圖像顯示裝置以及圖像顯示裝置的顯示控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供在透視型的頭戴式圖像顯示裝置中，與以往相比能夠使使用的便利性提高的圖像顯示裝置以及圖像顯示裝置的顯示控制方法。圖像顯示裝置（1）具備：圖像形成部（4），其形成虛像作為觀察者能夠視覺確認(rèn)的圖像；檢測部（35），其檢測使用時(shí)的觀察者的頭部的動(dòng)作；以及控制部（33），其基于檢測部（35）檢測到的動(dòng)作來控制圖像形成部（4），控制部（33）在檢測部（35）檢測到的動(dòng)作大于規(guī)定量時(shí)，變更虛像的顯示位置。
【專利說明】圖像顯示裝置以及圖像顯示裝置的顯示控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像顯示裝置以及圖像顯示裝置的顯示控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已實(shí)際使用安裝在觀察者的頭部來使用，將觀察者視覺確認(rèn)的圖像作為虛像顯示的頭戴式顯示器(HMD:Head Mount Display)(例如，參照專利文獻(xiàn)I )。
[0003]作為這樣的頭戴式顯示器，已知有觀察者能夠重疊外界像和虛像來視覺確認(rèn)的、所謂的透視型的頭戴式顯示器。
[0004]在這樣的透視型的頭戴式顯示器中，若欲在虛像的鑒賞中注視外界的規(guī)定的物體，則即使改變面部的朝向，虛像的顯示位置也一直為視線的正前方，使用的便利性差。
[0005]因此，如專利文獻(xiàn)I所述，考慮檢測HMD主體的動(dòng)作，并使虛像的顯示位置向與該檢測到的HMD主體的動(dòng)作相反的方向移動(dòng)。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開平8-19004號公報(bào)
[0007]然而，在專利文獻(xiàn)I所述的頭戴式顯示器中，因?yàn)槭固撓竦娘@示位置以虛像的顯示位置相對于外界像的規(guī)定位置固定的方式移動(dòng)，所以若HMD主體動(dòng)作，則虛像的顯示位置總是與HMD主體的動(dòng)作對應(yīng)地移動(dòng)。
[0008]因此，即使在觀察者繼續(xù)著虛像的鑒賞而改變了面部的朝向的情況下，虛像的顯示位置也偏離視線的正前方。因此，對于觀察者來說，有時(shí)反而成為使用的便利性差的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供在透視型的頭戴式圖像顯示裝置中，與以往相比，能夠使使用的便利性提高的圖像顯示裝置以及圖像顯示裝置的顯示控制方法。
[0010]這樣的目的通過下述的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。
[0011]本發(fā)明的圖像顯示裝置的特征在于，其為安裝在觀察者的頭部來使用的圖像顯示裝置7具備:
[0012]圖像形成部，其形成虛像作為上述觀察者能夠視覺確認(rèn)的圖像；
[0013]檢測部，其檢測上述使用時(shí)上述觀察者的上述頭部的動(dòng)作；以及
[0014]控制部，其基于上述檢測部檢測到的動(dòng)作來控制上述圖像形成部，
[0015]上述控制部在上述檢測部檢測到的動(dòng)作大于規(guī)定量時(shí)，變更上述虛像的顯示位置。
[0016]根據(jù)這樣的圖像顯示裝置，在使虛像與外界像重疊地使觀察者視覺確認(rèn)的圖像顯示裝置中，能夠在需要時(shí)，變更虛像的顯示位置來提高外界像的可見性，在其他時(shí)間，防止虛像的顯示位置變更，使觀察者的使用的便利性優(yōu)異。
[0017]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述檢測部檢測上述頭部的繞規(guī)定軸的角速度作為上述頭部的動(dòng)作。[0018]由此，檢測部能夠檢測觀察者的頭部的朝向的變化。因此，控制部能夠基于觀察者的頭部的朝向的變化從第I狀態(tài)向第2狀態(tài)切換。
[0019]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述檢測部分別檢測上述頭部的繞相互交叉的方向的三個(gè)軸的角速度，
[0020]上述控制部在繞上述三個(gè)軸的角速度的總和在規(guī)定值以上時(shí)，判斷為上述檢測部檢測到的動(dòng)作大于上述規(guī)定量。
[0021]由此，能夠更可靠地進(jìn)行觀察者的頭部的動(dòng)作是否大于規(guī)定量的判斷。
[0022]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選在將上述規(guī)定值設(shè)為《Jrad/sec]，將能夠顯示上述虛像的區(qū)域的視場角設(shè)為QJrad]時(shí)，
[0023]滿足ω。> Θ Q / 0.5 的關(guān)系。
[0024]由此，能夠使觀察者的使用的便利性優(yōu)異。
[0025]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述控制部能夠切換包括在基準(zhǔn)位置顯示上述虛像的第I狀態(tài)、和在與上述基準(zhǔn)位置不同的位置顯示上述虛像的第2狀態(tài)的多個(gè)狀態(tài)，判斷上述檢測部檢測到的動(dòng)作是否大于上述規(guī)定量，并在判斷為上述檢測部檢測到的動(dòng)作大于上述規(guī)定量時(shí)，從上述第I狀態(tài)向上述第2狀態(tài)切換。
[0026]由此，通過在需要時(shí)成為第2狀態(tài)，能夠變更虛像的顯示位置，提高外界像的可見性。另外，通過在其他時(shí)間成為第I狀態(tài)，能夠防止虛像的顯示位置變更。
[0027]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述控制部在從上述第I狀態(tài)向上述第2狀態(tài)切換后，經(jīng)過規(guī)定時(shí)間之后，以上述虛像的顯示位置向上述基準(zhǔn)位置漸近的方式從上述第2狀態(tài)向上述第I狀態(tài)切換。
[0028]由此，能夠降低在虛像的顯示位置從第2狀態(tài)向第I狀態(tài)變化時(shí)，觀察者感覺到的不適感。
[0029]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述控制部在從上述第2狀態(tài)向上述第I狀態(tài)的切換中，上述虛像的顯示位置向上述基準(zhǔn)位置漸近時(shí)的移動(dòng)速度與上述檢測部檢測到大于上述規(guī)定量的動(dòng)作時(shí)的上述檢測部檢測到的動(dòng)作成比例。
[0030]由此，能夠有效地降低虛像的顯示位置在從第2狀態(tài)向第I狀態(tài)變化時(shí)，觀察者感覺到的不適感。
[0031]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述規(guī)定時(shí)間在0.5秒以上。
[0032]已知人類能夠通過視覺識別物體的時(shí)間一般最短為0.5秒左右。因此，如果經(jīng)過這樣的時(shí)間以上的時(shí)間長度成為第2狀態(tài)，則在第2狀態(tài)中，觀察者能夠可靠地視覺確認(rèn)外界像。因此，能夠使第2狀態(tài)中的外界像的可見性優(yōu)異。
[0033]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述規(guī)定時(shí)間能夠調(diào)整。
[0034]由此，能夠使觀察者的使用的便利性更優(yōu)異。
[0035]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述控制部以上述虛像的顯示位置階段性地向上述基準(zhǔn)位置漸近的方式進(jìn)行從上述第2狀態(tài)向上述第I狀態(tài)的切換。
[0036]由此，能夠提高從第2狀態(tài)向第I狀態(tài)切換的期間的外界像的可見性。
[0037]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述控制部在上述第2狀態(tài)中，在與上述檢測部檢測到的動(dòng)作成相反方向的位置顯示上述虛像。
[0038]由此，在第2狀態(tài)中，能夠進(jìn)行虛像與外界像一體化那樣的顯示。[0039]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述控制部基于上述檢測部檢測到的動(dòng)作，求出上述觀察者的頭部的從上述第I狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)角，在上述第2狀態(tài)中，上述旋轉(zhuǎn)角在規(guī)定角度以上時(shí)，將上述虛像的顯示位置固定在能夠顯示上述虛像的區(qū)域的端部。
[0040]由此，在第2狀態(tài)中，能夠使虛像的視覺確認(rèn)成為可能，并且使外界像的可見性優(yōu)
巳
[0041]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述控制部相對于上述第I狀態(tài)的上述虛像的大小以規(guī)定的壓縮比縮小上述第2狀態(tài)的上述虛像的大小。
[0042]由此，在第2狀態(tài)中，能夠使虛像的視覺確認(rèn)成為可能，并且使外界像的可見性更優(yōu)異。
[0043]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述壓縮比能夠變更。
[0044]由此，能夠使觀察者的使用的便利性更優(yōu)異。
[0045]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述控制部與上述旋轉(zhuǎn)角成比例地變更上述壓縮比。
[0046]由此，能夠使觀察者的使用的便利性特別優(yōu)異。
[0047]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，在將能夠顯示上述虛像的區(qū)域的視場角設(shè)為Θ Jrad]，將上述觀察者的頭部的上述旋轉(zhuǎn)角設(shè)為92時(shí)，優(yōu)選上述壓縮比大于θ2 / θ0Ο
[0048]由此，在第2狀態(tài)中，能夠使虛像的視覺確認(rèn)成為可能，并且使外界像的可見性特別優(yōu)異。
[0049]在本發(fā)明的圖像顯示裝置中，優(yōu)選上述圖像形成部具有光掃描儀，該光掃描儀使具備具有光反射性的光反射部的可動(dòng)部分別繞相互垂直的兩個(gè)軸擺動(dòng)。
[0050]由此，能夠?qū)崿F(xiàn)圖像形成部的小型化以及輕型化。其結(jié)果，能夠使觀察者的使用的便利性更優(yōu)異。
[0051]本發(fā)明的圖像顯示裝置的特征在于，具備:
[0052]圖像形成部，其形成虛像作為觀察者能夠視覺確認(rèn)的圖像；
[0053]檢測部，其檢測上述觀察者的頭部的動(dòng)作；以及
[0054]控制部，其基于上述檢測部檢測到的動(dòng)作來控制上述圖像形成部，
[0055]上述控制部在上述檢測部檢測到的動(dòng)作大于規(guī)定量時(shí)，變更上述虛像的顯示位置。
[0056]根據(jù)這樣的圖像顯示裝置，在使虛像與外界像重疊地使觀察者視覺確認(rèn)的圖像顯示裝置中，能夠在需要時(shí)，變更虛像的顯示位置提高外界像的可見性，在其他時(shí)間，防止虛像的顯示位置變更，并使觀察者的使用的便利性優(yōu)異。
[0057]本發(fā)明的圖像顯示裝置的特征在于，其為安裝在觀察者的頭部來使用的圖像顯示裝置7具備:
[0058]圖像形成部，其形成虛像作為上述觀察者能夠視覺確認(rèn)的圖像；
[0059]檢測部，其檢測上述圖像顯示裝置的動(dòng)作；以及
[0060]控制部，其基于上述檢測部檢測到的動(dòng)作來控制上述圖像形成部，
[0061]上述控制部在上述檢測部檢測到的動(dòng)作大于規(guī)定量時(shí)，變更上述虛像的顯示位置。
[0062]根據(jù)這樣的圖像顯示裝置，在使虛像與外界像重疊地使觀察者視覺確認(rèn)的圖像顯示裝置中，能夠在需要時(shí)，變更虛像的顯示位置來提高外界像的可見性，在其他時(shí)間，防止虛像的顯示位置變更，并使觀察者的使用的便利性優(yōu)異。
[0063]本發(fā)明的圖像顯示裝置的顯示控制方法的特征在于，具有:
[0064]第I圖像形成工序，在基準(zhǔn)位置形成虛像作為觀察者能夠視覺確認(rèn)的圖像；
[0065]判斷工序，檢測上述觀察者的頭部的動(dòng)作，并判斷該檢測到的動(dòng)作是否大于規(guī)定量；以及
[0066]第2圖像形成工序，在上述判斷工序中判斷為大于上述規(guī)定量時(shí)，將上述虛像的顯示位置從上述基準(zhǔn)位置變更而形成上述虛像。
[0067]根據(jù)這樣的圖像顯示裝置的顯示控制方法，在使虛像與外界像重疊地使觀察者視覺確認(rèn)的圖像顯示裝置的顯示控制方法中，能夠在需要時(shí)，變更虛像的顯示位置來提高外界像的可見性，在其他時(shí)間，防止虛像的顯示位置變更，并使觀察者的使用的便利性優(yōu)異。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0068]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的圖像顯示裝置(頭戴式顯示器)的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0069]圖2是圖1所示的圖像顯示裝置的控制單元的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0070]圖3是表不圖2所不的驅(qū)動(dòng)信號生成部的驅(qū)動(dòng)信號的一個(gè)例子的圖。
[0071]圖4是表示圖1所示的圖像顯示裝置的圖像形成部的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0072]圖5是圖4所示的圖像形成部的光掃描儀的俯視圖。
[0073]圖6是圖5所示的光掃描儀的剖視圖(沿X軸的剖視圖)。
[0074]圖7是用于說明觀察者的頭部的動(dòng)作的圖。
[0075]圖8是用于說明圖1所示的圖像顯示裝置的作用(虛像的顯示位置的變化)的圖。
[0076]圖9是用于說明圖7所示的觀察者的頭部的動(dòng)作和虛像的顯示位置的關(guān)系的圖。
[0077]圖10是用于說明能夠顯示虛像的區(qū)域的視場角的圖。
[0078]圖11是用于說明圖1所示的圖像顯示裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0079]圖12是用于說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的圖像顯示裝置的作用(虛像的顯示位置以及大小的變化)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0080]以下，參照附圖，對本發(fā)明的圖像顯示裝置以及圖像顯示裝置的顯示控制方法的優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0081]第I實(shí)施方式
[0082]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的圖像顯示裝置(頭戴式顯示器)的概略結(jié)構(gòu)的圖，圖2是圖1所示的圖像顯示裝置的控制單元的概略結(jié)構(gòu)圖，圖3是表示圖2所示的驅(qū)動(dòng)信號生成部的驅(qū)動(dòng)信號的一個(gè)例子的圖。另外，圖4是表示圖1所示的圖像顯示裝置的圖像形成部的概略結(jié)構(gòu)的示意圖，圖5是圖4所示的圖像形成部的光掃描儀的俯視圖，圖6是圖5所示的光掃描儀的剖視圖(沿X軸的剖視圖)。另外，圖7是用于說明觀察者的頭部的動(dòng)作的圖，圖8是用于說明圖1所示的圖像顯示裝置的作用(虛像的顯示位置的變化)的圖，圖9是用于說明圖7 (a)所示的觀察者的頭部的動(dòng)作和虛像的顯示位置的關(guān)系的圖，圖10是用于說明能夠顯示虛像的區(qū)域的視場角的圖，圖11是用于說明圖1所示的圖像顯示裝置的動(dòng)作的流程圖。
[0083]此外，在圖1、圖7以及圖9中，為了便于說明，作為相互垂直的三個(gè)軸，圖示X軸、Y軸以及Z軸，并將其圖示的箭頭的前端側(cè)設(shè)為“+側(cè)”、將基端側(cè)設(shè)為“一側(cè)”。另外，將與X軸平行的方向稱為“X軸方向”、將與Y軸平行的方向稱為“Y軸方向”、將與Z軸平行的方向稱為“Z軸方向”。
[0084]此處，X軸、Y軸以及Z軸是在將后述的圖像顯示裝置I安裝在觀察者的頭部H時(shí)，在某基準(zhǔn)時(shí)，以X軸方向成為頭部H的上下方向、Y軸方向成為頭部H的左右方向、Z軸方向成為頭部H的前后方向的方式設(shè)定。另外，X軸、Y軸以及Z軸是在將后述的圖像顯示裝置I安裝在觀察者的頭部H時(shí)，在某基準(zhǔn)時(shí)，X軸方向成為虛像的顯示面(畫面)的縱向(垂直掃描方向)、Y軸方向成為虛像的顯示面的橫向(水平掃描方向)、Z軸方向成為與虛像的顯示面垂直的方向的方式設(shè)定。
[0085]如圖1所示，本實(shí)施方式的圖像顯示裝置I是具有如眼鏡一樣的外觀的頭戴式顯示器(頭戴式圖像顯示裝置)，安裝在觀察者的頭部H來使用，能夠使觀察者將虛像上的圖像在與外界像重疊的狀態(tài)下視覺確認(rèn)。
[0086]該圖像顯示裝置I具備框架2、支承于框架2的控制單元3以及圖像形成部4。
[0087]在這樣的圖像顯示裝置I中，圖像形成部4基于來自控制單元3的信號工作，圖像形成部4通過使光朝向觀察者的右側(cè)的眼睛EY 二維掃描，從而形成觀察者能夠視覺確認(rèn)的虛像。
[0088]此外，在本實(shí)施方式中，以僅將圖像形成部4設(shè)置在框架2的右側(cè)，并僅形成右眼用的虛像的情況為例進(jìn)行說明，但通過在框架2的左側(cè)設(shè)置與圖像形成部4相同的構(gòu)成的圖像形成部，從而可以與右眼用的虛像一起形成左眼用的虛像，也可以僅形成左眼用的虛像。
[0089]以下，依次對圖像顯示裝置I的各部進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0090]框架
[0091]如圖1所示，框架2呈眼鏡框一樣的形狀，具有支承控制單元3以及圖像形成部4的功能。
[0092]另外，如圖1所示，框架2包括支承圖像形成部4以及鼻托部21的前框部22、與前框部22連接并與使用者的耳朵抵接的一對腳絲部(鏡腿部)23、以及作為各腳絲部23的與前框部22相反的端部的耳托部24。
[0093]鼻托部21在使用時(shí)與觀察者的鼻子NS抵接，相對于觀察者的頭部支承圖像顯示裝置I。前框部22包含有鏡圈部25、鼻梁部26。
[0094]該鼻托部21構(gòu)成為能夠調(diào)整使用時(shí)的相對于觀察者的框架2的位置。
[0095]此外，框架2的形狀只要是能夠在觀察者的頭部H安裝的形狀，則并不限定于圖示的形狀。
[0096]控制單元
[0097]如圖1所示，控制單元3安裝于上述的框架2的一方(在本實(shí)施方式中為右側(cè))的耳托部24。
[0098]S卩，控制單元3在使用時(shí)相對于觀察者的耳朵EA，配置于與眼睛EY相反的一側(cè)。由此，能夠使圖像顯示裝置I的重量平衡性優(yōu)異。
[0099]該控制單元3具有生成被后述的圖像形成部4的光掃描部42掃描的信號光的功能、和生成驅(qū)動(dòng)光掃描部42的驅(qū)動(dòng)信號的功能。
[0100]如圖2所示，這樣的控制單元3具備信號光生成部31、驅(qū)動(dòng)信號生成部32、控制部33、透鏡34、檢測部35、以及調(diào)整部36。
[0101]信號光生成部31是生成被后述的圖像形成部4的光掃描部42 (光掃描儀)掃描(光掃描)的信號光的功能部。
[0102]該信號光生成部31具有波長不同的多個(gè)光源311R、311G、311B、多個(gè)驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B以及光合成部(合成部)313。
[0103]光源311R (R光源)是射出紅色光的部件，光源311G (G光源)是射出綠色光的部件，光源311B是射出藍(lán)色光的部件。通過使用這樣的三種顏色的光，能夠顯示全彩色圖像。
[0104]這樣的光源311R、311G、311B并未被分別特別限定，但例如能夠使用激光二極管、LED。
[0105]這樣的光源311R、311G、311B分別與驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B電連接。
[0106]驅(qū)動(dòng)電路312R具有驅(qū)動(dòng)上述的光源31 IR的功能，驅(qū)動(dòng)電路312G具有驅(qū)動(dòng)上述的光源311G的功能，驅(qū)動(dòng)電路312B具有驅(qū)動(dòng)上述的光源311B的功能。
[0107]從被這樣的驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B驅(qū)動(dòng)的光源311R、311G、311B射出的三種(三種顏色)光射入光合成部313。
[0108]光合成部313是合成來自多個(gè)光源311R、311G、311B的光的功能部。由此，能夠減少用于向圖像形成部4傳輸在信號光生成部31生成的信號光的光纖的數(shù)量。因此，在本實(shí)施方式中，能夠經(jīng)由沿框架2的腳絲部設(shè)置的一根光纖7從控制單元3向畫像形成部4傳輸信號光。
[0109]在本實(shí)施方式中，光合成部313具有兩個(gè)分色鏡313a、313b。
[0110]分色鏡313a具有使紅色光透過并且反射綠色光的功能。另外，分色鏡313b具有使紅色光以及綠色光透過并且反射藍(lán)色光的功能。
[0111]通過使用這樣的分色鏡313a、313b，合成來自光源311R、311G、311B的紅色光、綠色光以及藍(lán)色光三種顏色的光從而形成信號光。
[0112]在本實(shí)施方式中，以來自光源311R、311G、311B的紅色光、綠色光以及藍(lán)色光的光路長彼此相等的方式配置光源311R、311G、311B。
[0113]此外，光合成部313并不限定于上述那樣的使用了分色鏡的構(gòu)成，例如，也可以由光波導(dǎo)、光纖等構(gòu)成。
[0114]利用這樣的信號光生成部31生成的信號光經(jīng)由透鏡34輸入至光纖7。然后，這樣的信號光經(jīng)由光纖7被傳輸至后述的圖像形成部4的光掃描部42。
[0115]像這樣通過使用將由信號光生成部31生成的信號光導(dǎo)向光掃描部42的光纖7，信號光生成部31的設(shè)置位置的自由度增加。
[0116]此處，透鏡34是為了將利用信號光生成部31生成的信號光輸入至光纖7而進(jìn)行聚光的部件。此外，透鏡34根據(jù)需要設(shè)置即可，能夠省略。另外，例如，通過代替透鏡34，而在各光源31 IR、311G、31IB和光合成部313之間設(shè)置透鏡，也能夠?qū)⑿盘柟廨斎氲焦饫w7。
[0117]驅(qū)動(dòng)信號生成部32是生成驅(qū)動(dòng)后述的圖像形成部4的光掃描部42 (光掃描儀)的驅(qū)動(dòng)信號的功能部。
[0118]該驅(qū)動(dòng)信號生成部32具有驅(qū)動(dòng)電路321 (第I驅(qū)動(dòng)電路)，其生成在光掃描部42的第I方向上的掃描(水平掃描)所使用的第I驅(qū)動(dòng)信號；以及驅(qū)動(dòng)電路322 (第2驅(qū)動(dòng)電路)，其生成在光掃描部42的與第I方向垂直的第2方向上的掃描(垂直掃描)所使用的第2驅(qū)動(dòng)信號。
[0119]例如，驅(qū)動(dòng)電路321是產(chǎn)生如圖3 Ca)所示，以周期Tl周期性變化的第I驅(qū)動(dòng)信號Vl (水平掃描用電壓)的部件，驅(qū)動(dòng)電路322是產(chǎn)生如圖3 (b)所示，以與周期Tl不同的周期T2周期性變化的第2驅(qū)動(dòng)信號V2 (垂直掃描用電壓)的部件。
[0120]此外，后面詳述第I驅(qū)動(dòng)信號以及第2驅(qū)動(dòng)信號。
[0121]這樣的驅(qū)動(dòng)信號生成部32經(jīng)由未圖示的信號線，與后述的圖像形成部4的光掃描部42電連接。由此，在驅(qū)動(dòng)信號生成部32生成的驅(qū)動(dòng)信號(第I驅(qū)動(dòng)信號以及第2驅(qū)動(dòng)信號)輸入至后述的圖像形成部4的光掃描部42。
[0122]上述那樣的信號光生成部31的驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B以及驅(qū)動(dòng)信號生成部32的驅(qū)動(dòng)電路321、322與控制部33電連接。
[0123]控制部33具有基于視頻信號(圖像信號)，控制信號光生成部31的驅(qū)動(dòng)電路312R、312G、312B以及驅(qū)動(dòng)信號生成部32的驅(qū)動(dòng)電路321、322的驅(qū)動(dòng)的功能。即，控制部33具有控制圖像形成部4的驅(qū)動(dòng)的功能。
[0124]由此，信號光生成部31生成根據(jù)圖像信息被調(diào)制的信號光，并且驅(qū)動(dòng)信號生成部32生成與圖像信息對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號。
[0125]另外，控制部33構(gòu)成為能夠基于檢測部35的檢測結(jié)果，控制圖像形成部4的驅(qū)動(dòng)。特別是，控制部33在圖像顯示裝置I的動(dòng)作(更具體而言，觀察者的頭部H的動(dòng)作)大于規(guī)定量時(shí)，變更虛像的顯示位置。
[0126]檢測部35具有檢測使用時(shí)的觀察者的頭部H的動(dòng)作的功能。此外，與圖像顯示裝置I的作用的說明一起后面詳述檢測部35的構(gòu)成以及虛像的顯示位置的變更。
[0127]另外，調(diào)整部36與控制部33電連接，控制部33構(gòu)成為能夠基于調(diào)整部36的操作，調(diào)整變更各種設(shè)定。
[0128]調(diào)整部36例如具有觀察者能夠操作的觸摸面板、按鈕、開關(guān)等操作部，并具有變更控制單元3的設(shè)定條件的功能。例如，調(diào)整部36預(yù)先設(shè)定有多個(gè)設(shè)定條件，通過操作部的操作，從多個(gè)設(shè)定條件選擇設(shè)定任意一個(gè)設(shè)定條件。
[0129]圖像形成部
[0130]如圖1所示，圖像形成部4安裝于上述的框架2的一側(cè)(在本實(shí)施方式中為右側(cè))的部分。
[0131]S卩，圖像形成部4以使用時(shí)位于觀察者的一方(右側(cè))眼睛EY的前方的方式配置。
[0132]圖像形成部4具有形成虛像作為觀察者能夠視覺確認(rèn)的圖像的功能(射出在眼睛EY的視網(wǎng)膜成像的圖像光(掃描光)的功能)。
[0133]如圖4所示，該圖像形成部4具備光掃描部42、透鏡43 (耦合透鏡)、以及反射部44。
[0134]光掃描部42是使來自信號光生成部31的信號光二維掃描的光掃描儀。利用該光掃描部42使信號光掃描從而形成掃描光。[0135]如圖5所示，該光掃描部42具備可動(dòng)反射鏡部11、一對軸部12a、12b(第I軸部)、框體部13、兩對軸部14a、14b、14c、14d (第2軸部)、支承部15、永磁鐵16以及線圈17。換言之，光掃描部42具有所謂的萬向架結(jié)構(gòu)。
[0136]此處，可動(dòng)反射鏡部11以及一對軸部12a、12b構(gòu)成繞Yl軸(第I軸)擺動(dòng)(往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng))的第I振動(dòng)系統(tǒng)。另外，可動(dòng)反射鏡部11、一對軸部12a、12b、框體部13、兩對軸部14a、14b、14c、14d以及永磁鐵16構(gòu)成繞Xl軸(第2軸)擺動(dòng)(往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng))的第2振動(dòng)系統(tǒng)。
[0137]另外，光掃描部42具有信號重疊部18 (參照圖6)，永磁鐵16、線圈17、信號重疊部18以及驅(qū)動(dòng)信號生成部32構(gòu)成驅(qū)動(dòng)上述的第I振動(dòng)系統(tǒng)以及第2振動(dòng)系統(tǒng)(即、使可動(dòng)反射鏡部11繞Xl軸以及Yl軸擺動(dòng))的驅(qū)動(dòng)部。
[0138]以下，依次對光掃描部42的各部進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0139]可動(dòng)反射鏡部11具有基部111 (可動(dòng)部)、和經(jīng)由隔離件112固定于基部111的光反射板113。
[0140]在光反射板113的上表面(一個(gè)面)設(shè)置有具有光反射性的光反射部114。
[0141]該光反射板113相對于軸部12a、12b在厚度方向分離,并且從厚度方向觀察時(shí)(以下，也稱為“俯視”)與軸部12a、12b重疊地設(shè)置。
[0142]因此，能夠縮短軸部12a和軸部12b之間的距離，并且使光反射板113的板面的面積變大。另外，因?yàn)槟軌蚩s短軸部12a和軸部12b之間的距離，所以能夠?qū)崿F(xiàn)框體部13的小型化。并且，因?yàn)槟軌驅(qū)崿F(xiàn)框體部13的小型化，所以能夠縮短軸部14a、14b和軸部14c、14d之間的距離。
[0143]由此，即使增大光反射板113的板面的面積，也能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描部42的小型化。換言之，能夠減小相對于光反射部114的面積的光掃描部42的大小。
[0144]另外，光反射板113以俯視時(shí)覆蓋軸部12a、12b整體的方式形成。換言之，軸部12a、12b在俯視時(shí),分別相對于光反射板113的外周位于內(nèi)側(cè)。由此，光反射板113的板面的面積變大，其結(jié)果，能夠增大光反射部114的面積。另外，能夠防止不需要的光在軸部12a、12b反射而成為雜散光。
[0145]另外，光反射板113在俯視時(shí)，以覆蓋框體部13整體的方式形成。換言之，框體部13在俯視時(shí),相對于光反射板113的外周位于內(nèi)側(cè)。由此，光反射板113的板面的面積變大，其結(jié)果，能夠增大光反射部114的面積。另外，能夠防止不需要的光在框體部13反射而成為雜散光。
[0146]并且，光反射板113在俯視時(shí)，以覆蓋軸部14a、14b、14c、14d整體的方式形成。換言之，軸部14a、14b、14c、14d在俯視時(shí),分別相對于光反射板113的外周位于內(nèi)側(cè)。由此，光反射板113的板面的面積變大，其結(jié)果，能夠增大光反射部114的面積。另外，能夠防止不需要的光在軸部14a、14b、14c、14d反射而成為雜散光。
[0147]在本實(shí)施方式中，光反射板113在俯視時(shí)，呈圓形。此外，光反射板113的俯視形狀并不局限于此，例如，也可以是橢圓形、四角形等多角形。
[0148]如圖6所示，這樣的光反射板113的下表面(另一個(gè)面)設(shè)置有硬質(zhì)層115。
[0149]硬質(zhì)層115由比光反射板113主體的構(gòu)成材料硬質(zhì)的材料構(gòu)成。由此，能夠提高光反射板113的剛性。因此，能夠防止或者抑制光反射板113的擺動(dòng)時(shí)的撓曲。另外，能夠使光反射板113的厚度變薄，并減小光反射板113的繞Xl軸以及Yl軸的擺動(dòng)時(shí)的慣性力矩。
[0150]作為這樣的硬質(zhì)層115的構(gòu)成材料，只要是比光反射板113主體的構(gòu)成材料硬質(zhì)的材料，則并不特別限定，例如能夠使用金剛石、氮化碳膜、水晶、藍(lán)寶石、鉭酸鋰、鈮酸鉀等，但特別優(yōu)選使用金剛石。
[0151]硬質(zhì)層115的厚度(平均)并未特別限定，但優(yōu)選為I?10 μ m左右，更優(yōu)選為I?5 μ m左右。
[0152]另外，硬質(zhì)層115既可以由單層構(gòu)成，也可以由多層的層疊體構(gòu)成。此外，硬質(zhì)層115根據(jù)需要來設(shè)置，也能夠省略。
[0153]對于這樣的硬質(zhì)層115的形成，例如能夠使用如等離子體CVD、熱CVD、激光CVD這樣的化學(xué)蒸鍍法(CVD)、真空蒸鍍、濺射、離子鍍等干式電鍍法、電鍍、浸鍍、化學(xué)鍍等濕式電鍍法、噴鍍、片狀部件的接合等。
[0154]另外，光反射板113的下表面經(jīng)由隔離件112固定于基部111。由此，能夠防止與軸部12a、12b、框體部13以及軸部14a、14b、14c、14d的接觸，并且使光反射板113繞Yl軸擺動(dòng)。
[0155]另外，基部111在俯視時(shí)，分別相對于光反射板113的外周位于內(nèi)側(cè)。即，光反射板113的設(shè)置有光反射部114的面(板面)的面積大于基部111的固定有隔離件112的面的面積。另外，如果基部111能夠經(jīng)由隔離件112支承光反射板113，則優(yōu)選基部111的俯視時(shí)的面積盡可能的小。由此，能夠增大光反射板113的板面的面積，并且減小軸部12a與軸部12b之間的距離。
[0156]如圖5所示，框體部13呈框狀，以包圍上述的可動(dòng)反射鏡部11的基部111的方式設(shè)置。換言之，可動(dòng)反射鏡部11的基部111設(shè)置于呈框狀的框體部13的內(nèi)側(cè)。
[0157]而且，框體部13經(jīng)由軸部14a、14b、14c、14d被支承部15支承。另外，可動(dòng)反射鏡部11的基部111經(jīng)由軸部12a、12b被框體部13支承。
[0158]另外，框體部13沿Yl軸的方向上的長度比沿Xl軸的方向上的長度長。S卩，在將沿Yl軸的方向上的框體部13的長度設(shè)為a，將沿Xl軸的方向上的框體部13的長度設(shè)為b時(shí),滿足a > b的關(guān)系。由此，能夠確保軸部12a、12b所必需的長度，并且縮短沿Xl軸的方向上的光掃描部42的長度。
[0159]另外，框體部13在俯視時(shí)，呈沿由可動(dòng)反射鏡部11的基部111以及一對軸部12a、12b構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體的外形的形狀。由此，能夠允許由可動(dòng)反射鏡部11以及一對軸部12a、12b構(gòu)成的第I振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)，即、可動(dòng)反射鏡部11的繞Yl軸的擺動(dòng),并且實(shí)現(xiàn)框體部13的小型化。
[0160]此外，只要框體部13的形狀是包圍可動(dòng)反射鏡部11的基部111的框狀，則并不限定于圖示的形狀。
[0161]軸部12a、12b以及軸部14a、14b、14c、14d分別能夠彈性變形。
[0162]而且，軸部12a、12b連結(jié)可動(dòng)反射鏡部11和框體部13，以使可動(dòng)反射鏡部11能夠繞Yl軸(第I軸)轉(zhuǎn)動(dòng)(擺動(dòng))。另外，軸部14a、14b、14c、14d連結(jié)框體部13和支承部15，以使框體部13能夠繞與Yl軸垂直的Xl軸(第2軸)轉(zhuǎn)動(dòng)(擺動(dòng))。
[0163]軸部12a、12b經(jīng)由可動(dòng)反射鏡部11的基部111彼此對置地配置。另外，軸部12a、12b分別呈在沿Yl軸的方向上延伸的長條形狀。而且，各軸部12a、12b的一端部與基部111連接，另一端部與框體部13連接。另外，軸部12a、12b分別以中心軸與Yl軸一致的方式配置。
[0164]這樣的軸部12a、12b分別隨著可動(dòng)反射鏡部11的繞Yl軸的擺動(dòng)而扭轉(zhuǎn)變形。
[0165]軸部14a、14b以及軸部14c、14d經(jīng)由(夾著)框體部13彼此對置地配置。另外，軸部14a、14b、14c、14d分別呈在沿Xl軸的方向上延伸的長條形狀。而且，各軸部14a、14b、14c、14d的一端部與框體部13連接，另一端部與支承部15連接。另外，軸部14a、14b經(jīng)由Xl軸彼此對置地配置，同樣地，軸部14c、14d經(jīng)由Xl軸彼此對置地配置。
[0166]這樣的軸部14a、14b、14c、14d隨著框體部13的繞Xl軸的擺動(dòng)，而軸部14a、14b整體以及軸部14c、14d整體分別扭轉(zhuǎn)變形。
[0167]這樣，通過使可動(dòng)反射鏡部11能夠繞Yl軸擺動(dòng),并且使框體部13能夠繞Π軸擺動(dòng)，能夠使可動(dòng)反射鏡部11繞相互垂直的Xi軸以及Yi軸兩軸擺動(dòng)(往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng))。
[0168]另外，在這樣的軸部12a、12b中的至少一方的軸部以及軸部14a、14b、14c、14d中的至少一個(gè)軸部，分別設(shè)置有例如應(yīng)變傳感器這樣的角度檢測傳感器。該角度檢測傳感器能夠檢測光掃描部42的角度信息，更具體而言，能夠檢測光反射部114的繞Xl軸以及繞Yl軸的各自的擺動(dòng)角。該檢測結(jié)果經(jīng)由未圖示的線纜，輸入至控制部33。
[0169]此外，各軸部12a、12b以及軸部14a、14b、14c、14d的形狀并不限定于上述的形狀，例如，可以在途中的至少一個(gè)位置具有屈曲或者彎曲的部分、分支的部分。
[0170]上述的基部111、軸部12a、12b、框體部13、軸部14a、14b、14c、14d以及支承部15一體地形成。
[0171]在本實(shí)施方式中，基部111、軸部12a、12b、框體部13、軸部14a、14b、14c、14d以及支承部15通過對依次層疊了第ISi層(設(shè)備層)、SiO2層(埋氧層)、以及第2Si層(處理層)的SOI基板進(jìn)行蝕刻而形成。由此，能夠使第I振動(dòng)系統(tǒng)以及第2振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)特性優(yōu)異。另外，SOI基板通過蝕刻能夠進(jìn)行微細(xì)的加工，所以通過使用SOI基板來形成基部111、軸部12a、12b、框體部13、軸部14a、14b、14c、14d以及支承部15，能夠使它們的尺寸精度優(yōu)異，另外，能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描部42的小型化。
[0172]而且，基部111、軸部12a、12b以及軸部14a、14b、14c、14d分別由SOI基板的第ISi層構(gòu)成。由此，能夠使軸部12a、12b以及軸部14a、14b、14c、14d的彈性優(yōu)異。另外，能夠防止在基部111繞Yl軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與框體部13接觸。
[0173]另外，框體部13以及支承部15分別由層疊體構(gòu)成，該層疊體由SOI基板的第ISi層、SiO2層以及第2Si層構(gòu)成。由此，能夠使框體部13以及支承部15的剛性優(yōu)異。另外，框體部13的SiO2層以及第2Si層不僅具有作為提高框體部13的剛性的加強(qiáng)筋的功能，還具有防止可動(dòng)反射鏡部11與永磁鐵16接觸的功能。
[0174]另外，優(yōu)選在支承部15的上表面實(shí)施防止反射處理。由此，能夠防止照射到支承部15的不需要的光成為雜散光。
[0175]作為這樣的防止反射處理，并未特別限定，但例如列舉有防反射膜(電介質(zhì)多層膜)的形成、粗面化處理、黑色處理等。
[0176]此外，上述的基部111、軸部12a、12b以及軸部14a、14b、14c、14d的構(gòu)成材料以及形成方法是一個(gè)例子，本發(fā)明并不局限于此。
[0177]另外，在本實(shí)施方式中，隔離件112以及光反射板113也通過對SOI基板進(jìn)行蝕刻來形成。而且，隔離件112由層疊體構(gòu)成，該層疊體由SOI基板的SiO2層以及第2Si層構(gòu)成。另外，光反射板113由SOI基板的第ISi層構(gòu)成。
[0178]這樣，通過使用SOI基板來形成隔離件112以及光反射板113，能夠簡單且高精度地制造相互接合的隔離件112以及光反射板113。
[0179]這樣的隔離件112通過例如粘合劑、焊料等接合材料(未圖示)與基部111接合。
[0180]在上述的框體部13的下表面(與光反射板113相反的一側(cè)的面)接合有永磁鐵16。
[0181]作為永磁鐵16和框體部13的接合方法并不特別限定，但例如能夠使用使用了粘合劑的接合方法。
[0182]永磁鐵16在俯視時(shí)，在相對于Xl軸以及Yl軸傾斜的方向上被磁化。
[0183]在本實(shí)施方式中，永磁鐵16呈在相對于Xl軸以及Yl軸傾斜的方向上延伸的長條形狀(棒狀)。而且，永磁鐵16在其長邊方向上被磁化。S卩，永磁鐵16以一端部為S極,另一端部為N極的方式被磁化。
[0184]另外，永磁鐵16在俯視時(shí)，設(shè)置為以Xl軸和Yl軸的交點(diǎn)為中心對稱。
[0185]此外，在本實(shí)施方式中，以在框體部13設(shè)置一個(gè)永磁鐵的情況為例子進(jìn)行說明，但并不局限于此，例如，可以在框體部13設(shè)置兩個(gè)永磁鐵。該情況下，例如，使呈長條狀的兩個(gè)永磁鐵以在俯視時(shí)經(jīng)由基部111彼此對置，并且彼此平行的方式設(shè)置在框體部13即可。
[0186]相對于Xl軸的永磁鐵16的磁化的方向(延伸方向)的傾斜角Θ并不特別限定，但優(yōu)選為30°以上60°以下，更優(yōu)選為45°以上60°以下，更進(jìn)一步優(yōu)選為45°。通過這樣設(shè)置永磁鐵16，從而能夠順利且可靠地使可動(dòng)反射鏡部11繞Xl軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0187]作為這樣的永磁鐵16，例如能夠優(yōu)選使用釹磁鐵、鐵氧體磁鐵、釤鈷磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵，粘結(jié)磁鐵等。這樣的永磁鐵16是磁化了硬磁性體的部件，例如，通過將磁化前的硬磁性體設(shè)置在框體部13之后磁化而形成。這是因?yàn)槿粲麑⒁呀?jīng)完成磁化的永磁鐵16設(shè)置在框體部13，則由于外部或者其他部件的磁場的影響，存在不能將永磁鐵16設(shè)置在所希望的位置的情況。
[0188]在這樣的永磁鐵16的正下方設(shè)置有線圈17。S卩，以與框體部13的下表面對置的方式設(shè)置有線圈17。由此，能夠高效地使從線圈17產(chǎn)生的磁場作用于永磁鐵16。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描部42的省電力化以及小型化。
[0189]這樣的線圈17與信號重疊部18電連接(參照圖6)。
[0190]而且，通過信號重疊部18向線圈17施加電壓，從而從線圈17產(chǎn)生具有與Xl軸以及Yl軸垂直的磁通的磁場。
[0191]信號重疊部18具有重疊上述的第I驅(qū)動(dòng)信號Vl和第2驅(qū)動(dòng)信號V2的加法器(未圖示)，并將其重疊的電壓施加給線圈17。
[0192]此處，詳細(xì)說明第I驅(qū)動(dòng)信號Vl以及第2驅(qū)動(dòng)信號V2。
[0193]如上述，驅(qū)動(dòng)電路321產(chǎn)生如圖3 Ca)所示，以周期Tl周期性變化的第I驅(qū)動(dòng)信號Vl (水平掃描用電壓)。即，驅(qū)動(dòng)電路321產(chǎn)生第I頻率(I / Tl)的第I驅(qū)動(dòng)信號VI。
[0194]第I驅(qū)動(dòng)信號Vl呈正弦波那樣的波形。因此，光掃描部42能夠高效地使光主掃描。此外，第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的波形并不局限于此。
[0195]另外，如果第I頻率(I / Tl)是適合水平掃描的頻率，則并不特別限定，但優(yōu)選為10 ~40kHz O
[0196]在本實(shí)施方式中，第I頻率被設(shè)定為與由可動(dòng)反射鏡部11以及一對的軸部12a、12b構(gòu)成的第I振動(dòng)系統(tǒng)(扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng))的扭轉(zhuǎn)共振頻率(Π)相等。換句話說，第I振動(dòng)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)(制造)成其扭轉(zhuǎn)共振頻率Π為適合水平掃描的頻率。由此，能夠增大可動(dòng)反射鏡部11的繞Yl軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角。
[0197]另一方面，如上述，驅(qū)動(dòng)電路322產(chǎn)生如圖3(b)所示，以與周期Tl不同的周期T2周期性變化的第2驅(qū)動(dòng)信號V2 (垂直掃描用電壓)。即，驅(qū)動(dòng)電路322產(chǎn)生第2頻率(I /T2)的第2驅(qū)動(dòng)信號V2。
[0198]第2驅(qū)動(dòng)信號V2呈鋸齒波那樣的波形。因此，光掃描部42能夠高效地使光垂直掃描(副掃描)。此外，第2驅(qū)動(dòng)信號V2的波形并不限定于此。
[0199]如果第2頻率(I / T2)是與第I頻率(I / Tl)不同，并且適合垂直掃描的頻率，則并不特別限定，但優(yōu)選為30~80Hz (60Hz左右)。這樣，通過將第2驅(qū)動(dòng)信號V2的頻率設(shè)為60Hz左右，如上述那樣將第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的頻率設(shè)為10~40kHz，能夠以適合顯示器中的描繪的頻率，使可動(dòng)反射鏡部11繞相互垂直的兩軸(XI軸以及Yl軸)的各個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，只要能夠使可動(dòng)反射鏡部11繞Xl軸以及Yl軸的各個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則并不特別限定第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的頻率和第2驅(qū)動(dòng)信號V2的頻率的組合。
[0200]在本實(shí)施方式中，第2驅(qū)動(dòng)信號V2的頻率被調(diào)整為與由可動(dòng)反射鏡部11、一對軸部12a、12b、框體部13、兩對軸部14a、14b、14c、14d以及永磁鐵16構(gòu)成的第2振動(dòng)系統(tǒng)(扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng))的扭轉(zhuǎn)共振頻率(共振頻率)不同的頻率。
[0201]優(yōu)選這樣的第2驅(qū)動(dòng)信號V2的頻率(第2頻率)小于第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的頻率(第I頻率)。即，優(yōu)選周期T2比周期Tl長。由此，能夠更可靠且更順利地使可動(dòng)反射鏡部11繞Yl軸以第I頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，并繞Xl軸以第2頻率轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0202]另外，在將第I振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率設(shè)為Π[Ηζ]，將第2振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率設(shè)為f2[Hz]時(shí)，優(yōu)選Π和f2滿足f2 < Π的關(guān)系，更優(yōu)選滿足Π≥10f2的關(guān)系。由此，能夠更順利地使可動(dòng)反射鏡部11繞Yl軸以第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，并繞Xl軸以第2驅(qū)動(dòng)信號V2的頻率轉(zhuǎn)動(dòng)。與此相對，在fl ( f2的情況下，可能因第2頻率而引起第I振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)。
[0203]接下來，對光掃描部42的驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行說明。此外，在本實(shí)施方式中，如上述，第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的頻率設(shè)定為與第I振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率相等，第2驅(qū)動(dòng)信號V2的頻率設(shè)定為與第2振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率不同的值，并且小于第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的頻率(例如，第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的頻率設(shè)定為15kHz，第2驅(qū)動(dòng)信號V2的頻率設(shè)定為60Hz)。
[0204]例如，在信號重疊部18重疊如圖3 (a)所示那樣的第I驅(qū)動(dòng)信號Vl和如圖3 (b)所示那樣的第2驅(qū)動(dòng)信號V2，并將重疊的電壓施加給線圈17。
[0205]這樣一來，通過第I驅(qū)動(dòng)信號VI，交替切換使永磁鐵16的一端部(N極)吸引線圈17，并且使永磁鐵16的另一端部(S極)遠(yuǎn)離線圈17的磁場(將該磁場稱為“磁場Al”)、和使永磁鐵16的一端部(N極)遠(yuǎn)離線圈17，并且使永磁鐵16的另一端部(S極)吸引線圈17的磁場(將該磁場稱為“磁場A2”)。
[0206]此處，如上述，永磁鐵16以各個(gè)端部(磁極)位于被Yl軸分割的兩個(gè)區(qū)域的方式配置。即，在圖5的俯視時(shí),夾著Yl軸,永磁鐵16的N極位于一側(cè),永磁鐵16的S極位于另一側(cè)。因此，通過交替切換磁場Al和磁場A2，框體部13被激發(fā)具有繞Yl軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)成分的振動(dòng)，隨著該振動(dòng)，使軸部12a、12b扭曲變形，并且可動(dòng)反射鏡部11以第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的頻率繞Yl軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0207]另外，第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的頻率與第I振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率相等。因此，通過第I驅(qū)動(dòng)信號VI，能夠高效地使可動(dòng)反射鏡部11繞Yl軸轉(zhuǎn)動(dòng)。即，即使上述的框體部13的具有繞Yl軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)成分的振動(dòng)小，也能夠增大隨著該振動(dòng)的可動(dòng)反射鏡部11的繞Yl軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角。
[0208]另一方面，通過第2驅(qū)動(dòng)信號V2，交替切換使永磁鐵16的一端部(N極)吸引線圈17，并且使永磁鐵16的另一端部(S極)遠(yuǎn)離線圈17的磁場(將該磁場稱為“磁場BI”)、和使永磁鐵16的一端部(N極)遠(yuǎn)離線圈17，并且使永磁鐵16的另一端部(S極)吸引線圈17的磁場(將該磁場稱為“磁場B2”)。
[0209]此處，如上述，永磁鐵16以各個(gè)端部(磁極)位于被Xl軸分割的兩個(gè)區(qū)域的方式配置。S卩，在圖5的俯視時(shí),夾著Xl軸,永磁鐵16的N極位于一側(cè),永磁鐵16的S極位于另一側(cè)。因此，通過交替切換磁場BI和磁場B2，分別使軸部14a、14b以及軸部14c、14d扭曲變形，并且框體部13與可動(dòng)反射鏡部11 一起以第2驅(qū)動(dòng)信號V2的頻率繞Xl軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0210]另外，第2驅(qū)動(dòng)信號V2的頻率設(shè)定為與第I驅(qū)動(dòng)信號Vl的頻率相比極低。另外，第2振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率設(shè)計(jì)為比第I振動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)共振頻率低。因此，能夠防止可動(dòng)反射鏡部11以第2驅(qū)動(dòng)信號V2的頻率繞Yl軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0211]根據(jù)以上說明的光掃描部42，使具備具有光反射性的光反射部114的可動(dòng)反射鏡部11分別繞相互垂直的兩個(gè)軸擺動(dòng)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)光掃描部42的小型化以及輕型化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圖像形成部4的小型化以及輕型化。其結(jié)果，能夠使觀察者的使用的便利性更優(yōu)異。
[0212]如圖4所示，從上述的光纖7射出的信號光經(jīng)由透鏡43射入這樣的光掃描部42的光反射部114。
[0213]透鏡43具有調(diào)整從光纖7射出的信號光的光斑直徑的功能。另外，透鏡43也具有調(diào)整從光纖7射出的信號光的幅射角，使其大致平行化的功能。
[0214]另外，如圖4所示，利用光掃描部42使射入光反射部114的信號光掃描，并且向反射部44反射。
[0215]反射部44以使用時(shí)位于觀察者的一方的眼睛EY的前方的方式配置。
[0216]該反射部44具有向該觀察者的眼睛反射來自光掃描部42的信號光的功能。
[0217]在本實(shí)施方式中，反射部44是半透半反鏡，也具有使外界光透過的功能(針對可視光的透光性)。即，反射部44具有使利用光掃描部42掃描的信號光(掃描光)反射，并且使在使用時(shí)從反射部44的外側(cè)朝向觀察者的眼睛的外界光透過的功能。由此，觀察者能夠一邊視覺確認(rèn)外界像，一邊視覺確認(rèn)由信號光形成的虛像(圖像)。即，能夠?qū)崿F(xiàn)透視型的頭戴式顯示器。
[0218]該反射部44未圖示，但是具有例如使外界光透過的透明基板(透光部)、和被透明基板61支承，并使來自光掃描部42的信號光反射的衍射光柵。由此，能夠使衍射光柵具有各種光學(xué)特性，并使光學(xué)系統(tǒng)的部件個(gè)數(shù)減少、提高設(shè)計(jì)的自由度。例如通過使用全息元件作為衍射光柵，能夠調(diào)整在反射部44反射的信號光的射出方向。另外，通過使衍射光柵具有透鏡效果，也能夠調(diào)整由在反射部44反射的信號光構(gòu)成的掃描光整體的成像狀態(tài)。[0219]此外，反射部44并不限定于上述的構(gòu)成，例如，也可以在透明基板上形成由金屬薄膜、電介質(zhì)多層膜等構(gòu)成的半透過反射膜。
[0220]在本實(shí)施方式中，反射部44呈沿著框架2的彎曲而彎曲的形狀。此外，反射部44的形狀是根據(jù)光掃描部42的配置、反射部44以及透鏡43的光學(xué)特性等來決定的，并不限定于圖示的形狀。
[0221]接下來，對如以上那樣構(gòu)成的圖像顯示裝置I的動(dòng)作(作用)進(jìn)行說明。
[0222]在圖像顯示裝置I中，在檢測部35檢測到的動(dòng)作(即觀察者的頭部H的動(dòng)作)大于規(guī)定量時(shí)，控制部33變更虛像的顯示位置。
[0223]具體而言，控制部33能夠切換包括將虛像的顯示位置設(shè)定在基準(zhǔn)位置的第I狀態(tài)(以下，僅稱為“第I狀態(tài)”)、和根據(jù)檢測部35檢測到的動(dòng)作，將虛像的顯示位置從上述基準(zhǔn)位置變更的第2狀態(tài)(以下，僅稱為“第2狀態(tài)”)的多個(gè)狀態(tài)。
[0224]而且，控制部33判斷檢測部35檢測到的動(dòng)作是否大于上述規(guī)定量，并在判斷為檢測部35檢測到的動(dòng)作大于上述規(guī)定量時(shí)，從第I狀態(tài)向第2狀態(tài)切換。
[0225]由此，通過在需要時(shí)成為第2狀態(tài)，能夠變更虛像的顯示位置，提高外界像的可見性。另外，在其他時(shí)間成為第I狀態(tài)，從而能夠防止虛像的顯示位置變更。
[0226]首先，對檢測部35進(jìn)行說明。
[0227]檢測部35檢測頭部H的繞規(guī)定軸的角速度作為頭部H的動(dòng)作(檢測信息)。由此，檢測部35能夠檢測觀察者的頭部H的朝向的變化。因此，控制部33能夠基于觀察者的頭部H的朝向的變化從第I狀態(tài)向第2狀態(tài)切換。
[0228]另外，優(yōu)選檢測部35分別檢測頭部H的繞相互交叉的方向的三個(gè)軸(例如，X軸、Y軸以及Z軸)的角速度。由此，能夠檢測頭部H的繞各種軸的角速度。
[0229]這樣的檢測部35例如具備角速度傳感器。在分別檢測頭部H的繞相互交叉的方向的三個(gè)軸的角速度的情況下，使用三軸檢測的角速度傳感器，或者組合使用三個(gè)一軸檢測型的角速度傳感器即可。
[0230]以下，對虛像的顯示位置的變更方法進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，以下，為了方便說明，如圖7所示，以X軸貫穿頭部H的中心，且頭部H繞X軸旋轉(zhuǎn)角θ χ的情況為例子進(jìn)行說明。
[0231]第I狀態(tài)
[0232]如圖8 Ca)所示，在第I狀態(tài)中，將虛像G的顯示位置設(shè)定在基準(zhǔn)位置。
[0233]此時(shí)，在圖示的例子中，具有外界的對象物V1' V2的外界像與虛像G重疊并被觀察者視覺確認(rèn)。此處，對象物V2位于區(qū)域S的右側(cè)。
[0234]此外，在本實(shí)施方式中，將基準(zhǔn)位置作為能夠顯示虛像G的區(qū)域S的中央，但是基準(zhǔn)位置并不限定于區(qū)域S的中央，例如，也可以偏離區(qū)域S的中央。
[0235]第2狀態(tài)
[0236]如圖8 (b)所示，在第2狀態(tài)中，將虛像G的顯示位置從基準(zhǔn)位置變更(移動(dòng))。
[0237]此時(shí)，在圖示的例子中，以對象物V2位于頭部H的繞X軸的旋轉(zhuǎn)后的區(qū)域S’的中心的方式，具有外界的對象物的外界像與虛像G重疊并被觀察者視覺確認(rèn)。
[0238]另外，控制部33在第2狀態(tài)中，將虛像G的顯示位置變更至與檢測部35檢測到的動(dòng)作成相反方向(圖8 (b)中，為左方向)的位置。由此，在第2狀態(tài)中，能夠進(jìn)行虛像G與外界像一體化這樣的顯示。另外，在使頭部活動(dòng)時(shí)，能夠以虛像G不遮擋觀察者想視覺確認(rèn)的外界像的方式進(jìn)行顯示。
[0239]這樣的從第I狀態(tài)向第2狀態(tài)的切換后，在經(jīng)過規(guī)定時(shí)間之后，如圖8 (C)所示，將虛像G的顯示位置返回基準(zhǔn)位置。即，控制部33在從第I狀態(tài)向第2狀態(tài)切換后，在經(jīng)過規(guī)定時(shí)間之后，從第2狀態(tài)向上述第I狀態(tài)切換。
[0240]此時(shí)，優(yōu)選控制部33以虛像G的顯示位置向基準(zhǔn)位置漸近的方式從第2狀態(tài)向第I狀態(tài)切換。由此，能夠降低虛像G的顯示位置從第2狀態(tài)向第I狀態(tài)變化時(shí)觀察者感覺到的不適感。
[0241]另外，優(yōu)選控制部33在從第2狀態(tài)向第I狀態(tài)的切換中，虛像G的顯示位置向基準(zhǔn)位置漸近時(shí)的移動(dòng)速度與檢測部35檢測到大于上述規(guī)定量的動(dòng)作時(shí)的檢測部35所檢測到的動(dòng)作成比例。由此，能夠有效地降低虛像G的顯示位置在從第2狀態(tài)向第I狀態(tài)變化時(shí)觀察者感覺到的不適感。該情況下，例如，檢測部35檢測到的動(dòng)作越快，使虛像G的顯示位置向基準(zhǔn)位置漸近時(shí)的移動(dòng)速度越快，另外，檢測部35檢測到的動(dòng)作越慢，使虛像G的顯示位置向基準(zhǔn)位置漸近時(shí)的移動(dòng)速度越慢。 [0242]另外，優(yōu)選上述規(guī)定時(shí)間(維持第2狀態(tài)的時(shí)間長度)為0.5秒以上，更優(yōu)選為0.5秒以上2秒以下。
[0243]已知人類能夠通過視覺識別物體的時(shí)間通常最短為0.5秒左右。因此，如果經(jīng)過這樣的時(shí)間以上的時(shí)間長度成為第2狀態(tài)，則在第2狀態(tài)中，觀察者能夠可靠地視覺確認(rèn)外界像。因此，能夠使第2狀態(tài)中的外界像的可見性優(yōu)異。
[0244]另外，優(yōu)選能夠調(diào)整上述規(guī)定時(shí)間(維持第2狀態(tài)的時(shí)間長度)。由此，能夠使觀察者的使用的便利性更優(yōu)異。該情況下，例如，以能夠調(diào)整這樣的規(guī)定時(shí)間的方式構(gòu)成上述的調(diào)整部36即可。
[0245]另外，優(yōu)選控制部33以虛像G的顯示位置向基準(zhǔn)位置階段性地漸近的方式進(jìn)行從第2狀態(tài)向第I狀態(tài)的切換。由此，能夠提高從第2狀態(tài)向第I狀態(tài)切換期間的外界像的可見性。此外，虛像G返回基準(zhǔn)位置的途中的階段位置中的顯示時(shí)間任意，可以縮短所述的時(shí)間使虛像G連續(xù)地移動(dòng)，也可以拉長所述的時(shí)間，使虛像G在返回基準(zhǔn)位置的途中暫時(shí)停止。
[0246]接下來，對圖像顯示裝置I的顯示控制方法(控制部33的控制)進(jìn)行說明。
[0247]首先，對圖像顯示裝置I和虛像的位置關(guān)系進(jìn)行說明。
[0248]在某基準(zhǔn)時(shí)(例如初始狀態(tài))，如圖9所示，將世界坐標(biāo)系設(shè)為(X，Y，Z)，并將圖像顯示裝置I能夠顯示虛像G的區(qū)域S (畫面)中的坐標(biāo)(以下，稱為“畫面坐標(biāo)”)系設(shè)為U，V)時(shí)，世界坐標(biāo)系(X，Y，Z)以及畫面坐標(biāo)系(U，V)由下述式(I)表示。
[0249]式I
【權(quán)利要求】
1.一種圖像顯示裝置，其特征在于，其為安裝在觀察者的頭部來使用的圖像顯示裝置，具備: 圖像形成部，其形成虛像作為所述觀察者能夠視覺確認(rèn)的圖像； 檢測部，其檢測所述使用時(shí)所述觀察者的所述頭部的動(dòng)作；以及 控制部，其基于所述檢測部檢測到的動(dòng)作來控制所述圖像形成部， 其中，所述控制部在所述檢測部檢測到的動(dòng)作大于規(guī)定量時(shí)，變更所述虛像的顯示位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述檢測部檢測所述頭部繞規(guī)定軸的角速度，作為所述頭部的動(dòng)作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述檢測部分別檢測所述頭部的繞相互交叉的方向的三個(gè)軸的角速度， 所述控制部在繞所述三個(gè)軸的角速度的總和在規(guī)定值以上時(shí)，判斷為所述檢測部檢測到的動(dòng)作大于所述規(guī)定量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 在將所述規(guī)定值設(shè) 為《Jrad/sec]，將能夠顯示所述虛像的區(qū)域的視場角設(shè)為Θ Jrad]時(shí)， 滿足ωο> θ ο / 0.5的關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述控制部能夠切換包括在基準(zhǔn)位置顯示所述虛像的第I狀態(tài)和在與所述基準(zhǔn)位置不同的位置顯示所述虛像的第2狀態(tài)的多個(gè)狀態(tài)，判斷所述檢測部檢測到的動(dòng)作是否大于所述規(guī)定量，并在判斷為所述檢測部檢測到的動(dòng)作大于所述規(guī)定量時(shí)，從所述第I狀態(tài)向所述第2狀態(tài)切換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述控制部在從所述第I狀態(tài)向所述第2狀態(tài)切換后，經(jīng)過規(guī)定時(shí)間之后，以所述虛像的顯示位置向所述基準(zhǔn)位置漸近的方式從所述第2狀態(tài)向所述第I狀態(tài)切換。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述控制部在從所述第2狀態(tài)向所述第I狀態(tài)的切換中，使所述虛像的顯示位置向所述基準(zhǔn)位置漸近時(shí)的移動(dòng)速度與所述檢測部檢測到大于所述規(guī)定量的動(dòng)作時(shí)的所述檢測部檢測到的動(dòng)作成比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述規(guī)定時(shí)間在0.5秒以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述規(guī)定時(shí)間能夠調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求6~9中的任意一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述控制部以所述虛像的顯示位置向所述基準(zhǔn)位置階段性地漸近的方式進(jìn)行從所述第2狀態(tài)向所述第I狀態(tài)的切換。
11.根據(jù)權(quán)利要求5~10中的任意一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述控制部在所述第2狀態(tài)中，在與所述檢測部檢測到的動(dòng)作成相反方向的位置顯示所述虛像。
12.根據(jù)權(quán)利要求5~11中的任意一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述控制部基于所述檢測部檢測到的動(dòng)作，求出所述觀察者的頭部的從所述第I狀態(tài)的旋轉(zhuǎn)角，在所述第2狀態(tài)中，所述旋轉(zhuǎn)角在規(guī)定角度以上時(shí)，將所述虛像的顯示位置固定在能夠顯示所述虛像的區(qū)域的端部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述控制部相對于所述第I狀態(tài)的所述虛像的大小以規(guī)定的壓縮比縮小所述第2狀態(tài)的所述虛像的大小。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述壓縮比能夠變更。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述控制部將所述壓縮比與所述旋轉(zhuǎn)角成比例地變更。
16.根據(jù)權(quán)利要求13~15中的任意一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 在將能夠顯示所述虛像的區(qū) 域的視場角設(shè)為Θ Jrad]，將所述觀察者的頭部的所述旋轉(zhuǎn)角設(shè)為92時(shí)，所述壓縮比大于θ2 / Θ。。
17.根據(jù)權(quán)利要求1~16中的任意一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其特征在于， 所述圖像形成部具有光掃描儀，該光掃描儀使具備具有光反射性的光反射部的可動(dòng)部分別繞相互垂直的兩個(gè)軸擺動(dòng)。
18.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具備: 圖像形成部，其形成虛像作為觀察者能夠視覺確認(rèn)的圖像； 檢測部，其檢測所述觀察者的頭部的動(dòng)作；以及 控制部，其基于所述檢測部檢測到的動(dòng)作來控制所述圖像形成部， 其中，所述控制部在所述檢測部檢測到的動(dòng)作大于規(guī)定量時(shí)，變更所述虛像的顯示位置。
19.一種圖像顯示裝置，其特征在于，其為安裝在觀察者的頭部來使用的圖像顯示裝置，具備: 圖像形成部，其形成虛像作為所述觀察者能夠視覺確認(rèn)的圖像； 檢測部，其檢測所述圖像顯示裝置的動(dòng)作；以及 控制部，其基于所述檢測部檢測到的動(dòng)作來控制所述圖像形成部， 其中，所述控制部在所述檢測部檢測到的動(dòng)作大于規(guī)定量時(shí)，變更所述虛像的顯示位置。
20.一種圖像顯示裝置的顯示控制方法，其特征在于，具有: 在基準(zhǔn)位置形成虛像作為觀察者能夠視覺確認(rèn)的圖像的第I圖像形成工序； 檢測所述觀察者的頭部的動(dòng)作，并判斷該檢測到的動(dòng)作是否大于規(guī)定量的判斷工序；以及 在所述判斷工序中判斷為大于所述規(guī)定量時(shí)，將所述虛像的顯示位置從所述基準(zhǔn)位置變更而形成所述虛像的第2圖像形成工序。
【文檔編號】G02B27/01GK103984096SQ201410047850
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月13日
【發(fā)明者】村田昭浩, 齋藤敏樹 申請人:精工愛普生株式會(huì)社