JP6392066B2 - 偏心光学系、及び偏心光学系を用いた画像投影装置 - Google Patents

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本発明は、光学面を偏心して配置する偏心光学系、及び偏心光学系を用いた画像投影装置に関するものである。
従来、小型画像表示素子を用い、これらの表示素子の原画像を光学系によって拡大した像を投影する画像投影装置が知られている(特許文献1〜3)この画像投影装置は、携帯性の高いものとするために装置全体の小型化、軽量化が要望されている。また、画像を呈示するには、表示素子の原画像をある程度の大きさに拡大して、広い画角で投影すると共に、高い解像度で表現できる光学系が求められる。このような要求を満たすための手段として、投影光学系を観察者視軸に対して偏心した凹面鏡である偏心ミラーを配備し、画像表示素子の拡大した虚像を投影するようにしたものが知られている。
特開平9−146037号公報 特開2002−318366号公報 特許2013−29704号公報
特許文献1〜3には、少なくとも1面の回転非対称面を有する第1プリズムと、射出面が凸面又は凹面である第2プリズムと、を備える偏心光学系が開示されている。
本発明は、小型、且つ、簡単な構造でありながら、広視野、高解像度で、画像を投影又は撮像することが可能となる偏心光学系を提供することを目的としている。また、偏心光学系を眼球投影型の画像投影装置に用いた際に、収差の少ない良好な外界像を観察可能とする画像投影装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態である偏心光学系は、
光が透過可能な第1面、光が透過及び内面反射可能な第2面、並びに、光が透過及び内面反射可能な第3面を含む相互に偏心した少なくとも3つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされ、3つの光学面のうち少なくとも1つの光学面が回転非対称な形状を有する第1光学素子と、
前記第1光学素子の第2面側に配置され、光が透過可能な第1面及び光が透過可能であって外部側に向けて凹形状を有する第2面を含む相互に偏心した少なくとも2つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされる第2光学素子と、
前記第1光学素子の第3面側に配置され、光が透過可能であって外部側に向けて凸形状を有する第1面及び光が透過可能な第2面を含む相互に偏心した少なくとも2つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされる第3光学素子と、
を備える
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第2光学素子の第2面および前記第3光学素子の第1面は、光束の通過する有効領域において対称な面を複数備える形状を有する
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第2光学素子の第2面は、球面、非球面、トーリック面、又は回転非対称面である
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第2光学素子と前記第3光学素子は、以下の条件式(1)を満足する
ことを特徴とする。
0.1 ≦ |R2Pi−R1Po|/D2Pi1Po ≦ 12 (1)
ただし、
R2Piは、前記第3光学素子の第1面の曲率半径、
R1Poは、前記第2光学素子の第2面の曲率半径、
D2Pi1Poは、光束の中心主光線に沿う方向における、前記第3光学素子の第1面と前記第2光学素子の第2面との距離である。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第1光学素子の第2面と前記第2光学素子の第1面は、前記有効領域における面形状が同じである
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第1光学素子の第2面と第3面は、対向して配置され、
前記第1光学素子の第3面は、前記第1光学素子の第2面側に凹面を向けた凹面反射面である
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第1光学素子の第3面と前記第3光学素子の第2面は、接合されている
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第1光学素子の第3面は、回転非対称面である
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第1光学素子の第2面は、回転非対称面である
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第1光学素子の第1面は、回転非対称面である
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第2光学素子と前記第3光学素子は、以下の条件式(2)を満足する
ことを特徴とする。
0.15 ≦ φ2/φ1 ≦ 1.3 (2)
ただし、
φ1は、前記第2光学素子の第2面の中心主光線との交点における面のパワー、
φ2は、前記第3光学素子の第1面の中心主光線との交点における面のパワー、
である。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第1光学素子の第3面は、前記第1光学素子内部からの光を反射し、前記第1光学素子外部からの光を透過するハーフミラー構造である
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第1光学素子の第3面は、入射する光の角度によって特性が異なるホログラム構造である
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である偏心光学系では、
前記第3光学素子の第1面側の外部に光量を調整する光量調整部を有する
ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態である画像投影装置は、
前記偏心光学系と、
前記第1光学素子の第1面に対向する位置に配置されて画像を表示する画像表示素子と、
を備える
ことを特徴とする。
本発明の一実施形態である偏心光学系によれば、小型、且つ、簡単な構造でありながら、高解像度で、画像を投影又は撮像することが可能となる偏心光学系、及び偏心光学系を用いた画像投影装置を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る偏心光学系の断面図である。 実施例1の偏心光学系の中心主光線を含む断面図である。 実施例1の偏心光学系の平面図である。 実施例1の偏心光学系の収差図である。 実施例1の偏心光学系の収差図である。 実施例1の偏心光学系の直視光路の中心主光線を含む断面図である。 実施例1の偏心光学系の直視光路の平面図である。 実施例1の偏心光学系の直視光路の収差図である。 実施例1の偏心光学系の直視光路の収差図である。 実施例2の偏心光学系の中心主光線を含む断面図である。 実施例2の偏心光学系の平面図である。 実施例2の偏心光学系の収差図である。 実施例2の偏心光学系の収差図である。 実施例2の偏心光学系の直視光路の中心主光線を含む断面図である。 実施例2の偏心光学系の直視光路の平面図である。 実施例3の偏心光学系の直視光路の収差図である。 実施例3の偏心光学系の直視光路の収差図である。 実施例3の偏心光学系の中心主光線を含む断面図である。 実施例3の偏心光学系の平面図である。 実施例3の偏心光学系の収差図である。 実施例3の偏心光学系の収差図である。 実施例3の偏心光学系の直視光路の中心主光線を含む断面図である。 実施例3の偏心光学系の直視光路の平面図である。 実施例3の偏心光学系の直視光路の収差図である。 実施例3の偏心光学系の直視光路の収差図である。 実施例4の偏心光学系の中心主光線を含む断面図である。 実施例4の偏心光学系の平面図である。 実施例4の偏心光学系の収差図である。 実施例4の偏心光学系の収差図である。 実施例4の偏心光学系の直視光路の中心主光線を含む断面図である。 実施例4の偏心光学系の直視光路の平面図である。 実施例4の偏心光学系の直視光路の収差図である。 実施例4の偏心光学系の直視光路の収差図である。 実施例5の偏心光学系の中心主光線を含む断面図である。 実施例5の偏心光学系の平面図である。 実施例5の偏心光学系の収差図である。 実施例5の偏心光学系の収差図である。 実施例5の偏心光学系の直視光路の中心主光線を含む断面図である。 実施例5の偏心光学系の直視光路の平面図である。 実施例5の偏心光学系の直視光路の収差図である。 実施例5の偏心光学系の直視光路の収差図である。 本実施形態の偏心光学系1を眼鏡Gに内蔵して用いる画像投影装置100を示す。
本発明の実施形態に係る偏心光学系、偏心光学系を用いた画像投影装置、及び偏心光学系を用いた画像撮像装置について図面を参照して以下に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る偏心光学系の断面図である。
本実施形態の偏心光学系1は、光が透過可能な第1面11、光が透過及び反射可能な第2面12、並びに、光が透過及び内面反射可能な第3面13を含む相互に偏心した少なくとも3つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされ、3つの光学面のうち少なくとも1つの光学面が回転非対称な形状を有する第1光学素子10と、第1光学素子10の第2面12側に配置され、光が透過可能な第1面11及び光が透過可能であって外部側に向けて凹形状を有する第2面12を含む相互に偏心した少なくとも2つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされる第2光学素子20と、第1光学素子10の第3面13側に配置され、光が透過可能なであって外部側に向けて凸形状を有する第1面31及び光が透過可能な第2面32を含む相互に偏心した少なくとも2つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされる第3光学素子と、を備えることが好ましい。
ここで、このような偏心光学系1で構成することのメリットについて説明する。
まず、本実施形態の偏心光学系1は、光が透過可能な第1面11、光が透過及び反射可能な第2面12、並びに、光が透過及び内面反射可能な第3面13を含む相互に偏心した少なくとも3つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされる第1光学素子10を用いることで、偏心プリズムにより内部反射の光路をとる構成とすることができ、観察または撮影画像の色収差の発生を低減させることが可能となる。色収差補正のための光学素子の構成枚数の増大を抑えることが可能となる。光路を反射により折り畳むことができ、屈折光学系に比べて光学系自身を小さくすることが可能となる。
また、第1光学素子10は、3つの光学面のうち少なくとも1つの光学面が回転非対称な形状を有するので、構成する面の面形状として、光束に光学的パワーを与え、かつ、偏心収差を補正する上で好ましい。
さらに、第1光学素子10の第2面12側に配置され、光が透過可能な第1面21及び光が透過可能であって第2面22を含む相互に偏心した少なくとも2つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされる第2光学素子20を用いるので、第2光学素子20を相互に偏心した2面の屈折面で構成することができ、第1光学素子10と第2光学素子20の双方の向き合う面を、近くに配置することができ、且つ近似した形状にすることが可能となる。また、第2光学素子20の第2面22を外部、すなわち観察者眼球(撮影光学系とする場合は入射瞳(絞り))に対して、光軸上で正対する位置に凹面を配置でき、目に対して凹面の形状にできる。したがって、これらの2面の工夫によりそれぞれで収差の発生を低減でき、広視野化に有利となる。
さらに、第1光学素子10の第3面13側に配置され、光が透過可能であって外部側に向けて凸形状を有する第1面31及び光が透過可能な第2面32を含む相互に偏心した少なくとも2つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされる第3光学素子30を用いるので、外界光に対して合成パワーを小さく(好ましくは略ゼロ)することになり、観察者は歪曲がほとんど無く、倍率略1倍に近づけた自然な光学シースルーが可能となる。
ここで、偏心光学系1を画像投影装置に使用する場合の光線追跡について説明する。画像表示素子50の表示面としての像面Imを射出した光線は、第1光学素子10へ第1面11から入射し、第2面12で反射する。第2面12で反射した光線は、第3面13でさらに反射し、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳Eに投影される。
また、偏心光学系1の直視光路では、図示しない像面を射出した光線は、第3光学素子30へ第1面31から入射し、第2面32から射出する。第3光学素子30を射出した光線は、第1光学素子10へ第3面13から入射し、第2面12から射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳Eに投影される。
すなわち、本実施形態の偏心光学系1によれば、小型、且つ、簡単な構造でありながら、高解像度で、画像を投影又は撮像することが可能となる。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第2光学素子20の第2面22は、有効領域において対称な面を複数備える形状を有することが好ましい。第2光学素子20の第2面22をアプラナティック面に近い状態を形成することができ、特に、球面、回転対称な非球面、トーリック面等の形状とすることで、射出光は中心から周辺まで、射出角を小さくでき、この面で発生する倍率色収差の発生を抑制することが可能となる。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第2光学素子20と第3光学素子30は、以下の条件式(1)を満足することが好ましい。
0.1 ≦ |R2Pi−R1Po|/D2Pi1Po ≦ 12 (1)
ただし、
R2Piは、第3光学素子30の第1面31の曲率半径、
R1Poは、第2光学素子20の第2面22の曲率半径、
D2Pi1Poは、光束の中心主光線に沿う方向における、第3光学素子30の第1面31と第2光学素子20の第2面22との距離、
である。
第2光学素子20の第2面22に対して、第3光学素子30の第1面の位置は全光学素子10,20,30の厚さ分離れているために、観察者瞳孔位置を入射瞳として入射する外界光に対して、光学面への入射角ができるだけ小さいことが諸収差の発生を抑制し、自然な外界像を観察するための条件となる。極端な話、外光の入射角がゼロになれば、その面はアプラナティックとなり、球面収差、コマ収差、非点収差が発生しないことになる。
しかしながら、実際には、偏心光学系1の全体は非回転対称な自由曲面光学系であり、あまり負のパワーを大きくしたくないというパワー配置等にも関係するため、補助プリズム1の第1面は完全なアプラナティック面にはならない。そのため、補助プリズム2の第2面もアプラナティック条件よりも外界光に対する直視光路のパワーをゼロに近づけることが優先される。そのためには、条件式(1)を満たすことが望ましい。
なお、曲率半径が、アジムス方向により異なる場合がある。その場合は、曲率半径R2Piは、X方向での曲率半径R2Pi(X)とY方向での曲率半径R2Pi(Y)に置換えて、且つ、曲率半径R1Poは、X方向での曲率半径R1Po(X)とY方向での曲率半径R1Po(Y)に置換えて双方とも条件を満たすものを意味する。つまり、以下の条件式(1−1)及び条件式(1−2)の双方を満たすことが好ましい。
0.1 ≦ |R2Pi(X)−R1Po(X)|/D2Pi1Po ≦ 12
(1−1)
0.1 ≦ |R2Pi(Y)−R1Po(Y)|/D2Pi1Po ≦12
(1−2)
ここで、X方向とY方向について説明する。図1において、観察者の瞳Eに到る偏心光学系1から射出する中心主光線Lcの反対の方向をZ方向、反射により屈曲する屈曲前後の中心主光線を含む面をY−Z面、射出する中心主光線Lcを通りY−Z面に垂直な方向をX−Z面としたとき前記X−Z面に垂直な方向をY方向、前記Y−Z面に垂直は方向をX方向とする。
条件式(1)の下限値を0.3、更には0.5とすることがより好ましい。条件式(1)の上限値を10、更には9とすることがより好ましい。前述の定義におけるY方向について、条件式(1−2)の下限値を0.3、更には0.5とすることがより好ましい。また、条件式(1−2)の上限値を10、更には9、更には2とすることがより好ましい。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第1光学素子10の第2面12と第2光学素子20の第1面21は、有効領域における面形状が同じであるので、収差発生を抑えることが可能となる。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第1光学素子10の第2面12と第3面13は、対向して配置され、第1光学素子10の第3面13は、第1光学素子10の第2面12側に凹面を向けた凹面反射面であることが好ましい。
第1光学素子10の内部反射面である第2面12は、内部反射を2回繰り返したあとに射出する面でもあり、2つの光学作用を有するために、このプリズムにおける折り畳み効果が大きくなり、光学素子自身も小さくすることに有効となる。また、第1光学素子10の正のパワーを持つ反射面である第3面13は、凹面形状のいわゆる裏面凹面鏡となっており、この面が全体の光学系の主な正パワーを担っている。しかし、この面には必要な正のパワーを持たせるために、球面収差、コマ収差等が発生するのだが、反射面である第2面の負パワーによって、上記収差を補正する効果を有する。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第1光学素子10の第3面13と第3光学素子30の第2面32は、接合されていることが好ましい。接合することによって、光学素子が一体化し、調整が不要になり、組立工数の削減に繋がる。また、ハーフミラー等のコーティングを施す場合においても、コーティング面を外気にさらすことが無くなるため、耐性が向上する効果がある。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第1光学素子10の第3面13は、回転非対称面であることが好ましい。第1光学素子10の第3面13は、偏心光学系1の主な正のパワーを有する面であるため、この面を回転非対称面とすることで、この面で発生する偏心を含めた収差が補正され、光学系全体の光学性能を向上することに繋がる。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第1光学素子10の第2面12は、回転非対称面であることが好ましい。第1光学素子10の第2面12は、内部反射と共に射出透過する2つの光学作用を有する面であるため、2回の収差補正効果を有することになる。この面では第3面と同様に、偏心収差を含めた収差補正に大きく作用するため、回転非対称面とすることで、光学系全体の光学性能の向上に寄与する。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第1光学素子10の第1面11は、回転非対称面であることが好ましい。第1光学素子10の第1面11は、画像表示素子面に近接する面であり、小さい光束径において透過する面となるため、軸外収差補正に作用する。従って、この面を回転非対称面とすることで非対称な成分を補正することが可能になる。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第2光学素子20と第3光学素子30は、以下の条件式(2)を満足することが好ましい。
0.15 ≦ φ2/φ1 ≦ 1.3 (2)
ただし、
φ1は、前記第2光学素子の第2面の中心主光線との交点における面のパワー、
φ2は、前記第3光学素子の第1面の中心主光線との交点における面のパワー、
である。
条件式(2)は、外界像を観察する際にできるだけ自然な外界像を観察するために必要な条件である。条件式(2)の下限を超えて小さくなると、外界像のシースルー倍率が小さくなるため、裸眼による外界像との差が大きくなる。条件式(2)の上限を超えて大きくなると、前記第2光学素子の第2面の曲率が小さくなり、電子像観察における倍率色収差補正効果が得られなくなり、全体の光学性能が低下する。
なお、面のパワーが、アジムス方向により異なる場合がある。その場合は、面のパワーφ1は、X方向での面のパワーφ1(X)とY方向での面のパワーφ1(Y)に置換えて、且つ、面のパワーφ2は、X方向での面のパワーφ2(X)とY方向での面のパワーφ2(Y)に置換えて双方とも条件を満たすものを意味する。以下の条件式(2−1)及び条件式(2−2)の双方を満たすことが好ましい。
0.15 ≦ φ2(X)/φ1(X) ≦ 1.3 (2−1)
0.15 ≦ φ2(Y)/φ1(Y) ≦ 1.3 (2−2)
条件式(2)の下限値を0.25、更には0.3とすることがより好ましい。また、条件式(2)の上限値を1.1、更には0.95とすることがより好ましい。

また、本実施形態の偏心光学系1では、第1光学素子10の第3面13は、第1光学素子10の内部からの光を反射し、第1光学素子10の外部からの光を透過するハーフミラー構造であることが好ましい。
第3光学素子30に対向し、第1光学素子10の内部反射面である第3面33を、ハーフミラーとすることで、外界像を観察すると共に、画像表示素子等の電子像を重畳して同時に観察することが可能となる。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第1光学素子10の第3面13は、入射する光の角度によって特性が異なるホログラム構造であることが好ましい。
第3光学素子30に対向し、第1光学素子10の内部反射面である第3面33を、ホログラムとすることで、外界像を観察すると共に、画像表示素子等の電子像を重畳して同時に観察することが可能となる。
また、本実施形態の偏心光学系1では、第3光学素子30の第1面31側の外部に光量を調整する光量調整部60を有することが好ましい。
第3光学素子30よりも外界側に光量調整部60を有することで、明るい環境において外界からの入射光61を低減でき、電子像を鮮明に観察することが容易となる。なお、光量調整部60としては、液晶シャッター、光量低減光学フィルター、偏光フィルター等を用いることができる。
次に、本発明の一実施形態に係る各実施例について説明する。
図2は、実施例1の偏心光学系の中心主光線を含む断面図である。図3は、実施例1の偏心光学系の平面図である。図4及び図5は、実施例1の偏心光学系の収差図である。
実施例1の偏心光学系1は、像面Im1(投影光学系においては画像表示面、撮像光学系においては結像(撮像)面)から物体面(投影光学系においては虚像または実像の投影像面、撮像光学系においては物体面)へ向かって順に、第1光学素子10と、第2光学素子20と、を有し、第2光学素子20の物体面側に射出瞳としての開口絞りSが形成される。像面Im1から射出瞳の中心を通り、物体面の中心までの光線を中心主光線Lcとしたとき、第1光学素子10と第2光学素子20の各面は、それぞれ中心主光線Lcに対して偏心して配置される。
偏心光学系1を画像投影装置に使用する場合の光線追跡について説明する。画像表示素子50の表示面としての像面Im1を射出した光線は、カバーガラス51の入射面51a及び射出面51bを通過し、第1光学素子10へ第1面11から入射する。第1面11から入射した光線は、第2面12で反射し、第3面13でさらに反射し、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳又はスクリーン等に投影される。
また、実施例1の偏心光学系1は、第1光学素子10の第3面13を透過面として使用する直視光路を有する。
図6は、実施例1の偏心光学系の直視光路の中心主光線を含む断面図である。図7は、実施例1の偏心光学系の直視光路の平面図である。図8及び図9は、実施例1の偏心光学系の直視光路の収差図である。
偏心光学系1をシースルー光学系の直視光路として使用する場合、外界側の仮想像面Im2から観察眼球側の仮想物体面へ向かって順に、第3光学素子30と、第1光学素子10と、第2光学素子20と、を有し、第2光学素子20の物体面側に射出瞳としての開口絞りSが形成される。像面Im2から射出瞳の中心を通り、物体面の中心までの光線を中心主光線Lcとしたとき、第3光学素子30、第1光学素子10、及び第2光学素子20の各面は、それぞれ中心主光線Lcに対して偏心して配置される。
偏心光学系1の直視光路の光線追跡について説明する。像面Im2を射出した光線は、図1に示したように、光量調整部60を透過し、第3光学素子30へ第1面31から入射し、第2面32から射出する。第3光学素子30の第2面32から射出した光線は、第1光学素子10へ第3面13から入射する。第3面13から入射した光線は、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳又はスクリーン等に投影される。
なお、実施例1の偏心光学系1は、像面Im1に画像表示素子50を配置した画像投影装置に使用する場合と、Im1に画像撮像素子を配置した画像撮像装置に使用する場合と、がある。また、図6及び図7では、理想レンズILを図示しているが、実際には、理想レンズILが無い状態にして、像面Im2がより遠方に存在することになる。なお、実施例の開口絞りSの位置を結像面(撮像面)、像面Im1の位置を開口絞りに置き換えても結像光学系として成立する。
図10は、実施例2の偏心光学系の中心主光線を含む断面図である。図11は、実施例2の偏心光学系の平面図である。図12及び図13は、実施例2の偏心光学系の収差図である。
実施例2の偏心光学系1は、像面Im1から物体面へ向かって順に、第1光学素子10と、第2光学素子20と、を有し、第2光学素子20の物体面側に射出瞳としての開口絞りSが形成される。像面Im1から射出瞳の中心を通り、物体面の中心までの光線を中心主光線Lcとしたとき、第1光学素子10と第2光学素子20の各面は、それぞれ中心主光線Lcに対して偏心して配置される。
偏心光学系1を画像投影装置に使用する場合の光線追跡について説明する。画像表示素子50の表示面としての像面Im1を射出した光線は、カバーガラス51の入射面51a及び射出面51bを通過し、第1光学素子10へ第1面11から入射する。第1面11から入射した光線は、第2面12で反射し、第3面13でさらに反射し、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳又はスクリーン等に投影される。
また、実施例2の偏心光学系1は、第1光学素子10の第3面13を透過面として使用する直視光路を有する。
図14は、実施例2の偏心光学系の直視光路の中心主光線を含む断面図である。図15は、実施例2の偏心光学系の直視光路の平面図である。図16及び図17は、実施例2の偏心光学系の直視光路の収差図である。
偏心光学系1をシースルー光学系の直視光路として使用する場合、像面Im2から物体面へ向かって順に、第3光学素子30と、第1光学素子10と、第2光学素子20と、を有し、第2光学素子20の物体面側に射出瞳としての開口絞りSが形成される。像面Im2から射出瞳の中心を通り、物体面の中心までの光線を中心主光線Lcとしたとき、第3光学素子30、第1光学素子10、及び第2光学素子20の各面は、それぞれ中心主光線Lcに対して偏心して配置される。
偏心光学系1の直視光路の光線追跡について説明する。像面Im2を射出した光線は、第3光学素子30へ第1面31から入射し、第2面32から射出する。第3光学素子30の第2面32から射出した光線は、第1光学素子10へ第3面13から入射する。第3面13から入射した光線は、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳又はスクリーン等に投影される。
なお、実施例2の偏心光学系1は、像面Im1に画像表示素子50を配置した画像投影装置に使用する場合と、Im1に画像撮像素子を配置した画像撮像装置に使用する場合と、がある。また、図14及び図15では、理想レンズILを図示しているが、実際には、理想レンズILが無い状態にして、像面Im2がより遠方に存在することになる。
図18は、実施例3の偏心光学系の中心主光線を含む断面図である。図19は、実施例3の偏心光学系の平面図である。図20及び図21は、実施例3の偏心光学系の収差図である。
実施例3の偏心光学系1は、像面Im1から物体面へ向かって順に、第1光学素子10と、第2光学素子20と、を有し、第2光学素子20の物体面側に射出瞳としての開口絞りSが形成される。像面Im1から射出瞳の中心を通り、物体面の中心までの光線を中心主光線Lcとしたとき、第1光学素子10と第2光学素子20の各面は、それぞれ中心主光線Lcに対して偏心して配置される。
偏心光学系1を画像投影装置に使用する場合の光線追跡について説明する。画像表示素子50の表示面としての像面Im1を射出した光線は、カバーガラス51の入射面51a及び射出面51bを通過し、第1光学素子10へ第1面11から入射する。第1面11から入射した光線は、第2面12で反射し、第3面13でさらに反射し、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳又はスクリーン等に投影される。
また、実施例3の偏心光学系1は、第1光学素子10の第3面13を透過面として使用する直視光路を有する。
図22は、実施例3の偏心光学系の直視光路の中心主光線を含む断面図である。図23は、実施例3の偏心光学系の直視光路の平面図である。図24及び図25は、実施例3の偏心光学系の直視光路の収差図である。
偏心光学系1をシースルー光学系の直視光路として使用する場合、像面Im2から物体面へ向かって順に、第3光学素子30と、第1光学素子10と、第2光学素子20と、を有し、第2光学素子20の物体面側に射出瞳としての開口絞りSが形成される。像面Im2から射出瞳の中心を通り、物体面の中心までの光線を中心主光線Lcとしたとき、第3光学素子30、第1光学素子10、及び第2光学素子20の各面は、それぞれ中心主光線Lcに対して偏心して配置される。
偏心光学系1の直視光路の光線追跡について説明する。像面Im2を射出した光線は、第3光学素子30へ第1面31から入射し、第2面32から射出する。第3光学素子30の第2面32から射出した光線は、第1光学素子10へ第3面13から入射する。第3面13から入射した光線は、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳又はスクリーン等に投影される。
なお、実施例3の偏心光学系1は、像面Im1に画像表示素子50を配置した画像投影装置に使用する場合と、Im1に画像撮像素子を配置した画像撮像装置に使用する場合と、がある。また、図22及び図23では、理想レンズILを図示しているが、実際には、理想レンズILが無い状態にして、像面Im2がより遠方に存在することになる。
図26は、実施例4の偏心光学系の中心主光線を含む断面図である。図27は、実施例4の偏心光学系の平面図である。図28及び図29は、実施例4の偏心光学系の収差図である。
実施例4の偏心光学系1は、像面Im1から物体面へ向かって順に、第1光学素子10と、第2光学素子20と、を有し、第2光学素子20の物体面側に射出瞳としての開口絞りSが形成される。像面Im1から射出瞳の中心を通り、物体面の中心までの光線を中心主光線Lcとしたとき、第1光学素子10と第2光学素子20の各面は、それぞれ中心主光線Lcに対して偏心して配置される。
偏心光学系1を画像投影装置に使用する場合の光線追跡について説明する。画像表示素子50の表示面としての像面Im1を射出した光線は、カバーガラス51の入射面51a及び射出面51bを通過し、第1光学素子10へ第1面11から入射する。第1面11から入射した光線は、第2面12で反射し、第3面13でさらに反射し、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳又はスクリーン等に投影される。
また、実施例4の偏心光学系1は、第1光学素子10の第3面13を透過面として使用する直視光路を有する。
図30は、実施例4の偏心光学系の直視光路の中心主光線を含む断面図である。図31は、実施例4の偏心光学系の直視光路の平面図である。図32及び図33は、実施例4の偏心光学系の直視光路の収差図である。
偏心光学系1を直視光路として使用する場合、像面Im2から物体面へ向かって順に、第3光学素子30と、第1光学素子10と、第2光学素子20と、を有し、第2光学素子20の物体面側に射出瞳としての開口絞りSが形成される。像面Im2から射出瞳の中心を通り、物体面の中心までの光線を中心主光線Lcとしたとき、第3光学素子30、第1光学素子10、及び第2光学素子20の各面は、それぞれ中心主光線Lcに対して偏心して配置される。
偏心光学系1のシースルー光学系の直視光路の光線追跡について説明する。像面Im2を射出した光線は、第3光学素子30へ第1面31から入射し、第2面32から射出する。第3光学素子30の第2面32から射出した光線は、第1光学素子10へ第3面13から入射する。第3面13から入射した光線は、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳又はスクリーン等に投影される。
なお、実施例4の偏心光学系1は、像面Im1に画像表示素子50を配置した画像投影装置に使用する場合と、Im1に画像撮像素子を配置した画像撮像装置に使用する場合と、がある。また、図30及び図31では、理想レンズILを図示しているが、実際には、理想レンズILが無い状態にして、像面Im2がより遠方に存在することになる。
図34は、実施例5の偏心光学系の中心主光線を含む断面図である。図35は、実施例5の偏心光学系の平面図である。図36及び図37は、実施例5の偏心光学系の収差図である。
実施例5の偏心光学系1は、像面Im1から物体面へ向かって順に、第1光学素子10と、第2光学素子20と、を有し、第2光学素子20の物体面側に射出瞳としての開口絞りSが形成される。像面Im1から射出瞳の中心を通り、物体面の中心までの光線を中心主光線Lcとしたとき、第1光学素子10と第2光学素子20の各面は、それぞれ中心主光線Lcに対して偏心して配置される。
偏心光学系1を画像投影装置に使用する場合の光線追跡について説明する。画像表示素子50の表示面としての像面Im1を射出した光線は、カバーガラス51の入射面51a及び射出面51bを通過し、第1光学素子10へ第1面11から入射する。第1面11から入射した光線は、第2面12で反射し、第3面13でさらに反射し、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳又はスクリーン等に投影される。
また、実施例5の偏心光学系1は、第1光学素子10の第3面13を透過面として使用する直視光路を有する。
図38は、実施例5の偏心光学系の直視光路の中心主光線を含む断面図である。図39は、実施例5の偏心光学系の直視光路の平面図である。図40及び図41は、実施例5の偏心光学系の直視光路の収差図である。
偏心光学系1をシースルー光学系の直視光路として使用する場合、像面Im2から物体面へ向かって順に、第3光学素子30と、第1光学素子10と、第2光学素子20と、を有し、第2光学素子20の物体面側に射出瞳としての開口絞りSが形成される。像面Im2から射出瞳の中心を通り、物体面の中心までの光線を中心主光線Lcとしたとき、第3光学素子30、第1光学素子10、及び第2光学素子20の各面は、それぞれ中心主光線Lcに対して偏心して配置される。
偏心光学系1の直視光路の光線追跡について説明する。像面Im2を射出した光線は、第3光学素子30へ第1面31から入射し、第2面32から射出する。第3光学素子30の第2面32から射出した光線は、第1光学素子10へ第3面13から入射する。第3面13から入射した光線は、第2面12から第1光学素子10を射出する。第1光学素子10を射出した光線は、第2光学素子20へ第1面21から入射し、第2面22から射出する。第2光学素子20を射出した光線は、射出瞳としての開口絞りSを通過して、観察者の瞳又はスクリーン等に投影される。
なお、実施例5の偏心光学系1は、像面Im1に画像表示素子50を配置した画像投影装置に使用する場合と、Im1に画像撮像素子を配置した画像撮像装置に使用する場合と、がある。また、図38及び図39では、理想レンズILを図示しているが、実際には、理想レンズILが無い状態にして、像面Im2がより遠方に存在することになる。
以下に、上記実施例1〜実施例5の構成パラメータを示す。
ここで、本実施形態で用いる座標系について説明する。
図1に示すように、中心主光線Lcが、偏心光学系1の第2光学素子20の第2面22に交差するまでの直線によって定義される光軸をZ軸とし、そのZ軸と直交し、かつ、光学系を構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、光軸と直交し、かつ、Y軸と直交する軸、すなわち図1において紙面手前から奥に向かう軸をX軸とする。光線の追跡方向は、射出瞳側の図示しない物体面から像面Imに向かう光線追跡で説明する。
また、本実施形態で用いる回転非対称面は、自由曲面であることが好ましい。
本実施形態で用いられる自由曲面FFSの形状は、以下の式(a)で定義されるものである。なお、その定義式のZが自由曲面FFSのZ軸となる。なお、データの記載されていない係数項は0である。
Z=cr2 /[1+√{1−(1+k)c22 }]
66
+Σ Cj m n (a)
j=2
ここで、(a)式の第1項は球面項、第2項は自由曲面項である。
また、球面項中、
c:頂点の曲率
k:コーニック定数(円錐定数)
r=√(X2 +Y2
である。
自由曲面項は、
66
Σ Cj m n
j=2
=C2 X+C3
+C4 2 +C5 XY+C6 2
+C7 3 +C8 2 Y+C9 XY2 +C103
+C114 +C123 Y+C132 2 +C14XY3 +C154
+C165 +C174 Y+C183 2 +C192 3 +C20XY4
+C215
+C226 +C235 Y+C244 2 +C253 3 +C262 4
+C27XY5 +C286
+C297 +C306 Y+C315 2 +C324 3 +C333 4
+C342 5 +C35XY6 +C367
・・・・・・
ただし、Cj(jは2以上の整数)は係数である。上記自由曲面は、一般的には、X−Z面、Y−Z面共に対称面を持つことはないが、本実施形態では、Xの奇数次項を全て0にすることによって、Y−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。例えば、上記定義式(a)においては、C2 、C5 、C7 、C9 、C12、C14、C16、C18、C20、C23、C25、C27、C29、C31、C33、C35・・・の各項の係数を0にすることによって可能である。
また、Yの奇数次項を全て0にすることによって、X−Z面と平行な対称面が1つだけ存在する自由曲面となる。例えば、上記定義式においては、C3 、C5、C8 、C10、C12、C14、C17、C19、C21、C23、C25、C27、C30、C32、C34、C36・・・の各項の係数を0にすることによって可能である。
また、上記対称面の方向の何れか一方を対称面とし、それに対応する方向の偏心、例えば、Y−Z面と平行な対称面に対して光学系の偏心方向はY軸方向に、X−Z面と平行な対称面に対しては光学系の偏心方向はX軸方向にすることで、偏心により発生する回転非対称な収差を効果的に補正しながら同時に製作性をも向上させることが可能となる。
なお、上記定義式(a)は、前述のように1つの例として示したものであり、本発明の自由曲面は、回転非対称な面を用いることで偏心により発生する回転非対称な収差を補正し、同時に製作性も向上させるということが特徴であり、他のいかなる定義式に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。
また、本実施例で用いられる非球面データには、面データ中、非球面形状としたレンズ面に関するデータが示されている。非球面形状は、zを光の進行方向を正とした光軸とし、yを光軸と直交する方向にとると以下の式(b)にて表される。
z=(y2/r)/[1+{1−(1+K)・(y/r)21/2
+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10… (b)
ただし、rは近軸曲率半径、Kは円錐係数、A4、A6、A8はそれぞれ4次、6次、8次の非球面係数である。なお、記号“e”は、それに続く数値が10を底にもつ、べき指数であることを示している。例えば「1.0e−5」は「1.0×10-5」であることを意味している。
各実施例では、このY−Z平面内で各面の偏心を行っている。偏心面については、対応する座標系の原点から、その面の面頂位置の偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向をそれぞれX,Y,Z)と、その面の中心軸(自由曲面については、前記(a)式のZ軸)のX軸、Y軸、Z軸それぞれを中心とする傾き角(それぞれα,β,γ(°))とが与えられている。なお、その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はZ軸の正方向に対して時計回りを意味する。
また、各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面(仮想面を含む。)とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合に、面間隔が与えられている。また、偏心後は、偏心前の原点に戻り、面間隔で与えられたZ軸方向に進んで次の面の原点とする。
屈折率、アッベ数については、d線(波長587.56nm)に対するものを表記してある。長さの単位はmmである。各面の偏心は、上記のように、基準面からの偏心量で表わす。曲率半径に記載する“∞”は、無限大であることを示している。
なお、記号“e”は、それに続く数値が10を底にもつ、べき指数であることを示している。例えば「1.0e−5」は「1.0×10-5」であることを意味している。
実施例1(電子像観察)
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -2000.00
1 絞り面 0.00
2 -49.52 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2
3 FFS[1] 0.05 偏心(2)
4 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
5 FFS[2] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
6 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
7 FFS[3] 0.00 偏心(4)
8 ∞ 6.65 偏心(5)
9 ∞ 1.10 1.5163 64.1
10 ∞ 0.00
像 面 ∞ 0.00

FFS[1]
C4 -5.5132e-003 C6 -6.4199e-004 C8 -7.8743e-006
C10 -4.5977e-005 C11 4.5125e-007 C13 8.1252e-006
C15 -1.1308e-005 C17 -5.7940e-007 C19 1.1038e-007
C21 -2.2778e-008 C22 2.8293e-009 C24 -2.3136e-008
C26 2.2774e-008 C28 -1.4599e-008 C30 3.5428e-010
C32 1.4801e-011 C34 5.0872e-011 C36 1.1148e-009

FFS[2]
C4 -1.0262e-002 C6 -1.0510e-002 C8 3.8845e-005
C10 -1.0465e-004 C11 -2.0187e-006 C13 -2.5817e-006
C15 4.1664e-006 C17 -4.6567e-008 C19 -1.7782e-007
C21 2.0718e-007 C22 6.9279e-010 C24 9.6685e-009
C26 9.5965e-009 C28 -3.0441e-008 C30 -1.6795e-010
C32 -2.3758e-010 C34 -2.1711e-010 C36 1.0468e-009

FFS[3]
C4 1.6868e-002 C6 -4.5512e-002 C8 3.2342e-003
C10 1.6585e-003 C11 -2.5331e-005 C13 -1.4313e-005
C15 4.0061e-004 C17 5.4424e-006 C19 -2.0356e-005
C21 -2.7787e-005 C22 -8.7248e-008 C24 2.3868e-006
C26 1.6112e-006 C28 -1.3068e-006 C30 1.3669e-008
C32 9.7350e-008 C34 2.5936e-007 C36 1.9096e-007

偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 27.95
α 0.00 β 0.00 γ 0.00

偏心[2]
X 0.00 Y -1.08 Z 31.31
α 16.67 β 0.00 γ 0.00

偏心[3]
X 0.00 Y -1.47 Z 39.32
α -17.62 β 0.00 γ 0.00

偏心[4]
X 0.00 Y 18.04 Z 30.08
α 86.07 β 0.00 γ 0.00

偏心[5]
X 0.00 Y 17.49 Z 32.82
α 68.91 β 0.00 γ 0.00


実施例1(直視光路)
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1 絞り面 0.00
2 -49.52 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2
3 FFS[1] 0.05 偏心(2)
4 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
5 FFS[2] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
6 FFS[2] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
7 -56.60 0.00 偏心(4)
8 ∞ 100.00
9 理想レンズ 102.41
像 面 ∞ 0.00

FFS[1]
C4 -5.5132e-003 C6 -6.4199e-004 C8 -7.8743e-006
C10 -4.5977e-005 C11 4.5125e-007 C13 8.1252e-006
C15 -1.1308e-005 C17 -5.7940e-007 C19 1.1038e-007
C21 -2.2778e-008 C22 2.8293e-009 C24 -2.3136e-008
C26 2.2774e-008 C28 -1.4599e-008 C30 3.5428e-010
C32 1.4801e-011 C34 5.0872e-011 C36 1.1148e-009

FFS[2]
C4 -1.0262e-002 C6 -1.0510e-002 C8 3.8845e-005
C10 -1.0465e-004 C11 -2.0187e-006 C13 -2.5817e-006
C15 4.1664e-006 C17 -4.6567e-008 C19 -1.7782e-007
C21 2.0718e-007 C22 6.9279e-010 C24 9.6685e-009
C26 9.5965e-009 C28 -3.0441e-008 C30 -1.6795e-010
C32 -2.3758e-010 C34 -2.1711e-010 C36 1.0468e-009

偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 27.95
α 0.00 β 0.00 γ 0.00

偏心[2]
X 0.00 Y -1.08 Z 31.31
α 16.67 β 0.00 γ 0.00

偏心[3]
X 0.00 Y -1.47 Z 39.32
α -17.62 β 0.00 γ 0.00

偏心[4]
X 0.00 Y 0.00 Z 45.35
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
実施例2(電子像観察)
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -2000.00
1 絞り面 0.00
2 非球面[1] 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2
3 FFS[1] 0.50 偏心(2)
4 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
5 FFS[2] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
6 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
7 FFS[3] 0.00 偏心(4)
8 ∞ 6.52 偏心(5)
9 ∞ 1.10 1.5163 64.1
10 ∞ 0.00
像 面 ∞ 0.00

非球面[1]
曲率半径 -70.46
k 1.5887e+001
A4 -2.3732e-005 A6 5.6087e-008

FFS[1]
C4 -5.2871e-003 C6 -1.4509e-003 C8 3.5115e-005
C10 1.3338e-005 C11 -4.5692e-006 C13 5.7319e-006
C15 -1.3363e-005 C17 -8.3754e-007 C19 4.0142e-008
C21 1.5252e-007 C22 1.2728e-008 C24 -7.8790e-009
C26 2.6725e-008 C28 -1.4526e-008 C30 1.0641e-009
C32 6.1387e-010 C34 -1.2952e-009 C36 8.2407e-010

FFS[2]
C4 -9.7402e-003 C6 -9.9309e-003 C8 4.5018e-005
C10 -7.1121e-005 C11 -5.1230e-006 C13 -9.1847e-006
C15 2.5867e-008 C17 4.6633e-010 C19 -1.2362e-007
C21 2.8384e-007 C22 2.4655e-009 C24 1.3393e-008
C26 1.1125e-008 C28 -3.7602e-008 C30 -1.8443e-010
C32 -5.2551e-010 C34 -2.5228e-010 C36 1.3076e-009

FFS[3]
C4 1.9748e-002 C6 -1.6475e-002 C8 2.4385e-003
C10 3.8893e-003 C11 2.3611e-005 C13 -2.8920e-004
C15 -1.0609e-004 C17 2.5550e-005 C19 -1.1488e-005
C21 -4.4715e-005 C22 6.1891e-007 C24 3.9272e-006
C26 6.3901e-006 C28 1.2107e-006 C30 8.8191e-008
C32 8.8465e-008 C34 4.3446e-007 C36 2.1566e-007

偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 27.35
α 0.00 β 0.00 γ 0.00

偏心[2]
X 0.00 Y -0.62 Z 30.60
α 16.57 β 0.00 γ 0.00

偏心[3]
X 0.00 Y -1.18 Z 38.75
α -17.43 β 0.00 γ 0.00

偏心[4]
X 0.00 Y 18.02 Z 27.14
α 93.23 β 0.00 γ 0.00

偏心[5]
X 0.00 Y 17.49 Z 32.17
α 68.81 β 0.00 γ 0.00

実施例2(直視光路)
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -2000.00
1 絞り面 0.00
2 非球面[1] 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2
3 FFS[1] 0.50 偏心(2)
4 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
5 FFS[2] 0.00 偏心(3)
6 FFS[2] 0.80 偏心(3) 1.5254 56.2
7 非球面[2] 1.00 偏心(4)
8 ∞ 100.00
9 理想レンズ 94.26
像 面 ∞ 0.00

非球面[1]
曲率半径 -70.46
k 1.5887e+001
A4 -2.3732e-005 A6 5.6087e-008

非球面[2]
曲率半径 -75.31
k 6.4232e+000
A4 -9.1652e-006 A6 1.2968e-008 A8 -7.6748e-012

FFS[1]
C4 -5.2871e-003 C6 -1.4509e-003 C8 3.5115e-005
C10 1.3338e-005 C11 -4.5692e-006 C13 5.7319e-006
C15 -1.3363e-005 C17 -8.3754e-007 C19 4.0142e-008
C21 1.5252e-007 C22 1.2728e-008 C24 -7.8790e-009
C26 2.6725e-008 C28 -1.4526e-008 C30 1.0641e-009
C32 6.1387e-010 C34 -1.2952e-009 C36 8.2407e-010

FFS[2]
C4 -9.7402e-003 C6 -9.9309e-003 C8 4.5018e-005
C10 -7.1121e-005 C11 -5.1230e-006 C13 -9.1847e-006
C15 2.5867e-008 C17 4.6633e-010 C19 -1.2362e-007
C21 2.8384e-007 C22 2.4655e-009 C24 1.3393e-008
C26 1.1125e-008 C28 -3.7602e-008 C30 -1.8443e-010
C32 -5.2551e-010 C34 -2.5228e-010 C36 1.3076e-009

偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 27.35
α 0.00 β 0.00 γ 0.00

偏心[2]
X 0.00 Y -0.62 Z 30.60
α 16.57 β 0.00 γ 0.00

偏心[3]
X 0.00 Y -1.18 Z 38.75
α -17.43 β 0.00 γ 0.00

偏心[4]
X 0.00 Y 0.00 Z 45.10
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
実施例3(電子像観察)
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -2000.00
1 絞り面 0.00
2 トロイダル面[1] 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2
3 FFS[1] 1.00 偏心(2)
4 FFS[1] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
5 FFS[2] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
6 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
7 FFS[3] 0.00 偏心(4)
8 ∞ 6.83 偏心(5)
9 ∞ 1.10 1.5163 64.1
10 ∞ 0.00
像 面 ∞ 0.00


トロイダル面[1] X方向曲率半径 -42.94 Y方向曲率半径 -54.47

FFS[1]
C4 -5.6390e-003 C6 -1.0861e-003 C8 1.7889e-005
C10 -1.0830e-004 C11 -1.4992e-007 C13 7.4484e-006
C15 -1.1482e-005 C17 -6.1449e-007 C19 2.6096e-007
C21 -4.7867e-008 C22 8.7463e-010 C24 -1.9433e-008
C26 2.1967e-008 C28 -1.1614e-009 C30 2.1797e-010
C32 2.4560e-011 C34 1.1786e-011 C36 9.6814e-010


FFS[2]
C4 -1.0601e-002 C6 -9.0828e-003 C8 3.7010e-005
C10 -1.0402e-004 C11 -1.6395e-006 C13 -9.7302e-007
C15 -6.1727e-006 C17 -1.1351e-007 C19 -2.6630e-007
C21 1.0337e-006 C22 5.6435e-010 C24 1.0488e-008
C26 1.1554e-008 C28 -5.3497e-008 C30 -1.2475e-010
C32 -2.1422e-010 C34 -2.2161e-010 C36 1.0441e-009


FFS[3]
C4 2.3425e-002 C6 -2.2409e-002 C8 2.5959e-003
C10 3.6453e-003 C11 2.3350e-005 C13 -9.2672e-005
C15 -6.7379e-005 C17 2.3715e-005 C19 1.6507e-005
C21 -4.9469e-005 C22 -6.2501e-008 C24 3.5735e-006
C26 6.0894e-006 C28 4.6625e-007 C30 1.6274e-008
C32 1.0276e-007 C34 3.3774e-007 C36 1.9100e-007


偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 27.39
α 0.00 β 0.00 γ 0.00

偏心[2]
X 0.00 Y 0.66 Z 30.22
α 16.65 β 0.00 γ 0.00

偏心[3]
X 0.00 Y -4.54 Z 37.81
α -21.18 β 0.00 γ 0.00

偏心[4]
X 0.00 Y 18.06 Z 27.31
α 93.30 β 0.00 γ 0.00

偏心[5]
X 0.00 Y 17.44 Z 32.35
α 68.31 β 0.00 γ 0.00


実施例3(直視光路)
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -2000.00
1 絞り面 0.00
2 トロイダル面[1] 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2
3 FFS[1] 1.00 偏心(2)
4 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
5 FFS[2] 0.00 偏心(3)
6 FFS[2] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
7 トロイダル面[2] 0.00 偏心(4)
8 ∞ 100.00
9 理想レンズ 97.94
像 面 ∞ 0.00

トロイダル面[1] X方向曲率半径 -42.94 Y方向曲率半径 -54.47

トロイダル面[2] X方向曲率半径 -50.37 Y方向曲率半径 -63.19

FFS[1]
C4 -5.6390e-003 C6 -1.0861e-003 C8 1.7889e-005
C10 -1.0830e-004 C11 -1.4992e-007 C13 7.4484e-006
C15 -1.1482e-005 C17 -6.1449e-007 C19 2.6096e-007
C21 -4.7867e-008 C22 8.7463e-010 C24 -1.9433e-008
C26 2.1967e-008 C28 -1.1614e-009 C30 2.1797e-010
C32 2.4560e-011 C34 1.1786e-011 C36 9.6814e-010

FFS[2]
C4 -1.0601e-002 C6 -9.0828e-003 C8 3.7010e-005
C10 -1.0402e-004 C11 -1.6395e-006 C13 -9.7302e-007
C15 -6.1727e-006 C17 -1.1351e-007 C19 -2.6630e-007
C21 1.0337e-006 C22 5.6435e-010 C24 1.0488e-008
C26 1.1554e-008 C28 -5.3497e-008 C30 -1.2475e-010
C32 -2.1422e-010 C34 -2.2161e-010 C36 1.0441e-009


偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 27.39
α 0.00 β 0.00 γ 0.00

偏心[2]
X 0.00 Y 0.66 Z 30.22
α 16.65 β 0.00 γ 0.00

偏心[3]
X 0.00 Y -4.54 Z 37.81
α -21.18 β 0.00 γ 0.00

偏心[4]
X 0.00 Y 0.00 Z 48.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
実施例4(電子像観察)
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -2000.00
1 絞り面 0.00
2 FFS[1] 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2
3 FFS[2] 0.02 偏心(2)
4 FFS[2] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
5 FFS[3] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
6 FFS[2] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
7 FFS[4] 0.00 偏心(4)
8 ∞ 8.87 偏心(5)
9 ∞ 1.10 1.5163 64.1
10 ∞ 0.00
像 面 ∞ 0.00

FFS[1]
C4 -1.0032e-002 C6 -2.4973e-002 C7 1.3134e-007
C8 6.9808e-004 C10 -3.4098e-004 C11 -7.8122e-006
C13 1.3709e-005 C15 1.3582e-005 C17 -2.7523e-006
C19 3.9501e-007 C21 -1.0456e-006 C22 -2.0118e-008
C24 2.1849e-008 C26 -1.7069e-007 C28 -7.6802e-009

FFS[2]
C4 -4.9345e-003 C6 -3.3074e-003 C8 -1.5802e-005
C10 -1.5178e-004 C11 -9.3793e-008 C13 3.5963e-006
C15 -8.9405e-006 C17 -1.2003e-006 C19 8.2523e-007
C21 -2.4836e-007 C22 1.2322e-008 C24 -3.2874e-008
C26 5.4685e-008 C28 -6.0686e-009 C30 2.4249e-009
C32 -5.3124e-010 C34 1.4313e-009 C36 -9.4394e-011

FFS[3]
C4 -9.1832e-003 C6 -1.1729e-002 C8 8.2873e-005
C10 -1.2215e-004 C11 -9.3058e-007 C13 -5.9052e-007
C15 1.2091e-006 C17 -3.8408e-007 C19 2.9212e-007
C21 3.0338e-008 C22 -6.7029e-010 C24 1.5016e-008
C26 -1.7688e-008 C28 -6.2540e-009 C30 -3.1860e-011
C32 -5.1604e-010 C34 1.6360e-010 C36 1.4148e-010

FFS[4]
C4 3.4486e-003 C6 -5.0960e-002 C8 2.2030e-003
C10 -2.1521e-003 C11 -4.7861e-005 C13 2.8587e-004
C15 2.0433e-004 C17 1.1697e-006 C19 -1.1528e-006
C21 2.9272e-006 C22 4.9652e-007 C24 6.4714e-007
C26 -5.7877e-007 C28 -2.4843e-006 C30 9.9781e-008
C32 -1.0223e-008 C34 2.4711e-008 C36 -1.1872e-007

偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 35.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00

偏心[2]
X 0.00 Y 1.33 Z 37.06
α 18.70 β 0.00 γ 0.00

偏心[3]
X 0.00 Y -2.73 Z 46.61
α -18.17 β 0.00 γ 0.00

偏心[4]
X 0.00 Y 20.24 Z 36.43
α 80.70 β 0.00 γ 0.00

偏心[5]
X 0.00 Y 19.47 Z 39.11
α 74.95 β 0.00 γ 0.00
実施例4(直視光路)
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -2000.00
1 絞り面 0.00
2 FFS[1] 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2
3 FFS[2] 0.02 偏心(2)
4 FFS[2] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
5 FFS[3] 0.00 偏心(3)
6 FFS[3] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
7 FFS[4] 0.00 偏心(4)
8 ∞ 100.00
9 理想レンズ 137.05
像 面 ∞ 0.00

FFS[1]
C4 -1.0032e-002 C6 -2.4973e-002 C7 1.3134e-007
C8 6.9808e-004 C10 -3.4098e-004 C11 -7.8122e-006
C13 1.3709e-005 C15 1.3582e-005 C17 -2.7523e-006
C19 3.9501e-007 C21 -1.0456e-006 C22 -2.0118e-008
C24 2.1849e-008 C26 -1.7069e-007 C28 -7.6802e-009

FFS[2]
C4 -4.9345e-003 C6 -3.3074e-003 C8 -1.5802e-005
C10 -1.5178e-004 C11 -9.3793e-008 C13 3.5963e-006
C15 -8.9405e-006 C17 -1.2003e-006 C19 8.2523e-007
C21 -2.4836e-007 C22 1.2322e-008 C24 -3.2874e-008
C26 5.4685e-008 C28 -6.0686e-009 C30 2.4249e-009
C32 -5.3124e-010 C34 1.4313e-009 C36 -9.4394e-011

FFS[3]
C4 -9.1832e-003 C6 -1.1729e-002 C8 8.2873e-005
C10 -1.2215e-004 C11 -9.3058e-007 C13 -5.9052e-007
C15 1.2091e-006 C17 -3.8408e-007 C19 2.9212e-007
C21 3.0338e-008 C22 -6.7029e-010 C24 1.5016e-008
C26 -1.7688e-008 C28 -6.2540e-009 C30 -3.1860e-011
C32 -5.1604e-010 C34 1.6360e-010 C36 1.4148e-010

FFS[4]
C4 -3.3825e-003 C6 -1.6269e-002 C7 1.3134e-007
C8 4.1389e-004 C10 -3.6798e-005 C11 -9.3113e-006
C13 -9.5964e-007 C15 -5.0830e-006 C17 -6.1637e-007
C19 -6.6776e-007 C21 1.1424e-007 C22 5.4652e-009
C24 7.3030e-009 C26 -3.4363e-008 C28 1.8505e-008

偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 35.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00

偏心[2]
X 0.00 Y 1.33 Z 37.06
α 18.70 β 0.00 γ 0.00

偏心[3]
X 0.00 Y -2.73 Z 46.61
α -18.17 β 0.00 γ 0.00

偏心[4]
X 0.00 Y 6.24 Z 52.78
α 11.17 β 0.00 γ 0.00
実施例5(電子像観察)
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -2000.00
1 絞り面 0.00
2 FFS[1] 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2
3 FFS[2] 1.13 偏心(2)
4 FFS[3] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
5 FFS[4] 0.00 偏心(4) 1.5254 56.2
6 FFS[3] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
7 FFS[5] 0.00 偏心(5)
8 ∞ 8.47 偏心(6)
9 ∞ 1.10 1.5163 64.1
10 ∞ 0.00
像 面 ∞ 0.00

FFS[1]
C4 -8.6796e-003 C6 -2.5529e-002 C7 -1.6530e-007
C8 6.7268e-004 C10 5.9121e-005 C11 -2.2793e-005
C13 -1.6323e-005 C15 1.6101e-005 C67 1.4000e+001

FFS[2]
C4 -5.3895e-003 C6 -5.1377e-003 C8 3.4225e-006
C10 -1.7368e-004 C11 -4.5939e-006 C13 7.1279e-006
C15 -1.1185e-005 C17 -8.2765e-007 C19 7.4509e-007
C21 -3.6159e-007 C22 2.3648e-008 C24 -1.4669e-008
C26 3.8161e-008 C28 4.1544e-009 C30 3.1880e-009
C32 -8.1184e-010 C34 1.1538e-009 C36 9.8510e-010

FFS[3]
C4 -5.6842e-003 C6 -6.5591e-003 C8 3.6523e-005
C10 -1.1965e-004 C11 -6.9101e-006 C13 9.7335e-006
C15 -1.0542e-005 C17 -1.0018e-006 C19 4.7661e-007
C21 -2.9492e-007 C22 3.4224e-008 C24 2.5250e-009
C26 2.4623e-008 C28 9.9426e-009 C30 4.1174e-009
C32 4.5335e-010 C34 6.7243e-010 C36 6.9978e-010

FFS[4]
C4 -9.1806e-003 C6 -1.4054e-002 C8 9.8029e-005
C10 -3.2411e-007 C11 -4.4663e-006 C13 -2.5707e-006
C15 -1.5223e-006 C17 -7.9748e-008 C19 5.0967e-008
C21 1.6752e-007 C22 4.2193e-009 C24 4.1842e-009
C26 1.7881e-009 C28 -8.8281e-009 C30 1.1941e-010
C32 -3.7263e-011 C34 -2.0181e-010 C36 2.8338e-010

FFS[5]
C4 -1.4803e-004 C6 -1.2221e-002 C8 -1.2570e-004
C10 -7.2989e-004 C11 -1.1605e-006 C13 1.6267e-004
C15 -2.4753e-004 C17 -4.5311e-006 C19 1.8120e-005
C21 -1.1509e-005 C22 2.8935e-008 C24 1.6335e-006
C26 -1.8393e-006 C28 2.8200e-006 C30 8.5835e-008
C32 -1.3362e-007 C34 1.6857e-007 C36 -1.0278e-007

偏心[1]
X 0.00 Y -1.56 Z 33.49
α -3.19 β 0.00 γ 0.00

偏心[2]
X 0.00 Y 0.15 Z 36.05
α 17.13 β 0.00 γ 0.00

偏心[3]
X 0.00 Y 0.12 Z 35.88
α 16.02 β 0.00 γ 0.00

偏心[4]
X 0.00 Y -2.62 Z 44.91
α -18.29 β 0.00 γ 0.00

偏心[5]
X 0.00 Y 17.05 Z 40.66
α 58.70 β 0.00 γ 0.00

偏心[6]
X 0.00 Y 18.67 Z 37.58
α 76.07 β 0.00 γ 0.00

実施例5(直視光路)
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -2000.00
1 絞り面 0.00
2 FFS[1] 0.00 偏心(1) 1.5254 56.2
3 FFS[2] 1.13 偏心(2)
4 FFS[3] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
5 FFS[4] 0.00 偏心(4)
6 FFS[4] 0.00 偏心(4) 1.5254 56.2
7 FFS[5] 0.00 偏心(5)
8 ∞ 100.00
9 理想レンズ 138.86
像 面 ∞ 0.00

FFS[1]
C4 -8.6796e-003 C6 -2.5529e-002 C7 -1.6530e-007
C8 6.7268e-004 C10 5.9121e-005 C11 -2.2793e-005
C13 -1.6323e-005 C15 1.6101e-005

FFS[2]
C4 -5.3895e-003 C6 -5.1377e-003 C8 3.4225e-006
C10 -1.7368e-004 C11 -4.5939e-006 C13 7.1279e-006
C15 -1.1185e-005 C17 -8.2765e-007 C19 7.4509e-007
C21 -3.6159e-007 C22 2.3648e-008 C24 -1.4669e-008
C26 3.8161e-008 C28 4.1544e-009 C30 3.1880e-009
C32 -8.1184e-010 C34 1.1538e-009 C36 9.8510e-010

FFS[3]
C4 -5.6842e-003 C6 -6.5591e-003 C8 3.6523e-005
C10 -1.1965e-004 C11 -6.9101e-006 C13 9.7335e-006
C15 -1.0542e-005 C17 -1.0018e-006 C19 4.7661e-007
C21 -2.9492e-007 C22 3.4224e-008 C24 2.5250e-009
C26 2.4623e-008 C28 9.9426e-009 C30 4.1174e-009
C32 4.5335e-010 C34 6.7243e-010 C36 6.9978e-010

FFS[4]
C4 -9.1806e-003 C6 -1.4054e-002 C8 9.8029e-005
C10 -3.2411e-007 C11 -4.4663e-006 C13 -2.5707e-006
C15 -1.5223e-006 C17 -7.9748e-008 C19 5.0967e-008
C21 1.6752e-007 C22 4.2193e-009 C24 4.1842e-009
C26 1.7881e-009 C28 -8.8281e-009 C30 1.1941e-010
C32 -3.7263e-011 C34 -2.0181e-010 C36 2.8338e-010

FFS[5]
C4 -4.1078e-003 C6 -1.7072e-002 C7 -2.6397e-005
C8 3.3517e-004 C10 1.3286e-004 C11 -6.8613e-006
C13 -2.3618e-006 C15 1.5688e-006

偏心[1]
X 0.00 Y -1.56 Z 33.49
α -3.19 β 0.00 γ 0.00

偏心[2]
X 0.00 Y 0.15 Z 36.05
α 17.13 β 0.00 γ 0.00

偏心[3]
X 0.00 Y 0.12 Z 35.88
α 16.02 β 0.00 γ 0.00

偏心[4]
X 0.00 Y -2.62 Z 44.91
α -18.29 β 0.00 γ 0.00

偏心[5]
X 0.00 Y -1.06 Z 50.90
α -0.67 β 0.00 γ 0.00
上記実施例1〜5について、条件式(1)〜(2)の値を下記に示しておく。
実施例1 実施例2 実施例3
R2Pi(X) -56.5962 -75.3085 -50.3713
R2Pi(Y) -56.5962 -75.3085 -63.194
D2Pi1Po 11.41458 12.46121 14.1361

|R2Pi(X)−R1Po(X)|/D2Pi1Po
0.61997 0.389262 0.525595

|R2Pi(X)−R1Po(X)|/D2Pi1Po
0.61997 0.389262 0.617208

φ2(X) -0.01767 -0.01328 -0.01985
φ2(Y) -0.01767 -0.01328 -0.01582
φ1(X) -0.02019 -0.01419 -0.02329
φ1(Y) -0.02019 -0.01419 -0.01836

φ2(X)/φ1(X) -0.874962 -0.935589 -0.852498
φ2(Y)/φ1(Y) -0.874962 -0.935589 -0.861934
実施例4 実施例5
R2Pi(X) -147.821 -121.719
R2Pi(Y) -30.7342 -29.2874
D2Pi1Po 11.64397 12.125

|R2Pi(X)−R1Po(X)|/D2Pi1Po
8.414891 5.287654

|R2Pi(X)−R1Po(X)|/D2Pi1Po
0.920049 0.800132

φ2(X) -0.00676 -0.00822
φ2(Y) -0.03254 -0.03414
φ1(X) -0.02007 -0.01736
φ1(Y) -0.04995 -0.05106

φ2(X)/φ1(X) -0.337152 -0.935589
φ2(Y)/φ1(Y) -0.65143 -0.668745
図42は、本実施形態の偏心光学系1を眼鏡Gに内蔵して用いる画像投影装置100を示す。
本実施形態の画像投影装置100では、本実施形態の偏心光学系1と、第1光学素子10の第1面11に対向する物体面に配置されて画像を表示する画像表示素子50と、を備えるので、小型、且つ、簡単な構造でありながら、高解像度で投影することが可能となる。
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
1…偏心光学系
50…画像表示素子(画像投影装置の場合),画像撮像素子(画像撮像装置の場合)
10…第1光学素子
20…第2光学素子
30…第3光学素子
Im…像面(画像投影装置の場合画像表示面,画像撮像装置の場合結像面)
S…開口絞り
60…光量調整部(液晶シャッター)

Claims (15)

  1. 光が透過可能な第1面、光が透過及び内面反射可能な第2面、並びに、光が透過及び内面反射可能な第3面を含む相互に偏心した少なくとも3つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされ、3つの光学面のうち少なくとも1つの光学面が回転非対称な形状を有する第1光学素子と、
    前記第1光学素子の第2面側に配置され、光が透過可能な第1面及び光が透過可能であって外部側に向けて凹形状を有する第2面を含む相互に偏心した少なくとも2つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされる第2光学素子と、
    前記第1光学素子の第3面側に配置され、光が透過可能あって外部側に向けて凸形状を有する第1面及び光が透過可能な第2面を含む相互に偏心した少なくとも2つの光学面を持ち、内部が屈折率1より大きい媒質で満たされる第3光学素子と、
    を備える
    ことを特徴とする偏心光学系。
  2. 前記第2光学素子の第2面は、光束の通過する有効領域において回転対称な面からなる
    ことを特徴とする請求項1に記載の偏心光学系。
  3. 前記第2光学素子の第2面は、球面、非球面、又はトーリック面
    であることを特徴とする請求項2に記載の偏心光学系。
  4. 前記第2光学素子と前記第3光学素子は、以下の条件式(1)を満足する
    ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の偏心光学系。
    0.1 ≦ |R2Pi−R1Po|/D2Pi1Po ≦ 12 (1)
    ただし、
    R2Piは、前記第3光学素子の第1面の曲率半径、
    R1Poは、前記第2光学素子の第2面の曲率半径、
    D2Pi1Poは、光束の中心主光線に沿う方向における、前記第3光学素子の第1面と前記第2光学素子の第2面との距離である。
  5. 前記第1光学素子の第2面と前記第2光学素子の第1面は、光束の通過する有効領域における面形状が同じである
    ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の偏心光学系。
  6. 前記第1光学素子の第2面と第3面は、対向して配置され、
    前記第1光学素子の第3面は、前記第1光学素子の第2面側に凹面を向けた凹面反射面である
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載の偏心光学系。
  7. 前記第1光学素子の第3面と前記第3光学素子の第2面は、接合されている
    ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載の偏心光学系。
  8. 前記第1光学素子の第3面は、回転非対称面である
    ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載の偏心光学系。
  9. 前記第1光学素子の第2面は、回転非対称面である
    ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1つに記載の偏心光学系。
  10. 前記第1光学素子の第1面は、回転非対称面である
    ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1つに記載の偏心光学系。
  11. 前記第2光学素子と前記第3光学素子は、以下の条件式(2)を満足する
    ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1つに記載の偏心光学系。
    0.15 ≦ φ2/φ1 ≦ 1.3 (2)
    ただし、
    φ1は、前記第2光学素子の第2面の中心主光線との交点における面のパワー、
    φ2は、前記第3光学素子の第1面の中心主光線との交点における面のパワー、
    である。
  12. 前記第1光学素子の第3面は、前記第1光学素子内部からの光を反射し、前記第1光学素子外部からの光を透過するハーフミラー構造である
    ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1つに記載の偏心光学系。
  13. 前記第1光学素子の第3面は、入射する光の角度によって特性が異なるホログラム構造である
    ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1つに記載の偏心光学系。
  14. 前記第3光学素子の第1面側の外部に光量を調整する光量調整部を有する
    ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1つに記載の偏心光学系。
  15. 請求項1乃至14のいずれか1項に記載の偏心光学系と、
    前記第1光学素子の第1面に対向する位置に配置されて画像を表示する画像表示素子と、
    を備える
    ことを特徴とする画像投影装置。
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