JP2009294605A

JP2009294605A - 走査型表示装置

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Publication number: JP2009294605A
Application number: JP2008150718A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamamoto; 亮山本; Takashi Urakawa; 隆史浦川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2028-06-09
Also published as: JP5311887B2

Abstract

【課題】画角や画像の歪みの変動を少なくしつつ、観察者の瞳孔の位置に対する射出瞳位置の調整や、瞳孔の移動に追従した射出瞳の移動を可能とする。
【解決手段】走査型表示装置は、光源１０１と、該光源からの光束を走査する走査ユニット１０４と、該走査ユニットからの光束を集光する走査光学系１０５と、該第１の光学系からの光束を観察者の眼１０８が配置される射出瞳１０７に導く接眼光学系１０６とを有する。走査光学系から接眼光学系に進む光束はテレセントリック性を有する。接眼光学系は、走査光学系からの光束を射出瞳に向けて反射する第１の反射面１０６ｃを有する。接眼光学系を、走査光学系及び走査ユニットに対して、該走査光学系から接眼光学系への光束の進行方向に沿った方向に移動可能とする第１の機構１１０を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源からの光束を走査して観察者の眼に導く走査型表示装置に関する。

走査型表示装置には、観察者の頭部に装着され、光源からの光束を走査ユニットにより２次元方向に走査して観察者の眼の網膜上に直接画像を形成するものがある。このような頭部装着タイプの走査型表示装置では、観察者が眼球を回転させて瞳孔が動いたときに、装置からの射出光束が瞳孔から外れて画像が欠けたり観察できなくなったりすることを防止する必要がある。このため、瞳孔径以上のサイズの射出瞳径を持つように接眼光学系が設計される。また、射出瞳径が原理上小さくなりやすい走査型表示装置では、レンズアレイや拡散板等の光学素子を用い、該光学素子を透過する光束の広がり角を拡大する方法も採用される（特許文献１参照）。

ただし、射出瞳径を大きくすると、実際に観察者の瞳孔に入射する光が減少し、この結果、観察される画像が暗くなってしまう。また、近視、遠視、乱視等の観察者は、裸眼での画像観察が難しくなり、眼鏡やコンタクトレンズを装着することが必要となる。

また、特許文献１にて開示された表示装置のように、中間像面に拡散板を配置すると、その拡散板のパターンが表示画像に重なって観察されてしまうおそれがある。

一方、射出瞳径を小さく設定し、マックスウェル視により画像を観察させる表示装置がある。マックスウェル視を可能とする光学系を用いると、人間の視力に関わらず、高解像度の画像が観察することができる。これは、瞳孔に入射する光束の径が細いため、近視、遠視、乱視等の影響を受けにくくなるためである。さらに、マックスウェル視を可能とする光学系を用いると、光源からの射出光の大部分を瞳孔に入射させることができ、明るい画像の観察を可能とする。

ただし、マックスウェル視では、眼球が回転したり、両眼視において観察者の眼幅と表示装置の両側の射出瞳間の距離が異なったりした場合に、瞳孔に光束が入射しなくなり、画像を観察できなくなる。

このため、特許文献２では、接眼レンズと走査光学系に相当する対物レンズの間の距離を可変とすることで射出瞳を移動可能とし、観察者の瞳孔の位置に対して射出瞳の位置を合わせられるようにした走査型表示装置が開示されている。
米国特許５，７０１，１３２号明細書特開平１１−３５２９０３号公報

しかしながら、特許文献２にて開示された表示装置では、対物レンズと接眼光学系との間の光学距離が一定に保たれたままで射出瞳を移動させるため、該射出瞳の移動とともに走査ユニットも移動させないと、画角が変化してしまう。画角が変化しないように走査ユニットを含む光学系全体を移動させるように装置を構成すると、装置の大型化を招いてしまう。

さらに、特許文献２にて開示された表示装置では、観察者の瞳孔が移動したときの瞳孔と射出瞳とのずれによる問題については、何ら考慮されていない。

本発明は、画角や画像の歪みの変動を少なくしつつ、観察者の瞳孔の位置に対する射出瞳位置の調整や、瞳孔の移動に追従した射出瞳の移動が可能な走査型表示装置を提供する。

本発明の一側面としての走査型表示装置は、光源と、該光源からの光束を走査する走査ユニットと、該走査ユニットからの光束を集光する走査光学系と、該第１の光学系からの光束を観察者の眼が配置される射出瞳に導く接眼光学系とを有する。走査光学系から接眼光学系に進む光束はテレセントリック性を有する。接眼光学系は、走査光学系からの光束を射出瞳に向けて反射する第１の反射面を有する。そして、接眼光学系を、走査光学系及び走査ユニットに対して、該走査光学系から接眼光学系への光束の進行方向に沿った方向に移動可能とする第１の機構を有することを特徴とする。

本発明では、接眼光学系を走査光学系からのテレセントリック性を有する光束の進行方向に沿って走査光学系に対して移動させる。これにより、画角や画像の歪みの変動をほとんど生じさせることなく、射出瞳の位置を観察者の瞳孔の位置やその移動に合わせて移動させることができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である頭部装着タイプの走査型表示装置の構成を示している。図１は、走査型表示装置を上方（観察者の頭頂部側）から見た図である。図１の紙面に平行な方向が水平方向であり、図１の紙面に垂直な方向が垂直方向である。なお、本実施例の走査型表示装置は、実際には両眼観察用の装置であるが、本実施例で使用する図では、片眼用の構成のみを示している。また、本実施例は、片眼（単眼）で観察するための片眼観察用（単眼観察用）の装置にも適用可能である。

光源ユニット１０１から射出された発散光束は、集光光学系１０２によって平行光束１０３に変換されて走査ユニット１０４に入射する。走査ユニット１０４は、入射した光束を２次元方向に走査する。走査ユニット１０４からの光束は、走査光学系１０５に入射する。走査光学系１０５は、入射した光束を集光する。

走査光学系１０５から射出した光束は、接眼光学系１０６に入射する。接眼光学系１０６は、走査光学系１０５からの光束を、後述する射出瞳１０７に向けて９０°反射させる反射面（第１の反射面）１０６ｃを含む。

そして、接眼光学系１０６から射出した光束は、射出瞳１０７を形成する。射出瞳１０７の位置（又はその近傍）に観察者の眼１０８、より詳細には瞳孔１０９が配置されることで、該眼の網膜上に集光点としてのスポットが形成され、該スポットは高速で網膜上を移動する。これにより、網膜上に画像が直接描画され、観察者は画像を認識することができる。

図２には、走査ユニット１０４を構成するＭＥＭＳ走査デバイス２０１を示している。ＭＥＭＳ走査デバイス２０１は、半導体プロセス技術により作成される。

走査デバイス２０１は、偏向面（反射面）を持つ微小ミラー２０２が、トーションバー２０３，２０４を介して支持された構造を有する。微小ミラー２０２は、トーションバー２０３がねじれることで軸２０５を中心とした共振往復運動を行い、トーションバー２０４がねじれることで軸２０６を中心とした往復運動を行う。これらの往復運動により、微小ミラー２０２の法線方向が２次元的に変化する。このため、微小ミラー２０２に入射した光束の反射方向が２次元的に変化し（偏向され）、この結果、走査デバイス２０１により光束が２次元方向に走査される。

このようなＭＥＭＳ走査デバイス２０１を用いることで、走査ユニット１０４を小型化することが可能になる。走査ユニット１０４としては、２次元方向に光束を走査可能なＭＥＭＳ走査デバイス２０１だけでなく、１次元方向に光束を走査する回転多面鏡を２つ組み合わせたり、１次元方向に光束を走査するＭＥＭＳ走査デバイスを２つ組み合わせたりして構成してもよい。

図３及び図４を用いて、本実施例の走査型表示装置における射出瞳の移動原理について説明する。図３には、図１に示した光学系を簡略化して示しており、図１に示した構成要素と同じものには同じ符号を付している。また、図３では、光源ユニット１０１からの光束のうち主光線のみを示している。３本の主光線のうち中央の主光線、すなわち走査ユニット１０４から入射して走査光学系１０５の中心を通り、射出瞳（画像）の中心に至る光線を、中心画角主光線ともいう。

本実施例では、走査ユニット１０４の全ての走査タイミング（走査角度）で走査光学系１０５から射出されて接眼光学系１０６に進む光束群（以下、単に光束ともいう）はテレセントリック性を有する。ＩＰは、走査光学系１０５から接眼光学系１０６に進む光束により形成される中間像の位置を示す。

１１０は水平移動機構（第１の機構）である。水平移動機構１１０は、図に太矢印で示すように、接眼光学系１０６を、走査光学系１０５及び走査ユニット１０４（さらには光源ユニット１０１）に対して、走査光学系１０５から接眼光学系１０６への光束の進行方向に沿った方向に移動可能に支持している。

本実施例では、水平移動機構１１０は、瞳孔検出器（図示せず）を通じて観察者の眼１０８の瞳孔１０９の位置を検出したコントローラ（制御手段）によって制御される。このことは、後述する実施例２，３でも同じである。ただし、本実施例では、該制御系についての説明は省略する。また、水平移動機構１１０を観察者が手動で操作して、射出瞳１０７の位置を観察者の眼（瞳孔）の位置に合わせるようにしてもよい。このことも、後述する実施例２，３でも同じである。

図４（ａ）〜（ｃ）には、接眼光学系１０６が通常位置にある状態と、通常位置よりも走査光学系１０５に近づいた状態と、通常位置よりも走査光学系１０５から遠ざかった状態の走査型表示装置をそれぞれ示す。

図４（ａ）の状態では、観察者の眼１０８（瞳孔１０９）は正面を向いており、接眼光学系１０６が通常位置にあることで、射出瞳１０７と瞳孔１０９の位置が一致している。接眼光学系１０６からの全ての光束が瞳孔１０９を通して眼に入射している。また、観察者が画像の中心を観察している状態での視軸と、走査光学系１０５から接眼光学系１０６に向かうテレセントリック性を有する光束が進む方向とが直交する。

この状態から観察者が画像の右端を注視しようとして、眼が回転し、瞳孔１０９が右側（図では下側）に移動した状態を示すのが図４（ｂ）である。このとき、接眼光学系１０６が通常位置にあるままでは、射出瞳１０７と瞳孔１０９の位置がずれてしまい、瞳孔１０９に光束が入射せずに画像を観察できなくなる。そこで、接眼光学系１０６を、通常位置よりも走査光学系１０５に近づく側（右側）に平行移動させる。これにより、射出瞳１０７も右側に移動し、該射出瞳１０７と瞳孔１０９の位置が一致して、画像を観察できるようになる。

また、図４（ｃ）は、観察者が画像の左端を注視しようとして、眼が回転し、瞳孔１０９が左側（図では上側）に移動した状態を示す。このときも、接眼光学系１０６が通常位置にあるままでは、射出瞳１０７と瞳孔１０９の位置がずれてしまい、瞳孔１０９に光束が入射せずに画像を観察できなくなる。そこで、接眼光学系１０６を、通常位置よりも走査光学系１０５から遠ざかる側（左側）に平行移動させる。これにより、射出瞳１０７も左側に移動し、該射出瞳１０７と瞳孔１０９の位置が一致して、画像を観察できるようになる。

なお、接眼光学系１０６の移動にかかわらず、接眼光学系１０６からの光束の射出方向は不変である。これにより、射出瞳１０７が移動しても、観察者が認識する画像は定位置に保持される。

本実施例の光学系は、基本的にはマクスウェル視を行う光学系であり、射出瞳１０７の移動がわずかである場合にはピント変動を考える必要はない。しかし、射出瞳１０７の移動量が大きい場合には、マクスウェル視が困難になるほどピントがずれる可能性がある。特に広画角である場合は、接眼光学系１０６の焦点距離が短くなるため、接眼光学系１０６がわずかに移動しただけでも、ピントが大幅に変動してしまう。

このため、本実施例では、接眼光学系１０６の移動に応じて、可動光学系としての集光光学系１０２をその光軸方向に移動させることで、光源ユニット１０１からの光束の像点位置を移動させる。本実施例では、図４（ｂ）に示す状態では集光光学系１０２を図４（ａ）に示す位置よりも走査ユニット１０４に近づく側に移動させる。また、図４（ｃ）に示す状態では集光光学系１０２を図４（ａ）に示す位置よりも走査ユニット１０４から遠ざかる側に移動させる。これにより、観察者が観察する画像のピント状態を一定に保ち、マクスウェル視を維持することができる。

前述したように、走査光学系１０５から接眼光学系１０６に進む光束がテレセントリック性を有するため、接眼光学系１０６が移動しても、観察者が観察する画角の大きさや画像の歪みはほとんど変わらない。このため、射出瞳１０７が移動しても、画角や歪みを光学的又は電気的に補正する必要はない。

ここで、本実施例にいうテレセントリック性とは、光束の拡がり角をθとするとき、
θ≦３ｄｅｇ
であることが望ましい。さらに、射出瞳１０７の移動量を大きくしても画角や画像の歪みの変化を小さくするには、
θ≦１ｄｅｇ
であることが望ましい。

なお、観察者が画像を観察する場合においては、水平方向（左右方向）での注視位置の変更には眼球を回転させることが多い一方、垂直方向での注視位置の変更には頭全体を上下に動かすことが多い。このため、本実施例では、瞳孔の位置が大きく動きやすい水平方向にのみ射出瞳１０７を移動させ、垂直方向については移動させない。

このように、本実施例では、走査光学系１０５から接眼光学系１０６に向かって進む光束にテレセントリック性を持たせている。つまりは、走査光学系１０５及び接眼光学系１０６をそれぞれ像側テレセントリックな光学系として構成している。そして、接眼光学系１０６を、走査光学系１０５及び走査ユニット１０４に対して、該テレセントリック性を有する光束の進行方向に沿った方向に移動させる。つまりは、接眼光学系１０６と走査光学系１０５との間の距離（間隔）を変更する。

これにより、射出瞳１０７の位置を接眼光学系１０６の移動方向と同じ方向に移動させることができる。したがって、画角や画像の歪みの変動をほとんど生じさせることなく、射出瞳１０７の位置を観察者の瞳孔１０９の位置（両眼の幅）やその移動に合わせて移動させることができる。

図５には、本発明の実施例２である頭部装着タイプの走査型表示装置の構成を示している。図５は、走査型表示装置を上方（観察者の頭頂部側）から見た図である。図５の紙面に平行な方向が水平方向であり、図５の紙面に垂直な方向が垂直方向である。

光源ユニット１０１から発散光束として射出し、集光光学系５０２により平行化された光束１０３は、走査ユニット１０４に入射する。該光束は、走査ユニット１０４により２次元方向に走査され、走査光学系５０５に入射する。

２つのプリズム素子により構成された走査光学系５０５に入射した光束は、該走査光学系５０５内で１回中間結像した後、走査光学系５０５から射出する。走査ユニット１０４における全ての走査タイミングで走査光学系５０５から射出する光束群は、テレセントリック性を有する。

走査光学系５０５から射出した光束は、接眼光学系５０６に入射する。接眼光学系５０６に入射した光束は、その内部で１回中間結像した後に接眼光学系５０６を射出して、射出瞳１０７を形成する。接眼光学系５０６は、後述するように２つのプリズム素子により構成されており、そのうち射出瞳側のプリズム素子には、光束を射出瞳１０７に導く反射面（第１の反射面）５０６ｂが設けられている。

走査光学系５０５及び接眼光学系５０６をプリズム素子を用いて構成することで、主たる光学パワーを反射面に付与することが可能になり、色収差を低減させることができる。また、走査光学系５０５及び接眼光学系５０６を構成する光学素子の数を減らすことができる。

本実施例での接眼光学系５０６について、図６を用いて説明する。接眼光学系５０６は、第１プリズム素子５０６−１と第２プリズム素子５０６−２とにより構成されている。像面６０１を通って接眼光学系５０６に入射した光束は、まず第２プリズム素子５０６−２内で２回反射し、次に第１プリズム素子５０６−１内で２回反射して射出する。

観察者の眼１０８側から光線追跡を行うと、第２プリズム５０６−２から射出して走査光学系５０５に向かう光束がテレセントリック性を有する。観察者が画像の中心を観察している状態（後述する図７（ａ）に示す状態）での視軸と、該テレセントリック性を有する射出光束が進む方向とが直交する。また、上記のようにプリズム素子によって光路を折り畳むことにより、光学系全体の視軸方向の長さを小さくすることができる。

図示はしないが、本実施例でも、接眼光学系５０６を、走査光学系５０５及び走査ユニット１０４に対して、上記テレセントリック性を有する光束の進行方向に沿った方向に移動可能とする水平移動機構を有する。

図７（ａ）〜（ｃ）には、接眼光学系５０６が通常位置にある状態と、通常位置よりも走査光学系５０５から遠ざかった状態と、通常位置よりも走査光学系５０５に近づいた状態をそれぞれ示す。

図７（ａ）の状態は、実施例１における図４（ａ）に示す状態に相当する。また、図７（ｂ）の状態は、実施例１における図４（ｃ）に示す状態に相当する。さらに、図７（ｃ）の状態は、実施例１における図４（ｂ）に示す状態に相当する。本実施例でも、瞳孔１０９の移動に応じて、接眼光学系５０６を移動させて射出瞳１０７を移動させることにより、射出瞳１０７と瞳孔１０９の位置を一致させ、画像が観察できなくなることを防止している。

また、本実施例でも、接眼光学系５０６の移動に応じて、可動光学系としての集光光学系５０２をその光軸方向に移動させることで、射出瞳１０７が大きく移動しても観察者が観察する画像のピント状態を一定に保ち、マクスウェル視を維持することができる。

図８には、本発明の実施例３である頭部装着タイプの走査型表示装置の構成を示している。図８は、走査型表示装置を上方（観察者の頭頂部側）から見た図である。図８の紙面に平行な方向が水平方向であり、図８の紙面に垂直な方向が垂直方向である。

本実施例は、実施例１と基本的に同様の光学系を用いているが、走査光学系８０５及び接眼光学系８０６にプリズム素子を用いて、光学系全体を小型化している。

なお、図８において、図１と共通する構成要素には、図１と同じ符号を付している。

光源ユニット１０１を射出した光束１０３は、集光光学系１０２及び走査ユニット１０４を介して走査光学系８０５へと入射する。ここまでは、実施例１と同じである。

走査光学系８０５は、プリズム素子８０５−１と、レンズ素子８０５−２，８０５−３とにより構成されている。走査ユニット１０４からの光束は、プリズム素子８０５−１の入射面から入射して２回反射した後、射出面から射出する。その後、光束は、レンズ素子８０５−２，８０５−３を通過して走査光学系１０５から射出する。

レンズ素子８０５−２，８０５−３を通過することで、走査ユニット１０４の全ての走査タイミング（走査角度）で走査光学系８０５から射出されて接眼光学系８０６に進む光束群はテレセントリック性を有する。

走査光学系１０５からの光束は、接眼光学系８０６を構成するプリズム素子の入射面から入射し、反射面（第１の反射面）８０６ｂで反射した後、射出面から射出して、射出瞳１０７を形成する。接眼光学系８０６を、反射面８０６ｂを有するプリズム素子を用いて構成することで、接眼光学系８０６の主たるパワーを反射面８０６ｂに持たせ、色収差を低減することができる。また、プリズム素子が三角柱形状に形成されることにより、走査光学系８０５から接眼光学系８０６への光束の進行方向と、接眼光学系８０６からの光束の射出方向とを容易に直交させることができる。

図９（ａ）〜（ｃ）には、接眼光学系８０６が通常位置にある状態と、通常位置よりも走査光学系８０５に近づいた状態と、通常位置よりも走査光学系８０５から遠ざかった状態をそれぞれ示す。

図９（ａ）の状態は、実施例１における図４（ａ）に示す状態に相当する。また、図９（ｂ）の状態は、実施例１における図４（ｂ）に示す状態に相当する。さらに、図９（ｃ）の状態は、実施例１における図４（ｃ）に示す状態に相当する。本実施例でも、瞳孔１０９の移動に応じて、接眼光学系８０６を移動させて射出瞳１０７を移動させることにより、射出瞳１０７と瞳孔１０９の位置を一致させ、画像が観察できなくなることを防止している。

また、本実施例でも、接眼光学系８０６の移動に応じて、可動光学系としての集光光学系８０２をその光軸方向に移動させることで、射出瞳１０７が大きく移動しても観察者が観察する画像のピント状態を一定に保ち、マクスウェル視を維持することができる。

なお、本実施例では、水平方向にのみ射出瞳１０７を移動させる場合について説明したが、図１０に示す光学系を用いて、垂直方向にも射出瞳１０７を移動させるようにしてもよい。図１１には、図１０に示した走査型表示装置の具体的な光学構成例を示している。

図１０及び図１１に示す光学系は、走査光学系を、走査ユニット１０４からの光束が入射する第１の走査光学系８０５と、第１の走査光学系８０５からの光束が入射する第２の走査光学系１００１とにより構成されている。第２の走査光学系１００１は、両側テレセントリックなリレー光学系により構成されている。また、第２の走査光学系１００１は、第１の走査光学系８０５からの光束を接眼光学系８０６に向けて反射する反射面（第２の反射面）１００２を含む。

１００３は垂直移動機構（第２の機構）である。垂直移動機構１００３は、第２の走査光学系１００１を、第１の走査光学系８０５及び走査ユニット１０４に対して、第１の走査光学系８０５から第２の走査光学系１００１への光束の進行方向に沿った方向に移動可能に支持している。このとき、接眼光学系８０６も、第２の走査光学系１００１とともに同じ方向に移動する。このように、第２の走査光学系１００１及び接眼光学系８０６を移動させる（第１及び第２の走査光学系８０５，１００１の間の距離を変更する）ことにより、射出瞳１０７が垂直方向に移動する。

１００５は実施例１でも説明した水平移動機構（第１の機構）である。水平移動機構１００５は、接眼光学系８０６を、走査光学系８０５，１００１及び走査ユニット１０４に対して、第２の走査光学系１００１から接眼光学系８０６への光束の進行方向に沿った方向に移動可能に支持している。接眼光学系８０６を移動させる（接眼光学系８０６と走査光学系８０６，１００１の間の距離を変更する）ことにより、射出瞳１０７が水平方向に移動する。

このように、本実施例では、射出瞳１０７を２次元方向に移動させることができる。

図１２には、本発明の実施例４である走査型表示装置１２０１の構成を示している。本実施例の表示装置１２０１は、実施例２で説明した光学系を用いて、ビデオカメラ１２０２により撮像された映像（画像）を観察者の眼に提示する。

ビデオカメラ１２０２からの撮像信号は、画像処理回路１２０３によって映像信号Ｓに変換される。歪み補正回路１２１１は、不図示のテーブルデータから光学系が有する歪み（収差）を補正するためのパラメータを取得し、観察者に提示される画像が歪みを持たないように、映像信号Ｓに対して逆補正をかけた映像信号を生成する。生成された映像信号は、メモリ１２１３にフレームごとに一時的に保持される。

描画回路１２１４は、メモリ１２１３に記憶されたフレームに基づいて、光源ユニット１０１から発せられて走査ユニット１０４により走査される光束によって観察者の網膜上に該フレームに対応する画像が描画されるように、光源ユニット１０１を変調する。これにより、観察者の網膜上に、ビデオカメラ１２０２で撮像された映像に対応する２次元映像が描画される。

瞳孔検出器１２０４は、ＣＣＤカメラ１２０５と瞳孔検出回路１２０６とにより構成されている。ＣＣＤカメラ１２０５は、２つの赤外線ＬＥＤ１２０７により照らされた観察者の瞳孔１０９を撮像する。瞳孔検出回路１２０６は、ＣＣＤカメラ１２０５により得られた画像から瞳孔１０９の位置を割り出す。

コントローラ１２０９は、割り出された瞳孔１０９の位置と現在の射出瞳１０７の位置との水平方向での差を算出する。そして、該水平方向での位置差をゼロとするように、アクチュエータ１２１０ａを駆動して不図示の水平移動機構を動作させ、接眼光学系５０６を水平方向（左右方向）に移動させる。また、コントローラ１２０９は、アクチュエータ１２１０ｂを駆動して、集光光学系５０２を光軸方向に移動させる。こうして、瞳孔１０９の移動に応じて射出瞳１０７を移動させるとともに、視度補正（ピント補正）を行う。

このように、本実施例によれば、瞳孔１０９が移動しても、射出瞳１０７の位置がこれに追従して移動するため、観察者は常に欠けのない映像を観察することができる。

以下、上述した実施例１〜３に対応する数値例（設計例）を表１〜３に記載する。各実施例では、光源ユニット側から射出瞳側に向かって光路を説明したが、数値例では、射出瞳側から光源ユニット側に光路を逆追跡した形で記載している。

各表においては、光源ユニットの位置を絶対座標系の基準位置（第０面）として表記する。絶対座標系における３次元の座標軸であるＺ軸，Ｙ軸，Ｘ軸は以下のように定義される。

Ｚ軸：第０面の中心から第１面の中心（絶対座標の原点）を通る直線で、この方向を正とする。

Ｙ軸：第１面の中心を通り、Ｚ軸に対して反時計回り方向に９０度をなす直線。

Ｘ軸：第１面の中心を通り、Ｚ軸及びＹ軸に直交する直線。

また、光学系を構成する第ｉ面の面形状の表記ではローカル座標系を設定し、該面形状は、ローカル座標系に基づいた関数により表現する。第ｉ面のＹＺ面内でのチルト角は、絶対座標系のＺ軸に対して、反時計回り方向を正方向とした角度θｇｉ（単位はdegree）で表す。本実施例では、チルト角は、ＹＺ面内のみに設定している。第ｉ面のローカル座標系（ｘ，ｙ，ｚ）のｙ，ｚ軸は、絶対座標系のＹＺ面内にあり、ＹＺ面内で角度θｇｉだけ傾いている。ローカル座標系のｚ，ｙ，ｘ軸は以下のように定義される。

ｚ軸：ローカル座標の原点を通り、絶対座標系のＺ軸に対してＹＺ面内において反時計回り方向に角度θｇｉをなす直線。

ｙ軸：ローカル座標の原点を通り、ｚ軸に対してＹＺ面内において反時計回り方向に９０degreeをなす直線。

ｘ軸：ローカル座標の原点を通り、ＹＺ面に対して直交する直線。

各表において、Ｎｄｉ，νｄｉはそれぞれ、第ｉ面と第ｉ＋１面の間の媒質のｄ線に対する屈折率とアッベ数を表している。また、「ｅ±Ｘ」は、「×１０^±Ｘ」を意味する。

また、回転対称軸を有さない非回転対称面（表中にはＸＹＰ,ＡＳＰ又はＡＬと表記）は、以下の数式で表現される。

この関数は、第ｉ面のローカル座標（ｘ，ｙ，ｚ）により面形状を定義する関数である。また、この関数で、ローカル座標系でｘの奇数次に関する項を０とすることで、ｙｚ平面に対して対称な面を得ることができる。

各数値例では、各面の面頂点を、ｙ，ｚ軸方向でシフト偏心させるとともに、ｘ軸回りでチルト偏心させているだけである。このため、従来の母線断面とローカル母線断面は同一断面であるが、各面の従来の子線断面とローカル子線断面とは異なる。

また、各表には、各光学面のローカル座標の原点における曲率半径（ローカル母線断面上での曲率半径、ローカル子線断面上での曲率半径）ｒｘ，ｒｙを示す。また、第ｉ面と第ｉ＋１面での中心画角主光線が入射するヒットポイント間の距離（空気換算なしの値）をローカル面間隔ｄとして示している。さらに、各面の偏心量ｓｈｉｆｔ，ｔｉｌｔを示している。

前述したように、面の形状が自由曲面である面をＸＹＰとし、球面である面をＳＰＨとして示す、また、非球面である面をＡＬ又はＡＳＰとして示している。非球面係数は、表の下段に示している。Ｍが付された面は、その面が反射面であることを示している。

＜数値例１＞
図１３に、実施例１に対応する光学系の数値例を示す。対角画角は５０ｄｅｇ（図の紙面内に対応する水平画角は４３ｄｅｇ、図の紙面に垂直な垂直画角は２５．３ｄｅｇ、アスペクト比は１６：９）であり、射出瞳径φは１ｍｍである。ＭＥＭＳの走査角は水平方向に±７．１２５ｄｅｇ、垂直方向に±４．００８ｄｅｇである。接眼光学系１０６のアイポイントは７．５ｍｍである。接眼光学系１０６と走査光学系１０５の間の光束のなす角は、最大で０．３２ｄｅｇである。

射出瞳１０７面番号１
面１０６ａ面番号２
面１０６ｂ面番号３
面１０６ｃ面番号４
面１０５ａ面番号６
面１０５ｂ面番号７
面１０５ｃ面番号８
面１０５ｄ面番号９
面１０５ｅ面番号１０
面１０５ｆ面番号１１
面１０５ｇ面番号１２
面１０５ｈ面番号１３
面１０５ｉ面番号１４
面１０５ｊ面番号１５
面１０５ｋ面番号１６
面１０５ｌ面番号１７
面１０５ｍ面番号１８
面１０５ｎ面番号１９
面１０５ｏ面番号２０
走査ユニット１０４面番号２１
面１０２ａ面番号２２
面１０２ｂ面番号２３
面１０２ｃ面番号２４
光源ユニット１０１面番号２５

type sur Yg Zg qg ry rx d shift tilt nd νd
1 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 7.500 0.000 0.000 1.000
2 0.0000 7.5000 0.0000 19.4650 19.4650 7.500 0.000 0.000 1.533 38.16
ASP 3 0.0000 15.0000 0.0000 -6.1615 -6.1615 7.000 0.000 0.000 1.000
M 4 0.0000 22.0000 45.0000 0.0000 0.0000 0.000 0.000 45.000 -1.000
5 -1.2715 22.0000 90.0000 0.0000 0.0000 0.000 -1.271 90.000 -1.000
6 -15.0000 22.0000 90.0000 9.2524 9.2524 0.000 -15.000 90.000 -1.859 15.71
7 -16.2031 22.0000 90.0000 11.7627 11.7627 0.000 -16.203 90.000 -1.000
8 -16.4031 22.0000 90.0000 -67.5419 -67.5419 0.000 -16.403 90.000 -1.533 38.16
ASP 9 -21.4031 22.0000 90.0000 7.7505 7.7505 0.000 -21.403 90.000 -1.000
10 -52.4353 22.0000 90.0000 -15.3052 -15.3052 0.000 -52.435 90.000 -1.519 44.20
11 -60.1113 22.0000 90.0000 9.2303 9.2303 0.000 -60.111 90.000 -1.772 17.56
12 -61.9087 22.0000 90.0000 19.9044 19.9044 0.000 -61.909 90.000 -1.000
ASP 13 -69.9057 22.0000 90.0000 -63.9210 -63.9210 0.000 -69.906 90.000 -1.533 38.16
ASP 14 -73.1958 22.0000 90.0000 0.0000 0.0000 0.000 -73.196 90.000 -1.000
M 15 -85.0000 22.0000 45.0000 0.0000 0.0000 -11.946 -85.000 45.000 1.000
ASP 16 -85.0000 10.0540 0.0000 276.0643 276.0643 -3.000 -85.000 0.000 1.533 38.16
ASP 17 -85.0000 7.05403 0.0000 -44.8635 -44.8635 -2.404 -85.000 0.000 1.000
18 -85.0000 4.6501 0.0000 9.7490 9.7490 -1.407 -85.000 0.000 1.772 17.56
19 -85.0000 3.2429 0.0000 6.2044 6.2044 -5.500 -85.000 0.000 1.519 44.20
20 -85.0000 -2.2571 0.0000 30.6426 30.6426 -10.000 -85.000 0.000 1.000
M 21 -85.0000 -12.2571 0.0000 0.0000 0.0000 -20.000 -85.000 0.000 1.000
22 -97.5000 9.3935 30.0000 -6.2044 -6.2044 0.694 -97.500 30.000 -1.519 44.20
23 -97.9006 10.0874 30.0000 2.6516 2.6516 0.673 -97.901 30.000 -1.816 16.82
24 -98.2891 10.7602 30.0000 4.3166 4.3166 5.189 -98.289 30.000 -1.000
25 -101.2848 15.9491 30.0000 0.0000 0.0000 0.000 -101.285 30.000 -1.000

surface no. = 2
SPH rdy =1.946e+001
surface no. = 3
ASP rdy =-6.161e+000 a=-4.746e-004 b=7.780e-007 c=1.481e-007 d=-1.942e-009 e=6.591e-012

surface no. = 4
SPH rdy =1.000e+018

surface no. = 5
SPH rdy =1.000e+018

surface no. = 6
SPH rdy =9.252e+000

surface no. = 7
SPH rdy =1.176e+001

surface no. = 8
SPH rdy =-6.754e+001

surface no. = 9
ASP rdy =7.750e+000 a=1.850e-005 b=1.790e-007 c=-8.599e-010 d=-1.225e-011 e=1.124e-013

surface no. = 10
SPH rdy =-1.531e+001

surface no. = 11
SPH rdy =9.230e+000

surface no. = 12
SPH rdy =1.990e+001

surface no. = 13
ASP rdy =-6.392e+001 a=-2.570e-006 b=-1.131e-007 c=-1.189e-008 d=-6.605e-011 e=1.473e-039

surface no. = 14
ASP rdy =3.364e-009 a=3.882e-004 b=-8.762e-006 c=9.873e-009 d=8.512e-010 e=1.473e-039

surface no. = 15
SPH rdy =1.000e+018

surface no. = 16
ASP rdy =2.761e+002 a=4.842e-004 b=-5.359e-006 c=2.822e-008 d=-8.555e-012 e=-2.186e-013

surface no. = 17
ASP rdy =-4.486e+001 a=-9.070e-005 b=6.326e-008 c=5.492e-009 d=2.552e-011 e=1.473e-039

surface no. = 18
SPH rdy =9.749e+000

surface no. = 19
SPH rdy =6.204e+000

surface no. = 20
SPH rdy =3.064e+001

surface no. = 21
SPH rdy =1.000e+018

surface no. = 22
SPH rdy =-6.204e+000

surface no. = 23
SPH rdy =2.652e+000

surface no. = 24
SPH rdy =4.317e+000

本数値例では、水平方向に±４ｍｍの射出瞳の移動が可能である（接眼光学系１０６と走査光学系１０５が近づく方向を正とする）。この際に、集光光学系１０２は−１〜０．６ｍｍ移動する（集光光学系１０２が光源ユニット１０１に近づく方向を正とする）。

本数値例における射出瞳の移動時の歪み変化を図１４に示す。また、波長４８６．１３ｎｍ、５８７．５６ｎｍ、６５６．２７ｎｍにおける、射出瞳の移動量０ｍｍ及び４ｍｍでの横収差図を図１５及び図１６にそれぞれ示す。図１５及び図１６において、右下の図は画面内での収差の計測ポイントＡ〜Ｂを示しており、計測ポイントＡ〜Ｃでの収差が左側のＡ〜Ｃに対応する。このことは、他の収差図でも同じである。
＜数値例２＞
図１７に、実施例２に対応する光学系の数値例を示す。対角画角は７０ｄｅｇ（図の紙面内に対応する水平画角は６０ｄｅｇ、図の紙面に垂直な垂直画角は３６ｄｅｇ、アスペクト比は１６：９）であり、射出瞳径φは１ｍｍである。ＭＥＭＳの走査角は水平方向に±１０ｄｅｇ、垂直方向に±５．６８ｄｅｇである。接眼光学系５０６のアイポイントは１２．５ｍｍである。接眼光学系５０６と走査光学系５０５の間の光束のなす角は、最大で０．１１ｄｅｇである。

射出瞳１０７面番号１
面５０６ａ面番号２、４
面５０６ｂ面番号３
面５０６ｃ面番号５
面５０６ｄ面番号６、８
面５０６ｅ面番号７
面５０６ｆ面番号９
面５０５ａ面番号１０
面５０５ｂ面番号１１
面５０５ｃ面番号１２
面５０５ｄ面番号１３
面５０５ｅ面番号１４
面５０５ｆ面番号１５
面５０５ｇ面番号１６
面５０５ｈ面番号１７
走査ユニット１０４面番号１８
面５０２ａ面番号１９
面５０２ｂ面番号２０
面５０２ｃ面番号２１
面５０２ｄ面番号２２
面５０２ｅ面番号２３
光源ユニット１０１面番号２４

type sur Yg Zg qg ry rx d shift tilt nd νd
1 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 12.305 0.000 0.000 1.000
XYP 2 -15.9297 12.3054 1.8632 0.0000 0.0000 8.407 -15.930 1.863 1.533 41.59
XYP-M 3 1.6616 20.7124 -20.2673 0.0000 0.0000 -8.407 1.662 -20.267 -1.533 41.59
XYP-M 4 -15.9297 12.3054 1.8632 0.0000 0.0000 6.047 -15.930 1.863 1.533 41.59
XYP 5 17.9704 18.3522 61.4616 0.0000 0.0000 5.393 17.970 61.462 1.000
XYP 6 15.5711 23.7448 57.7304 0.0000 0.0000 -1.362 15.571 57.730 1.533 41.59
XYP-M 7 21.2255 22.3831 34.1649 0.0000 0.0000 1.362 21.226 34.165 -1.533 41.59
XYP-M 8 15.5711 23.7448 57.7304 0.0000 0.0000 -5.150 15.571 57.730 1.533 41.59
XYP 9 28.6231 18.5946 77.8580 0.0000 0.0000 -0.117 28.623 77.858 1.000
XYP 10 32.4974 16.2775 -88.1368 0.0000 0.0000 2.858 32.497 -88.137 1.533 41.59
XYP-M 11 56.7332 19.1352 -67.0073 0.0000 0.0000 9.285 56.733 -67.007 -1.533 41.59
XYP-M 12 48.0851 28.4203 -22.0013 0.0000 0.0000 -19.995 48.085 -22.001 1.533 41.59
XYP 13 48.7812 8.42514 3.4165 0.0000 0.0000 -2.247 48.781 3.417 1.000
XYP 14 45.8973 6.1784 5.6040 0.0000 0.0000 -15.698 45.897 5.604 1.533 41.59
XYP-M 15 47.7115 -9.5192 -22.9437 0.0000 0.0000 8.380 47.712 -22.944 -1.533 41.59
XYP-M 16 38.4927 -1.1397 -68.0673 0.0000 0.0000 -1.115 38.493 -68.067 1.533 41.59
XYP 17 53.1314 -2.25458 -87.8393 0.0000 0.0000 0.675 53.131 -87.839 1.000
M 18 60.9038 -1.5793 -69.9966 0.0000 0.0000 -11.282 60.904 -69.997 -1.000
19 47.4600 -12.8614 -49.9966 -16.5696 -16.5696 -2.250 47.460 -49.997 -1.643 41.27
20 44.7789 -15.1113 -49.9966 -6.8815 -6.8815 -0.514 44.779 -49.997 -1.816 18.51
21 44.1661 -15.6255 -49.9966 -13.0356 -13.0356 -0.129 44.166 -49.997 -1.000
AL 22 44.0129 -15.7541 -49.9966 10.9164 10.9164 -1.928 44.013 -49.997 -1.533 41.59
23 41.7149 -17.6826 -49.9966 0.0000 0.0000 -11.282 41.715 -49.997 -1.000
24 28.2711 -28.9647 -49.9966 0.0000 0.0000 0.000 28.271 -49.997 -1.000

surface no. = 2
XYP rdy =1.000e+018 c3=-2.955e-002 c4 =5.433e-003 c6 =2.465e-003 c8=-7.366e-005
c10=1.974e-005 c11=-1.934e-048 c13=-3.877e-048 c15=-1.911e-048 c17=-5.379e-006
c19=-8.364e-007 c21=-2.006e-008 c22=-1.293e-006 c24=-1.472e-007 c26=-1.817e-008
c28=-7.938e-011 c30=6.379e-008 c32=-1.712e-008 c34=-7.209e-010 c36=2.456e-011
c37=3.809e-009 c39=2.548e-009 c41=6.881e-011 c43=1.818e-011 c45=-1.532e-012

surface no. = 3
XYP rdy =1.000e+018 c3=1.342e-002 c4 =-2.431e-002 c6 =-1.844e-002 c8=-1.250e-004
c10=-6.548e-005 c11=-2.041e-005 c13=-1.349e-005 c15=-9.615e-006 c17=-1.956e-006
c19=-1.561e-006 c21=-2.064e-007 c22=-7.699e-008 c24=5.006e-008 c26=2.493e-008
c28=1.856e-008 c30=8.206e-009 c32=-1.226e-009 c34=-3.707e-009 c36=-1.234e-009
c37=3.475e-010 c39=-6.916e-010 c41=-5.221e-010 c43=3.793e-010 c45=6.420e-011

surface no. = 4
XYP rdy =1.000e+018 c3=-2.955e-002 c4 =5.433e-003 c6 =2.465e-003 c8=-7.366e-005
c10=1.974e-005 c11=-1.934e-048 c13=-3.877e-048 c15=-1.911e-048 c17=-5.379e-006
c19=-8.364e-007 c21=-2.006e-008 c22=-1.293e-006 c24=-1.472e-007 c26=-1.817e-008
c28=-7.938e-011 c30=6.379e-008 c32=-1.712e-008 c34=-7.209e-010 c36=2.456e-011
c37=3.809e-009 c39=2.548e-009 c41=6.881e-011 c43=1.818e-011 c45=-1.532e-012

surface no. = 5
XYP rdy =1.000e+018 c3=1.540e-002 c4 =-4.726e-002 c6 =-4.487e-002 c8=-4.674e-003
c10=3.556e-003 c11=-1.934e-048 c13=-3.877e-048 c15=-1.911e-048 c17=-1.446e-004
c19=4.360e-004 c21=-3.925e-004 c22=5.263e-006 c24=-2.290e-004 c26=-1.025e-005
c28=-2.422e-006 c30=2.038e-005 c32=-7.452e-005 c34=-3.640e-005 c36=6.056e-006
c37=-4.362e-007 c39=6.538e-006 c41=-8.409e-006 c43=-6.000e-006 c45=-1.059e-006

surface no. = 6
XYP rdy =1.000e+018 c3=-1.146e-001 c4 =1.315e-002 c6 =1.046e-002 c8=-3.069e-004
c10=-6.027e-005 c11=-1.934e-048 c13=-3.877e-048 c15=-1.911e-048 c17=-3.615e-005
c19=-1.079e-005 c21=-2.430e-007 c22=3.521e-005 c24=3.232e-005 c26=-1.850e-006
c28=6.802e-007 c30=-1.099e-005 c32=-4.805e-006 c34=-2.193e-007 c36=-2.061e-007
c37=-7.379e-007 c39=7.478e-007 c41=2.590e-007 c43=5.801e-008 c45=1.348e-008

surface no. = 7
XYP rdy =1.000e+018 c3=-1.060e-001 c4 =-2.587e-002 c6 =-2.459e-002 c8=-3.040e-004
c10=3.527e-004 c11=-1.934e-048 c13=-3.877e-048 c15=-1.911e-048 c17=-2.286e-004
c19=-3.824e-004 c21=-3.032e-004 c22=-5.560e-007 c24=-2.421e-004 c26=-1.489e-004
c28=-1.523e-004 c30=7.509e-008 c32=-9.009e-005 c34=1.244e-005 c36=-3.786e-005
c37=-1.005e-018 c39=-3.420e-017 c41=1.369e-016 c43=-2.821e-016 c45=6.439e-009

surface no. = 8
XYP rdy =1.000e+018 c3=-1.146e-001 c4 =1.315e-002 c6 =1.046e-002 c8=-3.069e-004
c10=-6.027e-005 c11=-1.934e-048 c13=-3.877e-048 c15=-1.911e-048 c17=-3.615e-005
c19=-1.079e-005 c21=-2.430e-007 c22=3.521e-005 c24=3.232e-005 c26=-1.850e-006
c28=6.802e-007 c30=-1.099e-005 c32=-4.805e-006 c34=-2.193e-007 c36=-2.061e-007
c37=-7.379e-007 c39=7.478e-007 c41=2.590e-007 c43=5.801e-008 c45=1.348e-008

surface no. = 9
XYP rdy =1.000e+018 c3=2.204e-001 c4 =-8.067e-002 c6 =-1.131e-001 c8=1.023e-002
c10=5.082e-003 c11=-2.272e-003 c13=-5.504e-004 c15=1.192e-003 c17=-1.729e-004
c19=2.935e-005 c21=7.030e-005 c22=-5.657e-005 c24=-1.650e-004 c26=-1.152e-004
c28=-3.284e-005 c30=2.896e-005 c32=6.112e-006 c34=8.893e-006 c36=-2.844e-006
c37=5.387e-007 c39=3.377e-006 c41=5.792e-006 c43=1.105e-006 c45=-5.344e-007

surface no. = 10
XYP rdy =1.000e+018 c3=-1.087e-002 c4 =-6.297e-003 c6 =6.390e-003 c8=1.943e-004
c10=1.540e-003 c11=-2.972e-032 c13=-3.284e-031 c15=-5.261e-031 c17=-1.051e-005
c19=-3.263e-005 c21=-2.614e-006 c22=5.556e-008 c24=-4.478e-007 c26=4.204e-006
c28=7.248e-008

surface no. = 11
XYP rdy =1.000e+018 c3=-8.472e-003 c4 =1.021e-002 c6 =5.818e-003 c8=1.488e-004
c10=-3.569e-005 c11=6.561e-007 c13=1.099e-005 c15=-1.150e-005 c17=-1.207e-007
c19=7.377e-007 c21=7.848e-007 c22=1.715e-008 c24=9.443e-008 c26=6.081e-008
c28=-1.304e-007

surface no. = 12
XYP rdy =1.000e+018 c3=-8.643e-003 c4 =-8.377e-003 c6 =-1.142e-002 c8=-1.332e-004
c10=-1.055e-004 c11=2.846e-006 c13=1.385e-005 c15=6.718e-006 c17=-6.065e-007
c19=9.893e-007 c21=-9.264e-007 c22=4.467e-008 c24=2.445e-007 c26=-4.441e-008
c28=-2.139e-008

surface no. = 13
XYP rdy =1.000e+018 c3=-4.579e-002 c4 =3.087e-002 c6 =1.110e-002 c8=-3.769e-003
c10=-1.880e-003 c11=-1.158e-004 c13=-5.102e-004 c15=-7.442e-004 c17=1.212e-005
c19=-3.830e-005 c21=4.472e-005 c22=9.026e-007 c24=1.794e-005 c26=2.575e-005
c28=5.746e-005

surface no. = 14
XYP rdy =1.000e+018 c3=-8.390e-002 c4 =2.098e-002 c6 =-2.624e-002 c8=-2.060e-004
c10=1.899e-003 c11=-8.425e-005 c13=-6.174e-004 c15=2.778e-004 c17=-3.355e-005
c19=1.440e-005 c21=-2.856e-005 c22=-5.040e-007 c24=6.437e-006 c26=5.918e-007
c28=-9.181e-007

surface no. = 15
XYP rdy =1.000e+018 c3=8.096e-003 c4 =6.499e-003 c6 =6.816e-003 c8=9.795e-005
c10=8.002e-005 c11=-1.233e-005 c13=-2.253e-005 c15=-3.055e-006 c17=2.906e-007
c19=-4.857e-007 c21=-8.391e-008 c22=-3.713e-009 c24=2.789e-008 c26=-3.965e-008
c28=-4.562e-009 c30=1.421e-011 c32=-2.132e-009 c34=-3.165e-009 c36=-1.543e-010
c37=1.298e-011 c39=5.987e-011 c41=-1.113e-010 c43=6.244e-012 c45=-9.555e-012

surface no. = 16
XYP rdy =1.000e+018 c3=9.120e-003 c4 =-1.306e-002 c6 =-1.222e-002 c8=4.717e-005
c10=-5.789e-006 c11=-5.538e-006 c13=-1.050e-005 c15=9.282e-007 c17=5.606e-007
c19=3.005e-007 c21=1.583e-007 c22=1.148e-010 c24=3.803e-008 c26=-9.697e-010
c28=-1.662e-009 c30=3.953e-010 c32=4.057e-010 c34=1.261e-009 c36=-4.761e-010
c37=-7.288e-012 c39=-3.564e-011 c41=-8.681e-011 c43=1.301e-010 c45=-3.191e-011

surface no. = 17
XYP rdy =1.000e+018 c3=-2.882e-002 c4 =-3.878e-002 c6 =-8.136e-002 c8=9.235e-003
c10=6.799e-003 c11=-5.929e-005 c13=-1.276e-003 c15=4.291e-004 c17=8.076e-005
c19=2.594e-004 c21=2.527e-004 c22=-7.532e-007 c24=-1.497e-005 c26=-2.622e-005
c28=-6.300e-008
surface no. = 18
SPH rdy =1.000e+018

surface no. = 19
SPH rdy =-1.657e+001

surface no. = 20
SPH rdy =-6.881e+000

surface no. = 22
SPH rdy =-1.304e+001

surface no. = 23
ASP rdy =1.092e+001 k =-3.665e+000 a=-1.848e-005 b=2.016e-006 c=1.113e-007 d=-5.278e-009 e=2.063e-012

surface no. = 24
SPH rdy =1.000e+018

本数値例では、水平方向に±４ｍｍ及び垂直方向に±１ｍｍの射出瞳の移動が可能である（接眼光学系５０６と走査光学系５０５が近づく方向を正とする）。この際に、集光光学系１０２は、−４〜＋８ｍｍ移動する（集光光学系５０２が光源ユニット１０１に近づく方向を正とする）。

本数値例における射出瞳の移動時の歪み変化を図１８に示す。また、波長４８６．１３ｎｍ、５８７．５６ｎｍ、６５６．２７ｎｍにおける射出瞳の移動量０ｍｍ及び水平４ｍｍでの横収差図を図１９及び図２０にそれぞれ示す。

＜数値例３＞
図２１に、実施例３の変形例（図１１）に対応する光学系の数値例を示す。ただし、反射面８０６ｂで折れ曲がった光路を延ばして示している。

対角画角は５０ｄｅｇ（図の紙面内に対応する水平画角は４０ｄｅｇ、図の紙面に垂直な垂直画角は３０ｄｅｇ、アスペクト比は４：３）であり、射出瞳径φは１ｍｍである。ＭＥＭＳの走査角は水平方向に±４．３３ｄｅｇ、垂直方向に±３．２５ｄｅｇである。接眼光学系８０６のアイポイントは１２．５ｍｍである。接眼光学系８０６と第２の走査光学系１００１の間の光束のなす角は、最大で０．３０ｄｅｇである。

射出瞳１０７面番号１
面８０６ａ面番号２
面８０６ｂ面番号３
面８０６ｃ面番号４
面８０１ａ面番号５
面８０１ｂ面番号６
面８０１ｃ面番号７
面８０１ｄ面番号８
面８０１ｅ面番号９
面８０１ｆ面番号１０
面８０１ｇ面番号１１
面８０１ｈ面番号１２
面８０１ｉ面番号１３
面８０１ｊ面番号１４
面８０１ｋ面番号１５
面８０１ｌ面番号１６
面１００２面番号１７
面８０５ｂ面番号１８
面８０５ｃ面番号１９
面８０５ｄ面番号２０
面８０５ｅ面番号２１
面８０５ｆ面番号２２
面８０５ｇ面番号２３
面８０５ｈ面番号２４
面８０５ｉ面番号２５
走査ユニット１０４面番号２６
面８０２ａ面番号２７
面８０２ｂ面番号２８
面８０２ｃ面番号２９
面８０２ｄ面番号３０
光源ユニット１０１面番号３１

type sur Yg Zg qg ry rx d shift tilt nd νd
1 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 10.000 0.000 0.000 1.000
XYP 2 0.0000 10.0000 0.0000 0.0000 0.0000 8.606 0.000 0.000 1.533 38.16
XYP-M 3 0.0000 18.6060 45.0000 0.0000 0.0000 0.000 0.000 45.000 -1.533 38.16
XYP 4 -11.4471 18.6060 90.0000 0.0000 0.0000 0.000 -11.447 90.000 -1.000
5 -43.4464 18.6060 90.0000 -32.2683 -32.2683 0.000 -43.446 90.000 -1.725 34.30
6 -45.4464 18.6060 90.0000 65.6075 65.6075 0.000 -45.446 90.000 -1.000
7 -45.6792 18.6060 90.0000 -12.2330 -12.2330 0.000 -45.679 90.000 -1.643 37.87
8 -49.1792 18.6060 90.0000 38.0111 38.0111 0.000 -49.179 90.000 -1.000
9 -49.5865 18.6060 90.0000 30.6692 30.6692 0.000 -49.587 90.000 -1.772 17.56
10 -50.8451 18.6060 90.0000 -18.7002 -18.7002 0.000 -50.845 90.000 -1.000
11 -78.6665 18.6060 90.0000 18.7002 18.7002 0.000 -78.667 90.000 -1.772 17.56
12 -79.9251 18.6060 90.0000 -30.6692 -30.6692 0.000 -79.925 90.000 -1.000
13 -80.3324 18.6060 90.0000 -38.0111 -38.0111 0.000 -80.332 90.000 -1.643 37.87
14 -83.8324 18.6060 90.0000 12.2330 12.2330 0.000 -83.832 90.000 -1.000
15 -84.0652 18.6060 90.0000 -65.6075 -65.6075 0.000 -84.065 90.000 -1.725 34.30
16 -86.0652 18.6060 90.0000 32.2683 32.2683 0.000 -86.065 90.000 -1.000
(M) 17 -104.0652 18.6060 90.0000 0.0000 0.0000 0.000 -104.065 90.000 -1.000
18 -121.1732 18.6060 90.0000 41.2689 41.2689 0.000 -121.173 90.000 -1.816 16.82
19 -124.4627 18.6060 90.0000 39.2224 39.2224 0.000 -124.463 90.000 -1.000
20 -126.2644 18.6060 90.0000 -28.6536 -28.6536 0.000 -126.264 90.000 -1.533 38.16
ASP 21 -133.5422 18.6060 90.0000 23.1963 23.1963 0.000 -133.542 90.000 -1.000
XYP 22 -159.7427 18.5222 89.5183 0.0000 0.0000 -0.238 -159.743 89.518 -1.533 38.16
XYP-M 23 -176.8787 18.2846 69.5403 0.0000 0.0000 7.208 -176.879 69.540 1.533 38.16
XYP-M 24 -166.9698 25.4927 24.3050 0.0000 0.0000 -15.900 -166.970 24.305 -1.533 38.16
XYP 25 -169.4261 9.59271 1.0043 0.0000 0.0000 -27.420 -169.426 1.004 -1.000
M 26 -167.5526 -17.8273 -15.0000 0.0000 0.0000 15.155 -167.553 -15.000 1.000
ASP 27 -176.3026 -2.6719 -30.0000 10.7093 10.7093 2.598 -176.303 -30.000 1.533 38.16
28 -177.8026 -0.0738 -30.0000 -4.1405 -4.1405 0.130 -177.803 -30.000 1.000
29 -177.8776 0.0561 -30.0000 -4.0044 -4.0044 1.732 -177.878 -30.000 1.707 20.05
30 -178.8776 1.7881 -30.0000 -9.5263 -9.5263 15.588 -178.878 -30.000 1.000
31 -187.8776 17.3766 -30.0000 0.0000 0.0000 0.000 -187.878 -30.000 1.000

surface no. = 2
XYP rdy =1.000e+018 c3=2.499e-002 c4 =3.465e-002 c6 =-1.814e-002 c8=-7.509e-005
c10=-2.182e-003 c11=-1.018e-004 c13=9.694e-005 c15=1.502e-004 c17=4.519e-007
c19=3.969e-006 c21=5.198e-006 c22=8.783e-007 c24=-2.788e-008 c26=-2.953e-007
c28=-1.116e-

surface no. = 3
XYP rdy =1.000e+018 c3=-4.588e-003 c4 =1.212e-004 c6 =-9.190e-003 c8=-1.574e-005
c10=-1.033e-005 c11=2.204e-006 c13=3.143e-006 c15=-3.021e-006

surface no. = 4
XYP rdy =1.000e+018 c3=-4.419e-002 c4 =3.363e-002 c6 =-7.874e-003 c8=-1.156e-004
c10=2.298e-003 c11=-3.251e-005 c13=-3.398e-005 c15=-7.488e-005

surface no. = 5
SPH rdy =-3.227e+001

surface no. = 6
SPH rdy =6.561e+001

surface no. = 7
SPH rdy =-1.223e+001

surface no. = 8
SPH rdy =3.801e+001

surface no. = 9
SPH rdy =3.067e+001

surface no. = 10
SPH rdy =-1.870e+001

surface no. = 11
SPH rdy =1.870e+001

surface no. = 12
SPH rdy =-3.067e+001

surface no. = 13
SPH rdy =-3.801e+001

surface no. = 14
SPH rdy =1.223e+001

surface no. = 15
SPH rdy =-6.561e+001

surface no. = 16
SPH rdy =3.227e+001

surface no. = 17
SPH rdy =1.000e+018

surface no. = 18
SPH rdy =4.127e+001

surface no. = 19
SPH rdy =3.922e+001

surface no. = 20
SPH rdy =-2.865e+001

surface no. = 21
ASP rdy =2.320e+001 a=6.995e-006 b=5.782e-008 c=-3.445e-010 d=-7.347e-012 e=4.904e-014

surface no. = 22
XYP rdy =1.000e+018 c3=3.795e-002 c4 =3.987e-002 c6 =2.438e-002 c8=-1.535e-003
c10=2.872e-003 c11=5.789e-004 c13=-7.510e-004 c15=5.524e-004 c17=2.584e-005
c19=2.014e-004 c21=-1.959e-004 c22=-5.473e-006 c24=1.198e-005 c26=-4.874e-005
c28=1.335e-005

surface no. = 23
XYP rdy =1.000e+018 c3=1.356e-002 c4 =8.306e-003 c6 =8.385e-003 c8=-3.018e-004
c10=2.369e-004 c11=-2.276e-006 c13=1.371e-005 c15=-1.653e-006 c17=2.566e-007
c19=4.119e-007 c21=8.285e-008 c22=-5.797e-009 c24=7.125e-008 c26=-8.830e-008
c28=-2.402e-008

surface no. = 24
XYP rdy =1.000e+018 c3=1.368e-002 c4 =-7.773e-003 c6 =-6.167e-004 c8=-4.112e-004
c10=2.907e-004 c11=-1.259e-005 c13=1.937e-005 c15=2.155e-006 c17=-2.345e-007
c19=3.037e-008 c21=1.341e-007 c22=5.741e-008 c24=5.084e-008 c26=-1.014e-007
c28=-2.124e-008

surface no. = 25
XYP rdy =1.000e+018 c3=-2.158e-003 c4 =8.710e-003 c6 =2.419e-002 c8=-1.264e-003
c10=2.619e-003 c11=-4.047e-004 c13=-1.671e-004 c15=-2.372e-004 c17=-6.351e-006
c19=1.241e-007 c21=6.665e-006 c22=-1.502e-006 c24=3.803e-006 c26=1.461e-006
c28=3.436e-007

surface no. = 26
SPH rdy =1.000e+018

surface no. = 27
ASP rdy =1.071e+001 a=-2.789e-004 b=-9.362e-005 c=2.432e-005 d=-2.970e-006 e=1.495e-030

surface no. = 28
SPH rdy =-4.140e+000

surface no. = 29
SPH rdy =-4.004e+000

surface no. = 35
SPH rdy =-9.526e+000

本数値例では、水平方向に±２ｍｍ及び垂直方向に±１ｍｍの射出瞳の移動が可能である（接眼光学系８０６と第２の走査光学系１００１が近づく方向を正とする）。この際に、集光光学系８０２は、−０．２〜＋２ｍｍ移動する（集光光学系８０２が光源ユニット１０１に近付く方向を正とする）。

本数値例における射出瞳の移動時の歪み変化を図２２に示す。また、波長４８６．１３ｎｍ、５８７．５６ｎｍ、６５６．２７ｎｍにおける射出瞳の移動量０ｍｍ及び水平２ｍｍ、垂直１ｍｍでの横収差図を図２３及び図２４にそれぞれ示す。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

本発明の実施例１である走査型表示装置の光学断面図。実施例１に用いられる走査ユニットの構成を示す斜視図。実施例１における射出瞳の移動原理を説明する図。実施例１における射出瞳の移動の様子を示す図。本発明の実施例２である走査型表示装置の光学断面図。実施例２における接眼光学系の説明図。実施例２における射出瞳の移動の様子を示す図。本発明の実施例３である走査型表示装置の光学断面図。実施例３における射出瞳の水平移動を説明する図。実施例３の変形例である走査型表示装置の構成を示す図。実施例３の変形例の光学断面図。本発明の実施例３である走査型表示装置の構成を示す図。数値例１の光学断面図。数値例１の歪みの変化を表す図。数値例１の横収差図（瞳移動量０ｍｍ）。数値例１の横収差図（瞳移動量水平４ｍｍ）。数値例２の光学断面図。数値例２の歪みの変化を表す図。数値例２の横収差図（瞳移動量０ｍｍ）。数値例２の横収差図（瞳移動量水平４ｍｍ）。数値例３の光学断面図。数値例３の歪みの変化を表す図。数値例３の横収差図（瞳移動量０ｍｍ）。数値例３の横収差図（瞳移動量水平２ｍｍ、垂直１ｍｍ）。

符号の説明

１０１光源ユニット
１０２，５０２，８０２集光光学系
１０４走査ユニット
１０５，５０５，８０５，１００１走査光学系
１０６，５０６，８０６接眼光学系
１０６ｃ，５０６ｂ，８０６ｂ反射面
１０７射出瞳
１０８観察者の眼
１０９瞳孔
１１０，１００５水平移動機構
２０１走査デバイス
２０２微小ミラー
６０１像面
１００２反射面
１００３垂直移動機構

Claims

光源と、
該光源からの光束を走査する走査ユニットと、
該走査ユニットからの光束を集光する走査光学系と、
該第１の光学系からの光束を観察者の眼が配置される射出瞳に導く接眼光学系とを有し、
前記走査光学系から前記接眼光学系に進む光束はテレセントリック性を有し、
前記接眼光学系は、前記走査光学系からの光束を前記射出瞳に向けて反射する第１の反射面を有しており、
前記接眼光学系を、前記走査光学系及び前記走査ユニットに対して、該走査光学系から前記接眼光学系への光束の進行方向に沿った方向に移動可能とする第１の機構を有することを特徴とする走査型表示装置。
前記接眼光学系の前記移動に応じて、前記光源からの光束の像点位置を移動させる可動光学系を有することを特徴とする請求項１に記載の走査型表示装置。
前記接眼光学系の前記移動にかかわらず、前記接眼光学系からの光束の射出方向が不変であることを特徴とする請求項１又は２に記載の走査型表示装置。
前記眼の瞳孔の位置を検出する瞳孔検出手段と、
該瞳孔検出手段により検出された前記瞳孔の位置に応じて前記第１の機構を動作させる制御手段とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の走査型表示装置。
前記走査光学系は、前記走査ユニットからの光束が入射する第１の走査光学系と、該第１の走査光学系からの光束を前記接眼光学系に向けて反射する第２の反射面を含む第２の走査光学系とを含み、
前記第２の走査光学系を、前記接眼光学系とともに、前記第１の走査光学系及び前記走査ユニットに対して、該第１の走査光学系から前記第２の走査光学系への光束の進行方向に沿った方向に移動可能とする第２の機構を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の走査型表示装置。