JPH11142783A - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JPH11142783A
JPH11142783A JP9310492A JP31049297A JPH11142783A JP H11142783 A JPH11142783 A JP H11142783A JP 9310492 A JP9310492 A JP 9310492A JP 31049297 A JP31049297 A JP 31049297A JP H11142783 A JPH11142783 A JP H11142783A
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 変形プリズムを接眼光学系とする画像表示装
置の反射面、透過面の有効領域以外の領域での反射、透
過による不要光を低減させてフレアー光、ゴースト光の
ない解像感の良い画像表示装置。 【解決手段】 接眼光学系と用いるプリズム部材１０
が、光束をプリズム内部に入射させる作用を持った第１
面１と、光束をプリズム内部で反射させる作用を持った
第２面２と、光束をプリズム内部から射出させる作用を
持った第３面３とを含み、第２面２の有効反射領域（虚
像を形成する有効光束を反射する領域）以外の非有効反
射領域の一部に、フレアー若しくはゴーストの発生を防
止する作用を有する反射防止部材である黒コーティング
１２を設ける。

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が可能
な頭部又は顔面装着型画像表示装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来公知な画像表示装置として、本出願
人の特開平８−３１３８２９号のものがある。この画像
表示装置は、画像表示素子の表示画像を接眼光学系であ
る３面で構成された変形プリズムによって観察者の眼球
に投影するものである。この変形プリズムは、観察者視
軸に対してそれぞれの面が偏心している３面で形成され
た空間を屈折率が約１．５の光学的に透明な媒質によっ
て満たされており、画像表示素子から発する光の入射面
を第１面、観察者眼球とは反対側の面である反射面を第
２面、観察者眼球に近接した面を第３面とすると、画像
表示素子から射出した光線の経路は、変形プリズムの第
１面から屈折して入射し、第３面で第２面側へ内部反射
し、第２面で第３面側へ内部反射して第３面から屈折し
て射出して、観察者眼球に到達するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような偏心した
面によって構成された変形プリズムは、プリズム内部に
おける反射において臨界角を越えない場合、アルミニウ
ム等の反射率の高い金属コーティングを施す必要があ
る。また、有効領域以外の領域も存在し、その部分では
透過のみならず内部反射等の現象が発生する。したがっ
て、画像表示素子から射出した光線、あるいは外部から
入射した光線は、上記の正規の表示光の経路だけでな
く、他の光線経路によって観察者の眼球に到達する光も
存在し、さらに、有効領域以外の部分における透過、反
射によって観察者の眼球に到達する光も存在する。これ
らの光は、観察者にとって不要な光であり、ゴーストあ
るいはフレアーとなって認識され、解像感、ＭＴＦを低
下させるため、観察画像に悪影響を与えることになる。
【０００４】そこで、本出願人の特開平９−６５２４５
号においては、このような画像表示装置において、画像
表示素子からの光が正規の表示光の経路以外の光路をた
どって観察者の瞳に入射してゴースト光となり、表示領
域外にゴースト像等を形成すること、及び、外界の外光
が変形プリズムの何れかの面で反射されて観察者の瞳に
入射してフレアー光、ゴースト光となり、画像表示を劣
化させることを防止するために、接眼光学系と観察者の
眼球との間に遮光部材を設けることを提案している。
【０００５】しかしながら、この場合でも、上記のよう
な変形プリズムの第２面の有効領域以外の反射領域から
反射されてフレアー、ゴーストとなる不要光、及び、画
像表示素子に面した第１面の有効領域以外の透過領域か
ら外光が入射してフレアー、ゴーストとなる不要光を必
ずしも十分には除去できなかった。
【０００６】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、反射面を含み偏
心した３面以上の面からなる変形プリズムを接眼光学系
とする画像表示装置において、反射面、透過面の有効領
域以外の領域での反射、透過による不要光を低減させて
フレアー光、ゴースト光のない解像感の良い画像表示装
置を提供することである。
【０００７】
【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、画像表示素子と、前記画像表示素
子により形成された画像を虚像として観察できるように
導く接眼光学系とを有する画像表示装置において、前記
接眼光学系が、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞
１）媒質によって形成されたプリズム部材を有し、前記
プリズム部材が、光束をプリズム内部に入射させる作用
を持った第１面と、光束をプリズム内部で反射させる作
用を持った第２面と、光束をプリズム内部から射出させ
る作用を持った第３面とを含み、少なくとも前記第２面
の有効反射領域（前記虚像を形成する有効光束を反射す
る領域）以外の非有効反射領域の一部に、フレアー若し
くはゴーストの発生を防止する作用を有する反射防止部
材を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】本発明のもう１つの画像表示装置は、画像
表示素子と、前記画像表示素子により形成された画像を
虚像として観察できるように導く接眼光学系とを有する
画像表示装置において、前記接眼光学系が、屈折率
（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質によって形成さ
れたプリズム部材を有し、前記プリズム部材が、光束を
プリズム内部に入射させる作用を持った第１面と、光束
をプリズム内部で反射させる作用を持った第２面と、光
束をプリズム内部から射出させる作用を持った第３面と
を含み、少なくとも前記第１面の有効透過領域（前記虚
像を形成する有効光束を透過させる領域）以外の非有効
透過領域の一部に、フレアー若しくはゴーストの発生を
防止する作用を有する遮光部材を設けたことを特徴とす
るものである。
【０００９】本発明のさらにもう１つの画像表示装置
は、画像表示素子と、前記画像表示素子により形成され
た画像を虚像として観察できるように導く接眼光学系と
を有する画像表示装置において、前記接眼光学系が、屈
折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質によって形
成されたプリズム部材を有し、前記プリズム部材が、光
束をプリズム内部に入射させる作用を持った第１面と、
光束をプリズム内部で反射させる作用を持った第２面
と、光束を内部反射させる作用とプリズム内部から射出
させる作用とを持った第３面と、前記第１面と前記第３
面との間の光路上に配置され、プリズム内部の光束を反
射する作用を持った第４面とを含み、少なくとも前記第
３面の有効反射領域（前記虚像を形成する有効光束を反
射する領域）及び有効透過領域（前記虚像を形成する有
効光束を透過させる領域）以外の非有効領域の一部に、
フレアー若しくはゴーストの発生を防止する作用を有す
る反射防止部材を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】本発明においては、画像表示装置の接眼光
学系として用いられるプリズム部材の反射面又は透過面
の有効反射領域又は有効透過領域の外の非有効領域にフ
レアー若しくはゴーストの発生を防止する作用を有する
反射防止部材あるいは遮光部材を設けてあるので、これ
らの非有効領域での反射、透過による不要光を低減させ
ることができ、フレアー光、ゴースト光のない解像感の
良い画像表示装置を提供することができる。
【００１１】
【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説明する。図１（ａ）に本出願
人の特開平８−３１３８２９号による画像表示装置の光
学系の光路図を示す。この画像表示装置においては、３
つの光学面１〜３からなる変形プリズム１０を接眼光学
系として用いており、変形プリズム１０は、観察者視軸
８に対してそれぞれの面が偏心している３面１〜３で形
成された空間を屈折率が１より大きい光学的に透明な媒
質によって満たされており、画像表示素子９から発する
光の入射面を第１面１、観察者眼球Ｅとは反対側の面で
ある反射面を第２面２、観察者眼球Ｅに近接した面を第
３面３とすると、画像表示素子９から射出した光線の経
路は、変形プリズム１０の第１面１から屈折して入射
し、第３面３で第２面２側へ内部反射し、第２面２で第
３面３側へ内部反射して第３面３から屈折して射出し
て、観察者眼球Ｅの瞳７に到達するものである。そし
て、変形プリズム１０の反射面である第２面２には反射
コーティング１１が施され、裏面鏡となっている。
【００１２】このような画像表示装置において、図１
（ａ）に示した正規の表示光の経路以外に、図１（ｂ）
に示したような経路が存在する。すなわち、画像表示素
子９から比較的大きな角度で射出した光は第１面１に入
射し、第２面２の第１面１寄りの有効反射領域外の領域
に達し、ここで反射されて第３面３に大きな入射角で入
射し全反射されて、再び第２面２の今度は第１面１とは
反対側の有効反射領域外の領域に達して反射され、第１
面１を透過して観察者眼球Ｅの瞳７に到達してゴースト
光となる。
【００１３】そこで、本発明においては、図１（ｃ）に
示すように、第２面２の第１面１寄りの有効反射領域外
の領域に反射コーティング１１を施す代わりに、あるい
は、その領域の反射コーティング１１を除去してその代
わりに、黒コーティング１２を施してこの不要光をその
領域で吸収させるようにする。その代わりに、図２
（ｂ）に示すように、第２面２の第１面１とは反対側の
有効反射領域外の領域に、同様に黒コーティング１２を
施してもよい。あるいは、図１（ｃ）の領域の黒コーテ
ィング１２と図２（ｂ）の領域の黒コーティング１２と
を併用するようにしてもよい。なお、図２（ａ）は図１
（ｂ）と同様の図である。
【００１４】ここで用いる黒コーティング１２として
は、反射率よりも吸収率の大きな黒色塗料を用いる。そ
して、その黒色塗料の屈折率は変形プリズム１０の屈折
率と略等しいものが望ましい。
【００１５】なお、このような黒コーティング１２によ
る吸収の代わりに、第２面２の第１面１寄りの有効反射
領域外の領域、あるいは、第２面２の第１面１とは反対
側の有効反射領域外の領域の何れか一方あるいは双方
を、図３に示すように、第２面２のその有効反射領域外
の領域の面を粗面１３とすることにより、入射する不要
光を散乱させてフレアー光又はゴースト光の光量を低下
させるようにしても有効である（図３の場合は、第２面
２の第１面１とは反対側の有効反射領域外の領域のみを
粗面１３としている。）。この粗面１３に上記のような
黒色塗料を塗ればより高い効果が得られる。なお、散乱
面として粗面１３の代わりに微細な波状面としてもよ
い。また、黒コーティング１２あるいは粗面１３の代わ
りに、屈析率が１よりも大きい媒質をコーティングした
反射防止コーティングを用いることもできる。
【００１６】なお、黒コーティング１２、粗面１３、あ
るいは、屈析率が１よりも大きい媒質をコーティングし
た反射防止コーティングを用いる代わりに、第２面２の
非有効反射領域部分を図４（ａ）に示すように、非連続
にしてその部分での反射光を図４（ａ）のように底面Ｔ
でトラップし、ゴーストの発生を防止することが可能で
ある。
【００１７】さらに、第２面２の非有効反射領域部分を
図４（ｂ）に示すように、有効反射領域の傾きとは異な
る傾きにして、図４（ｂ）に示すように、第２面２に入
射するゴースト光Ｒ１をカットする。また、カットされ
ないゴースト光は非有効反射領域において反射されない
面の傾き角度にする。その場合、有効反射領域において
反射し、眼球Ｅ側に進行する光Ｒ２があるが、第２面２
における反射点が図の下側になるため、観察者眼球Ｅほ
りも下側に到達することになり、観察者にはゴースト像
を見ることはない。したがって、ゴーストを防止するこ
とが可能である。
【００１８】なお、画像表示装置の接眼光学系として用
いる変形プリズム１０としては、図１（ａ）に示すよう
な形状のものに限らず、後記する図５、図８〜図１５の
ような変形プリズム１０の場合にも、図１〜図３と同様
に、有効反射領域外の領域に黒コーティング１２、粗面
１３あるいは反射防止コーティングを施すことが望まし
い。
【００１９】その他に、図５（ａ）に示したような変形
プリズム１０を画像表示装置の接眼光学系として用いる
場合にもこのような黒コーティング１２、粗面１３ある
いは反射防止コーティングは有効である。図５（ａ）の
場合は、変形プリズム１０は、観察者視軸８に対してそ
れぞれの面が偏心している４つの面１〜４で形成された
空間を屈折率が１より大きい光学的に透明な媒質によっ
て満たされており、画像表示素子９から発する光の入射
面を第１面１、観察者眼球Ｅとは反対側の面である反射
面を第２面２、観察者眼球Ｅに近接した面を第３面３、
第１面１と第２面２の間に位置し第３面３に面する反射
面を第４面４とすると、画像表示素子９から射出した光
線の経路は、変形プリズム１０の第１面１から屈折して
入射し、第４面４で第３面３側へ内部反射し、第３面３
から第２面２側へ内部反射し、第２面２で第３面３側へ
内部反射して第３面３から屈折して射出して、観察者眼
球Ｅの瞳７に到達するものである。第３面３は全反射面
となっている。
【００２０】このような画像表示装置において、図５
（ａ）に示した正規の表示光の経路以外に、図５（ｂ）
に示したような経路が存在する。すなわち、画像表示素
子９から比較的大きな画角で射出した光は第１面１に入
射し、透過光は第４面４で反射されて第１面１側に戻り
その面に大きな入射角で入射して全反射され、その後第
３面３の第１面１寄りの有効反射領域外の領域に達して
反射され、再び第４面４に入射し、再度第３面３に大き
な入射角で入射して全反射され、今度は第２面２に達し
て反射され、第１面１を透過して観察者眼球Ｅの瞳７に
到達してゴースト光となる。
【００２１】そこで、本発明により、図５（ｃ）に示す
ように、第３面３の第１面１寄りの有効反射領域外の領
域に前記のような黒コーティング１２を施して全反射を
行わせずにこの不要光をその領域で吸収させるようにす
ることができる。もちろん、この場合もその他の有効反
射領域外の領域、又はその他の面の有効反射領域外の領
域に黒コーティング１２を施してもよいし、その代わり
に前記のような粗面１３を設けてもよい。また、反射防
止コーティングを用いてもよい。
【００２２】さて、以上は変形プリズム１０の反射面の
有効反射領域外の領域に黒コーティング１２、粗面１３
あるいは反射防止コーティング等の反射防止部材を設け
る実施例であったが、画像表示素子９から発する光の入
射面である第１面１の正規の表示光が通過する有効透過
領域外の領域に遮光部材を設けることにより不要光を遮
断してフレアー光、ゴースト光をなくすことが有効であ
る。
【００２３】図６はその１実施例を説明するため図であ
り、図６（ａ）に図１で説明した変形プリズム１０の斜
視図を示す。変形プリズム１０の第１面１には画像表示
素子９が近接して面している。第１面１への有効透過領
域１’は画像表示素子９の表示画面の輪郭形状と略一致
する矩形をしており、その外側の領域へ入射する光はフ
レアーあるいはゴーストの原因となる。そこで、本発明
により、第１面１の有効透過領域１’の外側に遮光部材
として黒コーティング１４を施すことが有効となる。こ
こで用いる黒コーティング１４としては、透過率よりも
吸収率の大きな黒色塗料を用いることが望ましい。
【００２４】図７は図６の変形を示すもので、図７
（ａ）に示すように、画像表示素子９の表示画面の輪郭
形状と略一致する矩形形状の透明板１５を用意し、その
外周に黒コーティング１４を施し、それを図７（ｂ）に
示すように第１面１に貼り付け、この透明板１５を介し
て画像表示素子９からの表示光を変形プリズム１０の第
１面１に入射させるようにしても、画像表示素子９が発
する不要光を遮断することもできる。
【００２５】また、透明板１５の外周に黒コーティング
１４を設けなくとも、図７（ｃ）に示すように、透明板
１５を貼り付けた第１面１の外側に黒コーティング１４
を施すようにしても、不要外光を遮断することもでき
る。
【００２６】さらに、図７（ｄ）のように、図７（ｂ）
と（ｃ）の両方の黒コーティング１４を施すようにする
とより有効に不要光を遮断することができる。
【００２７】以上の図１〜図７に説明した反射防止部
材、遮光部材は図１、図５の変形プリズム１０に限ら
ず、例えば次のような変形プリズム１０の場合にも適用
できる。
【００２８】図８の画像表示装置の接眼光学系として用
いる変形プリズム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を経て変形プリズム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
経て変形プリズム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。
【００２９】図９の画像表示装置の接眼光学系として用
いる変形プリズム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を経て変形プリズム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を経て変形プリズム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。
【００３０】図１０の画像表示装置の接眼光学系として
用いる変形プリズム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を経て変形プリズム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を経て変形プリズム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。
【００３１】図１１の画像表示装置の接眼光学系として
用いる変形プリズム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を経て変形プリズム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を経て変形プリズム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。
【００３２】図１２の画像表示装置の接眼光学系として
用いる変形プリズム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を経て変形プリズム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を経て変形プリズム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。
【００３３】図１３の画像表示装置の接眼光学系として
用いる変形プリズム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
て変形プリズム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
変形プリズム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。
【００３４】図１４の画像表示装置の接眼光学系として
用いる変形プリズム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
て変形プリズム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を経て変形
プリズム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。
【００３５】図１５の画像表示装置の接眼光学系として
用いる変形プリズム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
て変形プリズム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を経て変形
プリズム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。
【００３６】ところで、図１〜図１５に示した変形プリ
ズム１０は、画像表示素子９からの表示光が入射する第
１面１と変形プリズム１０から射出して瞳７に入射させ
る第３面３が別々の面からなるものであったが、第１面
１と第３面３を同じ面にすることも可能である。その１
例を図１６（ａ）に示す。この例の場合、画像表示装置
の接眼光学系として用いる変形プリズム１０は、２つの
光学面１、２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入射面射出面兼用の第１面１
（３）を経て変形プリズム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でもある第１
面１（第３面３）を経て変形プリズム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。
【００３７】この例の逆追跡の数値データを数値例１と
して後記するが、この例の場合には、変形プリズム１０
を実際の形にするため上面２０等を設けて形状を整えな
ければならない。その場合に、ゴースト光の光路を示し
たのが図１６（ｂ）である。この場合は、上面２０は平
面としており、かつ、反射面２の非有効反射領域の中上
端部２’に注目している。この例の場合のゴースト光の
光路を逆追跡した数値データを後記のゴースト光追跡数
値例１として示す。そのデータ中、面番号４が上面２０
を示す。
【００３８】図１６（ｂ）において、画像表示素子９か
ら比較的大きな角度で射出した非有効光２１は、入射面
射出面兼用の第１面１を経て変形プリズム１０に入射し
た後、上面２０で全反射し、反射面２の非有効反射領域
の上端部２’で反射し、入射面射出面兼用の第１面１
（３）を介して観察者眼球Ｅの瞳７にゴースト光として
入射してしまう。
【００３９】このように、具体的に変形プリズム１０を
設計したとき、入射面射出面兼用の第１面１では有効光
の通過する領域（図１６（ａ））とゴースト光２１の通
過する領域（図１６（ｂ））とが重なっているため、こ
の部分にフレアー光やゴースト光の発生を防止する部材
を設けることはできない。そこで、非有効領域である上
面２０や上端部２’での反射を抑えることが最もフレア
ー光、ゴースト光防止の効果的である。そこで、上面２
０や上端部２’に、反射防止部材として前記のように光
吸収用の黒色塗料を塗る等して、瞳７に入射する光２１
を途中でなくすことが必要であることが分かる。
【００４０】図１７は図１に対応する実施例の画像表示
装置の光学系の表示光光路図（ａ）とゴースト光光路図
（ｂ）であり、この例の逆追跡数値データを数値例２と
して、また、ゴースト光の逆追跡数値データをゴースト
光追跡数値例２として後記する。この実施例の場合は、
画像表示装置の接眼光学系として用いる変形プリズム１
０は、観察者視軸８に対してそれぞれの面が偏心してい
る３つの光学面１〜３からなり、この３面１〜３で形成
された空間を屈折率が１より大きい光学的に透明な媒質
によって満たされいる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第１面１を経て変形プリズ
ム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
た透過面でもある第３面３で第２面２側へ内部反射し、
反射面の第２面２で第３面３側へ内部反射し、今度は第
３面３を経て変形プリズム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。
【００４１】この例のゴースト光の光路を示したのが図
１７（ｂ）である。この場合は、画像表示素子９から比
較的大きな角度で射出した非有効光２１は、入射面の第
１面１を経て変形プリズム１０に入射した後、第２面２
の上端部２’で全反射し、第３面３の下端近傍で全反射
し、その反射光は第２面２の下端近傍で反射され、第１
面１を介して観察者眼球Ｅの瞳７にゴースト光として入
射してしまう。そこで、第２面２の上端部２’に、反射
防止部材として前記のように光吸収用の黒色塗料を塗る
等して、瞳７に入射する光２１を途中でなくすことが必
要であることが分かる。
【００４２】図１８は図５に対応する実施例の画像表示
装置の光学系の表示光光路図（ａ）とゴースト光光路図
（ｂ）であり、この例の逆追跡数値データを数値例３と
して、また、ゴースト光の逆追跡数値データをゴースト
光追跡数値例３として後記する。この実施例の場合、変
形プリズム１０は、観察者視軸８に対してそれぞれの面
が偏心している４つの面１〜４で形成された空間を屈折
率が１より大きい光学的に透明な媒質によって満たされ
ており、画像表示素子９からの表示光は、画像表示素子
９に対向して配置された第１面１を経て変形プリズム１
０に入射し、第３面と対向した反射面の第４面４で第３
面３側へ内部反射し、その反射光は透過面でもある第３
面３で第２面２側へ内部反射し、今度は反射面の第２面
２で第３面３側へ内部反射し、第３面３を経て変形プリ
ズム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。
【００４３】この例のゴースト光の光路を示したのが図
１８（ｂ）である。この場合は、画像表示素子９から比
較的大きな角度で射出した非有効光２１は、入射面の第
１面１を経て変形プリズム１０に入射した後、第４面４
の上端部４’で全反射し、第３面３の上端部３’で全反
射し、第４面４の下端近傍で全反射し、その反射光は第
３面３の下端近傍で全反射し、第２面２の下端近傍で反
射し、第１面１を介して観察者眼球Ｅの瞳７にゴースト
光として入射してしまう。そこで、第４面４の上端部
４’、第３面３の上端部３’に、反射防止部材として前
記のように光吸収用の黒色塗料を塗る等して、瞳７に入
射する光２１を途中でなくすことが必要であることが分
かる。
【００４４】以下に、上記の数値例１〜３とそれらのゴ
ースト光追跡数値例１〜３の逆追跡数値データについて
説明する。後述する各数値例の構成パラメータ、ゴース
ト光追跡数値例においては、図１６（ａ）に示すよう
に、逆光線追跡で、変形プリズム１０の射出瞳（観察者
瞳と一致）７の中心を光学系の原点として、光軸（観察
者視軸と一致）８を射出瞳７の中心（原点）を通る軸上
主光線で定義し、射出瞳７から光軸８に沿って進む方向
をＺ軸方向、このＺ軸に直交し射出瞳７中心を通り、光
線が変形プリズム１０によって折り曲げられる面内の方
向をＹ軸方向、Ｙ軸、Ｚ軸に直交し、射出瞳７中心を通
る方向をＸ軸方向とし、射出瞳７から変形プリズム１０
に向かう方向をＺ軸の正方向、光軸８から画像表示素子
９の側をＹ軸の正方向、そしてこれらＹ軸、Ｚ軸と右手
系を構成する方向をＸ軸の正方向とする。なお、光線追
跡は変形プリズム１０の射出瞳７側の物体側から変形プ
リズム１０に入射する方向としている。
【００４５】そして、偏心が与えられている面について
は、その面の面頂位置の変形プリズム１０の原点である
射出瞳７の中心からのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の
偏心量と、その面の中心軸（自由曲面、回転対称非球面
については、それぞれ以下の（ｃ）式、（ｆ）式のＺ
軸）のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする傾き角
（それぞれα、β、γ（°））とが与えられている。な
お、その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対
しての反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対しての
時計回りを意味する。その他、球面の曲率半径、面間
隔、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられ
ている。
【００４６】なお、回転非対称面である自由曲面の形状
は以下の式により定義する。その定義式のＺ軸が回転非
対称面の軸となる。 Ｚ＝Σn Σm ＣnmＸn Ｙn-m ただし、Σn はΣのｎが０〜ｋ、Σm はΣのｍが０〜ｎ
を表す。
【００４７】また、面対称自由曲面（対称面を１つのみ
有する自由曲面）を、この自由曲面を表す式により定義
する場合は、その対称面により生ずる対称性をＸ方向に
求める場合は、Ｘの奇数次項を０に（例えばＸ奇数次項
の係数を０にする）、その対称面により生ずる対称性を
Ｙ方向に求める場合は、Ｙの奇数次項を０に（例えばＹ
奇数次項の係数を０にする）すればよい。
【００４８】ここで、例としてｋ＝７（７次項）で、Ｘ
方向に対称な面対称自由曲面を上記定義式を展開した形
で表すと、以下の式となる。
【００４９】 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 Ｙ＋Ｃ4 Ｘ ＋Ｃ5 Ｙ2 ＋Ｃ6 ＹＸ＋Ｃ7 Ｘ2 ＋Ｃ8 Ｙ3 ＋Ｃ9 Ｙ2 Ｘ＋Ｃ10ＹＸ2 ＋Ｃ11Ｘ3 ＋Ｃ12Ｙ4 ＋Ｃ13Ｙ3 Ｘ＋Ｃ14Ｙ2 Ｘ2 ＋Ｃ15ＹＸ3 ＋Ｃ16Ｘ4 ＋Ｃ17Ｙ5 ＋Ｃ18Ｙ4 Ｘ＋Ｃ19Ｙ3 Ｘ2 ＋Ｃ20Ｙ2 Ｘ3 ＋Ｃ21ＹＸ4 ＋Ｃ22Ｘ5 ＋Ｃ23Ｙ6 ＋Ｃ24Ｙ5 Ｘ＋Ｃ25Ｙ4 Ｘ2 ＋Ｃ26Ｙ3 Ｘ3 ＋Ｃ27Ｙ2 Ｘ4 ＋Ｃ28ＹＸ5 ＋Ｃ29Ｘ6 ＋Ｃ30Ｙ7 ＋Ｃ31Ｙ6 Ｘ＋Ｃ32Ｙ5 Ｘ2 ＋Ｃ33Ｙ4 Ｘ3 ＋Ｃ34Ｙ3 Ｘ4 ＋Ｃ35Ｙ2 Ｘ5 ＋Ｃ36ＹＸ6 ＋Ｃ37Ｘ7 ・・・（ａ） そして、Ｘ奇数次項の係数Ｃ4 ，Ｃ6 ，Ｃ9 ・・・を０
とする（後記の数値実施例）。なお、後記する構成のパ
ラメータ中において、記載のない非球面に関する係数は
０である。
【００５０】また、面対称自由曲面の他の定義式とし
て、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式がある。この面の形状は以下
の式（ｂ）により定義する。その定義式のＺ軸がＺｅｒ
ｎｉｋｅ多項式の軸となる。 Ｘ＝Ｒ×cos(A) Ｙ＝Ｒ×sin(A) Ｚ＝Ｄ2 ＋Ｄ3 Ｒcos(A)＋Ｄ4 Ｒsin(A) ＋Ｄ5 Ｒ2 cos(2A)＋Ｄ6 （Ｒ2 −１）＋Ｄ7 Ｒ2 sin(2A) ＋Ｄ8 Ｒ3 cos(3A) ＋Ｄ9 （３Ｒ3 −２Ｒ）cos(A) ＋Ｄ10（３Ｒ3 −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ11Ｒ3 sin(3A) ＋Ｄ12Ｒ4cos(4A)＋Ｄ13（４Ｒ4 −３Ｒ2 ）cos(2A) ＋Ｄ14（６Ｒ4 −６Ｒ2 ＋１）＋Ｄ15（４Ｒ4 −３Ｒ2 ）sin(2A) ＋Ｄ16Ｒ4 sin(4A) ＋Ｄ17Ｒ5 cos(5A) ＋Ｄ18（５Ｒ5 −４Ｒ3 ）cos(3A) ＋Ｄ19（１０Ｒ5 −１２Ｒ3 ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ20（１０Ｒ5 −１２Ｒ3 ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ21（５Ｒ5 −４Ｒ3 ）sin(3A) ＋Ｄ22Ｒ5 sin(5A) ＋Ｄ23Ｒ6cos(6A)＋Ｄ24（６Ｒ6 −５Ｒ4 ）cos(4A) ＋Ｄ25（１５Ｒ6 −２０Ｒ4 ＋６Ｒ2 ）cos(2A) ＋Ｄ26（２０Ｒ6 −３０Ｒ4 ＋１２Ｒ2 −１） ＋Ｄ27（１５Ｒ6 −２０Ｒ4 ＋６Ｒ2 ）sin(2A) ＋Ｄ28（６Ｒ6 −５Ｒ4 ）sin(4A) ＋Ｄ29Ｒ6sin(6A)・・・・・ ・・・（ｂ） なお、上記においてＸ方向に対称な面として表した。た
だし、Ｄm （ｍは２以上の整数）は係数である。
【００５１】本発明において使用可能なその他の面の表
現例として、上記定義式（Ｚ＝ΣnΣm ＣnmＸ
n Ｙn-m ）を、（ａ）式と同様、Ｘ方向に対称な面で、
ｋ＝７とした面を表す場合、以下の（ｃ）式のように展
開することもできる。
【００５２】 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 Ｙ＋Ｃ4 ｜Ｘ｜ ＋Ｃ5 Ｙ2 ＋Ｃ6 Ｙ｜Ｘ｜＋Ｃ7 Ｘ2 ＋Ｃ8 Ｙ3 ＋Ｃ9 Ｙ2 ｜Ｘ｜＋Ｃ10ＹＸ2 ＋Ｃ11｜Ｘ3 ｜ ＋Ｃ12Ｙ4 ＋Ｃ13Ｙ3 ｜Ｘ｜＋Ｃ14Ｙ2 Ｘ2 ＋Ｃ15Ｙ｜Ｘ3 ｜＋Ｃ16Ｘ4 ＋Ｃ17Ｙ5 ＋Ｃ18Ｙ4 ｜Ｘ｜＋Ｃ19Ｙ3 Ｘ2 ＋Ｃ20Ｙ2 ｜Ｘ3 ｜ ＋Ｃ21ＹＸ4 ＋Ｃ22｜Ｘ5 ｜ ＋Ｃ23Ｙ6 ＋Ｃ24Ｙ5 ｜Ｘ｜＋Ｃ25Ｙ4 Ｘ2 ＋Ｃ26Ｙ3 ｜Ｘ3 ｜ ＋Ｃ27Ｙ2 Ｘ4 ＋Ｃ28Ｙ｜Ｘ5 ｜＋Ｃ29Ｘ6 ＋Ｃ30Ｙ7 ＋Ｃ31Ｙ6 ｜Ｘ｜＋Ｃ32Ｙ5 Ｘ2 ＋Ｃ33Ｙ4 ｜Ｘ3 ｜ ＋Ｃ34Ｙ3 Ｘ4 ＋Ｃ35Ｙ2 ｜Ｘ5 ｜＋Ｃ36ＹＸ6 ＋Ｃ37｜Ｘ7 ｜ ・・・（ｃ） なお、後記する構成パラメータにおいて、データの記載
されていない非球面に関する項は０である。屈折率につ
いてはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表
記してある。長さの単位はｍｍである。
【００５３】以下の数値例１〜３において、図１６の数
値例１の場合は、第１面１、第２面２、図１７の数値例
２の場合は、第１面１〜第３面３、図１８の数値例３の
場合は、第１面１〜第４面４が全て偏心した前記の
（ａ）式で定義される自由曲面からなる。
【００５４】以下に、上記数値例１〜３の構成パラメー
タとそれらゴースト光追跡数値例１〜３を示す。なお、
ゴースト光追跡数値例１において、面番号４は上面２
０、面番号５は第１面１であり、ゴースト光追跡数値例
２において、面番号５は第２面２、面番号６は第１面１
であり、ゴースト光追跡数値例３において、面番号６は
第３面３、面番号７は第４面４、面番号８は第１面１で
ある。また、ゴースト光追跡数値例２において、瞳の位
置が相対的に数値例２より＋Ｚ方向へ移動しているの
は、コースト光線追跡を行いやすくするためであり、図
１７（ｂ）に追跡結果を示すように、本来の瞳７の位置
にゴースト光が入射している。
【００５５】 数値例１ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 1 ∞（瞳） 2 自由曲面 偏心(1) 1.5254 56.2 3 自由曲面 偏心(2) 1.5254 56.2 4 自由曲面 偏心(1) 像 面 ∞ 偏心(3) 自由曲面 Ｃ5 1.1128×10-2 Ｃ7 1.3993×10-2 Ｃ8 9.6645×10-4 Ｃ10 1.2235×10-3 Ｃ12 -6.8248×10-5 Ｃ14 -3.2220×10-5 Ｃ16 1.0344×10-5 Ｃ17 1.5998×10-6 Ｃ19 1.3888×10-6 Ｃ21 -7.4398×10-7 自由曲面 Ｃ5 -1.0561×10-1 Ｃ7 2.8750×10-2 Ｃ8 -3.0206×10-3 Ｃ10 2.6710×10-3 Ｃ12 -1.7050×10-5 Ｃ14 2.0491×10-5 Ｃ16 2.7370×10-5 Ｃ17 8.3324×10-7 Ｃ19 -9.2625×10-7 Ｃ21 2.3689×10-7 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -2.53 Ｚ 25.37 α -7.36 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 26.27 Ｚ 52.42 α 31.89 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 20.45 Ｚ 28.97 α -45.00 β 0.00 γ 0.00 。
【００５６】 ゴースト光追跡数値例１ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 1 ∞（瞳） 2 自由曲面 偏心(1) 1.5254 56.2 3 自由曲面 偏心(2) 1.5254 56.2 4 ∞ 偏心(3) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(1) 像 面 ∞ 偏心(4) 自由曲面 Ｃ5 1.1128×10-2 Ｃ7 1.3993×10-2 Ｃ8 9.6645×10-4 Ｃ10 1.2235×10-3 Ｃ12 -6.8248×10-5 Ｃ14 -3.2220×10-5 Ｃ16 1.0344×10-5 Ｃ17 1.5998×10-6 Ｃ19 1.3888×10-6 Ｃ21 -7.4398×10-7 自由曲面 Ｃ5 -1.0561×10-1 Ｃ7 2.8750×10-2 Ｃ8 -3.0206×10-3 Ｃ10 2.6710×10-3 Ｃ12 -1.7050×10-5 Ｃ14 2.0491×10-5 Ｃ16 2.7370×10-5 Ｃ17 8.3324×10-7 Ｃ19 -9.2625×10-7 Ｃ21 2.3689×10-7 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -2.53 Ｚ 25.37 α -7.36 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 26.27 Ｚ 52.42 α 31.89 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 10.00 Ｚ 52.00 α 52.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 20.45 Ｚ 28.97 α -45.00 β 0.00 γ 0.00 。
【００５７】 数値例２ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 1 ∞（瞳） 2 自由曲面 偏心(1) 1.4922 57.5 3 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 4 自由曲面 偏心(1) 1.4922 57.5 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 自由曲面 Ｃ5 -4.4223×10-3 Ｃ7 -4.1581×10-3 Ｃ8 -2.9680×10-4 Ｃ10 2.8812×10-5 Ｃ12 -7.3481×10-6 Ｃ14 4.4914×10-6 Ｃ16 6.2722×10-7 Ｃ17 -8.1897×10-8 Ｃ19 1.2907×10-7 Ｃ21 9.2494×10-9 自由曲面 Ｃ5 -9.2658×10-3 Ｃ7 -1.0130×10-2 Ｃ8 -7.5606×10-5 Ｃ10 2.1034×10-5 Ｃ12 2.1393×10-6 Ｃ14 -2.7793×10-6 Ｃ16 -1.2842×10-6 Ｃ17 -6.4123×10-9 Ｃ19 -2.8338×10-8 Ｃ21 -5.4578×10-9 自由曲面 Ｃ5 -2.9258×10-2 Ｃ7 3.2305×10-3 Ｃ8 -2.2320×10-3 Ｃ10 7.4280×10-4 Ｃ12 1.7812×10-4 Ｃ14 2.7445×10-4 Ｃ16 -6.5178×10-6 Ｃ17 -7.7579×10-6 Ｃ19 -2.3770×10-5 Ｃ21 2.1584×10-6 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 7.04 Ｚ 27.95 α 17.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.84 Ｚ 39.00 α -11.96 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 16.89 Ｚ 32.66 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 20.82 Ｚ 34.81 α 60.31 β 0.00 γ 0.00 。
【００５８】 ゴースト光追跡数値例２ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 1 ∞（瞳） 2 自由曲面 偏心(1) 1.4922 57.5 3 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 4 自由曲面 偏心(1) 1.4922 57.5 5 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 6 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 自由曲面 Ｃ5 -4.4223×10-3 Ｃ7 -4.1581×10-3 Ｃ8 -2.9680×10-4 Ｃ10 2.8812×10-5 Ｃ12 -7.3481×10-6 Ｃ14 4.4914×10-6 Ｃ16 6.2722×10-7 Ｃ17 -8.1897×10-8 Ｃ19 1.2907×10-7 Ｃ21 9.2494×10-9 自由曲面 Ｃ5 -9.2658×10-3 Ｃ7 -1.0130×10-2 Ｃ8 -7.5606×10-5 Ｃ10 2.1034×10-5 Ｃ12 2.1393×10-6 Ｃ14 -2.7793×10-6 Ｃ16 -1.2842×10-6 Ｃ17 -6.4123×10-9 Ｃ19 -2.8338×10-8 Ｃ21 -5.4578×10-9 自由曲面 Ｃ5 -2.9258×10-2 Ｃ7 3.2305×10-3 Ｃ8 -2.2320×10-3 Ｃ10 7.4280×10-4 Ｃ12 1.7812×10-4 Ｃ14 2.7445×10-4 Ｃ16 -6.5178×10-6 Ｃ17 -7.7579×10-6 Ｃ19 -2.3770×10-5 Ｃ21 2.1584×10-6 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 7.04 Ｚ 15.95 α 17.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.84 Ｚ 27.00 α -11.96 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 16.89 Ｚ 20.66 α 70.77 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 20.82 Ｚ 22.81 α 60.31 β 0.00 γ 0.00 。
【００５９】 数値例３ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 1 ∞（瞳） 2 自由曲面 偏心(1) 1.5254 56.2 3 自由曲面 偏心(2) 1.5254 56.2 4 自由曲面 偏心(1) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(3) 1.5254 56.2 6 自由曲面 偏心(4) 像 面 ∞ 偏心(5) 自由曲面 Ｃ5 -3.6911×10-4 Ｃ7 -8.8876×10-3 Ｃ8 -6.8334×10-5 Ｃ10 -1.6292×10-4 Ｃ12 -4.9977×10-7 Ｃ14 -3.3636×10-6 Ｃ16 2.6709×10-6 Ｃ17 -4.0743×10-10 Ｃ19 -7.4264×10-8 Ｃ21 1.1323×10-7 自由曲面 Ｃ5 -4.3372×10-3 Ｃ7 -8.6703×10-3 Ｃ8 -5.9743×10-5 Ｃ10 -2.7245×10-5 Ｃ12 1.2159×10-6 Ｃ14 -1.0043×10-6 Ｃ16 -2.5364×10-8 Ｃ17 -3.3859×10-8 Ｃ19 -2.2080×10-8 Ｃ21 -9.2979×10-9 自由曲面 Ｃ5 -3.4913×10-4 Ｃ7 -3.5118×10-3 Ｃ8 -9.1030×10-5 Ｃ10 -1.3279×10-4 Ｃ12 -9.4802×10-7 Ｃ14 -1.8853×10-6 Ｃ16 2.6882×10-6 Ｃ17 3.9933×10-8 Ｃ19 -7.2847×10-8 Ｃ21 3.8837×10-7 自由曲面 Ｃ5 5.3077×10-3 Ｃ7 1.0870×10-2 Ｃ8 -5.4504×10-4 Ｃ10 -6.1272×10-4 Ｃ12 1.3463×10-5 Ｃ14 -5.4972×10-5 Ｃ16 -2.2752×10-5 Ｃ17 -3.2003×10-7 Ｃ19 -1.0693×10-6 Ｃ21 5.3863×10-6 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 9.24 Ｚ 38.43 α -0.52 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 47.61 α -26.69 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 29.83 Ｚ 51.75 α 4.88 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 37.91 Ｚ 43.09 α -41.02 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 40.00 Ｚ 40.94 α -38.58 β 0.00 γ ０．００ 。
【００６０】 ゴースト光追跡数値例３ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 1 ∞（瞳） 2 自由曲面 偏心(1) 1.5254 56.2 3 自由曲面 偏心(2) 1.5254 56.2 4 自由曲面 偏心(1) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(3) 1.5254 56.2 6 自由曲面 偏心(1) 1.5254 56.2 7 自由曲面 偏心(3) 1.5254 56.2 8 自由曲面 偏心(4) 像 面 ∞ 偏心(5) 自由曲面 Ｃ5 -3.6911×10-4 Ｃ7 -8.8876×10-3 Ｃ8 -6.8334×10-5 Ｃ10 -1.6292×10-4 Ｃ12 -4.9977×10-7 Ｃ14 -3.3636×10-6 Ｃ16 2.6709×10-6 Ｃ17 -4.0743×10-10 Ｃ19 -7.4264×10-8 Ｃ21 1.1323×10-7 自由曲面 Ｃ5 -4.3372×10-3 Ｃ7 -8.6703×10-3 Ｃ8 -5.9743×10-5 Ｃ10 -2.7245×10-5 Ｃ12 1.2159×10-6 Ｃ14 -1.0043×10-6 Ｃ16 -2.5364×10-8 Ｃ17 -3.3859×10-8 Ｃ19 -2.2080×10-8 Ｃ21 -9.2979×10-9 自由曲面 Ｃ5 -3.4913×10-4 Ｃ7 -3.5118×10-3 Ｃ8 -9.1030×10-5 Ｃ10 -1.3279×10-4 Ｃ12 -9.4802×10-7 Ｃ14 -1.8853×10-6 Ｃ16 2.6882×10-6 Ｃ17 3.9933×10-8 Ｃ19 -7.2847×10-8 Ｃ21 3.8837×10-7 自由曲面 Ｃ5 5.3077×10-3 Ｃ7 1.0870×10-2 Ｃ8 -5.4504×10-4 Ｃ10 -6.1272×10-4 Ｃ12 1.3463×10-5 Ｃ14 -5.4972×10-5 Ｃ16 -2.2752×10-5 Ｃ17 -3.2003×10-7 Ｃ19 -1.0693×10-6 Ｃ21 5.3863×10-6 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 9.24 Ｚ 38.43 α -0.52 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 47.61 α -26.69 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 29.83 Ｚ 51.75 α 4.88 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 37.91 Ｚ 43.09 α -41.02 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 40.00 Ｚ 40.94 α -38.58 β 0.00 γ 0.00 。
【００６１】さて、本発明の以上のようなフレア光、ゴ
ースト光による表示画像の劣化を防止した変形プリズム
１０からなる接眼光学系を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。
【００６２】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１９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。
【００６３】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。
【００６４】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。
【００６５】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。
【００６６】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。
【００６７】〔１〕 画像表示素子と、前記画像表示素
子により形成された画像を虚像として観察できるように
導く接眼光学系とを有する画像表示装置において、前記
接眼光学系が、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞
１）媒質によって形成されたプリズム部材を有し、前記
プリズム部材が、光束をプリズム内部に入射させる作用
を持った第１面と、光束をプリズム内部で反射させる作
用を持った第２面と、光束をプリズム内部から射出させ
る作用を持った第３面とを含み、少なくとも前記第２面
の有効反射領域（前記虚像を形成する有効光束を反射す
る領域）以外の非有効反射領域の一部に、フレアー若し
くはゴーストの発生を防止する作用を有する反射防止部
材を設けたことを特徴とする画像表示装置。
【００６８】〔２〕 上記〔１〕記載の画像表示装置に
おいて、前記反射防止部材は、屈析率が１よりも大きい
媒質をコーティングすることによって構成された反射防
止コーティングであることを特徴とする画像表示装置。
【００６９】〔３〕 上記〔１〕記載の画像表示装置に
おいて、前記反射防止部材は、光線の反射率よりも吸収
率の方が高い作用を持った光吸収部材であることを特徴
とする画像表示装置。
【００７０】〔４〕 上記〔１〕記載の画像表示装置に
おいて、前記反射防止部材は、前記有効反射領域の面に
比べて面の粗さが粗い形状に形成された面であることを
特徴とする画像表示装置。
【００７１】〔５〕 上記〔４〕記載の画像表示装置に
おいて、前記反射防止部材は、反射光を散乱させて前記
フレアー若しくはゴーストとなる光線の強度を低下させ
る作用を持った波状面にて形成されていることを特徴と
する画像表示装置。
【００７２】〔６〕 上記〔１〕記載の画像表示装置に
おいて、前記第２面における非有効反射領域の面が有効
反射領域の面とは非連続な面からなり、その非連続部分
を前記反射防止部材としていることを特徴とする画像表
示装置。
【００７３】〔７〕 上記〔１〕記載の画像表示装置に
おいて、前記第２面における非有効反射領域の面は有効
反射領域の面の傾きと異なる面の傾きを有し、その非有
効反射領域の面により前記反射防止部材を構成している
ことを特徴とする画像表示装置。
【００７４】〔８〕 上記〔１〕から〔７〕の何れか１
項記載の画像表示装置において、前記第２面の有効反射
領域が反射ミラーコーティングを施したミラー反射面に
て形成されていると共に、少なくとも前記第２面の非有
効反射領域中、前記ミラー反射面よりも前記画像表示素
子側の一部領域に前記反射防止部材を設けたことを特徴
とする画像表示装置。
【００７５】
〔９〕 上記〔１〕から〔７〕の何れか１
項記載の画像表示装置において、前記第２面の有効反射
領域が反射ミラーコーティングを施したミラー反射面に
て形成されていると共に、少なくとも前記第２面の非有
効反射領域中、前記ミラー反射面を挟んで前記画像表示
素子と反対側の一部領域に前記反射防止部材を設けたこ
とを特徴とする画像表示装置。
【００７６】〔１０〕 画像表示素子と、前記画像表示
素子により形成された画像を虚像として観察できるよう
に導く接眼光学系とを有する画像表示装置において、前
記接眼光学系が、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞
１）媒質によって形成されたプリズム部材を有し、前記
プリズム部材が、光束をプリズム内部に入射させる作用
を持った第１面と、光束をプリズム内部で反射させる作
用を持った第２面と、光束をプリズム内部から射出させ
る作用を持った第３面とを含み、少なくとも前記第１面
の有効透過領域（前記虚像を形成する有効光束を透過さ
せる領域）以外の非有効透過領域の一部に、フレアー若
しくはゴーストの発生を防止する作用を有する遮光部材
を設けたことを特徴とする画像表示装置。
【００７７】〔１１〕 上記〔１０〕記載の画像表示装
置において、前記遮光部材は光線の透過率よりも吸収率
の方が高い作用を持った光吸収部材であることを特徴と
する画像表示装置。
【００７８】〔１２〕 上記〔１１〕記載の画像表示装
置において、前記光吸収部材は、黒色塗料を接着させて
形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【００７９】〔１３〕 上記〔１０〕から〔１２〕の何
れか１項記載の画像表示装置において、前記第１面が前
記画像表示素子と対向配置されていると共に、前記遮光
部材は、前記第１面の有効透過領域と非有効透過領域と
の問に、前記第１面から前記画像表示素子側に伸びた遮
光壁により形成されていることを特徴とする画像表示装
置。
【００８０】〔１４〕 上記〔１３〕記載の画像表示装
置において、前記遮光壁は、その稜線の形状が前記画像
表示素子の表示画面の輪郭形状と略一致するように形成
されていることを特徴とする画像表示装置。
【００８１】〔１５〕 上記〔１０〕から〔１２〕の何
れか１項記載の画像表示装置において、前記第１面の前
記非有効透過領域中、少なくとも有効透過領域を挟ん
で、左右方向の一部領域に遮光部材を設けたことを特徴
とする画像表示装置。
【００８２】〔１６〕 上記〔１０〕から〔１２〕の何
れか１項記載の画像表示装置において、前記第１面の前
記非有効透過領域の全面に遮光部材を設けたことを特徴
とする画像表示装置。
【００８３】〔１７〕 上記〔１〕から〔１６〕の何れ
か１項記載の画像表示装置において、前記プリズム部材
の前記第３面が、光束を射出させる作用と共に、前記第
１面と前記第２面との間の光路上でプリズム内部に入射
した光束を反射させる作用をも有することを特徴とする
画像表示装置。
【００８４】〔１８〕 上記〔１７〕記載の画像表示装
置において、前記プリズム部材は、光束を透過若しくは
反射させる光学作用を持った面が前記第１面と前記第２
面と前記第３面の３つの面のみから構成され、前記第１
面を入射した光束が前記第３面で反射された後前記第２
面で反射され前記第３面より射出されるように構成され
たことを特徴とする画像表示装置。
【００８５】〔１９〕 上記〔１〕から〔１７〕の何れ
か１項記載の画像表示装置において、前記プリズム部材
が、前記第１面と前記第３面との間の光路上に配置さ
れ、プリズム内部の光束を反射する作用を持った第４面
を有することを特徴とする画像表示装置。
【００８６】〔２０〕 画像表示素子と、前記画像表示
素子により形成された画像を虚像として観察できるよう
に導く接眼光学系とを有する画像表示装置において、前
記接眼光学系が、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞
１）媒質によって形成されたプリズム部材を有し、前記
プリズム部材が、光束をプリズム内部に入射させる作用
を持った第１面と、光束をプリズム内部で反射させる作
用を持った第２面と、光束を内部反射させる作用とプリ
ズム内部から射出させる作用とを持った第３面と、前記
第１面と前記第３面との間の光路上に配置され、プリズ
ム内部の光束を反射する作用を持った第４面とを含み、
少なくとも前記第３面の有効反射領域（前記虚像を形成
する有効光束を反射する領域）及び有効透過領域（前記
虚像を形成する有効光束を透過させる領域）以外の非有
効領域の一部に、フレアー若しくはゴーストの発生を防
止する作用を有する反射防止部材を設けたことを特徴と
する画像表示装置。
【００８７】〔２１〕 上記〔１〕から〔２０〕の何れ
か１項記載の画像表示装置において、同一の面が前記第
１面と前記第３面を兼ねていることを特徴とする画像表
示装置。
【００８８】〔２２〕 上記〔１〕から〔２１〕の何れ
か１項記載の画像表示装置において、前記画像表示素子
を観察者眼球前方に保持するために観察者の頭部に支持
する支持部材を設けたことを特徴とする頭部装着型画像
表示装置。
【００８９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、画像表示装置の接眼光学系として用いられる
プリズム部材の反射面又は透過面の有効反射領域又は有
効透過領域の外の非有効領域にフレアー若しくはゴース
トの発生を防止する作用を有する反射防止部材あるいは
遮光部材を設けてあるので、これらの非有効領域での反
射、透過による不要光を低減させることができ、フレア
ー光、ゴースト光のない解像感の良い画像表示装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例の画像表示装置における反射
防止部材の配置を説明するための光路図である。
【図２】図１の変形を説明するための光路図である。
【図３】反射防止部材の変形を説明するための図であ
る。
【図４】反射防止部材のさらに別の変形を説明するため
の図である。
【図５】本発明の別の実施例の画像表示装置における反
射防止部材の配置を説明するための光路図である。
【図６】本発明の１実施例の画像表示装置における遮光
部材の配置を説明するための斜視図である。
【図７】図６の変形を説明するための斜視図である。
【図８】本発明の反射防止部材及び遮光部材が適用可能
な別の変形プリズムの光路を説明するための図である。
【図９】本発明の反射防止部材及び遮光部材が適用可能
な別の変形プリズムの光路を説明するための図である。
【図１０】本発明の反射防止部材及び遮光部材が適用可
能な別の変形プリズムの光路を説明するための図であ
る。
【図１１】本発明の反射防止部材及び遮光部材が適用可
能な別の変形プリズムの光路を説明するための図であ
る。
【図１２】本発明の反射防止部材及び遮光部材が適用可
能な別の変形プリズムの光路を説明するための図であ
る。
【図１３】本発明の反射防止部材及び遮光部材が適用可
能な別の変形プリズムの光路を説明するための図であ
る。
【図１４】本発明の反射防止部材及び遮光部材が適用可
能な別の変形プリズムの光路を説明するための図であ
る。
【図１５】本発明の反射防止部材及び遮光部材が適用可
能な別の変形プリズムの光路を説明するための図であ
る。
【図１６】本発明の数値例１の光学系の表示光光路図と
ゴースト光光路図である。
【図１７】本発明の数値例２の光学系の表示光光路図と
ゴースト光光路図である。
【図１８】本発明の数値例３の光学系の表示光光路図と
ゴースト光光路図である。
【図１９】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。
【符号の説明】
１…第１面 １’…有効透過領域 ２…第２面 ２’…第２面の上端部 ３…第３面 ３’…第３面の上端部 ４…第４面 ４’…第４面の上端部 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…変形プリズム １１…反射コーティング １２…黒コーティング １３…粗面 １４…黒コーティング １５…透明板 ２０…変形プリズムの上面 ２１…ゴースト光 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 Ｅ…眼球 Ｔ…底面 Ｒ１、Ｒ２…ゴースト光

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像表示素子と、前記画像表示素子によ
    り形成された画像を虚像として観察できるように導く接
    眼光学系とを有する画像表示装置において、前記接眼光
    学系が、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質
    によって形成されたプリズム部材を有し、 前記プリズム部材が、光束をプリズム内部に入射させる
    作用を持った第１面と、光束をプリズム内部で反射させ
    る作用を持った第２面と、光束をプリズム内部から射出
    させる作用を持った第３面とを含み、 少なくとも前記第２面の有効反射領域（前記虚像を形成
    する有効光束を反射する領域）以外の非有効反射領域の
    一部に、フレアー若しくはゴーストの発生を防止する作
    用を有する反射防止部材を設けたことを特徴とする画像
    表示装置。
  2. 【請求項２】 画像表示素子と、前記画像表示素子によ
    り形成された画像を虚像として観察できるように導く接
    眼光学系とを有する画像表示装置において、前記接眼光
    学系が、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質
    によって形成されたプリズム部材を有し、 前記プリズム部材が、光束をプリズム内部に入射させる
    作用を持った第１面と、光束をプリズム内部で反射させ
    る作用を持った第２面と、光束をプリズム内部から射出
    させる作用を持った第３面とを含み、 少なくとも前記第１面の有効透過領域（前記虚像を形成
    する有効光束を透過させる領域）以外の非有効透過領域
    の一部に、フレアー若しくはゴーストの発生を防止する
    作用を有する遮光部材を設けたことを特徴とする画像表
    示装置。
  3. 【請求項３】 画像表示素子と、前記画像表示素子によ
    り形成された画像を虚像として観察できるように導く接
    眼光学系とを有する画像表示装置において、前記接眼光
    学系が、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質
    によって形成されたプリズム部材を有し、 前記プリズム部材が、光束をプリズム内部に入射させる
    作用を持った第１面と、光束をプリズム内部で反射させ
    る作用を持った第２面と、光束を内部反射させる作用と
    プリズム内部から射出させる作用とを持った第３面と、
    前記第１面と前記第３面との間の光路上に配置され、プ
    リズム内部の光束を反射する作用を持った第４面とを含
    み、 少なくとも前記第３面の有効反射領域（前記虚像を形成
    する有効光束を反射する領域）及び有効透過領域（前記
    虚像を形成する有効光束を透過させる領域）以外の非有
    効領域の一部に、フレアー若しくはゴーストの発生を防
    止する作用を有する反射防止部材を設けたことを特徴と
    する画像表示装置。
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