２の平面が眼鏡の外側から対面することとなり、ユーザが眼鏡を装着した場合であっても、画像光を導く突起部を設けたプリズムを好適に配設させることができる。

請求項９又は１６に記載の発明によれば、出射装置を眼鏡の蔓の外側方に対面させるとともに、プリズムを眼鏡のレンズの前方に対面させて眼鏡に脱着可能である。従って、出射装置及びプリズムが眼鏡のレンズや蔓を覆うように安定して配設することができる。また、容易に脱着可能であり、簡便である。

請求項１０又は１６に記載の発明によれば、出射装置及びプリズムをユーザの前後方向にスライド可能なスライド機構を備えた。従って、出射装置及びプリズムを前後方向にスライドさせることによって、プリズムとユーザの眼との距離を調節することができ、画像光に基づく画像を容易に視認可能となる。

請求項１１又は１６に記載の発明によれば、突起部は、出射装置から出射される画像光の少なくとも一部が、１回の全反射でユーザの眼に対して出射可能であり、かつ、ユーザの視角を確保可能な形状である。従って、突起部により画像光を効率よく導き易くことができる。

請求項１２又は１６に記載の発明によれば、プリズムは、ユーザの眼鏡の内側に対面させて配設された場合には、突起部が後方に向かって配設される。従って、突起部が後方に向かい、かつ、第１の平面が眼鏡の内側から対面することとなり、ユーザが眼鏡を装着した場合であっても、画像光を導く突起部を設けたプリズムを好適に配設させることができる。また、ユーザの眼に対してプリズムが近くに配設することができるため、プリズムの厚みを小さくすることができる。

請求項１３又は１６に記載の発明によれば、プリズムは、出射装置から出射される画像光が眼鏡の蔓に干渉しない態様で配設される。従って、画像光に基づく画像を正常に表示させることができる。

請求項１４又は１６に記載の発明によれば、プリズムは、ユーザに対して外側に向かって上向き又は下向きに所定の角度で配設される。従って、眼鏡の蔓による画像光の干渉を防止することができる。特に、プリズムがユーザに対して外側に向かって上向きに所定の角度で配設されることによって、プリズムを支持し易い。

請求項１５又は１６に記載の発明によれば、プリズムが配設される角度に応じて画像を回転させて表示する。従って、水平に配設されていないプリズムに対しても、プリズムが配設される角度に応じて画像を回転させて表示させることによって、水平に画像を表示させることができる。

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。

［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及び図２を用いて説明する。

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。

この網膜走査型ディスプレイ１は、眼鏡２００を掛けたユーザ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、ユーザ５０の外側方に向かって上向きとなるように斜めに装着される。これは、本実施形態においては、図２に示すように、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌの内側２１０にプリズム１５０が配置されるため、出射装置１００から出射される画像光Ｚ２が眼鏡２００の蔓２０４Ｌによって干渉されないように、網膜走査型ディスプレイ１が、水平方向ではなく、図１に示すように、ユーザ５０の外側方に向かって上向きに装着される。このように網膜走査型ディスプレイ１が装着されることによって、後述するプリズム１５０が、出射装置１００から出射される画像光Ｚ２が眼鏡２００の蔓２０４Ｌに干渉しない態様で配設されるため、画像光Ｚ２に基づく画像を正常に表示させることができる。また、詳しくは図４を用いて後述するが、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。

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。

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には、溝１３２が形成されている。この溝１３２に、眼鏡２００の蔓２０４Ｌが挿入され、支持部１３０が眼鏡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。つまり、この網膜走査型ディスプレイ１は、出射装置１００を眼鏡２００に脱着可能である。従って、溝１３２に眼鏡２００の蔓２０４Ｌが挿入され、支持部１３０が眼鏡２００の蔓２０４Ｌに固定されることによって、容易に脱着可能であり、簡便である。

また、眼鏡２００の蔓２０４Ｌが溝１３２に沿ってスライド可能であるため、出射装置１００は、ユーザ５０に対して前後方向（矢印Ａに示す方向）にスライド可能となる。また、出射装置１００には、プリズム１５０が固定されているため、この網膜走査型ディスプレイ１は、出射装置１００及びプリズム１５０をユーザ５０に対して前後方向にスライド可能なスライド機能を備えている。尚、本実施形態における支持部１３０（特に溝１３２）は、スライド機能の一例に相当する。従って、出射装置１００及びプリズム１５０を前後方向にスライドさせることによって、プリズム１５０とユーザ５０の眼との距離を調節することができ、画像光Ｚ２に基づく画像を容易に視認可能となる。

尚、本実施形態においては、網膜走査型ディスプレイ１を、矢印Ａに示すように、ユーザ５０に対して前後方向にスライド可能としたが、これに限らず、例えば、支持部が矢印Ｂの方向に変位（スライド）可能な構成としてもよい。これによって、プリズム１５０がユーザ５０に対して側方にスライドさせることによって、画像光Ｚ２が入射される位置を調節することができ、画像光Ｚ２に基づく画像を容易に視認可能となる。また、例えば、これらの一方だけではなく、両方を備えた構成としてもよく、もちろん、これらのいずれも備えていなくても、網膜走査型ディスプレイ１が適切な位置に装着できれば問題ない。

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。

また、出射装置１００は、突起部１５８が設けられた第２の平面１５４側から突起部１５８が設けられていない第１の平面１５２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１５８が設けられた第２の平面１５４側から画像光Ｚ２を出射するため、突起部１５８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。

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側（内側２１０）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。

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２の平面１５４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１５８、第２の平面１５４と突起部１５８との間に設けられた第３の平面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。

第１の平面１５２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。尚、プリズム１５０の第１の平面１５２側には、突起部１５８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。

第２の平面１５４は、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対面させずに、ユーザ５０の眼に対して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。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。

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１５８が形成されている。

第３の平面１５６は、第２の平面１５４と同じように、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対面させずに、ユーザ５０の眼に対して対面させて配設されている。この第３の平面１５６は、第２の平面１５４側に、その第２の平面１５４と同じ面として形成されている。この第３の平面１５６は、第１の平面１５２及び第２の平面１５４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３の平面１５６は、第２の平面１５４と突起部１５８との間に形成されている。つまり、プリズム１５０は、第２の平面１５４側に形成された突起部１５８と、第２の平面１５４との間に設けられ、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な第３の平面を有することとなる。従って、突起部１５８と第２の平面１５４との間にユーザ５０の視線方向に対して垂直な第３の平面１５６が設けられているため、ユーザ５０の視角に突起部１５８が入り難く、ユーザ５０の視角に突起部１５８が入らない場合には、外光Ｚ１に基づく画像に突起部１５８が入ることを防止することができる。

尚、この第３の平面１５６は、後述する突起部１５８がユーザ５０の視角範囲内に配設される場合には突起部１５８と第２の平面との間に設けられる境界線がユーザ５０によって視認可能となるおそれがあるため、後述する突起部１５８がユーザ５０の視角範囲外に位置させるために形成されている。つまり、第３の平面１５６は、突起部１５８がユーザ５０の視角に入らない位置に配設される長さである。従って、確実にユーザ５０の視角に突起部１５８が入らない位置に配設されるため、外光Ｚ１に基づく画像に突起部１５８が入ることを防止することができる。

突起部１５８は、第２の平面１５４側に形成されている。この突起部１５８は、ユーザ５０側に凸であり、その断面が三角形状である。突起部１５８は、第２の平面１５４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。この画像光入射面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１の平面１５２側ではなく第２の平面１５４側（ユーザ５０側）を向いている。また、上述したように、出射装置１００は、突起部１５８が設けられた第２の平面１５４側から、突起部１５８が設けられていない第１の平面１５２側に向かって画像光Ｚ２を出射する。このため、この突起部１５８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１５８が設けられた第２の平面１５４側から画像光Ｚ２を出射するため、突起部１５８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。

また、このような形状の突起部１５８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４回の全反射でユーザ５０の眼に対して出射可能であり、かつ、ユーザ５０の視角を確保可能となる。つまり、プリズム１５０（突起部１５８）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り、かつ、ユーザ５０の視角を確保可能な形状である。従って、突起部３５８により画像光Ｚ２を効率よく導き易くことができる。

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１５８を有する。

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。

上述したように効果の高い突起部１５８がプリズム１５０に形成されたが、この突起部１５８が設けられていない第１の平面１５２側をユーザ５０の眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対面させて配設された。また、言い換えると、プリズム１５０がユーザ５０の眼鏡２００の内側２１０に対面させて配設された場合には、突起部１５８が後方（ユーザ５０方向）に向かって配設される。従って、出射装置１００から出射された画像光Ｚ２の光路を確保し、その画像光Ｚ２を導くための突起部１５８が設けられ、その突起部１５８が設けられていない第１の平面１５２側をユーザ５０の眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対面させることによって、ユーザ５０が眼鏡２００を装着した場合であっても、突起部１５８によって、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌを傷つけるおそれや、プリズム１５０の配設が不安定となるおそれ、画像光Ｚ２を干渉するおそれなどを解消することができ、画像光のＺ２光路を充分に確保するとともに、画像光Ｚ２を導く突起部１５８を設けたプリズム１５０を好適に配設させることができる。また、突起部１５８が後方に向かい、かつ、第１の平面１５２が眼鏡２００の内側２１０から対面することとなり、ユーザ５０の眼に対してプリズム１５０が近くに配設することができるため、プリズム１５０の厚みを小さく（薄く）することができる。

［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３を用いて説明する。

図３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。

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。

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。

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。

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。

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３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。

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、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。

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３を用いて説明する。

図３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。

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。

また、本実施形態においては、網膜走査型ディスプレイ１がユーザ５０に対して斜めに装着されるため、表示させる画像を斜めにして表示させる。具体的には、網膜走査型ディスプレイがユーザ５０に対して水平に装着される場合には、図４（Ａ）に示すように、画像光Ｚ２を水平方向に走査させ、画像を表示させる表示領域８０を形成したが、網膜走査型ディスプレイ１がユーザ５０に対して斜めに装着される場合には、図４（Ｂ）に示すように、画像光Ｚ２は水平には走査されず、斜め方向に走査され、斜めに傾いた水平時における表示領域８０が形成されるが、其の表示領域８０内に、斜めに装着したときにおいて水平な角度に第２表示領域８２が形成され、其の表示領域８２にのみ水平な角度に補正された画像が縮小表示される。（尚、前記表示領域８０内の表示領域８２外の部分は画像は表示されず例えば黒など一定色表示となる。）この場合においては、上述した光源ユニット部２において所定の（前記斜めを補正する）角度で傾けた画像信号を生成することによって、第２表示領域８２が形成されるが、これに限らず、例えば、画像光（ビーム光）の傾きを光学的に補正することによって、斜めに装着したときにおいて水平な角度に表示領域が形成されるように構成してもよい。これによって、網膜走査型ディスプレイ１がユーザ５０に対して斜めに装着された場合であっても、画像を表示させることができる。つまり、網膜走査型ディスプレイ１は、プリズム１５０がユーザ５０に対して外側に向かって上向き又は下向きに所定の角度で配設された場合には、そのプリズム１５０が配設される角度に応じて画像を前記角度を補正するように回転させて表示することとなる。従って、眼鏡の蔓による画像光の干渉を防止することができる。特に、プリズムがユーザに対して外側に向かって上向きに所定の角度で配設されることによって、プリズムを支持し易い。また、水平に配設されていないプリズムに対しても、プリズムが配設される角度に応じて画像を前記角度を補正するように回転させて表示させることによって、水平に画像を表示させることができる。

［第２の実施形態］
尚、上述した実施形態においては、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌの内側２１０にプリズム１５０を配置させたが、これに限らず、例えば、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌの外側２１２にプリズム１５０を配置させてもよい。具体的には、図５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。

出射装置３００は、突起部３５８が設けられた第１の平面３５２側から突起部３５８が設けられていない第２の平面３５４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３５８が設けられた第１の平面３５２側から画像光Ｚ２を出射するため、突起部３５８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。

プリズム３５０は、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対してユーザ５０とは逆側（外側２１２）に配設されている。

このプリズム３５０は、外界からの外光Ｚ１を入射させる第１の平面３５２、その第１の平面３５２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３５４、第１の平面３５２側に設けられ、出射装置３００から出射される画像光Ｚ２を導く突起部３５８、第１の平面３５２と突起部３５８との間に設けられた第３の平面３５６、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３６２を備えている。

第１の平面３５２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。また、プリズム３５０の第１の平面３５２側には、突起部３５８が形成されている。

第２の平面３５４は、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対面させて配設されている。尚、プリズム３５０の第２の平面３５４側には、突起部３５８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。

第３の平面３５６は、第１の平面３５２と同じように、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３の平面３５６は、第１の平面３５２側に、その第１の平面３５２と同じ面として形成されている。この第３の平面３５６は、第１の平面３５２と突起部３５８との間に形成されている。また、言い換えると、この第３の平面３５６は、ハーフミラー３６２の端部３６２ａと突起部３５８との間に形成されている。つまり、プリズム３５０は、第１の平面３５２側に形成された突起部３５８と、ハーフミラー３６２の端部３６２ａ（第１の平面３５２）との間に設けられ、ユーザ５０の視線方向に対して垂直な第３の平面を有することとなる。従って、突起部３５８とハーフミラー３６２の端部３６２ａ（第１の平面３５２）との間にユーザ５０の視線方向に対して垂直な第３の平面３５６が設けられているため、ユーザ５０の視角に突起部３５８が入り難く、ユーザ５０の視角に突起部３５８が入らない場合には、外光Ｚ１に基づく画像に突起部３５８が入ることを防止することができる。

突起部３５８は、第１の平面３５２側に形成されている。この突起部３５８は、ユーザ５０と逆側に凸であり、その断面が三角形状である。突起部３５８は、第１の平面３５２が形成されていない側方に、出射装置３００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３６０を有している。この画像光入射面３６０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３６０は、第２の平面３５４側ではなく第１の平面３５２側（ユーザ５０とは逆側）を向いている。また、上述したように、出射装置３００は、突起部３５８が設けられた第１の平面３５２側から、突起部３５８が設けられていない第２の平面３５４側に向かって画像光Ｚ２を出射する。このため、この突起部３５８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３５８が設けられた第１の平面３５２側から画像光Ｚ２を出射するため、突起部３５８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。

また、このような形状の突起部３５８が形成されることによって、出射装置３００から出射される画像光Ｚ２が、１回から３回の全反射でユーザ５０の眼に対して出射可能であり、かつ、ユーザ５０の視角を確保可能となる。つまり、プリズム３５０（突起部３５８）は、出射装置３００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り、かつ、ユーザ５０の視角を確保可能な形状である。従って、突起部３５８により画像光Ｚ２を効率よく導き易くことができる。

このように、プリズム３５０は、第１の平面３５２側に形成され、出射装置３００から出射された画像光Ｚ２を導くための突起部３５８を有する。

上述したように効果の高い突起部３５８がプリズム３５０に形成されたが、この突起部３５８が設けられていない第２の平面３５４側をユーザ５０の眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対面させて配設された。また、言い換えると、プリズム３５０がユーザ５０の眼鏡２００の外側２１２に対面させて配設された場合には、突起部３５８が前方（ユーザ５０とは逆方向）に向かって配設される。従って、出射装置３００から出射された画像光Ｚ２の光路を確保し、その画像光Ｚ２を導くための突起部３５８が設けられ、その突起部３５８が設けられていない第２の平面３５４側をユーザ５０の眼鏡２００のレンズ２０２Ｌに対面させることによって、ユーザ５０が眼鏡２００を装着した場合であっても、突起部３５８によって、眼鏡２００のレンズ２０２Ｌを傷つけるおそれや、プリズム３５０の配設が不安定となるおそれ、画像光Ｚ２を干渉するおそれなどを解消することができ、画像光のＺ２光路を充分に確保するとともに、画像光Ｚ２を導く突起部３５８を設けたプリズム３５０を好適に配設させることができる。

また、出射装置３００を眼鏡２００の蔓２０４Ｌの外側方に対面させるとともに、プリズム３５０を眼鏡２００のレンズの２０２Ｌ前方に対面させて眼鏡２００に脱着可能であるため、出射装置３００及びプリズム３５０が眼鏡２００のレンズ２０２Ｌや蔓２０４Ｌを覆うように安定して配設することができる。また、容易に脱着可能であり、簡便である。

［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１００，３００、プリズム１５０，３５０をユーザ５０の斜め側方に装着させ、出射装置１００，３００によってユーザ５０の側方から画像光がプリズム１５０，３５０に向かって出射させたが、これに限らず、例えば、プリズム３５０がユーザ５０の眼鏡２００の外側２１２に対面させて配設された場合には、突起部３５８が前方に向かって配設されるため、図６に示すように、出射装置１００，３００、プリズム１５０，３５０を斜めにすることなく、水平向きに側方に装着させてもよい。また、例えば、出射装置１００，３００をユーザ５０の上方に装着させ、出射装置１００，３００によってユーザ５０の上方から画像光がプリズム１５０，３５０に向かって出射させてもよい。

更にまた、上述した実施形態においては、網膜走査型ディスプレイ１，９９を眼鏡２００に直接装着させたが、眼鏡２００を装着したユーザ５０が網膜走査型ディスプレイ１，９９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。また、例えば、網膜走査型ディスプレイ１，９９をユーザ５０に対してスライドしないように構成しても問題ない。

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。

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１５０，３５０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１，９９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。

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。

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。 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。 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。 本実施形態における網膜走査型ディスプレイにおける画像の表示領域を示す説明図である。 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。 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。

符号の説明

１，９９ 網膜走査型ディスプレイ
５０ ユーザ
１００，３００ 出射装置
１５０，３５０ プリズム
１５２，３５２ 第１の平面
１５４，３５４ 第２の平面
１５６，３５６ 第３の平面
１５８，３５８ 突起部
１６０，３６０ 画像光入射面
１６２，３６２ ハーフミラー
２００ 眼鏡
Ｚ１ 外光
Ｚ２ 画像光

Claims (16)

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、
   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、
   前記第１の平面側、前記第２の平面側のいずれか一方に形成され、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、
   前記プリズムは、前記突起部が設けられていない前記第１の平面側、前記第２の平面側のいずれか他方をユーザの眼鏡のレンズに対面させて配設されたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記第１の平面と前記第２の平面とは平行であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記出射装置は、ユーザの側方から画像光を出射することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記出射装置は、前記突起部が設けられた平面側から前記突起部が設けられていない平面側に向かって画像光を出射する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。
5. 前記出射装置から出射された画像光がユーザの眼に向かって前記プリズムからその外部に導かれる箇所が、ユーザの視線方向に対して垂直な面として形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像表示装置。
6. 前記プリズムは、
   ユーザに対して斜め方向に設けられたハーフミラーと、
   前記突起部と前記ハーフミラーの端部との間に設けられ、ユーザの視線方向に対して垂直な第３の平面と、を有している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。
7. 前記第３の平面は、前記突起部がユーザの視角に入らない位置に配設される長さであることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
8. 前記プリズムは、当該プリズムがユーザの眼鏡の外側に対面させて配設された場合には、前記突起部が前方に向かって配設されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像表示装置。
9. 前記出射装置を眼鏡の蔓の外側方に対面させるとともに、前記プリズムを眼鏡のレンズの前方に対面させて眼鏡に脱着可能であることを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
10. 前記出射装置及び前記プリズムをユーザの前後方向にスライド可能なスライド機構を備えたことを特徴とする請求項８又は９に記載の画像表示装置。
11. 前記突起部は、前記出射装置から出射される画像光の少なくとも一部が、１回の全反射でユーザの眼に対して出射可能であり、かつ、ユーザの視角を確保可能な形状であることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の画像表示装置。
12. 前記プリズムは、当該プリズムがユーザの眼鏡の内側に対面させて配設された場合には、前記突起部が後方に向かって配設されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像表示装置。
13. 前記プリズムは、前記出射装置から出射される画像光が前記眼鏡の蔓に干渉しない態様で配設されることを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
14. 前記プリズムは、ユーザに対して外側に向かって上向き又は下向きに所定の角度で配設されることを特徴とする請求項１３に記載の画像表示装置。
15. 前記プリズムが配設される角度に応じて画像を回転させて表示することを特徴とする請求項１４に記載の画像表示装置。
16. 請求項１から１５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に画像を投影し、画像を表示することを特徴とする網膜走査型画像表示装置。
    
    

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