JPH09247579A

JPH09247579A - 映像表示装置

Info

Publication number: JPH09247579A
Application number: JP8047446A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takahashi; 高橋浩一
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】１つの映像表示素子からの光路を左右に分割
して両眼に映像を表示する場合に、光学系を単純化する
と共に諸収差の補正を容易にした映像表示装置。【解決手段】映像表示素子１０と、左右眼それぞれに
具備された２つの接眼光学系１２Ｌ、１２Ｒと、２つの
接眼光学系を観察者頭部に支持する支持手段とからな
り、映像表示素子１０は観察者眼球の側方であって観察
者側に表示面を向けて配備され、各接眼光学系はそれぞ
れ少なくとも３面で構成され、それらの面間で形成され
る空間を屈折率が１より大きい透明媒質によって満たさ
れ、観察者眼球１３Ｌ、１３Ｒに拡大した虚像を投影す
るための少なくとも１つの正のパワーを有し、映像表示
素子１０から射出した光線を左右接眼光学系に導くため
の光分割手段２Ｌが映像表示素子側の接眼光学系１２Ｌ
内部に配備されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示装置に関
し、特に、観察者の頭部又は顔面に保持することを可能
にする頭部又は顔面装着式映像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、バーチャルリアリティー用、ある
いは、個人的に大画面の映像を楽しむことを目的とし
て、ヘルメット型、ゴーグル型の頭部又は顔面装着式映
像表示装置が開発されている。

【０００３】この中、１つの映像表示素子を用いて左右
の眼球に表示するものが、特開平４−２６２８７号等に
おいて知られている。これは、図１７に概略の構成を示
すように、映像表示素子として１つのＬＣＤ（液晶表示
素子）６０を用いており、ＬＣＤ６０からの像光線は、
レンズ６１、ミラー６２、６３及びレンズ６４を経てハ
ーフミラー６５に入射した後、右眼系においては、ハー
フミラー６５で反射されてミラー６６、レンズ６７、ミ
ラー６８、レンズ６９及びミラー７０を経て右眼球に到
達し、左眼系においては、ハーフミラー６５を透過して
ミラー７１、７２、レンズ７３、ミラー７４、レンズ７
５及びミラー７６を経て左眼球に到達するようになって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、１つ
のＬＣＤを用いながらも、両眼共通光路及び左右光路そ
れぞれに多くのミラーとレンズを用いており、構成が複
雑で、大型になり、かつ組立も容易ではない。しかも、
ハーフミラー、ミラーに平面鏡を用いているため、像面
湾曲等の諸収差の補正はレンズに頼らざるを得なかっ
た。

【０００５】また、現在、映像表示素子として利用され
るものはＬＣＤ、ＬＥＤアレイ等であるが、一般的に高
価であり、２組の映像表示素子を装置内に配置すると、
その照明用光源の確保と、さらにそのための電源の確保
等、装置を大型にする要素が山積している。一方、頭部
に保持し楽に観察できるためには、装置の小型軽量化は
最も望まれている課題である。

【０００６】この問題を解決するためには、映像表示素
子を１つにし、１つの映像表示素子に表示された映像を
観察者左右の眼球に投影する構成をとることが、小型で
軽量の頭部装着式映像表示装置として重要になる。しか
し、現在まで、広い観察画角を確保しつつ小型で簡単な
構成で軽量の、１つの映像表示素子で両眼観察可能な映
像表示装置がなかった。

【０００７】本発明は従来のこのような問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的は、第１に、１つの映像
表示素子からの光路を左右に分割して両眼に映像を表示
する場合に、左右それぞれの接眼光学系は少なくとも３
つの面で構成されたプリズム体とし、その中の少なくと
も１面を正のパワーを有する反射面とすることで、光学
系を単純化すると共に、諸収差の補正を容易にした頭部
装着式映像表示装置等の映像表示装置を提供することで
ある。

【０００８】第２に、１つの映像表示素子からの光路を
左右に分割して両眼に映像を表示する場合に、左右それ
ぞれの接眼光学系の間に映像表示装置の映像の実像を形
成するリレー光学系を配備することで、左右眼に表示す
る映像を変化させること、左右の接眼光学系の焦点距離
を比較的短くすること、また、左右の瞳位置を合わせる
ことが容易な頭部装着式映像表示装置等の映像表示装置
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の映像表示装置は、映像を表示する映像表示素子と、
左右眼それぞれに具備された２つの接眼光学系と、前記
２つの接眼光学系を前記観察者頭部又は顔面に支持する
支持手段とからなる映像表示装置において、前記映像表
示素子は、観察者眼球の側方であって観察者側に表示面
を向けて配備され、前記２つの接眼光学系は、それぞれ
少なくとも３面で構成され、その少なくとも３面で形成
される空間を屈折率が１より大きい透明媒質によって満
たされ、観察者眼球に拡大した虚像を投影するための少
なくとも１つの正のパワーを有し、前記映像表示素子か
ら射出した光線を前記左右接眼光学系に導くための分割
手段が、映像表示素子側の接眼光学系内部に配備されて
いることを特徴とするものである。

【００１０】この場合、２つの接眼光学系の中、映像表
示素子側のものを第１接眼光学系、反対側のものを第２
接眼光学系とした場合、光分割手段は第１接眼光学系の
反射面を用いていることが望ましい。

【００１１】本発明のもう１つの映像表示装置は、映像
を表示する映像表示素子と、左右眼それぞれに具備され
た２つの接眼光学系と、前記２つの接眼光学系を前記観
察者頭部又は顔面に支持する支持手段とからなる映像表
示装置において、前記映像表示素子から射出した光線を
前記左右接眼光学系に導くための光分割手段が前記接眼
光学系の一方の接眼光学系に配置され、前記映像表示素
子の映像の実像を形成するために前記２つの接眼光学系
の間にリレー光学系が配置され、前記リレー光学系は１
つの反射面を有していることを特徴とするものである。

【００１２】以下に、本発明の映像表示装置の作用につ
いて説明する。本発明は、１つの映像表示素子と２つの
接眼光学系をコンパクトに配置するために必要な光学系
に関するものである。

【００１３】１つの映像表示素子に表示された映像を２
つの接眼光学系に装置全体の大きさを大きくせず導くに
は、映像表示素子を観察者眼球の側方に配置することが
重要である。これは、映像表示素子を射出する光線を２
つに分け、左右の眼球に導くためには、映像表示素子が
観察者頭部前方又は上方にあると、光路分割手段のため
の空間と接眼光学系を配置するための空間とが必要にな
り、装置の大型化が避けられないからである。

【００１４】一方、観察者眼球の側方に映像表示素子を
配置し、光路分割手段を接眼光学系の一部に組み入れる
ことによって、映像表示素子より射出した光路を片方の
眼球に対応する接眼光学系に次々と供給することが可能
となり、光路分割手段を配置する空間を取る必要がなく
なり、装置を小型にすることが可能となる。

【００１５】さらに、接眼光学系それぞれを構成する少
なくとも３面で形成される空間を屈折率が１より大きい
透明媒質で満たすことによって、反射面を裏面鏡で構成
することが可能となり、コマ収差と球面収差の発生を抑
えることができ、また、広い観察画角の光学系を小型に
することが可能となる。

【００１６】さらに、この少なくとも３面の中、少なく
とも１面を正のパワーを有する反射面で構成することに
より、この反射面の正のパワーで映像表示素子の映像を
虚像として拡大投影することができる。

【００１７】さらに、この少なくとも３面の中、１面は
光路分割手段の働きも有していることが重要である。接
眼光学系にこの光路分割手段を組み入れることと、映像
表示素子を観察者眼球側方に配置することによって、小
型の頭部装着式映像表示装置を構成することが初めて可
能となる。

【００１８】また、映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し、観察者頭部に装
着できるようにしたことによって、観察者は自由な観察
姿勢や観察方向で映像を観察することが可能となる。つ
まり、楽な姿勢をとって映像を観察することができる。
例えば、ベッドに寝たままの病人でも、頭部に映像表示
装置を装着して寝たままの姿勢で映像を観察することが
できる小型の頭部装着式映像表示装置を構成することが
可能となる。

【００１９】上記から、映像表示素子側の接眼光学系に
光路分割手段を組み入れる必要があることは明らかであ
るが、さらに、映像表示素子側の接眼光学系（第１接眼
光学系）の中の反射面を光路分割手段として利用するこ
とが好ましい。

【００２０】第１接眼光学系の反射面を光路分割手段と
して利用すると、新たに光路分割手段を配置する必要が
なく、接眼光学系をより小型に構成することが可能とな
り、装置全体の小型軽量化が可能となる。

【００２１】この場合、さらに好ましくは、リレー光学
系の反射面を含め、左右の接眼光学系の反射回数は奇数
回又は偶数回に一致していることが重要である。一致し
ていないと、左右の観察像が上下又は左右で反転するこ
ととなり、両眼で観察することが不可能となる。

【００２２】また、光路分割手段にパワーを持たせるこ
とによって、映像表示素子側の第１接眼光学系の他の面
への収差補正の負担が減り、光学系全体の収差補正を良
好に行うことができる。さらに好ましくは、光路分割手
段が偏心して配置されていると、接眼光学系をより小型
に構成することが可能となる。しかしながら、光路分割
手段をパワーを有する面で構成すると、透過光路と反射
光路とでパワー配置が異なってくる。一般に、左右眼球
の光路を対称にする場合には、光路分割手段で反射する
光路と透過する光路でパワー配置の対称性が崩れると、
左右観察像の大きさが異なる不具合が発生する。しか
し、後記する実施例４、６、７、８においては、この問
題を左右接眼光学系のタイプ自体を変えることによって
解決している。

【００２３】さらに好ましくは、２つの接眼光学系の少
なくとも１つの接眼光学系の映像表示素子から観察者瞳
に到る光路中に光量を調整する手段が配備されている。
接眼光学系が半透過反射面を２回通過する構成の場合、
右眼用接眼光学系と左眼用接眼光学系の明るさが異なる
ことがある。この場合、左右の眼に異なる明るさの映像
が観察されることになる。これを防ぐために、より明る
くなる方の光学系の光路中に光量を調整する手段を配置
することが好ましい。

【００２４】また、２つの接眼光学系の間に１つの反射
面を有するリレー光学系を配置することにより、映像表
示素子の反対側の第２接眼光学系とリレーされた映像の
間の距離を近くして配置することが可能となり、第２接
眼光学系の前側焦点位置を光学系から大きく前に出す必
要がなくなり、収差補正上好ましい。

【００２５】また、この作用のために接眼光学系の焦点
距離を短くできるため、広い画角を実現することが可能
となる。また、リレー光学系を移動することによって左
右の接眼光学系の瞳位置を合わせるのが容易となる。

【００２６】さらに、接眼光学系それぞれを構成する少
なくとも３面で形成される空間を屈折率が１より大きい
透明媒質で満たすことによって、反射面を裏面鏡で構成
することが可能となり、コマ収差と球面収差の発生を抑
えることができ、また、広い観察画角の光学系を小型に
することが可能となる。また、この少なくとも３面の
中、少なくとも１面を正のパワーを有する反射面で構成
することにより、この反射面の正のパワーで映像表示素
子の映像を虚像として拡大投影することができる。

【００２７】また、上記のリレー光学系の結像位置近傍
に光線を拡散する素子を配置することが重要である。リ
レー光学系の射出瞳と第２接眼光学系の入射瞳位置を一
致させることが好ましいが、リレー光学系の構成を簡単
にするとその関係が保てなくなるときがある。その場合
には、拡散板や回折格子等の光線を拡散する素子をリレ
ー光学系の結像位置近傍に配置することによって、実質
的に１次像の開口数が大きくなるため、瞳の関係によら
ず両眼に明瞭な観察像を投影することが可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の映像表示装置の
実施例１から１５について説明する。以下の説明におい
て、映像表示素子を構成する液晶表示素子（以下、ＬＣ
Ｄ）を符号１０、左眼用の射出瞳を１１Ｌ、右眼用の射
出瞳を１１Ｒで示し、また、主として右眼用の光学系を
構成するプリズム体を１２Ｒ、主として左眼用の光学系
を構成するプリズム体を１２Ｌで示す。これらのプリズ
ム体１２Ｌ、１２Ｒは屈折率が１より大きい透明媒質か
らなっている。また、下記の説明において、反射面と説
明している面は、全反射面以外はプリズム体の対象の面
にミラーコートを施してミラー面としたものである。

【００２９】〔実施例１〕この実施例は、図１に水平断
面を示すような構成になっており、主して左眼用光学系
である第１接眼光学系を構成するプリズム体１２Ｌは、
透過面の第１面１Ｌ、半透過面（ハーフミラー面。以
下、ＨＭ面とする。）の第２面２Ｌ、反射面の第３面３
Ｌ、左眼球１３Ｌに近接している透過面の第４面４Ｌ、
第１面１Ｌに対向した透過面の第５面５Ｌとから構成さ
れている。

【００３０】主として右眼用の光学系である第２接眼光
学系を構成するプリズム体１２Ｒは、透過面の第１面１
Ｒ、光軸に対して略４５°傾けたＨＭ面の第２面２Ｒ、
右眼球１３Ｒに対向している反射面の第３面３Ｒ、右眼
球１３Ｒに近接している透過面の第４面４Ｒ、第１面１
Ｒに対向した反射面の第５面５Ｒとから構成されてい
る。

【００３１】そして、プリズム体１２Ｌの第５面５Ｌに
対向してプリズム体１２Ｒの第１面１Ｒが配置され、Ｌ
ＣＤ１０はプリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配置
され、それぞれの第４面４Ｌ、４Ｒに面して略同一面上
に射出瞳１１Ｌ、１１Ｒが位置している。

【００３２】そして、各プリズム体１２Ｌ、１２Ｒの各
面１Ｌ〜５Ｌ、１Ｒ〜５Ｒは平面、球面、非球面、アナ
モルフィック面、その他の以下の式（１）で表現される
自由曲面等の何れかから構成されている。

【００３３】ここで、ｘ，ｙ，ｚは直交座標を表し、Ｃ_nmは任意の係
数、ｋ，ｋ’も任意とする。

【００３４】上記の構成において、共通の１枚のＬＣＤ
１０からの表示光は、まず、プリズム体１２Ｌの第１面
１Ｌに入射し、そのＨＭ面である第２面２Ｌで２つの光
路に分割され、反射光は左眼球１３Ｌに対向する凹面の
反射面３Ｌによって反射され、再びＨＭ面２Ｌを通過
し、透過面４Ｌで屈折されてプリズム体１２Ｌから射出
し、左眼用の射出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼１３
ＬにＬＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００３５】一方、ＨＭ面２Ｌを透過してプリズム体１
２Ｌの外に出た光は、プリズム体１２Ｒの第１面１Ｒに
入射し、そのＨＭ面である第２面２Ｒで２つの光路に分
割され、反射光は眼球に対向する凹面の反射面３Ｒによ
って反射され、再びＨＭ面２Ｒを通過し、透過面４Ｒで
屈折されてプリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の射出
瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼１３ＲにＬＣＤ１０の
拡大像を投影する。

【００３６】一方、ＨＭ面２Ｒを透過した光は第１面１
Ｒに対向した反射面５Ｒによって反射され、再びＨＭ面
２Ｒで反射され、透過面４Ｒで屈折されてプリズム体１
２Ｒから射出し、左眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察
者の右眼１３ＲにＬＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００３７】以上のような構成であるので、左右の光路
何れにおいても２回の反射を経て眼球に導かれるので、
左右共相互に鏡像ではなく、同じ配置の映像を見ること
ができる。しかも、２つの接眼光学系はどちらも４面
（ＨＭ面を入れると５面）で構成されており、これらの
面で形成された空間を屈折率１より大きい透明媒質で満
たされていること、裏面反射の凹面鏡３Ｌ、３Ｒ、５Ｒ
によって映像表示素子１０の映像を虚像として拡大投影
していることのために、収差の発生が少ないものとな
る。

【００３８】また、図１の構成では、２つの接眼光学系
は光学的に無偏心である共軸光学系と考えることができ
る。したがって、構成する面の偏心による収差の発生が
ないため、歪曲の少ないクリアーな映像を観察すること
が可能となる。

【００３９】左右の眼球に到達する光量は次のように計
算することができる。以下、説明を簡便にするために、
ＨＭ面の透過と反射の割合を１対１（１／２）とする。
映像表示素子の光が左眼球に到達するにはＨＭ面の反射
と透過をするため、１／２の２乗で到達光量は１／４と
なる。右眼球に到達する光量は、第１接眼光学系を射出
するときに１／２であり、その後ＨＨ面の反射と透過を
した光線が２つあるため、１／２の３乗の２倍であり、
到達光量は１／４となる。したがって、左右眼に到達す
る光量は概略等しい。

【００４０】また、両眼で観察する接眼光学系が形状の
異なる２つのプリズム体１２Ｌ、１２Ｒのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。さらに、左右の接眼光学
系は眼球の前方にそれぞれ１つずつ配備され、映像表示
素子１０は接眼光学系の側方に略平行に配備されるため
に、装置全体の突出量が小さく、重量バランスが良好な
構成になる。

【００４１】〔実施例２〕この実施例は、図２に水平断
面を示すような構成になっており、主として左眼用光学
系である第１接眼光学系を構成するプリズム体１２Ｌ
は、透過面の第１面１Ｌ、ＨＭ面の第２面２Ｌ、反射面
の第３面３Ｌ、左眼球１３Ｌに近接している透過面の第
４面４Ｌ、透過面の第５面５Ｌとから構成されている。

【００４２】主として右眼用光学系である第２接眼光学
系を構成するプリズム体１２Ｒは、透過面の第１面１
Ｒ、ＬＣＤ１０側に凸面を向けたＨＭ面の第２面２Ｒ、
ＬＣＤ１０に対向した反射面の第３面３Ｒ、右眼球１３
Ｒに近接している透過面の第４面４Ｒとから構成されて
いる。

【００４３】そして、プリズム体１２Ｌの第５面５Ｌに
対向してプリズム体１２Ｒの第１面１Ｒが配置され、Ｌ
ＣＤ１０はプリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配置
され、それぞれの第４面４Ｌ、４Ｒに面して略同一面上
に射出瞳１１Ｌ、１１Ｒが位置している。そして、各プ
リズム体１２Ｌ、１２Ｒの各面１Ｌ〜５Ｌ、１Ｒ〜４Ｒ
は平面、球面、非球面、アナモルフィック面、その他の
上記式（１）で表現される自由曲面等の何れかから構成
されている。

【００４４】上記の構成において、共通の１枚のＬＣＤ
１０からの表示光は、まず、プリズム体１２Ｌの第１面
１Ｌに入射し、そのＨＭ面である第２面２Ｌで２つ光路
に分割され、反射光は眼球１３Ｌに対向する凹面の反射
面３Ｌによって反射され、再びＨＭ面２Ｌを通過し、透
過面４Ｌで屈折されてプリズム体１２Ｌから射出し、左
眼用の射出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼１３ＬにＬ
ＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００４５】一方、ＨＭ面２Ｌを透過し、透過面５Ｌを
透過してプリズム体１２Ｌの外に出た光は、プリズム体
１２Ｒの第１面１Ｒに入射し、そのＨＭ面である第２面
２Ｒで２つの光路に分割され、透過光はＬＣＤ１０に対
向する凹面の反射面３Ｒによって反射され、再びＨＭ面
２Ｒで反射され、透過面４Ｒで屈折されてプリズム体１
２Ｒから射出し、左眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察
者の右眼１３ＲにＬＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００４６】以上のような構成であるので、左右の光路
何れにおいても２回の反射を経て眼球に導かれるので、
左右共相互に鏡像ではなく、同じ配置の映像を見ること
ができる。しかも、２つの接眼光学系はどちらも４面
（ＨＭ面を入れると５面）で構成されており、これらの
面で形成された空間を屈折率１より大きい透明媒質で満
たされていること、裏面反射の凹面鏡３Ｌ、３Ｒによっ
て映像表示素子１０の映像を虚像として拡大投影してい
ることのために、収差の発生が少ないものとなる。

【００４７】また、第１接眼光学系１２Ｌは光学的に無
偏心である共軸光学系と考えることができる。したがっ
て、構成する面の偏心による収差の発生がないため、歪
曲の少ないクリアーな映像を観察することが可能とな
る。

【００４８】また、第２接眼光学系１２Ｒは、光軸に対
して偏心あるいは傾けて配置された正のパワーを有する
反射面及び透過面を経て映像表示素子１０の映像が投影
されるので、偏心による収差の補正が良好に行われ、像
面湾曲等の諸収差が良好に補正された映像を投影するこ
とができる。さらに、屈折率が１よりも大きい透明媒質
で満たされた偏心プリズム体中を通過し、かつ、その中
で光路が折り曲げられるので、接眼光学系全体をコンパ
クトなものにすることができる。

【００４９】左右の眼球に到達する光量は次のように計
算することができる。映像表示素子の光が左眼球に到達
するにはＨＭ面の反射と透過をするため、１／２の２乗
で到達光量は１／４となる。右眼球に到達する光量は、
第１接眼光学系を射出するときに１／２であり、その後
ＨＨ面の反射と透過をするため、到達光量は１／８とな
る。したがって、ＨＭ面２Ｌで反射から左眼球１３Ｌに
到る間に光量を減衰させる手段、例えば左眼球１３Ｌの
直前にＮＤフィルター等を配備することで、左右眼に略
同等の光量を投影することができる。

【００５０】また、両眼で観察する接眼光学系が形状の
異なる２つのプリズム体１２Ｌ、１２Ｒのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。さらに、左右の接眼光学
系は眼球の前方にそれぞれ１つずつ配備され、映像表示
素子１０は接眼光学系の側方に略平行に配備されるため
に、装置全体の突出量が小さく、重量バランスが良好な
構成になる。

【００５１】〔実施例３〕この実施例は、図３に水平断
面を示すような構成になっており、主として左眼用光学
系である第１接眼光学系を構成するプリズム体１２Ｌ
は、透過面の第１面１Ｌ、ＨＭ面の第２面２Ｌ、反射面
の第３面３Ｌ、左眼球１３Ｌに近接している透過面の第
４面４Ｌ、透過面の第５面５Ｌとから構成されている。

【００５２】主として右眼用の光学系である第２接眼光
学系を構成するプリズム体１３Ｒは、透過面の第１面１
Ｒ、眼球１３Ｒに対向している反射面の第２面２Ｒ、右
眼球１２Ｒに近接している透過面の第３面３Ｒとから構
成されている。また、１Ｒ〜３Ｒの全ての面は光軸に対
して偏心又は傾けて配置されている。

【００５３】そして、プリズム体１２Ｌの第５面５Ｌに
対向してプリズム体１２Ｒの第１面１Ｒが配置され、Ｌ
ＣＤ１０はプリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配置
され、それぞれの第４面４Ｌ、第３面３Ｒに面して略同
一面上に射出瞳１１Ｌ、１１Ｒが位置している。そし
て、各プリズム体１２Ｌ、１２Ｒの各面１Ｌ〜５Ｌ、１
Ｒ〜３Ｒは平面、球面、非球面、アナモルフィック面、
その他の上記式（１）で表現される自由曲面等の何れか
から構成されている。

【００５４】上記の構成において、共通の１枚のＬＣＤ
１０からの表示光は、まず、プリズム体１２Ｌの第１面
１Ｌに入射し、そのＨＭ面である第２面２Ｌで２つ光路
に分割され、反射光は眼球１３Ｌに対向する凹面の反射
面３Ｌによって反射され、再びＨＭ面２Ｌを通過し、透
過面４Ｌで屈折されてプリズム体１２Ｌから射出し、左
眼用の射出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼１３ＬにＬ
ＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００５５】一方、ＨＭ面２Ｌを透過し、透過面５Ｌを
透過してプリズム体１２Ｌの外に出た光は、プリズム体
１２Ｒの第１面１Ｒに入射し、第３面３Ｒに臨界角以上
の入射角で入射して反射され、反射面２Ｒで反射され、
今度は透過面３Ｒで屈折されてプリズム体１２Ｌから射
出し、左眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼１
３ＲにＬＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００５６】以上のような構成であるので、左右の光路
何れにおいても２回の反射を経て眼球に導かれるので、
左右共相互に鏡像ではなく、同じ配置の映像を見ること
ができる。しかも、２つの接眼光学系は、第１接眼光学
系は４面（ＨＭ面を入れると５面）、第２接眼光学系は
３面で構成されており、これらの面で形成された空間を
屈折率１より大きい透明媒質で満たされていること、裏
面反射の凹面鏡３Ｌ、２Ｒによって映像表示素子１０の
映像を虚像として拡大投影しているために、収差の発生
が少ないものとなる。

【００５７】また、第１接眼光学系１２Ｌは光学的に無
偏心である共軸光学系と考えることができる。したがっ
て、構成する面の偏心による収差の発生がないため、歪
曲の少ないクリアーな映像を観察することが可能とな
る。

【００５８】また、第２接眼光学系１２Ｒは、光軸に対
して偏心あるいは傾けて配置された正のパワーを有する
反射面及び透過面を経て映像表示素子１０の映像が投影
されるので、偏心による収差の補正が良好に行われ、像
面湾曲等の諸収差が良好に補正された映像を投影するこ
とができる。さらに、屈折率が１よりも大きい透明媒質
で満たされた偏心プリズム体中を通過し、かつ、その中
で光路が折り曲げられるので、コンパクトなものにする
ことができる。

【００５９】左右の眼球に到達する光量は次のように計
算することができる。映像表示素子の光が左眼球に到達
するにはＨＭ面の反射と透過をするため、１／２の２乗
で到達光量は１／４となる。右眼球に到達する光量は、
第１接眼光学系を射出するときに１／２であり、その後
反射面のみであるため、到達光量は１／２となる。した
がって、第１接眼光学系１２Ｌの射出面５Ｌと右眼球１
３Ｒとの間に光量を減衰させる手段、例えば右眼球１３
Ｒに入射する直前にＮＤフィルター等を配備すること
で、左右眼に略同等の光量を投影することができる。

【００６０】また、両眼で観察する接眼光学系が形状の
異なる２つのプリズム体１２Ｌ、１２Ｒのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。さらに、左右の接眼光学
系は眼球の前方にそれぞれ１つずつ配備され、映像表示
素子１０は接眼光学系の側方に略平行に配備されるため
に、装置全体の突出量が小さく、重量バランスが良好な
構成になる。

【００６１】〔実施例４〕この実施例は、図４に水平断
面を示すような構成になっており、主として左眼用光学
系である第１接眼光学系を構成するプリズム体１２Ｌ
は、透過面の第１面１Ｌ、ＬＣＤ１０側に凸面を向けた
ＨＭ面の第２面２Ｌ、ＬＣＤ１０に対向したＨＭ面の第
３面３Ｌ、左眼球１３Ｌに近接している透過面の第４面
４Ｌとから構成されている。

【００６２】主として右眼用の光学系である第２接眼光
学系を構成するプリズム体１２Ｒは、透過面の第１面１
Ｒ、光軸に対して略４５°傾けたＨＭ面の第２面２Ｒ、
右眼球１３Ｒに対向している反射面の第３面３Ｒ、右眼
球１３Ｒに近接している透過面の第４面４Ｒ、第１面１
Ｒに対向した反射面の第５面５Ｒとから構成されてい
る。

【００６３】そして、プリズム体１２Ｌの第３面３Ｌに
対向してプリズム体１２Ｒの第１面１Ｒが配置され、Ｌ
ＣＤ１０はプリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配置
され、それぞれの第４面４Ｌ、４Ｒに面して略同一面上
に射出瞳１１Ｌ、１１Ｒが位置している。

【００６４】そして、各プリズム体１２Ｌ、１２Ｒの各
面１Ｌ〜４Ｌ、１Ｒ〜５Ｒは平面、球面、非球面、アナ
モルフィック面、その他の上記式（１）で表現される自
由曲面等の何れかから構成されている。

【００６５】上記構成において、共通の１枚のＬＣＤ１
０からの表示光は、まず、プリズム体１２Ｌの第１面１
Ｌに入射し、そのＨＭ面である第２面２Ｌで２つの光路
に分割され、透過光はＬＣＤ１０に対向する凹面のＨＭ
面３Ｌによって２つの光路に分割され、反射光は再びＨ
Ｍ面２Ｌで反射され、透過面４Ｌで屈折されてプリズム
体１２Ｌから射出し、左眼用の射出瞳１１Ｌへ導かれ、
観察者の左眼１３ＬにＬＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００６６】一方、ＨＭ面２Ｌを透過し、ＨＭ面３Ｌを
透過してプリズム体１２Ｌの外に出た光は、プリズム体
１２Ｒの第１面１Ｒに入射し、そのＨＭ面である第２面
２Ｒで２つの光路に分割され、反射光は眼球に対向する
凹面の反射面３Ｒによって反射され、再びＨＭ面２Ｒを
通過し、透過面４Ｒで屈折されてプリズム体１２Ｌから
射出し、左眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼
１３ＲにＬＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００６７】一方、ＨＭ面２Ｒを透過した光は第１面１
Ｒに対向した反射面５Ｒによって反射され、再びＨＭ面
２Ｒで反射され、透過面４Ｒで屈折されてプリズム体１
２Ｒから射出し、左眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察
者の右眼１３ＲにＬＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００６８】以上のような構成であるので、左右の光路
何れにおいても２回の反射を経て眼球に導かれるので、
左右共相互に鏡像ではなく、同じ配置の映像を見ること
ができる。しかも、２つの接眼光学系はどちらも４面
（ＨＭ面を入れると５面）で構成されており、これらの
面で形成された空間を屈折率１より大きい透明媒質で満
たされていること、裏面反射の凹面鏡３Ｌ、３Ｒ、５Ｒ
によって映像表示素子１０の映像を虚像として拡大投影
していることのために、収差の発生が少ないものとな
る。

【００６９】また、第１接眼光学系１２Ｌは光軸に対し
て偏心あるいは傾けて配置された正のパワーを有する反
射面及び透過面を経て、映像表示素子１０の映像が投影
されるので、偏心による収差の補正が良好に行われ、像
面湾曲等の諸収差が良好に補正された映像を投影するこ
とができる。さらに、屈折率が１よりも大きい透明媒質
で満たされた偏心プリズム体中を通過し、かつ、その中
で光路が折り曲げられるので、接眼光学系全体をコンパ
クトなものにすることができる。

【００７０】また、第２接眼光学系は光学的に無偏心で
ある共軸光学系と考えることができる。したがって、構
成する面の偏心による収差の発生がないため、歪曲の少
ないクリアーな映像を観察することが可能となる。

【００７１】左右の眼球に到達する光量は次のように計
算することができる。映像表示素子１０の光が左眼球に
到達するにはＨＭ面の１回の透過と２回の反射のため、
１／２の３乗で到達光量は１／８となる。右眼球に到達
する光量は、第１接眼光学系を射出するときに１／４で
あり、その後ＨＨ面の反射と透過をした光線が２つある
ため、１／２の４乗の２倍であり、到達光量は１／８と
なる。したがって、左右眼に到達する光量は概略等し
い。

【００７２】また、両眼で観察する接眼光学系が形状の
異なる２つのプリズム体１２Ｌ、１２Ｒのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。さらに、左右の接眼光学
系は眼球の前方にそれぞれ１つずつ配備され、映像表示
素子１０は接眼光学系の側方に略平行に配備されるため
に、装置全体の突出量が小さく、重量バランスが良好な
構成になる。

【００７３】〔実施例５〕この実施例は、図５に水平断
面を示すような構成になっており、主として左眼用光学
系である第１接眼光学系を構成するプリズム体１２Ｌ、
及び、主として右眼用の光学系である第２接眼光学系を
構成するプリズム体１２Ｒは、透過面の第１面１Ｌ、１
Ｒ、ＬＣＤ１０に凸面を向けたＨＭ面の第２面２Ｌ、２
Ｒ、ＬＣＤ１０に対向したＨＭ面又は反射面の第３面３
Ｌ（ＨＭ面）、３Ｒ（反射面）、眼球１３Ｌ、１３Ｒに
近接している透過面の第４面４Ｌ、４Ｒとから構成され
ている。また、１Ｌ〜４Ｌ、１Ｒ〜４Ｒの全ての面は光
軸に対して偏心又は傾けて配置されている。

【００７４】そして、プリズム体１２Ｌの第３面３Ｌに
対向してプリズム体１２Ｒの第１面１Ｒが配置され、Ｌ
ＣＤ１０はプリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配置
され、それぞれの第４面４Ｌ、４Ｒに面して略同一面上
に射出瞳１１Ｌ、１１Ｒが位置している。

【００７５】そして、各プリズム体１２Ｌ、１２Ｒの各
面１Ｌ〜４Ｌ、１Ｒ〜４Ｒは平面、球面、非球面、アナ
モルフィック面、その他の上記式（１）で表現される自
由曲面等の何れかから構成されている。

【００７６】上記の構成において、共通の１枚のＬＣＤ
１０からの表示光は、まず、プリズム体１２Ｌの第１面
１Ｌに入射し、そのＨＭ面である第２面２Ｌで２つの光
路に分割され、透過光はＬＣＤ１０に対向する凹面のＨ
Ｍ面３Ｌによって２つの光路に分割され、反射光は再び
ＨＭ面２Ｌで反射され、透過面４Ｌで屈折されてプリズ
ム体１２Ｌから射出し、左眼用の射出瞳１１Ｌへ導か
れ、観察者の左眼１３ＬにＬＣＤ１０の拡大像を投影す
る。

【００７７】一方、ＨＭ面２Ｌを透過し、ＨＭ面３Ｌを
透過してプリズム体１２Ｌの外に出た光は、プリズム体
１２Ｒの第１面１Ｒに入射し、そのＨＭ面である第２面
２Ｒでの２つの光路に分割され、透過光はＬＣＤ１０に
対向する凹面の反射面３Ｒによって反射され、再びＨＭ
面２Ｒで反射され、透過面４Ｒで屈折されてプリズム体
１２Ｒから射出し、右眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観
察者の右眼１３ＲにＬＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００７８】以上のような構成であるので、左右の光路
何れにおいても２回の反射を経て眼球に導かれるので、
左右共相互に鏡像ではなく、同じ配置の映像を見ること
ができる。しかも、２つの接眼光学系はどちらも４面
（ＨＭ面を入れると５面）で構成されており、これらの
面で形成された空間を屈折率１より大きい透明媒質で満
たされていること、裏面反射の凹面鏡３Ｌ、３Ｒによっ
て映像表示素子１０の映像を虚像として拡大投影してい
ることのために、収差の発生が少ないものとなる。

【００７９】また、第１接眼光学系１２Ｌ及び第２接眼
光学系１２Ｒは、光軸に対して偏心あるいは傾けて配置
された正のパワーを有する反射面及び透過面を経て映像
表示素子１０の映像が投影されるので、偏心による収差
の補正が良好に行われ、像面湾曲等の諸収差が良好に補
正された映像を投影することかできる。さらに、屈折率
が１よりも大きい透明媒質で満たされた偏心プリズム体
中を通過し、かつ、その中で光路が折り曲げられるの
で、接眼光学系全体をコンパクトなものにすることがで
きる。

【００８０】左右の眼球に到達する光量は次のように計
算することができる。ＬＣＤ１０の光が左眼球１３Ｌに
到達するにはＨＭ面の２回の反射と１回の透過のため、
１／２の３乗で到達光量は１／８となる。右眼球１３Ｒ
に到達する光は第１接眼光学系１２Ｌを射出するたとき
に１／４であり、その後ＨＭ面の１回の透過と１回の反
射のため、１／２の４乗であり、到達光量は１／１６と
なる。したがって、ＨＭ面２Ｌでの反射から左眼球１３
Ｌに到る間に光量を減衰させる手段、例えば左眼１３Ｌ
の直前にＮＤフィルター等を配備することで、左右眼に
略同等の光量を投影することができる。

【００８１】また、両眼で観察する接眼光学系が形状の
異なる２つのプリズム体１２Ｌ、１２Ｒのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。さらに、左右の接眼光学
系は眼球の前方にそれぞれ１つずつ配備され、映像表示
素子１０は接眼光学系の側方に略平行に配備されるため
に、装置全体の突出量が小さく、重量バランスが良好な
構成になる。

【００８２】〔実施例６〕この実施例は、図６に水平断
面を示すような構成になっており、主として左眼用光学
系である第１接眼光学系を構成するプリズム体１２Ｌ
は、透過面の第１面１Ｌ、ＬＣＤ１０に凸面を向けたＨ
Ｍ面の第２面２Ｌ、ＬＣＤ１０に対向したＨＭ面の第３
面３Ｌ、左眼球１３Ｌに近接している透過面の第４面４
Ｌとから構成されている。

【００８３】主として右眼用の光学系である第２接眼光
学系を構成するプリズム体１２Ｒは、透過面の第１面１
Ｒ、左眼球１３Ｌに対向している反射面の第２面２Ｒ、
右眼球１３Ｒに近接している透過面の第３面３Ｒとから
構成されている。また、１Ｒ〜３Ｒの全ての面は光軸に
対して偏心又は傾けて配置されている。

【００８４】そして、プリズム体１２Ｌの第３面３Ｌに
対向してプリズム体１２Ｒの第１面１Ｒが配置され、Ｌ
ＣＤ１０はプリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配置
され、それぞれの第４面４Ｌ、第３面３Ｒに面して略同
一面上に射出瞳１１Ｌ、１１Ｒが位置している。そし
て、各プリズム体１２Ｌ、１２Ｒの各面１Ｌ〜４Ｌ、１
Ｒ〜３Ｒは平面、球面、非球面、アナモルフィック面、
その他の上記式（１）で表現される自由曲面等の何れか
から構成されている。

【００８５】上記の構成において、共通の１枚のＬＣＤ
１０からの表示光は、まず、プリズム体１２Ｌの第１面
１Ｌに入射し、そのＨＭ面である第２面２Ｌで２つの光
路に分割され、透過光はＬＣＤ１０に対向する凹面のＨ
Ｍ面３Ｌによって２つの光路に分割され、反射光は再び
ＨＭ面２Ｌで反射され、透過面４Ｌで屈折されてプリズ
ム体１２Ｌから射出し、左眼用の射出瞳１１Ｌへ導か
れ、観察者の左眼１３ＬにＬＣＤ１０の拡大像を投影す
る。

【００８６】一方、ＨＭ面２Ｌを透過し、ＨＭ面３Ｌを
透過してプリズム体１２Ｌの外に出た光は、プリズム体
１２Ｒの第１面１Ｒに入射し、第３面３Ｌに臨界角以上
の入射角で入射して反射され、反射面２Ｒで反射され、
今度は透過面４Ｒで屈折されてプリズム体１２Ｌから射
出し、左眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼１
３ＲにＬＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００８７】以上のような構成であるので、左右の光路
何れにおいても２回の反射を経て眼球に導かれるので、
左右共相互に鏡像ではなく、同じ配置の映像を見ること
ができる。しかも、２つの接眼光学系は、第１接眼光学
系は４面（ＨＭ面を入れると５面）、第２接眼光学系は
３面で構成されており、それらの面で形成された空間を
屈折率が１より大きい透明媒質で満たされていること、
裏面反射の凹面鏡３Ｌ、２ＲによってＬＣＤ１０の映像
を虚像として拡大投影していることのために、収差の発
生が少ないものとなる。

【００８８】また、第１接眼光学系１２Ｌ及び第２接眼
光学系１２Ｒは、光軸に対して偏心あるいは傾けて配置
された正のパワーを有する反射面及び透過面を経てＬＣ
Ｄ１０の映像が投影されるので、偏心による収差の補正
が良好に行われ、像面湾曲等の諸収差が良好に補正され
た映像を投影することかできる。さらに、屈折率が１よ
りも大きい透明媒質で満たされた偏心プリズム体中を通
過し、かつ、その中で光路が折り曲げられるので、コン
パクトなものにすることができる。

【００８９】左右の眼球に到達する光量は次のように計
算することができる。ＬＣＤ１０の光が左眼球１３Ｌに
到達するにはＨＭ面の１回の透過、２回の反射のため、
１／２の２乗で到達光量は１／８となる。右眼球１３Ｒ
に到達する光は第１接眼光学系１２Ｌを射出するときに
１／４であり、その後反射面のみであるため、到達光量
は１／４となる。したがって、第１接眼光学系１２Ｌの
射出面３Ｌと右眼球１３Ｒとの間に光量を減衰させる手
段、例えば右眼球１３Ｒに入射する直前にＮＤフィルタ
ー等を配備こることで、左右眼に略同等の光量を投影す
ることができる。

【００９０】また、両眼で観察する接眼光学系が形状の
異なる２つのプリズム体１２Ｌ、１２Ｒのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。さらに、左右の接眼光学
系は眼球の前方にそれぞれ１つずつ配備され、映像表示
素子１０は接眼光学系の側方に略平行に配備されるため
に、装置全体の突出量が小さく、重量バランスが良好な
構成になる。

【００９１】〔実施例７〕この実施例は、図７に水平断
面を示すような構成になっており、主として左眼用光学
系である第１接眼光学系を構成するプリズム体１２Ｌ
は、透過面の第１面１Ｌ、ＬＣＤ１０に凹面を向けたＨ
Ｍ面の第２面２Ｌ、左眼球１３Ｌに近接している透過面
の第３面３Ｌとから構成されている。また、１Ｌ〜３Ｌ
の全ての面は光軸に対して偏心又は傾けて配置されてい
る。

【００９２】主として右眼用の光学系である第２接眼光
学系を構成するプリズム体１２Ｒは、透過面の第１面１
Ｒ、ＬＣＤ１０に凹面を向けた反射面の第２面２Ｒ、右
眼球１３Ｒに近接している透過面の第３面３Ｒとから構
成されている。また、１Ｒ〜３Ｒの全ての面は光軸に対
して偏心又は傾けて配置されている。

【００９３】そして、プリズム体１２Ｌの第２面２Ｌに
対向してプリズム体１２Ｒの第１面１Ｒが配置され、Ｌ
ＣＤ１０はプリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配置
され、それぞれの第３面３Ｌ、３Ｒに面して略同一面上
に射出瞳１１Ｌ、１１Ｒが位置している。そして、各プ
リズム体１２Ｌ、１２Ｒの各面１Ｌ〜３Ｌ、１Ｒ〜３Ｒ
は平面、球面、非球面、アナモルフィック面、その他の
上記式（１）で表現される自由曲面等の何れかから構成
されている。

【００９４】上記の構成において、共通の１枚のＬＣＤ
１０からの表示光は、まず、プリズム体１２Ｌの第１面
１Ｌに入射し、第３面３Ｌに臨界角以上の入射角で入射
して反射され、ＨＭ面２Ｌで反射され、今度は透過面３
Ｌで屈折されてプリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の
射出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼１３ＬにＬＣＤ１
０の拡大像を投影する。

【００９５】一方、ＨＭ面２Ｌを透過してプリズム体１
２Ｌの外に出た光は、プリズム体１２Ｒの第１面１Ｒに
入射し、第３面３Ｒに臨界角以上の入射角で入射して反
射され、反射面２Ｒで反射され、今度は透過面３Ｒで屈
折されてプリズム体１２Ｒから射出し、右眼用の射出瞳
１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼１３ＲにＬＣＤ１０の拡
大像を投影する。

【００９６】以上のような構成であるので、左右の光路
何れにおいても２回の反射を経て眼球に導かれるので、
左右共相互に鏡像ではなく、同じ配置の映像を見ること
ができる。しかも、２つの接眼光学系は３面で構成され
ており、それらの面で形成された空間を屈折率が１より
大きい透明媒質で満たされていること、裏面反射の凹面
鏡２Ｌ、２Ｒによって映像表示素子１０の映像を虚像と
して拡大投影していることのために、収差の発生が少な
いものとなる。

【００９７】また、第１接眼光学系１２Ｌ及び第２接眼
光学系１２Ｒは、光軸に対して偏心あるいは傾けて配置
された正のパワーを有する反射面及び透過面を経てＬＣ
Ｄ１０の映像が投影されるので、偏心による収差の補正
が良好に行われ、像面湾曲等の諸収差が良好に補正され
た映像を投影することができる。さらに、屈折率が１よ
りも大きい透明媒質で満たされた偏心プリズム体中を通
過し、かつ、その中で光路が折り曲げられるので、コン
パクトなものにすることができる。

【００９８】左右の眼球に到達する光量は次のように計
算することができる。ＬＣＤ１０の光が左眼球１３Ｌに
到達するにはＨＭ面を１回の反射をするため１／２とな
る。右眼球１３Ｒに到達する光は、第１接眼光学系１２
Ｌを射出するときに１／２であり、その後反射をするだ
けなので、到達光量は１／２となる。したがって、左右
眼に到達する光量は概略等しい。

【００９９】また、両眼で観察する接眼光学系が形状の
異なる２つのプリズム体１２Ｌ、１２Ｒのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。さらに、左右の接眼光学
系は眼球の前方にそれぞれ１つずつ配備され、映像表示
素子１０は接眼光学系の側方に略平行に配備されるため
に、装置全体の突出量が小さく、重量バランスが良好な
構成になる。

【０１００】〔実施例８〕この実施例は、図８に水平断
面を示すような構成になっており、主として左眼用光学
系である第１接眼光学系を構成するプリズム体１２Ｌ
は、透過面の第１面１Ｌ、ＬＣＤ１０に凹面を向けたＨ
Ｍ面の第２面２Ｌ、左眼球１３Ｌに近接している透過面
の第３面３Ｌとから構成されている。また、１Ｌ〜３Ｌ
の全ての面は光軸に対して偏心又は傾けて配置されてい
る。

【０１０１】主として右眼用の光学系である第２接眼光
学系を構成するプリズム体１２Ｒは、透過面の第１面１
Ｒ、ＬＣＤ１０に凸面を向けたＨＭ面の第２面２Ｒ、Ｌ
ＣＤ１０に対向した反射面の第３面３Ｒ、眼球１３Ｒに
近接している透過面の第４面４Ｒとから構成されてい
る。また、１Ｒ〜４Ｒの全ての面は光軸に対して偏心又
は傾けて配置されている。

【０１０２】そして、プリズム体１２Ｌの第２面２Ｌに
対向してプリズム体１２Ｒの第１面１Ｒが配置され、Ｌ
ＣＤ１０はプリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配置
され、それぞれの第３面３Ｌ、第４面４Ｒに面して略同
一面上に射出瞳１１Ｌ、１１Ｒが位置している。そし
て、各プリズム体１２Ｌ、１２Ｒの各面１Ｌ〜３Ｌ、１
Ｒ〜４Ｒは平面、球面、非球面、アナモルフィック面、
その他の上記式（１）で表現される自由曲面等の何れか
から構成されている。

【０１０３】上記の構成において、共通の１枚のＬＣＤ
１０からの表示光は、まず、プリズム体１２Ｌの第１面
１Ｌに入射し、第３面３Ｌに臨界角以上の入射角で入射
して反射され、ＨＭ面２Ｌで反射され、今度は透過面３
Ｌで屈折されてプリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の
射出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼１３ＬにＬＣＤ１
０の拡大像を投影する。

【０１０４】一方、ＨＭ面２Ｌを透過してプリズム体１
２Ｌの外に出た光は、プリズム体１２Ｒの第１面１Ｒに
入射し、そのＨＭ面である第２面２Ｒでの２つの光路に
分割され、透過光はＬＣＤ１０に対向する凹面の反射面
３Ｒによって反射され、再びＨＭ面２Ｒで反射され、透
過面４Ｒで屈折されてプリズム体１２Ｒから射出し、右
眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼１３ＲにＬ
ＣＤ１０の拡大像を投影する。

【０１０５】以上のような構成であるので、左右の光路
何れにおいても２回の反射を経て眼球に導かれるので、
左右共相互に鏡像ではなく、同じ配置の映像を見ること
ができる。しかも、２つの接眼光学系は、第１接眼光学
系は３面で、第２接眼光学系は４面（ＨＭ面を入れると
５面）で構成されており、それらの面で形成された空間
を屈折率が１より大きい透明媒質で満たされているこ
と、裏面反射の凹面鏡２Ｌ、３ＲによってＬＣＤ１０の
映像を虚像として拡大投影していることのために、収差
の発生が少ないものとなる。

【０１０６】また、第１接眼光学系１２Ｌ及び第２接眼
光学系１２Ｒは、光軸に対して偏心あるいは傾けて配置
された正のパワーを有する反射面及び透過面を経てＬＣ
Ｄ１０の映像が投影されるので、偏心による収差の補正
が良好に行われ、像面湾曲等の諸収差が良好に補正され
た映像を投影することができる。さらに、屈折率が１よ
りも大きい透明媒質で満たされた偏心プリズム体中を通
過し、かつ、その中で光路が折り曲げられるので、コン
パクトなものにすることができる。

【０１０７】左右の眼球に到達する光量は次のように計
算することができる。ＬＣＤ１０の光が左眼球１３Ｌに
到達するにはＨＭ面を１回の反射をするため１／２とな
る。右眼球１３Ｒに到達する光は、第１接眼光学系１２
Ｌを射出するときに１／２であり、その後ＨＭ面の１回
の透過と１回の反射のため、１／２の３乗であり、到達
光量は１／８となる。したがって、透過面３Ｌでの透過
から右眼球１３Ｒに到る間に光量を減衰させる手段、例
えば左眼１３Ｌの直前にＮＤフィルター等を配備するこ
とで、左右眼に略同等の光量を投影することができる。

【０１０８】また、両眼で観察する接眼光学系が形状の
異なる２つのプリズム体１２Ｌ、１２Ｒのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。さらに、左右の接眼光学
系は眼球の前方にそれぞれ１つずつ配備され、映像表示
素子１０は接眼光学系の側方に略平行に配備されるため
に、装置全体の突出量が小さく、重量バランスが良好な
構成になる。

【０１０９】〔実施例９〕この実施例は、図９に水平断
面を示すような構成になっており、光学系の構成は図１
と同様である。そして、この実施例では、左右の瞳１１
Ｌ、１１Ｒの前に配置した液晶シャッター１４Ｌ、１４
Ｒを交互に残像時間よりも短い時間周期で開閉するよう
になっている。したがって、ＬＣＤ１０に視差のある左
右映像を液晶シャッター１４Ｌ、１４Ｒの切り換え周期
と同期して交互に表示することにより、立体映像を表示
することができる。

【０１１０】〔実施例１０〕この実施例は、図１０に水
平断面を示すような構成になっており、光学系の構成は
図１と同様である。そして、この実施例では、左眼用の
プリズム体１２Ｌの透過面５Ｌと、右眼用プリズム体１
２Ｒの透過面１Ｒが接合されている。したがって、左右
の光軸を合わせることが容易となり、装置全体の外装等
と光学系の組立が極めて簡単になる。

【０１１１】〔実施例１１〕この実施例は、図１１に水
平断面を示すような構成になっており、光学系の構成は
図１と同様である。そして、この実施例では、左眼用の
プリズム体１２Ｌの透過面５Ｌの外側に視線検出器１５
を配置し、左眼１３Ｌからの反射光がプリズム体１２Ｌ
の第４面４Ｌを透過し、ＨＭ面２Ｌで反射し、第５面５
Ｌを透過して視線検出器１５に入射するようになってい
る。これによって、観察者の視線の動きに応じてＬＣＤ
１０の表示映像を変化させることができる。右眼用のプ
リズム体１２Ｒにも同様に視線検出器を配置することは
可能であることは言うまでもない。

【０１１２】〔実施例１２〕この実施例は、図１２に水
平断面を示すような構成になっており、光学系の構成は
図１と同様である。そして、この実施例では、左眼、右
眼のプリズム体１２Ｌ、１２Ｒの反射面３Ｌ、３Ｒの外
側に外界視用光学素子である凹レンズ１６Ｌ、１６Ｒを
配置し、外界からの光が凹レンズ１６Ｌ、１６Ｒ、プリ
ズム体１２Ｌ、１２Ｒを介して観察者眼球１３Ｌ、１３
Ｒに到達する。この際、凹レンズ１６Ｌ、１６Ｒとプリ
ズム体１２Ｌ、１２Ｒの合成パワーは略ゼロとなるよう
に設定されることが望ましい。さらに、反射面３Ｌ、３
Ｒは入射光の一部が透過し、一部が反射する半透過面と
することが望ましい。

【０１１３】また、外界視用光学素子１６Ｌ、１６Ｒの
外側にシャッターを配備することが望ましい。ＬＣＤ１
０の表示映像の観察時にはこのシャッターを閉にし、外
界像観察時には開にする。シャッターが開の場合、ＬＣ
Ｄ像を消去すると完全に外界像のみとなり、ＬＣＤ像を
表示したままのときは、電子像と外界像が重畳した像、
所謂スーパーインポーズの状態で観察可能となる。

【０１１４】また、外界視用光学素子を配備するのは左
右どちらか一方のみであってもよい。また、外界視用光
学素子は、レンズ（フレネルレンズを含む。）以外に
も、プリズム（偏心プリズム含む。）、回折光学素子等
でももちろんよい。

【０１１５】〔実施例１３〕この実施例は、図１３
（ａ）に水平断面、図１３（ｂ）に垂直断面を示すよう
な構成になっており、主として左眼用光学系である第１
接眼光学系を構成するプリズム体１２Ｌは、透過面の第
１面１Ｌ、ＨＭ面の第２面２Ｌ、反射面の第３面３Ｌ、
左眼球１３Ｌに近接している透過面の第４面４Ｌ、第２
接眼光学系に射出する透過面の第５面５Ｌとから構成さ
れている。

【０１１６】主として右眼用の光学系である第２接眼光
学系を構成するプリズム体１２Ｒは、第１接眼光学系の
第５面５Ｌにより近接した配置の透過面の第１面１Ｒ、
眼球に対向している反射面の第２面２Ｒ、右眼球１３Ｒ
に近接している透過面の第３面３Ｒとから構成されてい
る。また、１Ｒ〜３Ｒの全ての面は光軸に対して偏心又
は傾けて配置されている。

【０１１７】左右のプリズム体１２Ｌ、１２Ｒの間に位
置し、ＬＣＤ１０の映像の中間像を形成するためのリレ
ー光学系１７は、透過面の第１面２１、反射面の第２面
２２、透過面の第３面２３とから構成され、これらの面
で形成された空間を屈折率が１より大きい透明媒質で満
たされている。また、２１〜２３の全ての面は光軸に対
して偏心又は傾けて配置されている。

【０１１８】そして、プリズム体１２Ｌの第５面５Ｌに
対向してリレー光学系１７の第１面２１が配置され、さ
らに、リレー光学系１７の第３面２３に対向してプリズ
ム体１２Ｒの第１面１Ｒが配置され、ＬＣＤ１０はプリ
ズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配置され、プリズム
体１２Ｌ、１２Ｒそれぞれの第４面４Ｌ、第３面３Ｒに
面して略同一面上に射出瞳１１Ｌ、１１Ｒが位置してい
る。そして、各プリズム体１２Ｌ、１２Ｒの各面１Ｌ〜
５Ｌ、１Ｒ〜３Ｒ、及び、リレー光学系１７の各面２１
〜２３は平面、球面、非球面、アナモルフィック面、そ
の他の上記式（１）で表現される自由曲面等の何れかか
ら構成されている。

【０１１９】上記の構成において、共通の１枚のＬＣＤ
１０からの表示光は、まず、プリズム体１２Ｌの第１面
１Ｌに入射し、そのＨＭ面である第２面２Ｌで２つの光
路に分割され、反射光は眼球に対向する凹面の反射面３
Ｌによって反射され、再びＨＭ面２Ｌを通過し、透過面
４Ｌで屈折されてプリズム体１２Ｌから射出し、左眼用
の射出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼１３ＬにＬＣＤ
１０の拡大像を投影する。

【０１２０】一方、ＨＭ面２Ｌを透過し、透過面５Ｌを
透過してプリズム体１２Ｌの外に出た光は、リレー光学
系１７の第１面２１に入射し、第２面２２で反射され、
透過面２３で屈折されてリレー光学系１７から射出し、
プリズム体１２Ｒの直前の空中に中間像１８を形成す
る。この中間像１８を形成した後、プリズム体１２Ｒの
第１面１Ｒに入射し、反射面２Ｒで反射され、透過面３
Ｒで屈折されてプリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の
射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼１３ＲにＬＣＤ１
０の拡大像を投影する。

【０１２１】観察者の左右眼に投影される映像について
説明する。ＬＣＤ１０に表示されている映像を矢印とし
て図１３（ａ）、（ｂ）に示す。水平方向は、ＬＣＤ１
０に向かって左から右の矢印３０、垂直方向は、下から
上の矢印４０とする。まず、水平方向については、図１
３（ａ）に示すように、左眼１３ＬにはＨＭ面２Ｌ、反
射面３Ｌで反射されて、眼球１３Ｌの前方に示すような
左から右向きの矢印３１として眼球１３Ｌに投影され
る。一方、右眼１３Ｒには、プリズム体１２Ｌを透過し
た後、リレー光学系１７によって中間像１８では反転し
た像３２に変換される。その像３２を左眼用接眼光学系
のプリズム体１２Ｒの反射面２Ｒで反射されて、右眼球
１３Ｒの前方に示すような左から右向きの矢印３３とし
て眼球１３Ｒに投影される。

【０１２２】次に、垂直方向については、図１３（ｂ）
に示すように、左眼１３Ｌには、ＨＭ面２Ｌと反射面３
Ｌで反射されてそのままの向き、つまり、プリズム体１
２Ｌの下に示すように、下から上向きの矢印４１の方向
を向いた像として左眼球１３Ｌに投影される。一方、右
眼１３Ｒには、プリズム体１２Ｌを透過した後、リレー
光学系１７によって中間像１８位置では反転した像に変
換されるのだが、反射面２２で反射する際に像が反転す
るため、中間像１８位置に向きが下から上の矢印４２と
なる。その像４２を右眼用接眼のプリズム体１２Ｒの反
射面２Ｌで反射されて、プリズム体１２Ｒの下に示すよ
うに、下から上向きの矢印４３の方向を向いた像として
眼球１３Ｒに投影される。したがって、左右共相互に鏡
像ではなく、同じ配置の映像を見ることができる。

【０１２３】また、２つの接眼光学系では、第１接眼光
学系１２Ｌは４面（ＨＭ面を入れると５面）、第２接眼
光学系１２Ｒは３面で構成されており、それらの面で形
成された空間を屈折率が１より大きい透明媒質で満たさ
れていること、裏面反射の凹面鏡３Ｌ、２Ｒによって映
像表示素子１０の映像を虚像として拡大投影しているこ
とのために、収差の発生が少ないものとなる。

【０１２４】また、第１接眼光学系１２Ｌは光学的に無
偏心である共軸光学系と考えることができる。したがっ
て、構成する面の偏心による収差の発生がないため、歪
曲の少ないクリアーな映像を観察することが可能とな
る。

【０１２５】また、第２接眼光学系１２Ｒは光軸に対し
て偏心あるいは傾けて配置された正のパワーを有する反
射面２Ｒ及び透過面１Ｒ、３Ｒを経て映像表示素子１０
の映像が投影されるので、偏心による収差の補正が良好
に行われ、像面湾曲等の諸収差が良好に補正された映像
を投影することができる。さらに、屈折率が１よりも大
きい透明媒質で満たされた偏心プリズム体中を通過し、
かつ、その中で光路が折り曲げられるので、コンパクト
なものにすることができる。

【０１２６】左右の眼球に到達する光量は次のように計
算することができる。ＬＣＤ１０の光が左眼球１３Ｌに
到達するにはＨＭ面の１回の反射及び１回の透過のた
め、１／２の２乗で到達光量は１／４となる。右眼球１
３Ｒに到達する光は第１接眼光学系１２Ｌを射出すると
きに１／２であり、その後の反射面のみであるため到達
光量は１／２となる。したがって、第１接眼光学系１２
Ｌの射出面５Ｌと右眼球１３Ｒとの間に光量を減衰させ
る手段、例えば右眼球１３Ｒの直前にＮＤフィルター等
を配備することで、左右眼に略同等の光量を投影するこ
とができる。

【０１２７】また、リレー光学系１７の倍率はある程度
自由に設定することができるため、例えば左右に大きさ
の異なる映像を投影することも可能である。また、第２
接眼光学系１２Ｒで発生する像面湾曲に略一致した像面
湾曲量をリレー光学系１７で発生させることによって、
右眼１３Ｒに投影される映像は像面湾曲が補正されたも
のとすることができる。

【０１２８】また、第２接眼光学系１２Ｒで発生するデ
ィストーションに略一致したディストーション量をリレ
ー光学系１７で発生させることによって、右眼１３Ｒに
投影される映像は歪みの補正されたものとすることがで
きる。

【０１２９】また、リレー光学系１７は移動可能とする
ことで、中間像１８の位置を変えることができるため、
第２接眼光学系１２Ｒを交換した場合、又は、第１接眼
光学系１２Ｌと第２接眼光学系１２Ｒの間隔を変えた場
合には、それに合わせて中間像位置を変化させることが
可能となる。

【０１３０】また、リレー光学系１７の中間像位置に拡
散板等の透過性の表示板を配備することで、第２接眼光
学系１２Ｒの明るさ（ＮＡ）を増大させる、あるいは、
光線傾角の制限を緩和することができる。

【０１３１】さらに、左右の接眼光学系は眼球の前方に
それぞれ１つずつ、リレー光学系はそれらの間に配備さ
れ、映像表示素子は接眼光学系の側方に略平行に配備さ
れるために、装置全体の突出量が小さく、重量バランス
が良好な構成になる。

【０１３２】〔実施例１４、１５〕実施例１４は、図１
４に水平断面を示すような構成になっており、図２の実
施例２と同様の構成ある。ただし、右眼用のプリズム体
１２ＲのＨＭ面の第２面２Ｒは平面で構成され、左右眼
用のプリズム体１２Ｌ、１２Ｒは何れも光学的に無偏心
な共軸光学系である接眼光学系の１例である。

【０１３３】実施例１５は、図１５（ａ）に水平断面、
図１５（ｂ）に垂直断面を示すような構成になってお
り、図１３の実施例１３と同様の構成の例である。

【０１３４】以下、上記実施例１４、１５の構成パラメ
ータを示すが、実施例１４の左右眼用の光学系は何れも
共軸光学系であるので、通常のレンズ系のデータ表記方
法で示してある。また、左眼用のプリズム体１２ＬのＨ
Ｍ面の第２面２Ｌ及び右眼用のプリズム体１２ＲのＨＭ
面の第２面２Ｒについては、その法線の光軸からの傾き
角θも表記してある。なお、面番号は、瞳位置１１Ｌ又
は１１Ｒから映像表示素子１０に向かう逆追跡の面番号
として示してある。

【０１３５】また、実施例１５の左眼用のプリズム体１
２Ｌも共軸光学系であるので、同様に通常のレンズ系の
データ表記方法で示してある。また、そのＨＭ面の第２
面２Ｌについても、その法線の光軸からの傾き角θを表
記してある。なお、面番号は、左眼の瞳位置１１Ｌから
映像表示素子１０に向かう逆追跡の面番号として示して
ある。ただし、左眼用のプリズム体１２Ｌの透過面の第
５面５Ｌは凸面で偏心しているが、ここでは記述せず
に、リレー光学系１７の構成パラメータ内に記述してあ
る（面番号３）。

【０１３６】実施例１５の右眼用のプリズム体１２Ｒに
ついても、面番号は、瞳位置１１Ｒから中間像１８に向
かう逆追跡の面番号として示してある。この右眼用のプ
リズム体１２Ｒは偏心光学系であるので、座標の取り方
は、図１５（ａ）に示すように、右眼の瞳位置１１Ｒを
原点とし、観察者視軸を原点からプリズム体１２Ｒに向
かう方向を正とするＺ軸、観察者視軸に直交し、観察者
眼球から見て左右方向の右から左を正とするＹ軸、観察
者視軸に直交し、観察者眼球からみて上下方向の上から
下を正とするＸ軸と定義する。つまり、図１５（ａ）の
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。

【０１３７】そして、下記の構成パラメータ中におい
て、偏心量Ｘ，Ｙ，Ｚと傾き角θ_x、θ_zが記載されて
いる面については、基準面である１面（瞳位置１１Ｒ）
からのその面の面頂のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の
偏心量、及び、その面の中心軸のＸ軸、Ｚ軸を中心とす
る傾き角を意味し、その場合、θ_xが正は反時計回り
を、θ_zが正は時計回りを意味する。なお、面間隔に意
味はない。

【０１３８】実施例１５のリレー光学系１７について
は、面番号は、映像表示素子１０から中間像１８に向か
う順追跡の面番号として示してある。このリレー光学系
１７は偏心光学系であるので、座標の取り方は、プリズ
ム体１２Ｒの座標の取り方との整合性から、本来は、図
１５（ｂ）に示すように、映像表示素子１０の中心を原
点とし、光軸を原点から中間像１８に向かう方向を負と
するＹ軸、光軸に直交し、観察者眼球から見て上下方向
の上から下を正とするＸ軸、光軸に直交し、観察者眼球
からみて前後方向の後から前を正とするＺ軸と定義すべ
きであるが、下記の構成パラメータ中においては、Ｘ軸
を−Ｙ軸、Ｙ軸を−Ｚ軸、Ｚ軸をＸ軸に変換し、映像表
示素子１０の中心を原点とし、光軸を原点から中間像１
８に向かう方向を正とするＺ軸、光軸に直交し、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、光軸
に直交し、観察者眼球からみて前後方向の後から前を正
とするＸ軸と定義してデータを表示してある。

【０１３９】そして、下記の構成パラメータ中におい
て、偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θが記載されている面につい
ては、基準面である１面（映像表示素子１０）の中心か
らのその面の面頂の変換後の座標系におけるＹ軸方向、
Ｚ軸方向の偏心量、及び、その面の中心軸の変換後の座
標系におけるＺ軸からの傾き角を意味し、その場合、θ
が正は反時計回りを意味する。なお、面間隔に意味はな
い。

【０１４０】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、Ｒ_y、Ｒ_xはそれ
ぞれＹ−Ｚ面（紙面）内の近軸曲率半径、Ｘ−Ｚ面内で
の近軸曲率半径、Ｋ_x、Ｋ_yはそれぞれＸ−Ｚ面、Ｙ−
Ｚ面内の円錐係数、ＡＲ、ＢＲはそれぞれＺ軸に対して
回転対称な４次、６次の非球面係数、ＡＰ、ＢＰはそれ
ぞれＺ軸に対して回転非対称な４次、６次の非球面係数
とすると、非球面式は以下に示す通りである。

【０１４１】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＋Ｂ
Ｒ［ (1-ＢＰ) Ｘ²+( 1+ＢＰ) Ｙ²］³ また、各面において、回転対称の非球面形状は、近軸曲
率半径をＲとすると、次の式で与えられる。

【０１４２】Ｚ =（ｈ²/Ｒ) ／［1+｛ 1-(1+Ｋ) ( ｈ²/
Ｒ²)｝^1/2］＋Ａｈ⁴＋Ｂｈ⁶＋Ｃｈ⁸＋Ｄｈ¹⁰ （ｈ²＝Ｘ²＋Ｙ²）ここで、Ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ４
次、６次、８次、１０次の非球面係数である。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。

【０１４３】実施例１４（左眼用）面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（傾き角）１ ∞（瞳） 20.000 ２ 259.305 42.000 1.5254 56.25 ３ -102.191 -31.000 1.5254 56.25 ４ ∞ 9.000 1.5254 56.25 θ 45.000 ° ５ 98.952 4.000 Ｋ 0 Ａ -0.135958 ×10^-3 Ｂ 0.325794 ×10^-5 Ｃ -0.311670 ×10^-7 Ｄ 0.111400 ×10^-9 ６（映像表示素子）。

【０１４４】実施例１４（右眼用）面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（傾き角）１ ∞（瞳） 20.000 ２ -26.488 11.000 1.5254 56.25 ３ ∞ -10.000 1.5254 56.25 θ 45.000 ° ４ 118.189 46.000 1.5254 56.25 ５ -628.202 10.000 ６ 23.976 30.000 1.5254 56.25 ７ 98.952 4.000 Ｋ 0 Ａ -0.135958 ×10^-3 Ｂ 0.325794 ×10^-5 Ｃ -0.311670 ×10^-7 Ｄ 0.111400 ×10^-9 ８（映像表示素子）。

【０１４５】実施例１５（左眼用）面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（傾き角）１ ∞（瞳） 26.000 ２ 171.785 42.000 1.5254 56.25 ３ -104.765 -28.000 1.5254 56.25 ４ ∞ 11.000 1.5254 56.25 θ 45.000 ° ５ -98.952 3.999 Ｋ 0 Ａ 0.135958 ×10^-3 Ｂ -0.325794 ×10^-5 Ｃ 0.311670 ×10^-7 Ｄ -0.111400 ×10^-9 ６（映像表示素子）。

【０１４６】実施例１５（右眼用）面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳）２Ｒ_y 24.443 1.5254 56.25 Ｒ_x 23.124 Ｙ 12.032 θ_x-39.436 ° Ｋ_y 0 Ｚ 25.136 θ_z 0.000 ° Ｋ_x 0 ＡＲ 0.120114 ×10^-8 ＢＲ 0.404911 ×10^-7 ＡＰ -0.304814 ×10⁺² ＢＰ 0.417474 ×10^-1 ３Ｒ_y ∞ 1.5254 56.25 Ｒ_x-241.898 Ｙ -2.120 θ_x-45.693 ° Ｋ_y -20.000000 Ｚ 38.266 θ_z -2.766 ° Ｋ_x -20.000000 ＡＲ 0.732724 ×10^-5 ＢＲ -0.114729 ×10^-12 ＡＰ -0.719054 ＢＰ 0.142776 ×10⁺² ４Ｒ_y-151.388 Ｘ 3.951 θ_x-76.934 ° Ｒ_x -34.191 Ｙ 18.731 θ_z 20.411 ° Ｋ_y 4.325116 Ｚ 86.249 Ｋ_x -10.000000 ＡＲ 0.144263 ×10^-7 ＢＲ -0.111418 ×10^-9 ＡＰ 0.597163 ×10⁺¹ ＢＰ -0.149391 ５（中間像）Ｘ -4.417 θ_x-90.000 ° Ｙ 25.023 θ_z-19.994 ° Ｚ 40.018 。

【０１４７】実施例１５（リレー光学系）面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（映像表示素子）２ 98.952 1.5254 56.25 Ｋ 0 Ｙ 0.000 θ 0.000 ° Ａ -0.135958 ×10^-3 Ｚ 4.000 Ｂ 0.325794 ×10^-5 Ｃ -0.311670 ×10^-7 Ｄ 0.111400 ×10^-9 ３ -29.313 Ｙ -5.000 θ 10.922 ° Ｚ 27.000 ４Ｒ_y 17.597 1.5254 56.25 Ｒ_x 12.831 Ｙ 1.955 θ -54.189 ° Ｋ_y 0 Ｚ 35.743 Ｋ_x 0 ＡＲ 0.486669 ×10^-6 ＢＲ 0.121895 ×10^-6 AP 0.463030 ×10⁺¹ ＢＰ -0.801610 ５ -295.294 1.6481 55.28 Ｙ -9.232 θ -76.687 ° Ｚ 77.529 ６Ｒ_y -34.385 Ｙ -8.089 θ 76.119 ° Ｒ_x -12.810 Ｚ 61.418 Ｋ_y 0 Ｋ_x 0 ＡＲ 0.931153 ×10^-5 ＢＲ 0.683428 ×10^-6 ＡＰ -0.366526 ×10⁺¹ ＢＰ -0.430279 ７（中間像）Ｙ -5.000 θ 20.000 ° Ｚ 75.000 。

【０１４８】なお、以上の実施例においてはアナモルフ
ィック面と球面を使用したが、トーリック面でも、回転
対称な非球面、球面、さらに、前記式（１）で定義され
る自由曲面等で面形状で構成できることは言うまでもな
い。また、特開平７−１０４２０９号に示すようなホロ
グラフィック面で構成できることは言うまでもない。

【０１４９】さて、上記の何れかの実施例の本発明によ
る接眼光学系と１枚の映像表示素子を用い、接眼光学系
を眼幅距離だけ離して支持することにより、両眼で観察
できる据え付け型又は頭部装着式映像表示装置のような
ポータブル型の映像表示装置として構成することができ
る。このようなポータブル型の映像表示装置の１例の全
体の構成を図１６に示す。表示装置本体５０には、上記
のような左右一対の接眼光学系が備えられ、それらに対
応して共通の像面に液晶表示素子からなる映像表示素子
が配置されている。本体５０に左右に連続して図示のよ
うな側頭フレーム５１が設けられ、両側の側頭フレーム
５１は頭頂フレーム５２でつながれており、また、両側
の側頭フレーム５１の中間には板バネ５３を介してリア
フレーム５４が設けてあり、リアフレーム５４を眼鏡の
ツルのように観察者の両耳の後部に当て、また、頭頂フ
レーム５２を観察者の頭頂に載せることにより、表示装
置本体５０を観察者の眼前に保持できるようになってい
る。なお、頭頂フレーム５２の内側には海綿体のような
弾性体からなる頭頂パッド５５が取り付けてあり、同様
にリアフレーム５４の内側にも同様なパッドが取り付け
られており、この表示装置を頭部に装着したときに違和
感を感じないようにしてある。

【０１５０】また、リアフレーム５４にはスピーカ５６
が付設されており、画像観察と共に立体音響を聞くこと
ができるようになっている。このようにスピーカ５６を
有する表示装置本体５０には、映像音声伝達コード５７
を介してボータブルビデオカセット等の再生装置５８が
接続されているので、観察者はこの再生装置５８を図示
のようにベルト箇所等の任意の位置に保持して、映像、
音響を楽しむことができるようになっている。図示の５
９は再生装置５８のスイッチ、ボリューム等の調節部で
ある。なお、頭頂フレーム５２の内部に、映像処理・音
声処理回路等の電子部品を内蔵させてある。

【０１５１】なお、コード５７は先端をジャックにし
て、既存のビデオデッキ等に取り付け可能としてもよ
い。さらに、ＴＶ電波受信用チューナーに接続してＴＶ
観賞用としてもよいし、コンピュータに接続してコンピ
ュータグラフィックスの映像や、コンピュータからのメ
ッセージ映像等を受信するようにしてもよい。また、邪
魔なコードを排斥するために、アンテナを接続して外部
からの信号を電波によって受信するようにしてもよい。

【０１５２】以上、本発明の映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、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。

【０１５３】以上の本発明の映像表示装置は、例えば次
にように構成することができる。

【０１５４】〔１〕映像を表示する映像表示素子と、
左右眼それぞれに具備された２つの接眼光学系と、前記
２つの接眼光学系を前記観察者頭部又は顔面に支持する
支持手段とからなる映像表示装置において、前記映像表
示素子は、観察者眼球の側方であって観察者側に表示面
を向けて配備され、前記２つの接眼光学系は、それぞれ
少なくとも３面で構成され、その少なくとも３面で形成
される空間を屈折率が１より大きい透明媒質によって満
たされ、観察者眼球に拡大した虚像を投影するための少
なくとも１つの正のパワーを有し、前記映像表示素子か
ら射出した光線を前記左右接眼光学系に導くための光分
割手段が、映像表示素子側の接眼光学系内部に配備され
ていることを特徴とする映像表示装置。

【０１５５】〔２〕前記２つの接眼光学系の中、前記
映像表示素子側のものを第１接眼光学系、反対側のもの
を第２接眼光学系とした場合、前記光分割手段は前記第
１接眼光学系の反射面を用いていることを特徴とする上
記〔１〕記載の映像表示装置。

【０１５６】〔３〕前記２つの接眼光学系の前記映像
表示素子から眼球に到達するまでの反射回数は、何れも
奇数回又は偶数回に一致していることを特徴とする上記
〔１〕記載の映像表示装置。

【０１５７】〔４〕前記光分割手段はパワーを有する
面であることを特徴とする上記〔１〕記載の映像表示装
置。

【０１５８】〔５〕前記２つの接眼光学系の少なくと
も１つの接眼光学系の前記映像表示素子から観察者瞳に
到る光路中に光量を調整する手段が配備されていること
を特徴とする上記〔１〕記載の映像表示装置。

【０１５９】〔６〕映像を表示する映像表示素子と、
左右眼それぞれに具備された２つの接眼光学系と、前記
２つの接眼光学系を前記観察者頭部又は顔面に支持する
支持手段とからなる映像表示装置において、前記映像表
示素子から射出した光線を前記左右接眼光学系に導くた
めの光分割手段が前記接眼光学系の一方の接眼光学系に
配置され、前記映像表示素子の映像の実像を形成するた
めに前記２つの接眼光学系の間にリレー光学系が配置さ
れ、前記リレー光学系は１つの反射面を有していること
を特徴とする映像表示装置。

【０１６０】〔７〕前記２つの接眼光学系はそれぞれ
少なくとも３面で構成され、その少なくとも３面で形成
される空間を屈折率が１より大きい透明媒質によって満
たされ、観察者眼球に拡大した虚像を投影するための少
なくとも１つの正のパワーを有することを特徴とする上
記〔６〕記載の映像表示装置。

【０１６１】〔８〕前記実像位置近傍に光線を散乱す
る素子を具備することを特徴とする上記〔６〕記載の映
像表示装置。

【０１６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、少なくとも３面で構成されたプリズム体から
なる接眼光学系を左右一対用意し、１個の映像表示素子
からの光線を一方の接眼光学系の光分割面によって左右
に分割して、左右の眼球に映像表示素子の虚像を拡大投
影するので、左右の光路が折り曲げられて光学系全体が
コンパクトになり、また、諸収差の補正が容易になり、
さらには、組立が簡単となり、非常に小型軽量で明瞭な
映像が観察可能な映像表示装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の映像表示装置の実施例１の光路を示す
水平断面図である。

【図２】本発明の映像表示装置の実施例２の光路を示す
水平断面図である。

【図３】本発明の映像表示装置の実施例３の光路を示す
水平断面図である。

【図４】本発明の映像表示装置の実施例４の光路を示す
水平断面図である。

【図５】本発明の映像表示装置の実施例５の光路を示す
水平断面図である。

【図６】本発明の映像表示装置の実施例６の光路を示す
水平断面図である。

【図７】本発明の映像表示装置の実施例７の光路を示す
水平断面図である。

【図８】本発明の映像表示装置の実施例８の光路を示す
水平断面図である。

【図９】本発明の映像表示装置の実施例９の光路を示す
水平断面図である。

【図１０】本発明の映像表示装置の実施例１０の光路を
示す水平断面図である。

【図１１】本発明の映像表示装置の実施例１１の光路を
示す水平断面図である。

【図１２】本発明の映像表示装置の実施例１２の光路を
示す水平断面図である。

【図１３】本発明の映像表示装置の実施例１３の光路を
示す水平断面図である。

【図１４】本発明の映像表示装置の実施例１４の光路を
示す水平断面図である。

【図１５】本発明の映像表示装置の実施例１５の光路を
示す水平断面図と垂直断面図である。

【図１６】本発明による接眼光学系を組み込んだポータ
ブル型の映像表示装置の１例の全体の構成を示す図であ
る。

【図１７】従来の頭部装着式映像表示装置の１例の概略
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１Ｌ、１Ｒ…第１面２Ｌ、２Ｒ…第２面３Ｌ、３Ｒ…第３面４Ｌ、４Ｒ…第４面５Ｌ、５Ｒ…第５面１０…ＬＣＤ（映像表示素子）１１Ｌ、１１Ｒ…射出瞳１２Ｌ…プリズム体（第１接眼光学系）１２Ｒ…プリズム体（第２接眼光学系）１３Ｌ…左眼球１３Ｒ…右眼球１４Ｌ、１４Ｒ…液晶シャッター１５…視線検出器１６Ｌ、１６Ｒ…凹レンズ１７…リレー光学系１８…中間像２１…第１面２２…第２面２３…第３面３０、４０…映像（矢印）３１、３２、３３、４１、４２、４３…像（矢印）５０…表示装置本体５１…側頭フレーム５２…頭頂フレーム５３…板バネ５４…リアフレーム５５…頭頂パッド５６…スピーカ５７…映像音声伝達コード５８…再生装置５９…スイッチ、ボリューム等の調節部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】映像を表示する映像表示素子と、左右眼
それぞれに具備された２つの接眼光学系と、前記２つの
接眼光学系を前記観察者頭部又は顔面に支持する支持手
段とからなる映像表示装置において、前記映像表示素子は、観察者眼球の側方であって観察者
側に表示面を向けて配備され、前記２つの接眼光学系は、それぞれ少なくとも３面で構
成され、その少なくとも３面で形成される空間を屈折率
が１より大きい透明媒質によって満たされ、観察者眼球
に拡大した虚像を投影するための少なくとも１つの正の
パワーを有し、前記映像表示素子から射出した光線を前記左右接眼光学
系に導くための光分割手段が、映像表示素子側の接眼光
学系内部に配備されていることを特徴とする映像表示装
置。
【請求項２】前記２つの接眼光学系の中、前記映像表
示素子側のものを第１接眼光学系、反対側のものを第２
接眼光学系とした場合、前記光分割手段は前記第１接眼
光学系の反射面を用いていることを特徴とする請求項１
記載の映像表示装置。
【請求項３】映像を表示する映像表示素子と、左右眼
それぞれに具備された２つの接眼光学系と、前記２つの
接眼光学系を前記観察者頭部又は顔面に支持する支持手
段とからなる映像表示装置において、前記映像表示素子から射出した光線を前記左右接眼光学
系に導くための光分割手段が前記接眼光学系の一方の接
眼光学系に配置され、前記映像表示素子の映像の実像を形成するために前記２
つの接眼光学系の間にリレー光学系が配置され、前記リレー光学系は１つの反射面を有していることを特
徴とする映像表示装置。