JP4926432B2 - 表示光学系及びそれを有する画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＣＤやＣＲＴ等の画像表示素子に表示された原画を拡大表示させるヘッドマウントディスプレイやプロジェクタ等の画像表示装置に好適な表示光学系およびデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に好適な撮像光学系に関する。

ＣＲＴやＬＣＤ等の画像表示素子を用い、これらの画像表示素子に表示された画像を光学系（表示光学系）を介して拡大表示させる頭部装着型の画像表示装置（ヘッドマウントディスプレイ、以下ＨＭＤと称する）が知られている。

このＨＭＤでは、表示光学系を頭部に装着するため、表示光学系全体の小型化、軽量化が強く要望されている。

また、重量バランスや外観等を考慮すると、観察者の視軸方向に薄型であることが望まれている。

さらに、表示され観察される拡大像に迫力を持たせるために、光学性能が良好で、且つできるだけ大きな拡大像であることが望まれている。

また、高解像力を達成するために光路中に絞り等を配置することで光量を制限し、フレア光やゴースト光の発生を抑制するような光学系が要望されている。

従来、画像を表示する２次元の画像表示素子と、偏心光学系によって広画角を達成し諸収差を良好に補正した画像表示装置用の表示光学系が提案されている（特許文献１，２）。

また、撮像レンズからの光束を、表示用光束と合焦点用光束に分割し、合焦点用の補助光学装置内に絞りを２枚配置し、合焦を行う際にも画像を表示することができる撮像装置が提案されている（特許文献３）。

特許文献３において、複数の絞りのうち１つ目の絞りは１次結像面近傍に配置され、全光束の通過範囲を制限している。また２つ目の絞りは２つの像に分離するための１対のセパレーター絞りとなっており、これにより、光束を２つに分割し２つの像を結像させている。このように複数枚の絞りを使用して結像までの光量を制限している。

又、中間像を形成する光路中に絞りを一枚配置した画像表示装置用の表示光学系が提案されている（特許文献４）。特許文献４では、絞りの前後に正のレンズを配置することで、正レンズ２枚と絞りによって倍率色収差と歪曲収差とを良好に補正した表示光学系を開示している。
特開平０９−０８３９０８号公報 特開平０７−１９１２７４号公報 特開２０００−１０１８８２号公報 特開平０７−１５１９９３号公報

近年、画像を表示する画像表示素子であるＬＣＤの高精細化が進み、更に従来と同程度かつそれ以上の画素数を有しながらも、従来に比べ小型化されたＬＣＤが開発されている。

そのため、これに使用される光学系には、広画角であり、かつ表示倍率が高く、諸収差を良好に補正した高解像力であることが望まれている。

広画角の光学系をＨＭＤの表示用の光学系として使用すると、観察者は広画角を見るときの眼の回転量が増える。このため、観察者の眼に入る光束の径を大きくしないと、光束がケラレるという問題が発生する。

従来のＨＭＤは、小型化された画像表示素子を用いて広画角化を達成するために、中間像を形成し光学系の倍率を高くしている。

しかしながら、絞り作用がある絞り部材を適切な位置に配置していなく、又、観察者の眼には実際には必要としない光束まで入るような位置に絞りを配置した。このため、必要のない光束までを含めて光学系を構成する事ことになり、結果、諸収差の補正を行うのに負担が掛かる傾向があった。

また、広画角を達成し、観察者が適切な瞳径で観察するために、瞳径を大きくしている。この為、諸収差（軸上色収差や倍率色収差など）は瞳径が小さなときより発生している。また、偏心光学系を用いているため、新たに偏心倍率色収差（以降説明）が発生している。この諸収差を良好に補正し、高い光学性能を得るのは大変困難であった。

本発明は、広画角で、不要な光束を遮光し、ゴースト光やフレアの少ない良好なる光学性能を有した表示光学系や撮像光学系の提供を目的とする。

本発明の表示光学系は、画像表示素子に表示した画像を中間結像面に結像するリレー系と、該中間結像面に結像した画像を射出瞳位置から観察させる接眼系とを有する表示光学系において、
該表示光学系は、偏心し、曲率を有する複数の光学面と、前記画像表示素子の中心から出射し、前記射出瞳の周辺部に向かう光束の一部を遮光する第１の絞りと、前記画像表示素子の周辺部から前記画像表示素子の中心側に出射した光束の一部を遮光する第２の絞りを有することを特徴としている。

本発明の画像表示装置は、画像表示素子に表示した画像を前述した表示光学系を用いて観察することを特徴としている。

本発明によれば、広画角で、不要な光束を遮光し、ゴースト光やフレアの少ない良好なる光学性能を有した表示光学系や撮像光学系が得られる。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の表示光学系の実施例１と、それと比較を示す参考例１の光路説明図である。

図１（ａ）は本発明の効果がある場合の光路図、図１（ｂ）は本発明の効果がない場合の光路を示している。

実施例１の光学データを（数値実施例１）に示す。

図１において、１は光学素子であり、屈折率が１より大きい透明媒質上に３つ以上の光学面を有するプリズム体より成っている。本実施例のプリズム体１は、光学面Ａ（面Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６は光学面Ａと同一の光学面である）、光学面Ｂ（面Ｓ３、Ｓ７は光学面Ｂと同一の光学面である）、光学面Ｃ（面Ｓ５は光学面Ｃと同一の光学面である）の３つの面で形成される。

光学面Ａ，Ｂ，Ｃは曲率を有した屈折面又は／及び反射面である。以下、光学面Ａ，Ｂ，Ｃを面Ａ，Ｂ，Ｃともいう。

２は光学素子であり、屈折率が１より大きい透明媒質上に２つの光学面Ｓ８，Ｓ９を有するプリズム体より成っている。プリズム体１とプリズム体２は接合されている。

３は屈折面Ｓ１０、Ｓ１１から成るレンズ、４は屈折面Ｓ１２、Ｓ１３から構成されるレンズである。レンズ３とレンズ４は屈折面Ｓ１１と屈折面Ｓ１２で貼り合わされて貼合せレンズ３４を構成している。

５は屈折面Ｓ１４、Ｓ１５から構成されるレンズである。６は平板（面Ｓ１６、面Ｓ１７は平面）である。７は偏光板、８は偏心シリンドリカルレンズであり、面Ｓ１８、面Ｓ１９（面Ｓ２３は面１９と同一面）から構成される。シリンドリカルレンズ８を構成するＳ１９（面Ｓ２３は面Ｓ１９と同一面）は透過反射兼用面（ハーフミラー）である。

また１０は画像を表示する画像表示手段であり、実施例１では、反射型のＬＣＤを用いている。面Ｓ２０（面Ｓ２２は面Ｓ２０と同一面）、面Ｓ２１間はＬＣＤ１０のカバーガラスであり、面Ｓ２１がＬＣＤ１０の画像表示面である。

ＬＣＤ１０の代わりにＣＲＴ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等を画像表示素子として用いても良い。

３０は照明手段であり、実施例１では平面照明光源ＳＩより成っている。平面照明光源ＳＩから発せられた光がＬＣＤ１０に入射する際に、シリンドリカルレンズ８の面Ｓ２３は照明光学系の一要素としての役割も果たしている。

Ｓ１は表示光学系の射出瞳であり、観察者の眼球が位置するところである。

貼り合わせレンズ３４とシリンドリカルレンズ８を除く各部材１，２，５の全ての面は紙面（ｙｚ断面）を唯一の対称面として持つ面対称形状をしている。

平面照明光源ＳＩから発せられた光は、偏光板１４を透過し、直線偏光とされ、シリンドリカルレンズ８の面Ｓ２３で反射されて反射光がＬＣＤ１０に向かう。

光束は、反射型ＬＣＤ１０に斜めに入射し、反射型ＬＣＤ１０で斜め方向に反射された光は、シリンドリカルレンズ８の面Ｓ１９より入射し、面Ｓ１８から射出する。

次いで、偏光板７を透過し、平板６の面Ｓ１７より入射し、面Ｓ１６より射出して光学素子５に入射する。

この時、偏光板１４で直線偏光化された偏光方向が液晶内部で回転する。このため、偏光板７は偏光方向が回転した光と通す方向に設定する必要がある。

偏光板７の直線偏光方向が偏光板１４の直線偏光方向と約９０°ずれている場合（液晶内部の偏光方向の回転が９０°）は、偏光板１４で直線偏光にされた光が、シリンドリカルレンズ８の面Ｓ１９で反射せずに透過していくゴースト光である。

偏光板７でこのとき生ずるゴースト光をカットして、眼球（射出瞳Ｓ１）にゴースト光が入るのを防いでいる。

光学素子５の面Ｓ１５より入射した光は面Ｓ１４より射出し、面Ｓ１３より光学素子４に入射する。接合された光学素子４の面Ｓ１２と光学素子３の面Ｓ１１を透過し、面Ｓ１０より射出して光学素子２に向かう。

光学素子２の面Ｓ９より入射した光は、接合された光学素子２の面Ｓ８と光学素子１の面Ｓ７を透過して光学素子１に入射する。光学素子１の面Ｂ（面Ｓ７）より入射した光は、面Ａ（面Ｓ６）で反射された後、面Ｃ（面Ｓ５）に導かれる。

面Ｃ（面Ｓ５）に入射した光はほぼ反対側に折り返し反射（後で述べる）され、面Ｃでの反射前の光と逆向きに進む。

面Ｃで反射（面Ｓ５）された光は面Ａ（面Ｓ４）で再度反射され面Ｂ（面Ｓ３）で再反射され、面Ａ（面Ｓ２）でプリズム体１より射出して、射出瞳Ｓ１に向かう。

この時、光学素子１内で画像表示面（Ｓ２１）の両端ｆ２，ｆ３からの光線が交わっており、画像表示面Ｓ２１で表示された画像の中間結像面（中間像）Ｉａが形成されている。

本構成例おいては面Ｓ４の反射から面Ｓ５の反射の間に中間像Ｉａが形成されているが、必ずしもこの間にある必要はない。

また、中間結像面Ｉａを略平行光として、射出瞳Ｓ１に導く所謂、接眼光学系部分（面Ｓ５，Ｓ４，Ｓ３，Ｓ２）の収差補正を容易にするようにしている。具体的には、中間像Ｉａは接眼光学系部分での像面湾曲や非点収差の発生する状況に合わせて、適宜湾曲したり非点隔差を有したりするように結像されている。また光束が中間結像面Ｉａ以降の面Ｓ５における反射から面Ｓ２を射出するまでに寄与する面（面Ｓ５，面Ｓ４，面Ｓ３，面Ｓ２）は接眼光学系（接眼系）部分に当たる。

光学素子１でのそれ以外の部分（面Ｓ７，面Ｓ６）とＬＣＤ１０のカバーガラス間（Ｓ２０，Ｓ２１）で置かれている光学系（部材２〜８）とがリレー光学系（リレー系）に該当している。

最終反射面として作用する時の面Ｓ３は、射出面として作用する時の面Ｓ２に対して非常に強いパワーを有した凹面鏡となっている。接眼光学系部分では収差を完全に補正することは困難であり、リレー光学系部分が接眼光学系での収差をキャンセルするような形の中間結像面Ｉａが出来るように中間像を形成している。これによって、最終的な像観察における画質を向上させている。

面Ｓ４における反射は光学素子１内での内部全反射とすると、光量ロスが少なくなり好ましい。少なくとも面Ｓ２での射出光束と面Ｓ４での反射光束とが共用する領域においては、反射光束が内部全反射とするようにするのが良い。これによれば、反射光束の全てを内部全反射とする場合に対して設計の自由度を上げつつ同程度の明るさを確保することができる。

この場合、面Ｓ４において内部全反射を行わない反射領域は反射膜（ＡｌやＡｇ等）による反射とする。また、面Ｓ５における反射は反射膜（ＡｌやＡｇ等）による反射としている。

また、光学素子１において、光は面Ｂ（Ｓ７）→面Ａ（Ｓ６）→面Ｃ（Ｓ５）→面Ａ（Ｓ４）→面Ｂ（Ｓ３）（→面Ａ（Ｓ２））の順に各面を通過する。面Ｃの反射を境に、最終反射面Ｂに至るまで、それまでの光路を逆にたどり、往路 面Ｂ（Ｓ７）→面Ａ（Ｓ６）→面Ｃ（Ｓ５）と復路 面Ｃ（Ｓ５）→面Ａ（Ｓ４）→面Ｂ（Ｓ３）を形成している。

面Ｃのように往路と復路に変える折り返し反射作用を持つ面を「折り返し面」とぶ。

このように、複数の偏心反射面Ａ、Ｂ、Ｃで光路を折り返し、往路と復路をほぼ重複させることにより、長い光路長を小型な光学素子１に収めている。これにより、表示光学系全体を小型にしている。

また折り返し面Ｃに入射した光線が反射され射出される時、折り返し面Ｃの前後で光線が所定の角度θを成して入射・反射される場合、角度θは
｜θ｜＜６０° （１）
を満たすことが望ましい。この条件を外れると、折り返し面Ｃでの反射後の光路（復路）が往路を逆戻りせず、往復光路というよりジグザグ光路になってしまい光学素子１が大型になる。

この他、角度θが
｜θ｜＜３０° （２）
とするのが良い。

条件式（２）の条件を外れると、光束の逆戻りは出来るが、往路と復路が重ならず光学素子１が大型化し、表示光学系全体を小型化にすることが難しくなる。

更に好ましくは、角度θは
｜θ｜＜２０° （３）
とするのが良い。

条件式（３）を満たすと更なる小型化が容易になる。

偏心系に対応していない従来系の定義では各面頂点を基準とした座標系で表され、ｚ軸を光軸とし、ｙｚ断面が従来の母線断面（メリジオナル断面）、ｘｚ断面が子線断面（サジタル断面）となる。

実施例１は偏心系なので、偏心系に対応したローカル母線断面、ローカル子午線断面を新たに定義する。中心画角主光線の各面のヒットポイント（入射位置）上で、中心画角主光線の入射光と射出光を含む面をローカル母線断面とする。

ヒットポイントを含みローカル母線断面と垂直で、各面頂点の座標系の子線断面（通常の子線断面）と平行な面をローカル子線断面として定義する。各面における中心画角主光線のヒットポイント上の近傍の曲率を計算し、各面の中心画角主光線に対するローカル母線断面における曲率半径をｒｙ、ローカル子線断面における曲率半径をｒｘと定義する。

以下表１の光学データの見方を説明する。

最も左の項目ＳＵＲＦはＬＣＤ１０からの光束の通過順の面番号を示している。

Ｘ，Ｙ，Ｚ及びＡは、第１面Ｓ１の中心を原点（０，０，０）としている。そして図中に示したｙ軸，ｚ軸と紙面奥向きにｘ軸をとった座標系における各面の面頂点の位置（ｘ，ｙ，ｚ）、並びに、図面上で反時計まわりを正方向とするｘ軸まわりの回転角度ａ（単位：度）である。

ｔｙｐの項は面形状の種類を表している。ｔｙｐにおいてＳＰＨは球面、ＦＦＳは非回転対称面、ＣＹＬは母線断面にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ面である。

実施例の非回転対称面は下記のＦＦＳの式に従う。

Ｒの項は曲率半径を表し、シリンドリカルレンズ面に関しては母線断面曲率半径ｒｙの値を表記してある。

ＦＦＳ：
ｚ＝（１／Ｒ）＊（ｘ^２＋ｙ^２）／（１＋（１−（１＋ｋ）＊（１／Ｒ）^２＊（ｘ^２＋ｙ^２））^{（１／２）}）＋ｃ２＋ｃ４＊ｙ＋ｃ５＊（ｘ^２−ｙ^２）＋ｃ６＊（−１＋２＊ｘ^２＋２＊ｙ^２）＋ｃ１０＊（−２＊ｙ＋３＊ｘ^２＊ｙ＋３＊ｙ^３）＋ｃ１１＊（３＊ｘ^２＊ｙ−ｙ^３）＋ｃ１２＊（ｘ^４−６＊ｘ^２＊ｙ^２＋ｙ^４）＋ｃ１３＊（−３＊ｘ^２＋４＊ｘ^４＋３＊ｙ^２−４＊ｙ^４）＋ｃ１４＊（１−６＊ｘ^２＋６＊ｘ^４−６＊ｙ^２＋１２＊ｘ^２＊ｙ^２＋６＊ｙ^４）＋ｃ２０＊（３＊ｙ−１２＊ｘ^２＊ｙ＋１０＊ｘ^４＊ｙ−１２＊ｙ^３＋２０＊ｘ^２＊ｙ^３＋１０＊ｙ^５）＋ｃ２１＊（−１２＊ｘ^２＊ｙ＋１５＊ｘ^４＊ｙ＋４＊ｙ^３＋１０＊ｘ^２＊ｙ^３−５＊ｙ^５）＋ｃ２２＊（５＊ｘ^４＊ｙ−１０＊ｘ^２＊ｙ^３＋ｙ^５）＋ｃ２３＊（ｘ^６−１５＊ｘ^４＊ｙ^２＋１５＊ｘ^２＊ｙ^４−ｙ^６）＋ｃ２４＊（−５＊ｘ^４＋６＊ｘ^６＋３０＊ｘ^２＊ｙ^２−３０＊ｘ^４＊ｙ^２−５＊ｙ^４−３０＊ｘ^２＊ｙ^４＋６＊ｙ^６）＋ｃ２５＊（６＊ｘ^２−２０＊ｘ^４＋１５＊ｘ^６−６＊ｙ^２＋１５＊ｘ^４＊ｙ^２＋２０＊ｙ^４−１５＊ｘ^２＊ｙ^４−１５＊ｙ^６）＋ｃ２６＊（−１＋１２＊ｘ^２−３０＊ｘ^４＋２０＊ｘ^６＋１２＊ｙ^２−６０＊ｘ^２＊ｙ^２＋６０＊ｘ^４＊ｙ^２−３０＊ｙ^４＋６０＊ｘ^２＊ｙ^４＋２０＊ｙ^６）＋・・・・・・
また、ｔｙｐの欄でＦＦＳの横に記された数値は，その面の形状が同表の下側に記載された非球面係数ｋ及びｃ＊＊に対応する非回転対称形状であることを示している。但し、記載されていないｃ＊＊の値は０である。

Ｎｄ，νｄはそれぞれその面以降の媒質のｄ線波長での屈折率とアッベ数を示しており、屈折率Ｎの符号の変化はその面で光が反射されることを示している。また、媒質が空気層の場合は、屈折率Ｎｄのみを１．００００として表示し、アッベ数νｄは省略している。

実施例１では、射出瞳Ｓ１中心から射出瞳面Ｓ１のｚ軸を通る光線を中心画角主光線と定義する。

またこのような表示光学系において、表示面（ＣＣＤ１０）上のローカル母線断面上での最周辺画像のうち、射出瞳Ｓ１から遠い方側の最周像高ｆ３と射出瞳中心Ｓ１ａを通る光線をｆ３中心光線とする。

又射出瞳Ｓ１から近い方側の最周像高ｆ２と射出瞳中心Ｓ１ａとを通る光線をｆ２中心光線とする。又射出瞳Ｓ１から中間の像高ｆ１と射出瞳中心Ｓ１ａとを通る光線をｆ１中心光線とする。

この時、表示面１０より遠い方にある貼り合わせレンズ３４の光学面のｘｙ平面に平行で、ｆ３中心光線とｆ２中心光線が交差する点Ｐを通る面を瞳結像面とする。これは全ての実施例においても同様である。

後述する数値実施例の長さのディメンジョンをｍｍとする。このとき、画像サイズ約１８ｍｍ×１４ｍｍ程度で水平画角６０°の画像をｚ軸方向無限遠方に表示する表示光学系となる。水平画角６０°が任意の観察者が観察できるために、瞳径は１４ｍｍとする。

この場合、参考例１の図１（ｂ）では瞳結像面に置かれた絞り６０によって不必要な光線をカットし、ゴースト光やフレア光の発生を防いでいる。

しかしながら、射出瞳Ｓ１には、瞳径１４ｍｍの光束が入るため、観察者が見ている画角のうち、注視していない光線も入る。そのため、全光束領域を使用し、諸収差を良好に補正した光学系を設計するのは非常に難しい。

図１（ａ）では、瞳結像面又はその近傍に、絞り７０を配置している。又、偏光板７近傍に絞り７５を配置している。実施例１の断面図では、絞り部分７０ａの絞り位置により、像高ｆ１から出射するｆ１光線と像高ｆ２から出射するｆ２光線のうち観察者が注視しない不必要な光線をカットしている。本実施例では、絞り部分７０ｂは画像表示素子１０の中心から出射し、射出瞳の周辺部に向かう光束の一部を遮光する第１の絞りに相当する。また絞り部分７０ａは画像表示素子１０の周辺部から画像表示素子の中心側（光軸側）に出射した光束の一部を遮光する第２の絞りに相当する。

また、絞り部分７０ｂの絞り位置により、ｆ１光線のうち観察者が注視しない不必要な光線をカットしている。また、絞り７５によって、射出瞳Ｓ１の瞳径を確保しつつ、ゴースト光やフレア光の発生を図１（ｂ）に比べて非常に低減させている。

絞り７０と絞り７５は、図の位置に配置されているが、不必要な光線を適切にカットでき、ゴースト光とフレア光を低減されるなら、リレー光学系中のどこの位置に配置されていても構わない。

このように実施例１では絞り部材のうちの１つは、画像表示素子１０の中心から出射し、射出瞳Ｓ１の周辺部を通過する光束の一部を遮光しており、他の１つは、画像表示素子１０の周辺部から出射し、射出瞳Ｓ１の周辺部を通過する光束の一部を遮光している。

絞り７０，７５によって不必要な光線をカットするのは、断面図以外の面においても同様で、それに伴い絞りの形状は光束を包むように、円形状や多角形、曲率と直線から成る形状、対称形状、非対称形状など、カットする光線に対応して任意の形状で構わない。

また光束を包まないように、一部の光束だけをカットするように絞りを置いても構わない。また光学系を固定する鏡筒の一部を使用して、光線をカットしても絞りと同じような効果が得られる。

更に中間結像Ｉａを形成する偏心した光学系において、絞り７０，７５のうち、少なくとも１つの絞りは瞳結像面又はその近傍にあることが望ましい。

偏心光学系において、瞳結像面又はその近傍で観察者が観察するのに不必要とされる光線が光束の外側に来るためである。瞳結像面又はその近傍に配置する絞り７０は、瞳結像面を中心画角主光線ｆ１が通過するポイントＰから法線方向で、絞り７０を形成する平面までの距離ｄ（ｍｍ）が
｜ｄ｜＜４０（ｍｍ） （４）
を満たすことが望ましい。

この条件式（４）を外れると、観察者が見ている画角のうち注視していない光線を適切にカットする事が出来なくなり、ゴースト光やフレア光を発生の低減させることが困難になる。

好ましくは
｜ｄ｜＜２０（ｍｍ） （５）
とするのが良い。

条件式（５）を外れると、まだ全体の光束の径が大きいが、ゴースト光やフレア光を発生の低減をある程度行うことができる。

更に好ましくは
｜ｄ｜＜１０（ｍｍ） （６）
とするのが良い。

条件式（６）を満たすと、観察者が見ている画角のうち、注視していない光線を適切にカットする事が出来、フレア光やゴースト光の発生を低減させる事が出来る。

また、絞り７５のように、画像表示素子１０から瞳結像面の間に配置する事により、特にフレア光やゴースト光の発生を非常に効率よく抑制している。

以上のように実施例１では、画像表示素子１０に表示した画像情報をリレー系を介して中間結像面に一度結像させ、結像した画像情報を接眼系を介して観察する偏心系を含む偏心光学系である。そして、画像表示素子１０からの光束のうち射出瞳光線を一部遮蔽する絞り部材７０，７５をリレー光学系中の複数個所に配置している。

これによって広画角に対応した射出瞳径を確保しつつも不必要な光を遮蔽し、迷光防止とフレア光やゴースト光の発生を抑制している。

光を遮蔽する複数の絞り部材のうちの１つ７０は瞳結像面又はその付近に配置している。これによって広画角に対応した射出瞳径を確保しつつも不必要な光を特に遮蔽し、諸収差の発生を低減し、良好な光学性能を得ている。

光を遮蔽する複数の絞り部材のうちの１つ７５は瞳結像面と画像表示素子１０の間に配置している。これにより、射出瞳径を確保しつつ、フレア光やゴースト光を低減し、良好な光学性能を得ている。

図６は実施例１の効果を分かりやすく説明するために共軸で示したＨＭＤ用の表示光学系２００の断面図である。

２０４は中間結像面である。図６（ａ）は、中間結像をする表示光学系２００において、広画角を達成し、それに伴う射出瞳径（図では、観察者の瞳径２０１ａ）を満たした場合の、光路図である。画像表示素子２０２の中心２０２ａを見た場合、観察者の瞳２０１は図６（ｃ）の光束を注視している。

人間の瞳に入る光束は、瞳径２０１ａを通る光束の全てが入るわけではない。

図６（ｄ）のように、断面図上の上下の光束２１１，２１２は観察者の瞳２０１に入って来ない。そのため、画像表示素子２０２の中心の光束のうち、不必要な領域を瞳径２０１ａに導かないようにすることで、軸外光線による収差の発生を低減する事が出来、また光学素子の小型化に寄与する事も出来る。

また、図に示した断面上で瞳２０１が上下の画角を見た場合、瞳は特に図６（ｅ），（ｇ）の光束を注視している。

この場合図６（ｆ），（ｈ）に示すように、上下の画角のうち、瞳２０１の下側と上側に入る光束２１３，２１４は注視していないため、絞り部材等でカットしても問題がない。図６（ｆ），（ｈ）の光路図から明らかのように絞り部材でカットしても問題とならない光束２１３，２１４は画像表示素子２０２の周辺部から出射した光束の一部であって、画像表示素子２０２の中心側（光軸方向）に出射した光束である。本実施例では、この光束２１３，２１４を第２の絞りで遮光するようにしている。

注視していない光線２１３，２１４をカットする事で、その画角の収差の発生を低減させ、観察者には光学性能が良好な画像を提供する事が出来る。

また、光学素子２００の小型化に寄与することが出来る。このように、観察者の瞳２０１が見たときの画角で、注視していない、必要としない光線をカットした場合、表示光学系としては図６（ｂ）のような光路になる。このとき複数の絞り部材を用いることによって、必要な瞳径を確保しつつも、光束領域をカットする事が出来、そのため設計段階で全体的に収差発生を低減させ、かつフレア光やゴースト光の発生を抑制した光学系が得られる。

以上のように実施例１によれば、光学系（表示光学系）の倍率を高くすることで、広画角を達成しつつ、観察者の瞳に入る光束の径を大きくしている。そして複数枚の絞りを配置すること、もしくはプリズム部材や、鏡筒の一部に絞り作用を持たせている。そして観察者が注視する方向の画角のうち、光束径には不必要な領域の光束を遮蔽して迷光を防止する光学系を構成している。

これにより瞳径を大きく確保しつつも、観察者には不必要とされる光束の領域をカットし、光学性能や諸収差に関与する光束の量を減らして、諸収差を低減して、高い光学性能を得ている。

また、大きな瞳径を確保しつつも、不必要な光束をカットして、プリズム部材やレンズを通る光束領域を減らして、光学系を小型化にしている。

又、射出瞳の瞳孔径の大きさによらず、偏心光学系を用いたときの偏心倍率色収差の発生を少なくし、良好なる光学性能を有した表示光学系が得られる。

ここで偏心倍率色収差とは、光学系が偏心しているときに生ずる偏心光学系特有の収差である。

図７（ａ）〜（ｅ）はレンズ１枚からなる単純な結像光学系を用いて偏心倍率色収差を説明するためのものである。図７（ａ）は偏心のない共軸光学系を示す。図７（ａ）において画像表示手段１０１から発せられた光は光学系１０２を介して（この例ではレンズ１０２）瞳１０３に入射している。

この時、レンズ１０２によって諸収差（軸上色収差、倍率色収差等）が良好に補正されていれば、図７（ｂ）に示すようにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）で表される各色光の結像のスポットダイヤグラムは各画角に対して重なる。

また、図７（ｃ）に示すように瞳１０３の位置が光学系１０２に対して光軸と垂直方向にずれた場合の各色光のスポットダイアグラムも、図７（ｄ）に示すように各画角に対して重なる。

しかしながら、偏心を持つ複雑な光学系においては、図７（ａ）のように、瞳１０３の位置と光学系１０２が正しい位置関係にあり、諸収差を良好に補正しても、瞳１０３の位置が光学系１０２に対してずれる場合がある。このとき図７（ｅ）のように各色光のスポットダイアグラムがずれてしまう。これは偏心によって生じる特有の色収差で、これを偏心倍率色収差と称している。

尚、本構成は撮像光学系及びそれを用いた撮像装置にも適用可能である。この場合、反射型の液晶１０の位置に撮像素子を置き、外界像からの光束は実施例１の説明の反対の光路を通る。

この場合、射出瞳Ｓ１の位置に開口絞りが位置する。

そして物体からの光束は光学素子１の面Ｓ２から入射して、光学素子２、３、４、５、６、８を通ることで撮像素子に導くような構成になり、外界像を撮像することができる。

このとき接眼系が撮像系となり、中間結像面Ｉａに物体像を形成する。リレー系が再結像系となり、中間結像面Ｉａに結像した物体像を所定面に設けた撮像素子に再結像することになる。

複数の絞り部材の光学作用は、表示光学系として用いたときと全く同じである。

即ち絞り部材のうちの１つは、撮像素子の中心に入射する光束であって、開口絞りの周辺部を通過する光束の一部を遮光しており、他の１つは、撮像素子の周辺部に入射する光束であって、開口絞りの周辺部を通過する光束の一部を遮光するようにしている。

図２（ａ），（ｂ）は本発明の光学系の実施例２と、それと比較するための参考例２の光路説明図である。

図２（ａ）は本発明の効果がある場合の光路図、図２（ｂ）は本発明の効果がない場合の光路図である。

図２（ａ），（ｂ）において、図１（ａ），（ｂ）に示した要素と同一の要素には同符号を付している。

実施例２の光学データを（数値実施例２）に示す。

図２において、１は光学素子であり、屈折率が１より大きい透明媒質上に３つ以上の光学面Ａ，Ｂ，Ｃを有するプリズム体である。

２は光学素子であり、屈折率が１より大きい透明媒質上に２つの光学面を有するプリズム体である。

３、４、５、９は各２面から構成されるレンズ（光学素子）、８は偏心シリンドリカルレンズである。１０は画像を表示する画像表示手段であり、実施例２では、反射型のＬＣＤを用いた構成と成っているが、ＣＲＴ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等を画像表示素子として用いても良い。

またシリンドリカルレンズ８の反射型のＬＣＤに近い側の面は透過反射兼用面（ハーフミラー）である。

３０は照明手段で、実施例２では平面照明光源ＳＩである。平面照明光源ＳＩから発せられた光がＬＣＤ１０に入射する際に、シリンドリカルレンズ８は照明光学系としての役割も果たしている。

実施例２では、光学素子１、２、５を形成する全ての面は紙面（ｙｚ断面）を唯一の対称面として持つ面対称形状をしている。

平面照明光源ＳＩから発せられた光は、偏光板１４を透過し直線偏光とされ、シリンドリカルレンズ８の面で反射されて反射型のＬＣＤ１０に向かう。反射型のＬＣＤ１０に斜めに入射し、反射型のＬＣＤ１０で斜め方向に反射された光は、シリンドリカルレンズ８を通り、偏光板７を透過し、光学素子５に入射する。

この時、偏光板１４で直線偏光とされた偏光方向が液晶内部で回転するため、偏光板７は偏光方向が回転した光を通す方向に設定する必要がある。

偏光板７の直線偏光方向が偏光板１４の直線偏光方向と約９０°ずれている場合（液晶内部の偏光方向の回転が９０°）は、偏光板１４で直線偏光化された光が、面Ｓ１９で反射せずに透過していく光となる。しかしながら、偏光板７でこのゴースト光をカットできるため、眼球ＳＩにゴースト光が入るのを防いでいる。

光学素子５を射出した光は、光学素子４と、光学素子３と透過し、光学素子２に入射する。接合された光学素子２と光学素子１の接合面を透過して光学素子１に入射し、光学素子１の面Ｂより入射した光は、面Ａで反射された後、面Ｃに導かれる。

面Ｃに入射した光はほぼ反対側に折り返し反射され、面Ｃでの反射前の光と逆向きに進む。面Ｃで反射された光は面Ａで再度反射され面Ｂで再反射され、面Ａより光学素子１より射出して、光学素子Ｓ９通り射出瞳Ｓ１に向かう。

このような構成にすることにより、中間結像を形成する光学系全体でも小型な光学系を達成している。

数値実施例の長さのディメンジョンをｍｍとする。このとき、画像サイズ約１８ｍｍ×１４ｍｍ程度で水平画角６０°の画像をｚ軸方向無限遠方に表示する表示光学系となる。水平画角６０°が任意の観察者が観察できるために、瞳径は１４ｍｍとする。

図２（ａ）における断面上において、絞り７０は瞳結像面又はその近傍に配置されており、ｆ１光線のうち不必要な領域をカットしている。

また、絞り７６は光学素子１に絞り作用を持たせており、ｆ３光線のうち観察者が注視しない領域の光線を効率よくカットし、ゴースト光やフレア光の発生を低減させている。ここで絞り７０は第１の絞り、絞り７６は第２の絞りに相当している。

絞り７６の領域には、反射作用を持つ鏡面は取り付けず、塗料で黒く塗りを入れたり鏡筒の一部を使用して、不必要な光線を吸収もしくはカットしている。

また絞り７５では射出瞳Ｓ１の瞳径を確保しつつ、ゴースト光やフレア光の発生を抑えている。

このようにして、図２（ａ）は図２（ｂ）と同じ瞳径を確保しつつも、不必要な光線をカットしているため、フレア光やゴースト光などの発生を非常に低減されている。

このように複数の絞りを使用することで、必要な光束の領域を狭くする事が出来るため、その分、照明光源からの光を集光させて反射型のＬＣＤ１０に導く事が出来るため照明光源３０からの光をより効率よく使用する事が出来る。また逆に、照明光源３０からの光量を減らす事も出来るため、電圧を低下させて光源が持つ熱量を低減させる事ができる。

図３（ａ），（ｂ）は本発明の光学系の実施例３と、それと比較するための参考例３の光路説明図である。

図３（ａ）は本発明の効果がある場合の光路図、図３（ｂ）は本発明の効果がない場合の光路図である。

図３（ａ），（ｂ）において図１（ａ），（ｂ）で示した要素と同一要素には、同符号を付している。

実施例３の光学データを（数値実施例３）に示す。

図３において、１は光学素子であり、屈折率が１より大きい透明媒質上に３つ以上の光学面Ａ，Ｂ，Ｃを有するプリズム体である。２は光学素子であり、屈折率が１より大きい透明媒質上に２つの光学面を有するプリズム体である。

３、４はレンズであり、貼り合わせレンズ３４を構成している。５は２面から構成されるレンズ、８は偏心シリンドリカルレンズである。１０は画像を表示する画像表示手段（ＬＣＤ）であり、実施例３では、反射型ＬＣＤを用いた構成と成っているが、ＣＲＴ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等を画像表示素子として用いても良い。

またシリンドリカルレンズ８の反射型のＬＣＤに近い側の面は透過反射兼用面（ハーフミラー）である。３０は照明手段で、実施例３では平面照明光源ＳＩである。平面照明光源ＳＩから発せられた光がＬＣＤ１０に入射する際に、シリンドリカルレンズ８は照明光学系としての役割も果たしている。

実施例３では、光学素子１、２、５を形成する全ての面は紙面（ｙｚ断面）を唯一の対称面として持つ面対称形状をしている。

平面照明光源ＳＩから発せられた光は、偏光板１４を透過し直線偏光とされ、シリンドリカルレンズ８の面で反射されて反射型のＬＣＤ１０に向かう。反射型のＬＣＤ１０に斜めに入射し、反射型のＬＣＤ１０で斜め方向に反射された光は、シリンドリカルレンズ８を通り、偏光板７を透過し、光学素子５に入射する。

この時、偏光板１４で直線偏光とされた偏光方向が液晶内部で回転するため、偏光板７は偏光方向が回転した光を通す方向に設定する必要がある。偏光板７の直線偏光方向が偏光板１４の直線偏光方向と約９０°ずれている場合（液晶内部の偏光方向の回転が９０°）は、偏光板１４で直線偏光化された光が、面Ｓ１９で反射せずに透過していく光となる。しかしながら偏光板７でこのゴースト光をカットできるため、眼球にゴースト光が入るのを防いでいる。

光学素子５を射出した光は、接合された光学素子３４を透過し、光学素子２より入射する。接合された光学素子２と光学素子１の接合面を透過して光学素子１に入射し、光学素子１の面Ｂより入射した光は、面Ａで反射された後、面Ｃに導かれる。

面Ｃに入射した光はほぼ反対側に折り返し反射され、面Ｃでの反射前の光と逆向きに進む。面Ｃで反射された光は面Ａで再度反射され面Ｂで再反射され、面Ａより光学素子１より射出して、光学素子Ｓ９通り射出瞳Ｓ１に向かう。

このような構成にすることにより、中間結像を形成する光学系全体でも小型な光学系を達成している。

数値実施例の長さのディメンジョンをｍｍとする。このとき、画像サイズ約１８ｍｍ×１４ｍｍ程度で水平画角６０°の画像をｚ軸方向無限遠方に表示する表示光学系となる。水平画角６０°が任意の観察者が観察できるために、瞳径は１４ｍｍとする。

図３（ａ）の断面上において、絞り７０は瞳結像面又はその近傍に配置されており、断面上７０ａではｆ１光線と、ｆ２光線のうち不要な光束をカットしている。又絞り７０ｂではｆ１光線のうち不必要な光線の領域をカットしている。

また、遮光部材（絞り）７６は光学素子１に絞り作用を持たせており、ｆ３光線のうち観察者が注視しない領域の光線を効率よくカットし、ゴースト光やフレア光の発生を低減させている。ここで絞り７０は第１の絞り、絞り７６は第２の絞りに相当している。

遮光部材７６の領域には、反射作用を持つ鏡面は取り付けず、塗料で黒く塗ったり鏡筒の一部を使用して、不必要な光線を吸収もしくはカットしている。

また絞り７５では射出瞳Ｓ１の瞳径を確保しつつ、ゴースト光やフレア光の発生を抑えている。

このようにして、図３（ａ）は図３（ｂ）と同じ瞳径を確保しつつも、不必要な光線をカットしている。このため、フレア光やゴースト光などの発生を非常に低減されている。

このように複数の絞り７０，７６を使用することで、必要な光束の領域を狭くする事が出来る。

このため、その分、照明光源からの光を集光させて反射型のＬＣＤ１０に導く事が出来るため照明光源からの光をより効率よく使用する事が出来る。また逆に、照明光源３０からの光量を減らす事が出来るため、電圧を低下させて光源が持つ熱量を低減させる事ができる。

図４（ａ），（ｂ）は本発明の光学系の実施例４と、それと比較するための参考例４の光路説明図である。

図４（ａ）は本発明の効果がある場合の光路図、図４（ｂ）は本発明の効果がない場合の光路図である。

図４（ａ），（ｂ）において図１（ａ），（ｂ）で示した要素と同一要素には、同符号を付している。

実施例４の光学データを（数値実施例４）に示す。

図４において１は光学素子であり、屈折率が１より大きい透明媒質上に３つ以上の光学面Ａ，Ｂ，Ｃを有するプリズム体である。３、４、６は各２面から構成されるレンズである。１０は画像を表示する画像表示手段で、反射型のＬＣＤ、ＣＲＴ、ＬＣＤ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等によって構成されている。

実施例４では、光学素子１を形成する全ての面は紙面（ｙｚ断面）を唯一の対称面として持つ面対称形状をしている。

画像表示手段１０が反射型のＬＣＤ等の場合は、光学系は実施例１〜３と同様に照明手段も有するが、図４には簡単のため、特に記載していない。

画像表示手段１０より出た光線は順に、光学素子６、４、３を透過し、光学素子１の面Ｃより光学素子１に入射する。光学素子１に入射した光は、面Ａで反射された後、面Ｂで反射され、面Ａより光学素子１より射出して、射出瞳Ｓ１に向かう。

数値実施例の長さのディメンジョンをｍｍとする。このとき、画像サイズ約１８ｍｍ×１４ｍｍ程度で水平画角６０°の画像をｚ軸方向無限遠方に表示する表示光学系となる。水平画角６０°が任意の観察者が観察できるために、瞳径は１４ｍｍとする。

図４（ａ）の断面上において、絞り７０は瞳結像面又はその近傍に配置されており、断面上において絞り部材７０ａによってｆ１光線のうち不必要な領域をカットしている。

また、絞り７６は絞り部材７６ａによってｆ２光線を、絞り部材７６ｂによってｆ３光線のうち観察者が注視しない領域の光線を効率よくカットし、ゴースト光やフレア光の発生を低減させている。ここで絞り７０は第１の絞り、絞り７６は第２の絞りに相当している。

また絞り７５では射出瞳Ｓ１の瞳径を確保しつつ、ゴースト光やフレア光の発生を抑えている。絞りの形状は光束のカットする領域に合わせて任意の形状にする事が出来、また、鏡筒の一部に絞りの作用をもたせても構わない。

このようにして、図４（ａ）は図４（ｂ）と同じ瞳径を確保しつつも、不必要な光線をカットしているため、フレア光やゴースト光などの発生を非常に低減される。

このように複数の絞りを使用することで、必要な光束の領域を狭くする事が出来る。このため、その分、照明光源からの光を集光させて反射型のＬＣＤに導く事が出来るため照明光源からの光をより効率よく使用する事が出来る。また逆に、照明光源からの光量を減らす事が出来るため、電圧を低下させて光源が持つ熱量を低減させる事ができる。

図５（ａ），（ｂ）は本発明の光学系の実施例５と、それと比較するための参考例５の光路説明図である。

図５（ａ）は本発明の効果がある場合の光路図、図５（ｂ）は本発明の効果がない場合の光路図である。

図５（ａ），（ｂ）において図１（ａ），（ｂ）で示した要素と同一要素には、同符号を付している。

実施例５の光学データを（数値実施例５）に示す。

図５において１は、光学素子であり、屈折率が１より大きい透明媒質上に３つ以上の光学面を有するプリズム体で面Ａ、面Ｂ、面Ｃ、面Ｄより形成される。

２，３は光学素子であり、屈折率が１より大きい透明媒質上に２つの光学面を有するレンズより成っている。

４、５は各２面から構成されるレンズで、レンズ４とレンズ５は張り合わされている。１０は画像を表示する画像表示手段で、反射型のＬＣＤ、ＣＲＴ、ＬＣＤ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等によって構成されている。

実施例５では、光学素子１、２、３を形成する全ての面は紙面（ｙｚ断面）を唯一の対称面として持つ面対称形状をしている。

画像表示手段１０が反射型のＬＣＤ等の場合は、光学系は実施例１〜３と同様に照明手段も有するが、図中には簡単のため特に記載していない。

画像表示手段１０より出た光線は順に、光学素子５、４、３、２を透過し、光学素子１の面Ｄより光学素子１に入射する。光学素子１に入射した光は、面Ｃで反射された後、面Ａで反射され、更に面Ｂで反射され、面Ａより光学素子１より射出して、射出瞳Ｓ１に向かう。

数値実施例の長さのディメンジョンをｍｍとして考えると、画像サイズ約１８ｍｍ×１４ｍｍ程度で水平画角６０°の画像をｚ軸方向無限遠方に表示する表示光学系となる。

水平画角６０°が任意の観察者が観察できるために、瞳径は１４ｍｍとする。

図５（ａ）の断面上において、絞り７０は瞳結像面又はその近傍に配置されており、断面上において絞り部材７０ａと絞り部材７０ｂによってｆ１光線のうち不必要な領域をカットしている。

また、絞り７６は絞り部材７６ａによってｆ３光線を、絞り部材７６ｂによってｆ２光線のうち観察者が注視しない領域の光線を効率よくカットし、ゴースト光やフレア光の発生を低減させている。ここで絞り７０は第１の絞り、絞り７６は第２の絞りに相当している。

また絞り７５では射出瞳Ｓ１の瞳径を確保しつつ、ゴースト光やフレア光の発生を抑えている。絞りの形状は光束のカットする領域に合わせて任意の形状にする事が出来、また、鏡筒の一部に絞りの作用をもたせても構わない。

このようにして、図５（ａ）は図５（ｂ）と同じ瞳径を確保しつつも、不必要な光線をカットしているため、フレア光やゴースト光などの発生を非常に低減される。

このように複数の絞りを使用することで、必要な光束の領域を狭くする事が出来る。このため、その分、照明光源からの光を集光させて反射型のＬＣＤに導く事が出来るため照明光源からの光をより効率よく使用する事が出来る。

（数値実施例１）
SURF X Y Z A R typ Nd νd
1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0000 SPH 1.0000 0.0
2 0.000 9.365 21.886 -0.529 -284.2114 FFS1 1.5300 55.8
3 0.000 -2.638 34.455 -31.052 -72.0536 FFS2 -1.5300 55.8
4 0.000 9.365 21.886 -0.529 -284.2114 FFS1 1.5300 55.8
5 0.000 30.738 47.306 48.060 -189.3367 FFS3 -1.5300 55.8
6 0.000 9.365 21.886 -0.529 -284.2114 FFS1 1.5300 55.8
7 0.000 -2.638 34.455 -31.052 -72.0536 FFS2 1.5300 55.8
8 0.000 -2.638 34.455 -31.052 -72.0536 FFS2 1.5300 55.8
9 0.000 -5.791 39.117 -46.389 -56.9404 FFS4 1.0000
10 0.000 -7.538 37.525 -53.721 18.2091 SPH 1.4875 70.2
11 0.000 -16.105 43.813 -53.721 -21.5267 SPH 1.7618 26.5
12 0.000 -17.556 44.878 -53.721 66.0282 SPH 1.0000
13 0.000 -18.692 44.573 -50.460 20.6510 FFS5 1.5300 55.8
14 0.000 -32.859 25.439 -88.990 -118.4382 FFS6 1.0000
15 0.000 -49.433 29.812 -45.448 ∞ SPH 1.5230 58.6
16 0.000 -50.288 30.654 -45.448 ∞ SPH 1.0000
17 0.000 -32.898 51.561 -24.427 25.6080 CYL 1.7618 26.5
18 0.000 -30.463 55.740 -38.300 21.8260 CYL 1.0000
19 0.000 -38.215 64.167 -66.742 ∞ SPH 1.5500 52.0
20 0.000 -38.858 64.443 -66.742 ∞ SPH 1.0000
21 0.000 -38.858 64.443 -66.742 0.0000 SPH 1.0000 0.0
FFS1
c 1: 4.7708e+001 c 5:-2.2635e-003 c 6:-2.6964e-004 c10:-3.5045e-006
c11:-1.8961e-005 c12:-2.5872e-007 c13:-3.5080e-007 c14:-1.8809e-007
c20:-8.5708e-010 c21:-5.5035e-010 c22:-4.8677e-010 c23: 1.7886e-011
c24: 2.5426e-011 c25: 1.2297e-011 c26: 6.2276e-012
FFS2
c 1:-8.0283e-001 c 5:-1.3225e-003 c 6:-3.2740e-004 c10:-1.0438e-005
c11:-4.7937e-007 c12:-5.0068e-008 c13:-6.2302e-008 c14: 4.5234e-008
c20: 1.9842e-009 c21:-5.0837e-010 c22: 1.1409e-009 c23: 1.8477e-011
c24:-1.7819e-011 c25: 1.2831e-011 c26:-2.0655e-011
FFS3
c 1: 2.6924e+001 c 5: 2.4531e-004 c 6:-1.2389e-003 c10:-4.7294e-005
c11: 3.6501e-005 c12: 2.1833e-006 c13:-2.0621e-006 c14: 1.3400e-006
c20:-3.4331e-008 c21: 2.1762e-008 c22:-5.5534e-009 c23:-2.7291e-010
c24:-2.2240e-010 c25:-2.8204e-010 c26: 2.0643e-011
FFS4
c 1:-2.0112e+000 c 5:-1.1439e-003 c 6:-7.0182e-003 c10: 6.6323e-005
c11: 3.7827e-005 c12:-3.0764e-007 c13:-1.2255e-007 c14: 2.8074e-007
c20:-4.8304e-008 c21:-6.8627e-009 c22: 1.4540e-008 c23: 1.9275e-010
c24:-2.0887e-010 c25:-6.5050e-010 c26: 1.3565e-010
FFS5
c 1: 8.3170e-001 c 5: 2.2565e-003 c 6:-1.7932e-003 c10: 4.9769e-005
c11: 5.8833e-005 c12:-1.8053e-006 c13: 3.0888e-007 c14:-2.4892e-006
c20:-1.1149e-008 c21:-5.0541e-008 c22: 3.6852e-008 c23: 1.3332e-009
c24:-1.1902e-009 c25:-7.4560e-011 c26:-9.7807e-009
FFS6
c 1: 5.0873e-001 c 5: 1.7979e-003 c 6: 1.0845e-003 c10:-4.0100e-005
c11:-2.0713e-004 c12: 3.9779e-006 c13: 1.4457e-006 c14:-2.9702e-007
c20:-5.7229e-009 c21: 2.9933e-008 c22:-3.2629e-008 c23:-5.6700e-011
c24:-1.7802e-010 c25:-2.0885e-010 c26:-3.8998e-011


（数値実施例２）
SURF X Y Z A R typ Nd νd
1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0000 SPH 1.0000 0.0
2 0.000 0.354 18.405 1.469 -136.7211 SPH 1.7618 26.5
3 0.000 0.406 20.404 1.469 ∞ SPH 1.0000
4 0.000 9.259 21.177 2.214 -469.1111 FFS1 1.5300 55.8
5 0.000 5.022 38.481 -23.133 -75.5610 FFS2 -1.5300 55.8
6 0.000 9.259 21.177 2.214 -469.1111 FFS1 1.5300 55.8
7 0.000 34.209 54.410 55.179 -180.1511 FFS3 -1.5300 55.8
8 0.000 9.259 21.177 2.214 -469.1111 FFS1 1.5300 55.8
9 0.000 5.022 38.481 -23.133 -75.5610 FFS2 1.5300 55.8
10 0.000 5.022 38.481 -23.133 -75.5610 FFS2 1.5300 55.8
11 0.000 0.345 46.831 -31.122 -107.1944 FFS4 1.0000
12 0.000 -9.458 40.330 -64.394 19.9021 SPH 1.4875 70.2
13 0.000 -15.667 42.631 -60.135 -51.7320 SPH 1.0000
14 0.000 -16.654 42.682 -60.413 -40.0596 SPH 1.7618 26.5
15 0.000 -17.814 44.691 -63.011 65.9693 SPH 1.0000
16 0.000 -21.067 47.028 -63.163 18.8246 FFS5 1.5300 55.8
17 0.000 -36.301 33.494 -74.884 -77.6795 FFS6 1.0000
18 0.000 -34.770 53.842 -89.719 36.9295 CYL 1.4875 70.4
19 0.000 -36.670 53.819 -87.760 38.5518 CYL 1.0000
20 0.000 -49.906 54.337 -46.389 ∞ SPH 1.5500 52.0
21 0.000 -50.606 54.364 -46.389 ∞ SPH 1.0000
22 0.000 -50.606 54.364 -46.389 0.0000 SPH 1.0000 0.0
FFS1
c 1:-3.5142e+000 c 5:-1.1224e-003 c 6: 3.0047e-004 c10: 1.6178e-006
c11:-2.3024e-006 c12:-1.0174e-007 c13:-1.3665e-007 c14:-8.2428e-008
c20: 6.4444e-011 c21:-4.5295e-010 c22:-3.8790e-010 c23: 3.3132e-013
c24: 2.2972e-013 c25: 6.0295e-013 c26: 1.4337e-012
FFS2
c 1: 1.2950e+000 c 5:-1.4032e-003 c 6:-2.7965e-004 c10: 7.0382e-006
c11: 5.5439e-007 c12:-1.7720e-008 c13: 5.3552e-009 c14: 1.8816e-007
c20:-8.0878e-010 c21: 5.5724e-010 c22:-5.6967e-010 c23:-3.8603e-013
c24:-1.7807e-011 c25:-1.8045e-012 c26:-9.2497e-012
FFS3
c 1:-5.9895e+000 c 5:-8.9010e-004 c 6:-6.3693e-005 c10: 1.8175e-006
c11: 9.7146e-006 c12: 1.1339e-007 c13: 4.2958e-009 c14: 2.5671e-008
c20: 9.3576e-011 c21:-3.8979e-010 c22: 3.1680e-009 c23:-2.7038e-011
c24: 7.7717e-012 c25:-1.0598e-011 c26: 5.4081e-012
FFS4
c 1: 3.2848e+000 c 5:-1.3584e-003 c 6:-3.6912e-003 c10: 6.8912e-005
c11: 4.0703e-005 c12: 6.8456e-007 c13:-3.2043e-007 c14:-3.3292e-007
c20:-3.8440e-009 c21:-2.6745e-009 c22: 1.3757e-009 c23:-1.6929e-010
c24:-2.3522e-010 c25:-1.0763e-010 c26:-4.0575e-011
FFS5
c 1:-5.3753e-001 c 5: 1.5035e-003 c 6:-1.7174e-004 c10:-1.5884e-005
c11: 1.3331e-004 c12:-2.1151e-006 c13: 9.6711e-007 c14:-1.4211e-006
c20:-6.6002e-008 c21: 3.6230e-008 c22:-1.6300e-008 c23: 1.1167e-010
c24:-1.1552e-009 c25: 5.5383e-010 c26:-2.7815e-009
FFS6
c 1: 6.7826e-001 c 5:-3.6616e-003 c 6: 6.1230e-005 c10:-9.0367e-006
c11:-2.6342e-005 c12: 5.1808e-007 c13: 3.3044e-007 c14:-1.0194e-007
c20:-1.5907e-009 c21: 7.6035e-009 c22: 2.5169e-009 c23: 2.9829e-010
c24:-2.3108e-010 c25: 5.8907e-012 c26: 1.9299e-011


（数値実施例３）
SURF X Y Z A R typ Nd νd
1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0000 SPH 1.0000 0.0
2 0.000 10.841 21.436 -0.604 -352.9905 FFS1 1.5300 55.8
3 0.000 -2.791 33.876 -30.275 -75.8089 FFS2 -1.5300 55.8
4 0.000 10.841 21.436 -0.604 -352.9905 FFS1 1.5300 55.8
5 0.000 33.879 41.433 53.462 -197.0908 FFS3 -1.5300 55.8
6 0.000 10.841 21.436 -0.604 -352.9905 FFS1 1.5300 55.8
7 0.000 -2.791 33.876 -30.275 -75.8089 FFS2 1.5300 55.8
8 0.000 -2.791 33.876 -30.275 -75.8089 FFS2 1.5300 55.8
9 0.000 -7.196 41.839 -43.971 -63.4555 FFS4 1.0000
10 0.000 -11.638 37.392 -58.707 18.6660 SPH 1.4875 70.2
11 0.000 -22.246 43.841 -58.707 -22.2689 SPH 1.7618 26.5
12 0.000 -23.785 44.776 -58.707 61.7075 SPH 1.0000
13 0.000 -25.783 43.765 -48.028 21.0144 FFS5 1.5300 55.8
14 0.000 -41.494 26.775 -81.743 -92.5180 FFS6 1.0000
15 0.000 -38.685 45.914 -82.594 41.2870 CYL 1.4875 70.2
16 0.000 -40.878 44.746 -80.774 41.2870 CYL 1.0000
17 0.000 -55.794 47.169 -54.561 ∞ SPH 1.5500 52.0
18 0.000 -56.485 47.281 -54.561 ∞ SPH 1.0000
19 0.000 -56.485 47.281 -54.561 0.0000 SPH 1.0000 0.0
FFS1
c 1: 7.2184e+001 c 5:-1.6665e-003 c 6:-7.2422e-005 c10:-4.6772e-006
c11:-1.2027e-005 c12:-2.5677e-007 c13:-4.8083e-007 c14:-2.5025e-007
c20:-2.3618e-010 c21: 6.1664e-011 c22: 3.8390e-010 c23: 4.3369e-011
c24: 6.6350e-011 c25: 8.8166e-011 c26: 4.8625e-011
FFS2
c 1:-2.6318e-001 c 5:-1.1855e-003 c 6:-3.6956e-004 c10:-6.9695e-006
c11:-1.0001e-006 c12:-1.6620e-009 c13:-1.1802e-007 c14: 2.9418e-008
c20: 8.8307e-010 c21: 5.1973e-010 c22:-4.6161e-010 c23: 2.1291e-013
c24:-1.7111e-012 c25: 6.2447e-012 c26:-4.4093e-012
FFS3
c 1:-6.6986e+001 c 5: 1.0045e-004 c 6:-1.1422e-003 c10: 7.4597e-006
c11:-2.2377e-005 c12: 1.7250e-006 c13:-1.5586e-006 c14: 9.6682e-007
c20:-4.4616e-008 c21: 3.7490e-008 c22:-2.3601e-008 c23:-3.7207e-010
c24: 9.9407e-011 c25:-3.6052e-010 c26: 7.2921e-011
FFS4
c 1:-6.5653e+000 c 5:-2.1549e-004 c 6:-6.3543e-003 c10: 6.1509e-005
c11: 5.1806e-005 c12:-2.6789e-007 c13: 1.5006e-008 c14:-6.0216e-007
c20:-1.9440e-008 c21:-7.7214e-009 c22: 2.8584e-009 c23: 1.5916e-010
c24: 4.7203e-010 c25:-4.3913e-010 c26:-1.4201e-010
FFS5
c 1:-2.2697e-001 c 5: 5.5284e-004 c 6:-8.9698e-005 c10:-3.5449e-005
c11: 7.2729e-005 c12:-2.1230e-006 c13: 1.4771e-006 c14:-2.5204e-006
c20: 2.2693e-008 c21:-5.3195e-008 c22:-2.1732e-009 c23: 4.1626e-010
c24:-5.0053e-010 c25: 1.1931e-009 c26:-2.8094e-009
FFS6
c 1:-2.5783e+001 c 5: 1.9452e-003 c 6: 1.2450e-003 c10:-2.5389e-005
c11:-1.6737e-004 c12: 4.7165e-006 c13: 1.5333e-006 c14:-9.3819e-008
c20:-3.2552e-009 c21: 3.1982e-008 c22: 1.3708e-008 c23: 3.2537e-010
c24:-2.7285e-010 c25:-1.2959e-010 c26: 3.0139e-011


（数値実施例４）
SURF X Y Z A R typ Nd νd
1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0000 SPH 1.0000 0.0
2 0.000 14.451 20.154 -1.074 -718.3837 FFS1 1.5300 55.8
3 0.000 -2.366 35.080 -30.181 -72.6014 FFS2 -1.5300 55.8
4 0.000 14.451 20.154 -1.074 -718.3837 FFS1 1.5300 55.8
5 0.000 38.725 48.761 28.404 -69.8715 FFS3 1.0000
6 0.000 57.966 42.294 49.155 4400.3327 SPH 1.6775 31.6
7 0.000 77.413 59.108 53.609 -41.8639 SPH 1.0000
8 0.000 82.841 56.549 51.868 30.0884 SPH 1.5769 62.8
9 0.000 89.294 61.614 54.919 -332.5298 SPH 1.0000
10 0.000 90.995 62.089 54.463 17.0171 SPH 1.5633 63.7
11 0.000 95.850 68.175 52.535 39.9059 SPH 1.0000
12 0.000 108.390 77.785 79.641 0.0000 SPH 1.0000 0.0
FFS1
c 1:-6.6774e+002 c 5:-6.6762e-004 c 6: 1.2170e-004 c10:-1.3837e-005
c11:-2.2316e-005 c12: 1.0432e-007 c13: 2.9061e-008 c14:-8.8845e-008
FFS2
c 1:-1.9853e+000 c 5:-1.3309e-003 c 6:-6.6634e-004 c10:-4.4072e-006
c11:-2.7890e-006 c12:-5.2049e-008 c13:-1.0060e-010 c14: 4.6680e-008
c20: 1.6059e-010 c21:-1.0975e-010 c22: 5.7038e-010 c23:-4.6867e-012
c24: 3.5001e-012 c25: 2.3136e-013 c26:-3.8790e-012
FFS3
c 1:-6.5731e-001 c 5:-6.0265e-003 c 6: 8.1242e-004 c10:-1.5245e-004
c11:-6.2679e-005 c12: 1.8282e-006 c13: 2.3303e-006 c14:-7.2543e-007
c20: 3.6365e-009 c21: 3.7097e-008 c22: 1.2747e-008 c23: 2.3783e-010
c24:-2.5087e-010 c25:-4.6163e-010 c26: 4.8817e-010


（数値実施例５）
SURF X Y Z A R typ Nd νd
1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0000 SPH 1.0000 0.0
2 0.000 6.001 22.661 -3.015 -244.6358 FFS1 1.5300 55.8
3 0.000 -5.783 35.586 -34.841 -63.4009 FFS2 -1.5300 55.8
4 0.000 6.001 22.661 -3.015 -244.6358 FFS1 1.5300 55.8
5 0.000 33.742 51.816 16.395 -134.9399 FFS3 -1.5300 55.8
6 0.000 52.536 20.599 -6.691 59.4225 FFS4 -1.0000
7 0.000 61.922 14.511 -11.271 62.2478 FFS5 -1.5709 33.8
8 0.000 60.404 2.242 -14.204 143.5896 FFS6 -1.0000
9 0.000 64.966 -2.985 -14.247 -37.9321 FFS7 -1.5300 55.8
10 0.000 72.989 -18.039 -11.670 54.1602 FFS8 -1.0000
11 0.000 69.302 -20.684 -11.670 -25.7628 SPH -1.6125 60.7
12 0.000 72.478 -31.079 -11.670 22.2050 SPH -1.7552 27.6
13 0.000 72.838 -32.824 -11.670 183.0353 SPH -1.0000
14 0.000 77.668 -56.210 -15.137 0.0000 SPH -1.0000 0.0
FFS1
c 1: 2.5709e+001 c 5:-2.2951e-003 c 6:-1.2671e-003 c10:-9.0272e-006
c11:-2.6018e-005 c12: 2.6016e-007 c13:-1.8366e-007 c14:-1.1967e-007
c20:-1.5225e-009 c21: 1.5850e-010 c22: 3.4085e-009 c23: 2.9938e-012
c24:-2.2093e-011 c25:-1.6024e-011 c26: 8.0489e-012
FFS2
c 1:-2.7121e-001 c 5:-1.1914e-003 c 6:-5.1007e-004 c10: 3.3657e-006
c11:-2.4642e-006 c12:-3.2679e-008 c13:-2.4434e-008 c14:-3.3506e-008
c20: 6.6519e-010 c21:-4.4056e-010 c22: 4.4458e-010 c23: 4.3419e-012
c24:-3.1794e-012 c25:-5.4346e-013 c26:-3.8402e-012
FFS3
c 1: 6.0381e-001 c 5:-1.0115e-004 c 6: 2.0574e-004 c10: 2.3999e-007
c11:-7.8454e-006 c12: 2.5931e-008 c13: 2.0375e-009 c14: 1.9470e-009
c20:-2.2269e-012 c21: 1.5218e-010 c22:-9.4066e-010 c23:-2.6234e-011
c24:-3.0703e-012 c25: 3.0102e-012 c26:-8.9320e-013
FFS4
c 1:-2.7539e+000 c 5: 7.1799e-004 c 6:-2.6347e-003 c10: 5.5003e-006
c11:-1.7782e-006 c12:-1.3269e-007 c13:-5.0486e-007 c14:-2.0578e-007
c20:-4.5659e-009 c21:-1.2435e-008 c22:-1.5262e-008 c23: 6.1551e-010
c24:-1.2093e-010 c25: 4.7333e-010 c26:-2.1595e-010
FFS5
c 1: 7.2268e-001 c 5: 9.7360e-004 c 6: 1.4458e-003 c10:-8.9127e-005
c11: 4.1840e-005 c12:-2.3570e-006 c13:-1.1168e-006 c14: 6.5803e-007
c20:-6.8198e-008 c21:-5.3553e-009 c22:-1.1075e-007 c23: 8.3682e-010
c24: 4.3730e-010 c25: 4.8670e-010 c26: 3.9744e-010
FFS6
c 1:-1.1040e+001 c 5:-3.7530e-004 c 6:-5.7247e-004 c10: 3.5336e-006
c11:-3.4104e-005 c12:-1.0482e-007 c13: 5.3276e-007 c14:-2.8062e-007
c20: 8.5614e-009 c21: 2.1113e-011 c22:-3.9668e-008 c23:-2.9025e-010
c24: 3.9761e-010 c25:-1.7519e-011 c26:-4.7418e-011
FFS7
c 1: 1.7736e-001 c 5:-2.0250e-003 c 6: 1.0966e-004 c10: 4.7470e-005
c11:-3.9099e-005 c12: 9.8450e-008 c13: 2.2094e-007 c14: 2.9521e-007
c20: 2.6216e-008 c21:-2.3300e-009 c22: 1.8448e-008 c23:-6.4972e-010
c24: 2.4594e-010 c25:-5.1593e-010 c26: 1.8772e-010
FFS8
c 1:-2.7775e+000 c 5:-4.0966e-004 c 6: 3.3381e-004 c10:-1.0575e-005
c11:-1.2205e-005 c12: 2.9793e-007 c13:-1.4652e-006 c14: 5.6747e-007
c20: 6.8063e-008 c21:-1.0022e-008 c22: 2.0087e-008 c23:-2.5509e-010
c24: 1.3135e-010 c25:-1.5838e-010 c26: 5.5155e-010

本発明の表示光学系を画像表示装置に適用したときの実施例１の光学系概念図 本発明の表示光学系を画像表示装置に適用したときの実施例１の光学系概念図 本発明の表示光学系を画像表示装置に適用したときの実施例２の光学系概念図 本発明の表示光学系を画像表示装置に適用したときの実施例２の光学系概念図 本発明の表示光学系を画像表示装置に適用したときの実施例３の光学系概念図 本発明の表示光学系を画像表示装置に適用したときの実施例３の光学系概念図 本発明の表示光学系を画像表示装置に適用したときの実施例４の光学系概念図 本発明の表示光学系を画像表示装置に適用したときの実施例４の光学系概念図 本発明の表示光学系を画像表示装置に適用したときの実施例５の光学系概念図 本発明の表示光学系を画像表示装置に適用したときの実施例５の光学系概念図 本発明の効果を説明するための光路図 偏心倍率色収差の説明図

符号の説明

１、２、３、４、５、６、９・・・光学素子
７、１４・・・偏光板
８、偏心シリンドリカルレンズ
１０・・・画像表示素子
３０・・・光源手段

Claims (3)

1. 画像表示素子に表示した画像を中間結像面に結像するリレー系と、該中間結像面に結像した画像を射出瞳位置から観察させる接眼系とを有する表示光学系において、
   該表示光学系は、偏心し、曲率を有する複数の光学面と、前記画像表示素子の中心から出射し、前記射出瞳の周辺部に向かう光束の一部を遮光する第１の絞りと、前記画像表示素子の周辺部から前記画像表示素子の中心側に出射した光束の一部を遮光する第２の絞りを有することを特徴とする表示光学系。
2. 前記表示光学系は、１つの面に対してのみ対称な面対称形状であって、偏心した３以上の光学面を有するプリズム体を有し、前記中間結像面は該プリズム体の中に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示光学系。
3. 画像表示素子と、該画像表示素子に表示した画像を請求項１又は２に記載の表示光学系を用いて観察することを特徴とする画像表示装置。