JP2001188195A - 映像表示装置 - Google Patents

映像表示装置

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JP2001188195A
JP2001188195A JP2000337822A JP2000337822A JP2001188195A JP 2001188195 A JP2001188195 A JP 2001188195A JP 2000337822 A JP2000337822 A JP 2000337822A JP 2000337822 A JP2000337822 A JP 2000337822A JP 2001188195 A JP2001188195 A JP 2001188195A
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Masato Yasugaki
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型・軽量で、視度調節が容易で、かつ、眼
鏡を掛けたままで使用可能な頭部もしくは顔面に装着で
きる映像表示装置。 【構成】 映像を表示する映像表示素子1と、映像表示
素子1により形成された映像光束を観察者の眼球5に導
くために映像表示素子1の光軸及び観察者の視軸の交点
に傾斜配置されたハーフミラー2と、正のパワーを有し
ハーフミラー2を介して映像表示素子1と対向配置され
た拡大反射鏡3とを備えてなる映像表示装置において、
ハーフミラー2の法線と映像表示素子1の光軸とのなす
角θがπ/4より小さく設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像表示装置に関し、
特に、使用者の頭部若しくは顔面に保持して眼球に映像
を投影する小型の頭部又は顔面装着式の映像表示装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、バーチャルリアリティー用、ある
いは、個人的に大画面の映像を楽しむことを目的とし
て、ヘルメット型、ゴーグル型の頭部又は顔面に保持す
る映像表示装置が開発されている。
【0003】例えば、特開平3−191389号におい
ては、図9(a)に示すように、映像を表示する映像表
示素子である液晶表示素子(LCD)1と、LCD1に
より形成された映像光束を観察者の眼球5に導くため
に、LCD1の光軸及び観察者の視軸の交点に傾斜配置
されたハーフミラー2と、正のパワーを有しハーフミラ
ー2を介してLCD1と対向配置された拡大反射鏡3と
を備えてなり、良好な結像性能を保ったまま光学系を小
型化する方法が開示されている。また、米国特許第4,
269,476号では、図9(b)に示したように、上
記のハーフミラー2の代わりにプリズムビームスプリッ
ター4を使用している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような光学系にお
いて、観察映像の画角を広くしようとすると、 a)投影光学系が大きくなる。 b)投影光学系とLCDの距離が短くなる。 c)投影光学系と眼球の距離が短くなる。 等の傾向がある。
【0005】この場合、以下のような問題が発生する。 投影光学系が大きくなると、頭部もしくは顔面に映像
表示装置を装着した場合に、使用者にかかる負担が大き
くなる。 LCDを光軸方向に移動させることによって、観察映
像の視度を調整することができるが、投影光学系とLC
Dの距離が短くなると、LCDを拡大反射鏡へ近付ける
方向へ移動させた場合に、ハーフミラーもしくはプリズ
ムビームスプリッターとLCDが干渉するため、視度調
整範囲が狭くなる。 投影光学系と眼球との距離(作動距離:WD)が短く
なると、眼鏡を掛けた状態で観察することができず、使
用者が代わるたびに、視度を大幅に調整する必要があ
る。また、WDが短いと、投影光学系及びLCDと顔面
の干渉が起こる。
【0006】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、小型・軽量で、
視度調節が容易で、かつ、眼鏡を掛けたままで使用可能
な頭部もしくは顔面に装着できる映像表示装置を提供す
ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の映像表示装置は、映像を表示する映像表示素子と、
前記映像表示素子により形成された映像光束を観察者の
眼球に導くための観察光学系とを有する映像表示装置に
おいて、前記観察光学系が、少なくとも、前記映像光束
に正のパワーを与える凹形状の反射曲面と、前記映像光
束を透過させる透過面作用と反射させる反射面作用との
両方を併せ持った透過反射作用面とを有し、前記凹形状
の反射曲面は、前記映像光束の光軸に対して偏心して配
置され、前記凹形状の反射曲面と前記透過反射作用面と
は、前記凹形状の反射曲面が前記透過反射面側に凹面を
向け、かつ、前記凹形状の反射曲面と前記透過反射作用
との間の光路が折り返されて往復の光路を形成するよう
に構成され、前記映像表示素子から射出した前記光軸の
延長線と、前記光軸の延長線が前記透過反射作用面と接
した点での前記透過反射作用面の法線とのなす角がπ/
4より小さいことを特徴とするものである。
【0008】この場合、その観察光学系は、少なくとも
凹形状の反射曲面と透過反射作用面との間がプリズム媒
質によって充填されたプリズム部材を有して構成されて
いることが望ましい。
【0009】そして、観察光学系の有するプリズム部材
は、映像表示素子から射出された映像光束が凹形状の反
射曲面に至るまでの光路中に、記映像光束がプリズム部
材に入射するための入射面を配置して構成されているこ
とが望ましい。
【0010】また、観察光学系は、少なくともプリズム
部材を有し、その観察光学系の有するプリズム部材は、
映像表示素子から射出された映像光束が凹形状の反射曲
面に至るまでの光路中に、映像光束がプリズム部材に入
射するための入射面を配置して構成され、プリズム部材
の有する入射面は、その面形状が光束にパワーを与える
非球面形状にて構成されていることが望ましい。
【0011】また、映像表示素子は、映像光束を射出す
る面を観察者眼球側に向けて配置することが望ましい。
【0012】また、映像表示素子から射出した光軸の延
長線と、光軸の延長線が透過反射作用面と接した点での
透過反射作用面の法線とのなす角θが、上下方向の画角
を2φ、プリズム部材の媒質の屈折率をnとした場合
に、 π/4−φ’/2≦θ<π/4 ・・・(4) ただし、 φ’=sin-1(sinφ/n) ・・・(5) を満足することが望ましい。
【0013】
【作用】本発明においては、映像表示素子から射出した
光軸の延長線と、光軸の延長線が透過反射作用面と接し
た点での透過反射作用面の法線とのなす角がπ/4より
小さく設定されているので、透過反射作用面の面積を小
さくでき、また、投影光学系と映像表示素子との間の距
離が短くなり、視度調整範囲が大きくなり、さらに、投
影光学系と眼球の距離(作動距離)が短くなり、眼鏡を
掛けた状態で観察することができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の映像表示装置の原理と実施例
について、図面を参照にして説明する。
【0015】図1は本発明による映像表示装置の基本形
態を示す図であり、映像を表示するLCD1と、LCD
1により形成された映像光束を観察者の眼球5に導くた
めに、LCD1の光軸及び観察者の視軸の交点に傾斜配
置されたハーフミラー2と、正のパワーを有しハーフミ
ラー2を介してLCD1と対向配置された拡大反射鏡3
とを備えてなり、ハーフミラー2の法線とLCD1の光
軸とのなす角θがπ/4より小さいようにハーフミラー
2が配置されているものである。
【0016】図2に本発明の基本となる光学系の展開図
を示す。LCDaに表示される映像が正のパワーを持つ
光学要素bによってアイポイントdに位置する眼球へ拡
大投影される。光学要素bとアイポイントdの間にハー
フミラーcが配置されている。
【0017】LCDaの表示映像寸法と観察映像の画角
から光学要素bの焦点距離fが決定される。
【0018】屈折力を持つ要素bが1枚の凹面鏡である
場合、LCDaと凹面鏡bの距離l 1 及び凹面鏡bとア
イポイントdの距離l2 は一義的に決まる。光学系の配
置の上で自由度を持つのは、凹面鏡bとハーフミラーc
の距離l21及びLCDaの光軸とハーフミラーcの法線
のなす角である。本発明においては、ハーフミラーcの
角度を最適化することで前記した〜の問題点の改善
が可能となる。以下、図3〜図5を参照にして、投影光
学系の大きさ、投影光学系とLCDの距離、投影光学系
と眼球の距離の点からこれらを説明する。
【0019】まず、投影光学系の大きさについて説明す
る。図3に凹面鏡bで反射された光束に対して配置され
るハーフミラーcを示す。ハーフミラーcの面積につい
ては、ハーフミラーcの面積を小さく抑えることは、投
影光学系全体の小型化、軽量化につながる。ハーフミラ
ーcの大きさは、最低限凹面鏡bで反射された光束のハ
ーフミラーcが配置される平面による断面より大きくな
くてはならない。つまり、ハーフミラーcの法線とLC
Daの光軸とのなす角θが小さい程、ハーフミラーcの
大きさは小さくなる。
【0020】ハーフミラーcをプリズムビームスプリッ
ターで構成する場合のプリズムの大きさについては、ハ
ーフミラーcのLCDaに近い側の端面uからLCDa
の光軸へ下ろした垂線とLCDaの光軸との交点をvと
すると、ハーフミラーcの法線とLCDaの光軸とのな
す角θが小さい程、ハーフミラーcの傾斜が弱くなり、
凹面鏡bとv点の距離が短くなる。このことは、特に、
ハーフミラーcをプリズムビームスプリッターで構成し
た場合に、効果が大きく、凹面鏡bとv点の距離が短い
程、プリズムの体積が小さくなる。
【0021】次に、投影光学系とLCDの距離について
説明する。ハーフミラーcのLCDaに近い側の端面u
からLCDaの光軸へ下ろした垂線とLCDaの光軸と
の交点をvとすると、ハーフミラーcの法線とLCDa
の光軸とのなす角θが小さい程、凹面鏡bとv点の距離
が短くなるため、LCDaとプリズムの距離を長くと
れ、LCDaの移動により視度を調整する場合に、視度
調整範囲が大きくなる。
【0022】次に、投影光学系と眼球の距離について説
明する。図4にLCDの光軸xと眼球中心を含む平面で
の光学系の断面図を示す。LCDの光軸xと凹面鏡bが
交わる点をe、凹面鏡bとハーフミラーcの交わる曲線
が光束を蹴らないようにハーフミラーcを配置した場合
の、LCDaの光軸xとハーフミラーcの法線を含む平
面上でのハーフミラーcと凹面鏡bの交点をp、LCD
の光軸xとハーフミラーcの交点をf、LCDの光軸x
とハーフミラーcの法線のなす角をθ、凹面鏡b上でL
CDの光軸xに対して点pと対称な点をq、凹面鏡bか
らの光線がハーフミラーcで反射されて形成される光軸
(視軸)と、この光軸上へ点qから降ろした垂線との交
点をsとする。 WDは、凹面鏡bとハーフミラーcの
距離をef、ハーフミラーcと点sの距離をfsとした
とき、 WD=l2 −(ef+fs) ・・・(1) であることから、(ef+fs)を最小にしたときに、
WDは最大となる。
【0023】凹面鏡bとハーフミラーcの交点pを固定
したときに、(ef+fs)は角度θのみの関数とな
り、これを、 g(θ)=ef+fs ・・・(2) とする。
【0024】点p〜q間の距離を2k、LCDの光軸x
に点p及び点qから降ろした垂線との交点をe’とす
る。
【0025】点e〜e’の距離は、凹面鏡bの曲率と点
pの位置を固定した場合、定数となり、これをtとする
と、 g(θ)=k(tanθ+1/sin2θ+ tanθcos2θ−cos2θ/tan 2θ) +t ・・・(3) となる。
【0026】図5に上記g(θ)とθの関係を表すグラ
フを示す。g(θ)はθ=π/4(45°)で最大値を
とり、θ<π/4で単調増加、θ>π/4で単調減少と
なる。ただし、θ>π/4の場合には、LCDaが顔面
に接近する方向で、あり望ましくない。
【0027】このことから、LCDの光軸xとハーフミ
ラーcの法線のなす角θを小さくすることで、WDを大
きくすることが可能である。
【0028】以上のことから、ハーフミラーcの角度を
π/4より小さくする程、投影光学系の大きさを小さ
く、かつ、眼球と投影光学系の距離WD及びLCDと投
影光学系の距離を長く保つことができる。
【0029】ただし、LCDaの光軸に対してハーフミ
ラーcの法線のなす角度をπ/4より小さくして行く
と、LCDaを射出し、凹面鏡bとハーフミラーcで反
射した光線の中、眼球へ最も下側から入射する光線が、
LCDの光軸xと直交するようになり、さらに、LCD
の光軸xに対してハーフミラーcの法線のなす角度を小
さくすると、ハーフミラーcと凹面鏡bの交わる部分の
LCDの光軸xに対して反対側の凹面鏡bの縁が、ハー
フミラーcで反射されて眼球へと入射する光線を蹴るこ
とになる。
【0030】具体的には、上下方向の画角を2φ、ハー
フミラーcをプリズムで構成した場合のプリズム媒質の
屈折率をnとすると、LCDの光軸xとハーフミラーc
の法線とのなす角θは、 π/4−φ’/2≦θ<π/4 ・・・(4) と設定することが望ましい。ただし、 φ’=sin-1(sinφ/n) ・・・(5) である。
【0031】プリズムの媒質を空気にした場合(ハーフ
ミラーにした場合)に、(4)式は、 π/4−φ/2≦θ<π/4 ・・・(6) となる。
【0032】上記(4)式又は(6)式において、θの
値が左辺に近付く程、上記の効果が大きい。
【0033】眼球とハーフミラーcの間に、光学系を小
型化するための正のパワーを持つ面を挿入した場合に
は、上記(4)及び(6)式の左辺より少し大きい値に
最適値が存在する。
【0034】次に、本発明の映像表示装置の実施例につ
いて、従来例と比較しながら説明する。
【0035】図6(a)に本発明の第1実施例の光学系
の断面図を、同図(b)にそれに対応する第1従来例の
光学系の断面図を示す。図中、Eは観察者の瞳孔位置、
1はLCD、2はハーフミラー、3は凹面鏡を示し、L
CD1の光軸とハーフミラー2の法線のなす角度は、第
1実施例の場合は38.5度、第1従来例の場合は45
度である。これらの数値データは後記するが、画角は何
れも35×26度、LCDサイズは何れも26.0×1
9.1mmと等しく、LCD1から凹面鏡3、凹面鏡3
から瞳孔位置Eへの距離は等しい。
【0036】本実施例では、LCD1の光軸とハーフミ
ラー2の法線のなす角度を38.5度としたことで、光
学系の端面から眼球までの距離を、従来例の16.5m
mから17.5mmへ、ハーフミラー2端面からLCD
1までの距離を、従来例の14mmから19mmへと延
ばすことができる。また、ハーフミラー2の面積を従来
例より7.5%減少させることができる。
【0037】図7(a)に本発明の第2実施例の光学系
の断面図を、同図(b)にそれに対応する第2従来例の
光学系の断面図を示す。図中、Eは観察者の瞳孔位置、
1はLCD、4はプリズムビームスプリッター、2はプ
リズムビームスプリッター4のハーフミラー面、3は凹
面鏡、6はプリズムビームスプリッター4のLCD1に
面する面、7はプリズムビームスプリッター4の眼球に
面する面を示し、LCD1の光軸とハーフミラー面2の
法線のなす角度は、第2実施例の場合は40.5度、第
2従来例の場合は45度である。これらの数値データは
後記するが、画角は何れも37×27.6度、LCDサ
イズは何れも26.0×19.1mmと等しい。
【0038】本実施例では、ハーフミラーをプリズムビ
ームスプリッターとすることにより、光束の広がりを抑
えることができ、画角を広くすることができる。本実施
例においては、LCD1の光軸とハーフミラー面2の法
線のなす角度を40.5度としたことで、プリズム端面
7から眼球までの距離を、従来例の19.0mmから1
9.2mmへ、プリズム端面6からLCD1までの距離
を、従来例の22.5mmから24.9mmへと延ばす
ことができる。また、プリズムの体積を従来例より12
%減少させることができる。
【0039】図8(a)に本発明の第3実施例の光学系
の断面図を、同図(b)にそれに対応する第3従来例の
光学系の断面図を示す。図中、Eは観察者の瞳孔位置、
1はLCD、4はプリズムビームスプリッター、2はプ
リズムビームスプリッター4のハーフミラー面、3は凹
面鏡、6はプリズムビームスプリッター4のLCD1に
面する面、7はプリズムビームスプリッター4の眼球に
面する面、8は凹レンズ、9は凸レンズを示し、LCD
1の光軸とハーフミラー面2の法線のなす角度は、第3
実施例の場合は41度、第2従来例の場合は45度であ
る。これらの数値データは後記するが、画角は何れも4
4×33.2度、LCDサイズは何れも26.0×1
9.1mmと等しい。
【0040】この実施例は、第2実施例のプリズムの眼
球側の面7に凸のパワーを持たせてプリズム内の光束の
広がりを抑えることにより更に広角化している。従来例
においては、LCD1からプリズムまでの距離が短く、
LCD1の移動による視度調整において、視度を負の方
向に補正(像位置を近方へ移動)する場合に、調整範囲
が狭い。本実施例においては、LCD1の光軸とハーフ
ミラー面2の法線のなす角度を41度としたことで、プ
リズム端面6の面頂からLCD1までの距離を、従来例
の5.55mmから7.00mmへと延ばすことができ
る。これにより、視度補正を従来例より−側に1.3/
m拡張することができる。また、プリズム端面7から眼
球までの距離を、従来例の19.3mmから20.0m
mへと延ばすことができる。また、プリズムの体積を従
来例より10%減少させることができる。
【0041】以下、上記各実施例及び従来例の逆追跡の
数値データを示すが、これらのデータは全て、瞳孔Eか
ら映像表示素子1に至る逆追跡の順で示してあり、全て
の実施例において、r0 は瞳孔Eを、d0 は作動距離
(WD)を、r1 、r2 …は各レンズ面又は反射面の曲
率半径を、d1 、d2 …は各面間の間隔を、nd1、nd2
…は各硝材のd線の屈折率、νd1、νd2…は各硝材のア
ッベ数を表し、r20は映像表示素子1を表す。また、非
球面形状は、 z=ch2 /{1+〔1−c2 (K+1)h21/2 } +Ah4 +Bh6 +Ch8 +Dh10 ・・・(7) で表される。ただし、z :光軸でレンズに接する接平
面からのずれ(サグ値) c :近軸曲率 h :光軸からの距離 K :円錐定数 A :4次非球面係数 B :6次非球面係数 C :8次非球面係数 D :10次非球面係数 である。
【0042】 第1実施例 r0 = ∞ (E) d0 = 35.300000 r1 = ∞ (2) d1 = -14.172190 (θ=38.500000°) r2 = 85.48059 (3) d2 = 43.835912 r20= ∞ (1) 第1従来例 r0 = ∞ (E) d0 = 32.000000 r1 = ∞ (2) d1 = -17.472190 (θ=45.000000°) r2 = 85.48059 (3) d2 = 43.835912 r20= ∞ (1) 。
【0043】 第2実施例 r0 = ∞ (E) d0 = 19.200000 r1 = ∞ (7) d1 = 16.200000 nd1 =1.516330νd1 =64.1 r2 = ∞ (2) d2 = -13.339170 nd2 =1.516330νd2 =64.1 (θ=40.500000°) r3 = 123.40676 (3) d3 = 24.500000 nd3 =1.516330νd3 =64.1 r4 = ∞ (6) d4 = 24.846988 r20= ∞ (1) 第2従来例 r0 = ∞ (E) d0 = 19.000000 r1 = ∞ (7) d1 = 14.500000 nd1 =1.516330νd1 =64.1 r2 = ∞ (2) d2 = -15.339170 nd2 =1.516330νd2 =64.1 (θ=45.000000°) r3 = 123.40638 (3) d3 = 28.000000 nd3 =1.516330νd3 =64.1 r4 = ∞ (6) d4 = 22.542094 r20= ∞ (1) 。
【0044】 第3実施例 r0 = ∞ (E) d0 = 20.000000 r1 = 79.40268 (7) d1 = 17.000000 nd1 =1.516330νd1 =64.1 r2 = ∞ (2) d2 = -15.000000 nd2 =1.516330νd2 =64.1 (θ=41.000000°) r3 = 55.04852 d2 = -0.500000 r4 = 140.20084 (8) d2 = -1.500000 nd3 =1.805177νd3 =25.4 r5 = 9305.57882 (9) d2 = -2.600000 nd4 =1.516330νd4 =64.1 r6 = 144.37844 (3) d3 = 2.600000 nd5 =1.516330νd5 =64.1 r7 = 9305.57882 d2 = 1.500000 nd6 =1.805177νd6 =25.4 r8 = 140.20084 d2 = 0.500000 r8 = 55.04852 d3 = 26.000000 nd7 =1.516330νd7 =64.1 r10= ∞ (6) d4 = 7.000000 (非球面) r20= ∞ (1) 非球面係数 第10面 k = -1.000000 A = 0.187498×10-4 B =C =D =0 第3従来例 r0 = ∞ (E) d0 = 19.340000 r1 = 91.35114 (7) d1 = 16.000000 nd1 =1.516330νd1 =64.1 r2 = ∞ (2) d2 = -17.000000 nd2 =1.516330νd2 =64.1 (θ=45.000000°) r3 = 50.81031 d2 = -0.500000 r4 = 140.90134 (8) d2 = -1.500000 nd3 =1.805177νd3 =25.4 r5 = 9305.57882 (9) d2 = -2.600000 nd4 =1.516330νd4 =64.1 r6 = 151.92998 (3) d3 = 2.600000 nd5 =1.516330νd5 =64.1 r7 = 9305.57882 d2 = 1.500000 nd6 =1.805177νd6 =25.4 r8 = 140.90134 d2 = 0.500000 r8 = 50.81031 d3 = 29.000000 nd7 =1.516330νd7 =64.1 r10= ∞ (6) d4 = 5.550034 (非球面) r20= ∞ (1) 非球面係数 第10面 k = -1.000000 A = 0.252379×10-4 B =C =D =0 。
【0045】以上、本発明の映像表示装置をいくつかの
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。
【0046】
【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、映像表示素子から射出した光
軸の延長線と、光軸の延長線が透過反射作用面と接した
点での透過反射作用面の法線とのなす角がπ/4より小
さく設定されているので、透過反射作用面の面積を小さ
くでき、また、投影光学系と映像表示素子との間の距離
が短くなり、視度調整範囲が大きくなり、さらに、投影
光学系と眼球の距離(作動距離)が短くなり、眼鏡を掛
けた状態で観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による映像表示装置の基本形態を示す図
である。
【図2】本発明の基本となる光学系の展開図である。
【図3】凹面鏡で反射された光束に対して配置されるハ
ーフミラーを示す図である。
【図4】LCDの光軸と眼球中心を含む平面での光学系
の断面図である。
【図5】g(θ)とθの関係を表す図である。
【図6】第1実施例の光学系とそれに対応する第1従来
例の光学系の断面図である。
【図7】第2実施例の光学系とそれに対応する第1従来
例の光学系の断面図である。
【図8】第3実施例の光学系とそれに対応する第1従来
例の光学系の断面図である。
【図9】従来の映像表示素子の構成を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
LCD…液晶表示素子 a…LCD b…正パワーの光学要素(凹面鏡) c…ハーフミラー d…アイポイント x…LCDの光軸 E…観察者瞳孔位置 1…LCD 2…ハーフミラー(ハーフミラー面) 3…拡大反射鏡 4…プリズムビームスプリッター 5…観察者の眼球 6…プリズムビームスプリッターのLCDに面する面 7…プリズムビームスプリッターの眼球に面する面 8…凹レンズ 9…凸レンズ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/64 511 H04N 5/64 511A

Claims (6)

    【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
    像表示素子により形成された映像光束を観察者の眼球に
    導くための観察光学系とを有する映像表示装置におい
    て、 前記観察光学系が、少なくとも、前記映像光束に正のパ
    ワーを与える凹形状の反射曲面と、前記映像光束を透過
    させる透過面作用と反射させる反射面作用との両方を併
    せ持った透過反射作用面とを有し、 前記凹形状の反射曲面は、前記映像光束の光軸に対して
    偏心して配置され、 前記凹形状の反射曲面と前記透過反射作用面とは、前記
    凹形状の反射曲面が前記透過反射面側に凹面を向け、か
    つ、前記凹形状の反射曲面と前記透過反射作用との間の
    光路が折り返されて往復の光路を形成するように構成さ
    れ、 前記映像表示素子から射出した前記光軸の延長線と、前
    記光軸の延長線が前記透過反射作用面と接した点での前
    記透過反射作用面の法線とのなす角がπ/4より小さい
    ことを特徴とする映像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記観察光学系は、少なくとも前記凹形
    状の反射曲面と前記透過反射作用面との間がプリズム媒
    質によって充填されたプリズム部材を有して構成されて
    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】 前記観察光学系の有するプリズム部材
    は、前記映像表示素子から射出された映像光束が前記凹
    形状の反射曲面に至るまでの光路中に、前記映像光束が
    前記プリズム部材に入射するための入射面を配置して構
    成されていることを特徴とする請求項2記載の映像表示
    装置。
  4. 【請求項4】 前記観察光学系は、少なくともプリズム
    部材を有し、 前記観察光学系の有するプリズム部材は、前記映像表示
    素子から射出された映像光束が前記凹形状の反射曲面に
    至るまでの光路中に、前記映像光束が前記プリズム部材
    に入射するための入射面を配置して構成され、 前記プリズム部材の有する入射面は、その面形状が光束
    にパワーを与える非球面形状にて構成されていることを
    特徴とする請求項1記載の映像表示装置。
  5. 【請求項5】 前記映像表示素子は、前記映像光束を射
    出する面を前記観察者眼球側に向けて配置したことを特
    徴とする請求項1〜4の何れか1項記載の映像表示装
    置。
  6. 【請求項6】 前記映像表示素子から射出した前記光軸
    の延長線と、前記光軸の延長線が前記透過反射作用面と
    接した点での前記透過反射作用面の法線とのなす角θ
    が、上下方向の画角を2φ、前記プリズム部材の媒質の
    屈折率をnとした場合に、 π/4−φ’/2≦θ<π/4 ・・・(4) ただし、 φ’=sin-1(sinφ/n) ・・・(5) を満足することを特徴とする請求項2〜5の何れか1項
    記載の映像表示装置。
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JP2015106146A (ja) * 2013-12-03 2015-06-08 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
WO2021215704A1 (ko) * 2020-04-20 2021-10-28 (주)큐미스 마이크로 프리즘 어레이 기반의 증강 현실 광학계

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