JP3504652B2 - 結像光学系 - Google Patents
結像光学系Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、結像光学系に関し、特
に、カメラのファインダー光学系等の結像光学系に関す
る。
に、カメラのファインダー光学系等の結像光学系に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、頭部又は顔面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。これは、図３０（ａ）に全体の光学系を、図３
０（ｂ）にその接眼光学系の部分を示すように、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。
の周知なものとして、特開平３ー１０１７０９号のもの
がある。これは、図３０（ａ）に全体の光学系を、図３
０（ｂ）にその接眼光学系の部分を示すように、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３１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。
国特許第４，６６９，８１０号のものがある。この装置
は、図３１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３２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。
して、特開昭６２ー２１４７８２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】さらに、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３３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。
として、米国特許第４，０２６，６４１号のものがあ
る。この装置は、図３３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素子と
して、特開平６ー２４２３９３号のものがある。この装
置は、図３４に示すように、ディスプレイ源からの光束
は第１反射鏡、第２反射鏡でそれぞれ反射し、４の字の
形状の光路をたどって観察者の眼球に到達するようにし
たものである。
して、特開平６ー２４２３９３号のものがある。この装
置は、図３４に示すように、ディスプレイ源からの光束
は第１反射鏡、第２反射鏡でそれぞれ反射し、４の字の
形状の光路をたどって観察者の眼球に到達するようにし
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３
０、図３１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、接眼光学系の形式によらず、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。
０、図３１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、接眼光学系の形式によらず、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。
【０００８】また、図３０（ａ）の接眼光学系のみを用
いる図３０（ｂ）の場合は、観察者に対して凹面を向け
た反射面のみに正のパワーがあるため、図中Ｐ１で示さ
れるような負の像面湾曲が大きく発生してしまう。
いる図３０（ｂ）の場合は、観察者に対して凹面を向け
た反射面のみに正のパワーがあるため、図中Ｐ１で示さ
れるような負の像面湾曲が大きく発生してしまう。
【０００９】また、図３２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がその突出した部分に
取り付けられることになり、装置はますます大きく、重
量も重くなる。
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がその突出した部分に
取り付けられることになり、装置はますます大きく、重
量も重くなる。
【００１０】頭部装着式画像表示装置は、人間の身体、
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おそれも生じる。
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。
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おそれも生じる。
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。
【００１１】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、そ
れを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３３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）によってこれを補正する
という手段を用いなければならない。
大鏡のみを用いると、発生する収差は非常に大きく、そ
れを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３３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）によってこれを補正する
という手段を用いなければならない。
【００１２】さらに、反射鏡２枚を図３４のような配置
にした場合も、同様に、第２反射鏡の正のパワーのみで
観察者の眼球に投影するために、他の面で補正すること
が困難な大きな負の像面湾曲が接眼光学系に発生してし
まう。
にした場合も、同様に、第２反射鏡の正のパワーのみで
観察者の眼球に投影するために、他の面で補正すること
が困難な大きな負の像面湾曲が接眼光学系に発生してし
まう。
【００１３】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、広い画角におい
て明瞭に結像が可能であり、さらに、非常に小型軽量で
あるカメラのファインダー光学系等の結像光学系を提供
することである。
みてなされたものであり、その目的は、広い画角におい
て明瞭に結像が可能であり、さらに、非常に小型軽量で
あるカメラのファインダー光学系等の結像光学系を提供
することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の結像光学系は、絞りを有し、物体像を形成する結像
光学系において、前記結像光学系は、少なくとも４つの
面を持ち、それらの面を、前記絞りから前記物体像に至
る光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面である
第１面、前記第１面に対向し光軸に対して偏心した正の
パワーを有する反射面である第２面、前記第２面に対向
し前記第２面で反射後の光軸に対して偏心した反射面で
ある第３面、前記物体像に最も近接している屈折面であ
る第４面とした場合、前記の少なくとも４つの面の中、
少なくとも２面は有限の曲率半径を有する面であり、前
記の第１面から第４面によって形成される空間が屈折率
が１より大きい媒質で満たされてなる偏心光学素子を含
み、前記絞りから前記物体像に至るまでの主光線が、前
記偏心光学素子の内部において交差しないように前記２
つの反射面を配設し、前記偏心光学素子内部に像面を有
さずに前記物体像を１次像として結像し、前記偏心光学
素子が１つのみからなることを特徴とするものである。
本発明のもう１つの結像光学系は、絞りを有し、物体像
を形成する結像光学系において、前記結像光学系は、少
なくとも４つの面を持ち、それらの面を、前記絞りから
前記物体像に至る光線追跡に従って光線が通過する順
に、屈折面である第１面、前記第１面に対向し光軸に対
して偏心した正のパワーを有する反射面である第２面、
前記第２面に対向し前記第２面で反射後の光軸に対して
偏心した反射面である第３面、前記物体像に最も近接し
ている屈折面である第４面とした場合、前記の少なくと
も４つの面の中、少なくとも２面は有限の曲率半径を有
する面であり、前記の第１面から第４面によって形成さ
れる空間が屈折率が１より大きい媒質で満たされてなる
偏心光学素子を含み、前記絞りから前記物体像に至るま
での主光線が、前記偏心光学素子の内部において交差し
ないように前記２つの反射面を配設し、前記偏心光学素
子内部に像面を有さずに前記物体像を１次像として結像
し、前記第３面は、前記媒質を挟んで前記第１面側に設
けられ、前記絞りから最も近い位置に前記偏心光学素子
は配置されていることを特徴とするものである。
明の結像光学系は、絞りを有し、物体像を形成する結像
光学系において、前記結像光学系は、少なくとも４つの
面を持ち、それらの面を、前記絞りから前記物体像に至
る光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面である
第１面、前記第１面に対向し光軸に対して偏心した正の
パワーを有する反射面である第２面、前記第２面に対向
し前記第２面で反射後の光軸に対して偏心した反射面で
ある第３面、前記物体像に最も近接している屈折面であ
る第４面とした場合、前記の少なくとも４つの面の中、
少なくとも２面は有限の曲率半径を有する面であり、前
記の第１面から第４面によって形成される空間が屈折率
が１より大きい媒質で満たされてなる偏心光学素子を含
み、前記絞りから前記物体像に至るまでの主光線が、前
記偏心光学素子の内部において交差しないように前記２
つの反射面を配設し、前記偏心光学素子内部に像面を有
さずに前記物体像を１次像として結像し、前記偏心光学
素子が１つのみからなることを特徴とするものである。
本発明のもう１つの結像光学系は、絞りを有し、物体像
を形成する結像光学系において、前記結像光学系は、少
なくとも４つの面を持ち、それらの面を、前記絞りから
前記物体像に至る光線追跡に従って光線が通過する順
に、屈折面である第１面、前記第１面に対向し光軸に対
して偏心した正のパワーを有する反射面である第２面、
前記第２面に対向し前記第２面で反射後の光軸に対して
偏心した反射面である第３面、前記物体像に最も近接し
ている屈折面である第４面とした場合、前記の少なくと
も４つの面の中、少なくとも２面は有限の曲率半径を有
する面であり、前記の第１面から第４面によって形成さ
れる空間が屈折率が１より大きい媒質で満たされてなる
偏心光学素子を含み、前記絞りから前記物体像に至るま
での主光線が、前記偏心光学素子の内部において交差し
ないように前記２つの反射面を配設し、前記偏心光学素
子内部に像面を有さずに前記物体像を１次像として結像
し、前記第３面は、前記媒質を挟んで前記第１面側に設
けられ、前記絞りから最も近い位置に前記偏心光学素子
は配置されていることを特徴とするものである。
【００１５】 本発明の別の結像光学系は、絞りを有
し、物体像を形成する結像光学系において、前記結像光
学系は、少なくとも４つの面を持ち、それらの面を、前
記絞りから前記物体像に至る光線追跡に従って光線が通
過する順に、屈折面である第１面、前記第１面に対向し
光軸に対して偏心した正のパワーを有する反射面である
第２面、前記第２面に対向し前記第２面で反射後の光軸
に対して偏心した反射面である第３面、前記物体像に最
も近接している屈折面である第４面とした場合、前記の
少なくとも４つの面の中、少なくとも２面は有限の曲率
半径を有する面であり、前記の第１面から第４面によっ
て形成される空間が屈折率が１より大きい媒質で満たさ
れてなる偏心光学素子と、屈折作用を有する少なくとも
１つの光学面と、を前記絞りから前記物体像に至る光路
中に配設してなり、前記の少なくとも１つの光学面は、
前記絞りと前記偏心光学素子の第１面の間に配置されて
いることを特徴とするものである。本発明のさらに別の
結像光学系は、絞りを有し、物体像を形成する結像光学
系において、前記結像光学系は、少なくとも４つの面を
持ち、それらの面を、前記絞りから前記物体像に至る光
線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面である第１
面、前記第１面に対向し光軸に対して偏心した正のパワ
ーを有する反射面である第２面、前記第２面に対向し前
記第２面で反射後の光軸に対して偏心した反射面である
第３面、前記物体像に最も近接している屈折面である第
４面とした場合、前記の少なくとも４つの面の中、少な
くとも２面は有限の曲率半径を有する面であり、前記の
第１面から第４面によって形成される空間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされてなる偏心光学素子と、屈折
作用を有する少なくとも１つの光学面と、を前記絞りか
ら前記物体像に至る光路中に配設し、前記第３面は前記
媒質を挟んで前記第１面側に設けられ、前記絞りから最
も近い位置に前記偏心光学素子は配置されていることを
特徴とするものである。
し、物体像を形成する結像光学系において、前記結像光
学系は、少なくとも４つの面を持ち、それらの面を、前
記絞りから前記物体像に至る光線追跡に従って光線が通
過する順に、屈折面である第１面、前記第１面に対向し
光軸に対して偏心した正のパワーを有する反射面である
第２面、前記第２面に対向し前記第２面で反射後の光軸
に対して偏心した反射面である第３面、前記物体像に最
も近接している屈折面である第４面とした場合、前記の
少なくとも４つの面の中、少なくとも２面は有限の曲率
半径を有する面であり、前記の第１面から第４面によっ
て形成される空間が屈折率が１より大きい媒質で満たさ
れてなる偏心光学素子と、屈折作用を有する少なくとも
１つの光学面と、を前記絞りから前記物体像に至る光路
中に配設してなり、前記の少なくとも１つの光学面は、
前記絞りと前記偏心光学素子の第１面の間に配置されて
いることを特徴とするものである。本発明のさらに別の
結像光学系は、絞りを有し、物体像を形成する結像光学
系において、前記結像光学系は、少なくとも４つの面を
持ち、それらの面を、前記絞りから前記物体像に至る光
線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面である第１
面、前記第１面に対向し光軸に対して偏心した正のパワ
ーを有する反射面である第２面、前記第２面に対向し前
記第２面で反射後の光軸に対して偏心した反射面である
第３面、前記物体像に最も近接している屈折面である第
４面とした場合、前記の少なくとも４つの面の中、少な
くとも２面は有限の曲率半径を有する面であり、前記の
第１面から第４面によって形成される空間が屈折率が１
より大きい媒質で満たされてなる偏心光学素子と、屈折
作用を有する少なくとも１つの光学面と、を前記絞りか
ら前記物体像に至る光路中に配設し、前記第３面は前記
媒質を挟んで前記第１面側に設けられ、前記絞りから最
も近い位置に前記偏心光学素子は配置されていることを
特徴とするものである。
【００１６】
【作用】以下に、本発明の結像光学系の作用を画像表示
装置に基づいて説明する。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よって行う。
装置に基づいて説明する。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よって行う。
【００１７】本発明においては、接眼光学系の第１面、
第２面、第３面及び第４面によって形成される空間を屈
折率が１より大きい媒質で満たし、さらに、４面の中、
２面を有限の曲率半径を有するようにすることによっ
て、偏心して傾いた第２面で発生する球面収差とコマ収
差、及び、像面湾曲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。
第２面、第３面及び第４面によって形成される空間を屈
折率が１より大きい媒質で満たし、さらに、４面の中、
２面を有限の曲率半径を有するようにすることによっ
て、偏心して傾いた第２面で発生する球面収差とコマ収
差、及び、像面湾曲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。
【００１８】一般に、凹面鏡では、凹面に強いパワーを
持たせることで、ペッツバール和が大きくなり、正の像
面湾曲を発生させることになる。また、強い内コマ収差
が発生する。本発明では、第１面、第２面、第３面及び
第４面によって形成される空間を屈折率が１より大きい
媒質で満たし、さらに、４面の中、２面を有限の曲率を
有するようにすることによって、第２面で発生する収差
を補正することに成功したものである。
持たせることで、ペッツバール和が大きくなり、正の像
面湾曲を発生させることになる。また、強い内コマ収差
が発生する。本発明では、第１面、第２面、第３面及び
第４面によって形成される空間を屈折率が１より大きい
媒質で満たし、さらに、４面の中、２面を有限の曲率を
有するようにすることによって、第２面で発生する収差
を補正することに成功したものである。
【００１９】第２面の他に、第１面が有限の曲率半径を
有する面の場合、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、第２面の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。
有する面の場合、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、第２面の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。
【００２０】第２面の他に、第３面が有限の曲率半径を
有する面の場合、第２面で発生するコマ収差及び像面湾
曲の補正に有効な手段となる。
有する面の場合、第２面で発生するコマ収差及び像面湾
曲の補正に有効な手段となる。
【００２１】第２面の他に、第４面が有限の曲率半径を
有する面の場合、第４面に負のパワーを持たせること
で、特に第２面で発生する像面湾曲を補正することが可
能となる。
有する面の場合、第４面に負のパワーを持たせること
で、特に第２面で発生する像面湾曲を補正することが可
能となる。
【００２２】また、観察者眼球から画像表示素子に至る
までの主光線が、接眼光学系の内部において交差しない
ように第２面、第３面の２つの反射面を配設すること
で、装置全体を小さくする効果が得られる。特に広画角
を狙う場合、第２面と第３面の２つの反射面がほぼ平行
に配備されているため、主光線が内部で交差する場合に
比べて、素子を薄く構成でき、より軽量化を実現するこ
とができる。
までの主光線が、接眼光学系の内部において交差しない
ように第２面、第３面の２つの反射面を配設すること
で、装置全体を小さくする効果が得られる。特に広画角
を狙う場合、第２面と第３面の２つの反射面がほぼ平行
に配備されているため、主光線が内部で交差する場合に
比べて、素子を薄く構成でき、より軽量化を実現するこ
とができる。
【００２３】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、接
眼光学系によって眼球に拡大投影するのではなく、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よ
うにすることによって、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、構成する光学素子は、接
眼光学系の反射面である第２面が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ため、顔面から
の突出量は非常に小さくでき、小型で軽量な画像表示装
置を実現することができる。
学系によって中間像として、空中に実像を結像させ、接
眼光学系によって眼球に拡大投影するのではなく、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よ
うにすることによって、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、構成する光学素子は、接
眼光学系の反射面である第２面が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ため、顔面から
の突出量は非常に小さくでき、小型で軽量な画像表示装
置を実現することができる。
【００２４】また、第３面は第２面に対して凸面を向け
た反射面であることが収差補正上有効である。第２面は
接眼光学系全体の主な正のパワーを有する反射面である
ため、上述したコマ収差の他に、像面湾曲も大きく発生
している。第３面を負のパワーを持つ面とすることで、
第２面で発生する内コマ収差とは逆のコマ収差をこの面
で発生させ、コマ収差を補正させることが可能である。
さらに、第２面で発生する正の像面湾曲に対して、第３
面で負の像面湾曲を発生させて像面湾曲の補正も同時に
行うことが可能となる。
た反射面であることが収差補正上有効である。第２面は
接眼光学系全体の主な正のパワーを有する反射面である
ため、上述したコマ収差の他に、像面湾曲も大きく発生
している。第３面を負のパワーを持つ面とすることで、
第２面で発生する内コマ収差とは逆のコマ収差をこの面
で発生させ、コマ収差を補正させることが可能である。
さらに、第２面で発生する正の像面湾曲に対して、第３
面で負の像面湾曲を発生させて像面湾曲の補正も同時に
行うことが可能となる。
【００２５】また、接眼光学系の第１面、第２面、第３
面及び第４面の何れか１面が偏心非球面であることが収
差補正上有効である。
面及び第４面の何れか１面が偏心非球面であることが収
差補正上有効である。
【００２６】これは、後記する座標系で、Ｙ方向に偏心
又は視軸から傾いて配置される第２面で発生するコマ収
差、特に高次コマ収差やコマフレアーを補正するために
重要な条件である。
又は視軸から傾いて配置される第２面で発生するコマ収
差、特に高次コマ収差やコマフレアーを補正するために
重要な条件である。
【００２７】本発明のように、観察者眼球の前方に偏心
するかあるいは傾いた反射面を有するタイプの接眼光学
系を用いる画像表示装置においては、観察者視上におい
ても反射面に入射する光線が傾くため、コマ収差が発生
する。このコマ収差は、反射面の傾き角が大きくなるに
従って大きくなる。
するかあるいは傾いた反射面を有するタイプの接眼光学
系を用いる画像表示装置においては、観察者視上におい
ても反射面に入射する光線が傾くため、コマ収差が発生
する。このコマ収差は、反射面の傾き角が大きくなるに
従って大きくなる。
【００２８】しかしながら、小型で広画角の画像表示装
置を実現しようとすると、偏心量又は傾き角をある程度
大きくしないと、画像表示素子と光路が干渉するため、
広画角な観察像を確保することが困難になる。そのた
め、広画角で小型の画像表示装置になればなる程反射面
の傾き角が大きくなり、高次コマ収差の発生をいかに補
正するかが重要な問題となる。
置を実現しようとすると、偏心量又は傾き角をある程度
大きくしないと、画像表示素子と光路が干渉するため、
広画角な観察像を確保することが困難になる。そのた
め、広画角で小型の画像表示装置になればなる程反射面
の傾き角が大きくなり、高次コマ収差の発生をいかに補
正するかが重要な問題となる。
【００２９】このような複雑なコマ収差を補正するため
には、接眼光学系を構成する第１、２、３、４面の何れ
か１面を偏心した非球面とすることで、光学系のパワー
を視軸に対して非対称な構成にすることができ、さら
に、軸外においては非球面の効果を利用することができ
るため、軸上を含めたコマ収差の補正を有効に行うこと
が可能となる。
には、接眼光学系を構成する第１、２、３、４面の何れ
か１面を偏心した非球面とすることで、光学系のパワー
を視軸に対して非対称な構成にすることができ、さら
に、軸外においては非球面の効果を利用することができ
るため、軸上を含めたコマ収差の補正を有効に行うこと
が可能となる。
【００３０】また、本発明においては、観察者視軸を原
点から接眼光学系に向かう方向を正とするＺ軸、観察者
視軸に直交する１つの軸をＹ軸、Ｚ軸とＹ軸に直交する
もう１つの軸をＸ軸とすると、第２面のＹ−Ｚ面内にお
ける曲率半径をＲy2、第３面のＹ−Ｚ面内における曲率
半径をＲy3とするとき、 ０＜Ｒy3／Ｒy2＜４ ・・・（１） を満足することが有用である。
点から接眼光学系に向かう方向を正とするＺ軸、観察者
視軸に直交する１つの軸をＹ軸、Ｚ軸とＹ軸に直交する
もう１つの軸をＸ軸とすると、第２面のＹ−Ｚ面内にお
ける曲率半径をＲy2、第３面のＹ−Ｚ面内における曲率
半径をＲy3とするとき、 ０＜Ｒy3／Ｒy2＜４ ・・・（１） を満足することが有用である。
【００３１】上記（１）式は、Ｙ方向に偏心又は傾いて
配置される第２面で発生するコマ収差、特に高次コマ収
差やコマフレアーを補正するために有効な条件である。
反射面である第２面の傾き角、Ｙ方向の偏心量が大きい
ときは、この条件を満足することが重要となる。
配置される第２面で発生するコマ収差、特に高次コマ収
差やコマフレアーを補正するために有効な条件である。
反射面である第２面の傾き角、Ｙ方向の偏心量が大きい
ときは、この条件を満足することが重要となる。
【００３２】上述したように、本発明のような観察者眼
球の前方に傾いた反射面を有するタイプの接眼光学系を
用いる画像表示装置においては、広画角で小型の画像表
示装置になればなる程反射面の傾き角が大きくなり、高
次コマ収差の発生をいかに補正するかが重要な問題とな
る。第２面は接眼光学系全体の主な正のパワーを有する
反射面であるため、この面で発生する収差の補正は、同
じように屈折面よりパワーが大きくできる反射面である
第３面において行なうことが有効に作用する。その場
合、第２面と第３面のパワーの比が（１）式の条件を満
たすことが重要となる。（１）式の上限の４を越える
と、第３面のパワーが小さくなるため、上記の補正効果
が十分得られなくなる。
球の前方に傾いた反射面を有するタイプの接眼光学系を
用いる画像表示装置においては、広画角で小型の画像表
示装置になればなる程反射面の傾き角が大きくなり、高
次コマ収差の発生をいかに補正するかが重要な問題とな
る。第２面は接眼光学系全体の主な正のパワーを有する
反射面であるため、この面で発生する収差の補正は、同
じように屈折面よりパワーが大きくできる反射面である
第３面において行なうことが有効に作用する。その場
合、第２面と第３面のパワーの比が（１）式の条件を満
たすことが重要となる。（１）式の上限の４を越える
と、第３面のパワーが小さくなるため、上記の補正効果
が十分得られなくなる。
【００３３】また、 接眼光学系の第１面、第２面、第
３面及び第４面の何れか１面はアナモフィック面である
ことが重要である。つまり、Ｙ−Ｚ面内の曲率半径と、
この面と直交するＸ−Ｚ面内の曲率半径が異なる面であ
ることである。
３面及び第４面の何れか１面はアナモフィック面である
ことが重要である。つまり、Ｙ−Ｚ面内の曲率半径と、
この面と直交するＸ−Ｚ面内の曲率半径が異なる面であ
ることである。
【００３４】この条件は、第２面が視軸に対して偏心あ
るいは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、球面が偏心していると、その面に入
射する光線は、入射面内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、観
察者眼球の前に反射面が視軸に対して偏心あるいは傾い
て配置されている接眼光学系では、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、第３面及び第４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。
るいは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、球面が偏心していると、その面に入
射する光線は、入射面内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、観
察者眼球の前に反射面が視軸に対して偏心あるいは傾い
て配置されている接眼光学系では、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、第３面及び第４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。
【００３５】さらに、第２面のＹ−Ｚ面内における曲率
半径をＲy2、第２面のＸ−Ｚ面内における曲率半径をＲ
x2とするとき、 Ｒy2／Ｒx2＞１ ・・・（２） を満たすことが重要である。
半径をＲy2、第２面のＸ−Ｚ面内における曲率半径をＲ
x2とするとき、 Ｒy2／Ｒx2＞１ ・・・（２） を満たすことが重要である。
【００３６】（２）式は、第２面が視軸に対して傾いて
いるために起こる収差、特に軸上を含む非点収差を補正
するための条件である。一般的に、画角が大きくなる
と、高次の非点収差が現れ、凸レンズ系では、子午像は
画角が大きくなると負の方向に大きくなり、球欠像は正
の方向に大きくなる。これらの非点収差を補正するため
には、子午面内のパワーを小さくし、球欠面内のパワー
を大きくするような光学系の構成にすることが必要とな
る。したがって、１つの面における曲率半径では、Ｙ方
向を大きく、Ｘ方向を小さくすることが必要になる。
いるために起こる収差、特に軸上を含む非点収差を補正
するための条件である。一般的に、画角が大きくなる
と、高次の非点収差が現れ、凸レンズ系では、子午像は
画角が大きくなると負の方向に大きくなり、球欠像は正
の方向に大きくなる。これらの非点収差を補正するため
には、子午面内のパワーを小さくし、球欠面内のパワー
を大きくするような光学系の構成にすることが必要とな
る。したがって、１つの面における曲率半径では、Ｙ方
向を大きく、Ｘ方向を小さくすることが必要になる。
【００３７】本発明の接眼光学系において、主な正のパ
ワーを持つ面は第２面の反射面であるため、他の面にＹ
−Ｚ面内の曲率半径とＸ−Ｚ面内の曲率半径とに差を持
たせるよりも、第２面を（２）の条件を満たすようにす
ることによって、非点収差補正の効果を大きく持たせる
ことが可能となり、収差補正上より好ましい。
ワーを持つ面は第２面の反射面であるため、他の面にＹ
−Ｚ面内の曲率半径とＸ−Ｚ面内の曲率半径とに差を持
たせるよりも、第２面を（２）の条件を満たすようにす
ることによって、非点収差補正の効果を大きく持たせる
ことが可能となり、収差補正上より好ましい。
【００３８】また、接眼光学系の第１面及び第４面の何
れか１面は、視軸に対してティルトあるいはディセンタ
リングしていることが望ましい。第１面及び第４面の何
れか１面がティルトあるいはディセンタリングすること
により、視軸に対して画像表示素子側の画像とその反対
側の画像で非対称に発生するコマ収差を補正すること
や、画像表示素子を配置する面を第２面での反射後の光
軸に対してほぼ垂直に配置することが可能となる。これ
は、視野角特性の良くない画像表示素子を用いるときに
有効となる。
れか１面は、視軸に対してティルトあるいはディセンタ
リングしていることが望ましい。第１面及び第４面の何
れか１面がティルトあるいはディセンタリングすること
により、視軸に対して画像表示素子側の画像とその反対
側の画像で非対称に発生するコマ収差を補正すること
や、画像表示素子を配置する面を第２面での反射後の光
軸に対してほぼ垂直に配置することが可能となる。これ
は、視野角特性の良くない画像表示素子を用いるときに
有効となる。
【００３９】また、本発明においては、接眼光学系の第
２面と視軸のなす角をαとするとき、 ３０°＜α＜８０° ・・・（３） であることが望ましい。
２面と視軸のなす角をαとするとき、 ３０°＜α＜８０° ・・・（３） であることが望ましい。
【００４０】これは、本発明の画像表示装置が観察者の
頭部と干渉しないための条件である。（３）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、上限の８０°を超えると、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うため、画像表
示装置と顔面が干渉してしまう。
頭部と干渉しないための条件である。（３）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、上限の８０°を超えると、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うため、画像表
示装置と顔面が干渉してしまう。
【００４１】また、画像表示素子の表示面は視軸に対し
て傾いて配備されていることが重要である。光学素子を
構成する屈折面あるいは反射面が偏心又は傾いている場
合、瞳からの光線は屈折面あるいは反射面での屈折角又
は反射角が像高によって異なり、像面が視軸に対して傾
くことがある。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で、像面の傾きを補正することが
可能となる。
て傾いて配備されていることが重要である。光学素子を
構成する屈折面あるいは反射面が偏心又は傾いている場
合、瞳からの光線は屈折面あるいは反射面での屈折角又
は反射角が像高によって異なり、像面が視軸に対して傾
くことがある。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で、像面の傾きを補正することが
可能となる。
【００４２】ところで、より広画角な小型の画像表示装
置になればなる程、最初の反射面である第２面の傾き角
が大きくなり、高次コマ収差の発生が増える。また、面
の傾きによって発生する非点収差も増大するため、少な
くとも４つの面を持ち、それらの面を、観察者眼球から
画像表示素子に至る逆光線追跡に従って光線が通過する
順に、屈折面である第１面、第１面に対向し観察者視軸
に対して偏心した正のパワーを有する反射面である第２
面、第２面に対向し第２面で反射後の観察者視軸に対し
て偏心した反射面である第３面、画像表示素子に最も近
接している屈折面である第４面とした場合、その少なく
とも４つの面の中、少なくとも２面は有限の曲率半径を
有する面であり、第１面から第４面によって形成される
空間が屈折率が１より大きい媒質で満たされてなる偏心
光学素子のみでは、これらの収差補正を十分に行なうこ
とが困難になってしまう場合がある。
置になればなる程、最初の反射面である第２面の傾き角
が大きくなり、高次コマ収差の発生が増える。また、面
の傾きによって発生する非点収差も増大するため、少な
くとも４つの面を持ち、それらの面を、観察者眼球から
画像表示素子に至る逆光線追跡に従って光線が通過する
順に、屈折面である第１面、第１面に対向し観察者視軸
に対して偏心した正のパワーを有する反射面である第２
面、第２面に対向し第２面で反射後の観察者視軸に対し
て偏心した反射面である第３面、画像表示素子に最も近
接している屈折面である第４面とした場合、その少なく
とも４つの面の中、少なくとも２面は有限の曲率半径を
有する面であり、第１面から第４面によって形成される
空間が屈折率が１より大きい媒質で満たされてなる偏心
光学素子のみでは、これらの収差補正を十分に行なうこ
とが困難になってしまう場合がある。
【００４３】そのため、観察者眼球と画像表示素子の間
に、上述した偏心光学素子に加えて、屈折作用を有する
少なくとも１つの光学面を配設することによって、接眼
光学系で発生する収差の補正をより有効に行うことが可
能となる。
に、上述した偏心光学素子に加えて、屈折作用を有する
少なくとも１つの光学面を配設することによって、接眼
光学系で発生する収差の補正をより有効に行うことが可
能となる。
【００４４】本発明の偏心光学素子では、第２面と第３
面は反射面であるため、それらの面での色収差は発生し
ない。また、画像表示素子に近接する第４面における主
光線は光軸にほぼ平行であるため、色収差の発生は少な
い。したがって、接眼光学系の色収差は第１面での色収
差の発生が支配的になる。また、本発明のような広画角
な光学系では、軸上の色収差よりも倍率の色収差の方が
顕著に現れる。
面は反射面であるため、それらの面での色収差は発生し
ない。また、画像表示素子に近接する第４面における主
光線は光軸にほぼ平行であるため、色収差の発生は少な
い。したがって、接眼光学系の色収差は第１面での色収
差の発生が支配的になる。また、本発明のような広画角
な光学系では、軸上の色収差よりも倍率の色収差の方が
顕著に現れる。
【００４５】つまり、第１面で発生する倍率の色収差の
補正を行うことが重要であり、より鮮明で高解像な画像
を表示することを可能とする。そのために、接眼光学系
の構成として、観察者眼球と画像表示素子の間に偏心光
学素子と屈折作用を有する少なくとも１つの光学面を配
備することによって、接眼光学系を構成する光学素子を
２種類以上の媒質にすることができ、それらの媒質のア
ッベ数の違いによって倍率の色収差を補正することが可
能となる。
補正を行うことが重要であり、より鮮明で高解像な画像
を表示することを可能とする。そのために、接眼光学系
の構成として、観察者眼球と画像表示素子の間に偏心光
学素子と屈折作用を有する少なくとも１つの光学面を配
備することによって、接眼光学系を構成する光学素子を
２種類以上の媒質にすることができ、それらの媒質のア
ッベ数の違いによって倍率の色収差を補正することが可
能となる。
【００４６】上述したように、本発明の接眼光学系にお
いては、偏心光学素子の第１面で発生する色収差の補正
が重要である。上記の少なくとも１つの光学面を第１面
で発生する色収差量とほぼ同等の逆の色収差を発生させ
る面で構成することによって、これが可能となる。
いては、偏心光学素子の第１面で発生する色収差の補正
が重要である。上記の少なくとも１つの光学面を第１面
で発生する色収差量とほぼ同等の逆の色収差を発生させ
る面で構成することによって、これが可能となる。
【００４７】以下に、色収差の補正について詳しく説明
する。画像表示素子から観察者眼球に至る光路中に偏心
光学素子と屈折作用を有する少なくとも１つの光学面を
配備することによって、接眼光学系の媒質を２つ以上で
構成することができる。その場合、媒質のアッベ数の変
化によって倍率の色収差を補正することが可能となる。
例えば、偏心光学素子の第１面に偏心光学素子の媒質と
は異なる負の屈折レンズを接合した場合を考える。全体
の焦点距離ｆ、偏心光学系の焦点距離、アッベ数を
ｆ1 、ν1 、屈折レンズの焦点距離、アッベ数をｆ2 、
ν2 とすると、光学系全体の色消し条件は次式で与えら
れる。
する。画像表示素子から観察者眼球に至る光路中に偏心
光学素子と屈折作用を有する少なくとも１つの光学面を
配備することによって、接眼光学系の媒質を２つ以上で
構成することができる。その場合、媒質のアッベ数の変
化によって倍率の色収差を補正することが可能となる。
例えば、偏心光学素子の第１面に偏心光学素子の媒質と
は異なる負の屈折レンズを接合した場合を考える。全体
の焦点距離ｆ、偏心光学系の焦点距離、アッベ数を
ｆ1 、ν1 、屈折レンズの焦点距離、アッベ数をｆ2 、
ν2 とすると、光学系全体の色消し条件は次式で与えら
れる。
【００４８】ｆ1 ＝（ν1 −ν2 ）・ｆ／ν1
ｆ2 ＝−（ν1 −ν2 ）・ｆ／ν2
１／ｆ＝１／ｆ1 ＋１／ｆ2
接眼光学系の焦点距離ｆ及び偏心光学素子の焦点距離ｆ
1 は正であり、屈折レンズの焦点距離ｆ2 が負であるた
め、偏心光学系と屈折レンズのアッベ数の関係はν1 ＞
ν2 となる。つまり、この場合の屈折レンズとしてはア
ッベ数がより小さい媒質を用いることで、色収差を良好
に補正することが可能となる。
1 は正であり、屈折レンズの焦点距離ｆ2 が負であるた
め、偏心光学系と屈折レンズのアッベ数の関係はν1 ＞
ν2 となる。つまり、この場合の屈折レンズとしてはア
ッベ数がより小さい媒質を用いることで、色収差を良好
に補正することが可能となる。
【００４９】上述以外の場所に少なくとも１つの光学面
が存在する場合におけるそれぞれの媒質のアッベ数の設
定は、上述した例に準じて、同様の方法で設定すること
ができる。
が存在する場合におけるそれぞれの媒質のアッベ数の設
定は、上述した例に準じて、同様の方法で設定すること
ができる。
【００５０】偏心光学素子と観察者眼球の間に正の屈折
力を有する少なくとも１つの光学面を配備する場合に
は、偏心光学素子の第２面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少なくとも１つ
の光学面によって屈折されるために、偏心光学素子に入
射する光線高を低くすることができるため、偏心光学素
子のみの場合よりもさらに観察画角を大きく設定するこ
とが可能となる。
力を有する少なくとも１つの光学面を配備する場合に
は、偏心光学素子の第２面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少なくとも１つ
の光学面によって屈折されるために、偏心光学素子に入
射する光線高を低くすることができるため、偏心光学素
子のみの場合よりもさらに観察画角を大きく設定するこ
とが可能となる。
【００５１】上記の少なくとも１つの光学面が偏心光学
素子の第２面と第３面の間に配設された場合、第２面で
反射された光束は、少なくとも１つの光学面による屈折
作用によって第３面での光線高は低くなるため、第１面
を通過する軸外光線と第３面で反射する軸外光線が干渉
し難くなる。
素子の第２面と第３面の間に配設された場合、第２面で
反射された光束は、少なくとも１つの光学面による屈折
作用によって第３面での光線高は低くなるため、第１面
を通過する軸外光線と第３面で反射する軸外光線が干渉
し難くなる。
【００５２】また、上記の少なくとも１つの光学面が偏
心光学素子の第４面と画像表示素子との間に配設されて
いる場合、負のパワーを有するときは画像表示素子に最
も近い位置であるため、偏心光学素子で発生した像面湾
曲の補正を行なうことが可能である。
心光学素子の第４面と画像表示素子との間に配設されて
いる場合、負のパワーを有するときは画像表示素子に最
も近い位置であるため、偏心光学素子で発生した像面湾
曲の補正を行なうことが可能である。
【００５３】また、上記の少なくとも１つの光学面を視
軸に対して偏心して配設することで、視軸に対して画像
表示素子側の画像とその反対側の画像で非対称に発生す
るコマ収差を補正し、画像表示素子を配置する面に対す
る光軸をほぼ垂直にすることが可能となる。
軸に対して偏心して配設することで、視軸に対して画像
表示素子側の画像とその反対側の画像で非対称に発生す
るコマ収差を補正し、画像表示素子を配置する面に対す
る光軸をほぼ垂直にすることが可能となる。
【００５４】また、その少なくとも１つの光学面を接合
レンズで構成することによって、少なくとも１つの光学
面で発生する倍率の色収差を補正することができ、さら
に鮮明で広画角を確保する場合に有効である。
レンズで構成することによって、少なくとも１つの光学
面で発生する倍率の色収差を補正することができ、さら
に鮮明で広画角を確保する場合に有効である。
【００５５】また、その少なくとも１つの光学面と偏心
光学素子のそれぞれの面を向かい合った凹面とすること
で空気レンズが形成される。この場合、２面の負のパワ
ーを有効に利用できるため、光学系全体のペッツバール
和を小さくすることができ、偏心光学素子の第２面で発
生する像面湾曲を補正することを有効に行うことができ
る。
光学素子のそれぞれの面を向かい合った凹面とすること
で空気レンズが形成される。この場合、２面の負のパワ
ーを有効に利用できるため、光学系全体のペッツバール
和を小さくすることができ、偏心光学素子の第２面で発
生する像面湾曲を補正することを有効に行うことができ
る。
【００５６】また、画像表示素子と接眼光学系を観察者
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。
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。
【００５７】さらに、画像表示素子と接眼光学系を観察
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。
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。
【００５８】また、少なくとも２組の画像表示装置を一
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。
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。
【００５９】本発明の画像表示装置における接眼光学系
の画像表示素子面を像面として無限遠の物体を結像させ
るように構成することで、ファインダー光学系等の結像
光学系として利用することが可能となる。
の画像表示素子面を像面として無限遠の物体を結像させ
るように構成することで、ファインダー光学系等の結像
光学系として利用することが可能となる。
【００６０】
【実施例】以下に、本発明の画像表示装置の実施例１か
ら１７について、それぞれの単眼用の光学系の断面図で
ある図１〜図１７を参照して説明する。
ら１７について、それぞれの単眼用の光学系の断面図で
ある図１〜図１７を参照して説明する。
【００６１】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７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に示すように、観察
者の虹彩位置１を原点とし、観察者視軸２を原点から接
眼光学系に向かう方向を正とするＺ軸、観察者視軸２に
直交し、観察者眼球から見て上下方向の下から上を正と
するＹ軸、観察者視軸２に直交し、観察者眼球からみて
左右方向の右から左を正とするＸ軸と定義する。つま
り、紙面内をＹーＺ面とし、紙面と垂直方向の面をＸ−
Ｚ面とする。また、光軸は紙面のＹ−Ｚ面内で折り曲げ
られるものとする。
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７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に示すように、観察
者の虹彩位置１を原点とし、観察者視軸２を原点から接
眼光学系に向かう方向を正とするＺ軸、観察者視軸２に
直交し、観察者眼球から見て上下方向の下から上を正と
するＹ軸、観察者視軸２に直交し、観察者眼球からみて
左右方向の右から左を正とするＸ軸と定義する。つま
り、紙面内をＹーＺ面とし、紙面と垂直方向の面をＸ−
Ｚ面とする。また、光軸は紙面のＹ−Ｚ面内で折り曲げ
られるものとする。
【００６２】そして、後記する構成パラメータ中におい
て、面間隔、偏心量Ｙ，Ｚ、傾き角θは、それぞれの実
施例において基準の取り方が異なるため、以下に示す実
施例毎にそれを説明する。なお、傾き角θは反時計回り
を正とする。
て、面間隔、偏心量Ｙ，Ｚ、傾き角θは、それぞれの実
施例において基準の取り方が異なるため、以下に示す実
施例毎にそれを説明する。なお、傾き角θは反時計回り
を正とする。
【００６３】また、全ての実施例において、画像表示素
子７面の偏心量Ｙ，Ｚは、観察者の瞳１の中心からＹ
軸、Ｚ軸方向へ偏心している距離であり、その傾き角θ
は視軸（Ｚ軸）からの傾き角である。
子７面の偏心量Ｙ，Ｚは、観察者の瞳１の中心からＹ
軸、Ｚ軸方向へ偏心している距離であり、その傾き角θ
は視軸（Ｚ軸）からの傾き角である。
【００６４】また、各面において、非回転対称な非球面
形状は、その面を規定する座標上で、Ｒy 、Ｒx 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、Ｋx 、Ｋy 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。
形状は、その面を規定する座標上で、Ｒy 、Ｒx 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、Ｋx 、Ｋy 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。
【００６５】Ｚ =［( Ｘ2/Ｒx )+ (Ｙ2/Ｒy ) ］／［1+
｛ 1-(1+Ｋx ) ( Ｘ2/Ｒx 2)-(1+Ｋy ) ( Ｙ2/Ｒy 2)｝
1/2 ］＋ＡＲ［ (1-ＡＰ) Ｘ2+( 1+ＡＰ) Ｙ2 ］2＋Ｂ
Ｒ［ (1-ＢＰ) Ｘ2+( 1+ＢＰ) Ｙ2 ］3 また、回転対称な非球面形状は、Ｒは近軸曲率半径、Ｋ
は円錐係数、Ａ、Ｂはそれぞれ４次、６次の非球面係
数、ｈはｈ2 ＝Ｘ2 ＋Ｙ2 とすると、非球面式は以下に
示す通りである。
｛ 1-(1+Ｋx ) ( Ｘ2/Ｒx 2)-(1+Ｋy ) ( Ｙ2/Ｒy 2)｝
1/2 ］＋ＡＲ［ (1-ＡＰ) Ｘ2+( 1+ＡＰ) Ｙ2 ］2＋Ｂ
Ｒ［ (1-ＢＰ) Ｘ2+( 1+ＢＰ) Ｙ2 ］3 また、回転対称な非球面形状は、Ｒは近軸曲率半径、Ｋ
は円錐係数、Ａ、Ｂはそれぞれ４次、６次の非球面係
数、ｈはｈ2 ＝Ｘ2 ＋Ｙ2 とすると、非球面式は以下に
示す通りである。
【００６６】Ｚ =（ｈ2/Ｒ）／［1+｛ 1-(1+Ｋ) ( ｈ2/
Ｒ2)｝1/2 ］＋Ａｈ2 ＋Ｂｈ6 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。
Ｒ2)｝1/2 ］＋Ａｈ2 ＋Ｂｈ6 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。
【００６７】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Ｙ−
Ｚ面に対称に配備することで実現できる。
像表示装置であり、左眼用は構成す光学要素を全てＹ−
Ｚ面に対称に配備することで実現できる。
【００６８】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。
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。
【００６９】それぞれの断面図において、図中、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
面、４は接眼光学系の第２面、５は接眼光学系の第４
面、６は接眼光学系の第４面、７は画像表示素子、９は
偏心光学系、１０は光学面、１１は負レンズ、１２は正
レンズ、１３は接合レンズ、１４は裏面鏡である。
察者瞳位置、２は観察者視軸、３は接眼光学系の第１
面、４は接眼光学系の第２面、５は接眼光学系の第４
面、６は接眼光学系の第４面、７は画像表示素子、９は
偏心光学系、１０は光学面、１１は負レンズ、１２は正
レンズ、１３は接合レンズ、１４は裏面鏡である。
【００７０】各実施例における実際の光線経路は、実施
例１を例にとると、次のようになる。すなわち、画像表
示素子７から発した光線束は、接眼光学系（偏心光学
系）の第４面６で屈折して接眼光学系に入射し、その第
３面５、第２面４、第１面３の順に反射、反射、屈折さ
れて、観察者の瞳の虹彩位置又は眼球の回旋中心を射出
瞳１として観察者の眼球内に投影される。 実施例１ 本実施例は、図１に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
例１を例にとると、次のようになる。すなわち、画像表
示素子７から発した光線束は、接眼光学系（偏心光学
系）の第４面６で屈折して接眼光学系に入射し、その第
３面５、第２面４、第１面３の順に反射、反射、屈折さ
れて、観察者の瞳の虹彩位置又は眼球の回旋中心を射出
瞳１として観察者の眼球内に投影される。 実施例１ 本実施例は、図１に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００７１】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔が与えられており、１面（瞳１）中心からの視
軸２に沿う方向のその面頂までの距離である。３面は、
間隔と傾き角θが与えられており、間隔は、視軸２に沿
う方向の２面面頂からその面頂までの距離であり、傾き
角θは、視軸２からの傾きである。４面は、間隔とＹ方
向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔は、視
軸２に沿う方向の３面面頂からその面頂までの距離であ
り、偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の
偏心している距離であり、傾き角θは、視軸２からの傾
きである。５面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θ
が与えられており、間隔は、視軸２に沿う方向の４面面
頂からその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２
からのＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であ
り、傾き角θは、視軸２からの傾きである。
は、間隔が与えられており、１面（瞳１）中心からの視
軸２に沿う方向のその面頂までの距離である。３面は、
間隔と傾き角θが与えられており、間隔は、視軸２に沿
う方向の２面面頂からその面頂までの距離であり、傾き
角θは、視軸２からの傾きである。４面は、間隔とＹ方
向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔は、視
軸２に沿う方向の３面面頂からその面頂までの距離であ
り、偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の
偏心している距離であり、傾き角θは、視軸２からの傾
きである。５面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θ
が与えられており、間隔は、視軸２に沿う方向の４面面
頂からその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２
からのＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であ
り、傾き角θは、視軸２からの傾きである。
【００７２】この実施例において、２面、４面、５面は
球面であり、３面はアナモフィック非球面である。 実施例２ 本実施例は、図２に断面を示すが、水平画角４０°、垂
直画角３０．５°、瞳径４ｍｍである。
球面であり、３面はアナモフィック非球面である。 実施例２ 本実施例は、図２に断面を示すが、水平画角４０°、垂
直画角３０．５°、瞳径４ｍｍである。
【００７３】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸に沿う方向の
その面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２からの
Ｙ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾き
角θは、視軸２からの傾きである。３面、４面、５面
は、それぞれＹ軸方向の偏心量ＹとＺ軸方向の偏心量Ｚ
と傾き角θが与えられており、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、偏
心量Ｚは、Ｚ軸方向の２面面頂からのその面頂の偏心し
ている距離であり、傾き角θは、視軸２からの傾きであ
る。
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸に沿う方向の
その面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２からの
Ｙ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾き
角θは、視軸２からの傾きである。３面、４面、５面
は、それぞれＹ軸方向の偏心量ＹとＺ軸方向の偏心量Ｚ
と傾き角θが与えられており、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、偏
心量Ｚは、Ｚ軸方向の２面面頂からのその面頂の偏心し
ている距離であり、傾き角θは、視軸２からの傾きであ
る。
【００７４】この実施例において、２面は球面であり、
３面、４面、５面はアナモフィック非球面である。 実施例３ 本実施例は、図３に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
３面、４面、５面はアナモフィック非球面である。 実施例３ 本実施例は、図３に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００７５】後記する構成パラメータの取り方は、実施
例１と同じである。
例１と同じである。
【００７６】この実施例において、２面は平面であり、
４面、５面は球面であり、３面はアナモフィック非球面
である。 実施例４ 本実施例は、図４に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
４面、５面は球面であり、３面はアナモフィック非球面
である。 実施例４ 本実施例は、図４に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００７７】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔が与えられており、１面（瞳１）中心からの視
軸２に沿う方向のその面頂までの距離である。３面は、
間隔と偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔は、
視軸２に沿う方向の２面面頂からその面頂までの距離で
あり、偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂
の偏心している距離であり、傾き角θは、視軸２からの
傾きである。４面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角
θが与えられており、間隔は、視軸２に沿う方向の３面
面頂からその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸
２からのＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であ
り、傾き角θは、視軸２からの傾きである。５面は、間
隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間
隔は、視軸２に沿う方向の４面面頂からその面頂までの
距離であり、偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのそ
の面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、視軸２
からの傾きである。
は、間隔が与えられており、１面（瞳１）中心からの視
軸２に沿う方向のその面頂までの距離である。３面は、
間隔と偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔は、
視軸２に沿う方向の２面面頂からその面頂までの距離で
あり、偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂
の偏心している距離であり、傾き角θは、視軸２からの
傾きである。４面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角
θが与えられており、間隔は、視軸２に沿う方向の３面
面頂からその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸
２からのＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であ
り、傾き角θは、視軸２からの傾きである。５面は、間
隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間
隔は、視軸２に沿う方向の４面面頂からその面頂までの
距離であり、偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのそ
の面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、視軸２
からの傾きである。
【００７８】この実施例において、２面、５面は球面で
あり、３面、４面はアナモフィック非球面である。 実施例５ 本実施例は、図５に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
あり、３面、４面はアナモフィック非球面である。 実施例５ 本実施例は、図５に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００７９】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔と傾き角θが与えられており、間隔は、１面
（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向のその面頂までの
距離であり、傾き角θは、視軸２からの傾きである。３
面は、間隔が与えられており、２面の中心軸に沿う距離
であり、また、２面と同軸である。４面は、間隔とＹ方
向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔は、３
面の中心軸に沿う方向のその面頂までの距離であり、偏
心量Ｙは、２面の中心軸に垂直な方向（２面で座標が傾
き角θだけ回転したものとする。）のその面頂の偏心し
ている距離であり、傾き角θは、２面の中心軸からの傾
きである。５面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θ
が与えられており、間隔は、２面の中心軸に沿う方向の
４面面頂からその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、
２面の中心軸に垂直な方向のその面頂の偏心している距
離であり、傾き角θは、２面の中心軸からの傾きであ
る。６面は、Ｙ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられて
おり、偏心量Ｙは、２面の中心軸に垂直な方向への５面
面頂からのその面頂の偏心している距離であり、傾き角
θは、２面の中心軸からの傾きである。
は、間隔と傾き角θが与えられており、間隔は、１面
（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向のその面頂までの
距離であり、傾き角θは、視軸２からの傾きである。３
面は、間隔が与えられており、２面の中心軸に沿う距離
であり、また、２面と同軸である。４面は、間隔とＹ方
向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔は、３
面の中心軸に沿う方向のその面頂までの距離であり、偏
心量Ｙは、２面の中心軸に垂直な方向（２面で座標が傾
き角θだけ回転したものとする。）のその面頂の偏心し
ている距離であり、傾き角θは、２面の中心軸からの傾
きである。５面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θ
が与えられており、間隔は、２面の中心軸に沿う方向の
４面面頂からその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、
２面の中心軸に垂直な方向のその面頂の偏心している距
離であり、傾き角θは、２面の中心軸からの傾きであ
る。６面は、Ｙ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられて
おり、偏心量Ｙは、２面の中心軸に垂直な方向への５面
面頂からのその面頂の偏心している距離であり、傾き角
θは、２面の中心軸からの傾きである。
【００８０】この実施例において、２面、３面、６面は
球面であり、４面、５面はアナモフィック非球面であ
る。また、球面である２つの光学面１０で構成された負
レンズ１１が偏心光学素子９の第１面３に視軸２に対し
て偏心して接合されている。 実施例６ 本実施例は、図６に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
球面であり、４面、５面はアナモフィック非球面であ
る。また、球面である２つの光学面１０で構成された負
レンズ１１が偏心光学素子９の第１面３に視軸２に対し
て偏心して接合されている。 実施例６ 本実施例は、図６に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００８１】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面は、間隔が与
えられており、２面の中心軸に沿う距離であり、また、
２面と同軸である。４面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと
傾き角θが与えられており、間隔は、３面の中心軸に沿
う方向のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、２面
の中心軸に垂直な方向（２面で座標が傾き角θだけ回転
したものとする。）のその面頂の偏心している距離であ
り、傾き角θは、２面の中心軸からの傾きである。５
面、６面、７面は、それぞれＹ方向の偏心量ＹとＺ方向
の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、偏心量Ｙは、
４面の中心軸に垂直な方向（４面でさらに座標が傾き角
θだけ回転したものとする。）のその面頂の偏心してい
る距離であり、偏心量Ｚは、４面の中心軸に沿う方向の
４面面頂からのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、４面の中心軸からの傾きである。
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面は、間隔が与
えられており、２面の中心軸に沿う距離であり、また、
２面と同軸である。４面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと
傾き角θが与えられており、間隔は、３面の中心軸に沿
う方向のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、２面
の中心軸に垂直な方向（２面で座標が傾き角θだけ回転
したものとする。）のその面頂の偏心している距離であ
り、傾き角θは、２面の中心軸からの傾きである。５
面、６面、７面は、それぞれＹ方向の偏心量ＹとＺ方向
の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、偏心量Ｙは、
４面の中心軸に垂直な方向（４面でさらに座標が傾き角
θだけ回転したものとする。）のその面頂の偏心してい
る距離であり、偏心量Ｚは、４面の中心軸に沿う方向の
４面面頂からのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、４面の中心軸からの傾きである。
【００８２】この実施例において、２面、３面、４面、
７面は球面であり、５面、６面はアナモフィック非球面
である。また、球面である２つの光学面１０で構成され
た負レンズ１１が観察者の瞳１と偏心光学素子９の第１
面３との間に視軸２に対して偏心して配置されている。 実施例７ 本実施例は、図７に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
７面は球面であり、５面、６面はアナモフィック非球面
である。また、球面である２つの光学面１０で構成され
た負レンズ１１が観察者の瞳１と偏心光学素子９の第１
面３との間に視軸２に対して偏心して配置されている。 実施例７ 本実施例は、図７に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００８３】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面、４面は、間
隔が与えられており、２面の中心軸に沿うそれぞれ２
面、３面からの距離であり、また、何れも２面と同軸で
ある。５面、６面、７面、８面は、それぞれＹ方向の偏
心量ＹとＺ方向の偏心量Ｚと傾き角θが与えられてお
り、偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の
偏心している距離であり、偏心量Ｚは、１面中心からＺ
軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾き角
θは、視軸２からの傾きである。
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面、４面は、間
隔が与えられており、２面の中心軸に沿うそれぞれ２
面、３面からの距離であり、また、何れも２面と同軸で
ある。５面、６面、７面、８面は、それぞれＹ方向の偏
心量ＹとＺ方向の偏心量Ｚと傾き角θが与えられてお
り、偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の
偏心している距離であり、偏心量Ｚは、１面中心からＺ
軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾き角
θは、視軸２からの傾きである。
【００８４】この実施例において、２面、３面、４面、
５面、８面は球面であり、６面、７面はアナモフィック
非球面である。また、球面である３つの光学面１０で構
成された負のパワーを有する接合レンズ１３が、観察者
の瞳１と偏心光学素子９の間に視軸２に対して偏心して
配置されている。 実施例８ 本実施例は、図８に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
５面、８面は球面であり、６面、７面はアナモフィック
非球面である。また、球面である３つの光学面１０で構
成された負のパワーを有する接合レンズ１３が、観察者
の瞳１と偏心光学素子９の間に視軸２に対して偏心して
配置されている。 実施例８ 本実施例は、図８に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００８５】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔が与えられており、１面（瞳１）中心からの視
軸２に沿う方向のその面頂までの距離である。３面、４
面、５面、６面、７面は、それぞれＹ方向の偏心量Ｙと
Ｚ方向の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、偏心量
Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の偏心してい
る距離であり、偏心量Ｚは、２面面頂からＺ軸方向への
その面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、視軸
２からの傾きである。
は、間隔が与えられており、１面（瞳１）中心からの視
軸２に沿う方向のその面頂までの距離である。３面、４
面、５面、６面、７面は、それぞれＹ方向の偏心量Ｙと
Ｚ方向の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、偏心量
Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の偏心してい
る距離であり、偏心量Ｚは、２面面頂からＺ軸方向への
その面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、視軸
２からの傾きである。
【００８６】この実施例において、２面、３面、５面、
７面は球面であり、４面、６面はアナモフィック非球面
である。また、球面で瞳１に対して凹面を向けた１つの
光学面１０が、偏心光学素子９の第１面３と第２面４の
間に視軸２に対して偏心して配置されている。 実施例９ 本実施例は、図９に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
７面は球面であり、４面、６面はアナモフィック非球面
である。また、球面で瞳１に対して凹面を向けた１つの
光学面１０が、偏心光学素子９の第１面３と第２面４の
間に視軸２に対して偏心して配置されている。 実施例９ 本実施例は、図９に断面を示すが、水平画角３０°、垂
直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００８７】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面、４面、５
面、６面、７面、８面、９面は、それぞれＹ方向の偏心
量ＹとＺ方向の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、
偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の偏心
している距離であり、偏心量Ｚは、２面面頂からＺ軸方
向へのその面頂の偏心している距離であり、傾き角θ
は、視軸２からの傾きである。
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面、４面、５
面、６面、７面、８面、９面は、それぞれＹ方向の偏心
量ＹとＺ方向の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、
偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の偏心
している距離であり、偏心量Ｚは、２面面頂からＺ軸方
向へのその面頂の偏心している距離であり、傾き角θ
は、視軸２からの傾きである。
【００８８】この実施例において、３面、４面、６面、
７面、９面は球面であり、２面は回転対称非球面であ
り、５面、８面はアナモフィック非球面である。また、
球面で瞳１に対して凸面を向けた２つの光学面１０が、
偏心光学素子９の第１面３と第２面４の間に視軸２に対
して偏心して配置されている。 実施例１０ 本実施例は、図１０に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
７面、９面は球面であり、２面は回転対称非球面であ
り、５面、８面はアナモフィック非球面である。また、
球面で瞳１に対して凸面を向けた２つの光学面１０が、
偏心光学素子９の第１面３と第２面４の間に視軸２に対
して偏心して配置されている。 実施例１０ 本実施例は、図１０に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００８９】後記する構成パラメータの取り方は、実施
例９と同じである。
例９と同じである。
【００９０】この実施例において、３面、４面、６面、
７面、９面は球面であり、２面は回転対称非球面であ
り、５面、８面はアナモフィック非球面である。また、
球面で瞳１に対して凹面を向けた光学面１０とアナモフ
ィック非球面で瞳１に対して凹面を向けた裏面鏡１４を
構成し、偏心光学素子９の第２面の瞳１とは反対側に視
軸２に対して偏心して配置されている。ただし、この実
施例において、偏心光学素子９の第２面１４は、実質的
に裏面鏡１４の反射面が構成していることになる。 実施例１１ 本実施例は、図１１に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径８ｍｍである。
７面、９面は球面であり、２面は回転対称非球面であ
り、５面、８面はアナモフィック非球面である。また、
球面で瞳１に対して凹面を向けた光学面１０とアナモフ
ィック非球面で瞳１に対して凹面を向けた裏面鏡１４を
構成し、偏心光学素子９の第２面の瞳１とは反対側に視
軸２に対して偏心して配置されている。ただし、この実
施例において、偏心光学素子９の第２面１４は、実質的
に裏面鏡１４の反射面が構成していることになる。 実施例１１ 本実施例は、図１１に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径８ｍｍである。
【００９１】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面、４面、５
面、６面、７面は、それぞれＹ方向の偏心量ＹとＺ方向
の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、偏心量Ｙは、
偏心量Ｙは、２面の中心軸に垂直な方向（２面で座標が
傾き角θだけ回転したものとする。）のその面頂の偏心
している距離であり、偏心量Ｚは、２面の中心軸に沿う
方向の２面面頂からのその面頂の偏心している距離であ
り、傾き角θは、２面の中心軸からの傾きである。
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面、４面、５
面、６面、７面は、それぞれＹ方向の偏心量ＹとＺ方向
の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、偏心量Ｙは、
偏心量Ｙは、２面の中心軸に垂直な方向（２面で座標が
傾き角θだけ回転したものとする。）のその面頂の偏心
している距離であり、偏心量Ｚは、２面の中心軸に沿う
方向の２面面頂からのその面頂の偏心している距離であ
り、傾き角θは、２面の中心軸からの傾きである。
【００９２】この実施例において、２面、４面、５面、
６面、７面は球面であり、３面はアナモフィック非球面
である。また、球面で瞳１に対して凸面を向けた１つの
光学面１０が、偏心光学素子９の第２面４と第３面５の
間に視軸２に対して偏心して配置されている。 実施例１２ 本実施例は、図１２に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径８ｍｍである。
６面、７面は球面であり、３面はアナモフィック非球面
である。また、球面で瞳１に対して凸面を向けた１つの
光学面１０が、偏心光学素子９の第２面４と第３面５の
間に視軸２に対して偏心して配置されている。 実施例１２ 本実施例は、図１２に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径８ｍｍである。
【００９３】後記する構成パラメータの取り方は、実施
例１１と同じである。
例１１と同じである。
【００９４】この実施例において、２面、４面、５面、
６面、７面は球面であり、３面はアナモフィック非球面
である。また、球面で瞳１に対して凸面を向けた１つの
光学面１０が、偏心光学素子９の第２面４と第３面５の
間に視軸２に対して偏心して配置されている。また、構
成パラメータの３面と５面が反射面であるが、何れも全
反射を利用できる構成になっている。 実施例１３ 本実施例は、図１３に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
６面、７面は球面であり、３面はアナモフィック非球面
である。また、球面で瞳１に対して凸面を向けた１つの
光学面１０が、偏心光学素子９の第２面４と第３面５の
間に視軸２に対して偏心して配置されている。また、構
成パラメータの３面と５面が反射面であるが、何れも全
反射を利用できる構成になっている。 実施例１３ 本実施例は、図１３に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００９５】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔と傾き角θが与えられており、間隔は、１面
（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向のその面頂までの
距離であり、傾き角θは、視軸２からの傾きである。３
面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられて
おり、間隔は、２面の中心軸に沿う方向の２面面頂から
その面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、２面の中心軸
に垂直な方向（２面で座標が傾き角θだけ回転したもの
とする。）のその面頂の偏心している距離であり、傾き
角θは、２面の中心軸からの傾きである。４面は、間隔
とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔
は、２面の中心軸に沿う方向の３面面頂からその面頂ま
での距離であり、偏心量Ｙは、２面の中心軸に垂直な方
向のその面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、
２面の中心軸からの傾きである。５面は、間隔とＹ方向
の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔は、２面
の中心軸に沿う方向の４面面頂からその面頂までの距離
であり、偏心量Ｙは、２面の中心軸に垂直な方向のその
面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、２面の中
心軸からの傾きである。６面は、間隔が与えられてお
り、５面の中心軸に沿う距離であり、また、５面と同軸
である。
は、間隔と傾き角θが与えられており、間隔は、１面
（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向のその面頂までの
距離であり、傾き角θは、視軸２からの傾きである。３
面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられて
おり、間隔は、２面の中心軸に沿う方向の２面面頂から
その面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、２面の中心軸
に垂直な方向（２面で座標が傾き角θだけ回転したもの
とする。）のその面頂の偏心している距離であり、傾き
角θは、２面の中心軸からの傾きである。４面は、間隔
とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔
は、２面の中心軸に沿う方向の３面面頂からその面頂ま
での距離であり、偏心量Ｙは、２面の中心軸に垂直な方
向のその面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、
２面の中心軸からの傾きである。５面は、間隔とＹ方向
の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔は、２面
の中心軸に沿う方向の４面面頂からその面頂までの距離
であり、偏心量Ｙは、２面の中心軸に垂直な方向のその
面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、２面の中
心軸からの傾きである。６面は、間隔が与えられてお
り、５面の中心軸に沿う距離であり、また、５面と同軸
である。
【００９６】この実施例において、２面、５面、６面は
球面であり、３面、４面はアナモフィック非球面であ
る。また、球面である２つの光学面１０で構成された負
のレンズ１１が偏心光学素子９の第４面６に視軸２に対
して偏心して接合されている。 実施例１４ 本実施例は、図１４に断面を示すが、水平画角３５°、
垂直画角２６．６°、瞳径４ｍｍである。
球面であり、３面、４面はアナモフィック非球面であ
る。また、球面である２つの光学面１０で構成された負
のレンズ１１が偏心光学素子９の第４面６に視軸２に対
して偏心して接合されている。 実施例１４ 本実施例は、図１４に断面を示すが、水平画角３５°、
垂直画角２６．６°、瞳径４ｍｍである。
【００９７】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔と傾き角θが与えられており、間隔は、１面
（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向のその面頂までの
距離であり、傾き角θは、視軸２からの傾きである。３
面、４面、５面、６面は、それぞれＹ軸方向の偏心量Ｙ
とＺ軸方向の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、偏
心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の偏心し
ている距離であり、偏心量Ｚは、Ｚ軸方向の２面面頂か
らのその面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、
視軸２からの傾きである。７面は、間隔が与えられてお
り、６面の中心軸に沿う距離であり、また、６面と同軸
である。
は、間隔と傾き角θが与えられており、間隔は、１面
（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向のその面頂までの
距離であり、傾き角θは、視軸２からの傾きである。３
面、４面、５面、６面は、それぞれＹ軸方向の偏心量Ｙ
とＺ軸方向の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、偏
心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の偏心し
ている距離であり、偏心量Ｚは、Ｚ軸方向の２面面頂か
らのその面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、
視軸２からの傾きである。７面は、間隔が与えられてお
り、６面の中心軸に沿う距離であり、また、６面と同軸
である。
【００９８】この実施例において、２面、５面、６面、
７面は球面であり、３面、４面はアナモフィック非球面
である。また、球面である２つの光学面１０で構成され
た負レンズ１１が偏心光学素子９の第４面６と画像表示
素子７の間に視軸２に対して偏心して配置されている。 実施例１５ 本実施例は、図１５に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
７面は球面であり、３面、４面はアナモフィック非球面
である。また、球面である２つの光学面１０で構成され
た負レンズ１１が偏心光学素子９の第４面６と画像表示
素子７の間に視軸２に対して偏心して配置されている。 実施例１５ 本実施例は、図１５に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径４ｍｍである。
【００９９】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面は、間隔が与
えられており、２面の中心軸に沿う距離であり、また、
２面と同軸である。４面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと
傾き角θが与えられており、間隔は、３面の中心軸に沿
う方向のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、２面
の中心軸に垂直な方向（２面で座標が傾き角θだけ回転
したものとする。）のその面頂の偏心している距離であ
り、傾き角θは、２面の中心軸からの傾きである。５面
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、２面の中心軸に沿う方向の４面面頂からそ
の面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、２面の中心軸に
垂直な方向のその面頂の偏心している距離であり、傾き
角θは、２面の中心軸からの傾きである。６面は、Ｙ方
向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、偏心量Ｙ
は、２面の中心軸に垂直な方向への５面面頂からのその
面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、２面の中
心軸からの傾きである。７面は、間隔が与えられてお
り、６面の中心軸に沿う距離であり、また、６面と同軸
である。
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面は、間隔が与
えられており、２面の中心軸に沿う距離であり、また、
２面と同軸である。４面は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと
傾き角θが与えられており、間隔は、３面の中心軸に沿
う方向のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、２面
の中心軸に垂直な方向（２面で座標が傾き角θだけ回転
したものとする。）のその面頂の偏心している距離であ
り、傾き角θは、２面の中心軸からの傾きである。５面
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、２面の中心軸に沿う方向の４面面頂からそ
の面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、２面の中心軸に
垂直な方向のその面頂の偏心している距離であり、傾き
角θは、２面の中心軸からの傾きである。６面は、Ｙ方
向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、偏心量Ｙ
は、２面の中心軸に垂直な方向への５面面頂からのその
面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、２面の中
心軸からの傾きである。７面は、間隔が与えられてお
り、６面の中心軸に沿う距離であり、また、６面と同軸
である。
【０１００】この実施例において、２面、３面、６面、
７面は球面であり、４面、５面はアナモフィック非球面
である。また、球面である２つの光学面１０で構成され
た正レンズ１２が偏心光学素子９の第１面３と、球面で
ある２つの光学面１０で構成された負レンズ１１が偏心
光学素子９の第４面６と、それぞれ視軸２に対して偏心
して接合されている。 実施例１６ 本実施例は、図１６に断面を示すが、水平画角４０°、
垂直画角３０．６°、瞳径４ｍｍである。
７面は球面であり、４面、５面はアナモフィック非球面
である。また、球面である２つの光学面１０で構成され
た正レンズ１２が偏心光学素子９の第１面３と、球面で
ある２つの光学面１０で構成された負レンズ１１が偏心
光学素子９の第４面６と、それぞれ視軸２に対して偏心
して接合されている。 実施例１６ 本実施例は、図１６に断面を示すが、水平画角４０°、
垂直画角３０．６°、瞳径４ｍｍである。
【０１０１】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面は、間隔が与
えられており、２面の中心軸に沿う２面からの距離であ
り、２面と同軸である。４面、５面、６面、７面は、そ
れぞれＹ方向の偏心量ＹとＺ方向の偏心量Ｚと傾き角θ
が与えられており、偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向
へのその面頂の偏心している距離であり、偏心量Ｚは、
１面中心からＺ軸方向へのその面頂の偏心している距離
であり、傾き角θは、視軸２からの傾きである。
は、間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられてお
り、間隔は、１面（瞳１）中心からの視軸２に沿う方向
のその面頂までの距離であり、偏心量Ｙは、視軸２から
のＹ軸方向へのその面頂の偏心している距離であり、傾
き角θは、視軸２からの傾きである。３面は、間隔が与
えられており、２面の中心軸に沿う２面からの距離であ
り、２面と同軸である。４面、５面、６面、７面は、そ
れぞれＹ方向の偏心量ＹとＺ方向の偏心量Ｚと傾き角θ
が与えられており、偏心量Ｙは、視軸２からのＹ軸方向
へのその面頂の偏心している距離であり、偏心量Ｚは、
１面中心からＺ軸方向へのその面頂の偏心している距離
であり、傾き角θは、視軸２からの傾きである。
【０１０２】この実施例において、２面、３面、４面、
７面は球面であり、５面、６面はアナモフィック非球面
である。また、非球面と球面である２つの光学面１０で
構成された正レンズ１２が観察者の瞳１と偏心光学素子
９の第１面３の間に視軸２に対して偏心して配置されて
いる。 実施例１７ 本実施例は、図１７に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径８ｍｍである。
７面は球面であり、５面、６面はアナモフィック非球面
である。また、非球面と球面である２つの光学面１０で
構成された正レンズ１２が観察者の瞳１と偏心光学素子
９の第１面３の間に視軸２に対して偏心して配置されて
いる。 実施例１７ 本実施例は、図１７に断面を示すが、水平画角３０°、
垂直画角２２．７°、瞳径８ｍｍである。
【０１０３】後記する構成パラメータにおいて、２面
は、間隔が与えられており、１面（瞳１）中心からの視
軸２に沿う方向のその面頂までの距離である。３面、４
面、５面、６面は、それぞれＹ軸方向の偏心量ＹとＺ軸
方向の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、偏心量Ｙ
は、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の偏心している
距離であり、偏心量Ｚは、Ｚ軸方向の２面面頂からのそ
の面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、視軸２
からの傾きである。
は、間隔が与えられており、１面（瞳１）中心からの視
軸２に沿う方向のその面頂までの距離である。３面、４
面、５面、６面は、それぞれＹ軸方向の偏心量ＹとＺ軸
方向の偏心量Ｚと傾き角θが与えられており、偏心量Ｙ
は、視軸２からのＹ軸方向へのその面頂の偏心している
距離であり、偏心量Ｚは、Ｚ軸方向の２面面頂からのそ
の面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、視軸２
からの傾きである。
【０１０４】この実施例において、２面、３面、４面、
６面、７面は球面であり、５面はアナモフィック非球面
である。また、球面である光学面１０が偏心光学素子９
の第２面４と第３面５の間に視軸２に対して偏心して配
置されている。
６面、７面は球面であり、５面はアナモフィック非球面
である。また、球面である光学面１０が偏心光学素子９
の第２面４と第３面５の間に視軸２に対して偏心して配
置されている。
【０１０５】次に、上記実施例１〜１７の構成パラメー
タを示す。
タを示す。
【０１０６】
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） 32.000
２ 97.497 18.000 1.5163 64.15
３ Ｒy -136.507 -16.000 1.5163 64.15
Ｒx -110.230 θ 31.00°
Ｋy -8.368527
Ｋx -4.172733
ＡＲ -1.59481×10-7
ＢＲ 2.66293×10-20
ＡＰ 0.21126
ＢＰ 2.19465×103
４ -207.825 13.000 1.5163 64.15
Ｙ -12.000 θ 18.37°
５ 47.941
Ｙ -32.393 θ -43.79°
６ （画像表示素子） Ｙ -35.719 θ 16.65°
Ｚ 60.318
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 1.522
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.238
（３） α ＝ 59 ° 。
【０１０７】
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） 32.522
２ 76.063 1.4990 69.10
Ｙ -0.946 θ 2.91°
３ Ｒy -156.527 1.4990 69.10
Ｒx -98.656 Ｙ 2.234 θ 36.99°
Ｋy -7.073431 Ｚ 17.139
Ｋx -4.186291
ＡＲ 6.03173×10-11
ＢＲ -3.111158 ×10-21
ＡＰ -40.1178
ＢＰ 1.57973×103
４ Ｒy -392.753 1.4990 69.10
Ｒx -124.880 Ｙ -9.745 θ 29.83°
Ｋy 26.603285 Ｚ 0.739
Ｋx -2.904214
ＡＲ -6.08108×10-8
ＢＲ 8.10913×10-11
ＡＰ 0.0130633
ＢＰ 0.280287
５ Ｒy 133.797 Ｙ -40.684 θ -19.13°
Ｒx 898.615 Ｚ 19.597
Ｋy -41.405219
Ｋx -22.762024
ＡＲ -8.61315×10-6
ＢＲ -1.1141 ×10-9
ＡＰ -0.610618
ＢＰ 1.40395
６ （画像表示素子） Ｙ -32.358 θ 2.87°
Ｚ 62.534
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 2.509
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.587
（３） α ＝ 53.01° 。
【０１０８】
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） 32.000
２ ∞ 18.000 1.5163 64.15
３ Ｒy -115.406 -16.000 1.5163 64.15
Ｒx -88.703 θ 30.00°
Ｋy -2.807444
Ｋx -0.873733
ＡＲ -3.66094×10-8
ＢＲ 2.09121×10-14
ＡＰ 1.20229
ＡＲ 24.6366
４ -430.703 13.000 1.5163 64.15
Ｙ -11.315 θ 18.37°
５ 30.780 Ｙ -27.507 θ -39.28°
６ （画像表示素子） Ｙ -31.522 θ 7.17°
Ｚ 61.469
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 3.732
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.301
（３） α ＝ 60 ° 。
【０１０９】
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） 32.000
２ -2227.303 18.000 1.4870 70.40
３ Ｒy -86.054 -16.000 1.4870 70.40
Ｒx -71.847 Ｙ 3.478 θ 29.21°
Ｋy -0.893441
Ｋx -0.204808
ＡＲ -3.32767×10-8
ＢＲ -3.29557×10-11
ＡＰ 0.262425
ＡＲ 0.671931
４ Ｒy -70.490 6.966 1.4870 70.40
Ｒx -52.620 Ｙ -13.000 θ 18.37°
Ｋy 0
Ｋx 0
ＡＲ -7.62513×10-8
ＢＲ -2.27777×10-10
ＡＰ -1.60098
ＡＲ -1.58374
５ 85.106 Ｙ -32.132 θ -34.75°
６ （画像表示素子） Ｙ -30.195 θ -19.83°
Ｚ 53.755
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 0.819
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.198
（３） α ＝ 60.79° 。
【０１１０】
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） 32.000
２ -134.369 1.161 1.70354 30.03
θ -14.22°
３ 111.981 19.000 1.70246 48.40
４ Ｒy -97.955 -17.000 1.70246 48.40
Ｒx -77.443 Ｙ 3.478 θ 35.00°
Ｋy -2.387132
Ｋx -1.550973
ＡＲ -6.04843×10-7
ＢＲ -5.9898 ×10-11
ＡＰ -0.113321
ＢＰ -0.375991
５ Ｒy -109.614 1.70246 48.40
Ｒx -72.524 Ｙ -13.000 θ 25.00°
Ｋy 0
Ｋx 0
ＡＲ -1.25361×10-6
ＢＲ -2.36014×10-10
ＡＰ -0.41305
ＢＰ -0.506152
６ -360.157 Ｙ -41.654 θ -46.70°
７ （画像表示素子） Ｙ -34.523 θ -27.39°
Ｚ 57.718
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 1.119
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.265
（３） α ＝ 69.22° 。
【０１１１】
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） 39.024
２ -480.180 1.627 1.7550 27.60
Ｙ 5.087 θ -5.57°
３ 94.723 1.990
４ 77.191 1.6554 54.18
Ｙ -2.109 θ 1.81°
５ Ｒy -118.749 1.6554 54.18
Ｒx -86.271 Ｙ 10.000 θ 39.42°
Ｋy -8.00636 Ｚ 111.291
Ｋx -3.682175
ＡＲ -5.67283×10-7
ＢＲ 4.77872×10-11
ＡＰ -0.0390653
ＢＰ -0.229718
６ Ｒy -149.417 1.6554 54.18
Ｒx -81.023 Ｙ -16.389 θ 20.00°
Ｋy 0 Ｚ 2.860
Ｋx 0
ＡＲ -1.11451×10-7
ＢＲ -4.01175×10-10
ＡＰ -0.409334
ＢＰ -0.0471411
７ 416.536 Ｙ -44.775 θ -54.20°
Ｚ 7.818
８ （画像表示素子） Ｙ -39.406 θ -26.59°
Ｚ 71.676
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 1.258
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.376
（３） α ＝ 54.34° 。
【０１１２】
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） 32.888
２ -127.238 1.546 1.7538 27.65
Ｙ 3.651 θ -15.13°
３ 107.965 2.643 1.6983 48.83
４ 274.646
５ 229.721 1.7440 44.70
Ｙ -13.881 θ -8.230 °
Ｚ 37.813
６ Ｒy -109.079 1.7440 44.70
Ｒx -74.156 Ｙ 5.398 θ 29.535 °
Ｋy -2.240293 Ｚ 55.846
Ｋx -2.129352
ＡＲ -5.37721×10-7
ＢＲ -2.03548×10-13
ＡＰ -0.213473
ＢＰ -2.82206
７ Ｒy -145.328 1.7440 44.70
Ｒx -62.397 Ｙ -4.849 θ 21.46°
Ｋy 0 Ｚ 37.250
Ｋx 0
ＡＲ -8.36498×10-7
ＢＲ -4.75521×10-10
ＡＰ -0.458634
ＢＰ -0.508777
８ -580.390 Ｙ -40.489 θ -56.71°
Ｚ 43.912
９ （画像表示素子） Ｙ -36.433 θ -20.70°
Ｚ 71.503
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 1.332
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.471
（３） α ＝ 60.46° 。
【０１１３】
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） 32.000
２ -208.872 1.7441 28.06
３ -187.213 1.7440 44.70
Ｚ 10.000 θ 37.24°
４ Ｒy -88.905 1.7440 44.70
Ｒx -65.176 Ｚ 16.453 θ 32.00°
Ｋy -0.308154
Ｋx 0.092333
ＡＲ -1.50518×10-7
ＢＲ 1.88192×10-11
ＡＰ -0.193524
ＢＰ -1.65049
５ -187.213 1.7441 28.06
Ｚ 10.000 θ 37.24°
６ Ｒy -95.287 1.5027 68.73
Ｒx -51.176 Ｙ -13.000 θ 20.00°
Ｋy 0 Ｚ 4.170
Ｋx 0
ＡＲ -1.20201×10-6
ＢＲ -3.79522×10-15
ＡＰ -0.409678
ＢＰ -43.1252
７ 563.531 Ｙ -32.291 θ -49.65°
Ｚ 9.76
８ （画像表示素子） Ｙ -31.909 θ -27.97°
Ｚ 62.573
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 1.072
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.364
（３） α ＝ 58 ° 。
【０１１４】
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） 32.000
２ Ｒ -187.585 1.6322 48.51
Ｋ -50.20556 Ｙ -16.345 θ -3.40°
Ａ 4.59937×10-7
Ｂ 2.58439×10-10
３ 49.338 1.6418 41.23
Ｙ -6.593 θ 30.19°
Ｚ 11.624
４ 166.366 1.5572 64.10
Ｙ -12.392 θ 35.42°
Ｚ 21.710
５ Ｒy -95.046 1.5572 64.10
Ｒx -66.340 Ｙ 10.000 θ 40.00°
Ｋy -0.718117 Ｚ 11.000
Ｋx -0.300704
ＡＲ -5.22263×10-8
ＢＲ -7.85534×10-12
ＡＰ 1.16601
ＢＰ -1.4734
６ 166.366 1.5572 64.10
Ｙ -12.392 θ 35.42°
Ｚ 21.710
７ 49.338 1.6418 41.23
Ｙ -6.593 θ 30.19°
Ｚ 11.624
８ Ｒy -137.574 1.6322 48.51
Ｒx -47.520 Ｙ -0.499 θ 18.89°
Ｋy 0 Ｚ 0.086
Ｋx 0
ＡＲ 1.21024×10-9
ＢＲ 3.74455×10-14
ＡＰ -10.0983
ＢＰ -17.3357
９ 176.596 Ｙ -40.419 θ -55.47°
Ｚ 8.855
１０ （画像表示素子） Ｙ -42.854 θ -43.38°
Ｚ 53.820
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 1.447
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.433
（３） α ＝ 50 ° 。
【０１１５】
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） 32.000
２ Ｒ -175.289 1.5941 44.13
Ｋ -155.219792 Ｙ -14.072 θ 10.00°
Ａ 8.04348×10-7
Ｂ 9.27703×10-10
３ -426.084 Ｙ -9.117 θ 25.38°
Ｚ 9.581
４ -75.870 1.6287 58.59
Ｙ 3.984 θ 35.90°
Ｚ 11.611
５ Ｒy -80.178 1.6287 58.59
Ｒx -63.594 Ｙ 10.000 θ 40.00°
Ｋy -0.869793 Ｚ 11.000
Ｋx -0.688484
ＡＲ -7.17251×10-8
ＢＲ -6.38727×10-14
ＡＰ -0.260622
ＢＰ 3.85581
６ -75.870
Ｙ 3.984 θ 35.90°
Ｚ 11.611
７ -426.084 1.5941 44.13
Ｙ -9.117 θ 25.38°
Ｚ 9.581
８ Ｒy -211.470 1.5941 44.13
Ｒx -55.393 Ｙ -1.313 θ 9.477 °
Ｋy 0 Ｚ 0.568
Ｋx 0
ＡＲ 1.18093×10-9
ＢＲ 2.01542×10-15
ＡＰ -9.04087
ＢＰ -14.0853
９ -32.943
Ｙ -43.758 θ -59.05°
Ｚ 8.855
１０ （画像表示素子）
Ｙ -44.400 θ -29.63°
Ｚ 50.724
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 2.638
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.261
（３） α ＝ 50 ° 。
【０１１６】
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） 30.322
２ 103.550 1.6013 61.30°
Ｙ -9.898 θ -19.05°
３ Ｒy -202.010 1.6013 61.30
Ｒx -144.280 Ｙ 14.676 θ 40.61°
Ｋy -5.9195 Ｚ 21.879
Ｋx -14.752645
ＡＲ -1.99548×10-7
ＢＲ -9.54327×10-22
ＡＰ -0.427534
ＢＰ 2.19465×10-3
４ 225.710 1.7550 27.60
Ｙ -9.000 θ 33.00°
Ｚ 10.891
５ -379.519 1.7550 27.60
Ｙ 4.142 θ 40.31°
Ｚ -4.425
６ 225.710 1.6013 61.30
Ｙ -9.000 θ 33.00°
Ｚ 10.891
７ 139.834 Ｙ -20.502 θ -18.00°
Ｚ 26.745
８ （画像表示素子） Ｙ -34.594 θ 6.59°
Ｚ 65.977
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 1.879
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.400
（３） α ＝ 68.44° 。
【０１１７】
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） 28.695
２ 84.793 1.7440 44.70
Ｙ -8.729 θ -13.34°
３ Ｒy -862.801 1.7440 44.70
Ｒx -257.918 Ｙ 1.554 θ 51.16°
Ｋy -316.231372 Ｚ 39.013
Ｋx -58.426803
ＡＲ -8.67744×10-9
ＢＲ 5.1966 ×10-22
ＡＰ -1.50396
ＢＰ 2.17709×103
４ 147.700 1.7374 28.35
Ｙ -20.728 θ 45.58°
Ｚ 31.663
５ 663.675 1.7374 28.35
Ｙ 9.039 θ 44.57°
Ｚ -3.498
６ 147.700 1.7440 44.70
Ｙ -20.728 θ 45.58°
Ｚ 31.663
７ 126.331 Ｙ -61.667 θ -1.28°
Ｚ 50.956
８ （画像表示素子） Ｙ -47.586 θ 15.22°
Ｚ 93.357
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ -0.769
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 3.345
（３） α ＝ 52.18° 。
【０１１８】
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） 32.000
２ -203.051 18.000 1.6620 53.23
θ -12.00°
３ Ｒy -93.830 -19.000 1.6620 53.23
Ｒx -77.751 Ｙ 3.478 θ 33.00°
Ｋy 1.005172
Ｋx -0.782108
ＡＲ -8.24396×10-9
ＢＲ 1.36575×10-11
ＡＰ 0.197482
ＢＰ -0.0934513
４ Ｒy -85.607 7.000 1.6620 53.23
Ｒx -56.920 Ｙ -13.000 θ 20.00°
Ｋy 0
Ｋx 0
ＡＲ 3.15046×10-7
ＢＲ -3.70111×10-11
ＡＰ -2.22485
ＢＰ 2.37352
５ -33.119 1.682 1.7550 27.60
Ｙ -34.962 θ -50.28°
６ 927.298
７ （画像表示素子） Ｙ -37.016 θ -41.30°
Ｚ 46.780
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 0.912
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.207
（３） α ＝ 69.00° 。
【０１１９】
実施例１４
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
２ 204.694 1.6200 60.30
Ｙ -3.185 θ -15.00°
３ Ｒy -159.563 1.6200 60.30
Ｒx -100.471 Ｙ 2.186 θ 26.98°
Ｋy -2.036793 Ｚ 14.331
Ｋx -2.676128
ＡＲ -7.18684×10-10
ＢＲ -1.40819×10-11
ＡＰ 11.2006
ＢＰ 1.7909
４ Ｒy -630.426 1.6200 60.30
Ｒx -146.568 Ｙ -15.636 θ 12.78°
Ｋy 0 Ｚ 0.190
Ｋx 0
ＡＲ 1.87526×10-9
ＢＲ -2.76668×10-12
ＡＰ 0.0211611
ＢＰ 4.44627
５ -90.000 Ｙ -38.038 θ -43.90°
Ｚ 5.289
６ -89.721 1.699 1.7550 27.60
Ｙ -38.575 θ -43.01°
Ｚ 8.832
７ 83.786
８ （画像表示素子） Ｙ -37.157 θ -12.20°
Ｚ 52.595
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 3.951
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.588
（３） α ＝ 63.02° 。
【０１２０】
実施例１５
面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数
（偏心量） （傾き角）
１ ∞（瞳） 33.963
２ -161.077 6.808 1.7440 44.70
Ｙ 1.398 θ -14.96°
３ -19.730 9.000 1.7356 38.60
４ Ｒy -132.032 -9.000 1.7356 38.60
Ｒx -79.749 Ｙ 9.652 θ 46.62°
Ｋy -3.401113
Ｋx -0.597576
ＡＲ -4.35342×10-7
ＢＲ 1.37675×10-14
ＡＰ 1.54099×10-3
ＢＰ 9.89904
５ Ｒy -323.588 1.7356 38.60
Ｒx -87.689 Ｙ -11.780 θ 34.70°
Ｋy 0
Ｋx 0
ＡＲ -1.19882×10-6
ＢＲ -6.52387×10-10
ＡＰ -0.358157
ＢＰ -0.394845
６ -35.593 1.569 1.6206 36.28
Ｙ -33.870 θ -34.42°
Ｚ 20.000
７ 146.141
８ （画像表示素子） Ｙ -38.172 θ -6.45°
Ｚ 72.932
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ 2.451
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.656
（３） α ＝ 58.34° 。
【０１２１】
実施例１６
面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数
（偏心量） （傾き角）
１ ∞（瞳） 26.388
２ 60.936 5.977 1.6392 56.73
Ｙ -0.369 θ -14.18°
３ -45.628
４ -31.506
Ｙ 0.947 θ -5.375 °
Ｚ 36.416
５ Ｒy -183.538 1.7550 27.60
Ｒx -112.045 Ｙ -4.332 θ 30.69°
Ｋy -13.897525 Ｚ 51.975
Ｋx -3.33359
ＡＲ -4.04909×10-7
ＢＲ 2.09722×10-5
ＡＰ -0.00191601
ＢＰ 2.09722×103
６ Ｒy 16770.468 1.7550 27.60
Ｒx 13944.321 Ｙ -6.807 θ 27.70°
Ｋy 0 Ｚ 31.435
Ｋx 0
ＡＲ -5.74255×10-8
ＢＲ -1.14233×10-11
ＡＰ -0.17785
ＢＰ -0.272399
７ 222.419 Ｙ -41.467 θ -21.00°
Ｚ 49.118
８ （画像表示素子） Ｙ -28.352 θ 15.16°
Ｚ 67.095
（１）Ｒy3／Ｒy2＝-91.373
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1.638
（３） α ＝ 59.31° 。
【０１２２】
実施例１７
面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数
（偏心量） （傾き角）
１ ∞（瞳） 29.316
２ 181.001 1.5626 63.71
３ -284.969 1.5626 63.71
Ｙ 17.325 θ 27.00°
Ｚ 27.476
４ 58.299 1.6319 38.59
Ｙ -21.861 θ 71.46°
Ｚ 22.195
５ Ｒy 233.704 1.6319 38.59
Ｒx 166.891 Ｙ -22.800 θ 68.10°
Ｚ 16.701
６ 58.299 1.6319 38.59
Ｙ -21.861 θ 71.46°
Ｚ 22.195
７ -448.802 Ｙ 14.600 θ 94.59°
Ｚ 29.584
８ （画像表示素子） Ｙ 20.097 θ 88.89°
Ｚ 45.137
（１）Ｒy3／Ｒy2＝ -0.82
（２）Ｒy2／Ｒx2＝ 1
（３） α ＝ 63.00° 。
【０１２３】次に、上記実施例１、実施例５、実施例１
４の横収差図をそれぞれ図１８〜図２０、図２１〜図２
３、図２４〜図２６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。
４の横収差図をそれぞれ図１８〜図２０、図２１〜図２
３、図２４〜図２６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。
【０１２４】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。本発明の画
像表示装置を頭部装着式画像表示装置（ＨＭＤ）１５と
して構成するには、図２７（ａ）に断面図、同図（ｂ）
に斜視図を示すように、例えばヘッドバンド１７を取り
付けて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２面４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１６を配備し、外界像を選択的に又は画像表示素子７
の映像と重畳して観察できるようにしている。
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。本発明の画
像表示装置を頭部装着式画像表示装置（ＨＭＤ）１５と
して構成するには、図２７（ａ）に断面図、同図（ｂ）
に斜視図を示すように、例えばヘッドバンド１７を取り
付けて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２面４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１６を配備し、外界像を選択的に又は画像表示素子７
の映像と重畳して観察できるようにしている。
【０１２５】さらに、本発明の画像表示装置の接眼光学
系を結像光学系として用いた場合、例えば、図２８に斜
視図を示すように、撮影光学系Ｏｂとファインダー光学
系Ｆｉが別体に併設されたコンパクトカメラＣａのファ
インダー光学系Ｆｉに用いることができる。このような
結像光学系として用いた場合の光学系の構成図を図２９
に示す。前側レンズ群ＧＦと、明るさ絞りＤとその後方
に配備された本発明による接眼光学系ＤＳとで対物光学
系Ｌｔを構成することができる。この対物光学系Ｌｔに
よって形成された像は、この対物光学系Ｌｔの観察者側
に設けられた４回反射のホロプリズムＰによって正立さ
れ、接眼レンズＯｃによって観察できる。
系を結像光学系として用いた場合、例えば、図２８に斜
視図を示すように、撮影光学系Ｏｂとファインダー光学
系Ｆｉが別体に併設されたコンパクトカメラＣａのファ
インダー光学系Ｆｉに用いることができる。このような
結像光学系として用いた場合の光学系の構成図を図２９
に示す。前側レンズ群ＧＦと、明るさ絞りＤとその後方
に配備された本発明による接眼光学系ＤＳとで対物光学
系Ｌｔを構成することができる。この対物光学系Ｌｔに
よって形成された像は、この対物光学系Ｌｔの観察者側
に設けられた４回反射のホロプリズムＰによって正立さ
れ、接眼レンズＯｃによって観察できる。
【０１２６】上記で説明した本発明に基づく画像表示装
置は、例えば次のように構成することができる。 〔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
眼光学系は少なくとも４つの面を持ち、それらの面を、
前記観察者眼球から前記画像表示素子に至る逆光線追跡
に従って光線が通過する順に、屈折面である第１面、前
記第１面に対向し観察者視軸に対して偏心した正のパワ
ーを有する反射面である第２面、前記第２面に対向し前
記第２面で反射後の観察者視軸に対して偏心した反射面
である第３面、前記画像表示素子に最も近接している屈
折面である第４面とした場合、前記の少なくとも４つの
面の中、少なくとも２面は有限の曲率半径を有する面で
あり、前記の第１面から第４面によって形成される空間
が屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観
察者眼球から前記画像表示素子に至るまでの主光線が、
前記接眼光学系の内部において交差しないように前記２
つの反射面を配設し、前記画像表示素子の画像の１次像
が前記観察者眼球の網膜に結像するように形成されてい
ることを特徴とする画像表示装置。 〔２〕 前記第３面は前記第２面に対して凸面を向けた
反射面であることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表
示装置。 〔３〕 前記の第１面から第４面の何れか１面は偏心非
球面であることを特徴とする上記〔２〕記載の画像表示
装置。 〔４〕 前記観察者視軸含む上下方向の面をＹ−Ｚ面と
定義する場合、前記第２面のＹ−Ｚ面内における曲率半
径をＲy2、前記第３面のＹ−Ｚ面内における曲率半径を
Ｒy3とするとき、 ０＜Ｒy3／Ｒy2＜４ ・・・（１） であることを特徴とする上記〔３〕記載の画像表示装
置。 〔５〕 前記の第１面から第４面の何れか１面はアナモ
フィック面であることを特徴とする上記〔３〕又は
〔４〕記載の画像表示装置。 〔６〕 前記観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ
面、前記観察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定
義する場合、前記第２面のＹ−Ｚ面内における曲率半径
をＲy2、前記第２面のＸ−Ｚ面内における曲率半径をＲ
x2とするとき、 Ｒy2／Ｒx2＞１ ・・・（２） であることを特徴とする上記〔３〕又は〔５〕記載の画
像表示装置。 〔７〕 前記接眼光学系の第１面及び第４面の何れか１
面は視軸に対してティルトあるいはディセンタリングし
ていることを特徴とする上記〔６〕記載の画像表示装
置。 〔８〕 前記接眼光学系の第２面と視軸のなす角をαと
するとき、 ３０°＜α＜８０° ・・・（３） であることを特徴とする上記〔７〕記載の画像表示装
置。
置は、例えば次の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
眼光学系は少なくとも４つの面を持ち、それらの面を、
前記観察者眼球から前記画像表示素子に至る逆光線追跡
に従って光線が通過する順に、屈折面である第１面、前
記第１面に対向し観察者視軸に対して偏心した正のパワ
ーを有する反射面である第２面、前記第２面に対向し前
記第２面で反射後の観察者視軸に対して偏心した反射面
である第３面、前記画像表示素子に最も近接している屈
折面である第４面とした場合、前記の少なくとも４つの
面の中、少なくとも２面は有限の曲率半径を有する面で
あり、前記の第１面から第４面によって形成される空間
が屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観
察者眼球から前記画像表示素子に至るまでの主光線が、
前記接眼光学系の内部において交差しないように前記２
つの反射面を配設し、前記画像表示素子の画像の１次像
が前記観察者眼球の網膜に結像するように形成されてい
ることを特徴とする画像表示装置。 〔２〕 前記第３面は前記第２面に対して凸面を向けた
反射面であることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表
示装置。 〔３〕 前記の第１面から第４面の何れか１面は偏心非
球面であることを特徴とする上記〔２〕記載の画像表示
装置。 〔４〕 前記観察者視軸含む上下方向の面をＹ−Ｚ面と
定義する場合、前記第２面のＹ−Ｚ面内における曲率半
径をＲy2、前記第３面のＹ−Ｚ面内における曲率半径を
Ｒy3とするとき、 ０＜Ｒy3／Ｒy2＜４ ・・・（１） であることを特徴とする上記〔３〕記載の画像表示装
置。 〔５〕 前記の第１面から第４面の何れか１面はアナモ
フィック面であることを特徴とする上記〔３〕又は
〔４〕記載の画像表示装置。 〔６〕 前記観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ
面、前記観察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定
義する場合、前記第２面のＹ−Ｚ面内における曲率半径
をＲy2、前記第２面のＸ−Ｚ面内における曲率半径をＲ
x2とするとき、 Ｒy2／Ｒx2＞１ ・・・（２） であることを特徴とする上記〔３〕又は〔５〕記載の画
像表示装置。 〔７〕 前記接眼光学系の第１面及び第４面の何れか１
面は視軸に対してティルトあるいはディセンタリングし
ていることを特徴とする上記〔６〕記載の画像表示装
置。 〔８〕 前記接眼光学系の第２面と視軸のなす角をαと
するとき、 ３０°＜α＜８０° ・・・（３） であることを特徴とする上記〔７〕記載の画像表示装
置。
〔９〕 前記画像表示素子の表示面は前記観察者視軸に
対して傾いて配備されていることを特徴とする上記
〔８〕記載の画像表示装置。 〔１０〕 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、少なくとも４つの面を持ち、それらの面
を、前記観察者眼球から前記画像表示素子に至る逆光線
追跡に従って光線が通過する順に、屈折面である第１
面、前記第１面に対向し観察者視軸に対して偏心した正
のパワーを有する反射面である第２面、前記第２面に対
向し前記第２面で反射後の観察者視軸に対して偏心した
反射面である第３面、前記画像表示素子に最も近接して
いる屈折面である第４面とした場合、前記の少なくとも
４つの面の中、少なくとも２面は有限の曲率半径を有す
る面であり、前記の第１面から第４面によって形成され
る空間が屈折率が１より大きい媒質で満たされてなる偏
心光学素子と、屈折作用を有する少なくとも１つの光学
面と、を前記画像表示素子から前記観察者眼球に至る光
路中に配設してなることを特徴とする画像表示装置。 〔１１〕 前記の少なくとも１つの光学面は、前記第１
面で発生する色収差量とほぼ同等の逆の色収差量を発生
させる面で構成してなることを特徴とする上記〔１０〕
記載の画像表示装置。 〔１２〕 前記の少なくとも１つの光学面は、前記第１
面で発生する色収差量とほぼ同等の逆の色収差量を発生
させるように、面のパワー及び面前後の媒質の屈折率及
びアッベ数が設定されてなる上記〔１０〕記載の画像表
示装置。 〔１３〕 前記の少なくとも１つの光学面は、前記観察
者眼球と前記偏心光学素子の第１面の間に配置されたて
いることを特徴とする上記〔１１〕記載の画像表示装
置。 〔１４〕 前記の少なくとも１つの光学面は、前記偏心
光学素子の第２面と第３面の間に配置されていることを
特徴とする上記〔１１〕記載の画像表示装置。 〔１５〕 前記の少なくとも１つの光学面は、前記偏心
光学素子の第４面と前記画像表示素子との間に配置され
ていることを特徴とする上記〔１１〕記載の画像表示装
置。 〔１６〕 前記の少なくとも１つの光学面は、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〔１
１〕記載の画像表示装置。 〔１７〕 前記の少なくとも１つの光学面は、接合面で
あることを特徴とする上記〔１０から〔１６〕の何れか
１項記載の画像表示装置。 〔１８〕 前記の少なくとも１つの光学面と前記偏心光
学素子は空気レンズを形成することを特徴とする上記
〔１７〕記載の画像表示装置。 〔１９〕 前記画像表示素子と前記接眼光学系を観察者
頭部に対して位置決めする位置決め手段を有すること特
徴とする上記〔１〕から〔１８〕の何れか１項記載の画
像表示装置。 〔２０〕 前記画像表示素子と前記接眼光学系を前記観
察者頭部に対して支持する支持手段を有し、前記観察者
頭部に装着できるようになっていることを特徴とする上
記〔１〕から〔１８〕の何れか１項記載の画像表示装
置。 〔２１〕 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〕から〔２０〕の何れか１項記載の画像表示装置。 〔２２〕 前記画像表示装置における前記接眼光学系を
結像光学系として用いること特徴とする上記〔１〕から
〔１８〕の何れか１項記載の画像表示装置。
対して傾いて配備されていることを特徴とする上記
〔８〕記載の画像表示装置。 〔１０〕 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、少なくとも４つの面を持ち、それらの面
を、前記観察者眼球から前記画像表示素子に至る逆光線
追跡に従って光線が通過する順に、屈折面である第１
面、前記第１面に対向し観察者視軸に対して偏心した正
のパワーを有する反射面である第２面、前記第２面に対
向し前記第２面で反射後の観察者視軸に対して偏心した
反射面である第３面、前記画像表示素子に最も近接して
いる屈折面である第４面とした場合、前記の少なくとも
４つの面の中、少なくとも２面は有限の曲率半径を有す
る面であり、前記の第１面から第４面によって形成され
る空間が屈折率が１より大きい媒質で満たされてなる偏
心光学素子と、屈折作用を有する少なくとも１つの光学
面と、を前記画像表示素子から前記観察者眼球に至る光
路中に配設してなることを特徴とする画像表示装置。 〔１１〕 前記の少なくとも１つの光学面は、前記第１
面で発生する色収差量とほぼ同等の逆の色収差量を発生
させる面で構成してなることを特徴とする上記〔１０〕
記載の画像表示装置。 〔１２〕 前記の少なくとも１つの光学面は、前記第１
面で発生する色収差量とほぼ同等の逆の色収差量を発生
させるように、面のパワー及び面前後の媒質の屈折率及
びアッベ数が設定されてなる上記〔１０〕記載の画像表
示装置。 〔１３〕 前記の少なくとも１つの光学面は、前記観察
者眼球と前記偏心光学素子の第１面の間に配置されたて
いることを特徴とする上記〔１１〕記載の画像表示装
置。 〔１４〕 前記の少なくとも１つの光学面は、前記偏心
光学素子の第２面と第３面の間に配置されていることを
特徴とする上記〔１１〕記載の画像表示装置。 〔１５〕 前記の少なくとも１つの光学面は、前記偏心
光学素子の第４面と前記画像表示素子との間に配置され
ていることを特徴とする上記〔１１〕記載の画像表示装
置。 〔１６〕 前記の少なくとも１つの光学面は、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〔１
１〕記載の画像表示装置。 〔１７〕 前記の少なくとも１つの光学面は、接合面で
あることを特徴とする上記〔１０から〔１６〕の何れか
１項記載の画像表示装置。 〔１８〕 前記の少なくとも１つの光学面と前記偏心光
学素子は空気レンズを形成することを特徴とする上記
〔１７〕記載の画像表示装置。 〔１９〕 前記画像表示素子と前記接眼光学系を観察者
頭部に対して位置決めする位置決め手段を有すること特
徴とする上記〔１〕から〔１８〕の何れか１項記載の画
像表示装置。 〔２０〕 前記画像表示素子と前記接眼光学系を前記観
察者頭部に対して支持する支持手段を有し、前記観察者
頭部に装着できるようになっていることを特徴とする上
記〔１〕から〔１８〕の何れか１項記載の画像表示装
置。 〔２１〕 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〕から〔２０〕の何れか１項記載の画像表示装置。 〔２２〕 前記画像表示装置における前記接眼光学系を
結像光学系として用いること特徴とする上記〔１〕から
〔１８〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【０１２７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の結像光学系によると、広い画角で、非常に小型軽量な
カメラのファインダー光学系等の新規な結像光学系を提
供することができる。
の結像光学系によると、広い画角で、非常に小型軽量な
カメラのファインダー光学系等の新規な結像光学系を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づいた画像表示装置の実施例１の光
路図である。
路図である。
【図２】本発明に基づいた画像表示装置の実施例２の光
路図である。
路図である。
【図３】本発明に基づいた画像表示装置の実施例３の光
路図である。
路図である。
【図４】本発明に基づいた画像表示装置の実施例４の光
路図である。
路図である。
【図５】本発明に基づいた画像表示装置の実施例５の光
路図である。
路図である。
【図６】本発明に基づいた画像表示装置の実施例６の光
路図である。
路図である。
【図７】本発明に基づいた画像表示装置の実施例７の光
路図である。
路図である。
【図８】本発明に基づいた画像表示装置の実施例８の光
路図である。
路図である。
【図９】本発明に基づいた画像表示装置の実施例９の光
路図である。
路図である。
【図１０】本発明に基づいた画像表示装置の実施例１０
の光路図である。
の光路図である。
【図１１】本発明に基づいた画像表示装置の実施例１１
の光路図である。
の光路図である。
【図１２】本発明に基づいた画像表示装置の実施例１２
の光路図である。
の光路図である。
【図１３】本発明に基づいた画像表示装置の実施例１３
の光路図である。
の光路図である。
【図１４】本発明に基づいた画像表示装置の実施例１４
の光路図である。
の光路図である。
【図１５】本発明に基づいた画像表示装置の実施例１５
の光路図である。
の光路図である。
【図１６】本発明に基づいた画像表示装置の実施例１６
の光路図である。
の光路図である。
【図１７】本発明に基づいた画像表示装置の実施例１７
の光路図である。
の光路図である。
【図１８】本発明に基づいた実施例１の横収差図の一部
である。
である。
【図１９】本発明に基づいた実施例１の横収差図の残り
の一部である。
の一部である。
【図２０】本発明に基づいた実施例１の横収差図の残り
の部分である。
の部分である。
【図２１】本発明に基づいた実施例５の横収差図の一部
である。
である。
【図２２】本発明に基づいた実施例５の横収差図の残り
の一部である。
の一部である。
【図２３】本発明に基づいた実施例５の横収差図の残り
の部分である。
の部分である。
【図２４】本発明に基づいた実施例１４の横収差図の一
部である。
部である。
【図２５】本発明に基づいた実施例１４の横収差図の残
りの一部である。
りの一部である。
【図２６】本発明に基づいた実施例１４の横収差図の残
りの部分である。
りの部分である。
【図２７】本発明に基づいた頭部装着式画像表示装置の
断面図と斜視図である。
断面図と斜視図である。
【図２８】本発明による接眼光学系を結像光学系として
利用した場合の構成図である。
利用した場合の構成図である。
【図２９】本発明による接眼光学系を結像光学系として
利用した場合の光学系の構成図である。
利用した場合の光学系の構成図である。
【図３０】従来の１つの画像表示装置の光学系を示す図
である。
である。
【図３１】従来の別の画像表示装置の光学系を示す図で
ある。
ある。
【図３２】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。
す図である。
【図３３】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。
す図である。
【図３４】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。
系を示す図である。
１…観察者瞳位置
２…観察者視軸
３…接眼光学系の第１面
４…接眼光学系の第２面
５…接眼光学系の第３面
６…接眼光学系の第４面
７…画像表示素子
９…偏心光学素子
１０…光学面
１１…負レンズ
１２…正レンズ
１３…接合レンズ
１４…裏面鏡
１５…頭部装着式画像表示装置（ＨＭＤ）
１６…液晶シヤッター
１７…ヘッドバンド
Ｏｂ…撮影光学系
Ｆｉ…ファインダー光学系
Ｃａ…コンパクトカメラ
ＧＦ…前側レンズ群
Ｄ …明るさ絞り
ＤＳ…接眼光学系（本発明）
Ｌｔ…対物光学系
Ｐ …ホロプリズム
Ｏｃ…接眼レンズ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 17/08
G02B 27/02
G02B 25/00
Claims (20)
- 【請求項１】 絞りを有し、物体像を形成する結像光学
系において、 前記結像光学系は、少なくとも４つの面を持ち、それら
の面を、前記絞りから前記物体像に至る光線追跡に従っ
て光線が通過する順に、屈折面である第１面、前記第１
面に対向し光軸に対して偏心した正のパワーを有する反
射面である第２面、前記第２面に対向し前記第２面で反
射後の光軸に対して偏心した反射面である第３面、前記
物体像に最も近接している屈折面である第４面とした場
合、前記の少なくとも４つの面の中、少なくとも２面は
有限の曲率半径を有する面であり、前記の第１面から第
４面によって形成される空間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされてなる偏心光学素子を含み、前記絞りから
前記物体像に至るまでの主光線が、前記偏心光学素子の
内部において交差しないように前記２つの反射面を配設
し、前記偏心光学素子内部に像面を有さずに前記物体像
を１次像として結像し、前記偏心光学素子が１つのみか
らなることを特徴とする結像光学系。 - 【請求項２】 絞りを有し、物体像を形成する結像光学
系において、 前記結像光学系は、少なくとも４つの面を持ち、それら
の面を、前記絞りから前記物体像に至る光線追跡に従っ
て光線が通過する順に、屈折面である第１面、前記第１
面に対向し光軸に対して偏心した正のパワーを有する反
射面である第２面、前記第２面に対向し前記第２面で反
射後の光軸に対して偏心した反射面である第３面、前記
物体像に最も近接している屈折面である第４面とした場
合、前記の少なくとも４つの面の中、少なくとも２面は
有限の曲率半径を有する面であり、前記の第１面から第
４面によって形成される空間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされてなる偏心光学素子を含み、前記絞りから
前記物体像に至るまでの主光線が、前記偏心光学素子の
内部において交差しないように前記２つの反射面を配設
し、前記偏心光学素子内部に像面を有さずに前記物体像
を１次像として結像し、前記第３面は、前記媒質を挟ん
で前記第１面側に設けられ、前記絞りから最も近い位置
に前記偏心光学素子は配置されていることを特徴とする
結像光学系。 - 【請求項３】 前記第３面は、前記第２面に対して凸面
を向けた反射面であることを特徴とする請求項１又は２
記載の結像光学系。 - 【請求項４】 前記の第１面から第４面の何れか１面
は、非回転対称な非球面であることを特徴とする請求項
３記載の結像光学系。 - 【請求項５】 前記光軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ面
と定義する場合、前記第２面のＹ−Ｚ面内における曲率
半径をＲy2、前記第３面のＹ−Ｚ面内における曲率半径
をＲy3とするとき、 ０＜Ｒy3／Ｒy2＜４ ・・・（１） であることを特徴とする請求項４記載の結像光学系。 - 【請求項６】 前記の第１面から第４面の何れか１面
は、アナモフィック面であることを特徴とする請求項４
又は５記載の結像光学系。 - 【請求項７】 前記光軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ
面、前記光軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義する
場合、前記第２面のＹ−Ｚ面内における曲率半径を
Ｒy2、前記第２面のＸ−Ｚ面内における曲率半径をＲx2
とするとき、 Ｒy2／Ｒx2＞１ ・・・（２） であることを特徴とする請求項４又は６記載の結像光学
系。 - 【請求項８】 前記結像光学系の第１面及び第４面の何
れか１面は、光軸に対してティルトあるいはディセンタ
リングしていることを特徴とする請求項７記載の結像光
学系。 - 【請求項９】 前記結像光学系の第２面と視軸のなす角
をαとするとき、 ３０°＜α＜８０° ・・・（３） であることを特徴とする請求項８記載の結像光学系。 - 【請求項１０】 前記物体像の像面は、前記光軸に対し
て傾いて配備されていることを特徴とする請求項９記載
の結像光学系。 - 【請求項１１】 絞りを有し、物体像を形成する結像光
学系において、 前記結像光学系は、少なくとも４つの面を持ち、それら
の面を、前記絞りから前記物体像に至る光線追跡に従っ
て光線が通過する順に、屈折面である第１面、前記第１
面に対向し光軸に対して偏心した正のパワーを有する反
射面である第２面、前記第２面に対向し前記第２面で反
射後の光軸に対して偏心した反射面である第３面、前記
物体像に最も近接している屈折面である第４面とした場
合、前記の少なくとも４つの面の中、少なくとも２面は
有限の曲率半径を有する面であり、前記の第１面から第
４面によって形成される空間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされてなる偏心光学素子と、屈折作用を有する
少なくとも１つの光学面と、を前記絞りから前記物体像
に至る光路中に配設してなり、前記の少なくとも１つの
光学面は、前記絞りと前記偏心光学素子の第１面の間に
配置されていることを特徴とする結像光学系。 - 【請求項１２】 絞りを有し、物体像を形成する結像光
学系において、 前記結像光学系は、少なくとも４つの面を持ち、それら
の面を、前記絞りから前記物体像に至る光線追跡に従っ
て光線が通過する順に、屈折面である第１面、前記第１
面に対向し光軸に対して偏心した正のパワーを有する反
射面である第２面、前記第２面に対向し前記第２面で反
射後の光軸に対して偏心した反射面である第３面、前記
物体像に最も近接している屈折面である第４面とした場
合、前記の少なくとも４つの面の中、少なくとも２面は
有限の曲率半径を有する面であり、前記の第１面から第
４面によって形成される空間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされてなる偏心光学素子と、屈折作用を有する
少なくとも１つの光学面と、を前記絞りから前記物体像
に至る光路中に配設し、前記第３面は前記媒質を挟んで
前記第１面側に設けられ、前記絞りから最も近い位置に
前記偏心光学素子は配置されていることを特徴とする結
像光学系。 - 【請求項１３】 前記の少なくとも１つの光学面は、前
記第１面で発生する色収差量とほぼ同等の逆の色収差量
を発生させる面で構成してなることを特徴とする請求項
１１又は１２記載の結像光学系。 - 【請求項１４】 前記の少なくとも１つの光学面は、前
記第１面で発生する色収差量とほぼ同等の逆の色収差量
を発生させるように、面のパワー及び面前後の媒質の屈
折率及びアッベ数が設定されてなる請求項１１又は１２
記載の結像光学系。 - 【請求項１５】 前記の少なくとも１つの光学面は、前
記絞りと前記偏心光学素子の第１面の間に配置されたて
いることを特徴とする請求項１２記載の結像光学系。 - 【請求項１６】 前記の少なくとも１つの光学面は、前
記偏心光学素子の第２面と第３面の間に配置されている
ことを特徴とする請求項１１又は１２記載の結像光学
系。 - 【請求項１７】 前記少なくとも１つの光学面は、前記
偏心光学素子の第４面と前記物体像との間に配置されて
いることを特徴とする請求項１１又は１２記載の結像光
学系。 - 【請求項１８】 前記の少なくとも１つの光学面は、前
記光軸に対して偏心していることを特徴とする請求項１
１又は１２記載の結像光学系。 - 【請求項１９】 前記の少なくとも１つの光学面は、接
合面であることを特徴とする請求項１１又は１２記載の
結像光学系。 - 【請求項２０】 前記の少なくとも１つの光学面と前記
偏心光学素子は空気レンズを形成することを特徴とする
請求項１１又は１２記載の結像光学系。
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| JP2002032332A JP3504652B2 (ja) | 2002-02-08 | 2002-02-08 | 結像光学系 |
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