特開 2024-41573 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】P2024041573

(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】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022146453

(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

2H199CA47

2H199CA48

2H199CA53

2H199CA54

2H199CA81

2H199CA92

(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、導光部に汚れが付着することを抑制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。導光部６０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に対向する対向面の表面における、レーザ光が導光部６０から眼球ＥＹに向けて出射する際に通過する通過領域以外の領域に、複数の突出部を備える。
【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、を備え、
前記導光部は、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眼球に対向する対向面の表面における、前記レーザ光が前記導光部から前記眼球に向けて出射する際に通過する通過領域以外の領域に、複数の突出部を備える、
ことを特徴とする画像投影装置。

【請求項2】

前記複数の突出部のピッチ、径及び配置は、前記対向面上において前記複数の突出部が前記通過領域と重ならないように、定められる、
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】

前記複数の突出部のピッチは、前記通過領域のピッチと等しい、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投影装置。

【請求項4】

前記複数の突出部のピッチは、前記通過領域のピッチの２以上の整数倍である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投影装置。

【請求項5】

前記複数の突出部の高さは、前記複数の突出部のピッチ以上である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投影装置。

【請求項6】

前記導光部は、前記対向面と反対側に位置する面の表面に、複数の第２突出部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投影装置。

【請求項7】

前記対向面と反対側に位置する前記面における前記複数の第２突出部の密度は、前記対向面における前記複数の突出部の密度よりも大きい、
ことを特徴とする請求項６に記載の画像投影装置。

【請求項8】

前記通過領域は、前記網膜に投影される前記画像の画素数に基づいて設定される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像投影装置。

【請求項9】

前記通過領域は、前記網膜に投影される前記画像の画素数と、前記導光部の前記対向面の表面における前記走査部により走査される前記レーザ光の面積の大きさと、に基づいて設定される、
ことを特徴とする請求項１又は２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において、ユーザの眼球に光線を導く導光部の一部は、外観に露出している。このような外観に露出している部分は、ユーザが触れることができるため、異物等の汚れが付着しやすい。汚れが付着すると、投影される画像が乱れたり、ユーザの視野が妨害されたりするおそれがある。このような事情に鑑み、導光部における汚れの付着を抑え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、導光部に汚れが付着することを抑制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、を備え、
前記導光部は、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眼球に対向する対向面の表面における、前記レーザ光が前記導光部から前記眼球に向けて出射する際に通過する通過領域以外の領域に、複数の突出部を備える、
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、導光部に汚れが付着することを抑制することができる。

【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の投影ユニット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の断面を示す図である。

【図6】（ａ）は、実施形態１において導光部の第１伝搬面の表面の一部を拡大して示す図である。（ｂ）は、（ａ）を正面から見た図である。

【図7】（ａ）は、実施形態２において導光部の第２伝搬面の表面の一部を拡大して示す図である。（ｂ）は、（ａ）を正面から見た図である。

【図8】（ａ）は、実施形態３において導光部の第１伝搬面の表面の一部を拡大して示す図である。（ｂ）は、（ａ）を正面から見た図である。

【図9】（ａ）は、変形例において導光部の第１伝搬面の表面の一部を拡大して示す図である。（ｂ）は、（ａ）を正面から見た図である。

【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、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、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】

図５に、導光部６０を横方向（Ｘ方向）からみた様子を示す。図５は、図２におけるＢ－Ｂの断面を示している。図５に示すように、導光部６０は、上下方向（Ｚ方向）に幅Ｌ１を有し、眼球ＥＹに対向する方向（Ｙ方向）に幅（厚み）Ｔを有する。

【0051】

ここで、上下方向（Ｚ方向）における導光部６０の幅Ｌ１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。

【0052】

このように、導光部６０の幅Ｌ１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。

【0053】

なお、導光部６０の幅Ｌ１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を設計するようにしてもよい。

【0054】

次に、図６（ａ）及び（ｂ）を参照して、導光部６０の表面に設けられた複数の突出部８１について説明する。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、導光部６０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に対向する伝搬面である伝搬面６１の表面に複数の突出部８１を備える。

【0055】

複数の突出部８１は、高さＨの微小な突起であって、横方向（Ｘ方向）及び縦方向（Ｚ方向）に等しいピッチＰで配置されている。複数の突出部８１のそれぞれは、伝搬面６１の表面から外側に向けて、すなわち－Ｙ方向に突き出した形状をしている。

【0056】

複数の突出部８１のそれぞれは、その底部が最も太く、底部から先端部に向けて徐々に細くなる形状をしている。なお、図６（ａ）及び（ｂ）では各突出部８１の先端部は球状をしているが、各突出部８１の形状はこれに限らず、例えば先端が尖っていても良いし、先端が平面状であっても良い。

【0057】

複数の突出部８１は、伝搬面６１の表面に対するユーザＵの指などの接触を防止するための役割を持つ。より詳細に説明すると、導光部６０において、眼球ＥＹに対向する対向面である伝搬面６１は、レーザ光を眼球ＥＹに向けて出射するため、外観に露出している。このような外観に露出している部分は、ユーザＵが触れることができるため、異物や埃等のような汚れが付着しやすい。汚れが付着すると、投影される画像が乱れたり、ユーザＵの視野が妨害されたりするおそれがある。複数の突出部８１は、このような汚れの付着を抑える目的で、伝搬面６１の表面に設けられている。

【0058】

複数の突出部８１は、微細な構造であって、導光部６０から眼球ＥＹ内に導かれるレーザ光に影響を与えないように設けられている。具体的には、導光部６０は、伝搬面６１におけるレーザ光が通過する通過領域８５以外の領域に、複数の突出部８１を備える。

【0059】

ここで、通過領域８５は、走査部３０により２次元の範囲に走査されたレーザ光が導光部６０から眼球ＥＹに向けて出射する際に通過する、伝搬面６１上の領域（レーザスポット）である。図６（ａ）及び（ｂ）では、理解を容易にするため、通過領域８５に斜線を付して示している。

【0060】

一例として、投影対象となる画像が１２８０×７２０個のドットの画素を有する場合、走査部３０は画素数と同じ数の方向にレーザ光を走査するため、伝搬面６１上に１２８０×７２０個の通過領域８５が存在する。この場合において、例えば伝搬面６１における約９ｍｍ×５ｍｍの面積の範囲にレーザ光が走査されると仮定すると、通過領域８５のピッチは、横方向（Ｘ方向）で“９ｍｍ／１２８０＝約７μｍ”と計算され、縦方向（Ｚ方向）で“５ｍｍ／７２０＝約７μｍ”と計算される。すなわち、通過領域８５は、横方向及び縦方向のそれぞれに約７μｍのピッチで伝搬面６１上に並ぶ。なお、この例ではμｍの単位における小数点１桁目を四捨五入している。

【0061】

また、投影対象となる画像が２５６０×１４４０個のドットの画素を有し、伝搬面６１における約９ｍｍ×５ｍｍの面積の範囲にレーザ光が走査されると仮定した場合には、伝搬面６１上に、２５６０×１４４０個の通過領域８５が存在する。そして、通過領域８５のピッチは、横方向（Ｘ方向）で“９ｍｍ／２５６０＝約３．５μｍ”と計算され、縦方向（Ｚ方向）で“５ｍｍ／１４４０＝約３．５μｍ”と計算される。なお、この例ではμｍの単位における小数点２桁目を四捨五入している。

【0062】

その他の場合でも同様に、投影対象となる画像がＡ×Ｂ個のドットの画素を有しており、伝搬面６１におけるレーザ光の走査範囲がＸｍｍ×Ｙｍｍの面積である場合、伝搬面６１上における通過領域８０の横方向のピッチＰｗはＸ／Ａ［ｍｍ］となり、縦方向のピッチＰｖはＹ／Ｂ［ｍｍ］となる。

【0063】

このような通過領域８５の位置は、走査部３０により走査されたレーザ光が集光する瞳孔ＰＵ付近の位置までの距離に依存するため、画像投影装置１の光学的な設計に応じて定められる。

【0064】

複数の突出部８１のピッチＰ、径φ及び配置は、伝搬面６１上において複数の突出部８１がこのようなピッチで並ぶ複数の通過領域８５と重ならないように、定められる。具体的に説明すると、図６（ｂ）に示すように、横方向と縦方向とのそれぞれの方向において、複数の突出部８１のピッチＰは、通過領域８５のピッチＰと等しい。言い換えると、複数の突出部８１は、横方向と縦方向とのそれぞれの方向において、通過領域８５と同じピッチＰで配置される。そして、複数の突出部８１のそれぞれは、横方向と縦方向とのそれぞれの方向において、通過領域８５と突出部８１とが交互に並ぶように、隣り合う２つの通過領域８５の間の中央に配置される。

【0065】

更に、各突出部８１が通過領域８５と重ならないようにするためには、各突出部８１の径（直径）Φａと各通過領域８５の径（直径）Φｂとの和が、ピッチＰよりも小さくなることが必要である。すなわち、“Φａ＋Φｂ＜Ｐ”の関係式が満たされる必要がある。各突出部８１の径Φａは、各通過領域８５の径ΦｂとピッチＰとに基づいて、このような関係式を満たす値（例えば３．５μｍ）に定められる。

【0066】

このように、伝搬面６１上に形成された複数の突出部８１は、導光部６０から眼球ＥＹに向けて出射されるレーザ光に影響を与えないように、そのピッチＰ、径Φａ及び配置が定められている。言い換えると、各突出部８１は、伝搬面６１におけるレーザ光の通過領域８５に対応して、通過領域８５とは重ならない領域に設けられている。

【0067】

また、複数の突出部８１の高さＨは、導光部６０に接触する可能性が高いものがユーザＵの指であることを考慮して、ユーザＵの指が突出部８１の先端に触れても伝搬面６１の表面に届かない程度の高さであることが好適である。具体的に説明すると、指の柔軟性を考慮すると、各突出部８１の高さＨは、ピッチＰ以上である、すなわち“Ｈ≧Ｐ（Ｈ≠０）”を満たす値に設計されることが好適である。

【0068】

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の伝搬面６１の表面に複数の突出部８１を備える。複数の突出部８１が設けられていることにより、伝搬面６１の表面に直接触れにくくなる。例えば、ユーザＵの指が突出部８１の先端に触れたとしても、皮脂の塊が突出部８１の微細な形状により分散し、伝搬面６１の表面に定着しない。そのため、伝搬面６１に対する異物や埃等の汚れが付着することを抑制することができる。その結果として、網膜ＲＥに投影される画像が乱れたり、ユーザＵの視野が妨害されたりすることを回避することができる。

【0069】

特に、実施形態１に係る画像投影装置１は、複数の突出部８１を、導光部６０の伝搬面６１の表面における、レーザ光が導光部６０から眼球ＥＹに向けて出射する際に通過する通過領域８５以外の領域に備える。これにより、導光部６０から眼球ＥＹに向けて出射されるレーザ光を阻害することなく、導光部６０の表面に汚れが付着することを抑制することができる。

【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、導光部６０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と対向する対向面である伝搬面６１の表面に、複数の突出部８１を備えていた。これに対して、実施形態２では、導光部６０は、伝搬面６１の表面に加えて、伝搬面６１とは反対側の面である伝搬面６２の表面にも、複数の突出部８２を備える。

【0072】

なお、伝搬面６１の表面に設けられた各突出部８１と伝搬面６２の表面に設けられた各突出部８２と区別して称する場合、それぞれ第１突出部及び第２突出部と呼ぶ。

【0073】

図７（ａ）及び（ｂ）に、実施形態２における伝搬面６２の表面の一部を示す。図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、導光部６０は、伝搬面６２の表面に複数の突出部８２を備える。複数の突出部８２は、高さＨ２の微小な突起であって、横方向（Ｘ方向）及び縦方向（Ｚ方向）に等しいピッチＰ２で配置されている。

【0074】

複数の突出部８２のそれぞれは、伝搬面６２の表面から外側に向けて、すなわち＋Ｙ方向に突き出した形状をしている。複数の突出部８２は、伝搬面６２の表面に対する接触を防止するための役割を持つ。

【0075】

このように、伝搬面６１に複数の突出部８１が設けられているだけでなく、伝搬面６２にも複数の突出部８２が設けられていることで、伝搬面６１と伝搬面６２との両方の面における汚れの付着を抑えることができる。

【0076】

より詳細に説明すると、伝搬面６２はレーザ光を反射することが目的の面であるため、伝搬面６１とは異なり、レーザ光が通る通過領域８５は存在しない。そのため、伝搬面６２における複数の突出部８２の密度を、伝搬面６１における複数の突出部８１の密度よりも大きくすることができる。

【0077】

具体的には、伝搬面６２における突出部８２のピッチＰ２を、伝搬面６１における突出部８１のピッチＰよりも小さくする。或いは、伝搬面６２における突出部８２の径（直径）φ２を、伝搬面６１における突出部８１の径Φａよりも大きくする。このように伝搬面６２における突出部８２の密度を大きくすることで、伝搬面６２を通して眼球ＥＹ内に入射する外光を遮蔽することができ、網膜ＲＥに投影される画像を視認しやすくすることができる。

【0078】

このように、伝搬面６２における複数の突出部８２のピッチＰ２、径（直径）φ２及び配置は、通過領域８５に依存することなく、定めることができる。これにより、網膜ＲＥに投影される画像の視認性を調整することができる。

【0079】

なお、伝搬面６２における突出部８２の高さＨ２は、実施形態１と同様に、ユーザＵの指が突出部８２の先端に触れても伝搬面６２の表面に届かないように、伝搬面６２における突出部８２のピッチＰ２以上であっても良い。

【0080】

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について説明する。実施形態１，２と同様の構成及び機能については、説明を省略する。

【0081】

実施形態１では、伝搬面６１の表面に設けられた複数の突出部８１のピッチＰは、複数の通過領域８５のピッチＰと等しかった。これに対して、実施形態３では、伝搬面６１の表面に設けられた複数の突出部８１のピッチは、複数の通過領域８５のピッチＰの２以上の整数倍である。

【0082】

図８（ａ）及び（ｂ）に、実施形態３における伝搬面６１の表面の一部を示す。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、導光部６０は、伝搬面６１の表面に複数の突出部８１を備える。

【0083】

複数の突出部８１のそれぞれは、実施形態１と同様に、伝搬面６１の表面から外側に向けて、すなわち－Ｙ方向に突き出した形状をしている。一方で、実施形態３において、複数の突出部８１のピッチＰ３は、横方向と縦方向とのそれぞれの方向において、通過領域８５のピッチＰの２倍である。言い換えると、複数の突出部８１は、横方向と縦方向とのそれぞれの方向において、通過領域８５の２倍のピッチＰ３で配置される。そして、複数の突出部８１のそれぞれは、横方向と縦方向とのそれぞれの方向において、１つの突出部８１と２つの通過領域８５とが交互に並ぶように、通過領域８５の間に１つおきに配置される。

【0084】

このように突出部８１のピッチＰ３を通過領域８５のピッチＰの２倍にすることで、実施形態１に比べて突出部８１の数を減らすことができる。そのため、簡単な構成で、導光部６０から眼球ＥＹに向けて出射されるレーザ光に影響を与えずに、伝搬面６１における汚れの付着を抑制することができる。

【0085】

なお、突出部８１のピッチＰ３は、通過領域８５のピッチＰの２倍であることに限らず、通過領域８５のピッチＰの整数倍であれば、３倍、４倍等であっても良い。突出部８１のピッチＰ３を大きくすることで伝搬面６１に汚れが付着することを抑制する能力は低下するが、構成を簡略化につながる。

【0086】

また、実施形態３における突出部８１の高さＨは、実施形態１と同様に、ユーザＵの指が突出部８１の先端に触れても伝搬面６１の表面に届かないように、突出部８１のピッチＰ３以上であっても良い。

【0087】

（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。

【0088】

例えば、上記実施形態では、複数の突出部８１は、横方向と縦方向とのそれぞれの方向において通過領域８５と突出部８１とが交互に並ぶように配置された。一方で、複数の突出部８１の配置は、通過領域８５と重ならない位置であれば、これに限らず他の配置も可能である。

【0089】

一例として、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の突出部８１のそれぞれは、四角形の頂点に配置された４つの通過領域８５の中心に配置されても良い。この場合、各突出部８１が通過領域８５と重ならないようにするためには、各突出部８１の径（直径）Φａと各通過領域８５の径（直径）Φｂとの和が、ピッチＰの√２倍よりも小さくなることが必要である。すなわち、“Φａ＋Φｂ＜Ｐ×√２”の関係式が満たされる必要がある。言い換えると、実施形態１に比べて、突出部８１の径Φａが満たすべき条件が緩和される。各突出部８１の径Φａは、各通過領域８５の径ΦｂとピッチＰとに基づいて、このような関係式を満たす値に定められる。

【0090】

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。

【0091】

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。

【0092】

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。

【0093】

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】

【0094】

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、８１，８２…突出部、８５…通過領域、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】

【図8】

【図9】