JPH10239631A - 頭部装着型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、偏心した反射面を有した接眼光学系
を広い観察画角に構成しても、明瞭で、歪みの少ない観
察像を与える頭部装着型画像表示装置の提供を目的とし
ている。 【解決手段】目的達成のため、頭部装着型画像表示装置
が有する接眼光学系の少なくとも１つの反射作用を有す
る面の面形状が、面内及び面外共に回転対称軸を有しな
い回転非対称面形状であるように構成した。

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型画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】頭部又は顔面装着型画像表示装置の従来
の周知なものとして、特開平３−１０１７０９号のもの
がある。図１０（ａ）に全体の光学系を、図１０（ｂ）
にその接眼光学系の部分を示すように、この画像表示装
置は、画像表示素子２０の表示画像を正レンズよりなる
リレー光学系２１にて空中像２５として伝達し、凹面反
射鏡２２からなる接眼光学系２３でこの空中像を拡大し
て観察者の眼球２４（瞳）内に投影するものである。

【０００３】また、従来の他のタイプのものとして、米
国特許第４，６６９，８１０号のものがある。この装置
は、図１１に示すように、ＣＲＴ３０の画像をリレー光
学系３１を介して中間像３２を形成し、反射ホログラフ
ィック素子３３とホログラム面を有するコンバイナ３４
によって観察者の眼に投影するものである。

【０００４】また、従来の他のタイプの画像表示装置と
して、特開昭６２−２１４７８２号のものがある。この
装置は、図１２に示すように、画像表示素子４０を接眼
レンズ４１で拡大して、直接、観察者眼球４２（瞳）で
観察できるようにしたものである。

【０００５】さらに、従来の他のタイプの画像表示装置
として、米国特許第４，０２６，６４１号のものがあ
る。この装置は、図１３に示すように、画像表示素子５
０の像を、伝達素子５１で湾曲した物体面５２に伝達
し、その物体面５２をトーリック反射面５３で空中に投
影するようにしたものである。

【０００６】また、従来の他のタイプの画像表示素子と
しては、米国再発行特許第２７，３５６号のものがあ
る。この装置は、図１４に示すように、半透過凹面鏡６
０と半透過平面鏡６１によって構成される接眼光学系６
４が、物体面６２を射出瞳６３に投影するものである。

【０００７】その他、米国特許第４，３２２，１３５
号、米国特許第４，９６９，７２４号、欧州特許第０，
５８３，１１６Ａ２号、特開平７−３３３５５１号のも
のも知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術では、光学系を構成する反射面と透過面の形状
が、球面や回転対称非球面、トーリック面、アナモルフ
ィック面等で構成されていた。そのため、光線の収差と
ディストーションとの良好な補正を同時に行うことが不
可能であった。このように、観察画像の収差が良好に補
正されず、猶且つ、ディストーションが補正しきれてい
ないと、観察者は観察像を歪んだ状態でしか観察でき
ず、不快感を残し、眼球疲れや頭痛を起こす原因ともな
る。

【０００９】また、この光学系を左右眼に夫々設けて使
用する場合には、上記不具合に加えて左右眼で対称でな
い歪みが生じる恐れもあり、左右の像が融像できないと
いう問題も生ずる。特にこの問題が顕著に表れるのは、
臨場感を増すために高解像度の表示素子や高画角な接眼
光学系等、画像表示装置自体の性能をアップしたときで
あり、これらハイグレードな装置の機能を低下させるば
かりでなく、例えば図形等を表示する場合に、その図形
等が歪んで観察され、正しい形状を認識することができ
ず、臨場感が全く失われてしまうこととなってしまう。

【００１０】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、広い画角におい
ても明瞭で、歪みの少ない観察像を与える頭部装着型画
像表示装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の頭部装着型画像表示装置は、画像表示素子
と、前記画像表示素子により形成された画像を虚像とし
て観察できるように観察者眼球位置に中間像を形成する
ことなしに導く接眼光学系とを有し、前記接眼光学系が
２回反射を含む構成であり、少なくとも１つの反射作用
を有する面の面形状を、面内及び面外共に回転対称軸を
有しない回転非対称面形状にて形成している。

【００１２】また、本発明の他の頭部装着型画像表示装
置は、画像表示素子と、前記画像表示素子により形成さ
れた画像を虚像として観察できるように観察者眼球位置
に中間像を形成することなしに導く接眼光学系とを有
し、前記接眼光学系が２回反射を含む構成であり、少な
くとも１つの反射作用を有する面の面形状が、面内及び
面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状であ
り、且つその面形状は対称面を１面のみ有する形状であ
るように構成している。

【００１３】さらに、本発明の他の頭部装着型画像表示
装置は、画像表示素子と、前記画像表示素子により形成
された画像を虚像として観察できるように観察者眼球位
置に中間像を形成することなしに導く接眼光学系とを有
し、前記接眼光学系が２回反射を含む構成であり、少な
くとも１つの反射作用を有する面の形状が、面内及び面
外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状であり、
そして前記接眼光学系は、画像表示素子からの光線の光
路が交差すること無しに瞳に導くような構成をしてい
る。

【００１４】そして、本発明のさらに他の頭部装着型画
像表示装置は、画像表示素子と、前記画像表示素子によ
り形成された画像を虚像として観察できるように観察者
眼球位置に中間像を形成することなしに導く接眼光学系
とを有し、前記接眼光学系が２回反射を含む構成であ
り、少なくとも１つの反射作用を有する面の形状が、面
内及び面外共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状
であり、且つその面形状は対称面を１面のみ有する形状
であり、そして前記接眼光学系は、画像表示素子からの
光線の光路が交差すること無しに瞳に導くような構成を
している。

【００１５】以下に、本発明で上記のような頭部装着型
画像表示装置の接眼光学系において、少なくとも１つの
反射作用を有する面に面内及び面外共に回転対称軸を有
しない回転非対称面を設けた構成、特に、その回転非対
称面の面形状が対称面を１面のみ有する形状（以下面対
称自由曲面と称する）を利用した構成をとる理由と作用
について説明する。

【００１６】まず、最初に、本発明の頭部装着型画像表
示装置に用いる代表的な接眼光学系を図８に例示し、本
発明の原理を説明する。図８の場合は、接眼光学系７の
光路上に配置された面は、３つ面（３，４，５）から成
っている。この頭部装着型画像表示装置は、まず画像表
示素子６から発した光線束が、前記接眼光学系７の画像
表示素子６と対向配置されている透過面である第３面５
に入射する。そしてその入射光は、観察者の瞳１の直前
に配置している反射兼透過面である第１面３で瞳１の位
置から遠ざかる方向に反射され、観察者の瞳１と反射兼
透過面である第１面３に対向配置されている反射面であ
る第２面４で瞳１方向に反射させる。そしてその反射
が、反射兼透過面である第１面３を透過して観察者の瞳
１（観察者眼球の虹彩位置又は眼球の回旋中心付近）に
入射し観察者の眼球内に投影されるように、前記接眼光
学系の射出瞳位置を前記観察者の瞳１の位置に略一致さ
せるように構成している。

【００１７】このように、本発明における接眼光学系の
面番号は、原則として射出瞳（観察者の瞳１）から画像
表示素子６に到る逆光線追跡の順に付してある。また本
発明の説明は、理解を容易にするために、反射回数が２
回と少ない構成の図８に例示したタイプの接眼光学系を
前提として行っていく。しかし、本発明に使用される接
眼光学系のタイプは、図８に示した２回反射の光学系に
限定されるものでないことはもちろんであり、既に本出
願人が1996年 4月15日付で特許庁に出願した特願平８−
９２３０１号（頭部装着型画像表示装置）の明細書第１
２頁［００１７］図１６のタイプの接眼光学系、明細書
同頁［００１８］ 図１７のタイプの接眼光学系、明細書同頁［００１９］ 図１８のタイプの接眼光学系、明細書第１２頁乃至第１
０３頁［００２０］ 図１９のタイプの接眼光学系、明細書第１３頁［００２
１］図２０のタイプの接眼光学系、明細書同頁［００２
１］ 図２１のタイプの接眼光学系、明細書同頁［００２２］ 図２２のタイプの接眼光学系、及び既に公知の２回以上
の反射機能を有する光学系で前記本発明が明示した課題
の発生する接眼光学系等にも適用できるものである。

【００１８】次に、本発明において用いる座標系につい
て説明する。図８に示すように、瞳１の中心を通り、被
観察像を形成する像形成手段である画像表示素子６中心
に到達する軸上主光線が瞳１を射出し接眼光学系７の第
１面３に交差するまでの直線によって定義される視軸２
をＺ軸とし、このＺ軸と直交し、かつ、接眼光学系７を
構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、視軸２と
直交し、かつ、Ｙ軸と直交する軸をＸ軸ととる。

【００１９】また、以下の説明においては、光線の追跡
方向は、特別に説明のない限り、瞳１から被観察像を形
成する像形成手段６に向かう逆光線追跡で説明する。さ
て、一般に同軸上に配置される無偏心のレンズ系やその
中の一部のレンズを微少量シフト，ティルトさせる従前
公知のレンズ系にあっては、少ない面数で収差を良好に
補正するために、回転対称軸を面内に有する回転対称な
非球面を用いることがしられている。これは、一般に球
面レンズ系の収差補正の仕組みが、一つの回転対称な球
面で発生する回転対称な球面収差や回転対称なコマ収
差、回転対称な像面湾曲等の回転対称な収差を、他の球
面で発生する回転対称な収差で打ち消し合うことによっ
て補正するというものであり、光学系全体での収差性能
を向上させるために発生する全体の構成面数の増加とい
う問題を、球面を回転対称非球面とすることで軽減させ
ているためである。

【００２０】しかし、本発明の頭部装着型画像表示装置
に用いる接眼光学系のように、偏心して配置されている
光学系においては、回転対称な球面等で発生する回転対
称な収差とは異なる回転非対称な収差（以下、偏心によ
り発生する収差と称する）が発生するために、前述した
従前公知の回転対称非球面では補正できないという問題
が生ずる。猶、ここにいう偏心により発生する収差に
は、コマ収差、非点収差、像歪み、像面湾曲等がある。

【００２１】また、このような偏心により発生する収差
を補正する手法として、トーリック面やアナモルフィッ
ク面を使用した例がある。しかし、これらの手法は偏心
により発生する収差の内、非点収差にその補正の重点が
置かれ、その他の収差、特に像歪みにまで十分な収差補
正が行われたものはなかった。それに加え、これらトー
リック面やアナモルフィック面を使用した光学系では、
この偏心により発生する非点収差を補正する能力にも限
りがあり、どうしても、画角が狭くなってしまったり大
型化するといった問題が残り、本発明のように、非点収
差を含む諸収差、特に像歪みにまで十分な収差補正が行
われていながら、小型で広画角な光学系を実現したもの
はなかった。

【００２２】現在までに行われた収差補正の手段をここ
に紹介する。凹面鏡と凸面鏡の配置が像面湾曲収差に良
い効果を発揮することは、本出願人の特願平５−２６４
８２８号に詳しく述べられており、傾いた凹面鏡が発生
する収差については特願平６−１２７４５３号等に述べ
られている。

【００２３】また、傾いた凹面鏡により発生する非点収
差についても本出願人の特願平６−２１１０６７号、ま
た、特願平６−２５６６７６号に述べられている。さら
に、傾いた凹面鏡により発生する台形や弓なりの像歪み
に関しては、特開平５−３０３０５６号に述べられてい
る。

【００２４】しかしながら、これらの偏心により発生す
る収差を同時にしかも良好に補正することは、トーリッ
ク面やアナモルフィック面、回転対称非球面、球面では
満足な結果を得られなかった。

【００２５】本発明は、上記収差を同時に、しかも良好
に補正するために、第１次的には少なくとも一つの反射
作用を有する面の面形状が面内及び面外共に回転対称軸
を有さない回転非対称面に形成することを特徴とし、第
２次的にはその回転非対称面が更に対称面を１つのみ有
する面対称自由曲面にて形成されていることを特徴とし
ている。

【００２６】次に、偏心して配置された反射凹面鏡によ
り発生する弓なりの像歪みについて説明する。画像表示
素子（例えばＬＣＤ）の配置上、光学系の最も強い屈折
力を有する反射面は偏心して配置され、反射凹面で反射
してできた像は偏心により発生する像歪みを持ってい
る。そこで、光学系の最も強い屈折力を有する反射面
に、本発明のような面対称自由曲面を使うことにより、
偏心方向をＹ軸、観察者眼球の視線方向をＺ軸、Ｙ軸及
びＺ軸と直交する軸をＸ軸とすると、反射面自身に、Ｘ
軸上の任意の位置のＹ方向の傾きを任意に与えることが
できる。これによって、偏心して配置された反射凹面鏡
で発生する像歪み、特に、Ｘ軸方向の像高により変化
し、Ｙ軸方向に発生する像歪みを補正することができ
る。つまり、結果として、水平線が弓なりになって観察
される像歪みを良好に補正することが可能となる。

【００２７】次に、偏心して配置された凹面鏡により発
生する台形の歪みについて説明する。この像歪みは、観
察者の瞳（眼球側）からの逆追跡により説明すると、瞳
（眼球側）から射出したＸ軸方向に広がりを持った光線
は、１つの例として、偏心して配置された第２面に当た
って反射されるが、第２面のＹ軸正の方向の光線とＹ軸
負側の光線の光路長の違いによりＸ軸方向の広がりが大
きく異なってから第２面によって反射される。このた
め、Ｙ軸正方向の像の大きさとＹ軸負方向の像の大きさ
が異なって結像され、結果として観察像が台形の歪みを
持ってしまうものである。

【００２８】この歪みは、偏心して配置された反射面に
より発生するので、第２面と限らず、接眼光学系内の偏
心された反射面から同様の台形の歪みが発生する。この
歪みに対しても、本発明の回転非対称面を使うことによ
って補正することが可能となる。これは、回転非対称面
が後記する定義式（ｂ）より明らかなように、Ｙ軸の正
負によってＸ軸方向に曲率を任意に変えることが可能な
Ｙの奇数次項とＸの偶数次項を持っているためである。

【００２９】次に、回転対称な像歪みについて説明す
る。本発明の接眼光学系ように、光学系の最も強い屈折
力を有する反射凹面から離れた位置に光学系の瞳があ
り、かつ、画角が広い光学系では、瞳面側からの逆光線
追跡において糸巻型の回転対称な像歪みが大きく発生す
る。この像歪みの発生を抑えるためには、反射面の周辺
の面の傾きを大きくすることによって可能となる。

【００３０】次に、偏心して配置された反射凹面鏡によ
り発生する回転非対称な像面湾曲について説明する。こ
の像面湾曲は観察者眼球からの逆追跡により説明する
と、眼球から射出したＸ軸方向に広がりを持った光線
は、偏心して配置された光学系の最も強い屈折力を有す
る反射凹面に当たって反射されるが、光線が当たって以
降の像面（像形成手段たる画像表示素子）までの距離
は、光線が当たった部分の曲率の半分である。つまり、
偏心して配置された凹面鏡の反射後の光線の進む方向に
対して傾いた像面を形成する。そこで、本発明の回転非
対称面を使うことにより、Ｙ軸上の正負の方向に対して
任意の点のＸ軸とＹ軸方向の曲率を任意に与えることが
できる。これは回転非対称面が後記する定義式（ｂ）よ
り明らかなように、Ｙ軸の正負によって曲率を任意に変
えることが可能なＹの奇数次項を持っているためであ
る。これは、偏心して配置された反射凹面鏡で発生する
回転非対称な像面湾曲、特に像面の傾きを補正すること
に対して有効に作用する。

【００３１】次に、回転対称な像面湾曲について説明す
る。反射鏡により一般的に反射面に沿った像面湾曲が発
生する。この像面湾曲を補正するためには、任意の場所
で任意の曲率を与えることができる回転非対称面が、そ
の収差補正上好ましい。

【００３２】さらに、非点収差に対しては、Ｘ軸方向の
２次微分あるいは曲率とＹ軸方向の２次微分あるいは曲
率の差を適切に変えることによって可能となる。また、
コマ収差に対しては、前記の弓なりの像歪みと同じ考え
方で、Ｘ軸上の任意の点のＹ方向の傾きを任意に与える
ことで補正することができる。

【００３３】さらに好ましくは、光学部品製作性を考慮
すると、回転非対称面は必要最低限にすることが望まし
い。そこで、接眼光学系を構成する面のなかで少なくと
も１つの面を平面若しくは球面又は偏心した回転対称面
にすることによって製作性を上げることが可能となる。

【００３４】さらに好ましくは、前記接眼光学系の中の
前記画像表示素子に対面する面を平面若しくは球面又は
偏心した回転対称面にすることによって、製作性を上げ
ることが可能となる。

【００３５】接眼光学系の最も強い屈折力を有する反射
凹面を回転非対称面にすると、収差発生を抑えたい場合
に有効である。また、接眼光学系を構成する面の中で屈
折面を回転非対称面で構成することによって、コマ収差
の発生を抑えることができる。これは、屈折面で光線が
屈折作用する場合に、軸上主光線に対して面が傾いて配
置されているためである。

【００３６】さらに、画像表示素子に面した屈折面を回
転非対称面にすることによって、像歪みの発生を補正す
ることができる。これは、画像表示素子に面した面が結
像位置に近接して配置されているために、他の収差を悪
化させることなく像歪みを補正するのに良い結果を与え
るためである。

【００３７】また、接眼光学系の反射作用を有する２つ
の面を回転非対称面にすることによって、各収差はより
一層補正できることは言うまでもない。さらに、回転非
対称面にする面を、接眼光学系を構成する面数内で増や
していくことにより、より良い収差補正できることは言
うまでもない。

【００３８】そして、本発明のさらに望ましい構成は、
上記の回転非対称面は、少なくとも接眼光学系の最も強
い屈折力を有する反射凹面に用いられ、その場合のその
反射面の面形状を、その面内及び面外共に回転対称軸を
有せず、しかも、対称面を１つのみ有する面対称自由曲
面とすることである。これは、例えば図８のように座標
系をとった場合に、偏心して配置される面の偏心方向を
含む面であるＹ−Ｚ面が対称面となるような自由曲面と
することで、逆光線追跡における結像面の像もそのＹ−
Ｚ面が対称面として両側で対称にすることができ、収差
補正の労力が大幅に削減できるためである。

【００３９】なお、本発明における反射作用を有する反
射面には、全反射面、ミラーコート面、半透過反射面等
の反射作用を有する全ての反射面が含まれる。さて、以
上のように、接眼光学系の少なくとも最も強い屈折力を
有する反射凹面に対称面を１つのみ有する面対称自由曲
面を用いた場合に、さらに、以下の条件を満足すること
によって広画角で、かつ、収差補正の行われた接眼光学
系を提供することができる。

【００４０】まず、上述の定義に従ってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸が決まったとき、瞳位置中心を射出し、画像表示素子
に入射する主光線の中、Ｘ方向画角ゼロ、Ｘ方向最大画
角、Ｙ正方向最大画角、Ｙ方向画角ゼロ、Ｙ負方向最大
画角のＸ方向、Ｙ方向の組み合わせにより、次の表−１
のように６つの主光線が定まる。

【００４１】

【表１】

【００４２】すなわち、上記の表−１中に記載したよう
に、画面中心の視軸方向の軸上主光線を２とし、上側中
心画角の主光線を１、右上画角の主光線を４、右中心画
角の主光線を５、右下画角の主光線を６、下側中心画角
の主光線を３とする。そして、これらの主光線１〜６が
各面と交差する領域を有効領域と定義し、その有効領域
で各面の形状を定義する式（Ｚ軸を面の軸として表した
式、あるいは、その面を偏心がないとして、Ｚ＝ｆ
（Ｘ，Ｙ）の形式で表した式）の面の偏心方向に当たる
Ｙ軸方向の曲率をＣＹ１〜ＣＹ６とする。また、それと
直交するＸ軸方向の曲率をＣＸ１〜ＣＸ６とする。

【００４３】まず、本発明の特徴である反射面に光学系
全体の中の主な屈折力を与える偏心光学系では、各像位
置毎に異なる収差が発生するので、反射面の形状を変化
させて各収差の補正を行わなければならなく、その量は
反射面の場所により微妙に異なる。そこで、接眼光学系
を構成する最も強い屈折力を有する反射凹面では、次に
述べる条件式を満足することが重要になる。

【００４４】軸上主光線２が反射する部分のＸ方向の曲
率ＣＸ２と、観察画角の最大光線１、３〜６が各面と当
たる部分のＸ方向の曲率ＣＸｎ（ｎは１、３〜６）の差
であるＣＸｎ−ＣＸ２をＣＸｎ１Ｍとし、その全ての値
が、 −０．０３＜ＣＸｎ１Ｍ＜０．０３（１／ｍｍ） ・・・（１−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。た
だし、球面は、本条件内に入るが、球面で偏心面を構成
すると、軸上において非点収差を完全に補正することが
困難になり、非点収差が残留することになり、視野中心
においても鮮明な観察像を観察することが難しくなる。
また、トロイダル面も本条件内に入るが、トロイダル面
で偏心面を構成すると、軸上の非点収差の補正は可能だ
が、軸外においての曲率の自由度が限られてしまい、例
えば、右上画角の主光線を４、右中心画角の主光線を
５、右下画角の主光線を６、とした時に曲率が、同じも
しくは近い値になるので、観察画角全体で広く平坦な観
察像を観察することができなくなってしまう。

【００４５】これらを補正するためには、対称面を１面
しか持たない面対称自由曲面で光学系中最も大きな反射
屈折力を持つ反射面を構成し、猶且つ、上記条件式（１
−１）を満足することにより、初めて各収差が良好に補
正され、しかも軸上においても非点収差のない観察像を
観察することが可能となる。

【００４６】上記条件式の上限の０．０３と下限の−
０．０３を越えると、有効領域内の面の曲率が大きく異
なりすぎ、接眼光学系の中で最も強い屈折力を有する面
の有効域全体の曲率が大きく変化しすぎてしまい、観察
画角全体で広く平坦な観察像を観察することができなく
なってしまう。

【００４７】さらに好ましくは、 −０．０１＜ＣＸｎ１Ｍ＜０．０１ （１／ｍｍ） ・・・（１−２） なる条件式を満足することが、観察画角が３０°を越え
る場合に重要となってくる。

【００４８】さらに好ましくは、 −０．００５＜ＣＸｎ１Ｍ＜０．０１ （１／ｍｍ） ・・・（１−３） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が４
０°を越える場合に重要となってくる。

【００４９】さらに好ましくは、 −０．００３＜ＣＸｎ１Ｍ＜０．００６（１／ｍｍ） ・・・（１−４） なる条件式を満足することが、重要となってくる。上記
条件式（１−２）、（１−３）、（１−４）は共に、広
い観察画角において良好な観察像を得るために必要なも
のである。

【００５０】 ０．００００１＜｜ＣＸｎ１Ｍ｜＜０．０３（１／ｍｍ）・・・(１−１′） ０．００００１＜｜ＣＸｎ１Ｍ｜＜０．０１（１／ｍｍ）...（１−２′） ０．００００１＜｜ＣＸｎ１Ｍ｜＜０．００６（１／ｍｍ）・・・（１−３′） でも構わない。

【００５１】さらに好ましくは、すべての偏心して配置
された反射面と、透過面で上記条件式を満足することが
好ましい。次に、上記条件式（１−１）と同様に、接眼
光学系を構成する最も強い屈折力を有する反射凹面で軸
上主光線２が反射する部分のＹ方向の曲率ＣＹ２と、観
察画角の最大光線１、３〜６が各面と当たる部分のＹ方
向の曲率ＣＹｎ（但しｎは１、３〜６）との差であるＣ
Ｙｎ−ＣＹ２をＣＹｎ２Ｍとし、その全ての値が、 −０．０３＜ＣＹｎ２Ｍ＜０．０３（１／ｍｍ） ・・・（２−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。た
だし、球面と、トロイダル面は、本条件内に入るが、
（１−１）で述べた理由より、非点収差と像面湾曲、そ
の他各収差の発生が大きくなる。つまり、ここでは、条
件式（１−１）と条件式（２−１）の両方が共に条件内
に入っていることが重要であることは言うまでもない。

【００５２】上記条件式（２−１）の上限の０．０３と
下限の−０．０３を越えると、有効領域内の面の曲率が
大きく異なりすぎ、接眼光学系の中で最も強い屈折力を
有する面の有効域全体の曲率が大きく変化しすぎてしま
い、観察画角全体で広く平坦な観察像を観察することが
できなくなってしまう。

【００５３】さらに好ましくは、 −０．０１＜ＣＹｎ２Ｍ＜０．０２（１／ｍｍ） ・・・（２−２） なる条件式を満足することが、観察画角が３０°を越え
る場合に重要となってくる。

【００５４】さらに好ましくは、 −０．００５＜ＣＹｎ２Ｍ＜０．０１５（１／ｍｍ） ・・・（２−３） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が４
０°を越える場合に重要となってくる。

【００５５】さらに好ましくは、 −０．００３＜ＣＸｎ２Ｍ＜０．０１０（１／ｍｍ） ・・・（２−４） なる条件式を満足することが、重要となってくる。上記
条件式（２−２）、（２−３）、（２−４）は共に、広
い観察画角において良好な観察像を得るために必要なも
のである。

【００５６】 ０．００００１＜｜ＣＹｎ２Ｍ｜＜０．０３（１／ｍｍ）・・・（２−１′） ０．００００１＜｜ＣＹｎ２Ｍ｜＜０．０２（１／ｍｍ）・・・（２−２′） ０．００００１＜｜ＣＹｎ２Ｍ｜＜０．０１（１／ｍｍ）・・・（２−３′） でも構わない。

【００５７】さらに好ましくは、すべての偏心して配置
された反射面と、透過面で上記条件式を満足することが
好ましいのは、言うまでもない。次に、反射面の傾きに
関する条件式を示す。本発明の特徴である反射面に光学
系全体の中の主な屈折力を与える本発明の偏心光学系で
は、偏心により発生する回転非対称な像歪みの発生が問
題となる。本条件式は特に台形になる像歪みの中でも台
形の上辺と底辺の長さを同じにする為の条件である。こ
れの歪みを補正するためには、各像位置毎に異なる傾き
を反射面に与えて、歪み収差を補正する必要があり、そ
の量は反射面の場所により微妙に異なる。ここで、Ｙ軸
方向を上下方向として、画面中心のＺ軸方向の軸上主光
線、画画右中心画角の主光線が対象面と交差する領域内
で、その面の形状を定義する式のＸ軸方向の面の傾きを
ＤＸｎとすると、次に述べる条件式を満足することが歪
み収差を補正するために重要である。

【００５８】接眼光学系を構成する最も強い屈折力を有
する反射凹面での観察画角のＸ方向最大光線４〜６のＸ
軸方向の面の傾きＤＸ４、ＤＸ５、ＤＸ６をＤＸｎ３Ｍ
とすると、その全ての値が、 −０．８＜ＤＸｎ３Ｍ＜０ （１／ｍｍ） ・・・（３−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。た
だし、トロイダル面は、本条件内に入るが、トロイダル
面で偏心面を構成すると、条件式を満足しているが、Ｄ
Ｘ４、ＤＸ５、ＤＸ６が同じ値になり、偏心により発生
する回転対称な像歪みを補正することができない。これ
らを補正するためには、対称面を１面しか持たない面で
光学系中最も大きな反射屈折力を持つ反射面を構成し、
なおかつ、上記条件式（３−１）を満足することによ
り、初めて各収差が良好に補正され、収差の少ない観察
像を観察することが可能となる。

【００５９】上記条件式（３−１）の上限の０．８と下
限の０を越えると、有効領域内の面の傾きが偏心により
発生する像歪みの発生を補正しきれなくなり、回転対称
ではない歪みの発生が大きくなってしまう。

【００６０】さらに好ましくは、 −０．５＜ＤＸｎ３Ｍ＜０ （１／ｍｍ） ・・・（３−２） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が２
０°を越える場合に重要となってくる。

【００６１】さらに好ましくは、 −０．５＜ＤＸｎ３Ｍ＜−０．１（１／ｍｍ） ・・・（３−３） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が３
０°を越える場合に重要となってくる。

【００６２】さらに好ましくは、 −０．３＜ＤＸｎ３Ｍ＜−０．１ （１／ｍｍ） ・・・（３−４） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が４
０°を越える場合に重要となってくる。

【００６３】さらに、好ましくは、 −０．３＜ＤＸｎ３Ｍ＜−０．２ （１／ｍｍ） ・・・（３−５） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が３
０°を越え、台形歪みを極力おさえる場合に重要となっ
てくる。上記条件式（３−２）、（３−３）、（３−
４）、（３−５）は共に、広い観察画角において良好な
観察像を得るために必要なものである。

【００６４】さらに、前記で定義したＤＸｎ３Ｍの「最
大値−最小値」をＤＸ３" とすると、ＤＸ３" が次の条
件を満足するのが重要となる。

【００６５】 ０＜ＤＸ３" ＜０．１（１／ｍｍ） ・・・（３−１" ） 上記条件式（３−１" ）の上限の０．１と下限の０を越
えると、上辺と底辺の長さの異なる像歪みを補正しきれ
なくなり、偏心光学系独特の台形像歪みの発生が大きく
なってしまう。

【００６６】さらに好ましくは、 ０＜ＤＸ３" ＜０．０５（１／ｍｍ） ・・・（３−２" ） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が３
０°を越える場合に重要となってくる。

【００６７】さらに好ましくは、 ０＜ＤＸ３" ＜０．０３（１／ｍｍ） ・・・（３−３" ） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が４
０°を越える場合に重要となってくる。上記条件式（３
−２" ）、（３−３" ）は共に、広い観察画角において
良好な観察像を得るために必要なものである。

【００６８】また、反射凹面から離れた位置に光学系の
瞳があり、かつ、画角の広い光学系では、瞳面側からの
逆光線追跡において糸巻型の回転対称な像歪みが大きく
発生する。この像歪みと偏心による台形歪みとを同時に
且つ効果的に抑えるには、接眼光学系を構成するもう一
つの反射面が次の条件式を満足することが重要である。
ここで、観察画角のＸ方向最大光線４〜６（前記表−１
に記載の４〜６に該当する光線）のあたる位置でのＸ軸
方向の面の傾きをＤＸ´４、ＤＸ´５、ＤＸ´６とし、
｜ＤＸ´５−ＤＸ´４｜及び｜ＤＸ´５−ＤＸ´６｜を
共にαとしたときに、 −０．１２＜ＤＸ´５＜−０．０８（１／ｍｍ）・・・（３．１−１） α ＜ ０．０５ （１／ｍｍ） ・・・（３．１−１" ） なる条件を満足することが重要である。

【００６９】上記条件式（３．１−１）の上限の−０．
０８を越えると、偏心による台形歪みの発生が補正しき
れず、下限の−０．１２を越えると、Ｘ方向最大光線の
反射領域において面の傾きが大きく、台形歪みが補正過
剰となってしまい望ましくない。また、上記条件式
（３．１−１" ）は、観察画角の異なる点において焦点
距離が異なっていても、縦横比が変わらないための条件
式である。

【００７０】さらに好ましくは、 −０．１１＜ＤＸ´５＜−０．０９（１／ｍｍ）・・・（３．１−２） α ＜ ０．０４ （１／ｍｍ） ・・・（３．１−２" ） なる条件を満足することが上記条件式（３．１−１）及
び上記条件式（３．１−１" ）の効果をより顕著にさせ
る意味で重要である。

【００７１】前記説明のように、偏心して配置された面
は、その面に当たる光線高の違いにより、回転非対称な
像歪みが発生する。この回転非対称な像歪みを補正する
には、軸上主光線に対して偏心して配置された反射面が
上記条件式を満足することが重要となる。

【００７２】さらに好ましくは、すべての偏心して配置
された反射面と、透過面で上記条件式を満足することが
好ましいのは、言うまでもない。次に、偏心光学系独特
の非対称な像歪みとして、台形になる像歪みの他に、水
平方向の直線が弓なりに結像する像歪みや、瞳面側から
の逆光線追跡における糸巻型の回転対称な像歪みも発生
する。この弓なりの像歪みと糸巻型の回転対称な像歪み
の発生を小さくする条件について説明する。

【００７３】接眼光学系を構成する最も強い屈折力を有
する反射凹面において次に述べる条件式を満足すること
により、水平方向の直線が弓なりに結像する像歪みの発
生を少なくする事が可能となる。この条件は、反射凹面
の画面右上画角の主光線４と画面右下画角の主光線６、
画面中心下画角の主光線３、画面中心上画角の主光線１
が対象面と交差する部分で、面の形状を定義する式の面
の偏心方向に当たるＹ軸方向の面の傾きをＤＹ４、ＤＹ
６、ＤＹ１、ＤＹ３として、ＤＹ６−ＤＹ４、ＤＹ３−
ＤＹ１をＤｙ４Ｍとするとき、その全ての値が、 ０＜Ｄｙ４Ｍ＜０．７（１／ｍｍ） ・・・（４−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。た
だし、本条件内に入るトロイダル面で、偏心面を構成す
ると、ＤＹ６−ＤＹ４、ＤＹ３−ＤＹ１が同じ値にな
り、偏心により発生する弓なりの像面湾曲を補正するこ
とができない。これらを補正するためには、対称面を１
面しか持たない面で光学系中最も大きな反射屈折力を持
つ反射面を構成し、なおかつ、上記条件式（４−１）を
満足することにより、初めて各収差が良好に補正され、
収差の少ない観察像を観察することが可能となる。

【００７４】上記条件式（４−１）の下限の０を越える
と、有効領域内の右中央部のＹ方向の傾きが少なくなり
すぎ、弓なりの像面湾曲の発生を補正しきれなくなる。
また上限の０．７を越えると、補正過剰になり逆方向に
大きく発生してしまう。

【００７５】さらに好ましくは、 ０．１５＜Ｄｙ４Ｍ＜０．６（１／ｍｍ） ・・・（４−２） なる条件式を満足することが、観察画角が３０°を越え
る場合に重要となってくる。

【００７６】さらに好ましくは、 ０．１５＜Ｄｙ４Ｍ＜０．４（１／ｍｍ） ・・・（４−３） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が４
０°を越える場合に良好な像を得るうえで重要となって
くる。

【００７７】さらに好ましくは、 ０．２＜Ｄｙ４Ｍ＜０．４（１／ｍｍ） ・・・（４−４） なる条件式を満足することがより重要であり、観察画角
が４０°を越える場合により良好な像を得るうえで重要
となってくる。。

【００７８】さらに、ＤＹ３−ＤＹ１の値が、下記を満
足していることが、好ましい。 −１．０＜ＤＹ３−ＤＹ１＜１．０（１／ｍｍ） ・・・（４−１" ） さらに好ましくは、 ０ ＜ＤＹ３−ＤＹ１＜０．５（１／ｍｍ） ・・・（４−２" ） なる条件式を満足することが重要である。さらに好まし
くは、 ０．１＜ＤＹ３−ＤＹ１＜０．４（１／ｍｍ） ・・・（４−３" ） なる条件式を満足することが重要である。

【００７９】さらに好ましくは、 ０．２＜ＤＹ３−ＤＹ１＜０．４（１／ｍｍ） ・・・（４−４" ） なる条件式を満足することが重要である。

【００８０】さらに、前記で定義したＤｙ４Ｍの「最大
値−最小値」をＤＹ４""とすると、ＤＹ４""が次の条件
を満足するのが重要となる。 ０＜ＤＹ４""＜０．１（１／ｍｍ） ・・・（４−１""） 上記条件式（４−１" ）の上限の０．１と下限の０を越
えると、弓なりに発生した像歪みを補正しきれなくな
り、偏心光学系独特の弓なりの像歪みの発生が大きくな
ってしまう。

【００８１】さらに好ましくは、 ０＜ＤＹ４""＜０．０６（１／ｍｍ） ・・・（４−２""） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が３
０°を越える場合に重要となってくる。

【００８２】さらに好ましくは、 ０＜ＤＹ４""＜０．０４（１／ｍｍ） ・・・（４−３""） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が４
０°を越える場合に重要となってくる。

【００８３】上記条件式（４−２""）、（４−３""）は
共に、広い観察画角において良好な観察像を得るために
必要なものである。さらに、接眼光学系を構成する前記
最も強い屈折力を有する反射面以外の他の反射面が、次
の条件式を満足することで糸巻型の回転対称な像歪みと
弓なりに発生する像歪みを、より効果的に抑えることが
できる。前記（４−１）の条件式と同様に、前記最も強
い屈折力を有する反射面以外の他の反射面に対しても、
ＤＹ６、ＤＹ４、ＤＹ３、ＤＹ１を設定し、ＤＹ６−Ｄ
Ｙ４，ＤＹ３−ＤＹ１を共にＤｙ４．１Ｍとするとき、 ０．０５＜Ｄｙ４．１Ｍ＜０．２（１／ｍｍ） ・・・（４．１−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。

【００８４】上記条件式（４．１−１）の上限の０．２
を越えると有効領域内の右側中央部での面の傾きが大き
くなりすぎ、弓なりの像歪みを過剰に補正してしまう。
また、下限の０．０５を越えると弓なりの像歪みを補正
しきれなくなってしまい望ましくない。

【００８５】さらには、 ０．０６＜Ｄｙ４．１Ｍ＜０．１５（１／ｍｍ） ・・・（４．１−２） なる条件式を満足することが、観察画角３０゜を越える
広い観察画角の場合に良好な観察画角を得るために望ま
しい。

【００８６】さらに好ましくは、 ０．０８＜Ｄｙ４．１Ｍ＜０．１２（１／ｍｍ） ・・・（４．１−３） なる条件式を満足することである。、この条件式（４．
１−３）は、上記条件式（４．１−２）よりも効果的に
収差が補正でき、観察画角３０゜を越える広い観察画角
の場合により望ましい。

【００８７】さらに、接眼光学系を構成する前記最も強
い屈折力を有する反射面以外の他の反射面が、次の条件
式を満足することで、広範囲な観察画角における偏心に
よる像歪みを、良好に補正した光学系を提供することが
可能となる。ここで、前記表−１に基づく軸上主光線２
と右上画角の主光線４と右下画角の主光線６との夫々の
Ｙ軸方向の面の傾きをＤＹ２、ＤＹ４、ＤＹ６としたと
きに、ＤＹ６−ＤＹ２をＤＹ₆₂、ＤＹ４−ＤＹ２をＤＹ
₄₂と定義したときに、 −０．０５＜ＤＹ₆₂＜０．０５（１／ｍｍ） ・・・（４．２−１） −０．１５＜ＤＹ₄₂＜０（１／ｍｍ） ・・・（４．２−１" ） なる条件を満足することが重要である。

【００８８】図８を用いて、上記条件式（４．２−１）
及び（４．２−１" ）を、観察者瞳側からの逆光線追跡
で説明する。図８の接眼光学系７の特徴として、最も強
い屈折力を有する第２面４の反射凹面が大きく偏心して
傾いているので、偏心による収差が大きく発生する。こ
の偏心による収差は、前記最も強い屈折力を有する反射
面（第２面４）以外の反射面（図８の接眼光学系は２回
反射タイプなので１つしかない）である第１面３で補正
することが好ましい。そして、具体的には第１面３の反
射部分の内、反射領域と透過領域の重ならない第１面３
の画像表示素子６側の部分（以下、α１とする）及び、
反射領域と透過領域の重なる部分（以下、β１とする）
の傾きを大きくすることが好ましい。しかし、β１は、
観察者瞳１からの光線が接眼光学系７に入射する際には
透過領域として機能するものであり、β１の反射部分の
傾きが大きいと、第２面４での反射領域が広範囲にな
り、第２面４での偏心による収差がより大きく発生して
しまうということになる。つまり、第１面３で偏心によ
る収差を補正し、猶且つ、第２面４での偏心により発生
する収差を小さく抑えるためには、上記条件式（４．２
−１）を満足するようにβ１での傾きを小さくしてや
り、猶且つ、上記条件式（４．２−１" ）を満足するよ
うにα１での傾きを大きくしてやることが望ましいので
ある。しかし、このα１での傾きを大きくすることにも
限度があり、下限値の−０．１５を越える場合には、面
の傾きが大きくなり過ぎてしまい、偏心による像歪みを
過剰に補正することから望ましくない。

【００８９】さらに好ましくは、 −０．０３＜ＤＹ₆₂＜０．０３（１／ｍｍ） ・・・（４．２−２） −０．１２＜ＤＹ₄₂＜−０．０５（１／ｍｍ） ・・・（４．２−２" ） なる条件を満足することが重要である。

【００９０】上記条件式（４．２−２）及び（４．２−
２" ）は共に、上記条件式（４．２−１）及び（４．２
−１" ）で得られる効果をより顕著にするためのもので
あり、広い観察画角の場合に良好な観察像を得るために
好ましいものである。

【００９１】次に、接眼光学系の射出瞳中心を通り、被
観察像中心に達する軸上主光線２が、接眼光学系を構成
する最も強い屈折力を有する反射凹面に当たる部分のＸ
方向の曲率をＣＸ５Ａ、Ｙ方向の曲率をＣＹ５Ａとする
とき、 −０．１＜ＣＸ５Ａ＜−０．００１（１／ｍｍ） ・・・（５−１） −０．１＜ＣＹ５Ａ＜−０．００１（１／ｍｍ） ・・・（５−１" ） なる条件を共に満足することが望ましい。

【００９２】これは、面対称自由曲面としての反射面の
軸上主光線に対する反射屈折力をゼロ以外にすることに
よって、瞳と結像面（画像表示素子面）との間の距離が
縮小でき、頭部装着型画像表示装置をコンパクトで軽量
に構成できるために設定した条件である。共に下限の−
０．１、上限の−０．００１を越えると、コンパクトな
接眼光学系を構成することが困難になる。さらに好まし
くは、 −０．０５＜ＣＸ５Ａ＜−０．００５（１／ｍｍ） ・・・（５−２） −０．０５＜ＣＹ５Ａ＜−０．００５（１／ｍｍ） ・・・（５−２" ） なる条件を共に満足することが望ましい。

【００９３】さらに好ましくは、 −０．０２５＜ＣＸ５Ａ＜−０．００８（１／ｍｍ） ・・・（５−３） −０．０２５＜ＣＹ５Ａ＜−０．００８（１／ｍｍ）・・・（５−３" ） なる条件を共に満足することが望ましい。このようにす
ることによって、頭部装着型画像表示装置の接眼光学系
の最も大きな屈折力を担う面の凹面鏡に本発明の面対称
自由曲面を導入して、全系の像歪み、非点収差、コマ収
差等の諸収差を良好に補正することができる。

【００９４】次に、本発明の光学系の焦点距離に関する
条件式を示す。本発明の光学系は面が偏心しており、そ
の面の形状が、面内及び面外共に回転対称軸を有しない
非回転対称面形状であることが特徴であるので、近軸計
算から焦点距離を導くことは意味がないので、今回、焦
点距離を次のように定義した。

【００９５】観察者眼球からの逆追跡により説明する
と、瞳中心からＸ方向に＋１ｍｍの点を通り、画面中心
画角の光線を単光線追跡をしたときの、射出光線ＮＡ
（画面中心画角の主光線との差）の逆数を焦点距離Ｆｘ
６Ａと定義する。

【００９６】次に、瞳中心からＹ方向に＋１ｍｍの点を
通り、画面中心画角の光線を単光線追跡をしたときの、
射出光線ＮＡ（画面中心画角の主光線との差）の逆数を
焦点距離Ｆｙ６Ａと定義する。

【００９７】この時、接眼光学系の、焦点距離Ｆｘ６Ａ
と焦点距離Ｆｙ６Ａが次に述べる条件式を満足すること
が重要になる。 １０＜Ｆｘ６Ａ＜５０（ｍｍ） ・・・（６−１） １０＜Ｆｙ６Ａ＜５０（ｍｍ） ・・・（６−１" ） Ｆｘ６Ａ、Ｆｙ６Ａに、上記条件式の上限の５０を越え
てしまうと、観察画角が小さくなるとともに光学系全体
が大きくなりすぎてしまう。下限の１０を越えると、観
察者眼球や観察者顔面と、接眼光学系との干渉が生じて
いまい、補正しきれない量の収差も発生してしまう。こ
れら条件は、画像表示素子の大きさによって、最も良い
値が異なるので、画像表示素子の大きさにより、それぞ
れベストの値をとることが重要である。

【００９８】さらに好ましくは、 １５＜Ｆｘ６Ａ＜４０（ｍｍ） ・・・（６−２） １５＜Ｆｙ６Ａ＜４０（ｍｍ） ・・・（６−２" ） なる条件式を満足することが、重要となってくる。

【００９９】さらに好ましくは、 １５＜Ｆｘ６Ａ＜３５（ｍｍ） ・・・（６−３） １５＜Ｆｙ６Ａ＜３５（ｍｍ） ・・・（６−３" ） なる条件式を満足することが、重要となってくる。

【０１００】次に、上記（６−１）で定義した焦点距離
を用いた条件式について説明する。前記接眼光学系を構
成する最も強い屈折力を有する反射凹面の部分焦点距離
を定義する。軸上主光線２が反射する部分のＸ方向の曲
率ＣＸ２を用いて、この面での部分焦点距離Ｆｘ２を
（１／ＣＸ２）／（２Ｎｄ）、部分焦点距離Ｆｙ２を
（１／ＣＹ２）／（２Ｎｄ）とした。ここでＮｄは、用
いた媒質（ガラス又はプラスチック樹脂）のｄ線（波長
587.56ｎｍ）における屈折率である。

【０１０１】（６−１）では、前記接眼光学系の全体の
焦点距離を求めたが、この焦点距離と部分焦点距離Ｆｘ
２との比（｜Ｆｘ２／Ｆｘ６Ａ｜）をＦｘ７Ａ、この焦
点距離と部分焦点距離Ｆｙ２との比（｜Ｆｙ２／Ｆｙ６
Ａ｜）をＦｙ７Ａとすると ０．５＜Ｆｘ７Ａ＜２．５ ・・・（７−１） ０．５＜Ｆｙ７Ａ＜２．５ ・・・（７−１´） を満足することが好ましい。これは、接眼光学系のパワ
ーと、最も強い屈折力を有する反射凹面鏡のパワーの比
であり、上記条件式の上限４．０を越えてしまうと、他
の面でのパワー負担が大きくなるので、収差補正がしき
れなくなってしまう。下限の０．５を越えてしまうと、
最も強い屈折力を有する反射凹面鏡のパワーが強すぎる
ので、補正しきれない量の収差も発生してしまう。これ
ら条件は、画像表示素子の大きさによって、最も良い値
が異なるので、画像表示素子の大きさにより、それぞれ
ベストの値をとることが重要である。

【０１０２】さらに好ましくは、 ０．５＜Ｆｘ７Ａ＜１．５ ・・・（７−２） ０．５＜Ｆｙ７Ａ＜１．５ ・・・（７−２´） なる条件式を満足することが、重要となってくる。

【０１０３】さらに好ましくは、 ０．７＜Ｆｘ７Ａ＜１．３ ・・・（７−３） ０．７＜Ｆｙ７Ａ＜１．３ ・・・（７−３´） なる条件式を満足することが、重要となってくる。

【０１０４】さらに好ましくは、 ０．７＜Ｆｘ７Ａ＜０．９ ・・・（７−４） ０．９＜Ｆｙ７Ａ＜１．１ ・・・（７−４´） なる条件式を満足することが重要であり、上記条件式
（７−２）と（７−２´）、（７−３）と（７−３
´）、（７−４）と（７−４´）、は共に広い観察画角
において良好な観察像を得るために必要なものである。

【０１０５】次に、軸上付近での水平方向と垂直方向の
観察像が、歪みも少なく観察できるための条件を示す。
上記（６−１）で定義した焦点距離を用いた条件式のＦ
ｘ６Ａ、Ｆｙ６Ａを用いて、｜ Ｆｘ６Ａ／Ｆｙ６Ａ
｜をＦ８Ａとすると ０．５＜Ｆ８Ａ＜１．５ ・・・（８−１） なる条件式を満足することが、重要となってくる。

【０１０６】さらに好ましくは、 ０．８＜Ｆ８Ａ＜１．２ ・・・（８−２） なる条件式を満足することが、重要となってくる。

【０１０７】さらに好ましくは、 ０．９＜Ｆ８Ａ＜１．１ ・・・（８−３） なる条件式を満足することが、重要となってくる。

【０１０８】次に、射出瞳中心を通り、被観察像中心に
達する軸上主光線２が、接眼光学系を構成する最も強い
屈折力を有する反射凹面に当たる部分のＹ方向の曲率を
ＣＹ９Ａ、Ｘ方向の曲率をＣＸ９Ａとするとき、 ０．１＜｜ ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ ｜＜３ ・・・（９−１） なる条件式を満足することが望ましい。

【０１０９】これは、偏心して配置されている反射凹面
鏡で非点収差の発生を少なくするために必要となる条件
である。球面の場合、ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＝１となる
が、偏心して配置された球面では、像歪みを初め、非点
収差、コマ収差等が大きく発生する。そのため、球面で
偏心面を構成すると、軸上において非点収差を完全に補
正することが困難になり、非点収差が残留することにな
り、視野中心においても鮮明な観察像を観察することが
難しくなる。これらを補正するためには、対称面を１面
しか持たない面で光学系中最も大きな反射屈折力を持つ
反射面を構成し、なおかつ、上記条件式（９−１）を満
足することにより、初めて各収差が良好に補正され、し
かも軸上においても非点収差のない観察像を観察するこ
とが可能となる。上限の３と下限の０．１については、
非点収差が大きく発生しないための限界である。

【０１１０】さらに好ましくは、 ０．５＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜２ ・・・（９−２） なる条件を満足することが重要である。

【０１１１】また、さらに好ましくは、 ０．５＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜１．５ ・・・（９−３） なる条件を満足することが重要である。

【０１１２】また、さらに好ましくは、 ０．８＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜１．４ ・・・（９−４） なる条件を満足することが重要である。

【０１１３】さらに好ましくは、全ての反射面が上記条
件式を満足することが好ましい。上記条件式（９−２）
〜（９−４）の上限と下限の意味は、条件式（９−１）
と同じであるが、観察像の明るさにより変化する観察者
眼球の瞳径により、非点収差の許容値が異なるため、瞳
径が大きくなる程条件式（９−４）を満足することが好
ましい。

【０１１４】さらに望ましくは、 ０．１＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜０．９９９９（１／ｍｍ）…（９−１' ） ０．５＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜０．９９９９（１／ｍｍ）…（９−２' ） ０．５＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜０．９９９９（１／ｍｍ）…（９−３' ） ０．８＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜０．９９９９（１／ｍｍ）…（９−４' ） １．０００１＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜３．０（１／ｍｍ）…（９−１''） １．０００１＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜２．０（１／ｍｍ）…（９−２''） １．０００１＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜１．５（１／ｍｍ）…（９−３''） １．０００１＜ＣＸ９Ａ／ＣＹ９Ａ＜１．４（１／ｍｍ）…（９−４''） でも構わない。

【０１１５】次に、接眼光学系のうち画像表示素子に対
向している面が、下記に述べる条件を満足することが重
要になる。これは、偏心して配置されたパワーを持つ面
で発生する像歪みを補正する条件である。

【０１１６】接眼光学系の画像表示素子に対向している
面において、観察画角の最大光線１、３、４、６が、透
過する部分のＸ方向の曲率を、ＣＸ１、ＣＸ３、ＣＸ
４、ＣＸ６とし、Ｙ方向の曲率を、ＣＹ１、ＣＹ３、Ｃ
Ｙ４、ＣＹ６としたとき、ＣＸ３／ＣＸ１、ＣＸ６／Ｃ
Ｘ４、をＣＸ１０Ａとおき、ＣＹ３／ＣＹ１、ＣＹ６／
ＣＹ４をＣＹ１０Ａとする。

【０１１７】この時、ＣＸ１０Ａ、ＣＹ１０Ａのどれか
１つ以上が以下の条件式を満足することが好ましい。 １．２＜｜ ＣＸ１０Ａ ｜ ・・・（１０−１） １．２＜｜ ＣＹ１０Ａ ｜ ・・・（１０−１" ） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。

【０１１８】本発明のように、偏心した反射面が主な光
学的パワーを有する光学系は、偏心による像歪みが発生
するが、この像歪みの補正には、収差にあまり大きく影
響をしない面である、画像表示素子に対向している面で
の補正が効果的である。上記条件式において、ＣＸ３／
ＣＸ１、ＣＸ６／ＣＸ４、ＣＹ３／ＣＹ１、ＣＹ６／Ｃ
Ｙ４の４つ全てが絶対値で１．２以下であると、この画
像表示素子に対向している面の有効領域内の部分的曲率
の変化が少ないため、偏心による像歪みの補正がしきれ
なくなる。これらを補正するためには、対称面を１面し
か持たない面で画像表示素子に対向している面を構成
し、なおかつ、上記条件式（１０−１）を満足すること
が好ましい。

【０１１９】さらに好ましくは、 １．５＜｜ ＣＸ１０Ａ ｜ ・・・（１０−２） １．５＜｜ ＣＹ１０Ａ ｜ ・・・（１０−２" ） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が２
０゜を越える場合に重要となってくる。

【０１２０】さらに好ましくは、 ３．０＜｜ ＣＸ１０Ａ ｜ ・・・（１０−３） ３．０＜｜ ＣＹ１０Ａ ｜ ・・・（１０−３" ） なる条件式を満足することが重要である。

【０１２１】さらに好ましくは、 ５．０＜｜ ＣＸ１０Ａ ｜ ・・・（１０−４） ５．０＜｜ ＣＹ１０Ａ ｜ ・・・（１０−４" ） なる条件式を満足することが重要であり、観察画角が３
０°を越える場合に重要となってくる。

【０１２２】さらに好ましくは、 １０．０＜｜ ＣＸ１０Ａ ｜ ・・・（１０−５） １０．０＜｜ ＣＹ１０Ａ ｜ ・・・（１０−５""） なる条件式を満足することが重要であり、上記条件式
（１０−２）、（１０−３）、（１０−４）、（１０−
５）は共に、広い観察画角において良好な像を得るため
に必要なものである。

【０１２３】さて、以上の条件（１−１）から（１０−
５" ）については、接眼光学系を構成する何れかの反射
面の面形状を、その面内及び面外共に回転対称軸を有せ
ず、しかも、対称面を１つのみ有する面対称自由曲面だ
けでなく、その面内及び面外共に回転対称軸を有しない
アナモルフィック面で形成した場合にも、すなわち、そ
の面内及び面外共に回転対称軸を有しない非回転対称面
形状にした何れの場合にも適用できる。

【０１２４】なお、以上の各種条件に関しては、主して
図１１に示すような第１面３、第２面４、第３面５から
なり、その間が屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞
１）媒質で満たされたプリズム部材７を用いる接眼光学
系を前提にして説明したが、その他のプリズム部材も本
発明内であれば同様に適用できる。

【０１２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の頭部装着型画像
表示装置の実施例１〜７について説明する。後述する各
実施例の構成パラメータにおいては、図１〜７に示すよ
うに、接眼光学系７の射出瞳１を光学系の原点として、
光軸２を画像表示素子６の表示中心と射出瞳１の中心
（原点）とを通る光線で定義し、射出瞳１から光軸２に
進む方向をＺ軸方向、このＺ軸に直交し射出瞳１中心を
通り、光線が接眼光学系７によって折り曲げられる面内
の方向をＹ軸方向、Ｚ軸、Ｙ軸に直交し射出瞳１中心を
通る方向をＸ軸方向とし、射出瞳１から接眼光学系７に
向かう方向をＺ軸の正方向、光軸２から画像表示素子６
方向をＹ軸の正方向、そして、これらＺ軸、Ｙ軸と右手
系を構成する方向をＸ軸の正方向とする。なお、光線追
跡は接眼光学系７の射出瞳１の側を物体側として、画像
表示素子６側を像面側とした逆追跡により行っている。

【０１２６】そして、偏心量Ｙ、Ｚ、傾き量θが記載さ
れている面については、光学系の原点である射出瞳１か
らのずれ量及びＺ軸に対する傾き角を表している。な
お、傾き角は反時計回りの方向を正としている。なお、
面間隔については、意味を有しない。

【０１２７】また、アナモルフィック面の形状は以下の
式により定義する。面形状の原点を通り、光学面に垂直
な直線がアナモルフィック面の軸となる。 Ｚ＝（ＣＸ・Ｘ² ＋ＣＹ・Ｙ² ）／［１＋｛１−（１＋
Ｋｘ）ＣＸ² ・Ｘ² −（１＋Ｋｙ）ＣＹ² ・
Ｙ² ｝^1/2 ］＋ΣＲｎ（（１−Ｐｎ）Ｘ² ＋（１＋Ｐ
ｎ）Ｙ² ）⁽ⁿ⁺¹⁾ ここで、例としてｎ＝４（４次項）を考えると、展開し
た時以下の式であらわせる。

【０１２８】 Ｚ＝（ＣＸ・Ｘ² ＋ＣＹ・Ｙ² ）／［１＋｛１−（１＋Ｋｘ） ＣＸ² ・Ｘ² −（１＋Ｋｙ）ＣＹ² ・Ｙ² ｝^1/2 ］ ＋Ｒ１（（１−Ｐ１）Ｘ² ＋（１＋Ｐ１）Ｙ² ）² ＋Ｒ２（（１−Ｐ２）Ｘ² ＋（１＋Ｐ２）Ｙ² ）³ ＋Ｒ３（（１−Ｐ３）Ｘ² ＋（１＋Ｐ３）Ｙ² ）⁴ ＋Ｒ４（（１−Ｐ４）Ｘ² ＋（１＋Ｐ４）Ｙ² ）⁵ ・・・・・・・・・（ａ） ただし、Ｚは面形状の原点に対する接平面からのずれ
量、ＣＸはＸ軸方向曲率、ＣＹはＹ軸方向曲率、Ｋｘは
Ｘ軸方向円錐係数、ＫｙはＹ軸方向円錐係数、Ｒｎは非
球面項回転対称成分、Ｐｎは非球面項回転非対称成分で
ある。なお、後記する実施例の構成パラメータでは、 Ｒｘ：Ｘ軸方向曲率半径 Ｒｙ：Ｙ軸方向曲率半径 を用いており、曲率ＣＸ、ＣＹとの間には、 Ｒｘ＝１／ＣＸ，Ｒｙ＝１／ＣＹ の関係にある。

【０１２９】また、回転非対称面の面の形状は以下の式
により定義する。その定義式のＺ軸が回転非対称面の軸
となる。 Ｚ＝Σ_n Σ_m ＣnmＸ^m Ｙ^n-m ただし、Σ_n はΣのｎが０〜ｋ，Σ_m はΣのｍが０〜ｎ
を表す。

【０１３０】また、面対称自由曲面（対称面を一つのみ
有する回転非対称面）を、この回転非対称面を表す式に
より定義する場合は、その対称面により生ずる対称性を
Ｘ方向に求める場合はＸの奇数次項を０に（例えばＸ奇
数次項の係数を０にする）、その対称面により生ずる対
称性をＹ方向に求める場合はＹの奇数次項を０に（例え
ばＹ奇数次項の係数を０にする）すれば良い。

【０１３１】ここで、例としてｋ＝７（７次項）で、Ｘ
方向に対称な面対称自由曲面を、上記定義式を展開した
形で表すと以下の式となる。 Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ ｙ＋Ｃ₄ ｘ ＋Ｃ₅ ｙ² ＋Ｃ₆ ｙｘ＋Ｃ₇ ｘ² ＋Ｃ₈ ｙ³ ＋Ｃ₉ ｙ² ｘ＋Ｃ₁₀ｙｘ² ＋Ｃ₁₁ｘ³ ＋Ｃ₁₂ｙ⁴ ＋Ｃ₁₃ｙ³ ｘ＋Ｃ₁₄ｙ² ｘ² ＋Ｃ₁₅ｙｘ³ ＋Ｃ₁₆ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇ｙ⁵ ＋Ｃ₁₈ｙ⁴ ｘ＋Ｃ₁₉ｙ³ ｘ² ＋Ｃ₂₀ｙ² ｘ³ ＋Ｃ₂₁ｙｘ⁴ ＋Ｃ₂₂ｘ⁵ ＋Ｃ₂₃ｙ⁶ ＋Ｃ₂₄ｙ⁵ ｘ＋Ｃ₂₅ｙ⁴ ｘ² ＋Ｃ₂₆ｙ³ ｘ³ ＋Ｃ₂₇ｙ² ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ｙｘ⁵ ＋Ｃ₂₉ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀ｙ⁷ ＋Ｃ₃₁ｙ⁶ ｘ＋Ｃ₃₂ｙ⁵ ｘ² ＋Ｃ₃₃ｙ⁴ ｘ³ ＋Ｃ₃₄ｙ³ ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅ｙ² ｘ⁵ ＋Ｃ₃₆ｙｘ⁶ ＋Ｃ₃₇ｘ⁷ ・・・・・・・・・（ｂ） 猶、本式ではＸ奇数次項の係数（Ｃ４，Ｃ６，Ｃ９・・
・）を０とした。そして、後記する構成のパラメータ中
において、記載のない非球面に関する係数は０である。
また、面と面の間の媒質の屈折率はｄ線（波長587.56n
m）の屈折率で表す。長さの単位はｍｍである。

【０１３２】また、面対称自由曲面の他の定義式とし
て、 Zernike多項式がある。この面の形状は以下の式
（ｃ）により定義する。その定義式のＺ軸が Zernike多
項式の軸となる。 Ｘ＝Ｒ×cos （Ａ） Ｙ＝Ｒ×sin （Ａ） Ｚ＝Ｄ₂ ＋Ｄ₃ Ｒcos(A)＋Ｄ₄ Ｒsin(A)＋Ｄ₅ Ｒ² cos(2A) ＋Ｄ₆ （Ｒ² −１）＋Ｄ₇ Ｒ² sin(2A) ＋Ｄ₈ Ｒ³ cos(3A) ＋Ｄ₉ （３Ｒ³ −２Ｒ）cos(A)＋Ｄ₁₀（３Ｒ³ −２Ｒ) sin(A) ＋Ｄ₁₁Ｒ³ sin(3A) ＋Ｄ₁₂Ｒ⁴ cos(4A) ＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴ −６Ｒ² ＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₁₆Ｒ⁴ sin(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵ cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ) cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ) sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ) sin(3A) ＋Ｄ₂₂Ｒ⁵ sin(5A) ＋Ｄ₂₃Ｒ⁶ cos(6A) ＋Ｄ₂₄（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）cos(4A) ＋Ｄ₂₅（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₂₆（２０Ｒ⁶ −３０Ｒ⁴ ＋１２Ｒ² −１) ＋Ｄ₂₇（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ) sin(2A) ＋Ｄ₂₈（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ) sin(4A) ＋Ｄ₂₉Ｒ⁶ sin(6A) ・・・・・・・（ｃ） 猶、今回は、Ｘ方向に対称な面として表した。ただし、
Ｄm （ｍは２以上の整数）は係数である。

【０１３３】本発明において使用可能なその他の面の表
現例として、上記定義式（Ｚ＝Σ_nΣ_m ＣnmＸ
^m Ｙ^n-m ）を、（ｂ）式と同様、Ｘ方向に対称な面でｋ
＝７、Ｘ奇数次項の係数を０（Ｃ４，Ｃ６，Ｃ９＝０）
とした面を表す場合、以下の式（ｄ）のように展開する
こともできる。

【０１３４】 Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ ｙ＋Ｃ₄ ｜ｘ｜ ＋Ｃ₅ ｙ² ＋Ｃ₆ ｙ｜ｘ｜＋Ｃ₇ ｘ² ＋Ｃ₈ ｙ³ ＋Ｃ₉ ｙ² ｜ｘ｜＋Ｃ₁₀ｙｘ² ＋Ｃ₁₁｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₁₂ｙ⁴ ＋Ｃ₁₃ｙ³ ｜ｘ｜＋Ｃ₁₄ｙ² ｘ² ＋Ｃ₁₅ｙ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₁₆ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇ｙ⁵ ＋Ｃ₁₈ｙ⁴ ｜ｘ｜＋Ｃ₁₉ｙ³ ｘ² ＋Ｃ₂₀ｙ² ｜ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₁ｙｘ⁴ ＋Ｃ₂₂ｙ｜ｘ⁵ ｜＋Ｃ₂₃ｙ⁶ ＋Ｃ₂₄ｙ⁵ ｜ｘ｜ ＋Ｃ₂₅ｙ⁴ ｘ² ＋Ｃ₂₆ｙ³ ｜ｘ³ ｜＋Ｃ₂₇ｙ² ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ｙ｜ｘ⁵ ｜ ＋Ｃ₂₉ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀ｙ⁷ ＋Ｃ₃₁ｙ⁶ ｜ｘ｜＋Ｃ₃₂ｙ⁵ ｘ² ＋Ｃ₃₃ｙ⁴ ｜ｘ³ ｜＋Ｃ₃₄ｙ³ ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅ｙ² ｜ｘ⁵ ｜＋Ｃ₃₆ｙｘ⁶ ＋Ｃ₃₇｜ｘ⁷ ｜ ・・・・・・・・・（ｄ） なお、データの記載されていない非球面に関する項は０
である。屈折率については、ｄ線（波長５８７．５６ｎ
ｍ）に対するものを表記してある。長さの単位はｍｍで
ある。

【０１３５】さて、以下の実施例１〜７の接眼光学系７
は、３面で構成されており、その間が屈折率１より大き
い媒質で満たされている。実施例１〜７の接眼光学系７
は、画像表示素子６に対向して偏心配置された透過面で
ある第３面５を経て光学系に入射した画像表示素子６か
らの表示光は、射出瞳１と対向した反射兼透過面である
第１面３で射出瞳より遠ざかる方向に反射をし、射出瞳
と反射兼透過面である第１面３に対向した反射面である
第２面４で反射し、再び反射兼透過面である第１面３を
透過して光学系７から射出して光軸２に沿って進み、中
間像を形成することなく射出瞳１の位置にある観察者の
瞳に入射し、観察者の網膜上に表示像を結像する。

【０１３６】この実施例１〜７の光軸２を含むＹ−Ｚ断
面図をそれぞれ図１〜図７に示す。実施例１と５の観察
画角は、水平画角４０．０°、垂直画角３０．５７°、
実施例３と７の観察画角は、水平画角３５．０°、垂直
画角２６．６０°、実施例２の観察画角は、水平画角３
８．０°、垂直画角２８．９６°、実施例４の観察画角
は、水平画角４２．０°、垂直画角３２．１２°、実施
例６の観察画角は、水平画角４５．０°、垂直画角３
４．５２°、瞳径は実施例１〜７共に４ｍｍである。以
下に、上記実施例１〜７の構成パラメータを示す。 実施例１ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳） ２ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） Ｙ 18.093 θ 7.31° Ｚ 28.093 ３ 自由曲面２ 1.5254 56.25 （第２面） （瞳位置より） Ｙ 0.319 θ -21.42° Ｚ 39.301 ４ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 18.093 θ 7.31° Ｚ 28.093 ５ 自由曲面３ 1.0000 0.00 （第３面） （瞳位置より） Ｙ 21.007 θ 60.28° Ｚ 35.793 ７ ∞ （瞳位置より） （画像表示面） Ｙ 23.796 θ 45.87° Ｚ 37.786 自由曲面１ Ｃ₅ -3.8165×10^-3 Ｃ₇ -5.1041×10^-3 Ｃ₈ -2.5266×10^-4 Ｃ₁₀ -6.6323×10^-5 Ｃ₁₂ -7.2159×10^-6 Ｃ₁₄ -6.0053×10^-7 Ｃ₁₆ -4.3687×10^-6 Ｃ₁₇ -6.1539×10^-8 Ｃ₁₉ -3.0747×10^-8 Ｃ₂₁ -2.8795×10^-7 自由曲面２ Ｃ₅ -7.1431×10^-3 Ｃ₇ -9.9210×10^-3 Ｃ₈ -2.4433×10^-5 Ｃ₁₀ 1.4451×10^-5 Ｃ₁₂ -1.6195×10^-6 Ｃ₁₄ 2.0812×10^-6 Ｃ₁₆ 1.1224×10^-7 Ｃ₁₇ 1.0309×10^-7 Ｃ₁₉ -1.0399×10^-7 Ｃ₂₁ -1.4563×10^-7 自由曲面３ Ｃ₅ -1.9854×10^-2 Ｃ₇ -2.9724×10^-2 Ｃ₈ -9.8981×10^-5 Ｃ₁₀ 6.9263×10^-4 Ｃ₁₂ -4.6748×10^-5 Ｃ₁₄ 1.0538×10^-4 Ｃ₁₆ 4.4448×10^-5 Ｃ₁₇ 2.0494×10^-6 Ｃ₁₉ -2.6512×10^-6 Ｃ₂₁ -2.4647×10^-6 実施例２ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳） ２ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） Ｙ 9.991 θ 6.35° Ｚ 28.970 ３ 自由曲面２ 1.5254 56.25 （第２面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 0.312 θ -20.75° Ｚ 38.925 ４ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 9.991 θ 6.35° Ｚ 28.970 ５ 自由曲面３ 1.0000 0.00 （第３面） （瞳位置より） Ｙ 19.918 θ 58.52° Ｚ 35.844 ７ ∞ （瞳位置より） （画像表示面） Ｙ 23.107 θ 42.68° Ｚ 38.090 自由曲面１ Ｃ₅ -1.7302×10^-3 Ｃ₇ -4.8152×10^-3 Ｃ₈ -1.2157×10^-4 Ｃ₁₀ -1.0047×10^-4 Ｃ₁₂ -3.4762×10^-6 Ｃ₁₄ -5.4078×10^-7 Ｃ₁₆ -1.8836×10^-6 Ｃ₁₇ -4.6447×10^-8 Ｃ₁₉ 2.5784×10^-8 Ｃ₂₁ -2.0873×10^-7 Ｃ₂₃ 3.8332×10^-10 Ｃ₂₅ -6.7009×10^-10 Ｃ₂₇ -2.2102×10^-9 Ｃ₂₉ -8.1647×10^-10 自由曲面２ Ｃ₅ -7.6128×10^-3 Ｃ₇ -9.8846×10^-3 Ｃ₈ -3.5644×10^-5 Ｃ₁₀ 4.4154×10^-6 Ｃ₁₂ 4.8183×10^-7 Ｃ₁₄ 1.1991×10^-7 Ｃ₁₆ -1.2538×10^-6 Ｃ₁₇ -2.4892×10^-8 Ｃ₁₉ -3.9316×10^-8 Ｃ₂₁ -7.2362×10^-8 Ｃ₂₃ 1.7469×10^-9 Ｃ₂₅ -5.6998×10^-9 Ｃ₂₇ 3.3050×10^-11 Ｃ₂₉ -2.7530×10^-10 自由曲面３ Ｃ₅ -2.3435×10^-2 Ｃ₇ -2.4529×10^-2 Ｃ₈ -1.1009×10^-3 Ｃ₁₀ 5.2475×10^-4 Ｃ₁₂ 5.8555×10^-5 Ｃ₁₄ 1.5152×10^-4 Ｃ₁₆ 1.1480×10^-4 Ｃ₁₇ 3.8188×10^-6 Ｃ₁₉ -3.3787×10^-6 Ｃ₂₁ -1.6733×10^-6 Ｃ₂₃ -3.2307×10^-7 Ｃ₂₅ 7.2831×10^-8 Ｃ₂₇ -2.1094×10^-7 Ｃ₂₉ -3.2162×10^-7 実施例３ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角）１ ∞（瞳） ２ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） Ｙ 6.449 θ 15.84° Ｚ 32.516 ３ 自由曲面２ 1.5254 56.25 （第２面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 0.782 θ -14.27° Ｚ 43.673 ４ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 6.449 θ 15.84° Ｚ 32.516 ５ 自由曲面３ 1.0000 0.00 （第４面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 20.361 θ 80.31° Ｚ 37.064 ７ ∞ （瞳位置より） （画像表示面） Ｙ 24.568 θ 56.22° Ｚ 39.585 自由曲面１ Ｃ₅ -3.2633×10^-3 Ｃ₇ -2.8674×10^-3 Ｃ₈ -1.8028×10^-5 Ｃ₁₀ 4.4880×10^-5 Ｃ₁₂ 5.9053×10^-7 Ｃ₁₄ 3.3532×10^-6 Ｃ₁₆ -1.7695×10^-6 Ｃ₁₇ -7.2737×10^-8 Ｃ₁₉ -1.0255×10^-7 Ｃ₂₁ -1.9604×10^-7 Ｃ₂₃ -1.5080×10^-9 Ｃ₂₅ -6.6866×10^-9 Ｃ₂₇ -5.6917×10^-9 Ｃ₂₉ -1.3917×10^-9 自由曲面２ Ｃ₅ -8.4065×10^-3 Ｃ₇ -8.6196×10^-3 Ｃ₈ 2.6635×10^-5 Ｃ₁₀ 3.1544×10^-5 Ｃ₁₂ -9.2342×10^-7 Ｃ₁₄ 0.0000 Ｃ₁₆ -6.5370×10^-7 Ｃ₁₇ -3.7317×10^-8 Ｃ₁₉ -4.5906×10^-8 Ｃ₂₁ -2.7295×10^-8 Ｃ₂₃ 4.9443×10^-9 Ｃ₂₅ -2.3766×10^-9 Ｃ₂₇ -2.4637×10^-9 Ｃ₂₉ -1.7034×10^-9 自由曲面３ Ｃ₅ -1.9502×10^-2 Ｃ₇ -1.0317×10^-2 Ｃ₈ 9.2721×10^-4 Ｃ₁₀ 1.4647×10^-3 Ｃ₁₂ 2.3405×10^-5 Ｃ₁₄ 0.0000 Ｃ₁₆ 0.0000 Ｃ₁₇ -7.5660×10^-6 Ｃ₁₉ -1.0560×10^-5 Ｃ₂₁ -4.5094×10^-6 Ｃ₂₃ 1.1597×10^-7 Ｃ₂₅ 6.0398×10^-7 Ｃ₂₇ 3.7657×10^-7 Ｃ₂₉ 1.8098×10^-7 実施例４ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角）１ ∞（瞳） ２ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） Ｙ 12.330 θ 4.14° Ｚ 28.617 ３ 自由曲面２ 1.5254 56.25 （第２面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 0.579 θ -20.79° Ｚ 40.622 ４ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 12.330 θ 4.14° Ｚ 28.617 ５ 自由曲面３ 1.0000 0.00 （第３面） （瞳位置より） Ｙ 22.504 θ 46.35° Ｚ 36.191 ６ ∞ （瞳位置より） （画像表示面） Ｙ 24.395 θ 45.95° Ｚ 37.448 自由曲面１ Ｃ₅ 2.3063×10^-3 Ｃ₇ -5.7432×10^-3 Ｃ₈ -1.2708×10^-4 Ｃ₁₀ -1.8611×10^-4 Ｃ₁₂ -7.3886×10^-6 Ｃ₁₄ 5.1153×10^-6 Ｃ₁₆ 4.1947×10^-6 Ｃ₁₇ -2.8995×10^-7 Ｃ₁₉ 4.7348×10^-7 Ｃ₂₁ -2.4373×10^-7 Ｃ₂₃ -4.7209×10^-9 Ｃ₂₅ 8.5811×10^-9 Ｃ₂₇ -1.1873×10^-8 Ｃ₂₉ -7.4198×10^-9 自由曲面２ Ｃ₅ -5.2034×10^-3 Ｃ₇ -1.0108×10^-2 Ｃ₈ -1.4607×10^-4 Ｃ₁₀ -3.8674×10^-5 Ｃ₁₂ 5.8323×10^-7 Ｃ₁₄ 6.1187×10^-6 Ｃ₁₆ 8.3113×10^-7 Ｃ₁₇ 1.1469×10^-7 Ｃ₁₉ 1.0138×10^-7 Ｃ₂₁ -8.2170×10^-8 Ｃ₂₃ 5.9347×10^-9 Ｃ₂₅ -9.5587×10^-9 Ｃ₂₇ -6.0886×10^-9 Ｃ₂₉ 3.2078×10^-9 自由曲面３ Ｃ₅ -2.0125×10^-2 Ｃ₇ -4.1701×10^-2 Ｃ₈ -1.9065×10^-3 Ｃ₁₀ -1.7714×10^-3 Ｃ₁₂ -3.0607×10^-5 Ｃ₁₄ 3.0045×10^-4 Ｃ₁₆ 1.3128×10^-4 Ｃ₁₇ -4.5761×10^-6 Ｃ₁₉ 1.2470×10^-5 Ｃ₂₁ 3.3448×10^-6 Ｃ₂₃ -3.8549×10^-7 Ｃ₂₅ -4.2473×10^-7 Ｃ₂₇ -9.1566×10^-7 Ｃ₂₉ -3.6298×10^-7 実施例５ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角）１ ∞（瞳） ２ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） Ｙ -22.942 θ 4.12° Ｚ 35.598 ３ 自由曲面２ 1.5254 56.25 （第２面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 0.723 θ -15.12° Ｚ 47.882 ４ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ -22.942 θ 4.12° Ｚ 35.598 ５ 自由曲面３ 1.0000 0.00 （第３面） （瞳位置より） Ｙ 25.082 θ 61.37° Ｚ 40.304 ６ ∞ （瞳位置より） （画像表示面） Ｙ 34.412 θ 45.82° Ｚ 47.203 自由曲面１ Ｃ₅ -8.0312×10^-4 Ｃ₇ -7.3254×10^-4 Ｃ₈ -2.1186×10^-5 Ｃ₁₀ -1.0171×10^-4 Ｃ₁₂ -3.8652×10^-8 Ｃ₁₄ 2.3621×10^-6 Ｃ₁₆ -1.0931×10^-6 Ｃ₁₇ 1.0643×10^-9 Ｃ₁₉ -1.5119×10^-8 Ｃ₂₁ -4.1144×10^-9 自由曲面２ Ｃ₅ -5.6208×10^-3 Ｃ₇ -5.4596×10^-3 Ｃ₈ 1.7809×10^-5 Ｃ₁₀ 9.8706×10^-6 Ｃ₁₂ -1.3336×10^-7 Ｃ₁₄ -5.2841×10^-7 Ｃ₁₆ -8.9471×10^-7 Ｃ₁₇ -7.0627×10^-9 Ｃ₁₉ -1.8241×10^-8 Ｃ₂₁ 9.0696×10^-9 自由曲面３ Ｃ₁₀ 1.9267×10^-4 Ｃ₁₂ 1.6915×10^-5 Ｃ₁₄ 3.5749×10^-5 Ｃ₁₆ 1.4671×10^-5 Ｃ₁₇ -1.8479×10^-7 Ｃ₁₉ -5.4557×10^-7 Ｃ₂₁ -4.2253×10^-7 実施例６ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角）１ ∞（瞳） ２ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） Ｙ -6.157 θ 4.26° Ｚ 30.427 ３ 自由曲面２ 1.5254 56.25 （第２面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 0.344 θ -19.07° Ｚ 45.620 ４ 自由曲面１ 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ -6.157 θ 4.26° Ｚ 30.427 ５ 自由曲面３ 1.0000 0.00 （第３面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 25.914 θ 51.68° Ｚ 40.543 ６ ∞ （瞳位置より） （画像表示面） Ｙ 30.565 θ 34.97° Ｚ 45.343 自由曲面１ Ｃ₅ 7.6654×10^-4 Ｃ₇ -3.5475×10^-3 Ｃ₈ 1.9585×10^-5 Ｃ₁₀ 1.6023×10^-5 Ｃ₁₂ -1.4070×10^-6 Ｃ₁₄ 5.0587×10^-7 Ｃ₁₆ -3.1469×10^-9 Ｃ₁₇ 2.0302×10^-9 Ｃ₁₉ -3.1226×10^-8 Ｃ₂₁ -5.4209×10^-8 自由曲面２ Ｃ₅ -4.9320×10^-3 Ｃ₇ -6.5688×10^-3 Ｃ₈ -1.8179×10^-5 Ｃ₁₀ 2.5798×10^-5 Ｃ₁₂ 2.5039×10^-7 Ｃ₁₄ -8.6018×10^-7 Ｃ₁₆ -6.8890×10^-7 Ｃ₁₇ 1.3653×10^-8 Ｃ₁₉ -8.6654×10^-9 Ｃ₂₁ -1.2045×10^-8 自由曲面３ Ｃ₅ -1.6523×10^-2 Ｃ₇ -1.5234×10^-2 Ｃ₈ -6.4396×10^-4 Ｃ₁₀ 1.5353×10^-4 Ｃ₁₂ 3.9841×10^-5 Ｃ₁₄ 5.1973×10^-5 Ｃ₁₆ 2.4054×10^-5 Ｃ₁₇ -1.4491×10^-6 Ｃ₁₉ -1.5381×10^-6 Ｃ₂₁ -7.3927×10^-7 実施例７ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角）１ ∞（瞳） ２ アナモルフィック面 0.000 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） Ry -184.630 Rx -132.495 Ky -55.0420 Ｙ 21.227 θ 26.99° Kx -75.7723 Ｚ 17.407 R1 -4.4928 ×10^-8 R2 4.1997 ×10^-12 R3 3.2102 ×10^-16 R4 -4.8157 ×10^-19 P1 -1.0235 P2 8.5660 ×10^-1 P3 -3.9343 ×10^-1 P4 1.0141 ３ Zernike 多項式面１ 1.5254 56.25 （第２面） （瞳位置より） （反射面） Ｙ 0.698 θ -41.99° Ｚ 41.754 ４ アナモルフィック面 1.5254 56.25 （第１面） （瞳位置より） （反射面）Ry -184.630 Ｙ 21.227 θ 26.99° Rx -132.495 Ｚ 17.407 Ky -55.0420 Kx -75.7723 R1 -4.4928 ×10^-8 R2 4.1997 ×10^-12 R3 3.2102 ×10^-16 R4 -4.8157 ×10^-19 P1 -1.0235 P2 8.5660 ×10^-1 P3 -3.9343 ×10^-1 P4 1.0141 ５ アナモルフィック面 1.0000 0.00 （第３面） （瞳位置より） Ry -23.980 Ｙ 20.647 ADE 36.34° Rx -18.844 Ｚ 71.142 Ky -9.3115 Kx -12.6127 R1 9.3378 ×10^-8 R2 3.8711 ×10^-9 R3 -1.8242 ×10^-12 P1 6.6055 P2 -1.1245 P3 -2.7869 P4 5.1046 ×10^-1 ６ ∞ （瞳位置より） （画像表示面） Ｙ 25.667 θ 52.60° Ｚ 39.317 Zernike 多項式面１ Ｃ₁ 1.0000 Ｃ₄ -4.9388×10^-1 Ｃ₅ 5.0869×10^-4 Ｃ₆ -4.7886×10^-3 Ｃ₁₀ -2.2218×10^-5 Ｃ₁₁ -8.5910×10^-9 Ｃ₁₂ -5.5472×10^-8 Ｃ₁₃ 2.0828×10^-8 Ｃ₁₄ -2.1213×10^-8 以下に、本発明の実施例１〜６における前記条件式（１
−１）〜（１０−１）に関するパラメータの値を示す。

【０１３７】 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ (1-1) CXn-CX2 max 0.0050 0.0008 0.0007 0.0085 min 0.0000 -0.0015 -0.0014 0.0009 (2-1) CYn-CY2 max 0.0011 0.0038 0.0020 0.0101 min -0.0022 -0.0016 0.0007 -0.0021 (3-1)DX4,DX5,DX6 max -0.2364 -0.2430 -0.2234 0.2335 min -0.2604 -0.2574 -0.2326 -0.2683 ma-mi 0.0240 0.0144 0.0092 0.0348 (3.1-1)DX'5 s3 -0.1042 -0.0988 -0.0655 -0.1090 αldx5-dx4l s3 0.0284 0.0287 0.0004 0.0335 αldx5-dx6l s3 0.0372 0.0297 0.0041 0.0686 (4-1) Dy6-Dy4 s2 0.3039 0.3031 0.3511 0.1955 (4-1")Dy3-Dy1 s2 0.3179 0.2971 0.3453 0.2177 ma-mi 0.0139 0.0060 0.0058 0.0222 (4.1-1)Dy6-Dy4 s3 0.0717 0.0970 0.1520 -0.0817 Dy3-Dy1 s3 0.0729 0.0925 0.1549 -0.0596 (4.2-1)Dy6-Dy2 s3 -0.0029 -0.0021 0.0669 -0.1353 Dy4-Dy2 s3 -0.0746 -0.0991 -0.0851 -0.0536 (5-1) CX2 s2 -0.0198 -0.0198 -0.0172 -0.0202 CY2 s2 -0.0143 -0.0152 -0.0168 -0.0104 (6-1) Fx 20.72 21.00 22.86 21.60 Fy 20.50 21.56 23.16 19.36 (7-1) Fx7A s2 0.80 0.79 0.83 0.75 Fy7A s2 1.12 1.00 0.84 1.63 (8-1) Fx/Fy 1.01 0.97 0.99 1.12 (9-1) CX2M/CY2M s2 1.39 1.30 1.03 1.94 (10-1)CX3/CX1 s4 1.45 1.55 8.30 0.71 CX6/CX4 s4 -0.47 14.15 2.47 1.73 CY3/CY1 s4 1.25 0.24 0.48 -0.22 CY6/CY4 s4 0.85 -0.52 -1.11 0.06 実施例５ 実施例６ (1-1) CXn-CX2 max 0.0001 0.0005 min -0.0023 -0.0012 (2-1) CYn-CY2 max 0.0011 0.0015 min -0.0009 -0.0003 (3-1) DX4,DX5,DX6 max -0.1795 -0.2246 min -0.1879 -0.2391 ma-mi 0.0084 0.0145 (3.1-1)DX'5 s3 -0.0684 -0.1010 αldx5-dx4l s3 0.0054 0.0193 αldx5-dx6l s3 0.0030 0.0034 (4-1) Dy6-Dy4 s2 0.2858 0.2659 ma-mi 0.0064 0.0122 (4.1-1)Dy6-Dy4 s3 0.1484 0.1181 Dy3-Dy1 s3 0.1566 0.1031 (4.2-1)Dy6-Dy2 s3 0.0659 -0.0015 Dy4-Dy2 s3 -0.0825 -0.1196 (5-1) CX2 s2 -0.0109 -0.0131 CY2 s2 -0.0112 -0.0099 (6-1) Fx 35.38 31.58 Fy 36.13 31.97 (7-1) Fx7A s2 0.85 0.79 Fy7A s2 0.81 1.04 (8-1) Fx/Fy 0.98 0.99 (9-1) CX2M/CY2M s2 0.97 1.33 (10-1) CX3/CX1 s4 2.50 1.28 CX6/CX4 s4 1.81 2.98 CY3/CY1 s4 0.12 -2.03 CY6/CY4 s4 -1.58 -2.09 以上の実施例では、前記定義式（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
のアナモルフィック面、自由曲面、Zernike 多項式面で
構成したが、定義式（ｄ）のように定義した面形状での
設計も可能である。つまり、あらゆる定義の曲面が使え
ることは言うまでもない。しかし、どのような定義式を
用いようとも、本発明に示されている何れかの条件を満
足することにより、また、そのいくつかのものを満足す
ることにより、収差の非常に良く補正された接眼光学系
を得られることは言うまでもない。なお、偏心を無視し
た面の定義座標系の中心で規定される面の曲率、面の焦
点距離等の従来の無偏心系で使われる条件式は、本発明
のように各面が大きく偏心して配置されている場合に
は、何らの意味も持たない。

【０１３８】なお、以上のような本発明による接眼光学
系と画像表示素子からなる組を左右一対用意し、それら
を眼輻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型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９に示す。表示装置本体５０には、上記の
ような接眼光学系が左右１対備えられ、それらに対応し
て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５
４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。

【０１３９】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
を介してポ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。

【０１４０】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。

【０１４１】

【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、偏心した反射面を有した接眼光学系を広い観
察画角にしても、明瞭で、歪みの少ない観察像を与える
頭部装着型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の接眼光学系を用いた頭部装
着型画像表示装置の単眼用の光学系の断面図である。

【図２】本発明の実施例２の接眼光学系を用いた頭部装
着型画像表示装置の単眼用の光学系の断面図である。

【図３】本発明の実施例３の接眼光学系を用いた頭部装
着型画像表示装置の単眼用の光学系の断面図である。

【図４】本発明の実施例４の接眼光学系を用いた頭部装
着型画像表示装置の単眼用の光学系の断面図である。

【図５】本発明の実施例５の接眼光学系を用いた頭部装
着型画像表示装置の単眼用の光学系の断面図である。

【図６】本発明の実施例６の接眼光学系を用いた頭部装
着型画像表示装置の単眼用の光学系の断面図である。

【図７】本発明の実施例７の接眼光学系を用いた頭部装
着型画像表示装置の単眼用の光学系の断面図である。

【図８】本発明が適用できる接眼光学系の１例を示す断
面図である。

【図９】本発明による頭部装着型画像表示装置の１例の
全体の構成を示す図である。

【図１０】従来の１つの頭部装着型画像表示装置の光学
系を示す図である。

【図１１】従来の別の頭部装着型画像表示装置の光学系
を示す図である。

【図１２】従来のさらに別の頭部装着型画像表示装置の
光学系を示す図である。

【図１３】従来のさらに別の頭部装着型画像表示装置の
光学系を示す図である。

【図１４】従来のさらに別の頭部装着型画像表示装置の
光学系を示す図である。

【符号の説明】

１ 射出瞳位置（観察者瞳位置） ２ 観察者視軸（軸上主光線） ３ 接眼光学系の第１面 ４ 接眼光学系の第２面 ５ 接眼光学系の第３面 ６ 画像表示素子 ７ 接眼光学系 ８ 表示装置本体 ９ 側頭フレーム １０ 頭頂フレーム １１ 板バネ １２ リアフレーム １３ 頭頂パッド １４ スピーカ １５ 映像音声伝達コード １６ 再生装置 １７ スイッチ、ボリューム等の調節部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像表示素子と、前記画像表示素子によ
   り形成された画像を虚像として観察できるように観察者
   眼球位置に中間像を形成することなしに導く接眼光学系
   とを有する頭部装着型画像表示装置において、 前記接眼光学系が２回反射を含む構成であり、少なくと
   も１つの反射作用を有する面の面形状が、面内及び面外
   共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状であること
   を特徴とする頭部装着型画像表示装置。
2. 【請求項２】 画像表示素子と、前記画像表示素子によ
   り形成された画像を虚像として観察できるように観察者
   眼球位置に中間像を形成することなしに導く接眼光学系
   とを有する頭部装着型画像表示装置において、 前記接眼光学系が２回反射を含む構成であり、少なくと
   も１つの反射作用を有する面の面形状が、面内及び面外
   共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状であり、且
   つその面形状は対称面を１面のみ有する形状であること
   を特徴とする頭部装着型画像表示装置。
3. 【請求項３】 画像表示素子と、前記画像表示素子によ
   り形成された画像を虚像として観察できるように観察者
   眼球位置に中間像を形成することなしに導く接眼光学系
   とを有する頭部装着型画像表示装置において、 前記接眼光学系が２回反射を含む構成であり、少なくと
   も１つの反射作用を有する面の面形状が、面内及び面外
   共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状であり、 前記接眼光学系は、画像表示素子からの光線の光路が交
   差すること無しに瞳に導くような構成をしていることを
   特徴とする頭部装着型画像表示装置。
4. 【請求項４】 画像表示素子と、前記画像表示素子によ
   り形成された画像を虚像として観察できるように観察者
   眼球位置に中間像を形成することなしに導く接眼光学系
   とを有する頭部装着型画像表示装置において、 前記接眼光学系が２回反射を含む構成であり、少なくと
   も１つの反射作用を有する面の面形状が、面内及び面外
   共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状であり、且
   つその面形状は対称面を１面のみ有する形状であり、 前記接眼光学系は、画像表示素子からの光線の光路が交
   差すること無しに瞳に導くような構成をしていることを
   特徴とする頭部装着型画像表示装置。