JPH0983908A

JPH0983908A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH0983908A
Application number: JP23281695A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takahashi; 高橋浩一
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】小型、軽量で、観察画角８０°以上を可能に
し、かつ、画面全体において鮮明な画像が観察でき、さ
らに、大きい射出瞳径を有する画像表示装置。【解決手段】画像表示素子６と、その画像の実像を空
中に投影するリレー光学系５と、その実像を観察者眼球
に導く接眼光学系３とからなる画像表示装置であり、リ
レー光学系５と接眼光学系３の間に、少なくとも１つの
反射面４ｂを有し、かつ、観察者視軸２に対して傾くか
偏心した少なくとも２面４ａ、４ｂで構成された偏心光
学素子４を具備し、接眼光学系３は凹面で構成された反
射鏡であり、観察者視軸２に対して傾くか偏心してい
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、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】従来より、テレビジョン、コンピュータ
の画像を表示するＣＲＴ、ＬＣＤ（液晶表示装置）等の
ディスプレイは、観察者の没入感、臨場感をより大きく
体感したいという要求のために、表示画面はより大き
く、より高解像のものが要求されている。また、近年で
は、人工現実感（バーチャルリアリティ）の効果を得る
ために、大型ディスプレイが種々開発されており、その
条件としてもまた、広画角、高解像があげられる。

【０００３】他方、小さいディスプレイであっても、画
面を拡大視して観察することができれば、観察画角は大
きくなり、没入感、臨場感が増大し、さらに、バーチャ
ルリアリティの効果を得ることができるため、頭部装着
式の小型の画像表示装置が種々開発されている。

【０００４】頭部装着式画像表示装置の従来技術とし
て、偏心して配置した接眼凹面鏡とリレー光学系を使用
した本出願人の特開平５−１３４２０８号の実施例の断
面図を図５８に示す。図５８において、Ｐは観察者眼球
３３の回旋中心、Ｃは観察者にとって正面に相当する観
察者視軸、Ｑ₁は観察者瞳位置、Ｓ₈はＯを回転中心と
する回転楕円体、１６はその回転楕円体の反射面、１７
はリレー光学系の光軸、Ｑ₂は回転楕円体の焦点、１５
はリレー光学系、１４は２次元画像表示素子である。

【０００５】さらに、偏心して配置した、接眼凹面鏡、
リレー光学系と、偏心補正光学系を使用した本出願人の
先願（特願平５−２１２０８号）の実施例の断面図を図
５９に示す。図５９において、２２は観察者瞳位置、２
３は接眼凹面鏡、２４は観察者視軸、２８は偏心補正光
学系、３４は２次元画像表示素子、３５はリレー光学系
である。

【０００６】この画像表示装置は、画像表示素子３４の
画像をリレー光学系３５で空中に実像を形成し、偏心補
正光学系２８を介して接眼光学系２３によってその実像
を観察者眼球に投影することで、接眼光学系２３で発生
する像面の傾きと湾曲が補正されて、観察者にはフラッ
トな観察者像を提供できるものである。

【０００７】さらに、従来の周知なものとして、特開平
３−１０１７０９号のものがある。図６０に示すよう
に、この画像表示装置は、２次元画像表示素子の表示画
像を正レンズよりなるリレー光学系にて空中像として伝
達し、凹面反射鏡からなる接眼光学系でこの空中像を拡
大して観察者の眼球内に投影するものである。

【０００８】また、従来の他のタイプのものとして、米
国特許第４，６６９，８１０号のものがある。この装置
は、図６１に示すように、ＣＲＴの画像をリレー光学系
を介して中間像を形成し、反射ホログラフィック素子と
ホログラム面を有するコンバイナによって観察者の眼に
投影するものである。

【０００９】また、従来の他のタイプのものとして、米
国特許第５，２８７，２１８号のものがある。この装置
は、図６２に示すように、第１ミラーによって形成され
た観察者物体の中間像を、第２ミラーと、屈折要素と回
折要素を有するリレー光学系とによって像面に再結像す
るものである。

【００１０】一方、画像表示素子を２枚用い、リレー光
学系を２種類使用して、注視点を高解像にする従来の画
像表示装置として、本出願人による特開平５−１３４２
０８号の実施例の断面図を図６３に示す。２枚の２次元
画像表示素子と、２種類のリレー光学系と、接眼光学系
とからなる画像表示装置において、接眼光学系の射出瞳
位置と共役なリレー光学系の近傍位置に光路を分割する
ハーフミラーを配備している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】頭部に装着するタイプ
の画像表示装置において、広い画角を確保することは画
像観察時の臨場感を高めるために必要な条件である。水
平画角４０°程度から強く感じ始め、画角が広くなれば
なる程その心理効果は増大することが知られている。さ
らに、臨場感等を得るための画像表示装置には、広い画
角と共に、高い解像力を有すること、また、画面周辺を
観察するときに眼球の回旋運動によって視野がケラレな
いために、観察者の瞳位置を光学系の射出瞳とした場合
の瞳径をできるだけ大きくすることが重要である。

【００１２】上記した課題に対して、従来の技術による
画像表示装置においては、まず、図５８及び図６０の画
像表示装置では、凹面鏡の接眼光学系とリレー光学系の
みであるため、収差補正上の制限から観察画角を大きく
することが困難である。また、図５９の画像表示装置で
は、偏心補正光学系によって上記課題を解決している
が、偏心補正光学系は偏心したプリズムであるため、そ
の効果は限定されたものである。

【００１３】さらに、図６１及び図６２の光学系では、
ホログラフィック素子又は回折光学素子を用いている。
これらの素子のパワーは回折角によって決まり、回折角
は素子のピッチに依存するため、素子自体のパワーは制
限を受ける。したがって、接眼光学系に用いる場合には
広い画角を設定することが難しくなる。また、リレー光
学系に用いる場合においても、波長による回折効率が異
なるいわゆる素子の分光透過率の差が大きい現象とな
り、観察像の色のバランスが悪化する。

【００１４】他方、画像表示素子を複数枚使用し、光学
系の中でそれぞれの光路を結合して観察者の瞳に画像を
投影するタイプである図６３のものにおいては、光路を
分割するためのハーフミラーの位置がリレー光学系のレ
ンズ群の中に配置されていること、光路を分割するため
の素子が別に必要であることから、リレー光学系自体が
長くなる。したがって、装置全体が大型化する。

【００１５】本発明は従来技術の上記の問題点を解決す
るためになされたものであり、その目的は、小型、軽量
で、単眼観察時の観察画角８０°以上を可能にし、か
つ、画面全体において鮮明な画像が観察でき、さらに、
大きい射出瞳径を有する画像表示装置を提供することで
ある。

【００１６】本発明の別の発明の目的は、小型、軽量
で、単眼観察時の観察画角８０°以上を可能にし、か
つ、画面全体において鮮明な画像が観察でき、さらに、
大きい射出瞳径を有する画像表示装置において、選択的
に観察画像の解像力あるいは画像を変えることが可能な
画像表示装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の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、前記画像の実像を空中に投影するリレー光学系
と、前記実像を観察者眼球に導く接眼光学系とからなる
画像表示装置において、前記リレー光学系と前記接眼光
学系の間に、少なくとも１つの反射面を有し、かつ、観
察者視軸に対して傾いた、又は、偏心した少なくとも２
面で構成された偏心光学素子を具備し、前記接眼光学系
は凹面で構成された反射鏡であり、前記観察者視軸に対
して傾いて、又は、偏心していることを特徴とするもの
である。

【００１８】もう１つの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、前記画像の実像を空中に投
影するリレー光学系と、前記実像を観察者眼球に導く接
眼光学系とからなる画像表示装置において、前記リレー
光学系と前記接眼光学系の間に、少なくとも１つの反射
面を有し、かつ、観察者視軸に対して傾いた、又は、偏
心した少なくとも２面で構成された偏心光学素子を具備
し、前記接眼光学系は、少なくとも２面を有し、観察者
側から第１面、第２面とした場合、第１面は透過面であ
り、第２面は観察者に対して凹面を向けた反射面又は半
透過面であり、前記観察者視軸に対して傾いて、又は、
偏心していることを特徴とするものである。

【００１９】本発明の別の画像表示装置は、画像を表示
する画像表示素子と、前記画像の実像を空中に投影する
リレー光学系と、前記実像を観察者眼球に導く接眼光学
系とからなる画像表示装置において、前記リレー光学系
と前記接眼光学系の間に、少なくとも１つの半透過面を
有し、かつ、観察者視軸に対して傾いた、又は、偏心し
た少なくとも２面で構成された偏心光学素子を具備し、
前記偏心光学素子の前記少なくとも半透過面に対して、
反射側と透過側それぞれに第１リレー光学系及び第２リ
レー光学系を具備し、前記第１リレー光学系及び前記第
２リレー光学系の物体面近傍にそれぞれ第１画像表示素
子及び第２画像表示素子を具備することを特徴とするも
のである。

【００２０】以下に、上記本発明の画像表示装置の作用
について説明する。以下の説明においては、特に指定し
ない限り、光学系の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。

【００２１】本発明による装置全体の構成について、図
を用いて説明する。図５３は、観察者右眼に本発明の画
像表示装置を装着した状態を観察者の上方より観察した
図である。図５３において、１は観察者の瞳、８は観察
者の眼球、２は観察者が正面を向いたときの視軸、１２
は観察者の鼻、１３は観察者の耳である。

【００２２】本発明の画像表示装置は、観察像を表示す
る画像表示素子６と、この画像表示素子６の実像を空中
に形成するリレー光学系５と、その実像を眼球に投影す
ると共に、光軸を屈曲させる働きを有する接眼光学系３
と、上記リレー光学系５と接眼光学系３の間に配備され
た偏心光学素子４とからなる。

【００２３】偏心光学素子４は、少なくとも１つの反射
面を有し、観察者視軸に対して傾いた、又は、偏心した
少なくとも２面で構成されている。また、接眼光学系３
は、凹面で構成された反射鏡であることを特徴とする。

【００２４】以下に、このような構成をとる理由と作用
を説明する。接眼光学系は、凹面で構成された反射鏡で
あることが重要である。頭部装着式画像表示装置は人間
の身体、特に頭部に装着する装置であるため、屈折系の
接眼光学系を用いた場合は、装置が顔面から突出する量
が大きく、装着時のバランスが悪い。また、装置を装着
して移動、回転等を行うときに装置が物にぶつかるおそ
れも生じる。凹面の反射鏡であれば、顔面からの突出量
が少ないものとなるため、装置の構成上有利となる。さ
らに、この反射鏡が観察者視軸に対して傾いて、又は、
偏心していることが望ましい。凹面鏡を観察者眼球の正
面に配置すると、瞳から出た光線はそのまま観察者顔面
側に反射するため、他の光学素子が顔面と干渉してしま
い、配備することができない。凹面鏡を観察者視軸に対
して傾ける、又は、偏心させることで、凹面鏡で反射後
の視軸が屈曲し、顔面の側方、上方等に他の光学素子を
配備することができる。

【００２５】さらに、観察者視軸と反射後の観察者視軸
のなす角をαとすると、次式を満足することが望まし
い。３０°＜α＜６０° ・・・（１）（１）式の下限の３０°よりも小さい場合は、接眼光学
系によって反射した光線と観察者顔面が干渉してしま
う。（１）式の上限の６０°を越えると、接眼光学系に
おける反射角が大きくなりすぎ、収差が他の光学系で補
正できないものとなる。

【００２６】また、偏心光学素子は少なくとも１つの反
射面を有し、接眼光学系で反射後の観察者視軸に対して
傾いた、又は、偏心した少なくとも２面で構成されてい
ることが重要である。このとき、接眼光学系で反射後の
視軸と偏心光学系の第２面のなす角をβとするとき、次
式を満足することが望ましい。

【００２７】４０°＜β＜８０° ・・・（２）（２）式の下限の４０°よりも小さい場合は、偏心光学
素子による反射角が非常に大きくなり、上側（鼻側）の
軸外光線が視軸から大きく離れてしまう。（２）式の上
限の８０°を越えると、偏心光学素子によって反射した
光線は接眼光学系側に戻ってしまうため、リレー光学系
と接眼光学系が干渉してしまう。

【００２８】瞳を出た光線は、接眼光学系によって反射
されるが、接眼光学系が偏心した凹面鏡であるために、
傾いて湾曲した像面を形成する。この傾いて湾曲した像
面をリレー光学系において非球面等を用いて補正しよう
とすると、リレー光学系が大型で非常に複雑なものにな
ってしまう。そこで、本発明においては、少なくとも１
つの反射面を有し、観察者視軸に対して傾いた、又は、
偏心した２面で構成された偏心光学素子を接眼光学系と
リレー光学系の間に配備することによって、像面の傾き
と湾曲を同時に補正することに成功したものである。

【００２９】この点を図５４を用いて詳しく説明する。
図５４において、１は観察者の瞳位置、２は正面を向い
た場合の観察者の視軸、３は接眼光学系、４は偏心光学
素子、４ａは偏心光学素子の接眼光学系側の面（第１
面）、４ｂは偏心光学素子の観察者側の面（第２面）で
ある。接眼光学系３によって形成される像面３０は、視
軸２に対して図のように傾いて湾曲している。以下に、
画像表示素子のフラットな物体面が接眼光学系３で形成
される像面３０に変換される作用を順追跡によって説明
する。

【００３０】リレー光学系のみによって形成される像面
は、図５４に示すように、上側光線Ｊは略無限遠に結像
し、下側光線ＳはＫ点に結像している。このような結像
状態を偏心光学素子４によって、接眼光学系３で形成さ
れる像面３０に変換することができる。

【００３１】まず、像面の傾きの補正について説明す
る。画像表示素子からの上側光線Ｊはリレー光学系を介
して偏心光学系４に大きな入射角を持って入射し、偏心
光学素子４の中での長い光路を有して接眼光学系３側に
射出される。逆に、下側光線Ｓは偏心光学系４に対して
略垂直に入射し、短い光路を有して接眼光学系３側に射
出される。つまり、偏心光学素子４は、光学的には、図
において上側は長く、下側は短い楔形状を有することに
なる。この効果によって、上側光線Ｊの結像位置は近い
位置になり、下側光線Ｓの結像位置はほとんど変化しな
いために、像面の傾きを大幅に補正することができる。
さらに、像面の湾曲補正については、偏心光学素子４の
第１面４ａが接眼光学系３に対して凸面を向けた曲面で
あり、強い正のパワーを有しているため、リレー光学系
によって投影され、事実上楔形状をした偏心光学素子４
によって傾き補正された像面を接眼光学系３によって形
成された像面３０のような湾曲した像面に変換すること
ができる。

【００３２】一方、偏心光学素子４は、光学系全体の瞳
収差の補正に有効である。以下に、その説明をする。図
５５（ａ）に偏心光学素子がない場合の瞳１の結像状態
を示す。上側光線Ｊは画像表示素子の近傍ＪＧに結像
し、下側光線Ｓはリレー光学系よりも接眼光学系側ＳＧ
に結像しており、非常に大きな瞳収差が示されている。
この瞳収差は、偏心光学素子４によって有効に補正され
る。偏心光学素子４によって補正された瞳の結像状態を
図５５（ｂ）に示す。偏心光学素子４の第１面４ａが接
眼光学系に対して凸面を向けた曲面であるため、強い正
のパワーを有しており、特に上側の曲率が強い構成であ
る。上側光線Ｊは第１面４ａに入射し、第２面４ｂで反
射して再び第１面４ａで屈折されるため、上側光線Ｊに
対するパワーは非常に強く、上側光線Ｊの瞳結像位置は
偏心光学素子４に近くなり、反対に、第１面４ａの下側
は比較的曲率の弱い形状であるため、下側光線Ｓの瞳結
像位置は偏心光学素子４の光路差によって若干変化する
程度である。したがって、瞳収差が補正され、偏心光学
素子４とリレー光学系５の間のＧの位置に瞳共役位置が
形成される。

【００３３】接眼光学系として、少なくとも２面を有
し、観察者側から第１面、第２面とした場合、第１面は
透過面であり、第２面は観察者に対して凹面を向けた反
射面又は半透過面であり、観察者視軸に対して傾いた、
又は、偏心したものであることが画像表示装置に有効に
作用する。

【００３４】より広画角な小型の画像表示装置において
は、接眼光学系の最初の反射面である第２面の傾き角が
大きくなり、高次コマ収差の発生が増える。また、面の
傾きによって発生する非点収差も増大するため、接眼光
学系が通常の表面鏡ではこれらの収差補正を十分に行う
ことが困難になってしまう場合がある。そこで、接眼光
学系である凹面鏡に入射する前に、屈折作用を有する第
１面を配備することによって、反射面である第２面での
光束径を小さくできる。したがって、高次のコマ収差の
発生が少なくなり、画像表示画面周辺まで鮮明に画像を
観察することができる。また、画像周辺での主光線は第
１面によって屈折されるために、反射面である第２面に
入射する光線高を低くすることができるため、表面鏡の
場合よりもさらに観察画角を大きく設定することが可能
となる。上述した本発明の構成による画像表示装置にお
いては、水平画角９０°を達成している（後記の実施例
６、７参照）。

【００３５】また、接眼光学系の少なくとも１面は非球
面であることが収差補正上有効である。これは、観察者
視軸方向をＺ方向、このＺ方向に直交する左右方向をＹ
方向と定義する場合、Ｙ方向に偏心又は視軸から傾いて
配置される接眼光学系で発生するコマ収差、特に高次コ
マ収差やコマフレアーを補正するために重要な条件であ
る。

【００３６】本発明のように、観察者眼球の前方に偏心
したあるいは傾いた反射面を有するタイプの接眼光学系
を用いる画像表示装置においては、観察者視軸上におい
ても反射面に入射する光線が斜めになるため、コマ収差
が発生する。このコマ収差は反射面の傾き角が大きくな
るに従って大きくなる。しかしながら、小型で広画角の
画像表示装置を実現しようとすると、偏心量又は傾き角
をある程度大きくしないと観察者顔面と光路が干渉する
ため、広画角な観察像を確保することが困難になる。そ
のため、広画角の画像表示装置になればなる程反射面の
傾き角が大きくなり、高次コマ収差の発生を如何に補正
するかが重要な問題となる。

【００３７】このような複雑なコマ収差を補正するため
には、接眼光学系を構成する少なくとも１面を偏心した
非球面とすることで、光学系のパワーを視軸に対して非
対称な構成にすることができ、さらに、軸外においては
非球面の効果を利用することができるため、軸上を含め
たコマ収差の補正を有効に行うことが可能となる。

【００３８】また、接眼光学系の少なくとも１面はアナ
モフィック面であることが重要である。つまり、Ｙ−Ｚ
面内の曲率半径と、この面と直交するＸ−Ｚ面内の曲率
半径が異なる面であることである。この条件は、接眼光
学系が視軸に対して偏心あるいは傾いているために起こ
る収差を補正するための条件である。一般に、球面が偏
心していると、その面に入射する光線は、入射面内と入
射面に直交する面内で光線に対する曲率が異なる。この
ため、本発明のように観察者眼球の前に反射面が視軸に
対して偏心あるいは傾いて配置されている接眼光学系で
は、観察画像中心に当たる視軸上の観察像も上記理由に
より非点収差が発生する。この軸上の非点収差を補正す
るために、接眼光学系の第１面、第２面の何れか１面の
曲率半径は入射面内とこれと直交する面内において異な
るものとすることが重要になる。

【００３９】観察者視軸を含む上下方向の面をＸ−Ｚ
面、観察者視軸を含む左右方向の面をＹ−Ｚ面と定義す
る場合、アナモフィック面である接眼光学系の少なくと
も１面のＹ−Ｚ面内における曲率半径をＲ_y、Ｘ−Ｚ面
内における曲率半径をＲ_xとするとき、Ｒ_y／Ｒ_x＞１・・・（３）を満たすことが望ましい。

【００４０】（３）式は、接眼光学系が視軸に対して傾
いているために起こる収差、特に軸上を含む非点収差を
補正するための条件である。一般的に、画角が大きくな
ると、高次の非点収差が現れ、凸レンズ系では子午像は
画角が大きくなると負の方向に大きくなり、球欠像は正
の方向に大きくなる。これらの非点収差を補正するため
には、子午面内のパワーを小さくし、球欠面内のパワー
を大きくするような光学系の構成にすることが必要とな
る。したがって、少なくとも１つのアナモフィック面に
おける曲率半径はＹ方向を大きく、Ｘ方向を小さくする
ことが収差補正上好ましい。

【００４１】また、偏心光学素子の少なくとも１面は非
球面であることが収差補正上有効である。これは、Ｙ方
向に偏心又は視軸から傾いて配置される接眼光学系で発
生するコマ収差、特に高次コマ収差やコマフレアーを補
正するために重要な条件である。上述した接眼光学系の
少なくとも１面が非球面であることと同様に、コマ収差
の補正の効果を得ることができる。また、偏心光学素子
においては、光束は斜めに入射し、屈折され、第２面で
反射して再び第１面で屈折されるため、第２面で発生す
るコマ収差の補正を偏心した非球面である第１面で行う
ことができる。

【００４２】その場合、偏心光学素子の少なくとも１面
はアナモフィック面であることが重要である。つまり、
Ｙ−Ｚ面内の曲率半径と、この面と直交するＸ−Ｚ面内
の曲率半径が異なる面であることである。この条件も上
述した接眼光学系の何れか１面がアナモフィック面であ
ることと同様に、接眼光学系が視軸に対して偏心あるい
は傾いているために起こる収差、特に軸上を含めた非点
収差を補正するための条件である。

【００４３】また、画像表示素子の表示面は視軸に対し
て傾いて配備されていることが重要である。光学素子を
構成する屈折面あるいは反射面が偏心又は傾いている場
合、瞳からの光線は屈折面あるいは反射面での屈折角又
は反射角が像高によって異なり、像面が視軸に対して傾
くことがある。その場合、画像表示素子面を視軸に対し
て傾いて配備することで、像面の傾きを補正することが
可能となる。

【００４４】また、リレー光学系の少なくとも１面は、
観察者視軸に対してティルトあるいはディセンタリング
していることが望ましい。リレー光学系の少なくとも１
面がティルトあるいはディセンタリングすることによ
り、観察者視軸に対して画像表示素子側の画像とその反
対側の画像での非対称に発生するコマ収差の補正や画像
表示素子を配置する面を、偏心光学素子の第２面での反
射後の光軸に対して略垂直に配置することが可能とな
る。

【００４５】また、リレー光学系の全ての光学素子が同
軸上に配備されていると、装置全体の製作性が良好にな
り、それに伴ってコストダウンにも繋がる。リレー光学
系の全ての光学素子が同軸上に配備されていれば、偏心
光学素子から画像表示素子までの光学系を通常用いられ
る鏡胴に装填できるため、リレー光学系自体の製作性は
向上し、装置全体の組立が容易となるため、装置のコス
トダウンが可能となる。

【００４６】図５６は、観察者右眼に本発明の第２発明
の画像表示装置を装着した状態を観察者の上方より観察
した図である。図５６において、１は観察者の瞳、８は
観察者の眼球、２は観察者が正面を向いたときの視軸、
１２は観察者の鼻、１３は観察者の耳である。

【００４７】第２発明の画像表示装置は、観察像を表示
する画像表示素子を２つ６ａ、６ｂ用い、これらの画像
表示素子６ａ、６ｂの実像を空中に形成する２つのリレ
ー光学系５ａ、５ｂと、その実像を眼球８に投影すると
共に、光軸を屈曲させる働きを有する接眼光学系３と、
上記リレー光学系５ａ、５ｂと接眼光学系３の間に配備
された偏心光学素子４とからなる。

【００４８】偏心光学素子４は、少なくとも１つの半透
過面を有し、観察者視軸に対して傾いた、又は、偏心し
た少なくとも２面で構成されている。また、接眼光学系
３は、凹面で構成された反射鏡であることを特徴とす
る。

【００４９】実際に上記した構成で使用した場合を、後
記の実施例８を例にとって説明する。偏心光学素子４の
第２面４ｂを半透過面とすることによって、接眼光学系
３で反射された光線は、半透過面である偏心光学素子４
の第２面４ｂで反射したものと、透過したものとに分割
される。偏心光学素子４で反射した側の光学系の仕様
は、水平画角８０°、射出瞳径１２ｍｍとし、透過側の
光学系の仕様は、水平画角４０°、射出瞳径８ｍｍとし
ている。反射側の光学系による提示画面は全体を表示す
るものとし、透過側の画像表示素子６ｂは画素密度の高
いものとすることで、提示画面は中心部のみを高解像に
して観察者に提供することとする。

【００５０】別の使用法としては、反射側の光学系によ
って画面全体を表示しており、観察者の眼球８の視線を
検知する手段あるいは観察者の頭部の動きを検知する手
段を設けているものとする。それらの検知手段による信
号によって観察者の注視している部分又は観察者の見た
い部分を選択し、その選択された部分の画像のみを透過
側の光学系で高解像に表示させる。又は、別の画像を表
示させることが可能となる。

【００５１】これらの構成による画像表示装置を用いる
ことによって、例えば、観察者は観察画面中央部あるい
は注視する領域は高解像で観察できるため、大きな臨場
感を得ることができ、解像が高いために疲労を低減する
ことができる。一方、別の使用法によれば、注視した領
域に全体の画像とは異なる画像を表示することで、強い
立体感が得られる等の効果が期待できる。

【００５２】この場合、第１リレー光学系又は第２リレ
ー光学系の少なくとも１面は、観察者視軸に対してティ
ルトあるいはディセンタリングしていることが望まし
い。第１、第２それぞれのリレー光学系の少なくとも１
面が観察者視軸に対してティルトあるいはディセンタリ
ングすることにより、観察者視軸に対して画像表示素子
側の画像とその反対側の画像での非対称に発生するコマ
収差の補正や、画像表示素子を配置する面を偏心光学素
子の第２面での反射後の光軸に対して略垂直に配置する
ことが可能となる。

【００５３】また、第１リレー光学系及び第２リレー光
学系それぞれの光学素子が同軸上に配備されていると、
装置全体の製作性が良好になり、それに伴ってコストダ
ウンにも繋がる。第１、第２リレー光学系の全ての光学
素子が同軸上に配備されていれば、偏心光学素子から画
像表示素子までの光学系を通常用いられる鏡胴に装填で
きるため、リレー光学系自体の製作性は向上し、さらに
装置全体の組立が容易となるため、装置のコストダウン
が可能となる。

【００５４】また、第１リレー光学系及び第２リレー光
学系と接眼光学系によって形成されるそれぞれの射出瞳
位置が異なるものとすることが望ましい。通常、観察者
が画面中心を観察している場合の光学系の射出瞳位置は
観察者の虹彩位置近傍に設定される。一方、観察者が画
面周辺に注視しているとき、光学系の射出瞳の位置が眼
球の虹彩近傍に設定されていたならば、眼球自体が回転
するため眼球に入射する光束はケラレやすくなる。そこ
で、光学系の射出瞳位置を観察者の眼球の回旋中心近傍
とすることで、この光束のケラレを解消することができ
る。

【００５５】また、第１画像表示素子と第２画像表示素
子は、それぞれ異なった画像を表示することによって、
本発明を有効に利用することになる。上述したように、
偏心光学素子によって透過と反射に分割され、一方には
画面全体の画像を表示できるように画像表示素子に画像
を表示し、もう一方にはある部分のみの画像を表示する
ことによって、ある部分の画像のみを高解像にする、又
は、スポット的に別の画像を表示することができる。こ
のような効果を得るためには、第１、第２の画像表示素
子には別の画像を表示することが必要となる。

【００５６】第１画像表示素子と第２画像表示素子の何
れか一方を移動可能にすることで有効に作用させること
が可能となる。例えば、偏心光学素子の反射側の第１画
像表示素子を固定にし、透過側の第２画像表示素子を移
動できるようにする。この場合、例えば観察者の視線を
検知した情報によって観察者の注視している領域を選択
し、その部分のみを高解像とする場合、高解像とする領
域を提示する画角は全体の表示画角に比べて狭いもので
よい。さらに、注視点は全体の画像の中を動き回るた
め、その注視点の移動に伴って透過側の画像表示素子を
移動させることが必要となる。

【００５７】画像表示素子と接眼光学系を観察者頭部に
対して位置決めする位置決め手段を有することによっ
て、観察者は安定した観察像を観察することが可能とな
る。

【００５８】画像表示素子と接眼光学系を観察者頭部に
対して支持する支持手段を有し、観察者頭部に装着でき
るようにすることによって、観察者は自由な観察姿勢
や、観察方向で画像を観察することが可能となる。

【００５９】また、少なくとも２組の以上のような画像
表示装置を一定の間隔で支持する支持手段を有すること
によって、観察者は左右両眼で楽に観察することが可能
となる。また、左右の組の画像表示面に視差を与えた画
像を表示し、両眼でそれらを観察することによって、立
体像を楽しむことが可能となる。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の画像表示の実施
例１から１３について、それぞれの単眼用の画像表示装
置の断面図である図１〜図１３を参照して説明する。

【００６１】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ある
いは回旋中心位置１’から画像表示素子６、６ｂ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１あるいは
回旋中心位置１’を原点とし、観察者視軸２を原点から
接眼光学系３に向かう方向を正とするＺ軸、観察者視軸
２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Ｘ軸、観察者視軸２に直交し、観察者眼球から
みて左右方向の左から右を正とするＹ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。

【００６２】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、特にことわりのないかぎり基準面である１面（瞳
位置１又は１’）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、（前の面に対して）ことわりのある面に関し
ては、その前の面の中心軸に沿ってその前の面で与えら
れている面間隔の点が基準点になり、その前の面の中心
軸を新たなＺ軸方向とし、新たなＹ軸方向、Ｚ軸方向の
偏心量、及び、その面の中心軸の新たなＺ軸からの傾き
角を意味する。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。

【００６３】また、面間隔は、同軸系部分についてのみ
与えられ、その面から次の面又は次の面の基準点までの
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。

【００６４】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。

【００６５】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 なお、面と面の間の媒質の屈折率はｄ線の屈折率で表
す。アッベ数はｄ線のアッベ数で表す。長さの単位はｍ
ｍである。

【００６６】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。

【００６７】それぞれの断面図において、図中、１は観
察者瞳位置、２は観察者視軸、３は接眼光学系、４は偏
心光学素子、５、５ａ、５ｂはリレー光学系、６、６
ａ、６ｂは画像表示素子である。

【００６８】各実施例における実際の光線経路は、実施
例１を例にとると次のようになる。すなわち、画像表示
素子６から発した光線束はリレー光学系５に入射し、さ
らに偏心光学素子４の第１面４ａに入射し、第２面４ｂ
で反射されて再び第１面４ａで屈折されて、接眼光学系
３に入射し、反射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１として観察者の眼球内に投影され
る。なお、偏心光学素子４の第２面４ｂが半透過面であ
る場合（実施例８〜１３）は、第２の画像表示素子６ｂ
から発した光線束は第２のリレー光学系５ｂに入射し、
さらに偏心光学素子４の第２面４ｂに入射して屈折さ
れ、次いでその第１面４ａで屈折されて接眼光学系３に
入射し、反射されて観察者の瞳の虹彩位置又は眼球の回
旋中心を射出瞳として観察者の眼球内に投影される。第
１の画像表示素子６ａから発した光線束については、実
施例１と同様である。

【００６９】〔実施例１〕本実施例は、図１に断面図を
示すが、水平画角８０°、垂直画角６４．３°、瞳径１
２ｍｍである。後記する構成パラメータにおいて、２、
３、４、５面はアナモフィック非球面であり、他の面は
球面である。接眼光学系３は表面反射の凹面鏡である。
リレー光学系５は２枚の球面レンズで構成されており、
同軸上に配備されている。

【００７０】〔実施例２〕本実施例は、図２に断面図を
示すが、水平画角８０°、垂直画角６４．３°、瞳径１
２ｍｍである。後記する構成パラメータにおいて、２、
３、４、５面はアナモフィック非球面であり、他の面は
球面である。接眼光学系３は表面反射の凹面鏡である。
リレー光学系５は３枚の球面レンズで構成されており、
同軸上に配備されている。

【００７１】〔実施例３〕本実施例は、図３に断面図を
示すが、水平画角８０°、垂直画角６４．３°、瞳径１
２ｍｍである。後記する構成パラメータにおいて、２、
３、４、５面はアナモフィック非球面であり、他の面は
球面である。接眼光学系３は表面反射の凹面鏡である。
リレー光学系５は４枚の球面レンズで構成されており、
同軸上に配備されている。

【００７２】〔実施例４〕本実施例は、図４に断面図を
示すが、水平画角８０°、垂直画角６４．３°、瞳径１
２ｍｍである。後記する構成パラメータにおいて、２、
３、４、５面はアナモフィック非球面であり、他の面は
球面である。接眼光学系３は表面反射の凹面鏡である。
リレー光学系５は３枚の球面レンズで構成されており、
それぞれが偏心して配備されている。

【００７３】〔実施例５〕本実施例は、図５に断面図を
示すが、水平画角８０°、垂直画角６４．３°、瞳径１
２ｍｍである。後記する構成パラメータにおいて、２、
３、４、５面はアナモフィック非球面であり、他の面は
球面である。接眼光学系３は表面反射の凹面鏡である。
リレー光学系５は４枚の球面レンズで構成されており、
それぞれが偏心して配備されている。

【００７４】〔実施例６〕本実施例は、図６に断面図を
示すが、水平画角９０°、垂直画角７３．７°、瞳径１
２ｍｍである。後記する構成パラメータにおいて、３、
５、６、７面はアナモフィック非球面であり、他の面は
球面である。接眼光学系３は裏面反射の凹面鏡である。
リレー光学系５は１枚の球面レンズで構成されており、
偏心して配備されている。

【００７５】〔実施例７〕本実施例は、図７に断面図を
示すが、水平画角９０°、垂直画角７３．７°、瞳径１
２ｍｍである。後記する構成パラメータにおいて、２、
３、４、５、６、７面はアナモフィック非球面であり、
他の面は球面である。接眼光学系３は裏面反射の凹面鏡
である。リレー光学系５は２枚の球面レンズで構成され
ており、それぞれ偏心して配備されている。

【００７６】〔実施例８〕本実施例は、図８に実施例３
と本実施例を組み合わせた場合の断面図を示すが、実施
例３において偏心光学素子４を透過した場合のリレー光
学系５ｂである。水平画角４０°、垂直画角３０．６
°、瞳径８ｍｍであり、射出瞳１’位置は実施例３の場
合よりも１０ｍｍ眼球内部側に設定されている。つま
り、実施例３の偏心光学系４で反射して眼球に投影する
光学系の射出瞳１位置は観察者虹彩位置とし、本実施例
の射出瞳１’位置は観察者眼球の回旋中心位置を想定し
いてる。後記する構成パラメータにおいては、偏心光学
素子４の第２面４ｂを半透過面とした場合の透過後のリ
レー光学系５ｂ及び画像表示素子６ｂについてのみの構
成パラメータを示す。２、３面はアナモフィック面であ
り、他の面は球面である。リレー光学系５ｂは偏心した
２枚のレンズで構成されている。

【００７７】〔実施例９〕本実施例は、図９に実施例３
と本実施例を組み合わせた場合の断面図を示すが、実施
例３において偏心光学素子４を透過した場合のリレー光
学系５ｂである。水平画角４０°、垂直画角３０．６
°、瞳径８ｍｍであり、射出瞳１’位置は実施例３の場
合よりも１０ｍｍ眼球内部側に設定されている。つま
り、実施例３の偏心光学系４で反射して眼球に投影する
光学系の射出瞳１位置は観察者虹彩位置とし、本実施例
の射出瞳１’位置は観察者眼球の回旋中心位置を想定し
ている。後記する構成パラメータにおいては、偏心光学
素子４の第２面４ｂを半透過面とした場合の透過後のリ
レー光学系５ｂ及び画像表示素子６ｂについてのみの構
成パラメータを示す。全ての面は球面である。リレー光
学系５ｂは偏心した４枚のレンズで構成されている。

【００７８】〔実施例１０〕本実施例は、図１０に実施
例１と本実施例を組み合わせた場合の断面図を示すが、
実施例１において偏心光学素子４を透過した場合のリレ
ー光学系５ｂである。水平画角４０°、垂直画角３０．
６°、瞳径８ｍｍである。後記する構成パラメータにお
いては、偏心光学素子４の第２面４ｂを半透過面とした
場合の透過後のリレー光学系５ｂ及び画像表示素子６ｂ
についてのみの構成パラメータを示す。２、３面はアナ
モフィック面であり、他の面は球面である。リレー光学
系５ｂは偏心した２枚のレンズで構成されている。

【００７９】〔実施例１１〕本実施例は、図１１に実施
例１と本実施例を組み合わせた場合の断面図を示すが、
実施例１において偏心光学素子４を透過した場合のリレ
ー光学系５ｂである。水平画角６０°、垂直画角４６．
８°、瞳径４ｍｍである。後記する構成パラメータにお
いては、偏心光学素子４の第２面４ｂを半透過面とした
場合の透過後のリレー光学系５ｂ及び画像表示素子６ｂ
についてのみの構成パラメータを示す。２、３面はアナ
モフィック面であり、他の面は球面である。リレー光学
系５ｂは偏心した３枚のレンズで構成されている。

【００８０】〔実施例１２〕本実施例は、図１２に実施
例１と本実施例を組み合わせた場合の断面図を示すが、
実施例１において偏心光学素子４を透過した場合のリレ
ー光学系５ｂである。水平画角６０°、垂直画角４６．
８°、瞳径４ｍｍである。後記する構成パラメータにお
いては、偏心光学素子４の第２面４ｂを半透過面とした
場合の透過後のリレー光学系５ｂ及び画像表示素子６ｂ
についてのみの構成パラメータを示す。全ての面は球面
である。リレー光学系５ｂは偏心した４枚のレンズで構
成されている。

【００８１】〔実施例１３〕本実施例は、図１３に実施
例１と本実施例を組み合わせた場合の断面図を示すが、
実施例１において偏心光学素子４を透過した場合のリレ
ー光学系５ｂである。水平画角６０°、垂直画角４６．
８°、瞳径１２ｍｍである。後記する構成パラメータに
おいては、偏心光学素子４の第２面４ｂを半透過面とし
た場合の透過後のリレー光学系５ｂ及び画像表示素子６
ｂについてのみの構成パラメータを示す。９面はアナモ
フィック面であり、他の面は球面である。リレー光学系
５ｂは偏心した５枚のレンズで構成されている。

【００８２】以下に、上記実施例１〜１３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）２Ｒ_y-111.388 Ｙ -64.014 θ -12.78° Ｒ_x -86.545 Ｚ 58.000 Ｋ_y 0.459 Ｋ_x 0.192096 ＡＲ 1.36748×10^-9 ＢＲ -1.4175 ×10^-14 ＡＰ 4.38595 ＢＰ 5.4541 ３Ｒ_y -77.957 1.5163 64.10 Ｒ_x -52.428 Ｙ -56.150 θ 8.10° Ｋ_y 1.434719 Ｚ 1.258 Ｋ_x -1.374891 ＡＲ 1.67809×10^-8 ＢＲ 1.12419×10^-9 ＡＰ -3.33644 ＢＰ -0.0794838 ４Ｒ_y 695.598 1.5163 64.10 Ｒ_x 485.520 Ｙ -86.093 θ 8.69° Ｋ_y 0 Ｚ -18.794 Ｋ_x 0 ＡＲ -2.20897×10^-9 ＢＲ -1.22261×10^-10 ＡＰ 2.23678 ＢＰ -0.480876 ５Ｒ_y -77.957 Ｙ -56.150 θ 8.10° Ｒ_x -52.428 Ｚ 1.258 Ｋ_y 1.434719 Ｋ_x -1.374891 ＡＲ 1.67809×10^-8 ＢＲ 1.12419×10^-9 ＡＰ -3.33644 ＢＰ -0.0794838 ６ 58.359 15.137 1.6200 60.30 Ｙ -87.854 θ -20.00° Ｚ 17.781 ７ -47.862 2.725 8 33.696 18.082 1.6200 60.30 ９ -172.352 １０（画像表示素子）Ｙ -104.726 θ -40.31° Ｚ 59.103 （１）α ＝ 45.92° （２）β ＝ 64.54° （３）Ｒ_y／Ｒ_x＝ 1.287 。

【００８３】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）２Ｒ_y-112.203 Ｙ -53.425 θ -8.16° Ｒ_x -90.880 Ｚ 61.039 Ｋ_y 0.451178 Ｋ_x -0.101448 ＡＲ 3.88648×10^-8 ＢＲ -9.06912×10^-16 ＡＰ 0.0861223 ＢＰ 9.22942 ３Ｒ_y -81.167 1.5163 64.10 Ｒ_x -81.265 Ｙ -76.922 θ 10.73° Ｋ_y 0 Ｚ -29.869 Ｋ_x 0 ＡＲ 6.88835×10^-7 ＢＲ -7.81868×10^-17 ＡＰ -0.0769981 ＢＰ -61.8293 ４Ｒ_y1330.917 1.5163 64.10 Ｒ_x 501.536 Ｙ -98.239 θ 10.29° Ｋ_y 0 Ｚ -45.058 Ｋ_x 0 ＡＲ -2.07833×10^-7 ＢＲ -2.56955×10^-12 ＡＰ 0.0781516 ＢＰ -1.40503 ５Ｒ_y -81.167 Ｙ -76.922 θ 10.73° Ｒ_x -81.265 Ｚ -29.869 Ｋ_y 0 Ｋ_x 0 ＡＲ 6.88835×10^-7 ＢＲ -7.81868×10^-17 ＡＰ -0.0769981 ＢＰ -61.8293 ６ 77.096 5.769 1.5156 67.48 Ｙ -103.000 θ -0.20° Ｚ 2.925 ７ -245.058 0.104 ８ 45.547 8.576 1.4904 70.01 ９ 384.615 8.997 １０ 52.418 9.844 1.7440 44.70 １１ -260.865 １２（画像表示素子）Ｙ -112.269 θ -26.72° Ｚ 47.392 （１）α ＝ 40.12° （２）β ＝ 69.07° （３）Ｒ_y／Ｒ_x＝ 1.234 。

【００８４】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）２Ｒ_y-105.401 Ｙ -61.929 θ -12.18° Ｒ_x -82.442 Ｚ 58.871 Ｋ_y 0.32259 Ｋ_x -0.300804 ＡＲ 8.96399×10^-8 ＢＲ -1.32457×10^-11 ＡＰ -0.153282 ＢＰ -0.759759 ３Ｒ_y -67.34402 1.5163 64.10 Ｒ_x -73.913 Ｙ -101.890 θ 0.30° Ｋ_y 0 Ｚ -21.088 Ｋ_x 0 ＡＲ 4.69582×10^-7 ＢＲ 1.45754×10^-17 ＡＰ 0.416985 ＢＰ 79.5618 ４Ｒ_y3743.526 1.5163 64.10 Ｒ_x 524.001 Ｙ -93.251 θ 13.90° Ｋ_y 0 Ｚ -43.646 Ｋ_x 0 ＡＲ -5.00425×10^-7 ＢＲ -3.17601×10^-18 ＡＰ -0.0496521 ＢＰ-225.626 ５Ｒ_y -67.34402 Ｙ -101.890 θ 0.30° Ｒ_x -73.913 Ｚ -21.088 Ｋ_y 0 Ｋ_x 0 ＡＲ 4.69582×10^-7 ＢＲ 1.45754×10^-17 ＡＰ 0.416985 ＢＰ 79.5618 ６ 67.892 6.321 1.6222 59.85 Ｙ -108.096 θ 7.97° Ｚ 8.892 ７ 2208.561 0.100 ８ 63.733 14.798 1.5413 65.28 ９ -37.410 1.500 1.7492 27.84 １０ -136.209 5.690 １１ 78.917 7.308 1.7071 41.54 １２ -145.382 １３（画像表示素子）Ｙ -113.106 θ -27.06° Ｚ 57.453 （１）α ＝ 44.64° （２）β ＝ 68.48° （３）Ｒ_y／Ｒ_x＝ 1.278 。

【００８５】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）２Ｒ_y-109.904 Ｙ -55.940 θ -6.92° Ｒ_x -83.989 Ｚ 61.537 Ｋ_y 0.428494 Ｋ_x -0.532434 ＡＲ 3.28945×10^-8 ＢＲ -1.04062×10^-11 ＡＰ 0.527877 ＢＰ -0.574124 ３Ｒ_y -76.875 1.5163 64.10 Ｒ_x -65.883 Ｙ -95.341 θ 7.88° Ｋ_y 0 Ｚ -21.808 Ｋ_x 0 ＡＲ 3.86415×10^-7 ＢＲ -2.38015×10^-15 ＡＰ -0.255819 ＢＰ -48.3338 ４Ｒ_y ∞ 1.5163 64.10 Ｒ_x1021.605 Ｙ -100.607 θ 14.03° Ｋ_y 0 Ｚ -39.240 Ｋ_x 0 ＡＲ -3.60578×10^-7 ＢＲ -1.22311×10^-12 ＡＰ 0.00340833 ＢＰ -4.6892 ５Ｒ_y -76.875 Ｙ -95.341 θ 7.88° Ｒ_x -65.883 Ｚ -21.808 Ｋ_y 0 Ｋ_x 0 ＡＲ 3.86415×10^-7 ＢＲ -2.38015×10^-15 ＡＰ -0.255819 ＢＰ -48.3338 ６ 60.013 6.793 1.5724 63.05 Ｙ -105.323 θ 8.00° Ｚ 9.850 ７ -379.236 3.771 ８ 55.272 10.002 1.4870 70.40 （前の面に対して）Ｙ -11.564 θ -1.22° ９ 159.339 5.097 １０ 57.151 6.743 1.7440 44.70 （前の面に対して）Ｙ 4.307 θ -0.40° １１ -314.604 １２（画像表示素子）Ｙ -116.282 θ -27.86° Ｚ 56.050 （１）α ＝ 45.51° （２）β ＝ 67.96° （３）Ｒ_y／Ｒ_x＝ 1.309 。

【００８６】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）２Ｒ_y-108.292 Ｙ -59.495 θ -9.83° Ｒ_x -79.370 Ｚ 60.618 Ｋ_y 0.382543 Ｋ_x -0.453369 ＡＲ 7.44552×10^-8 ＢＲ -1.03433×10^-11 ＡＰ-0.0465857 ＢＰ -0.728438 ３Ｒ_y -68.341 1.5163 64.10 Ｒ_x -76.363 Ｙ -104.494 θ -2.87° Ｋ_y 0 Ｚ -21.110 Ｋ_x 0 ＡＲ 4.20324×10^-7 ＢＲ 5.21401×10^-17 ＡＰ 0.348125 ＢＰ 86.8929 ４Ｒ_y3931.564 1.5163 64.10 Ｒ_x 524.169 Ｙ -93.134 θ 12.92° Ｋ_y 0 Ｚ -43.016 Ｋ_x 0 ＡＲ -4.50503×10^-7 ＢＲ -3.87229×10^-18 ＡＰ -0.0326903 ＢＰ-246.938 ５Ｒ_y -68.341 Ｒ_x -76.363 Ｙ -104.494 θ -2.87° Ｋ_y 0 Ｚ -21.110 Ｋ_x 0 ＡＲ 4.20324×10^-7 ＢＲ 5.21401×10^-17 ＡＰ 0.348125 ＢＰ 86.8929 ６ 53.501 5.744 1.6213 60.04 Ｙ -106.005 θ 7.99° Ｚ 8.678 ７ 910.262 1.818 ８ 82.254 12.273 1.5015 68.85 （前の面に対して）Ｙ -1.248 θ 1.71° ９ -32.255 1.500 1.7537 27.65 １０ -126.971 6.201 １１ 80.878 8.569 1.7472 37.78 （前の面に対して）Ｙ -5.058 θ -0.67° １２ -110.466 １３（画像表示素子）Ｙ -113.999 θ -25.58° Ｚ 58.114 （１）α ＝ 44.74° （２）β ＝ 68.11° （３）Ｒ_y／Ｒ_x＝ 1.364 。

【００８７】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 -233.041 1.5163 64.10 Ｙ -22.047 θ 0.29° Ｚ 34.302 ３Ｒ_y-114.001 1.5163 64.10 Ｒ_x -81.811 Ｙ -36.872 θ -3.10° Ｋ_y -0.318922 Ｚ 53.698 Ｋ_x -1.223384 ＡＲ -1.27632×10^-8 ＢＲ -1.98599×10^-11 ＡＰ 0.874636 ＢＰ -0.0719209 ４ -233.041 Ｙ -22.047 θ 0.29° Ｚ 34.302 ５Ｒ_y -30.184 1.5163 64.10 Ｒ_x -35.791 Ｙ -79.260 θ 3.45° Ｋ_y 0 Ｚ -6.489 Ｋ_x 0 ＡＲ -1.22945×10^-7 ＢＲ 2.40034×10^-11 ＡＰ -4.74593 ＢＰ 4.25653 ６Ｒ_y 438.067 1.5163 64.10 Ｒ_x 183.437 Ｙ -80.870 θ 17.97° Ｋ_y 0 Ｚ -34.008 Ｋ_x 0 ＡＲ -2.71656×10^-6 ＢＲ -5.96538×10^-12 ＡＰ -0.0398252 ＢＰ -3.66615 ７Ｒ_y -30.184 Ｙ -79.260 θ 3.45° Ｒ_x -35.791 Ｚ -6.489 Ｋ_y 0 Ｋ_x 0 ＡＲ -1.22945×10^-7 ＢＲ 2.40034×10^-11 ＡＰ -4.74593 ＢＰ 4.25653 ８ 51.279 12.204 1.5461 64.91 Ｙ -92.011 θ 14.56° Ｚ 7.641 ９ -70.168 １０（画像表示素子）Ｙ -91.178 θ -21.16° Ｚ 30.143 （１）α ＝ 47.34° （２）β ＝ 62.62° （３）Ｒ_y／Ｒ_x＝ 1.393 。

【００８８】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）２Ｒ_y-373.183 1.5613 64.10 Ｒ_x -75.059 Ｙ -3.825 θ -0.25° Ｋ_y 17.364969 Ｚ 37.967 Ｋ_x 2.377611 ＡＲ -4.15168×10^-8 ＢＲ -5.39101×10^-12 ＡＰ 0.828229 ＢＰ 0.643677 ３Ｒ_y-132.229 1.5163 64.10 Ｒ_x -88.147 Ｙ -36.237 θ -3.03° Ｋ_y -0.331173 Ｚ 63.339 Ｋ_x 0.067343 ＡＲ -7.18554×10^-9 ＢＲ -2.44529×10^-11 ＡＰ 0.917801 ＢＰ -0.323349 ４Ｒ_y-373.183 Ｙ -3.825 θ -0.25° Ｒ_x -75.059 Ｚ 37.967 Ｋ_y 17.364969 Ｋ_x 2.377611 ＡＲ -4.15168×10^-8 ＢＲ -5.39101×10^-12 ＡＰ 0.828229 ＢＰ 0.643677 ５Ｒ_y -61.889 1.5163 64.10 Ｒ_x -49.865 Ｙ -83.034 θ -0.72° Ｋ_y 1.699213 Ｚ -0.828 Ｋ_x 1.143702 ＡＲ -2.48578×10^-6 ＢＲ 1.66064×10^-9 ＡＰ 0.534039 ＢＰ 0.0185837 ６Ｒ_y 431.270 1.5163 64.10 Ｒ_x 198.825 Ｙ -79.884 θ 15.44° Ｋ_y 0 Ｚ -29.714 Ｋ_x 0 ＡＲ -1.62921×10^-6 ＢＲ -7.35071×10^-10 ＡＰ -0.313916 ＢＰ 0.24977 ７Ｒ_y -61.889 Ｙ -83.034 θ -0.72° Ｒ_x -49.865 Ｚ -0.828 Ｋ_y 1.699213 Ｋ_x 1.143702 ＡＲ -2.48578×10^-6 ＢＲ 1.66064×10^-9 ＡＰ 0.534039 ＢＰ 0.0185837 ８ 38.136 8.764 1.5031 68.68 Ｙ -85.727 θ -4.99° Ｚ 5.788 ９ -236.271 2.607 １０ 43.114 13.062 1.5448 65.02 （前の面に対して）Ｙ -5.194 θ -2.17° １１ -45.856 １２（画像表示素子）Ｙ -96.173 θ -34.64° Ｚ 37.830 （１）α ＝ 46.14° （２）β ＝ 59.74° （３）Ｒ_y／Ｒ_x＝ 1.500 。

【００８９】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）２Ｒ_y -84.615 1.6902 49.71 Ｒ_x -73.913 Ｙ -128.861 θ 17.10° Ｋ_y 0 Ｚ -22.878 Ｋ_x 0 ＡＲ 4.69582×10^-7 ＢＲ 1.45754×10^-17 ＡＰ 0.416985 ＢＰ 79.5618 ３Ｒ_y 82.728 Ｙ -103.442 θ 40.44° Ｒ_x 249.950 Ｚ -47.206 ４ -28.950 -14.985 1.5808 62.51 Ｙ -125.678 θ 18.31° Ｚ -62.192 ５ 3813.470 ６（画像表示素子）Ｙ -144.436 θ 63.74° Ｚ -84.700 。

【００９０】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）２ -323.236 -7.207 1.7042 48.23 Ｙ -107.529 θ 29.72° Ｚ -52.535 ３ 52.268 -3.498 ４ -29.741 -11.298 1.5465 64.88 （前の面に対して）Ｙ -3.367 θ 28.77° ５ 40.931 -1.500 1.7550 27.60 ６ -55.531 -25.228 ７ -24.174 -12.307 1.7440 44.70 （前の面に対して）Ｙ 2.885 θ -15.31° ８ -66.571 ９（画像表示素子）Ｙ -158.100 θ 58.89° Ｚ -100.029 。

【００９１】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）２Ｒ_y -42.329 1.5163 64.10 Ｒ_x -24.539 Ｙ -91.899 θ 8.71° Ｚ -25.000 ３Ｒ_y 134.564 Ｙ -88.969 θ 14.86° Ｒ_x 343.377 Ｚ -45.000 ４ -36.961 -18.755 1.7440 44.70° Ｙ -100.533 θ 22.12° Ｚ -48.242 ５ 38.135 ６（画像表示素子）Ｙ -120.450 θ 66.47° Ｚ -70.004 。

【００９２】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）２Ｒ_y -81.104 1.5163 64.10 Ｒ_x -47.397 Ｙ -79.911 θ 6.94° Ｚ -25.155 ３Ｒ_y 42.175 Ｙ -78.471 θ 25.08° Ｒ_x 39.364 Ｚ -38.689 ４ -22.367 -10.196 1.4870 70.40 Ｙ -87.441 θ 44.44° Ｚ -36.167 ５ 23.352 ６ -42.608 -10.816 1.6200 60.30 Ｙ -100.685 θ 37.28° Ｚ -54.715 ７ 35.469 ８（画像表示素子）Ｙ -116.293 θ 59.33° Ｚ -77.220 。

【００９３】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）２ -365.923 -3.323 1.7550 27.60 Ｙ -83.315 θ 34.77° Ｚ -36.028 ３ 41.750 -1.485 ４ -17.739 -6.276 1.5860 58.90 （前の面に対して）Ｙ -2.819 θ 18.17° ５ 11.854 -1.500 1.7138 29.48 ６ -17.298 -6.594 ７ -307.817 -5.534 1.7440 44.70 （前の面に対して）Ｙ 0.197 θ -0.35° ８ 18.583 ９（画像表示素子）Ｙ -119.626 θ 68.66° Ｚ -66.719 。

【００９４】実施例１３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 -135.581 -9.980 1.5890 41.97 Ｙ -64.929 θ 21.43° Ｚ -29.363 ３ 70.448 -9.143 ４ -28.619 -7.343 1.5413 65.29 （前の面に対して）Ｙ -16.976 θ 22.75° ５ 12.765 -1.500 1.7178 29.27 ６ -33.973 -2.324 ７ -83.265 -4.082 1.7464 39.29 （前の面に対して）Ｙ -0.985 θ -5.19° ８ 30.115 -3.845 ９Ｒ_y 81.517 -9.665 1.7440 44.70 Ｒ_x-610.184 （前の面に対して）Ｋ_y 0 Ｙ -6.096 θ 17.36° Ｋ_x 0 Ｚ -1.368 ＡＲ 3.63931×10^-6 ＢＲ 2.57844×10^-10 ＡＰ -0.58506 ＢＰ -2.19839 １０ 28.364 １１（画像表示素子）Ｙ -121.221 θ 56.90° Ｚ -74.435 。

【００９５】次に、上記実施例１の横収差図を図１４〜
図１６に、同様に実施例２〜１３の横収差図をそれぞれ
図１７〜図１９、図２０〜図２２、図２３〜図２５、図
２６〜図２８、図２９〜図３１、図３２〜図３４、図３
５〜図３７、図３８〜図４０、図４１〜図４３、図４４
〜図４６、図４７〜図４９、図５０〜図５２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）（度数表示）を表し、その画角にお
ける横収差を示す。

【００９６】以上、本発明の画像表示装置を実施例に基
づいて説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定
されず種々の変形が可能である。本発明の画像表示装置
を頭部装着式画像表示装置（ＨＭＤ）２０として構成す
るには、図５７（ａ）に断面図、（ｂ）に斜視図を示す
ように、例えば、ヘッドバンド２１を取り付けて観察者
の頭部に装着して使用する。この使用例の場合に、接眼
光学系３の反射面を半透過ミラー（ハーフミラー）２６
とし、このハーフミラー２６の前方に液晶シャッター２
５を配備し、外界像を選択的に又は画像表示素子の画像
と重畳して観察できるようにしている。

【００９７】以上の本発明の画像表示装置は、例えば次
にように構成することができる。

【００９８】〔１〕画像を表示する画像表示素子と、
前記画像の実像を空中に投影するリレー光学系と、前記
実像を観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示
装置において、前記リレー光学系と前記接眼光学系の間
に、少なくとも１つの反射面を有し、かつ、観察者視軸
に対して傾いた、又は、偏心した少なくとも２面で構成
された偏心光学素子を具備し、前記接眼光学系は凹面で
構成された反射鏡であり、前記観察者視軸に対して傾い
て、又は、偏心していることを特徴とする画像表示装
置。

【００９９】〔２〕前記接眼光学系へ入射前の観察者
視軸と反射後の観察者視軸のなす角をαとすると、３０°＜α＜６０° ・・・（１）を満足することを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示
装置。

【０１００】〔３〕前記接眼光学系で反射後の視軸と
前記偏心光学系の反射面のなす角をβとするとき、４０°＜β＜８０° ・・・（２）を満足することを特徴とする上記〔１〕又は〔２〕記載
の画像表示装置。

【０１０１】〔４〕前記偏心光学素子の接眼光学系側
の面が前記接眼光学系に対して凸面を向けた曲面からな
ることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。

【０１０２】〔５〕前記偏心光学素子の接眼光学系側
の面が観察者眼球側の曲率がその反対側に比べてより強
い正パワーを有する曲面からなることを特徴とする上記
〔４〕記載の画像表示装置。

【０１０３】〔６〕画像を表示する画像表示素子と、
前記画像の実像を空中に投影するリレー光学系と、前記
実像を観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示
装置において、前記リレー光学系と前記接眼光学系の間
に、少なくとも１つの反射面を有し、かつ、観察者視軸
に対して傾いた、又は、偏心した少なくとも２面で構成
された偏心光学素子を具備し、前記接眼光学系は、少な
くとも２面を有し、観察者側から第１面、第２面とした
場合、第１面は透過面であり、第２面は観察者に対して
凹面を向けた反射面又は半透過面であり、前記観察者視
軸に対して傾いて、又は、偏心していることを特徴とす
る画像表示装置。

【０１０４】〔７〕前記接眼光学系を構成する少なく
とも１面は非球面であることを特徴とする上記〔１〕又
は〔６〕記載の画像表示装置。

【０１０５】〔８〕前記接眼光学系を構成する少なく
とも１面はアナモフィック面であることを特徴とする上
記〔７〕記載の画像表示装置。

【０１０６】

〔９〕前記観察者視軸を含む上下方向の
面をＸ−Ｚ面、前記観察者視軸を含む左右方向の面をＹ
−Ｚ面と定義する場合、前記接眼光学系の少なくとも１
面のＹ−Ｚ面内における曲率半径をＲ_y、Ｘ−Ｚ面内に
おける曲率半径をＲ_xとするとき、Ｒ_y／Ｒ_x＞１・・・（３）を満足することを特徴とする上記〔７〕又は〔８〕記載
の画像表示装置。

【０１０７】〔１０〕前記偏心光学系を構成する少な
くとも１面は非球面であることを特徴とする上記〔１〕
又は〔６〕記載の画像表示装置。

【０１０８】〔１１〕前記偏心光学系を構成する少な
くとも１面はアナモフィック面であることを特徴とする
上記〔１０〕記載の画像表示装置。

【０１０９】〔１２〕前記画像表示素子の表示面は前
記観察者視軸に対して傾いて配備されていることを特徴
とする上記〔１〕又は〔６〕記載の画像表示装置。

【０１１０】〔１３〕前記リレー光学系は前記観察者
視軸に対して傾いてあるいは偏心して配備されているこ
とを特徴とする上記〔１〕又は〔６〕記載の画像表示装
置。

【０１１１】〔１４〕前記リレー光学系の全ての光学
素子が同軸上に配備されていることを特徴とする上記
〔１〕又は〔６〕記載の画像表示装置。

【０１１２】〔１５〕画像を表示する画像表示素子
と、前記画像の実像を空中に投影するリレー光学系と、
前記実像を観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像
表示装置において、前記リレー光学系と前記接眼光学系
の間に、少なくとも１つの半透過面を有し、かつ、観察
者視軸に対して傾いた、又は、偏心した少なくとも２面
で構成された偏心光学素子を具備し、前記偏心光学素子
の前記少なくとも半透過面に対して、反射側と透過側そ
れぞれに第１リレー光学系及び第２リレー光学系を具備
し、前記第１リレー光学系及び前記第２リレー光学系の
物体面近傍にそれぞれ第１画像表示素子及び第２画像表
示素子を具備することを特徴とする画像表示装置。

【０１１３】〔１６〕前記第１リレー光学系又は前記
第２リレー光学系を構成する少なくとも１つの光学素子
は、観察者視軸に対しティルト又はディセンタリングし
ていることを特徴とする上記〔１５〕記載の画像表示装
置。

【０１１４】〔１７〕前記第１リレー光学系及び前記
第２リレー光学系の少なくとも一方のリレー光学系を構
成する光学素子は、同軸上に配備されていることを特徴
とする上記〔１５〕記載の画像表示装置。

【０１１５】〔１８〕前記第１リレー光学系及び前記
第２リレー光学系と前記接眼光学系とによって形成され
るそれぞれの射出瞳位置が異なることを特徴とする上記
〔１５〕記載の画像表示装置。

【０１１６】〔１９〕前記第１画像表示素子と前記第
２画像表示素子には、それぞれ異なった画像が表示され
ることを特徴とする上記〔１５〕記載の画像表示装置。

【０１１７】〔２０〕前記第１画像表示素子と前記第
２画像表示素子の何れか一方を移動可能にしたことを特
徴とする上記〔１５〕記載の画像表示装置。

【０１１８】〔２１〕前記画像表示素子と前記接眼光
学系を観察者頭部に対して位置決めする位置決め手段を
有することを特徴とする上記〔１〕から〔２０〕の何れ
か１項記載の画像表示装置。

【０１１９】〔２２〕前記画像表示素子と前記接眼光
学系を観察者頭部に対して支持する支持手段を有し、観
察者頭部に装着できることを特徴とする上記〔１〕から
〔２１〕の何れか１項記載の画像表示装置。

【０１２０】〔２３〕前記画像表示装置の少なくとも
２組を一定の間隔で支持する支持手段を有することを特
徴とする上記〔１〕から〔２２〕の何れか１項記載の画
像表示装置。

【０１２１】

【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、小型、軽量で、単眼観察時の
観察画角８０°以上を可能にし、かつ、画面全体におい
て鮮明な画像が観察でき、さらに、大きい射出瞳径を有
する画像表示装置を提供できる。さらに、そのような画
像表示装置において、選択的に観察画像の解像力あるい
は画像を変えることが可能な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７の画像表示装置の光路図であ
る。

【図８】本発明の実施例８の画像表示装置の光路図であ
る。

【図９】本発明の実施例９の画像表示装置の光路図であ
る。

【図１０】本発明の実施例１０の画像表示装置の光路図
である。

【図１１】本発明の実施例１１の画像表示装置の光路図
である。

【図１２】本発明の実施例１２の画像表示装置の光路図
である。

【図１３】本発明の実施例１３の画像表示装置の光路図
である。

【図１４】本発明の実施例１の横収差図の一部である。

【図１５】本発明の実施例１の横収差図の別の部分であ
る。

【図１６】本発明の実施例１の横収差図の残りの部分で
ある。

【図１７】本発明の実施例２の横収差図の一部である。

【図１８】本発明の実施例２の横収差図の別の部分であ
る。

【図１９】本発明の実施例２の横収差図の残りの部分で
ある。

【図２０】本発明の実施例３の横収差図の一部である。

【図２１】本発明の実施例３の横収差図の別の部分であ
る。

【図２２】本発明の実施例３の横収差図の残りの部分で
ある。

【図２３】本発明の実施例４の横収差図の一部である。

【図２４】本発明の実施例４の横収差図の別の部分であ
る。

【図２５】本発明の実施例４の横収差図の残りの部分で
ある。

【図２６】本発明の実施例５の横収差図の一部である。

【図２７】本発明の実施例５の横収差図の別の部分であ
る。

【図２８】本発明の実施例５の横収差図の残りの部分で
ある。

【図２９】本発明の実施例６の横収差図の一部である。

【図３０】本発明の実施例６の横収差図の別の部分であ
る。

【図３１】本発明の実施例６の横収差図の残りの部分で
ある。

【図３２】本発明の実施例７の横収差図の一部である。

【図３３】本発明の実施例７の横収差図の別の部分であ
る。

【図３４】本発明の実施例７の横収差図の残りの部分で
ある。

【図３５】本発明の実施例８の横収差図の一部である。

【図３６】本発明の実施例８の横収差図の別の部分であ
る。

【図３７】本発明の実施例８の横収差図の残りの部分で
ある。

【図３８】本発明の実施例９の横収差図の一部である。

【図３９】本発明の実施例９の横収差図の別の部分であ
る。

【図４０】本発明の実施例９の横収差図の残りの部分で
ある。

【図４１】本発明の実施例１０の横収差図の一部であ
る。

【図４２】本発明の実施例１０の横収差図の別の部分で
ある。

【図４３】本発明の実施例１０の横収差図の残りの部分
である。

【図４４】本発明の実施例１１の横収差図の一部であ
る。

【図４５】本発明の実施例１１の横収差図の別の部分で
ある。

【図４６】本発明の実施例１１の横収差図の残りの部分
である。

【図４７】本発明の実施例１２の横収差図の一部であ
る。

【図４８】本発明の実施例１２の横収差図の別の部分で
ある。

【図４９】本発明の実施例１２の横収差図の残りの部分
である。

【図５０】本発明の実施例１３の横収差図の一部であ
る。

【図５１】本発明の実施例１３の横収差図の別の部分で
ある。

【図５２】本発明の実施例１３の横収差図の残りの部分
である。

【図５３】本発明の画像表示装置を説明するための観察
者の上方から見た図である。

【図５４】本発明の画像表示装置の光学系を説明するた
めの図である。

【図５５】本発明の画像表示装置において偏心光学素子
の作用を説明するための図である。

【図５６】観察者右眼に本発明の第２発明の画像表示装
置を装着した状態を観察者の上方より観察した図であ
る。

【図５７】本発明による頭部装着式画像表示装置の断面
図と斜視図である。

【図５８】従来の１つの画像表示装置の光学系を示す図
である。

【図５９】従来の１つの画像表示装置の光学系を示す図
である。

【図６０】従来の１つの画像表示装置の光学系を示す図
である。

【図６１】従来の１つの画像表示装置の光学系を示す図
である。

【図６２】従来の１つの画像表示装置の光学系を示す図
である。

【図６３】従来の１つの画像表示装置の光学系を示す図
である。

【符号の説明】

１…観察者瞳位置１’…透過側の射出瞳２…観察者視軸３…接眼光学系４…偏心光学素子４ａ…偏心光学素子の接眼光学系側の面（第１面）４ｂ…偏心光学素子の観察者側の面（第２面）５、５ａ、５ｂ…リレー光学系６、６ａ、６ｂ…画像表示素子８…観察者の眼球１２…観察者の鼻１３…観察者の耳２０…頭部装着式画像表示装置（ＨＭＤ）２１…ヘッドバンド２５…液晶シャッター２６…半透過ミラー（ハーフミラー）３０…接眼光学系によって形成される像面Ｊ…上側光線Ｓ…下側光線Ｋ…結像点Ｇ…瞳共役位置ＪＧ…画像表示素子の近傍ＳＧ…リレー光学系よりも接眼光学系側

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を表示する画像表示素子と、前記画
像の実像を空中に投影するリレー光学系と、前記実像を
観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置に
おいて、前記リレー光学系と前記接眼光学系の間に、少なくとも
１つの反射面を有し、かつ、観察者視軸に対して傾い
た、又は、偏心した少なくとも２面で構成された偏心光
学素子を具備し、前記接眼光学系は凹面で構成された反射鏡であり、前記
観察者視軸に対して傾いて、又は、偏心していることを
特徴とする画像表示装置。
【請求項２】画像を表示する画像表示素子と、前記画
像の実像を空中に投影するリレー光学系と、前記実像を
観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置に
おいて、前記リレー光学系と前記接眼光学系の間に、少なくとも
１つの反射面を有し、かつ、観察者視軸に対して傾い
た、又は、偏心した少なくとも２面で構成された偏心光
学素子を具備し、前記接眼光学系は、少なくとも２面を有し、観察者側か
ら第１面、第２面とした場合、第１面は透過面であり、
第２面は観察者に対して凹面を向けた反射面又は半透過
面であり、前記観察者視軸に対して傾いて、又は、偏心
していることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】画像を表示する画像表示素子と、前記画
像の実像を空中に投影するリレー光学系と、前記実像を
観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置に
おいて、前記リレー光学系と前記接眼光学系の間に、少なくとも
１つの半透過面を有し、かつ、観察者視軸に対して傾い
た、又は、偏心した少なくとも２面で構成された偏心光
学素子を具備し、前記偏心光学素子の前記少なくとも半透過面に対して、
反射側と透過側それぞれに第１リレー光学系及び第２リ
レー光学系を具備し、前記第１リレー光学系及び前記第２リレー光学系の物体
面近傍にそれぞれ第１画像表示素子及び第２画像表示素
子を具備することを特徴とする画像表示装置。