JPH0973043A

JPH0973043A - 映像表示装置

Info

Publication number: JPH0973043A
Application number: JP16281996A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Hisayoshi; 久芳圭一; Koichi Takahashi; 高橋浩一
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】中間像を作らない映像表示装置において、コ
ンパクト・軽量で収差が良好に補正された頭部又は顔面
装着式映像表示装置に好適な接眼光学系。【解決手段】映像表示部９と、表示された映像を眼球
７に投影する光学系１０とからなる映像表示装置におい
て、光学系１０は、映像表示部９から射出され眼球７に
入射する光線を逆光線追跡でパワーの有する面１２、１
３、１４で３回以上反射するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示装置に関
し、特に、使用者の頭部もしくは顔面に保持して眼球に
映像を投影する頭部又は顔面装着式映像表示装置に関す
るものである。

【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の
映像表示装置が開発されている。

【０００３】例えば、特開平２−２９７５１６号におい
ては、図１６に示すように、映像を表示する２次元表示
装置１、対物視準レンズ２、両端に軸外し放物面鏡を設
けた平行透明プレート３で構成され、２次元表示装置１
の映像を表示する光を対物視準レンズ２で平行光にした
後、平行透明プレート３の平行面での第１の透過、第１
の放物面鏡での反射、平行透明プレート３内でのいくつ
かの全反射、第２の放物面鏡での反射、平行透明プレー
ト３の平行面での第２の透過（８回反射、２回透過）に
より、点Ｆに中間像を結像し、その中間像を観察者の眼
球４に投影している。

【０００４】また、米国特許第４，０２６，６４１号に
おいては、図１７に示すように、映像表示素子１の像を
伝達光学素子５で湾曲した物体像に変換し、その物体像
をトーリック反射面６で観察者の眼球４に投影するもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
のように、映像表示素子の映像をリレーするタイプの映
像表示装置では、接眼光学系の外にリレー光学系が必要
になるので、光学系が大型で重量が重く、顔面あるいは
頭部からの突出量も大きくなり、頭部又は顔面装着式の
映像表示装置としてふさわしくない。

【０００６】また、平行光を中間像として結像する光学
系も、中間像を眼球に投影する光学系も、パワーを有す
るのは放物面鏡のみであるので、その光学系で発生する
収差が非常に大きい。

【０００７】また、図１７のように、接眼光学系として
凹面鏡のみを使用すると、たとえ凹面鏡が図１７のよう
にトーリック面であったとしても、接眼光学系で発生す
る収差が非常に大きく、画質が落ちる。

【０００８】そこで、接眼光学系で発生する像面湾曲を
補正するために、ファイバープレートのような伝達光学
素子５を使用する必要がある。しかし、伝達光学素子
５、トーリック面６を使用しても、コマ収差等は十分に
補正できない。

【０００９】本発明は以上のような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、その目的は、中間像を作らない
映像表示装置において、コンパクト・軽量で収差が良好
に補正された頭部又は顔面装着式映像表示装置に好適な
接眼光学系を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の映像表示装置は、映像表示部と、表示された映像を
眼球に投影する光学系とからなる映像表示装置におい
て、前記光学系は、前記映像表示部から射出され眼球に
入射する光線を逆光線追跡でパワーの有する面で３回以
上反射するように構成されていることを特徴とするもの
である。

【００１１】この場合、その光学系は、パワーの有する
面で３回反射させ、また、屈折面を２回透過させ、逆光
線追跡で１回目の反射と３回目の反射が同じ面によるも
のであっても、パワーの有する面で３回反射させ、ま
た、屈折面を２回透過させ、逆光線追跡で２回目の反射
と２回目の透過が同じ面によるものであっても、パワー
の有する面で少なくとも４回以上反射させ、また、屈折
面を２回透過させるものであってもよい。

【００１２】以下、上記構成を採用する理由とその作用
について説明する。この説明においては、光学系の設計
上の利便性から観察者の瞳位置から映像表示素子に向け
て光線を追跡する逆光線追跡によって行う。本発明にお
いては、表示された映像を眼球に投影する光学系を、映
像表示部から射出され眼球に入射する光線を逆光線追跡
でパワーの有する面で３回以上反射するものとして構成
してある。

【００１３】凹面鏡、凸面鏡等の反射面は、同じパワー
を有する屈折面に比べると、発生収差が少ない。また、
色収差は全く発生しない。本発明のように、パワーを有
する反射面が３面以上あると、接眼光学系に必要なパワ
ーを分散することができ、個々の反射面のパワーを小さ
くするこができる。そのため、凹面鏡、凸面鏡等の反射
面で発生する像面湾曲、球面収差等の発生収差が減少
し、また、３回以上反射させて光路を引き回すことによ
り、光学系を小型化できる。

【００１４】この場合、パワーの有する面で３回反射さ
せ、また、屈折面を２回透過させ、３回の反射作用の
中、逆光線追跡で１回目の反射作用と３回目の反射作用
を同じ面で担うようにすると、光学系の構成が簡単にな
る。

【００１５】これは、光学系を１つの光学素子で構成す
る場合には、光学系は、「光学素子へ入射する際の透過
作用」、「光学素子内での３回の反射作用」、「光学素
子から射出する際の透過作用」を有することになる。

【００１６】また、上記のように、３回の反射作用の
中、１回目の反射作用と３回目の反射作用を同じ面で担
うようにすると、光学素子の構成が簡単になる。

【００１７】また、光学系を１つの光学素子で構成する
と、屈折率が１以上の媒質内に光路が形成されるので、
光学系が小型化できる。

【００１８】例えば、凹面による反射作用では負の像面
湾曲が発生する。また、偏心した凹面鏡では強い外コ
マ、偏心した凸面鏡では強い内コマが発生する。そこ
で、接眼光学系の３回の反射作用を正・負・正の順序に
なるようにすると、像面湾曲を補正することができる。
また、反射面が偏心している場合は、コマ収差を補正す
ることができる。

【００１９】そして、第１反射面に対する入射角と反射
角のなす角θを、３０°＜θ＜９０° ・・・（１）の条件式を満足するようにすることが望ましい。この角
度θが９０°より大きいと、光学系が縦に長くなる。ま
た、θが３０°より小さいと、光学系の第１面と第３面
（第２反射面）が干渉してしまう。

【００２０】観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ
面、観察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義す
ると、第１反射面が視軸に対して偏心していると、光線
のＸ−Ｚ平面への入射角とＹ−Ｚ平面への入射角が異な
ることになり、非対称な収差特に非点収差が発生してし
まう。そこで、パワーの有する面の中の少なくとも１面
をアナモルフィック面とすることによりこれを補正する
ことができる。

【００２１】アナモルフィック面を１面用いる場合、次
の条件式を満足することが望ましい。Ｒ_x／Ｒ_y＜１・・・（２）ここで、Ｒ_xはＸ−Ｚ平面における曲率半径、Ｒ_yはＹ
−Ｚ面内における曲率半径である。

【００２２】この比Ｒ_x／Ｒ_yが１を越えると、光学系
を構成する光学素子と映像表示素子（例えば、液晶表示
素子：ＬＣＤ）との間の距離が大きくなる。光学素子を
射出する光線が、最終屈折面ではなく、第２反射面の方
から射出しようとするので、光学系を構成することがで
きなくなる。

【００２３】また、接眼光学系の３回の反射作用を負・
正・負の順序になるようにしても、像面湾曲を補正する
ことができる。また、反射面が偏心している場合は、コ
マ収差を補正することができる。

【００２４】そして、この場合も、第１反射面に対する
入射角と反射角のなす角θを、３０°＜θ＜９０° ・・・（１）の条件式を満足するようにすることが望ましい。この角
度θが９０°より大きいと、光学系が縦に長くなる。ま
た、θが３０°より小さいと、光学系の第１面と第３面
（第２反射面）が干渉してしまう。

【００２５】観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ
面、観察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義す
ると、第１反射面が視軸に対して偏心していると、光線
のＸ−Ｚ平面への入射角とＹ−Ｚ平面への入射角が異な
ることになり、非対称な収差特に非点収差が発生してし
まう。そこで、この場合も、パワーの有する面の中の少
なくとも１面をアナモルフィック面とすることによりこ
れを補正することができる。

【００２６】さて、映像表示素子としてＬＣＤを使用す
る場合、ＬＣＤの視野角が小さいことから、光学系の像
面側（ＬＣＤ側）をテレセントリックにする必要があ
る。そこで、ＬＣＤの直前の屈折面を負とすることで、
このテレセントリック性を改善することができる。ま
た、反射作用を正・負・正の順序で構成する場合には、
ＬＣＤの直前の屈折面に負作用を持たせることにより、
像面湾曲をより良好に補正することができる。

【００２７】本発明において、パワーの有する面で３回
反射させ、また、屈折面を２回透過させ、逆光線追跡で
２回目の反射作用と２回目の透過作用を同じ面で担うよ
うにしても、光学系の構成が簡単になる。

【００２８】このように、光学系を１つの光学素子で構
成し、２回目の反射作用と２回目の透過作用を同じ面で
担うようにすると、光学系の構成が簡単になる。この場
合は、その面に反射コーティングをすることができない
ので、反射作用は全反射とする必要がある。逆に、その
反射作用を全反射により行うようにすると、反射コーテ
ィングをする必要がなくなる。

【００２９】この場合、例えば、凹面による反射作用で
は負の像面湾曲が発生する。また、偏心した凹面鏡では
強い外コマ、偏心した凸面鏡では強い内コマが発生す
る。そこで、接眼光学系の３回の反射作用を同様に正・
負・正の順序になるようにすると、像面湾曲を補正する
ことができる。また、反射面が偏心している場合は、コ
マ収差を補正することができる。

【００３０】そして、第１反射面に対する入射角と反射
角のなす角θを、３０°＜θ＜９０° ・・・（１）の条件式を満足するようにすることが望ましい。この角
度θが９０°より大きいと、光学系が縦に長くなる。ま
た、θが３０°より小さいと、光学系の第１面と第３面
（第２反射面）が干渉してしまう。

【００３１】観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ
面、観察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義す
ると、第１反射面が視軸に対して偏心していると、光線
のＸ−Ｚ平面への入射角とＹ−Ｚ平面への入射角が異な
ることになり、非対称な収差特に非点収差が発生してし
まう。そこで、パワーの有する面の中の少なくとも１面
をアナモルフィック面とすることによりこれを補正する
ことができる。

【００３２】アナモルフィック面を１面用いる場合、次
の条件式を満足することが望ましい。０．５＜Ｒ_x／Ｒ_y＜１．５・・・（３）この比Ｒ_x／Ｒ_yが上限の１．５を越えると、収差は良
くなるが、光学素子とＬＣＤの間の距離が大きくなりす
ぎ、また、光学素子を射出する光線が、最終屈折面では
なく、第２反射面の方から射出しようとするので、光学
系がうまく構成できない。逆に、下限の０．５を越える
と、光学素子とＬＣＤの間の距離は小さくなり、光学素
子を射出する光線が、第２反射面ではなく最終屈折面の
方から射出しようとするので、光学系がうまく構成する
ことはできるが、収差が悪化してしまい、好ましくな
い。

【００３３】また、本発明においては、接眼光学系を、
パワーの有する面で少なくとも４回以上反射させ、ま
た、屈折面を２回透過させるように構成することによ
り、接眼光学系に必要なパワーをより分散することがで
き、個々の反射面のパワーが小さいくするこができる。
そのため、凹面鏡、凸面鏡等の反射面で発生する像面湾
曲、球面収差等の発生収差が減少し、また、４回以上反
射させて光路を引き回すことにより、光学系をより小型
化できる。

【００３４】この場合、４回以上の反射作用の中、２回
以上の反射作用を同一面で行うようにすると、光学系の
構成が簡単になる。

【００３５】また、逆光線追跡で３面と５面が同じだ
と、２回目、４回目の反射である観察者側での反射作用
を同じ面で担うことができるので、観察者側の光学素子
の構造を簡単にすることができ、頭部装着式映像表示装
置の光学系と観察者の干渉を緩和することができる等の
効果がある。

【００３６】さらに、逆光線追跡で２面と４面が同じだ
と、１回目、３回目の反射である光学素子の外界側の反
射作用を同一の面で担うことができるので、外界側の光
学素子の構造を簡単にすることができ、頭部装着式映像
表示装置の接眼光学系の突出量を少なくすることができ
る。

【００３７】さらに、１回目の反射と３回目の反射と２
回目の透過を同じ面で行わせ、３回目の反射を全反射と
すると、４回反射の場合、４回の反射、２回の透過の
中、２回の反射、１回の透過を１つの面で担うことがで
きるので、光学系の構成が非常に簡単になる。また、逆
光線追跡で６面に透過作用を持たせるためには、２面、
４面、６面を同一面とすると、この６面に反射コーティ
ングをすることができないので、４面での反射（３回目
の反射）を全反射とすると必要がある。

【００３８】この場合も、第１反射面に対する入射角と
反射角のなす角θを、３０°＜θ＜９０° ・・・（１）の条件式を満足するようにすることが望ましい。この角
度θが９０°より大きいと、光学系が縦に長くなる。ま
た、θが３０°より小さいと、光学系の第１面と第３面
（第２反射面）が干渉してしまう。

【００３９】また、観察者視軸を含む上下方向の面をＹ
−Ｚ面、観察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定
義すると、第１反射面が視軸に対して偏心していると、
光線のＸ−Ｚ平面への入射角とＹ−Ｚ平面への入射角が
異なることになり、非対称な収差特に非点収差が発生し
てしまう。そこで、パワーの有する面の中の少なくとも
１面をアナモルフィック面とすることによりこれを補正
することができる。

【００４０】また、アナモルフィック面を１面用いる場
合、次の条件式を満足することが望ましい。Ｒ_x／Ｒ_y＜１・・・（２）この比Ｒ_x／Ｒ_yが１を越えると、光学系を構成する光
学素子と映像表示素子（例えば、液晶表示素子：ＬＣ
Ｄ）との間の距離が大きくなる。光学素子を射出する光
線が、最終屈折面ではなく、第２反射面の方から射出し
ようとするので、光学系を構成することができなくな
る。

【００４１】また、同じ面で２回以上反射する面が２組
以上あると、光学系の構成がより簡単になるのに効果的
である。

【００４２】なお、１回目の反射と３回目の反射と２回
目の透過を同じ面で行わせる場合には、４回の反射、２
回の透過の中、２回の反射、１回の透過を１つの面で担
うことができるので、光学系の構成が非常に簡単にな
る。

【００４３】この場合、例えば、凹面による反射作用で
は負の像面湾曲が発生する。また、偏心した凹面鏡では
強い外コマ、偏心した凸面鏡では強い内コマが発生す
る。そこで、接眼光学系の３回の反射作用を同様に負・
正・負・正の順序になるようにすると、像面湾曲を補正
することができる。また、反射面が偏心している場合
は、コマ収差を補正することができる。

【００４４】そして、第１反射面に対する入射角と反射
角のなす角θを、４０°＜θ＜１２０° ・・・（４）の条件式を満足するようにすることが望ましい。この角
度θが１２０°より大きいと、光学系が縦に長くなる。
また、θが４０°より小さいと、光学系の第１面と第３
面（第２反射面）が干渉してしまう。

【００４５】観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ
面、観察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義す
ると、第１反射面が視軸に対して偏心していると、光線
のＸ−Ｚ平面への入射角とＹ−Ｚ平面への入射角が異な
ることになり、非対称な収差特に非点収差が発生してし
まう。そこで、パワーの有する面の中の少なくとも１面
をアナモルフィック面とすることによりこれを補正する
ことができる。

【００４６】アナモルフィック面を１面用いる場合、次
の条件式を満足することが望ましい。Ｒ_x／Ｒ_y＜１・・・（２）この比Ｒ_x／Ｒ_yが１を越えると、光学系を構成する光
学素子と映像表示素子（例えば、液晶表示素子：ＬＣ
Ｄ）との間の距離が大きくなる。光学素子を射出する光
線が、最終屈折面ではなく、第２反射面の方から射出し
ようとするので、光学系を構成することができなくな
る。

【００４７】また、上記の同じ面で２回以上反射する面
が２組以上ある場合、又は、逆光線追跡で２回目の反射
と４回目の反射が同じ面で行われる場合に、反射作用の
パワーが、逆光線追跡で正・負・正・負の順であると、
像面湾曲を補正することができる。また、反射面が偏心
している場合は、コマ収差を補正することができる。

【００４８】また、逆光線追跡で２回目の反射と４回目
の反射が同じ面で行われる場合には、３回目の反射と２
回目の透過が同じ面で行われると、光学系の構成が簡単
になる。

【００４９】上記の同じ面で２回以上反射する面が２組
以上あるか、又は、逆光線追跡で２回目の反射と４回目
の反射が同じ面で行われる際に、反射作用のパワーが、
逆光線追跡で正・負・正・負の順である場合、ないし、
逆光線追跡で２回目の反射と４回目の反射が同じ面で行
われ、３回目の反射と２回目の透過が同じ面で行われる
場合に、第１反射面に対する入射角と反射角のなす角θ
が、２０°＜θ＜８０° ・・・（５）の条件式を満足することが望ましい。この角度θが８０
°より大きいと、光学系が縦に長くなる。また、θが２
０°より小さいと、光学系の第１面と第３面（第２反射
面）が干渉してしまう。

【００５０】これらの場合、観察者視軸を含む上下方向
の面をＹ−Ｚ面、観察者視軸を含む左右方向の面をＸ−
Ｚ面と定義すると、第１反射面が視軸に対して偏心して
いると、光線のＸ−Ｚ平面への入射角とＹ−Ｚ平面への
入射角が異なることになり、非対称な収差特に非点収差
が発生してしまう。そこで、パワーの有する面の中の少
なくとも１面をアナモルフィック面とすることによりこ
れを補正することができる。

【００５１】アナモルフィック面を１面用いる場合、次
の条件式を満足することが望ましい。０．５＜Ｒ_x／Ｒ_y＜１．５・・・（３）この比Ｒ_x／Ｒ_yが上限の１．５を越えると、収差は良
くなるが、光学素子とＬＣＤの間の距離が大きくなりす
ぎ、また、光学素子を射出する光線が、最終屈折面では
なく、第２反射面の方から射出しようとするので、光学
系がうまく構成できない。逆に、下限の０．５を越える
と、光学素子とＬＣＤの間の距離は小さくなり、光学素
子を射出する光線が、第２反射面ではなく最終屈折面の
方から射出しようとするので、光学系がうまく構成する
ことはできるが、収差が悪化してしまい、好ましくな
い。

【００５２】逆光線追跡で２回目の反射と４回目の反射
が同じ面で行われる場合であって、反射作用のパワー
が、逆光線追跡で正・負・正・負の順である場合、さら
には、３回目の反射と２回目の透過が同じ面で行われ場
合に、２回目の反射が全反射であると、光学系の構成が
簡単になると共に、反射コーティングをする必要がなく
なる。また、この場合、２回目と３回目の反射が全反射
であるとその効果はより顕著になる。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の頭部装着式映像
表示装置の光学系の実施例１から１２について、それぞ
れの単眼用の光学系の断面図である図１〜図１２を参照
して説明する。

【００５４】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７から
画像表示素子（ＬＣＤ）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。

【００５５】そして、後記する構成パラメータ中におい
て、実施例１〜９においては、偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θ
が記載されている面については、画像表示素子９も含め
て、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。また、面間隔は、２面に関しては１
面からのＺ軸に沿う距離である。実施例１０〜１２につ
いては、各面を視軸８と同軸光学系と見なして慣用法に
従って表示してあり、その面の中心軸が視軸に対して傾
いている面についのみ、中心軸の視軸からの傾き角をθ
として表示してある。また、１面（瞳位置７）中心から
のＹ軸方向、Ｚ軸方向の距離をそれぞれＹ，Ｚで表し、
その平面の法線の視軸からの傾き角をθで表示してあ
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。

【００５６】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、Ｒ_y、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、Ｋ_x、Ｋ_y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、ＢＰ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。

【００５７】Ｚ =［( Ｘ²/Ｒ_x)+ (Ｙ²/Ｒ_y) ］／［1+｛ 1-(1+Ｋ_x) ( Ｘ²/Ｒ_x ²) -(1+Ｋ_y) ( Ｙ²/Ｒ_y ²)｝^1/2］＋ＡＲ［ (1-ＡＰ) Ｘ²+( 1+ＡＰ) Ｙ²］² ＋ＢＲ［ (1-ＢＰ) Ｘ²+( 1+ＢＰ) Ｙ²］³ また、回転対称な非球面形状は、Ｒは近軸曲率半径、Ｋ
は円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ４次、６次、８次の
非球面係数、ｈはｈ²＝Ｘ²＋Ｙ²とすると、非球面式
は以下に示す通りである。Ｚ =（ｈ²/Ｒ）／［1+｛ 1-(1+Ｋ) ( ｈ²/Ｒ²)｝^1/2］
＋Ａｈ⁴＋Ｂｈ⁶＋Ｃｈ⁸ 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。

【００５８】さて、以下に示す実施例は全て片眼用の映
像表示装置であり、反対側の眼用には、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。

【００５９】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、９は画像表示素子、１０
は接眼光学系、１１は接眼光学系の第１面、１２は接眼
光学系の第２面、１３は接眼光学系の第３面、１４は接
眼光学系の第４面、１５は接眼光学系の第５面、１６は
接眼光学系の第６面である。

【００６０】実施例１本実施例は、図１に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２３°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は正の屈
折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４はそれぞ
れ正・負・正の反射作用、第５面１５は負の屈折作用を
する。第２面１２と第４面１４は１つの面が兼ねてい
る。そして、第１面１１は球面、第２面１２はアナモル
フィック面、第３面１３はアナモルフィック面、第５面
１５は球面である。また、第１面１１、第２面１２が偏
心しているので、光線のＸ−Ｚ平面への入射角とＹ−Ｚ
平面への入射角が異なるので、非点収差等が発生する。
これを第２面１２をアナモルフィック面とすることで補
正している。また、画像表示素子９の直前の屈折面１５
を負パワーとすることで、テレセントリック性、像面湾
曲を良好に補正している。

【００６１】この実施例では、奇数回（３回）反射であ
り、このように奇数回反射の場合は、画像表示素子９が
顔面側になり、画像表示素子９と顔面が干渉しやすくな
る。そこで、図１３に示すように、光学系１０を顔面の
横側に配置すると、画像表示素子９と顔面の干渉が防ぎ
やすくなる。なお、第２面１２の１回目の反射領域１７
をハーフミラーとし、このハーフミラー１７の前方に液
晶シャッター１８とシースルー用補正プリズムＰを配備
し、外界像を選択的に又は画像表示素子９の映像と重畳
して観察可能に構成できる。

【００６２】このような液晶シャッター１８を備えた接
眼光学系１０を頭部装着式映像表示装置１９として構成
するには、図１４に示すように、例えばヘッドバンド２
０を取り付けて観察者の頭部に装着して使用する。以下
の実施例においても同様である。なお、光学素子１０の
媒質をプラスチィック製とすると軽量となるので、顔面
装着式映像表示装置としては好ましい。

【００６３】実施例２本実施例は、図２に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２３°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は負の屈
折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４はそれぞ
れ正・ゼロ（平面）・正の反射作用、第５面１５は正の
屈折作用をする。第２面１２と第４面１４は１つの面が
兼ねている。そして、第１面１１は球面、第２面１２は
アナモルフィック面、第３面１３は平面、第５面１５は
球面である。なお、図１５のように、光学系１０を顔面
の額前面に配置すると、外界光を画像表示素子（ＬＣ
Ｄ）９の照明光として利用しやすくなる。

【００６４】実施例３本実施例は、図３に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２３°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は負の屈
折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４はそれぞ
れ正・正・正の反射作用、第５面１５は正の屈折作用を
する。第２面１２と第４面１４は１つの面が兼ねてい
る。そして、第１面１１は球面、第２面１２はアナモル
フィック面、第３面１３は球面、第５面１５は球面であ
る。この実施例においては、主たるパワーを持つ面１２
をアナモルフィック面とすることで、非点収差等の非対
称収差の補正を有効に行っている。

【００６５】実施例４本実施例は、図４に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２３°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は正の屈
折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４はそれぞ
れ負・正・負の反射作用、第５面１５は負の屈折作用を
する。第２面１２と第４面１４は１つの面が兼ねてい
る。そして、第１面１１は球面、第２面１２はアナモル
フィック面、第３面１３は球面、第５面１５は球面であ
る。

【００６６】実施例５本実施例は、図５に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２３°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は負の屈
折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４はそれぞ
れ正・負・正の反射作用、第５面１５は負の屈折作用を
する。第３面１３と第５面１５は１つの面が兼ねてお
り、第３面１３における２回目の反射は全反射である。
そして、第１面１１〜第５面１５は全て球面である。

【００６７】上記したように、第３面１３（第５面１
５）は、２回目の反射作用と２回目の透過作用を同じ面
で担っている。このように、２回目の透過をさせるため
には、反射コーティングをすることができないので、２
回目の反射は全反射により反射させている。そのため、
全反射を起こしやすいように第３面１３（第５面１５）
を凸面とし、その前後の面１２、１４を凹面とすること
で、収差補正を行っている。なお、画像表示素子９の直
前の屈折面１５を負パワーとすることで、テレセントリ
ック性、像面湾曲を良好に補正している。

【００６８】実施例６本実施例は、図６に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２３°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は負の屈
折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４はそれぞ
れ正・負・正の反射作用、第５面１５は負の屈折作用を
する。第３面１３と第５面１５は１つの面が兼ねてお
り、第３面１３における２回目の反射は全反射である。
そして、第１面１１は球面、第２面１２はアナモルフィ
ック面、第３面１３は球面、第４面１４は球面である。
この実施例においては、第１面１１、第２面１２が偏心
しているので、光線のＸ−Ｚ平面への入射角とＹ−Ｚ平
面への入射角が異なり、非点収差等が発生する。これを
第２面１２をアナモルフィック面とすることで補正して
いる。

【００６９】実施例７本実施例は、図７に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２３°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は正の屈
折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４、第５面
１５はそれぞれ負・正・負・正の反射作用、第６面１６
の負の屈折作用をする。第２面１２と第４面１４と第６
面１６は１つの面が兼ねており、また、第３面１３と第
５面１５は１つの面が兼ねている。そして、第１面１１
は球面、第２面１２はアナモルフィック面、第３面１３
はアナモルフィック面である。

【００７０】実施例８本実施例は、図８に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２３°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は負の屈
折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４、第５面
１５はそれぞれ正・負・正・負の反射作用、第６面１６
の正の屈折作用をする。第２面１２と第４面１４と第６
面１６は１つの面が兼ねており、また、第３面１３と第
５面１５は１つの面が兼ねている。そして、第１面１１
は球面、第２面１２はアナモルフィック面、第３面１３
はアナモルフィック面である。

【００７１】実施例９本実施例は、図９に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２３°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は負の屈
折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４、第５面
１５はそれぞれ正・負・正・正の反射作用、第６面１６
の正の屈折作用をする。第２面１２と第４面１４と第６
面１６は１つの面が兼ねている。そして、第１面１１は
球面、第２面１２はアナモルフィック面、第３面１３は
アナモルフィック面、第５面は球面である。本実施例の
ような配置にすると、外界光を画像表示素子（例えば、
ＬＣＤ）９の照明光として利用しやすくなる。

【００７２】実施例１０本実施例は、図１０に断面を示すが、水平画角２０°、
垂直画角１５°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は負の
屈折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４、第５
面１５はそれぞれ正・負・正・負の反射作用、第６面１
６の正の屈折作用をする。第１面１１と第３面１３と第
５面１５は１つの面が兼ねており、第４面１４と第６面
１６は１つの面が兼ねている。そして、第１面１１は球
面、第２面１２はアナモルフィック面、第４面１４は非
球面である。本実施例においては、第２面１２の偏心角
度を大きくすると光学系１０が縦に長くなるので、第２
面１２の偏心角度を小さくしている。第２面１２の偏心
角度を小さくすると、第１面１１を透過する光束の位置
と第３面１３を反射する光束の位置が重なってしまう。
そこで、２回目の反射（第３面１３）を全反射になるよ
うにしている。

【００７３】実施例１１本実施例は、図１１に断面を示すが、水平画角２０°、
垂直画角１５°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は負の
屈折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４、第５
面１５はそれぞれ正・負・正・負の反射作用、第６面１
６の正の屈折作用をする。第１面１１と第３面１３と第
５面１５は１つの面が兼ねており、第４面１４と第６面
１６は１つの面が兼ねている。そして、第１面１１は球
面、第２面１２はアナモルフィック面、第４面１４はア
ナモルフィック面である。実施例１０と同様、２回目の
反射（第３面１３）は全反射になっている。

【００７４】実施例１２本実施例は、図１２に断面を示すが、水平画角２０°、
垂直画角１５°、瞳経４ｍｍである。第１面１１は負の
屈折作用、第２面１２、第３面１３、第４面１４、第５
面１５はそれぞれ正・負・正・負の反射作用、第６面１
６の正の屈折作用をする。第１面１１と第３面１３と第
５面１５は１つの面が兼ねており、第４面１４と第６面
１６は１つの面が兼ねている。そして、第１面１１は球
面、第２面１２はアナモルフィック面、第４面１４は非
球面である。本実施例においては、第２面１２の偏心角
度をおる程度大きくし、２回目の反射（第３面１３）と
３回目の反射（第４面１４）の必要な領域を全反射と
し、光の損失を防いでいる。次に、上記実施例１〜１２
の構成パラメータを示す。

【００７５】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） 40.000000 ２ 1764.02220 1.5163 64.15 Ｙ 20.000 θ -26.00° ３Ｒ_y -96.08374 1.5163 64.15 Ｒ_x -94.31236 Ｙ 20.000 θ 33.00° Ｋ_y 0.630787 Ｚ 35.500 Ｋ_x -0.460369 ＡＲ 0.599983 ×10^-8 ＢＲ 0.573962 ×10^-13 ＡＰ 0.519983 ×10¹ ＢＰ -0.943735 ×10¹ ４Ｒ_y -45.43665 1.5163 64.15 Ｒ_x -52.13341 Ｙ -10.000 θ 20.00° Ｚ 25.000 ５Ｒ_y -96.08374 1.5163 64.15 Ｒ_x -94.31236 Ｙ 20.000 θ 33.00° Ｋ_y 0.630787 Ｚ 35.500 Ｋ_x -0.460369 ＡＲ 0.599983 ×10^-8 ＢＲ 0.573962 ×10^-13 ＡＰ 0.519983 ×10¹ ＢＰ -0.943735 ×10¹ ６ -29.40670 Ｙ -33.767 θ 60.00° Ｚ 23.019 ７（画像表示素子）Ｙ -46.380 θ 29.23° Ｚ 26.771 。

【００７６】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） 40.000000 ２ -320.54986 1.5163 64.15 Ｙ 20.000 θ -25.00° ３Ｒ_y-456.05824 1.5163 64.15 Ｒ_x-136.36546 Ｙ 30.000 θ 30.00° Ｋ_y 32.173173 Ｚ 27.000 Ｋ_x -1.134013 ＡＲ -0.487820 ×10^-7 ＢＲ 0.135721 ×10^-10 ＡＰ 0.198155 ×10¹ ＢＰ 0.717523 ４ ∞ 1.5163 64.15 Ｙ -10.000 θ 18.00° Ｚ 27.000 ５Ｒ_y-456.05824 1.5163 64.15 Ｒ_x-136.36546 Ｙ 30.000 θ 30.00° Ｋ_y 32.173173 Ｚ 27.000 Ｋ_x -1.134013 ＡＲ -0.487820 ×10^-7 ＢＲ 0.135721 ×10^-10 ＡＰ 0.198155 ×10¹ ＢＰ 0.717523 ６ 303.68850 Ｙ -11.000 θ 50.00° Ｚ 5.000 ７（画像表示素子）Ｙ -46.738 θ 26.69° Ｚ 32.363 。

【００７７】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） 40.000000 ２ -314.26572 1.5163 64.15 Ｙ 20.000 θ -25.00° ３Ｒ_y-593.06768 1.5163 64.15 Ｒ_x-156.92867 Ｙ 30.000 θ 30.00° Ｋ_y 41.746771 Ｚ 27.000 Ｋ_x -0.191341 ＡＲ -0.273707 ×10^-7 ＢＲ 0.885636 ×10^-11 ＡＰ 0.215678 ×10¹ ＢＰ 0.545500 ４ 1082.84617 1.5163 64.15 Ｙ -10.000 θ 18.00° Ｚ 27.000 ５Ｒ_y-593.06768 1.5163 64.15 Ｒ_x-156.92867 Ｙ 30.000 θ 30.00° Ｋ_y 41.746771 Ｚ 27.000 Ｋ_x -0.191341 ＡＲ -0.273707 ×10^-7 ＢＲ 0.885636 ×10^-11 ＡＰ 0.215678 ×10¹ ＢＰ 0.545500 ６ 251.15440 Ｙ -16.000 θ 50.00° Ｚ 5.000 ７（画像表示素子）Ｙ -55.469 θ 33.60° Ｚ 36.251 。

【００７８】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） 40.000000 ２ 57.18530 1.5163 64.15 Ｙ 12.000 θ -43.00° ３Ｒ_y 868.45380 1.5163 64.15 Ｒ_x ∞ Ｙ -10.000 θ 28.00° Ｋ_y 0.000000 Ｚ 50.000 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.124685 ×10^-5 ＢＲ -0.652413 ×10^-9 ＡＰ -0.165730 ＢＰ -0.365555 ４ 147.37540 1.5163 64.15 Ｙ -15.000 θ 23.00° Ｚ 30.000 ５Ｒ_y 868.45380 1.5163 64.15 Ｒ_x ∞ Ｙ -10.000 θ 28.00° Ｋ_y 0.000000 Ｚ 50.000 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.124685 ×10^-5 ＢＲ -0.652413 ×10^-9 ＡＰ -0.165730 ＢＰ -0.365555 ６ -79.53881 Ｙ -51.862 θ 63.19° Ｚ 93.453 ７（画像表示素子）Ｙ -54.387 θ 52.33° Ｚ 51.508 。

【００７９】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） 43.198270 ２ -154.11722 1.5163 64.15 Ｙ 11.843 θ -3.56° ３ -98.60496 1.5163 64.15 Ｙ -8.262 θ 21.60° Ｚ 60.507 ４ -59.99319 1.5163 64.15 Ｙ -17.051 θ 14.12° Ｚ 39.865 ５ -65.24193 1.5163 64.15 Ｙ 6.268 θ 8.14° Ｚ 61.267 ６ -59.99319 Ｙ -17.051 θ 14.12° Ｚ 39.865 ７（画像表示素子）Ｙ -25.346 θ -10.15° Ｚ 30.966 。

【００８０】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） 42.121188 ２ -99.01221 1.5163 64.15 Ｙ 5.523 θ 0.34° ３Ｒ_y -88.43182 1.5163 64.15 Ｒ_x -80.99168 Ｙ -4.695 θ 27.73° Ｋ_y 2.538049 Ｚ 59.773 Ｋ_x 2.386173 ＡＲ 0.429783 ×10^-6 ＢＲ 0.213199 ×10^-9 ＡＰ -0.193163 ×10^-1 ＢＰ -0.399975 ×10^-1 ４ -51.86844 1.5163 64.15 Ｙ -17.331 θ 23.29° Ｚ 42.790 ５ -65.95889 1.5163 64.15 Ｙ -13.843 θ -0.82° Ｚ 62.191 ６ -51.86844 Ｙ -17.331 θ 23.29° Ｚ 42.790 ７（画像表示素子）Ｙ -30.783 θ -5.46° Ｚ 36.202 。

【００８１】実施例７面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 26.241096 ２ 167.29667 1.5163 64.15 Ｙ 25.000 θ -18.00° ３Ｒ_y 400.00000 1.5163 64.15 Ｒ_x 177.85569 Ｙ -5.772 θ 38.27° Ｋ_y -73.497842 Ｚ 41.698 Ｋ_x 92.518261 ＡＲ 0.177242 ×10^-6 ＢＲ -0.568486 ×10^-10 ＡＰ 0.237897 ×10¹ ＢＰ 0.110409 ×10¹ ４Ｒ_y 200.00000 1.5163 64.15 Ｒ_x 135.53337 Ｙ 6.724 θ 31.39° Ｋ_y -1.971137 Ｚ -5.146 Ｋ_x 14.684583 ＡＲ 0.150600 ×10^-7 ＢＲ -0.163595 ×10^-10 ＡＰ 0.272666 ×10¹ ＢＰ -0.309412 ５Ｒ_y 400.00000 1.5163 64.15 Ｒ_x 177.85569 Ｙ -5.772 θ 38.27° Ｋ_y -73.497842 Ｚ 41.698 Ｋ_x 92.518261 ＡＲ 0.177242 ×10^-6 ＢＲ -0.568486 ×10^-10 ＡＰ 0.237897 ×10¹ ＢＰ 0.110409 ×10¹ ６Ｒ_y 200.00000 1.5163 64.15 Ｒ_x 135.53337 Ｙ 6.724 θ 31.39° Ｋ_y -1.971137 Ｚ -5.146 Ｋ_x 14.684583 ＡＲ 0.150600 ×10^-7 ＢＲ -0.163595 ×10^-10 ＡＰ 0.272666 ×10¹ ＢＰ -0.309412 ７Ｒ_y 400.00000 Ｙ -5.772 θ 38.27° Ｒ_x 177.85569 Ｚ 41.698 Ｋ_y -73.497842 Ｋ_x 92.518261 ＡＲ 0.177242 ×10^-6 ＢＲ -0.568486 ×10^-10 ＡＰ 0.237897 ×10¹ ＢＰ 0.110409 ×10¹ ８（画像表示素子）Ｙ -6.101 θ 49.39° Ｚ 66.376 。

【００８２】実施例８面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 34.613115 ２ -136.74672 1.5163 64.15 Ｙ 25.000 θ -19.00° ３Ｒ_y7726.59068 1.5163 64.15 Ｒ_x3533.09634 Ｙ 15.000 θ 23.00° Ｋ_y5363.757036 Ｚ 28.613 Ｋ_x-400868 ＡＲ -0.905748 ×10^-9 ＢＲ -0.571148 ×10^-9 ＡＰ -0.205527 ×10² ＢＰ -0.986043 ４Ｒ_y 161.32734 1.5163 64.15 Ｒ_x 166.28066 Ｙ 8.000 θ 15.00° Ｋ_y -1.069282 Ｚ 9.613 Ｋ_x 17.315883 ＡＲ -0.186014 ×10^-6 ＢＲ -0.686556 ×10^-9 ＡＰ 0.462801 ＢＰ -0.106780 ×10¹ ５Ｒ_y7726.59068 1.5163 64.15 Ｒ_x3533.09634 Ｙ 15.000 θ 23.00° Ｋ_y5363.757036 Ｚ 28.613 Ｋ_x-400868 ＡＲ -0.905748 ×10^-9 ＢＲ -0.571148 ×10^-9 ＡＰ -0.205527 ×10² ＢＰ -0.986043 ６Ｒ_y 161.32734 1.5163 64.15 Ｒ_x 166.28066 Ｙ 8.000 θ 15.00° Ｋ_y -1.069282 Ｚ 9.613 Ｋ_x 17.315883 ＡＲ -0.186014 ×10^-6 ＢＲ -0.686556 ×10^-9 ＡＰ 0.462801 ＢＰ -0.106780 ×10¹ ７Ｒ_y7726.59068 Ｙ 15.000 θ 23.00° Ｒ_x3533.09634 Ｚ 28.613 Ｋ_y5363.757036 Ｋ_x-400868 ＡＲ -0.905748 ×10^-9 ＢＲ -0.571148 ×10^-9 ＡＰ -0.205527 ×10² ＢＰ -0.986043 ８（画像表示素子）Ｙ -43.539 θ 13.38° Ｚ 64.310 。

【００８３】実施例９面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 26.631856 ２ -297.47001 1.5163 64.15 Ｙ 29.410 θ -0.23° ３Ｒ_y-184.73185 1.5163 64.15 Ｒ_x -95.63311 Ｙ 16.029 θ 33.92° Ｋ_y -3.197796 Ｚ 31.944 Ｋ_x -4.108356 ＡＲ -0.137210 ×10^-6 ＢＲ -0.487041 ×10^-13 ＡＰ -0.829115 ＢＰ -0.707304 ×10^-2 ４Ｒ_y-391.71678 1.5163 64.15 Ｒ_x -70.59919 Ｙ -18.905 θ 16.13° Ｚ 28.517 ５Ｒ_y-184.73185 1.5163 64.15 Ｒ_x -95.63311 Ｙ 16.029 θ 33.92° Ｋ_y -3.197796 Ｚ 31.944 Ｋ_x -4.108356 ＡＲ -0.137210 ×10^-6 ＢＲ -0.487041 ×10^-13 ＡＰ -0.829115 ＢＰ -0.707304 ×10^-2 ６ 1829.41197 1.5163 64.15 Ｙ -58.589 θ 46.87° Ｚ 57.831 ７Ｒ_y-184.73185 Ｙ 16.029 θ 33.92° Ｒ_x -95.63311 Ｚ 31.944 Ｋ_y -3.197796 Ｋ_x -4.108356 ＡＲ -0.137210 ×10^-6 ＢＲ -0.487041 ×10^-13 ＡＰ -0.829115 ＢＰ -0.707304 ×10^-2 ８（画像表示素子）Ｙ -37.269 θ 54.31° Ｚ 67.891 。

【００８４】実施例１０面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 25.000000 ２ -73.69439 11.000000 1.5254 56.25 ３Ｒ_y -78.61295 -11.000000 1.5254 56.25 Ｒ_x -85.97323 θ -20.00° Ｋ_y 0.000000 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.415207 ×10^-7 ＢＲ -0.832689 ×10^-20 ＡＰ -0.609314 ＢＰ -0.171838 ×10⁴ ４ -73.69440 15.000000 1.5254 56.25 ５ -64.46863 -15.000000 1.5254 56.25 Ａ -0.168798 ×10^-6 θ -0.86° Ｂ -0.594747 ×10^-10 ６ -73.69440 15.000000 1.5254 56.25 ７ -64.46863 θ -0.86° Ａ -0.168798 ×10^-6 Ｂ -0.594747 ×10^-10 ８（画像表示素子）Ｙ 41.890 θ 47.28° Ｚ 28.969 。

【００８５】実施例１１面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 25.000000 ２ -67.46452 11.000000 1.5254 56.25 ３Ｒ_y -69.61671 -11.000000 1.5254 56.25 Ｒ_x -75.18047 θ -20.00° Ｋ_y 0.000000 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.987914 ×10^-7 ＢＲ -0.192617 ×10^-19 ＡＰ 0.422774 ＢＰ -0.171838 ×10⁴ ４ -67.46453 15.000000 1.5254 56.25 ５Ｒ_y -58.19055 -15.000000 1.5254 56.25 Ｒ_x -65.16835 θ 1.83° Ｋ_y 0.000000 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ -0.108168 ×10^-6 ＢＲ 0.271296 ×10^-20 ＡＰ 0.425652 ＢＰ 0.161507 ×10⁴ ６ -67.46453 15.000000 1.5254 56.25 ７Ｒ_y -58.19055 θ 1.83° Ｒ_x -65.16835 Ｋ_y 0.000000 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ -0.108168 ×10^-6 ＢＲ 0.271296 ×10^-20 ＡＰ 0.425652 ＢＰ 0.161507 ×10⁴ ８（画像表示素子）Ｙ 35.537 θ 45.74° Ｚ 30.528 。

【００８６】実施例１２面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 25.000000 ２ -105.56915 9.000000 1.5254 56.25 ３Ｒ_y-104.07077 -9.000000 1.5254 56.25 Ｒ_x-125.75475 θ -30.00° Ｋ_y 0.000000 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.450724 ×10^-6 ＢＲ -0.172957 ×10^-18 ＡＰ 0.682240 ×10^-1 ＢＰ -0.277731 ×10⁴ ４ -105.56917 13.000000 1.5254 56.25 ５ -69.93281 -13.000000 1.5254 56.25 Ａ -0.135328 ×10^-5 θ 5.12° Ｂ 0.831326 ×10^-9 Ｃ -0.316960 ×10^-12 ６ -105.56917 13.000000 1.5254 56.25 ７ -69.93281 θ 5.12° Ａ -0.135328 ×10^-5 Ｂ 0.831326 ×10^-9 Ｃ -0.316960 ×10^-12 ８（画像表示素子）Ｙ 47.595 θ 26.02° Ｚ 38.465 。

【００８７】以上の実施例１〜１２の条件式（１）〜
（５）が対応するパラメータの値は次の通りである。

【００８８】以上の本発明の映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〕映像表示部と、表示された映像を眼球に投影す
る光学系とからなる映像表示装置において、前記光学系
は、前記映像表示部から射出され眼球に入射する光線を
逆光線追跡でパワーの有する面で３回以上反射するよう
に構成されていることを特徴とする映像表示装置。

【００８９】〔２〕前記光学系は、パワーの有する面
で３回反射させ、また、屈折面を２回透過させ、逆光線
追跡で１回目の反射と３回目の反射が同じ面によるもの
であることを特徴とする上記〔１〕記載の映像表示装
置。

【００９０】〔３〕前記光学系の３回の反射作用が正
・負・正の順序であることを特徴とする上記〔２〕記載
の映像表示装置。

【００９１】〔４〕第１反射面に対する入射角と反射
角のなす角θが、３０°＜θ＜９０° ・・・（１）の条件式を満足することを特徴とする上記〔３〕記載の
映像表示装置。

【００９２】〔５〕前記のパワーの有する面の中の少
なくとも１面がアナモルフィック面であることを特徴と
する上記〔３〕記載の映像表示装置。

【００９３】〔６〕アナモルフィック面が１面の場
合、次の条件式を満足することを特徴とする上記〔５〕
記載の映像表示装置。Ｒ_x／Ｒ_y＜１・・・（２）ここで、観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ面、観
察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義する場
合、Ｒ_xはＸ−Ｚ平面における曲率半径、Ｒ_yはＹ−Ｚ
面内における曲率半径である。

【００９４】〔７〕前記光学系の３回の反射作用が負
・正・負の順序であることを特徴とする上記〔２〕記載
の映像表示装置。

【００９５】〔８〕第１反射面に対する入射角と反射
角のなす角θが、３０°＜θ＜９０° ・・・（１）の条件式を満足することを特徴とする上記〔７〕記載の
映像表示装置。

【００９６】

〔９〕前記のパワーの有する面の中の少
なくとも１面がアナモルフィック面であることを特徴と
する上記〔７〕記載の映像表示装置。

【００９７】〔１０〕前記光学系の前記映像表示部の
前の屈折面が負であることを特徴とする上記〔２〕記載
の映像表示装置。

【００９８】〔１１〕前記光学系は、パワーの有する
面で３回反射させ、また、屈折面を２回透過させ、逆光
線追跡で２回目の反射と２回目の透過が同じ面によるも
のであることを特徴とする上記〔１〕記載の映像表示装
置。

【００９９】〔１２〕前記の２回目の反射が全反射で
あることを特徴とする上記〔１１〕記載の映像表示装
置。

【０１００】〔１３〕前記光学系の３回の反射作用が
正・負・正の順序であることを特徴とする上記〔１１〕
記載の映像表示装置。

【０１０１】〔１４〕第１反射面に対する入射角と反
射角のなす角θが、３０°＜θ＜９０° ・・・（１）の条件式を満足することを特徴とする上記〔１２〕又は
〔１３〕記載の映像表示装置。

【０１０２】〔１５〕前記のパワーの有する面の中の
少なくとも１面がアナモルフィック面であることを特徴
とする上記〔１２〕又は〔１３〕記載の映像表示装置。

【０１０３】〔１６〕アナモルフィック面が１面の場
合、次の条件式を満足することを特徴とする上記〔１
５〕記載の映像表示装置。０．５＜Ｒ_x／Ｒ_y＜１．５・・・（３）ここで、観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ面、観
察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義する場
合、Ｒ_xはＸ−Ｚ平面における曲率半径、Ｒ_yはＹ−Ｚ
面内における曲率半径である。

【０１０４】〔１７〕前記光学系は、パワーの有する
面で少なくとも４回以上反射させ、また、屈折面を２回
透過させることを特徴とする上記〔１〕記載の映像表示
装置。

【０１０５】〔１８〕同一面で２回以上反射すること
を特徴とする上記〔１７〕記載の映像表示装置。

【０１０６】〔１９〕逆光線追跡で２回目の反射と４
回目の反射が同じ面で行われることを特徴とする上記
〔１８〕記載の映像表示装置。

【０１０７】〔２０〕逆光線追跡で１回目の反射と３
回目の反射が同じ面で行われることを特徴とする上記
〔１８〕記載の映像表示装置。

【０１０８】〔２１〕逆光線追跡で１回目の反射と３
回目の反射と２回目の透過が同じ面で行われ、３回目の
反射が全反射であることを特徴とする上記〔２０〕記載
の映像表示装置。

【０１０９】〔２２〕第１反射面に対する入射角と反
射角のなす角θが、３０°＜θ＜９０° ・・・（１）の条件式を満足することを特徴とする上記〔２１〕記載
の映像表示装置。

【０１１０】〔２３〕前記のパワーの有する面の中の
少なくとも１面がアナモルフィック面であることを特徴
とする上記〔２１〕記載の映像表示装置。

【０１１１】〔２４〕アナモルフィック面が１面の場
合、次の条件式を満足することを特徴とする上記〔２
３〕記載の映像表示装置。

【０１１２】Ｒ_x／Ｒ_y＜１・・・（２）ここで、観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ面、観
察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義する場
合、Ｒ_xはＸ−Ｚ平面における曲率半径、Ｒ_yはＹ−Ｚ
面内における曲率半径である。

【０１１３】〔２５〕同じ面で２回以上反射する面が
２組以上あることを特徴とする上記〔１９〕又は〔２
０〕記載の映像表示装置。

【０１１４】〔２６〕逆光線追跡で１回目の反射と３
回目の反射と２回目の透過が同じ面で行われることを特
徴とする上記〔２５〕記載の映像表示装置。

【０１１５】〔２７〕反射作用のパワーが、逆光線追
跡で負・正・負・正の順であることを特徴とする上記
〔２５〕記載の映像表示装置。

【０１１６】〔２８〕第１反射面に対する入射角と反
射角のなす角θが、４０°＜θ＜１２０° ・・・（４）の条件式を満足することを特徴とする上記〔２６〕又は
〔２７〕記載の映像表示装置。

【０１１７】〔２９〕前記のパワーの有する面の中の
少なくとも１面がアナモルフィック面であることを特徴
とする上記〔２６〕又は〔２７〕記載の映像表示装置。

【０１１８】〔３０〕アナモルフィック面が１面の場
合、次の条件式を満足することを特徴とする上記〔２
９〕記載の映像表示装置。Ｒ_x／Ｒ_y＜１・・・（２）ここで、観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ面、観
察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義する場
合、Ｒ_xはＸ−Ｚ平面における曲率半径、Ｒ_yはＹ−Ｚ
面内における曲率半径である。

【０１１９】〔３１〕反射作用のパワーが、逆光線追
跡で正・負・正・負の順であることを特徴とする上記
〔２５〕記載の映像表示装置。

【０１２０】〔３２〕反射作用のパワーが、逆光線追
跡で正・負・正・負の順であることを特徴とする上記
〔１９〕記載の映像表示装置。

【０１２１】〔３３〕逆光線追跡で３回目の反射と２
回目の透過が同じ面で行われることを特徴とする上記
〔１９〕記載の映像表示装置。

【０１２２】〔３４〕第１反射面に対する入射角と反
射角のなす角θが、２０°＜θ＜８０° ・・・（５）の条件式を満足することを特徴とする上記〔３２〕又は
〔３３〕記載の映像表示装置。

【０１２３】〔３５〕前記のパワーの有する面の中の
少なくとも１面がアナモルフィック面であることを特徴
とする上記〔３２〕又は〔３３〕記載の映像表示装置。

【０１２４】〔３６〕アナモルフィック面が１面の場
合、次の条件式を満足することを特徴とする上記〔３
５〕記載の映像表示装置。０．５＜Ｒ_x／Ｒ_y＜１．５・・・（３）ここで、観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ面、観
察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義する場
合、Ｒ_xはＸ−Ｚ平面における曲率半径、Ｒ_yはＹ−Ｚ
面内における曲率半径である。

【０１２５】〔３７〕２回目の反射が全反射であるこ
とを特徴とする上記〔３２〕又は〔３３〕記載の映像表
示装置。

【０１２６】〔３８〕前記の２回目と３回目の反射が
全反射であることを特徴とする上記〔３７〕記載の映像
表示装置。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンパクト・軽量で収差が良好に補正された頭部又は顔
面装着式映像表示装置用の接眼光学系を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の映像表示装置の実施例１の光学系の断
面図である。

【図２】本発明の映像表示装置の実施例２の光学系の断
面図である。

【図３】本発明の映像表示装置の実施例３の光学系の断
面図である。

【図４】本発明の映像表示装置の実施例４の光学系の断
面図である。

【図５】本発明の映像表示装置の実施例５の光学系の断
面図である。

【図６】本発明の映像表示装置の実施例６の光学系の断
面図である。

【図７】本発明の映像表示装置の実施例７の光学系の断
面図である。

【図８】本発明の映像表示装置の実施例８の光学系の断
面図である。

【図９】本発明の映像表示装置の実施例９の光学系の断
面図である。

【図１０】本発明の映像表示装置の実施例１０の光学系
の断面図である。

【図１１】本発明の映像表示装置の実施例１１の光学系
の断面図である。

【図１２】本発明の映像表示装置の実施例１２の光学系
の断面図である。

【図１３】実施例１の光学系の配置の１例を示す図であ
る。

【図１４】実施例１の光学系を頭部装着式映像表示装置
として構成する場合の斜視図である。

【図１５】実施例２の光学系の配置の１例を示す図であ
る。

【図１６】従来の１つの頭部装着式映像表示装置の構成
を示す図である。

【図１７】従来の別の頭部装着式映像表示装置の構成を
示す図である。

【符号の説明】

７…観察者瞳位置８…観察者視軸９…画像表示素子１０…接眼光学系１１…接眼光学系の第１面１２…接眼光学系の第２面１３…接眼光学系の第３面１４…接眼光学系の第４面１５…接眼光学系の第５面１６…接眼光学系の第６面１７…ハーフミラー１８…液晶シャッター１９…頭部装着式映像表示装置２０…ヘッドバンドＰ…シースルー用補正プリズム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像表示部と、表示された映像を眼球に
投影する光学系とからなる映像表示装置において、前記光学系は、前記映像表示部から射出され眼球に入射
する光線を逆光線追跡でパワーの有する面で３回以上反
射するように構成されていることを特徴とする映像表示
装置。
【請求項２】前記光学系は、パワーの有する面で３回
反射させ、また、屈折面を２回透過させ、逆光線追跡で
１回目の反射と３回目の反射が同じ面によるものである
ことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
【請求項３】前記光学系は、パワーの有する面で３回
反射させ、また、屈折面を２回透過させ、逆光線追跡で
２回目の反射と２回目の透過が同じ面によるものである
ことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
【請求項４】前記光学系は、パワーの有する面で少な
くとも４回以上反射させ、また、屈折面を２回透過させ
ることを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。