JPH0965246A - 画像表示装置 - Google Patents
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- JPH0965246A JPH0965246A JP21190895A JP21190895A JPH0965246A JP H0965246 A JPH0965246 A JP H0965246A JP 21190895 A JP21190895 A JP 21190895A JP 21190895 A JP21190895 A JP 21190895A JP H0965246 A JPH0965246 A JP H0965246A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏心プリズム単体からなる接眼光学系を用い
た画像表示装置において、残存収差、特に色収差を補正
してサイズがコンパクトで広画角で画面全体に明瞭な画
像を表示可能にする。 【解決手段】 画像表示素子９とその画像を中間実像を
結像することなく観察者の眼球７に導く接眼光学系１０
と、画像表示素子９及び接眼光学系１０を観察者の頭部
又は顔面に保持する保持手段とを有する画像表示装置に
おいて、透過面の第１面１と反射面の第２面２と透過面
の第３面３とを有する偏心プリズム１１を備え、画像表
示素子９から観察者の瞳７の間の何れかの位置に回折光
学素子１２あるいは屈折率分布型レンズが配置され、偏
心プリズム１１の透過面で発生する収差と逆の符号の収
差を発生させて補正する。
た画像表示装置において、残存収差、特に色収差を補正
してサイズがコンパクトで広画角で画面全体に明瞭な画
像を表示可能にする。 【解決手段】 画像表示素子９とその画像を中間実像を
結像することなく観察者の眼球７に導く接眼光学系１０
と、画像表示素子９及び接眼光学系１０を観察者の頭部
又は顔面に保持する保持手段とを有する画像表示装置に
おいて、透過面の第１面１と反射面の第２面２と透過面
の第３面３とを有する偏心プリズム１１を備え、画像表
示素子９から観察者の瞳７の間の何れかの位置に回折光
学素子１２あるいは屈折率分布型レンズが配置され、偏
心プリズム１１の透過面で発生する収差と逆の符号の収
差を発生させて補正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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。
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】近年、バーチャルリアリティー用、ある
いは、個人的に大画面の映像を楽しむことを目的とし
て、ヘルメット型、ゴーグル型の頭部又は顔面装着式画
像表示装置が開発されている。
いは、個人的に大画面の映像を楽しむことを目的とし
て、ヘルメット型、ゴーグル型の頭部又は顔面装着式画
像表示装置が開発されている。
【０００３】例えば、特開平６−３０８４２４号に示さ
れているように、リレー光学系を用いずに中間像を光路
中で結像することなく、画像表示素子の画像を観察者眼
球に導くことが頭部装着式画像表示装置においては重要
な技術となる。しかしながら、特開平６−３０８４２４
号の場合は、ハーフミラーを介して光路を形成している
ため、光量のロスが発生してしまい、明るい表示を行う
ことが容易ではない。
れているように、リレー光学系を用いずに中間像を光路
中で結像することなく、画像表示素子の画像を観察者眼
球に導くことが頭部装着式画像表示装置においては重要
な技術となる。しかしながら、特開平６−３０８４２４
号の場合は、ハーフミラーを介して光路を形成している
ため、光量のロスが発生してしまい、明るい表示を行う
ことが容易ではない。
【０００４】また、ハーフミラーを介さないで明るい画
像を表示できる頭部装着式画像表示装置の１つとして、
欧州特許第０５８３１１６Ａ２号のものがあるが、この
場合は、リレー光学系を用いているため、装置が大型化
する欠点がある。
像を表示できる頭部装着式画像表示装置の１つとして、
欧州特許第０５８３１１６Ａ２号のものがあるが、この
場合は、リレー光学系を用いているため、装置が大型化
する欠点がある。
【０００５】このような状況において、本出願人は、画
像表示素子の表示画像を途中で中間像を結像することな
く観測者の眼球に導くためのサイズがコンパクトで広画
角で画面全体にクリアな表示が可能な接眼光学系を３面
又は４面の光学面からなる偏心プリズム単体で構成し、
その３面又は４面の少なくとも１面をパワーを有する面
とするものをいくつか提案している。以下に、これらに
ついて簡単に説明する。
像表示素子の表示画像を途中で中間像を結像することな
く観測者の眼球に導くためのサイズがコンパクトで広画
角で画面全体にクリアな表示が可能な接眼光学系を３面
又は４面の光学面からなる偏心プリズム単体で構成し、
その３面又は４面の少なくとも１面をパワーを有する面
とするものをいくつか提案している。以下に、これらに
ついて簡単に説明する。
【０００６】図３３に特願平６−２５６６７６号による
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、４つの光学面１〜４からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、画
像表示素子９に対向して配置された透過面の第１面１を
経て接眼光学系１０に入射した画像表示素子９からの表
示光は、偏心配置の反射面の第４面４に入射し、そこで
反射された光は、観察者視軸８上に観察者の瞳７と対向
して偏心配置された反射面の第２面２に入射して反射さ
れ、その反射光は、第４面４への入射光と交差してか
ら、観察者視軸８上に第２面２と観察者の瞳７との間に
配置された透過面の第３面３を経て接眼光学系１０から
射出し、観察者視軸８に沿って進み、観察者の瞳７に中
間像が結像されることなく入射し、観察者の網膜上に結
像する。
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、４つの光学面１〜４からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、画
像表示素子９に対向して配置された透過面の第１面１を
経て接眼光学系１０に入射した画像表示素子９からの表
示光は、偏心配置の反射面の第４面４に入射し、そこで
反射された光は、観察者視軸８上に観察者の瞳７と対向
して偏心配置された反射面の第２面２に入射して反射さ
れ、その反射光は、第４面４への入射光と交差してか
ら、観察者視軸８上に第２面２と観察者の瞳７との間に
配置された透過面の第３面３を経て接眼光学系１０から
射出し、観察者視軸８に沿って進み、観察者の瞳７に中
間像が結像されることなく入射し、観察者の網膜上に結
像する。
【０００７】図３４に特願平６−２９０８９２号による
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、３つの光学面１〜３からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、画
像表示素子９に対向して配置された透過面の第１面１を
経て接眼光学系１０に入射した画像表示素子９からの表
示光は、偏心配置の反射面の第２面２に入射し、そこで
反射された光は、観察者視軸８上に第２面２と観察者の
瞳７との間に配置された透過面の第３面３を経て接眼光
学系１０から射出し、観察者視軸８に沿って進み、観察
者の瞳７に中間像が結像されることなく入射し、観察者
の網膜上に結像する。
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、３つの光学面１〜３からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、画
像表示素子９に対向して配置された透過面の第１面１を
経て接眼光学系１０に入射した画像表示素子９からの表
示光は、偏心配置の反射面の第２面２に入射し、そこで
反射された光は、観察者視軸８上に第２面２と観察者の
瞳７との間に配置された透過面の第３面３を経て接眼光
学系１０から射出し、観察者視軸８に沿って進み、観察
者の瞳７に中間像が結像されることなく入射し、観察者
の網膜上に結像する。
【０００８】図３５に特願平７−１２７８９６号による
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、４つの光学面１〜４からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、画
像表示素子９に対向して配置された透過面の第１面１を
経て接眼光学系１０に入射した画像表示素子９からの表
示光は、偏心配置の反射面の第４面４に入射し、そこで
反射された光は、観察者視軸８上に観察者の瞳７と対向
して偏心配置された反射面の第２面２に入射して反射さ
れ、その反射光は、観察者視軸８上に第２面２と観察者
の瞳７との間に配置された透過面の第３面３を経て接眼
光学系１０から射出し、観察者視軸８に沿って進み、観
察者の瞳７に中間像が結像されることなく入射し、観察
者の網膜上に結像する。
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、４つの光学面１〜４からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、画
像表示素子９に対向して配置された透過面の第１面１を
経て接眼光学系１０に入射した画像表示素子９からの表
示光は、偏心配置の反射面の第４面４に入射し、そこで
反射された光は、観察者視軸８上に観察者の瞳７と対向
して偏心配置された反射面の第２面２に入射して反射さ
れ、その反射光は、観察者視軸８上に第２面２と観察者
の瞳７との間に配置された透過面の第３面３を経て接眼
光学系１０から射出し、観察者視軸８に沿って進み、観
察者の瞳７に中間像が結像されることなく入射し、観察
者の網膜上に結像する。
【０００９】図３６に特願平７−１２００３４号による
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、３つの光学面１〜３からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、画
像表示素子９に対向して配置された透過面の第１面１を
経て接眼光学系１０に入射した画像表示素子９からの表
示光は、観察者視軸８上に第２面２と観察者の瞳７との
間に配置された第３面３が兼ねる反射面の第４面４に入
射し、そこで反射された光は、観察者視軸８上に観察者
の瞳７と対向して偏心配置された反射面の第２面２に入
射して反射され、その反射光は、観察者視軸８上に第２
面２と観察者の瞳７との間に配置された透過面の第３面
３を経て接眼光学系１０から射出し、観察者視軸８に沿
って進み、観察者の瞳７に中間像が結像されることなく
入射し、観察者の網膜上に結像する。
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、３つの光学面１〜３からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、画
像表示素子９に対向して配置された透過面の第１面１を
経て接眼光学系１０に入射した画像表示素子９からの表
示光は、観察者視軸８上に第２面２と観察者の瞳７との
間に配置された第３面３が兼ねる反射面の第４面４に入
射し、そこで反射された光は、観察者視軸８上に観察者
の瞳７と対向して偏心配置された反射面の第２面２に入
射して反射され、その反射光は、観察者視軸８上に第２
面２と観察者の瞳７との間に配置された透過面の第３面
３を経て接眼光学系１０から射出し、観察者視軸８に沿
って進み、観察者の瞳７に中間像が結像されることなく
入射し、観察者の網膜上に結像する。
【００１０】図３７〜図３９に特願平７−１５８８９７
号による接眼光学系１０の断面図を示す。この中、図３
７の接眼光学系１０は、４つの光学面１〜３、５からな
り、その間が屈折率が１より大きい媒質で満たされた偏
心プリズム体であり、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面の第１面１を経て接眼光学系１０に入射した
画像表示素子９からの表示光は、反射面の第５面５に入
射して反射され、その反射光は、第１面１が兼ねる反射
面の第４面に入射し、そこで反射された光は、観察者視
軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置された反射面
の第２面２に入射して反射され、その反射光は、観察者
視軸８上に第２面２と観察者の瞳７との間に配置された
透過面の第３面３を経て接眼光学系１０から射出し、観
察者視軸８に沿って進み、観察者の瞳７に中間像が結像
されることなく入射し、観察者の網膜上に結像する。
号による接眼光学系１０の断面図を示す。この中、図３
７の接眼光学系１０は、４つの光学面１〜３、５からな
り、その間が屈折率が１より大きい媒質で満たされた偏
心プリズム体であり、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面の第１面１を経て接眼光学系１０に入射した
画像表示素子９からの表示光は、反射面の第５面５に入
射して反射され、その反射光は、第１面１が兼ねる反射
面の第４面に入射し、そこで反射された光は、観察者視
軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置された反射面
の第２面２に入射して反射され、その反射光は、観察者
視軸８上に第２面２と観察者の瞳７との間に配置された
透過面の第３面３を経て接眼光学系１０から射出し、観
察者視軸８に沿って進み、観察者の瞳７に中間像が結像
されることなく入射し、観察者の網膜上に結像する。
【００１１】図３８の接眼光学系１０は、４つの光学面
１〜４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒質で
満たされた偏心プリズム体であり、画像表示素子９に対
向して配置された透過面の第１面１を経て接眼光学系１
０に入射した画像表示素子９からの表示光は、観察者視
軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置された反射面
の第２面２が兼ねる反射面の第５面５に入射して反射さ
れ、その反射光は、反射面の第４面に入射し、そこで反
射された光は、観察者視軸８上に観察者の瞳７と対向し
て偏心配置された反射面の第２面２に入射して反射さ
れ、その反射光は、観察者視軸８上に第２面２と観察者
の瞳７との間に配置された透過面の第３面３を経て接眼
光学系１０から射出し、観察者視軸８に沿って進み、観
察者の瞳７に中間像が結像されることなく入射し、観察
者の網膜上に結像する。
１〜４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒質で
満たされた偏心プリズム体であり、画像表示素子９に対
向して配置された透過面の第１面１を経て接眼光学系１
０に入射した画像表示素子９からの表示光は、観察者視
軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置された反射面
の第２面２が兼ねる反射面の第５面５に入射して反射さ
れ、その反射光は、反射面の第４面に入射し、そこで反
射された光は、観察者視軸８上に観察者の瞳７と対向し
て偏心配置された反射面の第２面２に入射して反射さ
れ、その反射光は、観察者視軸８上に第２面２と観察者
の瞳７との間に配置された透過面の第３面３を経て接眼
光学系１０から射出し、観察者視軸８に沿って進み、観
察者の瞳７に中間像が結像されることなく入射し、観察
者の網膜上に結像する。
【００１２】図３９の接眼光学系１０は、４つの光学面
２〜５からなり、その間が屈折率が１より大きい媒質で
満たされた偏心プリズム体であり、観察者視軸８上に観
察者の瞳７と対向して偏心配置された反射面の第２面２
が兼ね、画像表示素子９に対向して配置された透過面の
第１面１を経て接眼光学系１０に入射した画像表示素子
９からの表示光は、反射面の第５面５に入射して反射さ
れ、その反射光は、第２面２が兼ねる反射面の第６面６
に入射して反射され、その反射光は、反射面の第４面に
入射し、そこで反射された光は、観察者視軸８上に観察
者の瞳７と対向して偏心配置された反射面の第２面２に
入射して反射され、その反射光は、観察者視軸８上に第
２面２と観察者の瞳７との間に配置された透過面の第３
面３を経て接眼光学系１０から射出し、観察者視軸８に
沿って進み、観察者の瞳７に中間像が結像されることな
く入射し、観察者の網膜上に結像する。
２〜５からなり、その間が屈折率が１より大きい媒質で
満たされた偏心プリズム体であり、観察者視軸８上に観
察者の瞳７と対向して偏心配置された反射面の第２面２
が兼ね、画像表示素子９に対向して配置された透過面の
第１面１を経て接眼光学系１０に入射した画像表示素子
９からの表示光は、反射面の第５面５に入射して反射さ
れ、その反射光は、第２面２が兼ねる反射面の第６面６
に入射して反射され、その反射光は、反射面の第４面に
入射し、そこで反射された光は、観察者視軸８上に観察
者の瞳７と対向して偏心配置された反射面の第２面２に
入射して反射され、その反射光は、観察者視軸８上に第
２面２と観察者の瞳７との間に配置された透過面の第３
面３を経て接眼光学系１０から射出し、観察者視軸８に
沿って進み、観察者の瞳７に中間像が結像されることな
く入射し、観察者の網膜上に結像する。
【００１３】図４０に特願平７−１７８６５７号による
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、３つの光学面２〜４からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、観
察者視軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置された
反射面の第２面２が兼ね、画像表示素子９に対向して配
置された透過面の第１面１を経て接眼光学系１０に入射
した画像表示素子９からの表示光は、観察者視軸８上に
第２面２と観察者の瞳７との間に配置された第３面３が
兼ねる反射面の第５面５に入射し、そこで反射された光
は、反射面の第４面４に入射して反射され、その反射光
は、観察者視軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置
された反射面の第２面２に入射して反射され、その反射
光は、第５面５で反射された光と交差してから、観察者
視軸８上に第２面２と観察者の瞳７との間に配置された
透過面の第３面３を経て接眼光学系１０から射出し、観
察者視軸８に沿って進み、観察者の瞳７に中間像が結像
されることなく入射し、観察者の網膜上に結像する。
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、３つの光学面２〜４からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、観
察者視軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置された
反射面の第２面２が兼ね、画像表示素子９に対向して配
置された透過面の第１面１を経て接眼光学系１０に入射
した画像表示素子９からの表示光は、観察者視軸８上に
第２面２と観察者の瞳７との間に配置された第３面３が
兼ねる反射面の第５面５に入射し、そこで反射された光
は、反射面の第４面４に入射して反射され、その反射光
は、観察者視軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置
された反射面の第２面２に入射して反射され、その反射
光は、第５面５で反射された光と交差してから、観察者
視軸８上に第２面２と観察者の瞳７との間に配置された
透過面の第３面３を経て接眼光学系１０から射出し、観
察者視軸８に沿って進み、観察者の瞳７に中間像が結像
されることなく入射し、観察者の網膜上に結像する。
【００１４】図４１に特願平７−２１１５９４号による
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、３つの光学面２〜４からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、観
察者視軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置された
反射面の第２面２が兼ね、画像表示素子９に対向して配
置された透過面の第１面１を経て接眼光学系１０に入射
した画像表示素子９からの表示光は、反射面の第４面４
に入射して反射され、そこで反射された光は、観察者視
軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置された反射面
の第２面２に入射して反射され、その反射光は、観察者
視軸８上に第２面２と観察者の瞳７との間に配置された
透過面の第３面３を経て接眼光学系１０から射出し、観
察者視軸８に沿って進み、観察者の瞳７に中間像が結像
されることなく入射し、観察者の網膜上に結像する。
接眼光学系１０の断面図を示す。この接眼光学系１０
は、３つの光学面２〜４からなり、その間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされた偏心プリズム体であり、観
察者視軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置された
反射面の第２面２が兼ね、画像表示素子９に対向して配
置された透過面の第１面１を経て接眼光学系１０に入射
した画像表示素子９からの表示光は、反射面の第４面４
に入射して反射され、そこで反射された光は、観察者視
軸８上に観察者の瞳７と対向して偏心配置された反射面
の第２面２に入射して反射され、その反射光は、観察者
視軸８上に第２面２と観察者の瞳７との間に配置された
透過面の第３面３を経て接眼光学系１０から射出し、観
察者視軸８に沿って進み、観察者の瞳７に中間像が結像
されることなく入射し、観察者の網膜上に結像する。
【００１５】なお、以上の第１面〜第６面は、平面、球
面、非球面、アナモフィック面、アナモフィック非球面
で構成され、少なくとも１つの面は正のパワーを有す
る。また、透過面と反射面を兼ねている面、例えば、図
３６の第３面と第４面を構成する面での反射は、全反射
によるか、透過領域と反射領域が分離している場合は裏
面鏡による。
面、非球面、アナモフィック面、アナモフィック非球面
で構成され、少なくとも１つの面は正のパワーを有す
る。また、透過面と反射面を兼ねている面、例えば、図
３６の第３面と第４面を構成する面での反射は、全反射
によるか、透過領域と反射領域が分離している場合は裏
面鏡による。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、画像
表示素子の高密度化が進み、接眼光学系の収差発生量、
特に色収差が無視できない程画像表示素子の画素密度が
上がってきた。ところが、本出願人の提案に係る図３３
〜図４１のような、３面又は４面の光学面からなる偏心
プリズム単体で構成され、その間が屈折率が１より大き
い媒質で満たされた接眼光学系１０を用いた画像表示装
置においては、その接眼光学系１０への入射面である第
１面１とそれからの射出面である第３面３が屈折面であ
るため（第１面１と第３面３のみが屈折面）、他の収差
は偏心した反射面の第２面等で補正したとしても、色収
差に関しては完全に補正しきれずに残ってしまう。
表示素子の高密度化が進み、接眼光学系の収差発生量、
特に色収差が無視できない程画像表示素子の画素密度が
上がってきた。ところが、本出願人の提案に係る図３３
〜図４１のような、３面又は４面の光学面からなる偏心
プリズム単体で構成され、その間が屈折率が１より大き
い媒質で満たされた接眼光学系１０を用いた画像表示装
置においては、その接眼光学系１０への入射面である第
１面１とそれからの射出面である第３面３が屈折面であ
るため（第１面１と第３面３のみが屈折面）、他の収差
は偏心した反射面の第２面等で補正したとしても、色収
差に関しては完全に補正しきれずに残ってしまう。
【００１７】本発明は以上のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、上記の本出願人の提案に
係るような、３面又は４面の光学面で構成され、その間
が屈折率が１より大きい媒質で満たされた偏心プリズム
単体からなる接眼光学系を用いた画像表示装置におい
て、残存収差、特に色収差を補正してサイズがコンパク
トで広画角で画面全体に明瞭な画像を表示可能にするこ
とである。
れたものであり、その目的は、上記の本出願人の提案に
係るような、３面又は４面の光学面で構成され、その間
が屈折率が１より大きい媒質で満たされた偏心プリズム
単体からなる接眼光学系を用いた画像表示装置におい
て、残存収差、特に色収差を補正してサイズがコンパク
トで広画角で画面全体に明瞭な画像を表示可能にするこ
とである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像表示装置は、画像を表示する画像表示素子と前
記画像表示素子に表示された画像を中間実像を結像する
ことなく観察者の眼球に導く接眼光学系と、前記画像表
示素子及び接眼光学系を観察者の頭部又は顔面に保持す
る保持手段とを有する画像表示装置において、前記接眼
光学系が、画像表示素子に対向して配置された第１面
と、観察者視軸上に観察者瞳と対向して傾けて配置され
た第２面と、観察者視軸上に第２面と観察者瞳との間に
配置された第３面とを有する光学部材を備えており、前
記第２面が反射面であり、前記画像表示素子から射出し
た光線が前記第１面を透過して前記光学部材の内部に入
射し、前記第２面で反射されて前記第３面を透過して観
察者の眼球に導かれ、かつ、前記画像表示素子から観察
者の瞳の間の何れかの位置に補正光学素子が配置され、
前記光学部材の透過面で発生する収差と前記補正光学素
子で発生する収差の符号が逆になっていることを特徴と
するものである。
明の画像表示装置は、画像を表示する画像表示素子と前
記画像表示素子に表示された画像を中間実像を結像する
ことなく観察者の眼球に導く接眼光学系と、前記画像表
示素子及び接眼光学系を観察者の頭部又は顔面に保持す
る保持手段とを有する画像表示装置において、前記接眼
光学系が、画像表示素子に対向して配置された第１面
と、観察者視軸上に観察者瞳と対向して傾けて配置され
た第２面と、観察者視軸上に第２面と観察者瞳との間に
配置された第３面とを有する光学部材を備えており、前
記第２面が反射面であり、前記画像表示素子から射出し
た光線が前記第１面を透過して前記光学部材の内部に入
射し、前記第２面で反射されて前記第３面を透過して観
察者の眼球に導かれ、かつ、前記画像表示素子から観察
者の瞳の間の何れかの位置に補正光学素子が配置され、
前記光学部材の透過面で発生する収差と前記補正光学素
子で発生する収差の符号が逆になっていることを特徴と
するものである。
【００１９】この場合、光学部材の第１面、第２面、第
３面に囲まれた領域が、屈折率が１を越える透明媒質に
よって満たされていることが望ましい。
３面に囲まれた領域が、屈折率が１を越える透明媒質に
よって満たされていることが望ましい。
【００２０】また、画像表示素子から射出した光線が第
１面を透過して光学部材に入射した光が第２面で反射す
る前に反射するように配置された第４面を備えているこ
とが望ましい。その場合、第４面と第３面を同一の面で
構成することができる。
１面を透過して光学部材に入射した光が第２面で反射す
る前に反射するように配置された第４面を備えているこ
とが望ましい。その場合、第４面と第３面を同一の面で
構成することができる。
【００２１】また、補正光学素子は、回折光学素子ある
いは屈折率分布型レンズで構成するのが望ましい。
いは屈折率分布型レンズで構成するのが望ましい。
【００２２】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。本発明においては、３面又
は４面の光学面で構成され、その間が屈折率が１より大
きい媒質で満たされた偏心プリズム単体に残留する色収
差、像面湾曲等をフレネルゾーンプレートに代表される
回折光学素子（以下、ＤＯＥ）、又は、屈折率分布型レ
ンズを用いて補正するものである。以下、ＤＯＥと屈折
率分布型レンズの補正能力について説明する。
由と作用について説明する。本発明においては、３面又
は４面の光学面で構成され、その間が屈折率が１より大
きい媒質で満たされた偏心プリズム単体に残留する色収
差、像面湾曲等をフレネルゾーンプレートに代表される
回折光学素子（以下、ＤＯＥ）、又は、屈折率分布型レ
ンズを用いて補正するものである。以下、ＤＯＥと屈折
率分布型レンズの補正能力について説明する。
【００２３】ゾーンプレートに代表されるＤＯＥは、ア
ッベ数νd ＝−３．４５という大きな逆分散特性を持
ち、色収差補正能力が大きい。したがって、前記したよ
うに、画像表示素子の高密度化に伴う偏心プリズム単体
の残存色収差を効果的に補正することができる。
ッベ数νd ＝−３．４５という大きな逆分散特性を持
ち、色収差補正能力が大きい。したがって、前記したよ
うに、画像表示素子の高密度化に伴う偏心プリズム単体
の残存色収差を効果的に補正することができる。
【００２４】さらに、非球面作用を持つＤＯＥの製法は
球面作用を持つＤＯＥの製法と同じであるので、ＤＯＥ
に積極的に非球面作用を持たすことができ、広画角化に
伴う軸外収差の増加を効果的に補正することができる。
この場合、光軸から離れるに従い近軸的な球面系のパワ
ーより弱いパワーとなるような非球面作用（ピッチ分
布）をＤＯＥに持たせると、収差補正能力が大きくな
る。また、このようなピッチ配列は、ＤＯＥの有効径周
辺のピッチを大きくするので、その製作性も向上する。
また、屈折系レンズと異なり、ＤＯＥは、基板の表面に
回折面を加工するだけなので、実質上、体積・重量の増
加は伴わず、頭部装着式画像表示装置の光学系としては
好ましい。
球面作用を持つＤＯＥの製法と同じであるので、ＤＯＥ
に積極的に非球面作用を持たすことができ、広画角化に
伴う軸外収差の増加を効果的に補正することができる。
この場合、光軸から離れるに従い近軸的な球面系のパワ
ーより弱いパワーとなるような非球面作用（ピッチ分
布）をＤＯＥに持たせると、収差補正能力が大きくな
る。また、このようなピッチ配列は、ＤＯＥの有効径周
辺のピッチを大きくするので、その製作性も向上する。
また、屈折系レンズと異なり、ＤＯＥは、基板の表面に
回折面を加工するだけなので、実質上、体積・重量の増
加は伴わず、頭部装着式画像表示装置の光学系としては
好ましい。
【００２５】また、本発明においては、屈折率分布型レ
ンズがペッツバール和と色収差の補正作用を有している
ことに着目して、前記の偏心プリズム単体に組み合わせ
て、偏心プリズム単体に残留する色収差、像面湾曲等を
補正する。以下、屈折率分布型レンズのペッツバール和
と色収差の補正について説明する。
ンズがペッツバール和と色収差の補正作用を有している
ことに着目して、前記の偏心プリズム単体に組み合わせ
て、偏心プリズム単体に残留する色収差、像面湾曲等を
補正する。以下、屈折率分布型レンズのペッツバール和
と色収差の補正について説明する。
【００２６】本発明において用いる屈折率分布型レンズ
は、光軸と垂直な方向に屈折率分布を有するいわゆるラ
ジアルタイプのもので、その基準波長の屈折率分布は、
次の式（１）で表される。 ｎ（ｒ）＝Ｎ0 ＋Ｎ1 ｒ2 ＋Ｎ2 ｒ4 ＋Ｎ3 ｒ6 ＋ ・・・（１） ここで、Ｎ0 はレンズの光軸上での基準波長の屈折率、
ｒは光軸から半径方向の距離、ｎ（ｒ）は光軸から距離
ｒの位置での基準波長の屈折率、Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ2 ，Ｎ
3 ，・・・はそれぞれ基準波長の２次、４次、６時、・
・・の係数である。
は、光軸と垂直な方向に屈折率分布を有するいわゆるラ
ジアルタイプのもので、その基準波長の屈折率分布は、
次の式（１）で表される。 ｎ（ｒ）＝Ｎ0 ＋Ｎ1 ｒ2 ＋Ｎ2 ｒ4 ＋Ｎ3 ｒ6 ＋ ・・・（１） ここで、Ｎ0 はレンズの光軸上での基準波長の屈折率、
ｒは光軸から半径方向の距離、ｎ（ｒ）は光軸から距離
ｒの位置での基準波長の屈折率、Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ2 ，Ｎ
3 ，・・・はそれぞれ基準波長の２次、４次、６時、・
・・の係数である。
【００２７】まず、ペッツバール和の補正について説明
すると、レンズ系の初期設計の段階で特に注意しなけれ
ばならない量に、パワー配分によって決まってしまうペ
ッツバール和がある。均質系のペッツバール和は、面の
屈折力をφS 、光軸上のレンズの屈折率をＮ0 とする
と、次のように表すことができる。 φS ／Ｎ0 ・・・（２） また、屈折率分布型レンズ単体のペッツバール和は、面
の屈折力をφS ’、媒質の屈折力をφM とすると、次の
ように表すことができる。 φS ’／Ｎ0 ＋φM ／Ｎ0 2 ・・・（３） この式（３）から明らかなように、屈折率分布型レンズ
は、その媒質に屈折力を有していることでペッツバール
和を補正することができる。
すると、レンズ系の初期設計の段階で特に注意しなけれ
ばならない量に、パワー配分によって決まってしまうペ
ッツバール和がある。均質系のペッツバール和は、面の
屈折力をφS 、光軸上のレンズの屈折率をＮ0 とする
と、次のように表すことができる。 φS ／Ｎ0 ・・・（２） また、屈折率分布型レンズ単体のペッツバール和は、面
の屈折力をφS ’、媒質の屈折力をφM とすると、次の
ように表すことができる。 φS ’／Ｎ0 ＋φM ／Ｎ0 2 ・・・（３） この式（３）から明らかなように、屈折率分布型レンズ
は、その媒質に屈折力を有していることでペッツバール
和を補正することができる。
【００２８】次に、色収差の補正について説明すると、
屈折率分布型レンズは、その媒質にも色収差を補正する
能力を有しており、屈折率分布型レンズ単体で軸上色収
差を補正するための条件は次の通りである。 φS ’／νod＋φM ／ν1d＝０ ・・・（４） ここで、νodは、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線によるレンズ光軸上
での屈折率をそれぞれＮ0d，Ｎ0F，Ｎ0Cとすると、次の
式（５）で表される。 νod＝（Ｎ0d−１）／（Ｎ0F−Ｎ0C） ・・・（５） また、ν1dは、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線による屈折率分布式
（１）の２次の係数Ｎ1d，Ｎ1F，Ｎ1Cより、次の式
（６）にて求められる。 ν1d＝Ｎ1d／（Ｎ1F−Ｎ1C） ・・・（６） すなわち、屈折率分布型レンズの媒質の分布形状を波長
毎に変化させることによって色収差の補正が可能にな
る。
屈折率分布型レンズは、その媒質にも色収差を補正する
能力を有しており、屈折率分布型レンズ単体で軸上色収
差を補正するための条件は次の通りである。 φS ’／νod＋φM ／ν1d＝０ ・・・（４） ここで、νodは、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線によるレンズ光軸上
での屈折率をそれぞれＮ0d，Ｎ0F，Ｎ0Cとすると、次の
式（５）で表される。 νod＝（Ｎ0d−１）／（Ｎ0F−Ｎ0C） ・・・（５） また、ν1dは、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線による屈折率分布式
（１）の２次の係数Ｎ1d，Ｎ1F，Ｎ1Cより、次の式
（６）にて求められる。 ν1d＝Ｎ1d／（Ｎ1F−Ｎ1C） ・・・（６） すなわち、屈折率分布型レンズの媒質の分布形状を波長
毎に変化させることによって色収差の補正が可能にな
る。
【００２９】本発明においては、図３３〜図４１に示し
たような３面又は４面の光学面からなる偏心プリズムに
残留する色収差、像面湾曲等の収差を、上記の回折光学
素子又は屈折率分布型レンズからなる補正光学素子によ
って逆の符号の収差を発生させて補正するものである。
これら補正光学素子は、偏心プリズム（光学部材）の観
察者眼球側あるいは画像表示素子側に配置することがで
きる。
たような３面又は４面の光学面からなる偏心プリズムに
残留する色収差、像面湾曲等の収差を、上記の回折光学
素子又は屈折率分布型レンズからなる補正光学素子によ
って逆の符号の収差を発生させて補正するものである。
これら補正光学素子は、偏心プリズム（光学部材）の観
察者眼球側あるいは画像表示素子側に配置することがで
きる。
【００３０】補正光学素子として回折光学素子を用いる
場合は、回折光学素子の焦点距離をｆ（ｍｍ）とすると
き、 −１＜１／ｆ＜１ ・・・（ａ） なる条件を満足することが望ましい。さらには、 −０．１＜１／ｆ＜０．１ ・・・（a'） なる条件を満足することがより望ましい。より好ましく
は、 ０＜１／ｆ＜０．０１ ・・・（a"） なる条件を満足することが望ましい。
場合は、回折光学素子の焦点距離をｆ（ｍｍ）とすると
き、 −１＜１／ｆ＜１ ・・・（ａ） なる条件を満足することが望ましい。さらには、 −０．１＜１／ｆ＜０．１ ・・・（a'） なる条件を満足することがより望ましい。より好ましく
は、 ０＜１／ｆ＜０．０１ ・・・（a"） なる条件を満足することが望ましい。
【００３１】また、補正光学素子として屈折率分布型レ
ンズを用いる場合は、屈折率分布型レンズの中心の屈折
率をＮ０、周辺の屈折立をＮ１とするとき、 ０．５＜Ｎ０／Ｎ１＜１．５ ・・・（ｂ） なる条件を満足することが望ましい。さらには、 ０．８＜Ｎ０／Ｎ１＜１．２ ・・・（b'） なる条件を満足することがより望ましい。
ンズを用いる場合は、屈折率分布型レンズの中心の屈折
率をＮ０、周辺の屈折立をＮ１とするとき、 ０．５＜Ｎ０／Ｎ１＜１．５ ・・・（ｂ） なる条件を満足することが望ましい。さらには、 ０．８＜Ｎ０／Ｎ１＜１．２ ・・・（b'） なる条件を満足することがより望ましい。
【００３２】これら条件（ａ）、（ａ’）、（ａ”）、
（ｂ）、（ｂ’）は、接眼光学系全体のアイポイント、
焦点距離、倍率等を実質的に変更しないで、所望の収差
補正を行わせるために、回折光学素子、屈折率分布型レ
ンズが略ノンパワーであること望ましく、そのことを条
件式化したものである。
（ｂ）、（ｂ’）は、接眼光学系全体のアイポイント、
焦点距離、倍率等を実質的に変更しないで、所望の収差
補正を行わせるために、回折光学素子、屈折率分布型レ
ンズが略ノンパワーであること望ましく、そのことを条
件式化したものである。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の画像表示装置のい
くつかの実施例について、図面を参照にして説明する。
まず、最初に、本発明で使用しているＤＯＥを含む光学
系の設計方法について述べる。回折現象に基づく光学素
子ＤＯＥについての原理的な説明は、例えば「光学デザ
イナーのための小型光学エレメント」（オプトロニクス
社）の第６章・第７章に詳しいが、以下に簡単に説明す
る。
くつかの実施例について、図面を参照にして説明する。
まず、最初に、本発明で使用しているＤＯＥを含む光学
系の設計方法について述べる。回折現象に基づく光学素
子ＤＯＥについての原理的な説明は、例えば「光学デザ
イナーのための小型光学エレメント」（オプトロニクス
社）の第６章・第７章に詳しいが、以下に簡単に説明す
る。
【００３４】屈折現象に基づく光学素子では、図２９に
示すように、光線はスネルの法則に基づいて曲げられ
る。
示すように、光線はスネルの法則に基づいて曲げられ
る。
【００３５】 ｎ・sin θ＝ｎ’・sin θ’ ・・・（７） ただし、ｎ ：入射側媒質の屈折率 ｎ’：射出側媒質の屈折率 θ ：光線の入射角 θ’：光線の射出角 それに対して、ＤＯＥの場合は、図３０に示すように、
光線は式（８）で表現される回折現象により曲げられ
る。
光線は式（８）で表現される回折現象により曲げられ
る。
【００３６】 ｎ・sin θ−ｎ’・sin θ’＝ｍλ／ｄ ・・・（８） ただし、ｎ ：入射側媒質の屈折率 ｎ’：射出側媒質の屈折率 θ ：光線の入射角 θ’：光線の射出角 ｍ ：回折次数 λ ：波長 ｄ ：ＤＯＥのピッチ なお、この際、ブレーズ化あるいはブレーズ近似を行う
と、高回折効率を維持することができる。
と、高回折効率を維持することができる。
【００３７】ＤＯＥを含む光学系を設計する手法とし
て、Sweatt modelが知られている。これについては、
『W.C.Sweatt, "NEW METHODS OF DESIGNING HOLOGRAPHI
C OPTCALELEMENTS", SPIE, Vol.126, pp.46-53(1977)
』に詳しいが、図３１を使用して、以下に簡単に説明
する。
て、Sweatt modelが知られている。これについては、
『W.C.Sweatt, "NEW METHODS OF DESIGNING HOLOGRAPHI
C OPTCALELEMENTS", SPIE, Vol.126, pp.46-53(1977)
』に詳しいが、図３１を使用して、以下に簡単に説明
する。
【００３８】図３１において、はｎ≫１なる屈折系レ
ンズ（超高屈折率レンズ：ultra-high index lens ）、
は法線、ｚは光軸方向の座標、ｈは基板に沿う方向の
座標とする。上記の論文によれば、式（９）が成立す
る。
ンズ（超高屈折率レンズ：ultra-high index lens ）、
は法線、ｚは光軸方向の座標、ｈは基板に沿う方向の
座標とする。上記の論文によれば、式（９）が成立す
る。
【００３９】 （ｎu −１）ｄｚ／ｄｈ＝ｎ・sin θ−ｎ’・sin θ’ ・・・（９） ただし、ｎu ：ultra-high index lens の屈折率（以下
に説明する設計では、ｎu ＝１００１とした。） ｚ ：ultra-high index lens の光軸方向の座標 ｈ ：ultra-high index lens の媒質に沿った座標 ｎ ：入射側媒質の屈折率 ｎ’：射出側媒質の屈折率 θ ：光線の入射角 θ’：光線の射出角 したがって、式（８）、（９）より、次の式（６）が成
立する。
に説明する設計では、ｎu ＝１００１とした。） ｚ ：ultra-high index lens の光軸方向の座標 ｈ ：ultra-high index lens の媒質に沿った座標 ｎ ：入射側媒質の屈折率 ｎ’：射出側媒質の屈折率 θ ：光線の入射角 θ’：光線の射出角 したがって、式（８）、（９）より、次の式（６）が成
立する。
【００４０】 （ｎu −１）ｄｚ／ｄｈ＝ｍλ／ｄ ・・・（10） すなわち、「ｎ≫１なる屈折系レンズの面形状」と「Ｄ
ＯＥのピッチ」の間には、式（１０）で表現される等価
関係が成立するので、Sweatt modelにより設計した ul
tra-high index lens の面形状から、ＤＯＥのピッチ分
布を求めることができる。
ＯＥのピッチ」の間には、式（１０）で表現される等価
関係が成立するので、Sweatt modelにより設計した ul
tra-high index lens の面形状から、ＤＯＥのピッチ分
布を求めることができる。
【００４１】具体的には、ultra-high index lens を式
（１１）で定義される非球面レンズとして設計したとす
ると、 ｚ＝ｃｈ2 ／｛１＋〔１−ｃ2 （ｋ＋１）ｈ2 〕1/2 ｝ ＋Ａｈ4 ＋Ｂｈ6 ＋Ｃｈ8 ＋Ｄｈ10 ・・・（11） ただし、ｚ ：光軸でレンズに接する接平面からのずれ
（サグ値） ｃ ：曲率 ｈ ：光軸からの距離 ｋ ：円錐定数 Ａ ：４次非球面係数 Ｂ ：６次非球面係数 Ｃ ：８次非球面係数 Ｄ ：１０次非球面係数 ここで、説明を簡単にするために、ultra-high index l
ens の片面を平面にすると、式（１０）、（１１）よ
り、 ｄ＝ｍλ／〔（ｎ−１）ｄｚ／ｄｈ〕 ＝［ｍλ／（ｎ−１）］×［ｃｈ／〔１−ｃ2 （ｋ＋１）ｈ2 〕1/2 ＋４Ａｈ3 ＋６Ｂｈ5 ＋８Ｃｈ7 ＋１０Ｄｈ9 ］-1 ・・・（12） が得られる。この式（１２）で定義されるピッチ分布を
もたせてやればよい。
（１１）で定義される非球面レンズとして設計したとす
ると、 ｚ＝ｃｈ2 ／｛１＋〔１−ｃ2 （ｋ＋１）ｈ2 〕1/2 ｝ ＋Ａｈ4 ＋Ｂｈ6 ＋Ｃｈ8 ＋Ｄｈ10 ・・・（11） ただし、ｚ ：光軸でレンズに接する接平面からのずれ
（サグ値） ｃ ：曲率 ｈ ：光軸からの距離 ｋ ：円錐定数 Ａ ：４次非球面係数 Ｂ ：６次非球面係数 Ｃ ：８次非球面係数 Ｄ ：１０次非球面係数 ここで、説明を簡単にするために、ultra-high index l
ens の片面を平面にすると、式（１０）、（１１）よ
り、 ｄ＝ｍλ／〔（ｎ−１）ｄｚ／ｄｈ〕 ＝［ｍλ／（ｎ−１）］×［ｃｈ／〔１−ｃ2 （ｋ＋１）ｈ2 〕1/2 ＋４Ａｈ3 ＋６Ｂｈ5 ＋８Ｃｈ7 ＋１０Ｄｈ9 ］-1 ・・・（12） が得られる。この式（１２）で定義されるピッチ分布を
もたせてやればよい。
【００４２】また、式（１０）は任意の波長で成立する
必要がある。
必要がある。
【００４３】 ∴ｎ（λ）−１＝Ｋλ ・・・（13） ただし、Ｋ＝ｍ／〔ｄ・ｄｚ／ｄｈ〕 今回は、ｎd ＝１００１としたので、Ｋ＝１．７０２
０。
０。
【００４４】したがって、式（１３）に従い、ｎC ＝１
１１８．０、ｎe ＝９３０．３９、ｎF ＝８２８．３
７、ｎg ＝７４２．７８とすれば、ＤＯＥの分散特性を
表現できる。
１１８．０、ｎe ＝９３０．３９、ｎF ＝８２８．３
７、ｎg ＝７４２．７８とすれば、ＤＯＥの分散特性を
表現できる。
【００４５】なお、以下に示す実施例では、非球面項と
して１０次までしか使用していないが、もちろん、１２
次、１４次・・の非球面項を使用してもよい。また、以
下に示すＤＯＥを用いる実施例では、ＤＯＥを１面しか
使用していないが、２面以上使用してももちろんよい。
して１０次までしか使用していないが、もちろん、１２
次、１４次・・の非球面項を使用してもよい。また、以
下に示すＤＯＥを用いる実施例では、ＤＯＥを１面しか
使用していないが、２面以上使用してももちろんよい。
【００４６】次に、本発明の画像表示装置の実施例１〜
６及び比較例について、それぞれ単眼用の画像表示装置
の光学系の断面図である図１〜図７を参照にして説明す
る。これら画像表示装置は、全て図３６の接眼光学系１
０を基本に用いているが、図３３〜図３５、図３７〜図
４１の接眼光学系１０を用いる場合も同様である。
６及び比較例について、それぞれ単眼用の画像表示装置
の光学系の断面図である図１〜図７を参照にして説明す
る。これら画像表示装置は、全て図３６の接眼光学系１
０を基本に用いているが、図３３〜図３５、図３７〜図
４１の接眼光学系１０を用いる場合も同様である。
【００４７】各実施例及び比較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７から画像表示素子９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に示すよう
に、観察者の虹彩位置７を原点とし、観察者視軸８を原
点から接眼光学系１０に向かう方向を正とするＺ軸、観
察者視軸８に直交し、観察者眼球から見て上下方向の下
から上を正とするＹ軸、観察者視軸８に直交し、観察者
眼球からみて左右方向の右から左を正とするＸ軸と定義
する。つまり、紙面内をＹーＺ面とし、紙面と垂直方向
の面をＸ−Ｚ面とする。また、光軸は紙面のＹ−Ｚ面内
で折り曲げられるものとする。
記するが、以下の説明において、面番号は、観察者の瞳
位置７から画像表示素子９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に示すよう
に、観察者の虹彩位置７を原点とし、観察者視軸８を原
点から接眼光学系１０に向かう方向を正とするＺ軸、観
察者視軸８に直交し、観察者眼球から見て上下方向の下
から上を正とするＹ軸、観察者視軸８に直交し、観察者
眼球からみて左右方向の右から左を正とするＸ軸と定義
する。つまり、紙面内をＹーＺ面とし、紙面と垂直方向
の面をＸ−Ｚ面とする。また、光軸は紙面のＹ−Ｚ面内
で折り曲げられるものとする。
【００４８】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、基準面である１面（瞳位置７）からのその面の面
頂の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。
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、基準面である１面（瞳位置７）からのその面の面
頂の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。
【００４９】また、面間隔は、同軸系部分についてのみ
示してあり、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。
示してあり、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。
【００５０】また、各面において、非回転対称な非球面
形状は、その面を規定する座標上で、Ｒy 、Ｒx 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、ＣＲ、ＤＲはそれぞれ
Ｚ軸に対して回転対称な４次、６次、８次、１０次の非
球面係数、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、ＤＰはそれぞれＺ軸に対
して回転非対称な４次、６次、８次、１０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。
形状は、その面を規定する座標上で、Ｒy 、Ｒx 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、ＣＲ、ＤＲはそれぞれ
Ｚ軸に対して回転対称な４次、６次、８次、１０次の非
球面係数、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、ＤＰはそれぞれＺ軸に対
して回転非対称な４次、６次、８次、１０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。
【００５１】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＋Ｂ
Ｒ［ (1-ＢＰ) Ｘ2+( 1+ＢＰ) Ｙ2 ］3＋ＣＲ［ (1-Ｃ
Ｐ) Ｘ2+( 1+ＣＰ) Ｙ2 ］4＋ＤＲ［ (1-ＤＰ) Ｘ2+( 1
+ＤＰ) Ｙ2 ］5 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。
｛ 1-(1+Ｋx ) ( Ｘ2/Ｒx 2)-(1+Ｋy ) ( Ｙ2/Ｒy 2)｝
1/2 ］＋ＡＲ［ (1-ＡＰ) Ｘ2+( 1+ＡＰ) Ｙ2 ］2＋Ｂ
Ｒ［ (1-ＢＰ) Ｘ2+( 1+ＢＰ) Ｙ2 ］3＋ＣＲ［ (1-Ｃ
Ｐ) Ｘ2+( 1+ＣＰ) Ｙ2 ］4＋ＤＲ［ (1-ＤＰ) Ｘ2+( 1
+ＤＰ) Ｙ2 ］5 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。
【００５２】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Ｙ−
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。
像表示装置であり、左眼用は構成す光学要素を全てＹ−
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。
【００５３】それぞれの断面図において、図中、７は観
察者瞳位置、８は観察者視軸、１は接眼光学系の第１
面、２は接眼光学系の第２面、３は接眼光学系の第３
面、４は接眼光学系の第４面、９は画像表示素子、１０
は接眼光学系、１１は偏心プリズム、１２はＤＯＥ、１
３は屈折率分布レンズ（以下、ＧＲＩＮ）である。
察者瞳位置、８は観察者視軸、１は接眼光学系の第１
面、２は接眼光学系の第２面、３は接眼光学系の第３
面、４は接眼光学系の第４面、９は画像表示素子、１０
は接眼光学系、１１は偏心プリズム、１２はＤＯＥ、１
３は屈折率分布レンズ（以下、ＧＲＩＮ）である。
【００５４】各実施例における実際の光線経路は、比較
例を例にとると、画像表示素子９から発した光線束は、
接眼光学系１０の第１面１で屈折して接眼光学系１０に
入射し、第４面（第３面３が兼ねる）４で内部反射し、
第２面４で反射されて、再び第３面３に入射して屈折さ
れて、観察者の瞳の虹彩位置又は眼球の回旋中心を射出
瞳７として観察者の眼球内に投影される。
例を例にとると、画像表示素子９から発した光線束は、
接眼光学系１０の第１面１で屈折して接眼光学系１０に
入射し、第４面（第３面３が兼ねる）４で内部反射し、
第２面４で反射されて、再び第３面３に入射して屈折さ
れて、観察者の瞳の虹彩位置又は眼球の回旋中心を射出
瞳７として観察者の眼球内に投影される。
【００５５】比較例 この比較例は、図７に断面を示すが、実施例１〜６の基
本的な偏心プリズム１１に関するものである。この接眼
光学系１０の水平画角４５．４°、垂直画角３４．４
°、瞳経４ｍｍである。後記する構成パラメータにおい
て、２、３、４面はアナモフィック非球面であり、５面
は平面である。
本的な偏心プリズム１１に関するものである。この接眼
光学系１０の水平画角４５．４°、垂直画角３４．４
°、瞳経４ｍｍである。後記する構成パラメータにおい
て、２、３、４面はアナモフィック非球面であり、５面
は平面である。
【００５６】この比較例の収差補正状態を示すスポット
ダイアグラムを図２６〜図２８に示す。これらの図にお
いて、スポットダイアグラムの左側の４つの数字の中、
上段の２つの数字は、長方形の画面中央の座標（Ｘ，
Ｙ）を（０．００，０．００）、右端中央の座標を
（０、００，−１．００）、右上隅の座標を（１．０
０，−１．００）、上端中央の座標を（１．００，０．
００）のように表現した場合の相対座標（Ｘ，Ｙ）を示
し、下段の２つの数字は、視軸（画面中央）に対して上
記座標（Ｘ，Ｙ）方向がなす角度のＸ成分、Ｙ成分（度
表示）を示す。
ダイアグラムを図２６〜図２８に示す。これらの図にお
いて、スポットダイアグラムの左側の４つの数字の中、
上段の２つの数字は、長方形の画面中央の座標（Ｘ，
Ｙ）を（０．００，０．００）、右端中央の座標を
（０、００，−１．００）、右上隅の座標を（１．０
０，−１．００）、上端中央の座標を（１．００，０．
００）のように表現した場合の相対座標（Ｘ，Ｙ）を示
し、下段の２つの数字は、視軸（画面中央）に対して上
記座標（Ｘ，Ｙ）方向がなす角度のＸ成分、Ｙ成分（度
表示）を示す。
【００５７】実施例１ 本実施例は、図１に断面を示すが、水平画角４５．４
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の射出瞳７と偏心プリズム１１の間に略
ノンパワーのＤＯＥ１２を配置した例である。後記する
構成パラメータにおいて、５、６、７面はアナモフィッ
ク非球面であり、８面は平面である。この実施例の収差
補正状態を示す図２６〜図２８と同様なスポットダイア
グラムを図８〜図１０に示す。
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の射出瞳７と偏心プリズム１１の間に略
ノンパワーのＤＯＥ１２を配置した例である。後記する
構成パラメータにおいて、５、６、７面はアナモフィッ
ク非球面であり、８面は平面である。この実施例の収差
補正状態を示す図２６〜図２８と同様なスポットダイア
グラムを図８〜図１０に示す。
【００５８】実施例２ 本実施例は、図２に断面を示すが、水平画角４５．４
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の偏心プリズム１１と画像表示素子９の
間に略ノンパワーのＤＯＥ１２を配置した例である。後
記する構成パラメータにおいて、２、３、４面はアナモ
フィック非球面であり、５面は平面である。この実施例
の収差補正状態を示す図２６〜図２８と同様なスポット
ダイアグラムを図１１〜図１３に示す。
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の偏心プリズム１１と画像表示素子９の
間に略ノンパワーのＤＯＥ１２を配置した例である。後
記する構成パラメータにおいて、２、３、４面はアナモ
フィック非球面であり、５面は平面である。この実施例
の収差補正状態を示す図２６〜図２８と同様なスポット
ダイアグラムを図１１〜図１３に示す。
【００５９】実施例３ 本実施例は、図３に断面を示すが、水平画角４５．４
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の偏心プリズム１１と画像表示素子９の
間に略ノンパワーで両面平面のＧＲＩＮ１３を配置した
例である。後記する構成パラメータにおいて、２、３、
４面はアナモフィック非球面であり、５面は平面であ
る。この実施例の収差補正状態を示す図２６〜図２８と
同様なスポットダイアグラムを図１４〜図１６に示す。
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の偏心プリズム１１と画像表示素子９の
間に略ノンパワーで両面平面のＧＲＩＮ１３を配置した
例である。後記する構成パラメータにおいて、２、３、
４面はアナモフィック非球面であり、５面は平面であ
る。この実施例の収差補正状態を示す図２６〜図２８と
同様なスポットダイアグラムを図１４〜図１６に示す。
【００６０】実施例４ 本実施例は、図４に断面を示すが、水平画角４５．４
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の射出瞳７と偏心プリズム１１の間に略
ノンパワーで両面平面のＧＲＩＮ１３を配置した例であ
る。後記する構成パラメータにおいて、４、５、６面は
アナモフィック非球面であり、７面は平面である。この
実施例の収差補正状態を示す図２６〜図２８と同様なス
ポットダイアグラムを図１７〜図１９に示す。
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の射出瞳７と偏心プリズム１１の間に略
ノンパワーで両面平面のＧＲＩＮ１３を配置した例であ
る。後記する構成パラメータにおいて、４、５、６面は
アナモフィック非球面であり、７面は平面である。この
実施例の収差補正状態を示す図２６〜図２８と同様なス
ポットダイアグラムを図１７〜図１９に示す。
【００６１】実施例５ 本実施例は、図５に断面を示すが、水平画角４５．４
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の偏心プリズム１１と画像表示素子９の
間に略ノンパワーで画像表示素子９側に凹面を向けたメ
ニスカス形状のＧＲＩＮ１３を配置した例である。後記
する構成パラメータにおいて、２、３、４面はアナモフ
ィック非球面であり、５面は平面である。この実施例の
収差補正状態を示す図２６〜図２８と同様なスポットダ
イアグラムを図２０〜図２２に示す。
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の偏心プリズム１１と画像表示素子９の
間に略ノンパワーで画像表示素子９側に凹面を向けたメ
ニスカス形状のＧＲＩＮ１３を配置した例である。後記
する構成パラメータにおいて、２、３、４面はアナモフ
ィック非球面であり、５面は平面である。この実施例の
収差補正状態を示す図２６〜図２８と同様なスポットダ
イアグラムを図２０〜図２２に示す。
【００６２】実施例６ 本実施例は、図６に断面を示すが、水平画角４５．４
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の偏心プリズム１１と画像表示素子９の
間に略ノンパワーで画像表示素子９側に凸面を向けたメ
ニスカス形状のＧＲＩＮ１３を配置した例である。後記
する構成パラメータにおいて、２、３、４面はアナモフ
ィック非球面であり、５面は平面である。この実施例の
収差補正状態を示す図２６〜図２８と同様なスポットダ
イアグラムを図２３〜図２５に示す。
°、垂直画角３４．４°、瞳経４ｍｍである。この実施
例は、比較例１の偏心プリズム１１と画像表示素子９の
間に略ノンパワーで画像表示素子９側に凸面を向けたメ
ニスカス形状のＧＲＩＮ１３を配置した例である。後記
する構成パラメータにおいて、２、３、４面はアナモフ
ィック非球面であり、５面は平面である。この実施例の
収差補正状態を示す図２６〜図２８と同様なスポットダ
イアグラムを図２３〜図２５に示す。
【００６３】次に、上記実施例１〜６及び比較例の構成
パラメータを示す。なお、ＧＲＩＮに１３関しては、前
記のＮ1d，Ｎ1F，Ｎ1Cも示してある。
パラメータを示す。なお、ＧＲＩＮに１３関しては、前
記のＮ1d，Ｎ1F，Ｎ1Cも示してある。
【００６４】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） ２ ∞ 1.58875 64.1 Ｙ 0.000 θ 0.00° Ｚ 27.000 ３ ∞（ＤＯＥ） 1001.00000 -3.45 Ｙ 0.000 θ 0.00° Ｚ 28.000 ４ -2.2939 ×10+6 Ｙ 0.000 θ 0.00° Ｚ 28.000 ５ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ６ Ｒy -67.801 1.49216 57.5 Ｒx -58.220 Ｙ -9.356 θ -27.44° Ｋy 0.000000 Ｚ 38.348 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.427047 ×10-6 ＢＲ -0.770285 ×10-10 ＣＲ 0.407932 ×10-21 ＤＲ 0.105909 ×10-16 ＡＰ 0.107024 ＢＰ 0.496744 ＣＰ 0.119380 ×10+3 ＤＰ -0.923056 ×10-2 ７ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ８ ∞ Ｙ 27.164 θ 62.56° Ｚ 27.921 ９ （画像表示素子） Ｙ 27.796 θ 46.89° Ｚ 39.073 。
【００６５】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） ２ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ３ Ｒy -67.801 1.49216 57.5 Ｒx -58.220 Ｙ -9.356 θ -27.44° Ｋy 0.000000 Ｚ 38.348 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.427047 ×10-6 ＢＲ -0.770285 ×10-10 ＣＲ 0.407932 ×10-21 ＤＲ 0.105909 ×10-16 ＡＰ 0.107024 ＢＰ 0.496744 ＣＰ 0.119380 ×10+3 ＤＰ -0.923056 ×10-2 ４ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ５ ∞ Ｙ 27.164 θ 62.56° Ｚ 27.921 ６ ∞ 1.000 1.58875 64.1 Ｙ 25.000 θ 60.00° Ｚ 36.000 ７ ∞（ＤＯＥ） 0.000 1001.00000 -3.45 ８ -0.344807 ×10+6 ９ （画像表示素子） Ｙ 28.388 θ 46.88° Ｚ 39.413 。
【００６６】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） ２ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ３ Ｒy -67.801 1.49216 57.5 Ｒx -58.220 Ｙ -9.356 θ -27.44° Ｋy 0.000000 Ｚ 38.348 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.427047 ×10-6 ＢＲ -0.770285 ×10-10 ＣＲ 0.407932 ×10-21 ＤＲ 0.105909 ×10-16 ＡＰ 0.107024 ＢＰ 0.496744 ＣＰ 0.119380 ×10+3 ＤＰ -0.923056 ×10-2 ４ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ５ ∞ Ｙ 25.000 θ 62.56° Ｚ 27.921 ６ ∞（ＧＲＩＮ） 5.000 1.49216 57.5 Ｎ1d -0.1005×10-3 Ｎ1F -0.1068×10-3 Ｎ1C -0.9399×10-4 Ｙ 21.500 θ 62.56° Ｚ 35.222 ７ ∞ ８ （画像表示素子） Ｙ 29.022 θ 46.89° Ｚ 39.742 。
【００６７】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） ２ ∞（ＧＲＩＮ） 1.49216 57.5 Ｎ1d 0.1005×10-3 Ｎ1F 0.1068×10-3 Ｎ1C 0.9399×10-4 Ｙ 0.000 θ 0.00° Ｚ 25.000 ３ ∞ Ｙ 0.000 θ 0.00° Ｚ 29.000 ４ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ５ Ｒy -67.801 1.49216 57.5 Ｒx -58.220 Ｙ -9.356 θ -27.44° Ｋy 0.000000 Ｚ 38.348 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.427047 ×10-6 ＢＲ -0.770285 ×10-10 ＣＲ 0.407932 ×10-21 ＤＲ 0.105909 ×10-16 ＡＰ 0.107024 ＢＰ 0.496744 ＣＰ 0.119380 ×10+3 ＤＰ -0.923056 ×10-2 ６ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ７ ∞ Ｙ 25.000 θ 62.56° Ｚ 27.921 ８ （画像表示素子） Ｙ 28.166 θ 46.89° Ｚ 39.360 。
【００６８】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） ２ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ３ Ｒy -67.801 1.49216 57.5 Ｒx -58.220 Ｙ -9.356 θ -27.44° Ｋy 0.000000 Ｚ 38.348 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.427047 ×10-6 ＢＲ -0.770285 ×10-10 ＣＲ 0.407932 ×10-21 ＤＲ 0.105909 ×10-16 ＡＰ 0.107024 ＢＰ 0.496744 ＣＰ 0.119380 ×10+3 ＤＰ -0.923056 ×10-2 ４ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ５ ∞ Ｙ 25.000 θ 62.56° Ｚ 27.921 ６ 54.928（ＧＲＩＮ） 5.000 1.49216 57.5 Ｎ1d -0.1005×10-3 Ｎ1F -0.1068×10-3 Ｎ1C -0.9399×10-4 Ｙ 21.500 θ 62.56° Ｚ 35.222 ７ 84.049 ８ （画像表示素子） Ｙ 28.637 θ 46.89° Ｚ 39.508 。
【００６９】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） ２ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ３ Ｒy -67.801 1.49216 57.5 Ｒx -58.220 Ｙ -9.356 θ -27.44° Ｋy 0.000000 Ｚ 38.348 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.427047 ×10-6 ＢＲ -0.770285 ×10-10 ＣＲ 0.407932 ×10-21 ＤＲ 0.105909 ×10-16 ＡＰ 0.107024 ＢＰ 0.496744 ＣＰ 0.119380 ×10+3 ＤＰ -0.923056 ×10-2 ４ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ５ ∞ Ｙ 25.000 θ 62.56° Ｚ 27.921 ６ -52.463（ＧＲＩＮ） 5.000 1.49216 57.5 Ｎ1d -0.1005×10-3 Ｎ1F -0.1068×10-3 Ｎ1C -0.9399×10-4 Ｙ 24.263 θ 62.56° Ｚ 34.395 ７ -41.145 ８ （画像表示素子） Ｙ 29.137 θ 46.89° Ｚ 39.882 。
【００７０】比較例 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳） ２ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ３ Ｒy -67.801 1.49216 57.5 Ｒx -58.220 Ｙ -9.356 θ -27.44° Ｋy 0.000000 Ｚ 38.348 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.427047 ×10-6 ＢＲ -0.770285 ×10-10 ＣＲ 0.407932 ×10-21 ＤＲ 0.105909 ×10-16 ＡＰ 0.107024 ＢＰ 0.496744 ＣＰ 0.119380 ×10+3 ＤＰ -0.923056 ×10-2 ４ Ｒy -209.268 1.49216 57.5 Ｒx -95.115 Ｙ 18.335 θ 12.00° Ｋy 0.000000 Ｚ 27.921 Ｋx 0.000000 ＡＲ 0.783868 ×10-6 ＢＲ 0.299472 ×10-12 ＣＲ 0.152974 ×10-13 ＤＲ -0.502892 ×10-16 ＡＰ -0.449899 ＢＰ -0.794713 ×10+1 ＣＰ 0.654541 ＤＰ -0.138730 ５ ∞ Ｙ 25.000 θ 62.56° Ｚ 27.921 ６ （画像表示素子） Ｙ 28.166 θ 46.89° Ｚ 39.360 。
【００７１】さて、以上のような本発明の３面又は４面
の光学面で構成され、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされた偏心プリズム単体に残留する色収差、像
面湾曲等をＤＯＥ又はＧＲＩＮを用いて補正した接眼光
学系を２組使用することによって、片目を閉じて観察像
を観察する必要がなくなる。両眼で観察できると、観察
者にとって疲れない観察が可能となる。また、両眼に視
差のある画像を提示することによって、立体像としての
観察も可能となる。また、本発明の接眼光学系を２組使
用し、観察者頭部に支持する支持機構を付けることによ
って、楽な姿勢で観察像を観察することが可能となる。
の光学面で構成され、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされた偏心プリズム単体に残留する色収差、像
面湾曲等をＤＯＥ又はＧＲＩＮを用いて補正した接眼光
学系を２組使用することによって、片目を閉じて観察像
を観察する必要がなくなる。両眼で観察できると、観察
者にとって疲れない観察が可能となる。また、両眼に視
差のある画像を提示することによって、立体像としての
観察も可能となる。また、本発明の接眼光学系を２組使
用し、観察者頭部に支持する支持機構を付けることによ
って、楽な姿勢で観察像を観察することが可能となる。
【００７２】上記のように、本発明による接眼光学系を
用い、この光学系と画像表示素子からなる組を左右一対
用意し、それらを眼輻距離だけ離して支持することによ
り、両眼で観察できる据え付け型又は頭部装着式画像表
示装置のようなポータブル型の画像表示装置として構成
することができる。このようなポータブル型の画像表示
装置の１例の全体の構成を図３２に示す。表示装置本体
５０には、上記のような接眼光学系が左右１対備えら
れ、それらに対応して像面に液晶表示素子からなる画像
表示素子が配置されている。本体５０に左右に連続して
図示のような側頭フレーム５１が設けられ、両側の側頭
フレーム５１は頭頂フレーム５２でつながれており、ま
た、両側の側頭フレーム５１の中間には板バネ５３を介
してリアフレーム５４が設けてあり、リアフレーム５４
を眼鏡のツルのように観察者の両耳の後部に当て、ま
た、頭頂フレーム５２を観察者の頭頂に載せることによ
り、表示装置本体５０を観察者の眼前に保持できるよう
になっている。なお、頭頂フレーム５２の内側には海綿
体のような弾性体からなる頭頂パッド５５が取り付けて
あり、同様にリアフレーム５４の内側にも同様なパッド
が取り付けられており、この表示装置を頭部に装着した
ときに違和感を感じないようにしてある。
用い、この光学系と画像表示素子からなる組を左右一対
用意し、それらを眼輻距離だけ離して支持することによ
り、両眼で観察できる据え付け型又は頭部装着式画像表
示装置のようなポータブル型の画像表示装置として構成
することができる。このようなポータブル型の画像表示
装置の１例の全体の構成を図３２に示す。表示装置本体
５０には、上記のような接眼光学系が左右１対備えら
れ、それらに対応して像面に液晶表示素子からなる画像
表示素子が配置されている。本体５０に左右に連続して
図示のような側頭フレーム５１が設けられ、両側の側頭
フレーム５１は頭頂フレーム５２でつながれており、ま
た、両側の側頭フレーム５１の中間には板バネ５３を介
してリアフレーム５４が設けてあり、リアフレーム５４
を眼鏡のツルのように観察者の両耳の後部に当て、ま
た、頭頂フレーム５２を観察者の頭頂に載せることによ
り、表示装置本体５０を観察者の眼前に保持できるよう
になっている。なお、頭頂フレーム５２の内側には海綿
体のような弾性体からなる頭頂パッド５５が取り付けて
あり、同様にリアフレーム５４の内側にも同様なパッド
が取り付けられており、この表示装置を頭部に装着した
ときに違和感を感じないようにしてある。
【００７３】また、リアフレーム５４にはスピーカ５６
が付設されており、画像観察と共に立体音響を聞くこと
ができるようになっている。このようにスピーカ５６を
有する表示装置本体５０には、映像音声伝達コード５７
を介してボータブルビデオカセット等の再生装置５８が
接続されているので、観察者はこの再生装置５８を図示
のようにベルト箇所等の任意の位置に保持して、映像、
音響を楽しむことができるようになっている。図示の５
９は再生装置５８のスイッチ、ボリューム等の調節部で
ある。なお、頭頂フレーム５２の内部に、映像処理・音
声処理回路等の電子部品を内蔵させてある。
が付設されており、画像観察と共に立体音響を聞くこと
ができるようになっている。このようにスピーカ５６を
有する表示装置本体５０には、映像音声伝達コード５７
を介してボータブルビデオカセット等の再生装置５８が
接続されているので、観察者はこの再生装置５８を図示
のようにベルト箇所等の任意の位置に保持して、映像、
音響を楽しむことができるようになっている。図示の５
９は再生装置５８のスイッチ、ボリューム等の調節部で
ある。なお、頭頂フレーム５２の内部に、映像処理・音
声処理回路等の電子部品を内蔵させてある。
【００７４】なお、コード５７は先端をジャックにし
て、既存のビデオデッキ等に取り付け可能としてもよ
い。さらに、ＴＶ電波受信用チューナーに接続してＴＶ
観賞用としてもよいし、コンピュータに接続してコンピ
ュータグラフィックスの映像や、コンピュータからのメ
ッセージ映像等を受信するようにしてもよい。また、邪
魔なコードを排斥するために、アンテナを接続して外部
からの信号を電波によって受信するようにしてもよい。
て、既存のビデオデッキ等に取り付け可能としてもよ
い。さらに、ＴＶ電波受信用チューナーに接続してＴＶ
観賞用としてもよいし、コンピュータに接続してコンピ
ュータグラフィックスの映像や、コンピュータからのメ
ッセージ映像等を受信するようにしてもよい。また、邪
魔なコードを排斥するために、アンテナを接続して外部
からの信号を電波によって受信するようにしてもよい。
【００７５】以上、本発明の画像表示装置をいくつかの
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。
【００７６】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。
のように構成することができる。
【００７７】〔１〕 画像を表示する画像表示素子と前
記画像表示素子に表示された画像を中間実像を結像する
ことなく観察者の眼球に導く接眼光学系と、前記画像表
示素子及び接眼光学系を観察者の頭部又は顔面に保持す
る保持手段とを有する画像表示装置において、前記接眼
光学系が、画像表示素子に対向して配置された第１面
と、観察者視軸上に観察者瞳と対向して傾けて配置され
た第２面と、観察者視軸上に第２面と観察者瞳との間に
配置された第３面とを有する光学部材を備えており、前
記第２面が反射面であり、前記画像表示素子から射出し
た光線が前記第１面を透過して前記光学部材の内部に入
射し、前記第２面で反射されて前記第３面を透過して観
察者の眼球に導かれ、かつ、前記画像表示素子から観察
者の瞳の間の何れかの位置に補正光学素子が配置され、
前記光学部材の透過面で発生する収差と前記補正光学素
子で発生する収差の符号が逆になっていることを特徴と
する画像表示装置。
記画像表示素子に表示された画像を中間実像を結像する
ことなく観察者の眼球に導く接眼光学系と、前記画像表
示素子及び接眼光学系を観察者の頭部又は顔面に保持す
る保持手段とを有する画像表示装置において、前記接眼
光学系が、画像表示素子に対向して配置された第１面
と、観察者視軸上に観察者瞳と対向して傾けて配置され
た第２面と、観察者視軸上に第２面と観察者瞳との間に
配置された第３面とを有する光学部材を備えており、前
記第２面が反射面であり、前記画像表示素子から射出し
た光線が前記第１面を透過して前記光学部材の内部に入
射し、前記第２面で反射されて前記第３面を透過して観
察者の眼球に導かれ、かつ、前記画像表示素子から観察
者の瞳の間の何れかの位置に補正光学素子が配置され、
前記光学部材の透過面で発生する収差と前記補正光学素
子で発生する収差の符号が逆になっていることを特徴と
する画像表示装置。
【００７８】〔２〕 前記光学部材の前記第１面、第２
面、第３面に囲まれた領域が、屈折率が１を越える透明
媒質によって満たされていることを特徴とする上記
〔１〕記載の画像表示装置。
面、第３面に囲まれた領域が、屈折率が１を越える透明
媒質によって満たされていることを特徴とする上記
〔１〕記載の画像表示装置。
【００７９】〔３〕 前記画像表示素子から射出した光
線が前記第１面を透過して前記光学部材に入射した光が
前記第２面で反射する前に反射するように配置された第
４面を備えていることを特徴とする上記〔２〕記載の画
像表示装置。
線が前記第１面を透過して前記光学部材に入射した光が
前記第２面で反射する前に反射するように配置された第
４面を備えていることを特徴とする上記〔２〕記載の画
像表示装置。
【００８０】〔４〕 前記第４面は前記第３面と同一の
面であることを特徴とする上記〔３〕記載の画像表示装
置。
面であることを特徴とする上記〔３〕記載の画像表示装
置。
【００８１】〔５〕 前記第２面は裏面反射鏡であるこ
とを特徴とする上記〔４〕記載の画像表示装置。
とを特徴とする上記〔４〕記載の画像表示装置。
【００８２】〔６〕 前記の４つの面の中、第１面の透
過面と第４面の反射面が同一の面であることを特徴とす
る上記〔５〕記載の画像表示装置。
過面と第４面の反射面が同一の面であることを特徴とす
る上記〔５〕記載の画像表示装置。
【００８３】〔７〕 前記の４つの面の中、第３面の透
過面と第４面の反射面が同一の面であることを特徴とす
る上記〔５〕記載の画像表示装置。
過面と第４面の反射面が同一の面であることを特徴とす
る上記〔５〕記載の画像表示装置。
【００８４】〔８〕 前記接眼光学系の同一の面に入射
する光線が、一つの光路では臨界角を越えて入射して反
射され、他の光路では臨界角以下の入射角で入射して透
過するように配置されていることを特徴とする上記
〔２〕から〔７〕の何れか１項記載の画像表示装置。
する光線が、一つの光路では臨界角を越えて入射して反
射され、他の光路では臨界角以下の入射角で入射して透
過するように配置されていることを特徴とする上記
〔２〕から〔７〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【００８５】
〔９〕 前記補正光学素子が回折光学素子
であることを特徴とする上記〔１〕から〔８〕の何れか
１項記載の画像表示装置。
であることを特徴とする上記〔１〕から〔８〕の何れか
１項記載の画像表示装置。
【００８６】〔１０〕 前記補正光学素子が屈折率分布
型レンズであることを特徴とする上記〔１〕から〔８〕
の何れか１項記載の画像表示装置。
型レンズであることを特徴とする上記〔１〕から〔８〕
の何れか１項記載の画像表示装置。
【００８７】〔１１〕 前記回折光学素子を前記光学部
材と観察者眼球の間に配置することを特徴とする上記
材と観察者眼球の間に配置することを特徴とする上記
〔９〕記載の画像表示装置。
【００８８】〔１２〕 前記回折光学素子を前記光学部
材と前記画像表示素子の間に配置することを特徴とする
上記
材と前記画像表示素子の間に配置することを特徴とする
上記
〔９〕記載の画像表示装置。
【００８９】〔１３〕 前記回折光学素子の焦点距離を
ｆ（ｍｍ）とするとき、 −１＜１／ｆ＜１ ・・・（ａ） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１１〕又は
〔１２〕記載の画像表示装置。
ｆ（ｍｍ）とするとき、 −１＜１／ｆ＜１ ・・・（ａ） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１１〕又は
〔１２〕記載の画像表示装置。
【００９０】〔１４〕 前記回折光学素子の焦点距離を
ｆ（ｍｍ）とするとき、 −０．１＜１／ｆ＜０．１ ・・・（a'） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１３〕記載
の画像表示装置。
ｆ（ｍｍ）とするとき、 −０．１＜１／ｆ＜０．１ ・・・（a'） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１３〕記載
の画像表示装置。
【００９１】〔１５〕 前記回折光学素子の焦点距離を
ｆ（ｍｍ）とするとき、 ０＜１／ｆ＜０．０１ ・・・（a"） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１４〕記載
の画像表示装置。
ｆ（ｍｍ）とするとき、 ０＜１／ｆ＜０．０１ ・・・（a"） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１４〕記載
の画像表示装置。
【００９２】〔１６〕 前記屈折率分布型レンズを前記
光学部材と観察者眼球の間に配置することを特徴とする
上記〔１０〕記載の画像表示装置。
光学部材と観察者眼球の間に配置することを特徴とする
上記〔１０〕記載の画像表示装置。
【００９３】〔１７〕 前記屈折率分布型レンズを前記
光学部材と前記画像表示素子の間に配置することを特徴
とする上記〔１０〕記載の画像表示装置。
光学部材と前記画像表示素子の間に配置することを特徴
とする上記〔１０〕記載の画像表示装置。
【００９４】〔１８〕 前記屈折率分布型レンズの中心
の屈折率をＮ０、周辺の屈折率をＮ１とするとき、 ０．５＜Ｎ０／Ｎ１＜１．５ ・・・（ｂ） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１６〕又は
〔１７〕記載の画像表示装置。
の屈折率をＮ０、周辺の屈折率をＮ１とするとき、 ０．５＜Ｎ０／Ｎ１＜１．５ ・・・（ｂ） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１６〕又は
〔１７〕記載の画像表示装置。
【００９５】〔１９〕 前記屈折率分布型レンズの中心
の屈折率をＮ０、周辺の屈折率をＮ１とするとき、 ０．８＜Ｎ０／Ｎ１＜１．２ ・・・（b'） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１８〕記載
の画像表示装置。
の屈折率をＮ０、周辺の屈折率をＮ１とするとき、 ０．８＜Ｎ０／Ｎ１＜１．２ ・・・（b'） なる条件を満足することを特徴とする上記〔１８〕記載
の画像表示装置。
【００９６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像表示装置においては、３面又は４面の光学面で構
成され、その間が屈折率が１より大きい媒質で満たされ
た偏心プリズム単体の透過面で発生する色収差、像面湾
曲等を、画像表示素子から観察者の瞳の間の何れかの位
置に補正光学素子を配置し、その補正光学素子に符号が
逆の収差を発生させることによって補正するものであ
り、補正光学素子にはこれらの収差補正に有効なＤＯ
Ｅ、屈折率分布型レンズを用いることによって、画像表
示素子の画素密度が上がっても、残存収差、特に色収差
を十分に補正して、サイズがコンパクトで広画角で画面
全体に明瞭な画像を表示可能な頭部又は顔面装着式画像
表示装置を得ることができる。
の画像表示装置においては、３面又は４面の光学面で構
成され、その間が屈折率が１より大きい媒質で満たされ
た偏心プリズム単体の透過面で発生する色収差、像面湾
曲等を、画像表示素子から観察者の瞳の間の何れかの位
置に補正光学素子を配置し、その補正光学素子に符号が
逆の収差を発生させることによって補正するものであ
り、補正光学素子にはこれらの収差補正に有効なＤＯ
Ｅ、屈折率分布型レンズを用いることによって、画像表
示素子の画素密度が上がっても、残存収差、特に色収差
を十分に補正して、サイズがコンパクトで広画角で画面
全体に明瞭な画像を表示可能な頭部又は顔面装着式画像
表示装置を得ることができる。
【図１】本発明の実施例１の画像表示装置の光路を説明
するための図である。
するための図である。
【図２】本発明の実施例２の画像表示装置の光路を説明
するための図である。
するための図である。
【図３】本発明の実施例３の画像表示装置の光路を説明
するための図である。
するための図である。
【図４】本発明の実施例４の画像表示装置の光路を説明
するための図である。
するための図である。
【図５】本発明の実施例５の画像表示装置の光路を説明
するための図である。
するための図である。
【図６】本発明の実施例６の画像表示装置の光路を説明
するための図である。
するための図である。
【図７】比較例の画像表示装置の光路を説明するための
図である。
図である。
【図８】実施例１の収差補正状態を示すスポットダイア
グラムの一部である。
グラムの一部である。
【図９】実施例１の収差補正状態を示すスポットダイア
グラムの他の一部である。
グラムの他の一部である。
【図１０】実施例１の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの残りの部分である。
アグラムの残りの部分である。
【図１１】実施例２の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの一部である。
アグラムの一部である。
【図１２】実施例２の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの他の一部である。
アグラムの他の一部である。
【図１３】実施例２の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの残りの部分である。
アグラムの残りの部分である。
【図１４】実施例３の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの一部である。
アグラムの一部である。
【図１５】実施例３の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの他の一部である。
アグラムの他の一部である。
【図１６】実施例３の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの残りの部分である。
アグラムの残りの部分である。
【図１７】実施例４の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの一部である。
アグラムの一部である。
【図１８】実施例４の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの他の一部である。
アグラムの他の一部である。
【図１９】実施例４の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの残りの部分である。
アグラムの残りの部分である。
【図２０】実施例５の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの一部である。
アグラムの一部である。
【図２１】実施例５の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの他の一部である。
アグラムの他の一部である。
【図２２】実施例５の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの残りの部分である。
アグラムの残りの部分である。
【図２３】実施例６の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの一部である。
アグラムの一部である。
【図２４】実施例６の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの他の一部である。
アグラムの他の一部である。
【図２５】実施例６の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムの残りの部分である。
アグラムの残りの部分である。
【図２６】比較例の収差補正状態を示すスポットダイア
グラムの一部である。
グラムの一部である。
【図２７】比較例の収差補正状態を示すスポットダイア
グラムの他の一部である。
グラムの他の一部である。
【図２８】比較例の収差補正状態を示すスポットダイア
グラムの残りの部分である。
グラムの残りの部分である。
【図２９】本発明で用いる回折光学素子を説明するため
の屈折の原理図である。
の屈折の原理図である。
【図３０】本発明で用いる回折光学素子を説明するため
の回折の原理図である。
の回折の原理図である。
【図３１】超高屈折率レンズ（ultra-high index lens
）の説明図である。
）の説明図である。
【図３２】本発明による接眼光学系を組み込んだポータ
ブル型の画像表示装置の１例の全体の構成を示す図であ
る。
ブル型の画像表示装置の１例の全体の構成を示す図であ
る。
【図３３】本出願人の１つの提案に係る画像表示装置の
光路を説明するための図である。
光路を説明するための図である。
【図３４】本出願人の別の提案に係る画像表示装置の光
路を説明するための図である。
路を説明するための図である。
【図３５】本出願人の別の提案に係る画像表示装置の光
路を説明するための図である。
路を説明するための図である。
【図３６】本出願人の別の提案に係る画像表示装置の光
路を説明するための図である。
路を説明するための図である。
【図３７】本出願人の別の提案に係る画像表示装置の光
路を説明するための図である。
路を説明するための図である。
【図３８】本出願人の別の提案に係る画像表示装置の光
路を説明するための図である。
路を説明するための図である。
【図３９】本出願人の別の提案に係る画像表示装置の光
路を説明するための図である。
路を説明するための図である。
【図４０】本出願人の別の提案に係る画像表示装置の光
路を説明するための図である。
路を説明するための図である。
【図４１】本出願人の別の提案に係る画像表示装置の光
路を説明するための図である。
路を説明するための図である。
１…第１面 ２…第２面 ３…第３面 ４…第４面 ５…第５面 ６…第６面 ７…観察者の瞳 ８…観察者視軸 ９…画像表示素子 １０…接眼光学系 １１…偏心プリズム １２…回折光学素子（ＤＯＥ） １３…屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮ） ５０…表示装置本体 ５１…側頭フレーム ５２…頭頂フレーム ５３…板バネ ５４…リアフレーム ５５…頭頂パッド ５６…スピーカ ５７…映像音声伝達コード ５８…再生装置 ５９…スイッチ、ボリューム等の調節部
Claims (6)
- 【請求項１】 画像を表示する画像表示素子と前記画像
表示素子に表示された画像を中間実像を結像することな
く観察者の眼球に導く接眼光学系と、前記画像表示素子
及び接眼光学系を観察者の頭部又は顔面に保持する保持
手段とを有する画像表示装置において、 前記接眼光学系が、画像表示素子に対向して配置された
第１面と、観察者視軸上に観察者瞳と対向して傾けて配
置された第２面と、観察者視軸上に第２面と観察者瞳と
の間に配置された第３面とを有する光学部材を備えてお
り、 前記第２面が反射面であり、前記画像表示素子から射出
した光線が前記第１面を透過して前記光学部材の内部に
入射し、前記第２面で反射されて前記第３面を透過して
観察者の眼球に導かれ、かつ、 前記画像表示素子から観察者の瞳の間の何れかの位置に
補正光学素子が配置され、前記光学部材の透過面で発生
する収差と前記補正光学素子で発生する収差の符号が逆
になっていることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項２】 前記光学部材の前記第１面、第２面、第
３面に囲まれた領域が、屈折率が１を越える透明媒質に
よって満たされていることを特徴とする請求項１記載の
画像表示装置。 - 【請求項３】 前記画像表示素子から射出した光線が前
記第１面を透過して前記光学部材に入射した光が前記第
２面で反射する前に反射するように配置された第４面を
備えていることを特徴とする請求項２記載の画像表示装
置。 - 【請求項４】 前記第４面は前記第３面と同一の面であ
ることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。 - 【請求項５】 前記補正光学素子が回折光学素子である
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の画
像表示装置。 - 【請求項６】 前記補正光学素子が屈折率分布型レンズ
であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記
載の画像表示装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21190895A JP3559624B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 画像表示装置 |
| US08/697,068 US5768025A (en) | 1995-08-21 | 1996-08-20 | Optical system and image display apparatus |
| US09/035,206 US6128136A (en) | 1995-08-21 | 1998-03-05 | Optical system and image display apparatus |
| US09/531,461 US6181475B1 (en) | 1995-08-21 | 2000-03-20 | Optical system and image display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21190895A JP3559624B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 画像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0965246A true JPH0965246A (ja) | 1997-03-07 |
| JP3559624B2 JP3559624B2 (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=16613650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21190895A Expired - Lifetime JP3559624B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 画像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3559624B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0908750A3 (en) * | 1997-09-16 | 2000-02-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical element and optical system having the same |
| JP2001194617A (ja) * | 2000-01-06 | 2001-07-19 | Olympus Optical Co Ltd | 映像表示装置 |
| US6278553B1 (en) | 1998-02-27 | 2001-08-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system having refractive index distribution |
| JP2002131695A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-05-09 | Canon Inc | 画像観察装置および画像観察システム |
| JP2003090979A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Nikon Corp | 接眼光学系および該光学系を備えた画像表示装置 |
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| KR100414263B1 (ko) * | 1999-08-30 | 2004-01-13 | 캐논 가부시끼가이샤 | 광학계, 광학소자 및 이를 구비한 광학장치 |
| JP2004522203A (ja) * | 1999-05-04 | 2004-07-22 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 高輝度透視ヘッドマウント型ディスプレイ |
| JP2009092765A (ja) * | 2007-10-04 | 2009-04-30 | Canon Inc | 画像表示装置 |
| US8184350B2 (en) | 2007-12-13 | 2012-05-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Image display apparatus |
| CN114428401A (zh) * | 2020-10-29 | 2022-05-03 | 精工爱普生株式会社 | 显示模块、显示模块的组装方法以及虚像显示装置 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-08-21 JP JP21190895A patent/JP3559624B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JP2003090979A (ja) * | 2001-09-18 | 2003-03-28 | Nikon Corp | 接眼光学系および該光学系を備えた画像表示装置 |
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