JP3497594B2

JP3497594B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP3497594B2
Application number: JP04384795A
Authority: JP
Inventors: 高橋浩一
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 2004-02-16
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: JPH08240773A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像表示装置に関し、
特に、観察者の頭部又は顔面に保持することを可能にす
る頭部又は顔面装着式画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、頭部装着式画像表示装置の周知な
ものとして、特開平３ー１０１７０９号のものがある。
この画像表示装置は、図２８に光路図を示すように、２
次元画像表示素子の表示画像を正レンズよりなるリレー
光学系にて空中像として伝達し、凹面反射鏡からなる接
眼光学系でこの空中像を拡大して観察者の眼球内に投影
するものである。

【０００３】また、従来の他のタイプのものとして、米
国特許第４，６６９，８１０号のものがある。この装置
は、図２９に示すように、ＣＲＴの画像をリレー光学系
を介して中間像を形成し、反射型ホログラフィック素子
とホログラム面を有するコンバイナによって観察者の眼
に投影するものである。

【０００４】また、従来の他のタイプの画像表示装置と
して、特開昭６２ー２１４７８２号のものがある。この
装置は、図３０（ａ）、（ｂ）に示すように、画像表示
素子を接眼レンズで拡大して直接観察できるようにした
ものである。

【０００５】また、従来の他のタイプの画像表示装置と
して、米国特許第４，０２６，６４１号のものがある。
この装置は、図３１に示すように、画像表示素子の像を
伝達素子で湾曲した物体面に伝達し、その物体面をトー
リック反射面で空中に投影するようにしたものである。

【０００６】また、従来の他のタイプの画像表示装置と
して、特開平３−１９１３８９号のものがある。この装
置は、図３２に示すように、画像表示素子からの光は観
察者眼球の直前に４５度に傾いて配置されたハーフミラ
ーを透過し、凹面鏡で反射し、今度はハーフミラーで反
射した光の一部を眼に投影させるようにしたものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２
８、図２９ような画像表示素子の映像をリレーするタイ
プの画像表示装置では、接眼光学系によらず、接眼光学
系以外にリレー光学系として数枚のレンズを用いなけれ
ばならないため、光路長が長く、光学系は大型になり、
重量も重くなる。また、図３０のようなレイアウトで
は、観察者の顔面からの装置突出量が大きくなってしま
う。さらに、画像表示素子と照明光学系をその突出した
部分に取り付けることになり、装置はますます大きく、
重量も重くなる。

【０００８】頭部装着式画像表示装置は、人間の体、特
に頭部に装着する装置であるため、装置が顔面から突出
する量が大きいと、頭部で支持している点から装置の重
心までの距離が長くなり、装着時のバランスが悪く、疲
労が大きくなる。さらに、装置を装着して移動、回転等
を行うときに、装置が物にぶつかる恐れも生じる。つま
り、頭部装着式画像表示装置は、小型軽量であることが
重要である。そして、この装置の大きさ、重量を決定す
る大きな要因は光学系の構成にある。

【０００９】しかしながら、接眼光学系として通常の拡
大鏡のみを用いると、発生する収差は非常に大きく、補
正する手段がない。拡大鏡の凹面の形状を非球面にする
ことである程度球面収差が補正されても、コマ収差、像
面湾曲等が残存するため、観察画角を大きくすると、実
用的な装置にはなり得ない。あるいは、接眼光学系とし
て凹面鏡のみを用いる場合には、通常の光学素子（レン
ズやミラー）のみではなく、図３１に示すように、発生
した像面湾曲に合わせて湾曲した面を有する伝達素子
（ファイバープレート）によって補正するという手段を
用いなければならない。

【００１０】また、図３２のように凹面鏡で反射した後
ハーフミラーで反射した光の一部を眼に投影する場合
は、ハーフミラーを通過と反射をするため、光量は元の
画像の約１／４に減少してしまう。

【００１１】本発明は従来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、広い画角において明
瞭に観察が可能であり、さらに、非常に小型軽量である
ために疲労し難い頭部装着式画像表示装置等の画像表示
装置を提供することである。

【００１２】

【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、画像を表示する画像表示素子と、
前記画像表示素子によって形成された画像を投影し、観
察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置にお
いて、前記接眼光学系は、反射面を前記観察者眼球に向
け、観察者視軸に対して偏心して配備された第１反射鏡
と、前記第１反射鏡に向かって反射面が配備され、前記
観察者の視軸に対して偏心して配備された第２反射鏡
と、によって構成され、少なくとも前記第１反射鏡と前
記第２反射鏡の何れか一方は凹面の反射面を有し、か
つ、少なくとも２つの面を持ち、前記少なくとも２つの
面を光線入射方向から第１面及び第２面とし、前記第１
面と前記第２面の間を屈折率が１より大きい媒質で満た
し、前記第１面は透過面であり、前記第２面は反射面で
あり、かつ、前記第１面と前記第２面は異なる曲率を持
ち、前記画像表示素子の表示面が平面であり、前記第１
反射鏡と前記観察者眼球の間に正の屈折力の光学素子を
備えており、前記画像表示素子から出た光線は、前記観
察者眼球内に直接一次像を形成すべく、前記第２反射鏡
で反射した後、前記第１反射鏡によって反射され、前記
観察者眼球に入射するように構成されたていることを特
徴とするものである。

【００１３】この場合、接眼光学系の第１反射鏡及び第
２反射鏡を構成する面の何れか１面は、アナモフィック
面、又は、偏心非球面であることが望ましい。

【００１４】また、第１反射鏡の反射面が凹面であり、
第２反射鏡の反射面が凹面であることが望ましい。

【００１５】

【作用】以下に、本発明の画像表示装置の作用について
説明する。以下の説明においては、光学系の設計上の利
便性から、観察者の瞳位置から画像表示素子に向けて光
線を追跡する逆光線追跡に従って行う。本発明において
は、接眼光学系の第１反射鏡あるいは第２反射鏡の何れ
か一方は凹面の反射面を有し、少なくとも２つの面を持
ち、この少なくとも２つの面を観察者眼球側から第１面
及び第２面とし、第１面と第２面の間を屈折率が１より
大きい媒質で満たし、第１面は透過面であり、第２面は
曲面の反射面であり、かつ、第１面と第２面には異なる
曲率を持たせることによって、偏心した反射面で発生す
る球面収差とコマ収差の補正を行うことが可能となり、
広い射出瞳径と広い観察画角を持つ、明るく明瞭な観察
像を観察者に提供することに成功したものである。

【００１６】一般に、凹面鏡では、瞳位置が凹面鏡の反
射面から見て曲率中心より遠くにある場合には、強い内
コマ収差が発生する。この強い内コマ収差を補正するた
めに、本発明では、凹面鏡となる第１面と第２面の間を
屈折率が１以上の媒質で満たすと同時に、第１面と第２
面を異なる曲率とすることによって、第１面での光線の
屈折作用を利用して、第２面に入射する光線高を低くす
ることが可能となる。この作用によって、凹面鏡で発生
する強い内コマ収差の発生を比較的小さくすることがで
きる。

【００１７】また、第１反射鏡で顔面方向に反射された
光線は、第２反射鏡によって反射され折り返されるため
に、物体面（表示面）は顔面から離れる方向に設定でき
る。つまり、画像表示素子と顔面が干渉する心配がなく
なる。また、視度補正のために画像表示素子を移動させ
る場合にも、有利な配置となる。

【００１８】また、ハーフミラーを光路中に設けていな
いため、画像表示素子から発した光量の減少は、反射面
の反射率による減少と媒質の吸収による減少のみとな
り、明るい像再生を実現することができる。

【００１９】さらに、画像表示素子の観察像をリレー光
学系によって中間像として空中に実像を結像させるので
はなく、画像表示素子をそのまま拡大して観察者の眼球
に投影することによって、観察者は拡大された画像表示
素子の画像を虚像として観察できるため、少ない光学素
子で光学系を構成できる。また、拡大投影する光学素子
は、観察者の顔面の直前に顔面のカーブに沿った形状で
配備される第１反射鏡と、顔面と第１反射鏡の間で、そ
の第１反射面に対向して配置される第２反射鏡だけであ
るため、顔面からの突出量は小さくでき、小型で軽量な
画像表示装置を実現することができる。

【００２０】接眼光学系の第１反射鏡、第２反射鏡を構
成する面の何れか１面は、アナモフィック面（トーリッ
ク面及びシリンドリカル面を含む。）、又は、偏心非球
面（偏心放物面、偏心楕円面を含む。）であることが重
要である。つまり、観察者視軸と画像表示素子の中心を
含む垂直面内の曲率半径と、この面と直交し観察者視軸
を含む面内の曲率半径が異なる面であることである。

【００２１】この条件は、第１反射鏡あるいは第２反射
鏡が視軸に対して傾いているために起こる収差を補正す
るための条件である。一般に、球面が傾いていると、そ
の面に入射する光線は、入射面と入射面に直交する面内
で、光線に対する曲率が異なる。このため、本発明のよ
うに反射面が視軸に対して偏心して配置される接眼光学
系では、観察画像中心に当たる視軸上の観察像も上記理
由により非点収差が発生する。この軸上の非点収差を補
正するために、接眼光学系の第１面、第２面、及び、第
３面の何れか１面の曲率半径は入射面内とこれと直交す
る面内において異なるものとすることが重要になる。

【００２２】第１反射鏡の反射面が凹面であり、第２反
射鏡の反射面が凹面の場合、光学系全体の正のパワーが
第１反射鏡と第２反射鏡に分散することになり、第１反
射鏡でのコマ収差の発生量をより小さく抑えられる。ま
た、第２反射鏡における従属光線の高さが低くなるた
め、第２反射鏡における高次のコマ収差の発生も抑えら
れる効果が得られる。

【００２３】第１反射鏡の反射面が凹面であり、第２反
射鏡の反射面が凸面の場合、凹面鏡である第１反射鏡で
は正の球面収差、及び、負の像面湾曲（ペッツバール
和）が発生するが、第２反射鏡の凸面での反射によって
これらの収差を小さくする効果が得られる。

【００２４】さらに、第１反射鏡が正、第２反射鏡が負
のパワーを有する場合には、光学系全体のパワー配置と
して有効な効果が得られることになる。図２７にこのよ
うなパワー配置の本発明の接眼光学系の光学要素の配置
図を示す。図において、左側より右側に向かって、観察
者の瞳３０、接眼光学系３１、第１反射鏡４１、第２反
射鏡４２、画像表示素子３２とし、接眼光学系３１の焦
点距離をｆとする。

【００２５】接眼光学系のパワー配置は、正、負である
ために、画像表示素子に向かう光線の傾角ｕは小さくな
る。そのため、光学系の主点位置Ｈは接眼光学系３１よ
りも瞳３０方向にシフトするため、バックフォーカスＢ
ｆ（第３面から画像表示面までの距離）が短くなり、ア
イリリーフＥＲ（瞳から第１面までの距離）を長くとる
ことが可能となる。このような大きなアイリリーフとす
ることで、顔面、特に、眼、鼻と光学系が干渉する心配
がなくなる。

【００２６】第１反射鏡の反射面が凸面であり、第２反
射鏡の反射面が凹面の場合、第１反射鏡の凸面の反射面
により負の球面収差、正の像面湾曲が発生するが、第２
反射鏡の凹面の反射によって、これらの収差を補正する
ことが可能である。

【００２７】第１反射鏡あるいは第２反射鏡の何れか１
面の反射面を平面とすることによって、面の加工、コー
ティング等の処理が容易となる。また、装置全体の設
計、組立も容易となるため、コストダウンに繋がる。

【００２８】第１反射鏡あるいは第２反射鏡の何れか一
方を表面鏡とすることによって、材質の制限がないため
に製作性に優れ、コストも安くできる。

【００２９】第１反射鏡を３面で構成し、それらの間を
異なる媒質とし、観察者眼球側から透過面、透過面、反
射面とすることで、第１反射鏡は接合レンズの裏面反射
鏡となり、倍率色収差を補正することができるため、さ
らに鮮明で広画角を確保する場合に有効である。

【００３０】また、第２反射鏡を３面で構成し、それら
の間を異なる媒質とし、観察者眼球側から透過面、透過
面、反射面とすることで、第２反射鏡は接合レンズの裏
面反射鏡となり、倍率色収差を補正することができるた
め、さらに鮮明で広画角を確保する場合に有効である。

【００３１】第１反射鏡と観察者眼球の間に正の屈折力
を有する光学素子を配備することによって、第１反射鏡
での光束径が小さくなるため、高次のコマ収差の発生が
少なくなり、画像表示画面周辺まで鮮明に画像を観察す
ることができる。また、画像周辺での主光線は正の屈折
力を有する光学素子によって屈折されるために、接眼光
学系に入射する光線高を低くすることができ、さらに観
察画角を大きく設定することが可能である。

【００３２】この正の屈折力を有する光学素子としてレ
ンズを用いることによって、製作性が良く、安価で、広
画角であり、画面周辺まで鮮明な画像表示装置を提供す
ることができる。

【００３３】この正の屈折力を有する光学素子を視軸に
対して偏心して配備することによって、偏心した第１反
射鏡の反射面で発生した高次コマ収差の補正に良い結果
を得ることができる。

【００３４】第１反射鏡あるいは第２反射鏡の少なくと
も１面の反射面をアナモフィックアスフェリカル面であ
る高次非球面で構成することによって、軸上の非点収差
だけでなく、周辺画像の非点収差やコマ収差の補正も可
能となる。

【００３５】第１反射鏡の反射面と視軸のなす角をαと
するとき、３０°＜α＜８０° ・・・（１）を満たすことが重要である。これは装置が観察者の頭部
と干渉しないための条件である。（１）式の下限の３０
°を越えると、反射後の光線は視軸に対して９０°以上
の反射角を持ってしまうため、画面の上と下の軸外光線
の結像位置が非常に離れてしまい、現実的ではなくな
る。逆に、（２）式の上限の８０°を越えると、第２面
で反射した光線がそのまま顔面方向に戻ってしまい、第
２反射鏡が観察者の眼の前に配置されるために、画像表
示素子の像を観察できなくなる。

【００３６】また、画像表示素子の表示面が観察者視軸
に対して傾いて配備されていることが重要である。第１
反射鏡あるいは第２反射鏡の何れか１面の反射面が視軸
に対して傾いて配置されているため、反射された光線は
入射高によって像高が異なり、像面が視軸に対して屈曲
することがある。その場合、画像表示素子面を視軸に対
して傾いて配備することによって像面の屈曲を補正する
ことが可能となる。

【００３７】なお、画像表示素子と接眼光学系とを観察
者頭部に対して位置決めする手段を有することによっ
て、観察者は安定した観察像を観察することが可能とな
る。

【００３８】さらに、画像表示素子と接眼光学系とを観
察者頭部に対して支持する支持手段を有し、観察者頭部
に装着できるようにすることによって、観察者は自由な
観察姿勢や観察方向で画像を観察することが可能とな
る。

【００３９】また、少なくとも２組のこのような画像表
示装置を一定の間隔で支持する支持手段を有することに
よって、観察者は左右両眼で楽に観察することが可能と
なる。また、左右の画像表示面に視差を与えた画像を表
示し、両眼でそれらを観察することによって、立体像を
楽しむことが可能となる。

【００４０】

【実施例】以下に、本発明の画像表示装置の実施例１か
ら１３について、図面を参照して説明する。各実施例の
構成パラメータは後記するが、以下の説明において、面
番号は、観察者の瞳位置１から画像表示素子５へ向う逆
追跡の面番号として示してある。そして、座標の取り方
は、図１〜図１３に示すように、観察者の瞳位置１中心
から視軸２方向をＺ軸とし、紙面に垂直な方向に紙面表
面から裏面に向かう方向を正としてＸ軸をとり、Ｘ軸、
Ｚ軸に垂直で右手系を構成するＹ軸を紙面内にとり、光
軸は紙面のＹ−Ｚ面内で折り曲げられるものとする。

【００４１】そして、後記する構成パラメータ中におい
て、偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θが記載されている面につい
ては、基準面を１面としているものは、その面の面頂の
Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の偏心量、及び、その面の中心軸の
Ｚ軸からの傾き角を意味し、基準面を４面又は２面とし
ているもの（実施例２、１０、１１）は、４面又は２面
の面頂を原点とした新たな座標系であって４面又は２面
の傾き角θだけ傾いた新たな座標系でのその面の面頂の
Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の偏心量、及び、その面の中心軸の
Ｚ軸からの傾き角を意味し、その場合、θが正は反時計
回りを意味する。なお、偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θの記載
のない面は、その前の面と同軸であることを意味する。

【００４２】また、面間隔は、２面に関しては１面から
のＺ軸に沿う距離であり、その位置が基準点になり、そ
の基準点から偏心量Ｙの点が２面の面頂になる。同軸系
部分についてはその面から次の面までの軸上間隔であ
る。なお、面間隔は、光軸に沿って逆追跡の方向を正と
して示してある。

【００４３】また、各面において、非回転対称の非球面
形状は、その面を規定する座標上で、Ｒ_y、Ｒ_xはそれ
ぞれＹ−Ｚ面（紙面）内の近軸曲率半径、Ｘ−Ｚ面内で
の近軸曲率半径、Ｋ_x、Ｋ_yはそれぞれＸ−Ｚ面、Ｙ−
Ｚ面内の円錐係数、ＡＲ、ＢＲはそれぞれＺ軸に対して
回転対称な４次、６次の非球面係数、ＡＰ、ＢＰはそれ
ぞれＺ軸に対して回転非対称な４次、６次の非球面係数
とすると、非球面式は以下に示す通りである。Ｚ =［( Ｘ²/Ｒ_x)+ (Ｙ²/Ｒ_y) ］／［1+｛ 1-(1+
Ｋ_x) ( Ｘ²/Ｒ_x ²)-(1+Ｋ_y) ( Ｙ²/Ｒ_y ²)｝^1/2］＋
ＡＲ［ (1-ＡＰ) Ｘ²+( 1+ＡＰ) Ｙ²］²＋ＢＲ［ (1-
ＢＰ) Ｘ²+( 1+ＢＰ) Ｙ²］³ なお、面と面の間の媒質の屈折率はｄ線の屈折率で表
す。長さの単位はｍｍである。

【００４４】さて、以下に示す実施例は全て右眼用の画
像表示装置であり、左眼用は構成す光学要素を全てＸ−
Ｚ面に対称に配備することで実現できる。また、実際の
装置においては、接眼光学系によって光軸が屈曲する方
向は、観察者の上方あるいは下方、側方何れの方向にあ
ってもよいことは言うまでもない。

【００４５】図１〜図１３にそれぞれ実施例１〜１３の
単眼用の画像表示装置の断面図を示す。それぞれの断面
図において、１は観察者瞳位置、２は観察者視軸、３は
接眼光学系の第１反射鏡、４は接眼光学系の第２反射
鏡、５は画像表示素子、６は正のパワーを有する光学素
子である。

【００４６】各実施例における実際の光線経路は、画像
表示素子５から発した光線束は、接眼光学系の第２反射
鏡４に入射し、そこで反射されて、第１反射鏡３に入射
し、そこで再び反射されて、観察者の瞳１の虹彩位置又
は眼球の回旋中心を射出瞳として観察者の眼球内に投影
される。また、正のパワーを有する光学系６がある場合
（実施例１０〜１３）は、上述した画像表示素子５から
第１反射鏡３までの経路は同じであり、第１反射鏡３で
反射した後、正のパワーを有する光学系６を介して観察
者瞳位置１を射出瞳として観察者の眼球内に投影され
る。

【００４７】実施例１本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第２面、第３面、第４面はアナモフィック非
球面、第５面、第６面、第７面は球面である。第１反射
鏡３は２面で構成され裏面反射しており、第２反射鏡４
は２面で構成され裏面反射している。

【００４８】実施例２本実施例は、水平画角３０°、垂直方向２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第２面、第３面、第４面はアナモフィック非
球面、第５面は球面である。第１反射鏡３は２面で構成
され裏面反射しており、第２反射鏡４は１面で構成され
表面反射している。

【００４９】実施例３本実施例は、水平画角３０°、垂直方向２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第２面、第３面、第４面はアナモフィック非
球面、第５面、第７面は球面、第６面はトーリック面で
ある。第１反射鏡３は２面で構成され裏面反射してお
り、第２反射鏡４は２面で構成され裏面反射している。

【００５０】実施例４本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第２面、第３面、第４面は球面、第５面、第
６面、第７面はアナモフィック非球面である。第１反射
鏡３は２面で構成され裏面反射しており、第２反射鏡４
は２面で構成され裏面反射している。

【００５１】実施例５本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第２面、第４面、第６面、第８面は球面、第
３面、第５面、第９面は平面、第７面はアナモフィック
非球面である。第１反射鏡３は２面で構成され裏面反射
しており、第２反射鏡４は３面であって接合レンズで構
成され裏面反射している。

【００５２】実施例６本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第２面、第４面、第６面、第８面はアナモフ
ィック非球面、第３面、第５面、第７面、第９面は球面
である。第１反射鏡３は３面であって接合レンズで構成
され裏面反射しており、第２反射鏡４は２面であり裏面
反射している。

【００５３】実施例７本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第２面、第４面、第６面はアナモフィック非
球面、第３面、第５面、第７面、第８面、第１０面、第
１１面は球面、第９面はトーリック面である。第１反射
鏡３は３面であって接合レンズで構成され裏面反射して
おり、第２反射鏡４は３面であって接合レンズで構成さ
れ裏面反射している。

【００５４】実施例８本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第３面、第４面、第５面はアナモフィック非
球面、第２面は球面である。第１反射鏡３は１面であり
表面反射しており、第２反射鏡４は２面であり裏面反射
している。

【００５５】実施例９本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第２面、第４面、第６面、第７面はアナモフ
ィック非球面、第３面、第５面は球面である。第１反射
鏡は３面であって接合レンズで構成され裏面反射してお
り、第２反射鏡４は１面であり表面反射している。

【００５６】実施例１０本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第５面、第６面、第７面はアナモフィック非
球面、第２面、第３面、第４面は球面である。正の屈折
力を有する光学素子６は光軸に対して偏心して配備さ
れ、第１反射鏡３は１面であり表面反射している。第２
反射鏡４は２面であり裏面反射している。なお、正のパ
ワーを有する光学素子６は観察者の瞳１と第１反射鏡３
の間に配備されている。

【００５７】実施例１１本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第９面はアナモフィック非球面、第２面、第
３面、第４面、第５面、第６面、第７面、第８面、第１
０面、第１１面は球面である。正の屈折力を有する光学
素子６は光軸に対して偏心して配備され、第１反射鏡３
は２面であり裏面反射している。第２反射鏡４は３面で
あって接合レンズで構成され裏面反射している。なお、
正のパワーを有する光学素子６は観察者の瞳１と第１反
射鏡３の間に配備されている。

【００５８】実施例１２本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第４面、第６面、第８面、第９面はアナモフ
ィック非球面、第２面、第３面、第５面、第７面は球面
である。正の屈折力を有する光学素子６は光軸に対して
偏心して配備され、第１反射鏡３は３面であって接合レ
ンズで構成され裏面反射している。第２反射鏡４は１面
であり表面反射している。なお、正のパワーを有する光
学素子６は観察者の瞳１と第１反射鏡３の間に配備され
ている。

【００５９】実施例１３本実施例は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳
経４ｍｍであり、後記する構成パラメータにおいて、接
眼光学系の第２面、第３面、第５面、第７面、第９面、
第１１面は球面であり、第４面、第６面、第８面、第１
０面はアナモフィック非球面である。正の屈折力を有す
る光学素子６は光軸に対して偏心して配備され、第１反
射鏡３は３面であって接合レンズで構成され裏面反射し
ている。第２反射鏡４は２面であり裏面反射している。
なお、正のパワーを有する光学素子６は観察者の瞳１と
第１反射鏡３の間に配備されている。

【００６０】次に、上記実施例１〜１３の構成パラメー
タを示す。実施例１面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 50.000 ２Ｒ_y -83.807 1.4870 70.40 Ｒ_x 435.455 （１面より）Ｋ_y -3.565229 Ｙ 0 θ 30.00° Ｋ_x -129.181801 ３Ｒ_y -94.856 1.4870 70.40 Ｒ_x -158.119 （１面より）Ｋ_y -1.26125 Ｙ 0 θ 25.78° Ｋ_x 1.775005 Ｚ 53.257 ４Ｒ_y -83.807 （１面より）Ｒ_x 435.455 Ｙ 0 θ 30.00° Ｋ_y -3.565229 Ｚ 50.000 Ｋ_x -129.181801 ５ -377.051 -1.805 1.6200 60.30 （１面より）Ｙ -20.00 θ 15.08° Ｚ 33.276 ６ -422.178 1.805 1.6200 60.30 ７ -377.051 ８（画像表示素子）（１面より）Ｙ -28.654 θ -7.22° Ｚ 52.805 （１） α＝ 64.22° 。

【００６１】実施例２面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 50.000 ２Ｒ_y -106.910 1.4870 70.40 Ｒ_x 770.925 Ｙ 0.222 θ 35.00 Ｋ_y 2.229346 Ｋ_x 67.387845 ＡＲ -2.72701 ×10^-7 ＢＲ 2.78506 ×10^-11 ＡＰ 0.194791 ＢＰ -2.59579 ３Ｒ_y -121.892 1.4780 70.40 Ｒ_x -166.232 （１面より）Ｋ_y 2.921875 Ｙ 0.000 θ 32.34° Ｋ_x 6.617174 Ｚ 53.000 ＡＲ 2.1787 ×10^-8 ＢＲ -4.70904 ×10^-11 ＡＰ -2.1787 ＢＰ 0.604339 ４Ｒ_y -106.910 （１面より）Ｒ_x 770.925 Ｙ 0.222 θ 35.00° Ｋ_y 2.229346 Ｚ 50.000 Ｋ_x 67.387845 ＡＲ -2.72701 ×10^-7 ＢＲ 2.78506 ×10^-11 ＡＰ 0.194791 ＢＰ -2.59579 ５ 236.556 （４面より）Ｙ -1.306 θ -14.39゜Ｚ -20.606 ６（画像表示素子）（１面より）Ｙ -31.585 θ 23.48゜Ｚ 61.584 （１） α＝ 57.66° 。

【００６２】実施例３面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 45.000 ２Ｒ_y -110.445 1.4870 70.40 Ｒ_x 112.165 Ｙ 0 θ 40.00° Ｋ_y -4.597121 Ｋ_x 0 ＡＲ 0 ＢＲ 0 ＡＰ 0 ＢＰ 0 ３Ｒ_y -153.572 1.4780 70.40 Ｒ_x-1214.177 （１面より）Ｋ_y -5.208034 Ｙ 0 θ 38.82° Ｋ_x 811.873263 Ｚ 48.338 ＡＲ 0 ＢＲ 0 ＡＰ 0 ＢＰ 0 ４Ｒ_y -110.445 1.4870 70.40 Ｒ_x 112.165 （１面より）Ｋ_y -4.597121 Ｙ 0 θ 40.00° Ｋ_x 0 Ｚ 45.000 ＡＲ 0 ＢＲ 0 ＡＰ 0 ＢＰ 0 ５ 132.112 -8.765 1.6398 34.50 （１面より）Ｙ -21.219 θ 32.28゜Ｚ 34.985 ６Ｒ_y 136.603 8.765 1.6398 34.50 Ｒ_x 120.938 ７ 132.112 ８（画像表示素子）（１面より）Ｙ -35.942 θ 37.76゜Ｚ 66.356 （１） α＝ 51.18° 。

【００６３】実施例４面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 47.445 ２ 112.862 1.4870 70.40 Ｙ -3.247 θ 40.00° ３ 268.384 1.4870 70.40 （１面より）Ｙ 0 θ 40.00° Ｚ 55.945 ４ 112.862 1.4870 70.40 （１面より）Ｙ -3.247 θ 40.00° Ｚ 47.445 ５Ｒ_y 151.019 -2.570 1.4870 70.40 Ｒ_x 298.668 （１面より）Ｋ_y 5.280193 Ｙ -52.000 θ 52.00° Ｋ_x 55.941744 Ｚ 47.445 ＡＲ 1.6837 ×10^-6 ＢＲ -1.60249 ×10^-10 ＡＰ -0.213132 ＢＰ -0.180378 ６Ｒ_y 131.930 2.570 1.4870 70.40 Ｒ_x 129.537 Ｋ_y 0 Ｋ_x 0 ＡＲ 6.41177 ×10^-7 ＢＲ 3.70679 ×10^-17 ＡＰ -0.20782 ＢＰ -71.7544 ７Ｒ_y 151.019 Ｒ_x 298.668 Ｋ_y 5.280193 Ｋ_x 55.941744 ＡＲ 1.6837×10^-6 ＢＲ -1.60249 ×10^-10 ＡＰ -0.213132 ＢＰ -0.180378 ８ (画像表示素子) （１面より）Ｙ -30.832 θ 36.89゜Ｚ 91.980 （１） α＝ 50.00° 。

【００６４】実施例５面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 25.866 ２ 166.179 1.4870 70.40 Ｙ 10.000 θ 40.00° ３ ∞ 1.4870 70.40 （１面より）Ｙ 10.000 θ 45.00° Ｚ 32.366 ４ 166.179 （１面より）Ｙ 10.000 θ 40.00° Ｚ 25.866 ５ ∞ -2.292 1.7550 27.60 （１面より）Ｙ -14.998 θ 43.00° Ｚ 22.866 ６ -436.107 -9.560 1.4870 70.40 ７Ｒ_y 208.411 9.560 1.4870 70.40 Ｒ_x 129.537 Ｋ_y 4.811211 Ｋ_x -1.427474 ＡＲ -3.31342 ×10^-8 ＢＲ 2.54469 ×10^-13 ＡＰ 1.37598 ＢＰ 3.34798 ８ -436.107 2.292 1.7550 27.60 ９ ∞ １０ (画像表示素子) （１面より）Ｙ -28.798 θ 36.84゜Ｚ 68.757 （１） α＝ 45.00° 。

【００６５】実施例６面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 40.000 ２Ｒ_y -90.046 1.5002 63.94 Ｒ_x 43.317 Ｙ -3.000 θ 44.14° Ｋ_y 5.789344 Ｋ_x -0.753324 ＡＲ 1.70112 ×10^-6 ＢＲ 6.75047 ×10^-11 ＡＰ -0.0282381 ＢＰ 1.4547 ３ -147.190 1.7550 27.60 （１面より）Ｙ 0 θ 43.22° Ｚ 43.191 ４Ｒ_y -139.918 1.7550 27.60 Ｒ_x 215.703 （１面より）Ｋ_y 8.696195 Ｙ 0 θ 42.00° Ｋ_x 0 Ｚ 48.748 ＡＲ 7.25276 ×10^-7 ＢＲ -5.09735 ×10^-14 ＡＰ 0.0416608 ＢＰ -14.5777 ５ -147.190 1.5002 63.94 （１面より）Ｙ 0 θ 43.22° Ｚ 43.191 ６Ｒ_y -90.046 1.5002 63.94 Ｒ_x 43.317 （１面より）Ｋ_y 5.789344 Ｙ -3.000 θ 44.14° Ｋ_x -0.753324 Ｚ 40.000 ＡＲ 1.70112 ×10^-6 ＢＲ 6.75047 ×10^-11 ＡＰ -0.0282381 ＢＰ 1.4547 ７ -532.330 -2.977 1.4870 70.40 （１面より）Ｙ -45.000 θ 53.00° Ｚ 48.000 ８Ｒ_y 534.343 2.977 1.4870 70.40 Ｒ_x 169.792 Ｋ_y 17.031486 Ｋ_x -8.669067 ＡＲ 2.28941 ×10^-8 ＢＲ -1.37349 ×10^-11 ＡＰ -2.09367 ＢＰ -0.903872 ９ -532.330 １０ (画像表示素子) （１面より）Ｙ -34.151 θ 21.00゜Ｚ 66.792 （１） α＝ 48.00° 。

【００６６】実施例７面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 40.000 ２Ｒ_y -89.186 1.5305 65.95 Ｒ_x 50.487 Ｙ -3.000 θ 37.28° Ｋ_y 5.662555 Ｋ_x -0.955165 ＡＲ 2.51351 ×10^-6 ＢＲ 1.30257 ×10^-10 ＡＰ 0.00163848 ＢＰ 0.851558 ３ -170.999 1.7550 27.60 （１面より）Ｙ 0 θ 35.78° Ｚ 43.121 ４Ｒ_y -143.199 1.7550 27.60 Ｒ_x 283.624 （１面より）Ｋ_y 10.089059 Ｙ 0 θ 35.95° Ｋ_x 0 Ｚ 48.111 ＡＲ 1.04466 ×10^-6 ＢＲ -3.12552 ×10^-12 ＡＰ 0.0172131 ＢＰ -3.31857 ５ -170.999 1.5305 63.95 （１面より）Ｙ 0 θ 35.78° Ｚ 43.121 ６Ｒ_y -89.186 （１面より）Ｒ_x 50.487 Ｙ -3.000 θ 37.28° Ｋ_y 5.662555 Ｚ 40.000 Ｋ_x -0.955165 ＡＲ 2.51351 ×10^-6 ＢＲ 1.30257 ×10^-10 ＡＰ 0.00163848 ＢＰ 0.851558 ７ -297.816 -4.193 1.7134 38.88 （１面より）Ｙ -42.000 θ 45.00° Ｚ 45.000 ８ -125.338 -5.942 1.5678 63.36 ９Ｒ_y -514.054 5.942 1.5678 63.36 Ｒ_x 203.642 １０ -125.338 4.193 1.7134 38.88 １１ -297.816 １２ (画像表示素子) （１面より）Ｙ -32.996 θ 19.36° Ｚ 61.642 （１） α＝ 54.05° 。

【００６７】実施例８面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 49.880 ２ 1275.444 Ｙ -5.000 θ 40.00° ３Ｒ_y 136.469 -4.580 1.4870 70.40 Ｒ_x 164.489 （１面より）Ｋ_y 0.760725 Ｙ -45.956 θ 50.00° Ｋ_x -1.598261 Ｚ 17.296 ＡＲ 9.57272 ×10^-7 ＢＲ -1.25403 ×10^-12 ＡＰ -0.249277 ＢＰ -1.55805 ４Ｒ_y 114.274 4.580 1.7532 29.37 Ｒ_x 114.451 Ｋ_y 0 Ｋ_x 0 ＡＲ 3.17704 ×10^-7 ＢＲ 6.11291 ×10^-13 ＡＰ -0.205113 ＢＰ 1.00829 ５Ｒ_y 136.469 Ｒ_x 164.489 Ｋ_y 0.760725 Ｋ_x -1.598261 ＡＲ 9.57272 ×10^-7 ＢＲ -1.25403 ×10^-12 ＡＰ -0.249277 ＢＰ -1.55805 ６ (画像表示素子) （１面より）Ｙ -22.440 θ 72.80° Ｚ 71.052 （１） α＝ 50.00° 。

【００６８】実施例９面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 40.000 ２Ｒ_y -104.059 1.5526 64.42 Ｒ_x 30.931 Ｙ -3.00 θ 41.24° Ｋ_y 5.070642 Ｋ_x -0.667262 ＡＲ 1.97128 ×10^-6 ＢＲ 7.02968 ×10^-11 ＡＰ 0.245134 ＢＰ 0.192238 ３ -232.236 1.7438 31.43 （１面より）Ｙ 0 θ 40.00° Ｚ 40.670 ４Ｒ_y -165.063 1.7438 31.43 Ｒ_x 95.054 （１面より）Ｋ_y 19.984646 Ｙ 0 θ 40.00° Ｋ_x 0 Ｚ 46.149 ＡＲ 6.16451 ×10^-7 ＢＲ -5.2149 ×10^-13 ＡＰ 0.610104 ＢＰ -6.85254 ５ -232.236 1.7438 31.43 （１面より）Ｙ 0 θ 40.00° Ｚ 40.670 ６Ｒ_y -104.056 1.5526 64.42 Ｒ_x 30.931 （１面より）Ｋ_y 5.070642 Ｙ -3.00 θ 41.24° Ｋ_x -0.667262 Ｚ 40.000 ＡＲ 1.97128 ×10^-6 ＢＲ 7.02968 ×10^-11 ＡＰ 0.245134 ＢＰ 0.192238 ７Ｒ_y 140.989 （１面より）Ｒ_x 97.411 Ｙ -43.787 θ 53.00° Ｋ_y 0.904434 Ｚ 35.000 Ｋ_x -1.058638 ＡＲ 6.97747 ×10^-8 ＢＲ -3.30008 ×10^-11 ＡＰ -0.777432 ＢＰ -0.631925 ８ (画像表示素子) （１面より）Ｙ -31.014 θ 8.18° Ｚ 62.182 （１） α＝ 48.00° 。

【００６９】実施例１０面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 26.025 ２ -123.625 3.824 1.4870 70.40 Ｙ -1.002 θ -6.43° ３ -35.898 ４ 1252.450 （２面より）Ｙ 0 θ 40.00° Ｚ 21.992 ５Ｒ_y 100.142 -2.329 1.6340 55.39 Ｒ_x 210.462 （２面より）Ｋ_y 2.412855 Ｙ -42.685 θ 58.00° Ｋ_x 39.452211 Ｚ 21.992 ＡＲ 2.89052 ×10^-6 ＢＲ -6.15119 ×10^-10 ＡＰ -0.432518 ＢＰ -0.135469 ６Ｒ_y 101.460 2.329 1.6340 55.39 Ｒ_x 129.537 Ｋ_y 0 Ｋ_x 0 ＡＲ 1.11464 ×10^-6 ＢＲ 1.69612 ×10^-17 ＡＰ -0.468782 ＢＰ -15.1949 ７Ｒ_y 100.142 Ｒ_x 210.462 Ｋ_y 2.412855 Ｋ_x 39.452211 ＡＲ 2.89052 ×10^-6 ＢＲ -6.15199 ×10^-10 ＡＰ -0.432518 ＢＰ -0.135469 ８ (画像表示素子) （１面より）Ｙ -27.112 θ 35.63° Ｚ 59.184 （１） α＝ 60.00° 。

【００７０】実施例１１面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 24.507 ２ 20.107 1.974 1.6657 32.40 Ｙ 0 θ -7.00° ３ 19.490 ４ 86.361 1.5150 64.47 （２面より）Ｙ 13.109 θ 35.00° Ｚ 5.316 ５ 427.249 1.5150 64.47 （２面より）Ｙ 15.000 θ 43.47° Ｚ 8.654 ６ 86.361 （２面より）Ｙ 13.109 θ 35.00° Ｚ 5.316 ７ 783.503 -3.201 1.6344 35.51 （２面より）Ｙ -25.562 θ 45.00° Ｚ 12.316 ８ -62.294 -12.135 1.5659 63.49 ９Ｒ_y 197.989 12.135 1.5659 63.49 Ｒ_x 129.537 Ｋ_y 0 Ｋ_x 0 ＡＲ 3.89791 ×10^-9 ＢＲ -2.47149 ×10^-14 ＡＰ 0.0238866 ＢＰ -8.47923 １０ -62.294 3.201 1.6344 35.51 １１ 783.503 １２ (画像表示素子) （１面より）Ｙ -35.270 θ 25.04° Ｚ 65.671 （１） α＝ 46.53° 。

【００７１】実施例１２面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 27.828 ２ -211.997 1.6015 61.29 Ｙ 3.886 θ 3.11° ３ -44.950 （１面より）Ｙ 0 θ 0.00° Ｚ 32.858 ４Ｒ_y -103.020 1.4895 68.84 Ｒ_x 64.685 （１面より）Ｋ_y 7.6411 Ｙ 1.986 θ 42.19° Ｋ_x 0 Ｚ 40.358 ＡＲ 1.33244 ×10^-6 ＢＲ 1.34566 ×10^-10 ＡＰ -0.285589 ＢＰ 0.519552 ５ -135.664 1.7549 27.65 （１面より）Ｙ 1.105 θ 38.39° Ｚ 45.170 ６Ｒ_y -170.530 1.7549 27.65 Ｒ_x 469.142 （１面より）Ｋ_y 10.503792 Ｙ -1.730 θ 37.78° Ｋ_x 0 Ｚ 51.170 ＡＲ 4.56961 ×10^-7 ＢＲ -2.30969 ×10^-16 ＡＰ -0.369365 ＢＰ 28.3255 ７ -135.664 1.4895 68.84 （１面より）Ｙ 1.105 θ 38.39° Ｚ 45.170 ８Ｒ_y -103.020 （１面より）Ｒ_x 64.685 Ｙ 1.986 θ 42.19° Ｋ_y 7.6411 Ｚ 40.358 Ｋ_x 0 ＡＲ 1.33244 ×10^-6 ＢＲ 1.34566 ×10^-10 ＡＰ -0.285589 ＢＰ 0.519552 ９Ｒ_y 373.927 （１面より）Ｒ_x 195.338 Ｙ -35.000 θ 42.00° Ｋ_y -170.531 Ｚ 44.394 Ｋ_x 48.408 ＡＲ -4.63856 ×10^-9 ＢＲ -2.04574 ×10^-11 ＡＰ 7.06268 ＢＰ 0.784254 １０ (画像表示素子) （１面より）Ｙ -27.751 θ 8.80° Ｚ 58.108 （１） α＝ 52.22° 。

【００７２】実施例１３面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 25.000 ２ -247.056 1.4870 70.40 Ｙ 7.601 θ 1.90° ３ -81.190 （１面より）Ｙ 7.601 θ 1.90° Ｚ 30.117 ４Ｒ_y -91.011 1.5250 66.63 Ｒ_x 61.887 （１面より）Ｋ_y 11.622919 Ｙ -3.00 θ 40.56° Ｋ_x 0 Ｚ 43.327 ＡＲ 3.04746 ×10^-6 ＢＲ 1.76077 ×10^-10 ＡＰ -0.0465041 ＢＰ 1.7311 ５ -154.569 1.7483 27.88 （１面より）Ｙ 0 θ 37.72° Ｚ 47.327 ６Ｒ_y -154.978 1.7483 27.88 Ｒ_x 314.948 （１面より）Ｋ_y 10.0087378 Ｙ 0 θ 38.00° Ｋ_x 0 Ｚ 52.422 ＡＲ 1.30676 ×10^-6 ＢＲ -4.97106 ×10^-12 ＡＰ -0.192784 ＢＰ -3.96197 ７ -154.569 1.5250 66.63 （１面より）Ｙ 0 θ 37.72° Ｚ 47.327 ８Ｒ_y -91.011 （１面より）Ｒ_x 61.887 Ｙ -3.000 θ 40.56° Ｋ_y 11.622919 Ｚ 43.327 Ｋ_x 0 ＡＲ 3.04746 ×10^-6 ＢＲ 1.76077 ×10^-10 ＡＰ -0.0465041 ＢＰ 1.7311 ９ 6005.386 -6.000 1.4870 70.40 （１面より）Ｙ -43.000 θ 40.56° Ｚ 51.801 １０Ｒ_y 344.649 6.000 1.4870 70.40 Ｒ_x 157.189 Ｋ_y -6.80867 Ｋ_x -4.93137 ＡＲ 1.05515 ×10^-7 ＢＲ -2.617 ×10^-11 ＡＰ -1.40582 ＢＰ -0.928533 １１ 6005.386 １２ (画像表示素子) （１面より）Ｙ -31.811 θ 17.18° Ｚ 66.867 （１） α＝ 52.00° 。

【００７３】次に、上記実施例の中、実施例１、実施例
６、実施例８、実施例１２の横収差図をそれぞれ図１４
〜図１６、図１７〜図１９、図２０〜図２２、図２３〜
図２５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。

【００７４】以上、本発明の画像表示装置をいくつかの
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの実
施例に限定されず種々の変形が可能である。そして、本
発明の画像表示装置を頭部装着式画像表示装置（ＨＭ
Ｄ）として構成するには、例えば、図２６（ａ）に断面
図、同図（ｂ）に斜視図を示すように、左右のＨＭＤ１
２の間を眼輻距離に合わせて固定的に支持し、これに例
えばヘッドバンド１０を取り付けて、このヘッドバンド
１０により観察者の頭部に装着して使用する。この使用
例の場合に、接眼光学系の第１反射鏡３を半透過ミラー
（ハーフミラー）とし、このハーフミラーの前方に液晶
シヤッター１１を配備し、外界像を選択的に、又は、画
像表示素子の映像と重畳して観察できるようにすること
ができる。

【００７５】以上に説明した本発明の画像表示装置は、
例えば次にように構成することができる。〔１〕画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示
素子によって形成された画像を投影し、観察者眼球に導
く接眼光学系とからなる画像表示装置において、前記接
眼光学系は、反射面を前記観察者眼球に向け、観察者視
軸に対して偏心して配備された第１反射鏡と、前記第１
反射鏡に向かって反射面が配備され、前記観察者の視軸
に対して偏心して配備された第２反射鏡と、によって構
成され、少なくとも前記第１反射鏡と前記第２反射鏡の
何れか一方は凹面の反射面を有し、かつ、少なくとも２
つの面を持ち、前記少なくとも２つの面を光線入射方向
から第１面及び第２面とし、前記第１面と前記第２面の
間を屈折率が１より大きい媒質で満たし、前記第１面は
透過面であり、前記第２面は反射面であり、かつ、前記
第１面と前記第２面は異なる曲率を持ち、前記画像表示
素子から出た光線は、前記観察者眼球内に直接一次像を
形成すべく、前記第２反射鏡で反射した後、前記第１反
射鏡によって反射され、前記観察者眼球に入射するよう
に構成されたていることを特徴とする画像表示装置。

【００７６】〔２〕前記接眼光学系の前記第１反射鏡
及び前記第２反射鏡を構成する面の何れか１面は、アナ
モフィック面、又は、偏心非球面であることを特徴とす
る上記〔１〕記載の画像表示装置。

【００７７】〔３〕前記第１反射鏡の反射面が凹面で
あり、前記第２反射鏡の反射面が凹面であることを特徴
とする上記〔１〕記載の画像表示装置。

【００７８】〔４〕前記第１反射鏡の反射面が凹面で
あり、前記第２反射鏡の反射面が凸面であることを特徴
とする上記〔１〕記載の画像表示装置。

【００７９】〔５〕前記第１反射鏡の反射面が凸面で
あり、前記第２反射鏡の反射面が凹面であることを特徴
とする上記〔１〕記載の画像表示装置。

【００８０】〔６〕前記第１反射鏡あるいは前記第２
反射鏡の何れか１面の反射面が平面であることを特徴と
する上記〔１〕記載の画像表示装置。

【００８１】〔７〕前記第１反射鏡あるいは前記第２
反射鏡の何れか一方が表面鏡であることを特徴とする上
記〔１〕記載の画像表示装置。

【００８２】〔８〕前記第１反射鏡は３面で構成さ
れ、観察者の眼球側からＡ１面、Ａ２面、Ａ３面とする
とき、Ａ１面とＡ２面の間の媒質とＡ２面とＡ３面の間
の媒質が異なり、Ａ１面は透過面、Ａ２面は透過面、Ａ
３面は反射面又は半透過面であることを特徴とする上記
〔１〕記載の画像表示装置。

【００８３】

〔９〕前記第２反射鏡は３面で構成さ
れ、観察者の眼球側からＢ１面、Ｂ２面、Ｂ３面とする
とき、Ｂ１面とＢ２面の間の媒質とＢ２面とＢ３面の間
の媒質が異なり、Ｂ１面は透過面、Ｂ２面は透過面、Ｂ
３面は反射面又は半透過面であることを特徴とする上記
〔１〕又は〔８〕記載の画像表示装置。

【００８４】〔１０〕前記第１反射鏡と前記観察者眼
球の間に、正の屈折力を有する光学素子を配備したこと
を特徴とする上記〔１〕記載の画像表示素子。

【００８５】〔１１〕前記正の屈折力を有する光学素
子は、正の屈折力を有するレンズであることを特徴とす
る上記〔１０〕記載の画像表示装置。

【００８６】〔１２〕前記正の屈折力を有する光学素
子は、前記観察者視軸に対して偏心していることを特徴
とする上記〔１０〕記載の画像表示装置。

【００８７】〔１３〕前記接眼光学系を構成する少な
くとも１面はアナモフィックアスフェリカル面であるこ
とを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。

【００８８】〔１４〕前記第１反射鏡の反射面と視軸
のなす角をαとするとき、３０°＜α＜８０° ・・・（１）を満たすことを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装
置。

【００８９】〔１５〕前記画像表示素子の表示面が前
記観察者視軸に対して傾いて配備されていることを特徴
とする上記〔１〕記載の画像表示装置。

【００９０】〔１６〕前記画像表示素子と前記接眼光
学系とを観察者頭部に対し位置決めする位置決め手段を
有することを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装
置。

【００９１】〔１７〕前記画像表示素子と前記接眼光
学系とを観察者頭部に対して支持する支持手段を有し、
前記観察者頭部に装着できることを特徴とする上記
〔１〕記載の画像表示装置。

【００９２】〔１８〕前記画像表示装置の少なくとも
２組を一定の間隔で支持する支持手段を有することを特
徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。

【００９３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像表示装置によると、広い観察画角で、非常に小型
軽量な画像表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の画像表示装置の光路図であ
る。

【図２】本発明の実施例２の画像表示装置の光路図であ
る。

【図３】本発明の実施例３の画像表示装置の光路図であ
る。

【図４】本発明の実施例４の画像表示装置の光路図であ
る。

【図５】本発明の実施例５の画像表示装置の光路図であ
る。

【図６】本発明の実施例６の画像表示装置の光路図であ
る。

【図７】本発明の実施例７の画像表示装置の光路図であ
る。

【図８】本発明の実施例８の画像表示装置の光路図であ
る。

【図９】本発明の実施例９の画像表示装置の光路図であ
る。

【図１０】本発明の実施例１０の画像表示装置の光路図
である。

【図１１】本発明の実施例１１の画像表示装置の光路図
である。

【図１２】本発明の実施例１２の画像表示装置の光路図
である。

【図１３】本発明の実施例１３の画像表示装置の光路図
である。

【図１４】本発明の実施例１の横収差図の一部である。

【図１５】本発明の実施例１の横収差図の別の部分であ
る。

【図１６】本発明の実施例１の横収差図の残りの部分で
ある。

【図１７】本発明の実施例６の横収差図の一部である。

【図１８】本発明の実施例６の横収差図の別の部分であ
る。

【図１９】本発明の実施例６の横収差図の残りの部分で
ある。

【図２０】本発明の実施例８の横収差図の一部である。

【図２１】本発明の実施例８の横収差図の別の部分であ
る。

【図２２】本発明の実施例８の横収差図の残りの部分で
ある。

【図２３】本発明の実施例１２の横収差図の一部であ
る。

【図２４】本発明の実施例１２の横収差図の別の部分で
ある。

【図２５】本発明の実施例１２の横収差図の残りの部分
である。

【図２６】本発明による頭部装着式画像表示装置の断面
図と斜視図である。

【図２７】本発明の接眼光学系の光学要素の１つの形態
の配置図である。

【図２８】従来の１つの画像表示装置の光学系を示す図
である。

【図２９】従来の別の画像表示装置の光学系を示す図で
ある。

【図３０】従来のさらに別の画像表示装置の光学系を示
す図である。

【図３１】従来のもう１つの画像表示装置の光学系を示
す図である。

【図３２】従来のさらにもう１つの画像表示装置の光学
系を示す図である。

【符号の説明】

１…観察者瞳位置２…観察者視軸３…接眼光学系の第１反射鏡４…接眼光学系の第２反射鏡５…画像表示素子６…正のパワーを有する光学素子１０…ヘッドバンド１１…液晶シヤッター１２…頭部装着式画像表示装置（ＨＭＤ）３０…観察者の瞳３１…接眼光学系３２…画像表示素４１…第１反射鏡４２…第２反射鏡ｆ…接眼光学系の焦点距離ｕ…傾角Ｈ…主点位置Ｂｆ…バックフォーカスＥＲ…アイリリーフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 25/00 G02B 17/08 G02B 27/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像を表示する画像表示素子と、前記画
像表示素子によって形成された画像を投影し、観察者眼
球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置において、前記接眼光学系は、反射面を前記観察者眼球に向け、観
察者視軸に対して偏心して配備された第１反射鏡と、前記第１反射鏡に向かって反射面が配備され、前記観察
者の視軸に対して偏心して配備された第２反射鏡と、に
よって構成され、少なくとも前記第１反射鏡と前記第２反射鏡の何れか一
方は凹面の反射面を有し、かつ、少なくとも２つの面を
持ち、前記少なくとも２つの面を光線入射方向から第１
面及び第２面とし、前記第１面と前記第２面の間を屈折
率が１より大きい媒質で満たし、前記第１面は透過面で
あり、前記第２面は反射面であり、かつ、前記第１面と
前記第２面は異なる曲率を持ち、前記画像表示素子の表示面が平面であり、前記第１反射
鏡と前記観察者眼球の間に正の屈折力の光学素子を備え
ており、前記画像表示素子から出た光線は、前記観察者眼球内に
直接一次像を形成すべく、前記第２反射鏡で反射した
後、前記第１反射鏡によって反射され、前記観察者眼球
に入射するように構成されたていることを特徴とする画
像表示装置。
【請求項２】前記接眼光学系の前記第１反射鏡及び前
記第２反射鏡を構成する面の何れか１面は、アナモフィ
ック面、又は、偏心非球面であることを特徴とする請求
項１記載の画像表示装置。
【請求項３】前記第１反射鏡の反射面が凹面であり、
前記第２反射鏡の反射面が凹面であることを特徴とする
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】前記第１反射鏡の反射面が凹面であり、
前記第２反射鏡の反射面が凸面であることを特徴とする
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】前記第１反射鏡の反射面が凸面であり、
前記第２反射鏡の反射面が凹面であることを特徴とする
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】前記第１反射鏡あるいは前記第２反射鏡
の何れか１面の反射面が平面であることを特徴とする請
求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】前記第１反射鏡あるいは前記第２反射鏡
の何れか一方が表面鏡であることを特徴とする請求項１
記載の画像表示装置。
【請求項８】前記第１反射鏡は３面で構成され、観察
者の眼球側からＡ１面、Ａ２面、Ａ３面とするとき、Ａ
１面とＡ２面の間の媒質とＡ２面とＡ３面の間の媒質が
異なり、Ａ１面は透過面、Ａ２面は透過面、Ａ３面は反
射面又は半透過面であることを特徴とする請求項１記載
の画像表示装置。
【請求項９】前記第２反射鏡は３面で構成され、観察
者の眼球側からＢ１面、Ｂ２面、Ｂ３面とするとき、Ｂ
１面とＢ２面の間の媒質とＢ２面とＢ３面の間の媒質が
異なり、Ｂ１面は透過面、Ｂ２面は透過面、Ｂ３面は反
射面又は半透過面であることを特徴とする請求項１又は
８記載の画像表示装置。
【請求項１０】前記正の屈折力を有する光学素子は、
正の屈折力を有するレンズであることを特徴とする請求
項１記載の画像表示装置。
【請求項１１】前記正の屈折力を有する光学素子は、
前記観察者視軸に対して偏心していることを特徴とする
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１２】前記接眼光学系を構成する少なくとも
１面はアナモフィックアスフェリカル面であることを特
徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１３】前記第１反射鏡の反射面と視軸のなす
角をαとするとき、を満たすことを特徴とする請求項１記載の画像表示装
置。
【請求項１４】前記画像表示素子の表示面が前記観察
者視軸に対して傾いて配備されていることを特徴とする
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１５】前記画像表示素子と前記接眼光学系と
を観察者頭部に対し位置決めする位置決め手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１６】前記画像表示素子と前記接眼光学系と
を観察者頭部に対して支持する支持手段を有し、前記観
察者頭部に装着できることを特徴とする請求項１記載の
画像表示装置。
【請求項１７】前記画像表示装置の少なくとも２組を
一定の間隔で支持する支持手段を有することを特徴とす
る請求項１記載の画像表示装置。