JPH0876034A - 視覚表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全体のサイズがコンパクトで、接眼光学系内
での光量低下が少なく、かつ、軸外収差が良好に補正さ
れた広画角の視覚表示装置。 【構成】 観察像を表示する２次元画像表示素子１と、
この観察像を観察者眼球に導くためのアイポイント４を
形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置であって、
接眼光学系が第１の反射面２と第２の反射面３とを有
し、第１の反射面２が２次元画像表示素子１と対向する
ように配置され、第２の反射面３がアイポイント４と対
向するように配置され、かつ、第１の反射面２と２次元
画像表示素子１とを結ぶ光軸が、第２の反射面３とアイ
ポイント４とを結ぶ光軸と交差するように配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、視覚表示装置に関し、
特に、観察像を表示する２次元画像表示素子と、この表
示素子の画像を空中に拡大投影する接眼光学系とからな
る視覚表示装置であって、全体のサイズがコンパクト
で、接眼光学系内での光量低下が少なく、かつ、広画角
で軸外収差が良好に補正された視覚表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図３４〜図３６に光学系の構成を
示したような視覚表示装置が、ＵＳＰ４，２６９，４７
６（図３４）、ＵＳＰ４，８７４，２１４（図３５）、
ＵＳＰ４，９６９，７２４、ＵＳＰ５，０００，５４４
（図３６）等において提案されている。

【０００３】このような従来技術で提案されている視覚
表示装置の場合、３つの問題点がある。第１の問題点
は、ＵＳＰ４，８７４，２１４とＵＳＰ４，９６９，７
２４とＵＳＰ５，０００，５４４で提案されている視覚
表示装置の構成のままでは、全体のサイズの小型化を図
ることは難しいことである。第２の問題点は、ＵＳＰ
４，８７４，２１４とＵＳＰ４，９６９，７２４では、
視覚表示装置に半透過面が２つ配置されているため、２
次元画像表示素子から出て観察者の瞳に届く光量が低下
することである。また、外界から観察者の瞳に届く光量
の低下も問題となる。明るい電子画像と外界像を同時に
観察するためには、ＵＳＰ５，０００，５４４のような
構成でないといけないが、ＵＳＰ５，０００，５４４で
は、観察者が観察可能な範囲が非常に限られてしまう。
また、ＵＳＰ４，２６９，４７６の構成だと、半透過面
は１つしか含まないので、観察者は明るい外界像を観察
することができる。しかし、２次元画像表示素子から観
察者の瞳に到る光路中では、光束は半透過面の作用を２
回受けることになるので、電子画像は暗くなってしま
う。第３の問題点は、ＵＳＰ４，８７４，２１４とＵＳ
Ｐ４，９６９，７２４とＵＳＰ５，０００，５４４とで
提案されている視覚表示装置のままでは、広い観察画角
で軸外収差の少ないクリアな観察像を観察者に提供する
ことが難しいことである。

【０００４】以下、従来技術の上記３つの問題点につい
て詳細に説明する。図３４にＵＳＰ４，２６９，４７６
の視覚表示装置の一部の構成図を示し、図３５にＵＳＰ
４，８７４，２１４の視覚表示装置の構成図を、そし
て、図３６にＵＳＰ５，０００，５４４の視覚表示装置
の構成図を示す。ＵＳＰ４，９６９，７２４のものは、
ＵＳＰ４，８７４，２１４と類似した構成を持つため、
以下のＵＳＰ４，８７４，２１４に関する説明はＵＳＰ
４，９６９，７２４の場合にも適用される。

【０００５】図３４において、半透過平面を１１、反射
凹面を１２、観察者の瞳位置を１３、半透過平面１１と
反射凹面１２を含むプリズムを１４、観察者が正面を観
察しているときの視軸をＺ₁ とする。

【０００６】図３５において、２次元画像表示素子を２
１、接眼光学系を構成する光学エレメントの半透過平面
と半透過曲面をそれぞれ２２と２３、観察者の瞳位置を
２４とし、観察者の視軸をＺ₁ とする。

【０００７】図３６において、２次元画像表示素子を３
１、接眼光学系を構成する光学エレメントのプリズムと
半透過曲面をそれぞれ３２と３６、プリズムの屈折面の
シリンドリカル面と凸面をそれぞれ３３と３４、プリズ
ムの反射平面を３５、観察者の瞳位置を３７とし、観察
者の視軸をＺ₁ とする。

【０００８】まず、従来技術の第１の問題点である視覚
表示装置の小型化について説明する。最初に、ＵＳＰ
４，８７４，２１４（図３５）について説明する。視覚
表示装置のサイズを小型化するためには、半透過平面２
２と半透過曲面２３からなる接眼光学系の焦点距離を短
くし、２次元画像表示素子２１が半透過平面２２に近づ
くような構成にしなければならない。しかし、このよう
な構成にするためには、半透過曲面２３のパワーを強く
する必要があり、これは、像面湾曲やコマ収差等の軸外
収差の悪化の原因となるのみでなく、半透過曲面２３と
観察者の瞳２４の間の距離を小さくする原因ともなる。
軸外収差の悪化を回避するために、半透過曲面２３のパ
ワーを強くしながら観察者の視軸Ｚ₁ に対する偏芯量を
減らすと言う方法もあるが、このような構成をとると、
半透過平面２２の観察者視軸Ｚ₁ に対する傾斜を大きく
する必要があり、半透過平面２２の一部が観察者の顔面
に接触する可能性がある。

【０００９】次に、ＵＳＰ５，０００，５４４（図３
６）について説明する。視覚表示装置のサイズを小型化
するためには、半透過曲面３６とプリズム３２の屈折面
の凸面３４のパワーを強くして、接眼光学系の合成焦点
距離を短くする必要があるわけだが、上述したように、
これは軸外収差の悪化やアイリリーフが短くなる原因と
なってしまい、好ましくない。また、軸外収差の悪化を
回避するために半透過曲面３６のパワーを強くしながら
観察者の視軸Ｚ₁ に対する偏芯量を減らすと言う方法も
あるが、このような構成をとると、プリズム３２を観察
者の顔面方向に近い箇所に配置しなければならないの
で、プリズム３２が観察者の瞼や額に接触する可能性が
ある。すなわち、ＵＳＰ４，８７４，２１４やＵＳＰ
５，０００，５４４の視覚表示装置の構成のままでは、
サイズの小型化を図ることは困難である。

【００１０】次に、第２の問題点である半透過面による
光量の低下について説明する。最初に、ＵＳＰ４，２６
９，４７６（図３４）について説明する。ＵＳＰ４，２
６９，４７６では、外界像を観察者の瞳に伝達する光束
は、半透過平面１１を１回通過するだけなので、外界像
の光量の低下はほとんど問題にならない。しかし、電子
画像を観察者の瞳に伝達する光束は、半透過平面１１を
通過し、反射凹面１２で反射作用を受けた後、再び半透
過平面１１に戻りその反射作用を受けて観察者の瞳１３
へ到達する。つまり、電子画像を伝達する光束は半透過
平面１１の作用を２回受けることになり、光量の低下は
避けられない。

【００１１】次に、ＵＳＰ４，８７４，２１４（図３
５）について説明する。観察者の瞳に届く光量の低下を
防ぐためには、例えば、半透過平面２２を観察者視軸Ｚ
₁ より上側に移動し、反射平面とすればよい。このよう
な構成にするためには、半透過曲面２３の観察者の視軸
Ｚ₁ に対する偏芯量を増やすことが必要になってくる。
しかし、前方から観察者の瞳に届く光束を遮らないよう
に反射平面を配置することは難しく、観察者が観察でき
る画角を小さくすることが避けられない。また、半透過
曲面２３の観察者の視軸Ｚ₁ に対する偏芯量を増やすこ
とで、軸外収差である像面湾曲やコマ収差が悪化すると
言う問題点もある。

【００１２】最後に、ＵＳＰ５，０００，５４４（図３
６）について説明する。ＵＳＰ５，０００，５４４の場
合、半透過面は１面のみなので、明るい電子画像と外界
光を得ることが可能で、観察者の瞳に届く光量の低下は
特に問題とならない。しかし、反射平面３５を配置する
空間の問題から、観察可能な範囲が非常に狭くなってし
まう。観察者の観察可能な範囲を広くしようとした場合
は、プリズム３２の反射平面３５を観察者の瞳３７の前
方まで大きくしなければいけないので、反射平面３５を
半透過平面に置き換える必要がある。すると、接眼光学
系の中に半透過面が２つ含まれることになり、観察者の
瞳に届く光量の低下が問題となってしまう。

【００１３】すなわち、ＵＳＰ４，２６９，４７６の構
成では、電子画像の光量の低下が問題となり、ＵＳＰ
４，８７４，２１４の構成では、電子画像と外界像の光
量の低下が問題となる。また、ＵＳＰ５，０００，５４
４では、観察者の観察可能な範囲を狭くしたことで、観
察者の瞳に届く光量の低下を回避しているが、観察可能
な範囲を広げると、光量の低下が必然的に問題となって
しまう。

【００１４】最後に、第３の問題点である広い観察画角
での軸外収差の悪化について説明する。まず、ＵＳＰ
４，８７４，２１４（図３５）について説明する。観察
者に広い観察画角での像を提供しようとすると、半透過
曲面２３に到る主光線の広がりが大きくなるため、半透
過曲面２３で反射する光束径が大きくなり、大きい像面
湾曲が発生してしまう。また、観察画角を広くした場
合、隅々まで観察像を観察するためには大きい瞳径が必
要となるが、これは半透過曲面２３で反射する軸外光束
径が大きくなるため、コマ収差が悪化する原因となる。

【００１５】ＵＳＰ５，０００，５４４（図３６）にお
いても、ＵＳＰ４，８７４，２１４と同様に、観察者に
広い画角の観察像と大きい瞳径を提供しようとすると、
半透過曲面３６で像面湾曲とコマ収差が大量に発生する
ことは避けられない。すなわち、ＵＳＰ４，８７４，２
１４やＵＳＰ５，０００，５４４の視覚表示装置の構成
のままでは、広い画角で軸外収差の少ない観察像を得る
ことは困難である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、全体のサイズがコンパクトで、接眼光学系内での
光量低下が少なく、かつ、軸外収差が良好に補正された
広画角の視覚表示装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第１の発明の視覚表示装置は、観察像を表示する２
次元画像表示素子と、前記観察像を観察者眼球に導くた
めのアイポイントを形成する接眼光学系とからなる視覚
表示装置において、前記接眼光学系が少なくとも第１の
反射面と第２の反射面とを有し、前記第１の反射面が前
記２次元画像表示素子と対向するように配置され、前記
第２の反射面が前記アイポイントと対向するように配置
され、かつ、前記第１の反射面と前記２次元画像表示素
子とを結ぶ光軸が、前記第２の反射面と前記アイポイン
トとを結ぶ光軸と交差するように配置されていることを
特徴とするものである。

【００１８】第２の発明の視覚表示装置は、観察像を表
示する２次元画像表示素子と、前記観察像を観察者眼球
に導くためのアイポイントを形成する接眼光学系とから
なる視覚表示装置において、前記接眼光学系が少なくと
も第１の反射面と第２の反射面と第１の透過面と第２の
透過面とを有するプリズムからなり、前記プリズムが、
前記第１の反射面が間に前記第１の透過面を介して前記
２次元画像表示素子と対向配置され、前記第２の反射面
が間に前記第２の透過面を介して前記アイポイントと対
向配置され、かつ、前記第１の反射面と前記第１の透過
面とを結ぶ光軸と前記第２の反射面と前記第２の透過面
とを結ぶ光軸とが交差するように配置されていることを
特徴とするものである。

【００１９】第３の発明の視覚表示装置は、観察像を表
示する２次元画像表示素子と、前記観察像を観察者眼球
に導くためのアイポイントを形成する接眼光学系とから
なる視覚表示装置において、前記接眼光学系が少なくと
も第１の反射面と第２の反射面とを有し、前記第１の反
射面と前記第２の反射面とを通過する光軸が一部交差す
ることにより多角形を形成するように配置されているこ
とを特徴とするものである。

【００２０】ところで、本発明の「光軸が交差する」と
は、特に平面交差に限らす、立体交差まで含むものであ
る。そして、ここで言う「交差」とは、光軸が十文字に
交わることや、筋交いとなる状態を言う。そこで、前述
の図３４のように、光軸がＴ字型を形成するものを含む
ものではない。また、このことは、本発明が、光量損失
を低減させ、全体のサイズをコンパクトにすることを前
提として、その達成手段として創作された技術思想が
“光軸の交差”であることからも、当然図３４のような
構成が排除されていると言うことはむしろ当然である。

【００２１】

【作用】以下、本発明において上記構成を採用した理由
と作用について説明する。視覚表示装置全体のサイズを
小さくするために、接眼光学系の合成焦点距離を小さく
することは、軸外収差の悪化やアイリリーフが小さくな
る原因になってしまうことは既述した通りである。そこ
で、本発明では、接眼光学系の合成焦点距離に依存する
ことなく、接眼光学系を構成する光学エレメントを配置
する箇所を考慮することで、視覚表示装置全体のサイズ
を小さくしたものである。

【００２２】まず、第１の発明及び第３の発明につい
て、図１と図２を参照にして詳細に説明する。図１は、
本発明の視覚表示装置を構成する反射面の配置を示した
図であり、図２は、従来技術の類似した視覚表示装置を
構成する反射面の配置を示した図である。図１と図２に
おいて、２次元画像表示素子を１、２次元画像表示素子
１から出た光束を最初に反射する反射平面を２、反射平
面２で反射した光束を観察者の瞳の方向に反射させる凹
面を３、観察者の瞳位置を４とし、観察者が正面を観察
しているときの視軸をＺ、反射平面２の垂線をＺ₁ 、反
射凹面３と前記視軸Ｚとの交点での反射凹面３の法線を
Ｚ₂ とする。

【００２３】従来技術では、図２に示すように、２次元
画像表示素子１から出る主光線は、反射平面２の垂線Ｚ
₁ に対して上方から入射し、下方に向かって反射する。
そして、反射平面２で反射した光束を観察者の瞳４の方
向に反射させる反射凹面３では、反射平面２で反射した
光束は反射凹面３の法線Ｚ₂ に対して上方から入射し、
下方に向かって反射する。つまり、従来技術における反
射面の構成では、２次元画像表示素子１の中心から観察
者の瞳４の中心に到る軸上主光線の光路は、光路中で一
度も交わることなく、視覚表示装置は大きい空間を必要
とする。

【００２４】本発明では、２次元画像表示素子１の中心
から観察者の瞳４の中心に到る軸上主光線の光路が、従
来技術より少ない空間しか必要としないように工夫され
たものである。本発明では、図１に示すように、２次元
画像表示素子１かて出る主光線は、反射平面２の垂線Ｚ
₁ に対して上方から入射し、下方に向かって反射する。
そして、反射平面２で反射した光束は、反射凹面３の垂
線Ｚ₂ に対して下方から入射し、観察者の瞳４が位置す
る上方に向かって反射する。これら２つの反射面２、３
がこのような配置をとった場合、接眼光学系の合成焦点
距離を小さくしなくても、より少ない空間しか必要とし
ない視覚表示装置を得ることができる。

【００２５】さて、視覚表示装置の観察画角を広くする
と、それに伴って瞳径も大きくなるため、接眼光学系を
構成する反射面で像面湾曲とコマ収差が大量に発生し、
観察者がフラットでクリアな像を観察するのが困難にな
ることは既述した通りである。そこで、本発明では、広
画角で瞳径が大きいときにも、接眼光学系を構成する反
射面に入射する光束径が小さくなるようにすることで、
反射面で発生する像面湾曲とコマ収差の発生量を小さく
するものである。

【００２６】以下、第２の発明について、図３を参照に
して詳細に説明する。図３は、本発明の視覚表示装置を
構成するプリズム７の配置を示した図である。図３にお
いて、２次元画像表示素子を１、２次元画像表示素子１
から出た光束が最初にプリズム７に入射する透過面を
５、プリズム７に入射した光束が最初に反射する第１の
反射面である反射平面を２、反射平面２で反射した光束
を観察者の瞳に向かって反射する第２の反射面である反
射凹面を３、プリズム７から光束が射出する透過面を
６、観察者の瞳位置を４とし、観察者が正面を観察して
いるときの視軸をＺ、主光線からなる光束をＬ_CR、軸上
及び軸外光束をＬ_MRとして示す。

【００２７】視覚表示装置を構成する光学エレメントの
中、パワーを持ちかつ光軸に対して偏芯している反射凹
面３では、像面湾曲やコマ収差が発生しやすい。つま
り、広画角と大瞳径に対応するためには、反射凹面３で
の軸外収差の発生を抑えることが重要である。観察者が
画角の広い像を観るためには、２次元画像表示素子１を
出る主光線光束Ｌ_CRの光束径が大きい必要があるわけだ
が、この主光線光束Ｌ_CRが反射平面２を経て反射凹面３
に入射してしまうと、大量の像面湾曲が発生してしま
う。また、観察画角が広くなるのに伴って瞳径を大きく
するために、２次元画像表示素子１を出るそれぞれの主
光線が大きい開口数を持つ必要がある。これは、反射凹
面３での軸上及び軸外光束Ｌ_MRの光束径が大きくなる原
因となり、反射凹面３で大量のコマ収差も発生してしま
う。

【００２８】上記軸外収差の補正のためには、２次元画
像表示素子１と反射平面２を結ぶ光路中に透過面５を配
置し、透過面５と反射平面２との間を空気以上の屈折率
を持つ硝材で構成することが重要である。このような構
成にすることで、軸上及び軸外光束Ｌ_MRが透過面５で屈
折作用を受けるため、反射凹面３に入射するときの光束
径が小さくなり、コマ収差の発生量を小さくすることが
可能となる。また、観察者の瞳４と反射凹面３を結ぶ光
路中に透過面６を配置し、透過面６と反射凹面３との間
を空気以上の屈折率を持つ硝材で構成することも重要で
ある。このような構成にすることで、主光線光束Ｌ_CRが
反射凹面３に入射するときの光束径が小さくても、観察
者の瞳４に到達する主光線光束Ｌ_CRは観察者が正面を観
察しているときの視軸Ｚに対して大きな角度を持つこと
になる。つまり、観察者に充分広い観察画角を提供し、
かつ、像面湾曲の発生量を抑えることが可能となる。

【００２９】すなわち、反射平面２と反射凹面３を２つ
の透過面５と６の間に配置し、透過面５から透過面６ま
での光路を空気以上の屈折率を持つ硝材の中に置き、こ
れらの光学エレメントをプリズム７として構成すること
で、実際には２次元画像表示素子１から観察者の瞳４に
広画角で大瞳径の光束が届けられても、その光束を２次
元画像表示素子１から観察者の瞳４に届ける役割を持つ
反射平面２と反射凹面３では、光束はあたかも小さい画
角と瞳径を持つことになるので、反射面での軸外収差の
悪化を回避することが可能になるのである。

【００３０】さらに好ましくは、透過面５にパワーを持
たせ屈折面とすることで、透過面５は主光線光束Ｌ_CRと
軸上及び軸外光束Ｌ_MRの光束径を小さくする機能を有す
ることになる。同様に、透過面６にパワーを持たせ屈折
面とすることで、反射面での主光線光束Ｌ_CRと軸上及び
軸外光束Ｌ_MRの光束径が小さくても、透過面６で観察者
の瞳４に届く主光線光束Ｌ_CRと軸上及び軸外光束Ｌ_MRの
光束径を大きくすることができる。つまり、透過面５と
６はそれぞれ像面湾曲とコマ収差の両軸外収差の補正を
助けることになり、観察者は更にクリアでフラットな像
を観察することができる。

【００３１】以上において、さらに好ましくは、観察者
に更に広い観察画角を提供する視覚表示装置を得るため
に、上記の２つの反射面の中、少なくとも１つを正のパ
ワーを持つ凹面にすることが好ましい。観察者に更に広
い観察画角を提供するためには、観察者の瞳４に届く光
束を遮らないように２次元画像表示素子１と第１の反射
面２との間隔が充分大きい必要がある。このためには、
光学系の前側焦点位置が第１の反射面２より遠くに位置
していることが重要で、接眼光学系を構成するプリズム
７の反射面のパワー配分を考慮する必要がある。第２の
発明は、上記ですでに説明したように、プリズム７を構
成する２つの透過面５、６は、主に反射面に入射する光
束径を小さくする役割を担っている。一方、プリズム７
を構成する反射面２、３は、主に接眼光学系の前側焦点
位置と後側焦点位置を決める役割を担っている。そこ
で、接眼光学系を２つの反射面２、３で構成したとき
に、反射面のパワー配分が光学系の前側及び後側焦点位
置に与える影響について詳細に説明する。

【００３２】以下、第１〜第３の発明の作用を、図４
（ａ）と図４（ｂ）を用いて、詳細に説明する。図４
（ａ）は、接眼光学系を反射平面と反射凹面で構成した
ときの視覚表示装置を偏芯していない屈折光学系の状態
に置き換えた図で、図４（ｂ）は、接眼光学系を２つの
反射凹面で構成したときの視覚表示装置を偏芯していな
い屈折光学系の状態に置き換えた図である。

【００３３】図４（ａ）と図４（ｂ）において、２次元
画像表示素子を１、２次元画像表示素子１から出る光束
を最初に反射する面を２、反射面２で反射された光束を
観察者の瞳に向かって反射する面を３、観察者の瞳を４
とし、前側焦点位置（２次元表示素子１位置）をＦ₀ 、
後側焦点位置（観察者の瞳４位置）をＦ₁ 、光学系の焦
点距離をｆ、第１の反射面２と第２の反射面３のそれぞ
れの焦点距離をｆ₁ とｆ₂ 、前側焦点距離をｆｆ１、後
側焦点距離をｂｆ１、第１の反射面２と第２の反射面３
の間隔をｄとする。

【００３４】さらに、図４（ａ）では、光学系の主点を
Ｈ、反射凹面３と光軸との交点をＯとし、図４（ｂ）で
は、光学系の主点をＨ₁ とＨ₂ 、反射凹面２と３の光軸
との交点をそれぞれＯ₁ とＯ₂ とする。

【００３５】まず、接眼光学系を反射平面と反射凹面で
構成した場合について説明する。第１の反射面２が全く
パワーを持たない平面であるため、接眼光学系の主点Ｈ
は反射凹面３の箇所に一致して位置しており、反射凹面
３の持つ焦点距離ｆ₂ が光学系の前側焦点位置Ｆ₀ と後
側焦点位置Ｆ₁ を決めていることになる。２次元画像表
示素子１でのテレセントリック性を向上し、かつ、観察
者の瞳４に明るさにムラのない映像を表示するために
は、反射凹面３の焦点位置Ｆ₀ とＦ₁ に２次元画像表示
素子１と観察者の瞳４がそれぞれ位置する必要がある。
しかし、この条件を満たす視覚表示装置を得ようとする
と、光学系の前側焦点距離ｆｆ１の途中に第１の反射面
２が位置してしまうため、２次元画像表示素子１と反射
平面２との間隔が小さくなり、観察者の観察可能な光束
範囲を２次元画像表示素子１と反射平面２が遮ってしま
い、観察者の観察可能な範囲が小さくなる恐れがある。

【００３６】接眼光学系のサイズを変えることなく、観
察者の観察可能な範囲を広げるためには、反射平面２と
反射凹面３の間隔ｄは不変で、かつ、反射平面２と前側
焦点位置（２次元画像表示素子１位置）Ｆ₀ との間隔が
充分大きくなければいけない。そのためには、反射平面
２の近傍に主点が位置して、前側焦点位置Ｆ₀ を第１の
反射面２から遠ざける必要がある。主点が反射凹面３以
外の箇所に位置するためには、反射凹面３の他に正のパ
ワーを持つ反射面が接眼光学系に含まれ、接眼光学系が
２つの主点を持つ必要がある。

【００３７】そこで、接眼光学系を２つの正のパワーを
持つ反射面で構成した場合について説明する。接眼光学
系のそれぞれの主点Ｈ₁ とＨ₂ の位置は以下の式で定義
される。

【００３８】Ｈ₁ Ｏ₁ ＝ｆｄ／ｆ₂ Ｈ₂ Ｏ₂ ＝−ｆｄ／ｆ₁ 接眼光学系に正のパワーを持つ反射面が１面のみ含まれ
ているときには、反射凹面３の焦点距離ｆ₂ が接眼光学
系の焦点距離ｆとなっていた。接眼光学系を２つの正の
パワーを持つ反射面で構成するときに、前記焦点距離ｆ
が不変となるように、それぞれの反射面２と３の焦点距
離ｆ₁ とｆ₂ を決定し、かつ、接眼光学系のサイズが大
きくならないように、それぞれの反射面２と３の間隔ｄ
も不変としたとき、 Ｈ₁ Ｏ₁ ＜ｄ の式が当てはまれば、前側焦点位置Ｆ₀ を決める主点Ｈ
₁ は、２つの反射凹面の間に位置することになり、前側
焦点位置Ｆ₀ を第１の反射面２から遠ざけることができ
る。

【００３９】視覚表示装置は正のパワーを持ち、かつ、
この視覚表示装置を構成する反射面２と３も正のパワー
を持つので、以下の式が成り立つ。

【００４０】ｆ＜ｆ₂ この両辺にｄをかけると、 ｆｄ＜ｆ₂ ｄ ｆｄ／ｆ₂ ＜ ｄ Ｈ₁ Ｏ₁ ＜ｄ となり、前側焦点位置Ｆ₀ を決める主点Ｈ₁ は、２つの
反射凹面の間に位置し、２次元画像表示素子１と第１の
反射凹面２の間隔はより大きくなる。この結果、２次元
画像表示素子１と反射凹面２の間を通ることができる光
束の範囲は大きくなるので、観察者に更に広画角の観察
像を提供することが可能になる。

【００４１】また、接眼光学系を構成するプリズム７の
２つの反射面２、３両方に正のパワーを持たせること
で、後側焦点距離ｂｆ１が短くなり、アイリリーフが小
さくなる。これは、第２の反射面３と観察者の瞳４の間
隔を決める主点Ｈ₂ が、第２の反射面３位置から第１の
反射面２の方向へ移動したためである。充分なアイリリ
ーフが確保できないと、視覚表示装置が観察者の瞼や額
に接触してしまう。このため、充分なアイリリーフを確
保し、かつ、視覚表示装置のサイズをコンパクトにする
ためには、以下の条件式を満足することが好ましい。

【００４２】３０＜ｆ＜１００〔ｍｍ〕 接眼光学系の合成焦点距離ｆが、上記条件式の上限の１
００を越えると、視覚表示装置のサイズが大きくなりす
ぎてしまい、上記条件式の下限の３０を越えると、充分
なアイリリーフが確保できなくなる。

【００４３】また、接眼光学系を構成するプリズム７の
２つの反射面２、３を両方正のパワーを持つ凹面で構成
した場合、さらに好ましくは、観察者の目の疲労を軽減
するために、２次元画像表示素子１の第２の反射面３側
をその観察者の瞳４側より観察者の視軸Ｚに近づけるよ
うに傾斜させることが好ましい。

【００４４】以下、この作用の説明を図５と図６を用い
て行う。図５において、２次元画像表示素子を１、プリ
ズム７を構成する第１の透過面を５、第１の反射面を
２、第２の反射面を３、第２の透過面を６、観察者の瞳
位置を４、観察者の視軸をＺとし、観察者の瞳から見た
上側軸外光束をＬ_UP、観察者の瞳から見た下側軸外光束
をＬ_LOW 、観察者の瞳４から見た軸上光束をＬとする。

【００４５】図５から明らかなように、下側軸外光束Ｌ
_LOW は上側軸外光束Ｌ_UPと比較して、第１の反射面２か
ら第２の反射面３までの距離は短く、２次元画像表示素
子１から第１の反射面２までの距離は長くなる。上側軸
外光束Ｌ_UPと下側軸外光束Ｌ_LOW が受ける光学系のパワ
ー配分の違いを図６に示す。図６から明らかなように、
下側軸外光束Ｌ_LOW の前側焦点位置Ｆ_O は、上側軸外光
束Ｌ_UPの前側焦点位置Ｆ_O より光学系に近づいて位置す
ることになり（図６（ａ）は上側軸外光束Ｌ_UPに対応
し、図６（ｂ）は下側軸外光束Ｌ_LOW に対応する。）、
この結果、観察者の瞳４に到る下側軸外光束Ｌ_LOW は像
を無限遠に投影しているようには観察されず、観察者は
下側の像を観察するときには目の焦点を無限遠より近く
に合わせ直す必要が生じてしまう。これは、観察者が目
に疲労を感じる恐れがあり、好ましくない。

【００４６】そこで、２次元画像表示素子１の第２の反
射面３側を観察者の瞳４側より観察者の視軸Ｚに近づけ
るように傾斜させ、図５の８の位置に移動することで、
下側軸外光束Ｌ_LOW の前側焦点位置Ｆ_O を光学系に近づ
け、観察者が下側の像を観察するときにも無限遠の像を
観察できるようにし、観察者の目の疲労を軽減するよう
な構成をとることが好ましい。

【００４７】さらに好ましくは、観察者に更に広い観察
画角と更に長いアイリリーフを提供する視覚表示装置を
得るために、接眼光学系を構成する２つの反射面の中、
少なくとも１つを単体の裏面鏡とすることが好ましい。
この点を図７を用いて詳細に説明する。図７は、２次元
画像表示素子から出る主光線が最初に反射する凹面鏡を
裏面鏡としたときの視覚表示装置の断面図で、２次元画
像表示素子を１、第１の反射面を持つ裏面鏡を９、裏面
鏡の屈折面を１０、裏面鏡の反射面を２、第２の反射面
である凹面鏡を３、観察者の瞳位置を４とする。

【００４８】第１の反射面２を負パワーを持つ屈折面１
０を持つ裏面鏡９として構成することで、第１の反射面
２を持つ裏面鏡９の焦点距離は従来のものより長くな
る。上記の主点位置を決める定義式から、これは、光学
系の後側焦点位置（観察者の瞳４位置）を決める主点Ｈ
₁ を第２の反射面３に近づけて、後側焦点位置Ｆ₁ （観
察者の瞳４位置）を第２の反射面３から更に遠くに位置
させることになり、観察者に更に長いアイリリーフを提
供することができる。また、第１の反射面２と２次元画
像表示素子１の間に負パワーを持つ屈折面１０を配置す
ることで、第２の反射面３が持つパワーが同じで前側焦
点位置（２次元画像表示素子１位置）を決める主点Ｈ₀
が従来と同じ位置にあっても、前側焦点位置Ｆ₀ （２次
元画像表示素子１位置）を光学系より遠ざけることがで
きる。この結果、観察者の瞳４に届く光束の範囲が広が
り、観察者により広画角の像を提供することができる。

【００４９】また、第２の反射面３を裏面鏡として構成
した場合にも、上述したのと同様の作用によって、更に
広画角の観察像と長いアイリリーフを提供することが可
能である。

【００５０】さらに好ましくは、第１の発明及び第２の
発明において、観察者によりクリアな像を提供するため
に、接眼光学系を構成する２つの反射面又は少なくとも
１つの裏面鏡の屈折面の中、少なくとも１つの面を、光
軸と反射面又は屈折面とが交わる点を交点とし、その交
点を通るその反射面又は屈折面の法線と光軸を含む平面
内での曲率半径と、この平面と直交しかつ上記の法線を
含む平面内での曲率半径とが異なるような面とすること
が好ましい。

【００５１】以下、この作用を、図８と図９を用いて、
詳細に説明する。図８は、２次元画像表示素子１の中心
から観察者の瞳４の中心をつなぐ軸上主光線（光軸）と
反射面２、３との交点を反射面の中心とすると、反射面
の中心を通る法線と上記光軸を含む平面内での反射面の
曲率半径と、この平面と直交しかつ上記法線を含む平面
内の反射面の曲率半径が同じときの、視覚表示装置の立
体図である。図９は、第１の反射面２の上記のそれぞれ
の平面内での曲率半径が異なるときの視覚表示装置の立
体図である。以下、説明の都合上、上記のそれぞれの平
面を反射面又は屈折面の子午面と反射面又は屈折面の球
欠面と定義する。

【００５２】さらに、以下、説明の都合上、２次元画像
表示素子１を出て観察者の瞳４に届く光束の中、観察者
の瞳４の球欠面内にのみ光束の成分を持つものを球欠面
内の光束、観察者の瞳の子午面内にのみ光束の成分を持
つものを子午面内の光束と定義する。

【００５３】図８（ａ）と図９（ａ）は、観察者の瞳４
にできる球欠像の一部を示す図で、図８（ｂ）と図９
（ｂ）は、観察者の瞳４にできる子午像の一部を示す図
である。球欠像と子午像が結像する位置を見やすくする
ために、光線は観察者の瞳４から２次元画像表示素子１
への逆光線追跡が示されている。

【００５４】図８、図９において、２次元映像表示素子
を１、第１の反射面を２、第２の反射面を３、観察者の
瞳位置を４とする。反射面２の子午面内と反射面２の球
欠面内での曲率半径が同じときは、図８（ａ）に示すよ
うに、球欠像は２次元画像表示素子１の後側に位置して
おり、これは言い換えれば、２次元画像表示素子１を出
る球欠面内の光束は、観察者の瞳位置４の後側に結像す
ることになる。また、図８（ｂ）に示すように、子午像
は２次元画像表示素子１の前側に位置しており、これは
言い換えれば、２次元画像表示素子１を出る子午面内の
光束は、観察者の瞳位置４の前側に結像することにな
る。すなわち、視覚表示装置に存在する非点隔差は大き
く、観察者が観察する像が高い解像度を必要とするとき
には、観察者は充分クリアな像を観察できない恐れがあ
る。

【００５５】そこで、観察者によりクリアな解像度の高
い像を提供するためには、接眼光学系を構成する２つの
反射面又は少なくとも１つの裏面鏡の屈折面の中、少な
くとも１つの面を、面の子午面内と球欠面内とで曲率半
径が異なるような形状にすることが好ましい。図８
（ａ）と（ｂ）が示すように、接眼光学系によって受け
る正のパワーは、球欠面内の光束より子午面内の光束の
方が強く、球欠面内の光束の焦点距離は子午面内の光束
の焦点距離より長くなる。この焦点距離の差を小さくす
るためには、反射面の球欠面内での正のパワーを子午面
内での正のパワーより強くするか、もしくは、裏面鏡の
屈折面の球欠面内での負のパワーを子午面内での負のパ
ワーより弱くすることが好ましい。視覚表示装置を構成
する反射面の中、１つの反射面の球欠面内の正のパワー
を子午面内の正のパワーより強くした例を図９（ａ）と
（ｂ）に示す。図９（ａ）と（ｂ）が示すように、非点
隔差が小さくなり、この結果、観察者に解像度の高い像
を提供できる。

【００５６】また、さらに好ましくは、第２の発明にお
いて、観察者によりクリアな像を提供するために、プリ
ズムを構成する２つの反射面又は２つの透過面の中、少
なくとも１つの面を、光軸と反射面又は透過面とが交わ
る点を交点とし、その交点を通るその反射面又は透過面
の法線と光軸を含む平面内での曲率半径と、この平面と
直交しかつ上記の法線を含む平面内での曲率半径とが異
なるような面とすることが好ましい。

【００５７】以下、説明の都合上、上記それぞれの平面
を反射面又は透過面の子午面と球欠面と定義する。ま
た、２次元画像表示素子１を出て観察者の瞳４の届く光
束の中、観察者の瞳の球欠面内にのみ光束の成分を持つ
ものを球欠面内の光束、観察者の瞳の子午面内にのみ光
束の成分を持つものを子午面内の光束と定義する。

【００５８】以下、この作用を、図１０を用いて、詳細
に説明する。図１０は、ブリズム７を構成する反射面と
透過面の子午面内と球欠面内での曲率半径が等しいとき
の視覚表示装置の断面図である。球欠像と子午像が結像
する位置を見やすくするために、光線は観察者の瞳４か
ら２次元画像表示素子１への逆光線追跡で示されてい
る。図１０において、２次元画像表示素子を１、プリズ
ム７を構成する第１の透過面を５、第１の反射面２、第
２の反射面を３、第２の透過面を６、観察者の瞳位置を
４とし、球欠像の結像面をＩ_X 、子午像の結像面をＩ_Y
として示す。

【００５９】反射面と透過面の子午面内と球欠面内での
曲率半径が同じときは、図１０に示すように、球欠像の
結像面Ｉ_X は２次元画像表示素子１の後側に位置してお
り、これは言い換えれば、２次元画像表示素子１を出る
球欠面内の光束は、観察者の瞳位置４の後側に結像する
ことになる。一方、子午像の結像面Ｉ_Y は２次元画像表
示素子１の前側に位置しており、これは言い換えれば、
２次元画像表示素子１を出る子午面内の光束は、観察者
の瞳位置４の前側に結像することになる。すなわち、視
覚表示装置に存在する非点隔差は大きく、観察者が観察
する像が高い解像度を必要とするときには、観察者は充
分クリアな像を観察できない恐れがある。

【００６０】そこで、観察者によりクリアな解像度の高
い像を提供するためには、プリズム７を構成する反射面
２、３及び透過面５、６の中、少なくとも１つを、反射
面又は透過面の子午面内と球欠面内とで曲率半径が異な
るような形状にすることが好ましい。上述したように、
接眼光学系によって受ける正のパワーは、球欠面内の光
束より子午面内の光束の方が強く、球欠面内の光束の焦
点距離は子午面内の光束の焦点距離より長くなる。より
解像度の高いクリアな像を得るためには、この焦点距離
の差を小さくする必要がある。このためには、反射面又
は透過面の球欠面内のパワーを子午面内での正のパワー
より強くし、球欠面内の光束の焦点距離を短くすること
が重要となる。

【００６１】さて、以上の本発明をスーパーインポーズ
機能（電子画像と外界像を重ね合わせて同時に表示する
機能）を持つ視覚表示装置として活用するためには、接
眼光学系を構成する２つの反射面の中、少なくとも１つ
を半透過面とすることが必要である。

【００６２】観察者が正面の外界の光景と２次元画像表
示素子１から観察者の瞳４に伝達される電子画像を同時
に観察するためには、観察者の瞳４の正面に位置する第
２の反射面３を半透過面に置き換えればよい。

【００６３】本発明の視覚表示装置の場合、構成要素と
して反射面を半透過面に置き換えても、観察可能な画角
が小さくなったり、視覚表示装置のサイズが大きくなっ
たりすることはない。また、視覚表示装置がスーパーイ
ンポーズ機能を有していても、接眼光学系の構成要素の
中に半透過面は１つしか含まれておらず、かつ、２次元
画像表示素子と外界から観察者の瞳に届くそれぞれの光
束は半透過面の作用を１回しか受けないので、観察者の
瞳に届く光量の低下も、従来のものと比べてかなり小さ
くなる。本発明に使用される半透過面の透過率と反射率
の比は、２：８から８：２の範囲内で利用される。

【００６４】また、このような光量を分割する手段とし
ては、面積として分割する方法、強度を分割する方法、
そしてさらに、その両方を利用する手段がある。上記の
面積で分割する方法を図１１に示す。図１１において、
ガラス又はプラスティック等の透明基板４１上にアルミ
コーティング４２を設ける。このアルミコーティング４
２は、数μｍから０．１ｍｍ程度の網目状のメッシュに
コーティングされ、反射する部分と反射しないで透過す
る部分の面積の比よって全体的（マクロ的）な反射率と
透過率が設定される。

【００６５】次に、光量的に透過と反射の光量を分割す
る手段を図１２に示す。この方法は比較的容易に実現で
き、また、安価に製作することが可能である。図１２に
示すように、半透過薄膜４３をガラス又はプラスティッ
ク等の透明基板４１の上にコーティングして、光量を分
割することができる。半透過薄膜４３としては、Ａｌ
（アルミニウム）、Ｃｒ（クロム）等の金属薄膜が一般
的である。その他に、誘電体の多層膜としてＳｉＯ₂ 、
ＭｇＦ₂ 等の薄膜を何層も組み合わせる方法が一般的で
ある。

【００６６】光量的に透過と反射の光量を分割する手段
の別法として、偏光による方法を図１３に示す。図１３
において、ガラス又はプラスティック等の透明基板４１
の上に偏光性半透過薄膜４４をコーティングして、Ｐ偏
光とＳ偏向を選択的に透過又は反射させて分割するもの
であり、入射光のＰ偏光とＳ偏向の割合により反射率と
透過率が設定されるものである。さらに、以上の方法を
任意に組み合せて使用することも可能である。また、ホ
ログラフィック光学素子で透過と反射の光量を分割する
方法もある。

【００６７】

【実施例】以下、本発明の視覚表示装置に用いられる接
眼光学系の実施例１〜１０について説明をする。なお、
各実施例中での反射面、屈折面の面形状は、近軸曲率半
径を、Ｘ−Ｚ平面（紙面に垂直な面）内での曲率半径を
Ｒ_x 、Ｙ−Ｚ平面内での曲率半径をＲ_y とすると、次式
で表される。

【００６８】 Ｚ＝［（Ｘ² ／Ｒ_x ）＋（Ｙ² ／Ｒ_y ）］÷ ［１＋｛１−（１＋Ｋ_x ）（Ｘ² ／Ｒ_x ² ） −（１＋Ｋ_y ）（Ｙ² ／Ｒ_y ² ）｝^1/2 ］ ＋ＡＲ [ (１−ＡＰ）Ｘ² ＋ (１＋ＡＰ）Ｙ² ] ² ＋ＢＲ [ (１−ＢＰ）Ｘ² ＋ (１＋ＢＰ）Ｙ² ] ³ ここで、Ｋ_x はＸ方向の円錐係数、Ｋ_y はＹ方向の円錐
係数、ＡＲ、ＢＲはそれぞれ回転対称な４次、６次の非
球面係数、ＡＰ、ＢＰはそれぞれ非回転対称な４次、６
次の非球面係数である。面形状が回転対称である場合に
は、Ｒ_x 、Ｋ_x、ＡＰ、ＢＰは特に表示しない。また、
面形状が球面の場合には、Ｋ_x 、Ｋ_y 、ＡＲ、ＢＲ、Ａ
Ｐ、ＢＰは特に表示しない。

【００６９】実施例１ 図１４を参照にして実施例１の接眼光学系を説明をす
る。図中、１は２次元画像表示素子、２は第１の反射
面、３は第２の反射面、４は観察者瞳位置、１５は観察
者が正面を観察しているときの視軸である。この実施例
の場合、第１の反射面２は平面鏡であり、第２の反射面
３はパワーを持つ凹面鏡になっている。座標系を、図示
のように、観察者の左右方向の右から左を正方向とする
Ｘ軸、観察者の視軸１５方向の眼球側から第２の反射面
３側を正方向とするＺ軸、上下方向の下から上の正方向
とするＹ軸と定義する。

【００７０】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳位置４から２次元画像表示素子
１へ向かう逆追跡の面番号として示してある。偏芯量と
傾き角は、第２の反射面３（面番号：２）については、
その面の頂点を通る中心軸のＺ軸方向からの傾き角のみ
が与えられ、第１の反射面２（面番号：３）に関して
は、面の頂点の観察者瞳４中心からのＹ軸負方向及びＺ
軸正方向への偏芯量と、その面の頂点を通る中心軸のＺ
軸方向からの傾き角が与えられている。また、２次元画
像表示素子１（面番号：４）に関しては、その中心の観
察者瞳４中心からのＹ軸正方向及びＺ軸正方向への偏芯
量と、その面の法線のＺ軸方向からの傾き角が与えられ
ている。傾き角は、Ｚ軸正方向からＹ軸正方向へ向かう
回転角（図では、反時計方向）を正方向の回転角とす
る。

【００７１】また、面間隔は、観察者瞳４と第２の反射
面３の間については、観察者瞳４中心と第２の反射面３
のＺ軸方向の間隔である。また、曲率半径の符号は、観
察者の瞳４から光線を逆追跡したとき、面形状が光線の
進行方向に凸面を向けているときは正とし、面形状が光
線の進行方向に凹面を向けているときは負とする。

【００７２】 面番号 曲率半径 間隔 偏芯量 傾き角 １(4) ∞ (瞳) 56.00 ２(3) Ｒ_y -112.00 0.00 22.5° Ｒ_x -96.16 (反射面) ３(2) ∞ 0.00 Ｙ：-16.00 67.5° (反射面) Ｚ： 40.00 ４(1) ∞ Ｙ： 13.38 90.0° (画像表示素子) Ｚ： 40.00 上記実施例の画角は、左右画角が３０°、上下画角が１
２°で、瞳径６ｍｍ、焦点距離５６ｍｍ、Ｆナンバー
９．３である。

【００７３】この実施例の収差補正状態を示すスポット
ダイアグラムを図２４に示す。図２４において、スポッ
トダイアグラムの左側の４つの数字の中、上段２つの数
字は、長方形の画面中央の座標（Ｘ，Ｙ）を（０．０
０，０．００）、右端中央の座標を（０、００，−１．
００）、右上隅の座標を（１．００，−１．００）、上
端中央の座標を（１．００，０．００）のように表現し
た場合の座標（Ｘ，Ｙ）を示し、下段の２つの数字は、
視軸（画面中央）に対して上記座標（Ｘ，Ｙ）方向がな
す角度のＸ成分、Ｙ成分（度表示）を示す。

【００７４】実施例２ 図１５を参照にして実施例２の接眼光学系を説明をす
る。図中、１は２次元画像表示素子、２は第１の反射
面、３は第２の反射面、４は観察者瞳位置、１５は観察
者が正面を観察しているときの視軸である。この実施例
の構成は実施例１と基本的に同じであるが、第１の反射
面２がパワーを持つ凹面鏡となっている。

【００７５】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳４位置から２次元画像表示素子
１へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系の
とり方、偏芯量と傾き角の与え方は、実施例１と同様で
ある。また、観察者瞳４と第２の反射面３の間の面間隔
の表示の仕方、曲率半径の符号も実施例１と同様であ
る。

【００７６】 面番号 曲率半径 間隔 偏芯量 傾き角 １(4) ∞ (瞳) 60.00 ２(3) Ｒ_y -169.44 0.00 22.5° (反射面) ３(2) Ｒ_y -252.40 0.00 Ｙ：-20.00 67.5° Ｒ_x -142.35 Ｚ： 40.00 (反射面) ４(1) ∞ Ｙ： 15.00 81.73 ° (画像表示素子) Ｚ： 40.00 上記実施例の画角は、左右画角が３０°、上下画角が１
８°で、瞳径１０ｍｍ、焦点距離５６ｍｍ、Ｆナンバー
５．６である。この実施例の収差補正状態を示す図２４
と同様なスポットダイアグラムを図２５に示す。

【００７７】実施例３ 図１６を参照にして実施例３の接眼光学系を説明をす
る。図中、１は２次元画像表示素子、１０は第１の反射
面２を持つ裏面鏡９の屈折面、２は第１の反射面、３は
第２の反射面、４は観察者瞳位置、１５は観察者が正面
を観察しているときの視軸である。この実施例の構成は
実施例２と基本的に同じであるが、第１の反射面２は裏
面鏡９として構成されている。

【００７８】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳４位置から２次元画像表示素子
１へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系の
とり方、偏芯量と傾き角の与え方は実施例１と同様で、
裏面鏡９の屈折面１０の偏芯量と傾き角に関しては、裏
面鏡９の反射面２と同様である。また、観察者瞳４と第
２の反射面３の間の面間隔の表示の仕方、曲率半径の符
号も実施例１と同様である。

【００７９】なお、裏面鏡を構成する硝子硝材の屈折率
は１．５１６、アッベ数は６４．１である。 面番号 曲率半径 間隔 偏芯量 傾き角 １(4) ∞ (瞳) 60.00 ２(3) Ｒ_y -157.56 0.00 22.5° (反射面) ３(10) Ｒ_y -126.99 0.00 Ｙ：-16.56 66.3° Ｒ_x -71.39 Ｚ： 40.00 (屈折面) ４(2) Ｒ_y -201.47 0.00 Ｙ：-22.00 67.5° Ｋ_y 0 Ｚ： 40.00 ＡＲ -0.1261 ×10^-6 ＢＲ -0.4054 ×10^-14 Ｒ_x -114.93 Ｋ_x 0 ＡＰ -0.1549 ＢＰ 0.2948 ×10² (反射面) ５(10) Ｒ_y -126.99 0.00 Ｙ：-16.56 66.3° Ｒ_x -71.39 Ｚ： 40.00 (屈折面) ６(1) ∞ Ｙ： 14.87 90.00 ° (画像表示素子) Ｚ： 40.00 上記実施例の画角は、左右画角が３０°、上下画角が２
０°で、瞳径１０ｍｍ、焦点距離５６ｍｍ、Ｆナンバー
５．６である。この実施例の収差補正状態を示す図２４
と同様なスポットダイアグラムを図２６に示す。

【００８０】実施例４ 図１７を参照にして実施例４の接眼光学系を説明をす
る。図中、１は２次元画像表示素子、１０は第１の反射
面２を持つ裏面鏡９の屈折面、２は第１の反射面、１７
は第２の反射面３を持つ裏面鏡１６の屈折面、３は第２
の反射面、４は観察者瞳位置、１５は観察者が正面を観
察しているときの視軸である。この実施例の構成は基本
的に実施例３と同じであるが、第２の反射面３も裏面鏡
１６として構成されている。

【００８１】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳４位置から２次元画像表示素子
１へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系の
とり方、偏芯量と傾き角の与え方は実施例１と同様で、
裏面鏡９の屈折面１０の偏芯量と傾き角に関しては、裏
面鏡９の反射面２と同様で、裏面鏡１６の屈折面１７の
偏芯量と傾き角に関しては、裏面鏡１６の反射面３と同
様である。また、観察者瞳４と第２の反射面３を持つ裏
面鏡１６の屈折面１７との間の面間隔の表示の仕方も実
施例１と同様である。第２の反射面３を持つ裏面鏡１６
の屈折面１７と第２の反射面３の間の面間隔は、Ｚ軸方
向の間隔である。また、曲率半径の符号も実施例１と同
様である。

【００８２】なお、各裏面鏡を構成する硝子硝材の屈折
率は１．５１６、アッベ数は６４．１である。 面番号 曲率半径 間隔 偏芯量 傾き角 １(4) ∞ (瞳) 56.02 ２(17) Ｒ_y -95.84 6.53 22.0° Ｒ_x 171.18 (屈折面) ３(3) Ｒ_y -158.47 -6.53 21.6° Ｋ_y 0 ＡＲ -0.2545 ×10^-7 Ｒ_x -550.81 Ｋ_x 0 ＡＰ 0.7020 (反射面) ４(17) Ｒ_y -95.84 0.00 22.0° Ｒ_x 171.18 (屈折面) ５(10) Ｒ_y -75.35 0.00 Ｙ：-21.80 65.6° Ｒ_x -161.42 Ｚ： 35.00 (屈折面) ６(2) Ｒ_y -124.51 0.00 Ｙ：-27.00 67.5° Ｋ_y 0 Ｚ： 35.00 ＡＲ 0.8244 ×10^-10 Ｒ_x -235.30 Ｋ_x 0 ＡＰ -0.2322 ×10² (反射面) ７(10) Ｒ_y -75.35 0.00 Ｙ：-21.80 65.6° Ｒ_x -161.42 Ｚ： 35.00 (屈折面) ８(1) ∞ Ｙ： 15.67 90.0° (画像表示素子) Ｚ： 35.00 上記実施例の画角は、左右画角が３０°、上下画角が２
３°で、瞳径１０ｍｍ、焦点距離５８ｍｍ、Ｆナンバー
５．８である。この実施例の収差補正状態を示す図２４
と同様なスポットダイアグラムを図２７に示す。

【００８３】実施例５ 図１８を参照にして実施例５の接眼光学系を説明をす
る。図中、１は２次元画像表示素子、プリズム７の構成
要素の中、５は第１の屈折面、２は第１の反射面、３は
第２の反射面、６は第２の屈折面、４は観察者瞳位置、
１５は観察者が正面を観察しているときの視軸である。
この実施例は、接眼光学系に２つの反射面２、３と２つ
の透過面（屈折面）５、６からなるプリズム７を用いて
いるものの例である。

【００８４】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳４位置から２次元画像表示素子
１へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系の
とり方は、実施例１と同様である。

【００８５】面間隔は、面と光軸の交点からその次の面
の面と光軸の交点までの軸上主光線（光軸）に沿った距
離で示している。また、傾き角は、面と光軸の交点を通
る光軸に対して垂直な直線と、面と光軸の交点を通る面
の接線とがなす角を示している。傾き角は、面と光軸の
交点を通る面の接線の傾きが、面と光軸の交点を通る光
軸に対して垂直な直線から時計方向であれば負として示
し、反時計方向であれば正として示す。

【００８６】また、曲率半径の符号は、観察者の瞳４か
ら光線を逆追跡したとき、面形状が光線の進行方向に凸
面を向けているときは正とし、面形状が光線の進行方向
に凹面を向けているときは負とする。

【００８７】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 １(4) ∞ (瞳) 20.00 ２(6) Ｒ_y 36.82 23.00 1.516 64.1 (屈折面) ３(3) Ｒ_y -451.43 18.00 1.516 64.1 22.5° (反射面) ４(2) Ｒ_y -332.85 22.00 1.516 64.1 22.5° (反射面) ５(5) Ｒ_y -174.72 7.00 (屈折面) ６(1) ∞ (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が２０°、上下画角が２
０°で、瞳径８ｍｍ、焦点距離４０ｍｍ、Ｆナンバー
５．０である。実施例５の収差補正状態を示すスポット
ダイアグラムを図２８に示す。図２８において、スポッ
トダイアグラムの左側の４つの数字の中、上段２つの数
字は、長方形の画面中央の座標（Ｘ，Ｙ）を（０．０
０，０．００）、左端中央の座標を（１．００，０．０
０）、左上隅の座標を（１．００，１．００）、上端中
央の座標を（０．００，１．００）のように表現した場
合の座標（Ｘ，Ｙ）を示し、下段の２つの数字は、視軸
（画面中央）に対して上記座標（Ｘ，Ｙ）方向がなす角
度のＸ成分、Ｙ成分（度表示）を示す（実施例１〜４と
座標の表示方法が異なることに注意）。

【００８８】実施例６ 図１９を参照にして実施例６の接眼光学系を説明をす
る。図中、１は２次元画像表示素子、プリズム７の構成
要素の中、５は第１の屈折面、２は第１の反射面、３は
第２の反射面、６は第２の屈折面、４は観察者瞳位置、
１５は観察者が正面を観察しているときの視軸である。
この実施例は、回転対称な像面湾曲を更に良好に補正す
るために、プリズム７を構成する第１の屈折面５を回転
対称な非球面形状としている。また、プリズム７を構成
する光軸に対して偏芯している反射面によって発生する
像面の傾きを、更に良好に補正するために、２次元画像
表示素子１を傾斜させて配置している。

【００８９】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳４位置から２次元画像表示素子
１へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系、
面間隔、傾き角、曲率半径の符号の定義は実施例５と同
様である。

【００９０】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 １(4) ∞ (瞳) 20.00 ２(6) Ｒ_y 36.96 26.00 1.516 64.1 (屈折面) ３(3) Ｒ_y ∞ 20.00 1.516 64.1 22.5° (反射面) ４(2) Ｒ_y -401.75 25.00 1.516 64.1 22.5° (反射面) ５(5) Ｒ_y -21.19 10.78 Ｋ_y 0.00 ＡＲ 0.76204×10^-4 ＢＲ -0.40793×10^-7 (屈折面) ６(1) ∞ -4.9° (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が２０°、上下画角が２
０°で、瞳径８ｍｍ、焦点距離４０ｍｍ、Ｆナンバー
５．０である。この実施例の収差補正状態を示す図２８
と同様なスポットダイアグラムを図２９に示す。

【００９１】実施例７ 図２０を参照にして実施例７の接眼光学系を説明をす
る。図中、１は２次元画像表示素子、プリズム７の構成
要素の中、５は第１の屈折面、２は第１の反射面、３は
第２の反射面、６は第２の屈折面、４は観察者瞳位置、
１５は観察者が正面を観察しているときの視軸である。
この実施例は、プリズム７を構成する第２の反射面３
を、球欠面内と子午面内で曲率半径が異なる面としてい
る。球欠面内と子午面内での面形状はどちらも球面であ
る。また、回転対称な像面湾曲を、プリズム７を構成す
る第１の屈折面５を回転対称な非球面形状にすることで
補正している。

【００９２】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳４位置から２次元画像表示素子
１へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系、
面間隔、傾き角、曲率半径の符号の定義は実施例５と同
様である。

【００９３】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 １(4) ∞ (瞳) 20.00 ２(6) Ｒ_y 49.66 27.00 1.516 64.1 (屈折面) ３(3) Ｒ_y -365.45 21.00 1.516 64.1 22.5° Ｒ_x -293.36 (反射面) ４(2) Ｒ_y -351.05 26.00 1.516 64.1 22.5° (反射面) ５(5) Ｒ_y -35.72 6.67 Ｋ_y 0.00 ＡＲ 0.59957×10^-4 (屈折面) ６(1) ∞ (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が２０°、上下画角が２
４°で、瞳径８ｍｍ、焦点距離４０ｍｍ、Ｆナンバー
５．０である。この実施例の収差補正状態を示す図２８
と同様なスポットダイアグラムを図３０に示す。

【００９４】実施例８ 図２１を参照にして実施例８の接眼光学系を説明をす
る。図中、１は２次元画像表示素子、プリズム７の構成
要素の中、５は第１の屈折面、２は第１の反射面、３は
第２の反射面、６は第２の屈折面、４は観察者瞳位置、
１５は観察者が正面を観察しているときの視軸である。
この実施例は、プリズム７を構成する第１の反射面２を
トロイダル面で構成し、また、プリズム７を構成する第
１の屈折面５を非回転対称な球面形状にすることで、更
に非点隔差と非回転対称の像面湾曲を小さくしている。

【００９５】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳４位置から２次元画像表示素子
１へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系、
面間隔、傾き角、曲率半径の符号の定義は実施例５と同
様である。

【００９６】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 １(4) ∞ (瞳) 20.00 ２(6) Ｒ_y 64.84 32.00 1.516 64.1 (屈折面) ３(3) Ｒ_y -257.07 24.50 1.516 64.1 22.5° (反射面) ４(2) Ｒ_y -342.05 31.00 1.516 64.1 22.5° Ｋ_y 0.00 ＡＲ 0.34422×10^-6 ＢＲ 0.56290×10^-10 Ｒ_x -201.94 (反射面) ５(5) Ｒ_y 110.83 2.10 Ｒ_x 464.13 (屈折面) ６(1) ∞ (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が２０°、上下画角が３
０°で、瞳径８ｍｍ、焦点距離４５ｍｍ、Ｆナンバー
５．６２５である。この実施例の収差補正状態を示す図
２８と同様なスポットダイアグラムを図３１に示す。

【００９７】実施例９ 図２２を参照にして実施例９の接眼光学系を説明をす
る。図中、１は２次元画像表示素子、プリズム７の構成
要素の中、５は第１の屈折面、２は第１の反射面、３は
第２の反射面、６は第２の屈折面、４は観察者瞳位置、
１５は観察者が正面を観察しているときの視軸である。
この実施例は、プリズム７を構成する第１の反射面２を
アナモルフィック非球面で構成し、第２の反射面３を非
回転対称な球面形状にすることで、更に非点隔差と非回
転対称の像面湾曲を小さくしている。また、アナモルフ
ィック非球面形状を持つ第１の反射面２は大きな収差補
正能力を持つので、第１の反射面２の偏芯量を大きく
し、一方、さほど収差補正能力を持たない第２の反射面
３の偏芯量を小さくしている。

【００９８】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳４位置から２次元画像表示素子
１へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系、
面間隔、傾き角、曲率半径の符号の定義は実施例５と同
様である。

【００９９】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 １(4) ∞ (瞳) 20.00 ２(6) Ｒ_y 68.34 36.00 1.516 64.1 (屈折面) ３(3) Ｒ_y -228.02 25.50 1.516 64.1 21.0° Ｒ_x -220.73 (反射面) ４(2) Ｒ_y -382.62 29.00 1.516 64.1 28.0° Ｋ_y 0.00 ＡＲ 0.42629×10^-6 ＢＲ -0.80021×10^-10 Ｒ_x -210.77 Ｋ_x 0.00 ＡＰ 0.10975 (反射面) ５(5) Ｒ_y 129.15 2.15 (屈折面) ６(1) ∞ (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が２０°、上下画角が３
０°で、瞳径８ｍｍ、焦点距離４５ｍｍ、Ｆナンバー
５．６２５である。この実施例の収差補正状態を示す図
２８と同様なスポットダイアグラムを図３２に示す。

【０１００】実施例１０ 図２３を参照にして実施例１０の接眼光学系を説明をす
る。図中、１は２次元画像表示素子、２７はダブレット
２６を構成する凹レンズの凹面、２８はダブレット２６
の接合面、２９はダブレット２６を構成する凸レンズの
凸面、プリズム７の構成要素のうち、５は第１の屈折
面、２は第１の反射面、３は第２の反射面、６は第２の
屈折面、４は観察者瞳位置、１５は観察者が正面を観察
しているときの視軸である。この実施例は、プリズム７
の屈折面で生じる色収差を補正するために、色収差補正
用のダブレット２６を接眼光学系に配置し、更にクリア
な観察像を得ることに成功している。

【０１０１】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は、観察者瞳４位置から２次元画像表示素子
１へ向かう逆追跡の面番号として示してある。座標系、
面間隔、傾き角、曲率半径の符号の定義は実施例５と同
様である。

【０１０２】 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 １(4) ∞ (瞳) 20.00 ２(6) Ｒ_y 6186.53 45.00 1.516 64.1 (屈折面) ３(3) Ｒ_y -1397.29 33.00 1.516 64.1 22.5° Ｒ_x -706.09 (反射面) ４(2) Ｒ_y -382.32 40.00 1.516 64.1 22.5° Ｒ_x -414.61 (反射面) ５(5) Ｒ_y -94.91 2.75 (屈折面) ６(19) Ｒ_y 39.36 17.35 1.744 44.7 ７(18) Ｒ_y -47.82 7.66 1.745 28.0 ８(17) Ｒ_y 30.02 12.89 ９(1) ∞ -3.5° (画像表示素子) 上記実施例の画角は、左右画角が３０°、上下画角が２
２．５°で、瞳径７ｍｍ、焦点距離５３ｍｍ、Ｆナンバ
ー６．６３である。この実施例の収差補正状態を示す図
２８と同様なスポットダイアグラムを図３３に示す。

【０１０３】以上、実施例１〜１０では、接眼光学系を
構成する全ての構成要素を反射面もしくは屈折面として
取り扱ってきたが、第２の反射面を半透過面とすること
で、接眼光学系にスパーインポーズ機能を持たせること
が可能である。また、実施例１〜１０では、Ｘ軸を左右
方向、Ｙ軸を上下方向としていたが、Ｘ軸を上下方向、
Ｙ軸を左右方向としても取り扱うことができるのは言う
までもない。

【０１０４】以上の本発明の視覚表示装置は例えば次の
ように構成することができる。 〔１〕 観察像を表示する２次元画像表示素子と、前記
観察像を観察者眼球に導くためのアイポイントを形成す
る接眼光学系とからなる視覚表示装置において、前記接
眼光学系が少なくとも第１の反射面と第２の反射面とを
有し、前記第１の反射面が前記２次元画像表示素子と対
向するように配置され、前記第２の反射面が前記アイポ
イントと対向するように配置され、かつ、前記第１の反
射面と前記２次元画像表示素子とを結ぶ光軸が、前記第
２の反射面と前記アイポイントとを結ぶ光軸と交差する
ように配置されていることを特徴とする視覚表示装置。

【０１０５】〔２〕 観察像を表示する２次元画像表示
素子と、前記観察像を観察者眼球に導くためのアイポイ
ントを形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置にお
いて、前記接眼光学系が少なくとも第１の反射面と第２
の反射面と第１の透過面と第２の透過面とを有するプリ
ズムからなり、前記プリズムが、前記第１の反射面が間
に前記第１の透過面を介して前記２次元画像表示素子と
対向配置され、前記第２の反射面が間に前記第２の透過
面を介して前記アイポイントと対向配置され、かつ、前
記第１の反射面と前記第１の透過面とを結ぶ光軸と前記
第２の反射面と前記第２の透過面とを結ぶ光軸とが交差
するように配置されていることを特徴とする視覚表示装
置。

【０１０６】〔３〕 観察像を表示する２次元画像表示
素子と、前記観察像を観察者眼球に導くためのアイポイ
ントを形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置にお
いて、前記接眼光学系が少なくとも第１の反射面と第２
の反射面とを有し、前記第１の反射面と前記第２の反射
面とを通過する光軸が一部交差することにより多角形を
形成するように配置されていることを特徴とする視覚表
示装置。

【０１０７】〔４〕 前記第１の反射面又は第２の反射
面の少なくとも一方の反射面が正のパワーを有すること
を特徴とする上記〔１〕から〔３〕の何れか１項記載の
視覚表示装置。

【０１０８】〔５〕 前記第１の反射面及び第２の反射
面共に正のパワーを有することを特徴とする上記〔１〕
から〔３〕の何れか１項記載の視覚表示装置。

【０１０９】〔６〕 前記第１の反射面又は第２の反射
面の少なくとも一方の反射面が、反射面側に透過面を含
み反射面と透過面の間に任意の屈折率の媒質を挟んだ裏
面鏡であることを特徴とする上記〔１〕から〔３〕の何
れか１項記載の視覚表示装置。

【０１１０】〔７〕 前記第１の反射面及び第２の反射
面の中の少なくとも１つの反射面が凹面形状を有し、前
記凹面が、前記反射面と光軸との交点を基準として、前
記光軸と前記交点を通る法線との両方を含む平面内にお
ける前記反射面の曲率半径に比べて、前記交点を含み前
記平面に垂直な面内における前記反射面の曲率半径が異
なることを特徴とする上記〔１〕から〔３〕の何れか１
項記載の視覚表示装置。

【０１１１】〔８〕 前記透過面の中の少なくとも１つ
の少なくとも１つの透過面が曲面形状を有し、前記曲面
が、前記透過面と光軸との交点を基準として、前記光軸
と前記交点を通る法線との両方を含む平面内における前
記透過面の曲率半径に比べて、前記交点を含み前記平面
と垂直な面内における前記透過面の曲率半径が異なるこ
とを特徴とする上記〔２〕又は〔６〕記載の視覚表示装
置。

【０１１２】

〔９〕 前記２次元画像表示素子からの観
察像と外界からの自然光を同時に前記アイポイントに伝
達可能なスーパーインポーズ機能を持たせるために、前
記第１の反射面及び第２の反射面の中の少なくとも１つ
の反射面が半透過面からなることを特徴とする上記
〔１〕から〔８〕の何れか１項記載の視覚表示装置。

【０１１３】〔１０〕 前記半透過面が２０％以上８０
％以下の透過率であることを特徴とする上記

〔９〕記載
の視覚表示装置。

【０１１４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
基づき、全体のサイズがコンパクトで、接眼光学系内で
の光量低下が少なく、かつ、観察像の隅々までクリアな
広画角の視覚表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の視覚表示装置を構成する反射面の配置
を示した断面図である。

【図２】従来技術の類似した視覚表示装置の反射面の配
置を示した断面図である。

【図３】プリズムを用いた本発明の視覚表示装置の構成
を示す断面図である。

【図４】本発明の視覚表示装置の作用を説明するための
概念図である。

【図５】図３の視覚表示装置の１つの変形を説明するた
めの断面図である。

【図６】図５の視覚表示装置の作用を説明するための概
念図である。

【図７】図１の視覚表示装置の反射面を１つの裏面鏡で
構成したときの断面図である。

【図８】接眼光学系の反射面が回転対称であるときの光
線を示す立体図である。

【図９】接眼光学系の反射面が非回転対称であるときの
光線を示す立体図である。

【図１０】図３の視覚表示装置の他の変形を説明するた
めの断面図である。

【図１１】面積で透過と反射の光量を分割する手段を示
す図である。

【図１２】光量的に透過と反射の光量を分割する手段を
示す図である。

【図１３】偏光によって透過と反射の光量を分割する手
段を示す図である。

【図１４】実施例１の光学的構成を示す断面図である。

【図１５】実施例２の光学的構成を示す断面図である。

【図１６】実施例３の光学的構成を示す断面図である。

【図１７】実施例４の光学的構成を示す断面図である。

【図１８】実施例５の光学的構成を示す断面図である。

【図１９】実施例６の光学的構成を示す断面図である。

【図２０】実施例７の光学的構成を示す断面図である。

【図２１】実施例８の光学的構成を示す断面図である。

【図２２】実施例９の光学的構成を示す断面図である。

【図２３】実施例１０の光学的構成を示す断面図であ
る。

【図２４】実施例１の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。

【図２５】実施例２の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。

【図２６】実施例３の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。

【図２７】実施例４の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。

【図２８】実施例５の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。

【図２９】実施例６の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。

【図３０】実施例７の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。

【図３１】実施例８の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。

【図３２】実施例９の収差補正状態を示すスポットダイ
アグラムである。

【図３３】実施例１０の収差補正状態を示すスポットダ
イアグラムである。

【図３４】１つの従来技術の光学的構成を示す断面図で
ある。

【図３５】他の従来技術の光学的構成を示す断面図であ
る。

【図３６】もう１つの従来技術の光学的構成を示す断面
図である。

【符号の説明】

１…２次元画像表示素子 ２…第１の反射面 ３…第２の反射面 ４…観察者の瞳位置 ５…第１の透過面 ６…第２の透過面 ７…プリズム ８…２次元画像表示素子の傾斜位置 ９…第１の反射面を持つ裏面鏡 １０…裏面鏡の屈折面 １５…観察者が正面を観察しているときの視軸 １６…第２の反射面を持つ裏面鏡 １７…裏面鏡の屈折面 ２６…ダブレット ２７…ダブレットを構成する凹レンズの凹面 ２８…ダブレットの接合面 ２９…ダブレットを構成する凸レンズの凸面 ４１…透明基板 ４２…アルミコーティング ４３…半透過薄膜 ４４…偏光性半透過薄膜 Ｚ…観察者が正面を観察しているときの視軸 Ｚ₁ …第１の反射面の垂線 Ｚ₂ …第２の反射面の垂線 Ｌ_CR…主光線からなる光束 Ｌ_MR…軸上及び軸外光束 Ｆ₀ …前側焦点位置 Ｆ₁ …後側焦点位置 ｆ…光学系の焦点距離 ｆ₁ …第１の反射面の焦点距離 ｆ₂ …第２の反射面の焦点距離 ｆｆ１…前側焦点距離 ｂｆ１…後側焦点距離 ｄ…第１の反射面と第２の反射面の間隔 Ｈ、Ｈ₁ 、Ｈ₂ …光学系の主点 Ｏ、Ｏ₂ …第２の反射面と光軸との交点 Ｏ₁ …第１の反射面と光軸との交点 Ｌ_UP…観察者の瞳から見た上側軸外光束 Ｌ_LOW …観察者の瞳から見た下側軸外光束 Ｌ…観察者の瞳から見た軸上光束 Ｉ_X …球欠像の結像面 Ｉ_Y …子午像の結像面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察像を表示する２次元画像表示素子
   と、前記観察像を観察者眼球に導くためのアイポイント
   を形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置におい
   て、 前記接眼光学系が少なくとも第１の反射面と第２の反射
   面とを有し、前記第１の反射面が前記２次元画像表示素
   子と対向するように配置され、前記第２の反射面が前記
   アイポイントと対向するように配置され、かつ、前記第
   １の反射面と前記２次元画像表示素子とを結ぶ光軸が、
   前記第２の反射面と前記アイポイントとを結ぶ光軸と交
   差するように配置されていることを特徴とする視覚表示
   装置。
2. 【請求項２】 観察像を表示する２次元画像表示素子
   と、前記観察像を観察者眼球に導くためのアイポイント
   を形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置におい
   て、 前記接眼光学系が少なくとも第１の反射面と第２の反射
   面と第１の透過面と第２の透過面とを有するプリズムか
   らなり、 前記プリズムが、前記第１の反射面が間に前記第１の透
   過面を介して前記２次元画像表示素子と対向配置され、
   前記第２の反射面が間に前記第２の透過面を介して前記
   アイポイントと対向配置され、かつ、前記第１の反射面
   と前記第１の透過面とを結ぶ光軸と前記第２の反射面と
   前記第２の透過面とを結ぶ光軸とが交差するように配置
   されていることを特徴とする視覚表示装置。
3. 【請求項３】 観察像を表示する２次元画像表示素子
   と、前記観察像を観察者眼球に導くためのアイポイント
   を形成する接眼光学系とからなる視覚表示装置におい
   て、 前記接眼光学系が少なくとも第１の反射面と第２の反射
   面とを有し、前記第１の反射面と前記第２の反射面とを
   通過する光軸が一部交差することにより多角形を形成す
   るように配置されていることを特徴とする視覚表示装
   置。