JPH08166541A - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JPH08166541A
JPH08166541A JP6308980A JP30898094A JPH08166541A JP H08166541 A JPH08166541 A JP H08166541A JP 6308980 A JP6308980 A JP 6308980A JP 30898094 A JP30898094 A JP 30898094A JP H08166541 A JPH08166541 A JP H08166541A
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axis
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Masaya Nakaoka
中岡正哉
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高橋浩一
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光学系の像面湾曲とその他の収差を同時に良
好に補正して、高解像な画像をも十分に明瞭に観察し得
る中間像を作らない画像表示装置。 【構成】 画像を表示する画像表示素子５と、画像表示
素子５によって形成された画像を中間像を作ることなく
投影し、観察者の眼球１に導く光学系とからなる画像表
示装置において、光学系が、観察者の眼球側に凹面を向
け、光軸に対して偏心した回転非対称な形状の反射面を
有する少なくとも１枚の凹面鏡３と、凹面鏡３と画像表
示素子５との間に配置された正のパワーを有する少なく
とも１個の光学素子４とからなる頭部装着式等の画像表
示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像表示装置に関し、
特に、観察者の頭部又は顔面に保持することを可能にす
る頭部又は顔面装着式画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】顔面装着式画像表示装置においては、装
着者の疲労を少なくするため、重量はより軽く、大きさ
はより小さくすることが望まれている。特に、顔面に装
着した際に顔面から突出する長さは、装着時のバランス
を向上させるために極力短くすることが望まれている。
このため、従来、中間像を作らずに像を伝送する光学系
を用いた顔面装着式視覚表示装置が提案されており、リ
レー光学系を不用にすることで、小型・軽量化を図って
いる。
【０００３】そのような中間像を作らずに画像を伝送す
る光学系としては、例えば米国特許第４、０２６、６４
１号のものが提案されている。この発明は、図１４に示
すように、ＣＲＴのような画像表示装置の像を画像伝達
素子で物体面に伝達し、その物体面の像を光軸に対して
偏心したトーリック反射面によって虚像として表示する
ことで、小型・軽量な光学系を提供できるようにしたも
のである。
【０００４】また、他の方法として、本出願人より特開
平５−３２３２２９号のものを提案している。この発明
の光学系は、図１５のような構成をしており、光軸から
遠くなる程曲率の大きくなる形状をした凹面鏡により、
中間像を作らずに像面湾曲の小さな画像を伝送してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、米国特許第
４、０２６、６４１号の光学系の持つ像面湾曲のため
に、投影される虚像が曲面となり観察時に像の周辺がぼ
けるという問題点があった。また、特開平５−３２３２
２９号の光学系は像面湾曲は小さいものの、凹面鏡で他
の収差が発生している。近年、液晶ディスプレイ等の高
解像化が進んでおり、これに対応した高解像な光学系が
必要なときに、従来の方法では対応できなくなる恐れが
あった。
【０００６】また、特開平５−３２３２２９号では光学
系中に偏心した凹面鏡を用いるために、光軸に対して像
面が垂直にならないという問題点もあった。光軸に対し
て像面が垂直になっていない場合に、画像表示素子とし
て液晶ディスプレイ等の垂直方向以外への放射光量が少
ないものを用いる場合、光量が不足して明瞭に画像を見
ることができなくなる場合がある。
【０００７】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたもので、その目的は、中間像を作らない画
像表示装置において、像面湾曲とその他の収差を同時に
良好に補正し得る光学系を提供し、高解像な画像をも十
分に明瞭に観察し得る画像表示装置を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の画像表示装置は、画像を表示する画像表
示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を
中間像を作ることなく投影し、観察者の眼球に導く光学
系とからなる画像表示装置において、前記光学系が、観
察者の眼球側に凹面を向け、光軸に対して偏心した回転
非対称な形状の反射面を有する少なくとも１枚の凹面鏡
と、前記凹面鏡と前記画像表示素子との間に配置された
正のパワーを有する少なくとも１個の光学素子とからな
ることを特徴とするものである。
【０００９】この場合、正のパワーを有する光学素子の
中の少なくとも１面が光軸に対して偏心しているものと
することができる。また、正のパワーを有する光学素子
の中の少なくとも１個を画像表示素子の側に凹面を向け
た正メニスカスレンズとすることができる。
【００１０】
【作用】以下に、本発明において上記構成をとる理由と
作用について説明する。なお、以下の説明は、光学設計
上の利便性から、観察者の瞳位置から画像表示素子に向
けて光線を追跡する逆光線追跡によって行う。また、観
察者の瞳から射出される光線の方向をＺ軸方向とし、凹
面鏡はＹ−Ｚ平面内で偏心しているものとする。
【００１１】本発明においては、画像表示装置の光学系
は、観察者の瞳から光軸に沿って順に、偏心（ティルト
又はシフト）した回転非対称な反射面を持つ凹面鏡、正
のパワーを持つ光学素子、及び、画像表示素子からな
る。凹面鏡と正のパワーを持つ光学素子の２つに結像す
るためのパワーを分割しているので、凹面鏡の曲率を小
さくできる。そのため、凹面鏡で発生する像面湾曲を減
らすことができる。また、同時に、凹面鏡の曲率の減少
により球面収差を減らすことができ、良好な画像を観察
することができる。さらに、凹面鏡の曲率の減少によ
り、像面と光軸とのなす角を垂直に近付けることができ
る。
【００１２】また、凹面鏡の反射面が回転非対称な形状
をしているので、凹面鏡が偏心している方向と無偏心で
ある方向とでパワーが異なることで生じている非点収差
を補正することができ、良好な収差補正を実現できる。
【００１３】また、顔面装着式の画像表示装置において
は、眼鏡等を装着することが可能なように、瞳位置から
第１面までの距離、いわゆるアイリリースを十分に確保
する必要がある。また、一方で、顔面に装着した際、顔
面から突出する長さは極力小さい方が望ましい。そのた
め、正のパワーを持つ光学素子は、凹面鏡よりも画像表
示素子に近い側にある方が、凹面鏡よりも瞳側にあるよ
りも、同じアイリリースのとき、顔面からの突出長を小
さくすることが可能になり、より好ましい。
【００１４】また、正のパワーを持つ光学素子をシフト
させて偏心させることにより、この光学素子で発生する
像面湾曲の発生量が変化するので、適当なシフトをこの
正のパワーを持つ光学素子に与えることにより、凹面鏡
で発生した光軸に対する像面の傾きを補正することがで
き、より像面を光軸に対して垂直に近くすることが可能
になる。
【００１５】また、正のパワーを持つ光学素子をティル
トさせることにより、凹面鏡により発生したコマ収差を
容易に補正することができる。なぜなら、正のパワーを
持つ光学素子のティルトによりコマ収差の発生量を変化
させることが可能であり、適当なティルトを正のパワー
を持つ光学素子に与えることにより、凹面鏡において発
生したコマ収差を良好に補正し得るからである。
【００１６】また、正のパワーを持つ光学素子は、瞳か
ら凹面鏡までの光線をけらないように配置しなければな
らない。そのため、正のパワーを持つ光学素子は、凹面
鏡からある程度以上の距離を置かなければならず、近軸
設計上の制約となる。そこで、後記の実施例２の光学系
を示す図２のように、正のパワーを持つ光学素子として
正メニスカスレンズ４を凹面を画像表示素子５側に向け
るように配置して用いると、正メニスカスレンズ４の主
点を瞳１から凹面鏡３までの光線の中に置くことも可能
になり、近軸設計上の自由度が大きくなり、より収差の
小さい設計が可能になる。これは、特に光束径が大きく
なる瞳直径の大きな光学系において有利である。なお、
顔面又は頭部装着式の画像表示装置において、瞳径が大
きいと、眼幅調整等の装着時の調整箇所が不要となり、
使用者の煩わしさを減らすことができる。
【００１７】また、正のパワーを持つ光学素子として接
合正レンズを用いることにより、この光学素子で発生す
る倍率の色収差を抑えることができる。また、凹面鏡と
して裏面鏡を用いたときには、裏面鏡で生じる倍率の色
収差も補正することが可能となり、高解像な画像も十分
に明瞭に観察することができる。
【００１８】ところで、裏面鏡は、表面鏡と比べて、耐
久性に富んでいる、経時変化が小さい、塵、ほこりに対
して耐性がある等の利点がある。また、その他に、凹面
鏡としての焦点距離を変えずに面形状を変化させること
が可能であり、収差補正上非常に有利となり、高解像な
画像を得ることが可能になる。しがって、凹面鏡として
裏面鏡を用いることも望ましい。
【００１９】上記の正のパワーを持つ光学素子の焦点距
離と全光学系の焦点距離とが以下の式を満たしている
と、凹面鏡のパワーを減少させ収差補正のための効果を
十分に出すことが可能になり、かつ、光学素子のパワー
により発生する収差も十分に小さくすることができる。 １＜ｆy ／ｆy0＜５，又は，１＜ｆx ／ｆx0＜５ ・・・（１） ただし、ｆy ，ｆx はそれぞれ正のパワーを有する光学
素子のＹ軸方向、Ｘ軸方向の焦点距離、ｆy0、ｆx0はそ
れぞれ光学系全体のＹ軸方向、Ｘ軸方向の焦点距離であ
る。
【００２０】なお、上記（１）式の関係がさらに下記
（１）’式を満たしていると、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の双
方において、同時に凹面鏡のパワーを減少させ収差補正
のための効果を顕著に出すことが可能になり、かつ、光
学素子において発生する収差も非常に小さくすることが
でき、特に高解像な画像表示素子を用いるときに有効で
ある。
【００２１】 １．１＜ｆy ／ｆy0＜２．５，又は，１．１＜ｆx ／ｆx0＜２．５ ・・・（１）’
【００２２】
【実施例】以下に、本発明の画像表示装置の実施例１か
ら６について、図面を参照して説明する。各実施例の構
成パラメータは後記するが、以下の説明において、面番
号は、観察者の瞳位置１から画像表示素子５へ向う逆追
跡の面番号として示してある。そして、座標の取り方
は、図１〜図６に示すように、観察者の瞳位置１中心か
ら視軸方向をＺ軸とし、紙面に垂直な方向に紙面表面か
ら裏面に向かう方向を正としてＸ軸をとり、Ｘ軸、Ｚ軸
に垂直で右手系を構成するＹ軸を紙面内にとり、光軸は
紙面のＹ−Ｚ面内で折り曲げられるものとする。
【００２３】そして、後記する構成パラメータ中におい
て、偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θが記載されている面につい
ては、基準軸（Ｚ軸）あるいは基準面（１面）に対して
のその面のＹ軸方向、Ｚ軸方向の偏心量、及び、その面
の中心軸のＺ軸からの傾き角を意味し、その場合、θが
正は反時計回りを意味する。なお、偏心量Ｙ，Ｚと傾き
角θの記載のない面は、その前の面と同軸であることを
意味する。
【００２４】また、面間隔は、２面に関しては１面から
のＺ軸に沿う距離であり、同軸系部分（正のパワーを有
する光学素子４）についてはその面から次の面までの軸
上間隔である。なお、面間隔は、光軸に沿って逆追跡の
方向を正として示してある。ただし、反射面以後では符
号は反転する。
【００２５】また、各面において、アナモルフィック面
の非球面形状は、その面を規定する座標上で、Ｒy 、Ｒ
x はそれぞれＹ−Ｚ面（紙面）内の近軸曲率半径、Ｘ−
Ｚ面内での近軸曲率半径、Ｋx 、Ｋy はそれぞれＸ−Ｚ
面、Ｙ−Ｚ面内の円錐係数、ＡＲ、ＢＲはそれぞれＺ軸
に対して回転対称な４次、６次の非球面係数、ＡＰ、Ｂ
ＰはそれぞれＺ軸に対して回転非対称な４次、６次の非
球面係数とすると、非球面式は以下に示す通りである。 Ｚ =［( Ｘ2/Ｒx )+ (Ｙ2/Ｒy ) ］／［1+｛ 1-(1+
Ｋx ) ( Ｘ2/Ｒx 2)-(1+Ｋy ) ( Ｙ2/Ｒy 2)｝1/2 ］＋
ＡＲ［ (1-ＡＰ) Ｘ2+( 1+ＡＰ) Ｙ2 ］2＋ＢＲ［ (1-
ＢＰ) Ｘ2+( 1+ＢＰ) Ｙ2 ］3 なお、面と面の間の媒質の屈折率はｄ線の屈折率で表
す。長さの単位はｍｍである。
【００２６】さて、以下に示す実施例は全て右眼用の画
像表示装置であり、左眼用は構成す光学要素を全てＸ−
Ｚ面に対称に配備することで実現できる。また、実際の
装置においては、接眼光学系によって光軸が屈曲する方
向は、観察者の上方あるいは下方、側方何れの方向にあ
ってもよいことは言うまでもない。
【００２７】図１〜図６に、それぞれ実施例１〜６の画
像表示装置の光学系の単眼部分の断面図を示す。それぞ
れの断面図において、１は観察者の瞳位置、２は光軸、
３は凹面鏡、４は正のパワーを有する光学素子、５は画
像表示素子である。
【００２８】各実施例において、凹面鏡３は、実施例
１、２、４はアナモルフィック面の表面鏡、実施例３、
５、６はアナモルフィック面の裏面鏡からなり、正のパ
ワーを有する光学素子４は、実施例１は両凸球面単レン
ズ、実施例２は画像表示素子５側に凹面を向けた正メニ
スカス球面単レンズ、実施例３は両面がアナモルフィッ
ク面からなる単レンズ、実施例４は両凸レンズと負メニ
スカスレンズの球面接合レンズ、実施例５は両凸レンズ
と両凹レンズの球面接合レンズ、実施例６は１面がアナ
モルフィック面からなる単レンズ２枚の接合レンズから
なる。
【００２９】画角及び瞳直径については、実施例１は、
水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳直径４ｍｍ、
実施例２は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
直径１６ｍｍ、実施例３は、水平画角３０°、垂直画角
２２．７°、瞳直径４ｍｍ、実施例４は、水平画角３０
°、垂直画角２２．７°、瞳直径８ｍｍ、実施例５は、
水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳直径８ｍｍ、
実施例６は、水平画角３５°、垂直画角２６．６°、瞳
直径８ｍｍである。
【００３０】次に、上記実施例１〜６の構成パラメータ
を示す。 実施例１ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳位置） 77.82 ２ Ｒy -516.62（凹面鏡） （Ｚ軸より） Ｒx -256.38 Ｙ -161.98 Ｋy 4.55 Ｋx 2.67 ３ -48.55（レンズ） -8.5 1.51633 64.1 （１面より） Ｙ -17.95 θ 50 ゜ Ｚ 32.36 ４ 500 ５ ∞（画像表示面） （１面より） Ｙ -50.36 θ 29.44° Ｚ 4.57 ｆy ／ｆy0＝1.16 ｆx ／ｆx0＝1.31 。
【００３１】実施例２ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳位置） 77.43 ２ Ｒy -393.51（凹面鏡） （Ｚ軸より） Ｒx -235.63 Ｙ -137.38 Ｋy 2.61 Ｋx 1.90 ３ -40.04（レンズ） -12 1.51633 64.1 （１面より） Ｙ -25.15 θ 50 ゜ Ｚ 28.89 ４ -622.93 ５ ∞（画像表示面） （１面より） Ｙ -56.76 θ 41.10° Ｚ 2.12 ｆy ／ｆy0＝1.17 ｆx ／ｆx0＝1.29 。
【００３２】実施例３ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳位置） 45 ２ Ｒy -111.14（裏面鏡表面） 1.51633 64.1 Ｒx 136.35 （Ｚ軸より） θ 30 ° ３ Ｒy -195.10（裏面鏡裏面） 1.51633 64.1 Ｒx 7969.48 （１面より） Ｚ 46.44 θ 30 ° ４ Ｒy -111.14（裏面鏡表面） （１面より） Ｒx 136.35 Ｚ 45 θ 30 ° ５ Ｒy -52.34（レンズ） -12 1.51633 64.1 Ｒx -65.24 （１面より） Ｙ -20.26 θ 30 ゜ Ｚ 34.65 ６ Ｒy -1665.09 Ｒx 195.47 ７ ∞（画像表示面） （１面より） Ｙ -64.62 θ 48.87° Ｚ 6.79 ｆy ／ｆy0＝1.59 ｆx ／ｆx0＝1.60 。
【００３３】実施例４ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳位置） 50 ２ Ｒy -293.70（凹面鏡） （Ｚ軸より） Ｒx -241.70 Ｙ 6.36 θ 30 ° Ｋy -7.26 Ｋx -15.11 ＡＲ 0.1163×10-9 ＢＲ 0.4048×10-10 ＡＰ 0.1405×10+2 ＢＰ -0.1625×10-2 ３ -54.38（レンズ） -13.39 1.62 60.3 （１面より） Ｙ -20.25 θ 51.21゜ Ｚ 39.88 ４ 53.67 -3 1.755 27.6 ５ 127.25 ６ ∞（画像表示面） （１面より） Ｙ -62.55 θ -135.03° Ｚ 11.87 ｆy ／ｆy0＝1.39 ｆx ／ｆx0＝1.47 。
【００３４】実施例５ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳位置） 50 ２ Ｒy -805.66（裏面鏡表面） 1.5254 56.25 Ｒx 203.47 （Ｚ軸より） Ｋy 0 Ｙ -3.53 θ 32.54° Ｋx 0 ＡＲ -0.2665×10-6 ＢＲ 0.4539×10-9 ＡＰ -0.7066×10-1 ＢＰ -0.1071 ３ Ｒy -405.82（裏面鏡裏面） 1.5254 56.25 Ｒx -878.41 （１面より） Ｋy 0 Ｙ -15.84 θ 30 ° Ｋx 0 Ｚ 59.7 ＡＲ 0.3407×10-8 ＢＲ -0.3777×10-10 ＡＰ 0.2787×10+1 BP 0.2000×10-1 ４ Ｒy -805.66（裏面鏡表面） （１面より） Ｒy 203.47 Ｙ -3.53 θ 32.54° Ｋy 0 Ｚ 50 Ｋx 0 ＡＲ -0.2665×10-6 ＢＲ 0.4539×10-9 ＡＰ -0.7066×10-1 ＢＰ -0.1071 ５ -44.47（レンズ） -12.02 1.62 60.3 （１面より） Ｙ -17.31 θ 88.33゜ Ｚ 36.98 ６ 66.17 -1.52 1.755 27.6 ７ -390.35 ８ ∞（画像表示面） （１面より） Ｙ -62.0 θ -122.81° Ｚ 19.85 ｆy ／ｆy0＝1.50 ｆx ／ｆx0＝1.67 。
【００３５】実施例６ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳位置） 55 ２ Ｒy -96.97（裏面鏡表面） 1.5254 56.25 Ｒx 122.54 （Ｚ軸より） Ｋy 0 Ｙ -28.56 θ 14.12° Ｋx 0 ＡＲ 0.7129×10-7 ＢＲ 0.9095×10-10 ＡＰ -0.1295×10+1 ＢＰ -0.3279 ３ Ｒy -139.13（裏面鏡裏面） 1.5254 56.25 Ｒx -1015.83 （１面より） Ｋy 0 Ｙ -20.80 θ 22.05° Ｋx 0 Ｚ 55.73 ＡＲ -0.1675×10-9 ＢＲ -0.4352×10-11 ＡＰ -0.6328×10+1 ＢＰ 0.2263×10+1 ４ Ｒy -96.97（裏面鏡表面） （１面より） Ｒy 122.54 Ｙ -28.56 θ 14.12° Ｋy 0 Ｚ 55 Ｋx 0 ＡＲ 0.7129×10-7 ＢＲ 0.9095×10-10 ＡＰ -0.1295×10+1 ＢＰ -0.3279 ５ Ｒy -72.93（レンズ） -14 1.60311 60.7 Ｒy -34.37 （１面より） Ｋy 0 Ｙ -15.22 θ 61.62゜ Ｋx 0 Ｚ 31.69 ＡＲ -0.3623×10-8 ＢＲ -0.1071×10-9 ＡＰ 0.1161×10+2 ＢＰ -0.6372 ６ 56.21 -2 1.80518 25.4 7 Ry 80.52 Ｒy -108.39 Ｋy 0 Ｋx 0 ＡＲ -0.2465×10-7 ＢＲ 0.6417×10-9 ＡＰ 0.8294×10 ＢＰ -0.1382 ８ ∞（画像表示面） （１面より） Ｙ -53.29 θ 54.37° Ｚ 15.35 ｆy ／ｆy0＝1.47 ｆx ／ｆx0＝2.26 。
【００３６】次に、上記実施例の中、実施例１、実施例
５の横収差図をそれぞれ図７〜図９、図１０〜図１２に
示す。これらの横収差図において、括弧内に示された数
字は（水平画角，垂直画角）を表し、その画角における
横収差を示す。
【００３７】なお、以上の何れの実施例においても、ア
イリリース、画像表示素子の大きさが異なる場合に、本
発明は実施例の構成パラメーターを係数倍することで容
易に実現できることは言うまでもない。
【００３８】本発明の画像表示装置の様々な応用例が考
えられるが、本発明の画像表示装置本体６に、例えば図
１３に示すような頭部への装着具７を取り付けることに
よって、頭部装着式の画像表示装置として用いることが
できる。
【００３９】以上の本発明の画像表示装置は、例えば次
のように構成することができる。 〔１〕 画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示
素子によって形成された画像を中間像を作ることなく投
影し、観察者の眼球に導く光学系とからなる画像表示装
置において、前記光学系が、観察者の眼球側に凹面を向
け、光軸に対して偏心した回転非対称な形状の反射面を
有する少なくとも１枚の凹面鏡と、前記凹面鏡と前記画
像表示素子との間に配置された正のパワーを有する少な
くとも１個の光学素子とからなることを特徴とする画像
表示装置。
【００４０】〔２〕 前記の正のパワーを有する光学素
子の中の少なくとも１面が光軸に対して偏心しているこ
とを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。
【００４１】〔３〕 前記の正のパワーを有する光学素
子の中の少なくとも１個が前記画像表示素子の側に凹面
を向けた正メニスカスレンズであることを特徴とする上
記〔１〕記載の画像表示装置。
【００４２】〔４〕 前記の正のパワーを有する光学素
子が接合正レンズであることを特徴とする上記〔１〕記
載の画像表示装置。
【００４３】〔５〕 前記凹面鏡が裏面鏡であることを
特徴とする上記〔１〕から〔４〕の何れか１項記載の画
像表示装置。
【００４４】〔６〕 前記光学系の焦点距離と前記の正
のパワーを有する光学素子の焦点距離が以下の式を満た
すことを特徴とする上記〔１〕から〔５〕の何れか１項
記載の画像表示装置。 １＜ｆy ／ｆy0＜５，又は，１＜ｆx ／ｆx0＜５ ・・・（１） ただし、ｆy ，ｆx はそれぞれ前記の正のパワーを有す
る光学素子のＹ軸方向、Ｘ軸方向の焦点距離、ｆy0、ｆ
x0はそれぞれ前記光学系全体のＹ軸方向、Ｘ軸方向の焦
点距離である。ここで、観察者の瞳に入射する光軸の方
向をＺ軸方向とし、凹面鏡の偏心がＹＺ平面で行われる
ようにＹ軸を定義し、Ｙ軸とＺ軸と直交するようにＸ軸
を定義する。
【００４５】〔７〕 前記光学系の焦点距離と前記の正
のパワーを有する光学素子の焦点距離が以下の式を満た
すことを特徴とする上記〔１〕から〔５〕の何れか１項
記載の画像表示装置。 １．１＜ｆy ／ｆy0＜２．５，又は，１．１＜ｆx ／ｆx0＜２．５ ・・・（１）’ ただし、ｆy ，ｆx はそれぞれ前記の正のパワーを有す
る光学素子のＹ軸方向、Ｘ軸方向の焦点距離、ｆy0、ｆ
x0はそれぞれ前記光学系全体のＹ軸方向、Ｘ軸方向の焦
点距離である。ここで、観察者の瞳に入射する光軸の方
向をＺ軸方向とし、凹面鏡の偏心がＹＺ平面で行われる
ようにＹ軸を定義し、Ｙ軸とＺ軸と直交するようにＸ軸
を定義する。
【００４６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像表示装置によると、中間像を作ることなく観察者
の眼球に像を伝送する小型の光学系において、像面湾曲
とその他の収差を同時に良好に補正して高解像な画像を
観察し得る画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の画像表示装置の光路図であ
る。
【図２】本発明の実施例２の画像表示装置の光路図であ
る。
【図３】本発明の実施例３の画像表示装置の光路図であ
る。
【図４】本発明の実施例４の画像表示装置の光路図であ
る。
【図５】本発明の実施例５の画像表示装置の光路図であ
る。
【図６】本発明の実施例６の画像表示装置の光路図であ
る。
【図７】本発明の実施例１の横収差図の一部である。
【図８】本発明の実施例１の横収差図の別の部分であ
る。
【図９】本発明の実施例１の横収差図の残りの部分であ
る。
【図１０】本発明の実施例５の横収差図の一部である。
【図１１】本発明の実施例５の横収差図の別の部分であ
る。
【図１２】本発明の実施例５の横収差図の残りの部分で
ある。
【図１３】本発明による画像表示装置を頭部装着式画像
表示装置として構成した場合の１例の概念図である。
【図１４】従来の１つの画像表示装置の光学系を示す図
である。
【図１５】従来の別の画像表示装置の光学系を示す図で
ある。
【符号の説明】
１…観察者の瞳位置 ２…光軸 ３…凹面鏡 ４…正のパワーを有する光学素子 ５…画像表示素子 ６…画像表示装置本体 ７…頭部への装着具

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像を表示する画像表示素子と、前記画
    像表示素子によって形成された画像を中間像を作ること
    なく投影し、観察者の眼球に導く光学系とからなる画像
    表示装置において、前記光学系が、観察者の眼球側に凹
    面を向け、光軸に対して偏心した回転非対称な形状の反
    射面を有する少なくとも１枚の凹面鏡と、前記凹面鏡と
    前記画像表示素子との間に配置された正のパワーを有す
    る少なくとも１個の光学素子とからなることを特徴とす
    る画像表示装置。
  2. 【請求項２】 前記の正のパワーを有する光学素子の中
    の少なくとも１面が光軸に対して偏心していることを特
    徴とする請求項１記載の画像表示装置。
  3. 【請求項３】 前記の正のパワーを有する光学素子の中
    の少なくとも１個が前記画像表示素子の側に凹面を向け
    た正メニスカスレンズであることを特徴とする請求項１
    記載の画像表示装置。
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