JPH0961748A

JPH0961748A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH0961748A
Application number: JP7211906A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takahashi; 高橋浩一
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】１つの画像表示素子からの光を分割して両眼
に画像を表示する場合に、光分割面にパワーを持たせ、
左右の光学系を単純化し、諸収差の補正を容易にする。【解決手段】ＬＣＤ１０からの光は、偏心プリズム体
１２Ｒの第１面１Ｒを透過し、第２面２Ｒのハーフミラ
ー面２ＲＨ部で分割され、反射光は第１面１Ｒで全反射
され、第３面３Ｒで反射され、第２面２Ｒで屈折されて
右眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼にＬＣＤ
１０の拡大像を投影する。一方、ハーフミラー面２ＲＨ
部を透過して偏心プリズム体１２Ｒの外へ出た光は、偏
心プリズム体１２Ｌの第１面１Ｌを透過し、その第２面
２Ｌの反射面２ＬＭ部で反射され、第１面１Ｌで全反射
され、第３面３Ｒで反射され、第２面ＬＲで屈折されて
左眼用の射出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼にＬＣＤ
１０の拡大像を投影する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に関
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画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画
像表示装置が開発されている。

【０００３】この中、１つの画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１６に概略の構成を示
すように、画像表示素子として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】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、１つの画像表示
素子からの光路を左右に分割して両眼に画像を表示する
場合に、光分割面にパワーを持たせ、左右の光学系を単
純化すると共に、諸収差の補正を容易にした頭部装着式
画像表示装置等の画像表示装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像表示装置は、画像を表示する映像表示素子と、
前記画像表示素子から射出した光線を観察者の左右の眼
球に導くために分割する光分割手段と、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を備
えた画像表示装置において、前記左右の眼球それぞれに
具備された２つの接眼光学系はそれぞれ少なくとも１つ
の反射面を有し、前記少なくとも１つの反射面は観察者
視軸に対して傾いてあるいは偏心して配備されたパワー
を有する面であることを特徴とするものである。

【０００７】本発明のもう１つの画像表示装置は、画像
を表示する映像表示素子と、前記画像表示素子から射出
した光線を観察者の左右の眼球に導くために分割する光
分割手段と、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を備えた画像表示装置におい
て、前記左右眼それぞれに具備された各接眼光学系は少
なくとも３つの光学面で構成され、その少なくとも３つ
の光学面で囲まれた領域が屈折率が１を越える透明媒質
によって満たされており、その少なくとも３つの光学面
には、前記画像表示素子から射出した光線が光学系に入
射する第１透過面、前記光線を反射する少なくとも１つ
の反射面、前記反射された光線が前記観察者眼球側に射
出する第２透過面が含まれ、前記少なくとも３つの光学
面の中、少なくとも１面は観察者視軸に対して傾いてあ
るいは偏心して配備されたパワーを有する反射面である
ことを特徴とするものである。

【０００８】これらにおいて、光分割手段は一方の接眼
光学系のパワーを有する１つの反射面を兼ねることが望
ましい。また、２つの接眼光学系の反射回数は左右共奇
数回又は偶数回であることが望ましい。さらに、２つの
接眼光学系の少なくとも１つの反射面は非球面であるこ
とが望ましい。

【０００９】本発明においては、裏面鏡の組み合わせ、
あるいは、偏心プリズムからなる接眼光学系を左右一対
用意し、１個の画像表示素子からの光線を一方の接眼光
学系のパワーを有する１つの反射面を兼ねる光分割手段
により左右に分割して、左右の眼球に拡大投影するの
で、左右の光路が折り曲げられて接眼光学系全体がコン
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る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の画像表示装置の
実施例１〜１４について説明する。以下の説明におい
て、画像表示素子を構成する液晶表示素子（以下、ＬＣ
Ｄ）を符号１０で、右眼用の射出瞳を１１Ｒで、左眼用
の射出瞳を１１Ｌで示し、また、主として右眼用の光学
系を構成する偏心プリズム体を１２Ｒ、主として左眼用
の光学系を構成する偏心プリズム体を１２Ｌで示す。こ
れらの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌは屈折率が１より
大きい透明媒体からなっている。また、下記の説明にお
いて、反射面と説明している面は、全反射面以外は偏心
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。

【００１１】〔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、主として右眼用の光
学系を構成する偏心プリズム体１２Ｒは、透過面と全反
射面を構成する第１面１Ｒと、一部がハーフミラー面２
ＲＨとされ残りが透過面となっている第２面２Ｒと、反
射面の第３面３Ｒとから構成されている。主として左眼
用の光学系を構成する偏心プリズム体１２Ｌは、透過面
と全反射面を構成する第１面１Ｌと、一部が反射面２Ｌ
Ｍとされ残りが透過面となっている第２面２Ｌと、反射
面の第３面３Ｌとから構成されている。そして、偏心プ
リズム体１２Ｒの第２面２Ｒと偏心プリズム体１２Ｌの
第１面１Ｌとが対向して配置され、ＬＣＤ１０は偏心プ
リズム体１２Ｒの第１面１Ｒに面して配置され、それぞ
れの第２面２Ｒ、２Ｌに面して略同一面上に射出瞳１１
Ｒ、１１Ｌが位置している。そして、各偏心プリズム体
１２Ｒ、１２Ｌの各面１Ｒ〜３Ｒ、１Ｌ〜３Ｌは平面を
含む球面、非球面、アナモフィック面、アナモフィック
非球面、その他の下記式（１）で表現される自由曲面か
ら構成され、特に、光分割面を構成する第２面２Ｒはパ
ワーを有する曲面から構成されている。

【００１２】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。

【００１３】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、偏心プリズム体１２Ｒの第
１面１Ｒに入射し、その第２面２Ｒのハーフミラー面２
ＲＨ部で２つの光路に分割され、反射光は偏心プリズム
体１２Ｒの第１面１Ｒに臨界角以上の入射角で入射して
反射され、第３面３Ｒに入射し、反射光は第２面２Ｒで
屈折されて偏心プリズム体１２Ｒから射出し、右眼用の
射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼にＬＣＤ１０の拡
大像を投影する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｒへ
到る光路中には中間像は結像されない。一方、ハーフミ
ラー面２ＲＨ部を透過して偏心プリズム体１２Ｒの外へ
出た光は、偏心プリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに入射
し、その第２面２Ｌの反射面２ＬＭ部に入射して反射さ
れ、第１面１Ｌに臨界角以上の入射角で入射して反射さ
れ、第３面３Ｒに入射し、反射光は第２面ＬＲで屈折さ
れて偏心プリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の射出瞳
１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼にＬＣＤ１０の拡大像を
投影する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｌへ到る光
路中には中間像は結像されない。

【００１４】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、３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なく同じ配置の画像を見ること
ができ、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置
された少なくとも１面が正パワーを有する反射面及び透
過面を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるので、像面湾
曲、色収差等の諸収差が良好に補正された画像を投影す
ることができる。さらに、左右何れの光路も大部分、屈
折率が１より大きい透明媒体で満たさた偏心プリズム体
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とすることがで
きる。また、両眼で観察する接眼光学系が形状の異なる
２つの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。

【００１５】〔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、主として右眼用の光
学系を構成する偏心プリズム体１２Ｒは、透過面の第１
面１Ｒと、ハーフミラー面の第２面２Ｒと、反射面の第
３面３Ｒと、透過面の第４面４Ｒとから構成されてい
る。主として左眼用の光学系を構成する偏心プリズム体
１２Ｌは、透過面の第１面１Ｌと、反射面の第２面２Ｌ
と、反射面の第３面３Ｌと、透過面の第４面４Ｌとから
構成されている。そして、偏心プリズム体１２Ｒの第２
面２Ｒと偏心プリズム体１２Ｌの第１面１Ｌとが対向し
て配置され、ＬＣＤ１０は偏心プリズム体１２Ｒの第１
面１Ｒに面して配置され、それぞれの第４面４Ｒ、４Ｌ
に面して略同一面上に射出瞳１１Ｒ、１１Ｌが位置して
いる。そして、各偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌの各面
１Ｒ〜４Ｒ、１Ｌ〜４Ｌは平面を含む球面、非球面、ア
ナモフィック面、アナモフィック非球面、その他の前記
式（１）で表現される自由曲面から構成され、特に、光
分割面を構成する第２面２Ｒはパワーを有する曲面から
構成されている。

【００１６】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、偏心プリズム体１２Ｒの第
１面１Ｒに入射し、その第２面２Ｒのハーフミラー面で
２つの光路に分割され、反射光は偏心プリズム体１２Ｒ
の第３面３Ｒに入射して反射され、第４面４Ｒで屈折さ
れて偏心プリズム体１２Ｒから射出し、右眼用の射出瞳
１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼にＬＣＤ１０の拡大像を
投影する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｒへ到る光
路中には中間像は結像されない。一方、ハーフミラー面
２Ｒを透過して偏心プリズム体１２Ｒの外へ出た光は、
偏心プリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに入射し、その第２
面２Ｌに入射して反射され、反射光は偏心プリズム体１
２Ｌの第３面３Ｌに入射して反射され、第４面４Ｌで屈
折されて偏心プリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の射
出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼にＬＣＤ１０の拡大
像を投影する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｌへ到
る光路中には中間像は結像されない。

【００１７】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なく同じ配置の画像を見ること
ができ、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置
された少なくとも１面が正パワーを有する反射面及び透
過面を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるので、像面湾
曲、色収差等の諸収差が良好に補正された画像を投影す
ることができる。さらに、左右何れの光路も大部分、屈
折率が１より大きい透明媒体で満たさた偏心プリズム体
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とすることがで
きる。また、両眼で観察する接眼光学系が形状の異なる
２つの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。

【００１８】〔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、主として右眼用の光
学系を構成する偏心プリズム体１２Ｒは、透過面の第１
面１Ｒと、全反射面と透過面を構成する第２面２Ｒと、
反射面の第３面３Ｒとから構成されている。主として左
眼用の光学系を構成する偏心プリズム体１２Ｌは、透過
面と全反射面を構成する第１面１Ｌと、ハーフミラー面
の第２面２Ｌと、透過面の第３面３Ｌとから構成されて
いる。そして、偏心プリズム体１２Ｒの第１面１Ｒと偏
心プリズム体１２Ｌの第２面２Ｌとが対向して配置さ
れ、ＬＣＤ１０は偏心プリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに
面して配置され、それぞれの第２面２Ｒ、第３面３Ｌに
面して略同一面上に射出瞳１１Ｒ、１１Ｌが位置してい
る。そして、各偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌの各面１
Ｒ〜３Ｒ、１Ｌ〜３Ｌは平面を含む球面、非球面、アナ
モフィック面、アナモフィック非球面、その他の前記式
（１）で表現される自由曲面から構成され、特に、光分
割面を構成する第２面２Ｌはパワーを有する曲面から構
成されている。

【００１９】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、偏心プリズム体１２Ｌの第
１面１Ｌに入射し、その第２面２Ｌのハーフミラー面で
２つの光路に分割され、透過光は偏心プリズム体１２Ｒ
の第１面１Ｒに入射して透過し、第２面２Ｒに臨界角以
上の入射角で入射して反射され、第３面３Ｒで反射され
て、第２面２Ｒで屈折されて偏心プリズム体１２Ｒから
射出し、右眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼
にＬＣＤ１０の拡大像を投影する。なお、ＬＣＤ１０か
ら射出瞳１１Ｒへ到る光路中には中間像は結像されな
い。一方、ハーフミラー面２Ｌで反射された光は、偏心
プリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに臨界角以上の入射角で
入射して反射され、第３面３Ｌで屈折されて偏心プリズ
ム体１２Ｌから射出し、左眼用の射出瞳１１Ｌへ導か
れ、観察者の左眼にＬＣＤ１０の拡大像を投影する。な
お、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｌへ到る光路中には中間
像は結像されない。

【００２０】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なく同じ配置の画像を見ること
ができ、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置
された少なくとも１面が正パワーを有する反射面及び透
過面を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるので、像面湾
曲、色収差等の諸収差が良好に補正された画像を投影す
ることができる。さらに、左右何れの光路も大部分、屈
折率が１より大きい透明媒体で満たさた偏心プリズム体
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とすることがで
きる。また、両眼で観察する接眼光学系が形状の異なる
２つの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。

【００２１】〔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、主として右眼用の光
学系を構成する偏心プリズム体１２Ｒは、透過面と全反
射面及び反射面を構成する第１面１Ｒと、一部がハーフ
ミラー面２ＲＨとされ残りが反射面となっている第２面
２Ｒと、透過面の第３面３Ｒとから構成されている。主
として左眼用の光学系を構成する偏心プリズム体１２Ｌ
は、透過面と全反射面を構成する第１面１Ｌと、反射面
の第２面２Ｌと、反射面の第３面３Ｌと、透過面の第４
面４Ｌとから構成されている。そして、偏心プリズム体
１２Ｒの第２面２Ｒと偏心プリズム体１２Ｌの第１面１
Ｌとが対向して配置され、ＬＣＤ１０は偏心プリズム体
１２Ｒの第１面１Ｒに面して配置され、それぞれの第３
面３Ｒ、第４面４Ｌに面して略同一面上に射出瞳１１
Ｒ、１１Ｌが位置している。そして、各偏心プリズム体
１２Ｒ、１２Ｌの各面１Ｒ〜３Ｒ、１Ｌ〜４Ｌは平面を
含む球面、非球面、アナモフィック面、アナモフィック
非球面、その他の前記式（１）で表現される自由曲面か
ら構成され、特に、光分割面を構成する第２面２Ｒはパ
ワーを有する曲面から構成されている。

【００２２】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、偏心プリズム体１２Ｒの第
１面１Ｒに入射し、その第２面２Ｒのハーフミラー面２
ＲＨ部で２つの光路に分割され、反射光は偏心プリズム
体１２Ｒの第１面１Ｒに臨界角以上の入射角で入射して
反射され、第２面２Ｒで反射されて、第３面３Ｒで屈折
されて偏心プリズム体１２Ｒから射出し、右眼用の射出
瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼にＬＣＤ１０の拡大像
を投影する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｒへ到る
光路中には中間像は結像されない。一方、ハーフミラー
面２ＲＨを透過して偏心プリズム体１２Ｒの外へ出た光
は、偏心プリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに入射し、その
第２面２Ｌに入射して反射され、反射光は第１面１Ｌに
臨界角以上の入射角で入射して反射され、偏心プリズム
体１２Ｌの第３面３Ｌに入射して反射され、第４面４Ｌ
で屈折されて偏心プリズム体１２Ｌから射出し、左眼用
の射出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼にＬＣＤ１０の
拡大像を投影する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｌ
へ到る光路中には中間像は結像されない。

【００２３】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、３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なく同じ配置の画像を見ること
ができ、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置
された少なくとも１面が正パワーを有する反射面及び透
過面を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるので、像面湾
曲、色収差等の諸収差が良好に補正された画像を投影す
ることができる。さらに、左右何れの光路も大部分、屈
折率が１より大きい透明媒体で満たさた偏心プリズム体
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とすることがで
きる。また、両眼で観察する接眼光学系が形状の異なる
２つの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。

【００２４】〔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、主として右眼用の光
学系を構成する偏心プリズム体１２Ｒは、透過面と全反
射面を構成する第１面１Ｒと、反射面の第２面２Ｒと、
反射面の第３面３Ｒと、透過面の第４面４Ｒとから構成
されている。主として左眼用の光学系を構成する偏心プ
リズム体１２Ｌは、透過面と全反射面を構成する第１面
１Ｌと、ハーフミラー面の第２面２Ｌと、反射面の第３
面３Ｌと、透過面の第４面４Ｌとから構成されている。
そして、偏心プリズム体１２Ｒの第１面１Ｒと偏心プリ
ズム体１２Ｌの第２面２Ｌとが対向して配置され、ＬＣ
Ｄ１０は偏心プリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配
置され、それぞれの第４面４Ｒ、４Ｌに面して略同一面
上に射出瞳１１Ｒ、１１Ｌが位置している。そして、各
偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌの各面１Ｒ〜４Ｒ、１Ｌ
〜４Ｌは平面を含む球面、非球面、アナモフィック面、
アナモフィック非球面、その他の前記式（１）で表現さ
れる自由曲面から構成され、特に、光分割面を構成する
第２面２Ｌはパワーを有する曲面から構成されている。

【００２５】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、偏心プリズム体１２Ｌの第
１面１Ｌに入射し、その第２面２Ｌのハーフミラー面で
２つの光路に分割され、透過光は偏心プリズム体１２Ｒ
の第１面１Ｒに入射して透過し、第２面２Ｒに入射して
反射され、第１面１Ｒに臨界角以上の入射角で入射して
反射され、第３面３Ｒで反射され、再び第１面１Ｒの反
射コーティングした部分で反射されて、第４面４Ｒで屈
折されて偏心プリズム体１２Ｒから射出し、右眼用の射
出瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼にＬＣＤ１０の拡大
像を投影する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｒへ到
る光路中には中間像は結像されない。一方、ハーフミラ
ー面２Ｌで反射された光は、偏心プリズム体１２Ｌの第
１面１Ｌに臨界角以上の入射角で入射して反射され、第
３面３Ｌで反射され、再び第１面１Ｌの反射コーティン
グした部分で反射されて、第４面４Ｌで屈折されて偏心
プリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の射出瞳１１Ｌへ
導かれ、観察者の左眼にＬＣＤ１０の拡大像を投影す
る。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｌへ到る光路中に
は中間像は結像されない。

【００２６】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、４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なく同じ配置の画像を見ること
ができ、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置
された少なくとも１面が正パワーを有する反射面及び透
過面を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるので、像面湾
曲、色収差等の諸収差が良好に補正された画像を投影す
ることができる。さらに、左右何れの光路も大部分、屈
折率が１より大きい透明媒体で満たさた偏心プリズム体
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とすることがで
きる。また、両眼で観察する接眼光学系が形状の異なる
２つの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。

【００２７】〔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、主として右眼用の光
学系を構成する偏心プリズム体１２Ｒは、透過面の第１
面１Ｒと、反射面の第２面２Ｒと、反射面の第３面３Ｒ
と、透過面の第４面４Ｒとから構成されている。主とし
て左眼用の光学系を構成する偏心プリズム体１２Ｌは、
ハーフミラー面の第１面１Ｌと、反射面の第２面２Ｌ
と、反射面の第３面３Ｌと、透過面の第４面４Ｌとから
構成されている。そして、偏心プリズム体１２Ｌの第１
面１Ｌと偏心プリズム体１２Ｒの第１面１Ｒとが対向し
て配置され、ＬＣＤ１０は偏心プリズム体１２Ｌの第１
面１Ｌに面して配置され、それぞれの第４面４Ｒ、４Ｌ
に面して略同一面上に射出瞳１１Ｒ、１１Ｌが位置して
いる。そして、各偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌの各面
１Ｒ〜４Ｒ、１Ｌ〜４Ｌは平面を含む球面、非球面、ア
ナモフィック面、アナモフィック非球面、その他の前記
式（１）で表現される自由曲面から構成され、特に、光
分割面を構成する第１面１Ｌはパワーを有する曲面から
構成されている。

【００２８】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、偏心プリズム体１２Ｌの第
１面１Ｌに入射し、そのハーフミラー面で２つの光路に
分割され、反射光は偏心プリズム体１２Ｒの第１面１Ｒ
に入射して透過し、第２面２Ｒに入射して反射され、第
３面３Ｒで反射され、反射光は第４面４Ｒで屈折されて
偏心プリズム体１２Ｒから射出し、右眼用の射出瞳１１
Ｒへ導かれ、観察者の右眼にＬＣＤ１０の拡大像を投影
する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｒへ到る光路中
には中間像は結像されない。一方、ハーフミラー面１Ｌ
を透過した光は、偏心プリズム体１２Ｌの第２面２Ｌに
入射して反射され、第３面３Ｌで反射され、再び第２面
２Ｌに入射して反射され、第４面４Ｌで屈折されて偏心
プリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の射出瞳１１Ｌへ
導かれ、観察者の左眼にＬＣＤ１０の拡大像を投影す
る。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｌへ到る光路中に
は中間像は結像されない。

【００２９】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、３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なく同じ配置の画像を見ること
ができ、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置
された少なくとも１面が正パワーを有する反射面及び透
過面を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるので、像面湾
曲、色収差等の諸収差が良好に補正された画像を投影す
ることができる。さらに、左右何れの光路も大部分、屈
折率が１より大きい透明媒体で満たさた偏心プリズム体
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とすることがで
きる。また、両眼で観察する接眼光学系が形状の異なる
２つの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。

【００３０】〔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、主として右眼用の光
学系を構成する偏心プリズム体１２Ｒは、ハーフミラー
面の第１面１Ｒと、全反射面と透過面を構成する第２面
２Ｒと、反射面の第３面３Ｒとから構成されている。主
として左眼用の光学系を構成する偏心プリズム体１２Ｌ
は、透過面と全反射面を構成する第１面１Ｌと、全反射
面と透過面を構成する第２面２Ｌと、ハーフミラー面の
第３面３Ｌとから構成されている。そして、偏心プリズ
ム体１２Ｌの第３面３Ｌと偏心プリズム体１２Ｒの第１
面２Ｒとが接合され、ＬＣＤ１０は偏心プリズム体１２
Ｌの第１面１Ｌに面して配置され、それぞれの第２面２
Ｒ、２Ｌに面して略同一面上に射出瞳１１Ｒ、１１Ｌが
位置している。そして、各偏心プリズム体１２Ｒ、１２
Ｌの各面１Ｒ〜３Ｒ、１Ｌ〜３Ｌは平面を含む球面、非
球面、アナモフィック面、アナモフィック非球面、その
他の前記式（１）で表現される自由曲面から構成され、
特に、光分割面を構成する第３面３Ｌはパワーを有する
曲面から構成されている。

【００３１】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、偏心プリズム体１２Ｌの第
１面１Ｌに入射し、第２面２Ｌに臨界角以上の入射角で
入射して反射され、第１面１Ｌに臨界角以上の入射角で
入射して反射され、第３面３Ｌに入射する。その途中の
偏心プリズム体１２Ｌ内の点Ｐに中間実像を結像する。
第３面３Ｌのハーフミラー面で２つの光路に分割され、
反射光は偏心プリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに臨界角以
上の入射角で入射して反射され、反射光は第２面２Ｌで
屈折されて偏心プリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の
射出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼にＬＣＤ１０の拡
大像を投影する。一方、ハーフミラー面３Ｌを透過した
光は、偏心プリズム体１２Ｒの第２面２Ｒに臨界角以上
の入射角で入射して反射され、第３面３Ｒで反射され、
再び第２面２Ｒに入射して屈折されて偏心プリズム体１
２Ｒから射出し、右眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察
者の右眼にＬＣＤ１０の拡大像を投影する。

【００３２】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、４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なく同じ配置の画像を見ること
ができ、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置
された少なくとも１面が正パワーを有する反射面及び透
過面を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるので、像面湾
曲、色収差等の諸収差が良好に補正された画像を投影す
ることができる。さらに、左右何れの光路も大部分、屈
折率が１より大きい透明媒体で満たさた偏心プリズム体
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とすることがで
きる。また、両眼で観察する接眼光学系が形状の異なる
２つの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌのみからなり、相
互に接合されているので、組立が極めて簡単である。

【００３３】〔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、主として右眼用の光
学系を構成する偏心プリズム体１２Ｒは、透過面の第１
面１Ｒと、反射面の第２面２Ｒと、透過面の第３面３Ｒ
とから構成されている。主として左眼用の光学系を構成
する偏心プリズム体１２Ｌは、透過面の第１面１Ｌと、
ハーフミラー面の第２面２Ｌと、透過面の第３面３Ｌと
から構成されている。そして、偏心プリズム体１２Ｌの
第２面２Ｌと偏心プリズム体１２Ｒの第１面１Ｒとが対
向して配置され、ＬＣＤ１０は偏心プリズム体１２Ｌの
第１面１Ｌに面して配置され、それぞれの第３面３Ｒ、
３Ｌに面して略同一面上に射出瞳１１Ｒ、１１Ｌが位置
している。そして、各偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌの
各面１Ｒ〜３Ｒ、１Ｌ〜３Ｌは平面を含む球面、非球
面、アナモフィック面、アナモフィック非球面、その他
の前記式（１）で表現される自由曲面から構成され、特
に、光分割面を構成する第２面２Ｌはパワーを有する曲
面から構成されている。

【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、偏心プリズム体１２Ｌの第
１面１Ｌに入射し、第２面２Ｌのハーフミラー面で２つ
の光路に分割され、透過光は偏心プリズム体１２Ｒの第
１面１Ｒに入射して透過し、第２面２Ｒに入射して反射
され、反射光は第３面３Ｒで屈折されて偏心プリズム体
１２Ｒから射出し、右眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観
察者の右眼にＬＣＤ１０の拡大像を投影する。なお、Ｌ
ＣＤ１０から射出瞳１１Ｒへ到る光路中には中間像は結
像されない。一方、ハーフミラー面２Ｌで反射した光
は、偏心プリズム体１２Ｌの第３面３Ｌに入射して屈折
されて偏心プリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の射出
瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼にＬＣＤ１０の拡大像
を投影する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｌへ到る
光路中には中間像は結像されない。

【００３５】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、１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なく同じ配置の画像を見ること
ができ、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置
された少なくとも１面が正パワーを有する反射面及び透
過面を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるので、像面湾
曲、色収差等の諸収差が良好に補正された画像を投影す
ることができる。さらに、左右何れの光路も大部分、屈
折率が１より大きい透明媒体で満たさた偏心プリズム体
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とすることがで
きる。また、両眼で観察する接眼光学系が形状の異なる
２つの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌのみからなるの
で、組立が極めて簡単である。

【００３６】〔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、主として右眼用の光
学系を構成する偏心プリズム体１２Ｒは、透過面の第１
面１Ｒと、反射面の第２面２Ｒと、反射面の第３面３Ｒ
と、透過面の第４面４Ｒとから構成されている。主とし
て左眼用の光学系を構成する偏心プリズム体１２Ｌは、
透過面の第１面１Ｌと、ハーフミラー面の第２面２Ｌ
と、透過面の第３面３Ｌとから構成されている。そし
て、偏心プリズム体１２Ｌの第２面２Ｌと偏心プリズム
体１２Ｒの第１面１Ｒとが対向して配置され、ＬＣＤ１
０は偏心プリズム体１２Ｌの第１面１Ｌに面して配置さ
れ、それぞれの第４面４Ｒ、第３面３Ｌに面して略同一
面上に射出瞳１１Ｒ、１１Ｌが位置している。そして、
各偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌの各面１Ｒ〜４Ｒ、１
Ｌ〜３Ｌは平面を含む球面、非球面、アナモフィック
面、アナモフィック非球面、その他の前記式（１）で表
現される自由曲面から構成され、特に、光分割面を構成
する第２面２Ｌはパワーを有する曲面から構成されてい
る。

【００３７】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、偏心プリズム体１２Ｌの第
１面１Ｌに入射し、第２面２Ｌのハーフミラー面で２つ
の光路に分割され、透過光は偏心プリズム体１２Ｒの第
１面１Ｒに入射して透過し、第２面２Ｒに入射して反射
され、第３面３Ｒで反射され、再び第２面２Ｒに入射し
て反射され、反射光は第４面４Ｒで屈折されて偏心プリ
ズム体１２Ｒから射出し、右眼用の射出瞳１１Ｒへ導か
れ、観察者の右眼にＬＣＤ１０の拡大像を投影する。な
お、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｒへ到る光路中には中間
像は結像されない。一方、ハーフミラー面２Ｌで反射し
た光は、偏心プリズム体１２Ｌの第３面３Ｌに入射して
屈折されて偏心プリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の
射出瞳１１Ｌへ導かれ、観察者の左眼にＬＣＤ１０の拡
大像を投影する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｌへ
到る光路中には中間像は結像されない。

【００３８】以上のような構成であるので、左の光路に
おいては１回、右の光路においては３回の反射を経て眼
球に導かれる。何れの光路も奇数回の反射を経るので、
左右共相互に鏡像でなく同じ配置の画像を見ることがで
き、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置され
た少なくとも１面が正パワーを有する反射面及び透過面
を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるので、像面湾曲、
色収差等の諸収差が良好に補正された画像を投影するこ
とができる。さらに、左右何れの光路も大部分、屈折率
が１より大きい透明媒体で満たさ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とすることができる。
また、両眼で観察する接眼光学系が形状の異なる２つの
偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌのみからなるので、組立
が極めて簡単である。

【００３９】〔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、図１の実施例１
と同様の構成となっている。図１と異なる点は、左右の
偏心プリズム体１２Ｌ、１２Ｒが左右の射出瞳１１Ｌ、
１１Ｒへ導くＬＣＤ１０の画像領域が異なる点にある。
すなわち、左眼用の偏心プリズム体１２Ｌは、ＬＣＤ１
０の中央部分ｃを含む領域ａを瞳１１Ｌへ導き、右眼用
の偏心プリズム体１２Ｒは、ＬＣＤ１０の中央部分ｃを
含む領域ｂを瞳１１Ｒへ導くような配置になっている。
したがって、観察者は、中央部分ｃを両眼で融像して観
察することができ、左眼はその部分ｃに加えて左側の部
分（ａ−ｃ）を、右眼はその部分ｃに加えて右側の部分
（ｂ−ｃ）をそれぞれ見ることができ、全体で画角の広
い範囲を表示することができる。

【００４０】〔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、図２の実施例１
と同様の構成となっている。図２と異なる点は、左右の
偏心プリズム体１２Ｌ、１２Ｒを図示の太い矢印方向に
相対的に左右方向に移動調節することで、左右の射出瞳
１１Ｌ、１１Ｒ間の距離を可変にして、眼幅調整可能に
構成した点にある。その他は図２と同様である。

【００４１】〔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、主として右眼用
の光学系を構成する偏心プリズム体１２Ｒは、透過面と
全反射面を構成する第１面１Ｒと、ハーフミラー面の第
２面２Ｒと、透過面の第３面３Ｒとから構成されてい
る。主として左眼用の光学系を構成する偏心プリズム体
１２Ｌは、ハーフミラー面の第１面１Ｌと、一部が反射
面２ＬＭとされ残りが透過面となっている第２面２Ｌ
と、反射面の第３面３Ｌとから構成されている。そし
て、偏心プリズム体１２Ｒの第２面２Ｒと偏心プリズム
体１２Ｌの第１面１Ｌとが接合され、ＬＣＤ１０は偏心
プリズム体１２Ｒの第１面１Ｒに面して配置され、それ
ぞれの第３面３Ｒ、第２面２Ｌに面して略同一面上に射
出瞳１１Ｒ、１１Ｌが位置している。また、偏心プリズ
ム体１２Ｒの第３面３Ｒと射出瞳１１Ｒの間に液晶シャ
ッター１３Ｒが、偏心プリズム体１２Ｌの第２面２Ｌと
射出瞳１１Ｌの間に液晶シャッター１３Ｌが配置されて
いる。そして、各偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌの各面
１Ｒ〜３Ｒ、１Ｌ〜３Ｌは平面を含む球面、非球面、ア
ナモフィック面、アナモフィック非球面、その他の前記
式（１）で表現される自由曲面から構成され、特に、光
分割面を構成する第２面２Ｒはパワーを有する曲面から
構成されている。

【００４２】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、偏心プリズム体１２Ｒの第
１面１Ｒに入射して透過し、その第２面２Ｒのハーフミ
ラー面で２つの光路に分割され、反射光は第１面１Ｒに
臨界角以上の入射角で入射して反射され、第３面３Ｒで
屈折されて偏心プリズム体１２Ｒから射出し、右眼用の
射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察者の右眼にＬＣＤ１０の拡
大像を投影する。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｒへ
到る光路中には中間像は結像されない。一方、ハーフミ
ラー面２Ｒを透過して偏心プリズム体１２Ｌへ入射した
光は、その第２面２Ｌの反射面２ＬＭに入射して反射さ
れ、反射光は偏心プリズム体１２Ｌの第３面３Ｌに入射
して反射され、第２面２Ｌの透過領域で屈折されて偏心
プリズム体１２Ｌから射出し、左眼用の射出瞳１１Ｌへ
導かれ、観察者の左眼にＬＣＤ１０の拡大像を投影す
る。なお、ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｌへ到る光路中に
は中間像は結像されない。

【００４３】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なく同じ配置の画像を見ること
ができ、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置
された少なくとも１面が正パワーを有する反射面及び透
過面を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるので、像面湾
曲、色収差等の諸収差が良好に補正された画像を投影す
ることができる。さらに、左右何れの光路も大部分、屈
折率が１より大きい透明媒体で満たさた偏心プリズム体
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とすることがで
きる。また、両眼で観察する接眼光学系が形状の異なる
２つの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌのみからなり、相
互に接合されているので、組立が極めて簡単である。

【００４４】そして、この実施例では、左右の瞳の前に
配置した液晶シャッター１３Ｌ、１３Ｒを交互に残像時
間より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に視差のある左右画像を液晶シャッ
ター１３Ｌ、１３Ｒの切り換え周期と同期して交互に表
示することにより、立体画像を表示することができる。

【００４５】〔実施例１３〕この実施例は、図１３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１
と同様の構成となっている。図２と異なる点は、主とし
て左眼用の光学系を構成する偏心プリズム体１２Ｌの第
２面２Ｌを反射面ではなくハーフミラー面として、その
背後に左右の視線検出器１４Ｌ、１４Ｒを配置し、左眼
からの反射光が、偏心プリズム体１２Ｌの第４面４Ｌを
透過し、第３面３Ｌで反射し、ハーフミラー面の第２面
２Ｌを経て左眼の視線検出器１４Ｌに入射し、右眼から
の反射光が、偏心プリズム体１２Ｒの第４面４Ｒを透過
し、第３面３Ｒで反射し、ハーフミラー面の第２面２
Ｒ、偏心プリズム体１２Ｌの透過面の第１面１Ｌ、ハー
フミラー面の第２面２Ｌを経て左眼の視線検出器１４Ｌ
に入射するようにした点にある。このように左右の視線
検出器１４Ｌ、１４Ｒを配置し、例えば両眼の視線の動
きに応じて表示画像を変化させることができる。その他
は図２と同様である。

【００４６】〔実施例１４〕以上の実施例１〜１３は、
共通の１枚のＬＣＤ１０からの表示光を、異なる１対の
偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌからなる接眼光学系の何
れかの１面の曲面上に設けたハーフミラー面で分割し
て、それぞれの偏心プリズム体１２Ｒ、１２Ｌを構成す
る反射面、透過面の光学面を経て左右の眼球に別々に導
くものであったが、この実施例は、図１４に水平断面を
示すように、主として右眼用の光学系を２枚の偏心配置
の裏面鏡１５Ｒ、１６Ｒで構成し、主として左眼用の光
学系を２枚の偏心配置の裏面鏡１５Ｌ、１６Ｌで構成
し、かつ、裏面鏡１５Ｌの反射面１５ＬＨをハーフミラ
ー面とした例である。なお、図中、１５ＲＴは裏面鏡１
５Ｒの表面の透過面、１５ＲＭは裏面鏡１５Ｒの裏面の
反射面、１６ＲＴは裏面鏡１６Ｒの表面の透過面、１６
ＲＭは裏面鏡１６Ｒの裏面の反射面、１５ＬＴは裏面鏡
１５Ｌの表面の透過面、１６ＬＴは裏面鏡１６Ｌの表面
の透過面、１６ＬＭは裏面鏡１６Ｌの裏面の反射面であ
る。そして、ＬＣＤ１０の中心軸に対して、ＬＣＤ１０
に近い側から順に、裏面鏡１５Ｌ、１５Ｒが、ＬＣＤ１
０の中心軸に対して反対側に傾けて配置され、裏面鏡１
５Ｌに対向して裏面鏡１６Ｌが、裏面鏡１５Ｒに対向し
て裏面鏡１６Ｒが配置され、裏面鏡１６Ｌ、１６Ｒの反
射方向の略同一面上に射出瞳１１Ｌ、１１Ｒが位置して
いる。そして、各裏面鏡１５Ｌ、１６Ｌ、１５Ｒ、１６
Ｒを構成する表裏の面は、平面を含む球面、非球面、ア
ナモフィック面、アナモフィック非球面、その他の前記
式（１）で表現される自由曲面から構成されている。

【００４７】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、裏面鏡１５Ｌに入射し、そ
の表面１５ＬＴを透過して裏面のハーフミラー面１５Ｌ
Ｈで２つの光路に分割され、反射光は表面１５ＬＴで屈
折され、対向して配置された裏面鏡１６Ｌの表面１６Ｌ
Ｔを透過して裏面の反射面１６ＬＭで反射され、表面１
６ＬＴで屈折されて、左眼用の射出瞳１１Ｌへ導かれ、
観察者の左眼にＬＣＤ１０の拡大像を投影する。なお、
ＬＣＤ１０から射出瞳１１Ｌへ到る光路中には中間像は
結像されない。一方、ハーフミラー面１５ＬＨを透過し
た光は、裏面鏡１５Ｒの表面１５ＲＴを透過して裏面の
反射面１５ＲＭで反射され、表面１５ＲＴで屈折され
て、対向して配置された裏面鏡１６Ｒの表面１６ＲＴを
透過して裏面の反射面１６ＲＭで反射され、表面１６Ｒ
Ｔで屈折されて、右眼用の射出瞳１１Ｒへ導かれ、観察
者の右眼にＬＣＤ１０の拡大像を投影する。なお、ＬＣ
Ｄ１０から射出瞳１１Ｒへ到る光路中には中間像は結像
されない。

【００４８】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なく同じ配置の画像を見ること
ができ、しかも、偏心あるいは光軸に対して傾けて配置
された少なくとも１面が正パワーを有する裏面鏡の透過
面及び反射面を経てＬＣＤ１０の画像が投影されるの
で、像面湾曲、色収差等の諸収差が良好に補正された画
像を投影することができる。さらに、左右何れの光路
も、裏面鏡間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とすることができる。また、両
眼で観察する接眼光学系が４つの裏面鏡のみからなるの
で、組立が極めて簡単である。

【００４９】次に、この実施例１４の構成パラメータの
１例を示す。左眼用接眼光学系及び右眼用接眼光学系の
構成パラメータは下記の通りだが、面番号は、瞳位置１
１Ｌ又は１１ＲからＬＣＤ１０へ向う逆追跡の面番号と
して示してある。そして、座標の取り方は、瞳位置１１
Ｌ又は１１Ｒを原点とし、観察者視軸１７Ｌ又は１７Ｒ
を原点から接眼光学系に向かう方向を正とするＺ軸、観
察者視軸１７Ｌ又は１７Ｒ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１７
Ｌ又は１７Ｒ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Ｘ軸と定義する。つまり、紙面内を
ＹーＺ面とし、紙面と垂直方向の面をＸ−Ｚ面とする。
また、光軸は紙面のＹ−Ｚ面内で折り曲げられるものと
する。

【００５０】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（瞳位置１１Ｌ又は１１Ｒ）か
らのその面の面頂のＹ軸方向、Ｚ軸方向の偏心量、及
び、その面の中心軸の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。

【００５１】また、面間隔は、２面に関しては１面から
のＺ軸に沿う距離であり、その位置が基準点になり、そ
の基準点から偏心量Ｙの点が２面の面頂になる。なお、
面間隔は、光軸に沿って逆追跡の方向を正として示して
ある。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】〔左眼用接眼光学系〕面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 73.013 ２Ｒ_y -57.826 1.48700 70.4 Ｒ_x 135.852 Ｙ -0.973 θ 24.11° Ｋ_y 1.280797 Ｋ_x 0.000000 ３Ｒ_y -92.983 1.48700 70.4 Ｒ_x-255.858 Ｙ -3.267 θ 24.06° Ｋ_y 0.015453 Ｚ 76.263 Ｋ_x -1.209634 ４Ｒ_y -57.826 Ｙ -0.973 θ 24.11° Ｒ_x 135.852 Ｚ 73.013 Ｋ_y 1.280797 Ｋ_x 0.000000 ５Ｒ_y-131.578 1.75484 27.7 Ｒ_x 104.517 Ｙ -35.166 θ 18.77° Ｋ_y 0.000000 Ｚ 57.196 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.153383 ×10^-6 ＢＲ 0.143552 ×10^-9 ＡＰ -0.238367 ×10⁺¹ ＢＰ 0.102767 ×10⁺¹ ６Ｒ_y-289.547 1.75484 27.7 Ｒ_x-1577.967 Ｙ -29.000 θ 23.47° Ｋ_y 0.000000 Ｚ 52.037 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.756361 ×10^-6 ＢＲ -0.705507 ×10^-11 ＡＰ 0.804615 ＢＰ -0.389333 ×10⁺¹ ７Ｒ_y-131.578 Ｙ -35.166 θ 18.77° Ｒ_x 104.517 Ｚ 57.196 Ｋ_y 0.000000 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.153383 ×10^-6 ＢＲ 0.143552 ×10^-9 ＡＰ -0.238367 ×10⁺¹ ＢＰ 0.102767 ×10⁺¹ ８（画像表示素子）Ｙ -32.000 θ 0.00° Ｚ 80.000 。

【００５５】〔右眼用接眼光学系〕面番号曲率半径間隔屈折率アッベ数（偏心量）（傾き角）１ ∞（瞳） 36.791 ２ 81.963 1.48700 70.4 Ｙ 5.347 θ -37.62° ３ 308.549 1.48700 70.4 Ｙ 8.832 θ -40.02° Ｚ 45.595 ４ 81.963 Ｙ 5.347 θ -37.62° Ｚ 36.791 ５Ｒ_y 141.350 1.48700 70.4 Ｒ_x -58.349 Ｙ 55.757 θ -45.81° Ｋ_y -64.672672 Ｚ 52.730 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.647977 ×10^-6 ＢＲ 0.731720 ×10^-10 ＡＰ -0.379817 ＢＰ 0.397823 ６Ｒ_y 367.376 1.48700 70.4 Ｒ_x 623.502 Ｙ 46.506 θ -42.63° Ｋ_y 0.000000 Ｚ 41.758 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.705354 ×10^-6 ＢＲ 0.291743 ×10^-16 ＡＰ 0.189501 ＢＰ -0.690859 ×10⁺² ７Ｒ_y 141.350 Ｙ 55.757 θ -45.81° Ｒ_x -58.349 Ｚ 52.730 Ｋ_y -64.672672 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.647977 ×10^-6 ＢＲ 0.731720 ×10^-10 ＡＰ -0.379817 ＢＰ 0.397823 ８Ｒ_y-289.547 1.75484 27.7 Ｒ_x-1577.967 Ｙ 35.000 θ 23.47° Ｋ_y 0.000000 Ｚ 52.035 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.756361 ×10^-6 ＢＲ -0.705507 ×10^-11 ＡＰ 0.804615 ＢＰ -0.389333 ×10⁺¹ ９Ｒ_y-131.578 Ｙ 28.834 θ 18.77° Ｒ_x 104.517 Ｚ 57.196 Ｋ_y 0.000000 Ｋ_x 0.000000 ＡＲ 0.153383 ×10^-6 ＢＲ 0.143552 ×10^-9 ＡＰ -0.238367 ×10⁺¹ ＢＰ 0.102767 ×10⁺¹ １０（画像表示素子）Ｙ 32.000 θ 0.00° Ｚ 80.000 。

【００５６】上記の何れかの実施例の本発明による接眼
光学系と１枚の画像表示素子を用い、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画像表示装置のようなポータ
ブル型の画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画像表示装置の１例の全体の構
成を図１５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画像表示素子が配置
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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】以上、本発明の画像表示装置をいくつかの
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。

【００６０】以上の本発明の画像表示装置は、例えば次
にように構成することができる。

【００６１】〔１〕画像を表示する映像表示素子と、
前記画像表示素子から射出した光線を観察者の左右の眼
球に導くために分割する光分割手段と、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を備
えた画像表示装置において、前記左右の眼球それぞれに
具備された２つの接眼光学系はそれぞれ少なくとも１つ
の反射面を有し、前記少なくとも１つの反射面は観察者
視軸に対して傾いてあるいは偏心して配備されたパワー
を有する面であることを特徴とする画像表示装置。

【００６２】〔２〕前記のパワーを有する面は凹面鏡
であることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装
置。

【００６３】〔３〕前記２つの接眼光学系は少なくと
も１つの裏面反射面を有することを特徴とする上記
〔１〕又は〔２〕記載の画像表示装置。

【００６４】〔４〕画像を表示する映像表示素子と、
前記画像表示素子から射出した光線を観察者の左右の眼
球に導くために分割する光分割手段と、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を備
えた画像表示装置において、前記左右眼それぞれに具備
された各接眼光学系は少なくとも３つの光学面で構成さ
れ、その少なくとも３つの光学面で囲まれた領域が屈折
率が１を越える透明媒質によって満たされており、その
少なくとも３つの光学面には、前記画像表示素子から射
出した光線が光学系に入射する第１透過面、前記光線を
反射する少なくとも１つの反射面、前記反射された光線
が前記観察者眼球側に射出する第２透過面が含まれ、前
記少なくとも３つの光学面の中、少なくとも１面は観察
者視軸に対して傾いてあるいは偏心して配備されたパワ
ーを有する反射面であることを特徴とする画像表示装
置。

【００６５】〔５〕前記のパワーを有する反射面は凹
面鏡であることを特徴とする上記〔４〕記載の画像表示
装置。

【００６６】〔６〕前記第１透過面と前記の少なくと
も１面の反射面とが同じ面であることを特徴とする上記
〔４〕記載の画像表示装置。

【００６７】〔７〕前記第２透過面と前記の少なくと
も１面の反射面とが同じ面であることを特徴とする上記
〔４〕記載の画像表示装置。

【００６８】〔８〕前記２つの接眼光学系は相互に接
合されていることを特徴とする上記〔４〕記載の画像表
示装置。

【００６９】

〔９〕前記２つの接眼光学系の少なくと
も一方は、前記画像表示素子に表示された一部の画像を
観察者の片方の眼球に導くように構成されていることを
特徴とする上記〔４〕記載の画像表示装置。

【００７０】〔１０〕前記光分割手段が一方の接眼光
学系のパワーを有する１つの反射面を兼ねることを特徴
とする上記〔１〕又は〔４〕記載の画像表示装置。

【００７１】〔１１〕前記２つの接眼光学系は観察者
に対して水平方向に相互に移動可能になっていることを
特徴とする上記〔１〕又は〔４〕記載の画像表示装置。

【００７２】〔１２〕前記２つの接眼光学系の少なく
とも一方は、前記観察者の視線を検出する視線検出手段
を備えていることを特徴とする上記〔１〕又は〔４〕記
載の画像表示装置。

【００７３】〔１３〕前記光分割手段よりも観察者側
の光路中に遮光手段が設けられていることを特徴とする
上記〔１〕又は〔４〕記載の画像表示装置。

【００７４】〔１４〕前記各接眼光学系と観察者眼球
との間に遮光手段が設けられていることを特徴とする上
記〔１３〕記載の画像表示装置。

【００７５】〔１５〕前記接眼光学系内に前記画像表
示素子の画像の中間実像が結像され、前記中間実像を前
記観察者眼球に投影するように構成されていることを特
徴とする上記〔１〕又は〔４〕記載の画像表示装置。

【００７６】〔１６〕前記２つの接眼光学系の反射回
数は左右共奇数回又は偶数回であることを特徴とする上
記〔１〕から〔１５〕の何れか１項記載の画像表示装
置。

【００７７】〔１７〕前記２つの接眼光学系のそれぞ
れの前記画像表示素子側と反対側の焦点位置が略同一面
上にあることを特徴とする上記〔１〕から〔１６〕の何
れか１項記載の画像表示装置。

【００７８】〔１８〕前記２つの接眼光学系の少なく
とも１つの反射面は非球面であることを特徴とする上記
〔１〕から〔１７〕の何れか１項記載の画像表示装置。

【００７９】〔１９〕前記２つの接眼光学系の少なく
とも１つの反射面はアナモフィック面であることを特徴
とする上記〔１８〕記載の画像表示装置。

【００８０】〔２０〕前記２つの接眼光学系の少なく
とも１つの反射面は次式で表される曲面であることを特
徴とする上記〔１８〕記載の画像表示装置。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。

【００８１】

【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、裏面鏡の組み合わせ、あるいは、偏心プリズ
ムからなる接眼光学系を左右一対用意し、１個の画像表
示素子からの光線を一方の接眼光学系のパワーを有する
１つの反射面を兼ねる光分割手段により左右に分割し
て、左右の眼球に拡大投影するので、左右の光路が折り
曲げられて接眼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、小型で軽く明瞭な画像が観察可能な頭部装着式画像
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】本発明の実施例１の画像表示装置の光路を示す
水平断面図である。

【図２】本発明の実施例２の画像表示装置の光路を示す
水平断面図である。

【図３】本発明の実施例３の画像表示装置の光路を示す
水平断面図である。

【図４】本発明の実施例４の画像表示装置の光路を示す
水平断面図である。

【図５】本発明の実施例５の画像表示装置の光路を示す
水平断面図である。

【図６】本発明の実施例６の画像表示装置の光路を示す
水平断面図である。

【図７】本発明の実施例７の画像表示装置の光路を示す
水平断面図である。

【図８】本発明の実施例８の画像表示装置の光路を示す
水平断面図である。

【図９】本発明の実施例９の画像表示装置の光路を示す
水平断面図である。

【図１０】本発明の実施例１０の画像表示装置の光路を
示す水平断面図である。

【図１１】本発明の実施例１１の画像表示装置の光路を
示す水平断面図である。

【図１２】本発明の実施例１２の画像表示装置の光路を
示す水平断面図である。

【図１３】本発明の実施例１３の画像表示装置の光路を
示す水平断面図である。

【図１４】本発明の実施例１４の画像表示装置の光路を
示す水平断面図である。

【図１５】本発明による接眼光学系を組み込んだポータ
ブル型の画像表示装置の１例の全体の構成を示す図であ
る。

【図１６】従来の１例の頭部装着式画像表示装置の概略
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１Ｒ、１Ｌ…第１面２Ｒ、２Ｌ…第２面３Ｒ、３Ｌ…第３面４Ｒ、４Ｌ…第４面２ＲＨ…第２面のハーフミラー面２ＬＭ…第２面の反射面１０…ＬＣＤ１１Ｒ、１１Ｌ…射出瞳１２Ｒ、１２Ｌ…偏心プリズム体１３Ｒ、１３Ｌ…液晶シャッター１４Ｌ、１４Ｒ…視線検出器１５Ｒ、１６Ｒ、１５Ｌ、１６Ｌ…裏面鏡１５ＬＨ…ハーフミラー面１５ＲＴ、１６ＲＴ、１５ＬＴ、１６ＬＴ…透過面１５ＲＭ、１６ＲＭ、１６ＬＭ…反射面１７Ｒ、１７Ｌ…観察者視軸Ｐ…中間実像結像点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】画像を表示する映像表示素子と、前記画
像表示素子から射出した光線を観察者の左右の眼球に導
くために分割する光分割手段と、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を備えた画
像表示装置において、前記左右の眼球それぞれに具備された２つの接眼光学系
はそれぞれ少なくとも１つの反射面を有し、前記少なく
とも１つの反射面は観察者視軸に対して傾いてあるいは
偏心して配備されたパワーを有する面であることを特徴
とする画像表示装置。
【請求項２】画像を表示する映像表示素子と、前記画
像表示素子から射出した光線を観察者の左右の眼球に導
くために分割する光分割手段と、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を備えた画
像表示装置において、前記左右眼それぞれに具備された各接眼光学系は少なく
とも３つの光学面で構成され、その少なくとも３つの光
学面で囲まれた領域が屈折率が１を越える透明媒質によ
って満たされており、その少なくとも３つの光学面に
は、前記画像表示素子から射出した光線が光学系に入射
する第１透過面、前記光線を反射する少なくとも１つの
反射面、前記反射された光線が前記観察者眼球側に射出
する第２透過面が含まれ、前記少なくとも３つの光学面
の中、少なくとも１面は観察者視軸に対して傾いてある
いは偏心して配備されたパワーを有する反射面であるこ
とを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】前記光分割手段が一方の接眼光学系のパ
ワーを有する１つの反射面を兼ねることを特徴とする請
求項１又は２記載の画像表示装置。
【請求項４】前記２つの接眼光学系の反射回数は左右
共奇数回又は偶数回であることを特徴とする請求項１か
ら３の何れか１項記載の画像表示装置。
【請求項５】前記２つの接眼光学系の少なくとも１つ
の反射面は非球面であることを特徴とする請求項１から
４の何れか１項記載の画像表示装置。