JP2002090692A - Image display device - Google Patents

Image display device

Info

Publication number
JP2002090692A
JP2002090692A JP2001009948A JP2001009948A JP2002090692A JP 2002090692 A JP2002090692 A JP 2002090692A JP 2001009948 A JP2001009948 A JP 2001009948A JP 2001009948 A JP2001009948 A JP 2001009948A JP 2002090692 A JP2002090692 A JP 2002090692A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
image display
optical element
prism
eccentricity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001009948A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Nakamura
透 中村
Tetsuei Takeyama
哲英 武山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP2001009948A priority Critical patent/JP2002090692A/en
Publication of JP2002090692A publication Critical patent/JP2002090692A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device which is small-sized, has high performance, and is equipped with an ocular optical system capable of securing long actuation distance. SOLUTION: The ocular optical system 3 is provided with a 1st optical element 10, which has at least one reflecting surface and deflect the optical path sideward about the view axis 2 of an observer, a 2nd optical element 20 which has at least one reflecting surface and deflects the optical path deflected sideward by the 1st optical element away from the observer, and a 3rd optical element 30 which has at least one reflecting surface and deflects the optical path deflected by the 2nd optical element, almost in direction substantially opposite to the direction of the deflection by the 1st optical element in reverse tracking order; and the 2nd and 3rd optical elements constitute a relay optical system for an image displayed by an image display element 5, and the 1st and 3rd optical elements have positive power.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に関
し、特に、反射型液晶表示素子等の反射光によって画像
を表示するタイプの表示素子の明るい画像を、小型で広
画角で光量ロスを極力抑えた接眼光学系を通して観察し
得るように工夫された頭部装着型ディスプレイ等の画像
表示装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device and, more particularly, to a method for displaying a bright image on a display device of a type that displays an image by reflected light, such as a reflection type liquid crystal display device, with a small size and a wide angle of view. The present invention relates to an image display device such as a head-mounted display that is devised so that observation can be performed through an eyepiece optical system that is suppressed as much as possible.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ヘッドアップディスプレイやメガ
ネ型ディスプレイの発展に伴ってコンパクトな接眼光学
系の開発が進み、特開平7−333551号や特開平8
−50256号、特開平8−234137号等に記載さ
れている薄型コンパクトな偏心プリズムを用いた接眼光
学系が提案されている。これらは反射面がパワーを持
ち、光路が折り畳まれたコンパクトな接眼光学系であ
り、パワーを持った偏心反射面により発生してしまう回
転非対称な偏心収差を、アナモルフィック反射面や1つ
の対称面を持った回転非対称反射面を使用して補正して
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of head-up displays and glasses-type displays, the development of compact eyepiece optical systems has been advanced.
An eyepiece optical system using a thin and compact eccentric prism described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50256/1996 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-234137 has been proposed. These are compact eyepiece optical systems in which the reflecting surface has power and the optical path is folded, and the rotationally asymmetrical decentering aberration caused by the decentering reflecting surface having power is reduced by the anamorphic reflecting surface and one symmetrical one. The correction is performed using a rotationally asymmetric reflecting surface having a surface.

【0003】また、観察画像を表示する液晶表示素子に
関しても、より明るく観察しやすい画像形成のために、
反射型液晶表示素子が開発され、その照明形態をも含ん
だものとして、特開平10−268306号のものが公
開されている。
[0003] Further, regarding a liquid crystal display element for displaying an observation image, in order to form a brighter and easier-to-observe image,
A reflection type liquid crystal display element has been developed, and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-268306 discloses a type including the illumination mode.

【0004】さらに、偏心プリズムを2個用いた接眼光
学系も特開2000−199853等において提案され
ている。
An eyepiece optical system using two decentered prisms has also been proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-199853.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開2
000−199853の画像表示装置においては、2個
の偏心プリズムが視軸に直交する方向に延びて長く配置
されるため、接眼光学系が小型化されているとは言い難
い。また、画像表示素子とその直前の偏心プリズムの間
の間隔(作動距離:WD)が短いため、画像表示素子と
して反射型液晶表示素子を用いる場合に、照明光を導入
する光分割素子等を配置することが困難である。
SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Application Laid-Open
In the image display device of 000-199853, since the two eccentric prisms extend in the direction perpendicular to the visual axis and are long, it is hard to say that the eyepiece optical system is downsized. In addition, since the distance (working distance: WD) between the image display element and the eccentric prism immediately before the image display element is short, when a reflective liquid crystal display element is used as the image display element, a light splitting element for introducing illumination light is arranged. Is difficult to do.

【0006】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、小型で広画角で
高性能かつ長い作動距離が確保可能な接眼光学系を備え
た画像表示装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and has as its object to provide an image having an eyepiece optical system which is compact, has a wide angle of view, has a high performance, and can secure a long working distance. It is to provide a display device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像表示装置は、画像表示素子と、前記画像表示素
子に表示された画像を観察者の眼球に投影すると共に射
出瞳を形成する全体として正のパワーを有する接眼光学
系とを備えた画像表示装置において、前記射出瞳から前
記画像表示素子に向かう逆光線追跡の順に、前記接眼光
学系は、少なくとも1面の反射面を備え、観察者の視軸
に対して側方へ光路を屈曲させる第1光学素子と、少な
くとも1面の反射面を備え、前記第1光学素子により側
方へ屈曲された光路を観察者から離れる方向へ屈曲させ
る第2光学素子と、少なくとも1面の反射面を備え、前
記第2光学素子により観察者から離れる方向へ屈曲され
た光路を前記第1光学素子により屈曲された方向と略反
対方向へ屈曲させる第3光学素子とを具備し、前記第2
光学素子と前記第3光学素子は前記画像表示素子に表示
された画像のリレー光学系を構成しており、少なくとも
前記第1光学素子と前記第3光学素子は正のパワーを有
することを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided an image display apparatus, comprising: an image display element; an image displayed on the image display element; An image display apparatus including an eyepiece optical system having a positive power as a whole, wherein the eyepiece optical system has at least one reflecting surface in the order of backward ray tracing from the exit pupil to the image display element. A first optical element that bends the optical path laterally with respect to the visual axis of the observer, and at least one reflecting surface, wherein the optical path bent laterally by the first optical element is bent in a direction away from the observer A second optical element, and at least one reflecting surface, wherein the optical path bent by the second optical element in a direction away from the observer is bent in a direction substantially opposite to the direction bent by the first optical element. ; And a third optical element, the second
The optical element and the third optical element constitute a relay optical system for an image displayed on the image display element, and at least the first optical element and the third optical element have positive power. Is what you do.

【0008】以下、本発明において上記の構成をとる理
由と作用について説明する。
[0008] Hereinafter, the reason and operation of the above configuration in the present invention will be described.

【0009】まず、光軸を定義しておく。射出瞳の中心
を通り画像表示素子の中心を通る軸上主光線を光軸とす
る。
First, an optical axis is defined. An axial principal ray passing through the center of the exit pupil and passing through the center of the image display element is defined as an optical axis.

【0010】図7は後記の実施例1の光軸を含む断面図
である。光学系の構成を、観察者眼球(射出瞳1)を起
点に考える。射出瞳1から接眼光学系3へ向かう方向を
方向Aとする。接眼光学系3に入射した軸上主光線2
は、第1光学素子10での反射、屈折の後、方向Aと略
直交する方向の方向Bに向かう。その後、また、第2光
学素子20での反射、屈折して、方向Aと略平行の方向
A’の方向に向かう。さらに、第2光学素子30での反
射、屈折により、方向Bと対向する方向の方向Cに向か
って、画像表示素子の表示面5に達する。このように、
接眼光学系3を3個の光学素子10、20、30での反
射、屈折を用いて軸上主光線2を折り畳むようにするこ
とにより、接眼光学系3をコンパクトにまとめることが
できる。
FIG. 7 is a cross-sectional view including an optical axis of a first embodiment described later. The configuration of the optical system is considered starting from the observer's eyeball (exit pupil 1). A direction from the exit pupil 1 toward the eyepiece optical system 3 is defined as a direction A. On-axis chief ray 2 incident on eyepiece optical system 3
After the reflection and refraction at the first optical element 10, the light travels in a direction B that is substantially perpendicular to the direction A. Thereafter, the light is reflected and refracted by the second optical element 20 again, and travels in the direction A ′ substantially parallel to the direction A. Further, the light reaches the display surface 5 of the image display element in the direction C opposite to the direction B due to reflection and refraction at the second optical element 30. in this way,
By folding the axial principal ray 2 by using the reflection and refraction at the three optical elements 10, 20, 30 in the eyepiece optical system 3, the eyepiece optical system 3 can be made compact.

【0011】ここで、各方向をより厳密に定義するため
に、以下のように考える。各方向の、起点、終点は軸上
主光線2と反射面との交点とする(ただし、A方向の起
点は、射出瞳1中心であり、C方向の終点は画像表示素
子の表示面5の中心である。)。各方向は、軸上主光線
2が次の反射面に達したときに終了するとする。各方向
の起点、終点を結ぶ直線をその方向を定義する直線とす
る。一般には、この方向は(間に屈折面があるので)軸
上主光線2とは一致しない。3面を越える反射面がある
光学系においては、上記に定義した何れの方向にも属さ
ない軸上主光線2の方向がある。
Here, in order to define each direction more strictly, the following is considered. The starting point and the ending point in each direction are the intersections of the axial principal ray 2 and the reflecting surface (however, the starting point in the A direction is the center of the exit pupil 1 and the ending point in the C direction is the display surface 5 of the image display element). It is the center.) Each direction is assumed to end when the axial principal ray 2 reaches the next reflection surface. A straight line connecting the starting point and the ending point in each direction is defined as a straight line defining the direction. In general, this direction does not coincide with the axial chief ray 2 (because there is a refractive surface in between). In an optical system having more than three reflecting surfaces, there is a direction of the axial chief ray 2 which does not belong to any of the directions defined above.

【0012】図7の実施例1を基にもう少し詳しく説明
する。この実施例は、射出瞳1の中心をPとし、軸上主
光線2と各面との交点に記号を付けていく。最初の屈折
面をA点、次の反射面をB点、再び最初の屈折面に当た
った点をA’点とする。A’点では光線は全反射する。
次の屈折面で第1光学素子10のプリズムを射出する
が、この点をC点。次に、再び第2光学素子20のプリ
ズムに入る点をD点、次の全反射面をE点、この2番目
のプリズムの射出点をF点、次の第3光学素子30のプ
リズムの入射点をG点、次の反射面をH点、さらにもう
一回反射する点をI点、このプリズムを射出する点をJ
点とする。次に、照明プリズム4に入射する点をK点、
照明プリズム4の射出点をL点、画像表示面5の中心点
をM点とする。
A more detailed description will be given based on Embodiment 1 in FIG. In this embodiment, the center of the exit pupil 1 is defined as P, and the intersection between the axial principal ray 2 and each surface is marked. The first refracting surface is point A, the next reflecting surface is point B, and the point that hits the first refracting surface again is point A '. At point A ', the light beam is totally reflected.
The prism of the first optical element 10 is emitted from the next refracting surface. Next, the point entering the prism of the second optical element 20 again is point D, the next total reflection surface is point E, the exit point of this second prism is point F, and the next prism is incident on the third optical element 30. The point is point G, the next reflecting surface is point H, the point reflecting one more time is point I, and the point emitting this prism is J.
Point. Next, the point incident on the illumination prism 4 is point K,
Let the emission point of the illumination prism 4 be point L and the center point of the image display surface 5 be point M.

【0013】ここで、各方向を定義するのは、P点とB
点を結ぶ直線がA方向、A’点とE点とを結ぶ方向がB
方向、E点とH点を結ぶ方向がA’方向、I点とM点と
を結ぶ方向がC方向となる。
Here, each direction is defined by a point P and a point B.
The straight line connecting the points is in the direction A, and the direction connecting the points A 'and E is B.
The direction connecting the points E and H is the direction A ', and the direction connecting the points I and M is the direction C.

【0014】後記の各実施例において、第2光学素子2
0と第3光学素子30による画像表示素子の表示面5の
中間結像位置は、第2光学素子20のD点近傍にある。
In each of the following embodiments, the second optical element 2
The intermediate image forming position of the display surface 5 of the image display element by the 0 and the third optical element 30 is near the point D of the second optical element 20.

【0015】ここで、折り畳んだ光学系の折り畳み方向
の制限について考える。B方向とC方向とが略反平行と
なるのが望ましい。B方向とC方向との成す角をθとす
ると、θは180°内外になるが、B方向を規定する直
線とC方向を規定する直線を考え、それらの交点Qとす
る。Q点が、方向A’を規定する直線に対し、A方向を
規定する直線と反対側にある場合(図7で下広がり)を
180°より小さいとし、A方向を規定する直線と同じ
側に有る場合(図7で上広がり)を180°より大きい
とする。
Here, the limitation on the folding direction of the folded optical system will be considered. It is desirable that the B direction and the C direction are substantially anti-parallel. Assuming that the angle formed between the B direction and the C direction is θ, θ is within 180 °. However, a straight line that defines the B direction and a straight line that defines the C direction are considered, and an intersection point Q between them is set. When the point Q is on the opposite side of the straight line defining the direction A ′ to the straight line defining the direction A (spread downward in FIG. 7), it is assumed to be smaller than 180 °, and on the same side as the straight line defining the direction A. It is assumed that the case where there is (spread upward in FIG. 7) is larger than 180 °.

【0016】本発明の構成においては、 100°<θ<200° ・・・(1) の条件を満たすことが望ましい。条件式(1)の上限の
200°を越えると、画像表示素子中心と第1光学素子
10の間の距離が短くなりすぎ、画像表示素子と第1光
学素子10が干渉を起こして画像表示装置を構成するこ
とが困難になる。その下限の100°を越えると、今後
は画像表示素子と第1光学素子10の間にスペースが出
来すぎ、画像表示装置が大型化してしまう。
In the structure of the present invention, it is desirable that the following condition is satisfied: 100 ° <θ <200 ° (1) When the upper limit of 200 ° to condition (1) is exceeded, the distance between the center of the image display element and the first optical element 10 becomes too short, causing interference between the image display element and the first optical element 10 to cause an image display device. Is difficult to configure. If the lower limit of 100 ° is exceeded, there will be too much space between the image display element and the first optical element 10 in the future, resulting in an increase in the size of the image display device.

【0017】さらに望ましくは、 120°<θ<180° ・・・(1−1) を満たすことが好ましい。More preferably, it is preferable to satisfy 120 ° <θ <180 ° (1-1).

【0018】さらに望ましくは、 150°<θ<170° ・・・(1−2) を満たすことがより好ましい。More preferably, it is more preferable to satisfy the following condition: 150 ° <θ <170 ° (1-2).

【0019】後記の実施例においては、 である。In the embodiments described below, It is.

【0020】ところで、第1光学素子の少なくとも1つ
の反射面が正のパワーを与える回転非対称な曲面形状に
て形成されていることが望ましい。第1光学素子の正の
パワーを反射面に担わせることにより、色収差の発生を
少なくすることができる。ただし、反射面を傾いた凹面
にすると、非対称収差が発生するが、これを補正するた
めに、この反射面を回転非対称な曲面形状にすることが
望ましい。この回転非対称面は、軸上主光線の入射点で
の法線と軸上主光線とを含む平面に対して対称として構
成するのが普通である。その製作性を考慮して、対称面
が2つある回転非対称面を反射面に用いてもよい。
Incidentally, it is desirable that at least one reflecting surface of the first optical element is formed in a rotationally asymmetric curved surface shape giving a positive power. By causing the reflection surface to carry the positive power of the first optical element, the occurrence of chromatic aberration can be reduced. However, if the reflecting surface is formed as a concave inclined surface, asymmetric aberration occurs. To correct this, it is desirable to form the reflecting surface into a rotationally asymmetric curved surface. In general, the rotationally asymmetric surface is symmetric with respect to a plane including the normal line at the point of incidence of the axial chief ray and the axial chief ray. Considering its manufacturability, a rotationally asymmetric surface having two symmetric surfaces may be used as the reflection surface.

【0021】ここで、本発明で用いる上記の回転非対称
面は、対称面を1面のみ又は2面有する面対称自由曲面
であることが好ましい。ここで、本発明で使用する自由
曲面とは、以下の式(a)で定義されるものである。な
お、その定義式のZ軸が自由曲面の軸となる。
Here, the rotationally asymmetric surface used in the present invention is preferably a plane-symmetric free-form surface having only one or two symmetry surfaces. Here, the free-form surface used in the present invention is defined by the following equation (a). Note that the Z axis of the definition formula is the axis of the free-form surface.

【0022】 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。
[0022] Here, the first term of the equation (a) is a spherical term, and the second term is a free-form surface term.

【0023】球面項中、 c:頂点の曲率 k:コーニック定数(円錐定数) r=√(X2 +Y2 ) である。In the spherical term, c: curvature of the vertex k: conic constant (conical constant) r = √ (X 2 + Y 2 ).

【0024】自由曲面項は、 ただし、Cj (jは2以上の整数)は係数である。The free-form surface term is Here, C j (j is an integer of 2 or more) is a coefficient.

【0025】上記自由曲面は、一般的には、X−Z面、
Y−Z面共に対称面を持つことはないが、本発明ではX
の奇数次項を全て0にすることによって、Y−Z面と平
行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。例え
ば、上記定義式(a)においては、C2 、C5 、C7
9 、C12、C14、C16、C18、C20、C23、C25、C
27、C29、C31、C33、C35・・・の各項の係数を0に
することによって可能である。
The free-form surface generally includes an XZ plane,
Although neither YZ plane has a plane of symmetry, in the present invention, X
By setting all the odd-order terms of 0 to 0, the YZ plane and the flat
The free-form surface has only one line of symmetry plane. example
For example, in the above definition formula (a), CTwo, CFive, C7,
C9, C12, C14, C16, C18, C20, Ctwenty three, Ctwenty five, C
27, C29, C31, C33, C35Set the coefficient of each term of ... to 0
It is possible by doing.

【0026】また、Yの奇数次項を全て0にすることに
よって、X−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自
由曲面となる。例えば、上記定義式においては、C3
5、C8 、C10、C12、C14、C17、C19、C21、C
23、C25、C27、C30、C32、C34、C36・・・の各項
の係数を0にすることによって可能である。
By setting all the odd-order terms of Y to 0, a free-form surface having only one symmetry plane parallel to the XZ plane is obtained. For example, in the above definition formula, C 3 ,
C 5, C 8, C 10 , C 12, C 14, C 17, C 19, C 21, C
23 , C 25 , C 27 , C 30 , C 32 , C 34 , C 36 ...

【0027】また上記対称面の方向の何れか一方を対称
面とし、それに対応する方向の偏心、例えば、Y−Z面
と平行な対称面に対して光学系の偏心方向はY軸方向
に、X−Z面と平行な対称面に対しては光学系の偏心方
向はX軸方向にすることで、偏心により発生する回転非
対称な収差を効果的に補正しながら同時に製作性をも向
上させることが可能となる。
Further, one of the directions of the above-mentioned symmetry plane is defined as a symmetry plane, and the eccentricity in the corresponding direction, for example, the eccentric direction of the optical system with respect to the symmetry plane parallel to the YZ plane is in the Y-axis direction. By making the eccentric direction of the optical system the X-axis direction with respect to the symmetric plane parallel to the XZ plane, it is possible to effectively correct rotationally asymmetric aberrations caused by the eccentricity while improving the productivity. Becomes possible.

【0028】また、上記定義式(a)は、前述のように
1つの例として示したものであり、本発明は、対称面を
1面のみ又は2面有する回転非対称面を用いることで偏
心により発生する回転非対称な収差を補正し、同時に製
作性も向上させるということが特徴であり、他のいかな
る定義式に対しても同じ効果が得られることは言うまで
もない。
Also, the above-mentioned definition formula (a) is shown as one example as described above, and the present invention uses a rotationally asymmetric surface having only one or two symmetry surfaces to achieve eccentricity. The feature is that the generated rotationally asymmetric aberration is corrected, and at the same time, the manufacturability is improved, and it goes without saying that the same effect can be obtained for any other defined expressions.

【0029】また、同様の理由で、第3光学素子の少な
くとも1つの反射面が正のパワーを与える回転非対称な
曲面形状にて形成されていることが望ましい。
For the same reason, it is preferable that at least one reflecting surface of the third optical element is formed to have a rotationally asymmetric curved surface giving a positive power.

【0030】さらに、偏心収差を良好に補正可能にする
には、第1光学素子の少なくとも1つの屈折面をパワー
持った回転非対称な曲面形状にて形成することが望まし
い。
Furthermore, in order to be able to satisfactorily correct decentering aberration, it is desirable that at least one refracting surface of the first optical element is formed in a rotationally asymmetric curved surface shape having power.

【0031】また、第3光学素子の少なくとも1つの屈
折面をパワー持った回転非対称な曲面形状にて形成する
ことが望ましい。
It is preferable that at least one refracting surface of the third optical element is formed in a rotationally asymmetric curved surface shape having power.

【0032】さらに、第2光学素子の少なくとも1つの
屈折面をパワー持った回転非対称な曲面形状にて形成す
ることが望ましい。
Furthermore, it is desirable that at least one refracting surface of the second optical element is formed in a rotationally asymmetric curved surface shape having power.

【0033】ここで、第2光学素子と第3光学素子から
なるリレー光学系の倍率について検討する。リレー光学
系の倍率が大きくなると、リレー光学系の画像表示素子
側の作動距離が相対的に小さくなり、作動距離を確保し
ようとすると、リレー光学系が全体的に大きくなる。本
発明の接眼光学系は、リレー光学系で一旦中間像を結像
させ、さらにそれを観察光学系の第1光学素子で拡大し
て観察するものであるが、リレー光学系での倍率が小さ
いと、観察光学系での拡大倍率を大きくする必要があ
り、観察光学系に必要な解像度が高くなるため、観察光
学系の第1光学素子を構成し難くなる。したがって、リ
レー光学系の倍率は等倍前後であることが望ましい。し
たがって、リレー光学系の倍率をMとするとき、 0.5<M<2.0 ・・・(2) さらに望ましくは、 0.8<M<1.4 ・・・(2−1) を満たすことが好ましい。
Here, the magnification of the relay optical system including the second optical element and the third optical element will be examined. When the magnification of the relay optical system increases, the working distance of the relay optical system on the image display element side relatively decreases, and when trying to secure the working distance, the entire relay optical system increases. The eyepiece optical system of the present invention forms an intermediate image once by a relay optical system, and further enlarges and observes the intermediate image with a first optical element of an observation optical system. However, the magnification in the relay optical system is small. Then, it is necessary to increase the magnification in the observation optical system, and the resolution required for the observation optical system is increased, so that it is difficult to configure the first optical element of the observation optical system. Therefore, it is desirable that the magnification of the relay optical system be around 1: 1. Therefore, when the magnification of the relay optical system is M, 0.5 <M <2.0 (2) More preferably, 0.8 <M <1.4 (2-1) Preferably, it is satisfied.

【0034】さらに望ましくは、 0.9<M<1.2 ・・・(2−2) を満たすことがより好ましい。It is more preferable that the following condition is satisfied: 0.9 <M <1.2 (2-2).

【0035】後記の実施例においては、 である。In the examples described below, It is.

【0036】また、第3光学素子の最も画像表示素子側
の屈折面と画像表示素子の画像表示面との間の間隔(作
動距離)をWDとし、画像表示素子の画像表示面の対角
長をDとするとき、 0.8<WD/D<1.5 ・・・(3) を満たすことが望ましい。
The distance (working distance) between the refracting surface of the third optical element closest to the image display element and the image display surface of the image display element is WD, and the diagonal length of the image display surface of the image display element is WD. Where D is 0.8, it is preferable that 0.8 <WD / D <1.5 (3) be satisfied.

【0037】この条件式の下限の0.8より小さいと、
画像表示面に照明光を導入する光分割素子等を配置する
スペースが足りなくなる。この条件式の上限の1.5よ
り大きくなると、画像表示装置の光学系を小型に構成す
ることができなくなる。
If the lower limit of this conditional expression is smaller than 0.8,
There is not enough space for disposing a light splitting element for introducing illumination light on the image display surface. If the upper limit of 1.5 is exceeded, the optical system of the image display device cannot be made compact.

【0038】さらに望ましくは、 0.9<WD/D<1.3 ・・・(3−1) を満たすことが好ましい。It is more preferable that the following condition is satisfied: 0.9 <WD / D <1.3 (3-1)

【0039】さらに望ましくは、 1.0<WD/D<1.15 ・・・(3−2) を満たすことがより好ましい。More preferably, it is more preferable to satisfy the following condition: 1.0 <WD / D <1.15 (3-2)

【0040】後記の実施例においては、 である。In the examples described below, It is.

【0041】ところで、本発明においては、第1光学素
子、第2光学素子、第3光学素子の何れか1つあるいは
複数を、屈折率(n)が1よりも大きい(n>1)媒質
で形成されたプリズム部材から構成し、それぞれ、第2
光学素子、第3光学素子、画像表示素子から射出された
光束をプリズム内に入射する入射面と、その光束をプリ
ズム内で反射する少なくとも1つの反射面と、その光束
をプリズム外に射出する射出面とを有するものとするの
が望ましい。
In the present invention, one or more of the first optical element, the second optical element, and the third optical element are made of a medium whose refractive index (n) is larger than 1 (n> 1). Composed of the formed prism members,
An incident surface on which the light beam emitted from the optical element, the third optical element, and the image display device enters the prism, at least one reflecting surface for reflecting the light beam in the prism, and an emission surface for emitting the light beam out of the prism It is desirable to have a surface.

【0042】特に、第1光学素子のプリズム部材は、第
2光学素子から射出された光束をプリズム内に入射する
入射面と、射出面で反射された光束をプリズム内で反射
する反射面と、その入射面からプリズム内に入射された
光束を反射すると共にその反射面で反射された光束をプ
リズム外に射出する射出面とからなる偏心プリズムとし
て構成することができる。
In particular, the prism member of the first optical element has an incident surface on which the light beam emitted from the second optical element enters the prism, a reflecting surface for reflecting the light beam reflected on the exit surface within the prism, It can be configured as an eccentric prism composed of an exit surface that reflects the light beam incident on the prism from the incident surface and emits the light beam reflected on the reflection surface to the outside of the prism.

【0043】また、第3光学素子のプリズム部材は、画
像表示素子から射出された光束をプリズム内に入射する
入射面と、その入射面からプリズム内に入射された光束
を反射する第1反射面と、第1反射面で反射された光束
を反射する第2反射面と、第2反射面で反射された光束
をプリズム外に射出する射出面とからなり、第1反射面
に入射する軸上主光線と第2反射面から反射された軸上
主光線とがプリズム部材内で交差する偏心プリズムとし
て構成することができる。
The prism member of the third optical element has an incident surface on which the light beam emitted from the image display device enters the prism, and a first reflecting surface for reflecting the light beam incident on the prism from the incident surface. And a second reflecting surface that reflects the light beam reflected by the first reflecting surface; and an emission surface that emits the light beam reflected by the second reflecting surface out of the prism. It can be constituted as an eccentric prism in which the principal ray and the axial principal ray reflected from the second reflecting surface intersect in the prism member.

【0044】また、第2光学素子のプリズム部材は、第
3光学素子から射出された光束をプリズム内に入射する
入射面と、その入射面からプリズム内に入射された光束
を反射する反射面と、その反射面で反射された光束をプ
リズム外に射出する射出面とからなる偏心プリズムとし
て構成することができる。
The prism member of the second optical element has an incident surface on which the light beam emitted from the third optical element enters the prism, and a reflecting surface for reflecting the light beam incident on the prism from the incident surface. And an exit surface for emitting the light beam reflected by the reflection surface to the outside of the prism.

【0045】さらに、第2光学素子と第3光学素子を一
体のプリズム部材から構成し、第3光学素子の射出面と
第2光学素子の入射面を省くことができる。
Further, the second optical element and the third optical element are constituted by an integral prism member, so that the exit surface of the third optical element and the incident surface of the second optical element can be omitted.

【0046】また、第1光学素子と第2光学素子を一体
のプリズム部材から構成し、第2光学素子の射出面と第
1光学素子の入射面を省くことができる。
Further, the first optical element and the second optical element are constituted by an integral prism member, so that the exit surface of the second optical element and the incident surface of the first optical element can be omitted.

【0047】さらには、第1光学素子と第2光学素子と
第3光学素子を一体のプリズム部材から構成し、第3光
学素子の射出面と第2光学素子の入射面を省き、第2光
学素子の射出面と第1光学素子の入射面を省くことがで
きる。
Further, the first optical element, the second optical element, and the third optical element are constituted by an integral prism member, and the exit surface of the third optical element and the entrance surface of the second optical element are omitted, and the second optical element is omitted. The exit surface of the element and the entrance surface of the first optical element can be omitted.

【0048】なお、本発明は、右眼用又は左眼用に以上
の光学系を備えて構成されている画像表示装置を含むも
のである。
The present invention includes an image display device configured to include the above optical system for the right eye or the left eye.

【0049】また、右眼用と左眼用に以上の光学系を一
対備えて構成されている画像表示装置を含むものであ
る。
The present invention also includes an image display device comprising a pair of the above optical systems for the right eye and the left eye.

【0050】また、その画像表示装置が、観察者顔面前
方に位置するように、観察者頭部を支持する支持手段を
有して構成されている画像表示装置を含むものである。
Further, the image display device includes an image display device having supporting means for supporting the observer's head so as to be located in front of the observer's face.

【0051】なお、本発明の画像表示装置は、光路を逆
にして、画像表示素子の位置に撮像素子あるいは撮像フ
ィルムを配置し、射出瞳側から物体光を入射させるよう
にすることにより、撮像光学系あるいは撮像装置として
構成することもできる。
In the image display apparatus of the present invention, an image pickup device or an image pickup film is arranged at the position of the image display device by inverting the optical path, and object light is made to enter from the exit pupil side. It can also be configured as an optical system or an imaging device.

【0052】[0052]

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像表示装置の光
学系の実施例1〜3について説明する。この実施例は逆
光線追跡で説明するが、像面に反射型画像表示素子を配
置し、その瞳位置に観察者の眼球の瞳を配置することに
より画像表示装置として用いることができる。なお、こ
の実施例の構成パラメータは後に示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments 1 to 3 of the optical system of the image display device according to the present invention will be described below. Although this embodiment will be described with reference to reverse ray tracing, it can be used as an image display device by arranging a reflective image display element on the image plane and arranging the pupil of the observer's eyeball at the pupil position. The configuration parameters of this embodiment will be described later.

【0053】各実施例において、図1に示すように、軸
上主光線2を物体中心を出て、瞳1の中心を通り、表示
面5中心を通り、その表示面5の中心で反射し、光源面
6の中心に到る光線で定義する。そして、軸上主光線2
が瞳1の面に入射する位置を画像表示装置の光学系を構
成する光学面の原点として、瞳1の面に入射する軸上主
光線2に沿う方向をZ軸正方向とし、このZ軸と像面中
心を含む平面をY−Z平面とし、原点を通りY−Z平面
に直交し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をX軸正
方向とし、X軸、Z軸と右手直交座標系を構成する軸を
Y軸とする。図1には、原点について定められた座標系
を図示してある。
In each embodiment, as shown in FIG. 1, the axial principal ray 2 exits the center of the object, passes through the center of the pupil 1, passes through the center of the display surface 5, and is reflected at the center of the display surface 5. , Light rays reaching the center of the light source surface 6. And the axial chief ray 2
Is defined as the origin of the optical surface constituting the optical system of the image display device, the direction along the axial principal ray 2 incident on the surface of the pupil 1 is defined as the positive Z-axis direction, And the plane including the image plane center as the YZ plane, passing through the origin and orthogonal to the YZ plane, the direction from the near side of the paper to the back side is defined as the positive X-axis direction, and the X-axis, Z-axis and right-hand orthogonal coordinates The axis constituting the system is the Y axis. FIG. 1 shows a coordinate system defined for the origin.

【0054】実施例1〜3では、瞳1の中心について定
められた座標系のY−Z平面内で面の偏心を行ってお
り、また、その各回転非対称自由曲面の唯一の対称面を
Y−Z面としている。各偏心面については、瞳1の中心
について定められた座標系の原点から、その面の面頂位
置の偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向をそれぞれ
X,Y,Z)と、その面の中心軸(自由曲面について
は、前記(a)式のZ軸、非球面にについては、後記
(b)式のZ軸)のX軸、Y軸、Z軸それぞれを中心と
する傾き角(それぞれα,β,γ(°))とが与えられ
ている。なお、その場合、αとβの正はそれぞれの軸の
正方向に対して反時計回りを、γの正はZ軸の正方向に
対して時計回りを意味する。
In the first to third embodiments, the surface is decentered in the YZ plane of the coordinate system defined for the center of the pupil 1, and the only symmetric surface of each rotationally asymmetric free-form surface is defined as Y −Z plane. For each eccentric surface, the amount of eccentricity (X, Y, and Z in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions) at the top of the surface from the origin of the coordinate system defined for the center of the pupil 1 and The center of the surface (the free-form surface is the Z-axis of the formula (a), and the aspheric surface is the Z-axis of the formula (b) described later) is centered on the X, Y, and Z axes. The inclination angles (α, β, γ (°), respectively) are given. In this case, the positive α and β mean counterclockwise with respect to the positive direction of each axis, and the positive γ means clockwise with respect to the positive direction of the Z axis.

【0055】また、実施例の光学系を構成する光学作用
面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成す
る場合には、面間隔が与えられており、その他、媒質の
屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。
In the case where a specific surface and a surface subsequent thereto constitute a coaxial optical system among the optically acting surfaces constituting the optical system of the embodiment, a surface interval is given, and in addition, a medium spacing is given. The refractive index and Abbe number are given according to a conventional method.

【0056】また、本発明で用いられる自由曲面の面の
形状は前記(a)式により定義し、その定義式のZ軸が
自由曲面の軸となる。
The shape of the surface of the free-form surface used in the present invention is defined by the above equation (a), and the Z-axis of the definition equation is the axis of the free-form surface.

【0057】また、非球面は、以下の定義式で与えられ
る回転対称非球面である。
The aspherical surface is a rotationally symmetric aspherical surface given by the following definition expression.

【0058】 Z=(Y2 /R)/[1+{1−(1+K)Y2 /R2 1 /2] +AY4 +BY6 +CY8 +DY10+…… ・・・(b) ただし、Zを光の進行方向を正とした光軸(軸上主光
線)とし、Yを光軸と垂直な方向にとる。ここで、Rは
近軸曲率半径、Kは円錐定数、A、B、C、D、…はそ
れぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。
この定義式のZ軸が回転対称非球面の軸となる。
Z = (Y 2 / R) / [1+ {1− (1 + K) Y 2 / R 21/2 ] + AY 4 + BY 6 + CY 8 + DY 10 +... (B) Is the optical axis (on-axis principal ray) where the traveling direction of light is positive, and Y is a direction perpendicular to the optical axis. Here, R is a paraxial radius of curvature, K is a conic constant, and A, B, C, D,... Are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients, respectively.
The Z axis of this definition expression is the axis of the rotationally symmetric aspherical surface.

【0059】なお、データの記載されていない自由曲
面、非球面に関する項は0である。屈折率については、
d線(波長587.56nm)に対するものを表記して
ある。長さの単位はmmである。
The term relating to a free-form surface or aspherical surface for which no data is described is zero. Regarding the refractive index,
The values for the d-line (wavelength 587.56 nm) are shown. The unit of the length is mm.

【0060】また、自由曲面の他の定義式として、以下
の(c)式で与えられるZernike多項式がある。
この面の形状は以下の式により定義する。その定義式の
Z軸がZernike多項式の軸となる。回転非対称面
の定義は、X−Y面に対するZの軸の高さの極座標で定
義され、RはX−Y面内のZ軸からの距離、AはZ軸回
りの方位角で、X軸から測った回転角で表せられる。
As another definition of the free-form surface, there is a Zernike polynomial given by the following expression (c).
The shape of this surface is defined by the following equation. The Z axis of the defining equation is the axis of the Zernike polynomial. The definition of the rotationally asymmetric surface is defined by polar coordinates of the height of the Z axis with respect to the XY plane, R is the distance from the Z axis in the XY plane, A is the azimuth around the Z axis, and the X axis It can be expressed by the rotation angle measured from.

【0061】 x=R×cos(A) y=R×sin(A) Z=D2 +D3 Rcos(A)+D4 Rsin(A) +D5 2 cos(2A)+D6 (R2 −1)+D7 2 sin(2A) +D8 3 cos(3A) +D9 (3R3 −2R)cos(A) +D10(3R3 −2R)sin(A)+D113 sin(3A) +D124cos(4A)+D13(4R4 −3R2 )cos(2A) +D14(6R4 −6R2 +1)+D15(4R4 −3R2 )sin(2A) +D164 sin(4A) +D175 cos(5A) +D18(5R5 −4R3 )cos(3A) +D19(10R5 −12R3 +3R)cos(A) +D20(10R5 −12R3 +3R)sin(A) +D21(5R5 −4R3 )sin(3A) +D225 sin(5A) +D236cos(6A)+D24(6R6 −5R4 )cos(4A) +D25(15R6 −20R4 +6R2 )cos(2A) +D26(20R6 −30R4 +12R2 −1) +D27(15R6 −20R4 +6R2 )sin(2A) +D28(6R6 −5R4 )sin(4A) +D296sin(6A)・・・・・ ・・・(c) なお、X軸方向に対称な光学系として設計するには、D
4 ,D5 ,D6 、D100,D11,D12,D13,D14,D
20,D21,D22…を利用する。
X = R × cos (A) y = R × sin (A) Z = D 2 + D 3 R cos (A) + D 4 R sin (A) + D 5 R 2 cos (2A) + D 6 (R 2 -1 ) + D 7 R 2 sin ( 2A) + D 8 R 3 cos (3A) + D 9 (3R 3 -2R) cos (A) + D 10 (3R 3 -2R) sin (A) + D 11 R 3 sin (3A) + D 12 R 4 cos (4A) + D 13 (4R 4 -3R 2) cos (2A) + D 14 (6R 4 -6R 2 +1) + D 15 (4R 4 -3R 2) sin (2A) + D 16 R 4 sin (4A ) + D 17 R 5 cos ( 5A) + D 18 (5R 5 -4R 3) cos (3A) + D 19 (10R 5 -12R 3 + 3R) cos (A) + D 20 (10R 5 -12R 3 + 3R) sin (A) + D 21 (5R 5 -4R 3 ) sin (3A) + D 22 R 5 sin (5A) + D 23 R 6 cos (6A) + D 24 (6R 6 -5R 4) cos (4A) + D 25 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) cos (2A) + D 26 (20R 6 -30R 4 + 12R 2 -1) + D 27 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) sin (2A) D 28 (6R 6 -5R 4) sin (4A) + D 29 R 6 sin (6A) ····· ··· (c) In addition, to design an optical system symmetric with respect to the X-axis direction, D
4, D 5, D 6, D 10 0, D 11, D 12, D 13, D 14, D
20, D 21, D 22 ... to use.

【0062】その他の面の例として、次の定義式(d)
があげられる。
As another example, the following definition formula (d)
Is raised.

【0063】Z=ΣΣCnmXY 例として、k=7(7次項)を考えると、展開したと
き、以下の式で表せる。
Z = ΣΣC nm XY As an example, when k = 7 (seventh-order term) is considered, when expanded, it can be expressed by the following equation.

【0064】 Z=C2 +C3 Y+C4 |X| +C5 2 +C6 Y|X|+C7 2 +C8 3 +C9 2 |X|+C10YX2 +C11|X3 | +C124 +C133 |X|+C142 2 +C15Y|X3 |+C164 +C175 +C184 |X|+C193 2 +C202 |X3 | +C21YX4 +C22|X5 | +C236 +C245 |X|+C254 2 +C263 |X3 | +C272 4 +C28Y|X5 |+C296 +C307 +C316 |X|+C325 2 +C334 |X3 | +C343 4 +C352 |X5 |+C36YX6 +C37|X7 | ・・・(d) なお、本発明の実施例では、前記(a)式を用いた自由
曲面で面形状が表現されているが、上記(c)式、
(d)式を用いても同様の作用効果を得られるのは言う
までもない。
Z = C 2 + C 3 Y + C 4 | X | + C 5 Y 2 + C 6 Y | X | + C 7 X 2 + C 8 Y 3 + C 9 Y 2 | X | + C 10 YX 2 + C 11 | X 3 | + C 12 Y 4 + C 13 Y 3 | X | + C 14 Y 2 X 2 + C 15 Y | X 3 | + C 16 X 4 + C 17 Y 5 + C 18 Y 4 | X | + C 19 Y 3 X 2 + C 20 Y 2 | X 3 | + C 21 YX 4 + C 22 | X 5 | + C 23 Y 6 + C 24 Y 5 | X | + C 25 Y 4 X 2 + C 26 Y 3 | X 3 | + C 27 Y 2 X 4 + C 28 Y | X 5 | + C 29 X 6 + C 30 Y 7 + C 31 Y 6 | X | + C 32 Y 5 X 2 + C 33 Y 4 | X 3 | + C 34 Y 3 X 4 + C 35 Y 2 | X 5 | + C 36 YX 6 + C 37 | X 7 | (d) In the embodiment of the present invention, the surface shape is represented by a free-form surface using the above equation (a).
It goes without saying that the same operation and effect can be obtained by using the equation (d).

【0065】本発明の実施例1の光軸2を含むY−Z断
面図を図1に示す。この実施例の観察光学系の半画角
は、X方向18°、Y方向11.5°で、反射型画像表
示素子の大きさは11.5×7.2mmである。
FIG. 1 is a YZ sectional view including the optical axis 2 according to the first embodiment of the present invention. The half angle of view of the observation optical system in this embodiment is 18 ° in the X direction and 11.5 ° in the Y direction, and the size of the reflective image display device is 11.5 × 7.2 mm.

【0066】この実施例は、逆光線追跡で、物体側から
光の通る順に、射出瞳1、偏心プリズム10、20、3
0からなる接眼光学系3、半透過反射面の光分割面40
を備えた光分割素子4、反射型画像表示素子の表示面5
からなり、また、光分割素子4の光分割面40の反射側
(照明光入射側)には光源面6が配置され、また、射出
瞳1に共役な面7が位置する。
In this embodiment, in the reverse ray tracing, the exit pupil 1, the decentered prisms 10, 20, and 3 are arranged in the order in which light passes from the object side.
Eyepiece optical system 3 composed of 0, light splitting surface 40 of a semi-transmissive reflecting surface
Light splitting element 4 provided with display, display surface 5 of reflective image display element
The light source surface 6 is disposed on the reflection side (illumination light incident side) of the light dividing surface 40 of the light dividing element 4, and a surface 7 conjugate to the exit pupil 1 is located.

【0067】接眼光学系3の偏心プリズム10は第1面
11から第3面13で構成され、その第1面11は物体
側からの光束をプリズム10内に入射させると共に第2
面12で反射された光束をプリズム内で反射し、第2面
12は第1面11から入射した光束をプリズム内で反射
し、第3面13は第1面11で反射された光束をプリズ
ム外へ射出するように構成されており、第1面11は透
過作用と反射作用を併せ持つ同一の光学作用面となって
いる。
The eccentric prism 10 of the eyepiece optical system 3 is composed of a first surface 11 to a third surface 13, and the first surface 11 allows a light beam from the object side to enter the prism 10 and the second surface 13.
The second surface 12 reflects the light beam reflected from the first surface 11 in the prism, and the third surface 13 reflects the light beam reflected from the first surface 11 into the prism. The first surface 11 is the same optically active surface having both a transmitting effect and a reflecting effect.

【0068】接眼光学系3の偏心プリズム20は第1面
21から第3面23で構成され、その第1面21は偏心
プリズム10からの光束をプリズム20内に入射させ、
第2面22は第1面21から入射した光束をプリズム内
で反射し、第3面23は第2面22で反射された光束を
プリズム外へ射出するように構成されている。
The eccentric prism 20 of the eyepiece optical system 3 is composed of a first surface 21 to a third surface 23. The first surface 21 allows the light beam from the eccentric prism 10 to enter the prism 20.
The second surface 22 is configured to reflect the light beam incident from the first surface 21 in the prism, and the third surface 23 is configured to emit the light beam reflected by the second surface 22 to the outside of the prism.

【0069】接眼光学系3の偏心プリズム30は第1面
31から第4面34で構成され、その第1面31は偏心
プリズム20からの光束をプリズム30内に入射させ、
第2面32は第1面31から入射した光束をプリズム内
で反射し、第3面33は第2面32で反射した光束を第
1面31から第2面32に入射する光束と交差するよう
にプリズム内で反射し、第4面34は第3面33で反射
された光束をプリズム外へ射出するように構成されてい
る。
The eccentric prism 30 of the eyepiece optical system 3 is composed of a first surface 31 to a fourth surface 34. The first surface 31 allows the light beam from the eccentric prism 20 to enter the prism 30.
The second surface 32 reflects the light beam incident on the first surface 31 in the prism, and the third surface 33 intersects the light beam reflected on the second surface 32 with the light beam incident on the second surface 32 from the first surface 31. Thus, the light is reflected inside the prism, and the fourth surface 34 is configured to emit the light beam reflected by the third surface 33 to the outside of the prism.

【0070】そして、この3つの偏心プリズム10〜3
0からなる接眼光学系3は、偏心プリズム30と偏心プ
リズム20からなるリレー光学系により中間像を1回結
像するタイプの光学系からなっており、中間像は、偏心
プリズム20の第1面21近傍に結像される。
The three decentered prisms 10 to 3
The ocular optical system 3 composed of an optical system 0 is a type of optical system that forms an intermediate image once by a relay optical system composed of an eccentric prism 30 and an eccentric prism 20. The intermediate image is a first surface of the eccentric prism 20. An image is formed near 21.

【0071】光分割素子4は2つの透明媒体41と42
が接合された接合プリズム部材からなり、その接合面に
半透過反射面の光分割面40を備えており、逆光線追跡
では、その射出面44、光分割面40、画像表示素子対
向面45を透過し、画像表示素子対向面45に接着され
ている反射型画像表示素子のカバーガラス51を経て反
射型画像表示素子の表示面5に到り、その表示面5で反
射された光束は、カバーガラス51、画像表示素子対向
面45を透過して光分割面40で反射され、光分割素子
4の照明光入射面43からプリズム外へ射出し、光源面
6に到る。なお、射出瞳1の像は、光源面6より後の射
出瞳1と共役な面7に結像する。
The light splitting element 4 comprises two transparent media 41 and 42
Are bonded to each other, and a light splitting surface 40 of a semi-transmissive reflecting surface is provided on the bonding surface. In the reverse ray tracing, the light passes through the light emitting surface 44, the light splitting surface 40, and the image display element facing surface 45. Then, the light reaches the display surface 5 of the reflection-type image display device via the cover glass 51 of the reflection-type image display device adhered to the image display device-facing surface 45, and the light beam reflected by the display surface 5 forms a cover glass. 51, the light passes through the image display element facing surface 45, is reflected by the light dividing surface 40, exits from the illumination light incident surface 43 of the light dividing element 4 to outside the prism, and reaches the light source surface 6. The image of the exit pupil 1 is formed on a surface 7 conjugate with the exit pupil 1 after the light source surface 6.

【0072】このような配置であるので、射出瞳1と共
役な面7よりも光分割素子4に近い位置に配置された光
源面6からの照明光は、光分割素子4の照明光入射面4
3から接合プリズム部材内に入射し、光分割面40で反
射され略平行光束になって画像表示素子対向面45から
接合プリズム部材外に出てカバーガラス51を介して反
射型画像表示素子の表示面5を略垂直に照明する。反射
型液晶表示素子の表示面5からの表示光は、カバーガラ
ス51を介して光分割素子4の画像表示素子対向面45
から接合プリズム部材内に入射し、今度は光分割面40
を透過してその射出面44から接合プリズム部材外に出
て、接眼光学系3の偏心プリズム30の第4面34から
プリズム30内に入射し、第3面33で内部反射し、第
2面32で内部反射し、第1面31からプリズム30外
に射出し、偏心プリズム20の第3面23からプリズム
20内に入射し、第2面22で内部反射し、第1面21
からプリズム20外に射出し、プリズム10の第3面1
3からプリズム10内に入り、第1面11で全反射さ
れ、第2面12で反射されて今度は第1面11で屈折さ
れてプリズム10外に射出し、射出瞳1の位置にある観
察者眼球内に入り、反射型液晶表示素子の表示画像の拡
大像を形成する。
With such an arrangement, the illumination light from the light source surface 6 disposed closer to the light splitting element 4 than the surface 7 conjugate with the exit pupil 1 is irradiated by the illumination light incident surface of the light splitting element 4. 4
3 enters the joining prism member, is reflected by the light splitting surface 40, becomes a substantially parallel light beam, exits the joining prism member from the image display element facing surface 45, and passes through the cover glass 51 to display the reflective image display element. The surface 5 is illuminated almost vertically. The display light from the display surface 5 of the reflection type liquid crystal display element is transmitted through the cover glass 51 to the image display element facing surface 45 of the light splitting element 4.
From the light into the junction prism member.
Through the exit surface 44, exits the cemented prism member, enters the prism 30 from the fourth surface 34 of the decentered prism 30 of the eyepiece optical system 3, is internally reflected by the third surface 33, and is reflected by the second surface. 32, exits the prism 30 from the first surface 31, exits the prism 20 from the third surface 23 of the eccentric prism 20, and is internally reflected by the second surface 22 to form the first surface 21.
From the prism 20 to the third surface 1 of the prism 10
3, the light enters the prism 10, is totally reflected by the first surface 11, is reflected by the second surface 12, is then refracted by the first surface 11, exits the prism 10, and is observed at the position of the exit pupil 1. It enters the eyeball of the user and forms an enlarged image of the display image of the reflective liquid crystal display device.

【0073】後記の構成パラメータの第2面から第5面
までがプリズム10であり、第6面から第8面までがプ
リズム20であり、第9面から第12面までがプリズム
30であり、第13面から第14面までが画像表示時の
光分割素子4であり、第14面から第15面までがカバ
ーガラス51であり、第15面が表示面5であり、第1
5面から第16面までがカバーガラス51であり、第1
7面が反射面としての光分割面40であり、第18面が
光分割素子4の照明光入射面43であり、第19面が光
源面6であり、像面(第20面)が射出瞳1と共役な面
7である。そして、第2面から像面(第20面)の各面
は第1面の射出瞳1の中心を基準とした偏心量で表され
ている。
The second to fifth surfaces of the constituent parameters described below are the prism 10, the sixth to eighth surfaces are the prisms 20, the ninth to twelfth surfaces are the prisms 30, The thirteenth to fourteenth surfaces are the light splitting elements 4 during image display, the fourteenth to fifteenth surfaces are the cover glass 51, the fifteenth surface is the display surface 5, and the first to the fifth surfaces.
The cover glass 51 extends from the fifth surface to the sixteenth surface.
Seventh surface is a light splitting surface 40 as a reflecting surface, eighteenth surface is an illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4, nineteenth surface is a light source surface 6, and an image surface (20th surface) is emitted. Surface 7 conjugate with pupil 1. Each surface from the second surface to the image surface (the twentieth surface) is represented by the amount of eccentricity with respect to the center of the exit pupil 1 of the first surface.

【0074】本発明の実施例2の光軸2を含むY−Z断
面図を図2に示す。この実施例の観察光学系の半画角
は、X方向16°、Y方向10.2°で、反射型画像表
示素子の大きさは11.52×7.2mmである。
FIG. 2 is a YZ sectional view including the optical axis 2 according to the second embodiment of the present invention. The half angle of view of the observation optical system of this embodiment is 16 ° in the X direction and 10.2 ° in the Y direction, and the size of the reflective image display device is 11.52 × 7.2 mm.

【0075】この実施例は、逆光線追跡で、物体側から
光の通る順に、射出瞳1、偏心プリズム10、20、3
0からなる接眼光学系3、半透過反射面の光分割面40
を備えた光分割素子4、ウォブリング素子8、反射型画
像表示素子の表示面5からなり、また、光分割素子4の
光分割面40の反射側(照明光入射側)には光源面6が
配置され、また、射出瞳1に共役な面7が位置する。
In this embodiment, in the reverse ray tracing, the exit pupil 1, the decentered prisms 10, 20, and 3 are arranged in the order in which light passes from the object side.
Eyepiece optical system 3 composed of 0, light splitting surface 40 of a semi-transmissive reflecting surface
And a display surface 5 of a reflective image display device. A light source surface 6 is provided on the reflection side (illumination light incident side) of the light division surface 40 of the light division device 4. A plane 7 that is arranged and conjugate to the exit pupil 1 is located.

【0076】ここで、ウォブリング素子8は、特開平7
−36054号に示されたいるように、位相変調素子と
複屈折媒体とが順次配置されてなり、画像表示素子の表
示面5を1次元方向又は2次元方向にウォブリング(絵
素ずらし、画素シフト)して高解像化する素子であり、
後記の構成パラメータ中では平行平板で表してある。
Here, the wobbling element 8 is disclosed in
As shown in JP-A-36054, a phase modulation element and a birefringent medium are sequentially arranged, and the display surface 5 of the image display element is wobbled in one-dimensional direction or two-dimensional direction (pixel shift, pixel shift). ) To increase the resolution.
In the structural parameters described later, they are represented by parallel plates.

【0077】この実施例の接眼光学系3は実施例1の接
眼光学系3と同様である。
The eyepiece optical system 3 of this embodiment is the same as the eyepiece optical system 3 of the first embodiment.

【0078】そして、光分割素子4は2つの透明媒体4
1と42が接合された接合プリズム部材からなり、その
接合面に半透過反射面の光分割面40を備えており、逆
光線追跡では、その射出面44、光分割面40、画像表
示素子対向面45を透過し、画像表示素子対向面45に
接着されているウォブリング素子8とそのウォブリング
素子8の反対側に接着されている反射型画像表示素子の
カバーガラス51とを経て反射型画像表示素子の表示面
5に到り、その表示面5で反射された光束は、カバーガ
ラス51、ウォブリング素子8、画像表示素子対向面4
5を透過して光分割面40で反射され、光分割素子4の
照明光入射面43からプリズム外へ射出し、光源面6に
到る。なお、射出瞳1の像は、光源面6より後の射出瞳
1と共役な面7に結像する。
The light splitting element 4 is composed of two transparent media 4
1 and 42 are bonded to each other, and are provided with a light splitting surface 40 of a semi-transmissive reflecting surface on the bonding surface. In the reverse ray tracing, the light emitting surface 44, the light splitting surface 40, and the image display element facing surface. 45, the wobbling element 8 adhered to the image display element facing surface 45 and the cover glass 51 of the reflection type image display element adhered to the opposite side of the wobbling element 8 to form a reflective image display element. The light flux reaching the display surface 5 and reflected by the display surface 5 is applied to the cover glass 51, the wobbling element 8, and the image display element facing surface 4.
5, is reflected by the light splitting surface 40, exits from the illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4 to outside the prism, and reaches the light source surface 6. The image of the exit pupil 1 is formed on a surface 7 conjugate with the exit pupil 1 after the light source surface 6.

【0079】このような配置であるので、射出瞳1と共
役な面7よりも光分割素子4に近い位置に配置された光
源面6からの照明光は、光分割素子4の照明光入射面4
3から接合プリズム部材内に入射し、光分割面40で反
射され略平行光束になって画像表示素子対向面45から
接合プリズム部材外に出て、ウォブリング素子8、カバ
ーガラス51を介して反射型画像表示素子の表示面5を
略垂直に照明する。反射型液晶表示素子の表示面5から
の表示光は、カバーガラス51とウォブリング素子8を
介して光分割素子4の画像表示素子対向面45から接合
プリズム部材内に入射し、今度は光分割面40を透過し
てその射出面44から接合プリズム部材外に出て、接眼
光学系3の偏心プリズム30の第4面34からプリズム
30内に入射し、第3面33で内部反射し、第2面32
で内部反射し、第1面31からプリズム30外に射出
し、偏心プリズム20の第3面23からプリズム20内
に入射し、第2面22で内部反射し、第1面21からプ
リズム20外に射出し、プリズム10の第3面13から
プリズム10内に入り、第1面11で全反射され、第2
面12で反射されて今度は第1面11で屈折されてプリ
ズム10外に射出し、射出瞳1の位置にある観察者眼球
内に入り、反射型液晶表示素子の表示画像の拡大像を形
成する。
With such an arrangement, the illumination light from the light source surface 6 arranged closer to the light splitting element 4 than the surface 7 conjugate with the exit pupil 1 is irradiated by the illumination light incident surface of the light splitting element 4. 4
3, the light enters the junction prism member, is reflected by the light splitting surface 40, becomes a substantially parallel light beam, exits the junction prism member from the image display element facing surface 45, and is reflected through the wobbling element 8 and the cover glass 51. The display surface 5 of the image display device is illuminated substantially vertically. The display light from the display surface 5 of the reflection type liquid crystal display element enters the junction prism member from the image display element facing surface 45 of the light splitting element 4 via the cover glass 51 and the wobbling element 8, and this time the light splitting surface The light exits the cemented prism member from the exit surface 44 through the exit surface 40, enters the prism 30 from the fourth surface 34 of the decentered prism 30 of the eyepiece optical system 3, is internally reflected by the third surface 33, and Face 32
At the first surface 31, exits the prism 30 from the first surface 31, enters the prism 20 from the third surface 23 of the eccentric prism 20, internally reflects at the second surface 22, and exits the prism 20 from the first surface 21. And enters the prism 10 from the third surface 13 of the prism 10, is totally reflected by the first surface 11,
The light is reflected by the surface 12 and then refracted by the first surface 11 to exit the prism 10 and enter the observer's eyeball at the position of the exit pupil 1 to form an enlarged image of the display image of the reflective liquid crystal display device. I do.

【0080】後記の構成パラメータの第2面から第5面
までがプリズム10であり、第6面から第8面までがプ
リズム20であり、第9面から第12面までがプリズム
30であり、第13面から第14面までが画像表示時の
光分割素子4であり、第14面から第15面までがウォ
ブリング素子8であり、第15面から第16面までがカ
バーガラス51であり、第16面が表示面5であり、第
16面から第17面までがカバーガラス51であり、第
17面から第18面までがウォブリング素子8であり、
第19面が反射面としての光分割面40であり、第20
面が光分割素子4の照明光入射面43であり、第21面
が光源面6であり、像面(第22面)が射出瞳1と共役
な面7である。そして、第2面から像面(第22面)の
各面は第1面の射出瞳1の中心を基準とした偏心量で表
されている。
The second to fifth surfaces of the constituent parameters described later are the prism 10, the sixth to eighth surfaces are the prisms 20, the ninth to twelfth surfaces are the prisms 30, The thirteenth to fourteenth surfaces are the light splitting elements 4 during image display, the fourteenth to fifteenth surfaces are wobbling elements 8, the fifteenth to sixteenth surfaces are cover glasses 51, The sixteenth surface is the display surface 5, the sixteenth to seventeenth surfaces are cover glasses 51, the seventeenth to eighteenth surfaces are wobbling elements 8,
The nineteenth surface is the light dividing surface 40 as a reflecting surface,
The surface is the illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4, the twenty-first surface is the light source surface 6, and the image surface (the twenty-second surface) is the surface 7 conjugate with the exit pupil 1. Each surface from the second surface to the image surface (the twenty-second surface) is represented by the amount of eccentricity with respect to the center of the exit pupil 1 of the first surface.

【0081】本発明の実施例3の光軸2を含むY−Z断
面図を図3に示す。この実施例の観察光学系の半画角
は、X方向18°、Y方向11.5°で、反射型画像表
示素子の大きさは11.52×7.2mmである。
FIG. 3 is a YZ sectional view including the optical axis 2 according to the third embodiment of the present invention. The half angle of view of the observation optical system of this embodiment is 18 ° in the X direction and 11.5 ° in the Y direction, and the size of the reflective image display device is 11.52 × 7.2 mm.

【0082】この実施例は、逆光線追跡で、物体側から
光の通る順に、射出瞳1、偏心プリズム10、20、3
0からなる接眼光学系3、ウォブリング素子8、半透過
反射面の光分割面40を備えた光分割素子4、反射型画
像表示素子の表示面5からなり、また、光分割素子4の
光分割面40の反射側(照明光入射側)には光源面6が
配置され、また、射出瞳1に共役な面7が位置する。
In this embodiment, the exit pupil 1, the decentered prisms 10, 20, 3 and
0, an eyepiece optical system 3, a wobbling element 8, a light splitting element 4 having a light splitting surface 40 of a transflective surface, and a display surface 5 of a reflection type image display element. A light source surface 6 is arranged on the reflection side (illumination light incident side) of the surface 40, and a surface 7 conjugate to the exit pupil 1 is located.

【0083】この実施例は、ウォブリング素子8を光分
割素子4の接眼光学系3側に一体に接着して界面反射を
防止するようにした例である。
This embodiment is an example in which the wobbling element 8 is integrally bonded to the eyepiece optical system 3 side of the light splitting element 4 to prevent interface reflection.

【0084】この実施例の接眼光学系3は実施例1の接
眼光学系3と同様である。
The eyepiece optical system 3 of this embodiment is the same as the eyepiece optical system 3 of the first embodiment.

【0085】そして、光分割素子4は2つの透明媒体4
1と42が接合された接合プリズム部材からなり、その
接合面に半透過反射面の光分割面40を備えており、ま
た、光分割素子4の射出面44にウォブリング素子8が
接着されており、逆光線追跡では、そのウォブリング素
子8、射出面44、光分割面40、画像表示素子対向面
45を透過し、画像表示素子対向面45に接着されてい
る反射型画像表示素子のカバーガラス51を経て反射型
画像表示素子の表示面5に到り、その表示面5で反射さ
れた光束は、カバーガラス51、画像表示素子対向面4
5を透過して光分割面40で反射され、光分割素子4の
照明光入射面43からプリズム外へ射出し、光源面6に
到る。なお、射出瞳1の像は、光源面6より後の射出瞳
1と共役な面7に結像する。
The light dividing element 4 is composed of two transparent media 4
1 and 42 are joined to each other, and are provided with a light splitting surface 40 of a semi-transmissive reflecting surface on the joint surface thereof, and a wobbling element 8 is adhered to an emission surface 44 of the light splitting element 4. In the reverse ray tracing, the cover glass 51 of the reflection type image display element which is transmitted through the wobbling element 8, the exit surface 44, the light dividing surface 40, and the image display element facing surface 45 and is adhered to the image display element facing surface 45 is removed. After that, the light reaches the display surface 5 of the reflection type image display device, and the light flux reflected by the display surface 5 is applied to the cover glass 51 and the image display device facing surface 4.
5, is reflected by the light splitting surface 40, exits from the illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4 to outside the prism, and reaches the light source surface 6. The image of the exit pupil 1 is formed on a surface 7 conjugate with the exit pupil 1 after the light source surface 6.

【0086】このような配置であるので、射出瞳1と共
役な面7よりも光分割素子4に近い位置に配置された光
源面6からの照明光は、光分割素子4の照明光入射面4
3から接合プリズム部材内に入射し、光分割面40で反
射され略平行光束になって画像表示素子対向面45から
接合プリズム部材外に出てカバーガラス51を介して反
射型画像表示素子の表示面5を略垂直に照明する。反射
型液晶表示素子の表示面5からの表示光は、カバーガラ
ス51を介して光分割素子4の画像表示素子対向面45
から接合プリズム部材内に入射し、今度は光分割面40
を透過してその射出面44から接合プリズム部材外に出
て、ウォブリング素子8を経て、接眼光学系3の偏心プ
リズム30の第4面34からプリズム30内に入射し、
第3面33で内部反射し、第2面32で内部反射し、第
1面31からプリズム30外に射出し、偏心プリズム2
0の第3面23からプリズム20内に入射し、第2面2
2で内部反射し、第1面21からプリズム20外に射出
し、プリズム10の第3面13からプリズム10内に入
り、第1面11で全反射され、第2面12で反射されて
今度は第1面11で屈折されてプリズム10外に射出
し、射出瞳1の位置にある観察者眼球内に入り、反射型
液晶表示素子の表示画像の拡大像を形成する。
With such an arrangement, the illumination light from the light source surface 6 disposed closer to the light splitting element 4 than the surface 7 conjugate with the exit pupil 1 is irradiated by the illumination light incident surface of the light splitting element 4. 4
3 enters the joining prism member, is reflected by the light splitting surface 40, becomes a substantially parallel light beam, exits the joining prism member from the image display element facing surface 45, and passes through the cover glass 51 to display the reflective image display element. The surface 5 is illuminated almost vertically. The display light from the display surface 5 of the reflection type liquid crystal display element is transmitted through the cover glass 51 to the image display element facing surface 45 of the light splitting element 4.
From the light into the junction prism member.
Through the exit surface 44 to exit the cemented prism member, pass through the wobbling element 8 and enter the prism 30 from the fourth surface 34 of the decentered prism 30 of the eyepiece optical system 3,
The light is internally reflected by the third surface 33, internally reflected by the second surface 32, and exits from the first surface 31 to the outside of the prism 30.
0 enters the prism 20 from the third surface 23 and the second surface 2
2, exits the prism 20 from the first surface 21, enters the prism 10 from the third surface 13 of the prism 10, is totally reflected by the first surface 11, is reflected by the second surface 12, and Are refracted by the first surface 11 and exit the prism 10 to enter the observer's eyeball at the position of the exit pupil 1 to form an enlarged image of the display image of the reflective liquid crystal display device.

【0087】後記の構成パラメータの第2面から第5面
までがプリズム10であり、第6面から第8面までがプ
リズム20であり、第9面から第12面までがプリズム
30であり、第13面から第14面までがウォブリング
素子8であり、第14面から第15面までが画像表示時
の光分割素子4であり、第15面から第16面までがカ
バーガラス51であり、第16面が表示面5であり、第
16面から第17面までがカバーガラス51であり、第
18面が反射面としての光分割面40であり、第19面
が光分割素子4の照明光入射面43であり、第20面が
光源面6であり、像面(第21面)が射出瞳1と共役な
面7である。そして、第2面から像面(第21面)の各
面は第1面の射出瞳1の中心を基準とした偏心量で表さ
れている。
The second to fifth surfaces of the constituent parameters described later are the prism 10, the sixth to eighth surfaces are the prisms 20, the ninth to twelfth surfaces are the prisms 30, The thirteenth to fourteenth surfaces are the wobbling elements 8, the fourteenth to fifteenth surfaces are the light splitting elements 4 for displaying an image, the fifteenth to sixteenth surfaces are the cover glass 51, The sixteenth surface is the display surface 5, the sixteenth to seventeenth surfaces are the cover glass 51, the eighteenth surface is the light splitting surface 40 as a reflection surface, and the nineteenth surface is the illumination of the light splitting element 4. The light incident surface 43, the twentieth surface is the light source surface 6, and the image surface (the twenty-first surface) is the surface 7 conjugate with the exit pupil 1. Each surface from the second surface to the image surface (the twenty-first surface) is represented by the amount of eccentricity with respect to the center of the exit pupil 1 of the first surface.

【0088】以下に上記実施例1〜3の構成パラメータ
を示す。以下の表中の“FFS”は自由曲面、“AS
S”は非球面を示す。 (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 ∞ -1250.00 1 ∞(瞳) 偏心(1) 2 ASS 偏心(2) 1.4924 57.6 3 FFS 偏心(3) 1.4924 57.6 4 ASS 偏心(2) 1.4924 57.6 5 FFS 偏心(4) 6 ASS 偏心(5) 1.4924 57.6 7 ∞ 偏心(6) 1.4924 57.6 8 ASS 偏心(7) 9 FFS 偏心(8) 1.4924 57.6 10 FFS 偏心(9) 1.4924 57.6 11 FFS 偏心(10) 1.4924 57.6 12 FFS 偏心(11) 13 ∞ 偏心(12) 1.4924 57.6 14 ∞ 偏心(13) 1.5163 64.1 15 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1 16 ∞ 偏心(13) 1.4924 57.6 17 FFS 偏心(15) 1.4924 57.6 18 ∞ 偏心(16) 19 ∞ 偏心(17) 像 面 ∞ 偏心(18) ASS R -55.44 K 2.1396×10-1 A 3.9915×10-6 B 2.2958×10-9 C -3.1207×10-12 ASS R 18.43 K 7.4067×10-1 A 5.3964×10-5 B 1.0832×10-6 C -9.4725×10-9 ASS R 17.33 K -1.7782 A -5.5187×10-5 B -1.2987×10-7 C -7.8713×10-9 FFS C4 -1.3856×10-26 -1.3735×10-28 -1.0414×10-610 3.2479×10-511 -2.2932×10-613 -5.0980×10-615 -2.9220×10-617 -1.3012×10-919 -2.0877×10-821 1.0984×10-7 FFS C4 2.2988×10-26 8.7785×10-38 5.5743×10-410 4.1097×10-411 2.4130×10-413 7.6633×10-415 -7.3274×10-717 3.4372×10-619 -3.1331×10-521 -4.0687×10-7 FFS C4 -5.4349×10-36 -1.6790×10-28 -1.9228×10-310 -1.4828×10-311 -8.2821×10-513 -2.9887×10-415 -1.6176×10-417 -9.8905×10-619 -1.7842×10-521 -7.3258×10-6 FFS C4 3.9701×10-36 2.9194×10-38 -5.4333×10-510 1.9408×10-411 -1.4270×10-613 -1.1644×10-515 -9.9238×10-617 -6.3749×10-719 -1.1090×10-621 -8.1133×10-7 FFS C4 -1.2730×10-26 -1.0195×10-28 -1.0071×10-410 1.5580×10-411 2.7477×10-613 1.2945×10-515 1.0149×10-517 -5.9775×10-719 -5.9311×10-721 2.1818×10-7 FFS C4 5.4121×10-36 2.4681×10-28 -2.2435×10-310 -5.2114×10-411 2.3590×10-513 1.3835×10-415 2.4701×10-417 -6.3268×10-819 2.9510×10-521 2.5078×10-6 FFS C4 -2.2874×10-26 -1.5515×10-28 6.0651×10-410 2.6796×10-411 -3.0974×10-513 2.3913×10-515 -3.7454×10-517 -5.8534×10-619 -4.5885×10-621 -3.4778×10-6 偏心(1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y 9.36 Z 30.67 α 12.82 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y -0.89 Z 39.29 α -23.24 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y 14.24 Z 35.02 α 68.23 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) X 0.00 Y 16.56 Z 35.83 α 83.43 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) X 0.00 Y 24.62 Z 36.31 α 125.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) X 0.00 Y 23.36 Z 44.53 α 176.05 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) X 0.00 Y 22.40 Z 45.39 α 174.59 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) X 0.00 Y 23.87 Z 58.07 α 153.85 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) X 0.00 Y 32.07 Z 52.58 α 108.38 β 0.00 γ 0.00 偏心(11) X 0.00 Y 18.76 Z 51.08 α 89.86 β 0.00 γ 0.00 偏心(12) X 0.00 Y 17.76 Z 50.70 α 89.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(13) X 0.00 Y 7.76 Z 50.62 α 89.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(14) X 0.00 Y 4.48 Z 50.60 α 89.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(15) X 0.00 Y 13.86 Z 50.67 α 125.47 β 0.00 γ 0.00 偏心(16) X 0.00 Y 11.73 Z 56.98 α 169.38 β 0.00 γ 0.00 偏心(17) X 0.00 Y 11.04 Z 58.73 α 154.38 β 0.00 γ 0.00 偏心(18) X 0.00 Y 10.78 Z 62.02 α 169.38 β 0.00 γ 0.00 。
The following are the configuration parameters of the first to third embodiments. "FFS" in the following table is a free-form surface, "AS
S "indicates an aspherical surface. (Example 1) Surface number Curvature radius Surface interval Eccentricity Refractive index Abbe number Object plane ∞ -1250.00 1 ∞ (pupil) Eccentricity (1) 2 ASS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 3 FFS Eccentricity ( 3) 1.4924 57.6 4 ASS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 5 FFS Eccentricity (4) 6 ASS Eccentricity (5) 1.4924 57.6 7 ∞ Eccentricity (6) 1.4924 57.6 8 ASS Eccentricity (7) 9 FFS Eccentricity (8) 1.4924 57.6 10 FFS Eccentricity (9) 1.4924 57.6 11 FFS Eccentricity (10) 1.4924 57.6 12 FFS Eccentricity (11) 13 ∞ Eccentricity (12) 1.4924 57.6 14 ∞ Eccentricity (13) 1.5163 64.1 15 ∞ Eccentricity (14) 1.5163 64.1 16 ∞ Eccentricity (13) 1.4924 57.6 17 FFS eccentric (15) 1.4924 57.6 18 ∞ eccentricity (16) 19 ∞ eccentricity (17) image surface ∞ eccentricity (18) ASS R -55.44 K 2.1396 × 10 -1 A 3.9915 × 10 -6 B 2.2958 × 10 - 9 C -3.1207 × 10 -12 ASS R 18.43 K 7.4067 × 10 -1 A 5.3964 × 10 -5 B 1.0832 × 10 -6 C -9.4725 × 10 -9 ASS R 17.33 K -1.7782 A -5.5187 × 10 -5 B -1.2987 × 10 -7 C -7.8713 × 10 -9 FFS C 4 -1.3856 × 10 -2 C 6 -1.3735 × 10 -2 C 8 -1.0414 × 10 -6 C 10 3.2479 × 10 -5 C 11 -2.2932 × 10 -6 C 13 -5.0980 × 10 -6 C 15 - 2.9220 × 10 -6 C 17 -1.3012 × 10 -9 C 19 -2.0877 × 10 -8 C 21 1.0984 × 10 -7 FFS C 4 2.2988 × 10 -2 C 6 8.7 785 × 10 -3 C 8 5.5743 × 10 -4 C 10 4.1097 × 10 -4 C 11 2.4130 × 10 -4 C 13 7.6633 × 10 -4 C 15 -7.3274 × 10 -7 C 17 3.4372 × 10 -6 C 19 -3.1331 × 10 -5 C 21 -4.0687 × 10 -7 FFS C 4 -5.4349 × 10 -3 C 6 -1.6790 × 10 -2 C 8 -1.9228 × 10 -3 C 10 -1.4828 × 10 -3 C 11 -8.2821 × 10 -5 C 13 -2.9887 × 10 - 4 C 15 -1.6176 × 10 -4 C 17 -9.8905 × 10 -6 C 19 -1.7842 × 10 -5 C 21 -7.3258 × 10 -6 FFS C 4 3.9701 × 10 -3 C 6 2.9 194 × 10 -3 C 8 -5.4333 × 10 -5 C 10 1.9408 × 10 -4 C 11 -1.4270 × 10 -6 C 13 -1.1644 × 10 -5 C 15 -9.9238 × 10 -6 C 17 -6.3749 × 10 -7 C 19 -1.1090 × 10 -6 C 21 -8.1133 × 10 -7 FFS C 4 -1.2730 × 10 -2 C 6 -1.0195 × 10 -2 C 8 -1.0071 × 10 -4 C 10 1.5580 × 10 -4 C 11 2.7477 × 10 -6 C 13 1.2945 × 10 -5 C 15 1.0149 × 10 -5 C 17 -5.9775 × 10 -7 C 19 -5.9311 × 10 -7 C 21 2.1818 × 10 -7 FFS C 4 5.4121 × 10 -3 C 6 2.4681 × 10 -2 C 8 -2.2435 × 10 -3 C 10 -5.2114 × 10 -4 C 11 2.3590 × 10 -5 C 13 1.3835 × 10 -4 C 15 2.4701 × 10 -4 C 17 -6.3268 × 10 -8 C 19 2.9 510 × 10 -5 C 21 2.5078 × 10 -6 FFS C 4 -2.2874 × 10 -2 C 6 -1.5515 × 10 -2 C 8 6.0651 × 10 -4 C 10 2.6796 × 10 -4 C 11 -3.0974 × 10 -5 C 13 2.3913 × 10 -5 C 15 -3.7454 × 10 -5 C 17 -5.8534 × 10 -6 C 19 -4.5885 × 10 -6 C 21 -3.4778 × 10 -6 Eccentricity (1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y 9.36 Z 30.67 α 12.82 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y -0.89 Z 39.29 α -23.24 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (4) X 0.00 Y 14.24 Z 35.02 α 68.23 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (5) X 0.00 Y 16.56 Z 35.83 α 83.43 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (6) X 0.00 Y 24.62 Z 36.31 α 125.50 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (7) X 0.00 Y 23.36 Z 44.53 α 176.05 β 0.00 γ 0.00 Heart (8) X 0.00 Y 22.40 Z 45.39 α 174.59 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (9) X 0.00 Y 23.87 Z 58.07 α 153.85 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (10) X 0.00 Y 32.07 Z 52.58 α 108.38 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity 11) X 0.00 Y 18.76 Z 51.08 α 89.86 β 0.00 γ 0.00 eccentricity (12) X 0.00 Y 17.76 Z 50.70 α 89.58 β 0.00 γ 0.00 eccentricity (13) X 0.00Y 7.76 Z 50.62 α 89.58 β 0.00 γ eccentricity (14) X 0.00 Y 4.48 Z 50.60 α 89.58 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (15) X 0.00 Y 13.86 Z 50.67 α 125.47 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (16) X 0.00 Y 11.73 Z 56.98 α 169.38 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (17) X 0.00 Y 11.04 Z 58.73 α 154.38 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (18) X 0.00 Y 10.78 Z 62.02 α 169.38 β 0.00 γ 0.00.

【0089】 (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 ∞(瞳) 偏心(1) 2 ASS 偏心(2) 1.4924 57.6 3 FFS 偏心(3) 1.4924 57.6 4 ASS 偏心(2) 1.4924 57.6 5 FFS 偏心(4) 6 -470.07 偏心(5) 1.4924 57.6 7 ∞ 偏心(6) 1.4924 57.6 8 18.57 偏心(7) 9 FFS 偏心(8) 1.4924 57.6 10 FFS 偏心(9) 1.4924 57.6 11 FFS 偏心(10) 1.4924 57.6 12 FFS 偏心(11) 13 ∞ 偏心(12) 1.4924 57.6 14 ∞ 偏心(13) 1.5163 64.1 15 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1 16 ∞ 偏心(15) 1.5163 64.1 17 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1 18 ∞ 偏心(13) 1.4924 57.6 19 FFS 偏心(16) 1.4924 57.6 20 ∞ 偏心(17) 21 ∞ 偏心(18) 像 面 ∞ 偏心(19) ASS R -51.67 K 2.4332 A -8.3613×10-7 B 2.3570×10-8 C -1.8757×10-11 FFS C4 -1.4290×10-26 -1.4176×10-28 1.7920×10-510 4.7202×10-511 -2.7695×10-613 -6.0900×10-615 -3.8163×10-617 -2.1081×10-819 4.1648×10-821 1.2537×10-7 FFS C4 -7.3719×10-36 -3.5314×10-28 8.0476×10-410 -2.2967×10-311 2.7243×10-513 3.1563×10-415 2.6656×10-417 -8.8980×10-719 -5.4431×10-621 1.9723×10-6 FFS C4 -1.0090×10-26 -3.3258×10-28 -5.3117×10-410 -6.2650×10-411 -1.1787×10-513 -1.0121×10-415 -1.0925×10-417 -7.2895×10-619 -2.1049×10-521 -1.9030×10-5 FFS C4 2.0590×10-36 -3.0456×10-38 2.6221×10-410 2.9679×10-411 -2.3378×10-613 -3.1006×10-615 1.0119×10-517 -6.1910×10-719 -3.9797×10-621 -2.9181×10-6 FFS C4 -1.4942×10-26 -1.4187×10-28 6.1858×10-510 2.1856×10-411 -8.7827×10-713 -2.8865×10-615 4.0624×10-617 -4.3121×10-719 -1.2927×10-621 -9.1384×10-7 FFS C4 -4.0255×10-36 2.1274×10-28 -2.6302×10-310 -3.3418×10-311 1.0966×10-513 1.5588×10-415 4.1184×10-417 -1.7475×10-519 -1.8305×10-521 -2.1189×10-5 FFS C4 -2.7168×10-26 -1.7403×10-28 3.3242×10-410 1.8083×10-411 -4.2453×10-513 2.1203×10-515 -3.4762×10-517 -5.2645×10-619 6.0649×10-821 -7.7514×10-7 偏心(1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y 8.95 Z 30.66 α 13.61 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y 0.37 Z 39.39 α -20.44 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y 14.51 Z 35.09 α 50.13 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) X 0.00 Y 16.94 Z 36.49 α 80.10 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) X 0.00 Y 22.80 Z 35.93 α 129.49 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) X 0.00 Y 25.00 Z 41.92 α -165.94 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) X 0.00 Y 21.30 Z 43.60 α 179.91 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) X 0.00 Y 24.45 Z 57.19 α 151.80 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) X 0.00 Y 30.18 Z 52.34 α 104.83 β 0.00 γ 0.00 偏心(11) X 0.00 Y 16.67 Z 52.53 α 88.31 β 0.00 γ 0.00 偏心(12) X 0.00 Y 14.89 Z 50.48 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(13) X 0.00 Y 4.90 Z 50.19 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(14) X 0.00 Y 3.20 Z 50.14 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(15) X 0.00 Y 1.62 Z 50.10 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(16) X 0.00 Y 11.39 Z 50.38 α 124.25 β 0.00 γ 0.00 偏心(17) X 0.00 Y 9.12 Z 56.68 α 173.24 β 0.00 γ 0.00 偏心(18) X 0.00 Y 8.94 Z 58.17 α 153.24 β 0.00 γ 0.00 偏心(19) X 0.00 Y 8.76 Z 59.66 α 173.24 β 0.00 γ 0.00 。(Example 2) Surface number Curvature radius Surface distance Eccentricity Refractive index Abbe number Object plane ∞-1000.00 1 ∞ (pupil) Eccentricity (1) 2 ASS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 3 FFS Eccentricity (3) 1.4924 57.6 4 ASS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 5 FFS Eccentricity (4) 6 -470.07 Eccentricity (5) 1.4924 57.6 7 ∞ Eccentricity (6) 1.4924 57.6 8 18.57 Eccentricity (7) 9 FFS Eccentricity (8) 1.4924 57.6 10 FFS Eccentricity (9) 1.4924 57.6 11 FFS Eccentricity (10) 1.4924 57.6 12 FFS Eccentricity (11) 13 ∞ Eccentricity (12) 1.4924 57.6 14 ∞ Eccentricity (13) 1.5163 64.1 15 ∞ Eccentricity (14) 1.5163 64.1 16 ∞ Eccentricity (15) 1.5163 64.1 17 ∞ Eccentricity (14) 1.5163 64.1 18 ∞ Eccentricity (13) 1.4924 57.6 19 FFS Eccentricity (16) 1.4924 57.6 20 ∞ Eccentricity (17) 21 ∞ Eccentricity (18) Image plane ∞ Eccentricity (19) ASS R -51.67 K 2.4332 A -8.3613 × 10 -7 B 2.3570 × 10 -8 C -1.8757 × 10 -11 FFS C 4 -1.4290 × 10 -2 C 6 -1.4176 × 10 -2 C 8 1.7920 × 10 -5 C 10 4.7202 × 10 -5 C 11 -2.7695 × 10 -6 C 13 -6.0900 × 10 -6 C 15 -3.8163 × 10 -6 C 17 -2.1081 × 10 -8 C 19 4.1648 × 10 -8 C 21 1.2537 × 10 -7 FFS C 4 -7.3719 × 10 -3 C 6 -3.5314 × 10 -2 C 8 8.0476 × 10 -4 C 10 -2.2967 × 10 -3 C 11 2.7243 × 10 -5 C 13 3.1563 × 10 -4 C 15 2.6656 × 10 -4 C 17 -8.8980 × 10 -7 C 19 -5.4431 × 10 -6 C 21 1.9723 × 10 -6 FFS C 4 -1.0090 × 10 -2 C 6 -3.3258 × 10 -2 C 8 -5.3117 × 10 -4 C 10 -6.2650 × 10 -4 C 11 -1.1787 × 10 -5 C 13 -1.0121 × 10 -4 C 15 -1.0925 × 10 -4 C 17 -7.2895 × 10 -6 C 19 -2.1049 × 10 -5 C 21 -1.9030 × 10 -5 FFS C 4 2.0590 × 10 -3 C 6 -3.0456 × 10 -3 C 8 2.6221 × 10 -4 C 10 2.9679 × 10 -4 C 11 -2.3378 × 10 -6 C 13 -3.1006 × 10 -6 C 15 1.0119 × 10 -5 C 17 -6.1910 × 10 -7 C 19 -3.9797 × 10 -6 C 21 -2.9181 × 10 -6 FFS C 4 -1.4942 × 10 -2 C 6 -1.4187 × 10 -2 C 8 6.1858 × 10 -5 C 10 2.1856 × 10 -4 C 11 -8.7827 × 10 -7 C 13 - 2.8865 × 10 -6 C 15 4.0624 × 10 -6 C 17 -4.3 121 × 10 -7 C 19 -1.2927 × 10 -6 C 21 -9.1384 × 10 -7 FFS C 4 -4.0255 × 10 -3 C 6 2.1274 × 10 -2 C 8 -2.6 302 × 10 -3 C 10 -3.3418 × 10 -3 C 11 1.0966 × 10 -5 C 13 1.5588 × 10 -4 C 15 4.1184 × 10 -4 C 17 -1.7475 × 10 -5 C 19 -1.8305 × 10 -5 C 21 -2.1189 × 10 -5 FFS C 4 -2.7168 × 10 -2 C 6 -1.7403 × 10 -2 C 8 3.3242 × 10 -4 C 10 1.8083 × 10 -4 C 11 - 4.2453 × 10 -5 C 13 2.1 203 × 10 -5 C 15 -3.4762 × 10 -5 C 17 -5.2645 × 10 -6 C 19 6.0649 × 10 -8 C 21 -7.7514 × 10 -7 Eccentricity (1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y 8.95 Z 30.66 α 13.61 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y 0.37 Z 39.39 α -20.44 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (4) X 0.00 Y 14.51 Z 35.09 α 50.13 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (5) X 0.00 Y 16.94 Z 36.49 α 80.10 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (6) X 0.00 Y 22.80 Z 35.93 α 129.49 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (7) X 0.00 Y 25.00 Z 41.92 α -165.94 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (8) X 0.00 Y 21.30 Z 43.60 α 179.91 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (9) X 0.00 Y 24.45 Z 57.19 α 151.80 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (10) X 0.00 Y 30.18 Z 52.34 α 104.83 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (11) X 0.00 Y 16.67 Z 52.53 α 88.31 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (12) X 0.00 Y 14.89 Z 50.48 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (13) X 0.00 Y 4.90 Z 50.19 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (14) X 0.00 Y 3.20 Z 50.14 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (15) X 0.00 Y 1.62 Z 50.10 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (16) X 0.00Y 11.39 Z 50.38 α 124.25 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (17) X 0.00 Y 9.12 Z 56.68 α 173.24 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (18) X 0.00 Y 8.94 Z 58.17 α 153.24 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (19) X 0.00 Y 8.76 Z 59.66 α 173.24 β 0.00 γ 0.00.

【0090】 (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 ∞(瞳) 偏心(1) 2 ASS 偏心(2) 1.4924 57.6 3 FFS 偏心(3) 1.4924 57.6 4 ASS 偏心(2) 1.4924 57.6 5 FFS 偏心(4) 6 38.63 偏心(5) 1.4924 57.6 7 ∞ 偏心(6) 1.4924 57.6 8 17.96 偏心(7) 9 FFS 偏心(8) 1.4924 57.6 10 FFS 偏心(9) 1.4924 57.6 11 FFS 偏心(10) 1.4924 57.6 12 FFS 偏心(11) 13 ∞ 偏心(12) 1.5163 64.1 14 ∞ 偏心(13) 1.4924 57.6 15 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1 16 ∞ 偏心(15) 1.5163 64.1 17 ∞ 偏心(14) 1.4924 57.6 18 FFS 偏心(16) 1.4924 57.6 19 ∞ 偏心(17) 20 ∞ 偏心(18) 像 面 ∞ 偏心(19) ASS R -49.38 K 7.3241×10-1 A -4.5432×10-6 B 2.1489×10-8 C -1.5676×10-11 FFS C4 -1.4755×10-26 -1.4222×10-28 2.1241×10-510 6.9832×10-511 -3.4264×10-613 -7.9043×10-615 -5.2511×10-617 -1.5242×10-819 6.2794×10-821 1.3664×10-7 FFS C4 7.0756×10-36 -3.0049×10-28 2.4938×10-310 3.3990×10-411 -1.6790×10-513 3.6129×10-415 2.7244×10-417 -5.5578×10-619 -1.4474×10-521 -1.8818×10-5 FFS C4 -4.0931×10-36 -3.3939×10-28 -8.9423×10-410 -8.0161×10-411 1.0380×10-513 -1.0052×10-415 -1.4063×10-417 -6.0799×10-619 -1.8472×10-521 -1.7630×10-5 FFS C4 2.6279×10-36 -5.1566×10-38 1.9361×10-410 4.0746×10-411 -1.7992×10-713 -5.6199×10-615 -1.5344×10-717 -3.1243×10-719 -4.9444×10-621 -4.0163×10-6 FFS C4 -1.4303×10-26 -1.5096×10-28 4.7954×10-510 2.6118×10-411 2.5974×10-713 5.1685×10-615 7.2799×10-617 -1.1364×10-719 -7.3233×10-721 -8.9366×10-8 FFS C4 -3.8916×10-36 3.3438×10-28 -9.4525×10-410 -2.3903×10-311 5.1305×10-513 1.7649×10-415 1.6419×10-417 -4.4288×10-619 -4.9533×10-621 6.4161×10-6 FFS C4 -2.6649×10-26 -1.7207×10-28 6.5022×10-410 4.0120×10-411 -4.3523×10-513 2.4539×10-515 -3.5081×10-517 -6.6101×10-619 -1.3642×10-621 -1.9252×10-6 偏心(1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) X 0.00 Y 9.33 Z 30.86 α 12.62 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) X 0.00 Y 0.63 Z 39.36 α -20.96 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) X 0.00 Y 14.81 Z 35.78 α 52.39 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) X 0.00 Y 17.97 Z 33.43 α 74.78 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) X 0.00 Y 23.85 Z 37.23 α 124.04 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) X 0.00 Y 24.60 Z 44.19 α -177.49 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) X 0.00 Y 21.12 Z 45.44 α 170.38 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) X 0.00 Y 21.31 Z 58.89 偏心(10) X 0.00 Y 28.58 Z 55.37 α 97.73 β 0.00 γ 0.00 偏心(11) X 0.00 Y 15.06 Z 53.03 α 79.22 β 0.00 γ 0.00 偏心(12) X 0.00 Y 14.26 Z 51.91 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(13) X 0.00 Y 12.58 Z 51.68 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(14) X 0.00 Y 2.67 Z 50.29 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(15) X 0.00 Y 1.11 Z 50.07 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(16) X 0.00 Y 9.11 Z 51.19 α 117.90 β 0.00 γ 0.00 偏心(17) X 0.00 Y 6.15 Z 57.20 α 164.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(18) X 0.00 Y 5.65 Z 58.93 α 149.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(19) X 0.00 Y 5.32 Z 60.08 α 164.00 β 0.00 γ 0.00 。Example 3 Surface Number Curvature Radius Surface Distance Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ -1000.00 1 ∞ (pupil) Eccentricity (1) 2 ASS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 3 FFS Eccentricity (3) 1.4924 57.6 4 ASS Eccentricity (2) 1.4924 57.6 5 FFS Eccentricity (4) 6 38.63 Eccentricity (5) 1.4924 57.6 7 ∞ Eccentricity (6) 1.4924 57.6 8 17.96 Eccentricity (7) 9 FFS Eccentricity (8) 1.4924 57.6 10 FFS Eccentricity (9) 1.4924 57.6 11 FFS eccentricity (10) 1.4924 57.6 12 FFS eccentricity (11) 13 ∞ eccentricity (12) 1.5163 64.1 14 ∞ eccentricity (13) 1.4924 57.6 15 ∞ eccentricity (14) 1.5163 64.1 16 ∞ eccentricity (15) 1.5163 64.1 17 ∞ eccentricity (14) 1.4924 57.6 18 FFS Eccentricity (16) 1.4924 57.6 19 ∞ Eccentricity (17) 20 ∞ Eccentricity (18) Image plane ∞ Eccentricity (19) ASS R -49.38 K 7.3241 × 10 -1 A -4.5432 × 10 -6 B 2.1489 × 10 -8 C -1.5676 × 10 -11 FFS C 4 -1.4755 × 10 -2 C 6 -1.4222 × 10 -2 C 8 2.1241 × 10 -5 C 10 6.9832 × 10 -5 C 11 -3.4264 × 10 - 6 C 13 -7.9043 × 10 -6 C 15 -5.2511 × 10 -6 C 17 -1.5242 × 10 -8 C 19 6.2794 × 10 -8 C 21 1.3664 × 10 -7 FFS C 4 7.0756 × 10 -3 C 6 -3.0049 × 10 -2 C 8 2.4938 × 10 -3 C 10 3.3990 × 10 -4 C 11 -1.6790 × 10 -5 C 13 3.6129 × 10 -4 C 15 2.7244 × 10 -4 C 17 -5.5578 × 10 -6 C 19 -1.4474 × 10 -5 C 21 -1.8818 × 10 -5 FFS C 4 -4.0931 × 10 -3 C 6 -3.3939 × 10 -2 C 8 -8.9423 × 10 -4 C 10 -8.0161 × 10 -4 C 11 1.0380 × 10 -5 C 13 -1.0052 × 10 -4 C 15 -1.4063 × 10 -4 C 17 -6.0799 × 10 -6 C 19 -1.8472 × 10 -5 C 21 -1.7630 × 10 -5 FFS C 4 2.6279 × 10 -3 C 6 -5.1566 × 10 -3 C 8 1.9361 × 10 -4 C 10 4.0746 × 10 -4 C 11 -1.7992 × 10 -7 C 13 -5.6199 × 10 -6 C 15 -1.5344 × 10 -7 C 17 -3.1243 × 10 -7 C 19 -4.9444 × 10 -6 C 21 -4.0163 × 10 -6 FFS C 4 -1.4303 × 10 -2 C 6 -1.5096 × 10 -2 C 8 4.7954 × 10 -5 C 10 2.6 118 × 10 -4 C 11 2.5974 × 10 -7 C 13 5.1685 × 10 -6 C 15 7.2799 × 10 -6 C 17 -1.1364 × 10 -7 C 19 -7.3233 × 10 -7 C 21 -8.9366 × 10 -8 FFS C 4 -3.8916 × 10 -3 C 6 3.3438 × 10 -2 C 8 -9.4525 × 10 -4 C 10 -2.3903 × 10 -3 C 11 5.1305 × 10 -5 C 13 1.7649 × 10 -4 C 15 1.6419 × 10 -4 C 17 -4.4288 × 10 -6 C 19 -4.9533 × 10 -6 C 21 6.4161 × 10 -6 FFS C 4 -2.6649 × 10 -2 C 6 -1.7207 × 10 -2 C 8 6.5022 × 10 -4 C 10 4.0 120 × 10 -4 C 11 -4.3523 × 10 -5 C 13 2.4539 × 10 -5 C 15 -3.5081 × 10 -5 C 17 -6.6101 × 10 -6 C 19 -1.3642 × 10 -6 C 21 -1.9252 × 10 -6 Eccentricity (1) X 0.00 Y 0.00 Z 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (2) X 0.00 Y 9.33 Z 30.86 α 12.62 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (3) X 0.00 Y 0.63 Z 39.36 α -20.96 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (4) X 0.00 Y 14.81 Z 35.78 α 52.39 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (5) X 0.00 Y 17.97 Z 33.43 α 74.78 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (6) X 0.00 Y 23.85 Z 37.23 α 124.04 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (7) X 0.00 Y 24.60 Z 44.19 α -177.49 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity ( 8) X 0.00 Y 21.12 Z 45.44 α 170.38 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (9) X 0.00 Y 21.31 Z 58.89 Eccentricity (10) X 0.00 Y 28.58 Z 55.37 α 97.73 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity Center (11) X 0.00 Y 15.06 Z 53.03 α 79.22 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (12) X 0.00 Y 14.26 Z 51.91 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (13) X 0.00 Y 12.58 Z 51.68 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity 14) X 0.00 Y 2.67 Z 50.29 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (15) X 0.00 Y 1.11 Z 50.07 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (16) X 0.00 Y 9.11 Z 51.19 α 117.90 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (17) X 0.00 Y 6.15 Z 57.20 α 164.00 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (18) X 0.00 Y 5.65 Z 58.93 α 149.00 β 0.00 γ 0.00 Eccentricity (19) X 0.00 Y 5.32 Z 60.08 α 164.00 β 0.00 γ 0.00.

【0091】上記実施例1〜3の横収差をそれぞれ図4
〜図6に示す。これらの横収差図において、括弧内に示
された数字は(水平画角,垂直画角)を表し、その画角
における横収差を示す。
The lateral aberrations of Examples 1 to 3 are shown in FIG.
6 to FIG. In these lateral aberration diagrams, the numbers in parentheses indicate (horizontal angle of view, vertical angle of view), and indicate the lateral aberration at that angle of view.

【0092】ところで、以上の実施例の本発明の画像表
示装置の接眼光学系を構成する単体の偏心プリズム10
〜30としては、上記の実施例の内部反射回数1〜2回
のものに限定されず種々の偏心プリズムを用いることが
できる。図8〜図11にその例を示す。なお、逆光線追
跡で説明する。
By the way, the single eccentric prism 10 constituting the eyepiece optical system of the image display apparatus of the present invention of the above embodiment is described.
The number of prisms to 30 is not limited to the number of times of internal reflection of one or two times in the above embodiment, and various decentered prisms can be used. 8 to 11 show examples thereof. Note that description will be given of the reverse ray tracing.

【0093】図8の場合は、プリズムPは第1面11
2、第2面113、第3面114、第4面115からな
り、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈
折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射
し、第3面114で内部反射し、第4面115に入射し
て屈折されて、像面116に結像する。
In the case of FIG. 8, the prism P is
2, the second surface 113, the third surface 114, and the fourth surface 115. Light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112, enters the prism P, and is internally reflected by the second surface 113. Then, the light is internally reflected by the third surface 114, is incident on the fourth surface 115, is refracted, and forms an image on the image surface 116.

【0094】図9の場合は、プリズムPは第1面11
2、第2面113、第3面114、第4面115からな
り、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈
折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射
し、再び第1面112に入射して今度は全反射し、第3
面114で内部反射し、第4面115に入射して屈折さ
れて、像面116に結像する。
In the case of FIG. 9, the prism P is
2, the second surface 113, the third surface 114, and the fourth surface 115. Light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112, enters the prism P, and is internally reflected by the second surface 113. Then, the light enters the first surface 112 again, is totally reflected this time, and
The light is internally reflected by the surface 114, is incident on the fourth surface 115, is refracted, and forms an image on the image surface 116.

【0095】図10の場合は、プリズムPは第1面11
2、第2面113、第3面114からなり、瞳111を
通って入射した光は、第1面112で屈折してプリズム
Pに入射し、第2面113で内部反射し、第3面114
で内部反射し、再び第1面112に入射して今度は全反
射し、再び第2面113に入射して今度は屈折されて、
像面116に結像する。
In the case of FIG. 10, the prism P is
The light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112 and enters the prism P, is internally reflected by the second surface 113, and is reflected by the third surface 113. 114
Internally reflected again, is incident on the first surface 112 again and is now totally reflected, is again incident on the second surface 113 and is now refracted,
An image is formed on the image plane 116.

【0096】図11の場合は、プリズムPは第1面11
2、第2面113、第3面114、第4面115からな
り、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈
折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射
し、第3面114に入射して内部反射し、第2面113
に再度入射して内部反射し、第4面115に入射して屈
折されて、像面116に結像する。
In the case of FIG. 11, the prism P is
2, the second surface 113, the third surface 114, and the fourth surface 115. Light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112, enters the prism P, and is internally reflected by the second surface 113. Then, the light enters the third surface 114 and is internally reflected, and the second surface 113
Again, is internally reflected, enters the fourth surface 115, is refracted, and forms an image on the image surface 116.

【0097】以上のような本発明による画像表示装置
は、例えば頭部装着型画像表示装置として用いることが
できる。その例を以下に示す。
The image display device according to the present invention as described above can be used, for example, as a head-mounted image display device. An example is shown below.

【0098】まず、図12に頭部装着型で両眼装着用の
画像表示装置を観察者頭部に装着した状態を、図13に
その断面図を示す。この構成は、本発明による光学系を
図13に示すように表示用光学系100として用いてお
り(実施例1の光学系を用いている。)、この表示用光
学系100と反射型画像表示素子101からなる組みを
左右一対用意し、それらを眼輻距離だけ離して支持する
ことにより、両眼で観察できる据え付け型又は頭部装着
型画像表示装置のようなポータブル型の画像表示装置1
02として構成されている。
First, FIG. 12 shows a state in which the head-mounted image display device for binocular mounting is mounted on the observer's head, and FIG. 13 is a sectional view thereof. In this configuration, the optical system according to the present invention is used as a display optical system 100 as shown in FIG. 13 (the optical system of the first embodiment is used), and the display optical system 100 and a reflective image display are used. A portable image display device 1 such as a stationary or head-mounted image display device that can be observed with both eyes by preparing a pair of left and right pairs of elements 101 and supporting them at a distance from each other.
02.

【0099】すなわち、表示装置本体102には、前記
のような表示用光学系100が観察光学系として用いら
れ、その表示用光学系100が左右一対備えられ、それ
らに対応して像面に反射型液晶表示素子からなる反射型
画像表示素子101が配置されている。そして、表示装
置本体102には、図12に示すように、左右に連続し
て図示のような側頭フレーム103が設けられ、表示装
置本体102を観察者の眼前に保持できるようになって
いる。なお、各画像表示装置102の接眼光学系100
のプリズム10の第1面11(図2)を保護するため
に、図13に示すように、接眼光学系100の射出瞳と
第1面11の間にカバー部材91が配置されている。こ
のカバー部材91としては、平行平面板、正レンズある
いは負レンズの何れを用いてもよい。
That is, the display device main body 102 uses the above-described display optical system 100 as an observation optical system, and includes a pair of left and right display optical systems 100 corresponding to the display optical system 100. A reflective image display element 101 composed of a liquid crystal display element is arranged. Then, as shown in FIG. 12, the display device main body 102 is provided with a temporal frame 103 as shown in FIG. 12 so that the display device main body 102 can be held in front of the observer. . The eyepiece optical system 100 of each image display device 102
In order to protect the first surface 11 (FIG. 2) of the prism 10, a cover member 91 is arranged between the exit pupil of the eyepiece optical system 100 and the first surface 11, as shown in FIG. As the cover member 91, any of a parallel plane plate, a positive lens, and a negative lens may be used.

【0100】また、側頭フレーム103にはスピーカ1
04が付設されており、画像観察と共に立体音響を聞く
ことができるようになっている。このようにスピーカ1
04を有する表示装置本体102には、映像音声伝達コ
ード105を介してポータブルビデオカセット等の再生
装置106が接続されているので、観察者はこの再生装
置106を図示のようにベルト箇所等の任意の位置に保
持して、映像音響を楽しむことができるようになってい
る。図12の符号107は再生装置106のスイッチ、
ボリューム等の調節部である。なお、表示装置本体10
2の内部に映像処理、音声処理回路等の電子部品を内蔵
させてある。
The speaker 1 is provided on the temporal frame 103.
04 is provided so that stereophonic sound can be heard together with image observation. Thus, the speaker 1
Since the playback device 106 such as a portable video cassette is connected to the display device main body 102 having the video signal 04 via the video / audio transmission code 105, the observer can attach the playback device 106 to an arbitrary portion such as a belt as shown in the figure. , So that the user can enjoy video and audio. Reference numeral 107 in FIG.
It is an adjustment unit for volume and the like. The display device main body 10
2, electronic components such as a video processing circuit and an audio processing circuit are incorporated.

【0101】なお、コード105は先端をジャックにし
て、既存のビデオデッキ等に取り付け可能としてもよ
い。さらに、TV電波受信用チューナーに接続してTV
鑑賞用としてもよいし、コンピュータに接続してコンピ
ュータグラフィックスの映像や、コンピュータからのメ
ッセージ映像等を受信するようにしてもよい。また、邪
魔なコードを排斥するために、アンテナを接続して外部
からの信号を電波によって受信するようにしてもよい。
Note that the cord 105 may have a jack at the tip so that it can be attached to an existing video deck or the like. Furthermore, it is connected to a tuner for TV radio wave reception,
It may be used for viewing, or may be connected to a computer to receive computer graphics images, message images from the computer, and the like. Also, in order to reject an obstructive code, an antenna may be connected to receive an external signal by radio waves.

【0102】さらに、本発明による表示用光学系は、接
眼光学系を左右何れか一方の眼前に配置した片眼用の頭
部装着型画像表示装置に用いてもよい。図14にその片
眼装着用の画像表示装置を観察者頭部に装着(この場合
は、左眼に装着)した状態を示す。この構成では、表示
用光学系100と反射型画像表示素子101からなる組
み1つからなる表示装置本体102が前フレーム108
の対応する眼の前方位置に取り付けられ、その前フレー
ム108には左右に連続して図示のような側頭フレーム
103が設けられており、表示装置本体102を観察者
の片眼前に保持できるようになっている。その他の構成
は図12の場合と同様であり、説明は省く。
Further, the display optical system according to the present invention may be used in a head mounted image display device for one eye in which an eyepiece optical system is disposed in front of one of the right and left eyes. FIG. 14 shows a state in which the image display device for one eye is mounted on the observer's head (in this case, mounted on the left eye). In this configuration, the display device main body 102, which is a combination of the display optical system 100 and the reflective image display element 101, is attached to the front frame 108.
The front frame 108 is provided with a temporal frame 103 as shown in the figure in the front frame 108 continuously to the left and right so that the display device main body 102 can be held in front of one eye of the observer. It has become. Other configurations are the same as those in FIG. 12, and a description thereof will be omitted.

【0103】以上の本発明の画像表示装置は例えば次の
ように構成することができる。
The above-described image display device of the present invention can be configured, for example, as follows.

【0104】〔1〕 画像表示素子と、前記画像表示素
子に表示された画像を観察者の眼球に投影すると共に射
出瞳を形成する全体として正のパワーを有する接眼光学
系とを備えた画像表示装置において、前記射出瞳から前
記画像表示素子に向かう逆光線追跡の順に、前記接眼光
学系は、少なくとも1面の反射面を備え、観察者の視軸
に対して側方へ光路を屈曲させる第1光学素子と、少な
くとも1面の反射面を備え、前記第1光学素子により側
方へ屈曲された光路を観察者から離れる方向へ屈曲させ
る第2光学素子と、少なくとも1面の反射面を備え、前
記第2光学素子により観察者から離れる方向へ屈曲され
た光路を前記第1光学素子により屈曲された方向と略反
対方向へ屈曲させる第3光学素子とを具備し、前記第2
光学素子と前記第3光学素子は前記画像表示素子に表示
された画像のリレー光学系を構成しており、少なくとも
前記第1光学素子と前記第3光学素子は正のパワーを有
することを特徴とする画像表示装置。
[1] An image display comprising an image display element and an eyepiece optical system having an overall positive power for projecting an image displayed on the image display element to an observer's eyeball and forming an exit pupil. In the apparatus, the eyepiece optical system includes at least one reflecting surface in the order of backward ray tracing from the exit pupil to the image display element, and a first optical path that bends an optical path laterally with respect to a visual axis of an observer. An optical element, comprising at least one reflecting surface, a second optical element for bending an optical path bent sideways by the first optical element in a direction away from an observer, and at least one reflecting surface, A third optical element for bending an optical path bent in a direction away from an observer by the second optical element in a direction substantially opposite to a direction bent by the first optical element;
The optical element and the third optical element constitute a relay optical system for an image displayed on the image display element, and at least the first optical element and the third optical element have positive power. Image display device.

【0105】〔2〕 光軸を前記射出瞳の中心を通り前
記画像表示素子の中心を通る光線で定義するとき、前記
画像表示素子に表示された画像の光軸上の中間像位置
が、前記第1光学素子の光路上前記第2光学素子に最も
近い反射面と、前記第2光学素子の光路上前記第1光学
素子に最も近い反射面との間に位置することを特徴とす
る上記1記載の画像表示装置。
[2] When the optical axis is defined by a ray passing through the center of the exit pupil and passing through the center of the image display element, the intermediate image position on the optical axis of the image displayed on the image display element is The above-mentioned 1 is characterized by being located between a reflection surface closest to the second optical element on an optical path of the first optical element and a reflection surface closest to the first optical element on an optical path of the second optical element. The image display device as described in the above.

【0106】〔3〕 光軸を前記射出瞳の中心を通り前
記画像表示素子の中心を通る光線で定義するとき、前記
第1光学素子の光路上前記第2光学素子に最も近い反射
面と光軸との交点と、前記第2光学素子の光路上前記第
1光学素子に最も近い反射面と光軸との交点とを結んだ
直線と、前記第3光学素子の光路上前記画像表示素子に
最も近い反射面と光軸との交点と、前記画像表示素子と
光軸との交点とを結んだ直線とのなす角度をθとすると
き、 100°<θ<200° ・・・(1) を満たすことを特徴とする上記1又は2記載の画像表示
装置。
[3] When the optical axis is defined by a light ray passing through the center of the exit pupil and passing through the center of the image display element, the light and the reflection surface closest to the second optical element on the optical path of the first optical element. An intersection with an axis, a straight line connecting an intersection of an optical axis with a reflection surface closest to the first optical element on an optical path of the second optical element, and an image display element on an optical path of the third optical element. When the angle between the closest intersection between the reflection surface and the optical axis and the straight line connecting the intersection between the image display element and the optical axis is θ, 100 ° <θ <200 ° (1) 3. The image display device according to the above item 1 or 2, wherein

【0107】〔4〕 前記第1光学素子の少なくとも1
つの反射面が正のパワーを与える回転非対称な曲面形状
にて形成されていることを特徴とする上記1から3の何
れか1項記載の画像表示装置。
[4] At least one of the first optical elements
4. The image display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the two reflection surfaces are formed in a rotationally asymmetric curved surface shape giving positive power.

【0108】〔5〕 前記第3光学素子の少なくとも1
つの反射面が正のパワーを与える回転非対称な曲面形状
にて形成されていることを特徴とする上記1から4の何
れか1項記載の画像表示装置。
[5] At least one of the third optical elements
The image display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the two reflection surfaces are formed in a rotationally asymmetric curved surface shape giving positive power.

【0109】〔6〕 前記第1光学素子の少なくとも1
つの屈折面がパワー持った回転非対称な曲面形状にて形
成されていることを特徴とする上記1から5の何れか1
項記載の画像表示装置。
[6] At least one of the first optical elements
Any one of the above items 1 to 5, wherein the two refracting surfaces are formed in a rotationally asymmetric curved surface shape having power.
An image display device according to the item.

【0110】〔7〕 前記第3光学素子の少なくとも1
つの屈折面がパワー持った回転非対称な曲面形状にて形
成されていることを特徴とする上記1から6の何れか1
項記載の画像表示装置。
[7] At least one of the third optical elements
Any one of the above items 1 to 6, wherein the two refracting surfaces are formed in a rotationally asymmetric curved surface shape having power.
An image display device according to the item.

【0111】〔8〕 前記第2光学素子の少なくとも1
つの屈折面がパワー持った回転非対称な曲面形状にて形
成されていることを特徴とする上記1から7の何れか1
項記載の画像表示装置。
[8] At least one of the second optical elements
Any one of the above items 1 to 7, wherein the two refracting surfaces are formed in a rotationally asymmetric curved surface shape having power.
An image display device according to the item.

【0112】[0112]

〔9〕 前記リレー光学系の倍率をMとす
るとき、 0.5<M<2.0 ・・・(2) を満たすことを特徴とする上記1から8の何れか1項記
載の画像表示装置。
[9] When the magnification of the relay optical system is M, the following expression is satisfied: 0.5 <M <2.0 (2) apparatus.

【0113】〔10〕 前記第3光学素子は最も画像表
示素子側に屈折面を有し、その屈折面と前記画像表示素
子の画像表示面との間の間隔をWDとし、前記画像表示
素子の画像表示面の対角長をDとするとき、 0.8<WD/D<1.5 ・・・(3) を満たすことを特徴とする上記1から9の何れか1項記
載の画像表示装置。
[10] The third optical element has a refraction surface closest to the image display element side, and a distance between the refraction surface and the image display surface of the image display element is WD. When the diagonal length of the image display surface is D, 0.8 <WD / D <1.5 (3) is satisfied. apparatus.

【0114】〔11〕 前記第1光学素子が屈折率
(n)が1よりも大きい(n>1)媒質で形成されたプ
リズム部材からなり、前記第2光学素子から射出された
光束をプリズム内に入射する入射面と、前記光束をプリ
ズム内で反射する少なくとも1つの反射面と、前記光束
をプリズム外に射出する射出面とを有することを特徴と
する上記1から10の何れか1項記載の画像表示装置。
[11] The first optical element is composed of a prism member formed of a medium having a refractive index (n) larger than 1 (n> 1), and the light beam emitted from the second optical element is transmitted through the prism. 11. An incident surface which is incident on the prism, at least one reflection surface which reflects the light beam inside the prism, and an exit surface which emits the light beam out of the prism. Image display device.

【0115】〔12〕 前記第2光学素子が屈折率
(n)が1よりも大きい(n>1)媒質で形成されたプ
リズム部材からなり、前記第3光学素子からから射出さ
れた光束をプリズム内に入射する入射面と、前記光束を
プリズム内で反射する少なくとも1つの反射面と、前記
光束をプリズム外に射出する射出面とを有することを特
徴とする上記1から11の何れか1項記載の画像表示装
置。
[12] The second optical element is composed of a prism member formed of a medium having a refractive index (n) greater than 1 (n> 1), and converts the light beam emitted from the third optical element into a prism. Any one of the above items 1 to 11, characterized in that it has an incident surface that enters the inside of the prism, at least one reflection surface that reflects the light beam inside the prism, and an exit surface that emits the light beam outside the prism. The image display device as described in the above.

【0116】〔13〕 前記第2光学素子が屈折率
(n)が1よりも大きい(n>1)媒質で形成されたプ
リズム部材からなり、前記画像表示素子から射出された
光束をプリズム内に入射する入射面と、前記光束をプリ
ズム内で反射する少なくとも1つの反射面と、前記光束
をプリズム外に射出する射出面とを有することを特徴と
する上記1から12の何れか1項記載の画像表示装置。
[13] The second optical element is composed of a prism member formed of a medium having a refractive index (n) greater than 1 (n> 1), and the light beam emitted from the image display element is put into the prism. The light-receiving device according to any one of the above items 1 to 12, further comprising an incident surface on which the light enters, at least one reflecting surface for reflecting the light beam inside the prism, and an exit surface for emitting the light beam outside the prism. Image display device.

【0117】〔14〕 前記第1光学素子のプリズム部
材が、前記第2光学素子から射出された光束をプリズム
内に入射する入射面と、射出面で反射された光束をプリ
ズム内で反射する反射面と、前記入射面からプリズム内
に入射された光束を反射すると共に前記反射面で反射さ
れた光束をプリズム外に射出する射出面とからなること
を特徴とする上記11記載の画像表示装置。
[14] The prism member of the first optical element reflects the light beam emitted from the second optical element into the prism and reflects the light beam reflected from the emission surface into the prism. 12. The image display device according to claim 11, wherein the image display device comprises: a surface; and an exit surface that reflects a light beam incident into the prism from the incident surface and emits the light beam reflected by the reflection surface to outside the prism.

【0118】〔15〕 前記第3光学素子のプリズム部
材が、前記画像表示素子から射出された光束をプリズム
内に入射する入射面と、前記入射面からプリズム内に入
射された光束を反射する第1反射面と、前記第1反射面
で反射された光束を反射する第2反射面と、前記第2反
射面で反射された光束をプリズム外に射出する射出面と
からなり、前記第1反射面に入射する軸上主光線と前記
第2反射面から反射された軸上主光線とが前記プリズム
部材内で交差することを特徴とする上記12記載の画像
表示装置。
[15] The prism member of the third optical element has an incident surface on which the light beam emitted from the image display element enters the prism, and a prism member for reflecting the light beam incident on the prism from the incident surface. A first reflection surface, a second reflection surface for reflecting the light beam reflected by the first reflection surface, and an emission surface for emitting the light beam reflected by the second reflection surface to the outside of the prism; 13. The image display device according to claim 12, wherein an axial principal ray incident on a surface and an axial principal ray reflected from the second reflecting surface intersect in the prism member.

【0119】〔16〕 前記第2光学素子のプリズム部
材が、前記第3光学素子から射出された光束をプリズム
内に入射する入射面と、前記入射面からプリズム内に入
射された光束を反射する反射面と、前記反射面で反射さ
れた光束をプリズム外に射出する射出面とからなること
を特徴とする上記13記載の画像表示装置。
[16] The prism member of the second optical element reflects an incident surface on which the light beam emitted from the third optical element enters the prism, and reflects the light beam incident on the prism from the incident surface. 14. The image display device according to the above 13, wherein the image display device comprises a reflection surface, and an emission surface for emitting the light beam reflected by the reflection surface to the outside of the prism.

【0120】〔17〕 前記第2光学素子と前記第3光
学素子が一体のプリズム部材からなり、前記第3光学素
子の射出面と前記第2光学素子の入射面が省かれている
ことを特徴とする上記11から16の何れか1項記載の
画像表示装置。
[17] The second optical element and the third optical element are formed of an integral prism member, and the exit surface of the third optical element and the incident surface of the second optical element are omitted. The image display device according to any one of the above 11 to 16, wherein

【0121】〔18〕 前記第1光学素子と前記第2光
学素子が一体のプリズム部材からなり、前記第2光学素
子の射出面と前記第1光学素子の入射面が省かれている
ことを特徴とする上記11から16の何れか1項記載の
画像表示装置。
[18] The first optical element and the second optical element are formed of an integral prism member, and the exit surface of the second optical element and the entrance surface of the first optical element are omitted. The image display device according to any one of the above 11 to 16, wherein

【0122】〔19〕 前記第1光学素子と前記第2光
学素子と前記第3光学素子が一体のプリズム部材からな
り、前記第3光学素子の射出面と前記第2光学素子の入
射面が省かれており、前記第2光学素子の射出面と前記
第1光学素子の入射面が省かれていることを特徴とする
上記11から16の何れか1項記載の画像表示装置。
[19] The first optical element, the second optical element, and the third optical element are formed of an integral prism member, and the exit surface of the third optical element and the incident surface of the second optical element are omitted. 17. The image display device according to any one of claims 11 to 16, wherein an emission surface of the second optical element and an incidence surface of the first optical element are omitted.

【0123】[0123]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、小型で広画角で高性能かつ長い作動距離が確
保可能な接眼光学系を備えた画像表示装置を提供するこ
とができ、特に、反射型液晶表示素子等の反射光によっ
て画像を表示するタイプの表示素子の明るい画像を、小
型で広画角で光量ロスを極力抑えた接眼光学系を通して
観察し得る頭部装着型ディスプレイ等の画像表示装置を
提供することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide an image display apparatus having an eyepiece optical system which is small, has a wide angle of view, has a high performance, and can secure a long working distance. In particular, a head-mounted display capable of observing a bright image of a display element of a type that displays an image by reflected light such as a reflection type liquid crystal display element through an eyepiece optical system that is small, has a wide angle of view, and minimizes light loss. And the like can be provided.

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

【図1】本発明の実施例1の画像表示装置の光学系の断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an optical system of an image display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例2の画像表示装置の光学系の断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view of an optical system of an image display device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3の画像表示装置の光学系の断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view of an optical system of an image display device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】実施例1の横収差を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the lateral aberration of the first embodiment.

【図5】実施例2の横収差を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing lateral aberrations in Example 2.

【図6】実施例3の横収差を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the lateral aberration of the third embodiment.

【図7】光学面と軸上主光線の交点、方向、パラメータ
θの定義等を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining an intersection, a direction, a definition of a parameter θ, and the like between an optical surface and an axial principal ray.

【図8】本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズム
に適用可能な偏心プリズムの1例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of an eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display device of the present invention.

【図9】本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズム
に適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing another example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display device of the present invention.

【図10】本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズ
ムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing another example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display device of the present invention.

【図11】本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズ
ムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display device of the present invention.

【図12】本発明による頭部装着型で両眼装着用の画像
表示装置を観察者頭部に装着した状態を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a state in which the head-mounted image display device for binocular mounting according to the present invention is mounted on the observer's head.

【図13】図12の断面図である。FIG. 13 is a sectional view of FIG.

【図14】本発明による頭部装着型で片眼装着用の画像
表示装置を観察者頭部に装着した状態を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a state in which the head-mounted image display device for one-eye mounting according to the present invention is mounted on the observer's head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…射出瞳 2…軸上主光線(光軸) 3…接眼光学系 4…光分割素子 5…表示面 6…光源面 7…射出瞳に共役な面(入射瞳) 8…ウォブリング素子 10、20、30…偏心プリズム 11、21、31…第1面 12、22、32…第2面 13、23、33…第3面 34…第4面 40…光分割面(半透過反射面) 41、42…透明媒体 43…照明光入射面 44…射出面 45…画像表示素子対向面 51…カバーガラス 91…カバー部材 100…表示用光学系 101…反射型画像表示素子 102…画像表示装置(表示装置本体) 103…側頭フレーム 104…スピーカ 105…映像音声伝達コード 106…再生装置 107…調節部 108…前フレーム 111…瞳 112…第1面 113…第2面 114…第3面 115…第4面 116…像面 P…偏心プリズム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exit pupil 2 ... On-axis chief ray (optical axis) 3 ... Eyepiece optical system 4 ... Light splitting element 5 ... Display surface 6 ... Light source surface 7 ... Surface (entrance pupil) conjugate to the exit pupil 8 ... Wobbling element 10, 20, 30 ... decentered prism 11, 21, 31 ... first surface 12, 22, 32 ... second surface 13, 23, 33 ... third surface 34 ... fourth surface 40 ... light dividing surface (semi-transmissive reflecting surface) 41 Reference numerals 42, transparent medium 43, illumination light incident surface 44, emission surface 45, image display element facing surface 51, cover glass 91, cover member 100, display optical system 101, reflective image display element 102, image display device (display) 103. Temporal frame 104. Speaker 105. Video and audio transmission code 106. Reproducing device 107. Adjusting unit 108. Previous frame 111. Pupil 112. First surface 113. Second surface 114. Third surface 115. 4 sides 11 6 ... Image plane P ... Eccentric prism

───────────────────────────────────────────────────── 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) G02F 1/1335 G02F 1/1335 H04N 5/64 511 H04N 5/64 511A Fターム(参考) 2H087 KA07 KA24 LA12 RA06 RA45 TA01 TA02 TA05 TA06 2H088 EA10 HA21 HA23 HA28 MA07 2H091 FA14Z FA21X FA41X LA19 MA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G02F 1/1335 G02F 1/1335 H04N 5/64 511 H04N 5/64 511A F-term (Reference) 2H087 KA07 KA24 LA12 RA06 RA45 TA01 TA02 TA05 TA06 2H088 EA10 HA21 HA23 HA28 MA07 2H091 FA14Z FA21X FA41X LA19 MA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像表示素子と、前記画像表示素子に表
示された画像を観察者の眼球に投影すると共に射出瞳を
形成する全体として正のパワーを有する接眼光学系とを
備えた画像表示装置において、 前記射出瞳から前記画像表示素子に向かう逆光線追跡の
順に、前記接眼光学系は、少なくとも1面の反射面を備
え、観察者の視軸に対して側方へ光路を屈曲させる第1
光学素子と、少なくとも1面の反射面を備え、前記第1
光学素子により側方へ屈曲された光路を観察者から離れ
る方向へ屈曲させる第2光学素子と、少なくとも1面の
反射面を備え、前記第2光学素子により観察者から離れ
る方向へ屈曲された光路を前記第1光学素子により屈曲
された方向と略反対方向へ屈曲させる第3光学素子とを
具備し、 前記第2光学素子と前記第3光学素子は前記画像表示素
子に表示された画像のリレー光学系を構成しており、 少なくとも前記第1光学素子と前記第3光学素子は正の
パワーを有することを特徴とする画像表示装置。
1. An image display apparatus comprising: an image display element; and an eyepiece optical system having an overall positive power for projecting an image displayed on the image display element to an observer's eyeball and forming an exit pupil. In the first, the eyepiece optical system includes at least one reflecting surface in the order of backward ray tracing from the exit pupil toward the image display element, and the first eyepiece optical path is bent laterally with respect to a visual axis of an observer.
An optical element, at least one reflecting surface,
A second optical element that bends the optical path bent sideways by the optical element in a direction away from the observer, and an optical path that includes at least one reflecting surface and is bent by the second optical element in a direction away from the observer A third optical element that bends in a direction substantially opposite to the direction bent by the first optical element, wherein the second optical element and the third optical element are relays of an image displayed on the image display element. An image display device comprising an optical system, wherein at least the first optical element and the third optical element have a positive power.
【請求項2】 光軸を前記射出瞳の中心を通り前記画像
表示素子の中心を通る光線で定義するとき、前記画像表
示素子に表示された画像の光軸上の中間像位置が、前記
第1光学素子の光路上前記第2光学素子に最も近い反射
面と、前記第2光学素子の光路上前記第1光学素子に最
も近い反射面との間に位置することを特徴とする請求項
1記載の画像表示装置。
2. When an optical axis is defined by a light ray passing through the center of the exit pupil and passing through the center of the image display element, an intermediate image position on the optical axis of an image displayed on the image display element is defined by the second position. 2. The optical device according to claim 1, wherein the reflective surface is located between a reflective surface closest to the second optical element on an optical path of one optical element and a reflective surface closest to the first optical element on an optical path of the second optical element. 3. The image display device as described in the above.
【請求項3】 光軸を前記射出瞳の中心を通り前記画像
表示素子の中心を通る光線で定義するとき、前記第1光
学素子の光路上前記第2光学素子に最も近い反射面と光
軸との交点と、前記第2光学素子の光路上前記第1光学
素子に最も近い反射面と光軸との交点とを結んだ直線
と、前記第3光学素子の光路上前記画像表示素子に最も
近い反射面と光軸との交点と、前記画像表示素子と光軸
との交点とを結んだ直線とのなす角度をθとするとき、 100°<θ<200° ・・・(1) を満たすことを特徴とする請求項1又は2記載の画像表
示装置。
3. An optical axis defined by a light beam passing through the center of the exit pupil and passing through the center of the image display element, wherein a reflection surface closest to the second optical element on the optical path of the first optical element and an optical axis. , A straight line connecting the intersection of the reflection surface and the optical axis closest to the first optical element on the optical path of the second optical element, and the straight line connecting the intersection of the optical axis with the image display element on the optical path of the third optical element. When an angle between an intersection between the close reflection surface and the optical axis and a straight line connecting the intersection between the image display element and the optical axis is θ, 100 ° <θ <200 ° (1) The image display device according to claim 1, wherein the image display device is satisfied.
JP2001009948A 2000-07-10 2001-01-18 Image display device Pending JP2002090692A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001009948A JP2002090692A (en) 2000-07-10 2001-01-18 Image display device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000-207811 2000-07-10
JP2000207811 2000-07-10
JP2001009948A JP2002090692A (en) 2000-07-10 2001-01-18 Image display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002090692A true JP2002090692A (en) 2002-03-27

Family

ID=26595663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001009948A Pending JP2002090692A (en) 2000-07-10 2001-01-18 Image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002090692A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7027229B2 (en) 2003-05-08 2006-04-11 Canon Kabushiki Kaisha Display optical system
US7081999B2 (en) 2000-09-27 2006-07-25 Canon Kabushiki Kaisha Image display apparatus and head mounted display using it
JP2020020857A (en) * 2018-07-30 2020-02-06 セイコーエプソン株式会社 Virtual image display device
CN111308727A (en) * 2018-12-12 2020-06-19 量子光电股份有限公司 Display device
CN112346209A (en) * 2019-08-09 2021-02-09 华为技术有限公司 Camera module and terminal equipment

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0943536A (en) * 1995-05-25 1997-02-14 Canon Inc Image display device
JP2000171717A (en) * 1998-12-07 2000-06-23 Olympus Optical Co Ltd Image-formation optical system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0943536A (en) * 1995-05-25 1997-02-14 Canon Inc Image display device
JP2000171717A (en) * 1998-12-07 2000-06-23 Olympus Optical Co Ltd Image-formation optical system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7081999B2 (en) 2000-09-27 2006-07-25 Canon Kabushiki Kaisha Image display apparatus and head mounted display using it
US7027229B2 (en) 2003-05-08 2006-04-11 Canon Kabushiki Kaisha Display optical system
JP2020020857A (en) * 2018-07-30 2020-02-06 セイコーエプソン株式会社 Virtual image display device
JP7183610B2 (en) 2018-07-30 2022-12-06 セイコーエプソン株式会社 virtual image display
CN111308727A (en) * 2018-12-12 2020-06-19 量子光电股份有限公司 Display device
CN112346209A (en) * 2019-08-09 2021-02-09 华为技术有限公司 Camera module and terminal equipment
CN112346209B (en) * 2019-08-09 2022-10-11 华为技术有限公司 Camera module and terminal equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3865906B2 (en) Image display device
US6201646B1 (en) Image-forming optical system and viewing optical system
JPH10246865A (en) Visual display device
JPH09258104A (en) Optical system
JP2000206446A (en) Image display device
JP5791991B2 (en) Decentered optical system, and image display device and imaging device using decentered optical system
JP2002311379A (en) Observation optical system
JP2000187177A (en) Image display device
JP2000221440A (en) Picture display device
JP2000066106A (en) Image forming optical system and observation optical system
JP2001013446A (en) Observation optical system
JP2002122783A (en) Observation optical system, image pickup optical system and device using those
JP5653816B2 (en) Image display apparatus having decentered optical system
JP2001174747A (en) Picture display device
JP5108966B2 (en) Image display device
JP2002116404A (en) Image display device equipped with three dimensional eccentric optical path
JP2000131614A (en) Image forming optical system and observation optical system
JP2002055303A (en) Picture display device provided with three-dimensional eccentric optical path
JP2001330795A (en) Image display device having three-dimensional eccentric optical path
JP2000180783A (en) Image display device
JP2002139695A (en) Optical system for observation
JP2002090692A (en) Image display device
JP2002311378A (en) Picture display device
JP2000010041A (en) Picture display device
JP2000105349A (en) Visual display device compositing plural reflected pictures

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110216

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110629