JP2001013446A - Observation optical system - Google Patents

Observation optical system

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JP2001013446A
JP2001013446A JP11188875A JP18887599A JP2001013446A JP 2001013446 A JP2001013446 A JP 2001013446A JP 11188875 A JP11188875 A JP 11188875A JP 18887599 A JP18887599 A JP 18887599A JP 2001013446 A JP2001013446 A JP 2001013446A
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optical system
image
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eyepiece
light
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Kokichi Kenno
研野孝吉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To view the external environment or the like similarly to a case that it is viewed with naked eyes when it is viewed in a see-through state through an eyepiece optical system such as a prism optical system forming a display picture. SOLUTION: This observation optical system is provided with a picture display element 3, the eyepiece optical system 10 guiding the display image of the element 3 to the eyeballs of an observer and a see-through optical element 20 arranged at the more external environment side than the optical system 10 so as to guide an external-environment picture being different from the display picture to the eyeballs of the observer. Then, the optical system 10 is provided with a curved reflection surface 12 reflecting luminous flux from the display picture to the observer side and the reflection surface 12 is provided with such as action that the luminous flux from the external-environment picture transmitted through the element 20 is transmitted. Besides, the element 20 is arranged at interval from the reflection surface 12. Then, when the luminous flux from the external-environment picture is transmitted through the element 20 and the optical system 10, synthetic optical power P becomes almost zero and angular magnification β becomes almost 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、観察光学系に関
し、特に、例えば頭部装着型画像表示装置の光学系にお
いて、外界等を透して見るシースルー観察光学系に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an observation optical system, and more particularly to, for example, a see-through observation optical system in an optical system of a head-mounted image display apparatus, which is viewed through an external environment or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、頭部装着型画像表示装置等の光学
系に関し、米国特許第4,969,724号、欧州特許
第5,831,116−A2号の2つは何れも、接眼光
学系を構成するプリズム光学系の表面を平面で構成する
ものであり、特開平7−333551号のものでは、接
眼光学系を構成するプリズム光学系の表面は回転非対称
なアナモルフィック面で構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, with respect to an optical system such as a head-mounted image display device, U.S. Pat. No. 4,969,724 and European Patent No. 5,831,116-A2 both use eyepiece optics. The surface of a prism optical system constituting a system is constituted by a plane, and in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-333551, the surface of a prism optical system constituting an eyepiece optical system is constituted by a rotationally asymmetric anamorphic surface. ing.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の接眼
光学系を構成する厚いプリズム光学系で外界等を透視す
るシースル光学系を構成するためには、目側の面と外界
側の面を同一形状の面で構成、シースルー光路のパワー
を0にすることが一般的であった。
In order to form a sheath optical system for seeing through the outside world or the like with a thick prism optical system constituting such a conventional eyepiece optical system, the surface on the eye side and the surface on the outside world must be arranged. In general, the power of the see-through optical path is set to 0 with the same shape.

【0004】しかし、前記プリズム光学系の目側の面が
平面ではない場合には、シースルー光路のパワーが0で
もその角倍率が1ではなくなり、片目にそのプリズム光
学系を残りの片目を裸眼にして観察する片目装着型の頭
部装着型画像表示装置の場合に、両眼で観察すると、左
右の目で2つの像を融像することができないという問題
がある。
However, when the surface of the prism optical system on the eye side is not flat, even if the power of the see-through optical path is 0, the angular magnification is not 1 and one prism optical system is set to the other eye with the naked eye. In the case of a head-mounted image display device of a one-eye mounting type, which is observed with a single eye, there is a problem that when viewed with both eyes, two images cannot be fused with the left and right eyes.

【0005】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、画像表示素子か
ら表示像を形成するプリズム光学系等の接眼光学系を透
してシースルーで外界等を見る場合に、裸眼で見る場合
と同じに外界等が見える観察光学系を提供することであ
る。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object thereof is to provide a see-through through an eyepiece optical system such as a prism optical system for forming a display image from an image display device. An object of the present invention is to provide an observation optical system in which the outside world and the like can be seen when the outside world and the like are seen with the naked eye.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の観察光学系は、観察者に観察させる第1像を形成す
る像形成部材と、前記像形成部材が形成した像を観察者
眼球に導くように構成された接眼光学系と、前記第1像
とは別の第2像を観察者眼球に導くように前記接眼光学
系よりも前記第2像側に配置されたシースルー光学素子
とを備えた観察光学系において、前記接眼光学系が、前
記第1像からの光束を反射させ、観察者眼球側に導くよ
うに、少なくとも曲面形状の反射面を有し、前記反射面
が、前記シースルー光学素子を透過した前記第2像から
の光束を透過させる作用を備えて構成され、前記シース
ルー光学素子が、前記反射面よりも前記第2像側に、前
記反射面と間隔を離して配置され、前記第2像からの光
束が、前記シースルー光学素子と前記接眼光学系とを透
過するに際して、前記シースルー光学素子と前記接眼光
学系との合成の光学パワーPが略0となり、かつ、角倍
率βが略1となるように構成されていることを特徴とす
るものである。
According to an aspect of the present invention, there is provided an observation optical system comprising: an image forming member for forming a first image to be observed by an observer; and an image formed by the image forming member. An eyepiece optical system configured to guide the second image different from the first image to an observer's eyeball; and a see-through optical element disposed closer to the second image than the eyepiece optical system. In the observation optical system provided with, the eyepiece optical system has at least a curved reflection surface so as to reflect the light flux from the first image and guide it toward the observer's eyeball, and the reflection surface is It is configured to have a function of transmitting a light flux from the second image transmitted through the see-through optical element, and the see-through optical element is disposed closer to the second image than the reflective surface and spaced apart from the reflective surface. And the light flux from the second image is transmitted through the sheath -When transmitted through the optical element and the eyepiece optical system, the combined optical power P of the see-through optical element and the eyepiece optical system is substantially zero, and the angular magnification β is substantially one. It is characterized by having.

【0007】以下、本発明において上記構成をとった理
由と作用を説明する:図1は、後記実施例1の観察光学
系の光路図である。この図を参照にして説明すると、こ
の観察光学系の接眼光学系はプリズム光学系10を含ん
で構成されており、プリズム光学系10は、射出瞳1側
から逆光線追跡で数えて、透過面と全反射面を兼ねる第
1面11と半透過反射面の第2面12と透過面の第3面
13とから構成され、像面3に配置された画像表示素子
からの表示光は、第3面13からプリズム光学系10内
に入射し、その入射光は第1面11で反射され、さらに
第2面12で反射され、第1面11からプリズム外に出
て射出瞳1の位置に瞳が位置する観察者眼球に入射して
像面3の表示像が拡大観察可能になる。
Hereinafter, the reason and operation of the above-mentioned configuration in the present invention will be described. FIG. 1 is an optical path diagram of an observation optical system of Example 1 described later. Referring to this drawing, the eyepiece optical system of this observation optical system is configured to include a prism optical system 10. The prism optical system 10 is counted from the exit pupil 1 side by backward ray tracing, and Display light from the image display element arranged on the image plane 3 includes a first surface 11 also serving as a total reflection surface, a second surface 12 as a semi-transmissive reflection surface, and a third surface 13 as a transmission surface. The light enters the prism optical system 10 from the surface 13, and the incident light is reflected by the first surface 11, further reflected by the second surface 12, exits the prism from the first surface 11, and is located at the position of the exit pupil 1. Is incident on the observer's eyeball at which is located, and the display image on the image plane 3 can be magnified and observed.

【0008】プリズム光学系10の第2面12の前方に
は、間隔をおいて(軸上で間隔0であるものを含む。)
別の透過プリズム部材からなるシースルー光学素子20
が配置され、射出瞳1側から逆光線追跡で数えて、透過
面である第1面21と第2面22とから構成され、外界
からの光は、シースルー光学素子20の第2面22、第
1面21、プリズム光学系10の第2面12、第1面1
1の順に透過して射出瞳1の位置に瞳が位置する観察者
眼球に入射して外界像を形成する。外界像と像面3の画
像表示素子の表示像とは選択的あるいは重畳して観察さ
れる。なお、図1中、符号2は軸上主光線を示す。
[0008] In front of the second surface 12 of the prism optical system 10, there is an interval (including one having an axial interval of 0).
See-through optical element 20 made of another transmission prism member
Are disposed, counted from the exit pupil 1 side by backward ray tracing, and are constituted by a first surface 21 and a second surface 22 which are transmission surfaces. Light from the outside is transmitted from the second surface 22 of the see-through optical element 20 to the second surface 22. One surface 21, second surface 12 of prism optical system 10, first surface 1
1 and is incident on the observer's eyeball where the pupil is located at the position of the exit pupil 1 to form an external image. The external image and the display image of the image display element on the image plane 3 are observed selectively or superimposed. In FIG. 1, reference numeral 2 indicates an axial principal ray.

【0009】このように、本発明においては、観察者に
観察させる第1像を形成する像形成部材(像面3の画像
表示素子)と、その像形成部材が形成した像を観察者眼
球に導くように構成された接眼光学系(この場合は、プ
リズム光学系10と回折光学素子4とからなる。)と、
第1像とは別の第2像(この場合は、外界像)を観察者
眼球に導くように接眼光学系よりも第2像側に配置され
たシースルー光学素子20とを備えた観察光学系におい
て、接眼光学系が、第1像からの光束を反射させ、観察
者眼球側に導くように、少なくとも曲面形状の反射面1
2を有し、反射面12が、シースルー光学素子20を透
過した第2像からの光束を透過させる作用を備えて構成
され、シースルー光学素子20が、反射面12よりも第
2像側に、反射面12と間隔を離して配置されているも
のである。
As described above, in the present invention, an image forming member (an image display element on the image plane 3) for forming a first image to be observed by an observer, and the image formed by the image forming member is placed on an observer's eyeball. An eyepiece optical system configured to guide the light (in this case, a prism optical system 10 and a diffractive optical element 4);
An observation optical system including a see-through optical element 20 disposed closer to the second image than the eyepiece optical system so as to guide a second image (in this case, an external image) different from the first image to the observer's eyeball. , The eyepiece optical system reflects at least a curved reflecting surface 1 so as to reflect the light flux from the first image and guide it toward the observer's eyeball.
2, the reflection surface 12 is configured to have a function of transmitting a light beam from the second image transmitted through the see-through optical element 20, and the see-through optical element 20 is closer to the second image than the reflection surface 12, It is arranged at a distance from the reflection surface 12.

【0010】そして、本発明では、外界からの光束が、
シースルー光学素子20とプリズム光学系10とを透過
するに際して、シースルー光学素子20とプリズム光学
系10との合成の光学パワーPが略0となり、かつ、角
倍率βが略1となるように構成されていることを特徴と
するものである。ここで、光学パワーと角倍率は何れも
軸上主光線2が通過する位置での光学パワーと角倍率で
ある。
In the present invention, the light flux from the outside world is
When the light passes through the see-through optical element 20 and the prism optical system 10, the combined optical power P of the see-through optical element 20 and the prism optical system 10 becomes approximately 0, and the angular magnification β becomes approximately 1. It is characterized by having. Here, both the optical power and the angular magnification are the optical power and the angular magnification at the position where the axial principal ray 2 passes.

【0011】このように、シースルー光学系の光学パワ
ーPを略0、角倍率βを略1にすることにより、シース
ルー光学系を透して見た像が裸眼で見た像と同じにな
り、裸眼で見た像とシースルー光学系を通して見た像と
が融像しやすく、例えば片目装着型の頭部装着型画像表
示装置において両眼で外界像が観察しやすくなるもので
ある。
As described above, by setting the optical power P of the see-through optical system to approximately 0 and the angular magnification β to approximately 1, the image viewed through the see-through optical system becomes the same as the image viewed with the naked eye, An image viewed with the naked eye and an image viewed through the see-through optical system are easily fused, and for example, an external image can be easily observed with both eyes in a one-eye mounted head-mounted image display device.

【0012】ここで、光学パワーPが略0とは、 −0.002<P<0.002(1/mm) ・・・(1) の範囲にあるものを意味する。この条件の上下限を越え
ると、シースルー光学系を透して見た像と裸眼で見た像
との結像位置が異なりすぎ、両眼で観察し難くなる。
Here, the optical power P being substantially 0 means that the optical power P is in the range of -0.002 <P <0.002 (1 / mm) (1). If the upper and lower limits of this condition are exceeded, the image formed through the see-through optical system and the image formed by the naked eye have too different image formation positions, making observation with both eyes difficult.

【0013】また、角倍率βが略1とは、 0.95<β<1.05 ・・・(2) を意味する。この条件の上下限を越えると、シースルー
光学系を透して見た像と裸眼で見た像とが同じ大きさに
結像されず、両眼で左右像が融像し難くなる。
The angular magnification β of about 1 means 0.95 <β <1.05 (2). If the upper and lower limits of this condition are exceeded, the image viewed through the see-through optical system and the image viewed with the naked eye will not be formed to the same size, and it will be difficult for the left and right images to be fused with both eyes.

【0014】また、接眼光学系とシースルー光学素子と
の間隔を離すとは、光学部材と屈折率の略等しい接着剤
によって接合され、その接合面での光学パワーの発生が
無視できるようなものではなく、接眼光学系とシースル
ー光学素子との間で発生する光学パワー(例えば、空気
レンズ)もシースルー光学系の光学性能に寄与する作用
が発生するものを言い、空気を挟んで分離されているも
のに限らず、屈折率差のある接着剤で接合されたもの
や、液体、ガス、流体を封入したものも含む。なお、液
晶シャッターをこの間に配置してもよい。
Separating the distance between the eyepiece optical system and the see-through optical element means that the optical member and the optical member are joined by an adhesive having substantially the same refractive index, and the generation of optical power at the joint surface can be ignored. The optical power (for example, air lens) generated between the eyepiece optical system and the see-through optical element also means an effect that contributes to the optical performance of the see-through optical system, and is separated by air. Not only that, but also those bonded with an adhesive having a difference in refractive index, and those in which a liquid, gas, or fluid is sealed. In addition, a liquid crystal shutter may be arranged between them.

【0015】ここで、接眼光学系の有する反射面が、偏
心収差を補正するような回転非対称な曲面形状にて構成
されていることが収差補正上は好ましい。
Here, it is preferable from the viewpoint of aberration correction that the reflecting surface of the eyepiece optical system has a rotationally asymmetric curved surface shape for correcting eccentric aberration.

【0016】その理由を以下に詳述する:まず、用いる
座標系、回転非対称な面について説明する。軸上主光線
が、逆光線追跡で、接眼光学系の第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軸とし、そのZ軸と
直交し、かつ、接眼光学系を構成する各面の偏心面内の
軸をY軸と定義し、前記光軸と直交し、かつ、前記Y軸
と直交する軸をX軸とする。光線の追跡方向は、射出瞳
から画像表示面に向かう逆光線追跡で説明する。
The reason will be described in detail below: First, a coordinate system to be used and a rotationally asymmetric surface will be described. The optical axis defined by a straight line until the on-axis principal ray intersects the first surface of the eyepiece optical system in the reverse ray tracing is defined as the Z axis, and each axis is orthogonal to the Z axis and constitutes the eyepiece optical system. An axis in an eccentric plane of the surface is defined as a Y axis, and an axis orthogonal to the optical axis and orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. The ray tracing direction will be described in the case of reverse ray tracing from the exit pupil to the image display surface.

【0017】一般に、球面レンズでのみ構成された球面
レンズ系では、球面により発生する球面収差と、コマ収
差、像面湾曲等の収差をいくつかの面でお互いに補正し
あい、全体として収差を少なくする構成になっている。
In general, in a spherical lens system composed only of spherical lenses, spherical aberration caused by a spherical surface, aberration such as coma, and field curvature are mutually corrected on several surfaces, so that the aberration is reduced as a whole. Configuration.

【0018】一方、少ない面数で収差を良好に補正する
ためには、回転対称非球面等が用いられる。これは、球
面で発生する各種収差自体を少なくするためである。
On the other hand, in order to favorably correct aberrations with a small number of surfaces, a rotationally symmetric aspherical surface or the like is used. This is to reduce various aberrations generated on the spherical surface.

【0019】しかし、偏心した光学系においては、偏心
により発生する回転非対称な収差を回転対称光学系で補
正することは不可能である。この偏心により発生する回
転非対称な収差は、歪曲収差、像面湾曲、さらに、軸上
でも発生する非点収差、コマ収差がある。
However, in a decentered optical system, it is impossible to correct rotationally asymmetric aberrations caused by decentering by a rotationally symmetric optical system. The rotationally asymmetric aberrations caused by this eccentricity include distortion, field curvature, astigmatism and coma which also occur on the axis.

【0020】まず、回転非対称な像面湾曲について説明
する。例えば、無限遠の物点から偏心した凹面鏡に入射
した光線は、凹面鏡に当たって反射結像されるが、光線
が凹面鏡に当たって以降、像面までの後側焦点距離は、
像界側が空気の場合、光線が当たった部分の曲率半径の
半分になる。すると、図21に示すように、軸上主光線
に対して傾いた像面を形成する。このように、回転非対
称な像面湾曲を補正するには回転対称な光学系では不可
能である。
First, the rotationally asymmetric field curvature will be described. For example, light rays incident on a concave mirror decentered from an object point at infinity are reflected and imaged on the concave mirror, but after the light rays hit the concave mirror, the rear focal length to the image plane is
When the image field side is air, the radius of curvature becomes half of the radius of curvature of the portion hit by the light beam. Then, as shown in FIG. 21, an image plane inclined with respect to the axial principal ray is formed. As described above, it is impossible to correct rotationally asymmetric curvature of field with a rotationally symmetric optical system.

【0021】この傾いた像面湾曲をその発生源である凹
面鏡M自身で補正するには、凹面鏡Mを回転非対称な面
で構成し、この例ではY軸正の方向に対して曲率を強く
(屈折力を強く)し、Y軸負の方向に対して曲率を弱く
(屈折力を弱く)すれば、補正することができる。ま
た、上記構成と同様な効果を持つ回転非対称な面を、凹
面鏡Mとは別に光学系中に配置することにより、少ない
構成枚数でフラットの像面を得ることが可能となる。
In order to correct the tilted curvature of field by the concave mirror M itself, which is the source, the concave mirror M is constituted by a rotationally asymmetric surface. In this example, the curvature is strong in the positive Y-axis direction ( If the refractive power is increased) and the curvature is decreased (the refractive power is decreased) in the negative direction of the Y axis, the correction can be made. In addition, by arranging a rotationally asymmetric surface having the same effect as the above configuration in the optical system separately from the concave mirror M, a flat image surface can be obtained with a small number of components.

【0022】また、回転非対称な面は、その面内及び面
外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状の面とす
ることが、自由度が増え収差補正上は好ましい。
The rotationally asymmetric surface preferably has a rotationally asymmetric surface shape having no rotationally symmetric axis both inside and outside the surface, which is preferable for increasing the degree of freedom and correcting aberrations.

【0023】次に、回転非対称な非点収差について説明
する。上記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡M
では、軸上光線に対しても図22に示すような非点収差
が発生する。この非点収差を補正するためには、上記説
明と同様に、回転非対称面のX軸方向の曲率とY軸方向
の曲率を適切に変えることによって可能となる。
Next, rotationally asymmetric astigmatism will be described. As described above, the eccentrically arranged concave mirror M
In this case, astigmatism as shown in FIG. 22 also occurs for axial rays. Astigmatism can be corrected by appropriately changing the curvature in the X-axis direction and the curvature in the Y-axis direction of the rotationally asymmetric surface, as described above.

【0024】さらに、回転非対称なコマ収差について説
明する。上記説明と同様に、偏心して配置された凹面鏡
Mでは、軸上光線に対しても図23に示すようなコマ収
差が発生する。このコマ収差を補正するためには、回転
非対称面のX軸の原点から離れるに従って面の傾きを変
えると共に、Y軸の正負によって面の傾きを適切に変え
ることによって可能となる。
Further, rotationally asymmetric coma will be described. Similarly to the above description, in the concave mirror M arranged eccentrically, coma as shown in FIG. To correct the coma aberration, the inclination of the surface can be changed as the distance from the origin of the X axis of the rotationally asymmetric surface increases, and the inclination of the surface can be appropriately changed depending on the sign of the Y axis.

【0025】また、本発明の接眼光学系では、前述の反
射作用を有する少なくとも1つの面が軸上主光線に対し
偏心し、回転非対称な面形状でパワーを有する構成も可
能である。このような構成をとれば、その反射面にパワ
ーを持たせることで発生する偏心収差をその面自体で補
正することが可能となり、プリズムの屈折面のパワーを
緩めることで、色収差の発生自体を小さくすることがで
きる。
Further, in the eyepiece optical system of the present invention, it is also possible to adopt a configuration in which at least one surface having the above-mentioned reflecting action is decentered with respect to the axial principal ray, and has a rotationally asymmetric surface shape having power. With such a configuration, it becomes possible to correct the eccentric aberration caused by giving power to the reflecting surface by the surface itself, and by relaxing the power of the refracting surface of the prism, the occurrence of chromatic aberration itself can be reduced. Can be smaller.

【0026】また、本発明で用いる上記の回転非対称面
は、アナモルフィック面あるいは対称面を1面のみ有す
る面対称自由曲面であることが好ましい。ここで、本発
明で使用する自由曲面とは、以下の式(a)で定義され
るものである。なお、その定義式のZ軸が自由曲面の軸
となる。
The rotationally asymmetric surface used in the present invention is preferably an anamorphic surface or a plane-symmetric free-form surface having only one plane of symmetry. Here, the free-form surface used in the present invention is defined by the following equation (a). Note that the Z axis of the definition formula is the axis of the free-form surface.

【0027】 ここで、(a)式の第1項は球面項、第2項は自由曲面
項である。
[0027] Here, the first term of the equation (a) is a spherical term, and the second term is a free-form surface term.

【0028】球面項中、 c:頂点の曲率 k:コーニック定数(円錐定数) r=√(X2 +Y2 ) である。In the spherical term, c: curvature of the vertex k: conic constant (conical constant) r = √ (X 2 + Y 2 ).

【0029】自由曲面項は、 ただし、Cj (jは2以上の整数)は係数である。The free-form surface term is Here, C j (j is an integer of 2 or more) is a coefficient.

【0030】上記自由曲面は、一般的には、X−Z面、
Y−Z面共に対称面を持つことはないが、本発明ではX
の奇数次項を全て0にすることによって、Y−Z面と平
行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。例え
ば、上記定義式(a)においては、C2 、C5 、C7
9 、C12、C14、C16、C18、C20、C23、C25、C
27、C29、C31、C33、C35・・・の各項の係数を0に
することによって可能である。
The free-form surface is generally an XZ surface,
Although neither YZ plane has a plane of symmetry, in the present invention, X
By setting all the odd-order terms of 0 to 0, the YZ plane and the flat
The free-form surface has only one line of symmetry plane. example
For example, in the above definition formula (a), CTwo, CFive, C7,
C9, C12, C14, C16, C18, C20, Ctwenty three, Ctwenty five, C
27, C29, C31, C33, C35Set the coefficient of each term of ... to 0
It is possible by doing.

【0031】また、Yの奇数次項を全て0にすることに
よって、X−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自
由曲面となる。例えば、上記定義式においては、C3
5、C8 、C10、C12、C14、C17、C19、C21、C
23、C25、C27、C30、C32、C34、C36・・・の各項
の係数を0にすることによって可能である。
By setting all odd-numbered terms of Y to 0, a free-form surface having only one symmetry plane parallel to the XZ plane is obtained. For example, in the above definition formula, C 3 ,
C 5, C 8, C 10 , C 12, C 14, C 17, C 19, C 21, C
23 , C 25 , C 27 , C 30 , C 32 , C 34 , C 36 ...

【0032】また上記対称面の方向の何れか一方を対称
面とし、それに対応する方向の偏心、例えば、Y−Z面
と平行な対称面に対して光学系の偏心方向はY軸方向
に、X−Z面と平行な対称面に対しては光学系の偏心方
向はX軸方向にすることで、偏心により発生する回転非
対称な収差を効果的に補正しながら同時に製作性をも向
上させることが可能となる。
One of the directions of the symmetry plane is a symmetry plane, and the eccentricity of the corresponding direction, for example, the eccentric direction of the optical system with respect to the symmetry plane parallel to the YZ plane is in the Y-axis direction. By making the eccentric direction of the optical system the X-axis direction with respect to the symmetric plane parallel to the XZ plane, it is possible to effectively correct rotationally asymmetric aberrations caused by the eccentricity while improving the productivity. Becomes possible.

【0033】また、上記定義式(a)は、前述のように
1つの例として示したものであり、本発明は、対称面を
1面のみ有する回転非対称面を用いることで偏心により
発生する回転非対称な収差を補正し、同時に製作性も向
上させるということが特徴であり、他のいかなる定義式
に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。
Further, the above-mentioned definition expression (a) is shown as one example as described above, and the present invention uses a rotationally asymmetric surface having only one plane of symmetry to produce rotation caused by eccentricity. It is characterized by correcting asymmetric aberrations and at the same time improving productivity, and it goes without saying that the same effect can be obtained for any other definitional expressions.

【0034】そして、第2像からの光束がシースルー光
学素子と接眼光学系とを透過する際に与えられる合成の
光学パワー及び角倍率が、以下の条件を満足するよう
に、シースルー光学系が接眼光学系で発生する光学パワ
ーと角倍率とを相殺するように構成されていることが望
ましい。
Then, the see-through optical system is adjusted so that the combined optical power and angular magnification given when the light flux from the second image passes through the see-through optical element and the eyepiece optical system satisfy the following conditions. It is desirable that the optical power generated by the optical system be offset from the angular magnification.

【0035】 −0.002<Px<0.002(1/mm) ・・・(3) −0.002<Py<0.002(1/mm) ・・・(4) 0.97<βx<1.03 ・・・(5) 0.95<βy<1.05 ・・・(6) ただし、全光学系の偏心方向がY軸方向で、軸上主光線
と平行な面をY−Z面とし、そのY−Z面と直交する方
向をX方向とするとき、全系のX方向のパワーをPx、
Y方向のパワーをPy、全系のX方向の角倍率をβx、
全系のY方向の角倍率をβxとする。ただし、人間の縦
方向がY軸方向の場合。人間の縦方向がX軸方向の場合
は、条件(5)、(6)は次のようになる。
-0.002 <Px <0.002 (1 / mm) (3) -0.002 <Py <0.002 (1 / mm) (4) 0.97 <βx <1.03 (5) 0.95 <βy <1.05 (6) However, the eccentric direction of all optical systems is the Y-axis direction, and the plane parallel to the axial principal ray is defined as Y− When the Z-plane is set and the direction orthogonal to the YZ-plane is set as the X-direction, the power of the whole system in the X-direction is Px,
The power in the Y direction is Py, the angular magnification of the whole system in the X direction is βx,
The angular magnification of the entire system in the Y direction is βx. However, when the human vertical direction is the Y-axis direction. When the human vertical direction is the X-axis direction, the conditions (5) and (6) are as follows.

【0036】 0.95<βx<1.05 ・・・(5)’ 0.97<βy<1.03 ・・・(6)’ ここで、角倍率について、縦方向と横方向で差が付くの
は、人間の目は縦Yよりも横Xの方が細かく見ることが
できるので、Y方向のβyは多少緩くても大丈夫なた
め、条件(5)と(6)の間には差が付いている。
0.95 <βx <1.05 (5) ′ 0.97 <βy <1.03 (6) ′ Here, the difference in angular magnification between the vertical direction and the horizontal direction is found. The reason is that the human eye can see the horizontal X more finely than the vertical Y, so that βy in the Y direction can be somewhat loose, so that there is a difference between the conditions (5) and (6). With.

【0037】上記条件(3)〜(6)の上下限の意味は
前記条件(1)と(2)の上下限の意味と同様である。
The meanings of the upper and lower limits of the conditions (3) to (6) are the same as the meanings of the upper and lower limits of the conditions (1) and (2).

【0038】全系のX方向のパワーPx、Y方向のパワ
ーPyについて、さらに好ましくは、 −0.001<Px<0.001(1/mm) ・・・(3−1) −0.001<Py<0.001(1/mm) ・・・(4−1) なる条件を満足することが重要である。また、 −0.0005<Px<0.0005(1/mm) ・・・(3−2) −0.0005<Py<0.0005(1/mm) ・・・(4−2) なる条件の少なくとも何れか一方を満足することが望ま
しい。
The power Px in the X direction and the power Py in the Y direction of the entire system are more preferably -0.001 <Px <0.001 (1 / mm) (3-1) -0.001 <Py <0.001 (1 / mm) (4-1) It is important to satisfy the following condition. -0.0005 <Px <0.0005 (1 / mm) (3-2) -0.0005 <Py <0.0005 (1 / mm) (4-2) It is desirable to satisfy at least one of the following.

【0039】全系のX方向の角倍率βx、全系のY方向
の角倍率βxについて、さらに好ましくは、 0.99<βx<1.01 ・・・(5−1) 0.99<βy<1.01 ・・・(6−1) なる条件式を満足することが重要である。
The angular magnification βx of the whole system in the X direction and the angular magnification βx of the whole system in the Y direction are more preferably 0.99 <βx <1.01 (5-1) 0.99 <βy <1.01 (6-1) It is important to satisfy the following conditional expression.

【0040】さらに好ましくは、 0.995<βx<1.005 ・・・(5−2) 0.995<βy<1.005 ・・・(6−2) なる条件式を満足することが重要である。More preferably, it is important to satisfy the following conditional expression: 0.995 <βx <1.005 (5-2) 0.995 <βy <1.005 (6-2) It is.

【0041】次に、目側の第1プリズム(図1では、プ
リズム光学系10)の逆光線追跡での入射面の視軸(軸
上主光線)との交点におけるX方向とY方向の曲率をC
x1、Cy1とし、第1プリズムの射出面の視軸との交
点におけるX方向とY方向の曲率をCx2、Cy2と
し、物体側に配置されるシースルー光学素子の入射面の
視軸との交点におけるX方向とY方向の曲率をCx3、
Cy3とし、シースルー光学素子の射出面の曲率をCx
4、Cy4とするとき、第1プリズムと第2プリズムを
近接して配置する場合、Cx3/Cx2とCy3/Cy
2は下記条件を満足することが好ましい。
Next, the curvatures in the X and Y directions at the intersection of the incident surface and the visual axis (on-axis principal ray) in the reverse ray tracing of the first prism (the prism optical system 10 in FIG. 1) on the eye side are calculated. C
x1, Cy1, the curvatures in the X and Y directions at the intersection of the exit surface of the first prism with the visual axis are Cx2, Cy2, and at the intersection with the visual axis of the incident surface of the see-through optical element arranged on the object side. The curvature in the X and Y directions is Cx3,
Cy3, and the curvature of the exit surface of the see-through optical element is Cx
4, Cy4, when the first prism and the second prism are arranged close to each other, Cx3 / Cx2 and Cy3 / Cy
2 preferably satisfies the following condition.

【0042】 0.3<Cx3/Cx2<1.2 ・・・(7) 0.3<Cy3/Cy2<1.2 ・・・(8) 上記条件式の下限の0.3を越えると、上記2つの面に
挟まれた空気層によりこの部分が正のパワーを持ちすぎ
てしまい、全系の光学パワーを0にする場合は、この部
分のパワーを打ち消すために第2プリズムの射出面が強
い負の光学パワーを持たざるを得なくなり、角倍率が大
きく1以下になってしまう。一方、角倍率を略1にする
場合も同様に、第2プリズムの射出面が強い負の光学パ
ワーを持たざるを得なくなり、全体の光学パワーが強い
正のパワーを持ってしまい、遠方を観察することができ
なくなってしまう。
0.3 <Cx3 / Cx2 <1.2 (7) 0.3 <Cy3 / Cy2 <1.2 (8) If the lower limit of 0.3 of the above conditional expression is exceeded, 0.3 If this portion has too much positive power due to the air layer sandwiched between the two surfaces, and the optical power of the entire system is set to 0, the exit surface of the second prism must be changed to cancel the power of this portion. It is inevitable to have a strong negative optical power, and the angular magnification is greatly reduced to 1 or less. On the other hand, when the angular magnification is set to approximately 1, similarly, the exit surface of the second prism is forced to have a strong negative optical power, and the entire optical power has a strong positive power, so that the user can observe a distant place. You will not be able to do it.

【0043】上記条件式の上限の1.2を越えると、上
記2つの面に挟まれた空気層によりこの部分が負のパワ
ーを持ちすぎてしまい、全系の光学パワーを0にする場
合は、この部分のパワーを打ち消すために第2プリズム
の射出面が強い正の光学パワーを持たざるを得なくな
り、角倍率が大きく1以上になってしまう。一方、角倍
率を1にする場合も同様に、第2プリズムの射出面が強
い正の光学パワーを持たざるを得なくなり、全体の光学
パワーが強い負のパワーをもってしまい、近点を観察す
ることができなくなってしまう。
If the upper limit of 1.2 of the above conditional expression is exceeded, this portion will have too much negative power due to the air layer sandwiched between the above two surfaces. However, in order to cancel the power of this portion, the exit surface of the second prism must have a strong positive optical power, and the angular magnification becomes large and becomes 1 or more. On the other hand, when the angular magnification is set to 1, similarly, the exit surface of the second prism has to have a strong positive optical power, and the entire optical power has a strong negative power. Can not be done.

【0044】さらに好ましくは、 0.4<Cx3/Cx2<1 ・・・(7−1) 0.4<Cy3/Cy2<1 ・・・(8−1) なる条件を満足することが必要である。More preferably, it is necessary to satisfy the following condition: 0.4 <Cx3 / Cx2 <1 (7-1) 0.4 <Cy3 / Cy2 <1 (8-1) is there.

【0045】ところで、接眼光学系としては、図1に例
示したように、少なくとも屈折率が1よりも大きい媒質
を挟んだプリズム部材を有し、そのプリズム部材が、少
なくとも透過か反射の一方の光学作用を備えた光学作用
面を3つ以上含み、その3つの面は、第1像からの光束
をプリズム内に入射する第3面と、シースルー光学素子
に間隔を離して対向しシースルー光学素子を透過した第
2像からの光束をプリズム内に透過させる作用と第1像
からの光束をブリズム内で反射させる作用とを備え、少
なくとも曲面形状の反射面を有して構成された第2面
と、第1像からの光束をプリズム外に射出する第1面に
て構成されることが望ましい。
By the way, as shown in FIG. 1, the eyepiece optical system has a prism member sandwiching at least a medium having a refractive index larger than 1, and the prism member is at least one of a transmissive and a reflective optical member. Three or more optically active surfaces having an effect, the three surfaces being opposed to the third surface on which the light flux from the first image enters the prism and the see-through optical element at a distance from the third surface; A second surface configured to have a function of transmitting the light flux from the transmitted second image into the prism and a function of reflecting the light flux from the first image within the brhythm, and to have at least a curved reflecting surface; It is desirable that the first surface emits a light beam from the first image to the outside of the prism.

【0046】その場合には、第1面又は第3面の少なく
とも一方が、偏心収差を補正するような回転非対称な曲
面形状にて構成され、その曲面形状が、アナモルフィッ
ク面若しくは対称面を1面のみ備えた面対称自由曲面に
て構成されることが望ましい。
In this case, at least one of the first surface and the third surface has a rotationally asymmetric curved surface shape for correcting eccentric aberration, and the curved surface shape corresponds to an anamorphic surface or a symmetric surface. It is desirable to be configured as a plane-symmetric free-form surface having only one surface.

【0047】また、第1面が、プリズム内での光束の反
射作用と透過作用とを兼用するように構成されることが
望ましい。
It is desirable that the first surface is configured to have both the function of reflecting and transmitting the light beam in the prism.

【0048】その場合に、第1面の反射作用と透過作用
との兼用面は、反射光束が全反射臨界角を越えた角度で
この第1面に入射するような全反射面にて構成され、そ
の後反射面で折り返された反射光束を全反射臨界角を越
えない角度で入射させてプリズムから射出させるように
構成されていることが望ましい。
In this case, the surface for both reflection and transmission of the first surface is constituted by a total reflection surface such that a reflected light beam enters the first surface at an angle exceeding the critical angle for total reflection. Then, it is desirable that the reflected light flux reflected by the reflecting surface is made incident at an angle not exceeding the total reflection critical angle and emitted from the prism.

【0049】また、本発明の観察光学系において、第1
像からの光束が接眼光学系から射出されて決まる第1像
観察視野範囲が、第2像からの光束がシースルー光学素
子と接眼光学系の一部を透過して決定される第2像観察
視野範囲内に形成されるように、接眼光学系とシースル
ー光学素子とを構成してもよい。
In the observation optical system of the present invention, the first
The first image observation visual field range determined by the light beam from the image emitted from the eyepiece optical system is determined, and the second image observation visual field is determined by the light beam from the second image transmitted through the see-through optical element and part of the eyepiece optical system. The eyepiece optical system and the see-through optical element may be configured to be formed within the range.

【0050】また、接眼光学系のシースルー光学素子に
対向配置されている反射面の光束反射領域に対して、シ
ースルー光学素子から透過する光束透過領域が像形成部
材側にシフトするようにシースルー光学素子の光学径を
接眼光学系の反射面よりも小さく構成し、かつ、シース
ルー光学素子をその反射面の像形成部材に近い側の領域
と対向して配置し、その反射面のシースルー光学素子に
対向しない部分には、外界からのフレアー光線の入射を
防止する遮光コートを施して構成してもよい。
Also, a see-through optical element such that a light-beam transmitting area transmitted from the see-through optical element shifts toward the image forming member side with respect to a light-beam reflecting area of the reflecting surface arranged opposite to the see-through optical element of the eyepiece optical system. Optical diameter is smaller than the reflecting surface of the eyepiece optical system, and the see-through optical element is disposed so as to face a region of the reflecting surface close to the image forming member, and faces the see-through optical element of the reflecting surface. The portion not to be provided may be provided with a light-shielding coat for preventing the incidence of flare rays from the outside.

【0051】そして、その第2像が外界像となるよう
に、シースルー光学素子の前方又は後方の少なくとも一
方に外界像からの光束の透過と遮断若しくは透過と減光
の切り換えができる遮光部材を配置して構成することが
できる。
A light-shielding member capable of transmitting and blocking a light beam from an external image or switching between transmission and dimming is disposed at least in front of or behind the see-through optical element so that the second image is an external image. Can be configured.

【0052】また、第2像が、第1像とは別の像を形成
する表示素子によって形成されるように、シースルー光
学素子の接眼光学系とは反対側に表示素子を配置して構
成することもできる。
Further, the display element is arranged on the side opposite to the eyepiece optical system of the see-through optical element so that the second image is formed by a display element forming an image different from the first image. You can also.

【0053】また、第2像が外界像となるように、シー
スルー光学素子の前方又は後方の少なくとも一方に外界
像からの光束の透過と遮断若しくは透過と減光の切り換
えができる遮光部材を配置して構成すると共に、外界像
とシースルー光学素子との間に第3の像を表示する表示
素子を配置して構成することもできる。
Further, a light-blocking member capable of transmitting and blocking a light beam from the external image or switching between transmission and dimming is disposed at least in front of or behind the see-through optical element so that the second image is an external image. And a display element for displaying the third image can be arranged between the external image and the see-through optical element.

【0054】また、本発明の観察光学系において、第1
像からの光束を導く接眼光学系内の光路と、第2像から
の光束を導くシースルー光学素子内の光路とは、別の位
置に配置された瞳照射用の光源と、その瞳の像を受光す
る受光素子とを備え、観察者の視線を検知するように構
成することもできる。
In the observation optical system of the present invention, the first
An optical path in the eyepiece optical system that guides the light flux from the image and an optical path in the see-through optical element that guides the light flux from the second image are a light source for pupil irradiation arranged at a different position and an image of the pupil. A light receiving element for receiving light may be provided to detect the line of sight of the observer.

【0055】この場合に、視線を検出する手段は、少な
くとも瞳の像が、接眼光学系の光路内を通り、第1像と
の間の光路中から分離されて受光素子に導かれるように
構成することができる。このように視線検出手段の光路
を観察光路と兼用することによって、視線検出手段の光
路から入射する恐れのある外界光や、瞳照射光源からの
迷光等による影響を排除でさると共に、視線検出光学系
も大部分削減でき、安価、小型化ができる。
In this case, the means for detecting the line of sight is configured such that at least the image of the pupil passes through the optical path of the eyepiece optical system, is separated from the optical path between the first image, and is guided to the light receiving element. can do. In this way, by using the optical path of the line-of-sight detecting means also as the observation optical path, it is possible to eliminate the influence of external light that may enter from the optical path of the line-of-sight detecting means, stray light from the pupil irradiation light source, and the like. The system can be largely reduced, and the cost and size can be reduced.

【0056】また、接眼光学系から射出された第1像か
らの光束の光軸を視軸とし、射出瞳を中心にその視軸か
ら像形成部材と反対側に向う方向の接眼光学系によって
規定される角度をθとすると、接眼光学系とシースルー
光学素子と射出瞳とが以下の条件を満足する関係に配置
されていることが望ましい。
Also, the optical axis of the light beam from the first image emitted from the eyepiece optical system is defined as the visual axis, and the eyepiece optical system is oriented around the exit pupil from the visual axis to the opposite side to the image forming member. Assuming that the angle is θ, it is desirable that the eyepiece optical system, the see-through optical element, and the exit pupil be arranged in a relationship satisfying the following condition.

【0057】θ≦60° この条件を満足する配置だと、シースルー光路以外に、
例えば下方のキーボード等を観察光学系を通さずに直接
見ることができるようになる。
Θ ≦ 60 ° If the arrangement satisfies this condition, besides the see-through optical path,
For example, it is possible to directly see the lower keyboard or the like without passing through the observation optical system.

【0058】なお、本発明は、以上のような何れかの観
察光学系を備え、その接眼光学系とシースルー光学素子
と第1像を形成する像形成部材とが間隔を保持する保持
手段によって保持された本体部と、その本体部を観察者
頭部に支える支持手段とを備えた頭部装着型観察光学装
置も含むものである。
The present invention is provided with any of the above-described observation optical systems, and the eyepiece optical system, the see-through optical element, and the image forming member for forming the first image are held by holding means for holding an interval. The head-mounted observation optical device includes a main body part provided and support means for supporting the main body part on the observer's head.

【0059】[0059]

【発明の実施の形態】以下、本発明の観察光学系の実施
例1〜2について説明する。これら実施例は逆光線追跡
で説明するが、図1に示すように、接眼光学系の像面3
に画像表示素子を配置し、その射出瞳1位置に観察者の
眼球の瞳を配置することにより、表示像の観察光学装置
として機能し、接眼光学系のプリズム光学系10とシー
スルー光学素子20とを通して射出瞳1から外界を観察
することにより外界をシースルーすることができる。な
お、これら実施例の構成パラメータは後に示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments 1 and 2 of the observation optical system according to the present invention will be described below. These embodiments will be described with reference to the reverse ray tracing. However, as shown in FIG.
By arranging an image display element at the exit pupil 1 and arranging the pupil of the observer's eyeball at the position of the exit pupil 1, the image display element functions as a display image observation optical apparatus, and the prism optical system 10 of the eyepiece optical system and the see-through optical element 20 By observing the outside world from the exit pupil 1 through the camera, the outside world can be seen through. The configuration parameters of these embodiments will be described later.

【0060】各実施例において、図1に示すように、軸
上主光線2を物体中心を出て、射出瞳1の中心を通り、
像面3中心あるいは外界中心に到る光線で定義する。そ
して、瞳1中心を観察光学系を構成する光学面の原点と
して、観察光学系の第1面11に入射する軸上主光線2
に沿う方向をZ軸正方向とし、このZ軸と像面中心を含
む平面をY−Z平面とし、原点を通りY−Z平面に直交
し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をX軸正方向と
し、X軸、Z軸と右手直交座標系を構成する軸をY軸と
する。図1には、原点について定められた座標系を図示
してある。
In each embodiment, as shown in FIG. 1, the on-axis principal ray 2 exits the center of the object, passes through the center of the exit pupil 1, and
It is defined by a ray reaching the center of the image plane 3 or the center of the external world. Then, with the center of the pupil 1 as the origin of the optical surface constituting the observation optical system, the axial chief ray 2 incident on the first surface 11 of the observation optical system
Is defined as a positive direction of the Z axis, a plane including the Z axis and the center of the image plane is defined as a YZ plane, and a direction passing from the origin and orthogonal to the YZ plane and extending from the near side of the paper toward the back side is the X axis. An axis forming the right-handed orthogonal coordinate system with the X axis and the Z axis is defined as a Y axis. FIG. 1 shows a coordinate system defined for the origin.

【0061】実施例1、2では、瞳1の中心について定
められた座標系のY−Z平面内でプリズム部材10、2
0の各面の偏心を行っており、また、その各回転非対称
自由曲面の唯一の対称面をY−Z面としている。
In the first and second embodiments, the prism members 10 and 2 are positioned within the YZ plane of the coordinate system defined for the center of the pupil 1.
0 is decentered, and the only symmetrical plane of each rotationally asymmetric free-form surface is the YZ plane.

【0062】プリズム部材10、20の偏心面について
は、瞳1の中心について定められた座標系の原点から、
その面の面頂位置の偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸
方向をそれぞれX,Y,Z)と、その面の中心軸(自由
曲面については、前記(a)式のZ軸、非球面について
は、後記(b)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反時計回りを、γの正はZ軸の
正方向に対して時計回りを意味する。
The eccentric surfaces of the prism members 10 and 20 are determined from the origin of the coordinate system defined with respect to the center of the pupil 1.
The amount of eccentricity at the top of the surface (X, Y, and Z in the X-, Y-, and Z-axis directions, respectively) and the central axis of the surface (for a free-form surface, the Z-axis For the aspherical surface, the inclination angles (α, β, γ (°), respectively) about the X axis, Y axis, and Z axis of the later-described formula (b) are given. In this case, the positive α and β mean counterclockwise with respect to the positive direction of each axis, and the positive γ means clockwise with respect to the positive direction of the Z axis.

【0063】また、各実施例の光学系を構成する光学作
用面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成
する場合には、面間隔が与えられており、その他、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。
In a case where a specific surface and a surface subsequent thereto constitute a coaxial optical system among the optical working surfaces constituting the optical system of each embodiment, a surface interval is given, and other media are provided. Are given according to the conventional method.

【0064】また、本発明で用いられる自由曲面の面の
形状は前記(a)式により定義し、その定義式のZ軸が
自由曲面の軸となる。
The shape of the surface of the free-form surface used in the present invention is defined by the above equation (a), and the Z axis of the definition expression is the axis of the free-form surface.

【0065】また、非球面は、以下の定義式で与えられ
る回転対称非球面である。
The aspherical surface is a rotationally symmetric aspherical surface given by the following definitional expression.

【0066】 Z=(Y2 /R)/[1+{1−(1+K)Y2 /R2 1 /2] +AY4 +BY6 +CY8 +DY10+…… ・・・(b) ただし、Zを光の進行方向を正とした光軸(軸上主光
線)とし、Yを光軸と垂直な方向にとる。ここで、Rは
近軸曲率半径、Kは円錐定数、A、B、C、D、…はそ
れぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。
この定義式のZ軸が回転対称非球面の軸となる。
Z = (Y 2 / R) / [1+ {1− (1 + K) Y 2 / R 21/2 ] + AY 4 + BY 6 + CY 8 + DY 10 +... (B) Is the optical axis (on-axis principal ray) where the traveling direction of light is positive, and Y is a direction perpendicular to the optical axis. Here, R is a paraxial radius of curvature, K is a conic constant, and A, B, C, D,... Are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients, respectively.
The Z axis of this definition expression is the axis of the rotationally symmetric aspherical surface.

【0067】なお、データの記載されていない自由曲
面、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。
Note that terms relating to free-form surfaces and aspheric surfaces for which no data is described are zero. Regarding the refractive index,
The values for the d-line (wavelength 587.56 nm) are shown. The unit of the length is mm.

【0068】また、自由曲面の他の定義式として、以下
の(c)式で与えられるZernike多項式がある。
この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Zernike多項式の軸となる。回転非対称面
の定義は、X−Y面に対するZの軸の高さの極座標で定
義され、AはX−Y面内のZ軸からの距離、RはZ軸回
りの方位角で、Z軸から測った回転角で表せられる。
As another definition of the free-form surface, there is a Zernike polynomial given by the following expression (c).
The shape of this surface is defined by the following equation. The Z axis of the defining equation is the axis of the Zernike polynomial. The definition of the rotationally asymmetric surface is defined by polar coordinates of the height of the Z axis with respect to the XY plane, A is the distance from the Z axis in the XY plane, R is the azimuth around the Z axis, and the Z axis It can be expressed by the rotation angle measured from.

【0069】 x=R×cos(A) y=R×sin(A) Z=D2 +D3 Rcos(A)+D4 Rsin(A) +D5 2 cos(2A)+D6 (R2 −1)+D7 2 sin(2A) +D8 3 cos(3A) +D9 (3R3 −2R)cos(A) +D10(3R3 −2R)sin(A)+D113 sin(3A) +D124cos(4A)+D13(4R4 −3R2 )cos(2A) +D14(6R4 −6R2 +1)+D15(4R4 −3R2 )sin(2A) +D164 sin(4A) +D175 cos(5A) +D18(5R5 −4R3 )cos(3A) +D19(10R5 −12R3 +3R)cos(A) +D20(10R5 −12R3 +3R)sin(A) +D21(5R5 −4R3 )sin(3A) +D225 sin(5A) +D236cos(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) +D296sin(6A)・・・・・ ・・・(c) なお、X軸方向に対称な光学系として設計するには、D
4 ,D5 ,D6 、D100,D11,D12,D13,D14,D
20,D21,D22…を利用する。
[0069] x = R × cos (A) y = R × sin (A) Z = D 2 + D 3 Rcos (A) + D 4 Rsin (A) + D 5 R 2 cos (2A) + D 6 (R 2 -1 ) + D 7 R 2 sin ( 2A) + D 8 R 3 cos (3A) + D 9 (3R 3 -2R) cos (A) + D 10 (3R 3 -2R) sin (A) + D 11 R 3 sin (3A) + D 12 R 4 cos (4A) + D 13 (4R 4 -3R 2) cos (2A) + D 14 (6R 4 -6R 2 +1) + D 15 (4R 4 -3R 2) sin (2A) + D 16 R 4 sin (4A ) + D 17 R 5 cos ( 5A) + D 18 (5R 5 -4R 3) cos (3A) + D 19 (10R 5 -12R 3 + 3R) cos (A) + D 20 (10R 5 -12R 3 + 3R) sin (A) + D 21 (5R 5 -4R 3 ) sin (3A) + D 22 R 5 sin (5A) + D 23 R 6 cos (6A) + D 24 (6R 6 -5R 4) cos (4A) + D 25 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) cos (2A) + D 26 (20R 6 -30R 4 + 12R 2 -1) + D 27 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) sin (2A) D 28 (6R 6 -5R 4) sin (4A) + D 29 R 6 sin (6A) ····· ··· (c) In addition, to design an optical system symmetric with respect to the X-axis direction, D
4, D 5, D 6, D 10 0, D 11, D 12, D 13, D 14, D
20, D 21, D 22 ... to use.

【0070】その他の面の例として、次の定義式(d)
があげられる。
As another example, the following definition formula (d)
Is raised.

【0071】Z=ΣΣCnmXY例として、k=7(7次
項)を考えると、展開したとき、以下の式で表せる。
Z = ΣΣC nm XY As an example, if k = 7 (seventh-order term) is considered, when expanded, it can be expressed by the following equation.

【0072】 Z=C2 +C3 Y+C4 |X| +C5 2 +C6 Y|X|+C7 2 +C8 3 +C9 2 |X|+C10YX2 +C11|X3 | +C124 +C133 |X|+C142 2 +C15Y|X3 |+C164 +C175 +C184 |X|+C193 2 +C202 |X3 | +C21YX4 +C22|X5 | +C236 +C245 |X|+C254 2 +C263 |X3 | +C272 4 +C28Y|X5 |+C296 +C307 +C316 |X|+C325 2 +C334 |X3 | +C343 4 +C352 |X5 |+C36YX6 +C37|X7 | ・・・(d) なお、本発明の実施例では、前記(a)式を用いた自由
曲面で面形状が表現されているが、上記(c)式、
(d)式を用いても同様の作用効果を得られるのは言う
までもない。
Z = C 2 + C 3 Y + C 4 | X | + C 5 Y 2 + C 6 Y | X | + C 7 X 2 + C 8 Y 3 + C 9 Y 2 | X | + C 10 YX 2 + C 11 | X 3 | + C 12 Y 4 + C 13 Y 3 | X | + C 14 Y 2 X 2 + C 15 Y | X 3 | + C 16 X 4 + C 17 Y 5 + C 18 Y 4 | X | + C 19 Y 3 X 2 + C 20 Y 2 | X 3 | + C 21 YX 4 + C 22 | X 5 | + C 23 Y 6 + C 24 Y 5 | X | + C 25 Y 4 X 2 + C 26 Y 3 | X 3 | + C 27 Y 2 X 4 + C 28 Y | X 5 | + C 29 X 6 + C 30 Y 7 + C 31 Y 6 | X | + C 32 Y 5 X 2 + C 33 Y 4 | X 3 | + C 34 Y 3 X 4 + C 35 Y 2 | X 5 | + C 36 YX 6 + C 37 | X 7 | (d) In the embodiment of the present invention, the surface shape is represented by a free-form surface using the above equation (a).
It goes without saying that the same operation and effect can be obtained by using the equation (d).

【0073】なお、回折光学素子に関しては、例えば
「光学系デザイナーのための小型光学エレメント」第
6、7章(オプトロニクス社刊)や「SPIE」第12
6巻、p.46〜53(1977)等に記載されてお
り、可視域でのアッべ数ν=−3.453、部分分散比
θg,F =0.03であり、その回折格子の間隔を自由に
変えることが可能なため、任意の非球面レンズ面と等価
に扱える。以下では、「SPIE」第126巻、p.4
6〜53(1977)に記載されている「ultra−
high index method」を用いている。
As for the diffractive optical element, for example, “Small Optical Elements for Optical System Designers”, Chapters 6 and 7 (published by Optronics) and “SPIE” Chapter 12
6, p. 46-53 (1977), etc., where the Abbe number ν in the visible region is −3.453 and the partial dispersion ratio θ g, F is 0.03, and the interval between the diffraction gratings can be freely changed. Therefore, it can be treated equivalent to an arbitrary aspheric lens surface. In the following, “SPIE” Vol. 126, p. 4
6-53 (1977).
"high index method" is used.

【0074】本発明の実施例1のシースルー光学系を備
えた観察光学装置の光軸を含むY−Z断面図を図1に示
す。実施例2のシースルー光学系を備えた観察光学装置
も同様に構成される。これら実施例の観察光学装置の像
面の表示像を観察する場合の水平画角22°であり、画
像表示素子の大きさは9.6×7.2mmであり、瞳径
は4mmである。
FIG. 1 is a YZ sectional view including the optical axis of the observation optical apparatus having the see-through optical system according to the first embodiment of the present invention. The observation optical device including the see-through optical system according to the second embodiment has the same configuration. The horizontal angle of view when observing the display image on the image plane of the observation optical device of these examples is 22 °, the size of the image display element is 9.6 × 7.2 mm, and the pupil diameter is 4 mm.

【0075】この観察光学装置は、画像表示素子の表示
像を観察する場合には、逆光線追跡で物体側から光の通
る順に、射出瞳1、プリズム光学系10、回折光学素子
4、平行平面板6、像面3からなり、また、外界をシー
スルする際は、逆光線追跡で物体側から光の通る順に、
射出瞳1、プリズム光学系10、シースルー光学素子2
0からなる。
When observing the display image of the image display element, the observation optical apparatus uses an exit pupil 1, a prism optical system 10, a diffractive optical element 4, a parallel plane plate 6. It consists of the image plane 3, and when sheathing the external world, in the order of light passing from the object side by reverse ray tracing,
Exit pupil 1, prism optical system 10, see-through optical element 2
Consists of zero.

【0076】プリズム光学系10は、逆光線追跡で、第
1面11から第3面13で構成され、その第1面11は
物体側からの光束をプリズム10内に入射させると共に
第2面12で反射された光束をプリズム内で全反射する
透過面と全反射面を兼ねた面となっており、第2面12
は第1面11から入射した光束をプリズム内で反射する
と共に、一部シースルー光学素子20側へ透過する半透
過反射面となっており、第3面13は第1面11で反射
された光束をプリズム外へ射出する透過面となってい
る。
The prism optical system 10 is composed of a first surface 11 to a third surface 13 for back ray tracing. The first surface 11 allows a light beam from the object side to enter the prism 10 and a second surface 12. The second surface 12 serves as both a transmission surface for totally reflecting the reflected light flux in the prism and a total reflection surface.
Is a semi-transmissive reflection surface that reflects the light beam incident from the first surface 11 in the prism and partially transmits the light beam to the see-through optical element 20 side. The third surface 13 is a light beam reflected by the first surface 11. Is transmitted out of the prism.

【0077】また、回折光学素子4は、その像面3側の
面が回折面5となっている。平行平面板6は像面3を照
明するための光学系あるいはフィルター類を構成するも
のである。
The surface on the image plane 3 side of the diffractive optical element 4 is a diffractive surface 5. The parallel plane plate 6 constitutes an optical system or filters for illuminating the image plane 3.

【0078】像面3に配置された画像表示素子の表示面
からの表示光は、平行平面板6を経て回折光学素子4の
回折面5で回折され、プリズム光学系10の第3面13
からプリズム内に入り、第1面11で全反射され、第2
面12で反射されて今度は第1面11で屈折されてプリ
ズム外に射出し、射出瞳1の位置に瞳が位置する観察者
眼球に入射して、画像表示素子の表示画像の拡大像を形
成する。
The display light from the display surface of the image display device arranged on the image plane 3 is diffracted by the diffraction surface 5 of the diffractive optical element 4 via the plane-parallel plate 6 and the third surface 13 of the prism optical system 10.
Enters the prism from the first surface 11, is totally reflected by the first surface 11,
The light is reflected by the surface 12 and then refracted by the first surface 11 and exits the prism. The light enters the observer's eyeball where the pupil is located at the exit pupil 1, and an enlarged image of the display image of the image display element is displayed. Form.

【0079】また、シースルー光学素子20は、プリズ
ム光学系10の第3面13の前方に間隔をおいて配置さ
れ、逆光線追跡で、第1面21と第2面22で構成され
た透過プリズム部材からなり、外界からの光は、シース
ルー光学素子20の第2面22、第1面21、プリズム
光学系10の第2面12、第1面11の順に透過して射
出瞳1の位置に瞳が位置する観察者眼球に入射して、外
界像を形成する。なお、外界像と像面3の表示像とは選
択的あるいは重畳して観察される。
The see-through optical element 20 is disposed at an interval in front of the third surface 13 of the prism optical system 10, and is formed of a first prism 21 and a second prism 22 by back ray tracing. The light from the outside passes through the second surface 22, the first surface 21, the second surface 12, and the first surface 11 of the see-through optical element 20 in this order, and passes through the pupil at the position of the exit pupil 1. Is incident on the observer's eyeball at which is located, and forms an external image. The external image and the display image on the image plane 3 are observed selectively or superimposed.

【0080】図2に実施例1のシースルー光学系の光軸
を含むY−Z断面図を、図3に実施例2のシースルー光
学系の光軸を含むY−Z断面図を示す。両実施例のプリ
ズム光学系10は共通のものであり、シースルー光学素
子20の面形状が異なるが、プリズム光学系10の第3
面13の前方に配置され、逆光線追跡で、第1面21と
第2面22で構成された透過プリズム部材からなる。
FIG. 2 is a YZ sectional view including the optical axis of the see-through optical system according to the first embodiment, and FIG. 3 is a YZ sectional view including the optical axis of the see-through optical system according to the second embodiment. The prism optical system 10 of both embodiments is common, and the surface shape of the see-through optical element 20 is different.
It is disposed in front of the surface 13 and comprises a transmission prism member composed of a first surface 21 and a second surface 22 for back ray tracing.

【0081】以下に上記各実施例のシースルー光学系の
構成パラメータと、両実施例共通の像面3に配置された
画像表示素子の観察光学系の構成パラメータとを示す。
以下の表中の“FFS”は自由曲面、“ASS”は非球
面、“DOE”は回折面、“LCD”は画像表示素子の
表示面、“RS”は反射面、“HRP”は仮想面をそれ
ぞれ示す。
Hereinafter, the structural parameters of the see-through optical system in each of the above embodiments and the structural parameters of the observation optical system of the image display device arranged on the image plane 3 common to both embodiments will be described.
In the following table, "FFS" is a free-form surface, "ASS" is an aspheric surface, "DOE" is a diffraction surface, "LCD" is a display surface of an image display element, "RS" is a reflection surface, and "HRP" is a virtual surface. Are respectively shown.

【0082】 (実施例1) 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(瞳) 2 ASS 偏心(1) 1.5254 56.2 3 FFS 偏心(2) 4 FFS 偏心(3) 1.5254 56.2 5 ASS 偏心(4) ASS R -176.22 K -3.7387×10+1 A -1.6692×10-6 B 2.9814×10-9 C -2.0018×10-12 ASS R -1062.55 K 5.4556×10+2 A 3.6429×10-6 B 5.0316×10-9 C -1.1192×10-12 FFS C4 -6.8800×10-36 -6.3619×10-38 4.1553×10-510 6.8837×10-511 1.2241×10-613 3.3302×10-615 2.5098×10-617 3.8987×10-819 1.2588×10-721 5.2527×10-8 FFS C4 -4.4160×10-36 -2.4845×10-38 2.2623×10-410 2.3442×10-411 8.6043×10-613 1.7297×10-515 9.4774×10-617 8.8375×10-819 2.5550×10-721 1.6464×10-7 偏心(1) X 0.00 Y -2.61 Z 32.27 α 5.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y 3.08 Z 42.45 α -14.95 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y 3.08 Z 42.95 α -14.95 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y -6.46 Z 48.00 α 7.60 β 0.00 γ 0.00 。(Example 1) Surface number Curvature radius Surface distance Eccentricity Refractive index Abbe number Object plane ∞ ∞ 1 ∞ (pupil) 2 ASS Eccentricity (1) 1.5254 56.2 3 FFS Eccentricity (2) 4 FFS Eccentricity (3) 1.5254 56.2 5 ASS Eccentricity (4) ASS R -176.22 K -3.7387 × 10 +1 A -1.6692 × 10 -6 B 2.9814 × 10 -9 C -2.0018 × 10 -12 ASS R -1062.55 K 5.4556 × 10 +2 A 3.6429 × 10 -6 B 5.0 316 × 10 -9 C -1.1192 × 10 -12 FFS C 4 -6.8800 × 10 -3 C 6 -6.3619 × 10 -3 C 8 4.1553 × 10 -5 C 10 6.8837 × 10 -5 C 11 1.2241 × 10 -6 C 13 3.3302 × 10 -6 C 15 2.5098 × 10 -6 C 17 3.8987 × 10 -8 C 19 1.2588 × 10 -7 C 21 5.2527 × 10 -8 FFS C 4 -4.4 160 × 10 -3 C 6 -2.4845 × 10 -3 C 8 2.2623 × 10 -4 C 10 2.3442 × 10 -4 C 11 8.6043 × 10 -6 C 13 1.7297 × 10 -5 C 15 9.4774 × 10 -6 C 17 8.8 375 × 10 -8 C 19 2.5550 × 10 -7 C 21 1.6464 × 10 -7 Eccentricity (1) X 0.00 Y -2.61 Z 32.27 α 5.50 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y 3.08 Z 42.45 α -14.95 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y 3.08 Z 42.95 α -14.95 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (4) X 0.00 Y -6.46 Z 48.00 α 7.60 β 0.00 γ 0.00.

【0083】 (実施例2) 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(瞳) 偏心(1) 2 ASS 偏心(2) 1.5254 56.2 3 FFS 偏心(3) 4 FFS 偏心(4) 1.5254 56.2 5 FFS 偏心(5) ASS R -176.22 K -3.7387×10+1 A -1.6692×10-6 B 2.9814×10-9 C -2.0018×10-12 FFS C4 -6.8800×10-36 -6.3619×10-38 4.1553×10-510 6.8837×10-511 1.2241×10-613 3.3302×10-615 2.5098×10-617 3.8987×10-819 1.2588×10-721 5.2527×10-8 FFS C4 -5.3827×10-36 -3.9107×10-38 2.0464×10-510 2.0013×10-411 -3.0583×10-613 2.9474×10-615 5.4444×10-617 -1.1451×10-719 1.3958×10-721 3.3195×10-7 FFS C4 -3.9314×10-46 4.9360×10-48 -9.7487×10-610 1.6818×10-411 -5.3888×10-613 -2.1876×10-615 5.8586×10-617 -7.0891×10-819 -4.0581×10-821 3.4163×10-7 偏心(1) X 0.00 Y -2.61 Z 32.27 α 5.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y 3.08 Z 42.45 α -14.95 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y 1.38 Z 42.12 α -14.16 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y 1.25 Z 47.68 α 9.11 β 0.00 γ 0.00 。(Example 2) Surface number Curvature radius Surface distance Eccentricity Refractive index Abbe number Object plane ∞ ∞ 1 ∞ (pupil) Eccentricity (1) 2 ASS Eccentricity (2) 1.5254 56.2 3 FFS Eccentricity (3) 4 FFS Eccentricity ( 4) 1.5254 56.2 5 FFS Eccentricity (5) ASS R -176.22 K -3.7387 × 10 +1 A -1.6692 × 10 -6 B 2.9814 × 10 -9 C -2.0018 × 10 -12 FFS C 4 -6.8800 × 10 -3 C 6 -6.3619 × 10 -3 C 8 4.1553 × 10 -5 C 10 6.8837 × 10 -5 C 11 1.2241 × 10 -6 C 13 3.3302 × 10 -6 C 15 2.5098 × 10 -6 C 17 3.8987 × 10 -8 C 19 1.2588 × 10 -7 C 21 5.2527 × 10 -8 FFS C 4 -5.3827 × 10 -3 C 6 -3.9 107 × 10 -3 C 8 2.0464 × 10 -5 C 10 2.0013 × 10 -4 C 11 -3.0583 × 10 -6 C 13 2.9474 × 10 -6 C 15 5.4444 × 10 -6 C 17 -1.1451 × 10 -7 C 19 1.3958 × 10 -7 C 21 3.3195 × 10 -7 FFS C 4 -3.9314 × 10 -4 C 6 4.9360 × 10 -4 C 8 -9.7487 × 10 -6 C 10 1.6818 × 10 -4 C 11 -5.3888 × 10 -6 C 13 -2.1876 × 10 -6 C 15 5.8586 × 10 -6 C 17 -7.0891 × 10 - 8 C 19 -4.0581 × 10 -8 C 21 3.4163 × 10 -7 Eccentricity (1) X 0.00 Y -2.61 Z 32.27 α 5.50 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y 3.08 Z 42.45 α -14.95 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y 1.38 Z 42.12 α -14.16 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (4) X 0.00 Y 1.25 Z 47.68 α 9.11 β 0.00 γ 0.00.

【0084】 (画像表示素子の観察光学系) 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞(瞳) 2 ASS 偏心(1) 1.5254 56.2 3 FFS(RS) 偏心(2) 1.5254 56.2 4 ASS(RS) 偏心(1) 1.5254 56.2 5 FFS 偏心(3) 6 ∞(HRP) 1.50 偏心(4) 7 ∞ 1.40 1.5254 56.2 8 ∞ 0.00 1001.0682 -3.5 9 -209750.722 (DOE) 0.50 10 ∞ 7.13 1.5163 64.1 11 ∞ 1.56 12 ∞ 0.16 1.5860 34.5 13 ∞ 1.10 1.5230 59.4 像 面 ∞(LCD) ASS R -176.22 K -3.7387×10+1 A -1.6692×10-6 B 2.9814×10-9 C -2.0018×10-12 FFS C4 -6.8800×10-36 -6.3619×10-38 4.1553×10-510 6.8837×10-511 1.2241×10-613 3.3302×10-615 2.5098×10-617 3.8987×10-819 1.2588×10-721 5.2527×10-8 FFS C4 -2.3155×10-26 -3.0035×10-28 4.7893×10-410 5.9168×10-411 7.4760×10-613 4.6108×10-515 1.6986×10-517 -7.6840×10-719 -3.8926×10-621 -2.0872×10-6 偏心(1) X 0.00 Y -2.61 Z 32.27 α 5.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y 3.08 Z 42.45 α -14.95 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y 18.35 Z 39.28 α 60.78 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y 18.86 Z 38.29 α 49.61 β 0.00 γ 0.00 。(Observation optical system of image display element) Surface number Radius of curvature Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object plane -100-1000.00 1 ∞ (pupil) 2 ASS Eccentricity (1) 1.5254 56.2 3 FFS (RS) Eccentricity (2) 1.5254 56.2 4 ASS (RS) Eccentricity (1) 1.5254 56.2 5 FFS Eccentricity (3) 6 ∞ (HRP) 1.50 Eccentricity (4) 7 ∞ 1.40 1.5254 56.2 8 ∞ 0.00 1001.0682 -3.5 9 -209 750.722 (DOE) 0.50 10 ∞ 7.13 1.5163 64.1 11 ∞ 1.56 12 ∞ 0.16 1.5860 34.5 13 ∞ 1.10 1.5230 59.4 Image plane ∞ (LCD) ASS R -176.22 K -3.7387 × 10 +1 A -1.6692 × 10 -6 B 2.9814 × 10 -9 C -2.0018 × 10 -12 FFS C 4 -6.8800 × 10 -3 C 6 -6.3619 × 10 -3 C 8 4.1553 × 10 -5 C 10 6.8837 × 10 -5 C 11 1.2241 × 10 -6 C 13 3.3302 × 10 -6 C 15 2.5098 × 10 -6 C 17 3.8987 × 10 -8 C 19 1.2588 × 10 -7 C 21 5.2527 × 10 -8 FFS C 4 -2.3155 × 10 -2 C 6 -3.0035 × 10 -2 C 8 4.7893 × 10 -4 C 10 5.9 168 × 10 -4 C 11 7.4 760 × 10 -6 C 13 4.6 108 × 10 -5 C 15 1.6986 × 10 -5 C 17 -7.6840 × 10 -7 C 19 -3.8926 × 10 -6 C 21 -2.0872 × 10 -6 Eccentricity (1) X 0.00 Y -2.61 Z 32.27 α 5.50 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y 3.08 Z 42.45 α -14.95 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y 18.35 Z 39.28 α 60.78 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (4) X 0.00 Y 18.86 Z 38.29 α 49.61 β 0.00 γ 0.00.

【0085】上記実施例1、2のシースルー光学系を通
して見た方眼画像と裸眼で見た方眼画像を重畳した図を
それぞれ図4、図5に示す。各実施例の観察光学系を片
目装着型の頭部装着型観察光学装置に用いた場合に、両
眼で外界を観察すると、左右の目で外界像を容易に融像
することができることが明らかである。
FIGS. 4 and 5 are diagrams in which the grid image viewed through the see-through optical system of the first and second embodiments and the grid image viewed with the naked eye are superimposed, respectively. When the observation optical system of each embodiment is used in a head-mounted observation optical device of a one-eye type, observing the external world with both eyes reveals that the external image can be easily fused with the left and right eyes. It is.

【0086】なお、上記実施例1、2の条件(3)〜
(8)に関するPx、Py、βx、βy、Cx3/Cx
2、Cy3/Cy2の値を以下の通りである。
The conditions (3) to (5) of the first and second embodiments were used.
Px, Py, βx, βy, Cx3 / Cx for (8)
2, the values of Cy3 / Cy2 are as follows.

【0087】 Px Py βx βy Cx3 /Cx2 Cy3 /Cy2 実施例1 0.00050 0.00000 0.99920 0.99850 0.69950 0.56645 実施例2 0.00060 -0.00010 0.99691 1.00130 0.83012 0.62687 。Px Py βx βy Cx3 / Cx2 Cy3 / Cy2 Example 1 0.00050 0.00000 0.99920 0.99850 0.69950 0.56645 Example 2 0.00060 -0.00010 0.99691 1.00130 0.83012 0.62687

【0088】次に、図6に、本発明の別の形態の観察光
学系の構成を示す。反射型LCD(液晶表示素子)10
0と、照明光源101と、照明用光学素子102、10
3とからなる第1像形成部材と、反射型LCD100に
表示された第1像を観察者眼球Eに導く接眼光学系10
4と、外界像(第2像)を導くために接眼光学系104
の第2像側に配置されたシースルー光学素子105と、
さらに、その第2像側に配置された光束の透過と遮断若
しくは透過と減光の切り換えができる遮光部材106と
を含む構成により、本実施形態の観察光学系は形成され
ている。さらに、視線検知のために、瞳照明光源107
と、その瞳像を受光する受光素子108と、この受光素
子108の瞳像を解析し、その情報に基づいて他の部材
の制御を行うCPU109が配置されている。
Next, FIG. 6 shows the configuration of an observation optical system according to another embodiment of the present invention. Reflective LCD (Liquid Crystal Display) 10
0, illumination light source 101, illumination optical elements 102, 10
And an eyepiece optical system 10 for guiding the first image displayed on the reflective LCD 100 to the observer's eyeball E.
And an eyepiece optical system 104 for guiding an external image (second image)
A see-through optical element 105 disposed on the second image side of
Further, the observation optical system of the present embodiment is formed by a configuration including the light shielding member 106 disposed on the second image side and capable of switching between transmission and blocking of light beams or switching between transmission and light reduction. Further, for sight line detection, the pupil illumination light source 107
And a light receiving element 108 for receiving the pupil image, and a CPU 109 for analyzing the pupil image of the light receiving element 108 and controlling other members based on the information.

【0089】照明光源101は、LEDやランプ等であ
り、白色光源でも、R,G,Bセットの光源であっても
よい。照明用光学素子102は、光源101側の面が正
パワーを有する凸面110で構成され、フィールドレン
ズの作用を持つ。なお、この凸面110は、発生する収
差の補正の要請と、生産性向上による低コスト化の要請
との調和の観点から、収差補正の要請が強まれば、球面
から、回転対称非球面、アナモルフィック面、自由曲面
へと設計の自由度を増す方向に変え、逆に、低コスト化
の要請が強まれば、生産性の高い球面や回転対称非球面
へと変えることが望ましい。照明用光学素子102と1
03との間の面111には、光の透過作用と反射作用と
を兼用するように、ハーフミラーコート、ビームスプリ
ットコート等が形成されている。また、視野検知用の瞳
照明光源107が赤外光や可視光領域でも、波長帯域幅
の狭い光の場合には、その光を反射させたとしても、L
CD100からの第1像の観察への影響を無視できるの
で、この間の面111には、光源107の光を高反射率
で反射する波長選択性のある面としてもよい。
The illumination light source 101 is an LED, a lamp or the like, and may be a white light source or an R, G, B set light source. The illumination optical element 102 has a convex surface 110 having a positive power on the light source 101 side, and has a function of a field lens. In addition, from the viewpoint of harmony between the demand for correcting the generated aberration and the demand for cost reduction by improving productivity, the convex surface 110 is changed from a spherical surface to a rotationally symmetric aspherical surface and an analogy. It is desirable to change to a morphic surface or a free-form surface in order to increase the degree of freedom of design, and conversely, if the demand for cost reduction increases, it is desirable to change to a spherical surface or a rotationally symmetric aspheric surface with high productivity. Illumination optical elements 102 and 1
A half mirror coat, a beam split coat, and the like are formed on the surface 111 between the first and third surfaces so as to have both a light transmission function and a light reflection function. Also, in the case where the pupil illumination light source 107 for field of view detection is light having a narrow wavelength band even in the infrared light or visible light region, even if the light is reflected, L
Since the influence on the observation of the first image from the CD 100 can be ignored, the surface 111 during this time may be a surface having wavelength selectivity that reflects the light of the light source 107 with high reflectance.

【0090】接眼光学系104は、第1面112、第2
面113、第3面114の3つの光学作用面を持ったプ
リズムにて構成され、第3面114から入射した光は、
第1面112で全反射して、第2面113で反射して、
今度は第1面112を透過して射出瞳を形成し、そこに
観察者が眼球の瞳を置いたときに、LCD100の表示
像を観察できるようになっている。この3つの面112
〜114は、偏心配置されているため、偏心収差補正可
能なアナモルフィック面や自由曲面(特に、図6の断面
が唯一の対称面となる自由曲面が望ましい。)で構成す
ることが望ましい。ただし、生産性の観点からの調和を
図るならば、第1面〜第3面112〜114の中、少な
くとも1面は回転対称非球面や球面で構成することが望
ましい。このとき、面の精度に着目するならば、面の領
域が一番広く、透過と反射とで2回光束に作用を与える
第1面112を高い生産精度の担保可能な球面や回転対
称非球面にすることが望ましい。また、接眼光学系10
4とシースルー光学素子105との間の空気レンズによ
る収差性能やパワー等に着目するならば、第2面113
を球面や回転対称非球面にすることが望ましい。
The eyepiece optical system 104 includes a first surface 112, a second surface
It is composed of a prism having three optically active surfaces, a surface 113 and a third surface 114, and light incident from the third surface 114 is
Totally reflected on the first surface 112 and reflected on the second surface 113,
This time, an exit pupil is formed through the first surface 112, and when the observer places the pupil of the eyeball there, the display image of the LCD 100 can be observed. These three faces 112
Since 〜114 are eccentrically arranged, it is desirable to configure them with an anamorphic surface or a free-form surface capable of correcting eccentric aberration (especially, a free-form surface whose cross section in FIG. 6 is the only symmetrical surface). However, in order to achieve harmony from the viewpoint of productivity, it is desirable that at least one of the first to third surfaces 112 to 114 is formed of a rotationally symmetric aspherical surface or a spherical surface. At this time, if attention is paid to the accuracy of the surface, the surface area is the widest, and the first surface 112, which acts twice on the light beam by transmission and reflection, can be formed into a spherical surface or a rotationally symmetric aspheric surface capable of ensuring high production accuracy. Is desirable. Further, the eyepiece optical system 10
If attention is paid to aberration performance, power, and the like due to an air lens between the second surface 113 and the see-through optical element 105, the second surface 113
Is preferably a spherical surface or a rotationally symmetric aspheric surface.

【0091】また、光束の透過と遮断若しくは透過と減
光の切り換えができる遮光部材106は、光の透過と遮
光との切り換え可能なシャッター(機械式開口シャッタ
ー、液晶シャッター、ブラインドシャッター)や蓋が開
閉するだけの単純なドア機構等の他、透過率が段階的又
は連続的に変化するように構成された液晶板等であって
もよい。そして、この遮光部材106は、例えば、受光
素子108で受光された瞳像から瞳孔の大きさを測り、
ある値以上大きく開かれた場合には明るく、反対に、あ
る値以下に小さく開かれた場合には暗く調整するよう
に、CPU109で制御する。また、外界像とLCD1
00の表示像との照度差を図示しない測定器で測り、そ
の値に応じて遮光部材106の透過率をCPU109で
制御するようにしてもよい。
The light-blocking member 106 capable of switching between transmission and blocking of light flux or switching between transmission and dimming includes a shutter (mechanical aperture shutter, liquid crystal shutter, blind shutter) or a lid capable of switching between transmission and blocking of light. In addition to a simple door mechanism that only opens and closes, a liquid crystal plate or the like configured so that the transmittance changes stepwise or continuously may be used. The light shielding member 106 measures the size of the pupil from the pupil image received by the light receiving element 108, for example.
The CPU 109 controls so as to adjust the brightness when the opening is larger than a certain value, and to adjust the brightness when the opening is smaller than a certain value. In addition, external image and LCD1
The difference in illuminance from the display image of 00 may be measured by a measuring device (not shown), and the transmittance of the light blocking member 106 may be controlled by the CPU 109 according to the measured value.

【0092】さらに、視線検知された情報を用いて、L
CD100に表示された像をスクロールさせたり、コン
ピュータ画面上に表示されるカーソルと同じ作用を持た
せることができる。
Further, using the information detected by the line of sight, L
The image displayed on the CD 100 can be scrolled or can have the same effect as a cursor displayed on a computer screen.

【0093】また、接眼光学手系104の第2面113
とシースルー光学系素子105とは同じ大きさであれ
ば、組立が楽になる。逆に、軽量化のため、シースルー
光学素子105を小さくした場合には、フレアー防止の
ため、遮光塗料やコーティング等の遮光コート115を
光学面や側面に設けることが望ましい。
Also, the second surface 113 of the eyepiece optical hand system 104
If the size of the see-through optical system element 105 is the same as that of the see-through optical system element 105, assembly becomes easy. Conversely, when the see-through optical element 105 is reduced in size for weight reduction, it is desirable to provide a light-shielding coat 115 such as a light-shielding paint or coating on the optical surface or side surface to prevent flare.

【0094】また、図6の実施形態を改良したものとし
て図7のものがあげられる。これは、例えばコンピュー
タ画面の像をLCD100(透過型LCDでも、反射型
LCDでも可)に表示する場合、視線を下に向けてキー
ボードの確認をしやすくする等、シースルー光学素子1
05を介する外界像以外に、直接下方の外界像を見られ
るようにする構成を示したものである。このように下方
視野を確保できるようにするためには、視軸を基準にし
て、瞳中心を中心に、接眼光学系104及びシースルー
光学素子105が60°以内(θ≦60°)に収納され
るように、瞳と接眼光学系104の距離を離すか、ある
いは、その下方の長さを短くするかして構成することが
望ましい。ただし、垂直画角や光学設計上の要請から制
限する場合には、相方の調和の観点から、45°以内
(θ≦45°)にするようにしてもよい。
FIG. 7 shows a modification of the embodiment shown in FIG. This is because, for example, when an image of a computer screen is displayed on the LCD 100 (a transmissive LCD or a reflective LCD can be used), the see-through optical element 1 can be used such that the user can easily look down the keyboard with his / her eyes down.
This shows a configuration in which an external image below can be directly viewed in addition to the external image through the external device 05. In order to secure the lower visual field in this way, the eyepiece optical system 104 and the see-through optical element 105 are housed within 60 ° (θ ≦ 60 °) around the pupil center with respect to the visual axis. As described above, it is preferable that the distance between the pupil and the eyepiece optical system 104 is increased or the length below the pupil is shortened. However, in the case where the angle is limited due to a vertical angle of view or a requirement in optical design, the angle may be set to 45 ° or less (θ ≦ 45 °) from the viewpoint of harmonization between the two.

【0095】また、他の形態として、図8に示すよう
に、外界像とは別の第3の像を、シースルー光学素子1
05と、接眼光学系104とを介して瞳Eに導くように
構成することができる。LCDやLED、又は、外光に
よる記号表示等、小型の文字等を表示する表示素子11
6をシースルー光学素子105の外界側に配置する。外
界の視野上にこの表示素子116の像を表示する場合に
は、遮光部材106とシースルー光学素子105間に表
示素子116を配置する。また、外界像と表示素子11
6の像を並設する場合には、図8のように、遮光部材1
06の一部を短くし、その位置に表示素子116を設け
る。その場合、境界部分を明瞭にしつつ、フレアー光等
の入射を防止するためには、余白部分に遮光コート11
5を設けることが望ましい。この表示素子116には、
警告表示や、図示しない外気温・湿度センサーや紫外線
量測定センサー等の測定値を表示したり、使用時間や時
刻等を表示する等のサポート情報表示に利用できる。
As another form, as shown in FIG. 8, a third image different from the external image is displayed on the see-through optical element 1.
05 and the eyepiece optical system 104 to guide to the pupil E. A display element 11 for displaying small characters, such as an LCD, an LED, or a symbol display using external light.
6 is disposed outside the see-through optical element 105. When displaying the image of the display element 116 on the external visual field, the display element 116 is arranged between the light shielding member 106 and the see-through optical element 105. The external image and the display element 11
When the images 6 are arranged side by side, as shown in FIG.
06 is shortened, and the display element 116 is provided at that position. In this case, in order to prevent the incidence of flare light or the like while making the boundary portion clear, a light shielding coat 11
5 is desirably provided. This display element 116 includes
It can be used for warning display, display of measurement values of an outside temperature / humidity sensor, an ultraviolet ray amount measurement sensor, and the like (not shown), and display of support information such as display of use time and time.

【0096】さらに、外界像の視野が狭くてもよい場合
や、装置全体のコンパクト化・軽量化の要請が強い場合
には、図9〜図10に示すように、シースルー光学素子
105を小型に構成してもよい。図9の場合には、シー
スルー光学素子105は下方に配置され、LCD100
からの像観察のための視軸と、外界からの像を観察する
ための視軸とが略一致しているため、観察者は眼球を旋
回させることはなく両像の観察が行える。
Further, when the field of view of the external image may be narrow, or when there is a strong demand for making the entire device compact and lightweight, as shown in FIGS. You may comprise. In the case of FIG. 9, the see-through optical element 105 is disposed below and the LCD 100
Since the visual axis for observing the image from the outside and the visual axis for observing the image from the outside world substantially match, the observer can observe both images without turning the eyeball.

【0097】また、図10の場合には、シースルー光学
素子105は上方に配置され、LCD100からの像と
外界像とは一部オーバーラップするかあるいは完全に並
設できるので、二重像の煩わしさを軽減し、かつ同時
に、LCD100の像と外界像とを同時に観察できる。
Further, in the case of FIG. 10, the see-through optical element 105 is disposed above and the image from the LCD 100 and the external image can partially overlap or be completely arranged side by side. Therefore, the image of the LCD 100 and the external image can be simultaneously observed.

【0098】なお、図9〜図10ではシースルー光学素
子105を上下方向に配置したが、左右方向であっても
よい。また、図6〜図10は縦断面図であり、LCD1
00は全て上方に配置されているが、180°回転させ
て、下方にLCD100を配置するようにしてもよく、
また、さらに90°回転させて、横方向から折り返す光
路を形成させた観察光学系に構成してもよい。
In FIGS. 9 and 10, the see-through optical element 105 is arranged in the vertical direction, but may be arranged in the horizontal direction. 6 to 10 are longitudinal sectional views showing the LCD 1
00 are all arranged on the upper side, but the LCD 100 may be arranged on the lower side by rotating by 180 °.
Further, the observation optical system may be configured such that it is further rotated by 90 ° to form an optical path that is turned back from the lateral direction.

【0099】また、接眼光学系104は何れも光学作用
面が3面で2回反射型のプリズムを用いたものとした
が、図11〜図17に示すようなタイプのプリズムであ
ってもよい。また、シースルー光学素子105は、単一
の光学素子だけでなく、接合された光学素子やGRIN
(屈折率分布)光学素子であってもよい。
Although the eyepiece optical system 104 uses a prism with three optical action surfaces and a double reflection type, a prism of the type shown in FIGS. 11 to 17 may be used. . Further, the see-through optical element 105 is not limited to a single optical element, but may also be a bonded optical element or GRIN.
(Refractive index distribution) An optical element may be used.

【0100】以下、図11〜図17に示す接眼光学系1
04について若干説明する。
The eyepiece optical system 1 shown in FIGS.
04 will be described briefly.

【0101】図11の場合は、接眼光学系104は第1
面11、第2面12、第3面13、第4面14からな
り、逆光線追跡で射出瞳位置Eを通って入射した光は、
第1面11で屈折してプリズム内に入射し、第2面12
で内部反射し、第3面13で内部反射し、第4面14に
入射して屈折されて、LCD100の位置に結像する。
この接眼光学系104の場合には、第2面12の外界像
側にシースルー光学素子105が離して配置される。
In the case of FIG. 11, the eyepiece optical system 104 is
The light which has the surface 11, the second surface 12, the third surface 13, and the fourth surface 14, and which has entered through the exit pupil position E in the reverse ray tracing,
The light is refracted on the first surface 11 and enters the prism, and the second surface 12
, Is internally reflected by the third surface 13, is incident on the fourth surface 14, is refracted, and forms an image at the position of the LCD 100.
In the case of the eyepiece optical system 104, the see-through optical element 105 is disposed on the second surface 12 on the side of the external image, away from the second surface 12.

【0102】図12の場合は、接眼光学系104は第1
面11、第2面12、第3面13、第4面14からな
り、逆光線追跡で射出瞳位置Eを通って入射した光は、
第1面11で屈折してプリズム内に入射し、第2面12
で内部反射し、第3面14に入射して全反射し、第4面
14に入射して内部反射し、再び第3面13に入射して
今度は屈折されて、LCD100の位置に結像する。こ
の接眼光学系104の場合には、第2面12の外界像側
にシースルー光学素子105が離して配置される。
In the case of FIG. 12, the eyepiece optical system 104 is the first
The light which has the surface 11, the second surface 12, the third surface 13, and the fourth surface 14, and which has entered through the exit pupil position E in the reverse ray tracing,
The light is refracted on the first surface 11 and enters the prism, and the second surface 12
Internally reflected, incident on the third surface 14 and totally reflected, incident on the fourth surface 14 and internally reflected, again incident on the third surface 13 and then refracted to form an image at the position of the LCD 100 I do. In the case of the eyepiece optical system 104, the see-through optical element 105 is disposed on the second surface 12 on the side of the external image, away from the second surface 12.

【0103】図13の場合は、接眼光学系104は第1
面11、第2面12、第3面13、第4面14からな
り、逆光線追跡で射出瞳位置Eを通って入射した光は、
第1面11で屈折してプリズム内に入射し、第2面12
で内部反射し、第3面13に入射して内部反射し、第2
面12に再度入射して内部反射し、第4面14に入射し
て屈折されて、LCD100の位置に結像する。この接
眼光学系104の場合には、第2面12の外界像側にシ
ースルー光学素子105が離して配置される。
In the case of FIG. 13, the eyepiece optical system 104 is
The light which has the surface 11, the second surface 12, the third surface 13, and the fourth surface 14, and which has entered through the exit pupil position E in the reverse ray tracing,
The light is refracted on the first surface 11 and enters the prism, and the second surface 12
Internally reflected at the third surface 13 and internally reflected,
The light enters the surface 12 again, is internally reflected, is incident on the fourth surface 14, is refracted, and forms an image at the position of the LCD 100. In the case of the eyepiece optical system 104, the see-through optical element 105 is disposed on the second surface 12 on the side of the external image, away from the second surface 12.

【0104】図14の場合は、接眼光学系104は第1
面11、第2面12、第3面13、第4面14からな
り、逆光線追跡で射出瞳位置Eを通って入射した光は、
第1面11で屈折してプリズム内に入射し、第2面12
で内部反射し、第3面13に入射して内部反射し、第2
面12に再度入射して内部反射し、第4面15に入射し
て内部反射し、第2面12に再度入射して今度は屈折さ
れて、LCD100の位置に結像する。この接眼光学系
104の場合には、第2面12の外界像側にシースルー
光学素子105が離して配置される。
In the case of FIG. 14, the eyepiece optical system 104 is the first
The light which has the surface 11, the second surface 12, the third surface 13, and the fourth surface 14, and which has entered through the exit pupil position E in the reverse ray tracing,
The light is refracted on the first surface 11 and enters the prism, and the second surface 12
Internally reflected at the third surface 13 and internally reflected,
The light is again incident on the surface 12 and is internally reflected, is incident on the fourth surface 15 and is internally reflected, is again incident on the second surface 12 and is refracted, and forms an image at the position of the LCD 100. In the case of the eyepiece optical system 104, the see-through optical element 105 is disposed on the second surface 12 on the side of the external image, away from the second surface 12.

【0105】図15の場合は、接眼光学系104は第1
面11、第2面12、第3面13からなり、逆光線追跡
で射出瞳位置Eを通って入射した光は、第1面11で屈
折してプリズム内に入射し、第2面12で内部反射し、
再び第1面11に入射して今度は全反射し、第3面13
で内部反射し、三たび第1面11に入射して全反射し、
第3面13に再度入射して今度は屈折されて、LCD1
00の位置に結像する。この接眼光学系104の場合に
は、第2面12の外界像側にシースルー光学素子105
が離して配置される。あるいは、その代わりに、又は、
それに加えて、第3面13の外界像側に別のシースルー
光学素子105’を離して配置してもよい。
In the case of FIG. 15, the eyepiece optical system 104 is the first
The surface 11, the second surface 12, and the third surface 13, and the light incident through the exit pupil position E in the reverse ray tracing is refracted on the first surface 11 and enters the prism, and the light is internally reflected on the second surface 12. Reflected
The light again enters the first surface 11 and is totally reflected this time, and the third surface 13
Internally reflected, incident on the first surface 11 three times and totally reflected,
The light enters the third surface 13 again and is refracted this time.
An image is formed at the position of 00. In the case of the eyepiece optical system 104, the see-through optical element 105 is provided on the external image side of the second surface 12.
Are spaced apart. Or alternatively, or
In addition, another see-through optical element 105 ′ may be arranged on the third surface 13 on the external image side.

【0106】図16の場合は、接眼光学系104は第1
面11、第2面12、第3面13からなり、逆光線追跡
で射出瞳位置Eを通って入射した光は、第1面11で屈
折してプリズム内に入射し、第2面12で内部反射し、
再び第1面11に入射して今度は全反射し、第3面13
で内部反射し、三たび第1面11に入射して全反射し、
再び第3面13に入射して内部反射し、四たび第1面1
1に入射して今度は屈折されて、LCD100の位置に
結像する。この接眼光学系104の場合には、第2面1
2の外界像側にシースルー光学素子105が離して配置
される。あるいは、その代わりに、又は、それに加え
て、第3面13の外界像側に別のシースルー光学素子1
05’を離して配置してもよい。
In the case of FIG. 16, the eyepiece optical system 104 is
The surface 11, the second surface 12, and the third surface 13, and the light incident through the exit pupil position E in the reverse ray tracing is refracted on the first surface 11 and enters the prism, and the light is internally reflected on the second surface 12. Reflected
The light again enters the first surface 11 and is totally reflected this time, and the third surface 13
Internally reflected, incident on the first surface 11 three times and totally reflected,
The light enters the third surface 13 again, is internally reflected, and once again becomes the first surface 1
1 and is refracted to form an image at the position of the LCD 100. In the case of the eyepiece optical system 104, the second surface 1
The see-through optical element 105 is disposed on the side of the outside world image 2 at a distance. Alternatively, in addition to or in addition to this, another see-through optical element 1 is provided on the external image side of the third surface 13.
05 ′ may be placed apart.

【0107】図17の場合は、接眼光学系104は第1
面11、第2面12、第3面13、第4面14からな
り、逆光線追跡で射出瞳位置Eを通って入射した光は、
第1面11で屈折してプリズム内に入射し、第2面12
で内部反射し、第3面14に入射して反射し、第4面1
4に入射して屈折されて、LCD100の位置に結像す
る。この接眼光学系104の場合には、第2面12の外
界像側にシースルー光学素子105が離して配置され
る。
In the case of FIG. 17, the eyepiece optical system 104 is the first
The light which has the surface 11, the second surface 12, the third surface 13, and the fourth surface 14, and which has entered through the exit pupil position E in the reverse ray tracing,
The light is refracted on the first surface 11 and enters the prism, and the second surface 12
Internally reflected at the third surface 14 and reflected by the fourth surface 1
4, is refracted and forms an image at the position of the LCD 100. In the case of the eyepiece optical system 104, the see-through optical element 105 is disposed on the second surface 12 on the side of the external image, away from the second surface 12.

【0108】以上のような本発明による観察光学系は、
例えば頭部装着型画像表示装置の光学系として用いるこ
とができる。その例を以下に示す。
The observation optical system according to the present invention as described above,
For example, it can be used as an optical system of a head mounted image display device. An example is shown below.

【0109】まず、図18に頭部装着型で片眼装着用の
画像表示装置を観察者頭部に装着した状態を、図19に
その画像表示装置の断面図を示す。この構成は、例えば
図6に示したような観察光学系を用いており、この観察
光学系と反射型画像表示素子100からなる組み1つか
らなる表示装置本体122が前フレーム128の対応す
る眼(この場合は左眼)の前方位置に取り付けられ、片
眼で観察できる据え付け型又は頭部装着型画像表示装置
のようなポータブル型の画像表示装置として構成されて
いる。
First, FIG. 18 shows a state in which the head-mounted image display device for one eye mounting is mounted on the observer's head, and FIG. 19 is a sectional view of the image display device. In this configuration, for example, an observation optical system as shown in FIG. 6 is used, and a display device main body 122 composed of one set including the observation optical system and the reflection type image display element 100 is connected to a corresponding eye of the front frame 128. (In this case, the left eye), it is mounted as a portable image display device such as a stationary or head mounted image display device that can be observed with one eye.

【0110】すなわち、表示装置本体122には、前記
のような観察光学系が用いられ、対応して像面に反射型
液晶表示素子からなる反射型画像表示素子100が配置
されている。そして、表示装置本体122が取り付けら
れた前フレーム128には、図18に示すように、左右
に連続して側頭フレーム123が設けられ、表示装置本
体122を観察者の眼前に保持できるようになってい
る。なお、画像表示装置122の観察光学系の接眼光学
系104の第1面112を保護するために、図19に示
すように、接眼光学系104の射出瞳と第1面112の
間にカバー部材121が配置されている。このカバー部
材121としては、平行平面板、正レンズあるいは負レ
ンズの何れを用いてもよい。
That is, the display device main body 122 uses the above-described observation optical system, and the reflection type image display device 100 composed of a reflection type liquid crystal display device is arranged on the image plane. As shown in FIG. 18, a temporal frame 123 is continuously provided on the left and right sides of the front frame 128 to which the display device main body 122 is attached so that the display device main body 122 can be held in front of the observer. Has become. In order to protect the first surface 112 of the eyepiece optical system 104 of the observation optical system of the image display device 122, a cover member is provided between the exit pupil of the eyepiece optical system 104 and the first surface 112 as shown in FIG. 121 are arranged. As the cover member 121, any of a parallel plane plate, a positive lens, and a negative lens may be used.

【0111】また、側頭フレーム123にはスピーカ1
24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1
24を有する表示装置本体122には、映像音声伝達コ
ード125を介してポータブルビデオカセット等の再生
装置126が接続されているので、観察者はこの再生装
置126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18の符号127は再生装置126のスイッチ、
ボリューム等の調節部である。なお、表示装置本体12
2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。
The speaker 1 is provided on the temporal frame 123.
24 is provided so that stereoscopic sound can be heard together with image observation. Thus, the speaker 1
Since the playback device 126 such as a portable video cassette is connected to the display device main body 122 having the display device 24 via the video / audio transmission cord 125, the viewer can attach the playback device 126 to an arbitrary portion such as a belt as shown in the drawing. , So that the user can enjoy video and audio. Reference numeral 127 in FIG.
This is an adjustment unit for adjusting the volume and the like. The display device body 12
2, electronic components such as a video processing circuit and an audio processing circuit are incorporated.

【0112】なお、コード125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
鑑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。
The cord 125 may have a jack at the tip so that it can be attached to an existing video deck or the like. Furthermore, it is connected to a tuner for TV radio wave reception,
It may be used for viewing, or may be connected to a computer to receive computer graphics images, message images from the computer, and the like. Also, in order to reject an obstructive code, an antenna may be connected to receive an external signal by radio waves.

【0113】さらに、本発明による観察光学系は、両眼
装着用の頭部装着型画像表示装置に用いてもよい。図2
0にその両眼装着用の画像表示装置を観察者頭部に装着
した状態を示す。この構成では、図19に示すような観
察光学系と反射型画像表示素子100からなる画像表示
装置122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
又は頭部装着型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されている。その他の構成は図1
8の場合と同様であり、説明は省く。
Further, the observation optical system according to the present invention may be used in a head-mounted image display device for binocular mounting. FIG.
0 shows a state where the image display device for binocular mounting is mounted on the observer's head. In this configuration, a pair of left and right image display devices 122 including an observation optical system and the reflection type image display device 100 as shown in FIG. 19 are prepared, and they are supported at a distance from each other, so that observation can be performed with both eyes. It is configured as a portable image display device such as a stationary or head mounted image display device. Other configurations are shown in FIG.
8 and the description is omitted.

【0114】以上の本発明の観察光学系及びそれを用い
た観察光学装置は次のように構成することができる。
The observation optical system of the present invention and the observation optical device using the same can be configured as follows.

【0115】〔1〕 観察者に観察させる第1像を形成
する像形成部材と、前記像形成部材が形成した像を観察
者眼球に導くように構成された接眼光学系と、前記第1
像とは別の第2像を観察者眼球に導くように前記接眼光
学系よりも前記第2像側に配置されたシースルー光学素
子とを備えた観察光学系において、前記接眼光学系が、
前記第1像からの光束を反射させ、観察者眼球側に導く
ように、少なくとも曲面形状の反射面を有し、前記反射
面が、前記シースルー光学素子を透過した前記第2像か
らの光束を透過させる作用を備えて構成され、前記シー
スルー光学素子が、前記反射面よりも前記第2像側に、
前記反射面と間隔を離して配置され、前記第2像からの
光束が、前記シースルー光学素子と前記接眼光学系とを
透過するに際して、前記シースルー光学素子と前記接眼
光学系との合成の光学パワーPが略0となり、かつ、角
倍率βが略1となるように構成されていることを特徴と
する観察光学系。
[1] An image forming member for forming a first image to be observed by an observer, an eyepiece optical system configured to guide an image formed by the image forming member to an observer's eyeball,
In an observation optical system including a see-through optical element arranged closer to the second image than the eyepiece optical system so as to guide a second image different from the image to the observer's eyeball, the eyepiece optical system includes:
In order to reflect the light beam from the first image and guide the light beam to the observer's eyeball side, the device has at least a curved reflecting surface, and the reflecting surface transmits the light beam from the second image transmitted through the see-through optical element. The see-through optical element is configured to have a function of transmitting light, and the see-through optical element is closer to the second image side than the reflection surface.
The optical power of the combination of the see-through optical element and the eyepiece optical system when the light flux from the second image passes through the see-through optical element and the eyepiece optical system and is spaced apart from the reflection surface. An observation optical system, wherein P is substantially 0 and the angular magnification β is substantially 1.

【0116】〔2〕 前記接眼光学系の有する反射面
が、偏心収差を補正するような回転非対称な曲面形状に
て構成され、前記第2像からの光束が前記シースルー光
学素子と前記接眼光学系とを透過する際に与えられる合
成の光学パワー及び角倍率が、以下の条件を満足するよ
うに、前記シースルー光学系が前記接眼光学系で発生す
る光学パワーと角倍率とを相殺するように構成されてい
ることを特徴とする上記1記載の観察光学系。
[2] The reflecting surface of the eyepiece optical system is configured to have a rotationally asymmetric curved surface shape for correcting eccentric aberration, and the light flux from the second image passes through the see-through optical element and the eyepiece optical system. The see-through optical system is configured to cancel out the optical power and the angular magnification generated in the eyepiece optical system so that the combined optical power and angular magnification given when the light passes therethrough satisfy the following conditions. 2. The observation optical system according to 1 above, wherein:

【0117】 −0.002<Px<0.002 ・・・(3) −0.002<Py<0.002 ・・・(4) 0.97<βx<1.03 ・・・(5) 0.95<βy<1.05 ・・・(6) ただし、全光学系の偏心方向がY軸方向で、軸上主光線
と平行な面をY−Z面とし、そのY−Z面と直交する方
向をX方向とするとき、全系のX方向のパワーをPx、
Y方向のパワーをPy、全系のX方向の角倍率をβx、
全系のY方向の角倍率をβxとする。
-0.002 <Px <0.002 (3) -0.002 <Py <0.002 (4) 0.97 <βx <1.03 (5) 0.95 <βy <1.05 (6) However, the eccentric direction of the entire optical system is the Y-axis direction, and a plane parallel to the axial principal ray is a YZ plane, and the YZ plane is Assuming that the orthogonal direction is the X direction, the power of the whole system in the X direction is Px,
The power in the Y direction is Py, the angular magnification of the whole system in the X direction is βx,
The angular magnification of the entire system in the Y direction is βx.

【0118】〔3〕 前記接眼光学系の有する反射面
が、偏心収差を補正するような回転非対称な曲面形状に
て構成され、その曲面形状がアナモルフィック面若しく
は対称面を1面のみ備えた面対称自由曲面にて構成され
たことを特徴とする上記1又は2記載の観察光学系。
[3] The reflecting surface of the eyepiece optical system has a rotationally asymmetric curved surface shape for correcting eccentric aberration, and the curved surface shape has only one anamorphic surface or symmetric surface. 3. The observation optical system according to the above 1 or 2, wherein the observation optical system is constituted by a plane-symmetric free-form surface.

【0119】〔4〕 前記接眼光学系が、少なくとも屈
折率が1よりも大きい媒質を挟んだプリズム部材を有
し、前記プリズム部材が、少なくとも透過か反射の一方
の光学作用を備えた光学作用面を3つ以上含み、その3
つの面は、前記第1像からの光束をプリズム内に入射す
る第3面と、前記シースルー光学素子に間隔を離して対
向し前記シースルー光学素子を透過した前記第2像から
の光束をプリズム内に透過させる作用と前記第1像から
の光束をブリズム内で反射させる作用とを備え、前記少
なくとも曲面形状の反射面を有して構成された第2面
と、前記第1像からの光束をプリズム外に射出する第1
面にて構成されたことを特徴とする上記1から3の何れ
か1項記載の観察光学系。
[4] The eyepiece optical system has a prism member sandwiching at least a medium having a refractive index greater than 1 and the prism member has at least one of an optical function of transmission or reflection. And three or more
The three surfaces face the light flux from the first image into the prism and the light flux from the second image transmitted through the see-through optical element while being opposed to the see-through optical element at an interval. And a function of reflecting the luminous flux from the first image within the brhythm, and a second surface having at least a curved reflecting surface, and a luminous flux from the first image. First out of the prism
4. The observation optical system according to any one of the above items 1 to 3, wherein the observation optical system is constituted by a surface.

【0120】〔5〕 前記第3面が、偏心収差を補正す
るような回転非対称な曲面形状にて構成され、その曲面
形状が、アナモルフィック面若しくは対称面を1面のみ
備えた面対称自由曲面にて構成されたことを特徴とする
上記1から4の何れか1項記載の観察光学系。
[5] The third surface has a rotationally asymmetric curved surface shape for correcting eccentric aberration, and the curved surface shape is an anamorphic surface or a plane symmetric free surface having only one symmetric surface. The observation optical system according to any one of the above items 1 to 4, wherein the observation optical system is configured by a curved surface.

【0121】〔6〕 前記第1面が、偏心収差を補正す
るような回転非対称な曲面形状にて構成され、その曲面
形状が、アナモルフィック面若しくは対称面を1面のみ
備えた面対称自由曲面にて構成されたことを特徴とする
上記1から5の何れか1項記載の観察光学系。
[6] The first surface has a rotationally asymmetric curved surface shape for correcting eccentric aberration, and the curved surface shape has an anamorphic surface or a plane symmetric free surface having only one symmetric surface. 6. The observation optical system according to any one of 1 to 5, wherein the observation optical system is configured by a curved surface.

【0122】〔7〕 前記第1面が、前記プリズム内で
の光束の反射作用と透過作用とを兼用するように構成さ
れたことを特徴とする上記6記載の観察光学系。
[7] The observation optical system according to the above item 6, wherein the first surface is configured to have both a reflection function and a transmission function of a light beam in the prism.

【0123】〔8〕 前記第1面の反射作用と透過作用
との兼用面は、反射光束が全反射臨界角を越えた角度で
この第1面に入射するような全反射面にて構成され、そ
の後反射面で折り返された反射光束を全反射臨界角を越
えない角度で入射させてプリズム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上記7記載の観察光学
系。
[8] The surface of the first surface which is used for both the reflection function and the transmission function is a total reflection surface such that the reflected light beam enters the first surface at an angle exceeding the critical angle for total reflection. 8. The observation optical system according to claim 7, wherein the reflected light flux reflected by the reflecting surface is made incident at an angle not exceeding the critical angle for total reflection and emitted from the prism.

【0124】[0124]

〔9〕 前記第1像からの光束が前記接眼
光学系から射出されて決まる前記第1像観察視野範囲
は、前記第2像からの光束が前記シースルー光学素子と
前記接眼光学系の一部を透過して決定される第2像観察
視野範囲内に形成されるように、前記接眼光学系と前記
シースルー光学素子とが構成されていることを特徴とす
る上記1から8の何れか1項記載の観察光学系。
[9] The first image observation visual field range determined by the light beam from the first image being emitted from the eyepiece optical system is such that the light beam from the second image passes through the see-through optical element and a part of the eyepiece optical system. 9. The eyepiece optical system and the see-through optical element are formed so as to be formed within a second image observation visual field range determined by transmission. Observation optical system.

【0125】〔10〕 前記接眼光学系の前記シースル
ー光学素子に対向配置されている反射面の光束反射領域
に対して、前記シースルー光学素子から透過する光束透
過領域が前記像形成部材側にシフトするように前記シー
スルー光学素子の光学径を前記接眼光学系の反射面より
も小さく構成し、かつ、前記シースルー光学素子を前記
反射面の前記像形成部材に近い側の領域と対向して配置
し、前記反射面の前記シースルー光学素子に対向しない
部分には、外界からのフレアー光線の入射を防止する遮
光コートを施して構成したことを特徴とする上記1から
8の何れか1項記載の観察光学系。
[10] With respect to the light beam reflection area of the reflection surface of the eyepiece optical system facing the see-through optical element, the light beam transmission area transmitted from the see-through optical element shifts toward the image forming member. The optical diameter of the see-through optical element is configured to be smaller than the reflection surface of the eyepiece optical system, and the see-through optical element is arranged to face a region of the reflection surface closer to the image forming member, 9. The observation optics according to any one of the above items 1 to 8, wherein a portion of the reflection surface that does not face the see-through optical element is provided with a light-shielding coat for preventing the incidence of flare rays from the outside. system.

【0126】〔11〕 前記第2像が外界像となるよう
に、前記シースルー光学素子の前方又は後方の少なくと
も一方に外界像からの光束の透過と遮断若しくは透過と
減光の切り換えができる遮光部材を配置して構成された
ことを特徴とする上記1から10の何れか1項記載の観
察光学系。
[11] A light-shielding member capable of transmitting and blocking a light beam from an external image or switching between transmission and dimming on at least one of the front and rear sides of the see-through optical element so that the second image is an external image. 11. The observation optical system according to any one of the above items 1 to 10, wherein the observation optical system is configured by disposing.

【0127】〔12〕 前記第2像が、前記第1像とは
別の像を形成する表示素子によって形成されるように、
前記シースルー光学素子の前記接眼光学系とは反対側に
表示素子を配置したことを特徴とする上記1から10の
何れか1項記載の観察光学系。
[12] The second image is formed by a display element forming an image different from the first image.
11. The observation optical system according to any one of the above items 1 to 10, wherein a display element is arranged on a side of the see-through optical element opposite to the eyepiece optical system.

【0128】〔13〕 前記第2像が外界像となるよう
に、前記シースルー光学素子の前方又は後方の少なくと
も一方に外界像からの光束の透過と遮断若しくは透過と
減光の切り換えができる遮光部材を配置して構成される
と共に、前記外界像と前記シースルー光学素子との間に
第3の像を表示する表示素子を配置したことを特徴とす
る上記1から10の何れか1項記載の観察光学系。
[13] A light-shielding member capable of transmitting and blocking a light beam from an external image or switching between transmission and dimming at least one of the front and rear of the see-through optical element so that the second image is an external image. 11. The observation according to any one of the above items 1 to 10, wherein a display element for displaying a third image is disposed between the external image and the see-through optical element. Optical system.

【0129】〔14〕 前記第1像からの光束を導く前
記接眼光学系内の光路と、前記第2像からの光束を導く
前記シースルー光学素子内の光路とは、別の位置に配置
された瞳照射用の光源と、前記瞳の像を受光する受光素
子とを備え、観察者の視線を検知するように構成された
ことを特徴とする上記1から13の何れか1項記載の観
察光学系。
[14] The optical path in the eyepiece optical system for guiding the light beam from the first image and the optical path in the see-through optical element for guiding the light beam from the second image are arranged at different positions. The observation optical system according to any one of the above items 1 to 13, comprising a light source for pupil irradiation, and a light receiving element for receiving an image of the pupil, and configured to detect a line of sight of an observer. system.

【0130】〔15〕 前記視線を検出する手段は、少
なくとも前記瞳の像が、前記接眼光学系の光路内を通
り、前記第1像との間の光路中から分離されて前記受光
素子に導かれるように構成されたことを特徴とする上記
14記載の観察光学系。
[15] The means for detecting the line of sight is such that at least the image of the pupil passes through the optical path of the eyepiece optical system, is separated from the optical path between the first image, and is guided to the light receiving element. 15. The observation optical system according to the above 14, wherein the observation optical system is configured to be moved.

【0131】〔16〕 前記接眼光学系から射出された
前記第1像からの光束の光軸を視軸とし、射出瞳を中心
に前記視軸から前記像形成部材と反対側に向う方向の前
記接眼光学系によって規定される角度をθとすると、前
記接眼光学系と前記シースルー光学素子と前記射出瞳と
が以下の条件を満足する関係に配置されていることを特
徴とする上記1から15の何れか1項記載の観察光学
系。
[16] The optical axis of the light beam from the first image emitted from the eyepiece optical system is set as the visual axis, and the direction of the direction from the visual axis to the opposite side to the image forming member from the visual axis with the exit pupil as the center is described. Assuming that the angle defined by the eyepiece optical system is θ, the eyepiece optical system, the see-through optical element, and the exit pupil are arranged in a relationship satisfying the following condition. The observation optical system according to claim 1.

【0132】θ≦60° 〔17〕 上記1から15の何れか1項記載の観察光学
系を備え、前記接眼光学系と前記シースルー光学素子と
前記第1像を形成する像形成部材とが間隔を保持する保
持手段によって保持された本体部と、前記本体部を観察
者頭部に支える支持手段とを備えたことを特徴とする頭
部装着型観察光学装置。
Θ ≦ 60 ° [17] The observation optical system according to any one of 1 to 15 above, wherein the eyepiece optical system, the see-through optical element, and the image forming member that forms the first image are spaced from each other. A head-mounted observation optical device, comprising: a main body held by holding means for holding the main body; and support means for supporting the main body on an observer's head.

【0133】[0133]

【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、観察光学系を構成するシースルー光学素子と
接眼光学系とからなるシースルー光学系の光学パワーP
を略0、角倍率βを略1にすることにより、シースルー
光学系を透して見た像が裸眼で見た像を同じになり、裸
眼で見た像とシースルー光学系を通して見た像とが融像
しやすく、例えば片目装着型の頭部装着型画像表示装置
において両眼で外界像が観察しやすくなる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the optical power P of the see-through optical system consisting of the see-through optical element and the eyepiece optical system constituting the observation optical system.
To approximately 0 and the angular magnification β to approximately 1, the image seen through the see-through optical system becomes the same as the image seen with the naked eye, and the image seen with the naked eye and the image seen through the see-through optical system Is easily fused, and for example, an external image can be easily observed with both eyes in a head mounted image display device of a single eye type.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1の観察光学系の光路図であ
る。
FIG. 1 is an optical path diagram of an observation optical system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1の観察光学系のシースルー光
学系部分の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a see-through optical system portion of the observation optical system according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例2の観察光学系のシースルー光
学系部分の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a see-through optical system portion of an observation optical system according to a second embodiment of the present invention.

【図4】実施例1のシースルー光学系を通して見た方眼
画像と裸眼で見た方眼画像を重畳した図である。
FIG. 4 is a diagram in which a grid image viewed through the see-through optical system of Example 1 and a grid image viewed with the naked eye are superimposed.

【図5】実施例2のシースルー光学系を通して見た方眼
画像と裸眼で見た方眼画像を重畳した図である。
FIG. 5 is a diagram in which a grid image viewed through the see-through optical system of Example 2 and a grid image viewed with the naked eye are superimposed.

【図6】本発明の別の形態の観察光学系の構成を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an observation optical system according to another embodiment of the present invention.

【図7】図6の実施形態の変形例の構成を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a modification of the embodiment of FIG. 6;

【図8】他の形態の観察光学系の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an observation optical system according to another embodiment.

【図9】別の形態の観察光学系の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an observation optical system of another embodiment.

【図10】さらに別の形態の観察光学系の構成を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an observation optical system according to still another embodiment.

【図11】本発明の観察光学系の接眼光学系に適用可能
な偏心プリズムの1例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example of an eccentric prism applicable to the eyepiece optical system of the observation optical system according to the present invention.

【図12】本発明の観察光学系の接眼光学系に適用可能
な偏心プリズムの別の例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing another example of an eccentric prism applicable to the eyepiece optical system of the observation optical system of the present invention.

【図13】本発明の観察光学系の接眼光学系に適用可能
な偏心プリズムの別の例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing another example of an eccentric prism applicable to the eyepiece optical system of the observation optical system of the present invention.

【図14】本発明の観察光学系の接眼光学系に適用可能
な偏心プリズムの別の例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing another example of an eccentric prism applicable to the eyepiece optical system of the observation optical system of the present invention.

【図15】本発明の観察光学系の接眼光学系に適用可能
な偏心プリズムの別の例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing another example of an eccentric prism applicable to the eyepiece optical system of the observation optical system of the present invention.

【図16】本発明の観察光学系の接眼光学系に適用可能
な偏心プリズムの別の例を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing another example of the decentered prism applicable to the eyepiece optical system of the observation optical system of the present invention.

【図17】本発明の観察光学系の接眼光学系に適用可能
な偏心プリズムの別の例を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing another example of an eccentric prism applicable to the eyepiece optical system of the observation optical system of the present invention.

【図18】本発明の観察光学系を用いる頭部装着型で片
眼装着用の画像表示装置を観察者頭部に装着した状態を
示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a state in which a head-mounted image display device for one eye mounting using the observation optical system of the present invention is mounted on the observer's head.

【図19】図18の画像表示装置び断面図である。19 is a sectional view of the image display device of FIG.

【図20】本発明の観察光学系を用いる頭部装着型で両
眼装着用の画像表示装置を観察者頭部に装着した状態を
示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a state in which a head-mounted binocular image display device using the observation optical system of the present invention is mounted on the observer's head.

【図21】偏心した反射面により発生する像面湾曲を説
明するための概念図である。
FIG. 21 is a conceptual diagram for explaining field curvature generated by an eccentric reflecting surface.

【図22】偏心した反射面により発生する非点収差を説
明するための概念図である。
FIG. 22 is a conceptual diagram for explaining astigmatism generated by a decentered reflecting surface.

【図23】偏心した反射面により発生するコマ収差を説
明するための概念図である。
FIG. 23 is a conceptual diagram for explaining coma generated by a decentered reflecting surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

E…観察者眼球 M…凹面鏡 1…射出瞳 2…軸上主光線(光軸) 3…像面 4…回折光学素子 5…回折面 6…平行平面板 10…プリズム光学系 11…第1面 12…第2面 13…第3面 14…第4面 20…シースルー光学素子 21…第1面 22…第2面 100…LCD(液晶表示素子) 101…照明光源 102、103…照明用光学素子 104…接眼光学系 105…シースルー光学素子 106…遮光部材 107…瞳照明光源 108…受光素子 109…CPU 110…凸面 111…照明用光学素子間の面 112…接眼光学系の第1面 113…接眼光学系の第2面 114…接眼光学系の第3面 115…遮光コート 116…表示素子 121…カバー部材 122…表示装置本体 123…側頭フレーム 124…スピーカ 125…映像音声伝達コード 126…再生装置 127…調節部 128…前フレーム E: observer's eyeball M: concave mirror 1: exit pupil 2: axial chief ray (optical axis) 3: image plane 4: diffractive optical element 5: diffractive surface 6: parallel plane plate 10: prism optical system 11: first surface DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... 2nd surface 13 ... 3rd surface 14 ... 4th surface 20 ... See-through optical element 21 ... 1st surface 22 ... 2nd surface 100 ... LCD (liquid crystal display element) 101 ... Illumination light source 102, 103 ... Illumination optical element 104 eyepiece optical system 105 see-through optical element 106 light blocking member 107 pupil illumination light source 108 light receiving element 109 CPU 110 convex surface 111 surface between illumination optical elements 112 first surface of eyepiece optical system 113 eyepiece Second surface of optical system 114 Third surface of eyepiece optical system 115 Light shielding coat 116 Display element 121 Cover member 122 Display body 123 Temporal frame 124 Speaker 125 Image Voice transmission code 126 ... playback device 127 ... modulating portion 128 ... front frame

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観察者に観察させる第1像を形成する像
形成部材と、前記像形成部材が形成した像を観察者眼球
に導くように構成された接眼光学系と、前記第1像とは
別の第2像を観察者眼球に導くように前記接眼光学系よ
りも前記第2像側に配置されたシースルー光学素子とを
備えた観察光学系において、 前記接眼光学系が、前記第1像からの光束を反射させ、
観察者眼球側に導くように、少なくとも曲面形状の反射
面を有し、前記反射面が、前記シースルー光学素子を透
過した前記第2像からの光束を透過させる作用を備えて
構成され、 前記シースルー光学素子が、前記反射面よりも前記第2
像側に、前記反射面と間隔を離して配置され、 前記第2像からの光束が、前記シースルー光学素子と前
記接眼光学系とを透過するに際して、前記シースルー光
学素子と前記接眼光学系との合成の光学パワーPが略0
となり、かつ、角倍率βが略1となるように構成されて
いることを特徴とする観察光学系。
An image forming member for forming a first image to be observed by an observer; an eyepiece optical system configured to guide an image formed by the image forming member to an observer's eyeball; A see-through optical element disposed closer to the second image side than the eyepiece optical system so as to guide another second image to the observer's eyeball, wherein the eyepiece optical system comprises the first eyepiece. Reflects the light flux from the image,
It has at least a curved reflecting surface so as to be guided to the observer's eyeball side, and the reflecting surface is configured to have a function of transmitting a light beam from the second image transmitted through the see-through optical element; The optical element is more second than the reflection surface.
On the image side, arranged at an interval from the reflection surface, when the light flux from the second image passes through the see-through optical element and the eyepiece optical system, the light flux from the see-through optical element and the eyepiece optical system The combined optical power P is approximately 0
And an angle magnification β is substantially equal to 1.
【請求項2】 前記接眼光学系の有する反射面が、偏心
収差を補正するような回転非対称な曲面形状にて構成さ
れ、 前記第2像からの光束が前記シースルー光学素子と前記
接眼光学系とを透過する際に与えられる合成の光学パワ
ー及び角倍率が、以下の条件を満足するように、前記シ
ースルー光学系が前記接眼光学系で発生する光学パワー
と角倍率とを相殺するように構成されていることを特徴
とする請求項1記載の観察光学系。 −0.002<Px<0.002 ・・・(3) −0.002<Py<0.002 ・・・(4) 0.97<βx<1.03 ・・・(5) 0.95<βy<1.05 ・・・(6) ただし、全光学系の偏心方向がY軸方向で、軸上主光線
と平行な面をY−Z面とし、そのY−Z面と直交する方
向をX方向とするとき、全系のX方向のパワーをPx、
Y方向のパワーをPy、全系のX方向の角倍率をβx、
全系のY方向の角倍率をβxとする。
2. A reflecting surface of the eyepiece optical system is configured to have a rotationally asymmetric curved surface shape that corrects decentering aberration, and a light flux from the second image is used for the see-through optical element and the eyepiece optical system. The see-through optical system is configured to cancel out the optical power and the angular magnification generated in the eyepiece optical system so that the combined optical power and angular magnification given when transmitting through the lens satisfy the following conditions. The observation optical system according to claim 1, wherein: -0.002 <Px <0.002 (3) -0.002 <Py <0.002 (4) 0.97 <βx <1.03 (5) 0.95 <Βy <1.05 (6) where the eccentric direction of the entire optical system is the Y-axis direction, a plane parallel to the axial principal ray is a YZ plane, and a direction orthogonal to the YZ plane. Is the X direction, the power of the whole system in the X direction is Px,
The power in the Y direction is Py, the angular magnification of the whole system in the X direction is βx,
The angular magnification of the entire system in the Y direction is βx.
【請求項3】 前記接眼光学系の有する反射面が、偏心
収差を補正するような回転非対称な曲面形状にて構成さ
れ、その曲面形状がアナモルフィック面若しくは対称面
を1面のみ備えた面対称自由曲面にて構成されたことを
特徴とする請求項1又は2記載の観察光学系。
3. The reflecting surface of the eyepiece optical system is formed in a rotationally asymmetric curved surface shape for correcting eccentric aberration, and the curved surface shape has only one anamorphic surface or a symmetric surface. 3. The observation optical system according to claim 1, wherein the observation optical system is configured by a symmetric free-form surface.
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JP (1) JP4550184B2 (en)

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228971A (en) * 2001-02-05 2002-08-14 Mixed Reality Systems Laboratory Inc Image display device
JP2007264324A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Brother Ind Ltd Image display
JP2013025102A (en) * 2011-07-21 2013-02-04 Olympus Corp Image forming apparatus
JP2013200554A (en) * 2012-02-24 2013-10-03 Seiko Epson Corp Virtual image display device
JP2014506340A (en) * 2010-12-24 2014-03-13 オーガメンティッド ビジョン, インコーポレイテッド Ergonomic head-mounted display device and optical system
WO2014093521A1 (en) * 2012-12-12 2014-06-19 Microsoft Corporaton Three piece prism eye-piece
JP2014123406A (en) * 2007-03-08 2014-07-03 Exelis Inc Augmented reality-based system and method for showing locations of personnel and sensor inside occluded structure and providing increased situation awareness
CN104253989A (en) * 2014-06-09 2014-12-31 黄石 All-sight image display device
JP2015508182A (en) * 2012-01-24 2015-03-16 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Compact line-of-sight head-mounted display
JP2015534108A (en) * 2012-09-11 2015-11-26 マジック リープ, インコーポレイテッド Ergonomic head mounted display device and optical system
JP2016075848A (en) * 2014-10-08 2016-05-12 オリンパス株式会社 Eccentric optical system, image projection device using eccentric optical system, and image imaging device using eccentric optical system
JP2017515162A (en) * 2014-03-05 2017-06-08 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Wearable 3D augmented reality display
US10281723B2 (en) 2010-04-30 2019-05-07 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
CN109782441A (en) * 2017-11-14 2019-05-21 塔普翊海(上海)智能科技有限公司 A kind of aobvious optical system of the see-through head of nearly eye
US10394036B2 (en) 2012-10-18 2019-08-27 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Stereoscopic displays with addressable focus cues
US10416452B2 (en) 2009-04-20 2019-09-17 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Optical see-through free-form head-mounted display
US10495859B2 (en) 2008-01-22 2019-12-03 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US10522822B2 (en) 2013-02-01 2019-12-31 Emd Acquisition Llc Lithium manganese oxide compositions
US10593507B2 (en) 2015-02-09 2020-03-17 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Small portable night vision system
US10739578B2 (en) 2016-08-12 2020-08-11 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona High-resolution freeform eyepiece design with a large exit pupil
US11079596B2 (en) 2009-09-14 2021-08-03 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona 3-dimensional electro-optical see-through displays
US11546575B2 (en) 2018-03-22 2023-01-03 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Methods of rendering light field images for integral-imaging-based light field display

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9459455B2 (en) * 2013-12-19 2016-10-04 Google Inc. See-through eyepiece for head wearable display
US9389422B1 (en) 2013-12-23 2016-07-12 Google Inc. Eyepiece for head wearable display using partial and total internal reflections
US9395544B2 (en) 2014-03-13 2016-07-19 Google Inc. Eyepiece with switchable reflector for head wearable display
US9366869B2 (en) 2014-11-10 2016-06-14 Google Inc. Thin curved eyepiece for see-through head wearable display
US10162180B2 (en) 2015-06-04 2018-12-25 Google Llc Efficient thin curved eyepiece for see-through head wearable display
US10146054B2 (en) 2015-07-06 2018-12-04 Google Llc Adding prescriptive correction to eyepieces for see-through head wearable displays

Cited By (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228971A (en) * 2001-02-05 2002-08-14 Mixed Reality Systems Laboratory Inc Image display device
JP2007264324A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Brother Ind Ltd Image display
JP2014123406A (en) * 2007-03-08 2014-07-03 Exelis Inc Augmented reality-based system and method for showing locations of personnel and sensor inside occluded structure and providing increased situation awareness
US11150449B2 (en) 2008-01-22 2021-10-19 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US10495859B2 (en) 2008-01-22 2019-12-03 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US11592650B2 (en) 2008-01-22 2023-02-28 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US10416452B2 (en) 2009-04-20 2019-09-17 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Optical see-through free-form head-mounted display
US11300790B2 (en) 2009-04-20 2022-04-12 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Optical see-through free-form head-mounted display
US11803059B2 (en) 2009-09-14 2023-10-31 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona 3-dimensional electro-optical see-through displays
US11079596B2 (en) 2009-09-14 2021-08-03 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona 3-dimensional electro-optical see-through displays
US11609430B2 (en) 2010-04-30 2023-03-21 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
US10281723B2 (en) 2010-04-30 2019-05-07 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
US10809533B2 (en) 2010-04-30 2020-10-20 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
KR101997852B1 (en) * 2010-12-24 2019-10-01 매직 립, 인코포레이티드 An ergonomic head mounted display device and optical system
JP2017223970A (en) * 2010-12-24 2017-12-21 マジック リープ, インコーポレイテッドMagic Leap,Inc. Ergonomic head mount display device and optical system
JP2020184080A (en) * 2010-12-24 2020-11-12 マジック リープ, インコーポレイテッドMagic Leap,Inc. Ergonomic head mount display device and optical system
JP2014506340A (en) * 2010-12-24 2014-03-13 オーガメンティッド ビジョン, インコーポレイテッド Ergonomic head-mounted display device and optical system
KR101997845B1 (en) * 2010-12-24 2019-10-01 매직 립, 인코포레이티드 An ergonomic head mounted display device and optical system
US9753286B2 (en) 2010-12-24 2017-09-05 Magic Leap, Inc. Ergonomic head mounted display device and optical system
US9348143B2 (en) 2010-12-24 2016-05-24 Magic Leap, Inc. Ergonomic head mounted display device and optical system
JP2019152881A (en) * 2010-12-24 2019-09-12 マジック リープ, インコーポレイテッドMagic Leap,Inc. Ergonomic head mount display device and optical system
KR20140032986A (en) * 2010-12-24 2014-03-17 매직 립, 인코포레이티드 An ergonomic head mounted display device and optical system
KR101890328B1 (en) * 2010-12-24 2018-08-21 매직 립, 인코포레이티드 An ergonomic head mounted display device and optical system
KR20180095942A (en) * 2010-12-24 2018-08-28 매직 립, 인코포레이티드 An ergonomic head mounted display device and optical system
KR20180096805A (en) * 2010-12-24 2018-08-29 매직 립, 인코포레이티드 An ergonomic head mounted display device and optical system
JP2018185547A (en) * 2010-12-24 2018-11-22 マジック リープ, インコーポレイテッドMagic Leap,Inc. Ergonomic head mount display device and optical system
JP2013025102A (en) * 2011-07-21 2013-02-04 Olympus Corp Image forming apparatus
JP2017182078A (en) * 2012-01-24 2017-10-05 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Compact eye sight tracked head-mounted display
US10613328B2 (en) 2012-01-24 2020-04-07 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US10606080B2 (en) 2012-01-24 2020-03-31 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US10598939B2 (en) 2012-01-24 2020-03-24 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
JP2015508182A (en) * 2012-01-24 2015-03-16 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Compact line-of-sight head-mounted display
KR101931406B1 (en) 2012-01-24 2018-12-20 더 아리조나 보드 오브 리전츠 온 비핼프 오브 더 유니버시티 오브 아리조나 Compact eye-tracked head-mounted display
US20180113316A1 (en) 2012-01-24 2018-04-26 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US20170184856A1 (en) 2012-01-24 2017-06-29 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US11181746B2 (en) 2012-01-24 2021-11-23 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
US10969592B2 (en) 2012-01-24 2021-04-06 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Compact eye-tracked head-mounted display
JP2013200554A (en) * 2012-02-24 2013-10-03 Seiko Epson Corp Virtual image display device
JP2015534108A (en) * 2012-09-11 2015-11-26 マジック リープ, インコーポレイテッド Ergonomic head mounted display device and optical system
US10598946B2 (en) 2012-10-18 2020-03-24 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Stereoscopic displays with addressable focus cues
US10394036B2 (en) 2012-10-18 2019-08-27 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Stereoscopic displays with addressable focus cues
US11347036B2 (en) 2012-10-18 2022-05-31 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Stereoscopic displays with addressable focus cues
WO2014093521A1 (en) * 2012-12-12 2014-06-19 Microsoft Corporaton Three piece prism eye-piece
US8937771B2 (en) 2012-12-12 2015-01-20 Microsoft Corporation Three piece prism eye-piece
CN105074537A (en) * 2012-12-12 2015-11-18 微软技术许可有限责任公司 Three piece prism eye-piece
US10522822B2 (en) 2013-02-01 2019-12-31 Emd Acquisition Llc Lithium manganese oxide compositions
JP2017515162A (en) * 2014-03-05 2017-06-08 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Wearable 3D augmented reality display
US10326983B2 (en) 2014-03-05 2019-06-18 The University Of Connecticut Wearable 3D augmented reality display
JP2017516154A (en) * 2014-03-05 2017-06-15 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Wearable 3D augmented reality display with variable focus and / or object recognition
JP7102382B2 (en) 2014-03-05 2022-07-19 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Wearable 3D Augmented Reality Display
JP2020024438A (en) * 2014-03-05 2020-02-13 アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニバーシティ オブ アリゾナ Wearable 3D Augmented Reality Display
US10469833B2 (en) 2014-03-05 2019-11-05 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wearable 3D augmented reality display with variable focus and/or object recognition
US11350079B2 (en) 2014-03-05 2022-05-31 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wearable 3D augmented reality display
US10805598B2 (en) 2014-03-05 2020-10-13 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Wearable 3D lightfield augmented reality display
CN104253989A (en) * 2014-06-09 2014-12-31 黄石 All-sight image display device
JP2016075848A (en) * 2014-10-08 2016-05-12 オリンパス株式会社 Eccentric optical system, image projection device using eccentric optical system, and image imaging device using eccentric optical system
US11205556B2 (en) 2015-02-09 2021-12-21 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Small portable night vision system
US10593507B2 (en) 2015-02-09 2020-03-17 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Small portable night vision system
US10739578B2 (en) 2016-08-12 2020-08-11 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona High-resolution freeform eyepiece design with a large exit pupil
CN109782441A (en) * 2017-11-14 2019-05-21 塔普翊海(上海)智能科技有限公司 A kind of aobvious optical system of the see-through head of nearly eye
US11546575B2 (en) 2018-03-22 2023-01-03 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Methods of rendering light field images for integral-imaging-based light field display

Also Published As

Publication number Publication date
JP4550184B2 (en) 2010-09-22

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