JPH1138351A5

JPH1138351A5 -

Info

Publication number: JPH1138351A5
Application number: JP1997192633A
Authority: JP
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2005-04-07

Description

ここで、回転非対称面には、アナモルフィック面、トーリック面、自由曲面がある。アナモルフィック面の面形状は以下の式（ａ）で表される。
ただし、Ｚは面形状の原点に対する接平面からのずれ量、ＣＸはＸ軸方向曲率、ＣＹはＹ軸方向曲率、Ｋx はＸ軸方向円錐係数、Ｋy はＹ軸方向円錐係数、Ｒnは非球面項回転対称成分、Ｐn は非球面項回転非対称成分である。

トーリック面の面形状は以下の式（ｂ）で表される。
Ｚ＝−Ｓｉｇｎ（Ｒｘ）・｛（Ｒｘ−Ｇ（ｙ））² −ｘ² ｝^1/2 ＋Ｒｘ
・・・（ｂ）
ただし、Ｚは面形状の原点に対する接平面からのずれ量、ＲｘはＸ軸方向曲率半径、Ｓｉｇｎ（Ｒｘ）はＸ軸方向曲率半径の符号、Ｇ（ｙ）は、
G(y)=CY・y²／[1+[1-(ak+1)CY²・y²]^1/2]+Σac(n)・y²
であり、ここで、ＣＹはＹ軸方向曲率、ａｋは円錐係数、ａｃ（ｎ）は非球面係数である。

Claims

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観察者眼球位置に中間像を形成することなしに導く偏心プリズム光学系を含む接眼光学系とを有する画像表示装置において、前記偏心プリズム光学系は、前記画像表示素子から射出した光を反射及び透過の少なくとも一方の作用を有する少なくとも３つの面が互いに偏心して配置され、その少なくとも３つの面の間が屈折率が１．３以上の透明媒質で埋められてなり、光学系内部で少なくとも２回の内部反射を行うように、前記の少なくとも３つの面の中の少なくとも２つの面が反射作用を有する面で形成されており、前記の少なくとも３つの面の中の１つの面は前記画像表示素子からの光を光学系内に入射させる入射面であり、もう１つの面は前記画像表示素子からの光を光学系から射出させ射出瞳位置の観察者眼球内に投影する射出面であり、前記画像表示素子は、２次元的に配置された複数の画素を有する２次元画像表示画面を備えると共に、前記２次元画像表示画面の縦方向に表示される画像を横方向に表示される画像に比べて圧縮した形で表示するように構成され、前記偏心プリズム光学系は、前記２次元画像表示画面の縦方向に対応する方向を横方向に対応する方向に比べて伸長するように構成されていることを特徴とする画像表示装置。
請求項１において、前記偏心プリズム光学系の前記２次元画像表示画面の横方向に対応する方向に対する縦方向に対応する方向の伸長率が、前記２次元画像表示画面の画像の横方向に対する縦方向の圧縮率の逆数と略等しくなるように構成されていることを特徴とする画像表示装置。
請求項１又は２において、前記射出瞳中心を通過し前記画像表示素子の画面の中心に達する光線を軸上主光線とし、前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される光軸をＺ軸、そのＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義し、前記偏心プリズム光学系全系の軸上主光線に対するＹ−Ｚ面内での合成焦点距離をｆｙ、Ｙ−Ｚ面に直交する面内での合成焦点距離をｆｘとするとき、
０．１＜ｆｙ／ｆｘ＜０．８・・・（１）
を満たすことを特徴とする画像表示装置。
請求項１乃至請求項３の何れか１項において、前記画像表示素子の２次元画像表示画面が、前記偏心プリズム光学系の入射面に対向して配置されていることを特徴とする画像表示装置。
上記請求項１乃至請求項４の何れか１項において、前記射出瞳側から数えた逆光線追跡で、１番目の反射面を第１反射面、２番目の反射面を第２反射面とするとき、前記第２反射面は回転対称面形状を有し、前記射出瞳中心を通過し前記画像表示素子の画面の中心に達する光線を軸上主光線とし、前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される光軸をＺ軸、そのＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義し、前記第１反射面の軸上主光線に対するＹ−Ｚ面内でのパワーＰｙ２とし、Ｙ−Ｚ面に直交する面内でのパワーＰｘ２とするとき、
０．１＜｜Ｐｙ２／Ｐｘ２｜＜４・・・（２）
を満たすことを特徴とする画像表示装置。
上記請求項１乃至請求項４の何れか１項において、前記射出瞳側から数えた逆光線追跡で、１番目の反射面を第１反射面、２番目の反射面を第２反射面とするとき、前記第２反射面は回転非対称面形状を有し、前記射出瞳中心を通過し前記画像表示素子の画面の中心に達する光線を軸上主光線とし、前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される光軸をＺ軸、そのＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義し、前記第１反射面の軸上主光線に対するＹ−Ｚ面内でのパワーＰｙ２とし、Ｙ−Ｚ面に直交する面内でのパワーＰｘ２とし、前記第２反射面の軸上主光線に対するＹ−Ｚ面内でのパワーＰｙ３とし、Ｙ−Ｚ面に直交する面内でのパワーＰｘ３とするとき、
０．１＜｜Ｐｙ２／Ｐｘ２｜＜４・・・（３）
０．１＜｜Ｐｙ３／Ｐｘ３｜＜４・・・（４）
を満たすことを特徴とする画像表示装置。
上記請求項１乃至請求項６の何れか１項において、前記偏心プリズム光学系は、第１面、第２面、第３面の３つの光学作用面を有し、前記２次元画像表示画面からの光束を前記第３面から入射させ、入射した光束を前記偏心プリズム光学系内部を通過させて前記第１面で反射させ、反射した光束を前記第２面で反射させ、反射した光束を前記第１面から射出させるように構成されていることを特徴とする画像表示装置。
請求項７において、前記偏心プリズム光学系は、前記第３面から入射した光束が前記偏心プリズム光学系内部を通過して前記第１面に到る光路中に、反射作用を有する第４面を備えていることを特徴とする画像表示装置。
請求項７または請求項８において、前記偏心プリズム光学系の前記第１面が回転対称面形状を有することを特徴とする画像表示装置。
上記請求項７乃至請求項９の何れか１項において、前記射出瞳中心を通過し前記画像表示素子の画面の中心に達する光線を軸上主光線とし、前記偏心プリズム光学系の第１面に交差するまでの直線によって定義される光軸をＺ軸、そのＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義し、前記第２面が、Ｙ−Ｚ面内でのパワーとＹ−Ｚ面に直交する面内でのパワーとが異なる回転非対称面形状を有することを特徴とする画像表示装置。