特開 2024-41563 画像投影装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024041563

(43)【公開日】2024-03-27

(54)【発明の名称】画像投影装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/02 20060101AFI20240319BHJP

   H04N 5/64 20060101ALI20240319BHJP

【ＦＩ】

G02B27/02 Z

H04N5/64 511A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022146442

(22)【出願日】2022-09-14

(71)【出願人】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 孝典

(72)【発明者】

【氏名】南 俊二

(72)【発明者】

【氏名】東山 浩

(72)【発明者】

【氏名】大坪 宏彰

【テーマコード（参考）】

2H199

【Ｆターム（参考）】

2H199CA03

2H199CA06

2H199CA07

2H199CA29

2H199CA32

2H199CA34

2H199CA45

2H199CA46

2H199CA48

2H199CA53

2H199CA54

2H199CA77

2H199CA92

2H199CA94

(57)【要約】

【課題】網膜投影方式でユーザに画像を視認させる装置において、導光部の機械強度を補強することが可能な画像投影装置を提供する。
【解決手段】画像投影装置１は、ユーザＵに装着されて使用され、ユーザＵの網膜に画像を投影する。走査部３０は、光源から出射されたレーザ光を走査する。導光部６０は、走査部３０により走査されたレーザ光をユーザＵの眼球ＥＹ内に導いて、網膜に画像を投影する。補強部７０は、導光部６０における、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに眼球ＥＹに対向する部分の周囲の少なくとも一部を囲むように配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザに装着されて使用され、前記ユーザの網膜に画像を投影する画像投影装置であって、
光源から出射されたレーザ光を走査する走査部と、
前記走査部により走査された前記レーザ光を前記ユーザの眼球内に導いて、前記網膜に前記画像を投影する導光部と、
前記導光部における、前記画像投影装置が前記ユーザに装着されたときに前記眼球に対向する部分の周囲の少なくとも一部を囲むように配置された補強部と、
を備えることを特徴とする画像投影装置。

【請求項2】

前記補強部は、前記導光部における、前記画像投影装置が前記ユーザに装着されたときに前記眼球に対向する方向に沿う３つの面を囲むように配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投影装置。

【請求項3】

前記導光部における前記３つの面とは異なる面側には、前記走査部において前記レーザ光を走査するための走査部材が配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の画像投影装置。

【請求項4】

前記補強部は、前記画像投影装置が前記ユーザに装着されたときに、前記ユーザの有効視野の外側に位置する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像投影装置。

【請求項5】

前記補強部は、予め設定される前記眼球と前記導光部との距離に基づいて、前記有効視野の外側の箇所に配置される、
ことを特徴とする請求項４に記載の画像投影装置。

【請求項6】

上下方向における前記導光部の幅は、前記上下方向における前記ユーザの眼の開口幅よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像投影装置。

【請求項7】

前記補強部は、前記導光部よりも、前記画像投影装置がユーザに装着されたときに前記眼球に対向する方向に突き出ている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像投影装置。

【請求項8】

前記補強部は、可視光に対して透明性を有する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像投影装置。

【請求項9】

前記補強部と前記導光部とが一体的に形成されている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像投影装置。

【請求項10】

前記補強部は、前記導光部に対して着脱可能に構成されている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像投影装置。

【請求項11】

前記補強部は、前記導光部の材料とは剛性が異なる材料から形成される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像投影装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像投影装置に関する。

【背景技術】

【0002】

網膜投影方式により網膜に画像を投影してユーザに画像を視認させる技術が知られている。例えば、特許文献１は、画像光を網膜上に走査することで画像を表示する画像表示装置を開示している。

【0003】

網膜投影方式は、瞳孔に光を通して網膜に画像を直接的に投影するマクスウェル視を利用する。そのため、網膜投影方式は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）を使用した仮想スクリーン投影方式に比べて、フリーフォーカスのメリットを有する。これにより、前眼部異常等のロービジョンのユーザにとっても画像を見ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－１５９５５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような網膜投影方式でユーザに画像を視認させる装置は、ユーザの眼球の近傍で使用されるため、小型化が追求されている。また、ユーザの眼球に光線を導く導光部の機械強度は、光学材料の特性から弱くなりがちである。このような事情に鑑み、導光部の機械強度を補強することが求められている。

【0006】

本発明は、以上のような課題を解決するためのものであり、網膜投影方式でユーザに画像を視認させる装置において、導光部の機械強度を補強することが可能な画像投影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】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る画像投影装置は、
ユーザに装着されて使用され、前記ユーザの網膜に画像を投影する画像投影装置であって、
光源から出射されたレーザ光を走査する走査部と、
前記走査部により走査された前記レーザ光を前記ユーザの眼球内に導いて、前記網膜に前記画像を投影する導光部と、
前記導光部における、前記画像投影装置が前記ユーザに装着されたときに前記眼球に対向する部分の周囲の少なくとも一部を囲むように配置された補強部と、
を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、網膜投影方式でユーザに画像を視認させる装置において、導光部の機械強度を補強することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１に係る画像投影装置の外観を示す図である。

【図2】実施形態１に係る画像投影装置を正面から見た図である。

【図3】実施形態１に係る画像投影装置の制御ユニットの構成を示すブロック図である。

【図4】実施形態１に係る画像投影装置におけるレーザ光の光路を示す模式図である。

【図5】実施形態１に係る画像投影装置の導光部及び補強部を正面から見た図である。

【図6】実施形態１に係る画像投影装置の導光部及び補強部の断面を示す図である。

【図7】実施形態２に係る画像投影装置の導光部及び補強部の断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図中同一又は相当する部分には同一符号を付す。

【0011】

（実施形態１）
図１に、実施形態１に係る画像投影装置１の概略を示す。画像投影装置１は、ユーザＵに装着されて使用され、ユーザＵの眼球ＥＹ内の網膜に画像を投影する網膜投影方式の装置である。画像投影装置１は、マクスウェル視を利用して網膜に画像を投影することで、静止画像及び動画像（映像）を含む様々な画像をユーザＵに視認させる。画像投影装置１は、スマートグラス、網膜走査ディスプレイ等とも呼ばれる。

【0012】

なお、図１では、ユーザＵの頭部の輪郭を破線で示しており、理解を容易にするため、２つの眼球ＥＹ以外の頭部のパーツを省略している。また、図１では、ユーザＵから見て前方向が＋Ｙ方向であり、ユーザＵから見て右方向が＋Ｘ方向であり、ユーザＵから見て上方向が＋Ｚ方向であるとして説明する。以降の図でも同様である。

【0013】

図１に示すように、画像投影装置１は、投影ユニット３と、制御ユニット５と、複合ケーブル７と、を備える。

【0014】

投影ユニット３は、ユーザＵの眼球ＥＹにレーザ光を入射させて、ユーザＵの網膜上に画像を投影するユニットである。投影ユニット３は、レーザモジュール２０から出射されたレーザ光を走査する走査部３０と、走査部３０により走査されたレーザ光を眼球ＥＹに導く導光部６０と、導光部６０の機械強度を補強する補強部７０と、を備える。

【0015】

投影ユニット３は、メガネフレーム等に取り付けられて使用される。投影ユニット３がメガネフレームに取り付けられた場合、走査部３０は、メガネフレームの側部に配置される。また、導光部６０は、眼球ＥＹの真正面に位置するように、メガネフレームのレンズ部分であって、一例としてレンズの内側に配置される。

【0016】

図２に、メガネフレームに取り付けられた投影ユニット３を、眼球ＥＹの正面から見た様子を示す。理解を容易にするため、図２では、ユーザＵの２つの眼球ＥＹ以外のパーツは省略している。

【0017】

図２に示すように、投影ユニット３がメガネフレームに取り付けられた場合、導光部６０は、眼球ＥＹに対して真正面に位置する。このような状態において、投影ユニット３は、制御ユニット５から出射されたレーザ光を走査部３０により走査し、導光部６０を通して眼球ＥＹに対して正面から入射させる。

【0018】

図１に戻って、制御ユニット５は、画像投影装置１を制御するユニットである。制御ユニット５は、画像投影装置１がユーザＵにより使用される際、ユーザＵの衣服のポケット等に入れられる。制御ユニット５は、画像データに基づいて強度変調されたレーザ光を出射して、複合ケーブル７を通して投影ユニット３に出力する。

【0019】

図３を参照して、制御ユニット５の構成について説明する。図３に示すように、制御ユニット５は、入出力インタフェース１０と、画像処理部１１と、メモリ１２と、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）１３と、充電回路１８と、バッテリ１９と、レーザモジュール２０と、投影制御部２１と、レーザドライバ２３と、を備える。

【0020】

入出力インタフェース１０は、外部装置との間でデータの入力及び出力するためのインタフェースである。外部装置は、例えば、カメラ、スマートフォン、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＳＤ（Secure Digital）カード等である。入出力インタフェース１０は、例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の規格の端子を備えており、外部装置と電気的に接続される。

【0021】

入出力インタフェース１０は、外部装置から画像信号を形成するための画像データを受信し、画像処理部１１に送信する。画像データは、網膜ＲＥに投影する対象となる画像を示すデータである。画像データは、例えば、カメラ又はスマートフォンで撮影された撮影データ、ＰＣで生成された文字、図形、写真等を示すデータ等である。

【0022】

投影対象となる画像は、一例として、横方向に１２８０個のドット及び縦方向に７２０個のドットの画素を有する。なお、投影対象となる画像は、静止画像であっても良いし、動画像（映像）であっても良い。

【0023】

画像処理部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御回路を備える。ＣＰＵは、ＥＰＲＯＭ１３に記憶されている制御プログラムを読み出して、メモリ１２をワークメモリとして用いながら、画像処理部１１及び制御ユニット５を制御する。なお、画像処理部１１は、ＣＰＵの代わりに、ＳｏＣ（System-on-a-Chip）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の集積回路を備えても良い。

【0024】

メモリ１２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性のメモリであって、制御ユニット５のワークメモリとして用いられる。

【0025】

ＥＰＲＯＭ１３は、書き込み可能な不揮発性の半導体メモリである。ＥＰＲＯＭ１３は、制御ユニット５によって実行されるプログラム及びデータを記憶している。なお、制御ユニット５は、ＥＰＲＯＭ１３に限らず、不揮発性のメモリとしてフラッシュメモリ、ハードディスク等を備えていても良い。

【0026】

充電回路１８は、ＡＣ／ＤＣ（Alternate Current/Direct Current）アダプタに接続される。ＡＣ／ＤＣアダプタから供給された電力を、バッテリ１９及び制御ユニット５の各部に供給する。

【0027】

画像処理部１１は、入出力インタフェース１０を介して外部装置から受信した画像データ、又は、ＥＰＲＯＭ１３に予め記憶された画像データに対して画像処理を行う。これにより、画像処理部１１は、レーザモジュール２０から出射されるレーザ光のもとになる画像データを生成し、生成した画像データを投影制御部２１に転送する。

【0028】

レーザモジュール２０は、ユーザＵの眼球ＥＹに入射されるレーザ光を出射する。レーザモジュール２０は、光源の一例である。

【0029】

より詳細には、レーザモジュール２０は、図示しないＲ（赤色）レーザ光源、Ｇ（緑色）レーザ光源、及びＢ（青色）レーザ光源、を備えており、レーザ光を出射する。Ｒレーザ光源、Ｇレーザ光源及びＢレーザ光源は、レーザドライバ２３から送信された画像信号に応じてそれぞれ強度変調されたレーザ光を出射する。各レーザ光源は、例えば、半導体レーザ（レーザダイオード）、固体レーザ等である。

【0030】

各レーザ光源から出射されたレーザ光は、いずれも図示を省略するが、ダイクロイックミラー等の光学系により合波され、コリメートレンズ等の光学系により平行光化され、集光レンズ等の光学系により集光されて、複合ケーブル７へ出射される。

【0031】

投影制御部２１は、レーザモジュール２０によるレーザ光の出射と走査部３０によるレーザ光の走査とを制御することにより、画像投影装置１による画像の投影を制御する。投影制御部２１は、図示を省略するが、ＣＰＵ、ＳｏＣ、ＡＳＩＣ等の制御回路を備えており、画像投影装置１における画像投影処理を統括的に制御する。なお、ＣＰＵ、ＳｏＣ、ＡＳＩＣ等を総称して、「プロセッサ」と呼んでも良い。

【0032】

投影制御部２１は、画像処理部１１から転送された画像データを画像信号に変換し、レーザドライバ２３を通して画像信号をレーザモジュール２０に供給する。投影制御部２１は、画像処理部１１から転送された画像データの各画素の画素値（ＲＧＢ値）を１画素ずつ順に読み出し、読み出した画素値に対応する画像信号を生成する。そして、投影制御部２１は、生成した画像信号を、１画素ずつ順にレーザドライバ２３に送信する。

【0033】

レーザドライバ２３は、投影制御部２１から受信した画像信号に基づいて、レーザモジュール２０を駆動する。具体的に説明すると、レーザドライバ２３は、投影制御部２１から受信した画像信号に対応する輝度で、Ｒレーザ光源、Ｇレーザ光源及びＢレーザ光源のそれぞれを発光させる。これにより、レーザドライバ２３は、受信した画像信号に対応する色のレーザ光をレーザモジュール２０から出射させる。

【0034】

複合ケーブル７は、レーザモジュール２０から出射されたレーザ光を伝送し、投影ユニット３に出射するケーブルである。複合ケーブル７は、制御ユニット５及び投影ユニット３と光学的に接続される。複合ケーブル７により伝送されたレーザ光は、図示しないコリメートレンズによって平行光化され、投影ユニット３の走査部３０に出射される。また、複合ケーブル７は、投影制御部２１から走査部３０に送信される制御信号を伝送する。

【0035】

次に、図４を参照して、画像投影装置１におけるレーザ光の光路について説明する。図４は、図１におけるＡ－Ａの断面を示している。図４に示すように、投影ユニット３において、走査部３０は、走査部材として機能するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー３１と、反射ミラー３２と、を備える。

【0036】

走査部３０において、ＭＥＭＳミラー３１は、レーザモジュール２０から出射されたレーザ光を走査する。具体的に説明すると、ＭＥＭＳミラー３１は、レーザモジュール２０から出射されたレーザ光を受光し、レーザ光を反射ミラー３２に向けて反射する。ＭＥＭＳミラー３１は、反射面の角度を変化させることで、反射するレーザ光を２次元の範囲に走査させる。

【0037】

より詳細には、ＭＥＭＳミラー３１は、ＭＥＭＳ加工により形成されたミラーである。ＭＥＭＳミラー３１では、ミラー周辺に配置されたコイルに電流を流すことにより発生するローレンツ力により、ミラーの傾きを変更することができる。これにより、ミラー面に入射したレーザ光の光路を変更し、２次元の範囲に走査することができる。

【0038】

ＭＥＭＳミラー３１は、図示を省略するＭＥＭＳドライバにより駆動される。投影制御部２１は、複合ケーブル７を通してＭＥＭＳドライバに制御信号を送信する。ＭＥＭＳドライバは、投影制御部２１から受信した制御信号に基づいて、ＭＥＭＳミラー３１に駆動信号を送信し、ＭＥＭＳミラー３１の傾きを変更する。これにより、ＭＥＭＳドライバは、ＭＥＭＳミラー３１がレーザ光を走査する方向、言い換えると、ＭＥＭＳミラー３１がレーザ光を反射する方向を制御する。

【0039】

より詳細には、投影制御部２１は、ＭＥＭＳミラー３１による走査をレーザモジュール２０によるレーザ光の出射と同期させる。具体的に説明すると、投影制御部２１は、投影対象となる画像における各座標の画素の画素値に対応するレーザ光が、網膜ＲＥ上の同じ座標に対応する位置に投射されるように、レーザモジュール２０が各画素の画素値に対応するレーザ光を出射するタイミングと、そのタイミングにおいてＭＥＭＳミラー３１がレーザ光を走査する方向と、を制御する。

【0040】

ＭＥＭＳミラー３１は、ＭＥＭＳドライバから受信した駆動信号に基づいて、複合ケーブル７により伝送される平行光化されたレーザ光を、２次元の範囲の方向に走査する。例えば、投影対象となる画像が１２８０×７２０ドットの画素を有している場合、１２８０×７２０通りの異なる方向にレーザ光を反射する。ＭＥＭＳミラー３１により走査されたレーザ光は、反射ミラー３２に入射し、図４において斜線が付された範囲の光路を通って、ユーザＵの眼球ＥＹ内の網膜ＲＥ上に投射される。

【0041】

反射ミラー３２は、レーザ光の光路におけるＭＥＭＳミラー３１の後段に配置されている。反射ミラー３２は、凹状の鏡面を備え、ＭＥＭＳミラー３１により走査されたレーザ光を反射及び集光する。反射ミラー３２により反射されたレーザ光は、導光部６０に入射され、眼球ＥＹ内の瞳孔ＰＵ付近で集束して、網膜ＲＥ上に投射される。

【0042】

導光部６０は、レーザ光の光路における反射ミラー３２の後段に配置されている。導光部６０は、走査部３０により走査されたレーザ光を眼球ＥＹに導くことにより、眼球ＥＹ内の網膜ＲＥに画像を投影する。導光部６０は、レーザ光を通すことが可能な、アクリル等の適宜の光学材料により形成されている。導光部６０は、導光リフレクタとも呼ばれる。

【0043】

導光部６０は、伝搬面６１，６２と反射面６３とを備える。導光部６０におけるレーザ光の光路は、伝搬面６１，６２と反射面６３とにより形成される。

【0044】

伝搬面６１，６２は、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに、ユーザＵの眼球ＥＹに対向する方向であるＹ方向に垂直となる面である。このうち、伝搬面６１は、ユーザＵに近い側の面であって、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに眼球ＥＹに対向する対向面である。一方で、伝搬面６２は、ユーザＵから遠い側の面であって、伝搬面６１とは反対側（裏側）に位置する面である。なお、伝搬面６１と伝搬面６２とを区別して称する場合、それぞれ第１伝搬面及び第２伝搬面と呼ぶ。

【0045】

ここで、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときとは、具体的には、投影ユニット３がメガネフレーム等に取り付けられた状態で、そのメガネフレーム等がユーザＵに装着されたときを意味する。このとき、導光部６０はユーザＵの眼球ＥＹの真正面に配置されて、画像投影装置１がユーザＵの網膜ＲＥに画像を投影可能な状態になる。

【0046】

ＭＥＭＳミラー３１により走査されたレーザ光は、反射ミラー３２により反射された後、導光部６０内において伝搬面６１と伝搬面６２との間で複数回反射しながら、＋Ｘ方向に進行する。これにより、レーザ光は、導光部６０内においてユーザＵの瞳孔ＰＵから眼球ＥＹ内に入射可能な位置まで導かれる。

【0047】

反射面６３は、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに眼球ＥＹに対向する位置に配置されている。反射面６３は、２つの光学材料を貼り合わせることで、２つの光学材料の間の界面として形成される。

【0048】

反射面６３は、眼球ＥＹに対向する方向（Ｙ方向）に対して走査部３０の側（－Ｘ方向）に向けて斜めに傾いている。反射面６３は、伝搬面６１と伝搬面６２との間を＋Ｘ方向に伝搬されたレーザ光を－Ｙ方向に反射し、導光部６０から出射させて瞳孔ＰＵから眼球ＥＹ内に入射させる。

【0049】

眼球ＥＹ内に入射したレーザ光は、水晶体の中心付近で集束して網膜ＲＥに投射される。これにより、網膜ＲＥに画像が結像され、ユーザＵは結像された画像を視認することができる。このようにして、導光部６０は、走査部３０により走査されたレーザ光を眼球ＥＹ内に導き、網膜ＲＥに画像を投影する。

【0050】

投影ユニット３は、走査部３０と導光部６０に加えて、補強部７０を更に備える。補強部７０は、導光部６０の機械強度を補強する役割を持つ。

【0051】

より詳細に説明すると、投影ユニット３はメガネフレーム等に取り付けられて使用されるため、小型化に対する要求が大きい。また、導光部６０はレーザ光を通す光学材料により形成されているため、導光部６０の機械強度は弱くなりがちである。更には、導光部６０は、その一部が外観に露出しているため、ユーザＵに接触される等により破損しやすい。このように、導光部６０の破損を防止するため、投影ユニット３は、導光部６０の機械強度を補強する補強部７０を備える。

【0052】

図５に、導光部６０及び補強部７０を正面から、すなわち＋Ｙ方向から見た様子を示す。図５に示すように、上下方向（Ｚ方向）における補強部７０の幅Ｌ２は、導光部６０の幅Ｌ１よりも大きくなっている。これにより、補強部７０は、導光部６０の周囲の一部を囲うように配置されている。

【0053】

具体的に説明すると、補強部７０は、導光部６０における、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに眼球ＥＹに対向する部分の周囲の少なくとも一部を囲むように配置されている。ここで、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに眼球ＥＹに対向する部分は、導光部６０のうちの、眼球ＥＹの真正面に位置する部分である。このような眼球ＥＹに対向する部分は、外観に露出しているため、機械強度が不足しやすい部分である。そのため、補強部７０は、眼球ＥＹに対向する部分の周囲の少なくとも一部を囲むように配置されることで、眼球ＥＹに対向する部分の機械強度を補強する。

【0054】

より詳細には、補強部７０は、Ｃの字状（Ｕの字状）の形状をしており、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに眼球ＥＹに対向する方向であるＹ方向に沿う３つの面を囲むように配置されている。３つの面は、具体的には、導光部６０の上面６５、下面６６及び側面６７である。

【0055】

ここで、上面６５及び下面６６は、上下方向（Ｚ方向）における上側及び下側の端面である。側面６７は、導光部６０において走査部３０とは反対側に位置する端面である。補強部７０は、上面６５、下面６６及び側面６７に接合されており、これら３つの面を囲むように支持する。これにより、補強部７０は、導光部６０の機械強度を補強する。言い換えると、導光部６０における３つの面（上面６５、下面６６及び側面６７）とは異なる面側には、走査部３０（具体的には、レーザ光を走査する走査部材としてのＭＥＭＳミラー３１）が配置されている。

【0056】

なお、導光部６０と補強部７０との接合は、２色成型、２回成型、インサ－ト成型、接着、溶着、アンダ－カット組み立て等のような、公知の接合技術を用いることができる。すなわち、本実施形態においては、導光部６０と補強部７０とが一体的に形成されている。

【0057】

次に、図６に、導光部６０及び補強部７０を横方向（Ｘ方向）から見た様子を示す。図６は、図２及び図５におけるＢ－Ｂの断面を示している。

【0058】

図６に示すように、実施形態１において、Ｙ方向における導光部６０の幅（厚み）Ｔは、Ｙ方向における補強部７０の幅（厚み）Ｔと等しい。これにより、補強部７０における、眼球ＥＹに対向する方向（Ｙ方向）に垂直となる面は、導光部６０の伝搬面６１，６２と滑らかに接続されている。

【0059】

また、上下方向（Ｚ方向）における導光部６０の幅Ｌ１及び補強部７０の幅Ｌ２は、上下方向における眼の開口幅Ｗよりも大きい。ここで、眼の開口幅Ｗは、上眼瞼（上まぶた）Ｅ１と下眼瞼（下まぶた）Ｅ２との間の幅であって、ユーザＵが眼を可能な限り開いた場合におけるまぶたの開口幅に相当する。

【0060】

このように、導光部６０の幅Ｌ１及び補強部７０の幅Ｌ２を眼の開口幅Ｗよりも大きく設計することにより、導光部６０及び補強部７０が眼球ＥＹに直接触れることを防止することができる。そのため、眼球ＥＹの近くに小型の部品が存在しがちとなる画像投影装置１において、安全性を高めることができる。

【0061】

なお、導光部６０の幅Ｌ１及び補強部７０の幅Ｌ２を眼の開口幅Ｗよりも大きく設計する方法として、種々の方法が考えられる。例えば、公知の調査結果に記載される人体の眼の開口幅の平均的な値を参照して導光部６０の幅Ｌ１及び補強部７０の幅Ｌ２を設計してもよいし、画像投影装置１の利用者の眼の開口幅を予め測定した上で導光部６０の幅Ｌ１及び補強部７０の幅Ｌ２を設計するようにしてもよい。

【0062】

また、補強部７０は、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに、ユーザＵの有効視野の外側に位置する。ここで、有効視野は、人間がリアルタイムで細部まで認識できる視野を意味する。有効視野は、視野中心から±２０°程度の範囲に相当する。人間の視野は、垂直方向に±７０°程度であり、水平方向に±１００°程度である。人間は、このような視野の範囲内の物体を認識することができるが、有効視野の範囲外の物体は、リアルタイムではぼやけて見える。

【0063】

具体的に図６において、瞳孔ＰＵの中心から±２０°の範囲を、ユーザＵの有効視野に相当する範囲として、一点鎖線で示す。このような有効視野の範囲内に２つの材料の界面が存在すると、ユーザＵの視野を阻害する、又はユーザＵの視覚に違和感を与える要因となる。そのため、有効視野の範囲を考慮して、導光部６０と補強部７０との間の界面がユーザＵの有効視野内に入らないように、補強部７０の位置が設計される。

【0064】

具体的には、補強部７０における眼球ＥＹに対向する方向（Ｙ方向）に垂直な面のうちの、眼球ＥＹから遠い側の面から瞳孔ＰＵまでの距離をＤと表すと、上下方向（Ｚ方向）における導光部６０の幅Ｌ１は、“Ｌ１＞２×Ｄ×ｔａｎ２０°”の関係式を満たすように設計される。なお、距離Ｄは、補強部７０の幅Ｔ１と導光部６０の幅Ｔ１が等しいため、導光部６０の２つの伝搬面６１，６２のうちの、眼球ＥＹから遠い側の面である伝搬面６２から瞳孔ＰＵまでの距離にも相当する。

【0065】

ここで、距離Ｄは、ＭＥＭＳミラー３１で反射されたレーザ光が瞳孔ＰＵで集光するように設計された距離であって、画像投影装置１の光学的な設計に依存する距離である。そのため、導光部６０の幅Ｌ１は、画像投影装置１の光学的な設計により予め定められる距離Ｄに基づいて、上記の関係式“Ｌ１＞２×Ｄ×ｔａｎ２０°”を満たす値に定められる。なお、上述したように、導光部６０の幅Ｌ１は、眼の開口幅Ｗよりも大きくなるようにも設計されている。

【0066】

このように補強部７０をユーザＵの有効視野の範囲外になるように配置することで、ユーザＵは、視界に疎外感を覚えることなく、画像投影装置１により網膜ＲＥに投影される画像を見ることができる。

【0067】

更に、導光部６０及び補強部７０は、可視光に対して透明な材料で形成される。言い換えると、導光部６０及び補強部７０は、可視光に対して透過性を有する。このように、補強部７０がユーザＵの有効視野の範囲外に配置されることに加えて、可視光に対して透明性を有することで、より一層、ユーザＵの視野の疎外感を抑えることができる。

【0068】

なお、補強部７０の材料は、用途に応じて、高い剛性を有する材料と、柔軟性を有する衝撃緩衝材料と、を選択することができる。例えば、画像投影装置１が屋外での作業時や運動時等に使用される場合、衝撃を受ける可能性が相対的に高いことを考慮して、補強部７０は、高い剛性を有する材料で形成されることが望ましい。一方で、画像投影装置１が屋内で使用される場合、衝撃を受ける可能性が相対的に低いため、補強部７０は、柔軟性を有する衝撃緩衝材料で形成される。ここで、柔軟性を有する衝撃緩衝材料は、導光部６０を構成するアクリル等の光学材料よりも低い剛性を有する材料のことを指す。また、高い剛性を有する材料は、上記の衝撃緩衝材料よりも剛性が高い材料のことを指す。高い剛性を有する材料として、例えば、導光部６０を構成するアクリル等の光学材料よりも剛性が高い材料を利用してもよい。

【0069】

以上説明したように、実施形態１に係る画像投影装置１は、ユーザＵに装着されて使用され、ユーザＵの網膜ＲＥに画像を投影する装置であって、導光部６０における、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに眼球ＥＹに対向する部分の周囲の少なくとも一部を囲むように配置された補強部７０を備える。このように、導光部６０の周囲に補強部７０が設けられていることで、小型化の追求や外観に露出していることで機械強度が弱くなりがちな導光部６０の機械強度を補強することができる。

【0070】

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態１と同様の構成及び機能については、説明を省略する。

【0071】

実施形態１では、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに眼球ＥＹに対向する方向であるＹ方向における補強部７０の幅（厚み）Ｔは、導光部６０の幅（厚み）Ｔと等しかった。これに対して、実施形態２では、Ｙ方向における補強部７０の幅（厚み）Ｔ２は、Ｙ方向における導光部６０の幅（厚み）Ｔ１よりも大きい。

【0072】

図７に、実施形態２における導光部６０及び補強部７０の断面を示す。実施形態２において、補強部７０は、実施形態１と同様に、Ｙ方向から見てＣの字状（Ｕの字状）をしており、導光部６０の上面６５、下面６６及び側面６７の３面を囲むように配置される。

【0073】

一方で、実施形態２において、図７に示すように、Ｙ方向における補強部７０の幅（厚み）Ｔ２は導光部６０の幅（厚み）Ｔ１よりも大きい。そのため、補強部７０は、画像投影装置１がユーザＵに装着されたときに眼球ＥＹに対向する方向であるＹ方向に突き出ている。

【0074】

より詳細には、補強部７０は、導光部６０の伝搬面６１よりも、眼球ＥＹの側（－Ｙ方向）に寸法Δだけ突き出している。また、補強部７０は、導光部６０の伝搬面６２よりも、眼球ＥＹとは反対側（＋Ｙ方向）に寸法（Ｔ２－Ｔ１－Δ）だけ突き出している。言い換えると、導光部６０と補強部７０との間には、額縁状の段差が設けられている。

【0075】

このように、導光部６０と補強部７０との間に額縁状の段差を設けることで、例えば投影ユニット３を机上に置いたときのように、外乱物が導光部６０の表面に接触することを回避しやすくなる。その結果、導光部６０の表面に汚れが付着すること、及び、導光部６０が破損することを抑制することができる。

【0076】

（変形例）
以上に本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は一例であり、本発明の適用範囲はこれに限られない。すなわち、本発明の実施形態は種々の応用が可能であり、あらゆる実施の形態が本発明の範囲に含まれる。

【0077】

例えば、上記実施形態では、補強部７０は、Ｃの字状（Ｕの字状）の形状をしており、上面６５、下面６６及び側面６７を囲むように配置されていた。しかしながら、補強部７０により囲われる面は、これら３つの面に限らず、導光部６０における、眼球ＥＹと対向する部分の周囲の少なくとも一部を囲うように配置されるものであれば、どの面であっても良い。例えば、補強部７０は、より簡素な構成として、上面６５、下面６６及び側面６７のうちの２つの面のみを囲うように配置されても良い。或いは、補強部７０は、上面６５、下面６６及び側面６７のうちのいずれかに加えて、伝搬面６２の一部まで含めて囲うように配置されても良い。

【0078】

また、補強部７０を、導光部６０に対して着脱可能に構成するようにしてもよい。そして、ユーザが用途に応じて補強部７０を付け替えるようにしてもよい。また、画像投影装置１を屋外での作業時等に利用する場合に、高い剛性を有する材料で形成された補強部７０を導光部６０に取り付けて画像投影装置１を使用するようにしてもよい。また、画像投影装置１を屋内で使用する場合に、柔軟性を有する衝撃緩衝材料で形成された補強部７０を導光部６０に取り付けて画像投影装置１を使用するようにしてもよい。

【0079】

上記実施形態では、投影ユニット３は、メガネフレームの左目部分に取り付けられており、ユーザＵの左目の眼球ＥＹにレーザ光を入射させた。しかしながら、投影ユニット３は、このような構成に限らず、メガネフレームの右目部分又は両目部分に取り付けられ、ユーザＵの右目又は両目の眼球ＥＹにレーザ光を入射させる構成であっても良い。また、投影ユニット３は、メガネフレームに限らず、ユーザＵのヘルメット、帽子、ゴーグル等に取り付けられて使用されるものであっても良い。

【0080】

上記実施形態では、導光部６０は、走査部３０により走査されたレーザ光を、眼球ＥＹに対して側方から眼球ＥＹの真正面の位置に導いた。しかしながら、導光部６０は、走査部３０により走査されたレーザ光を、眼球ＥＹに対して上方又は下方から眼球ＥＹの真正面の位置に導く構成であっても良い。

【0081】

上記実施形態では、走査部３０は、ＭＥＭＳミラー３１と反射ミラー３２とを備えていた。しかしながら、走査部３０は、このような構成に限らず、レーザモジュール２０から出射されたレーザ光を走査可能であれば、どのような構成であっても良い。例えば、走査部３０は、凹状の鏡面を備える反射ミラー３２に限らず、レーザ光を眼球ＥＹ内で集光できるものであれば、例えば、凸レンズ、メニスカスレンズ等を備えていても良い。また、走査部３０は、ＭＥＭＳミラー３１以外の光学系を用いても良い。

【0082】

以上、本発明の好ましい実施形態等について説明したが、本発明は上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0083】

１…画像投影装置、３…投影ユニット、５…制御ユニット、７…複合ケーブル、１０…入出力インタフェース、１１…画像処理部、１２…メモリ、１３…ＥＰＲＯＭ、１８…充電回路、１９…バッテリ、２０…レーザモジュール、２１…投影制御部、２３…レーザドライバ、３０…走査部、３１…ＭＥＭＳミラー、３２…反射ミラー、６０…導光部、６１，６２…伝搬面、６３…反射面、６５…上面、６６…下面、６７…側面、７０…補強部、ＥＹ…眼球、Ｅ１…上眼瞼、Ｅ２…下眼瞼、ＰＵ…瞳孔、ＲＥ…網膜、Ｕ…ユーザ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】