JP2002107655A - 映像表示装置 - Google Patents
映像表示装置Info
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- JP2002107655A JP2002107655A JP2000293975A JP2000293975A JP2002107655A JP 2002107655 A JP2002107655 A JP 2002107655A JP 2000293975 A JP2000293975 A JP 2000293975A JP 2000293975 A JP2000293975 A JP 2000293975A JP 2002107655 A JP2002107655 A JP 2002107655A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光源からの照明光を反射型の表示素子によっ
て映像光とし、映像光を接眼光学系によって眼に導いて
映像の虚像を提供する映像表示装置であって、小型であ
りながら、アイレリーフが大きく、広視野かつ高品位の
映像を提供し得るものを実現する。 【解決手段】 光源からの照明光の光路を映像光の光路
に重ねるコンバイナを接眼光学系の内部に配置し、表示
素子とコンバイナの間の接眼光学系の後部に正レンズを
備え、コンバイナと観察位置の間の接眼光学系の前部に
凹の反射面を備えて、かつ、接眼光学系全体をオーバー
テレセントリックにする。
て映像光とし、映像光を接眼光学系によって眼に導いて
映像の虚像を提供する映像表示装置であって、小型であ
りながら、アイレリーフが大きく、広視野かつ高品位の
映像を提供し得るものを実現する。 【解決手段】 光源からの照明光の光路を映像光の光路
に重ねるコンバイナを接眼光学系の内部に配置し、表示
素子とコンバイナの間の接眼光学系の後部に正レンズを
備え、コンバイナと観察位置の間の接眼光学系の前部に
凹の反射面を備えて、かつ、接眼光学系全体をオーバー
テレセントリックにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種カメラのビュ
ーファインダ、ヘッドマウンティドディスプレイ等の眼
前にて使用される映像表示装置に関する。
ーファインダ、ヘッドマウンティドディスプレイ等の眼
前にて使用される映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビデオカメラやデジタルカメラの多くは
ビューファインダとして映像表示装置を備えており、ま
た、近年では、ヘッドマウンティドディスプレイ（ＨＭ
Ｄ）と呼ばれる映像表示装置が普及しつつある。眼前に
て使用されるこれらの映像表示装置は、一般に、映像を
表示する表示素子と、表示素子に照明光を与える光源
と、表示素子からの映像光を眼に導いて表示した映像の
虚像を提供する接眼光学系で構成される。
ビューファインダとして映像表示装置を備えており、ま
た、近年では、ヘッドマウンティドディスプレイ（ＨＭ
Ｄ）と呼ばれる映像表示装置が普及しつつある。眼前に
て使用されるこれらの映像表示装置は、一般に、映像を
表示する表示素子と、表示素子に照明光を与える光源
と、表示素子からの映像光を眼に導いて表示した映像の
虚像を提供する接眼光学系で構成される。
【０００３】表示素子には種々あるが、中でも、小型で
ありながら精細度が高く、しかも光の利用効率も高いと
いう優れた特徴を有する反射型の液晶パネルが多用され
ている。しかし、反射型の液晶パネルは表示面の前方か
ら照明光を与える必要があるため、映像光と照明光とが
大きく軸外しとなる複雑な構成をとらない限り、映像光
と照明光の光路を合成するコンバイナをパネルの前方に
配置しなければならない。
ありながら精細度が高く、しかも光の利用効率も高いと
いう優れた特徴を有する反射型の液晶パネルが多用され
ている。しかし、反射型の液晶パネルは表示面の前方か
ら照明光を与える必要があるため、映像光と照明光とが
大きく軸外しとなる複雑な構成をとらない限り、映像光
と照明光の光路を合成するコンバイナをパネルの前方に
配置しなければならない。
【０００４】また、反射型の液晶パネルは照明光を略正
反射するので、観察者の眼に対してパネルを均一な明る
さとするためには、照明光の光路上にコンデンサレンズ
を配置して、光源またはその光源により照明される拡散
板等の２次光源が、観察者が眼を位置させる観察位置と
略共役な関係となるようにする必要がある。
反射するので、観察者の眼に対してパネルを均一な明る
さとするためには、照明光の光路上にコンデンサレンズ
を配置して、光源またはその光源により照明される拡散
板等の２次光源が、観察者が眼を位置させる観察位置と
略共役な関係となるようにする必要がある。
【０００５】特開平７−１２８６１４号公報には、反射
型液晶パネルと接眼レンズの間にコンバイナとして偏光
分離（ＰＢＳ）ブロックを配置し、コンバイナと光源の
間にコンデンサレンズを配置した構成が開示されてい
る。しかし、この構成では、ＰＢＳブロックに入射する
照明光の光束径が大きく、ブロックを薄型化することが
できない。また、コンデンサレンズが接眼光学系の側方
に位置するため、装置全体の大型化が避けられない。
型液晶パネルと接眼レンズの間にコンバイナとして偏光
分離（ＰＢＳ）ブロックを配置し、コンバイナと光源の
間にコンデンサレンズを配置した構成が開示されてい
る。しかし、この構成では、ＰＢＳブロックに入射する
照明光の光束径が大きく、ブロックを薄型化することが
できない。また、コンデンサレンズが接眼光学系の側方
に位置するため、装置全体の大型化が避けられない。
【０００６】特開平１２−８１５１９号公報や特開平１
２−１４７４２２号公報には、コンバイナと光源の間の
コンデンサレンズを省略した構成が開示されている。こ
の構成を図１８に模式的に示す。図１８において、５１
は反射型の液晶パネル、５２は接眼光学系、５３は光
源、５４はコンバイナである。接眼光学系５２は正レン
ズ５２ａ、５２ｂを含み、コンバイナ５４は２つの正レ
ンズ５２ａ、５２ｂの間に配置されている。つまり、パ
ネル５１とコンバイナ５４の間に正レンズ５２ｂが存在
し、この正レンズ５２ｂがコンデンサレンズの機能を兼
ねるようになっている。したがって、装置の小型化を図
るために、光源５３をコンバイナ５４にある程度近づけ
ることができる。
２−１４７４２２号公報には、コンバイナと光源の間の
コンデンサレンズを省略した構成が開示されている。こ
の構成を図１８に模式的に示す。図１８において、５１
は反射型の液晶パネル、５２は接眼光学系、５３は光
源、５４はコンバイナである。接眼光学系５２は正レン
ズ５２ａ、５２ｂを含み、コンバイナ５４は２つの正レ
ンズ５２ａ、５２ｂの間に配置されている。つまり、パ
ネル５１とコンバイナ５４の間に正レンズ５２ｂが存在
し、この正レンズ５２ｂがコンデンサレンズの機能を兼
ねるようになっている。したがって、装置の小型化を図
るために、光源５３をコンバイナ５４にある程度近づけ
ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平１２
−８１５１９号公報や特開平１２−１４７４２２号公報
の構成では、接眼光学系のうちコンバイナよりも観察位
置側の部分が正レンズすなわち正の屈折光学素子であ
り、パネル側の正レンズと相俟って、ペッツバール和の
増大を招いている。よく知られているように、大きなペ
ッツバール和は大きな負の像面湾曲を招く。このため、
観察者に良質の映像（虚像）を提供することは困難であ
る。
−８１５１９号公報や特開平１２−１４７４２２号公報
の構成では、接眼光学系のうちコンバイナよりも観察位
置側の部分が正レンズすなわち正の屈折光学素子であ
り、パネル側の正レンズと相俟って、ペッツバール和の
増大を招いている。よく知られているように、大きなペ
ッツバール和は大きな負の像面湾曲を招く。このため、
観察者に良質の映像（虚像）を提供することは困難であ
る。
【０００８】また、上記の両公報では、接眼光学系を液
晶パネルに対して略テレセントリックとし、照明光を液
晶パネルに対して略平行光とすることで、観察位置と光
源の共役関係を実現している。したがって、接眼光学系
全体の前側焦点が観察位置となり、光源は接眼光学系の
うちのコンバイナとパネルとの間の部分の前側焦点と等
価な位置に配置することになる。
晶パネルに対して略テレセントリックとし、照明光を液
晶パネルに対して略平行光とすることで、観察位置と光
源の共役関係を実現している。したがって、接眼光学系
全体の前側焦点が観察位置となり、光源は接眼光学系の
うちのコンバイナとパネルとの間の部分の前側焦点と等
価な位置に配置することになる。
【０００９】つまり、十分なアイレリーフ（接眼光学系
の前端から観察位置までの距離）を確保しながら、接眼
光学系の焦点距離を短くして映像の視野角を大きくする
ことは非常に困難である。また、装置の一層の小型化を
図るために光源をコンバイナに近づけることは、パネル
とコンバイナの間の正レンズのパワーを強めることにな
って、ペッツバール和のさらなる増大を招くから、やは
り困難である。
の前端から観察位置までの距離）を確保しながら、接眼
光学系の焦点距離を短くして映像の視野角を大きくする
ことは非常に困難である。また、装置の一層の小型化を
図るために光源をコンバイナに近づけることは、パネル
とコンバイナの間の正レンズのパワーを強めることにな
って、ペッツバール和のさらなる増大を招くから、やは
り困難である。
【００１０】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、小型でありながら、アイレリーフが大きく、
広視野かつ高品位の映像を提供することが可能な映像表
示装置を実現することを目的とする。
たもので、小型でありながら、アイレリーフが大きく、
広視野かつ高品位の映像を提供することが可能な映像表
示装置を実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、映像を表示し、前方から与えられる照
明光を反射して映像を表す映像光とする反射型の表示素
子と、表示素子の前方に配置され、表示素子に近い後部
と表示素子から遠い前部を有し、表示素子からの映像光
を後部と前部を介して所定の観察位置に導いて、表示素
子が表示した映像の虚像を観察位置にて観察可能とする
接眼光学系と、観察位置と略共役な位置に配置され、表
示素子に与える照明光を発する光源と、接眼光学系の後
部と前部の間に配置され、光源からの照明光を接眼光学
系の後部に導き入れて、照明光の光路と映像光の光路を
重ね合わせるコンバイナとを備える映像表示装置におい
て、接眼光学系の後部が正のパワーを有する屈折素子を
含み、接眼光学系の前部が凹の反射面を含み、接眼光学
系の射出瞳が表示素子の後方に位置するものとする。
に、本発明では、映像を表示し、前方から与えられる照
明光を反射して映像を表す映像光とする反射型の表示素
子と、表示素子の前方に配置され、表示素子に近い後部
と表示素子から遠い前部を有し、表示素子からの映像光
を後部と前部を介して所定の観察位置に導いて、表示素
子が表示した映像の虚像を観察位置にて観察可能とする
接眼光学系と、観察位置と略共役な位置に配置され、表
示素子に与える照明光を発する光源と、接眼光学系の後
部と前部の間に配置され、光源からの照明光を接眼光学
系の後部に導き入れて、照明光の光路と映像光の光路を
重ね合わせるコンバイナとを備える映像表示装置におい
て、接眼光学系の後部が正のパワーを有する屈折素子を
含み、接眼光学系の前部が凹の反射面を含み、接眼光学
系の射出瞳が表示素子の後方に位置するものとする。
【００１２】この映像表示装置では、接眼光学系の後部
が正のパワーを有する屈折素子を含むため、コンバイナ
と光源の間にコンデンサレンズを配置する必要はない。
また、接眼光学系の前部が凹の反射面を含むため、接眼
光学系全体としてのペッツバール和が小さくなり、像面
湾曲を抑えることができる。しかも、接眼光学系の射出
瞳が表示素子の後方に位置しており、つまり接眼光学系
がオーバーテレセントリックであるため、映像の視野角
を大きくしながら十分なアイレリーフを確保することが
できる。さらに、観察位置と略共役な位置が、接眼光学
系の後部の前側焦点と等価な位置よりもコンバイナに近
くなるため、光源をコンバイナの近くに配置することが
できる。
が正のパワーを有する屈折素子を含むため、コンバイナ
と光源の間にコンデンサレンズを配置する必要はない。
また、接眼光学系の前部が凹の反射面を含むため、接眼
光学系全体としてのペッツバール和が小さくなり、像面
湾曲を抑えることができる。しかも、接眼光学系の射出
瞳が表示素子の後方に位置しており、つまり接眼光学系
がオーバーテレセントリックであるため、映像の視野角
を大きくしながら十分なアイレリーフを確保することが
できる。さらに、観察位置と略共役な位置が、接眼光学
系の後部の前側焦点と等価な位置よりもコンバイナに近
くなるため、光源をコンバイナの近くに配置することが
できる。
【００１３】ここで、接眼光学系全体の焦点距離をｆ
ｔ、接眼光学系の前部の焦点距離をｆａ、接眼光学系の
後部の焦点距離をｆｂ、接眼光学系の後端から接眼光学
系の射出瞳までの距離をＥｐｄで表すとき、式１と式２
の関係を満たすようにするとよい。 １＜ｆａ／ｆｔ≦１．４ … 式１ ０．３≦Ｅｐｄ／ｆｂ≦０．９ … 式２
ｔ、接眼光学系の前部の焦点距離をｆａ、接眼光学系の
後部の焦点距離をｆｂ、接眼光学系の後端から接眼光学
系の射出瞳までの距離をＥｐｄで表すとき、式１と式２
の関係を満たすようにするとよい。 １＜ｆａ／ｆｔ≦１．４ … 式１ ０．３≦Ｅｐｄ／ｆｂ≦０．９ … 式２
【００１４】接眼光学系全体の焦点距離に対する前部の
焦点距離の比であるｆａ／ｆｔが大きいほど、後部の正
のパワーを強くすることになるが、後部の正のパワーを
あまり強くすると、コマ収差等の軸外性能を低下させる
収差が大きくなり、また、色収差も大きくなる。式１の
範囲では、そのような収差を十分に抑えることできる。
焦点距離の比であるｆａ／ｆｔが大きいほど、後部の正
のパワーを強くすることになるが、後部の正のパワーを
あまり強くすると、コマ収差等の軸外性能を低下させる
収差が大きくなり、また、色収差も大きくなる。式１の
範囲では、そのような収差を十分に抑えることできる。
【００１５】接眼光学系の後部の焦点距離に対する接眼
光学系から射出瞳までの距離の比であるＥｐｄ／ｆｂが
大きいほど、コンバイナから観察位置と共役な光源の位
置までの距離が長くなる。式２の範囲では、光源をコン
バイナの近くに配置しつつ、光源が接眼光学系に干渉す
るのを容易に避けることができる。
光学系から射出瞳までの距離の比であるＥｐｄ／ｆｂが
大きいほど、コンバイナから観察位置と共役な光源の位
置までの距離が長くなる。式２の範囲では、光源をコン
バイナの近くに配置しつつ、光源が接眼光学系に干渉す
るのを容易に避けることができる。
【００１６】上記の映像表示装置は、接眼光学系の前部
の凹の反射面が、光を部分的に反射し部分的に透過させ
る半透過反射面であって観察位置を向いており、接眼光
学系の前部が、凹の反射面に対向し、光をその偏光方向
に応じて選択的に反射しまたは透過させる選択反射面を
含む構成とするとよい。凹の反射面である半透過反射面
と選択反射面の間で映像光を往復させることになり、接
眼光学系の前部を小さくしながら、提供する映像の視野
角を大きくすることができる。
の凹の反射面が、光を部分的に反射し部分的に透過させ
る半透過反射面であって観察位置を向いており、接眼光
学系の前部が、凹の反射面に対向し、光をその偏光方向
に応じて選択的に反射しまたは透過させる選択反射面を
含む構成とするとよい。凹の反射面である半透過反射面
と選択反射面の間で映像光を往復させることになり、接
眼光学系の前部を小さくしながら、提供する映像の視野
角を大きくすることができる。
【００１７】ここで、接眼光学系の前部の凹の反射面
が、メニスカスレンズの凹面であり、選択反射面が、平
面を有し光を透過させる部材の平面上に設けられている
ものとするとよい。きわめて簡素な構成の前部となる。
が、メニスカスレンズの凹面であり、選択反射面が、平
面を有し光を透過させる部材の平面上に設けられている
ものとするとよい。きわめて簡素な構成の前部となる。
【００１８】接眼光学系の前部のメニスカスレンズの凸
面は非球面とするとよい。屈折面を非球面とすることに
よって、軸外性能の低下を防止することが容易になる。
面は非球面とするとよい。屈折面を非球面とすることに
よって、軸外性能の低下を防止することが容易になる。
【００１９】接眼光学系の前部のメニスカスレンズは凹
面側のガラス製の部分と凸面側の樹脂製の部分で構成す
るとよい。選択反射面は偏光方向の差異を利用して光を
反射するから、これに映像光を導くメニスカスレンズの
凹面側が複屈折性の大きい樹脂であると、ゴーストが発
生し易くなる。メニスカスレンズの凹面側をガラス製と
することでそのような不都合を回避することができ、し
かも、凸面側を樹脂製とすることで凸面を非球面とする
ことが容易になる。
面側のガラス製の部分と凸面側の樹脂製の部分で構成す
るとよい。選択反射面は偏光方向の差異を利用して光を
反射するから、これに映像光を導くメニスカスレンズの
凹面側が複屈折性の大きい樹脂であると、ゴーストが発
生し易くなる。メニスカスレンズの凹面側をガラス製と
することでそのような不都合を回避することができ、し
かも、凸面側を樹脂製とすることで凸面を非球面とする
ことが容易になる。
【００２０】接眼光学系の後部の正のパワーを有する屈
折素子は平凸レンズとするとよい。きわめて簡素な後部
となる。
折素子は平凸レンズとするとよい。きわめて簡素な後部
となる。
【００２１】接眼光学系の後部の正のパワーを有する屈
折素子は非球面の凸面を有するものとしてもよい。屈折
面を非球面とすることで像面湾曲を抑えることが容易に
なる。
折素子は非球面の凸面を有するものとしてもよい。屈折
面を非球面とすることで像面湾曲を抑えることが容易に
なる。
【００２２】表示素子を反射型の液晶パネルとし、コン
バイナを反射型の偏光板とするとよい。前述の液晶パネ
ルの特徴が生かされ、しかも、コンバイナとして半透過
鏡ではなく反射型の偏光板を用いることで、光を映像の
提供に効率よく利用することができる。この場合、光源
からの照明光は反射型の偏光板に適合する直線偏光とし
ておき、液晶パネルは偏光面が９０°回転した光が映像
光となるように制御する。
バイナを反射型の偏光板とするとよい。前述の液晶パネ
ルの特徴が生かされ、しかも、コンバイナとして半透過
鏡ではなく反射型の偏光板を用いることで、光を映像の
提供に効率よく利用することができる。この場合、光源
からの照明光は反射型の偏光板に適合する直線偏光とし
ておき、液晶パネルは偏光面が９０°回転した光が映像
光となるように制御する。
【００２３】上記の映像表示装置は、接眼光学系の後部
の光軸と前部の光軸が一致しており、コンバイナが平面
であり、接眼光学系の光軸とコンバイナの法線の成す角
が３０°以上かつ４０°以下の設定とするとよい。
の光軸と前部の光軸が一致しており、コンバイナが平面
であり、接眼光学系の光軸とコンバイナの法線の成す角
が３０°以上かつ４０°以下の設定とするとよい。
【００２４】接眼光学系の光軸とコンバイナの法線の成
す角θが４５゜のとき、コンバイナが占める空間の大き
さは、接眼光学系の光軸に対して垂直な方向と平行な方
向とで等しくなる。また、角θが小さいほど、光源が接
眼光学系の後部寄りに位置することになって、光源と接
眼光学系の後部の干渉を避けるために光源からコンバイ
ナまでの距離を長くする必要が生じる。角θを上記の範
囲内とすることで、接眼光学系の光軸に平行な方向につ
いてコンバイナが占める空間が小さくなって、接眼光学
系の後部と前部を接近させることができ、しかも、光源
をコンバイナの近くに配置しながら、光源と接眼光学系
の後部の干渉を避けることが容易になる。さらに、コン
バイナとして反射型の偏光板を用いるときには、入射角
が小さいほど透過率が高いという反射型の偏光板の特性
が発揮されて、映像光の損失を抑えることができる。
す角θが４５゜のとき、コンバイナが占める空間の大き
さは、接眼光学系の光軸に対して垂直な方向と平行な方
向とで等しくなる。また、角θが小さいほど、光源が接
眼光学系の後部寄りに位置することになって、光源と接
眼光学系の後部の干渉を避けるために光源からコンバイ
ナまでの距離を長くする必要が生じる。角θを上記の範
囲内とすることで、接眼光学系の光軸に平行な方向につ
いてコンバイナが占める空間が小さくなって、接眼光学
系の後部と前部を接近させることができ、しかも、光源
をコンバイナの近くに配置しながら、光源と接眼光学系
の後部の干渉を避けることが容易になる。さらに、コン
バイナとして反射型の偏光板を用いるときには、入射角
が小さいほど透過率が高いという反射型の偏光板の特性
が発揮されて、映像光の損失を抑えることができる。
【００２５】接眼光学系の後部と前部がそれぞれプリズ
ムを含み、コンバイナが接眼光学系の後部のプリズムと
前部のプリズムで挟まれている構成とするとよい。プリ
ズムの厚さと屈折率に応じて空気換算光路長が短くな
り、接眼光学系の焦点距離を短く、つまり映像の視野角
を大きくすることができる。
ムを含み、コンバイナが接眼光学系の後部のプリズムと
前部のプリズムで挟まれている構成とするとよい。プリ
ズムの厚さと屈折率に応じて空気換算光路長が短くな
り、接眼光学系の焦点距離を短く、つまり映像の視野角
を大きくすることができる。
【００２６】ここで、接眼光学系の後部のプリズムが凸
面を有し、正のパワーを有する屈折素子を兼ねるように
することができる。このようにすると、他の屈折素子が
不要となり、接眼光学系の後部がきわめて簡素な構成と
なる。
面を有し、正のパワーを有する屈折素子を兼ねるように
することができる。このようにすると、他の屈折素子が
不要となり、接眼光学系の後部がきわめて簡素な構成と
なる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の映像表示装置の実
施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実
施形態の映像表示装置１の全体構成を図１に模式的に示
す。映像表示装置１は、反射型の液晶パネル１１、接眼
光学系１２、光源１３、コンバイナ１４を備えている。
施形態について図面を参照しながら説明する。第１の実
施形態の映像表示装置１の全体構成を図１に模式的に示
す。映像表示装置１は、反射型の液晶パネル１１、接眼
光学系１２、光源１３、コンバイナ１４を備えている。
【００２８】液晶パネル１１は、映像を表示し、前方よ
り与えられる照明光を表示した映像により変調して映像
を表す映像光とし、映像光を前方に射出する。液晶パネ
ル１１は、映像信号に基づいて駆動回路（不図示）によ
って駆動される。
り与えられる照明光を表示した映像により変調して映像
を表す映像光とし、映像光を前方に射出する。液晶パネ
ル１１は、映像信号に基づいて駆動回路（不図示）によ
って駆動される。
【００２９】接眼光学系１２は、その光軸Ａｘが液晶パ
ネル１１に対して垂直になるように、液晶パネル１１の
前方に配置されている。接眼光学系１２は液晶パネル１
１からの映像光を所定の観察位置Ｐに導く。観察者は眼
Ｅを観察位置Ｐに位置させて接眼光学系１２を介して液
晶パネル１１を見ることで、液晶パネル１１が表示した
映像の拡大虚像を観察することができる。観察者の瞳孔
が接眼光学系１２の開口絞りに相当し、観察位置Ｐが接
眼光学系１２の開口絞りの位置となる。
ネル１１に対して垂直になるように、液晶パネル１１の
前方に配置されている。接眼光学系１２は液晶パネル１
１からの映像光を所定の観察位置Ｐに導く。観察者は眼
Ｅを観察位置Ｐに位置させて接眼光学系１２を介して液
晶パネル１１を見ることで、液晶パネル１１が表示した
映像の拡大虚像を観察することができる。観察者の瞳孔
が接眼光学系１２の開口絞りに相当し、観察位置Ｐが接
眼光学系１２の開口絞りの位置となる。
【００３０】接眼光学系１２は液晶パネル１１に近い後
部１２ｂと液晶パネル１１から遠い前部１２ａの２部よ
り成り、後部１２ｂと前部１２ｂの光軸は一致してい
る。接眼光学系１２の後部１２ｂは正レンズ２１から成
り、前部１２ａはメニスカスレンズ２５および片平面レ
ンズ２６から成る。前部１２ａのメニスカスレンズ２５
は、その凹面が観察位置Ｐを向くように配置されてお
り、片平面レンズ２６は、その平面がメニスカスレンズ
２５を向くように、メニスカスレンズ２５の観察位置Ｐ
側に配置されている。
部１２ｂと液晶パネル１１から遠い前部１２ａの２部よ
り成り、後部１２ｂと前部１２ｂの光軸は一致してい
る。接眼光学系１２の後部１２ｂは正レンズ２１から成
り、前部１２ａはメニスカスレンズ２５および片平面レ
ンズ２６から成る。前部１２ａのメニスカスレンズ２５
は、その凹面が観察位置Ｐを向くように配置されてお
り、片平面レンズ２６は、その平面がメニスカスレンズ
２５を向くように、メニスカスレンズ２５の観察位置Ｐ
側に配置されている。
【００３１】コンバイナ１４は、接眼光学系１２の後部
１２ｂと前部１２ａの間に配置されており、接眼光学系
１２の光軸Ａｘと斜交している。映像表示装置１では、
コンバイナ１４として平面のハーフミラーを用いてい
る。ハーフミラー１４の法線と接眼光学系１２の光軸Ａ
ｘの成す角θは３０゜以上かつ４０゜以下である。
１２ｂと前部１２ａの間に配置されており、接眼光学系
１２の光軸Ａｘと斜交している。映像表示装置１では、
コンバイナ１４として平面のハーフミラーを用いてい
る。ハーフミラー１４の法線と接眼光学系１２の光軸Ａ
ｘの成す角θは３０゜以上かつ４０゜以下である。
【００３２】光源１３は液晶パネル１１に与えるための
照明光を発する。光源１３が発する照明光は無偏光であ
る。光源１３は、接眼光学系１２に関して、観察位置Ｐ
と共役な位置に配置されている。
照明光を発する。光源１３が発する照明光は無偏光であ
る。光源１３は、接眼光学系１２に関して、観察位置Ｐ
と共役な位置に配置されている。
【００３３】映像表示装置１は、上記の構成要素のほ
か、偏光板３１、偏光板３２、１／４波長板３３を備え
ている。偏光板３１は光源１３の近傍に配置されてお
り、偏光板３２と１／４波長板３３は、前者を液晶パネ
ル１１側にして、ハーフミラー１４と接眼光学系１２の
前群１２ａとの間に配置されている。
か、偏光板３１、偏光板３２、１／４波長板３３を備え
ている。偏光板３１は光源１３の近傍に配置されてお
り、偏光板３２と１／４波長板３３は、前者を液晶パネ
ル１１側にして、ハーフミラー１４と接眼光学系１２の
前群１２ａとの間に配置されている。
【００３４】また、メニスカスレンズ２５の凹面には半
透過反射膜３５が設けられており、片平面レンズ２６の
平面にはコレステリック液晶層３６が設けられている。
半透過反射膜３５は、一般的なハーフミラーと同様に、
光を部分的に反射し部分的に透過させる。コレステリッ
ク液晶層３６は、回転方向が逆の２つの円偏光の一方を
反射し他方を透過させる。
透過反射膜３５が設けられており、片平面レンズ２６の
平面にはコレステリック液晶層３６が設けられている。
半透過反射膜３５は、一般的なハーフミラーと同様に、
光を部分的に反射し部分的に透過させる。コレステリッ
ク液晶層３６は、回転方向が逆の２つの円偏光の一方を
反射し他方を透過させる。
【００３５】光源１３が発した照明光は、偏光板３１に
よって直線偏光とされて、ハーフミラー１４に入射し、
半分が反射される。ハーフミラー１４によって反射され
た照明光は、接眼光学系１２の後部１２ｂである正レン
ズ２１を透過して、液晶パネル１１の表示面に入射す
る。このとき正レンズ２１はコンデンサレンズとして機
能し、液晶パネル１１の表示面全体が照明光によって均
一に照明される。
よって直線偏光とされて、ハーフミラー１４に入射し、
半分が反射される。ハーフミラー１４によって反射され
た照明光は、接眼光学系１２の後部１２ｂである正レン
ズ２１を透過して、液晶パネル１１の表示面に入射す
る。このとき正レンズ２１はコンデンサレンズとして機
能し、液晶パネル１１の表示面全体が照明光によって均
一に照明される。
【００３６】液晶パネル１１は、直線偏光である照明光
を変調して、その一部の偏光面を９０゜回転させる。液
晶パネル１１は、変調により偏光面が回転した直線偏光
が映像を表す映像光となるように制御することも、変調
後も偏光面が回転しなかった直線偏光が映像光となるよ
うに制御することもできる。
を変調して、その一部の偏光面を９０゜回転させる。液
晶パネル１１は、変調により偏光面が回転した直線偏光
が映像を表す映像光となるように制御することも、変調
後も偏光面が回転しなかった直線偏光が映像光となるよ
うに制御することもできる。
【００３７】液晶パネル１１からの映像光は、照明光と
同一の光路を逆に進み、正レンズ２１を再度透過して、
ハーフミラー１４に入射し、半分がこれを透過する。ハ
ーフミラー１４を透過した映像光は、偏光板３２に入射
する。偏光板３２は、液晶パネル１１の制御方法に応じ
て、映像光の直線偏光が透過する設定とされており、液
晶パネル１１からの光のうち偏光面が映像光と直交する
偏光成分は偏光板３２によって除去される。
同一の光路を逆に進み、正レンズ２１を再度透過して、
ハーフミラー１４に入射し、半分がこれを透過する。ハ
ーフミラー１４を透過した映像光は、偏光板３２に入射
する。偏光板３２は、液晶パネル１１の制御方法に応じ
て、映像光の直線偏光が透過する設定とされており、液
晶パネル１１からの光のうち偏光面が映像光と直交する
偏光成分は偏光板３２によって除去される。
【００３８】偏光板３２を透過した映像光は、１／４波
長板３３を透過して、右回りの円偏光または左回りの円
偏光となる。この映像光は、メニスカスレンズ２５に凸
面側から入射し、半分が凹面に設けられた半透過反射膜
３５を透過する。半透過反射膜３５を透過した映像光
は、コレステリック液晶層３６に入射する。コレステリ
ック液晶層３６は、１／４波長板３３を透過した後の回
転方向の円偏光を反射するようにキラリティを設定され
ており、入射した映像光を反射する。コレステリック液
晶層３６で反射された映像光は、回転方向を保ったまま
半透過反射膜３５に入射して、半分が反射される。
長板３３を透過して、右回りの円偏光または左回りの円
偏光となる。この映像光は、メニスカスレンズ２５に凸
面側から入射し、半分が凹面に設けられた半透過反射膜
３５を透過する。半透過反射膜３５を透過した映像光
は、コレステリック液晶層３６に入射する。コレステリ
ック液晶層３６は、１／４波長板３３を透過した後の回
転方向の円偏光を反射するようにキラリティを設定され
ており、入射した映像光を反射する。コレステリック液
晶層３６で反射された映像光は、回転方向を保ったまま
半透過反射膜３５に入射して、半分が反射される。
【００３９】半透過反射膜３５によって反射された映像
光は、回転方向が逆の円偏光となり、コレステリック液
晶層３６に再度入射して、これを透過する。コレステリ
ック液晶層３６を透過した映像光は、片平面レンズ２６
も透過して、観察位置Ｐに達する。
光は、回転方向が逆の円偏光となり、コレステリック液
晶層３６に再度入射して、これを透過する。コレステリ
ック液晶層３６を透過した映像光は、片平面レンズ２６
も透過して、観察位置Ｐに達する。
【００４０】液晶パネル１１からの映像光は、上記の光
路を辿る間に、正レンズ２１、メニスカスレンズ２５の
凸面、および片平面レンズ２６の凸面の屈折による正の
パワーと、メニスカスレンズ２５の凹面の反射による正
のパワーを受ける。これにより、観察位置Ｐにある眼Ｅ
に、液晶パネル１１上の映像の拡大虚像が提供される。
接眼光学系１２の前部１２ａを屈折素子のみで構成せ
ず、前部１２ａに凹の反射面を加えたことで、接眼光学
系１２全体としてのペッツバール和の増大が避けられ、
したがって、像面湾曲のほとんどない映像を提供するこ
とができる。
路を辿る間に、正レンズ２１、メニスカスレンズ２５の
凸面、および片平面レンズ２６の凸面の屈折による正の
パワーと、メニスカスレンズ２５の凹面の反射による正
のパワーを受ける。これにより、観察位置Ｐにある眼Ｅ
に、液晶パネル１１上の映像の拡大虚像が提供される。
接眼光学系１２の前部１２ａを屈折素子のみで構成せ
ず、前部１２ａに凹の反射面を加えたことで、接眼光学
系１２全体としてのペッツバール和の増大が避けられ、
したがって、像面湾曲のほとんどない映像を提供するこ
とができる。
【００４１】接眼光学系１２は、その射出瞳（開口絞り
の位置である観察位置Ｐに対しての瞳）が液晶パネル１
１の後方（液晶パネル１１に関して接眼光学系１２と反
対側）に位置するように設定されている。すなわち、接
眼光学系１２はオーバーテレセントリックである。
の位置である観察位置Ｐに対しての瞳）が液晶パネル１
１の後方（液晶パネル１１に関して接眼光学系１２と反
対側）に位置するように設定されている。すなわち、接
眼光学系１２はオーバーテレセントリックである。
【００４２】接眼光学系１２の後部１２ｂと前部１２ａ
を合わせた全体の焦点距離をｆｔ、接眼光学系１２の前
部１２ａの焦点距離をｆａで表すと、これらは式１の関
係を満たすように設定されている。 １＜ｆａ／ｆｔ≦１．４ … 式１（再掲）
を合わせた全体の焦点距離をｆｔ、接眼光学系１２の前
部１２ａの焦点距離をｆａで表すと、これらは式１の関
係を満たすように設定されている。 １＜ｆａ／ｆｔ≦１．４ … 式１（再掲）
【００４３】このように、接眼光学系１２全体の焦点距
離に対する前部１２ａの焦点距離の比ｆａ／ｆｔに上限
を定めることで、後部１２ｂのパワーをあまり強くする
必要がなくなり、屈折素子である正レンズ２１より成る
後部１２ｂに起因する諸収差を抑えることができる。式
１の範囲では、軸外性能を低下させることになるコマ収
差や色収差はほとんど生じない。
離に対する前部１２ａの焦点距離の比ｆａ／ｆｔに上限
を定めることで、後部１２ｂのパワーをあまり強くする
必要がなくなり、屈折素子である正レンズ２１より成る
後部１２ｂに起因する諸収差を抑えることができる。式
１の範囲では、軸外性能を低下させることになるコマ収
差や色収差はほとんど生じない。
【００４４】また、接眼光学系１２の後部１２ｂの焦点
距離をｆｂ、接眼光学系１２の後端（正レンズ２１の液
晶パネル１１側の面）から接眼光学系１２の射出瞳まで
の距離をＥｐｄで表すと、これらは式２の関係を満たす
ように設定されている。 ０．３≦Ｅｐｄ／ｆｂ≦０．９ … 式２（再掲）
距離をｆｂ、接眼光学系１２の後端（正レンズ２１の液
晶パネル１１側の面）から接眼光学系１２の射出瞳まで
の距離をＥｐｄで表すと、これらは式２の関係を満たす
ように設定されている。 ０．３≦Ｅｐｄ／ｆｂ≦０．９ … 式２（再掲）
【００４５】接眼光学系１２の後部１２ｂの焦点距離に
対する接眼光学系１２から射出瞳までの距離の比Ｅｐｄ
／ｆｂが大きいほど、コンバイナであるハーフミラー１
４から観察位置Ｐと共役な光源１３の位置までの距離が
長くなり、ハーフミラー１４に入射する光束径も大きく
なって、ハーフミラー１４自体も大きくする必要があ
る。比Ｅｐｄ／ｆｂに式２の上限を定めたことで、光源
１３をハーフミラー１４の近くに配置することになり、
装置の大型化が避けられる。また、比Ｅｐｄ／ｆｂに式
２の下限を定めたことで、光源１３がハーフミラー１４
に近づきすぎて接眼光学系１２の後部１２ｂとの干渉を
避けながら光源１３を配置するのが困難になる、という
不都合も生じない。
対する接眼光学系１２から射出瞳までの距離の比Ｅｐｄ
／ｆｂが大きいほど、コンバイナであるハーフミラー１
４から観察位置Ｐと共役な光源１３の位置までの距離が
長くなり、ハーフミラー１４に入射する光束径も大きく
なって、ハーフミラー１４自体も大きくする必要があ
る。比Ｅｐｄ／ｆｂに式２の上限を定めたことで、光源
１３をハーフミラー１４の近くに配置することになり、
装置の大型化が避けられる。また、比Ｅｐｄ／ｆｂに式
２の下限を定めたことで、光源１３がハーフミラー１４
に近づきすぎて接眼光学系１２の後部１２ｂとの干渉を
避けながら光源１３を配置するのが困難になる、という
不都合も生じない。
【００４６】接眼光学系１２の光軸Ａｘと斜交している
ハーフミラー１４が小さいということは、前部１２ａと
後部１２ｂとを近づけることができるということであ
り、装置の小型化のために好ましい。しかも、前述のよ
うに、光軸Ａｘに対するハーフミラー１４の傾きは３０
゜〜４０゜であって４５゜ではないから、ハーフミラー
１４を配置するために必要な光軸Ａｘ方向の空間の長さ
は、光軸Ａｘに垂直な方向に必要な空間の長さよりも小
さく、前部１２ａと後部１２ｂをさらに近づけ易くなっ
ている。
ハーフミラー１４が小さいということは、前部１２ａと
後部１２ｂとを近づけることができるということであ
り、装置の小型化のために好ましい。しかも、前述のよ
うに、光軸Ａｘに対するハーフミラー１４の傾きは３０
゜〜４０゜であって４５゜ではないから、ハーフミラー
１４を配置するために必要な光軸Ａｘ方向の空間の長さ
は、光軸Ａｘに垂直な方向に必要な空間の長さよりも小
さく、前部１２ａと後部１２ｂをさらに近づけ易くなっ
ている。
【００４７】屈折面である正レンズ２１やメニスカスレ
ンズ２５の凸面は、諸収差を抑えるために、非球面とす
るのが望ましい。非球面レンズはガラスと樹脂のいずれ
でも作製することができるが、樹脂製とする方が製造が
容易である。ただし、コレステリック液晶層は偏光方向
の差異を利用して光を選択的に反射しまたは透過させる
ものであるから、コレステリック液晶層３６に達する映
像光に他の偏光成分が含まれるのを避ける必要があり、
これに映像光を直接導くメニスカスレンズ２５の凹面側
を複屈折性を有する樹脂で作製することは好ましくな
い。したがって、メニスカスレンズ２５の凸面を非球面
とする場合は、全体をガラス製とするか、凹面側をガラ
ス製とし凸面側を樹脂製とするのがよい。
ンズ２５の凸面は、諸収差を抑えるために、非球面とす
るのが望ましい。非球面レンズはガラスと樹脂のいずれ
でも作製することができるが、樹脂製とする方が製造が
容易である。ただし、コレステリック液晶層は偏光方向
の差異を利用して光を選択的に反射しまたは透過させる
ものであるから、コレステリック液晶層３６に達する映
像光に他の偏光成分が含まれるのを避ける必要があり、
これに映像光を直接導くメニスカスレンズ２５の凹面側
を複屈折性を有する樹脂で作製することは好ましくな
い。したがって、メニスカスレンズ２５の凸面を非球面
とする場合は、全体をガラス製とするか、凹面側をガラ
ス製とし凸面側を樹脂製とするのがよい。
【００４８】凹面側がガラス製で凸面側が樹脂製のメニ
スカスレンズは、凸面が球面のメニスカスレンズをガラ
スで作製しておき、その凸面側に樹脂層を設けて、樹脂
層の表面を加工して非球面とすることで容易に作製する
ことができる。また、ガラス製の凹レンズと樹脂製の非
球面の凸レンズとを接合することによっても作製するこ
とができる。
スカスレンズは、凸面が球面のメニスカスレンズをガラ
スで作製しておき、その凸面側に樹脂層を設けて、樹脂
層の表面を加工して非球面とすることで容易に作製する
ことができる。また、ガラス製の凹レンズと樹脂製の非
球面の凸レンズとを接合することによっても作製するこ
とができる。
【００４９】第２の実施形態の映像表示装置２の全体構
成を図２に模式的に示す。映像表示装置２は、映像表示
装置１の構成要素の一部を変更するとともに、いくつか
の構成要素を追加したものである。映像表示装置１の構
成要素と同一または類似の構成要素には同じ符号を付し
て、重複する説明は省略する。
成を図２に模式的に示す。映像表示装置２は、映像表示
装置１の構成要素の一部を変更するとともに、いくつか
の構成要素を追加したものである。映像表示装置１の構
成要素と同一または類似の構成要素には同じ符号を付し
て、重複する説明は省略する。
【００５０】接眼光学系１２の後部１２ｂおよび前部１
２ａはそれぞれプリズム２２、２７を含んでいる。プリ
ズム２２、２７はコンバイナ１５を両面から挟んで保持
する。プリズム２２の液晶パネル１１側の面とプリズム
２７の観察位置Ｐ側の面を平行な平面とすると、プリズ
ム２２、２７はパワーをもたないが、これらの面を曲面
とするとプリズム２２、２７もパワーを有することにな
る。特に、プリズム２２の液晶パネル１１側の面を凸面
とし、これを正レンズ２１として機能させると、後部１
２ｂに別途レンズを備える必要がなくなる。
２ａはそれぞれプリズム２２、２７を含んでいる。プリ
ズム２２、２７はコンバイナ１５を両面から挟んで保持
する。プリズム２２の液晶パネル１１側の面とプリズム
２７の観察位置Ｐ側の面を平行な平面とすると、プリズ
ム２２、２７はパワーをもたないが、これらの面を曲面
とするとプリズム２２、２７もパワーを有することにな
る。特に、プリズム２２の液晶パネル１１側の面を凸面
とし、これを正レンズ２１として機能させると、後部１
２ｂに別途レンズを備える必要がなくなる。
【００５１】映像表示装置２では、ハーフミラー１４に
代えて、反射型の偏光板をコンバイナ１５として用いて
いる。また、接眼光学系１２の前部１２ａの片平面レン
ズ２６の平面に、コレステリック液晶層３６に代えて、
反射型の偏光板３７を備えており、さらに、メニスカス
レンズ２５と片平面レンズ２６の間に１／４波長板３８
を備えている。
代えて、反射型の偏光板をコンバイナ１５として用いて
いる。また、接眼光学系１２の前部１２ａの片平面レン
ズ２６の平面に、コレステリック液晶層３６に代えて、
反射型の偏光板３７を備えており、さらに、メニスカス
レンズ２５と片平面レンズ２６の間に１／４波長板３８
を備えている。
【００５２】光源１３からの無偏光の照明光は、偏光板
３１によって直線偏光とされた後、プリズム２２を透過
してコンバイナである反射型の偏光板１５に入射する。
偏光板１５は、偏光板３１を透過した直線偏光を反射す
るように設定されており、入射した照明光を全て反射す
る。偏光板１５によって反射された照明光は、プリズム
２２を透過し、正レンズ２１も透過して、液晶パネル１
１の表示面全体に均一に入射する。
３１によって直線偏光とされた後、プリズム２２を透過
してコンバイナである反射型の偏光板１５に入射する。
偏光板１５は、偏光板３１を透過した直線偏光を反射す
るように設定されており、入射した照明光を全て反射す
る。偏光板１５によって反射された照明光は、プリズム
２２を透過し、正レンズ２１も透過して、液晶パネル１
１の表示面全体に均一に入射する。
【００５３】液晶パネル１１は、変調により偏光面が回
転した直線偏光が映像光となるように制御される。液晶
パネル１１からの映像光は、照明光と同一の光路を逆に
進み、正レンズ２１とプリズム２２を再度透過して、偏
光板１５に入射する。映像光は偏光面が９０゜回転した
ものであるから、偏光板１５を透過する。一方、変調後
も偏光面が回転しなかった偏光成分は、偏光板１５によ
って反射されて除去される。
転した直線偏光が映像光となるように制御される。液晶
パネル１１からの映像光は、照明光と同一の光路を逆に
進み、正レンズ２１とプリズム２２を再度透過して、偏
光板１５に入射する。映像光は偏光面が９０゜回転した
ものであるから、偏光板１５を透過する。一方、変調後
も偏光面が回転しなかった偏光成分は、偏光板１５によ
って反射されて除去される。
【００５４】偏光板１５を透過した映像光は、プリズム
２７を透過して、偏光板３２に入射する。偏光板３２
は、映像光の直線偏光が透過する設定とされており、映
像光を透過させる。偏光板３２は必須ではないが、偏光
板１５による不要な偏光成分の除去が不完全であった場
合に、これを除去して、提供する映像を鮮明にする機能
を有する。
２７を透過して、偏光板３２に入射する。偏光板３２
は、映像光の直線偏光が透過する設定とされており、映
像光を透過させる。偏光板３２は必須ではないが、偏光
板１５による不要な偏光成分の除去が不完全であった場
合に、これを除去して、提供する映像を鮮明にする機能
を有する。
【００５５】偏光板３２を透過した映像光は、１／４波
長板３３を透過して、右回りの円偏光または左回りの円
偏光のいずれかになる。円偏光となった映像光は、メニ
スカスレンズ２５に凸面側から入射し、半分が凹面に設
けられた半透過反射膜３５を透過する。半透過反射膜３
５を透過した映像光は、１／４波長板３８を透過して直
線偏光となって、反射型の偏光板３７に入射する。偏光
板３７はこの直線偏光を反射するように設定されてお
り、映像光を反射する。
長板３３を透過して、右回りの円偏光または左回りの円
偏光のいずれかになる。円偏光となった映像光は、メニ
スカスレンズ２５に凸面側から入射し、半分が凹面に設
けられた半透過反射膜３５を透過する。半透過反射膜３
５を透過した映像光は、１／４波長板３８を透過して直
線偏光となって、反射型の偏光板３７に入射する。偏光
板３７はこの直線偏光を反射するように設定されてお
り、映像光を反射する。
【００５６】偏光板３７によって反射された映像光は再
度１／４波長板３８を透過して円偏光となり、半透過反
射膜３５に入射して、半分が反射される。半透過反射膜
３５によって反射された映像光は、回転方向が逆の円偏
光となり、１／４波長板３８をもう一度透過して直線偏
光となる。この直線偏光は偏光面が９０゜回転してお
り、偏光板３７を透過する。偏光板３７を透過した映像
光は、片平面レンズ２６も透過して、観察位置Ｐに達す
る。
度１／４波長板３８を透過して円偏光となり、半透過反
射膜３５に入射して、半分が反射される。半透過反射膜
３５によって反射された映像光は、回転方向が逆の円偏
光となり、１／４波長板３８をもう一度透過して直線偏
光となる。この直線偏光は偏光面が９０゜回転してお
り、偏光板３７を透過する。偏光板３７を透過した映像
光は、片平面レンズ２６も透過して、観察位置Ｐに達す
る。
【００５７】映像表示装置２においても、接眼光学系１
２の射出瞳が液晶パネル１１の後方に位置すること、式
１および式２の関係を満たすこと、コンバイナである反
射型の偏光板１５の法線と接眼光学系１２の光軸Ａｘの
成す角θが３０゜〜４０゜であることは、映像表示装置
１と同じである。
２の射出瞳が液晶パネル１１の後方に位置すること、式
１および式２の関係を満たすこと、コンバイナである反
射型の偏光板１５の法線と接眼光学系１２の光軸Ａｘの
成す角θが３０゜〜４０゜であることは、映像表示装置
１と同じである。
【００５８】コンバイナとして反射型の偏光板１５を用
いた映像表示装置２では、ハーフミラー１４を用いる映
像表示装置１よりも、光の利用効率が高く、明るい映像
を提供することができる。一般に、反射型の偏光板は入
射角が大きくなると光の透過率が低下する傾向を有する
が、接眼光学系１２の光軸Ａｘに対する偏光板１５の傾
きを３０゜〜４０゜と小さくしている映像表示装置２で
は、映像光を損失なく透過させることができる。
いた映像表示装置２では、ハーフミラー１４を用いる映
像表示装置１よりも、光の利用効率が高く、明るい映像
を提供することができる。一般に、反射型の偏光板は入
射角が大きくなると光の透過率が低下する傾向を有する
が、接眼光学系１２の光軸Ａｘに対する偏光板１５の傾
きを３０゜〜４０゜と小さくしている映像表示装置２で
は、映像光を損失なく透過させることができる。
【００５９】映像表示装置２では、コンバイナ１５が占
める空間の空き部分にプリズム２２、２７を備えている
ため、この部分の実質の光路長が、プリズム２２、２７
の厚さ（光軸Ａｘ方向の長さ）をそれらの屈折率で割っ
た値となって短くなる。したがって、映像表示装置１よ
りも、接眼光学系１２の後部１２ｂと前部１２ａをさら
に近づけて配置することが可能である。その結果、接眼
光学系１２がより小型になるとともに、その焦点距離が
短くなって、提供する映像の視野角を大きくすることが
できる。
める空間の空き部分にプリズム２２、２７を備えている
ため、この部分の実質の光路長が、プリズム２２、２７
の厚さ（光軸Ａｘ方向の長さ）をそれらの屈折率で割っ
た値となって短くなる。したがって、映像表示装置１よ
りも、接眼光学系１２の後部１２ｂと前部１２ａをさら
に近づけて配置することが可能である。その結果、接眼
光学系１２がより小型になるとともに、その焦点距離が
短くなって、提供する映像の視野角を大きくすることが
できる。
【００６０】映像表示装置２でも、偏光板３７が光の偏
光方向の差異を利用して選択的に光を反射しまたは透過
させるから、メニスカスレンズ２５の凸面を非球面とす
る場合は、全体をガラス製とするか、凹面側をガラス
製、凸面側を樹脂製とするのが好ましい。
光方向の差異を利用して選択的に光を反射しまたは透過
させるから、メニスカスレンズ２５の凸面を非球面とす
る場合は、全体をガラス製とするか、凹面側をガラス
製、凸面側を樹脂製とするのが好ましい。
【００６１】なお、映像表示装置２では、接眼光学系１
２の前部１２ａの構成を映像表示装置１のものとは違え
ているが、映像表示装置１と同様の構成としてもよい。
また、プリズム２２、２７を省略することも可能であ
る。
２の前部１２ａの構成を映像表示装置１のものとは違え
ているが、映像表示装置１と同様の構成としてもよい。
また、プリズム２２、２７を省略することも可能であ
る。
【００６２】以下、第２の実施形態の構成に基づいて、
本発明の映像表示装置の具体的設定例について説明す
る。以下の各設定例では、不要な偏光成分を完全に除去
して提供する映像をさらに鮮明にするために、片平面レ
ンズ２６と反射型の偏光板３７の間に偏光板３９を設け
ている。
本発明の映像表示装置の具体的設定例について説明す
る。以下の各設定例では、不要な偏光成分を完全に除去
して提供する映像をさらに鮮明にするために、片平面レ
ンズ２６と反射型の偏光板３７の間に偏光板３９を設け
ている。
【００６３】＜第１の設定例＞第１の設定例の構成と光
路を図３に示し、構造データを表１に示す。また、本設
定例における諸収差を図４、図５に示す。構造データ中
の面は、観察位置Ｐを面０とし、映像光の光路を逆に辿
る方向に番号を順に付して表している。また、屈折率は
波長５８７．６ｎｍの光に対するものである。後述の表
２〜表５においても同様である。
路を図３に示し、構造データを表１に示す。また、本設
定例における諸収差を図４、図５に示す。構造データ中
の面は、観察位置Ｐを面０とし、映像光の光路を逆に辿
る方向に番号を順に付して表している。また、屈折率は
波長５８７．６ｎｍの光に対するものである。後述の表
２〜表５においても同様である。
【００６４】 表１ 面 構成要素 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 符号 （ｍｍ） （ｍｍ） ０ Ｐ ∞ ａｉｒ １８.０００ １.０ １ ∞ ２６ ０.８００ １.４９１４ ２ ∞ ３９ ０.１００ １.５８３４ ３ ∞ ３７ ０.１００ １.５８３４ ４ ∞ ３８ ０.２００ １.５８３４ ５ ∞ ａｉｒ ５.００８ １.０ ６ −３９.８６２ ３５ −５.００８ （反射） ７ ∞ ３８ −０.２００ １.５８３４ ８ ∞ ３８ ０.２００ １.５８３４ ９ ∞ ａｉｒ ５.００８ １.０ １０ −３９.８６２ ２５ １.８００ １.５１６８ １１ −３３.１８５ ａｉｒ ０.２００ １.０ １２ ∞ ３３ ０.２００ １.５８３４ １３ ∞ ３２ ０.１００ １.５８３４ １４ ∞ ２７ ４.０００ １.５１６８ １５ ∞ １５ ０.１００ １.５８３４ １６ ∞ ２２ ４.０００ １.５１６８ １７ ∞ ａｉｒ ０.１００ １.０ １８ １３.６１１ ２１ ２.２００ １.４８７０ １９ ∞ ａｉｒ １.０００ １.０ ２０ １１ ∞
【００６５】本設定例では、接眼光学系１２全体の焦点
距離ｆｔ＝１８．０００ｍｍ、接眼光学系の前部１２ａ
の焦点距離ｆａ＝１９．７５２ｍｍ、接眼光学系の後部
１２ｂの焦点距離ｆｂ＝２７．９４８ｍｍ、接眼光学系
の後端から射出瞳までの距離Ｅｐｄ＝１９．２９６ｍ
ｍ、ｆａ／ｆｔ＝１．０９７、Ｅｐｄ／ｆｂ＝０．６９
０である。また、接眼光学系の光軸とコンバイナである
反射型の偏光板１５の法線の成す角θ＝３５゜である。
距離ｆｔ＝１８．０００ｍｍ、接眼光学系の前部１２ａ
の焦点距離ｆａ＝１９．７５２ｍｍ、接眼光学系の後部
１２ｂの焦点距離ｆｂ＝２７．９４８ｍｍ、接眼光学系
の後端から射出瞳までの距離Ｅｐｄ＝１９．２９６ｍ
ｍ、ｆａ／ｆｔ＝１．０９７、Ｅｐｄ／ｆｂ＝０．６９
０である。また、接眼光学系の光軸とコンバイナである
反射型の偏光板１５の法線の成す角θ＝３５゜である。
【００６６】＜第２の設定例＞第２の設定例の構成と光
路を図６に示し、構造データを表２に示す。また、本設
定例における諸収差を図７、図８に示す。
路を図６に示し、構造データを表２に示す。また、本設
定例における諸収差を図７、図８に示す。
【００６７】 表２ 面 構成要素 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 符号 （ｍｍ） （ｍｍ） ０ Ｐ ∞ ａｉｒ １８.０００ １.０ １ ∞ ２６ ０.８００ １.４９１４ ２ ∞ ３９ ０.１００ １.５８３４ ３ ∞ ３７ ０.１００ １.５８３４ ４ ∞ ３８ ０.２００ １.５８３４ ５ ∞ ａｉｒ ３.４２８ １.０ ６ −３８.８８５ ３５ −３.４２８ （反射） ７ ∞ ３８ −０.２００ １.５８３４ ８ ∞ ３８ ０.２００ １.５８３４ ９ ∞ ａｉｒ ３.４２８ １.０ １０ −３８.８８５ ２５ １.８００ １.５１６８ １１ −３３.５４５ ａｉｒ ０.２００ １.０ １２ ∞ ３３ ０.２００ １.５８３４ １３ ∞ ３２ ０.１００ １.５８３４ １４ ∞ ａｉｒ ４.０００ １.０ １５ ∞ １５ ０.１００ １.５８３４ １６ ∞ ａｉｒ ４.１００ １.０ １７ ２３.４６８ ２１ ２.４００ １.６０３１ １８ ∞ ａｉｒ １.０００ １.０ １９ １１ ∞
【００６８】本設定例では、ｆｔ＝１８．０００ｍｍ、
ｆａ＝１９．２３４ｍｍ、ｆｂ＝３８．９１２ｍｍ、Ｅ
ｐｄ＝２６．８０９ｍｍ、ｆａ／ｆｔ＝１．０６９、Ｅ
ｐｄ／ｆｂ＝０．６８９、θ＝３５゜である。プリズム
２２、２７は省略されている。
ｆａ＝１９．２３４ｍｍ、ｆｂ＝３８．９１２ｍｍ、Ｅ
ｐｄ＝２６．８０９ｍｍ、ｆａ／ｆｔ＝１．０６９、Ｅ
ｐｄ／ｆｂ＝０．６８９、θ＝３５゜である。プリズム
２２、２７は省略されている。
【００６９】メニスカスレンズ２５の凸面（面１１）
は、式３で定義される非球面である。 Ｚ＝Ｃ・ｈ2／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・Ｃ2・ｈ2｝1/2］ ＋Ａ4・ｈ4＋Ａ6・ｈ6＋Ａ8・ｈ8＋Ａ10・ｈ10 … 式３ 式３において、Ｚは光軸Ａｘ方向の変位量、Ｃは曲率
（曲率半径の逆数）、ｈは光軸からの距離、Ｋは円錐係
数、Ａ4〜Ａ10は４〜１０次の項の係数を表す。
は、式３で定義される非球面である。 Ｚ＝Ｃ・ｈ2／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・Ｃ2・ｈ2｝1/2］ ＋Ａ4・ｈ4＋Ａ6・ｈ6＋Ａ8・ｈ8＋Ａ10・ｈ10 … 式３ 式３において、Ｚは光軸Ａｘ方向の変位量、Ｃは曲率
（曲率半径の逆数）、ｈは光軸からの距離、Ｋは円錐係
数、Ａ4〜Ａ10は４〜１０次の項の係数を表す。
【００７０】メニスカスレンズ２５の非球面の各係数
は、Ｋ＝０、Ａ4＝−０．９６２０３７×１０-4、Ａ6＝
０．２７５９００×１０-5、Ａ8＝−０．３２４９２８
×１０ -7、Ａ10＝０．１４２９３６×１０-9である。
は、Ｋ＝０、Ａ4＝−０．９６２０３７×１０-4、Ａ6＝
０．２７５９００×１０-5、Ａ8＝−０．３２４９２８
×１０ -7、Ａ10＝０．１４２９３６×１０-9である。
【００７１】＜第３の設定例＞第３の設定例の構成と光
路を図９に示し、構造データを表３に示す。また、本設
定例における諸収差を図１０、図１１に示す。
路を図９に示し、構造データを表３に示す。また、本設
定例における諸収差を図１０、図１１に示す。
【００７２】 表３ 面 構成要素 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 符号 （ｍｍ） （ｍｍ） ０ Ｐ ∞ ａｉｒ １８.０００ １.０ １ −３５.７４４ ２６ ０.８００ １.４９１４ ２ ∞ ３９ ０.１００ １.５８３４ ３ ∞ ３７ ０.１００ １.５８３４ ４ ∞ ３８ ０.２００ １.５８３４ ５ ∞ ａｉｒ ５.３０５ １.０ ６ −４３.７００ ３５ −５.３０５ （反射） ７ ∞ ３８ −０.２００ １.５８３４ ８ ∞ ３８ ０.２００ １.５８３４ ９ ∞ ａｉｒ ５.３０５ １.０ １０ −４３.７００ ２５ａ ４.４５９ １.５１６８ １１ −１２.２２２ ２５ｂ ０.５００ １.５１７９ １２ −１２.２２２ ａｉｒ ０.２００ １.０ １３ ∞ ３３ ０.２００ １.５８３４ １４ ∞ ３２ ０.１００ １.５８３４ １５ ∞ ａｉｒ ４.５００ １.０ １６ ∞ １５ ０.１００ １.５８３４ １７ ∞ ａｉｒ ４.０００ １.０ １８ ４０.１４１ ２１ ２.４００ １.５１６８ １９ −３９.３４９ ａｉｒ １.０００ １.０ ２０ １１ ∞
【００７３】本設定例では、ｆｔ＝１８．０００ｍｍ、
ｆａ＝１８．８０４ｍｍ、ｆｂ＝３８．１２３ｍｍ、Ｅ
ｐｄ＝１４．８１８ｍｍ、ｆａ／ｆｔ＝１．０４５、Ｅ
ｐｄ／ｆｂ＝０．３８９、θ＝３５゜である。プリズム
２２、２７は省略されている。
ｆａ＝１８．８０４ｍｍ、ｆｂ＝３８．１２３ｍｍ、Ｅ
ｐｄ＝１４．８１８ｍｍ、ｆａ／ｆｔ＝１．０４５、Ｅ
ｐｄ／ｆｂ＝０．３８９、θ＝３５゜である。プリズム
２２、２７は省略されている。
【００７４】メニスカスレンズ２５は、凹面側のガラス
製の部分２５ａと凸面側の樹脂製の部分２５ｂより成
り、凸面（面１２）は非球面である。この非球面の各係
数は、Ｋ＝０、Ａ4＝０．１４７８３５×１０-3、Ａ6＝
０．８１１４６２×１０-6、Ａ8＝−０．１２７５９７
×１０-7、Ａ10＝０．７６７５６５×１０-10である。
製の部分２５ａと凸面側の樹脂製の部分２５ｂより成
り、凸面（面１２）は非球面である。この非球面の各係
数は、Ｋ＝０、Ａ4＝０．１４７８３５×１０-3、Ａ6＝
０．８１１４６２×１０-6、Ａ8＝−０．１２７５９７
×１０-7、Ａ10＝０．７６７５６５×１０-10である。
【００７５】片平面レンズ２６の観察位置Ｐ側の面（面
１）も非球面である。この面の各係数は、Ｋ＝０、Ａ4
＝０．３３１９１７×１０-4、Ａ6＝−０．１５９４８
９×１０-5、Ａ8＝０．１８８６１７×１０-7、Ａ10＝
−０．７７０２２８×１０-10である。
１）も非球面である。この面の各係数は、Ｋ＝０、Ａ4
＝０．３３１９１７×１０-4、Ａ6＝−０．１５９４８
９×１０-5、Ａ8＝０．１８８６１７×１０-7、Ａ10＝
−０．７７０２２８×１０-10である。
【００７６】＜第４の設定例＞第４の設定例の構成と光
路を図１２に示し、構造データを表４に示す。また、本
設定例における諸収差を図１３、図１４に示す。
路を図１２に示し、構造データを表４に示す。また、本
設定例における諸収差を図１３、図１４に示す。
【００７７】 表４ 面 構成要素 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 符号 （ｍｍ） （ｍｍ） ０ Ｐ ∞ ａｉｒ １８.０００ １.０ １ ∞ ２６ ０.８００ １.４９１４ ２ ∞ ３９ ０.１００ １.５８３４ ３ ∞ ３７ ０.１００ １.５８３４ ４ ∞ ３８ ０.２００ １.５８３４ ５ ∞ ａｉｒ ３.３２８ １.０ ６ −３８.５８６ ３５ −３.３２８ （反射） ７ ∞ ３８ −０.２００ １.５８３４ ８ ∞ ３８ ０.２００ １.５８３４ ９ ∞ ａｉｒ ３.３２８ １.０ １０ −３８.５８６ ２５ １.８００ １.５１６８ １１ −３１.７８３ ａｉｒ ０.２００ １.０ １２ ∞ ３３ ０.２００ １.５８３４ １３ ∞ ３２ ０.１００ １.５８３４ １４ ∞ ａｉｒ ４.０００ １.０ １５ ∞ １５ ０.１００ １.５８３４ １６ ∞ ａｉｒ ４.１００ １.０ １７ ３０.７９５ ２１ ２.４００ １.６０３１ １８ ∞ ａｉｒ １.０００ １.０ １９ １１ ∞
【００７８】本設定例では、ｆｔ＝１８．０００ｍｍ、
ｆａ＝１８．９２６ｍｍ、ｆｂ＝５１．０６０ｍｍ、Ｅ
ｐｄ＝３１．４６１ｍｍ、ｆａ／ｆｔ＝１．０５１、Ｅ
ｐｄ／ｆｂ＝０．６１６、θ＝３５゜である。プリズム
２２、２７は省略されている。
ｆａ＝１８．９２６ｍｍ、ｆｂ＝５１．０６０ｍｍ、Ｅ
ｐｄ＝３１．４６１ｍｍ、ｆａ／ｆｔ＝１．０５１、Ｅ
ｐｄ／ｆｂ＝０．６１６、θ＝３５゜である。プリズム
２２、２７は省略されている。
【００７９】正レンズ２１の偏光板１５側の面（面１
７）は非球面である。この非球面の各係数は、Ｋ＝０、
Ａ4＝０．３０１３３１×１０-3、Ａ6＝−０．４８７３
６４×１０-5、Ａ8＝０、Ａ10＝０である。
７）は非球面である。この非球面の各係数は、Ｋ＝０、
Ａ4＝０．３０１３３１×１０-3、Ａ6＝−０．４８７３
６４×１０-5、Ａ8＝０、Ａ10＝０である。
【００８０】＜第５の設定例＞第５の設定例の構成と光
路を図１５に示し、構造データを表５に示す。また、本
設定例における諸収差を図１６、図１７に示す。
路を図１５に示し、構造データを表５に示す。また、本
設定例における諸収差を図１６、図１７に示す。
【００８１】 表５ 面 構成要素 曲率半径 軸上面間隔 屈折率 符号 （ｍｍ） （ｍｍ） ０ Ｐ ∞ ａｉｒ １８.０００ １.０ １ −１５７８.１８５ ２６ ０.８００ １.４９１４ ２ ∞ ３９ ０.１００ １.５８３４ ３ ∞ ３７ ０.１００ １.５８３４ ４ ∞ ３８ ０.２００ １.５８３４ ５ ∞ ａｉｒ ４.６８０ １.０ ６ −３７.７３４ ３５ −４.６８０ （反射） ７ ∞ ３８ −０.２００ １.５８３４ ８ ∞ ３８ ０.２００ １.５８３４ ９ ∞ ａｉｒ ４.６８０ １.０ １０ −３７.７３４ ２５ １.８００ １.５１６８ １１ −２６.７０２ ａｉｒ ０.２００ １.０ １２ ∞ ３３ ０.２００ １.５８３４ １３ ∞ ３２ ０.１００ １.５８３４ １４ ∞ ２７ ５.０００ １.５１６８ １５ ∞ １５ ０.１００ １.５８３４ １６ ∞ ２２ ５.０００ １.５１６８ １７ −２７.７５０ ａｉｒ １.０００ １.０ １８ １１ ∞
【００８２】本設定例では、ｆｔ＝１８．０００ｍｍ、
ｆａ＝１８．３４１ｍｍ、ｆｂ＝５３．６９６ｍｍ、Ｅ
ｐｄ＝２６．３７１ｍｍ、ｆａ／ｆｔ＝１．０１９、Ｅ
ｐｄ／ｆｂ＝０．４９１、θ＝３５゜である。プリズム
２２の液晶パネル１１側の面は凸面であり、正レンズ２
１を兼ねている。
ｆａ＝１８．３４１ｍｍ、ｆｂ＝５３．６９６ｍｍ、Ｅ
ｐｄ＝２６．３７１ｍｍ、ｆａ／ｆｔ＝１．０１９、Ｅ
ｐｄ／ｆｂ＝０．４９１、θ＝３５゜である。プリズム
２２の液晶パネル１１側の面は凸面であり、正レンズ２
１を兼ねている。
【００８３】片平面レンズ２６の観察位置Ｐ側の面（面
１）は非球面である。この面の各係数は、Ｋ＝０、Ａ4
＝０．６０５２３３×１０-4、Ａ6＝−０．２１５８２
３×１０-5、Ａ8＝０．２８３４０９×１０-7、Ａ10＝
−０．１３８３５５×１０-9である。
１）は非球面である。この面の各係数は、Ｋ＝０、Ａ4
＝０．６０５２３３×１０-4、Ａ6＝−０．２１５８２
３×１０-5、Ａ8＝０．２８３４０９×１０-7、Ａ10＝
−０．１３８３５５×１０-9である。
【００８４】
【発明の効果】本発明の映像表示装置では、接眼光学系
の射出瞳が表示素子の後方に位置し、接眼光学系がオー
バーテレセントリックであるため、提供する映像の視野
角を大きくしながら大きなアイレリーフを確保すること
ができる。しかも、接眼光学系の後部が正のパワーを有
するため、コンバイナと光源の間にコンデンサレンズを
配置する必要がなく、また、観察位置と共役な位置が接
眼光学系の後部の前側焦点よりもコンバイナに近いた
め、光源を接眼光学系の近くに配置することができる。
このため小型の装置となる。さらに、接眼光学系の後部
が正の屈折素子を含むものの、前部が凹の反射面を有す
るため、接眼光学系全体としてのペッツバール和を小さ
く保つことができ、像面湾曲のない高品位の映像を提供
することができる。
の射出瞳が表示素子の後方に位置し、接眼光学系がオー
バーテレセントリックであるため、提供する映像の視野
角を大きくしながら大きなアイレリーフを確保すること
ができる。しかも、接眼光学系の後部が正のパワーを有
するため、コンバイナと光源の間にコンデンサレンズを
配置する必要がなく、また、観察位置と共役な位置が接
眼光学系の後部の前側焦点よりもコンバイナに近いた
め、光源を接眼光学系の近くに配置することができる。
このため小型の装置となる。さらに、接眼光学系の後部
が正の屈折素子を含むものの、前部が凹の反射面を有す
るため、接眼光学系全体としてのペッツバール和を小さ
く保つことができ、像面湾曲のない高品位の映像を提供
することができる。
【００８５】式１、式２の関係を満たす設定では、接眼
光学系の後部のパワーをあまり強くする必要がなく、諸
収差の発生を抑えて、提供する映像の質を一層高くする
ことができる。また、接眼光学系の後部との干渉を避け
つつ、光源をコンバイナの近くに配置することが容易で
ある。
光学系の後部のパワーをあまり強くする必要がなく、諸
収差の発生を抑えて、提供する映像の質を一層高くする
ことができる。また、接眼光学系の後部との干渉を避け
つつ、光源をコンバイナの近くに配置することが容易で
ある。
【００８６】接眼光学系の前部の凹の反射面が半透過反
射面であって観察位置を向いており、接眼光学系の前部
が凹の反射面に対向する選択反射面を含む構成では、接
眼光学系の後部を小さくしながら、広視野の映像を提供
することができる。
射面であって観察位置を向いており、接眼光学系の前部
が凹の反射面に対向する選択反射面を含む構成では、接
眼光学系の後部を小さくしながら、広視野の映像を提供
することができる。
【００８７】接眼光学系の後部と前部の光軸が一致し、
コンバイナが平面であって、コンバイナの法線と接眼光
学系の光軸の成す角が３０゜以上かつ４０゜以下の設定
では、接眼光学系の後部と前部を接近させることがで
き、また、接眼光学系の後部との干渉を避けつつ、光源
をコンバイナの近くに配置することが容易である。した
がって、装置を一層小型化することができる。しかも、
コンバイナとして反射型の偏光板を用いるときでも、映
像光の損失を抑えて明るい映像を提供することができ
る。
コンバイナが平面であって、コンバイナの法線と接眼光
学系の光軸の成す角が３０゜以上かつ４０゜以下の設定
では、接眼光学系の後部と前部を接近させることがで
き、また、接眼光学系の後部との干渉を避けつつ、光源
をコンバイナの近くに配置することが容易である。した
がって、装置を一層小型化することができる。しかも、
コンバイナとして反射型の偏光板を用いるときでも、映
像光の損失を抑えて明るい映像を提供することができ
る。
【００８８】コンバイナをプリズムで挟んだ構成では、
接眼光学系の焦点距離が短くなり、広視野の映像を提供
することが容易になる。特に、接眼光学系の後部のプリ
ズムが正のパワーを有する屈折素子を兼ねるようにする
と、接眼光学系が簡素になる。
接眼光学系の焦点距離が短くなり、広視野の映像を提供
することが容易になる。特に、接眼光学系の後部のプリ
ズムが正のパワーを有する屈折素子を兼ねるようにする
と、接眼光学系が簡素になる。
【図１】 第１の実施形態の映像表示装置の全体構成を
模式的に示す図。
模式的に示す図。
【図２】 第２の実施形態の映像表示装置の全体構成を
模式的に示す図。
模式的に示す図。
【図３】 第１の設定例の構成と光路を示す図。
【図４】 第１の設定例における球面収差、非点収差、
歪曲収差を示す図。
歪曲収差を示す図。
【図５】 第１の設定例における像面湾曲を示す図。
【図６】 第２の設定例の構成と光路を示す図。
【図７】 第２の設定例における球面収差、非点収差、
歪曲収差を示す図。
歪曲収差を示す図。
【図８】 第２の設定例における像面湾曲を示す図。
【図９】 第３の設定例の構成と光路を示す図。
【図１０】 第３の設定例における球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す図。
差、歪曲収差を示す図。
【図１１】 第３の設定例における像面湾曲を示す図。
【図１２】 第４の設定例の構成と光路を示す図。
【図１３】 第４の設定例における球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す図。
差、歪曲収差を示す図。
【図１４】 第４の設定例における像面湾曲を示す図。
【図１５】 第５の設定例の構成と光路を示す図。
【図１６】 第５の設定例における球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す図。
差、歪曲収差を示す図。
【図１７】 第５の設定例における像面湾曲を示す図。
【図１８】 従来の映像表示装置の全体構成を模式的に
示す図。
示す図。
１、２ 映像表示装置 １１ 反射型液晶パネル １２ 接眼光学系 １２ａ 接眼光学系前部 １２ｂ 接眼光学系後部 １３ 光源 １４ ハーフミラー（コンバイナ） １５ 反射型偏光板（コンバイナ） ２１ 正レンズ ２２ プリズム ２５ メニスカスレンズ ２５ａ メニスカスレンズ凹面側部分 ２５ｂ メニスカスレンズ凸面側部分 ２６ 片平面レンズ ２７ プリズム ３１ 偏光板 ３２ 偏光板 ３３ １／４波長板 ３５ 半透過反射膜 ３６ コレステリック液晶層 ３７ 反射型偏光板 ３８ １／４波長板 ３９ 偏光板 Ｐ 観察位置 Ｅ 眼
───────────────────────────────────────────────────── 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 ５２０ ５２０ Ｆターム(参考） 2H087 KA00 LA11 NA02 PA01 PA02 PA17 PA18 PB01 PB03 QA03 QA07 QA12 QA18 QA21 QA26 QA32 QA37 QA41 QA46 RA05 RA12 RA13 RA42 RA45 2H088 EA10 HA18 HA21 HA22 HA23 HA24 HA28 KA05 MA01 MA07 2H091 FA08X FA14Y FA15X FA17X FA21X FA26X FA41X FA50X KA01 KA10 LA03 LA16 LA19 MA02 2H099 AA11 BA09 CA07 CA11 DA05
Claims (12)
- 【請求項１】 映像を表示し、前方から与えられる照明
光を反射して映像を表す映像光とする反射型の表示素子
と、 表示素子の前方に配置され、表示素子に近い後部と表示
素子から遠い前部を有し、表示素子からの映像光を後部
と前部を介して所定の観察位置に導いて、表示素子が表
示した映像の虚像を観察位置にて観察可能とする接眼光
学系と、 観察位置と略共役な位置に配置され、表示素子に与える
照明光を発する光源と、 接眼光学系の後部と前部の間に配置され、光源からの照
明光を接眼光学系の後部に導き入れて、照明光の光路と
映像光の光路を重ね合わせるコンバイナとを備える映像
表示装置において、 接眼光学系の後部が正のパワーを有する屈折素子を含
み、 接眼光学系の前部が凹の反射面を含み、 接眼光学系の射出瞳が表示素子の後方に位置することを
特徴とする映像表示装置。 - 【請求項２】 接眼光学系全体の焦点距離をｆｔ、接眼
光学系の前部の焦点距離をｆａ、接眼光学系の後部の焦
点距離をｆｂ、接眼光学系の後端から接眼光学系の射出
瞳までの距離をＥｐｄで表すとき、 １＜ｆａ／ｆｔ≦１．４ かつ ０．３≦Ｅｐｄ／ｆｂ≦０．９ の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の映像
表示装置。 - 【請求項３】 接眼光学系の前部の凹の反射面が、光を
部分的に反射し部分的に透過させる半透過反射面であっ
て観察位置を向いており、接眼光学系の前部が、凹の反
射面に対向し、光をその偏光方向に応じて選択的に反射
しまたは透過させる選択反射面を含むことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。 - 【請求項４】 接眼光学系の前部の凹の反射面が、メニ
スカスレンズの凹面であり、選択反射面が、平面を有し
光を透過させる部材の平面上に設けられていることを特
徴とする請求項３に記載の映像表示装置。 - 【請求項５】 接眼光学系の前部のメニスカスレンズの
凸面が非球面であることを特徴とする請求項４に記載の
映像表示装置。 - 【請求項６】 接眼光学系の前部のメニスカスレンズが
凹面側のガラス製の部分と凸面側の樹脂製の部分より成
ることを特徴とする請求項５に記載の映像表示装置。 - 【請求項７】 接眼光学系の後部の正のパワーを有する
屈折素子が平凸レンズであることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の映像表示装置。 - 【請求項８】 接眼光学系の後部の正のパワーを有する
屈折素子が非球面の凸面を有することを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の映像表示装置。 - 【請求項９】 表示素子が反射型の液晶パネルであり、
コンバイナが反射型の偏光板であることを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の映像表示装置。 - 【請求項１０】 接眼光学系の後部の光軸と前部の光軸
が一致しており、コンバイナが平面であり、接眼光学系
の光軸とコンバイナの法線の成す角が３０°以上かつ４
０°以下であることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の映像表示装置。 - 【請求項１１】 接眼光学系の後部と前部がそれぞれプ
リズムを含み、コンバイナが接眼光学系の後部のプリズ
ムと前部のプリズムで挟まれていることを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の映像表示装置。 - 【請求項１２】 接眼光学系の後部のプリズムが凸面を
有し、正のパワーを有する屈折素子を兼ねることを特徴
とする請求項１１に記載の映像表示装置。
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