JP2001004955A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない光学素子で構成された小型な走査型映
像表示装置用の光学系。 【解決手段】 映像表示素子２４と、走査手段２３と、
投影光学系とからなり、投影光学系がプリズム部材３０
を少なくとも１個有し、プリズム部材３０は、光束をプ
リズム部材に入射させる透過面３１と、光束をプリズム
部材内で反射させる反射面３２、３１、３３、光束をプ
リズムから射出する透過面３４の少なくとも３面を有し
ており、プリズム部材３０での反射回数の合計が３回以
上で、プリズム部材３０の反射面の少なくとも１面が光
学的パワーを有し、光軸に対して偏心しており、逆光線
追跡で、瞳２１と像面である映像表示素子２４の間に投
影光学系３０と走査手段２３が配置され、瞳２１からの
光線はプリズム部材３０を経て走査手段２４に至る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示装置に関
し、特に、観察者の頭部又は顔面に保持することを可能
にする頭部又は顔面装着式映像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】走査型の映像表示装置の中、走査型の頭
部装着式映像表示装置（いわゆるＨＭＤ）の従来技術に
は次のものがある。

【０００３】従来技術１（特開平８−５４５７８号）：
図３３に示すように、レーザからの光束をＡ−Ｏ変調器
で変調し、その変調光は多角形走査装置（ポリゴンミラ
ー）で１次元方向に走査され、２枚の中継ミラーを経て
光ファイバリボンの入射端に入射され、その出射端から
その１次元走査像が出射する際に光ファイバリボンの出
射端が振動されて２次元走査像が形成され、その走査像
が投影光学系と凹面鏡を経て観察者眼球内に投影される
ことにより、映像が表示される。

【０００４】従来技術２（特開平９−５９０３号）：図
３４に示すように、ＬＥＤアレイからの光束が対物レン
ズを経て回転反射鏡（ポリゴンミラー）でＬＥＤアレイ
の配置方向と直角な方向に走査され、かつ、左右の観察
光路に分けられ、それぞれ固定反射鏡を経て中間実像を
形成して接眼レンズにより観察者の左右の眼球に走査像
が投影されることにより、両眼に映像が表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３３
の従来技術１の場合、光学系は、凹面鏡１個＋光ファイ
バリボンの後のレンズ５個（投影光学系）＋光ファイバ
リボン１個＋中継ミラー２個＋ポリゴンミラー１個＋レ
ンズ１個（リレーレンズ）＋光源１個（レーザ）の計１
２個以上の光学部品が必要である。

【０００６】また、図３４の従来技術２の場合、片眼用
には、光源１個＋レンズ５個＋ミラー１個＋ポリゴンミ
ラー１個の計８個の光学部品が必要で、両眼用には、光
源１個＋レンズ７個＋ミラー２個＋ポリゴンミラー１個
の計１１個の光学部品が必要となる。

【０００７】このように、従来技術においては光学系を
構成する部品点数が非常に多いので、各部品の位置調整
が大変である。

【０００８】また、映像表示素子、レンズ、スキャンミ
ラー等で構成される光学系全体の大きさが大きいので、
顔面に装着するＨＭＤ光学系としては不適切である。

【０００９】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、その目的は、少ない
光学素子によって構成された小型な走査型映像表示装置
用の光学系を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の映像表示装置は、映像を表示する映像表示素
子と、前記映像表示素子を発する光を走査する走査手段
と、前記映像表示素子によって形成され前記走査手段に
より走査された映像を投影する投影光学系とからなる映
像表示装置において、前記投影光学系が、１より大きな
屈折率の媒質で構成されたプリズム部材を少なくとも１
個有し、前記プリズム部材は、光束をプリズム部材に入
射させる透過面と、光束をプリズム部材内で反射させる
反射面、光束をプリズムから射出する透過面の少なくと
も３面を有しており、前記投影光学系が含む前記プリズ
ム部材での反射回数の合計が３回以上で、前記プリズム
部材の反射面の少なくとも１面が光学的パワーを有し、
光軸に対して偏心しており、逆光線追跡で、瞳と像面で
ある映像表示素子の間に前記投影光学系と前記走査手段
が配置され、瞳からの光線は少なくとも前記プリズム部
材を経て前記走査手段に至ることを特徴とするものであ
る。

【００１１】なお、複数のプリズム部材がある場合、反
射回数の合計が３以上ということであり、各プリズム部
材で各３回以上反射するということではない。

【００１２】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【００１３】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。３回以上の反射による折り畳みの効果で、光学系
を小型化することができる。また、光学的パワーを有し
光軸に対して偏心（displacementあるいはtilt）した反
射面は、レンズ作用とミラー作用を持つので、光学系を
構成する部品点数を削減することができる。

【００１４】この場合、光学的パワーを有し光軸に対し
て偏心した反射面をプリズム部材の１面として構成する
と、瞳からの光線が透過面で屈折されるので、光学的パ
ワーを有し光軸に対して偏心した反射面以降への軸外光
線の入射光線高を低く設定することができる。そのた
め、光学系を小型にできると共に、より大きな画角を実
現することができる。また、軸外光線の従属光線高も低
くなるので、コマ収差等の発生を抑制することもでき
る。

【００１５】一般に、反射面は屈折面より偏心誤差を厳
しく制御しなければならないので、組み立て調整作業が
大変になる。しかし、反射面をプリズム部材の１面とし
て構成すれば、この反射面の調整作業が削減できる。

【００１６】本発明の第２の映像表示装置は、第１の映
像表示装置において、投影光学系が含むプリズム部材で
の反射回数の合計が４回以上であることを特徴とするも
のである。なお、複数のプリズム部材がある場合、反射
回数の合計が４以上ということであり、各プリズム部材
で各４回以上反射するということではない。

【００１７】この映像表示装置は後記の実施例１、３〜
１１が対応する。

【００１８】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。反射回数を４回以上とすることで、折り畳みによ
る光学系の小型化の効果を更に大きくすることができる
し、収差補正上も好ましい。

【００１９】本発明の第３の映像表示装置は、第１の映
像表示装置において、投影光学系の反射面が光学的パワ
ーを有することを特徴とするものである。

【００２０】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【００２１】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。レンズ作用とミラー作用の両方を持つ反射面が３
面以上あると、光学系の小型化の効果が更に大きくな
る。また、投影光学系のパワーの主体を反射作用に持た
せるので、投影光学系での色収差の発生が少なくなる。

【００２２】本発明の第４の映像表示装置は、第１の映
像表示装置において、投影光学系が、反射面の少なくと
も１面と透過面の少なくとも１面が同一面にて形成され
た透過と反射の兼用面を備えていることを特徴とするも
のである。

【００２３】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【００２４】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。透過と反射という２つの作用を同一面で行うの
で、光学系を構成する面数を削減し、光学系を単純で小
型なものにすることができる。

【００２５】本発明の第５の映像表示装置は、第４の映
像表示装置において、少なくとも１つのプリズム部材
が、瞳から映像表示素子に向かう逆光線追跡で、少なく
とも、プリズム部材へ入射する第１透過面、光学的パワ
ーを有し光軸に対して偏心した第１反射面、第２反射
面、プリズム部材から射出する第２透過面を含み、少な
くとも第１透過面と第２反射面が同一の兼用面であるこ
とを特徴とするものである。

【００２６】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【００２７】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。第１透過面と第２反射面を別の面として構成する
と、次の不具合が発生する。すなわち、第１透過面と第
２反射面を別の面として構成するには、第２反射面を第
１透過面から離れた別の位置に形成する必要がある。こ
のため、第１反射面と第２反射面の間隔を大きくした
り、第１反射面での反射角度を大きくする必要がある。
その結果、光学系が大型化したり、他の面で補正しきれ
ないような大きな偏心収差が第１反射面で発生する。こ
の第１透過面と第２反射面を兼用面とすることで、この
不具合を解消できる。

【００２８】本発明の第６の映像表示装置は、第５の映
像表示装置において、逆光線追跡で、第２反射面におけ
る反射が全反射であることを特徴とするものである。

【００２９】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【００３０】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。第２反射面における反射を全反射ではなく、反射
膜での反射により行おうとすると、以下の不具合が生ず
る。すなわち、第１透過面と第２反射面は兼用面である
ので、第２反射面用の反射膜を第１透過面用の透過領域
と離れた別の位置に形成する必要がある。このため、第
１反射面と第２反射面の間隔を大きくしたり、第１反射
面での反射角度を大きくする必要がある。その結果、光
学系が大型化したり、他の面で補正しきれないような大
きな偏心収差が第１反射面で発生する。この第２反射面
での反射を全反射とすることで、この不具合を解消する
ことができる。また、反射膜を作製する必要がなくな
り、コストが削減できる。

【００３１】本発明の第７の映像表示装置は、第１の映
像表示装置において、投影光学系が、瞳から映像表示素
子に向かう逆光線追跡で、少なくとも、プリズム部材へ
入射する第１透過面、光学的パワーを有し光軸に対して
偏心した第１反射面、第２反射面、第３反射面、プリズ
ム部材から射出して走査手段に至る第２透過面を含み、
第１透過面と第２反射面が同一の兼用面であり、第２反
射面と第３反射面の間に中間像を形成することを特徴と
するものである。

【００３２】この映像表示装置は後記の実施例１〜２が
対応する。

【００３３】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。少なくとも、第１透過面、第１反射面、第２反射
面の少なくとも３面の光学作用により瞳からの光を中間
像として結像する光学系を構成し、第３反射面、第２透
過面の少なくとも２面の光学作用で中間像を走査手段に
導く光学系を構成するので、それぞれの光学系の収差補
正を良好に行うことができる。また、第１透過面と第２
反射面が兼用面なので、少なくとも４面構成で瞳からの
光を中間像として結像する光学系と中間像を走査手段に
導く光学系とを構成することができる。光学系を構成す
る面が少ないので、光学系を小型化できる。また、光学
系を成形で製作する際の型が少なくて済むので、製作コ
ストが下がる。また、逆光線追跡で、瞳から走査手段に
至る光学系が、反射作用を主体に構成されているので、
色収差の発生が少ない。

【００３４】本発明の第８の映像表示装置は、第７の映
像表示装置において、投影光学系が、瞳から映像表示素
子に向かう逆光線追跡で、走査手段で反射した後、プリ
ズム部材の第４反射面を経て映像表示素子に結像するこ
とを特徴とするものである。

【００３５】この映像表示装置は後記の実施例１が対応
する。

【００３６】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。逆光線追跡で、映像表示素子に結像する投影光学
系が反射作用を中心に構成されているので、色収差の発
生が少ない。また、少なくとも４回の反射による折り畳
みの効果で投影光学系を小型化できる。また、逆光線追
跡で、走査手段の前の透過面と走査手段の後の反射面を
プリズム部材に形成する際に、１つの型で形成すること
ができる。また、走査手段と映像表示素子を近い位置に
配置することができるので、光学系の突出量が減る。ま
た、本発明の光学系をＨＭＤ光学系として使用する場
合、走査手段と映像表示素子をプリズム部材の上に配置
することができるので、光学系全体の重量バランスが良
くなる。

【００３７】本発明の第９の映像表示装置は、第７の映
像表示装置において、投影光学系が、瞳から映像表示素
子に向かう逆光線追跡で、走査手段で反射した後、少な
くとも、第３透過面、第４透過面を経て映像表示素子に
結像することを特徴とするものである。

【００３８】この映像表示装置は後記の実施例２が対応
する。

【００３９】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。走査手段と映像表示素子の間隔が確保できるの
で、映像表示素子に必要な光束の発散角を小さくでき
る。また、走査手段から映像表示素子に至る光学系を、
少なくとも、２面構成にできるので、映像表示素子光の
配光特性を補正することができる。

【００４０】本発明の第１０の映像表示装置は、第７の
映像表示装置において、投影光学系が、第１プリズム部
材と第２プリズム部材を含み、瞳から映像表示素子に向
かう逆光線追跡で、第１プリズム部材が、第１プリズム
部材へ入射する第１透過面、光学的パワーを有し光軸に
対して偏心した第１反射面、第２反射面、第１プリズム
部材からの射出面を含み、第２プリズム部材が、第２プ
リズム部材への入射面、第３反射面、第２プリズム部材
から射出して走査手段に至る第２透過面、を含み、第１
透過面と第２反射面が同一面であり、第２反射面と第３
反射面の間に中間像を形成することを特徴とするもので
ある。

【００４１】この映像表示装置は後記の実施例１が対応
する。

【００４２】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。中間像に近い位置にある第１プリズム部材の射出
面と第２プリズム部材への入射面で、ディストーション
や瞳収差の制御を効率良く行うことができるので、直線
走査性や等速走査性を向上させることができる。

【００４３】本発明の第１１の映像表示装置は、第７〜
第１０の映像表示装置において、第２反射面での反射が
全反射であることを特徴とするものである。

【００４４】この映像表示装置は後記の実施例１〜２が
対応する。

【００４５】この映像表示装置の作用効果は第６の映像
表示装置と同じである。

【００４６】本発明の第１２の映像表示装置は、第１の
映像表示装置において、投影光学系が、瞳から映像表示
素子に向かう逆光線追跡で、少なくとも、プリズム部材
へ入射する第１透過面、光学的パワーを有し光軸に対し
て偏心した第１反射面、第２反射面、第３反射面、第４
反射面、プリズム部材から射出して走査手段に至る第２
透過面を含み、第１透過面と第２反射面、第３反射面と
第２透過面が同一面であり、第２反射面と第４反射面の
間に中間像を形成することを特徴とするものである。

【００４７】この映像表示装置は後記の実施例３〜１１
が対応する。

【００４８】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。反射作用を主体に構成されているので、色収差の
発生が少ない。また、少なくとも、第１透過面、第１反
射面、第２反射面の３面以上で瞳からの光を中間像とし
て結像する光学系を、少なくとも、第４反射面、第２透
過面の２面以上で中間像を走査手段に導く光学系を構成
するので、収差補正を良好に行うことができる。また、
第１透過面と第２反射面、第３反射面と第２透過面の２
個所が兼用面なので、少なくとも４面構成で６面の光学
作用を持たせることができる。光学系を構成する面が少
ないので、光学系を小型化できる。また、成形で製作す
る際の型が少なくて済むので、製作コストが下がる。ま
た、少なくとも４回反射させているので、折り畳みの効
果で光学系を小型化できる。

【００４９】本発明の第１３の映像表示装置は、第１２
の映像表示装置において、投影光学系が、瞳から映像表
示素子に向かう逆光線追跡で、走査手段で反射した後、
少なくともプリズム部材へ入射する第３透過面、第５反
射面、プリズム部材を射出する第４透過面を経て映像表
示素子に結像し、第３反射面と第２透過面と第３透過面
が同一面であることを特徴とするものである。

【００５０】この映像表示装置は後記の実施例３〜１１
が対応する。

【００５１】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。第１透過面と第２反射面、第３反射面と第２透過
面と第３透過面の２個所が兼用面なので、少なくとも６
面構成で９面の光学作用を持たせることができる。光学
系を構成する面が少ないので、光学系を小型化できる。
また、成形で製作する際の型が少なくて済むので、製作
コストが下がる。また、走査手段から映像表示素子に至
る光学系を、少なくとも２面構成にできるので、映像表
示素子光の配光特性を補正することができる。

【００５２】本発明の第１４の映像表示装置は、第１３
の映像表示装置において、投影光学系が、瞳から映像表
示素子に向かう逆光線追跡で、走査手段で反射した後、
少なくともプリズム部材へ入射する第３透過面、第５反
射面、プリズム部材を射出する第４透過面を経て映像表
示素子に結像し、第３反射面と第２透過面と第３透過面
と第４透過面が同一面であることを特徴とするものであ
る。

【００５３】この映像表示装置は後記の実施例３、４が
対応する。

【００５４】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。第１透過面と第２反射面、第３反射面と第２透過
面と第３透過面と第４透過面の２個所が兼用面なので、
少なくとも５面構成で９面の光学作用を持たせることが
できる。光学系を構成する面が少ないので、光学系を小
型化できる。また、成形で製作する際の型が少なくて済
むので、製作コストが下がる。

【００５５】本発明の第１５の映像表示装置は、第１２
の映像表示装置において、投影光学系が、第１プリズム
部材と第２プリズム部材を含み、瞳から映像表示素子に
向かう逆光線追跡で、第１プリズム部材が、第１プリズ
ム部材へ入射する第１透過面、光学的パワーを有し光軸
に対して偏心した第１反射面、第２反射面、第１プリズ
ム部材から射出する第２透過面を含み、第２プリズム部
材が、第２プリズム部材へ入射する第３透過面、第３反
射面、第４反射面、第２プリズム部材から射出して走査
手段に至る第４透過面、走査手段から第２プリズム部材
に入射する第５透過面、第５反射面、第２プリズム部材
から射出して映像表示素子に至る第６透過面を含むこと
を特徴とするものである。

【００５６】この映像表示装置は後記の実施例９、１０
が対応する。

【００５７】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。中間像付近に第１プリズム部材の射出面である第
２透過面と第２プリズム部材の入射面である第３透過面
を配置できるので、ディストーションや瞳収差の制御を
効率良く行うことができ、直線走査性や等速走査性を向
上させることができる。

【００５８】本発明の第１６の映像表示装置は、第１の
映像表示装置において、投影光学系が、瞳から映像表示
素子に向かう逆光線追跡で、入射瞳と走査手段が略共役
な位置関係にあり、投影光学系内で一度中間結像し、入
射瞳から中間像までの光学系と、中間像から走査手段ま
での光学系が中間像に対して対称な構成となっているこ
とを特徴とするものである。ここでいう、中間像に対し
て対称な構成とは、折り曲げ光路が、中間像に関して点
対称や面対称であることや、パワー配分（正か負か）
が、中間像に関して対称であること等をさす。

【００５９】この映像表示装置は後記の実施例３〜１１
が対応する。

【００６０】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。図１のように、投影光学系を接眼光学系２とリレ
ー光学系３で構成する。走査手段４が瞳位置付近にある
ので、順追跡で瞳１に投影される光がけられないし、走
査手段４の大きさを小さくすることができる。なお、図
１は説明のための概念図なので、説明しやすいように音
響光学偏向器ＡＯＤのような透過型の走査手段の場合に
ついて説明している。また、この図は２次元走査手段を
使用する場合の説明図である。

【００６１】図１の構成において、逆光線追跡で、瞳１
から中間像７までの光学系（接眼光学系２）と中間像７
から走査手段４までの光学系（リレー光学系３）が対称
な構成だと、それぞれの光学系で発生する収差が打ち消
しあうので、投影光学系全体の収差を効果的に補正する
ことができる。

【００６２】本発明の第１７の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、投影光学系が、映像
表示素子光を集光光学系で略コリメートし、瞳と略共役
な位置の走査手段に導き、走査手段で走査した光をリレ
ー光学系で中間像として結像し、中間像を接眼光学系で
瞳に導く構成で、逆光線追跡で、投影光学系が、入射瞳
と前記走査手段の間に少なくとも３面の光学的パワーを
持つ反射面を有し、逆光線追跡で、接眼光学系が少なく
とも２面の反射面を有し、リレー光学系が少なくとも１
面の反射面を有し、入射瞳からの光に対する２回目の反
射面と、走査手段の手前の最後の反射面の間に中間像を
形成することを特徴とするものである。

【００６３】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【００６４】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。図１で、収差補正上、逆光線追跡で、接眼光学系
２は少なくとも３面の光学作用を受け中間像を形成し、
リレー光学系３は少なくとも２面の光学作用による収束
作用を受け走査手段に導かれることが望ましい。この第
１７の映像表示装置の構成とすることで、逆光線追跡
で、接眼光学系２は、少なくとも透過屈折面による作用
と少なくとも２面の光学的パワーを有する反射面の少な
くとも合計３面の光学作用面を有する。また、リレー光
学系３は、少なくとも１回の光学的パワーを有する反射
面と少なくとも１回の屈折透過面作用の少なくとも合計
２面の光学作用面を有する。したがって、収差補正上好
ましい。

【００６５】本発明の第１８の映像表示装置は、第１７
の映像表示装置において、投影光学系が、逆光線追跡
で、瞳からの光を中間像として形成する接眼光学系が少
なくとも２面の反射面を有し、中間像からの光を走査手
段に導くリレー光学系が少なくとも２面の反射面を有す
ることを特徴とするものである。

【００６６】この映像表示装置は後記の実施例３〜１１
が対応する。

【００６７】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。偏心収差を完全に補正するには、瞳からの光を中
間像として形成する接眼光学系が少なくとも２面の反射
面を有し、中間像からの光を走査手段に導くリレー光学
系が少なくとも２面の反射面を有することが望ましい。
これは、特に、ディストーションを制御し、電気的像歪
み補正なしに直線走査・等速走査をするために重要であ
る。

【００６８】本発明の第１９の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、逆光線追跡で、入射
瞳から投影光学系に入射した光は、一度中間像として結
像した後に、入射瞳と略共役な位置の走査手段を経て映
像表示素子に結像し、走査手段の走査方向における入射
瞳から投影光学系に入射する半画角θと、走査手段の走
査方向における映像表示に必要な走査手段の片側振れ角
φが次式を満たすことを特徴とするものである。

【００６９】 ０．１≦φ／θ≦１．８ ・・・（１） ここで、必ずしも走査手段が±φ振れるという訳ではな
い。走査手段の振れ角の一部を利用して映像表示を行う
場合は、映像表示に使うのが±φということである。
この映像表示装置は後記の実施例１〜１１が対応する。

【００７０】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。光学系を図１のように構成するとする。このよう
な光学系における最適な瞳倍率＝射出瞳径／入射瞳径を
考える。図１の場合は、瞳収差の影響を除けば、スキャ
ナ有効径＝瞳径である。しかし、ポリゴンミラーやガル
バノミラーのような反射型の走査手段４は、一般に、図
２のように、光軸（軸上主光線）と基準反射面が角度を
なすために、ミラーの面積が図１の場合より大きくなっ
てしまうし、偏心光学系の場合は瞳も偏心しているの
で、瞳径を定義し難い。そこで、逆追跡で、リレー光学
系３から走査手段４に入射する半画角２φと、瞳１から
接眼光学系２に入射する半画角θとの比を近似的瞳倍率
と考える。

【００７１】１次元スキャンの場合は、図１や図２のよ
うに、走査する面内におけるθとφを考える。２次元ス
キャンの場合は、主走査方向と副走査方向の直交する２
つの面内でのθとφを考える。

【００７２】式（１）の上限の１．８を越えると、走査
手段からリレー光学系に入射する角度が大きくなりす
ぎ、リレー光学系等での収差補正が困難になる。下限の
０．１を越えると、同じ中間像の大きさを得るにはリレ
ー光学系の焦点距離を大きくする必要があり、光学系を
小型化するのが困難になる。

【００７３】本発明の第２０の映像表示装置は、第１９
の映像表示装置において、次式を満たすことを特徴とす
るものである。

【００７４】 ０．２５≦φ／θ≦１．７ ・・・（１−１） この映像表示装置は後記の実施例１〜１１が対応する。

【００７５】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。図１、図２の光学系では、順追跡において、リレ
ー光学系でマイナスのディストーションが発生し、接眼
光学系でプラスのディストーションが発生する。正弦波
状に振動するミラーを走査手段として利用する場合、電
気的像歪み補正なしに等速走査するには、投影光学系で
プラスのディストーションを発生させｆアークサインθ
レンズとすることが必要である（２φが２０°程度以下
の場合）。φが大きいと、リレー光学系で発生するマイ
ナスのディストーションが大きくなり、投影光学系全体
でプラスのディストーションを発生させるｆアークサイ
ンθレンズの設計が困難になる。よって、上記条件式の
上限１．７を満足することが望ましい。また、顔面に装
着するＨＭＤ用の光学系として小型化するためには、下
限の０．２５を満足することが望ましい。

【００７６】本発明の第２１の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、逆光線追跡におい
て、入射瞳から入射した光線が中間像を形成する際に、
入射瞳から中間像に入射する主光線が収束状態であるこ
とを特徴とするものである。

【００７７】この映像表示装置は後記の実施例１〜１０
が対応する。

【００７８】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。図３に示すように、逆光線追跡において、中間像
７に入射する主光線が収束状態だと、接眼レンズ２から
中間像７、リレーレンズ３を経て走査手段４に至るまで
の光束の有効径を小さくすることができる。また、中間
像７からリレーレンズ３に入射する主光線が収束状態な
ので、リレーレンズ３と走査手段４の間隔を小さくする
ことができる。そのため、光学系を小型化できる。

【００７９】ここで、偏心光学系の場合、一般に、中間
像が軸上主光線に対して傾斜しているので、中間像に対
する主光線の入射角では収束具合は規定できない。そこ
で、各光束の主光線の入射角と軸上主光線の入射角の差
で限定する。この場合、逆光線追跡において、入射瞳か
ら入射した光線が中間像に入射する入射角と軸上光線の
入射角の差が２０°以内であることが望ましい。逆光線
追跡において、接眼光学から中間像へ２０°以上の大き
な角度で入射させると、リレー光学系の収差補正が困難
になる。よって、この条件を満足することが望ましい。

【００８０】本発明の第２２の映像表示装置は、第１の
映像表示装置において、投影光学系が、プリズム部材を
１個含むことを特徴とするものである。

【００８１】この映像表示装置は後記の実施例１〜８、
１１が対応する。

【００８２】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。１つのプリズム部材で投影光学系を構成できれ
ば、光学系の部品点数と位置調整作業が減るので、コス
トが下がり、製作時に性能を確保するのも容易になる。

【００８３】本発明の第２３の映像表示装置は、第１、
１０、１５、１６の映像表示装置において、投影光学系
が、プリズム部材を少なくとも２個含み、 １≧ｙ' ／ｙ＞０．７ ・・・（２） を満たすことを特徴とするものである。ここで、ｙは光
学系における中間像高、ｙ' は２つのプリズム部材が対
向する面における最軸外光束の主光線高である。

【００８４】この映像表示装置は後記の実施例１、９〜
１０が対応する。

【００８５】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。上記条件式は、プリズム部材が中間像付近で２つ
のプリズム部材に分割されていることを意味する。中間
像付近は、光束が細く各画角の光束の位置が異なる。こ
の箇所で光学系を２つのプリズム部材に分割すれば、２
つのプリズム部材の中間像に対する面により、ディスト
ーションや瞳収差を効果的に補正することができる。特
に、電気的像歪み補正なしに直線走査や等速走査を行う
ために、光学系をｆθレンズやｆアークサインθレンズ
にする際には、この面でのディストーションの補正が重
要になる。中間像付近で２つのプリズムに分割する場
合、中間像の位置に拡散板等の瞳拡大作用を持つ光学素
子を置けば、順追跡で、映像表示素子から中間像までは
小さな瞳径に対して光学系を構成すればよいので、光学
系の設計が容易になる。

【００８６】本発明の第２４の映像表示装置は、第２３
の映像表示装置において、投影光学系が、プリズム部材
を２個含み、逆光線追跡で、瞳から第１プリズム部材と
第２プリズム部材を経て前記映像表示素子に至るとき、
第２プリズム部材内に中間像を形成していることを特徴
とするものである。

【００８７】この映像表示装置は後記の実施例１、９〜
１０が対応する。

【００８８】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。逆光線追跡で、瞳と投影光学系の間隔を確保しよ
うとすると、接眼光学系の焦点距離をある程度大きくす
る必要があるので、接眼光学系と中間像の間隔はある程
度必要になる。この場合に、投影光学系全体を小型化す
るには、第２プリズム内に中間像を形成する必要があ
る。本発明の光学系をＨＭＤ光学系として利用する場
合、アイリリーフを確保する必要があるので、この点は
特に重要となる。

【００８９】本発明の第２５の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、プリズム部材の屈折
率が１より大きな媒質のｄ線（５８７．５６ｎｍ）での
屈折率をＮd とするとき、 ２．０＞Ｎd ＞１．４ ・・・（３） ことを特徴とするものである。

【００９０】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【００９１】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。プリズム部材は、透明度が高く加工性の問題の少
ない光学ガラス又は光学プラスチックで形成するのが好
ましい。この条件を外れると、媒質の透明度が低く、加
工性も悪くなる。

【００９２】本発明の第２６の映像表示装置は、第２５
の映像表示装置において、プリズム部材が、光学プラス
チックであることを特徴とするものである。

【００９３】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【００９４】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。プリズム部材を光学プラスチックで構成すれば、
コストと重量が削減できる。この場合、アモルファスポ
リオレフィン等のような低吸湿材料を用いれば、湿度変
化に対しても結像性能の変化が少なくて望ましい。

【００９５】本発明の第２７の映像表示装置は、第５、
７〜１６の映像表示装置において、逆光線追跡における
第１透過面が、第１反射面に対して凸面を向けているこ
とを特徴とするものである。

【００９６】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【００９７】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。第１透過面が第１反射面側に凸面を向けた負パワ
ーの場合、第１反射面で反射後に第２反射面（第１透過
面との兼用面）で内部反射する際に、第１反射面で発生
するコマ収差と像面湾曲の補正を行うことができる。ま
た、第１反射面で反射後に第２反射面（第１透過面との
兼用面）で内部反射する際に、この内部反射を全反射に
しやすくなる。

【００９８】本発明の第２８の映像表示装置は、第５、
７〜１６の映像表示装置において、逆光線追跡における
第１反射面が、正のパワーを有するように第１透過面側
に凹面を向けた形状に構成されていることを特徴とする
ものである。

【００９９】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１００】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。逆光線追跡において、この第１反射面の正パワー
により、瞳からプリズム部材に発散状態で入射する主光
線の発散状態を小さくすることができる。そのため、第
１反射面以降の光束径を小さくし、光学系を小型化する
ことができる。

【０１０１】本発明の第２９の映像表示装置は、第５、
７〜１６の映像表示装置において、逆光線追跡で、軸上
主光線の第１透過面への入射角θ1 が、 ２０＞θ1 ＞−３０ 〔°〕 ・・・（４） を満たすことを特徴とするものである。ただし、入射角
θ1 は法線に対して反時計回りが正とする。

【０１０２】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１０３】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。この条件式の下限の−３０°を越えると、第１透
過面で発生する倍率の色収差が大きくなる。上限の２０
°を越えると、第１反射面で反射後、第２反射面（第１
透過面との兼用面）で全反射させるために、第１反射面
の傾斜角を非常に大きくする必要が生じ大きな収差が発
生するようになる。

【０１０４】本発明の第３０の映像表示装置は、第５、
７〜１６の映像表示装置において、逆光線追跡で、軸上
主光線の第１反射面への入射角θ2 が、 ４０＞θ2 ＞５ 〔°〕 ・・・（５） を満たすことを特徴とするものである。ただし、入射角
θ1 は法線に対して反時計回りが正とする。

【０１０５】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１０６】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。この条件式の上限の４０°を越えると、第１反射
面の突出量が大きくなり、また、第２反射面での反射位
置までの距離が大きくなるので、光学系が大型化する。
また、他の面で補正しきれない程の偏心収差（特に偏心
によるコマ収差）が発生するので、第２反射面で発生す
る収差を少ない面数で補正するには、上限を越えないこ
とが望ましい。また、下限の５°を越えると、第１反射
面での反射光が瞳方向に戻るので、光学系が構成できな
くなる。

【０１０７】本発明の第３１の映像表示装置は、第５、
７〜１６の映像表示装置において、第１透過面と第２反
射面との兼用面が、光学的パワーを与えかつ偏心収差を
補正する非回転対称な面形状に形成されていることを特
徴とするものである。

【０１０８】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１０９】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。軸上主光線に対して偏心している面を使用した光
学系では、偏心した面に対する入射角が斜めになるた
め、軸上光線でも偏心によるコマ収差、非点収差等が発
生する。非回転対称面により、この偏心収差、特に非点
収差の補正を効果的に行うことができる。また、回転非
対称な面を使用することで、主走査方向と副走査方向の
両方でｆアークサインθレンズを実現するのが容易にな
る。

【０１１０】本発明の第３２の映像表示装置は、第５、
７〜１６の映像表示装置において、第１反射面が、光学
的パワーを与えかつ偏心収差を補正する非回転対称な面
形状に形成されていることを特徴とするものである。

【０１１１】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１１２】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。軸上主光線に対して偏心している面を使用した光
学系では、偏心した面に対する入射角が斜めになるた
め、軸上光線でも偏心によるコマ収差、非点収差等が発
生する。非回転対称面により、この偏心収差、特に非点
収差の補正を効果的に行うことができる。

【０１１３】本発明の第３３の映像表示装置は、第５、
７〜１６の映像表示装置において、逆光線追跡におい
て、走査手段の直前の反射面が、光学的パワーを与えか
つ偏心収差を補正する非回転対称な面形状に形成されて
いることを特徴とするものである。

【０１１４】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１１５】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。少ない光学作用面で図１のような構成にするに
は、逆光線追跡で、スキャナ直前の反射面にリレー光学
系の主たる光学パワーを持たせるとよい。スキャナに適
切な角度で光線を入射させるために、一般にこの面は軸
上主光線に対して偏心しているので、軸上光線でも偏心
によるコマ収差、非点収差等が発生する。非回転対称面
により、この偏心収差、特に非点収差の補正を効果的に
行うことができる。

【０１１６】本発明の第３４の映像表示装置は、第５、
７〜１６の映像表示装置において、逆光線追跡におい
て、走査手段の直後の反射面が、光学的パワーを与えか
つ偏心収差を補正する非回転対称な面形状に形成されて
いることを特徴とするものである。

【０１１７】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１１８】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。少ない光学作用面で図１のような構成にするに
は、逆光線追跡で、スキャナ直後の反射面に集光光学系
の主たる光学パワーを持たせるとよい。光学系を小型に
する構成上、一般にこの面は軸上主光線に対して偏心し
ているので、軸上光線でも偏心によるコマ収差、非点収
差等が発生する。非回転対称面により、この偏心収差、
特に非点収差の補正を効果的に行うことができる。ま
た、ＬＤのように楕円状の断面形状を持つ光を出す映像
表示素子を使用する場合、ビーム整形を行うことができ
るので、映像表示素子光の利用効率が向上する 本発明の第３５の映像表示装置は、第３１〜３４の映像
表示装置において、回転非対称な面形状が、対称面を１
面のみ有する自由曲面形状にて構成されていることを特
徴とするものである。

【０１１９】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１２０】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。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。

【０１２１】 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。

【０１２２】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。

【０１２３】自由曲面項は、 ただし、Ｃ_j （ｊは２以上の整数）は係数である。

【０１２４】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 、
Ｃ₉ 、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。この場合、両眼視用ＨＭ
Ｄの左眼用光学系と右眼用光学系を共通化することがで
き、製作性が良い。

【０１２５】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 、
Ｃ₅、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。

【０１２６】上記対称面の何れか一方を対称面としその
対称面方向に偏心させることで、偏心により発生する非
回転対称な収差を効果的に補正しながら同時に製作性も
向上させることができる。

【０１２７】本発明の第３６の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、投影光学系が回折作
用を持つ面を備えていることを特徴とするものである。

【０１２８】この映像表示装置は後記の実施例６〜８が
対応する。

【０１２９】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。ＤＯＥ（回折光学素子）はスペースをとることな
く各種の収差補正を行うことができるので、光学系の小
型化に有効である。特に、ＤＯＥを使用せずに色収差を
制御する場合は、複数の硝材から構成される複数の光学
素子により補正を行う必要があるので、以下のようにい
くつかの問題が生ずる： 問題 投影光学系を複数の部材に分割できる構成にす
る必要があるので、光学系設計上の制約条件となり、小
型な光学系の設計を困難にする， 問題 効果的に色収差の補正を行うにはガラス材料を
使用する必要があるので、光学系の重量が増加する。こ
の重量の増加は、光学系を小型軽量にする必要があるＨ
ＭＤ光学系の場合に、特に問題となる。

【０１３０】単色の映像表示素子を使用する光学系の場
合は、ＤＯＥで発生する色収差は全く関係ないので、Ｄ
ＯＥにより発生する色収差を気にすることなく効果的に
収差補正を行うことができる。また、反射作用を主体と
した光学系の場合、色収差はほとんど発生しない。

【０１３１】しかし、白色映像表示素子を使用する場合
や、図４のような構成によりダイクロイックミラー８で
赤色、緑色、青色の複数波長のカラー映像表示素子の画
素Ｒ，Ｇ，Ｂを合成する場合（図４は逆光線追跡の
図）、投影光学系の軸上の色収差、倍率の色収差を共に
良好に補正しておくことが好ましい。この場合、ＤＯＥ
で色収差の補正を行うのが、光学系の小型化の点で最も
好ましい。

【０１３２】また、図５のような構成により赤色、緑
色、青色の複数波長のカラー映像表示素子の画素Ｒ，
Ｇ，Ｂを合成する場合、逆光線追跡で、投影光学系の光
軸方向の結像位置が波長により異なるようにしておくの
が好ましい。この場合、ＤＯＥで色収差の制御をするの
が、光学系の小型化の点で最も好ましい。

【０１３３】また、図６のような構成により赤色、緑
色、青色の複数波長のカラー映像表示素子の画素Ｒ，
Ｇ，Ｂを合成する場合、逆光線追跡で、光軸と垂直な面
内で投影光学系の結像位置が波長により異なる必要があ
る。この場合、ＤＯＥで軸上の色収差の補正と倍率の色
収差の制御をするのが、光学系の小型化の点で最も好ま
しい。

【０１３４】本発明の第３７の映像表示装置は、第３６
の映像表示装置において、投影光学系の透過面の表面が
透過型のＤＯＥを兼ねるか、あるいは、投影光学系の反
射面の表面が反射型のＤＯＥを兼ねるか、あるいは、走
査手段のミラー反射面が反射型のＤＯＥを兼ねるという
ように投影光学系あるいは走査手段の表面がＤＯＥを兼
ねることを特徴とするものである。

【０１３５】この映像表示装置は後記の実施例７、８が
対応する。

【０１３６】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。新たな光学素子を追加する必要がないので、部品
点数の増加に伴う光学系の大型化やコストアップがな
い。また、位置合わせ調整作業を複雑にすることもな
い。

【０１３７】また、特開平１０−２０２２６号に開示さ
れているようなフォトリソグラフィー工程でスキャナを
作製するいわゆるマイクロマシンミラーを使用する場
合、スキャンミラー作製時にスキャンミラー表面のＤＯ
Ｅも作製することができ、ＤＯＥの製作コストの増加が
少ない。また、本発明の光学系をＨＭＤ光学系として利
用し、シースルー機能やスーパーインポーズ機能を付加
する場合、走査手段は外界光を妨げない位置にあるの
で、外界光に対してはＤＯＥが作用をせず外界光を明瞭
に観察することができる。

【０１３８】本発明の第３８の映像表示装置は、第３６
の映像表示装置において、プリズム部材と走査手段の間
にＤＯＥ作用を持つ面を追加して、色収差の制御をする
ことを特徴とするものである。

【０１３９】この映像表示装置は後記の実施例６が対応
する。

【０１４０】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。映像表示素子、投影光学系、スキャナで構成する
光学系全体の突出量を増加させることなく、色収差等を
制御する機能を付加することができる。これは、特にＨ
ＭＤ光学系の場合に有効である。また、スキャンミラー
法線に対するスキャンミラーへの入射光の入射角が小さ
く、スキャンミラーによる偏向角が小さい場合、同じＤ
ＯＥをスキャンミラーへ入射する光路とスキャンミラー
から反射する光路の両方で使用することができ、効果的
である。また、本発明の光学系をＨＭＤ光学系として利
用し、シースルー機能やスーパーインポーズ機能を付加
する場合、走査手段は外界光を妨げない位置にあるの
で、外界光に対してＤＯＥが作用を持たない構成とする
のが容易になるので、外界光を明瞭に観察することがで
きる。

【０１４１】本発明の第３９の映像表示装置は、第３８
の映像表示装置において、プリズム部材と走査手段の間
に配置した透過型ＤＯＥにより、プリズム部材射出後に
走査手段に入射する光路と、走査手段射出後にプリズム
部材に入射する光路の両方の光路で回折作用を受けるこ
とを特徴とするものである。

【０１４２】この映像表示装置は後記の実施例６が対応
する。

【０１４３】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。走査手段へ入射する光路と走査手段から反射する
光路の両方でＤＯＥの作用を受ければ、ＤＯＥのピッチ
を大きくすることができ製作性が向上する。このような
配置をした多くの場合、走査手段へ入射する光線がＤＯ
Ｅに入射する位置と走査手段から反射する光線がＤＯＥ
に入射する位置は異なる。この場合、１つのＤＯＥで複
数の作用を与えることができ効果的である。

【０１４４】本発明の第４０の映像表示装置は、第３８
の映像表示装置において、ＤＯＥがスキャナと一体に保
持されていることを特徴とするものである。

【０１４５】この映像表示装置は後記の実施例６が対応
する。

【０１４６】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。ＤＯＥとスキャナと一体にしておけば、映像表示
素子、投影光学系、スキャナ等を保持する機械的構成を
単純にすることができる。また、フォトリソグラフィー
工程でスキャナを作製するいわゆるマイクロマシンミラ
ーを使用する場合、スキャンミラー面の保護のために何
らかの保護部材でスキャンミラー面を覆うことが望まし
い。スキャンミラー面を覆う保護部材としてＤＯＥを利
用すれば、部品点数を削減することができる。また、高
速スキャナとするためにスキャナを真空パッケージある
いは減圧パッケージとする場合、ＤＯＥを密封部材と利
用することができ、部品点数を削減することができる。

【０１４７】本発明の第４１の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、走査手段と投影光学
系により形成される像の歪みを打ち消すような映像を映
像表示素子に表示することを特徴とするものである。

【０１４８】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。ただし、実施例３〜１１は、電気的像歪み
補正をしてもしなくともどちらでも使用できる。

【０１４９】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。１次元走査の場合はＸ方向に走査し、２次元走査
の場合はスキャナのＹ方向の傾角を徐々に変化させなが
らＸ方向の走査を繰り返し２次元画像を形成するとす
る。図７にＢで示すように、走査により形成される像
が、非直線で非等間隔であるとする。このとき、図７に
Ａで示すように、走査手段と投影光学系により形成され
る像のディストーションを打ち消すような映像を映像表
示素子に表示すれば、走査手段と投影光学系により形成
される像は、図７にＣで示すように、直線で等間隔とな
る。このような処理をすれば、投影光学系でディストー
ションを制御する必要がなくなるので、投影光学系の負
担が減り投影光学系の設計が楽になる。その結果、光学
系をより小型化しやすくなる。

【０１５０】本発明の第４２の映像表示装置は、第４１
の映像表示装置において、電気的像歪み補正が、等速走
査性の補正であることを特徴とするものである。

【０１５１】この映像表示装置は後記の実施例３〜１１
が対応する。ただし、実施例３〜１１は、この補正をし
てもしなくてもどちらでも使用できる。

【０１５２】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。走査手段＋投影光学系による走査像が直線走査さ
れるのが非等速走査で、図８の実線の像が形成されると
する。この場合、各像位置の相対的スキャン速度の逆数
が、その位置の相対的な映像表示間隔となるような映像
を映像表示素子に表示すれば、形成される像は図８の破
線の直線走査・等速走査の像である。この場合、各画素
の映像表示時間は一定のまま、画素と画素の映像表示間
隔を変化させてもよいし、例えば映像表示時間＝映像表
示間隔となるように、各画素の映像表示時間を変化させ
てもよい。後者の場合、眼の感度を考慮し、画素毎に映
像表示素子に表示する映像の強度を変えるとよい。

【０１５３】図７の直線走査性と等速走査性の両方の補
正に比べ、等速走査性の補正は、処理すべきデータ数が
減るので、高解像走査・高速走査時のリアルタイム処理
に対応しやすい。したがって、直線走査性と等速走査性
の両方の補正を行う場合に比べ、高解像・高速走査がで
きる。

【０１５４】本発明の第４３の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、走査手段が２次元走
査をすることを特徴とするものである。

【０１５５】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１５６】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。図９に示すように、紙面内方向を走査する１次元
走査手段４’と紙面と垂直方向を走査する１次元走査手
段４”という２つの１次元走査手段を利用する場合は、
この２つの走査手段を共役にする光学系９が必要がある
ので、光学系が大型化する。２次元走査手段を利用すれ
ば、図１、図２に示すように、光学系を小型化すること
ができる。これは、本発明をＨＭＤ光学系として利用す
る場合に、特に有効である。

【０１５７】本発明の第４４の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、走査手段の法線に対
する軸上主光線の入射角θｓが次式を満足することを特
徴とするものである。

【０１５８】 ｜θｓ｜≦６０° ・・・（６） この映像表示装置は後記の実施例１〜１１が対応する。

【０１５９】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。同じ光束径でも、走査手段に対する軸上主光線の
入射角が大きくなると、走査ミラーの面積が大きくな
り、高速走査が難しくなる。よって、条件式（６）を満
足することが望ましい。

【０１６０】本発明の第４５の映像表示装置は、第４４
の映像表示装置において、走査手段に対する軸上主光線
の入射角が次式を満足することを特徴とするものであ
る。

【０１６１】 １０°≦｜θｓ｜≦４５° ・・・（６−１） この映像表示装置は後記の実施例１〜１１が対応する。

【０１６２】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。上限の４５°を越えると、走査ミラーを反射した
光の偏向度が大きくなりすぎ、光学系も大型化する。よ
って、条件式の上限を満足することが望ましい。また、
走査手段の走査ミラーに対する軸上主光線の入射角が小
さすぎると、走査ミラーに入射する光路と走査ミラーを
反射する光路の差が小さく、走査ミラーに入射させる光
学系と走査ミラーで反射後の光学系の構成が難しくな
る。よって、条件式の下限の１０°を満足することが望
ましい。

【０１６３】本発明の第４６の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、往復走査をすること
を特徴とするものである。

【０１６４】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１６５】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。往路だけの走査ではなく、往路と復路の両方を利
用する往復走査は、走査手段の走査周波数を半分にする
ことができるので、高速走査をすることができる。

【０１６６】本発明の第４７の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、走査手段は走査方向
に正弦波状に振動する走査手段であることを特徴とする
ものである。

【０１６７】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１６８】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。高速走査をするための走査手段は共振ミラーのよ
うに正弦波状に振動する。この走査手段を使用すること
で高速走査に対応できる。

【０１６９】本発明の第４８の映像表示装置は、第４７
の映像表示装置において、正弦波状に振動する走査手段
の振幅の９５％以下を映像表示に利用することを特徴と
するものである。

【０１７０】この映像表示装置は電気的像歪み補正を行
わない場合として後記の実施例３〜１１が対応する。た
だし、電気的像歪み補正を行う場合、実施例１〜１１は
９５％以上の振幅に対して使用できる。

【０１７１】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。正弦波状に振動するスキャンミラーに対して、電
気的像歪み補正なしに等速走査するには、投影光学系を
走査方向に関してｆアークサインθレンズにする必要が
ある。１次元ｆアークサインθレンズに必要なディスト
ーションを、図１０に示す。図１０は横軸にスキャンミ
ラーから投影光学系への規格化した入射角を取り、縦軸
にディストーションを取っている。図１０から次のこと
が分かる。

【０１７２】スキャンミラーの振幅φ₀ が±５°、±
１０°、±１５°程度の場合、光学系で＋４０％以上と
いう非常に大きなディストーションを発生させる必要が
あり、設計が困難である。

【０１７３】φ₀ が、±５°、±１０°、・・±２５
°と増えるにつれ、発生させるプラスのディストーショ
ンの量が減る。したがって、φ₀ が大きいと、発生させ
るディストーションの量が少なくて済むので、この意味
では投影光学系の設計がしやすい。一方、φ₀ が大きい
と、広角なリレー光学系の設計を行うことになるので、
設計が困難である。

【０１７４】ある特定のφ₀ の場合、画面周辺で必要
なディストーションの量が急に増加する。

【０１７５】したがって、、より、振幅φ₀ が小さ
くても大きくても、投影光学系の設計が困難であること
が分かる。特に、ＨＭＤ光学系は、光学系を小型にする
ために使用できる光学作用面が限定されるので、正弦波
の振幅を全て利用したｆアークサインθレンズの設計は
困難である。

【０１７６】そこで、より、スキャンミラーの振れ角
の正弦波の中、線形性が比較的良い部分のみで映像表示
をすれば、ディストーションの制御が楽になるので、投
影光学系の設計が容易になる。

【０１７７】すなわち、図１１に示すように、振幅φ₀
／ｋで正弦波状に振動するスキャンミラーの振幅のｋ×
１００％、すなわち、±φ₀ の範囲のスキャンミラーの
振れ角を映像表示に使用するとき、スキャンミラーの振
れ角をφとする。この場合の各画角におけるφ／φ₀ の
関係は図１２に示すようになる。

【０１７８】図１２より、ｋ＝０．９５以下の場合、す
なわち、正弦波の振幅の９５％以下を利用すると、φ／
φ₀ の線形性が良くなり、ｆアークサインθレンズにす
るためのディストーションの制御が楽になることが分か
る。

【０１７９】また、正弦波状に振動するミラーの振幅全
てを利用して映像表示を行うと、走査速度の速い画面中
央部分と走査速度の遅い画面周辺部分の走査速度の差が
大きくなりすぎる。その結果、電気的像歪み補正を行う
場合でも精度良く補正を行うことができなくなる。

【０１８０】以上の理由より、正弦波状に振動する走査
手段の振幅の９５％以下を映像表示に利用することが望
ましい。

【０１８１】本発明の第４９の映像表示装置は、第４８
の映像表示装置において、正弦波状に振動する走査手段
の振幅の９０％以下を映像表示に利用することを特徴と
するものである。

【０１８２】この映像表示装置は後記の実施例３〜１１
が対応する。

【０１８３】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。映像表示に利用する走査手段の振幅の割合を９０
％にすると、さらに線形性が良くなり、ｆアークサイン
θレンズの設計が非常に楽になる。また、映像表示にブ
ランキング期間を設ける場合、正弦波状に振動するミラ
ーの振幅の９０％程度を利用すればよい。

【０１８４】本発明の第５０の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、主走査方向の走査を
繰り返し２次元像を形成するとき、主走査方向は正弦波
状に振動する走査ミラーで、副走査方向は振れ角がリニ
アに変化する走査ミラーであることを特徴とするもので
ある。

【０１８５】この映像表示装置は後記の実施例９が対応
する。

【０１８６】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。ポリゴンミラーや三角波状に振動するミラーは、
スキャンミラーの傾角がリニアに変化する。このような
スキャンミラーを使用して電気的像歪み補正なしに等速
走査するには、投影光学系をｆθレンズにする必要があ
る。１次元ｆθレンズのディストーション特性を図１３
に示す。画角が小さい場合はｔａｎθ≒θであることか
ら、ミラー振れ角φ₀が±２０°以下の場合、同じミラ
ー振れ角に対して、ｆθレンズで発生させるべきマイナ
スのディストーションの量は、ｆアークサインθレンズ
のプラスのディストーションの量より少ない。すなわ
ち、特にφ₀ が小さい場合、ｆアークサインθレンズよ
りもｆθレンズの方が設計が容易である。

【０１８７】一方、垂直方向のスキャナ傾角を徐々に変
化させながら水平走査を繰り返して２次元の像を形成す
る場合、主走査方向である水平方向は高速走査が必要で
あるが、副走査方向の垂直方向の走査はそれほど高速の
走査ではない。

【０１８８】したがって、主走査方向（水平方向）は正
弦波状に振動するミラーで、副走査方向（垂直方向）は
振れ角がリニアに変化するミラーを使用すれば、高速走
査時に電気的像歪み補正なしに等速走査をするための投
影光学系の設計が容易になる。この場合、投影光学系
は、映像表示に利用するミラー振れ角に対して、主走査
方向（水平方向）はｆアークサインθレンズ特性を持
ち、副走査方向（垂直方向）はｆθレンズ特性を持つこ
とが望ましい。

【０１８９】本発明の第５１の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、主走査方向も副走査
方向も正弦波状に振動するミラーであることを特徴とす
るものである。

【０１９０】この映像表示装置は後記の実施例１０が対
応する。

【０１９１】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。非常に高速で走査する場合には、主走査方向（水
平方向）も主走査方向と垂直な副走査方向（垂直方向）
も共振ミラーのように正弦波状に振動する走査手段を使
用する必要がある。この走査手段を使用することで高速
走査に対応できる。この場合、投影光学系は、映像表示
に利用するミラー振れ角に対して、主走査方向（水平方
向）も副走査方向（垂直方向）もｆアークサインθレン
ズ特性を持つことが望ましい。

【０１９２】本発明の第５２の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、走査手段がフォトリ
ソグラフィーの工程を利用して製作したマイクロマシン
ミラーであることを特徴とするものである。

【０１９３】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０１９４】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。特開平１０−２０２２６号に開示されているよう
なマイクロマシンミラーの場合、走査手段が非常に小型
にできる。これは、特に、本発明の映像表示装置をＨＭ
Ｄとして利用する場合に、有効である。

【０１９５】また、例えば、静電駆動方式のマイクロマ
シンミラーの場合、バックライトと透過型ＬＣＤ（液晶
表示装置）を利用したＨＭＤよりも低消費電力化でき
る。これは、バッテリー駆動する携帯用のＨＭＤや携帯
用のプロジェクタ等の場合に有効である。

【０１９６】本発明の第５３の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、逆光線追跡で、走査
手段から映像表示素子に至る光学系が、少なくとも２面
の光学作用を有する面で構成され、この光学系を走査手
段側と映像表示素子側に２分割する場合、走査手段側で
プラスの球面収差を発生させ、映像表示素子側でマイナ
スの球面収差を発生させるようになっていることを特徴
とするものである。

【０１９７】この映像表示装置は後記の実施例８、９が
対応する。

【０１９８】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。図１４に示すように、映像表示素子６の法線から
離れるにつれて、映像表示素子６を発する光の強度が弱
くなるとする。このようなむらを持つ映像表示素子６か
らの光を単に収束しただけでは、瞳面での強度むらとな
り結像性能上好ましくない。また、本発明の光学系をＨ
ＭＤ光学系として利用する場合、瞳面での強度むらがあ
ると、ＨＭＤに対する眼球の位置合わせ誤差で明るさが
低下するし、虚像１０の軸外観察時の明るさ低下にもな
り好ましくない。

【０１９９】そこで、図１５（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、逆光線追跡で、スキャナ４から映像表示素子６に至
る光学系５を、少なくとも２面の光学作用を有する面で
構成し、この光学系５のスキャナ側光学系Ｌ２でプラス
の球面収差を発生させ、この光学系５の映像表示素子側
光学系Ｌ１でマイナスの球面収差を発生させれば、強度
むらのある光源に対して射出瞳面（スキャナ面）での強
度むらを補正することができる。スキャナ４から映像表
示素子６に至る光学系は、入射瞳からスキャナ４までの
光学系に比べると画角が小さいので、このような球面収
差の補正を最も効果的に行うことができる。なお、図１
５（ａ）は光学系５を映像表示素子６側から正パワーの
光学系Ｌ１と正パワーの光学系Ｌ２で構成する場合であ
り、図１５（ｂ）は正パワーの光学系Ｌ１と負パワーの
光学系Ｌ２で構成する場合である。

【０２００】本発明の第５４の映像表示装置は、第１、
７〜１６の映像表示装置において、走査方向の面内（２
次元走査の場合は、主走査方向と副走査方向のそれぞれ
の面内）で、 ３×Ｇ＞ｆ・tan ２φ／ｄ＞Ｇ／２ ・・・（７） を満足することを特徴とするものである。ここで、 Ｇ：走査方向画素数 ｆ：映像表示素子から走査手段に至る集光光学系の走査
方向面内での焦点距離 φ：映像表示に利用する走査手段の走査方向の片側振れ
角（±φの範囲の走査手段振れ角を映像表示に利用す
る） ｄ：走査方向の映像表示素子の大きさの半分 ただし、逆光線追跡において次式で定義されるｆを走査
手段から映像表示素子に至る集光光学系の焦点距離とす
る。

【０２０１】ｆ＝Ｙ／β tan２φ ここで、Ｙは走査方向における中間像の大きさの半分、
βは走査方向における映像表示素子から中間像に至る光
学系の倍率である。

【０２０２】なお、本発明の映像表示装置の光学系は、
軸上主光線に対して偏心して配置されている面を含む偏
心光学系なので、通常の近軸光線追跡では正確な焦点距
離を求めることができない。そこで、集光光学系の焦点
距離を上記のように定義する。

【０２０３】この映像表示装置は後記の実施例１〜１１
が対応する。

【０２０４】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。光学系を図１６のように構成するとする。順追跡
で、映像表示素子６からの光を集光レンズ５で平行化
し、スキャナ４でスキャンした光をリレーレンズ３で中
間像７として形成後、接眼レンズ２で瞳１（ＨＭＤ光学
系の場合は、観察者の瞳孔又は回旋中心）に導くとす
る。このとき、接眼レンズ２からｆ３の位置でかつリレ
ーレンズ３からｆ２の位置に中間像７を形成し、リレー
レンズ３からｆ２の位置でかつ集光レンズ５からｆ１の
位置に走査手段４を配置し、集光レンズ５からｆ１の位
置に映像表示素子６を配置するとする。

【０２０５】また、映像表示素子６に図１７（ａ）又は
図１７（ｂ）のような映像を表示し、走査方向に走査方
向画素数分の映像表示素子６の像を形成するとする。

【０２０６】このとき、光学系の構成が不適切である
と、次のような不具合が生ずる。例えば、映像表示素子
６の大きさが大きすぎたり、光学系の倍率が大きすぎる
と、図１８のように形成した映像表示素子６の像１１
（仮想的な画素）が大きく重なり合い、良好な像として
観察することができなくなる。また、別の例として、映
像表示素子６の大きさが小さすぎたり、光学系の倍率が
小さすぎたり、映像表示素子６に表示する映像の間隔が
大きすぎたりすると、図１９のように形成した映像表示
素子６の像１１（仮想的な画素）が離れすぎ、ここの場
合も、良好な像として観察することができなくなる。

【０２０７】そこで、観察しやすい良好な像を形成する
には、以下に説明するように、映像表示素子６の大き
さ、投影光学系の構成、映像表示素子６に表示する映像
の間隔を適切に設定する必要がある。

【０２０８】中間像７における、画素間隔＝ｋ・画素大
きさ、とすると、 走査方向の画素数Ｇ≒中間像の大きさ／仮想画素間隔＝
（中間像の大きさ／中間像での映像表示素子の像の大き
さ）／ｋ＝ｆ・tan ２φ／（ｄ・ｋ） となる。良好な像として観察するには、２＞ｋ＞１に設
定するのが好ましい。

【０２０９】したがって、図１６の光学系で、２＞ｋ＞
１とするには、次式を満足する必要がある。

【０２１０】２・Ｇ＞ｆ・tan ２φ／ｄ＞Ｇ この条件を満たせば、図１８や図１９のような不具合な
く、良好な像として観察することができる。

【０２１１】以上の説明は、図１６のように、接眼レン
ズ２からｆ３の位置でかつリレーレンズ３からｆ２の位
置に中間像７を形成し、リレーレンズ３からｆ２の位置
でかつ集光レンズ５からｆ１の位置に走査手段４を配置
し、集光レンズ５からｆ１の位置に映像表示素子６を配
置した場合の結果である。実際には、光学系の小型化の
ため等に中間像７やスキャナ４や映像表示素子６の位置
を図１６の位置からずらしたり、電気的像歪み補正なし
に等速走査をするために光学系でディストーションを発
生させたりする。したがって、この点を考慮すると、以
下の条件式を満足することが望ましい。

【０２１２】 ３×Ｇ＞ｆ・tan ２φ／ｄ＞Ｇ／２ ・・・（７） なお、上記条件式を満たすように、映像表示素子６に遮
蔽マスクをしてもよい。

【０２１３】本発明の第５５の映像表示装置は、映像表
示素子に表示された映像を虚像として形成し観察者眼球
に導く第１〜５４の映像表示装置と、この映像表示装置
を観察者顔面前方に保持する支持部とを備えて構成され
たことを特徴とするものである。

【０２１４】この映像表示装置は後記の実施例１〜１０
が対応する。

【０２１５】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
する。映像表示素子としてＬＣＤを用いたＨＭＤは、偏
光フィルタとカラーフィルタを使用するので、光源光の
利用効率が悪い。本発明の光学系の場合、光源光の利用
効率が大きく向上する。また、走査手段として、例えば
静電駆動方式のマイクロマシンミラーを使用すれば、低
消費電力化できるので、携帯用のＨＭＤとして最適であ
る。

【０２１６】本発明の第５６の映像表示装置は、第５５
の映像表示装置において、映像表示装置を観察者の左右
の眼に対応してそれぞれ１つずつ配置していることを特
徴とするものである。

【０２１７】この映像表示装置は後記の実施例１〜１０
が対応する。

【０２１８】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
すると、左右に視差のある映像を表示するようにすれ
ば、立体視が可能となる。

【０２１９】本発明の第５７の映像表示装置は、映像表
示素子に表示された映像を実像として表示する第１〜５
４の映像表示装置を備えて構成されたことを特徴とする
プロジェクタ、レーザビームプリンタあるいはバーコー
ドリーダである。

【０２２０】この映像表示装置は後記の実施例１１が対
応する。

【０２２１】この映像表示装置の作用効果を以下に説明
すると、映像表示素子としてＬＣＤを用いたプロジェク
タは、偏光フィルタとカラーフィルタを使用するので、
光源光の利用効率が悪い。本発明の光学系の場合、光源
光の利用効率が大きく向上する。また、本発明の光学系
は、上述したように、投影光学系にビーム整形機能を持
たせることができるので、ＬＤを光源とする光学系のビ
ーム整形用の光学素子を削減することができる。

【０２２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の映像表示装置の
実施例１から実施例１１について図面を参照して説明す
る。

【０２２３】各実施例の逆光線追跡での構成パラメータ
は後記するが、その各実施例の構成パラメータにおいて
は、図２０に示すように、逆光線追跡で、軸上主光線
（観察者視軸）２２を、光学系の射出瞳（逆光線追跡で
は入射瞳：観察者の瞳孔あるいは回旋中心位置）２１の
中心を通り、スキャンミラー２３を経て映像表示素子２
４中心に至る光線で定義する。そして、瞳２１の中心を
偏心光学面の原点として、軸上主光線２２に沿う方向を
Ｚ軸方向とし、瞳２１から光学系の第１面３１に向かう
方向をＺ軸正方向とし、このＺ軸と映像表示素子２４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２０には、この座標系を図示してある。
その他の実施例を示す図２１〜図３２については、この
座標系の図示は省く。

【０２２４】実施例１〜１１では、このＹ−Ｚ平面内で
各面の偏心を行っており、また、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。

【０２２５】偏心面については、上記座標系の原点か
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）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。

【０２２６】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（仮想面を含む。）とそれに続く面
が共軸光学系を構成する場合に、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。

【０２２７】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。

【０２２８】また、ＤＯＥについては、設計法としてSw
eatt法（超高屈折率法）を使用し（W.C.Sweatt,^Mathem
atical equivalence between a holographic optical e
lement and an ultra-high index lens",J.Opt.Soc.Am,
Vol.69,No.3(1979) ）、基準波長＝５８７．５６ｎｍ
（ｄ線）とし、その基準波長における超高屈折率レンズ
の屈折率＝１００１、アッベ数＝−３．４５とした。

【０２２９】なお、データの記載されていない自由曲面
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。

【０２３０】また、自由曲面の他の定義式として、以下
の（ｂ）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。

【０２３１】 ｘ＝Ｒ×cos(A) ｙ＝Ｒ×sin(A) Ｚ＝Ｄ₂ ＋Ｄ₃ Ｒcos(A)＋Ｄ₄ Ｒsin(A) ＋Ｄ₅ Ｒ² cos(2A)＋Ｄ₆ （Ｒ² −１）＋Ｄ₇ Ｒ² sin(2A) ＋Ｄ₈ Ｒ³ cos(3A) ＋Ｄ₉ （３Ｒ³ −２Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₁₀（３Ｒ³ −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ₁₁Ｒ³ sin(3A) ＋Ｄ₁₂Ｒ⁴cos(4A)＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴ −６Ｒ² ＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₁₆Ｒ⁴ sin(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵ cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）sin(3A) ＋Ｄ₂₂Ｒ⁵ sin(5A) ＋Ｄ₂₃Ｒ⁶cos(6A)＋Ｄ₂₄（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）cos(4A) ＋Ｄ₂₅（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₂₆（２０Ｒ⁶ −３０Ｒ⁴ ＋１２Ｒ² −１） ＋Ｄ₂₇（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₂₈（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）sin(4A) ＋Ｄ₂₉Ｒ⁶sin(6A)・・・・・ ・・・（ｂ） なお、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。

【０２３２】その他の面の例として、次の定義式（ｃ）
があげられる。

【０２３３】Ｚ＝ΣΣＣ_nmＸＹ 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。

【０２３４】 Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ ｙ＋Ｃ₄ ｜ｘ｜ ＋Ｃ₅ ｙ² ＋Ｃ₆ ｙ｜ｘ｜＋Ｃ₇ ｘ² ＋Ｃ₈ ｙ³ ＋Ｃ₉ ｙ² ｜ｘ｜＋Ｃ₁₀ｙｘ² ＋Ｃ₁₁｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₁₂ｙ⁴ ＋Ｃ₁₃ｙ³ ｜ｘ｜＋Ｃ₁₄ｙ² ｘ² ＋Ｃ₁₅ｙ｜ｘ³ ｜＋Ｃ₁₆ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇ｙ⁵ ＋Ｃ₁₈ｙ⁴ ｜ｘ｜＋Ｃ₁₉ｙ³ ｘ² ＋Ｃ₂₀ｙ² ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₁ｙｘ⁴ ＋Ｃ₂₂｜ｘ⁵ ｜ ＋Ｃ₂₃ｙ⁶ ＋Ｃ₂₄ｙ⁵ ｜ｘ｜＋Ｃ₂₅ｙ⁴ ｘ² ＋Ｃ₂₆ｙ³ ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₇ｙ² ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ｙ｜ｘ⁵ ｜＋Ｃ₂₉ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀ｙ⁷ ＋Ｃ₃₁ｙ⁶ ｜ｘ｜＋Ｃ₃₂ｙ⁵ ｘ² ＋Ｃ₃₃ｙ⁴ ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₃₄ｙ³ ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅ｙ² ｜ｘ⁵ ｜＋Ｃ₃₆ｙｘ⁶ ＋Ｃ₃₇｜ｘ⁷ ｜ ・・・（ｃ） なお、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（ｂ）式、
（ｃ）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。

【０２３５】以下の実施例１から実施例１１の全てにお
いて、仕様は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、
逆光線追跡における入射瞳径４ｍｍである。そして、実
施例１〜１０が虚像を形成するＨＭＤ用光学系、実施例
１１がプロジェクタ、レーザビームプリンタ、バーコー
ドリーダ等の実像形成用光学系である。

【０２３６】（実施例１）この実施例は、ＨＭＤ用光学
系で、観察者眼球の１ｍ先に映像表示素子２４の虚像を
形成するとき、映像信号に応じて映像表示光を強度変調
する。そして、この映像表示光に同期して、スキャナの
Ｙ方向の傾角を徐々に変化させながらＸ方向のスキャン
を繰り返すことで、２次元の虚像を形成する。

【０２３７】図２０は、この実施例の光学系を観察者の
横から見た図（Ｙ−Ｚ平面図）である。瞳２１に観察者
眼球の瞳孔又は回旋中心を位置させて表示された映像を
観察する。図１の配置の上下方向を逆方向に配置しても
よい。また、これを観察者の上側から見た図（Ｘ−Ｚ平
面図）となるように配置してもよい。これは以下の全て
の実施例について言えるが、以下の実施例ではいちいち
説明しない。また、以下の光路図では、全て分かりやす
いように、スキャナ２３の大きさを必要以上に大きく描
いてある。

【０２３８】この実施例のアイリリーフは３１ｍｍであ
り、映像表示素子２４として、ＬＥＤ、ＬＤ等が使用で
きる。また、ポリゴンミラー、ガルバノミラー等を走査
手段２３として使用することができる。特開平１０−２
０２２６号に開示されているようなフォトリソグラフィ
ー工程を利用して製作したいわゆるマイクロマシンスキ
ャナは、小型、低消費電力等の利点を持つので、ＨＭＤ
用としては最適である。この場合、往路だけの走査で
も、往復走査でもどちらでもよい。

【０２３９】この実施例の光学系の構成は、１個の偏心
プリズム３０で投影光学系を構成している。この偏心プ
リズム３０は第１面３１から第５面３５の５面からな
り、逆光線追跡で、瞳２１→第１透過面３１（＝第２反
射面）→第１反射面３２→第２反射面３１（＝第１透過
面）で全反射させ、プリズム３０内に中間像を形成す
る。中間像からの光を、第３反射面３３と第２透過面３
４で平行光に近づけ、スキャナ２３に導く。スキャナ２
３の反射光をプリズム３０に設けた第４反射面３５で収
束光として映像表示素子２４に導く。

【０２４０】なお、第１反射面３２とシースループリズ
ム２５との接合面にＨＭ膜を形成し、シースループリズ
ム２５の瞳２１とは反対側に液晶シャッタ等の外界光の
透過率を切り換える手段を配置すれば、スーパーインポ
ーズ機能やシースルー機能が付加できる。ここで、シー
スループリズム２５とは、投影光学系（プリズム）３０
とシースループリズムの合成パワーが外界光に対して略
０となる光学素子のことである。

【０２４１】この実施例においては、スキャナ２３と偏
心プリズム３０により形成される像の歪みを打ち消すよ
うな映像を映像表示素子２４に表示して、２次元的電気
的像歪み補正を行う。

【０２４２】この実施例の変形として、図２１に示すよ
うに、偏心プリズム３０を第１プリズム３０₁ と第２プ
リズム３０₂ で構成してもよい。その場合には、逆光線
追跡で、瞳２１→第１透過面３１（＝第２反射面）→第
１反射面３２→第２反射面３１（＝第１透過面）で全反
射させ、第３透過面３６→第４透過面３７を経て第２プ
リズム３０₂ 内に中間像を形成する。中間像からの光
を、第３反射面３３と第２透過面３４で平行光に近づ
け、スキャナ２３に導く。スキャナ２３の反射光を第２
プリズム３０₂ に設けた第４反射面３５で収束光として
映像表示素子２４に導く。

【０２４３】なお、以上及び以下の全ての実施例は、分
かりやすいように、視軸を水平方向に統一しているが、
観察しやすいように視軸を下向き１０°等に変更しても
よい。

【０２４４】この実施例１の利点は、投影光学系３０で
４回反射、スキャナ２３で１回反射の計５回反射してい
るので、折り畳みの効果で光学系の小型化ができてい
る。また、投影光学系３０を反射作用を主体に構成して
いるので、色収差の発生が少ない。

【０２４５】また、逆光線追跡で、接眼光学系から中間
像へ入射する主光線は、軸上主光線２２に対して１８．
８°以下の収束光として入射している。そのため、接眼
光学系から走査手段２３までの光束の有効径が小さくで
き、光学系が小型化できている。

【０２４６】また、プリズム部材１個で投影光学系が構
成できているので、先行例に比べて大幅に部品点数を削
減している。

【０２４７】また、走査手段２３と映像表示素子２４を
投影光学系３０の上に配置しているので、重量バランス
が良い。

【０２４８】また、第２透過面３４と第４反射面３５は
異なる光学作用を持つが、見かけ上連続性の良い面の構
成となっている。よって、プリズム部材３０を成形で製
作する際に、１つの型でこの２面に対応でき、製作性が
良い構成となっている。

【０２４９】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±１４．４°、Ｙ方向のスキャナミラ
ー２３の振れ角φｙ＝±７．６８°であり、よって、φ
ｘ／θｘ＝１４．４／１５＝０．９６、φｙ／θｙ＝
７．６８／１１．３６＝０．６８となる。

【０２５０】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝３３．３°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０
°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ2 ＝
２４．９°である。

【０２５１】（実施例２）この実施例は、図２２に示す
ように、逆光線追跡で、スキャナ２３から映像表示素子
２４間の構成が実施例１とは異なる。

【０２５２】すなわち、この実施例の偏心プリズム３０
は第１面３１から第４面３４、第５面３８、第６面３９
の６面からなり、逆光線追跡で、瞳２１→プリズム３０
の第１透過面３１（＝第２反射面）→第１反射面３２→
第２反射面３１（＝第１透過面）で全反射させ、プリズ
ム３０内に中間像を形成する。中間像からの光を、第３
反射面３３と第２透過面３４で平行光に近づけ、スキャ
ナ２３に導く。スキャナ２３の反射光をプリズム３０に
設けた第３透過面３８→第４透過面３９を経てプリズム
３０を横断して収束光として映像表示素子２４に導く。

【０２５３】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±８．３０°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝±１１．２°であり、よって、φｘ／θｘ＝０．
５５、φｙ／θｙ＝０．９９となる。

【０２５４】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝２９．６°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０
°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ2 ＝
２８．５°である。

【０２５５】（実施例３）この実施例は、図２３に示す
ように、投影光学系を構成する１個の偏心プリズム３０
は第１面３１から第３面３３、第４面４０、第５面４１
の５面からなり、逆光線追跡で、瞳２１→プリズム３０
の第１透過面３１（＝第２反射面）→第１反射面３２→
第２反射面３１（＝第１透過面）で全反射させ、プリズ
ム３０内に中間像を形成し、中間像→第３反射面３３で
全反射→第４反射面４０→第２透過面３３（＝第３反射
面）を経てスキャナ２３に導く。スキャナ２３の反射光
を第３透過面３３（＝第３反射面＝第２透過面）→第５
反射面４１→第４透過面３３（＝第３透過面＝第３反射
面＝第２透過面）を経てプリズム３０を横断して収束光
として映像表示素子２４に導く。この場合、第２反射面
３１と第３反射面３３は全反射である。

【０２５６】この実施例の構成においては、兼用面が２
個所３１、３３あるので、構成する光学作用面が削減さ
れている。この２面で６面の作用をしている。

【０２５７】また、接眼光学系とリレー光学系を対称な
構成としているので、それぞれの発生収差がキャンセル
され、全体の収差が良好に補正されている。また、特
に、ディストーションが良好に補正されている。２次元
走査を行った場合、逆光線追跡で、映像表示素子２４に
おける各主光線の結像位置のずれは、Ｘ方向（主走査方
向）、Ｙ方向（副走査方向）共、５μｍ以下である。こ
れは、順光線追跡において、Ｘ方向（主走査方向）のデ
ィストーションが０．３％以下、Ｙ方向（副走査方向）
のディストーションが０．５％以下であることを意味す
る。その結果、電気的像歪み補正なしに２次元的直線走
査を行うことができる。

【０２５８】また、正弦波状に振動するミラー２３の振
幅の５５％に対してｆアークサインθレンズ特性を持た
せている。そのため、正弦波状に振動するスキャンミラ
ー２３を使用する場合、振幅の５５％を使用すれば、電
気的像歪み補正なしに直線走査、等速走査を行うことが
でき、高速走査に対応できる。

【０２５９】この場合に、Ｘ方向のミラー振れ角φｘ＝
±１３．４°、Ｙ方向のミラー振れ角φｙ＝±１３．８
°の振幅の５５％が映像表示に必要なＸ方向のミラー振
れ角、φｘ＝±７．３６°、Ｙ方向のミラー振れ角φｙ
＝±７．６０°となる。

【０２６０】また、等速走査性の補正を行えば、正弦波
状に振動するミラー２３の振幅全部を利用することもで
きるし、ミラー振れ角がリニアに変化するミラー２３を
利用することもできる。

【０２６１】また、以下の実施例でいくつか説明するよ
うに、Ｘ方向（主走査方向）、Ｙ方向（副走査方向）
共、ディストーション特性をｆθ特性に変更するのは可
能である。

【０２６２】また、映像表示素子２４の大きさが４〜５
μｍ角の場合、順光線追跡で形成される像において、仮
想的な画素が密着した状態に近くなる。そのため、映像
が観察しやすい。

【０２６３】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の後を
プリズム３０への入射、プリズム３０からの射出という
構成にしており、映像表示素子光のビーム整形が可能で
ある。したがって、ＬＤのように楕円状の断面形状を持
つ映像表示素子２４を効率良く使用することができる。
本実施例の場合、映像表示素子側のＮＡ（開口数）は、
ＮＡｘ＝０．３２、ＮＡｙ＝０．２３で、横長断面を持
つ映像表示素子光に対するビーム整形を行っている。

【０２６４】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±７．３６°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝±７．６０°であり、よって、φｘ／θｘ＝０．
４９、φｙ／θｙ＝０．６７となる。

【０２６５】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝１８．７°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０
°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ2 ＝
２３．４°である。

【０２６６】（実施例４）この実施例は実施例３と同様
であり、図２４に示すように、逆光線追跡で、瞳２１→
プリズム３０の第１透過面３１（＝第２反射面）→第１
反射面３２→第２反射面３１（＝第１透過面）で全反射
させ、プリズム３０内に中間像を形成し、中間像→第３
反射面３３で全反射→第４反射面４０→第２透過面３３
（＝第３反射面）を経てスキャナ２３に導く。スキャナ
２３の反射光を第３透過面３３（＝第３反射面＝第２透
過面）→第５反射面４１→第４透過面３３（＝第３透過
面＝第３反射面＝第２透過面）を経てプリズム３０を横
断して収束光として映像表示素子２４に導く。この場
合、第２反射面３１と第３反射面３３は全反射である。

【０２６７】この実施例は、順光線追跡における瞳倍率
を大きくすることで、実施例３の映像表示素子２４から
中間像までを小型化したものであり、スキャナ２３の前
方への突出量が減っている。

【０２６８】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±８．７３°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝±９．８３°であり、よって、φｘ／θｘ＝０．
５８、φｙ／θｙ＝０．８７となる。

【０２６９】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝２３．７°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０
°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ2 ＝
２５．５°である。

【０２７０】（実施例５）この実施例は実施例３の映像
表示素子２４直前の第４透過面を別の面４２にした例で
あり、図２５に示すように、投影光学系を構成する１個
の偏心プリズム３０は第１面３１から第３面３３、第４
面４０、第５面４１、第６面４２の６面からなり、逆光
線追跡で、瞳２１→プリズム３０の第１透過面３１（＝
第２反射面）→第１反射面３２→第２反射面３１（＝第
１透過面）で全反射させ、プリズム３０内に中間像を形
成し、中間像→第３反射面３３で全反射→第４反射面４
０→第２透過面３３（＝第３反射面）を経てスキャナ２
３に導く。スキャナ２３の反射光を第３透過面３３（＝
第３反射面＝第２透過面）→第５反射面４１→第４透過
面４２を経てプリズム３０を横断して収束光として映像
表示素子２４に導く。この場合、第２反射面３１と第３
反射面３３は全反射である。

【０２７１】この実施例において、２次元走査を行った
場合、逆光線追跡で、映像表示素子２４における各主光
線の結像位置のずれは、Ｘ方向（主走査方向）、Ｙ方向
（副走査方向）共、３．３μｍ以下であるので、２次元
的に良好な直線走査性を持つ。

【０２７２】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±７．７３°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝±９．７３°であり、よって、φｘ／θｘ＝０．
５２、φｙ／θｙ＝０．８６となる。

【０２７３】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝２０．０°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０．
２３°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ
2 ＝２３．７°である。（実施例５−１）この実施例は
実施例５と同様であり、図２６に示すように、逆光線追
跡で、瞳２１→プリズム３０の第１透過面３１（＝第２
反射面）→第１反射面３２→第２反射面３１（＝第１透
過面）で全反射させ、プリズム３０内に中間像を形成
し、中間像→第３反射面３３で全反射→第４反射面４０
→第２透過面３３（＝第３反射面）を経てスキャナ２３
に導く。スキャナ２３の反射光を第３透過面３３（＝第
３反射面＝第２透過面）→第５反射面４１→第４透過面
４２を経てプリズム３０を横断して収束光として映像表
示素子２４に導く。

【０２７４】この実施例は、実施例５の映像表示素子２
４直前の第４透過面４２を第１反射面３２に近づけたも
のである。

【０２７５】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±７．８３°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝±１１．２°であり、よって、φｘ／θｘ＝０．
５２、φｙ／θｙ＝０．９９となる。

【０２７６】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝２１．２°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０．
２６°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ
2 ＝２２．８°である。

【０２７７】（実施例６）この実施例は実施例５と同様
の６面からなる偏心プリズム３０の第２透過面３３とス
キャナ２３の間にＤＯＥ４４を追加した例であり、図２
７に示すように、逆光線追跡で、瞳２１→プリズム３０
の第１透過面３１（＝第２反射面）→第１反射面３２→
第２反射面３１（＝第１透過面）で全反射→中間像→第
３反射面３３で全反射→第４反射面４０→第２透過面３
３（＝第３反射面）を経て、入射側に回折面４３を設け
たＤＯＥ４４を介してスキャナ２３に導く。スキャナ２
３の反射光をＤＯＥ４４を逆に介して第３透過面３３
（＝第３反射面＝第２透過面）→第５反射面４１→第４
透過面４２を経てプリズム３０を横断して収束光として
映像表示素子２４に導く。このように、逆光線追跡で、
スキャナ２３へ入射するときとスキャナ２３から反射す
るときの両方で、ＤＯＥ４４の作用を受けるようにして
いる。

【０２７８】図２７に図示しているように、ＤＯＥ４４
をスキャナ２３の保護部材や密封部材として使用するな
ど、スキャナ２３と一体化することができる。ここで
は、ＤＯＥの回折面４３を平行平面基板のプリズム３０
側に配置したが、プリズム３０とは反対側（スキャナ
側）の基板面に配置すれば、回折面４３を汚れから保護
することができる。

【０２７９】この実施例では、簡単のためにＤＯＥ４４
は投影光学系３０で発生する色収差を補正しているが、
図４〜図６等を用いて説明したように、ＤＯＥにより投
影光学系全体の特定の色収差を発生させるようにしても
よい。これは、以下のＤＯＥを使用したすべての実施例
でも同様である。

【０２８０】この実施例においては、２次元走査を行っ
た場合、逆光線追跡で、映像表示素子２４における各主
光線の結像位置のずれは、Ｘ方向（主走査方向）、Ｙ方
向（副走査方向）共、１．６μｍ以下であるので、２次
元的に良好な直線走査性を持っている。また、逆光線追
跡における射出瞳（スキャナ）位置での瞳収差は、０．
１５ｍｍ以下と良好である。

【０２８１】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±６．２５°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝±１２．４°であり、よって、φｘ／θｘ＝０．
４２、φｙ／θｙ＝１．０９となる。

【０２８２】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝１９．５°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０．
０６°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ
2 ＝２３．６°である。

【０２８３】（実施例７）この実施例は、図２８に示す
ように、実施例５、実施例５−１と同様の６面からなる
偏心プリズム３０の第４透過面４２に透過型のＤＯＥの
回折面４３を設けた例である。すなわち、逆光線追跡
で、瞳２１→プリズム３０の第１透過面３１（＝第２反
射面）→第１反射面３２→第２反射面３１（＝第１透過
面）で全反射させ、プリズム３０内に中間像を形成し、
中間像→第３反射面３３で全反射→第４反射面４０→第
２透過面３３（＝第３反射面）を経てスキャナ２３に導
く。スキャナ２３の反射光を第３透過面３３（＝第３反
射面＝第２透過面）→第５反射面４１で反射させ、第４
透過面４２の回折面４３を経てプリズム３０を横断して
収束光として映像表示素子２４に導く。

【０２８４】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±７．６３°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝±９．７２°であり、よって、φｘ／θｘ＝０．
５１、φｙ／θｙ＝０．８６となる。

【０２８５】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝２０．６°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０
°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ2 ＝
２３．６°である。

【０２８６】（実施例８）この実施例は、図２９に示す
ように、実施例５、実施例５−１と同様の６面からなる
偏心プリズム３０の第５反射面４１に反射型のＤＯＥの
回折面４５を設けた例である。すなわち、逆光線追跡
で、瞳２１→プリズム３０の第１透過面３１（＝第２反
射面）→第１反射面３２→第２反射面３１（＝第１透過
面）で全反射させ、プリズム３０内に中間像を形成し、
中間像→第３反射面３３で全反射→第４反射面４０→第
２透過面３３（＝第３反射面）を経てスキャナ２３に導
く。スキャナ２３の反射光を第３透過面３３（＝第３反
射面＝第２透過面）でプリズム３０内に導入し、第５反
射面４１の回折面４５で回折反射させ、第４透過面４２
を経てプリズム３０を横断して収束光として映像表示素
子２４に導く。

【０２８７】この実施例においては、図１５（ａ）の構
成で、法線から離れると強度が弱くなる映像表示素子２
４の配光特性の補正を行っている。

【０２８８】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±８．５０°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝±１３．３°であり、よって、φｘ／θｘ＝０．
５７、φｙ／θｙ＝１．１７となる。

【０２８９】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝２１．１°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０
°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ2 ＝
２２．９°である。

【０２９０】（実施例９）この実施例は、図３０に示す
ように、実施例５、実施例５−１と同様の偏心プリズム
３０を第１プリズム３０₁ と第２プリズム３０₂ に分割
した例であり、第１プリズム３０₁ は第１面３１、第２
面３２、第３面４６の３面からなり、第２プリズム３０
₂ は第１面４７、第２面４８、第３面４９、第４面５
０、第５面５１の５面からなり、逆光線追跡で、瞳２１
→第１透過面３１（＝第２反射面）→第１反射面３２→
第２反射面３１（＝第１透過面）で全反射させ、第２透
過面４６→第３透過面４７を経て第２プリズム３０₂ 中
に中間像を形成し、中間像→第３反射面４８で全反射→
第４反射面４９→第４透過面４８（＝第３反射面）を経
てスキャナ２３に導く。スキャナ２３の反射光を第５透
過面４８（＝第３反射面＝第４透過面）→第５反射面５
０で反射させ、第６透過面５１を経て第２プリズム３０
₂ を横断して収束光として映像表示素子２４に導く。

【０２９１】この実施例においては、２次元走査を行っ
た場合、逆光線追跡で、映像表示素子２４における各主
光線の結像位置のずれは、Ｘ方向（主走査方向）、Ｙ方
向（副走査方向）共、３μｍ以下であるので、２次元的
に良好な直線走査性を持つ。したがって、電気的像歪み
補正なしに２次元的直線走査を行うことができる。

【０２９２】また、主走査方向（Ｘ方向）は、正弦波状
に振動するミラー振れ角の振幅の約９０％に対してｆア
ークサインθレンズ特性を持たせている。また、副走査
方向（Ｙ方向）は、ｆθレンズ特性を持たせている。よ
って、副走査方向（Ｙ方向）より高周波数が必要な主走
査方向（Ｘ方向）は正弦波状に振動し、低周波数の副走
査方向（Ｙ方向）はスキャンミラー振れ角がリニアに変
化するスキャンミラーを使用する場合、Ｘ方向の正弦波
状に振動するミラー振れ角の振幅の９０％を使用すれ
ば、電気的像歪み補正なしに２次元的な直線走査、等速
走査を行うことができる。そのため、高速走査に対応で
きる。なお、Ｘ方向のミラー振れ角φｘ＝±１９．１°
のスキャナ２３の振幅の９０％（φｘ＝±１７．２°）
を映像表示に利用する。このように、Ｘ方向の振幅の約
９０％が利用できるので、非常に効率が良い。

【０２９３】なお、等速走査性の補正を行えば、正弦波
状に振動するミラーの振幅全部を利用することもできる
し、ミラー振れ角がリニアに変化するミラーを利用する
こともできる。

【０２９４】この実施例においては、図１５（ａ）の構
成で、法線から離れると強度が弱くなる映像表示素子２
４の配光特性の補正を行っている。

【０２９５】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±１７．２°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝±７．９８°であり、よって、φｘ／θｘ＝１．
１５、φｙ／θｙ＝０．７０となる。

【０２９６】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝１８．４°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０
°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ2 ＝
２５．８°である。

【０２９７】（実施例１０）この実施例は実施例９と同
様の構成で、実施例９の副走査方向（Ｙ方向）のディス
トーション特性を変えた例であり、図３１に示すよう
に、逆光線追跡で、瞳２１→第１透過面３１（＝第２反
射面）→第１反射面３２→第２反射面３１（＝第１透過
面）で全反射させ、第２透過面４６→第３透過面４７を
経て第２プリズム３０₂ 中に中間像を形成し、中間像→
第３反射面４８で全反射→第４反射面４９→第４透過面
４８（＝第３反射面）を経てスキャナ２３に導く。スキ
ャナ２３の反射光を第５透過面４８（＝第３反射面＝第
４透過面）→第５反射面５０で反射させ、第６透過面５
１を経て第２プリズム３０₂ を横断して収束光として映
像表示素子２４に導く。

【０２９８】この実施例においては、主走査方向（Ｘ方
向）、副走査方向（Ｙ方向）共に、正弦波状に振動する
ミラー振れ角の振幅の約８０％に対してｆアークサイン
θレンズ特性を持たせている。したがって、高速走査す
るために、主走査方向（Ｘ方向）、副走査方向（Ｙ方
向）共に正弦波状に振動するスキャンミラーを使用する
場合でも、正弦波状に振動するミラー振れ角の振幅の約
８０％を使用すれば、電気的像歪み補正なしに２次元的
な直線走査、等速走査を行うことができる。そのため、
高速走査に対応できる。なお、Ｘ方向のミラー振れ角φ
ｘ＝±１８．１°、Ｙ方向のミラー振れ角φｙ＝±１
４．３°、のスキャナの振幅の８０％（φｘ＝±１４．
５°、φｙ＝±１１．４°を映像表示に利用する。

【０２９９】また、等速走査性の補正を行えば、正弦波
状に振動するミラーの振幅全部を利用することもできる
し、ミラー振れ角がリニアに変化するミラーを利用する
こともできる。

【０３００】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±１４．５°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝±１１．４°であり、よって、φｘ／θｘ＝０．
９７、φｙ／θｙ＝１．００となる。

【０３０１】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝１７．６°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０
°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ2 ＝
２５．７°である。

【０３０２】（実施例１１）この実施例は、前記のよう
に、プロジェクタ、レーザビームプリンタ、バーコード
リーダ等の実像形成用光学系であり、図３２に示すよう
に、投影光学系を構成する１個の偏心プリズム３０は第
１面３１から第３面３３、第４面４０、第５面４１、第
６面４２の６面からなり、逆光線追跡で、瞳２１→プリ
ズム３０の第１透過面３１（＝第２反射面）→第１反射
面３２→第２反射面３１（＝第１透過面）で全反射さ
せ、プリズム３０内に中間像を形成し、第３反射面３３
で全反射→第４反射面４０→第２透過面３３（＝第３反
射面）を経てスキャナ２３に導く。スキャナ２３の反射
光を第３透過面３３（＝第３反射面＝第２透過面）→第
５反射面４１→第４透過面４２を経てプリズム３０を横
断して収束光として映像表示素子２４に導く。

【０３０３】この実施例においては、瞳１から１ｍの位
置に実像を形成している。なお、瞳１とプリズム３０の
間隔＝３．６ｍｍである。

【０３０４】映像表示素子としてＬＣＤを用いたプロジ
ェクタは、偏光フィルタとカラーフィルタを使用するの
で、光源光の利用率が悪い。本発明の光学系の場合は、
光源光の利用効率が大きく向上する。

【０３０５】なお、画角、Ｆナンバー、映像表示素子光
の結像位置を変更し、レーザビームプリンタ用、バーコ
ードリーダ用等、他の用途の光学系として利用すること
もできる。レーザビームプリンタ用等は画角が大きくな
るので、ｆアークサインθレンズとするためのディスト
ーションの制御量が減りｆアークサインθレンズの設計
がしやすくなる。

【０３０６】この実施例の映像表示に必要なＸ方向のミ
ラー振れ角φｘ＝±１８．２°、Ｙ方向のミラー振れ角
φｙ＝φｙ＝±１０．３°であり、よって、φｘ／θｘ
＝１．２１、φｙ／θｙ＝０．９１となる。

【０３０７】また、逆光線追跡で、スキャナ２３の基準
面に対する軸上主光線２２の入射角θｓ＝２２．１°、
第１透過面３１への軸上主光線２２の入射角θ1 ＝０．
８１°、第１反射面３２への軸上主光線２２の入射角θ
2 ＝２０．８°である。

【０３０８】以下に上記実施例１〜１１の構成パラメー
タを示す。これら表中の“ＦＦＳ”は自由曲面、“Ｒ
Ｓ”は反射面、“ＳＭ”はスキャンミラー、“ＩＤ”は
映像表示素子、“ＤＯＥ”は回折面を示す。 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 ∞ -1000.00 1 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 6 ＦＦＳ 偏心(4) 7 ∞ （ＳＭ） 偏心(5) 8 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(6) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(7) ＦＦＳ Ｃ₄ -2.1126 ×10^-2 Ｃ₆ -7.2034 ×10^-3 Ｃ₈ -7.8311 ×10^-5 Ｃ₁₀ -2.3027 ×10^-4 Ｃ₁₁ -5.5654 ×10^-6 Ｃ₁₃ 2.1696 ×10^-5 Ｃ₁₅ -6.0612 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.9906 ×10^-2 Ｃ₆ -1.6776 ×10^-2 Ｃ₈ 7.1378 ×10^-5 Ｃ₁₀ -3.3046 ×10^-5 Ｃ₁₁ -6.0814 ×10^-6 Ｃ₁₃ -1.4231 ×10^-5 Ｃ₁₅ -5.9803 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.2145 ×10^-2 Ｃ₆ -4.9227 ×10^-2 Ｃ₈ -4.2174 ×10^-4 Ｃ₁₀ 4.0740 ×10^-3 Ｃ₁₁ -1.5006 ×10^-4 Ｃ₁₃ 9.1962 ×10^-5 Ｃ₁₅ -1.4704 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.5516 ×10^-2 Ｃ₆ -3.5054 ×10^-2 Ｃ₈ 3.1810 ×10^-3 Ｃ₁₀ 4.1111 ×10^-3 Ｃ₁₁ 6.9101 ×10^-4 Ｃ₁₃ 3.0619 ×10^-4 Ｃ₁₅ 1.7857 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -9.1735 ×10^-2 Ｃ₆ -8.6915 ×10^-2 Ｃ₈ 2.6427 ×10^-3 Ｃ₁₀ 2.3546 ×10^-3 Ｃ₁₁ -4.5442 ×10^-4 Ｃ₁₃ -7.6716 ×10^-4 Ｃ₁₅ -2.7452 ×10^-4 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 2.40 Ｚ 31.10 α 1.77 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 37.10 α -24.86 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 15.12 Ｚ 39.80 α 8.04 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 21.90 Ｚ 33.52 α -33.65 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 23.34 Ｚ 29.05 α -40.98 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 17.27 Ｚ 29.13 α -66.19 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 19.96 Ｚ 27.10 α -28.25 β 0.00 γ 0.00 。

【０３０９】 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 ∞ -1000.00 1 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 6 ＦＦＳ 偏心(4) 7 ∞ （ＳＭ） 偏心(5) 8 ＦＦＳ 偏心(6) 1.5254 56.3 9 ＦＦＳ 偏心(7) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(8) ＦＦＳ Ｃ₄ -1.3579 ×10^-2 Ｃ₆ -3.1571 ×10^-3 Ｃ₈ -5.0635 ×10^-4 Ｃ₁₀ -8.3024 ×10^-5 Ｃ₁₁ 7.7784 ×10^-7 Ｃ₁₃ -1.0774 ×10^-5 Ｃ₁₅ -1.2027 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.8937 ×10^-2 Ｃ₆ -1.2561 ×10^-2 Ｃ₈ -6.0548 ×10^-5 Ｃ₁₀ -5.1296 ×10^-7 Ｃ₁₁ -7.2995 ×10^-6 Ｃ₁₃ -7.0042 ×10^-6 Ｃ₁₅ -3.5458 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 5.1044 ×10^-3 Ｃ₆ -5.3345 ×10^-2 Ｃ₈ -1.1854 ×10^-3 Ｃ₁₀ 3.5960 ×10^-3 Ｃ₁₁ -1.7856 ×10^-4 Ｃ₁₃ 2.1583 ×10^-4 Ｃ₁₅ -1.2157 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.2844 ×10^-2 Ｃ₆ -6.6328 ×10^-2 Ｃ₈ -2.8328 ×10^-3 Ｃ₁₀ 3.0549 ×10^-3 Ｃ₁₁ 7.5897 ×10^-5 Ｃ₁₃ 2.9999 ×10^-3 Ｃ₁₅ 2.1714 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.1940 ×10^-1 Ｃ₆ 9.0199 ×10^-2 Ｃ₈ 1.3028 ×10^-2 Ｃ₁₀ 8.2719 ×10^-3 Ｃ₁₁ -3.9079 ×10^-5 Ｃ₁₃ 9.7178 ×10^-4 Ｃ₁₅ 6.8712 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.2273 ×10^-1 Ｃ₆ -1.5442 ×10^-1 Ｃ₈ 2.5053 ×10^-2 Ｃ₁₀ 1.1301 ×10^-2 Ｃ₁₁ 5.7627 ×10^-3 Ｃ₁₃ 1.8164 ×10^-2 Ｃ₁₅ 1.8282 ×10^-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.63 Ｚ 31.00 α 0.22 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 37.00 α -28.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 15.97 Ｚ 39.26 α 4.21 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 22.79 Ｚ 30.51 α -45.61 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 25.00 Ｚ 29.00 α -33.49 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 21.89 Ｚ 30.50 α -25.12 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 12.48 Ｚ 39.36 α -45.12 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 10.00 Ｚ 41.00 α -46.89 β 0.00 γ 0.00 。

【０３１０】 実施例３ 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 6 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(4) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ 偏心(3) 8 ∞ （ＳＭ） 偏心(5) 9 ＦＦＳ 偏心(3) 1.5254 56.3 10 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(6) 1.5254 56.3 11 ＦＦＳ 偏心(3) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(7) ＦＦＳ Ｃ₄ -1.1100 ×10^-2 Ｃ₆ -3.8864 ×10^-3 Ｃ₈ -1.5797 ×10^-4 Ｃ₁₀ -1.2373 ×10^-4 Ｃ₁₁ 4.5846 ×10^-6 Ｃ₁₃ -1.5933 ×10^-6 Ｃ₁₅ 2.7667 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.5775 ×10^-2 Ｃ₆ -1.2286 ×10^-2 Ｃ₈ 2.5258 ×10^-7 Ｃ₁₀ 1.0437 ×10^-5 Ｃ₁₁ -4.4380 ×10^-6 Ｃ₁₃ -6.7785 ×10^-6 Ｃ₁₅ -3.0063 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 4.6010 ×10^-3 Ｃ₆ -2.6768 ×10^-4 Ｃ₈ 4.0840 ×10^-4 Ｃ₁₀ 2.0018 ×10^-4 Ｃ₁₁ -6.3488 ×10^-6 Ｃ₁₃ 2.3967 ×10^-5 Ｃ₁₅ 3.3745 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 8.1938 ×10^-3 Ｃ₆ 1.0924 ×10^-2 Ｃ₈ 3.5222 ×10^-4 Ｃ₁₀ 3.1540 ×10^-4 Ｃ₁₁ -1.1944 ×10^-5 Ｃ₁₃ 3.5106 ×10^-5 Ｃ₁₅ 4.9218 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.1481 ×10^-2 Ｃ₆ 1.1120 ×10^-2 Ｃ₈ -5.4698 ×10^-4 Ｃ₁₀ -8.7840 ×10^-4 Ｃ₁₁ 2.8356 ×10^-7 Ｃ₁₃ -1.3212 ×10^-5 Ｃ₁₅ -2.2079 ×10^-5 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -1.64 Ｚ 31.00 α -0.79 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 38.00 α -23.43 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 18.00 Ｚ 40.50 α 7.54 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 29.00 Ｚ 31.00 α -24.42 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 26.94 Ｚ 45.00 α 3.76 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 24.61 Ｚ 29.50 α -7.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 16.12 Ｚ 42.15 α -38.43 β 0.00 γ 0.00 。

【０３１１】 実施例４ 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 6 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(4) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ 偏心(3) 8 ∞ （ＳＭ） 偏心(5) 9 ＦＦＳ 偏心(3) 1.5254 56.3 10 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(6) 1.5254 56.3 11 ＦＦＳ 偏心(3) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(7) ＦＦＳ Ｃ₄ -1.8002 ×10^-2 Ｃ₆ -1.7832 ×10^-3 Ｃ₈ -3.0941 ×10^-4 Ｃ₁₀ -6.6342 ×10^-5 Ｃ₁₁ 7.8207 ×10^-6 Ｃ₁₃ -5.5137 ×10^-6 Ｃ₁₅ -1.3006 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.8849 ×10^-2 Ｃ₆ -1.1659 ×10^-2 Ｃ₈ 6.6100 ×10^-6 Ｃ₁₀ -3.1029 ×10^-5 Ｃ₁₁ -7.1532 ×10^-6 Ｃ₁₃ -9.5289 ×10^-6 Ｃ₁₅ -3.2128 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 7.2927 ×10^-3 Ｃ₆ 1.5226 ×10^-2 Ｃ₈ 1.4933 ×10^-3 Ｃ₁₀ 6.0045 ×10^-4 Ｃ₁₁ 2.4241 ×10^-5 Ｃ₁₃ 4.8430 ×10^-5 Ｃ₁₅ 2.4129 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 8.2001 ×10^-3 Ｃ₆ 2.4837 ×10^-2 Ｃ₈ 9.6197 ×10^-4 Ｃ₁₀ 7.7845 ×10^-4 Ｃ₁₁ -2.9820 ×10^-5 Ｃ₁₃ 6.9481 ×10^-5 Ｃ₁₅ 1.3991 ×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.7730 ×10^-2 Ｃ₆ 9.7218 ×10^-3 Ｃ₈ -1.1187 ×10^-3 Ｃ₁₀ -2.0503 ×10^-3 Ｃ₁₁ 3.6153 ×10^-6 Ｃ₁₃ -4.6272 ×10^-5 Ｃ₁₅ -6.9516 ×10^-5 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -2.13 Ｚ 31.00 α -0.49 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 38.00 α -25.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 25.92 Ｚ 38.10 α 0.71 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 28.75 Ｚ 33.80 α -34.71 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 24.01 Ｚ 41.37 α 2.19 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 22.74 Ｚ 30.30 α -6.69 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 15.87 Ｚ 39.88 α -37.95 β 0.00 γ 0.00 。

【０３１２】 実施例５ 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 6 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(4) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ 偏心(3) 8 ∞ （ＳＭ） 偏心(5) 9 ＦＦＳ 偏心(3) 1.5254 56.3 10 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(6) 1.5254 56.3 11 ＦＦＳ 偏心(7) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(8) ＦＦＳ Ｃ₄ -1.6701 ×10^-2 Ｃ₆ -2.5745 ×10^-3 Ｃ₈ -2.1572 ×10^-4 Ｃ₁₀ -1.2450 ×10^-4 Ｃ₁₁ 2.5032 ×10^-5 Ｃ₁₃ -8.8565 ×10^-6 Ｃ₁₅ -9.2971 ×10^-6 Ｃ₁₇ 1.5838 ×10^-7 Ｃ₁₉ -1.4094 ×10^-6 Ｃ₂₁ 4.8060 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.8502 ×10^-2 Ｃ₆ -1.2746 ×10^-2 Ｃ₈ -2.8284 ×10^-5 Ｃ₁₀ -4.0666 ×10^-6 Ｃ₁₁ -2.5159 ×10^-6 Ｃ₁₃ -1.1933 ×10^-5 Ｃ₁₅ -2.3114 ×10^-6 Ｃ₁₇ -3.8179 ×10^-7 Ｃ₁₉ -1.8663 ×10^-8 Ｃ₂₁ 4.5676 ×10^-8 ＦＦＳ Ｃ₄ -4.0666 ×10^-3 Ｃ₆ 9.8059 ×10^-3 Ｃ₈ -1.2188 ×10^-3 Ｃ₁₀ 5.0299 ×10^-4 Ｃ₁₁ 4.3746 ×10^-5 Ｃ₁₃ -1.8800 ×10^-4 Ｃ₁₅ 1.7835 ×10^-6 Ｃ₁₇ 6.5661 ×10^-6 Ｃ₁₉ -8.2953 ×10^-6 Ｃ₂₁ -2.5587 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ 9.1707 ×10^-5 Ｃ₆ 2.0196 ×10^-2 Ｃ₈ -5.5255 ×10^-4 Ｃ₁₀ 5.7013 ×10^-4 Ｃ₁₁ 9.7751 ×10^-6 Ｃ₁₃ -9.8614 ×10^-5 Ｃ₁₅ 2.9086 ×10^-5 Ｃ₁₇ 2.8010 ×10^-6 Ｃ₁₉ -7.4783 ×10^-6 Ｃ₂₁ 2.7315 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.3855 ×10^-2 Ｃ₆ 1.0346 ×10^-2 Ｃ₈ -9.3013 ×10^-4 Ｃ₁₀ -1.6384 ×10^-3 Ｃ₁₁ -2.1081 ×10^-5 Ｃ₁₃ -9.2856 ×10^-5 Ｃ₁₅ -1.0947 ×10^-4 Ｃ₁₇ -1.0196 ×10^-6 Ｃ₁₉ 3.4639 ×10^-6 Ｃ₂₁ 2.1677 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.0337 ×10^-1 Ｃ₆ -2.9631 ×10^-1 Ｃ₈ 1.2756 ×10^-1 Ｃ₁₀ 2.4115 ×10^-1 Ｃ₁₁ 5.2315 ×10^-2 Ｃ₁₃ 1.5920 ×10^-1 Ｃ₁₅ 1.3412 ×10^-1 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -1.83 Ｚ 31.00 α -0.39 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 38.00 α -23.67 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 25.88 Ｚ 38.10 α 5.37 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 29.00 Ｚ 32.80 α -28.36 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 25.24 Ｚ 41.94 α 7.26 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 22.34 Ｚ 29.80 α -11.04 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 13.64 Ｚ 39.47 α -19.15 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 12.61 Ｚ 40.29 α -33.46 β 0.00 γ 0.00 。

【０３１３】 実施例５−１ 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 6 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(4) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ 偏心(3) 8 ∞ （ＳＭ） 偏心(5) 9 ＦＦＳ 偏心(3) 1.5254 56.3 10 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(6) 1.5254 56.3 11 ＦＦＳ 偏心(7) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(8) ＦＦＳ Ｃ₄ -1.5209 ×10^-2 Ｃ₆ -4.5823 ×10^-3 Ｃ₈ -3.3035 ×10^-4 Ｃ₁₀ -1.2885 ×10^-4 Ｃ₁₁ 2.1707 ×10^-5 Ｃ₁₃ -9.6958 ×10^-6 Ｃ₁₅ -4.7593 ×10^-6 Ｃ₁₇ 1.8883 ×10^-7 Ｃ₁₉ -1.3314 ×10^-6 Ｃ₂₁ 3.9768 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.8585 ×10^-2 Ｃ₆ -1.2750 ×10^-2 Ｃ₈ -5.7206 ×10^-5 Ｃ₁₀ 3.5084 ×10^-5 Ｃ₁₁ -3.3153 ×10^-6 Ｃ₁₃ -9.7509 ×10^-6 Ｃ₁₅ -2.1876 ×10^-6 Ｃ₁₇ -3.9162 ×10^-7 Ｃ₁₉ 3.5779 ×10^-9 Ｃ₂₁ 1.4927 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.4873 ×10^-3 Ｃ₆ 6.3893 ×10^-3 Ｃ₈ -3.4888 ×10^-4 Ｃ₁₀ 4.4785 ×10^-4 Ｃ₁₁ 7.5148 ×10^-5 Ｃ₁₃ -2.2876 ×10^-5 Ｃ₁₅ -1.6026 ×10^-6 Ｃ₁₇ 6.6637 ×10^-6 Ｃ₁₉ -2.1661 ×10^-7 Ｃ₂₁ -5.1934 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.3428 ×10^-3 Ｃ₆ 1.8637 ×10^-2 Ｃ₈ -1.3964 ×10^-4 Ｃ₁₀ 5.0716 ×10^-4 Ｃ₁₁ 2.1076 ×10^-5 Ｃ₁₃ 9.0704 ×10^-6 Ｃ₁₅ 4.5632 ×10^-5 Ｃ₁₇ 3.5432 ×10^-6 Ｃ₁₉ 1.3266 ×10^-6 Ｃ₂₁ 4.8412 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.3068 ×10^-2 Ｃ₆ 9.4757 ×10^-3 Ｃ₈ -5.9065 ×10^-4 Ｃ₁₀ -1.5462 ×10^-3 Ｃ₁₁ 3.1704 ×10^-6 Ｃ₁₃ -3.6061 ×10^-5 Ｃ₁₅ -1.1832 ×10^-4 Ｃ₁₇ 2.2274 ×10^-9 Ｃ₁₉ 6.0630 ×10^-7 Ｃ₂₁ -2.7289 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -9.5851 ×10^-2 Ｃ₆ -8.2266 ×10^-2 Ｃ₈ 1.6100 ×10^-1 Ｃ₁₀ 2.5040 ×10^-1 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -2.43 Ｚ 31.00 α -1.16 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 38.00 α -22.77 β 0.00 γ 0.00 Ｘ 0.00 Ｙ 25.26 Ｚ 37.97 α 5.60 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 29.00 Ｚ 32.80 α -28.60 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 25.73 Ｚ 41.50 α 12.21 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 22.20 Ｚ 29.80 α -10.12 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 11.99 Ｚ 41.00 α -10.03 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 10.80 Ｚ 41.60 α -39.50 β 0.00 γ 0.00 。

【０３１４】 実施例６ 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 6 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(4) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ 偏心(3) 8 ＦＦＳ（ＤＯＥ） 偏心(5) 1001.0000 -3.45 9 ∞ 偏心(6) 1.5254 56.3 10 ∞ 偏心(7) 11 ∞ （ＳＭ） 偏心(8) 12 ∞ 偏心(7) 1.5254 56.3 13 ∞ 偏心(6) 1001.0000 -3.45 14 ＦＦＳ（ＤＯＥ） 偏心(5) 15 ＦＦＳ 偏心(3) 1.5254 56.3 16 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(9) 1.5254 56.3 17 ＦＦＳ 偏心(10) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(11) ＦＦＳ Ｃ₄ -1.5061 ×10^-2 Ｃ₆ -1.0780 ×10^-2 Ｃ₈ 5.3915 ×10^-5 Ｃ₁₀ 1.1203 ×10^-4 Ｃ₁₁ 2.2270 ×10^-5 Ｃ₁₃ 5.3542 ×10^-6 Ｃ₁₅ 1.4831 ×10^-5 Ｃ₁₇ -5.5416 ×10^-7 Ｃ₁₉ -1.6442 ×10^-6 Ｃ₂₁ -5.2850 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.7129 ×10^-2 Ｃ₆ -1.2100 ×10^-2 Ｃ₈ 5.3911 ×10^-5 Ｃ₁₀ 1.3053 ×10^-4 Ｃ₁₁ -2.4342 ×10^-6 Ｃ₁₃ -1.0873 ×10^-5 Ｃ₁₅ -7.8052 ×10^-6 Ｃ₁₇ -2.7045 ×10^-7 Ｃ₁₉ 7.4549 ×10^-8 Ｃ₂₁ 8.0154 ×10^-8 ＦＦＳ Ｃ₄ -3.6262 ×10^-5 Ｃ₆ -1.3017 ×10^-3 Ｃ₈ 8.9071 ×10^-4 Ｃ₁₀ 4.6866 ×10^-4 Ｃ₁₁ 5.2903 ×10^-5 Ｃ₁₃ 3.6429 ×10^-5 Ｃ₁₅ 2.3755 ×10^-5 Ｃ₁₇ 7.7650 ×10^-6 Ｃ₁₉ -1.8030 ×10^-6 Ｃ₂₁ -3.6704 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.1683 ×10^-3 Ｃ₆ 2.3480 ×10^-2 Ｃ₈ 8.0187 ×10^-4 Ｃ₁₀ 1.2419 ×10^-3 Ｃ₁₁ -1.8928 ×10^-5 Ｃ₁₃ -2.3923 ×10^-5 Ｃ₁₅ 5.9794 ×10^-5 Ｃ₁₇ 3.1609 ×10^-6 Ｃ₁₉ -6.4190 ×10^-6 Ｃ₂₁ 1.0739 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 9.1268 ×10^-7 Ｃ₆ 2.4655 ×10^-6 Ｃ₈ -1.2771 ×10^-7 Ｃ₁₀ -5.5234 ×10^-7 Ｃ₁₁ -3.9730 ×10^-9 Ｃ₁₃ -2.8927 ×10^-7 Ｃ₁₅ -2.1314 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.5785 ×10^-2 Ｃ₆ 8.0767 ×10^-3 Ｃ₈ -5.9351 ×10^-4 Ｃ₁₀ -2.3248 ×10^-3 Ｃ₁₁ 1.3443 ×10^-5 Ｃ₁₃ -3.5720 ×10^-5 Ｃ₁₅ -1.9262 ×10^-4 Ｃ₁₇ -1.6124 ×10^-6 Ｃ₁₉ -4.7338 ×10^-6 Ｃ₂₁ -3.5539 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -4.9887 ×10^-2 Ｃ₆ -6.2456 ×10^-1 Ｃ₈ 8.6672 ×10^-2 Ｃ₁₀ 1.6268 ×10^-1 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -0.43 Ｚ 31.00 α -0.46 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 38.00 α -23.59 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 19.80 Ｚ 38.10 α 13.32 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 29.00 Ｚ 31.70 α -25.83 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 25.48 Ｚ 39.49 α 5.970927β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 25.39 Ｚ 39.50 α 5.971337β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 25.39 Ｚ 40.50 α 5.97 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 25.03 Ｚ 42.00 α 5.97 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 21.90 Ｚ 29.40 α -10.98 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ 11.93 Ｚ 38.93 α -43.88 β 0.00 γ 0.00 偏心(11) Ｘ 0.00 Ｙ 11.50 Ｚ 40.00 α -46.32 β 0.00 γ 0.00 。

【０３１５】 実施例７ 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 6 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(4) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ 偏心(3) 8 ∞ （ＳＭ） 偏心(5) 9 ＦＦＳ 偏心(3) 1.5254 56.3 10 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(6) 1.5254 56.3 11 ＦＦＳ 偏心(7) 1001.0000 -3.45 12 ＦＦＳ（ＤＯＥ） 偏心(8) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(9) ＦＦＳ Ｃ₄ -1.4954 ×10^-2 Ｃ₆ -3.1005 ×10^-3 Ｃ₈ -1.8832 ×10^-4 Ｃ₁₀ -1.3941 ×10^-4 Ｃ₁₁ 2.2916 ×10^-5 Ｃ₁₃ -5.7542 ×10^-6 Ｃ₁₅ -5.3534 ×10^-6 Ｃ₁₇ 1.1752 ×10^-7 Ｃ₁₉ -1.3998 ×10^-6 Ｃ₂₁ 3.6534 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.7958 ×10^-2 Ｃ₆ -1.2604 ×10^-2 Ｃ₈ -3.5546 ×10^-5 Ｃ₁₀ 1.2037 ×10^-5 Ｃ₁₁ -2.5621 ×10^-6 Ｃ₁₃ -1.1539 ×10^-5 Ｃ₁₅ -2.5026 ×10^-6 Ｃ₁₇ -3.7508 ×10^-7 Ｃ₁₉ -5.6219 ×10^-9 Ｃ₂₁ 7.0899 ×10^-8 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.4752 ×10^-3 Ｃ₆ 1.0676 ×10^-2 Ｃ₈ -9.7778 ×10^-4 Ｃ₁₀ 6.5924 ×10^-4 Ｃ₁₁ 4.8999 ×10^-5 Ｃ₁₃ -1.4428 ×10^-4 Ｃ₁₅ 8.1799 ×10^-6 Ｃ₁₇ 4.9414 ×10^-6 Ｃ₁₉ -5.5284 ×10^-6 Ｃ₂₁ -1.7809 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.9030 ×10^-3 Ｃ₆ 1.9609 ×10^-2 Ｃ₈ -3.7242 ×10^-4 Ｃ₁₀ 5.8962 ×10^-4 Ｃ₁₁ -8.2189 ×10^-7 Ｃ₁₃ -6.6048 ×10^-5 Ｃ₁₅ 3.2812 ×10^-5 Ｃ₁₇ 1.9424 ×10^-6 Ｃ₁₉ -4.0772 ×10^-6 Ｃ₂₁ 3.6367 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.4913 ×10^-2 Ｃ₆ 1.1366 ×10^-2 Ｃ₈ -9.4881 ×10^-4 Ｃ₁₀ -1.6509 ×10^-3 Ｃ₁₁ -1.5895 ×10^-5 Ｃ₁₃ -7.6944 ×10^-5 Ｃ₁₅ -1.1928 ×10^-4 Ｃ₁₇ 3.1469 ×10^-7 Ｃ₁₉ 2.9960 ×10^-6 Ｃ₂₁ -1.3872 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.0341 ×10^-1 Ｃ₆ -2.9612 ×10^-1 Ｃ₈ 1.2744 ×10^-1 Ｃ₁₀ 2.4118 ×10^-1 Ｃ₁₁ 5.2153 ×10^-2 Ｃ₁₃ 1.5877 ×10^-1 Ｃ₁₅ 1.3403 ×10^-1 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.0344 ×10^-1 Ｃ₆ -2.9619 ×10^-1 Ｃ₈ 1.2745 ×10^-1 Ｃ₁₀ 2.4118 ×10^-1 Ｃ₁₁ 5.2168 ×10^-2 Ｃ₁₃ 1.5882 ×10^-1 Ｃ₁₅ 1.3407 ×10^-1 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -2.37 Ｚ 31.00 α -0.99 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 38.00 α -23.61 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 25.80 Ｚ 38.10 α 5.92 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 29.00 Ｚ 32.50 α -27.77 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 25.08 Ｚ 41.97 α 7.16 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 22.40 Ｚ 30.10 α -11.51 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 13.64 Ｚ 39.47 α -19.143334β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 13.64 Ｚ 39.47 α -19.144951β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 12.74 Ｚ 40.13 α -32.85 β 0.00 γ 0.00 。

【０３１６】 実施例８ 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 ∞（絞り面） 0.00 2 ＦＦＳ 0.00 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 0.00 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 0.00 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ（ＲＳ） 0.00 偏心(3) 1.5254 56.3 6 ＦＦＳ（ＲＳ） 0.00 偏心(4) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ 0.00 偏心(3) 8 ∞ （ＳＭ） 0.00 偏心(5) 9 ＦＦＳ 0.00 偏心(3) 1.5254 56.3 10 ＦＦＳ（ＤＯＥ） 0.00 偏心(6) 1001.0000 -3.45 11 ＦＦＳ 0.00 偏心(7) 1.5254 56.3 12 ＦＦＳ（ＲＳ） 0.00 偏心(7) 1.5254 56.3 13 ＦＦＳ 0.00 偏心(8) 像 面 ∞ （ＩＤ） 0.00 偏心(9) ＦＦＳ Ｃ₄ -1.8930 ×10^-2 Ｃ₆ -5.9986 ×10^-3 Ｃ₈ -4.9698 ×10^-4 Ｃ₁₀ -1.9190 ×10^-4 Ｃ₁₁ 1.9724 ×10^-5 Ｃ₁₃ -1.9807 ×10^-6 Ｃ₁₅ -2.8084 ×10^-6 Ｃ₁₇ 7.0687 ×10^-7 Ｃ₁₉ 2.2711 ×10^-7 Ｃ₂₁ 3.7782 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.8355 ×10^-2 Ｃ₆ -1.3294 ×10^-2 Ｃ₈ -1.2020 ×10^-5 Ｃ₁₀ 3.0282 ×10^-5 Ｃ₁₁ -2.2963 ×10^-6 Ｃ₁₃ -6.0879 ×10^-6 Ｃ₁₅ -1.7321 ×10^-6 Ｃ₁₇ -1.0514 ×10^-7 Ｃ₁₉ -3.1793 ×10^-8 Ｃ₂₁ 7.3677 ×10^-8 ＦＦＳ Ｃ₄ -7.6690 ×10^-3 Ｃ₆ -1.0187 ×10^-3 Ｃ₈ -4.7248 ×10^-5 Ｃ₁₀ 1.4031 ×10^-4 Ｃ₁₁ 7.5570 ×10^-6 Ｃ₁₃ 4.5382 ×10^-6 Ｃ₁₅ 4.3810 ×10^-6 Ｃ₁₇ -3.2005 ×10^-9 Ｃ₁₉ 2.5203 ×10^-7 Ｃ₂₁ 2.4512 ×10^-8 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.1146 ×10^-4 Ｃ₆ 1.4788 ×10^-2 Ｃ₈ -2.0624 ×10^-4 Ｃ₁₀ 1.3803 ×10^-4 Ｃ₁₁ 6.0695 ×10^-7 Ｃ₁₃ -2.6989 ×10^-5 Ｃ₁₅ 1.0474 ×10^-5 Ｃ₁₇ -2.6782 ×10^-7 Ｃ₁₉ 2.1512 ×10^-6 Ｃ₂₁ 2.7443 ×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.5343 ×10^-2 Ｃ₆ 1.1971 ×10^-2 Ｃ₈ -6.6279 ×10^-4 Ｃ₁₀ -2.0078 ×10^-3 Ｃ₁₁ 2.4823 ×10^-7 Ｃ₁₃ 6.5965 ×10^-8 Ｃ₁₅ -2.0695 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.5360 ×10^-2 Ｃ₆ 1.2100 ×10^-2 Ｃ₈ -6.6194 ×10^-4 Ｃ₁₀ -1.9881 ×10^-3 Ｃ₁₁ 2.1559 ×10^-7 Ｃ₁₃ -2.9176 ×10^-8 Ｃ₁₅ -2.0656 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.5301 ×10^-1 Ｃ₆ -2.9098 ×10^-1 Ｃ₈ 9.9942 ×10^-2 Ｃ₁₀ 1.4497 ×10^-1 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -0.79 Ｚ 31.00 α -0.56 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 38.00 α -22.92 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 27.66 Ｚ 37.80 α 14.98 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 28.93 Ｚ 30.30 α -10.23 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 30.90 Ｚ 40.09 α 34.21 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 22.08 Ｚ 29.70 α -9.821925β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 22.06 Ｚ 29.70 α -9.767386β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 14.19 Ｚ 39.91 α -22.69 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 13.60 Ｚ 40.71 α -36.21 β 0.00 γ 0.00 。

【０３１７】 実施例９ 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ 偏心(3) 6 ＦＦＳ 偏心(4) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(5) 1.5254 56.3 8 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(6) 1.5254 56.3 9 ＦＦＳ 偏心(5) 10 ∞ （ＳＭ） 偏心(7) 11 ＦＦＳ 偏心(5) 1.5254 56.3 12 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(8) 1.5254 56.3 13 ＦＦＳ 偏心(9) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(10) ＦＦＳ Ｃ₄ -1.3700 ×10^-2 Ｃ₆ -1.9375 ×10^-3 Ｃ₈ 9.7698 ×10^-5 Ｃ₁₀ -3.2096 ×10^-5 Ｃ₁₁ 3.9888 ×10^-6 Ｃ₁₃ 6.6545 ×10^-6 Ｃ₁₅ -1.8425 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.3714 ×10^-2 Ｃ₆ -1.0751 ×10^-2 Ｃ₈ 8.1197 ×10^-5 Ｃ₁₀ -4.0429 ×10^-5 Ｃ₁₁ -1.4329 ×10^-6 Ｃ₁₃ -9.4743 ×10^-6 Ｃ₁₅ -2.9539 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.5664 ×10^-2 Ｃ₆ 8.4031 ×10^-3 Ｃ₈ 2.3706 ×10^-3 Ｃ₁₀ -2.8346 ×10^-4 Ｃ₁₁ 8.1802 ×10^-4 Ｃ₁₃ -6.4068 ×10^-5 Ｃ₁₅ 3.1433 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -3.4034 ×10^-2 Ｃ₆ 2.8744 ×10^-2 Ｃ₈ 1.0456 ×10^-3 Ｃ₁₀ -1.6487 ×10^-3 Ｃ₁₁ 9.7983 ×10^-4 Ｃ₁₃ -5.3118 ×10^-4 Ｃ₁₅ 1.2443 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 8.4707 ×10^-3 Ｃ₆ 9.1455 ×10^-3 Ｃ₈ 2.7776 ×10^-4 Ｃ₁₀ -3.6141 ×10^-4 Ｃ₁₁ -8.1085 ×10^-6 Ｃ₁₃ -2.9304 ×10^-5 Ｃ₁₅ -2.2792 ×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.9050 ×10^-2 Ｃ₆ 1.6149 ×10^-2 Ｃ₈ 2.2959 ×10^-4 Ｃ₁₀ 6.2614 ×10^-5 Ｃ₁₁ -1.6282 ×10^-5 Ｃ₁₃ 8.8484 ×10^-6 Ｃ₁₅ -2.8589 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.8388 ×10^-2 Ｃ₆ 1.4231 ×10^-2 Ｃ₈ 9.3557 ×10^-4 Ｃ₁₀ 5.8540 ×10^-4 Ｃ₁₁ -5.4605 ×10^-4 Ｃ₁₃ -5.1830 ×10^-4 Ｃ₁₅ -1.5342 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -4.1591 ×10^-1 Ｃ₆ -3.6816 ×10^-1 Ｃ₈ 9.0303 ×10^-3 Ｃ₁₀ 1.1218 ×10^-2 Ｃ₁₁ 6.0028 ×10^-2 Ｃ₁₃ 1.2823 ×10^-1 Ｃ₁₅ 6.0285 ×10^-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -1.42 Ｚ 31.00 α -0.33 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 38.00 α -25.81 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 15.14 Ｚ 34.72 α 61.57 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 15.77 Ｚ 34.64 α 57.12 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 27.00 Ｚ 38.84 α 9.39 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 30.70 Ｚ 30.30 α -22.92 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 24.73 Ｚ 45.00 α -0.89 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 19.20 Ｚ 29.90 α 40.14 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 33.21 Ｚ 36.74 α 61.40 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ 34.50 Ｚ 37.50 α 60.39 β 0.00 γ 0.00 。

【０３１８】 実施例１０ 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ 偏心(3) 6 ＦＦＳ 偏心(4) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(5) 1.5254 56.3 8 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(6) 1.5254 56.3 9 ＦＦＳ 偏心(5) 10 ∞ （ＳＭ） 偏心(7) 11 ＦＦＳ 偏心(5) 1.5254 56.3 12 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(8) 1.5254 56.3 13 ＦＦＳ 偏心(9) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(10) ＦＦＳ Ｃ₄ -7.0406 ×10^-3 Ｃ₆ -2.4337 ×10^-3 Ｃ₈ 6.6633 ×10^-5 Ｃ₁₀ 5.2912 ×10^-5 Ｃ₁₁ 1.6468 ×10^-6 Ｃ₁₃ -5.4253 ×10^-6 Ｃ₁₅ -3.5520 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.1143 ×10^-2 Ｃ₆ -9.4590 ×10^-3 Ｃ₈ -1.7001 ×10^-5 Ｃ₁₀ -5.0831 ×10^-5 Ｃ₁₁ -2.0668 ×10^-6 Ｃ₁₃ -7.5805 ×10^-6 Ｃ₁₅ -2.8356 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.2494 ×10^-3 Ｃ₆ -2.0429 ×10^-2 Ｃ₈ 3.2169 ×10^-3 Ｃ₁₀ 6.6243 ×10^-3 Ｃ₁₁ 2.3647 ×10^-5 Ｃ₁₃ 1.2171 ×10^-4 Ｃ₁₅ 4.4600 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 7.3940 ×10^-3 Ｃ₆ -5.0843 ×10^-3 Ｃ₈ 1.1997 ×10^-3 Ｃ₁₀ 4.2207 ×10^-3 Ｃ₁₁ 3.3307 ×10^-6 Ｃ₁₃ -1.9571 ×10^-4 Ｃ₁₅ 5.6086 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ 5.8956 ×10^-3 Ｃ₆ 1.3359 ×10^-2 Ｃ₈ -8.7885 ×10^-5 Ｃ₁₀ -4.1027 ×10^-4 Ｃ₁₁ -1.5456 ×10^-5 Ｃ₁₃ -8.6089 ×10^-6 Ｃ₁₅ -1.0820 ×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.4529 ×10^-2 Ｃ₆ 2.0204 ×10^-2 Ｃ₈ -1.5358 ×10^-5 Ｃ₁₀ -7.8404 ×10^-6 Ｃ₁₁ -1.8421 ×10^-5 Ｃ₁₃ 1.2431 ×10^-5 Ｃ₁₅ 1.5856 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 1.9880 ×10^-2 Ｃ₆ 1.3990 ×10^-2 Ｃ₈ 6.0097 ×10^-4 Ｃ₁₀ 6.2646 ×10^-4 Ｃ₁₁ -8.3063 ×10^-5 Ｃ₁₃ -1.7420 ×10^-4 Ｃ₁₅ -1.0421 ×10^-4 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.0025 ×10^-1 Ｃ₆ 7.8315 ×10^-2 Ｃ₈ 3.7605 ×10^-1 Ｃ₁₀ 4.4985 ×10^-1 Ｃ₁₁ 6.9743 ×10^-2 Ｃ₁₃ 2.0400 ×10^-1 Ｃ₁₅ 1.2236 ×10^-1 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -0.02 Ｚ 31.00 α -0.01 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 38.00 α -25.66 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 15.80 Ｚ 35.06 α 60.89 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 16.20 Ｚ 35.35 α 62.51 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) α 5.66 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 30.50 Ｚ 30.30 α -26.82 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 23.16 Ｚ 45.00 α -7.46 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 19.30 Ｚ 30.00 α 37.71 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 33.80 Ｚ 35.99 α 81.66 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ 34.80 Ｚ 37.50 α 68.08 β 0.00 γ 0.00 。

【０３１９】 実施例１１ 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 ∞（絞り面） 2 ＦＦＳ 偏心(1) 1.5254 56.3 3 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(2) 1.5254 56.3 4 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(1) 1.5254 56.3 5 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(3) 1.5254 56.3 6 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(4) 1.5254 56.3 7 ＦＦＳ 偏心(3) 8 ∞ （ＳＭ） 偏心(5) 9 ＦＦＳ 偏心(3) 1.5254 56.3 10 ＦＦＳ（ＲＳ） 偏心(6) 1.5254 56.3 11 ＦＦＳ 偏心(7) 像 面 ∞ （ＩＤ） 偏心(8) ＦＦＳ Ｃ₄ -9.8163 ×10^-2 Ｃ₆ -3.0081 ×10^-2 Ｃ₈ -5.8495 ×10^-3 Ｃ₁₀ 1.9181 ×10^-3 Ｃ₁₁ -7.1250 ×10^-4 Ｃ₁₃ 2.2923 ×10^-3 Ｃ₁₅ -1.4276 ×10^-4 Ｃ₁₇ 1.8805 ×10^-4 Ｃ₁₉ -1.4967 ×10^-4 Ｃ₂₁ 4.3060 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -5.5042 ×10^-2 Ｃ₆ -2.1578 ×10^-2 Ｃ₈ 1.6881 ×10^-3 Ｃ₁₀ 3.9964 ×10^-4 Ｃ₁₁ -1.5243 ×10^-4 Ｃ₁₃ -2.1296 ×10^-4 Ｃ₁₅ -2.2807 ×10^-5 Ｃ₁₇ 1.5362 ×10^-5 Ｃ₁₉ 1.8463 ×10^-5 Ｃ₂₁ 2.4521 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.1016 ×10^-2 Ｃ₆ -1.1884 ×10^-2 Ｃ₈ -2.6635 ×10^-4 Ｃ₁₀ -2.1578 ×10^-4 Ｃ₁₁ -7.8498 ×10^-8 Ｃ₁₃ -3.2993 ×10^-5 Ｃ₁₅ -2.8409 ×10^-5 Ｃ₁₇ -6.7467 ×10^-7 Ｃ₁₉ 1.6667 ×10^-6 Ｃ₂₁ -1.4029 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -9.7445 ×10^-4 Ｃ₆ 6.4883 ×10^-3 Ｃ₈ -8.2684 ×10^-4 Ｃ₁₀ -1.9052 ×10^-3 Ｃ₁₁ 5.2231 ×10^-6 Ｃ₁₃ -1.2138 ×10^-4 Ｃ₁₅ -1.6368 ×10^-4 Ｃ₁₇ -2.0423 ×10^-6 Ｃ₁₉ -6.0248 ×10^-6 Ｃ₂₁ -7.3762 ×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.0672 ×10^-2 Ｃ₆ -7.5408 ×10^-3 Ｃ₈ -4.4037 ×10^-4 Ｃ₁₀ -6.2386 ×10^-3 Ｃ₁₁ 1.2740 ×10^-5 Ｃ₁₃ 1.1649 ×10^-4 Ｃ₁₅ -5.9805 ×10^-4 Ｃ₁₇ -1.7269 ×10^-6 Ｃ₁₉ 7.6241 ×10^-6 Ｃ₂₁ -2.2286 ×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.3652 ×10^-1 Ｃ₆ -3.1918 ×10^-1 Ｃ₈ 1.3945 ×10^-1 Ｃ₁₀ 7.4723 ×10^-2 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -6.00 Ｚ 3.00 α -13.13 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 8.00 α -20.61 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 18.16 Ｚ 8.10 α 14.85 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 20.00 Ｚ 4.80 α -24.09 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 17.00 Ｚ 11.70 α 12.36 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 14.83 Ｚ 2.90 α -11.34 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 6.34 Ｚ 9.50 α -17.75 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 5.22 Ｚ 10.00 α -42.33 β 0.00 γ 0.00 。

【０３２０】以上、本発明の映像表示装置を実施例に基
づいて説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定
されず数々の変形が可能である。

【０３２１】以上の本発明の映像表示装置は例えば次の
ように構成することができる： 〔１〕 映像を表示する映像表示素子と、前記映像表示
素子を発する光を走査する走査手段と、前記映像表示素
子によって形成され前記走査手段により走査された映像
を投影する投影光学系とからなる映像表示装置におい
て、前記投影光学系が、１より大きな屈折率の媒質で構
成されたプリズム部材を少なくとも１個有し、前記プリ
ズム部材は、光束をプリズム部材に入射させる透過面
と、光束をプリズム部材内で反射させる反射面、光束を
プリズムから射出する透過面の少なくとも３面を有して
おり、前記投影光学系が含む前記プリズム部材での反射
回数の合計が３回以上で、前記プリズム部材の反射面の
少なくとも１面が光学的パワーを有し、光軸に対して偏
心しており、逆光線追跡で、瞳と像面である映像表示素
子の間に前記投影光学系と前記走査手段が配置され、瞳
からの光線は少なくとも前記プリズム部材を経て前記走
査手段に至ることを特徴とする映像表示装置。

【０３２２】〔２〕 前記投影光学系が含む前記プリズ
ム部材での反射回数の合計が４回以上であることを特徴
とする上記１記載の映像表示装置。

【０３２３】〔３〕 前記投影光学系の反射面が光学的
パワーを有することを特徴とする上記１記載の映像表示
装置。

【０３２４】〔４〕 前記投影光学系が、反射面の少な
くとも１面と透過面の少なくとも１面が同一面にて形成
された透過と反射の兼用面を備えていることを特徴とす
る上記１記載の映像表示装置。

【０３２５】〔５〕 少なくとも１つのプリズム部材
が、瞳から前記映像表示素子に向かう逆光線追跡で、少
なくとも、前記プリズム部材へ入射する第１透過面、光
学的パワーを有し光軸に対して偏心した第１反射面、第
２反射面、前記プリズム部材から射出する第２透過面を
含み、少なくとも前記第１透過面と前記第２反射面が同
一の兼用面であることを特徴とする上記４記載の映像表
示装置。

【０３２６】〔６〕 逆光線追跡で、前記第２反射面に
おける反射が全反射であることを特徴とする上記５記載
の映像表示装置。

【０３２７】〔７〕 前記投影光学系が、瞳から前記映
像表示素子に向かう逆光線追跡で、少なくとも、前記プ
リズム部材へ入射する第１透過面、光学的パワーを有し
光軸に対して偏心した第１反射面、第２反射面、第３反
射面、前記プリズム部材から射出して走査手段に至る第
２透過面を含み、前記第１透過面と前記第２反射面が同
一の兼用面であり、前記第２反射面と前記第３反射面の
間に中間像を形成することを特徴とする上記１記載の映
像表示装置。

【０３２８】〔８〕 前記投影光学系が、瞳から前記映
像表示素子に向かう逆光線追跡で、前記走査手段で反射
した後、前記プリズム部材の前記第４反射面を経て前記
映像表示素子に結像することを特徴とする上記７記載の
映像表示装置。

【０３２９】

〔９〕 前記投影光学系が、瞳から前記映
像表示素子に向かう逆光線追跡で、前記走査手段で反射
した後、少なくとも、第３透過面、第４透過面を経て前
記映像表示素子に結像することを特徴とする上記７記載
の映像表示装置。

【０３３０】〔１０〕 前記投影光学系が、第１プリズ
ム部材と第２プリズム部材を含み、瞳から前記映像表示
素子に向かう逆光線追跡で、前記第１プリズム部材が、
前記第１プリズム部材へ入射する第１透過面、光学的パ
ワーを有し光軸に対して偏心した第１反射面、第２反射
面、前記第１プリズム部材からの射出面を含み、前記第
２プリズム部材が、前記第２プリズム部材への入射面、
第３反射面、前記第２プリズム部材から射出して前記走
査手段に至る第２透過面、を含み、前記第１透過面と前
記第２反射面が同一面であり、前記第２反射面と前記第
３反射面の間に中間像を形成することを特徴とする上記
７記載の映像表示装置。

【０３３１】〔１１〕 前記第２反射面での反射が全反
射であることを特徴とする上記７〜１０の何れか１項記
載の映像表示装置。

【０３３２】〔１２〕 前記投影光学系が、瞳から前記
映像表示素子に向かう逆光線追跡で、少なくとも、前記
プリズム部材へ入射する第１透過面、光学的パワーを有
し光軸に対して偏心した第１反射面、第２反射面、第３
反射面、第４反射面、前記プリズム部材から射出して前
記走査手段に至る第２透過面を含み、前記第１透過面と
前記第２反射面、前記第３反射面と前記第２透過面が同
一面であり、前記第２反射面と前記第４反射面の間に中
間像を形成することを特徴とする上記１記載の映像表示
装置。

【０３３３】〔１３〕 前記投影光学系が、瞳から前記
映像表示素子に向かう逆光線追跡で、前記走査手段で反
射した後、少なくとも前記プリズム部材へ入射する第３
透過面、第５反射面、前記プリズム部材を射出する第４
透過面を経て前記映像表示素子に結像し、前記第３反射
面と前記第２透過面と前記第３透過面が同一面であるこ
とを特徴とする上記１２記載の映像表示装置。

【０３３４】〔１４〕 前記投影光学系が、瞳から前記
映像表示素子に向かう逆光線追跡で、前記走査手段で反
射した後、少なくとも前記プリズム部材へ入射する第３
透過面、第５反射面、前記プリズム部材を射出する第４
透過面を経て前記映像表示素子に結像し、前記第３反射
面と前記第２透過面と前記第３透過面と前記第４透過面
が同一面であることを特徴とする上記１３記載の映像表
示装置。

【０３３５】〔１５〕 前記投影光学系が、第１プリズ
ム部材と第２プリズム部材を含み、瞳から前記映像表示
素子に向かう逆光線追跡で、前記第１プリズム部材が、
前記第１プリズム部材へ入射する第１透過面、光学的パ
ワーを有し光軸に対して偏心した第１反射面、第２反射
面、前記第１プリズム部材から射出する第２透過面を含
み、前記第２プリズム部材が、前記第２プリズム部材へ
入射する第３透過面、第３反射面、第４反射面、前記第
２プリズム部材から射出して前記走査手段に至る第４透
過面、前記走査手段から前記第２プリズム部材に入射す
る第５透過面、第５反射面、前記第２プリズム部材から
射出して前記映像表示素子に至る第６透過面を含むこと
を特徴とする上記１２記載の映像表示装置。

【０３３６】〔１６〕 前記投影光学系が、瞳から前記
映像表示素子に向かう逆光線追跡で、入射瞳と前記走査
手段が略共役な位置関係にあり、前記投影光学系内で一
度中間結像し、入射瞳から中間像までの光学系と、中間
像から前記走査手段までの光学系が中間像に対して対称
な構成となっていることを特徴とする上記１記載の映像
表示装置。

【０３３７】〔１７〕 前記投影光学系が、映像表示素
子光を集光光学系で略コリメートし、瞳と略共役な位置
の前記走査手段に導き、前記走査手段で走査した光をリ
レー光学系で中間像として結像し、中間像を接眼光学系
で瞳に導く構成で、逆光線追跡で、前記投影光学系が、
入射瞳と前記走査手段の間に少なくとも３面の光学的パ
ワーを持つ反射面を有し、逆光線追跡で、前記接眼光学
系が少なくとも２面の反射面を有し、前記リレー光学系
が少なくとも１面の反射面を有し、入射瞳からの光に対
する２回目の反射面と、前記走査手段の手前の最後の反
射面の間に中間像を形成することを特徴とする上記１、
７〜１６の何れか１項記載の映像表示装置。

【０３３８】〔１８〕 前記投影光学系が、逆光線追跡
で、瞳からの光を中間像として形成する前記接眼光学系
が少なくとも２面の反射面を有し、中間像からの光を前
記走査手段に導く前記リレー光学系が少なくとも２面の
反射面を有することを特徴とする上記１７記載の映像表
示装置。

【０３３９】〔１９〕 逆光線追跡で、入射瞳から前記
投影光学系に入射した光は、一度中間像として結像した
後に、入射瞳と略共役な位置の前記走査手段を経て前記
映像表示素子に結像し、前記走査手段の走査方向におけ
る入射瞳から前記投影光学系に入射する半画角θと、前
記走査手段の走査方向における映像表示に必要な前記走
査手段の片側振れ角φが次式を満たすことを特徴とする
上記１、７〜１６の何れか１項記載の映像表示装置。

【０３４０】 ０．１≦φ／θ≦１．８ ・・・（１） 〔２０〕 次式を満たすことを特徴とする上記１９記載
の映像表示装置。

【０３４１】 ０．２５≦φ／θ≦１．７ ・・・（１−１） 〔２１〕 逆光線追跡において、入射瞳から入射した光
線が中間像を形成する際に、入射瞳から中間像に入射す
る主光線が収束状態であることを特徴とする上記１、７
〜１６の何れか１項記載の映像表示装置。

【０３４２】〔２２〕 前記投影光学系が、前記プリズ
ム部材を１個含むことを特徴とする上記１記載の映像表
示装置。

【０３４３】〔２３〕 前記投影光学系が、前記プリズ
ム部材を少なくとも２個含み、 １≧ｙ' ／ｙ＞０．７ ・・・（２） を満たすことを特徴とする上記１、１０、１５、１６の
何れか１項記載の映像表示装置。ここで、ｙは光学系に
おける中間像高、ｙ' は２つのプリズム部材が対向する
面における最軸外光束の主光線高である。

【０３４４】〔２４〕 前記投影光学系が、前記プリズ
ム部材を２個含み、逆光線追跡で、瞳から第１プリズム
部材と第２プリズム部材を経て前記映像表示素子に至る
とき、前記第２プリズム部材内に中間像を形成している
ことを特徴とする上記２３記載の映像表示装置。

【０３４５】〔２５〕 前記プリズム部材の屈折率が１
より大きな媒質のｄ線（５８７．５６ｎｍ）での屈折率
をＮd とするとき、 ２．０＞Ｎd ＞１．４ ・・・（３） ことを特徴とする上記１、７〜１６の何れか１項記載の
映像表示装置。

【０３４６】〔２６〕 前記プリズム部材が、光学プラ
スチックであることを特徴とする上記２５記載の映像表
示装置。

【０３４７】〔２７〕 逆光線追跡における前記第１透
過面が、第１反射面に対して凸面を向けていることを特
徴とする上記５、７〜１６の何れか１項記載の映像表示
装置。

【０３４８】〔２８〕 逆光線追跡における前記第１反
射面が、正のパワーを有するように前記第１透過面側に
凹面を向けた形状に構成されていることを特徴とする上
記５、７〜１６の何れか１項記載の映像表示装置。

【０３４９】〔２９〕 逆光線追跡で、軸上主光線の前
記第１透過面への入射角θ1 が、 ２０＞θ1 ＞−３０ 〔°〕 ・・・（４） を満たすことを特徴とする上記５、７〜１６の何れか１
項記載の映像表示装置。ただし、入射角θ1 は法線に対
して反時計回りが正とする。

【０３５０】〔３０〕 逆光線追跡で、軸上主光線の前
記第１反射面への入射角θ2 が、 ４０＞θ2 ＞５ 〔°〕 ・・・（５） を満たすことを特徴とする上記５、７〜１６の何れか１
項記載の映像表示装置。ただし、入射角θ1 は法線に対
して反時計回りが正とする。

【０３５１】〔３１〕 前記第１透過面と前記第２反射
面との兼用面が、光学的パワーを与えかつ偏心収差を補
正する非回転対称な面形状に形成されていることを特徴
とする上記５、７〜１６の何れか１項記載の映像表示装
置。

【０３５２】〔３２〕 前記第１反射面が、光学的パワ
ーを与えかつ偏心収差を補正する非回転対称な面形状に
形成されていることを特徴とする上記５、７〜１６の何
れか１項記載の映像表示装置。

【０３５３】〔３３〕 逆光線追跡において、前記走査
手段の直前の反射面が、光学的パワーを与えかつ偏心収
差を補正する非回転対称な面形状に形成されていること
を特徴とする上記５、７〜１６の何れか１項記載の映像
表示装置。

【０３５４】〔３４〕 逆光線追跡において、前記走査
手段の直後の反射面が、光学的パワーを与えかつ偏心収
差を補正する非回転対称な面形状に形成されていること
を特徴とする上記５、７〜１６の何れか１項記載の映像
表示装置。

【０３５５】〔３５〕 前記回転非対称な面形状が、対
称面を１面のみ有する自由曲面形状にて構成されている
ことを特徴とする上記３１〜３４の何れか１項記載の映
像表示装置。

【０３５６】〔３６〕 前記投影光学系が回折作用を持
つ面を備えていることを特徴とする上記１、７〜１６の
何れか１項記載の映像表示装置。

【０３５７】〔３７〕 前記投影光学系の透過面の表面
が透過型のＤＯＥを兼ねるか、あるいは、前記投影光学
系の反射面の表面が反射型のＤＯＥを兼ねるか、あるい
は、前記走査手段のミラー反射面が反射型のＤＯＥを兼
ねるというように前記投影光学系あるいは前記走査手段
の表面がＤＯＥを兼ねることを特徴とする上記３６記載
の映像表示装置。

【０３５８】〔３８〕 前記プリズム部材と前記走査手
段の間にＤＯＥ作用を持つ面を追加して、色収差の制御
をすることを特徴とする上記３６記載の映像表示装置。

【０３５９】〔３９〕 前記プリズム部材と前記走査手
段の間に配置した透過型ＤＯＥにより、前記プリズム部
材射出後に走査手段に入射する光路と、前記走査手段射
出後に前記プリズム部材に入射する光路の両方の光路で
回折作用を受けることを特徴とする上記３８記載の映像
表示装置。

【０３６０】〔４０〕 前記ＤＯＥがスキャナと一体に
保持されていることを特徴とする上記３８記載の映像表
示装置。

【０３６１】〔４１〕 前記走査手段と前記投影光学系
により形成される像の歪みを打ち消すような映像を前記
映像表示素子に表示することを特徴とする上記１、７〜
１６の何れか１項記載の映像表示装置。

【０３６２】〔４２〕 前記電気的像歪み補正が、等速
走査性の補正であることを特徴とする上記４１記載の映
像表示装置。

【０３６３】〔４３〕 前記走査手段が２次元走査をす
ることを特徴とする上記１、７〜１６の何れか１項記載
の映像表示装置。

【０３６４】〔４４〕 前記走査手段の法線に対する軸
上主光線の入射角θｓが次式を満足することを特徴とす
る上記１、７〜１６の何れか１項記載の映像表示装置。

【０３６５】 ｜θｓ｜≦６０° ・・・（６） 〔４５〕 前記走査手段に対する軸上主光線の入射角が
次式を満足することを特徴とする上記４４記載の映像表
示装置。

【０３６６】 １０°≦｜θｓ｜≦４５° ・・・（６−１） 〔４６〕 往復走査をすることを特徴とする上記１、７
〜１６の何れか１項記載の映像表示装置。

【０３６７】〔４７〕 前記走査手段は走査方向に正弦
波状に振動する走査手段であることを特徴とする上記
１、７〜１６の何れか１項記載の映像表示装置。

【０３６８】〔４８〕 正弦波状に振動する前記走査手
段の振幅の９５％以下を映像表示に利用することを特徴
とする上記４７記載の映像表示装置。

【０３６９】〔４９〕 正弦波状に振動する前記走査手
段の振幅の９０％以下を映像表示に利用することを特徴
とする上記４８記載の映像表示装置。

【０３７０】〔５０〕 主走査方向の走査を繰り返し２
次元像を形成するとき、主走査方向は正弦波状に振動す
る走査ミラーで、副走査方向は振れ角がリニアに変化す
る走査ミラーであることを特徴とする上記１、７〜１６
の何れか１項記載の映像表示装置。

【０３７１】〔５１〕 主走査方向も副走査方向も正弦
波状に振動するミラーであることを特徴とする上記１、
７〜１６の何れか１項記載の映像表示装置。

【０３７２】〔５２〕 前記走査手段がフォトリソグラ
フィーの工程を利用して製作したマイクロマシンミラー
であることを特徴とする上記１、７〜１６の何れか１項
記載の映像表示装置。

【０３７３】〔５３〕 逆光線追跡で、前記走査手段か
ら前記映像表示素子に至る光学系が、少なくとも２面の
光学作用を有する面で構成され、この光学系を走査手段
側と映像表示素子側に２分割する場合、走査手段側でプ
ラスの球面収差を発生させ、映像表示素子側でマイナス
の球面収差を発生させるようになっていることを特徴と
する上記１、７〜１６の何れか１項記載の映像表示装
置。

【０３７４】〔５４〕 走査方向の面内（２次元走査の
場合は、主走査方向と副走査方向のそれぞれの面内）
で、 ３×Ｇ＞ｆ・tan ２φ／ｄ＞Ｇ／２ ・・・（７） を満足することを特徴とする上記１、７〜１６の何れか
１項記載の映像表示装置。ここで、 Ｇ：走査方向画素数 ｆ：映像表示素子から走査手段に至る集光光学系の走査
方向面内での焦点距離 φ：映像表示に利用する走査手段の走査方向の片側振れ
角（±φの走査手段振れ角を映像表示に利用する） ｄ：走査方向の映像表示素子の大きさの半分 ただし、逆光線追跡において次式で定義されるｆを走査
手段から映像表示素子に至る集光光学系の焦点距離とす
る。

【０３７５】ｆ＝Ｙ／β tan２φ ここで、Ｙは走査方向における中間像の大きさの半分、
βは走査方向における映像表示素子から中間像に至る光
学系の倍率である。

【０３７６】〔５５〕 前記映像表示素子に表示された
映像を虚像として形成し観察者眼球に導く上記１〜５４
の何れか１項記載の映像表示装置と、この映像表示装置
を観察者顔面前方に保持する支持部とを備えて構成され
たことを特徴とする頭部装着式映像表示装置。

【０３７７】〔５６〕 前記映像表示装置を観察者の左
右の眼に対応してそれぞれ１つずつ配置していることを
特徴とする上記５５記載の頭部装着式映像表示装置。

【０３７８】〔５７〕 前記映像表示素子に表示された
映像を実像として表示する上記１〜５４の何れか１項記
載の映像表示装置を備えて構成されたことを特徴とする
プロジェクタ、レーザビームプリンタあるいはバーコー
ドリーダ。

【０３７９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の映像表示装置によると、反射作用を主体としたプリズ
ム部材を用いて走査型映像表示装置の光学系を構成する
ことにより、部品点数の削減と小型化を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく映像表示装置の光学系の構成を
模式的に示す図である。

【図２】走査手段をミラーで構成する場合の図１と同様
な図である。

【図３】逆光線追跡で中間像に入射する主光線を収束状
態にする場合の図１と同様な図である。

【図４】映像表示素子の可能な１つの配置を示す図であ
る。

【図５】映像表示素子の可能な別のの配置を示す図であ
る。

【図６】映像表示素子の可能な別のの配置を示す図であ
る。

【図７】直線走査性と等速走査性の両方の電気的像歪み
補正を説明するための図である。

【図８】等速走査性の電気的像歪み補正を説明するため
の図である。

【図９】１次元スキャナを２個使用する場合の図１と同
様な図である。

【図１０】１次元ｆアークサインレンズのディストーシ
ョンを示す図である。

【図１１】スキャンミラーの振幅を制限して映像表示す
る場合を説明するための図である。

【図１２】正弦波の振幅の制限とミラー傾角の線形性の
関係を示す図である。

【図１３】１次元ｆθレンズのディストーションを示す
図である。

【図１４】映像表示素子の配光特性による映像表示装置
の光学系の不具合を説明するための図である。

【図１５】スキャナから映像表示素子に至る光学系の配
置によって映像表示素子の配光特性を補正できることを
説明するための図である。

【図１６】適切な画素間隔に関する説明図である。

【図１７】映像表示素子に表示する映像信号を示す図で
ある。

【図１８】不適切な画素間隔による１つの不具合を説明
するための図である。

【図１９】不適切な画素間隔による別の不具合を説明す
るための図である。

【図２０】本発明の実施例１の光学系の光路図である。

【図２１】実施例１の変形の光学系の光路図である。

【図２２】本発明の実施例２の光学系の光路図である。

【図２３】本発明の実施例３の光学系の光路図である。

【図２４】本発明の実施例４の光学系の光路図である。

【図２５】本発明の実施例５の光学系の光路図である。

【図２６】本発明の実施例５−１の光学系の光路図であ
る。

【図２７】本発明の実施例６の光学系の光路図である。

【図２８】本発明の実施例７の光学系の光路図である。

【図２９】本発明の実施例８の光学系の光路図である。

【図３０】本発明の実施例９の光学系の光路図である。

【図３１】本発明の実施例１０の光学系の光路図であ
る。

【図３２】本発明の実施例１１の光学系の光路図であ
る。

【図３３】従来の走査型ＨＭＤの構成を示す図である。

【図３４】従来の別の走査型ＨＭＤの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…瞳 ２…接眼光学系（接眼レンズ） ３…リレー光学系（リレーレンズ） ４…走査手段 ４’、４”…１次元スキャンミラー（１次元走査手段） ５…集光光学系（集光レンズ） ６…映像表示素子 ７…中間像 ８…ダイクロイックミラー ９…２つの走査手段と共役にする光学系 １０…虚像 １１…映像表示素子の像 ２１…射出瞳（逆光線追跡の入射瞳） ２２…軸上主光線（観察者視軸） ２３…キャンミラー ２４…映像表示素子 ２５…シースループリズム ３０…偏心プリズム ３０₁ …第１プリズム ３０₂ …第２プリズム ３１…第１面 ３２…第２面 ３３…第３面 ３４…第４面 ３５…第５面 ３６…第３透過面 ３７…第４透過面 ３８…第５面 ３９…第６面 ４０…第４面 ４１…第５面 ４２…第４透過面 ４３…回折面 ４４…ＤＯＥ ４５…回折面 ４６…第３面 ４７…第１面 ４８…第２面 ４９…第３面 ５０…第４面 ５１…第５面 Ｌ１…映像表示素子側光学系 Ｌ２…スキャナ側光学系

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像を表示する映像表示素子と、前記映
   像表示素子を発する光を走査する走査手段と、前記映像
   表示素子によって形成され前記走査手段により走査され
   た映像を投影する投影光学系とからなる映像表示装置に
   おいて、 前記投影光学系が、１より大きな屈折率の媒質で構成さ
   れたプリズム部材を少なくとも１個有し、 前記プリズム部材は、光束をプリズム部材に入射させる
   透過面と、光束をプリズム部材内で反射させる反射面、
   光束をプリズムから射出する透過面の少なくとも３面を
   有しており、前記投影光学系が含む前記プリズム部材で
   の反射回数の合計が３回以上で、前記プリズム部材の反
   射面の少なくとも１面が光学的パワーを有し、光軸に対
   して偏心しており、 逆光線追跡で、瞳と像面である映像表示素子の間に前記
   投影光学系と前記走査手段が配置され、瞳からの光線は
   少なくとも前記プリズム部材を経て前記走査手段に至る
   ことを特徴とする映像表示装置。
2. 【請求項２】 前記投影光学系が、反射面の少なくとも
   １面と透過面の少なくとも１面が同一面にて形成された
   透過と反射の兼用面を備えていることを特徴とする請求
   項１記載の映像表示装置。
3. 【請求項３】 前記投影光学系が、瞳から前記映像表示
   素子に向かう逆光線追跡で、少なくとも、前記プリズム
   部材へ入射する第１透過面、光学的パワーを有し光軸に
   対して偏心した第１反射面、第２反射面、第３反射面、
   第４反射面、前記プリズム部材から射出して前記走査手
   段に至る第２透過面を含み、前記第１透過面と前記第２
   反射面、前記第３反射面と前記第２透過面が同一面であ
   り、前記第２反射面と前記第４反射面の間に中間像を形
   成することを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。