JPH05297317A - 双眼式視覚装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小型で不要な立体感を生じないようにすること
である。 【構成】観察者の左右の眼球直前に、軸上主光線に対し
て偏心した凹面反射ミラー２２，２３を位置させ、その
前側焦点位置近傍に、背面に光源２０，２１を置いた二
次元像表示素子１８，１９を配置する。各凹面反射ミラ
ー２２，２３は、夫々視野の中心を通過する軸上主光線
を含む複数の主光線が張る鉛直面に対して、その反射面
が対称になるように形成して配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接眼光学系を通して両
眼で拡大像を観察できる視覚装置に関するものであっ
て、特に頭部に装着して個人的にテレビジョン等の映像
を拡大観察するための視覚装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、臨場感を高めるために大画面のデ
ィスプレイが求められており、その一方で携帯性の良い
ディスプレイ或いは個人で使用するのに適した大きさの
ディスプレイが求められている。前者の場合は大型のデ
ィスプレイが必要となり、後者の場合は小型のディスプ
レイが必要となる。このような相いれない二つの要求を
同時に満たす装置として、小型の二次元像表示素子の像
を、接眼レンズを通して拡大像として両眼で観察できる
ようにした装置がある。そして、このような装置に偏心
光学系を採用することは、装置のコンパクト化を図ると
いう点で大変効果がある。

【０００３】偏心光学系を採用した双眼式視覚装置の例
として、特開平３−１８８７７７号公報に記載のものが
ある。この装置は、図１１に示されたように、ゴーグル
のような外観形状を呈したコンパクトなものであって、
観察者の頭部に装着されるようになっている。そしてこ
の装置の内部において、両眼の死角に位置する二次元像
表示素子１に表示された画像は、平面鏡２で反射され、
更に両眼の前面に拡がる単一の凹面鏡３によって拡大さ
れることで、観察者の観察可能な虚像が形成される。こ
れによって、観察者は仮想的な大画面ディスプレイを観
察することができる。

【０００４】ところで、屈折力を有する光学素子は、特
殊な場合を除いて像歪み収差を有している。そのため、
多くの光学系は、複数の光学素子を用いて夫々の像歪み
収差が打ち消し合うように組み合わせ、全体として像歪
みが目立たないようにしてある。共軸光学系は、各光学
素子の発生する像歪み特性がレンズ系の中心軸に対して
軸対称であるため、このような組み合わせを比較的容易
に選択できるが、偏心した光学素子を含む光学系ではこ
れは困難である。偏心光学素子で生じる像歪み特性は、
それ自体軸対称であったとしても、その対称軸は他の偏
心していない光学素子で生じる像歪み特性の対称軸とは
一致しておらず、偏心していない光学素子をいかように
組み合わせても決して補正しきれない。尚、偏心光学素
子による像歪みは偏心方向と同じ方向であって、光軸に
対して非対称な成分を発生する。図１１に示す視覚装置
においても、凹面鏡３は屈折力を有する偏心光学素子で
あり、これを用いて作られる虚像には、光軸に対して非
対称な像歪みが発生する。

【０００５】次に、図１２を用いて、偏心光学系の像歪
み特性について説明する。図１２において、観察者の左
眼４，右眼５の前面には球面の凹面鏡６が配設され、両
眼４，５と凹面鏡６との間の両眼の死角位置には二次元
像表示素子７が配置されている。そして、二次元像表示
素子７で映し出される映像は、その光束が凹面鏡６の作
用によって反射されて両眼４，５に夫々入射すること
で、虚像８，９が両眼４，５への進入光路の延長上に拡
大されて遠方に投影される。そして、この光学系の観察
者は、左眼４，右眼５によって夫々二次元像表示素子７
の画像の投影像８，９を明瞭に観察することができるよ
うになっている。

【０００６】次に、まず左眼４で観察される像８の像歪
み特性について説明する。二次元像表示素子７の中心点
Ａに対し、点Ａを挟んで水平方向両側に等間隔に配置さ
れた二点をＢ点，Ｃ点とする。中心点Ａと、明るさ絞り
として作用する左眼４の眼球の瞳孔中心とを通過する光
線（軸上主光線）を光軸Ｏ_A と定義し、この光軸Ｏ_A に
関して凹面鏡６は図示のように紙面と平行な方向で点Ｓ
を中心に軸Ｏ_A ′から回転偏心していると見なすことが
できる。眼球４において、点Ａが観測できる方位を基準
として点Ｂ，点Ｃを観測できる方位角をθ１，θ２とお
いた場合、もし本光学系に像歪みが無ければθ１＝θ２
となる。しかし、本光学系では像歪みが生じ、θ１＞θ
２となる。次に右眼５によって観察される像９の像歪み
について説明すると、点Ａを観察できる方位Ｏ_A ″を基
準として、点Ｂ，点Ｃが観察される方位角をθ１′，θ
２′とおくと、図１２に示す視覚装置の光学系全体は二
次元像表示素子７の中心点Ａを通過する両眼４，５間の
中央軸１１に対して対称であることから、明らかにθ２
＝θ１′，θ１＝θ２′である。以上の結果により、θ
１＞θ１′、θ２＜θ２′となることが理解できる。

【０００７】このように、左右眼４，５での同一点Ｂ，
Ｃの観察方位に差が生じる場合、両眼４，５からＢ点，
Ｃ点の像を見る視線は夫々点Ａの視線よりも短い有限距
離で交わり、その交点位置に点Ｂ，Ｃがあるように見
え、いわゆる視差が生じて立体感が生じる。即ち、本
来、同一平面上に整列して観察されるべき点Ａ，Ｂ，Ｃ
は、点Ａに対して点Ｂ，Ｃが手前側に位置するように見
える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１１に示す視覚装置
も、屈折力を有する凹面鏡３の配置構成は基本的に図１
２に示す偏心光学系と同一であり、凹面鏡３が持つ像歪
み特性が悪影響して好ましくない立体感が生じることに
なる。このように、好ましくない立体感が生じる現象
は、上述した従来技術に固有の現象ではない。一般に偏
心光学系では、特殊な対策を講じない限り、誤った視差
をもたらす像歪みが発生するので、好ましくない立体感
が生じるという問題がある。又、この好ましくない立体
感は、僅かな視差からも感じるので、像歪みを極めて厳
密に補正する必要がある。しかしながら、上述したよう
に、偏心光学系で生じる像歪みは補正が困難であり、そ
の補正のためには例えば偏心光学素子として対称軸を持
たない複雑な面形状の非球面を使用する必要があるが、
このような非球面は製作性が悪く視覚装置のコストを上
昇させる欠点がある。

【０００９】本発明は、このような実情に鑑みて、小型
で、不要な立体感が生じることのない双眼式視覚装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による双眼式視覚
装置は、２次元表示素子と、この２次元表示素子から左
右の観察眼に至る光路中に軸上主光線に対して偏心した
光学素子が含まれ且つ２次元表示素子に表示された情報
の虚像を形成する左右一対の接眼光学系と、を備えた双
眼式視覚装置において、偏心した光学素子は、虚像上に
おいて軸上主光線を含む複数の主光線が張る鉛直面に対
して対称に形成されて、夫々各接眼光学系に配置されて
いることを特徴とするものである。又、偏心光学素子
は、１つの軸の周りに回転対称な形状であることを特徴
とするものである。

【００１１】

【作用】鉛直面を境に左右の光線の経路が対称になるか
ら、左右の眼で観察される虚像は、夫々鉛直面に関して
左右対称になり、軸外位置での左右の眼による視差が生
じないから、視野全体が同じ距離の位置に見えるように
なる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の第一実施例を図１乃至図４に
基づいて説明する。図１は観察者の頭部に装着した状態
における本発明の第一実施例による双眼式視覚装置の外
観正面図、図２は図１の双眼式視覚装置の内部の光学系
を示す要部側面図、図３は図２に示す光学系の正面図、
図４は正方眼パターンの観察像を示す図である。図１に
おいて、本実施例による双眼式視覚装置は、装着状態で
観察者の左右眼部分に夫々位置する光学系を収納して保
持する一対の光学系保持部１３，１４と、両耳部分に位
置する一対の耳パット１５，１６と、両者を連結する連
結部１７とから構成されている。光学系保持部１３，１
４に保持される光学系は図２及び図３に示されており、
各眼で観察すべき映像がその表示面に表示される一対の
二次元像表示素子１８，１９は、この表示素子１８，１
９を稼働制御する図示しない二次元像表示素子ドライブ
回路に接続され、この回路には図示しない外部の画像信
号発生装置から画像信号が入力するようになっている。
この二次元像表示素子１８，１９としては、例えばプラ
ズマディスプレイや液晶ディスプレイ等が適当であり、
図１には液晶ディスプレイが示されている。

【００１３】二次元像表示素子１８，１９の背面には照
明用の白色光源２０，２１が配置されている。又、観察
者の左右の眼球直前に夫々配置された接眼光学系は、夫
々軸上主光線に対して偏心した凹面反射ミラー２２，２
３で構成されており、この凹面反射ミラー２２，２３で
光路を屈曲させることで、装置のコンパクト化に寄与し
ている。そして、凹面反射ミラー２２，２３の前側焦点
位置近傍に二次元像表示素子１８，１９が各々位置して
おり、凹面反射ミラー２２，２３は、二次元像表示素子
１８，１９で表示される映像の拡大像を観察者の眼球で
観察し易い位置に虚像として投影するようになってい
る。更に、凹面反射ミラー２２，２３は光源２０，２１
の実像を左右の眼球の瞳孔に投影させるようになってお
り、これによって照明光は効率良く眼球に入射させられ
るので、光源２０，２１の出力が比較的小さくても明る
い像を観察できることになる。

【００１４】次に、凹面反射ミラー２２，２３の構成と
それによる像歪み特性について、図２に示す左眼用接眼
光学系によって説明する。左眼２５の瞳孔は開口絞りと
して機能するので、この中心を通る光源２０からの光線
が主光線となる。図２には３本の主光線ａ，ｂ，ｃが示
されており、その内の一つは左眼２５で観察する視野の
中心（軸上像点）を通過する主光線ａ即ち軸上主光線で
あり、他の二つの光線は、軸上像点に対して鉛直方向に
ずれた位置に置かれた任意の点を夫々通過する軸外主光
線ｂ，ｃである。このように設定された主光線ａ，ｂ，
ｃのうち軸上主光線を含む２本の光線ａ，ｂ又はａ，ｃ
を同時に含む平面即ち鉛直面（図２では、紙面に平行な
面）に関して、凹面反射ミラー２２はその反射面が対称
になるように形成されて配置されている。このように配
置された凹面反射ミラー２２が投影する像の歪み特性
は、必然的に視野中心を通過する鉛直線に対して対称と
なる。又、右眼用接眼光学系（図２では背後に隠れてい
る）は、図３に示すように、左眼用接眼光学系と左右対
称的に配置されており、そのため、右眼で観察される像
歪み特性は左眼で観察される像歪み特性を左右反転した
ものになる。

【００１５】本実施例は上述のように構成されているか
ら、双眼式視覚装置が観察者の頭部に装着された状態
で、一対の二次元像表示素子１８，１９の表示画像を観
察する場合、外部の画像信号発生装置から送られる画像
信号を二次元像表示素子ドライブ回路で受信して、二次
元像表示素子１８，１９が稼働される。これにより、二
次元像表示素子１８，１９に表示された画像は、光源２
０，２１からの照明光で透過され、偏心した凹面反射ミ
ラー２２，２３で反射された後、夫々左右の眼に効率良
く入射させられる。凹面反射ミラー２２，２３で投影さ
れた二次元像表示素子１８，１９の像は、瞳孔への入射
光の延長上に虚像として結像され、これを観察すること
ができる。

【００１６】ところで、凹面反射ミラー２２，２３で投
影される像の歪み特性は、凹面反射ミラー２２，２３の
反射面が夫々軸外主光線ａを含む鉛直面に対して対称に
形成されているから、視野中心を通過する鉛直面に対し
て対称になる。例えば、両二次元像表示素子１８，１９
が正方眼パターンを表示しているとすると、左眼用の凹
面反射ミラー２２を介して左眼２５で観察される像は、
歪みを誇張して示すと図４に示すような形状になり、正
方眼パターンの鉛直中心線ｋに対して対称な形状を呈す
ることになる。一方、右眼用の凹面反射ミラー２３は左
眼用の凹面反射ミラー２２と左右対称に配置されている
から、その像歪み特性は左眼２５で観察される像歪み特
性を左右反転したものになる。しかし、左眼２５で観察
される像歪み特性は左右対称であるから、左右反転した
としても、像歪み特性は反転前の像歪み特性と変わりは
ない。即ち、左右眼で観察される夫々の像の像歪み特性
は互いに向きも含めて等しい。例えば、正方眼パターン
の画像を右眼で観察しても、やはり図４に示すものと同
一の像が観察される。このように、左右眼で観察される
像の像歪み特性が同じ場合には、視差に狂いは生じない
ので、好ましくない立体感を生じない。

【００１７】上述のように本実施例は、左右の像歪みを
揃えるようにしたから、好ましくない立体感を生じない
像を観察することができ、しかもそのための偏心光学系
として、複雑な面形状の非球面を使用する必要もなく、
装置が比較的小型であるという利点も有する。尚、二次
元像表示素子１８，１９に夫々互いに所定の視差を持つ
映像を表示させることで立体像を表示できるが、この場
合にも、本実施例による視覚装置では視差に狂いが生じ
ないので、観察者に正しい立体感を与えることができ
る。

【００１８】次に、本発明の第二実施例を図５乃至図７
により説明する。図５は観察者に装着された状態におけ
る本第二実施例による双眼式視覚装置の外観図、図６及
び図７は双眼式視覚装置の光学系を示すものであって、
図６はその平面図、図７はその正面図である。図５にお
いて、双眼式視覚装置の外観構成は上述の第一実施例と
ほぼ同様であるが、一対の光学系保持部１３，１４に変
えて単一の光学系保持部２７が両眼２５，２６の前面に
位置するようになっている。

【００１９】光学系保持部２７内に保持されている図６
及び図７に示す光学系において、両眼２５，２６の上方
の死角に位置する一対の二次元像表示素子２９，３０
は、夫々自家発光するプラズマディスプレイから成って
おり、そのため光源によって照明する必要はない。二次
元像表示素子２９，３０の前方に位置するリレーレンズ
３１，３２は、夫々表示素子２９，３０の映像の実像を
開口（明るさ）絞り３３，３４を挟んで凹面鏡３５，３
６の前側焦点位置近傍に投影するようになっている。観
察者の直前に位置する平面鏡３７，３８は凹面鏡３５，
３６で屈曲された光束を反射して夫々左眼２５及び右眼
２６に入射させるようになっている。又、リレーレンズ
３１，３２及び凹面鏡３５，３６は軸上主光線に対して
偏心しており、凹面鏡３５，３６はリレーレンズ３１，
３２からの投影像を更に拡大して虚像として遠方に投影
するものである。又、偏心凹面鏡３５，３６は開口絞り
３３，３４の実像も左右の眼２５，２６の瞳孔位置に投
影する働きもするようになっている。尚、リレーレンズ
３１，３２，偏心凹面鏡３５，３６，平面鏡３７，３８
は一対の接眼光学系を構成する。

【００２０】又、偏心光学系の配置とそれによる像歪み
特性について左眼用接眼光学系により説明する。図７で
示すように、明るさ絞り３３，３４の中心を通過する３
本の光線の内、一本は左眼２５で観察する視野の中心
（軸上像点）を通過する主光線即ち軸上主光線ｄであ
り、他の二本は、軸上像点に対して鉛直方向に置かれた
任意の２点を夫々通過する軸外主光線ｅ，ｆである。
尚、図６ではこれら３本の主光線ｄ，ｅ，ｆは上下方向
に重なって見える。そして、リレーレンズ３１と偏心凹
面鏡３５の反射面とは、軸外主光線ｄを含む２本の主光
線ｄ，ｅ又はｄ，ｆを同時に含む鉛直面（図６では紙面
に垂直な方向、図７では紙面に平行な方向に表れる）に
対し、対称な形状に配設されている。これについては、
右眼用接眼光学系についても同様である。

【００２１】本実施例は上述のように構成されているか
ら、二次元像表示素子２９，３０が稼働されてその表示
面に夫々映像が表示されると、この映像はリレーレンズ
３１，３２を介して凹面鏡３５，３６の前側焦点位置近
傍に投影され、更にこの投影像が凹面鏡３５，３６で反
射された後、平面鏡３７，３８を介して左右眼２５，２
６に入射される。これにより左右眼２５，２６で、凹面
鏡３５，３６によって拡大投影された虚像を明瞭に観察
することができる。しかも、明るさ絞り３３，３４の実
像も凹面鏡３５，３６によって左右の眼２５，２６の瞳
孔位置に投影されるから、明るさ絞り３３，３４を通過
した光束が効率良く眼球２５，２６に送り込まれること
になり、全視野に亘って明るい映像を観察できる。尚、
左右接眼光学系を通して観察される二次元像表示素子２
９，３０の映像は、各表示素子２９，３０で表示される
像の方向に対して９０°回転した状態で観察される。但
し、各光学系を通過する際に回転する像の回転方向は左
右で反対である。そのため、二次元像表示素子２９，３
０には、各光学系で生じる像の回転と逆の回転を行わせ
た状態の映像を表示することで、観察者が正立像を観察
できることになる。

【００２２】又、本実施例による光学系によって投影さ
れる像の歪み特性は、第一実施例と同様に必然的に視野
中心を通過する鉛直線に関して対称になる。又、右眼用
接眼光学系は左眼用接眼光学系と左右対称的に配置され
ているので、右眼２６で観察される像歪み特性は左眼２
５で観察される像歪み特性と一致する。このように、左
右眼２５，２６で観察される像の歪み特性が同じ場合に
は、視差に狂いが生じないので、好ましくない立体感も
生じない。

【００２３】ところで、上述の実施例で二次元像表示素
子２９，３０として、プラズマディスプレイに代えて液
晶ディスプレイを配設してもよい。この場合、液晶ディ
スプレイを背面から照明するための照明光学系が必要に
なる。次に、このような照明光学系の一例について、図
８乃至図１０により説明する。図８は液晶ディスプレイ
とその照明光学系の正面図、図９は図８の側面図、図１
０は特殊プリズムの斜視図である。図８及び図９におい
て、光源４０の前方に射出光束を平行光束にするコリメ
ータレンズ４１が配設され、更にその前方にはビームス
プリッターとしての機能を有する特殊プリズム４２が配
設されている。この特殊プリズム４２は、図１０に示す
ように、光束入射面４２ａが断面鋸歯状を呈する左右方
向に傾斜した複数の微小な長板状の面から構成されてお
り、この面４２ａから入射する光束はこの各斜面の傾斜
方向に応じて左右方向に屈折する。しかも、各斜面が微
細なために、光束全体としてみると実質上左右方向に分
割されることになる。又、特殊プリズム４２で分割され
た各光路方向には、夫々液晶ディスプレイ４３，４４と
フィールドレンズ４５，４６が順次配設され、その前方
に更に図６及び図７に示すリレーレンズ３１，３２が配
設されるようになっている。

【００２４】そのため、光源４０から発せられた照明光
は、コリメータレンズ４１によって平行光束にされ、特
殊プリズム４２の入射面４２ａから入射させられて左右
方向に分割される。分割された各光束は液晶ディスプレ
イ４３，４４を背面から照明し、その透過光は夫々フィ
ールドレンズ４５，４６とリレーレンズ３１，３２との
作用により、明るさ絞り３３，３４に集光される。即
ち、光源４０の像が明るさ絞り３３，３４の開口部に投
影されるので、光源を発した光は効率よく開口部を通過
するから、明るい像を観察することができる。

【００２５】尚、上述した各実施例において、凹面敗者
ミラー２２，２３や、凹面反射鏡３５，３６及びリレー
レンズ３１，３２は１つの軸の周りに回転対称に形成す
るようにしてもよい。この場合、この回転対称の軸は、
上述した軸上主光線等複数の主光線を含む鉛直面上に設
置すればよい。このように偏心光学系を構成すれば、よ
り一層良好な投影像が得られる。又、像歪みの許容量も
上述の従来装置と比較して相当大きく設定することもで
きる。

【００２６】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る双眼式視覚
装置は、軸上主光線に対して偏心した光学素子が、軸上
主光線を含む複数の主光線が張る鉛直面に対して対称に
形成されているから、光学系の像歪みが残っていても視
差に狂いが生じることはなく、そのために好ましくない
立体像が生じない像を観察でき、像を観察し易く疲労を
軽減できる。又、装置自体も像歪みを高度に補正する必
要がなくなるので、複雑な非球面を使用する必要もな
く、製造コストを低廉にすることができる。更に、立体
映像を観察する場合でも、その正しい立体感を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例である双眼式視覚装置が観
察者に装着された状態を示す外観図である。

【図２】第一実施例による双眼式視覚装置の光学系を示
す要部側面図である。

【図３】図２の光学系の正面図である。

【図４】左眼によって観察できる方眼パターンの像を示
す図である。

【図５】本発明の第二実施例である双眼式視覚装置が観
察者に装着された状態を示す外観図である。

【図６】第二実施例による双眼式視覚装置の光学系を示
す要部平面図である。

【図７】図６の光学系の正面図である。

【図８】第二実施例に用いられ得る照明光学系の構成例
である。

【図９】図８の側面図である。

【図１０】特殊プリズムの斜視図である。

【図１１】従来の双眼式視覚装置の要部光学系を透過状
態で示す斜視図である。

【図１２】偏心光学系によって発生する像歪み特性を説
明するための原理図である。

【符号の説明】

１８，１９，２９，３０……二次元像表示素子、２２，
２３……凹面反射ミラー、３１，３２……リレーレン
ズ、３５，３６……凹面鏡、４３，４４……液晶ディス
プレイ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年５月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】次に、まず左眼４で観察される像８の像歪
み特性について説明する。二次元像表示素子７の中心点
Ａに対し、点Ａを挟んで水平方向両側に等間隔に配置さ
れた二点をＢ点，Ｃ点とする。この光学系では、二次元
像表示素子７の中心点Ａと明るさ絞りとして作用する左
眼４の眼球の瞳孔の中心とを通る光線Ｏ_A，即ち軸上主
光線が左眼４で表示像を観察する際の光軸となる。又、
光軸Ｏ_A と凹面鏡６との交点Ｓを通る凹面鏡６の法線Ｏ
_A ′は、凹面鏡６の光軸である。光学系の光軸Ｏ_A と凹
面鏡６の光軸Ｏ_A ′とは一致しておらず、一定の角度を
持ってＳ点で交差しているから、凹面鏡６は光軸Ｏ_A に
対して、Ｓ点を中心として紙面と平行な方向に回転偏心
していると見なすことができる。左眼４において、点Ａ
が観測できる方位を基準として点Ｂ，点Ｃを観測できる
方位角をθ１，θ２とおいた場合、もし本光学系に像歪
みが無ければθ１＝θ２となる。しかし、本光学系では
像歪みが生じ、θ１＞θ２となる。次に右眼５によって
観察される像９の像歪みについて説明すると、点Ａを観
察できる方位Ｏ_A ″を基準として、点Ｂ，点Ｃが観察さ
れる方位角をθ１′，θ２′とおくと、図１２に示す視
覚装置の光学系全体は二次元像表示素子７の中心点Ａを
通過する両眼４，５間の中央軸１１に対して対称である
ことから、明らかにθ２＝θ１′，θ１＝θ２′であ
る。以上の結果により、θ１＞θ１′、θ２＜θ２′と
なることが理解できる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による双眼式視覚
装置は、二次元表示手段と、この二次元表示手段に表示
された画像の拡大された空中像を形成する接眼光学系
と、を備えた双眼式視覚装置において、接眼光学系は二
次元表示手段から観察者の右眼及び左眼に至る光路中の
各々に屈折力を有する光学素子を含み、且つ各光学素子
は前記二次元表示手段から観察者の右眼及び左眼に至る
軸上主光線に対して偏心して配置され、各光学素子は偏
心して配置された位置において軸上像点に対して鉛直方
向にずれた位置にある像点に至る主光線と軸上主光線と
が決定する平面に対し面対象な形状を有することを特徴
とするものである。又、本発明による双眼式視覚装置
は、二次元表示手段から観察者の右眼及び左眼に至る軸
上主光線に対して偏心して配置された光学素子が屈折面
又は反射面を有し、この屈折面又は反射面が一つの軸の
周りに回転対称な形状であることを特徴とするものであ
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】本実施例は上述のように構成されているか
ら、双眼式視覚装置が観察者の頭部に装着された状態
で、一対の二次元像表示素子１８，１９の表示画像を観
察する場合、外部の画像信号発生装置から送られる画像
信号を二次元像表示素子ドライブ回路で受信して、二次
元像表示素子１８，１９が稼働される。これにより、二
次元像表示素子１８，１９に表示された画像は、光源２
０，２１からの照明光で透過され、偏心した凹面反射ミ
ラー２２，２３で反射された後、夫々左右の眼に効率良
く入射させられる。凹面反射ミラー２２，２３で投影さ
れた二次元像表示素子１８，１９の像は、瞳孔への入射
光の延長上に虚像として結像され、これを観察すること
ができる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】次に、凹面反射ミラー２２，２３の構成と
それによる像歪み特性について、図２に示す左眼用接眼
光学系によって説明する。左眼２５の瞳孔は開口絞りと
して機能するので、この中心を通る光源２０からの光線
が主光線となる。図２には３本の主光線ａ，ｂ，ｃが示
されており、その内の一つは左眼２５で観察する視野の
中心（軸上像点）を通過する主光線ａ即ち軸上主光線で
あり、他の二つの光線は、軸上像点に対して鉛直方向に
ずれた位置に置かれた任意の点を夫々通過する軸外主光
線ｂ，ｃである。このように設定された主光線ａ，ｂ，
ｃのうち軸上主光線を含む２本の光線ａ，ｂ又はａ，ｃ
を同時に含む平面即ち鉛直面（図２では、紙面に平行な
面）に関して、凹面反射ミラー２２はその反射面が対称
になるように形成されて配置されている。このように配
置された凹面反射ミラー２２が投影する像の歪み特性
は、必然的に視野中心を通過する鉛直線に対して対称と
なる。又、右眼用接眼光学系（図２では背後に隠れてい
る）は、図３に示すように、左眼用接眼光学系と左右対
称的に配置されており、そのため、右眼で観察される像
歪み特性は左眼で観察される像歪み特性を左右反転した
ものになる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】例えば、両二次元像表示素子１８，１９が
正方眼パターンを表示しているとすると、左眼用の凹面
反射ミラー２２を介して左眼２５で観察される像は、歪
みを誇張して示すと図４に示すような形状になり、正方
眼パターンの鉛直中心線ｋに対して対称な形状を呈する
ことになる。一方、右眼用の凹面反射ミラー２３は左眼
用の凹面反射ミラー２２と左右対称に配置されているか
ら、その像歪み特性は左眼２５で観察される像歪み特性
を左右反転したものになる。しかし、左眼２５で観察さ
れる像歪み特性は左右対称であるから、左右反転したと
しても、像歪み特性は反転前の像歪み特性と変わりはな
い。即ち、左右眼で観察される夫々の像の像歪み特性は
互いに向きも含めて等しい。例えば、正方眼パターンの
画像を右眼で観察しても、やはり図４に示すものと同一
の像が観察される。このように、左右眼で観察される像
の像歪み特性が同じ場合には、視差に狂いは生じないの
で、好ましくない立体感を生じない。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２次元表示素子と、該２次元表示素子から
   左右の観察眼に至る光路中に軸上主光線に対して偏心し
   た光学素子が含まれ且つ該２次元表示素子に表示された
   情報の虚像を形成する左右一対の接眼光学系と、を備え
   た双眼式視覚装置において、 前記光学素子は、虚像上において軸上主光線を含む複数
   の主光線が張る鉛直面に対して対称に形成されて、夫々
   前記各接眼光学系に配置されていることを特徴とする双
   眼式視覚装置。
2. 【請求項２】前記光学素子は、１つの軸の周りに回転対
   称な形状であることを特徴とする請求項１に記載の双眼
   式視覚装置。