JPH10307263A - Prism optical element and image observation device - Google Patents

Prism optical element and image observation device

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Publication number
JPH10307263A
JPH10307263A JP9116724A JP11672497A JPH10307263A JP H10307263 A JPH10307263 A JP H10307263A JP 9116724 A JP9116724 A JP 9116724A JP 11672497 A JP11672497 A JP 11672497A JP H10307263 A JPH10307263 A JP H10307263A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
observer
image
optical system
prism
optical element
Prior art date
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Pending
Application number
JP9116724A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jiyunko Takahashi
高橋潤子
Koichi Takahashi
高橋浩一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
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Publication of JPH10307263A publication Critical patent/JPH10307263A/en
Priority to US10/038,584 priority patent/US6760169B2/en
Priority to US10/849,116 priority patent/US20040233551A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a very compact prism optical element capable of giving a clear observed image with little aberration and little distortion even at the wide angle of view. SOLUTION: A light beam emitted from a picture display element 7 is made incident on the 4th surface 6 of an ocular optical system 12, totally reflected to the side of the pupil 1 of an observer by the 3rd surface 5, reflected by the 1st surface 3 arranged just before the pupil 1, reflected to the side of the pupil 1 by the 2nd surface 4 and transmitted through the 1st surface 3 so as to be projected into the eyeball 15 of the observer with the position of the iris of the observer as an exit pupil 1. In the case of observing the picture of the external environment, the light beam from an object point in the external environment is made incident from the 3rd surface 5, transmitted through the 1st surface 3 and projected into the eyeball 15 of the observer. Assuming that the angle of the internal reflection of the optional light beam on the 3rd surface 5 is θr3 , sin<-1> (1/nd )<=θr3 <=60 deg. is satisfied. Provided that nd is the refractive index of the d-line of the medium of the optical system 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プリズム光学素子
及び像観察装置に関し、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a prism optical element and an image observation device, and more particularly to a head or face-mounted image display device capable of being held on the head or face of an observer.

【0002】[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ー101709号のもの
がある。この画像表示装置は、画像表示素子の表示画像
を正レンズよりなるリレー光学系にて空中像として伝達
し、凹面反射鏡からなる接眼光学系でこの空中像を拡大
して観察者の眼球内に投影するものである。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-101709 discloses a conventional head or face-mounted image display apparatus. This image display device transmits a display image of an image display element as an aerial image by a relay optical system composed of a positive lens, and enlarges this aerial image by an eyepiece optical system composed of a concave reflecting mirror to enter an observer's eyeball. It is to project.

【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、CRTの画像をリレー光学系を介して中間像を形成
し、反射ホログラフィック素子とホログラム面を有する
コンバイナによって観察者の眼に投影するものである。
Another conventional type is disclosed in US Pat. No. 4,669,810. This apparatus forms an intermediate image from a CRT image via a relay optical system, and projects the intermediate image on an observer's eye by a combiner having a reflective holographic element and a hologram surface.

【0004】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、画像表示素子の像を伝達素子で湾曲し
た物体面に伝達し、その物体面をトーリック反射面で空
中に投影するようにしたものである。
Further, another conventional image display device is disclosed in US Pat. No. 4,026,641. In this device, an image of an image display device is transmitted to a curved object surface by a transmission device, and the object surface is projected onto the air by a toric reflection surface.

【0005】また、従来の他のタイプの画像表示素子と
して、米国再発行特許第27,356号のものがある。
この装置は、半透過凹面鏡と半透過平面鏡によって物体
面を射出瞳に投影する接眼光学系である。
Another conventional type of image display device is disclosed in US Pat. No. Re. 27,356.
This apparatus is an eyepiece optical system that projects an object plane onto an exit pupil by using a transflective concave mirror and a transflective plane mirror.

【0006】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。
In addition, US Pat. No. 4,322,135
No. 4,969,724; European Patent No. 0,724;
Nos. 583 and 116A2 and JP-A-7-333551 are also known.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
3ー101709号、米国特許第4,669,810号
のような画像表示素子の映像をリレーするタイプの画像
表示装置では、接眼光学系の形式によらず、接眼光学系
以外にリレー光学系として数枚のレンズを用いなければ
ならないため、光路長が長く、光学系は大型になり、重
量も重たくなる。
However, in the image display device of the type that relays the image of the image display device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-101709 and US Pat. No. 4,669,810, the type of the eyepiece optical system Regardless, several lenses must be used as a relay optical system in addition to the eyepiece optical system, so the optical path length is long, the optical system becomes large, and the weight becomes heavy.

【0008】頭部装着式画像表示装置は、人間の身体、
特に頭部に装着する装置であるため、装置が顔面から突
出する量が大きいと、頭部で支持している点から装置の
重心までの距離が長くなり、装着時のバランスが悪くな
る。さらに、装置を装着して移動、回転等を行うときに
装置が物にぶつかるおそれも生じる。つまり、頭部装着
式画像表示装置は、小型軽量であることが重要である。
そしてこの装置の大きさ、重量を決定する大きな要因は
光学系の構成にある。
[0008] The head-mounted image display device is a human body,
In particular, since the device is worn on the head, if the amount of the device protruding from the face is large, the distance from the point supported by the head to the center of gravity of the device becomes longer, and the balance when worn becomes poor. Further, there is a possibility that the apparatus may hit an object when the apparatus is mounted, moved, rotated, or the like. That is, it is important that the head-mounted image display device is small and lightweight.
A major factor that determines the size and weight of this device is the configuration of the optical system.

【0009】しかしながら、接眼光学系として通常の拡
大鏡のみを用いると、発生する収差は非常に大きく、そ
れを補正する手段がない。拡大鏡の凹面の形状を非球面
にすることである程度球面収差が補正できても、コマ収
差、像面湾曲等が残存するため、観察画角を大きくする
と、実用的な装置にはなり得ない。あるいは、接眼光学
系として凹面鏡のみを用いる場合には、通常の光学素子
(レンズやミラー)のみではなく、発生した像面湾曲に
合わせて湾曲した面を有する伝導素子(ファイバープレ
ート)によってこれを補正するという手段を用いなけれ
ばならない。
However, if only a normal magnifying glass is used as the eyepiece optical system, the generated aberration is very large and there is no means for correcting it. Even if spherical aberration can be corrected to some extent by making the concave surface of the magnifying mirror aspherical, coma aberration, field curvature, etc. remain, so if the observation angle of view is increased, it cannot be a practical device. . Alternatively, when only a concave mirror is used as the eyepiece optical system, this is corrected not only by a normal optical element (lens or mirror) but also by a conductive element (fiber plate) having a surface curved in accordance with the generated field curvature. You must use the means of doing

【0010】さらに、米国特許第4,026,641号
のような、映像表示素子の像をトーリック反射面を用い
て観察者眼球に投影するタイプでは、偏心したトーリッ
ク反射面により発生する像面湾曲を物体面自体を湾曲さ
せて補正を行っているため、LCD(液晶表示素子)等
のいわゆるフラットディスプレイを画像表示素子として
用いることが困難である。
Further, in a type such as US Pat. No. 4,026,641 in which an image of an image display device is projected onto an observer's eyeball using a toric reflecting surface, the field curvature caused by an eccentric toric reflecting surface. Is corrected by curving the object surface itself, it is difficult to use a so-called flat display such as an LCD (liquid crystal display element) as an image display element.

【0011】一方、米国再発行特許第27,356号の
ような、半透過凹面鏡と半透過平面鏡を用いて物体面を
観察者の瞳に投影する共軸系の接眼光学系においては、
半透過面を2枚用いているために、理論値でも像の明る
さは1/16にまで低下してしまう。さらに、半透過凹
面鏡によって発生する像面湾曲を物体面自体を湾曲させ
て補正を行っているため、LCD(液晶表示素子)等の
フラットディスプレイを画像表示素子として用いること
が上記と同様に困難である。
On the other hand, in a coaxial eyepiece optical system for projecting an object plane to an observer's pupil by using a semi-transmissive concave mirror and a semi-transmissive plane mirror as disclosed in US Pat. No. Re. 27,356,
Since two semi-transmissive surfaces are used, the brightness of the image is reduced to 1/16 even with the theoretical value. Further, since the curvature of field generated by the semi-transmissive concave mirror is corrected by bending the object plane itself, it is difficult to use a flat display such as an LCD (liquid crystal display element) as an image display element as described above. is there.

【0012】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
ても収差が少なく明瞭で、歪みの少ない観察像を与える
非常に小型な像観察装置とそれに用いられるプリズム光
学素子を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and has as its object to provide a very small image which provides a clear and less distorted observation image even at a wide angle of view. An object of the present invention is to provide an observation device and a prism optical element used for the observation device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のプリズム光学素子は、屈折率(n)が1よりも大き
い(n>1)媒質を挟んだ複数の面によって形成される
プリズム光学素子において、前記プリズム光学素子が、
前記プリズム光学素子内部に光線を入射させるか、若し
くは、前記プリズム光学素子内部から光線を射出させる
透過作用及び前記プリズム光学素子内部での内部反射作
用とを合わせて有した第1面と、前記媒質を挟んで前記
第1面と対向配置され前記プリズム光学素子内部での内
部反射作用を有する第2面と、前記第2面と略近接する
位置に配置されかつ前記第1面と前記媒質を挟んで対向
配置され前記プリズム光学素子内部での内部反射作用を
有する第3面と、前記第1面が光線を前記プリズム光学
素子内部に入射させる作用を有するときには前記プリズ
ム光学素子内部から光線を射出させる作用を有し、前記
第1面が光線を前記プリズム光学素子内部から射出させ
る作用を有するときには前記プリズム光学素子内部に光
線を入射させる作用を有するような透過作用を持った第
4面とを有し、前記媒質のd線における屈折率をnd
前記第3面における任意の光線の内部反射の角度をθr3
とするとき、 sin-1(1/nd )≦θr3≦60° ・・・(1) を満たすことを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a prism optical element comprising a plurality of surfaces sandwiching a medium having a refractive index (n) of more than 1 (n> 1). In the element, the prism optical element comprises:
A first surface having a combined effect of transmitting light rays into the prism optical element or emitting light rays from the inside of the prism optical element and internal reflection action inside the prism optical element; and A second surface having an internal reflection function inside the prism optical element and opposed to the first surface with the first surface interposed therebetween; and a second surface arranged at a position substantially close to the second surface and sandwiching the first surface and the medium. When the first surface has a function of causing a light ray to enter the inside of the prism optical element, the light ray is emitted from the inside of the prism optical element when the first face has an internal reflection action inside the prism optical element. When the first surface has the function of emitting light rays from inside the prism optical element, the light rays enter the prism optical element. Having a fourth surface and having a transmitting action such as those having a refractive index at the d-line of the medium n d,
The angle of internal reflection of an arbitrary ray on the third surface is θ r3
When a, is characterized in satisfying the sin -1 (1 / n d) ≦ θ r3 ≦ 60 ° ··· (1).

【0014】なお、本発明において、第2面と第3面と
は、別々に設計された面が隣接配置されている構成に限
らず、1つの同一面を用いて、その面の一部の領域面を
第2面として作用させ、その面の他の一部の領域面を第
3面として作用させるものも含むものである。また、そ
の際、光線束に幅があることから、当然第2面としても
第3面としても作用するオーバーラップ領域が存在して
もよいことは言うまでもない。
In the present invention, the second surface and the third surface are not limited to a configuration in which separately designed surfaces are arranged adjacent to each other. This also includes a case where the region surface acts as the second surface and another part of the surface acts as the third surface. At this time, since the light beam has a certain width, it goes without saying that there may be an overlap region that acts as both the second surface and the third surface.

【0015】本発明による1つの像観察装置は、像形成
手段と、前記像形成手段によって形成された像を観察眼
球に導く作用を持った接眼光学系とを有する像観察装置
において、前記接眼光学系が、間を屈折率(n)が1よ
りも大きい(n>1)単体媒質で埋めた少なくとも3つ
の面を備えた面構成を持つプリズム部材を有すると共
に、前記プリズム部材が前記像形成手段から射出された
光線を少なくとも3回内部反射させる作用を有し、か
つ、その少なくとも3回の内部反射作用の中の少なくと
も2回の内部反射は全反射作用による反射となるように
構成されており、前記少なくとも2回の全反射作用の中
の少なくとも1回の反射は前記プリズム部材の単体媒質
の観察者側に配置された面によって行われ、かつ、その
面は前記プリズム部材の内部反射によって生じる収差を
補正する作用を持った曲面形状に形成され、さらに、前
記プリズム部材の少なくとも3つの面の中少なくとも2
つの面を通して外界観察を行うことができるように、前
記少なくとも2つの面が前記単体媒質を挟んで外界を観
察するときに発生する歪みを低下させるような対向配置
がなされていることを特徴とするものである。
One image observation apparatus according to the present invention is an image observation apparatus having an image forming means and an eyepiece optical system having an action of guiding an image formed by the image forming means to an observation eyeball. The system has a prism member having a surface configuration having at least three surfaces filled with a single medium having a refractive index (n) of greater than 1 (n> 1), and the prism member is formed of the image forming means. And has a function of internally reflecting light rays emitted from at least three times, and at least two of the at least three internal reflection actions are reflections by a total reflection action. At least one reflection of the at least two total reflection actions is performed by a surface of the prism member disposed on the observer side of the single medium, and the surface is formed of the prism member. It is formed in a curved shape having a function of correcting an aberration caused by internal reflection, further, at least in the at least three surfaces of the prism member 2
The at least two surfaces are opposed to each other so as to reduce distortion generated when observing the outside with the single medium therebetween so that the outside can be observed through one surface. Things.

【0016】本発明のもう1つの像観察装置は、像形成
手段と、前記像形成手段によって形成された像を観察眼
球に導く作用を持った接眼光学系とを有する像観察装置
において、前記接眼光学系が少なくともプリズム部材を
含み、前記プリズム部材は、その面構成の中、透過又は
反射の光学作用を持った光学作用面が少なくとも4つ設
けられ、かつ、その4つの光学作用面とそれ以外の面で
囲まれた間を屈折率(n)が1よりも大きい(n>1)
単体媒質で埋めて構成され、前記4つの光学作用面は、
透過作用と反射作用とを有し観察者眼球側に配置された
第1面と、前記第1面に対して前記媒質を挟んで対向配
置されかつ観察者視軸に対して少なくとも偏心あるいは
傾いて配置された反射作用を有する第2面と、前記第1
面に対して前記媒質を挟んで対向配置されかつ前記第2
面に略隣接配置された反射作用を有する第3面と、一方
の端部を前記第1面に略隣接させ他方の端部を前記第3
面に略近接させるように配置した第4面とからなり、少
なくとも前記第3面は全反射作用を有するように前記プ
リズム部材が構成されていると共に、前記第1面と前記
単体媒質と前記第3面とを通して外界を観察することが
可能な外界観察作用を有するように前記第1面と前記単
体媒質と前記第3面とが構成されていることを特徴とす
るものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided an image observation apparatus comprising: an image forming unit; and an eyepiece optical system having an operation of guiding an image formed by the image forming unit to an observation eyeball. The optical system includes at least a prism member, and the prism member has at least four optically active surfaces having transmission or reflection optical functions in its surface configuration, and the four optically active surfaces and the other optically active surfaces. The refractive index (n) is larger than 1 in the area surrounded by the surface (n> 1)
The four optically active surfaces are configured by being embedded in a single medium.
A first surface having a transmitting action and a reflecting action and disposed on the observer's eyeball side, and disposed opposite to the first surface with the medium interposed therebetween and at least eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis; A second surface having a reflection function disposed thereon;
And a second surface disposed opposite to the surface with the medium therebetween.
A third surface having a reflective action disposed substantially adjacent to the surface, one end of the third surface being substantially adjacent to the first surface, and the other end being the third surface;
A fourth surface disposed so as to be substantially close to the surface, wherein the prism member is configured so that at least the third surface has a total reflection effect, and the first surface, the simple substance medium, and the The first surface, the simple substance medium, and the third surface are configured so as to have an external observation function of observing the external world through the three surfaces.

【0017】本発明のさらにもう1つの像観察装置は、
像形成手段と、前記像形成手段によって形成された像を
観察眼球に導く作用を持った接眼光学系とを有する像観
察装置において、前記接眼光学系が少なくともプリズム
部材を含み、前記プリズム部材は、その面構成の中、透
過又は反射の光学作用を持った光学作用面が少なくとも
4つ設けられ、かつ、その4つの光学作用面で囲まれた
間を屈折率(n)が1よりも大きい(n>1)単体媒質
で埋めて構成され、前記4つの光学作用面は、透過作用
と反射作用とを有し観察者眼球側に配置された第1面
と、前記第1面に対して前記媒質を挟んで対向配置され
かつ観察者視軸に対して少なくとも偏心あるいは傾いて
配置された反射作用を有する第2面と、前記第1面に対
して前記媒質を挟んで対向配置されかつ前記第2面に略
隣接配置された反射作用を有する第3面と、一方の端部
を前記第1面に略隣接させ他方の端部を前記第3面に略
近接させるように配置した第4面とからなり、少なくと
も前記第2面又は前記第3面が全反射作用を有するよう
に前記プリズム部材が構成されていると共に、前記全反
射作用を有する前記第2面又は前記第3面の全反射作用
を生じる領域近傍に観察者の視線を検出する作用を持っ
た視線検出手段を配置したことを特徴とするものであ
る。
Still another image observation device of the present invention is:
In an image observation device having an image forming unit and an eyepiece optical system having an action of guiding an image formed by the image forming unit to an observation eyeball, the eyepiece optical system includes at least a prism member, and the prism member includes: In the surface configuration, at least four optically active surfaces having a transmission or reflection optical effect are provided, and the refractive index (n) is larger than 1 between the four optically active surfaces ( n> 1) embedded in a single medium, wherein the four optically active surfaces have a transmissive action and a reflective action and are arranged on the observer's eyeball side; A second surface having a reflective action disposed opposite to the medium and disposed at least eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis; and a second surface disposed opposite to the first surface with the medium interposed and Reflection placed almost adjacent to two surfaces And a fourth surface having one end substantially adjacent to the first surface and the other end substantially adjacent to the third surface, and at least the second surface. Alternatively, the prism member is configured so that the third surface has a total reflection effect, and the observer is positioned near an area where the second surface or the third surface having the total reflection effect causes the total reflection effect. A gaze detecting means having an action of detecting a gaze is arranged.

【0018】なお、本発明において、第2面と第3面と
は、別々に設計された面が隣接配置されている構成に限
らず、1つの同一面を用いて、その面の一部の領域面を
第2面として作用させ、その面の他の一部の領域面を第
3面として作用させるものも含むものである。また、そ
の際、光線束に幅があることから、当然第2面としても
第3面としても作用するオーバーラップ領域が存在して
もよいことは言うまでもない。
In the present invention, the second surface and the third surface are not limited to the configuration in which separately designed surfaces are arranged adjacent to each other, and a part of the surfaces may be formed by using one and the same surface. This also includes a case where the region surface acts as the second surface and another part of the surface acts as the third surface. At this time, since the light beam has a certain width, it goes without saying that there may be an overlap region that acts as both the second surface and the third surface.

【0019】以下に、本発明のプリズム光学素子と像観
察装置、画像表示装置の構成と作用効果について説明を
する。特に、像観察装置、画像表示装置の説明において
は、光学系の設計上の利便性から、特別の記載がない場
合、観察者瞳位置から画像表示素子に向けて光線を追跡
する逆光線追跡に基づいて説明を行う。
Hereinafter, the configuration, operation, and effects of the prism optical element, the image observation device, and the image display device of the present invention will be described. In particular, in the description of the image observation apparatus and the image display apparatus, based on the inverse ray tracing that traces light rays from the observer's pupil position toward the image display element unless otherwise specified, from the viewpoint of design convenience of the optical system. Will be explained.

【0020】この像観察装置においては、画像表示素子
(像形成手段)からの光線を接眼光学系内で3回の内部
反射をすることよって光路が折り畳まれる効果が絶大と
なり、非常に薄型の接眼光学系を実現している。さら
に、その3回の内部反射の中、2回の反射を全反射とす
ることによって反射コーティングする領域が非常に少な
くなり、小型軽量で低コストな接眼光学系を実現するこ
とに成功している。さらに、3回の反射の中、2回の反
射を全反射とすることで不要光の発生によるゴースト像
の発生、あるいは、フレアーによるコントラストの低下
を少なくできる。通常、屈折率が1より大きい光学媒質
で満たされた内部反射を有する光学系においては、画像
表示素子からの射出角の大きい光、正規の光線経路では
ない反射等による不要光による影響が問題になる。本発
明では全反射面を2面用いることで、反射コーティング
面が少なくなるため、画像表示素子から瞳に到達する本
来の光束以外の不要光は2つの内部反射面で透過される
ことになり、観察者瞳まで到達する不要光が著しく低減
される。
In this image observation apparatus, the light path from the image display element (image forming means) is internally reflected three times in the eyepiece optical system, so that the effect of folding the optical path is enormous. Optical system is realized. Furthermore, by making two reflections out of the three internal reflections as total reflections, the area of the reflection coating is extremely reduced, and a small, lightweight and low-cost eyepiece optical system has been successfully realized. . Further, by making two reflections out of the three reflections a total reflection, it is possible to reduce the generation of a ghost image due to the generation of unnecessary light or the decrease in contrast due to flare. Generally, in an optical system having an internal reflection filled with an optical medium having a refractive index larger than 1, the influence of unnecessary light due to light having a large exit angle from an image display element, reflection that is not a normal light path, and the like is a problem. Become. In the present invention, by using two total reflection surfaces, the number of reflection coating surfaces is reduced, so that unnecessary light other than the original light flux reaching the pupil from the image display element is transmitted through the two internal reflection surfaces, Unwanted light reaching the observer pupil is significantly reduced.

【0021】図20を参照にしてこの作用を詳しく説明
する。図20は光軸に対して偏心した3つの面101、
102、103によって形成された空間を屈折率が1よ
り大きい媒質によって満たされた偏心プリズム12の画
像表示素子7からの光が入射する部分の拡大図であり、
15は観察者眼球、101は入射面、102は外界側の
反射面又は全反射面、103は観察者側の屈折面又は反
射面である。図20(a)は反射面102が反射コーテ
ィングされている場合、図20(b)は反射面102が
全反射面であり、反射コーティングされていない場合を
示している。図20(a)の場合、画像表示素子7の左
側から射出した射出角の大きな光は偏心プリズム12の
入射面101に入射して屈折され、反射コーティングさ
れた反射面102において反射され、屈折面103を透
過して観察者眼球15に入射される。したがって、観察
者は正規の画像表示素子7の画像(以下、電子像)以外
に観察者の視野の上方に不要な電子像が見えるか、又
は、上方にフレアーが生じることになる。
This operation will be described in detail with reference to FIG. FIG. 20 shows three surfaces 101 decentered with respect to the optical axis.
FIG. 5 is an enlarged view of a portion of the eccentric prism 12 where light from the image display element 7 is incident, in which a space formed by 102 and 103 is filled with a medium having a refractive index larger than 1.
Reference numeral 15 denotes an observer's eyeball, 101 denotes an incident surface, 102 denotes a reflection surface or a total reflection surface on the outside, and 103 denotes a refraction or reflection surface on the observer side. FIG. 20A shows a case where the reflection surface 102 is coated with a reflection coating, and FIG. 20B shows a case where the reflection surface 102 is a total reflection surface and is not coated with a reflection coating. In the case of FIG. 20A, light having a large exit angle emitted from the left side of the image display element 7 is incident on the incident surface 101 of the eccentric prism 12, is refracted, is reflected on the reflective coating-coated reflective surface 102, and is refracted. The light passes through 103 and enters the observer's eyeball 15. Therefore, the observer sees an unnecessary electronic image above the observer's field of view other than the image of the regular image display element 7 (hereinafter, electronic image), or a flare occurs above.

【0022】図20(b)の場合、画像表示素子7の左
側から射出した射出角の大きな光は偏心プリズム12の
入射面101に入射して屈折され、反射コーティングさ
れていない反射面102においては臨界角以下の入射角
となっているため透過されてしまう。したがって、この
光は観察者の反対側に透過するため、観察者眼球15に
は入射されない。つまり、ゴースト像又はフレア−は発
生しないことになる。
In the case of FIG. 20B, light having a large exit angle emitted from the left side of the image display element 7 is incident on the incident surface 101 of the eccentric prism 12 and is refracted. Since the incident angle is smaller than the critical angle, the light is transmitted. Therefore, this light is transmitted to the opposite side of the observer, and does not enter the observer's eyeball 15. That is, no ghost image or flare occurs.

【0023】以上説明した作用は、この例以外でも全反
射面において同様に生じさせることが可能である。正規
の電子像を観察する光線経路の光束は臨界角以上の入射
角を有するように設定し、それ以外のゴースト又はフレ
アーになる可能性のある射出角の光束を全反射面におい
て臨界角以下になるように設定することによって達成で
きる。また、この全反射面を2面に設定することによっ
て上述した効果を得るのが容易となり、観察者にはゴー
スト像がなく、フレアーによるコントラストの低下の少
ない明瞭な観察像を提供することが可能となる。
The operation described above can be similarly produced on the total reflection surface in other than this example. The luminous flux in the beam path for observing a regular electron image is set to have an incident angle that is equal to or greater than the critical angle, and the luminous flux at an exit angle that may cause other ghosts or flares is less than the critical angle on the total reflection surface. This can be achieved by setting as follows. Further, by setting the total reflection surface to two surfaces, it is easy to obtain the above-described effect, and it is possible to provide a clear observation image with no ghost image for the observer and a decrease in contrast due to flare. Becomes

【0024】まず、本発明のプリズム光学素子は、像観
察装置あるいは画像表示装置の接眼光学系(観察光学
系)として用いることを想定すると、少なくとも3回の
内部反射を生じせしめるようなプリズム部材にて構成さ
れ、そのプリズム部材は屈折率が1より大きい媒質で満
たされているため、上述した光路の折り畳み効果による
接眼光学系を非常に薄くできる効果に加え、少なくとも
内部反射が3回以上生じるような構成としたことによる
収差補正の効果が絶大となり、画面の隅々まで明瞭な観
察像を呈示することが可能となっている。この点を以下
に詳しく説明する。
First, assuming that the prism optical element of the present invention is used as an eyepiece optical system (observation optical system) of an image observation apparatus or an image display apparatus, the prism optical element generates at least three internal reflections. Since the prism member is filled with a medium having a refractive index larger than 1, the eyepiece optical system can be made extremely thin by the above-mentioned folding effect of the optical path, and at least internal reflection occurs three times or more. With such a configuration, the effect of aberration correction becomes enormous, and it is possible to present a clear observation image to every corner of the screen. This will be described in detail below.

【0025】上記プリズム光学素子の主なパワーは反射
面である第2面で与えられる。この場合、パワーが等し
い屈折系に比べて大きな曲率半径で構成することができ
るため、収差の発生を少なくすることができる。そし
て、外界側の反射面を2つの異なる面(第2面及び第3
面)に分けたことより、各面の曲率に依存することなく
好ましい方向に反射光を設定することが可能である。し
たがって、光学系の形状を観察者顔面に沿うようにし、
画像表示素子の背面を観察者側に向くように配置するこ
とができる。特に、画像表示素子がLCD等のバックラ
イトが必要なものの場合、バックライトや電気系が観察
者側に配備されるため、前方に突出することがなく画像
表示装置全体の突出を最小限に構成できる。
The main power of the prism optical element is given by the second surface which is a reflection surface. In this case, it is possible to reduce the occurrence of aberration because it can be configured with a larger radius of curvature than a refracting system having the same power. Then, the reflection surface on the outside world is divided into two different surfaces (the second surface and the third surface).
By dividing the light into surfaces, it is possible to set the reflected light in a preferred direction without depending on the curvature of each surface. Therefore, make the shape of the optical system along the observer's face,
The rear surface of the image display device can be arranged so as to face the observer. In particular, when the image display element requires a backlight such as an LCD, the backlight and the electric system are provided on the observer side, so that the entire image display device does not protrude forward and is minimized. it can.

【0026】一般に、凹面鏡を光軸に対して偏心又は傾
けて配置すると、共軸系では発生しない偏心による収差
が発生する。本発明のプリズム光学素子においても、像
観察装置あるいは画像表示装置に用いる場合、第2面が
観察者視軸に対して偏心又は傾いているため、偏心によ
る収差が発生している。特に、軸上においても軸上主光
線の光路を含む面内に沿う方向(タンジェンシャル方
向)と視軸を含み軸上主光線の光路を含む面と垂直な方
向(サジタル方向)とのパワーが異なるため、非点収差
及びコマ収差が発生する。これらの偏心収差を補正する
ためには、プリズム光学素子を構成する少なくとも4面
の中、少なくとも1面がタンジェンシャル方向とサジタ
ル方向とのパワーが異なる面、つまり、回転非対称な面
で構成されることで、第2面で発生する偏心収差を補正
することができる。
In general, when the concave mirror is arranged eccentrically or inclined with respect to the optical axis, an eccentric aberration which does not occur in the coaxial system occurs. Also in the prism optical element of the present invention, when used in an image observation device or an image display device, since the second surface is eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis, eccentric aberration occurs. In particular, even on the axis, the power in the direction along the plane including the optical path of the axial principal ray (tangential direction) and the direction perpendicular to the plane including the optical path of the axial principal ray including the visual axis (sagittal direction) are high. Due to the difference, astigmatism and coma occur. In order to correct these eccentric aberrations, at least one of at least four surfaces constituting the prism optical element is constituted by a surface having different powers in the tangential direction and the sagittal direction, that is, a rotationally asymmetric surface. This makes it possible to correct the eccentric aberration generated on the second surface.

【0027】さらに、対称面が1面しかない面で構成す
ることが有効である。観察者視軸(軸上主光線)上に画
像表示素子を配置した場合、接眼光学系を構成している
少なくとも1つの面をサジタル方向において対称面を有
する面とすることで、観察者眼球に対して左右対称な観
察像を投影することができる。一方、その面のタンジェ
ンシャル方向には対称面を持たないようにすると、タン
ジェンシャル方向における自由度が増大し、軸上主光線
の光路を含む面内において発生する偏心収差をより良好
に補正することが可能となる。
Further, it is effective to form a plane having only one plane of symmetry. When the image display element is arranged on the observer's visual axis (on-axis principal ray), at least one surface constituting the eyepiece optical system is a surface having a plane of symmetry in the sagittal direction, so that the observer's eyeball is formed. On the other hand, a symmetric observation image can be projected. On the other hand, if the surface does not have a symmetrical surface in the tangential direction, the degree of freedom in the tangential direction increases, and the eccentric aberration occurring in the plane including the optical path of the axial chief ray is better corrected. It becomes possible.

【0028】上記の接眼光学系を少なくとも4つの面で
構成する場合、第1面の反射が全反射であるようにする
ことができる。観察者瞳の直前に配置している面である
第1面を全反射とすることで、接眼光学系から光線の射
出する領域と内部反射領域をオーバーラップさせること
が可能となる。つまり、1つの面で2つの作用を共有す
ることができ、接眼光学系を小型に構成することを可能
にした。
When the above-mentioned eyepiece optical system is composed of at least four surfaces, the reflection of the first surface may be total reflection. By making the first surface, which is the surface located immediately before the observer's pupil, the total reflection, it is possible to make the region where the light beam is emitted from the eyepiece optical system overlap the internal reflection region. That is, two functions can be shared by one surface, and the eyepiece optical system can be made compact.

【0029】また、第1面においても上述した全反射面
によるゴースト、フレアを低減する効果が得られるた
め、よりクリアーな観察像を提供することが可能とな
る。さらに、反射コーティングは第2面のみとなるため
製作性が向上しより安価な画像表示装置を実現できる。
Further, since the effect of reducing ghost and flare by the above-mentioned total reflection surface can be obtained also on the first surface, a clearer observation image can be provided. Furthermore, since the reflective coating is only on the second surface, the manufacturability is improved, and a less expensive image display device can be realized.

【0030】また、上記のプリム光学素子において、媒
質のd線における屈折率をnd 、第3面における任意の
光線の内部反射の角度をθr3とするとき、 sin-1(1/nd )≦θr3≦60° ・・・(1) を満たすようにすることが望ましい。この(1)式を満
たすことが重要である。下限であるsin-1(1/
d )以上とすることで、第3面における内部反射角が
臨界角以上になり、画像表示素子から発した任意の光線
は第3面において全反射することが可能となる。
[0030] In the above prim optical element, the refractive index n d for the d-line of the medium, when the angle of internal reflection of any ray in the third surface and θ r3, sin -1 (1 / n d ) ≦ θ r3 ≦ 60 ° It is desirable to satisfy the following expression (1). It is important to satisfy the expression (1). The lower limit sin -1 (1 /
By setting n d ) or more, the internal reflection angle on the third surface becomes equal to or more than the critical angle, and an arbitrary light ray emitted from the image display element can be totally reflected on the third surface.

【0031】また、第3面における反射角が大きいすぎ
ると、プリズム光学素子が視軸の垂直方向(タンジェン
シャル方向)に長いものになってしまう。特に、広画角
な画像表示装置の場合は、軸外光線が次に反射する第1
面に到達できない程広がり、実現不能になる。したがっ
て、画像表示素子から発した任意の光線は第3面におけ
て(1)式の上限である60°以下に設定されているこ
とが望ましい。
If the reflection angle on the third surface is too large, the prism optical element will be long in the direction perpendicular to the visual axis (tangential direction). In particular, in the case of an image display device having a wide angle of view, the first off-axis ray is reflected next.
It spreads too far to reach the surface, making it impractical. Therefore, it is desirable that an arbitrary light beam emitted from the image display element is set at 60 ° or less on the third surface, which is the upper limit of the expression (1).

【0032】さらに、 sin-1(1/nd )≦θr3≦50° ・・・(2) を満たすことようにすることが望ましい。第3面は光軸
(軸上主光線)に対して傾くかあるいは偏心した曲面で
あるため、この面における反射角はできるだけ小さい方
が偏心による収差、特に偏心コマ収差の発生が小さい。
したがって、画像表示素子から発した任意の光線は第3
面において(2)式の上限である50°以下に設定され
ていることが望ましい。
Furthermore, it is desirable to be satisfy sin -1 (1 / n d) ≦ θ r3 ≦ 50 ° ··· (2). Since the third surface is a curved surface that is inclined or decentered with respect to the optical axis (on-axis principal ray), the smaller the reflection angle on this surface is, the smaller the occurrence of aberration due to eccentricity, particularly the generation of eccentric coma.
Therefore, any light beam emitted from the image display element is the third light beam.
It is desirable that the angle be set to 50 ° or less, which is the upper limit of the expression (2).

【0033】また、プリズム光学素子を構成する少なく
とも1面は平面とすることが安価な画像表示装置を実現
するために重要である。少なくとも1つの平面を基準と
してその他の面を定義できるため、光学系の機械的な設
計、製作を容易にすることができる。これにより、加工
時間の短縮、装置全体の容易なレイアウト等も可能とな
り、大幅なコスト削減を実現できる。
It is important that at least one surface constituting the prism optical element is flat in order to realize an inexpensive image display device. Since other surfaces can be defined based on at least one plane, mechanical design and manufacture of the optical system can be facilitated. As a result, the processing time can be shortened, the layout of the entire apparatus can be easily arranged, and the like, and significant cost reduction can be realized.

【0034】また、少なくとも1面を球面にすることに
よっても同様の効果を得ることができる。その場合、少
なくとも1つの球面を基準としてその他の面を定義する
ことが容易であるため、装置全体のレイアウト等も簡易
になり、大幅なコスト削減が可能となる。
The same effect can be obtained by making at least one surface spherical. In this case, since it is easy to define the other surface with reference to at least one spherical surface, the layout of the entire apparatus is simplified, and the cost can be significantly reduced.

【0035】なお、プリズム光学素子の媒質の屈折率n
が1.3よりも大きいことが望ましい。
The refractive index n of the medium of the prism optical element
Is preferably greater than 1.3.

【0036】以上のようなプリズム光学素子を観察光学
系内部に配置して観察光学系を構成することができるこ
とは、上記の説明から明らかであろう。
It will be apparent from the above description that the above-described prism optical element can be arranged inside the observation optical system to constitute the observation optical system.

【0037】その場合、プリズム光学素子を対物レンズ
内部に配置することもできるし、対物レンズ後方に配置
し、対物レンズによって形成された物体像を正立正像さ
せる作用を持った像正立手段内部に配置することもでき
る。後者においては、そのプリズム光学素子に像正立作
用と共に接眼レンズ作用も合わせて持たせることができ
る。
In this case, the prism optical element can be arranged inside the objective lens, or can be arranged behind the objective lens, and inside the image erecting means having the function of erecting the object image formed by the objective lens. Can also be placed. In the latter, the prism optical element can have not only an image erecting function but also an eyepiece function.

【0038】また、以上のプリズム光学素子の第4面に
対向配置されるLCD(液晶表示素子)、CRTからな
る像形成手段、あるいは、リレー光学系によってリレー
されるLCDやCRT等からなる像形成手段と、そのプ
リズム光学素子とその像形成手段を観察者顔面に保持す
る作用を持った保持部材とを有し、像形成手段から射出
した光束が、プリズム光学素子内部の光路順に、第4面
に入射して、第3面で反射され、第1面で反射され、第
2面で反射され、第1面より射出される頭部装着型画像
表示装置として本発明のプリズム光学素子を用いること
ができる。
Further, an image forming means composed of an LCD (liquid crystal display element) and a CRT disposed opposite to the fourth surface of the above prism optical element, or an image formation composed of an LCD or a CRT relayed by a relay optical system. Means for holding the prism optical element and the image forming means on the observer's face. Using the prism optical element of the present invention as a head mounted image display device that is incident on the head, is reflected on the third surface, is reflected on the first surface, is reflected on the second surface, and is emitted from the first surface. Can be.

【0039】なお、本発明において、第2面と第3面と
を同一面にて兼用させることができる。その場合、物理
的な面の数を1面減少させることができるため、光学設
計上、及び、プリズムの生産上、工程が簡略化でき、量
産性並びに価格の低減に寄与できる。さらに、物理的に
1つの面に第2面作用と第3面作用とを併せ持つように
兼用させ、かつ、光束が内部反射する領域を一部オーバ
ーラップさせるようにすれば、プリズム部材の小型化が
実現でき望ましい。
In the present invention, the second surface and the third surface can be used as the same surface. In that case, since the number of physical surfaces can be reduced by one, the process can be simplified in optical design and prism production, which contributes to mass productivity and reduction in price. Furthermore, if a single surface is used so as to have both the second surface effect and the third surface effect, and the region where the light flux is internally reflected is partially overlapped, the size of the prism member can be reduced. Can be realized and is desirable.

【0040】また、本発明の1つの像観察装置は、像形
成手段と、前記像形成手段によって形成された像を観察
眼球に導く作用を持った接眼光学系とを有する像観察装
置において、前記接眼光学系が、間を屈折率(n)が1
よりも大きい(n>1)単体媒質で埋めた少なくとも3
つの面を備えた面構成を持つプリズム部材を有すると共
に、前記プリズム部材が前記像形成手段から射出された
光線を少なくとも3回内部反射させる作用を有し、か
つ、その少なくとも3回の内部反射作用の中の少なくと
も2回の内部反射は全反射作用による反射となるように
構成されており、前記少なくとも2回の全反射作用の中
の少なくとも1回の反射は前記プリズム部材の単体媒質
の観察者側に配置された面によって行われ、かつ、その
面は前記プリズム部材の内部反射によって生じる収差を
補正する作用を持った曲面形状に形成され、さらに、前
記プリズム部材の少なくとも3つの面の中少なくとも2
つの面を通して外界観察を行うことができるように、前
記少なくとも2つの面が前記単体媒質を挟んで外界を観
察するときに発生する歪みを低下させるような対向配置
がなされていることを特徴とするものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided an image observing apparatus having an image forming means and an eyepiece optical system having an action of guiding an image formed by the image forming means to an observation eyeball. The eyepiece optical system has a refractive index (n) of 1 between
At least 3 filled with a single medium larger than (n> 1)
A prism member having a surface configuration having three surfaces, wherein the prism member has an action of internally reflecting a light beam emitted from the image forming means at least three times, and has at least three internal reflection actions thereof. And at least one of the at least two total reflections is an observer of a single medium of the prism member. The surface is formed by a surface arranged on the side, and the surface is formed in a curved shape having a function of correcting aberration caused by internal reflection of the prism member, and at least three surfaces of the prism member 2
The at least two surfaces are opposed to each other so as to reduce distortion generated when observing the outside with the single medium therebetween so that the outside can be observed through one surface. Things.

【0041】本発明の像観察装置は、第3面5は全反射
面であり反射コーティングをしていないため、第3面5
と第1面3を透過する外界光は観察者眼球15に到達す
る。したがって、電子像の観察範囲βと異なる範囲αで
外界を観察可能となる。このように、観察者が外界像と
電子像を部分領域別に観察できることは、例えば、観察
者が観察者視界の中で、上側領域で外界を観察し、下側
領域で電子像を同時に観察することができることであ
る。ただし、この部分領域別とは、上下、左右等、観察
者が部分的にそれぞれを観察できればどのような方向、
領域に分かれていても構わない。このような機能を備え
ることで、観察者が画像表示装置を装着したまま外界を
認識できるため、危険防止と緊急時に対応できる安全な
画像表示装置を提供することができる。そのため、画像
表示装置としてのアプリケーションの幅が広がることと
なる。
In the image observation apparatus of the present invention, since the third surface 5 is a total reflection surface and has no reflection coating, the third surface 5
The external light transmitted through the first surface 3 reaches the observer's eyeball 15. Therefore, the outside world can be observed in a range α different from the observation range β of the electronic image. As described above, the fact that the observer can observe the external image and the electronic image for each partial region means that, for example, the observer observes the external environment in the upper region and simultaneously observes the electronic image in the lower region in the observer's field of view. That is what you can do. However, this partial area means, in any direction, such as up and down, left and right, if the observer can partially observe each,
It may be divided into areas. With such a function, the observer can recognize the outside world while wearing the image display device, so that it is possible to provide a safe image display device capable of preventing danger and responding to an emergency. Therefore, the range of applications as the image display device is expanded.

【0042】この像形成装置において、像形成手段とし
ては、第4面に像形成画面を対向配置させたLCD、C
RT等の画像表示素子(リレー光学系によってリレーさ
れるものは予定していない。)であり、第2面は曲面に
て形成されていることが望ましい。
In this image forming apparatus, the image forming means includes an LCD, a C, and an LCD having an image forming screen opposed to the fourth surface.
It is an image display element such as an RT (it is not planned to be relayed by a relay optical system), and the second surface is desirably formed of a curved surface.

【0043】また、このような像形成装置において、画
像表示素子と接眼光学系を観察者眼球前方に保持する作
用を持った保持部材を設け、プリズム部材が、画像表示
素子から射出した光束が、第4面から入射し、その入射
光束が第3面で反射され、その反射光束が第1面で反射
され、その反射光束が第2面で反射され、その反射光束
が第1面から射出されるように構成することにより頭部
装着型画像表示装置として構成することができる。
Also, in such an image forming apparatus, a holding member having an action of holding the image display element and the eyepiece optical system in front of the observer's eyeball is provided, and the prism member emits a light beam emitted from the image display element. The light enters from the fourth surface, the incident light beam is reflected by the third surface, the reflected light beam is reflected by the first surface, the reflected light beam is reflected by the second surface, and the reflected light beam is emitted from the first surface. With such a configuration, the head-mounted image display device can be configured.

【0044】また、以上の像観察装置において、プリズ
ム部材が、像形成手段によって形成された像の観察時及
び外界像の観察時の何れの観察においても、同じ位置に
固定したものとすることができ、その場合、下記の図7
を用いて説明するように、第1面と前記第3面を通し
て、部分領域別に像形成手段からの像と外界像を観察可
能であることが望ましい。
In the above-described image observation apparatus, the prism member may be fixed at the same position in both observation of the image formed by the image forming means and observation of the external image. In that case, FIG. 7 below
It is desirable that the image from the image forming means and the external image can be observed for each partial area through the first surface and the third surface, as described with reference to FIG.

【0045】また、プリズム部材に、像形成手段によっ
て形成された像の観察と外界像の観察とを切り替える切
替手段を設け、その切替手段によりプリズム部材を移動
させるようにしてもよい。
The prism member may be provided with switching means for switching between observation of an image formed by the image forming means and observation of an external image, and the prism member may be moved by the switching means.

【0046】すなわち、接眼光学系の観察者眼球直前に
配置してある第1面と、外界側に配置し主光線の一部が
全反射している第3面が観察者視軸付近になるように移
動することによって、観察者はまっすぐ正面を向いた場
合の視軸の周辺、つまり、視野の中心付近において外界
像を観察できるので、画像表示装置を装着したまま観察
者の眼の前の外界を確認することができるため、安全性
を確保した画像表示装置を実現できる。
That is, the first surface disposed immediately before the observer's eyeball of the eyepiece optical system and the third surface disposed on the outside world side and partially reflecting the principal ray are near the observer's visual axis. By moving the observer in this way, the observer can observe an external image around the visual axis when facing straight ahead, that is, near the center of the visual field, so that the observer can observe the external image in front of the observer's eyes while wearing the image display device. Since the outside world can be confirmed, an image display device that ensures safety can be realized.

【0047】また、電子像を表示したままであれば、接
眼光学系を移動したり戻したりすることによって、外界
像と電子像を切り替えながら確認することができるの
で、アプリケーションの幅が広がることとなる。
Further, if the electronic image is displayed, the user can check the switching between the external image and the electronic image by moving or returning the eyepiece optical system, so that the range of applications can be expanded. Become.

【0048】この場合、切替手段は、前記像形成手段に
よって形成された像を観察する際のプリズム部材から観
察者眼球に到る光路が、外界像を観察観察する際のプリ
ズム部材から観察者眼球に到る光路と略一致するように
プリズム部材を移動させることが望ましい。
In this case, the switching means changes the optical path from the prism member to the observer's eyeball when observing the image formed by the image forming means, from the prism member when observing and observing the external image. It is desirable that the prism member be moved so as to substantially coincide with the optical path reaching.

【0049】また、プリズム部材の移動が軸上主光線の
光路を含む面に沿った方向に移動するようにすると、移
動が直線的になるため、移動機構、装置全体のレイアウ
トが容易となり、安価な画像表示装置を実現できる。
If the movement of the prism member is made to move in the direction along the plane including the optical path of the axial chief ray, the movement becomes linear, so that the layout of the moving mechanism and the entire apparatus becomes easy, and the cost is reduced. A simple image display device can be realized.

【0050】また、プリズム部材の移動が視軸に垂直方
向への移動可能であると、装置全体のレイアウトや移動
機構が容易であるのは言うまでもなく、接眼光学系の移
動後も観察者前面への突出量は変わらないので、小型で
コンパクトな画像表示装置を提供できる。
Further, if the prism member can be moved in the direction perpendicular to the visual axis, it goes without saying that the layout and moving mechanism of the entire apparatus are easy, and even after the eyepiece optical system is moved, the prism member can be moved to the front of the observer. Since the protrusion amount of the image display does not change, a small and compact image display device can be provided.

【0051】また、プリズム部材が回動可能であると、
プリズム部材が容易な回動機構によってプリズム部材を
移動することで外界を観察することが可能であるため、
機構自体は安価になり、さらに、左右同時に回動するよ
うにすることで、両眼で外界を確認可能なため、安全性
も高まり、装置のレイアウトも簡単な構成で実現でき
る。
When the prism member is rotatable,
Because it is possible to observe the outside world by moving the prism member by the easy rotation mechanism of the prism member,
Since the mechanism itself is inexpensive, and furthermore, it is possible to confirm the outside world with both eyes by simultaneously rotating left and right, so that safety is enhanced and the layout of the apparatus can be realized with a simple configuration.

【0052】また、本発明のもう1つの像観察装置は、
像形成手段と、前記像形成手段によって形成された像を
観察眼球に導く作用を持った接眼光学系とを有する像観
察装置において、前記接眼光学系が少なくともプリズム
部材を含み、前記プリズム部材は、その面構成の中、透
過又は反射の光学作用を持った光学作用面が少なくとも
4つ設けられ、かつ、その4つの光学作用面とそれ以外
の面で囲まれた間を屈折率(n)が1よりも大きい(n
>1)単体媒質で埋めて構成され、前記4つの光学作用
面は、透過作用と反射作用とを有し観察者眼球側に配置
された第1面と、前記第1面に対して前記媒質を挟んで
対向配置されかつ観察者視軸に対して少なくとも偏心あ
るいは傾いて配置された反射作用を有する第2面と、前
記第1面に対して前記媒質を挟んで対向配置されかつ前
記第2面に略隣接配置された反射作用を有する第3面
と、一方の端部を前記第1面に略隣接させ他方の端部を
前記第3面に略近接させるように配置した第4面とから
なり、少なくとも前記第3面は全反射作用を有するよう
に前記プリズム部材が構成されていると共に、前記第1
面と前記単体媒質と前記第3面とを通して外界を観察す
ることが可能な外界観察作用を有するように前記第1面
と前記単体媒質と前記第3面とが構成されていることを
特徴とするものである。なお、上記において、4つの光
学作用面以外の面とは、光学作用のないプリズム側面や
カット面を意味する。
Further, another image observation apparatus of the present invention comprises:
In an image observation device having an image forming unit and an eyepiece optical system having an action of guiding an image formed by the image forming unit to an observation eyeball, the eyepiece optical system includes at least a prism member, and the prism member includes: In the surface configuration, at least four optically active surfaces having an optical effect of transmission or reflection are provided, and a refractive index (n) is defined between the four optically active surfaces and other surfaces. Greater than 1 (n
> 1) The four optically active surfaces are configured to be embedded in a single medium, and the four optically active surfaces have a transmissive action and a reflective action, and are disposed on the observer's eyeball side; A second surface having a reflective action, which is arranged to face the observer's visual axis at least eccentrically or inclined, and the second surface is arranged to face the first surface with the medium interposed therebetween; A third surface having a reflection function disposed substantially adjacent to the surface, and a fourth surface disposed such that one end is substantially adjacent to the first surface and the other end is substantially close to the third surface. And the prism member is configured so that at least the third surface has a total reflection effect.
The first surface, the simple substance medium, and the third surface are configured to have an external observation function of observing the external world through a surface, the simple substance medium, and the third surface. Is what you do. In the above description, surfaces other than the four optically active surfaces mean prism side surfaces or cut surfaces having no optical effect.

【0053】これらの像観察装置においては、観察者眼
球直前に配置してある面と前記接眼光学系の外界側に配
置してある面を通して外界を観察可能なように構成され
ている。図7を用いてこの作用効果について説明する。
図7は光軸に対して偏心した4つの面3、4、5、6に
よって形成された空間を屈折率が1より大きい媒質によ
って満たされた偏心プリズム12の断面図であり、図
中、1は観察者の瞳、2は観察者視軸、3は接眼光学系
12の第1面、4は第2面、5は第3面、6は第4面、
7は画像表示素子、12が接眼光学系、15は観察者眼
球、16は光学フィルターであり、実際の画像表示素子
7からの光線経路は、画像表示素子7を発した光線が、
接眼光学系12の第4面6に入射し、第3面5で全反射
し、第1面3で全反射し、第2面4で反射され、再び第
1面を通過して観察者の瞳1を射出瞳として観察者眼球
15に画像を投影している。
These image observation devices are configured so that the external world can be observed through a surface disposed immediately before the observer's eyeball and a surface disposed on the external side of the eyepiece optical system. This operation and effect will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an eccentric prism 12 in which a space formed by four surfaces 3, 4, 5, and 6 decentered with respect to the optical axis is filled with a medium having a refractive index larger than 1. Is the observer's pupil, 2 is the observer's visual axis, 3 is the first surface of the eyepiece optical system 12, 4 is the second surface, 5 is the third surface, 6 is the fourth surface,
7 is an image display element, 12 is an eyepiece optical system, 15 is an observer's eyeball, 16 is an optical filter, and a ray path from the actual image display element 7 is a light ray emitted from the image display element 7,
The light enters the fourth surface 6 of the eyepiece optical system 12, is totally reflected by the third surface 5, is totally reflected by the first surface 3, is reflected by the second surface 4, passes through the first surface again, and passes through the first surface. An image is projected on the observer's eyeball 15 with the pupil 1 as an exit pupil.

【0054】本発明の像観察装置は、第3面5は全反射
面であり反射コーティングをしていないため、第3面5
と第1面3を透過する外界光は観察者眼球15に到達す
る。したがって、電子像の観察範囲βと異なる範囲αで
外界を観察可能となる。このように、観察者が外界像と
電子像を部分領域別に観察できることは、例えば、観察
者が観察者視界の中で、上側領域で外界を観察し、下側
領域で電子像を同時に観察することができることであ
る。ただし、この部分領域別とは、上下、左右等、観察
者が部分的にそれぞれを観察できればどのような方向、
領域に分かれていても構わない。このような機能を備え
ることで、観察者が画像表示装置を装着したまま外界を
認識できるため、危険防止と緊急時に対応できる安全な
画像表示装置を提供することができる。そのため、画像
表示装置としてのアプリケーションの幅が広がることと
なる。
In the image observation apparatus of the present invention, since the third surface 5 is a total reflection surface and has no reflection coating, the third surface 5
The external light transmitted through the first surface 3 reaches the observer's eyeball 15. Therefore, the outside world can be observed in a range α different from the observation range β of the electronic image. As described above, the fact that the observer can observe the external image and the electronic image for each partial region means that, for example, the observer observes the external environment in the upper region and simultaneously observes the electronic image in the lower region in the observer's field of view. That is what you can do. However, this partial area means, in any direction, such as up and down, left and right, if the observer can partially observe each,
It may be divided into areas. With such a function, the observer can recognize the outside world while wearing the image display device, so that it is possible to provide a safe image display device capable of preventing danger and responding to an emergency. Therefore, the range of applications as the image display device is expanded.

【0055】この像形成装置において、像形成手段とし
ては、第4面に像形成画面を対向配置させたCLD、C
RT等の画像表示素子(リレー光学系によってリレーさ
れるものは予定していない。)であり、第2面は曲面に
て形成されていることが望ましい。
In this image forming apparatus, the image forming means includes a CLD, a CLD having an image forming screen opposed to the fourth surface.
It is an image display element such as an RT (it is not planned to be relayed by a relay optical system), and the second surface is desirably formed of a curved surface.

【0056】また、このような像形成装置において、画
像表示素子と接眼光学系を観察者眼球前方に保持する作
用を持った保持部材を設け、プリズム部材が、画像表示
素子から射出した光束が、第4面から入射し、その入射
光束が第3面で反射され、その反射光束が第1面で反射
され、その反射光束が第2面で反射され、その反射光束
が第1面から射出されるように構成することにより頭部
装着型画像表示装置として構成することができる。
Further, in such an image forming apparatus, a holding member having an action of holding the image display element and the eyepiece optical system in front of the observer's eyeball is provided, and the prism member emits a light beam emitted from the image display element. The light enters from the fourth surface, the incident light beam is reflected by the third surface, the reflected light beam is reflected by the first surface, the reflected light beam is reflected by the second surface, and the reflected light beam is emitted from the first surface. With such a configuration, the head-mounted image display device can be configured.

【0057】また、上記の像形成装置において、観察者
眼球直前に配置してある面と接眼光学系の外界側に配置
してある面は、外界光に対して前記2つの面の任意の場
所における合成パワーが略ゼロであるようにすることが
望ましい。外界光に対する2つの面の合成パワーが略ゼ
ロであると、外界像の観察する状態が裸眼で観察するの
と略同等となり、より自然な外界を観察することができ
る。したがって、危険防止や緊急時には外界を的確に認
識することができるため、非常に安全な画像表示装置を
提供することができる。
In the above-described image forming apparatus, the surface disposed immediately before the observer's eyeball and the surface disposed on the external side of the eyepiece optical system are arranged at arbitrary positions of the two surfaces with respect to external light. It is desirable that the combined power at is approximately zero. When the combined power of the two surfaces with respect to the external light is substantially zero, the state of observing the external image becomes substantially the same as observing with the naked eye, and a more natural external world can be observed. Therefore, the outside world can be accurately recognized in the event of danger prevention or emergency, so that an extremely safe image display device can be provided.

【0058】この場合、第1面と第3面とが曲面、球
面、あるいは、平面にて形成することができる。観察者
が外界を観察するとき、外界からの光線は外界側に配置
された内部反射面の中、全反射している領域と、観察者
眼球直前に配置してある屈折面を透過して観察者瞳に投
影される。ここで、この2つの面が非球面ではなく球面
とすることで、各面の曲率の変化がないため、軸外にお
いてより自然な外界像を観察することが容易になる。ま
た、観察者眼球直前に配置してある第1面と接眼光学系
の外界側に配置してある第3面が平面であると、各面に
はパワーがないので自然な外界を観察できる。さらに、
その2つの面が観察者視軸に対して垂直であり、互いに
平行に配備されている場合には、単に透明の板を通して
外界を観察することになるため、非常に自然な外界像を
観察することが可能となる。
In this case, the first surface and the third surface can be formed as curved surfaces, spherical surfaces, or flat surfaces. When the observer observes the external world, light rays from the external world are transmitted through the area of total internal reflection among the internal reflection planes arranged on the external world side and the refraction plane arranged just before the observer's eyeball. Is projected on the human pupil. Here, by making these two surfaces spherical rather than aspherical, there is no change in the curvature of each surface, so that it becomes easy to observe a more natural external image outside the axis. In addition, if the first surface disposed immediately before the observer's eyeball and the third surface disposed on the external side of the eyepiece optical system are flat, each surface has no power, so that a natural external world can be observed. further,
When the two surfaces are perpendicular to the observer's visual axis and are arranged parallel to each other, the observer simply observes the external world through a transparent plate, and thus observes a very natural external image. It becomes possible.

【0059】これらにおいて、外界光に対する観察者眼
球直前に配置してある面と接眼光学系の外界側に配置し
てある面との任意の場所における合成パワーをφt1とす
る場合、 −0.5 ≦φt1≦0.5 (1/mm) ・・・(3) を満たすことが望ましい。ただし、φt1は軸上主光線を
含む面内のパワーφt1(yz)とその面に垂直な面内の
パワーφt1(xz)それぞれに対応する。(3)式の条
件を満たすことによって、外界光が偏心プリズムを透過
する場合の倍率が1近傍に設定することができるため、
より自然な外界を観察できる。
[0059] When in these, the combined power at any location between the surface which is disposed on the external side of the viewer side and the eyepiece optical system is disposed on the eyeball immediately before against external light and phi t1, -0. 5 ≦ φ t1 ≦ 0.5 (1 / mm) It is desirable to satisfy the following expression (3). Here, φ t1 corresponds to the power φ t1 (yz) in the plane including the axial chief ray and the power φ t1 (xz) in the plane perpendicular to the plane. By satisfying the condition of equation (3), the magnification when external light is transmitted through the eccentric prism can be set to be close to unity.
You can observe the more natural outside world.

【0060】また、以上の像観察装置において、プリズ
ム部材が、像形成手段によって形成された像の観察時及
び外界像の観察時の何れの観察においても、同じ位置に
固定したものとすることができ、その場合、上記で図7
を用いて説明したように、第1面と前記第3面を通し
て、部分領域別に像形成手段からの像と外界像を観察可
能であることが望ましい。
In the above-described image observation apparatus, the prism member may be fixed at the same position in both observation of the image formed by the image forming means and observation of the external image. Yes, in that case, FIG.
As described above, it is desirable that the image from the image forming unit and the external image can be observed for each partial region through the first surface and the third surface.

【0061】また、プリズム部材に、像形成手段によっ
て形成された像の観察と外界像の観察とを切り替える切
替手段を設け、その切替手段によりプリズム部材を移動
させるようにしてもよい。
The prism member may be provided with switching means for switching between observation of an image formed by the image forming means and observation of an external image, and the switching means may move the prism member.

【0062】すなわち、接眼光学系の観察者眼球直前に
配置してある第1面と、外界側に配置し主光線の一部が
全反射している第3面が観察者視軸付近になるように移
動することによって、観察者はまっすぐ正面を向いた場
合の視軸の周辺、つまり、視野の中心付近において外界
像を観察できるので、画像表示装置を装着したまま観察
者の眼の前の外界を確認することができるため、安全性
を確保した画像表示装置を実現できる。
That is, the first surface disposed immediately before the observer's eyeball of the eyepiece optical system and the third surface disposed on the outside and partially reflecting the principal ray are near the observer's visual axis. By moving the observer in this way, the observer can observe an external image around the visual axis when facing straight ahead, that is, near the center of the visual field, so that the observer can observe the external image in front of the observer's eyes while wearing the image display device. Since the outside world can be confirmed, an image display device that ensures safety can be realized.

【0063】また、電子像を表示したままであれば、接
眼光学系を移動したり戻したりすることによって、外界
像と電子像を切り替えながら確認することができるの
で、アプリケーションの幅が広がることとなる。
Further, if the electronic image is displayed, the user can check the switching between the external image and the electronic image by moving or returning the eyepiece optical system, so that the range of applications can be expanded. Become.

【0064】この場合、観察者眼球直前に配置してある
面と接眼光学系の外界側に配置してある面は、外界光に
対して2つの面の合成パワーが略ゼロであるようにする
ことが望ましい。観察者は、外界光に対するその2つの
面の合成パワーが略ゼロであると、より自然な外界を観
察でき、危険防止や緊急時に適切に対応でき、非常に安
全な画像表示装置を提供することができる。
In this case, the surface arranged immediately before the observer's eyeball and the surface arranged on the outside of the eyepiece optical system are set so that the combined power of the two surfaces with respect to the outside light is substantially zero. It is desirable. An observer is able to observe a more natural external environment when the combined power of the two surfaces with respect to external light is substantially zero, to provide a very safe image display device capable of preventing danger and appropriately responding to an emergency. Can be.

【0065】そして、外界光に対する観察者眼球直前に
配置してある面と接眼光学系の外界側に配置してある面
との任意の場所における合成パワーをφt2とする場合、 −0.5 ≦φt2≦0.5 (1/mm) ・・・(4) を満たすことが望ましい。ただし、φt2は軸上主光線を
含む面内のパワーφt2(yz)とその面に垂直な面内の
パワーφt2(xz)それぞれに対応する。(4)式の条
件を満たすことによって、外界光が偏心プリズムを透過
する場合の倍率を1近傍に設定することができるため、
より自然な外界を観察できる。
[0065] Then, when the combined power at any location between the surface which is disposed on the external side of the viewer side and the eyepiece optical system is disposed on the eyeball immediately before against external light and phi t2, -0.5 ≦ φ t2 ≦ 0.5 (1 / mm) (4) Here, φ t2 corresponds to the power φ t2 (yz) in the plane including the axial principal ray and the power φ t2 (xz) in the plane perpendicular to the plane. By satisfying the condition of the expression (4), the magnification when the external light passes through the eccentric prism can be set to near 1, so that
You can observe the more natural outside world.

【0066】この場合、切替手段は、前記像形成手段に
よって形成された像を観察する際のプリズム部材から観
察者眼球に到る光路が、外界像を観察観察する際のプリ
ズム部材から観察者眼球に到る光路と略一致するように
プリズム部材を移動させることが望ましい。
In this case, the switching means changes the optical path from the prism member to the observer's eyeball when observing the image formed by the image forming means, from the prism member when observing and observing the external image. It is desirable that the prism member be moved so as to substantially coincide with the optical path reaching.

【0067】また、プリズム部材の移動が軸上主光線の
光路を含む面に沿った方向に移動するようにすると、移
動が直線的になるため、移動機構、装置全体のレイアウ
トが容易となり、安価な画像表示装置を実現できる。
If the movement of the prism member is made to move in the direction along the plane including the optical path of the axial chief ray, the movement becomes linear, so that the layout of the moving mechanism and the entire apparatus becomes easy, and the cost is reduced. A simple image display device can be realized.

【0068】また、プリズム部材の移動が視軸に垂直方
向への移動可能であると、装置全体のレイアウトや移動
機構が容易であるのは言うまでもなく、接眼光学系の移
動後も観察者前面への突出量は変わらないので、小型で
コンパクトな画像表示装置を提供できる。
If the movement of the prism member can be moved in the direction perpendicular to the visual axis, it goes without saying that the layout and movement mechanism of the entire apparatus are easy, and even after the movement of the eyepiece optical system, the prism member can be moved to the front of the observer. Since the protrusion amount of the image display does not change, a small and compact image display device can be provided.

【0069】また、プリズム部材が回動可能であると、
プリズム部材が容易な回動機構によってプリズム部材を
移動することで外界を観察することが可能であるため、
機構自体は安価になり、さらに、左右同時に回動するよ
うにすることで、両眼で外界を確認可能なため、安全性
も高まり、装置のレイアウトも簡単な構成で実現でき
る。
When the prism member is rotatable,
Because it is possible to observe the outside world by moving the prism member by the easy rotation mechanism of the prism member,
Since the mechanism itself is inexpensive, and furthermore, it is possible to confirm the outside world with both eyes by simultaneously rotating left and right, so that safety is enhanced and the layout of the apparatus can be realized with a simple configuration.

【0070】本発明のさらにもう1つの像観察装置は、
像形成手段と、前記像形成手段によって形成された像を
観察眼球に導く作用を持った接眼光学系とを有する像観
察装置において、前記接眼光学系が少なくともプリズム
部材を含み、前記プリズム部材は、その面構成の中、透
過又は反射の光学作用を持った光学作用面が少なくとも
4つ設けられ、かつ、その4つの光学作用面とそれ以外
の面で囲まれた間を屈折率(n)が1よりも大きい(n
>1)単体媒質で埋めて構成され、前記4つの光学作用
面は、透過作用と反射作用とを有し観察者眼球側に配置
された第1面と、前記第1面に対して前記媒質を挟んで
対向配置されかつ観察者視軸に対して少なくとも偏心あ
るいは傾いて配置された反射作用を有する第2面と、前
記第1面に対して前記媒質を挟んで対向配置されかつ前
記第2面に略隣接配置された反射作用を有する第3面
と、一方の端部を前記第1面に略隣接させ他方の端部を
前記第3面に略近接させるように配置した第4面とから
なり、少なくとも前記第2面又は前記第3面が全反射作
用を有するように前記プリズム部材が構成されていると
共に、前記全反射作用を有する前記第2面又は前記第3
面の全反射作用を生じる領域近傍に観察者の視線を検出
する作用を持った視線検出手段を配置したことを特徴と
するものである。この場合も、4つの光学作用面以外の
面とは、光学作用のないプリズム側面やカット面を意味
する。
Still another image observation device of the present invention is:
In an image observation device having an image forming unit and an eyepiece optical system having an action of guiding an image formed by the image forming unit to an observation eyeball, the eyepiece optical system includes at least a prism member, and the prism member includes: In the surface configuration, at least four optically active surfaces having an optical effect of transmission or reflection are provided, and a refractive index (n) is defined between the four optically active surfaces and other surfaces. Greater than 1 (n
> 1) The four optically active surfaces are configured to be embedded in a single medium, and the four optically active surfaces have a transmissive action and a reflective action, and are disposed on the observer's eyeball side; A second surface having a reflective action, which is arranged to face the observer's visual axis at least eccentrically or inclined, and the second surface is arranged to face the first surface with the medium interposed therebetween; A third surface having a reflection function disposed substantially adjacent to the surface, and a fourth surface disposed such that one end is substantially adjacent to the first surface and the other end is substantially close to the third surface. And the prism member is configured so that at least the second surface or the third surface has a total reflection effect, and the second surface or the third surface having the total reflection effect is formed.
A gaze detecting means having an action of detecting the gaze of the observer is arranged near an area where a total reflection action of the surface occurs. Also in this case, the surfaces other than the four optically active surfaces mean prism side surfaces or cut surfaces having no optical effect.

【0071】以下に、この像観察装置を画像表示装置と
して構成する場合の作用効果を説明する。視線検出手段
を光学系近傍に配置することより、観察者の視線を検出
することが可能となっている。ここで、視線検出につい
て、図5、図6を用いて説明する。図5(a)は光軸に
対して偏心した3つの面3、4、6によって形成された
空間を屈折率が1より大きい媒質によって満たされた偏
心プリズム12と画像表示素子7からなる画像表示装置
の断面図、図5(b)は光軸に対して偏心した4つの面
3、4、5、6によって形成された空間を屈折率が1よ
り大きい媒質によって満たされた偏心プリズム12と画
像表示素子7からなる画像表示装置の断面図であり、ま
た、図6は光軸に対して偏心した4つの面3、4、5、
6によって形成された空間を屈折率が1より大きい媒質
によって満たされた偏心プリズム12と画像表示素子7
からなるもう1つの画像表示装置の断面図であり、図
中、1は観察者の瞳、2は観察者視軸、3は接眼光学系
12の第1面、4は第2面、5は第3面、6は第4面、
7は画像表示素子、9は視線検出光学系、10は視線検
出器、11は照明手段、12が接眼光学系、15は観察
者眼球である。
The operation and effect when the image observation device is configured as an image display device will be described below. By arranging the line of sight detection means near the optical system, it is possible to detect the line of sight of the observer. Here, gaze detection will be described with reference to FIGS. FIG. 5A shows an image display comprising an eccentric prism 12 and an image display element 7 in which a space formed by three surfaces 3, 4, 6 decentered with respect to the optical axis is filled with a medium having a refractive index larger than 1. FIG. 5 (b) is a sectional view of the device, and FIG. 5 (b) shows an image formed by an eccentric prism 12 filled with a medium having a refractive index larger than 1 in a space formed by four surfaces 3, 4, 5, and 6 decentered with respect to the optical axis. FIG. 6 is a cross-sectional view of an image display device including a display element 7, and FIG.
The decentered prism 12 and the image display element 7 which fill the space formed by 6 with a medium having a refractive index larger than 1.
FIG. 1 is a cross-sectional view of another image display device comprising: 1 is an observer's pupil, 2 is an observer's visual axis, 3 is a first surface of the eyepiece optical system 12, 4 is a second surface, and 5 is The third surface, 6 is the fourth surface,
7 is an image display element, 9 is a visual axis detection optical system, 10 is a visual axis detector, 11 is illumination means, 12 is an eyepiece optical system, and 15 is an observer's eyeball.

【0072】図5(a)は、接眼光学系12の偏心プリ
ズムを挟んで観察者眼球15と対向する外界側に視線検
出手段9、10を配置した図である。この場合、観察者
瞳1の像は、観察者瞳1の直前に配置した第1面3と、
接眼光学系12の外界側に配置してある反射面である第
2面4とを透過して視線検出手段9、10に入射する必
要がある。しかし、接眼光学系12の外界側に配置して
いる第2面4は、反射面なので反射コーティングが施さ
れており、視線検出手段9、10に観察者瞳1の像を導
くためには、反射面に反射コーティングしない部分NC
(コーティング穴)が必要であり、観察する画像に悪影
響を与えることになる。
FIG. 5A is a view in which the visual line detecting means 9 and 10 are arranged on the outside facing the observer's eyeball 15 with the eccentric prism of the eyepiece optical system 12 interposed therebetween. In this case, the image of the observer pupil 1 includes a first surface 3 disposed immediately before the observer pupil 1,
It is necessary that the light passes through the second surface 4 which is a reflection surface disposed on the external side of the eyepiece optical system 12 and is incident on the visual line detection means 9 and 10. However, since the second surface 4 arranged on the outside world side of the eyepiece optical system 12 is a reflective surface, it is coated with a reflective coating. In order to guide the image of the observer pupil 1 to the visual line detecting means 9 and 10, Part NC that does not have reflective coating on reflective surface
(A coating hole) is required, which adversely affects the image to be observed.

【0073】図5(b)、図6に本発明の像観察装置で
ある画像表示装置を示す。接眼光学系12の外界側に配
置してある反射面である第3面5が一部全反射するよう
に設定されている。その全反射部分は、反射コーティン
グなしであっても画像表示素子7からの光を反射するた
め反射コーティングが不要になり、観察者瞳1の像は、
観察者瞳1の直前に配置した第1面3と接眼光学系の外
界側に配置してある第3面5の全反射部分を透過して視
線検出手段9、10によって検出することができる。し
たがって、接眼光学系12の反射面に電子像の観察に悪
影響を与えるコーティング穴を作成することなく、視線
検出ができる。
FIGS. 5B and 6 show an image display device which is an image observation device of the present invention. The third surface 5, which is a reflection surface disposed on the outside world side of the eyepiece optical system 12, is set so as to partially partially reflect. The total reflection portion reflects light from the image display element 7 even without the reflective coating, so that the reflective coating is not required.
The light passes through the total reflection portion of the first surface 3 disposed immediately before the observer pupil 1 and the third surface 5 disposed on the external side of the eyepiece optical system, and can be detected by the line-of-sight detection means 9 and 10. Therefore, it is possible to detect the line of sight without creating a coating hole on the reflecting surface of the eyepiece optical system 12 that adversely affects the observation of the electronic image.

【0074】この場合、偏心プリズムの第1面は全反射
作用を有することが望ましい。その場合に、視線検出手
段は、第2面又は第3面の全反射領域を通過して観察者
の視線を検出する位置に配置されていることが望まし
い。
In this case, it is desirable that the first surface of the decentered prism has a total reflection function. In this case, it is desirable that the line-of-sight detecting means is disposed at a position where the line-of-sight detecting means detects the line of sight of the observer through the total reflection area of the second surface or the third surface.

【0075】また、観察者眼球を照明する照明手段を有
することが望ましい。この画像表示装置は、観察者眼球
を照明することより明るい像を検出できるため、観察者
の正確な視線が検出可能である。また、照明手段は接眼
光学系の外界側に配備されていることが望ましい。図5
(a)のように、観察者顔面と接眼光学系12の間の配
備されると、眼鏡等に干渉する危惧が生じる。しかしな
がら、図5(b)のように、照明手段11を接眼光学系
12の外界側に配置すると、観察者顔面との干渉を避け
て配置することができる。さらに、照明手段11からの
照明光を接眼光学系12の反射面の全反射部分を透過す
るように配備することによって、コーティング穴を作成
することなく観察者瞳を照明することができるまた、照
明手段は赤外光を用いるものであることが望ましい。電
子像を観察することは、即観察者瞳が画像表示素子の光
によって照明されていることになる。角膜反射法等の微
弱な虚像を取り込んで画像解析する必要のある視線検出
手段においては、刻々と照射光量の変化する画像表示素
子の光束による反射像を排除する必要がある。通常、画
像表示素子はLCD等であり、放射する光は可視域の波
長帯である。したがって、照明手段に赤外光を用いるこ
とで、画像表示素子からの光による影響を低減すること
ができる。
It is desirable to have illumination means for illuminating the observer's eyeball. Since this image display device can detect a brighter image than illuminating the observer's eyeball, it is possible to detect an accurate line of sight of the observer. Further, it is desirable that the illuminating means is provided outside the eyepiece optical system. FIG.
As shown in (a), when the lens is disposed between the observer's face and the eyepiece optical system 12, there is a fear that the lens may interfere with eyeglasses or the like. However, as shown in FIG. 5B, when the illuminating unit 11 is arranged outside the eyepiece optical system 12, the illuminating unit 11 can be arranged to avoid interference with the observer's face. Further, by arranging the illumination light from the illumination means 11 so as to pass through the total reflection part of the reflection surface of the eyepiece optical system 12, the observer pupil can be illuminated without forming a coating hole. Preferably, the means uses infrared light. Observing the electronic image means that the observer's pupil is immediately illuminated by the light of the image display element. In a line-of-sight detection unit that needs to capture a weak virtual image and perform image analysis, such as a corneal reflection method, it is necessary to eliminate a reflected image due to a light flux of an image display element whose irradiation light quantity changes every moment. Usually, the image display element is an LCD or the like, and the emitted light is in a visible wavelength range. Therefore, the influence of light from the image display element can be reduced by using infrared light for the illumination means.

【0076】そして、この場合も、接眼光学系と像形成
手段と視線検出手段とを観察者顔面に保持する作用を持
った保持部材を設けて頭部装着型画像表示装置とするこ
とができる。
Also in this case, a head-mounted image display device can be provided by providing a holding member having an action of holding the eyepiece optical system, the image forming means, and the visual line detection means on the observer's face.

【0077】また、以上の像観察装置において、像形成
手段と接眼光学系を観察者頭部に対して位置決めする位
置決め手段を有するようにすることができる。
Further, in the above-mentioned image observation apparatus, it is possible to have a positioning means for positioning the image forming means and the eyepiece optical system with respect to the observer's head.

【0078】さらに、このような像観察装置の少なくと
も2組を一定の間隔で支持する支持手段を設けて両眼で
立体像等を観察可能にすることができる。
Further, by providing a supporting means for supporting at least two sets of such an image observation device at a fixed interval, a stereoscopic image or the like can be observed with both eyes.

【0079】次に、本発明による画像表示装置は、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導く接眼光学系とを有する
画像表示装置において、前記接眼光学系は少なくとも2
面で形成される空間を屈折率が1より大きい媒質で満た
しており、観察者眼球直前に位置している第1面と、前
記第1面に対向した反射面である第2面のうち、少なく
とも1面が、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾
いた曲面で構成された偏心プリズムと、前記第2面の外
側に配備され、外界光に対して前記第1面と前記第2面
で発生する偏心による収差の補正作用を有する収差補正
手段とを含んだ構成を有することを特徴とするものであ
る。
Next, an image display device according to the present invention is an image display device comprising: an image display device; and an eyepiece optical system for guiding an image formed by the image display device so that the image can be observed as a virtual image. System is at least 2
The space formed by the surfaces is filled with a medium having a refractive index greater than 1, and a first surface located immediately before an observer's eyeball and a second surface that is a reflection surface facing the first surface, An eccentric prism having at least one surface formed of a curved surface that is eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis, and disposed outside the second surface; And an aberration correcting means having a function of correcting aberration caused by eccentricity generated on the surface.

【0080】この画像表示装置においては、観察者眼球
直前に位置している第1面と、第1面に対向した反射面
である第2面を介して外界像を観察する場合、この2面
の中少なくとも1面は観察者視軸に対して偏心あるいは
傾いた面であるため、光軸に非対称な偏ったパワーを有
するレンズを通して外界を観察しているのと同様にな
る。そこで、第2面の外界側に偏ったパワーを打ち消す
ようなフレネルレンズ等の収差補正手段を配置すること
より、観察者はより自然な外界を観察することが可能と
なる。さらに、フレネルレンズは非常に薄い光学素子な
ので、装置を大きくすることなく小型な画像表示装置を
提供できる。
In this image display apparatus, when observing an external image via a first surface located immediately before the observer's eyeball and a second surface which is a reflecting surface facing the first surface, the two surfaces are used. Is at least one surface eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis, so that it is the same as observing the outside world through a lens having asymmetrical biased power with respect to the optical axis. Therefore, by arranging aberration correction means such as a Fresnel lens that cancels out the biased power toward the outside of the second surface, the observer can observe a more natural outside. Further, since the Fresnel lens is an extremely thin optical element, a small-sized image display device can be provided without increasing the size of the device.

【0081】また、本発明において、フレネルレンズは
上述した効果が得られるならば他の光学素子、例えば、
回折光学素子、ホログラフィック光学素子等に置き換え
てもよい。
In the present invention, the Fresnel lens is another optical element if the above-mentioned effects can be obtained, for example,
It may be replaced with a diffractive optical element, a holographic optical element, or the like.

【0082】なお、フレネルレンズを用いる場合、フレ
ネルレンズの輪帯の中心が、前記画像表示素子からの軸
上主光線の光路を含む面内にあり、フレネルレンズが軸
上主光線の光路を含む面内において視軸に対し垂直に偏
心していることが望ましい。フレネルレンズは軸対称の
形状であれば、製作性に優れ、コストも低くできる。軸
対称のパワーを有するフレネルレンズを軸上主光線の光
路を含む面内において視軸に対し偏心させて配備させる
ことによって、外界光に対して第1面と第2面で発生す
る偏心による収差をより良好に補正することが可能にな
る。
When a Fresnel lens is used, the center of the annular zone of the Fresnel lens is in a plane including the optical path of the axial principal ray from the image display device, and the Fresnel lens includes the optical path of the axial principal ray. It is desirable that the eccentricity be perpendicular to the visual axis in the plane. If the Fresnel lens has an axially symmetric shape, it is excellent in manufacturability and cost can be reduced. By arranging a Fresnel lens having axially symmetric power in a plane including an optical path of an axial chief ray in an eccentric manner with respect to the visual axis, an aberration caused by eccentricity generated on the first surface and the second surface with respect to external light. Can be better corrected.

【0083】また、フレネルレンズの輪帯の中心が、前
記軸上主光線の光路を含む面上にあり、前記フレネルレ
ンズが視軸に対して傾いて配置され、その傾き方向が第
2面の面形状に沿うような方向に配置するようにしても
よい。フレネルレンズを第2面の面形状に沿うように配
置することは、観察者視軸に対して傾いて配置すること
となる。したがって、光軸に非対称な偏ったパワーに設
定することが可能となり、外界光に対して第1面と第2
面で発生する偏心による収差をより良好に補正すること
が可能になる。さらに、観察者に対しての突出量や、接
眼光学系とフレネルレンズの間の空間が減り、無駄のな
い非常にコンパクトな画像表示装置を提供することがで
きる。
Further, the center of the annular zone of the Fresnel lens is on a plane including the optical path of the axial principal ray, and the Fresnel lens is arranged to be inclined with respect to the visual axis, and the inclination direction is the second plane. You may make it arrange | position in the direction which follows a surface shape. Arranging the Fresnel lens along the surface shape of the second surface means that the Fresnel lens is inclined with respect to the observer's visual axis. Therefore, it is possible to set a biased power that is asymmetric with respect to the optical axis, and the first surface and the second surface with respect to external light.
It is possible to better correct aberration caused by eccentricity occurring on the surface. Furthermore, the amount of projection to the observer and the space between the eyepiece optical system and the Fresnel lens are reduced, and a very compact image display device without waste can be provided.

【0084】本発明のもう1つの画像形成装置は、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導く接眼光学系とを有する
画像表示装置において、前記接眼光学系は、少なくとも
3面で形成される空間を屈折率が1より大きい媒質で満
たしており、前記少なくとも3面は、観察者眼球直前に
位置している屈折及び内部反射面と、前記屈折及び内部
反射面に対向し前記接眼光学系の外界側に配置された外
界側内部反射面と、前記画像表示素子の発する光束を入
射する屈折面とからなり、その中の少なくとも1面が、
観察者視軸に対して偏心あるいは傾いた面で構成され、
少なくとも3回の内部反射をしている偏心プリズムと、
前記観察者眼球直前に位置している屈折及び内部反射面
と前記外界側内部反射面とを介して外界を観察する場
合、外界光に対して前記2面で発生するパワーを打ち消
す作用を有する第2光学素子とからなり、前記第2光学
素子は前記外界側内部反射面の外界側に配置されている
ことを特徴とするものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: an image display device; and an eyepiece optical system for guiding an image formed by the image display device so that the image can be observed as a virtual image. The system fills a space formed by at least three surfaces with a medium having a refractive index greater than 1, wherein the at least three surfaces are a refraction and internal reflection surface located immediately before an observer's eyeball, An external-side internal reflection surface facing the reflection surface and disposed on the external side of the eyepiece optical system, and a refraction surface to which a light beam emitted by the image display element is incident, at least one of the surfaces,
It is composed of a plane that is eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis,
An eccentric prism having at least three internal reflections;
When observing the external world via the refraction and internal reflection surface located immediately in front of the observer's eyeball and the external world-side internal reflection surface, an external light having the effect of canceling the power generated on the two surfaces against the external light. The optical system comprises two optical elements, wherein the second optical element is arranged on the external side of the external-side internal reflection surface.

【0085】観察者眼球直前に位置している第1面と、
第1面に対向した反射面である第2面を介して外界像を
観察する場合、この2面の中少なくとも1面は観察者視
軸に対して偏心あるいは傾いた面であるため、各像高に
よって異なる偏ったパワーを有するレンズを通して外界
を観察しているのと同様になる。そこで、外界光に対し
て上記の2面で発生する偏ったパワーを打ち消す作用を
有する第2光学素子を接眼光学系の外界側に配置するこ
とより、観察者はより自然で広範囲な外界像を観察する
ことができる。したがって、危険防止と緊急時対応がで
き、安全な画像表示装置を提供することができる。
A first surface located immediately before the observer's eyeball;
When observing an external image via the second surface, which is a reflecting surface facing the first surface, at least one of the two surfaces is eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis. It is the same as observing the outside world through a lens having different biased power depending on the height. Therefore, by arranging the second optical element having a function of canceling the biased power generated on the two surfaces with respect to the external light on the external side of the eyepiece optical system, the observer can obtain a more natural and wide external image. Can be observed. Therefore, danger prevention and emergency response can be performed, and a safe image display device can be provided.

【0086】この場合、接眼光学系は、4面で形成され
る空間を屈折率が1より大きい媒質で満たされ、その4
面は、観察者眼球側に位置している屈折面かつ反射面で
ある第1面、第1面に対向した反射面である第2面、第
1面に対向し第2面に隣接した反射面である第3面、画
像表示素子に最も近接している屈折面である第4面で構
成され、少なくとも1面が観察者視軸に対して偏心する
かあるいは傾いた面を含む偏心プリズムからなっていて
もよい。接眼光学系がこのように4面で構成されている
場合、第1面と第2面を透過した外界光によって外界を
認識する。その場合、第2面を網羅する領域においての
み偏ったパワーを打ち消す作用を有する第2光学素子を
配置することで、接眼光学系全体は大型化せずに付加機
能を実現することが可能となる。
In this case, the eyepiece optical system fills the space formed by the four surfaces with a medium having a refractive index greater than 1,
The first surface is a refracting surface and a reflecting surface located on the observer's eyeball side, the second surface is a reflecting surface facing the first surface, and the reflecting surface is opposed to the first surface and is adjacent to the second surface. A third surface, which is a surface, and a fourth surface, which is a refraction surface closest to the image display element, wherein at least one surface is decentered or inclined with respect to the observer's visual axis. It may be. When the eyepiece optical system is composed of four surfaces as described above, the external environment is recognized by the external light transmitted through the first surface and the second surface. In that case, by arranging the second optical element having a function of canceling out the biased power only in the region covering the second surface, it becomes possible to realize the additional function without increasing the size of the entire eyepiece optical system. .

【0087】また、第1面と第2面と第2光学素子、若
しくは、第1面と第3面と第2光学素子を介して外界を
観察できるように、少なくとも1つの第2光学素子を第
2面又は第3面の外界側に配置することが望ましい。第
2面の外界側に偏ったパワーを打ち消す作用を有する第
2光学素子を配備することで、電子像を観察する領域と
略同じ領域において自然な外界像を観察することができ
る。また、同様に、第3面の外界側に偏ったパワーを打
ち消す作用を有する第2光学素子を配置することより電
子像とは異なる領域においても自然な外界を観察でき
る。さらに、2つの第2光学素子を同時に第2面と第3
面の外界側に配置することより、観察者は第1面と第2
面及び第1面と第3面を透過する外界像を全て観察する
ことができる。したがって、電子像の観察画角よりも外
界観察画角が広がり、自然で広範囲な外界像を観察する
ことができる。これにより、危険防止と緊急時の適切な
対応ができ、非常に安全な画像表示装置を提供すること
ができる。
Further, at least one second optical element is provided so that the outside world can be observed through the first surface, the second surface, and the second optical element, or the first surface, the third surface, and the second optical element. It is desirable to dispose it on the outer side of the second surface or the third surface. By disposing the second optical element having a function of canceling the biased power toward the outside of the second surface, a natural outside image can be observed in a region substantially the same as the region where the electronic image is observed. Similarly, by arranging the second optical element having a function of canceling the biased power toward the outside of the third surface, a natural outside can be observed even in a region different from the electronic image. Further, the two second optical elements are simultaneously moved to the second surface and the third surface.
By arranging it on the outer side of the surface, the observer can see the first surface and the second surface.
It is possible to observe all the external images transmitted through the surface and the first and third surfaces. Therefore, the angle of view of the external world is wider than the angle of view of the electronic image, and a natural and wide-range external image can be observed. This makes it possible to prevent danger and appropriately deal with emergencies, and to provide a very safe image display device.

【0088】また、第2光学素子は、外界光に対する第
1面と第2面、若しくは、第1面と第3面のそれぞれの
合成パワーを同時に打ち消す作用を有することが望まし
い。外界光に対する第1面と第2面、第1面と第3面の
それぞれの合成パワーを同時に打ち消す作用を有する第
2光学素子を1つの光学素子で構成し、接眼光学系の外
界側に配置することで広範囲の外界を観察できる。この
第2光学素子は同時にそれぞれの合成パワーを打ち消す
ので、外界像に切れ目が入らずより自然に観察ができ
る。したがって、1個の光学素子で広い範囲の外界を認
識でき、コスト的にも安価で危険防止と緊急時対応がで
き、安全性もいっそう高まった画像表示装置を提供する
ことができる。
The second optical element desirably has a function of simultaneously canceling the combined power of the first surface and the second surface or the combined power of the first surface and the third surface with respect to external light. A second optical element having a function of simultaneously canceling the combined power of the first surface and the second surface and the combined power of the first surface and the third surface with respect to external light is constituted by one optical element, and is disposed on the external side of the eyepiece optical system. Can observe a wide range of the outside world. The second optical element simultaneously cancels out the respective combined powers, so that the external image can be observed more naturally without a break. Therefore, it is possible to provide an image display device that can recognize a wide range of the external world with one optical element, is inexpensive, can prevent danger, responds to emergencies, and further enhances safety.

【0089】また、以上において、画像表示素子と接眼
光学系を観察者頭部に対して位置決めする位置決め手段
を有するようにすることができる。画像表示素子と接眼
光学系を観察者頭部に対して位置決めする位置決め手段
を有することより、観察者は安定した電子像を観察する
ことが可能となる。
Further, in the above, it is possible to have a positioning means for positioning the image display element and the eyepiece optical system with respect to the observer's head. By having the positioning means for positioning the image display element and the eyepiece optical system with respect to the observer's head, the observer can observe a stable electronic image.

【0090】また、画像表示素子と接眼光学系を観察者
頭部に対して支持する支持手段を有し、観察者頭部に装
着できるようにすることができる。画像表示素子と接眼
光学系を観察者頭部に対して支持する支持手段を有し、
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、観察方向で電子像を観察するこ
とが可能となる。
Further, the image display device and the eyepiece optical system are provided with support means for supporting the observer's head, and can be mounted on the observer's head. Having a support means for supporting the image display element and the eyepiece optical system with respect to the observer's head,
By being mounted on the observer's head, the observer can observe the electronic image in any observation posture and observation direction.

【0091】さらに、画像表示装置の少なくとも2組を
一定の間隔で支持する支持手段を有するようにすること
もできる。少なくとも2組を一定の間隔で支持する支持
手段を有することによって、観察者は左右両眼で楽に観
察することが可能となる。また、左右の電子像に視差を
与えた画像を表示し、両眼でそれらを観察することによ
って立体像を楽しむことが可能となる。
Further, it is possible to have a support means for supporting at least two sets of the image display device at a constant interval. By having the supporting means for supporting at least two sets at a fixed interval, it becomes possible for the observer to easily observe with both the left and right eyes. In addition, it is possible to enjoy a stereoscopic image by displaying images in which parallax is given to the left and right electronic images and observing them with both eyes.

【0092】また、以上の画像表示装置における接眼光
学系を結像光学系として用いることが可能である。接眼
光学系における画像表示面を像面として、無限遠の物体
を結像させるように構成することで、図24に示すよう
なカメラのファインダー光学系等の結像光学系として利
用することが可能である。
The eyepiece optical system in the above-described image display device can be used as an image forming optical system. By configuring the image display surface in the eyepiece optical system as an image plane to form an image of an object at infinity, it can be used as an imaging optical system such as a finder optical system of a camera as shown in FIG. It is.

【0093】なお、本発明において、第2面と第3面と
を同一面にて兼用させることができる。その場合、物理
的な面の数を1面減少させることができるため、光学設
計上、及び、プリズムの生産上、工程が簡略化でき、量
産性並びに価格の低減に寄与できる。さらに、物理的に
1つの面に第2面作用と第3面作用とを併せ持つように
兼用させ、かつ、光束が内部反射する領域を一部オーバ
ーラップさせるようにすれば、プリズム部材の小型化が
実現でき望ましい。
In the present invention, the second surface and the third surface can be used on the same surface. In that case, since the number of physical surfaces can be reduced by one, the process can be simplified in optical design and prism production, which contributes to mass productivity and reduction in price. Furthermore, if a single surface is used so as to have both the second surface effect and the third surface effect, and the region where the light flux is internally reflected is partially overlapped, the size of the prism member can be reduced. Can be realized and is desirable.

【0094】[0094]

【発明の実施の形態】以下に、本発明による画像表示装
置の実施例1〜17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、代表的に図1に示すよ
うに、接眼光学系12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7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
の進む方向を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12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
12に向かう方向をZ軸の正方向、光軸2から画像表示
素子7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12の射出瞳1の側を物体側とし
て、画像表示素子7側を像面側とした逆光線追跡により
行っている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments 1 to 17 of an image display device according to the present invention will be described below. In the configuration parameters of each embodiment described later, as shown typically in FIG. 1, the exit pupil 1 of the eyepiece optical system 12 is set as the origin of the optical system, and the optical axis 2 is used as the display center of the image display element 7 and the exit pupil. 1 is defined as a light beam passing through the center (origin) of
The direction in which light travels is the Z-axis direction, which is orthogonal to this Z-axis, passes through the center of the exit pupil 1, and the direction in which light rays are bent by the eyepiece optical system 12 is orthogonal to the Y-axis direction, the Z-axis, and the Y-axis. The direction passing through the center is the X-axis direction, the direction from the exit pupil 1 toward the eyepiece optical system 12 is the positive direction of the Z-axis, the direction from the optical axis 2 to the image display element 7 is the positive direction of the Y-axis. The direction forming the right hand system with the Y axis is defined as the positive direction of the X axis. In addition,
Ray tracing is performed by reverse ray tracing with the exit pupil 1 side of the eyepiece optical system 12 as the object side and the image display element 7 side as the image plane side.

【0095】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、構成パラメ−タ中に特に記載の
ない限り(実施例6、9には記載あり)、光学系の原点
である射出瞳1からのY方向、Z方向へのずれ量及び面
の中心軸の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。また、基準面
を特に記載している場合は、その基準面の面頂からの同
様のずれ量及び傾き角を表している。
The planes on which the amounts of eccentricity Y and Z and the amount of inclination θ are described are the origins of the optical system unless otherwise specified in the constituent parameters (described in Examples 6 and 9). Represents the amount of deviation from the exit pupil 1 in the Y and Z directions and the inclination angle of the center axis of the surface with respect to the Z axis. The tilt angle is positive in the counterclockwise direction. Further, when the reference plane is particularly described, the same shift amount and inclination angle from the top of the reference plane are shown.

【0096】また、後述する構成パラメータ中に、同軸
部分の面間隔については間隔として示してある。その
他、球面の曲率半径、媒質の屈折率、アッベ数を慣用法
に従って示してある。
In the configuration parameters to be described later, the surface interval of the coaxial portion is shown as the interval. In addition, the radius of curvature of the spherical surface, the refractive index of the medium, and the Abbe number are shown according to a conventional method.

【0097】図1〜図4、図5(b)〜図17は本発明
の実施例1〜4、5〜17の画像表示装置の光軸を含む
断面図であり、図1〜図4、図5(b)〜図11、図1
5〜図16の実施例においては、光軸に対して偏心した
4つの面3、4、5、6によって形成された空間を屈折
率が1より大きい媒質によって満たされた偏心プリズム
12からなり、また、図17の実施例においては、光軸
に対して偏心した3つの面3、4、6によって形成され
た空間を屈折率が1より大きい媒質によって満たされた
偏心プリズム12からなる。各図中、1は観察者の瞳、
2は観察者視軸、3は接眼光学系12の第1面、4は第
2面、5は第3面、6は第4面、7は画像表示素子、8
はフレネルレンズ、9は視線検出光学系、10は視線検
出器、11は照明手段、12は接眼光学系(偏心プリズ
ム)、13、14は第2光学素子、15は観察者眼球、
16は光学フィルター、17はリニアモーター、18は
光学素子に設けられた突出部、19は外装部に設けられ
たガイド(レール)であり、電子像を観察する場合の実
際の光線経路は、図1〜図4、図5(b)〜図11、図
15〜図16の実施例においては、画像表示素子7の電
子像から発した光線は、接眼光学系12の画像表示素子
7と対面している屈折面である第4面6に入射し、観察
者顔面の反対側に位置する2面4、5の中、第4面6に
隣接する第3面5で観察者瞳1側に反射し、観察者瞳1
の直前に配置している第1面3で観察者瞳1から遠ざか
る方向に反射し、観察者顔面の反対側に位置する2面
4、5の中、観察者瞳1の直前に配置している第2面4
で観察者瞳1側に反射をし、第1面3を透過して観察者
の虹彩位置又は眼球の回旋中心を射出瞳1として観察者
の眼球15内に投影される。また、図17の実施例17
においては、画像表示素子7の電子像から発した光線
は、接眼光学系12の画像表示素子7と対面している屈
折面である第4面6に入射し、観察者顔面の反対側に位
置する第3面5を兼用した第2面4の第4面6に隣接す
る領域(第3面5)で観察者瞳1側に反射し、観察者瞳
1の直前に配置している第1面3で観察者瞳1から遠ざ
かる方向に反射し、観察者顔面の反対側に位置し第2面
4の第4面6から遠い領域で観察者瞳1側に反射をし、
第1面3を透過して観察者の虹彩位置又は眼球の回旋中
心を射出瞳1として観察者の眼球15内に投影される。
FIGS. 1 to 4 and FIGS. 5 (b) to 17 are sectional views including the optical axis of the image display device according to the first to fourth and fifth to fifth embodiments of the present invention. 5 (b) to 11 and FIG.
In the embodiment of FIGS. 5 to 16, the space formed by the four surfaces 3, 4, 5, 6 decentered with respect to the optical axis is composed of an eccentric prism 12 filled with a medium having a refractive index larger than 1. Further, in the embodiment of FIG. 17, the space formed by the three surfaces 3, 4, 6 decentered with respect to the optical axis is constituted by an eccentric prism 12 filled with a medium having a refractive index larger than 1. In each figure, 1 is the pupil of the observer,
2 is the observer's visual axis, 3 is the first surface of the eyepiece optical system 12, 4 is the second surface, 5 is the third surface, 6 is the fourth surface, 7 is the image display element, 8
Is a Fresnel lens, 9 is a line-of-sight detection optical system, 10 is a line-of-sight detector, 11 is illumination means, 12 is an eyepiece optical system (eccentric prism), 13 and 14 are second optical elements, 15 is an observer's eyeball,
Reference numeral 16 denotes an optical filter, reference numeral 17 denotes a linear motor, reference numeral 18 denotes a protrusion provided on the optical element, reference numeral 19 denotes a guide (rail) provided on an exterior part, and actual light paths when observing an electronic image are shown in FIG. In the embodiments of FIGS. 1 to 4, 5 (b) to 11, and 15 to 16, light rays emitted from the electronic image of the image display element 7 face the image display element 7 of the eyepiece optical system 12. Incident on the fourth surface 6 which is a refracting surface, and is reflected toward the observer pupil 1 by the third surface 5 adjacent to the fourth surface 6 among the two surfaces 4 and 5 located on the opposite side of the observer face. And observer's pupil 1
Is reflected in the direction away from the observer's pupil 1 on the first surface 3 arranged immediately in front of the observer's pupil 1, and is arranged immediately before the observer's pupil 1 among the two surfaces 4, 5 located on the opposite side of the observer's face. Second face 4
Is reflected toward the observer's pupil 1 and transmitted through the first surface 3 to project the observer's iris position or the center of rotation of the eyeball into the observer's eyeball 15 as the exit pupil 1. In addition, Embodiment 17 of FIG.
In, the light beam emitted from the electronic image of the image display element 7 is incident on the fourth surface 6 which is the refraction surface facing the image display element 7 of the eyepiece optical system 12, and is located on the opposite side of the observer's face. In the region (third surface 5) adjacent to the fourth surface 6 of the second surface 4, which also serves as the third surface 5, the first surface 5 is reflected toward the observer pupil 1, and is disposed immediately before the observer pupil 1. The light is reflected on the surface 3 in a direction away from the observer pupil 1, and is reflected on the observer pupil 1 side in a region located on the opposite side of the observer face and far from the fourth surface 6 of the second surface 4,
The light passes through the first surface 3 and is projected into the eyeball 15 of the observer as the exit pupil 1 at the iris position of the observer or the center of rotation of the eyeball.

【0098】図5(b)、図6に示したものは、視線検
出手段を有する本発明の画像表示装置の実施例である。
接眼光学系12の外界側に配置してある反射面である第
3面5が一部全反射するように設定されている。その全
反射部分は、反射コーティングなしであっても画像表示
素子7からの光を反射するため反射コーティングが不要
になり、また、視線検出する場合の実際の光線経路は、
光源11からの照明光は、接眼光学系12の第3面5と
第1面3を透過して観察者眼球15を照明し、そこで反
射した光線が観察者瞳1の直前に配置してある第1面3
に入射し、観察者顔面の反対側に位置する第3面5の少
なくとも一部の全反射している領域を透過して視線検出
用光学系9により視線検出器10に導かれ、観察者瞳1
の像を形成する。ここで、電子像等の光による影響を低
減するため、赤外光の照明11や、赤外光を検出する検
出器10を用いても当然よい。さらに、照明手段11の
位置は、図示した場所以外でも観察者眼球15が照明で
きれば何れの場所でも構わない。
FIGS. 5B and 6 show an embodiment of the image display apparatus of the present invention having a line-of-sight detecting means.
The third surface 5, which is a reflection surface disposed on the outside world side of the eyepiece optical system 12, is set so as to partially partially reflect. The total reflection portion reflects light from the image display element 7 even without the reflection coating, so that the reflection coating is not required.
The illumination light from the light source 11 passes through the third surface 5 and the first surface 3 of the eyepiece optical system 12 to illuminate the observer's eyeball 15, and the light reflected therefrom is disposed immediately before the observer's pupil 1. First surface 3
And is transmitted through at least a part of the total reflection area of the third surface 5 located on the opposite side of the observer's face, guided to the visual axis detector 10 by the visual axis detection optical system 9, and observed by the observer's pupil. 1
An image is formed. Here, in order to reduce the influence of light such as an electronic image, an illumination 11 of infrared light or a detector 10 for detecting infrared light may be used. Further, the position of the illuminating means 11 may be any place other than the illustrated place as long as the observer's eyeball 15 can be illuminated.

【0099】また、図18は、実施例17のように光軸
に対して偏心した3つの面3、4、6からなる接眼光学
系12の場合に、視線検出用光学系9、視線検出器1
0、光源11からなる同様な視線検出手段を設けた場合
の断面図である。視線検出する場合の実際の光線経路
は、図5(b)、図6と同様であるので説明は省く。
FIG. 18 shows the eye-gaze detecting optical system 9 and the eye-gaze detector in the case of the eyepiece optical system 12 composed of three surfaces 3, 4, and 6 decentered with respect to the optical axis as in the seventeenth embodiment. 1
FIG. 2 is a cross-sectional view in the case where a similar line-of-sight detection unit including a light source 11 is provided. The actual ray path in the case of detecting the line of sight is the same as that in FIGS.

【0100】図7に示したものは、接眼光学系12によ
って電子像と外界像を同時に観察することが可能な本発
明の画像表示装置の実施例である。外界像を観察する場
合の実際の光線経路は、外界の物点からの光線が第3面
5から入射し、第1面3を透過して、観察者の虹彩位置
又は眼球の回旋中心を射出瞳1として観察者の眼球内に
投影される。さらに、第3面5の外界側に、外界光の光
量を調節する減光フィルター若しくは光学素子16を配
置することより、観察者が電子像、外界像の両方あるい
は片方を観察しやすいようにすることも可能である。ま
た、減光フィルターあるいは光学素子16を観察範囲α
とβとの間で移動可能にすることで、電子像、外界像の
何れかの光量を調整するようにすることができる。
FIG. 7 shows an embodiment of the image display apparatus according to the present invention, in which an electronic image and an external image can be simultaneously observed by the eyepiece optical system 12. When observing an external image, the actual ray path is such that a ray from an object point in the external field enters from the third surface 5, passes through the first surface 3, and exits the iris position of the observer or the center of rotation of the eyeball. The pupil 1 is projected into the eyeball of the observer. Further, by disposing a neutral density filter or an optical element 16 for adjusting the amount of external light on the external side of the third surface 5, the observer can easily observe both or one of the electronic image and the external image. It is also possible. Further, the neutral density filter or the optical element 16 is set in the observation range α.
And β, the light amount of either the electronic image or the external image can be adjusted.

【0101】図8、図9に示したものは、接眼光学系1
2を移動することによって外界像を観察することができ
る本発明の別の画像表示装置の実施例である。図8で
は、図8(a)の電子像観察位置から接眼光学系12を
観察者瞳に対して負のY方向に移動することより、図8
(b)の外界像観察位置となり、図9では、図9(a)
の電子像観察位置から接眼光学系12を観察者瞳1に対
して時計周りに回転することより、図9(b)の外界像
観察位置となる。したがって、何れも接眼光学系12を
通して観察者の視軸方向で外界を観察することが可能と
なる。外界の物点からの光線は、第3面5から入射し、
第1面3を透過して観察者の虹彩位置又は眼球の回旋中
心を射出瞳1として観察者の眼球内に投影される。さら
に、図8(b)において、観察者は、電子像を観察者視
軸2より下の領域で観察できる。ここで、電子像の観察
方向は、接眼光学系12の配置の仕方や移動方向により
異なるので如何なる方向でも構わない。
FIGS. 8 and 9 show the eyepiece optical system 1.
2 is an embodiment of another image display device of the present invention capable of observing an external image by moving the image display device 2. In FIG. 8, the eyepiece optical system 12 is moved in the negative Y direction with respect to the observer pupil from the electronic image observation position in FIG.
FIG. 9A shows the external image observation position shown in FIG.
By turning the eyepiece optical system 12 clockwise with respect to the observer pupil 1 from the electronic image observation position of FIG. Therefore, it becomes possible to observe the outside world in the visual axis direction of the observer through the eyepiece optical system 12. Light rays from an object point in the external world enter from the third surface 5,
The light passes through the first surface 3 and is projected into the eyeball of the observer as the exit pupil 1 at the iris position of the observer or the center of rotation of the eyeball. Further, in FIG. 8B, the observer can observe the electronic image in a region below the observer's visual axis 2. Here, the observation direction of the electronic image may be any direction since it differs depending on the arrangement and movement direction of the eyepiece optical system 12.

【0102】なお、図8(c)、図9(c)には、接眼
光学系12の移動機構の例を示してある。何れの場合
も、光学素子に設けられた突出部18を介してリニアモ
ーター17により、接眼光学系12を外装部に設けられ
たガイド(レール)19に沿って移動させればよい。図
8(c)の場合はガイド(レール)19が直線であり、
図9(c)の場合はガイド(レール)19が円弧である
ので、それぞれ直線移動と回転が行われる。
FIGS. 8C and 9C show examples of the moving mechanism of the eyepiece optical system 12. FIG. In any case, the eyepiece optical system 12 may be moved along the guide (rail) 19 provided on the exterior part by the linear motor 17 via the protrusion 18 provided on the optical element. In the case of FIG. 8C, the guide (rail) 19 is a straight line,
In the case of FIG. 9C, since the guide (rail) 19 is a circular arc, linear movement and rotation are performed, respectively.

【0103】なお、図19に、実施例17のように光軸
に対して偏心した3つの面3、4、6からなる接眼光学
系12の場合に、図8の実施例と同様に、電子像観察位
置から接眼光学系12を観察者瞳に対して負のY方向に
移動することより外界像観察位置となる例を示してあ
る。その作用は図8と同様であるので、説明は省く。
In FIG. 19, in the case of the eyepiece optical system 12 composed of three surfaces 3, 4, and 6 decentered with respect to the optical axis as in the seventeenth embodiment, like the embodiment of FIG. An example is shown in which the eyepiece optical system 12 is moved in the negative Y direction with respect to the observer's pupil from the image observation position to become the external image observation position. The operation is the same as that of FIG.

【0104】図10〜図14に示したものは、外界像を
観察する光路中に収差補正手段であるフレネルレンズ8
を配置する本発明の画像表示装置の実施例である。外界
像を観察する場合の実際の光線経路は、外界の物点から
の光線は、フレネルレンズ8を透過して第2面4より偏
心プリズムに入射し、第1面3を透過して、観察者の虹
彩位置又は眼球の回旋中心を射出瞳1として観察者の眼
球内に投影される。ここで、フレネルレンズ8は、外界
を観察する場合に所定の位置に配置してあればよく、外
界を観察しないときは上下移動や回転移動等の移動機構
によって別の位置に配備されるか、又は、取り外し可能
に構成しても構わない。
FIGS. 10 to 14 show a Fresnel lens 8 serving as an aberration correcting means in an optical path for observing an external image.
1 is an embodiment of the image display device of the present invention in which is disposed. The actual ray path when observing an external image is as follows: light rays from an object point in the external world pass through the Fresnel lens 8, enter the eccentric prism from the second surface 4, pass through the first surface 3, and are observed. The iris position of the observer or the center of rotation of the eyeball is projected as an exit pupil 1 into the observer's eyeball. Here, the Fresnel lens 8 only needs to be arranged at a predetermined position when observing the external world. When the external world is not observed, the Fresnel lens 8 is disposed at another position by a moving mechanism such as up-down movement or rotational movement, Alternatively, it may be configured to be removable.

【0105】図10〜図14中、図10〜図11の場合
は、図1等と同様に、接眼光学系(偏心プリズム)12
は光軸に対して偏心した4つの面3、4、5、6からな
り、電子像観察時は同様の光線経路をたどるが、図12
の偏心プリズム12は、光軸に対して偏心した3つの面
3、4、6によって形成された空間を屈折率が1より大
きい媒質によって満たされた偏心プリズム12からな
り、電子像を観察する場合の実際の光線経路は、画像表
示素子7の電子像から発した光線は、接眼光学系12の
画像表示素子7と対面している屈折面である第4面(順
番から言えば第3面となる)6に入射し、観察者瞳1の
直前に配置してある第1面3で観察者瞳1から遠ざかる
方向に反射し、観察者顔面の反対側に位置する第2面4
で観察者瞳1側に反射をし、第1面3を透過して観察者
の虹彩位置又は眼球の回旋中心を射出瞳1として観察者
の眼球15内に投影される。
In FIGS. 10 to 14, in the cases of FIGS. 10 to 11, the eyepiece optical system (eccentric prism) 12
Is composed of four surfaces 3, 4, 5, and 6 decentered with respect to the optical axis, and follows the same ray path when observing an electronic image.
Is composed of an eccentric prism 12 in which a space formed by three surfaces 3, 4, and 6 decentered with respect to the optical axis is filled with a medium having a refractive index larger than 1, and an electron image is observed. The actual ray path is that the light beam emitted from the electronic image of the image display element 7 is the fourth surface (the third surface in order) which is the refraction surface facing the image display element 7 of the eyepiece optical system 12. 2), and is reflected in a direction away from the observer pupil 1 by the first surface 3 disposed immediately before the observer pupil 1, and a second surface 4 located on the opposite side of the observer face
Is reflected toward the observer's pupil 1 and transmitted through the first surface 3 to project the observer's iris position or the center of rotation of the eyeball into the observer's eyeball 15 as the exit pupil 1.

【0106】また、図13の偏心プリズム12は、光軸
に対して偏心した3つの面3、4、6によって形成され
た空間を屈折率が1より大きい媒質によって満たされた
偏心プリズム12からなり、電子像を観察する場合の実
際の光線経路は、画像表示素子7の電子像から発した光
線は、接眼光学系12の画像表示素子7と対面している
屈折面である第4面(順番から言えば第3面となる)6
に入射し、観察者顔面の反対側に位置する第2面4で観
察者瞳1側に反射をし、第1面3を透過して観察者の虹
彩位置又は眼球の回旋中心を射出瞳1として観察者の眼
球15内に投影される。
The eccentric prism 12 shown in FIG. 13 is composed of an eccentric prism 12 in which a space formed by three surfaces 3, 4, and 6 decentered with respect to the optical axis is filled with a medium having a refractive index larger than 1. The actual ray path when observing the electronic image is such that the rays emitted from the electronic image of the image display element 7 are the fourth surface (order) which is the refraction surface facing the image display element 7 of the eyepiece optical system 12. This is the third side)
At the second face 4 located on the opposite side of the face of the observer, is reflected toward the observer pupil 1 side, passes through the first face 3 and changes the iris position of the observer or the center of rotation of the eyeball to the exit pupil 1 Is projected into the eyeball 15 of the observer.

【0107】また、図14の偏心プリズム12は、光軸
に対して偏心した2つの面3、4によって形成された空
間を屈折率が1より大きい媒質によって満たされた偏心
プリズム12からなり、電子像を観察する場合の実際の
光線経路は、画像表示素子7の電子像から発した光線
は、接眼光学系12の画像表示素子7と対面している屈
折面である第1面3に入射し、観察者顔面の反対側に位
置する第2面4で観察者瞳1側に反射をし、第1面3を
透過して観察者の虹彩位置又は眼球の回旋中心を射出瞳
1として観察者の眼球15内に投影される。
The eccentric prism 12 shown in FIG. 14 is composed of an eccentric prism 12 in which a space formed by two surfaces 3 and 4 decentered with respect to the optical axis is filled with a medium having a refractive index larger than 1. An actual ray path when observing an image is as follows. A ray emitted from an electronic image of the image display element 7 is incident on the first surface 3 which is a refraction surface facing the image display element 7 of the eyepiece optical system 12. The second face 4 located on the opposite side of the face of the observer reflects on the observer pupil 1 side, transmits through the first face 3, and sets the iris position of the observer or the center of rotation of the eyeball as the exit pupil 1. Is projected into the eyeball 15.

【0108】次に、図15、図16に示したものは、外
界像を観察する光路中に接眼光学系12の観察者眼球直
前に位置している第1面3と外界側内部反射面である第
2面4又は第3面5とを介して外界を観察する場合、外
界光に対してその2面3、4又は3、5で発生するパワ
ーを打ち消す作用を有する第2光学素子13、14を配
置する本発明の画像表示装置の実施例である。外界像を
観察する場合の実際の光線経路は、外界の物点からの光
線は、第2光学素子13あるいは別の第2光学素子14
を透過して、第2面4あるいは第3面5から偏心プリズ
ム12に入射し、第1面3を透過して観察者の虹彩位置
又は眼球の回旋中心を射出瞳1として観察者の眼球内に
投影される。
Next, FIGS. 15 and 16 show the first surface 3 and the external-side internal reflection surface which are located immediately before the observer's eyeball of the eyepiece optical system 12 in the optical path for observing the external image. When observing the outside through a certain second surface 4 or a third surface 5, the second optical element 13, which has a function of canceling the power generated on the two surfaces 3, 4 or 3, 5 against external light, 14 is an embodiment of the image display device according to the present invention in which 14 is arranged. When observing an external image, the actual light path is such that the light from the object point in the external environment is the second optical element 13 or another second optical element 14.
And enters the eccentric prism 12 from the second surface 4 or the third surface 5, passes through the first surface 3, and sets the iris position of the observer or the center of rotation of the eyeball as the exit pupil 1 in the observer's eyeball. Projected to

【0109】なお、本発明は図1〜図4、図5(b)〜
図19の光学系に限定されるものではなく、公知のその
他の光学系に適用できるものである。
The present invention is shown in FIGS. 1 to 4 and FIGS.
The present invention is not limited to the optical system shown in FIG. 19, but can be applied to other known optical systems.

【0110】以下の各実施例の構成パラメータ中、回転
対称な非球面形状は、近軸曲率半径をRとすると、次の
式で与えられる。Z軸が回転対称な非球面の軸となる。 Z=(h2 /R)/[1+{1−(1+K)(h2 /R2 )}1/2 ] +Ah4 +Bh6 +Ch8 +Dh10・・・ (h2 =x2 +y2 ) ・・・(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、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。
Among the constituent parameters of the following embodiments, the rotationally symmetric aspherical shape is given by the following equation, where R is the paraxial radius of curvature. The Z axis is the axis of the rotationally symmetric aspherical surface. Z = (h 2 / R) / [1+ {1- (1 + K) (h 2 / R 2)} 1/2] + Ah 4 + Bh 6 + Ch 8 + Dh 10 ··· (h 2 = x 2 + y 2) · (A) where Z is the amount of deviation from the tangent plane to the origin of the surface shape, K is the conic coefficient, and A, B, C, and D are quartic and 6, respectively.
Next, the 8th and 10th order aspherical coefficients.

【0111】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。 例として、m=4(4次項)までを考えると、展開した
ときに以下の式で表せる。
The shape of the anamorphic surface is defined by the following equation. A straight line passing through the origin of the surface shape and perpendicular to the optical surface is the axis of the anamorphic surface. As an example, considering up to m = 4 (fourth-order term), it can be expressed by the following equation when expanded.

【0112】 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 2 {(1−P2 )x2 +(1+P2 )y2 3 3 {(1−P3 )x2 +(1+P3 )y2 4 4 {(1−P4 )x2 +(1+P4 )y2 5 ・・・(b) 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
X軸方向円錐係数、Ky はY軸方向円錐係数、R m は非
球面項回転対称成分、Pm 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。
Z = (CX · xTwo+ CY ・ yTwo) / [1+ {1- (1 + Kx) CXTwo・ XTwo − (1 + Ky) CYTwo・ YTwo1/2 ] R1{(1-P1) XTwo+ (1 + P1) YTwoTwo RTwo{(1-PTwo) XTwo+ (1 + PTwo) YTwoThree RThree{(1-PThree) XTwo+ (1 + PThree) YTwoFour RFour{(1-PFour) XTwo+ (1 + PFour) YTwoFive ... (b) where Z is the deviation from the tangent plane to the origin of the surface shape
Quantity, CX is curvature in the X-axis direction, CY is curvature in the Y-axis direction, KxIs
X-axis conical coefficient, KyIs the Y-axis cone coefficient, R mIs non
Spherical rotational symmetry component, PmIs the aspheric term rotationally asymmetric component
is there. In the configuration parameters of the embodiment described later, Rx: Radius of curvature R in the X-axis directiony: The radius of curvature in the Y-axis direction is used, and between the curvatures CX and CY, Rx= 1 / CX, Ry= 1 / CY.

【0113】また、自由曲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軸が自由曲面の軸となる。 例として、k=7(7次項)を考えると、展開したとき
に以下の式で表せる。
The shape of the free-form surface is defined by the following equation. The Z axis of the definition is the axis of the free-form surface. As an example, if k = 7 (seventh-order term) is considered, it can be expressed by the following expression when expanded.

【0114】 Z=C2 +C3 Y+C4 X +C5 2 +C6 YX+C7 2 +C8 3 +C9 2 X+C10YX2 +C113 +C124 +C133 X+C142 2 +C15YX3 +C164 +C175 +C184 X+C193 2 +C202 3 +C21YX4 +C225 +C236 +C245 X+C254 2 +C263 3 +C272 4 +C28YX5 +C296 +C307 +C316 X+C325 2 +C334 3 +C343 4 +C352 5 +C36YX6 +C377 ・・・(c) なお、本発明の実施例においては、X方向に対称な光学
系として設計したので、X奇数項の係数は0とした(上
記でいえば、C4 ,C6 ,C9 ‥‥=0)。
Z = C 2 + C 3 Y + C 4 X + C 5 Y 2 + C 6 YX + C 7 X 2 + C 8 Y 3 + C 9 Y 2 X + C 10 YX 2 + C 11 X 3 + C 12 Y 4 + C 13 Y 3 X + C 14 Y 2 X 2 + C 15 YX 3 + C 16 X 4 + C 17 Y 5 + C 18 Y 4 X + C 19 Y 3 X 2 + C 20 Y 2 X 3 + C 21 YX 4 + C 22 X 5 + C 23 Y 6 + C 24 Y 5 X + C 25 Y 4 X 2 + C 26 Y 3 X 3 + C 27 Y 2 X 4 + C 28 YX 5 + C 29 X 6 + C 30 Y 7 + C 31 Y 6 X + C 32 Y 5 X 2 + C 33 Y 4 X 3 + C 34 Y 3 X 4 + C 35 Y 2 X 5 + C 36 YX 6 + C 37 X 7 (c) In the embodiment of the present invention, since the optical system is designed to be symmetric in the X direction, the coefficient of the X odd-number term is set to 0 ( Speaking of the above, C 4 , C 6 , C 9 ‥‥ = 0).

【0115】なお、後記の構成パラメータ中、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587.56nm)に対するも
のを表記してある。長さの単位はmmである。
In the constituent parameters described later, the term relating to the aspherical surface for which no data is described is zero. The refractive index for d-line (wavelength 587.56 nm) is shown. The unit of the length is mm.

【0116】実施例1〜4、5〜17の光軸2を含むY
−Z断面図をそれぞれ図1〜図4、図5(b)〜図17
に示す。実施例1〜11、13、14の観察画角は、水
平画角30.0°、垂直画角22.72°、実施例12
の観察画角は、水平画角40.0°、垂直画角30.5
3°、実施例15、16の観察画角は、水平画角35.
0°、垂直画角26.60°、瞳径は実施例1〜16共
に4mmである。
Y including the optical axis 2 in Examples 1-4 and 5-17
FIGS. 1-4 and FIGS. 5 (b) -17
Shown in The observation angles of view of Examples 1 to 11, 13, and 14 were 30.0 ° for the horizontal angle of view, 22.72 ° for the vertical angle of view, and Example 12
The observation angle of view is 40.0 ° for the horizontal angle of view and 30.5 for the vertical angle of view.
3 °, the observation angle of view in Examples 15 and 16 was 35.
0 °, the vertical angle of view 26.60 °, and the pupil diameter was 4 mm in each of Examples 1 to 16.

【0117】以下に、上記実施例1〜6、9〜14、1
7の構成パラメーター及び条件式の値を示す。実施例
7、8は実施例3と同じであるので省く。また、実施例
10、11の画像表示素子観察時の構成パラメーターは
実施例5と同じであるので、外界観察時の構成パラメー
ターを示す。また、実施例12の画像表示素子観察時の
構成パラメーターを実施例12(1)として、外界観察
時の構成パラメーターを実施例12(2)として示す。
なお、表中、“ASPH”は非球面、“ANAM”はア
ナモルフィック面、“SF”は面、“REFL”は反射
面を示す。
The following Examples 1 to 6, 9 to 14, 1
7 shows the configuration parameters and the values of the conditional expressions. Embodiments 7 and 8 are the same as Embodiment 3 and will not be described. In addition, since the configuration parameters at the time of observing the image display elements of Examples 10 and 11 are the same as those of Example 5, the configuration parameters at the time of external observation are shown. The configuration parameters of the twelfth embodiment when observing the image display element are shown as a twelfth example (1), and the configuration parameters at the time of external observation are shown as a twelfth example (2).
In the table, "ASPH" indicates an aspherical surface, "ANAM" indicates an anamorphic surface, "SF" indicates a surface, and "REFL" indicates a reflective surface.

【0118】 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 ASPH ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) K 0.0000 Y 18.114 θ 4.44° A 0.0000 Z 37.091 B 0.0000 C 1.1599 ×10-13 D 4.4930 ×10-16 3 ANAM Ry -142.541 1.5254 56.25 (2ND SF) Rx -122.057 Y 3.041 θ -17.79° (REFL) Ky -5.4587 Z 52.132 Kx -0.2658 R1 -5.0900 ×10-10 2 3.0528 ×10-10 3 6.2600 ×10-13 4 4.9434 ×10-15 1 -1.1948 ×10+12 2.3791 ×10-13 4.8713 ×10-14 3.3074 ×10-1 4 ASPH ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) K 0.0000 Y 18.114 θ 4.44° (REFL) A 0.0000 Z 37.091 B 0.0000 C 1.1599 ×10-13 D 4.4930 ×10-16 5 ∞ 1.5254 56.25 (3RD SF) Y 18.114 θ 4.44° (REFL) Z 53.502 6 ANAM Ry 47.391 Y 41.220 θ -55.16° (4TH SF) Rx 86.005 Z 47.787 Ky 1.9910 Kx -0.1607 R1 1.1694 ×10-72 -2.2052 ×10-10 3 -1.8410 ×10-11 4 -4.2076 ×10-14 1 -6.2804 P2 -4.0710 P3 4.2066 ×10-14 5.1697 ×10-1 7 ∞ Y 40.079 θ -25.63° (画像表示面) Z 38.041 (1)θr3=43.85° (3)φt1(yz)=0(1/mm) φt1(xz)=0(1/mm) 。Example 1 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 ASPH ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) K 0.0000 Y 18.114 θ 4.44 ° A 0.0000 Z 37.091 B 0.0000 C 1.1599 × 10 -13 D 4.4930 × 10 -16 3 ANAM R y -142.541 1.5254 56.25 (2ND SF) R x -122.057 Y 3.041 θ -17.79 ° (REFL) K y -5.4587 Z 52.132 K x -0.2658 R 1 - 5.0900 × 10 -10 R 2 3.0528 × 10 -10 R 3 6.2600 × 10 -13 R 4 4.9434 × 10 -15 P 1 -1.1948 × 10 +1 P 2 2.3791 × 10 -1 P 3 4.8713 × 10 -1 P 4 3.3074 × 10 -1 4 ASPH ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) K 0.0000 Y 18.114 θ 4.44 ° (REFL) A 0.0000 Z 37.091 B 0.0000 C 1.1599 × 10 -13 D 4.4930 × 10 -16 5 ∞ 1.5254 56.25 (3RD SF) Y 18.114 θ 4.44 ° (REFL) Z 53.502 6 ANAM R y 47.391 Y 41.220 θ -55.16 ° (4TH SF) R x 86.005 Z 47.787 K y 1.9910 K x -0.1607 R 1 1.1694 × 10 -7 R 2 -2.2052 × 10 -10 R 3 -1.8410 × 10 -11 R 4 -4.2076 × 10 -14 P 1 -6.280 4 P 2 -4.0710 P 3 4.2066 × 10 -1 P 4 5.1697 × 10 -1 7 ∞ Y 40.079 θ -25.63 ° ( image display surface) Z 38.041 (1) θ r3 = 43.85 ° (3) φ t1 ( yz) = 0 (1 / mm) φ t1 (xz) = 0 (1 / mm).

【0119】 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 1.5000 55.55 (1ST SF) Y 8.738 θ -0.43° Z 38.294 3 自由曲面 1.5000 55.55 (2ND SF) Y 0.000 θ -26.39° (REFL) Z 47.232 4 自由曲面 1.5000 55.55 (1ST SF) Y 8.738 θ -0.43° (REFL) Z 38.294 5 自由曲面 1.5000 55.55 (3RD SF) Y 28.900 θ 4.00° (REFL) Z 51.503 6 自由曲面 1.5000 55.55 (4TH SF) Y 37.094 θ -42.91° Z 43.146 7 ∞ Y 39.222 θ -39.45° (画像表示面) Z 41.032 自由曲面 C5 -4.3507×10-47 -8.3810×10-38 -7.2046×10-510 -1.6070×10-412 -5.7849×10-714 -7.6285×10-716 2.6344×10-617 -7.4711×10-919 -1.9337×10-821 9.3990×10-8 自由曲面 C5 -4.4979×10-37 -8.5757×10-38 -6.4211×10-510 -3.1176×10-512 1.3495×10-614 4.8979×10-816 -2.4100×10-817 -4.2204×10-819 -3.8212×10-821 -9.1979×10-9 自由曲面 C5 -4.6997×10-47 -3.2125×10-38 -8.6078×10-510 -1.0181×10-412 -2.7246×10-614 2.7277×10-616 3.7002×10-617 -3.1103×10-819 1.0092×10-821 2.0208×10-7 自由曲面 C5 3.6987×10-37 8.3763×10-38 -8.9771×10-410 5.0916×10-612 -5.7678×10-514 4.5123×10-716 -2.3865×10-6 (1)θr3=48.44° (3)φt1(yz)=−0.0037(1/mm) φt1(xz)=−0.0072(1/mm) 。Example 2 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 Free-form surface 1.5000 55.55 (1ST SF) Y 8.738 θ -0.43 ° Z 38.294 3 Free-form surface 1.5000 55.55 (2ND SF) Y 0.000 θ -26.39 ° (REFL) Z 47.232 4 Free-form surface 1.5000 55.55 (1ST SF) Y 8.738 θ -0.43 ° (REFL) Z 38.294 5 Free-form surface 1.5000 55.55 (3RD SF) Y 28.900 θ 4.00 ° REFL) Z 51.503 6 Free-form surface 1.5000 55.55 (4TH SF) Y 37.094 θ -42.91 ° Z 43.146 7 Y Y 39.222 θ -39.45 ° (image display surface) Z 41.032 Free-form surface C 5 -4.3507 × 10 -4 C 7 -8.3810 × 10 -3 C 8 -7.2046 × 10 -5 C 10 -1.6070 × 10 -4 C 12 -5.7849 × 10 -7 C 14 -7.6285 × 10 -7 C 16 2.6344 × 10 -6 C 17 -7.4711 × 10 - 9 C 19 -1.9337 × 10 -8 C 21 9.3990 × 10 -8 Free-form surface C 5 -4.4979 × 10 -3 C 7 -8.5757 × 10 -3 C 8 -6.4211 × 10 -5 C 10 -3.1176 × 10 -5 C 12 1.3495 × 10 -6 C 14 4.8979 × 10 -8 C 16 -2.4 100 × 10 -8 C 17 -4.2 204 × 10 -8 C 19 -3.82 12 × 10 -8 C 21 -9.1979 × 10 -9 free curved surface C 5 -4.6997 × 10 -4 C 7 -3.2125 × 10 -3 C 8 -8.6078 × 10 -5 C 10 -1.0181 × 10 -4 C 12 - 2.7246 × 10 -6 C 14 2.7277 × 10 -6 C 16 3.7002 × 10 -6 C 17 -3.1103 × 10 -8 C 19 1.0092 × 10 -8 C 21 2.0 208 × 10 -7 Free-form surface C 5 3.6987 × 10 -3 C 7 8.3763 × 10 -3 C 8 -8.9771 × 10 -4 C 10 5.0916 × 10 -6 C 12 -5.7678 × 10 -5 C 14 4.5123 × 10 -7 C 16 -2.3865 × 10 -6 (1) θ r3 = 48.44 ° (3) φ t1 (yz) = -0.0037 (1 / mm) φ t1 (xz) = -0.0072 (1 / mm).

【0120】 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 ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) Y -27.000 θ 0.00° Z 37.395 3 ANAM Ry -143.929 1.5254 56.25 (2ND SF) Rx -123.293 Y -14.868 θ -28.80° (REFL) Ky 0.3713 Z 42.871 Kx -1.9942 R1 2.1403 ×10-82 9.6413 ×10-13 3 6.3684 ×10-14 4 -1.2452 ×10-17 1 -3.9989 ×10-32 -3.0463 P3 2.5677 ×10-1 P4 4.2810 ×10-1 4 ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) Y -27.000 θ 0.00° (REFL) Z 37.395 5 ∞ 1.5254 56.25 (3RD SF) Y 0.079 θ 0.00° (REFL) Z 53.539 6 ANAM Ry 39.861 Y 44.498 θ -66.77° (4TH SF) Rx 62.319 Z 51.066 Ky 1.5656 Kx 4.2425 R1 3.9064 ×10-62 5.0520 ×10-10 3 4.9921 ×10-13 4 -6.6158 ×10-15 1 -1.5408 ×10-12 4.0979 P3 1.6631 P4 1.0506 7 ∞ Y 42.800 θ -21.40° (画像表示面) Z 38.475 (1)θr3=44.53° (3)φt1(yz)=0(1/mm) φt1(xz)=0(1/mm) 。Example 3 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) Y -27.000 θ 0.00 ° Z 37.395 3 ANAM Ry -143.929 1.5254 56.25 (2ND SF) R x -123.293 Y -14.868 θ -28.80 ° (REFL) K y 0.3713 Z 42.871 K x -1.9942 R 1 2.1403 × 10 -8 R 2 9.6413 × 10 -13 R 3 6.3684 × 10 -14 R 4 -1.2452 × 10 -17 P 1 -3.9989 × 10 -3 P 2 -3.0463 P 3 2.5677 × 10-1 P 4 4.2810 × 10-1 4 ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) Y -27.000 θ 0.00 ° (REFL ) Z 37.395 5 ∞ 1.5254 56.25 (3RD SF) Y 0.079 θ 0.00 ° (REFL) Z 53.539 6 ANAM Ry 39.861 Y 44.498 θ -66.77 ° (4TH SF) R x 62.319 Z 51.066 Ky y 1.5656 K x 4.2425 R 1 3.9064 × 10 -6 R 2 5.0520 × 10 -10 R 3 4.9921 × 10 -13 R 4 -6.6158 × 10 -15 P 1 -1.5408 × 10 -1 P 2 4.0979 P 3 1.6631 P 4 1.0506 7 Y Y 42.800 θ -21.40 ° (image display surface) Z 38.475 (1) θ r3 = 44.53 ° (3) φ t1 ( yz) = 0 (1 / mm) φ t1 (xz) = 0 (1 / mm).

【0121】 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 ANAM Ry -242.348 1.5254 56.25 (1ST SF) Rx -159.768 Y 5.082 θ -3.86° Ky 12.1104 Z 32.396 Kx 4.7358 R1 -2.5719 ×10-10 2 -4.9792 ×10-12 3 8.8695 ×10-13 4 6.7191 ×10-20 1 -1.8150 ×10+12 -4.7838 P3 -1.2978 P4 -7.1284 3 ANAM Ry -119.562 1.5254 56.25 (2ND SF) Rx -98.451 Y 27.149 θ -11.26° (REFL) Ky -0.1186 Z 52.500 Kx 0.7866 R1 -1.6969 ×10-92 -6.2266 ×10-11 3 8.5459 ×10-16 4 8.0998 ×10-16 1 -1.8331 P2 -4.9789 ×10-13 -2.3604 P4 -9.6450 ×10-1 4 ANAM Ry -242.348 1.5254 56.25 (1ST SF) Rx -159.768 Y 5.082 θ -3.86° (REFL) Ky 12.1104 Z 32.396 Kx 4.7358 R1 -2.5719 ×10-10 2 -4.9792 ×10-12 3 8.8695 ×10-13 4 6.7191 ×10-20 1 -1.8150 ×10+12 -4.7838 P3 -1.2978 P4 -7.1284 5 ANAM Ry -179.007 1.5254 56.25 (3RD SF) Rx -231.111 Y 27.820 θ 1.74° (REFL) Ky 2.2288 Z 47.835 Kx -72.7188 R1 6.1912 ×10-82 -9.4470 ×10-13 3 2.8064 ×10-15 4 2.0069 ×10-18 1 2.0705 ×10-22 6.7667 P3 -5.5003 P4 -4.0534 6 ANAM Ry 72.293 Y 42.329 θ -42.24° (4TH SF) Rx 39.167 Z 43.924 Ky -1.0213 Kx -7.8305 R1 -7.5404 ×10-72 -5.8510 ×10-10 3 5.8345 ×10-13 4 1.5291 ×10-15 1 -1.2077 ×10-12 2.1174 ×10-23 2.9220 ×10-14 -1.4519 7 ∞ Y 42.878 θ -19.36° (画像表示面) Z 30.211 (1)θr3=42.75° (3)φt1(yz)=0.0008(1/mm) φt1(xz)=−0.001(1/mm) 。Example 4 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 ANAM R y -242.348 1.5254 56.25 (1ST SF) R x -159.768 Y 5.082 θ -3.86 ° K y 12.1104 Z 32.396 K x 4.7358 R 1 -2.5719 × 10 -10 R 2 -4.9792 × 10 -12 R 3 8.8695 × 10 -13 R 4 6.7191 × 10 -20 P 1 -1.8150 × 10 +1 P 2 -4.7838 P 3 -1.2978 P 4 -7.1284 3 ANAM R y -119.562 1.5254 56.25 (2ND SF) R x -98.451 Y 27.149 θ -11.26 ° (REFL) K y -0.1186 Z 52.500 K x 0.7866 R 1 -1.6969 × 10 -9 R 2 -6.2266 × 10 -11 R 3 8.5459 × 10 -16 R 4 8.0998 × 10 -16 P 1 -1.8331 P 2 -4.9789 × 10 -1 P 3 -2.3604 P 4 -9.6450 × 10 -1 4 ANAM R y -242.348 1.5254 56.25 (1ST SF) R x -159.768 Y 5.082 θ -3.86 ° (REFL) K y 12.1104 Z 32.396 K x 4.7358 R 1 -2.5719 × 10 -10 R 2 -4.9792 × 10 -12 R 3 8.8695 × 10 -13 R 4 6.7191 × 10 -20 P 1 -1.8150 × 10 +1 P 2 -4.7838 P 3 -1.2978 P 4 -7.1284 5 ANAM R y -179.00 7 1.5254 56.25 (3RD SF) R x -231.111 Y 27.820 θ 1.74 ° (REFL) K y 2.2288 Z 47.835 K x -72.7188 R 1 6.1912 × 10 -8 R 2 -9.4470 × 10 -13 R 3 2.8064 × 10 -15 R 4 2.0069 × 10 -18 P 1 2.0705 × 10 -2 P 2 6.7667 P 3 -5.5003 P 4 -4.0534 6 ANAM R y 72.293 Y 42.329 θ -42.24 ° (4TH SF) R x 39.167 Z 43.924 K y -1.0213 K x -7.8305 R 1 -7.5404 × 10 -7 R 2 -5.8510 × 10 -10 R 3 5.8345 × 10 -13 R 4 1.5291 × 10 -15 P 1 -1.2077 × 10 -1 P 2 2.1174 × 10 -2 P 3 2.9220 × 10 -1 P 4 -1.4519 7 ∞ Y 42.878 θ -19.36 ° (image display surface) Z 30.211 (1) θ r3 = 42.75 ° (3) φ t1 (yz) = 0.0008 (1 / mm) ) Φ t1 (xz) = − 0.001 (1 / mm).

【0122】 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 -104.851 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 2.540 θ -7.02° Z 33.527 3 ANAM Ry -54.751 1.5254 56.25 (2ND SF) Rx -62.006 Y -19.747 θ -48.21° (REFL) Ky -1.3614 Z 30.166 Kx 0.1944 R1 2.4430 ×10-10 2 -1.1189 ×10-10 3 -2.4892 ×10-16 4 1.9084 ×10-22 1 -2.7674 ×10+12 5.3845 ×10-13 -4.1468 P4 1.0048 ×10+1 4 -104.851 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 2.540 θ -7.02° (REFL) Z 33.527 5 ANAM Ry -8201.935 1.5254 56.25 (3RD SF) Rx 1243.857 Y -37.497 θ 4.95° (REFL) Ky 0.0000 Z 53.061 Kx 0.0000 R1 9.7227 ×10-82 1.2246 ×10-12 3 -1.5956 ×10-16 4 6.7677 ×10-21 1 8.5858 ×10-12 -4.4664 P3 1.9991 P4 2.2019 6 46.674 Y 28.160 θ -29.19° 7 ∞ Y 31.793 θ
-26.09° (画像表示面) Z 35.135 (1)θr3=36.51° 。
Example 5 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 -104.851 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 2.540 θ -7.02 ° Z 33.527 3 ANAM R y- 54.751 1.5254 56.25 (2ND SF) R x -62.006 Y -19.747 θ -48.21 ° (REFL) K y -1.3614 Z 30.166 K x 0.1944 R 1 2.4430 × 10 -10 R 2 -1.1189 × 10 -10 R 3 -2.4892 × 10 -16 R 4 1.9084 × 10 -22 P 1 -2.7674 × 10 +1 P 2 5.3845 × 10 -1 P 3 -4.1468 P 4 1.0048 × 10 +1 4 -104.851 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 2.540 θ -7.02 ° (REFL) Z 33.527 5 ANAM R y -8201.935 1.5254 56.25 (3RD SF) R x 1243.857 Y -37.497 θ 4.95 ° (REFL) K y 0.0000 Z 53.061 K x 0.0000 R 1 9.7227 × 10 -8 R 2 1.2246 × 10 -12 R 3 -1.5956 × 10 -16 R 4 6.7677 × 10 -21 P 1 8.5858 × 10 -1 P 2 -4.4664 P 3 1.9991 P 4 2.2019 6 46.674 Y 28.160 θ -29.19 ° 7 Y Y 31.793 θ
-26.09 ° (image display surface) Z 35.135 (1) θ r3 = 36.51 °.

【0123】 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 ∞ Y 0.000 θ 20.00° (仮想面) Z 0.000 3 ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) (仮想面から) Y 0.000 θ 0.00° Z 40.495 4 ANAM Ry -146.661 1.5254 56.25 (2ND SF) Rx -131.067 (仮想面から) (REFL) Ky -0.1158 Y -23.006 θ -32.35° Kx -0.6570 Z 49.040 R1 1.4710 ×10-82 2.4181 ×10-10 3 8.0445 ×10-14 4 -1.0655 ×10-16 1 -6.7968 ×10-12 1.1524 ×10-23 9.6151 ×10-14 5.6260 ×10-1 5 ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) (仮想面から) (REFL) Y 0.000 θ 0.00° Z 40.495 6 ∞ 1.5254 56.25 (3RD SF) (仮想面から) (REFL) Y 0.000 θ 0.00° Z 56.475 7 ANAM Ry 70.881 (仮想面から) (4TH SF) Rx 99.816 Y 30.811 θ -80.98° Ky 6.0488 Z 62.245 Kx 7.1389 R1 1.8385 ×10-52 1.8499 ×10-10 3 -3.4116 ×10-12 4 -7.2747 ×10-15 1 3.2623 ×10-12 3.8697 P3 9.0201 ×10-14 1.1638 ×10-1 8 ∞ Y 40.634 θ -2.65° (画像表示面) Z 30.403 (1)θr3=46.70° (3)φt1(yz)=0(1/mm) φt1(xz)=0(1/mm) 。Example 6 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 ∞ Y 0.000 θ 20.00 ° (virtual surface) Z 0.000 3 ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) ( from the virtual plane) Y 0.000 θ 0.00 ° Z 40.495 4 ANAM R y -146.661 1.5254 56.25 (2ND SF) R x -131.067 ( virtual plane) (REFL) K y -0.1158 Y -23.006 θ -32.35 ° K x -0.6570 Z 49.040 R 1 1.4710 × 10 -8 R 2 2.4181 × 10 -10 R 3 8.0445 × 10 -14 R 4 -1.0655 × 10 -16 P 1 -6.7968 × 10 -1 P 2 1.1524 × 10 -2 P 3 9.6151 × 10 -1 P 4 5.6260 × 10 -1 5 ∞ 1.5254 56.25 (1ST SF) ( virtual plane) (REFL) Y 0.000 θ 0.00 ° Z 40.495 6 ∞ 1.5254 56.25 (3RD SF) ( virtual plane) (REFL) Y 0.000 θ 0.00 ° Z 56.475 7 ANAM R y 70.881 ( virtual plane) (4TH SF) R x 99.816 Y 30.811 θ -80.98 ° K y 6.0488 Z 62.245 K x 7.1389 R 1 1.8385 × 10 -5 R 2 1.8499 × 10 - 10 R 3 -3.4116 × 10 -12 R 4 -7.2747 × 10 -15 P 13 .2623 × 10 -1 P 2 3.8697 P 3 9.0201 × 10 -1 P 4 1.1638 × 10 -1 8 ∞ Y 40.634 θ -2.65 ° ( image display surface) Z 30.403 (1) θ r3 = 46.70 ° (3 ) Φ t1 (yz) = 0 (1 / mm) φ t1 (xz) = 0 (1 / mm).

【0124】 実施例9 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 ∞ Y 0.000 θ 15.00° (仮想面) Z 0.000 3 -221.433 1.5254 56.25 (1ST SF) (仮想面から) Y 0.000 θ 0.00° Z 38.879 4 -106.803 1.5254 56.25 (2ND SF) (仮想面から) (REFL) Y -16.310 θ -30.86° Z 48.157 5 -221.433 1.5254 56.25 (1ST SF) (仮想面から) (REFL) Y 0.000 θ 0.00° Z 38.879 6 -208.964 1.5254 56.25 (3RD SF) (仮想面から) (REFL) Y 0.000 θ 0.00° Z 55.417 7 154.685 (仮想面から) (4TH SF) Y 22.393 θ -20.71° Z 41.581 8 ∞ Y 39.534 θ -5.00° (画像表示面) Z 27.732 (1)θr3=41.68° (3)φt1(yz)=0.00024(1/mm) φt1(xz)=0.00024(1/mm) 。Example 9 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 ∞ Y 0.000 θ 15.00 ° (virtual surface) Z 0.000 3 -221.433 1.5254 56.25 (1ST SF) (From virtual surface) Y 0.000 θ 0.00 ° Z 38.879 4 -106.803 1.5254 56.25 (2ND SF) (from virtual surface) (REFL) Y -16.310 θ -30.86 ° Z 48.157 5 -221.433 1.5254 56.25 (1ST SF) (virtual surface) From) (REFL) Y 0.000 θ 0.00 ° Z 38.879 6 -208.964 1.5254 56.25 (3RD SF) (from virtual surface) (REFL) Y 0.000 θ 0.00 ° Z 55.417 7 154.685 (from virtual surface) (4TH SF) Y 22.393 θ -20.71 ° Z 41.581 8 ∞ Y 39.534 θ -5.00 ° (image display surface) Z 27.732 (1) θ r3 = 41.68 ° (3) φ t1 (yz) = 0.00024 (1 / mm) φ t1 ( xz) = 0.00024 (1 / mm).

【0125】 実施例10 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 -104.851 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 2.540 θ -7.02° Z 33.527 3 ANAM Ry -54.751 Y -19.747 θ -48.21° (2ND SF) Rx -62.006 Z 30.167 (REFL) Ky -1.3614 Kx 0.1944 R1 2.4430 ×10-10 2 -1.1189 ×10-10 3 -2.4892 ×10-16 4 1.9084 ×10-22 1 -2.7674 ×10+12 5.3845 ×10-13 -4.1468 P4 1.0048 ×10+1 4 ∞ 2.000 1.4922 57.50 (フレネルレンズ第1面) Y 45.000 θ 0.00° Z 51.527 5 ∞ (フレネルレンズ第2面) K 0.0000 A 2.0658 ×10-6 B -4.2780 ×10-10 C 3.2196 ×10-14 D 2.1256 ×10-18 Example 10 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 -104.851 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 2.540 θ -7.02 ° Z 33.527 3 ANAM R y- 54.751 Y -19.747 θ -48.21 ° (2ND SF) R x -62.006 Z 30.167 (REFL) K y -1.3614 K x 0.1944 R 1 2.4430 × 10 -10 R 2 -1.1189 × 10 -10 R 3 -2.4892 × 10 - 16 R 4 1.9084 × 10 -22 P 1 -2.7674 × 10 +1 P 2 5.3845 × 10 -1 P 3 -4.1468 P 4 1.0048 × 10 +1 4 ∞ 2.000 1.4922 57.50 (Fresnel lens first surface) Y 45.000 θ 0.00 ° Z 51.527 5∞ (Fresnel lens second surface) K 0.0000 A 2.0658 × 10 -6 B -4.2780 × 10 -10 C 3.2196 × 10 -14 D 2.1256 × 10 -18 .

【0126】 実施例11 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 -104.851 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 2.540 θ -7.02° Z 33.527 3 ANAM Ry -54.751 Y -19.747 θ -48.21° (2ND SF) Rx -62.006 Z 30.166 (REFL) Ky -1.3614 Kx 0.1944 R1 2.4430 ×10-10 2 -1.1189 ×10-10 3 -2.4892 ×10-16 4 1.9084 ×10-22 1 -2.7674 ×10+12 5.3845 ×10-13 -4.1468 P4 1.0048 ×10+1 4 ∞ 2.000 1.4922 57.50 (フレネルレンズ第1面) Y 20.000 θ -22.00° Z 53.527 5 ∞ (フレネルレンズ第2面) K 0.0000 A 4.4111 ×10-5 B -1.0534 ×10-7 C 1.1649 ×10-10 D -4.9416 ×10-14 Example 11 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 -104.851 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 2.540 θ -7.02 ° Z 33.527 3 ANAM R y- 54.751 Y -19.747 θ -48.21 ° (2ND SF) R x -62.006 Z 30.166 (REFL) K y -1.3614 K x 0.1944 R 1 2.4430 × 10 -10 R 2 -1.1189 × 10 -10 R 3 -2.4892 × 10 - 16 R 4 1.9084 × 10 -22 P 1 -2.7674 × 10 +1 P 2 5.3845 × 10 -1 P 3 -4.1468 P 4 1.0048 × 10 +1 4 ∞ 2.000 1.4922 57.50 (Fresnel lens first surface) Y 20.000 θ- 22.00 ° Z 53.527 5 ∞ (Fresnel lens second surface) K 0.0000 A 4.4111 × 10 -5 B -1.0534 × 10 -7 C 1.1649 × 10 -10 D -4.9416 × 10 -14 .

【0127】 実施例12(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 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 13.983 θ 9.46° Z 33.974 3 自由曲面 1.5254 56.25 (2ND SF) Y 4.596 θ -15.22° (REFL) Z 49.231 4 自由曲面 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 13.983 θ 9.46° (REFL) Z 33.974 5 自由曲面 Y 27.094 θ 79.39° (3RD SF) Z 35.215 6 ∞ Y 29.266 θ 46.34° (画像表示面) Z 46.318 自由曲面 C5 -2.6152×10-37 -3.9706×10-38 -7.5434×10-510 -1.5120×10-612 2.6572×10-714 1.3359×10-616 1.7946×10-717 -2.9881×10-919 -3.0362×10-921 -2.0258×10-723 -3.8978×10-10 25 1.4986×10-927 -3.8974×10-929 -2.5335×10-930 4.3101×10-12 32 -1.4923×10-11 34 7.6026×10-11 36 -4.2410×10-11 自由曲面 C5 -6.2524×10-37 -7.5944×10-38 -1.0605×10-510 9.3276×10-612 8.3882×10-714 -5.6861×10-716 -4.9904×10-717 -2.0403×10-10 19 -8.0184×10-921 -4.4196×10-823 4.4149×10-10 25 3.8170×10-10 27 8.4970×10-11 29 -2.8006×10-10 30 1.3964×10-12 32 -1.7677×10-10 34 3.3220×10-12 36 6.9401×10
−12 自由曲面 C −1.2118×10-27 -3.7062×10-38 -1.2290×
10-410 9.9763×10-412 -8.0746×10-514 -3.8939×10-516 2.6861×10-517 -1.7720×10-619 -3.4243×10-621 -3.5310×10-723 1.2185×10-725 1.0019×10-727 1.4838×10-729 -5.3531×10-8
Example 12 (1) Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 Free-form surface 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 13.983 θ 9.46 ° Z 33.974 3 Free-form surface 1.5254 56.25 (2ND SF) Y 4.596 θ -15.22 ° (REFL) Z 49.231 4 Free-form surface 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 13.983 θ 9.46 ° (REFL) Z 33.974 5 Free-form surface Y 27.094 θ 79.39 ° (3RD SF) Z 35.215 6 ∞ Y 29.266 θ 46.34 ° (image display surface) Z 46.318 Free-form surface C 5 -2.6152 × 10 -3 C 7 -3.9706 × 10 -3 C 8 -7.5434 × 10 -5 C 10 -1.5120 × 10 -6 C 12 2.6572 × 10 -7 C 14 1.3359 × 10 -6 C 16 1.7946 × 10 -7 C 17 -2.9881 × 10 -9 C 19 -3.0362 × 10 -9 C 21 -2.0258 × 10 -7 C 23 -3.8978 × 10 - 10 C 25 1.4986 × 10 -9 C 27 -3.8974 × 10 -9 C 29 -2.5 335 × 10 -9 C 30 4.3 101 × 10 -12 C 32 -1.4923 × 10 -11 C 34 7.6026 × 10 -11 C 36 -4.2410 × 10 -11 Free-form surface C 5 -6.2524 × 10 -3 C 7 -7.5944 × 10 -3 C 8 -1.0605 × 10 -5 C 10 9.3276 × 10 -6 C 12 8.3882 × 10 -7 C 14 -5.6861 × 10 -7 C 16 -4.9904 × 10 -7 C 17 -2.0403 × 10 -10 C 19 -8.0184 × 10 -9 C 21 -4.4196 × 10 -8 C 23 4.4149 × 10 -10 C 25 3.8 170 × 10 -10 C 27 8.4970 × 10 -11 C 29 -2.8006 × 10 -10 C 30 1.3964 × 10 -12 C 32 -1.7677 × 10 -10 C 34 3.3 220 × 10 -12 C 36 6.9401 × 10
−12 free-form surface C 5 −1.2 118 × 10 −2 C 7 −3.7062 × 10 −3 C 8 −1.2290 ×
10 -4 C 10 9.9763 × 10 -4 C 12 -8.0746 × 10 -5 C 14 -3.8939 × 10 -5 C 16 2.6861 × 10 -5 C 17 -1.7720 × 10 -6 C 19 -3.4243 × 10 -6 C 21 -3.5310 × 10 -7 C 23 1.2185 × 10 -7 C 25 1.0019 × 10 -7 C 27 1.4838 × 10 -7 C 29 -5.3531 × 10 -8 .

【0128】 実施例12(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 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 13.983 θ 9.46° Z 33.974 3 自由曲面 Y 4.596 θ -15.22° (2ND SF) Z 49.231 4 ∞ 2.000 1.4922 57.50 (フレネルレンズ第1面) Y 45.982 θ -18.17° Z 65.000 5 ∞ (フレネルレンズ第2面) K 0.0000 A 3.9372 ×10-6 B -1.6979 ×10-9 C 4.2377 ×10-13 D -4.1829 ×10-17 自由曲面 C5 -2.6152×10-37 -3.9706×10-38 -7.5434×10-510 -1.5120×10-612 2.6572×10-714 1.3359×10-616 1.7946×10-717 -2.9881×10-919 -3.0362×10-921 -2.0258×10-723 -3.8978×10-10 25 1.4986×10-927 -3.8974×10-929 -2.5335×10-930 4.3101×10-12 32 -1.4923×10-11 34 7.6026×10-11 36 -4.2410×10-11 自由曲面 C5 -6.2524×10-37 -7.5944×10-38 -1.0605×10-510 9.3276×10-612 8.3882×10-714 -5.6861×10-716 -4.9904×10-717 -2.0403×10-10 19 -8.0184×10-921 -4.4196×10-823 4.4149×10-10 25 3.8170×10-10 27 8.4970×10-11 29 -2.8006×10-10 30 1.3964×10-12 32 -1.7677×10-10 34 3.3220×10-12 36 6.9401×10-12 Example 12 (2) Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 Free-form Surface 1.5254 56.25 (1ST SF) Y 13.983 θ 9.46 ° Z 33.974 3 Free-form Surface Y 4.596 θ -15.22 ° (2ND SF) Z 49.231 4 ∞ 2.000 1.4922 57.50 (Fresnel lens first surface) Y 45.982 θ -18.17 ° Z 65.000 5 ∞ (Fresnel lens second surface) K 0.0000 A 3.9372 × 10 -6 B -1.6979 × 10 -9 C 4.2377 × 10 -13 D -4.1829 × 10 -17 Free-form surface C 5 -2.6152 × 10 -3 C 7 -3.9706 × 10 -3 C 8 -7.5434 × 10 -5 C 10 -1.5120 × 10 -6 C 12 2.6572 × 10 -7 C 14 1.3359 × 10 -6 C 16 1.7946 × 10 -7 C 17 -2.9881 × 10 -9 C 19 -3.0362 × 10 -9 C 21 -2.0258 × 10 -7 C 23 -3.8978 × 10 -10 C 25 1.4986 × 10 -9 C 27 -3.8974 × 10 -9 C 29 -2.5335 × 10 -9 C 30 4.3101 × 10 -12 C 32 -1.4923 × 10 -11 C 34 7.6026 × 10 - 11 C 36 -4.2 410 × 10 -11 Free-form surface C 5 -6.2524 × 10 -3 C 7 -7.5944 × 10 -3 C 8 -1.0605 × 10 -5 C 10 9.32 76 × 10 -6 C 12 8.3882 × 10 -7 C 14 -5.6861 × 10 -7 C 16 -4.9904 × 10 -7 C 17 -2.0 403 × 10 -10 C 19 -8.0184 × 10 -9 C 21 -4.4 196 × 10 -8 C 23 4.4 149 × 10 -10 C 25 3.8 170 × 10 -10 C 27 8.4970 × 10 -11 C 29 -2.8006 × 10 -10 C 30 1.3 964 × 10 -12 C 32 -1.7677 × 10 -10 C 34 3.3 220 × 10 -12 C 36 6.9401 × 10 -12 .

【0129】 実施例13 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 1.5163 64.15 (1ST SF) Y 0.000 θ 24.79° Z 35.567 3 自由曲面 1.5163 64.15 (2ND SF) Y 5.402 θ -9.11° (REFL) Z 70.723 4 自由曲面 Y 21.138 θ -25.12° (3RD SF) Z 39.783 5 ∞ Y 23.963 θ -11.11° (画像表示面) Z 34.441 自由曲面 C5 6.8620×10-37 7.4153×10-38 5.9417×10-510 2.9033×10-512 -4.6823×10-714 3.8805×10-6 C16 5.0284×10-717 2.3906×10-819 7.1030×10-821 2.8323×10-8 自由曲面 C5 -3.7101×10-37 -4.1036×10-38 4.2896×10-610 -8.4314×10-612 -8.1477×10-814 1.1846×10-616 2.8608×10-717 8.8332×10-919 3.2284×10-821 1.2745×10-8 自由曲面 C5 1.5613×10-27 1.5901×10-28 3.8223×10-410 -5.9546×10-512 -5.8106×10-514 -4.2859×10-516 -2.2163×10-517 1.1940×10-619 2.0760×10-621 1.0626×10-6Example 13 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 Free-Form Surface 1.5163 64.15 (1ST SF) Y 0.000 θ 24.79 ° Z 35.567 3 Free-Form Surface 1.5163 64.15 ( 2ND SF) Y 5.402 θ -9.11 ° (REFL) Z 70.723 4 Free-form surface Y 21.138 θ -25.12 ° (3RD SF) Z 39.783 5 ∞ Y 23.963 θ -11.11 ° (image display surface) Z 34.441 Free-form surface C 5 6.8620 × 10 -3 C 7 7.4 153 × 10 -3 C 8 5.9417 × 10 -5 C 10 2.9033 × 10 -5 C 12 -4.6823 × 10 -7 C 14 3.8 805 × 10 -6 C 16 5.0 284 × 10 -7 C 17 2.3 906 × 10 -8 C 19 7.1030 × 10 -8 C 21 2.8323 × 10 -8 Free-form surface C 5 -3.7101 × 10 -3 C 7 -4.1036 × 10 -3 C 8 4.2896 × 10 -6 C 10 -8.4314 × 10 -6 C 12 -8.1477 × 10 -8 C 14 1.1846 × 10 -6 C 16 2.8608 × 10 -7 C 17 8.8 332 × 10 -9 C 19 3.2284 × 10 -8 C 21 1.2745 × 10 -8 Free-form surface C 5 1.5613 × 10 -2 C 7 1.5901 × 10 -2 C 8 3.8223 × 10 -4 C 10 -5.9546 × 10 -5 C 12 -5.8106 × 10 -5 C 14 -4.2859 × 10 -5 C 16 -2. 2163 × 10 -5 C 17 1.1940 × 10 -6 C 19 2.0760 × 10 -6 C 21 1.0626 × 10 -6 .

【0130】 実施例14 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 1.5163 64.15 (1ST SF) Y -10.123 θ 20.33° Z 43.489 3 自由曲面 1.5163 64.15 (2ND SF) Y 1.103 θ -10.31° (REFL) Z 65.000 4 自由曲面 Y -10.123 θ 20.33° (1ST SF) Z 43.489 5 ∞ Y 17.608 θ -13.99° (画像表示面) Z 30.846 自由曲面 C5 1.0401×10-27 8.6572×10-38 9.8267×10-5 C10 2.0456×10-412 -9.4226×10-614 1.6262×10-616 4.0506×10-617 3.2669×10-719 2.1072×10-721 1.5355×10-7 自由曲面 C5 -2.5798×10-37 -3.0708×10-38 -3.2024×10-510 -3.3909×10-612 2.9430×10-614 4.3427×10-616 3.4981×10-617 -2.8763×10-819 4.0895×10-821 5.4666×10-8Example 14 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 Free-Form Surface 1.5163 64.15 (1ST SF) Y -10.123 θ 20.33 ° Z 43.489 3 Free-Form Surface 1.5163 64.15 (2ND SF) Y 1.103 θ -10.31 ° (REFL) Z 65.000 4 Free-form surface Y -10.123 θ 20.33 ° (1ST SF) Z 43.489 5 ∞ Y 17.608 θ -13.99 ° (image display surface) Z 30.846 Free-form surface C 5 1.0401 × 10 -2 C 7 8.6572 × 10 -3 C 8 9.8267 × 10 -5 C 10 2.0 456 × 10 -4 C 12 -9.4226 × 10 -6 C 14 1.6262 × 10 -6 C 16 4.0506 × 10 -6 C 17 3.2669 × 10 -7 C 19 2.1072 × 10 -7 C 21 1.5355 × 10 -7 Free-form surface C 5 -2.5798 × 10 -3 C 7 -3.0708 × 10 -3 C 8 -3.2024 × 10 -5 C 10 -3.3909 × 10 -6 C 12 2.9430 × 10 -6 C 14 4.3427 × 10 -6 C 16 3.4981 × 10 -6 C 17 -2.8763 × 10 -8 C 19 4.0895 × 10 -8 C 21 5.4666 × 10 -8 .

【0131】 実施例17 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 1.5000 55.55 (1ST SF) Y 18.958 θ 7.69° Z 30.730 3 自由曲面 1.5000 55.55 (2ND SF) Y 9.165 θ -13.84° (REFL) Z 48.107 4 自由曲面 1.5000 55.55 (1ST SF) Y 18.958 θ 7.69° (REFL) Z 30.730 5 自由曲面 1.5000 55.55 (2ND SF) Y 9.165 θ -13.84° (REFL) Z 48.107 6 自由曲面 1.5000 55.55 (4TH SF) Y 34.128 θ -31.50° Z 30.758 7 ∞ Y 47.350 θ -34.92° (画像表示面) Z 35.893 自由曲面 C5 -4.9463×10-37 -3.4912×10-38 6.9477×10-510 1.7114×10-412 1.0830×10-614 -2.2541×10-716 4.5743×10-617 6.1581×10-819 4.7667×10-821 -1.9359×10-723 -1.3103×10-10 25 -7.7572×10-10 27 7.0783×10-10 29 5.3774×10-930 4.7726×10-12 32 1.3699×10-11 34 7.4217×10-11 36 -1.3460×10-10 自由曲面 C5 -5.9243×10-37 -5.4509×10-38 3.4016×10-510 7.9633×10-512 -4.1470×10-714 1.0233×10-616 2.6471×10-617 2.3016×10-919 3.3134×10-821 -1.6456×10-823 -1.3255×10-10 25 -4.9215×10-10 27 -3.3070×10-10 29 4.1802×10-9 自由曲面 C5 7.9798×10-37 1.7546×10-28 -1.1020×10-410 9.4392×10-412 -3.9282×10-614 -7.3326×10-616 -1.4273×10-5 (1)θr3=46.48° 。Example 17 Surface Number Curvature Radius Interval Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (pupil) 2 Free-form surface 1.5000 55.55 (1ST SF) Y 18.958 θ 7.69 ° Z 30.730 3 Free-form surface 1.5000 55.55 ( 2ND SF) Y 9.165 θ -13.84 ° (REFL) Z 48.107 4 Free-form surface 1.5000 55.55 (1ST SF) Y 18.958 θ 7.69 ° (REFL) Z 30.730 5 Free-form surface 1.5000 55.55 (2ND SF) Y 9.165 θ -13.84 ° (REFL) ) Z 48.107 6 Free-form surface 1.5000 55.55 (4TH SF) Y 34.128 θ -31.50 ° Z 30.758 7 ∞ Y 47.350 θ -34.92 ° (image display surface) Z 35.893 Free-form surface C 5 -4.9463 × 10 -3 C 7 -3.4912 × 10 -3 C 8 6.9477 × 10 -5 C 10 1.7114 × 10 -4 C 12 1.0830 × 10 -6 C 14 -2.2541 × 10 -7 C 16 4.5 743 × 10 -6 C 17 6.1581 × 10 -8 C 19 4.7 667 × 10 -8 C 21 -1.9359 × 10 -7 C 23 -1.3 103 × 10 -10 C 25 -7.7572 × 10 -10 C 27 7.0783 × 10 -10 C 29 5.3774 × 10 -9 C 30 4.7726 × 10 -12 C 32 1.3699 × 10 -11 C 34 7.4217 × 10 -11 C 36 -1.3460 × 10 -10 Free-form surface C 5 -5.9243 × 10 -3 C 7 -5.4509 × 10 -3 C 8 3.4016 × 10 -5 C 10 7.9 633 × 10 -5 C 12 -4.1470 × 10 -7 C 14 1.0233 × 10 -6 C 16 2.6471 × 10 -6 C 17 2.3016 × 10 -9 C 19 3.3 134 × 10 -8 C 21 -1.6456 × 10 -8 C 23 -1.3255 × 10 -10 C 25 -4.9 215 × 10 -10 C 27 -3.3070 × 10 -10 C 29 4.1802 × 10 -9 Free-form surface C 5 7.9798 × 10 -3 C 7 1.7546 × 10 -2 C 8 -1.1020 × 10 -4 C 10 9.4392 × 10 -4 C 12 -3.9282 × 10 -6 C 14 -7.3326 × 10 -6 C 16 -1.4273 × 10 -5 (1) θ r3 = 46.48 °.

【0132】以上の実施例では、前記定義式(a)、
(b)、(c)の非球面、アナモルフィック面、自由曲
面で構成したが、次の定義式(d)のように定義したZ
ernike多項式で表される面形状、次の定義式
(e)のように定義したX方向に対称な自由曲面での設
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。
In the above embodiment, the above defined formula (a)
(B) and (c) are composed of an aspherical surface, an anamorphic surface, and a free-form surface, but are defined as Z defined by the following definition expression (d).
It is also possible to design a surface shape represented by an ernike polynomial and a free-form surface symmetrical in the X direction defined as in the following definition expression (e). In other words, it goes without saying that surfaces of any definition can be used.

【0133】面対称な自由曲面の他の定義式として、Z
ernike多項式がある。この面の形状は以下の式
(d)により定義する。その定義式のZ軸がZerni
ke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 2 cos(2A)+D6 (R2 −1)+D7 2 sin(2A) +D8 3 cos(3A) +D9 (3R3 −2R)cos(A) +D10(3R3 −2R)sin(A)+D113 sin(3A) +D124cos(4A)+D13(4R4 −3R2 )cos(2A) +D14(6R4 −6R2 +1)+D15(4R4 −3R2 )sin(2A) +D164 sin(4A) +D175 cos(5A) +D18(5R5 −4R3 )cos(3A) +D19(10R5 −12R3 +3R)cos(A) +D20(10R5 −12R3 +3R)sin(A) +D21(5R5 −4R3 )sin(3A) +D225 sin(5A) +D236cos(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) +D296sin(6A)・・・・・ ・・・(d) なお、上記において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。
As another definitional expression of a plane-symmetric free-form surface, Z
There is an ernike polynomial. The shape of this surface is defined by the following equation (d). The Z axis of the definition is Zerni
It is the axis of the ke polynomial. X = R × cos (A) Y = R × sin (A) Z = D 2 + D 3 R cos (A) + D 4 R sin (A) + D 5 R 2 cos (2A) + D 6 (R 2 -1) + D 7 R 2 sin (2A) + D 8 R 3 cos (3A) + D 9 (3R 3 -2R) cos (A) + D 10 (3R 3 -2R) sin (A) + D 11 R 3 sin (3A) + D 12 R 4 cos (4A) + D 13 ( 4R 4 -3R 2) cos (2A) + D 14 (6R 4 -6R 2 +1) + D 15 (4R 4 -3R 2) sin (2A) + D 16 R 4 sin (4A) + D 17 R 5 cos (5A) + D 18 (5R 5 -4R 3) cos (3A) + D 19 (10R 5 -12R 3 + 3R) cos (A) + D 20 (10R 5 -12R 3 + 3R) sin (A) + D 21 ( 5R 5 -4R 3) sin (3A ) + D 22 R 5 sin (5A) + D 23 R 6 cos (6A) + D 24 (6R 6 -5R 4) cos (4A) + D 25 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) cos (2A) + D 26 ( 20R 6 -30R 4 + 12R 2 -1) + D 27 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) sin (2A) + D 28 (6R 6 −5R 4 ) sin (4A) + D 29 R 6 sin (6A) (D) In the above description, the plane is symmetric in the X direction. Here, D m (m is an integer of 2 or more) is a coefficient.

【0134】X方向に対称な自由曲面は、前記の(c)
式に対応して次のように定義できる。 Z=C2 +C3 Y+C4 |X| +C5 2 +C6 Y|X|+C7 2 +C8 3 +C9 2 |X|+C10YX2 +C11|X3 | +C124 +C133 |X|+C142 2 +C15Y|X3 |+C164 +C175 +C184 |X|+C193 2 +C202 |X3 | +C21YX4 +C22|X5 | +C236 +C245 |X|+C254 2 +C263 |X3 | +C272 4 +C28Y|X5 |+C296 +C307 +C316 |X|+C325 2 +C334 |X3 | +C343 4 +C352 |X5 |+C36YX6 +C37|X7 | ・・・・ ・・・(e) さて、以上説明したような接眼光学系と画像表示素子か
らなる組を1組用意し、片眼装着用に構成しても、ま
た、そのような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、両眼装着用に構成して
もよい。そのようにして、片眼あるいは両眼で観察でき
る据え付け型又は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。
The free-form surface symmetrical in the X direction can be obtained by the above (c)
It can be defined as follows corresponding to the expression. Z = C 2 + C 3 Y + C 4 | X | + C 5 Y 2 + C 6 Y | X | + C 7 X 2 + C 8 Y 3 + C 9 Y 2 | X | + C 10 YX 2 + C 11 | X 3 | + C 12 Y 4 + C 13 Y 3 | X | + C 14 Y 2 X 2 + C 15 Y | X 3 | + C 16 X 4 + C 17 Y 5 + C 18 Y 4 | X | + C 19 Y 3 X 2 + C 20 Y 2 | X 3 | + C 21 YX 4 + C 22 | X 5 | + C 23 Y 6 + C 24 Y 5 | X | + C 25 Y 4 X 2 + C 26 Y 3 | X 3 | + C 27 Y 2 X 4 + C 28 Y | X 5 | + C 29 X 6 + C 30 Y 7 + C 31 Y 6 | X | + C 32 Y 5 X 2 + C 33 Y 4 | X 3 | + C 34 Y 3 X 4 + C 35 Y 2 | X 5 | + C 36 YX 6 + C 37 | X 7 | (E) By the way, one set including the eyepiece optical system and the image display element as described above is prepared and configured for one eye mounting. Prepare a pair of left and right It may be configured for binocular mounting by supporting it at a distance. In this way, it can be configured as a stationary or portable image display device that can be observed with one eye or both eyes.

【0135】片眼に装着する構成にした場合の様子を図
21に(この場合は、左眼に装着)、両眼に装着する構
成にした場合の様子を図22にそれぞれ示す。図21、
図22中、31は表示装置本体部を示し、図21の場合
は観察者の顔面の左眼の前方に、図22の場合は観察者
の顔面の両眼の前方に保持されるよう支持部材が頭部を
介して固定している。その支持部材としては、一端を表
示装置本体部31に接合し、観察者のこめかみから耳の
上部にかけて延在する左右の前フレーム32と、前フレ
ーム32の他端に接合され、観察者の側頭部を渡るよう
に延在する左右の後フレーム33とから(図21の場
合)、あるいは、さらに、左右の後フレーム33の他端
に挟まれるように自らの両端を一方づつ接合し、観察者
の頭頂部を支持する頭頂フレーム34とから(図22の
場合)構成されている。
FIG. 21 (in this case, attachment to the left eye) shows a state where the camera is mounted on one eye, and FIG. 22 shows a state where the camera is mounted on both eyes. FIG.
In FIG. 22, reference numeral 31 denotes a display device main body. In FIG. 21, a support member is held in front of the left eye of the observer's face, and in FIG. 22, it is held in front of both eyes of the observer's face. Is fixed through the head. One end of the support member is joined to the display device main body 31, the left and right front frames 32 extending from the temple of the observer to the upper part of the ear, and the other end of the front frame 32 is joined to the side of the observer. From both the left and right rear frames 33 extending across the head (in the case of FIG. 21), or further, one end of each is joined one by one so as to be sandwiched between the other ends of the left and right rear frames 33, and observed. (In the case of FIG. 22).

【0136】また、前フレーム32における上記の後フ
レーム33との接合近傍には、弾性体からなり例えば金
属板バネ等で構成されたリヤプレート35が接合されて
いる。このリヤプレート35は、上記支持部材の一翼を
担うリヤカバー36が観察者の後頭部から首のつけねに
かかる部分で耳の後方に位置して支持可能となるように
接合されている(図22の場合)。リヤプレート35又
はリヤカバー36内にの観察者の耳に対応する位置にス
ピーカ39が取り付けられている。
In the vicinity of the joint of the front frame 32 with the rear frame 33, a rear plate 35 made of an elastic body and made of, for example, a metal plate spring is joined. The rear plate 35 is joined so that the rear cover 36, which carries one wing of the support member, is positioned behind the ear at a portion where the back cover of the observer is attached to the neck of the observer and can be supported (see FIG. 22). Case). A speaker 39 is mounted in the rear plate 35 or the rear cover 36 at a position corresponding to the ear of the observer.

【0137】映像・音声信号等を外部から送信するため
のケーブル41が表示装置本体部31から、頭頂フレー
ム34(図22の場合)、後フレーム33、前フレーム
32、リヤプレート35の内部を介してリヤプレート3
5あるいはリヤカバー36の後端部より外部に突出して
いる。そして、このケーブル41はビデオ再生装置40
に接続されている。なお、図中、40aはビデオ再生装
置40のスイッチやボリュウム調整部である。
A cable 41 for transmitting video / audio signals and the like from the outside is transmitted from the display device main body 31 through the top frame 34 (in the case of FIG. 22), the rear frame 33, the front frame 32, and the rear plate 35. Rear plate 3
5 or the rear cover 36 projects outward from the rear end. The cable 41 is connected to the video playback device 40.
It is connected to the. In the figure, reference numeral 40a denotes a switch and a volume adjusting unit of the video reproducing device 40.

【0138】なお、ケーブル41は先端をジャックし
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
鑑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構わな
い。
The cable 41 may be jacked at the end so that it can be attached to an existing video deck or the like. Furthermore, it is connected to a tuner for TV radio wave reception,
It may be used for viewing, or may be connected to a computer to receive computer graphics images, message images from the computer, and the like. In addition, an antenna may be connected to receive an external signal by radio wave in order to reject an obstructive code.

【0139】さらに、本発明の画像表示装置の接眼光学
系を結像光学系として用いた場合、例えば、図23に示
すような撮影光学系Obとファインダー光学系Fiが別
体に併設されたコンパクトカメラCaのファインダー光
学系Fiに用いることができる。結像光学系として用い
た場合の光学系の構成図を図24に示す。前側レンズ群
GFと、明るさ絞りDとその後方に配備された本発明の
接眼光学系DSとで対物光学系Ltを構成することがで
きる。この対物光学系Ltによって形成された像は上記
対物系のLtの観察者側に設けられた4回反射のポロプ
リズムPによって正立され、接眼レンズOcによって観
察できる。
Further, when the eyepiece optical system of the image display apparatus of the present invention is used as an imaging optical system, for example, a compact optical system Ob and a finder optical system Fi as shown in FIG. It can be used for the finder optical system Fi of the camera Ca. FIG. 24 shows a configuration diagram of an optical system when used as an imaging optical system. An objective optical system Lt can be configured by the front lens group GF, the aperture stop D, and the eyepiece optical system DS of the present invention disposed behind the aperture stop D. The image formed by the objective optical system Lt is erected by a four-time reflecting Porro prism P provided on the observer side of the objective system Lt, and can be observed by an eyepiece Oc.

【0140】以上、本発明のプリズム光学素子及び像観
察装置、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、本発明はこれらの限定されず種々の変形
が可能であり、本発明の範囲内であればいかように構成
してもよい。
Although the prism optical element, image observation device, and image display device of the present invention have been described based on several embodiments, the present invention is not limited thereto, and various modifications are possible. Any configuration may be made within the scope of the invention.

【0141】以上の本発明のプリズム光学素子及び像観
察装置は例えば次のように構成することができる。 〔1〕 屈折率(n)が1よりも大きい(n>1)媒質
を挟んだ複数の面によって形成されるプリズム光学素子
において、前記プリズム光学素子が、前記プリズム光学
素子内部に光線を入射させるか、若しくは、前記プリズ
ム光学素子内部から光線を射出させる透過作用及び前記
プリズム光学素子内部での内部反射作用とを合わせて有
した第1面と、前記媒質を挟んで前記第1面と対向配置
され前記プリズム光学素子内部での内部反射作用を有す
る第2面と、前記第2面と略近接する位置に配置されか
つ前記第1面と前記媒質を挟んで対向配置され前記プリ
ズム光学素子内部での内部反射作用を有する第3面と、
前記第1面が光線を前記プリズム光学素子内部に入射さ
せる作用を有するときには前記プリズム光学素子内部か
ら光線を射出させる作用を有し、前記第1面が光線を前
記プリズム光学素子内部から射出させる作用を有すると
きには前記プリズム光学素子内部に光線を入射させる作
用を有するような透過作用を持った第4面とを有し、前
記媒質のd線における屈折率をnd 、前記第3面におけ
る任意の光線の内部反射の角度をθr3とするとき、 sin-1(1/nd )≦θr3≦60° ・・・(1) を満たすことを特徴とするプリズム光学素子。
The above-described prism optical element and image observation apparatus of the present invention can be constituted, for example, as follows. [1] In a prism optical element formed by a plurality of surfaces sandwiching a medium having a refractive index (n) larger than 1 (n> 1), the prism optical element causes light rays to enter the prism optical element. Alternatively, a first surface having a combination of a transmitting action for emitting light rays from inside the prism optical element and an internal reflecting action inside the prism optical element, and the first face facing the first medium with the medium interposed therebetween. And a second surface having an internal reflection action inside the prism optical element, and disposed at a position substantially close to the second surface and opposed to the first surface with the medium interposed therebetween, inside the prism optical element. A third surface having an internal reflection action of
When the first surface has a function of causing light rays to enter the inside of the prism optical element, the first surface has a function of emitting light rays from the inside of the prism optical element, and the first surface emits light rays from the inside of the prism optical element. Having a fourth surface having a transmitting action such that a light ray enters the inside of the prism optical element, the refractive index at the d-line of the medium is n d , and the arbitrary refractive index at the third face is n when the angle of internal reflection of light rays and theta r3, the prism optical element and satisfies the sin -1 (1 / n d) ≦ θ r3 ≦ 60 ° ··· (1).

【0142】〔2〕 上記〔1〕において、 sin-1(1/nd )≦θr3≦50° ・・・(2) を満たすことを特徴とするプリズム光学素子。[0142] [2] In [1], sin -1 (1 / n d ) ≦ θ r3 ≦ 50 ° ··· prism optical element and satisfies the (2).

【0143】〔3〕 上記〔1〕又は〔2〕において、
前記第1面の反射が全反射であることを特徴とするプリ
ズム光学素子。
[3] In the above [1] or [2],
A prism optical element, wherein the reflection of the first surface is total reflection.

【0144】〔4〕 上記〔1〕から〔3〕の何れか1
項において、前記プリズム光学素子の媒質の屈折率
(n)が1.3よりも大きい(n>1.3)ことを特徴
とするプリズム光学素子。
[4] Any one of the above [1] to [3]
9. The prism optical element according to item 1, wherein a refractive index (n) of a medium of the prism optical element is larger than 1.3 (n> 1.3).

【0145】〔5〕 上記〔1〕から〔3〕の何れか1
項において、前記プリズム光学素子を構成する少なくと
も1面は平面であることを特徴とするプリズム光学素
子。
[5] Any one of the above [1] to [3]
3. The prism optical element according to claim 1, wherein at least one surface constituting the prism optical element is flat.

【0146】〔6〕 上記〔1〕から〔5〕の何れか1
項において、前記プリズム光学素子を観察光学系内部に
配置したことを特徴とする観察光学系。
[6] Any one of the above [1] to [5]
9. The observation optical system according to item 1, wherein the prism optical element is disposed inside the observation optical system.

【0147】〔7〕 上記〔6〕において、前記プリズ
ム光学素子を対物レンズ内部に配置したことを特徴とす
る観察光学系。
[7] The observation optical system according to the above [6], wherein the prism optical element is disposed inside the objective lens.

【0148】〔8〕 上記〔6〕において、前記プリズ
ム光学素子が対物レンズ後方に配置され、前記対物レン
ズによって形成された物体像を正立正像させる作用を持
った像正立手段内部に配置されていることを特徴とする
カメラファインダー光学系。
[8] In the above item [6], the prism optical element is arranged behind the objective lens, and is arranged inside the image erecting means having the function of erecting the object image formed by the objective lens. A camera finder optical system, characterized in that:

【0149】[0149]

〔9〕 上記〔8〕において、前記プリズ
ム光学素子が像正立作用と共に接眼レンズ作用も合わせ
て有することを特徴とするカメラファインダー光学系。
[9] The camera finder optical system according to [8], wherein the prism optical element has an eyepiece function as well as an image erecting function.

【0150】〔10〕 上記〔1〕から〔5〕の何れか
1項において、前記プリズム光学素子の前記第4面に対
向配置された像形成手段と、前記プリズム光学素子と前
記像形成手段を観察者顔面に保持する作用を持った保持
部材とを有し、前記像形成手段から射出した光束が、前
記プリズム光学素子内部の光路順に、前記第4面に入射
して、前記第3面で反射され、前記第1面で反射され、
前記第2面で反射され、前記第1面より射出されること
を特徴とする頭部装着型画像表示装置。
[10] In any one of the above items [1] to [5], the image forming means may be arranged so as to face the fourth surface of the prism optical element, and the prism optical element and the image forming means may be arranged as follows. A holding member having a function of holding the image on the observer's face, and a light beam emitted from the image forming means is incident on the fourth surface in the order of the optical path inside the prism optical element, and is incident on the third surface. Reflected, reflected at the first surface,
A head-mounted image display device, wherein the light is reflected by the second surface and emitted from the first surface.

【0151】〔11〕 像形成手段と、前記像形成手段
によって形成された像を観察眼球に導く作用を持った接
眼光学系とを有する像観察装置において、前記接眼光学
系が、間を屈折率(n)が1よりも大きい(n>1)単
体媒質で埋めた少なくとも3つの面を備えた面構成を持
つプリズム部材を有すると共に、前記プリズム部材が前
記像形成手段から射出された光線を少なくとも3回内部
反射させる作用を有し、かつ、その少なくとも3回の内
部反射作用の中の少なくとも2回の内部反射は全反射作
用による反射となるように構成されており、前記少なく
とも2回の全反射作用の中の少なくとも1回の反射は前
記プリズム部材の単体媒質の観察者側に配置された面に
よって行われ、かつ、その面は前記プリズム部材の内部
反射によって生じる収差を補正する作用を持った曲面形
状に形成され、さらに、前記プリズム部材の少なくとも
3つの面の中少なくとも2つの面を通して外界観察を行
うことができるように、前記少なくとも2つの面が前記
単体媒質を挟んで外界を観察するときに発生する歪みを
低下させるような対向配置がなされていることを特徴と
する像観察装置。
[11] In an image observation apparatus having an image forming means and an eyepiece optical system having an action of guiding an image formed by the image forming means to an observation eyeball, the eyepiece optical system has a refractive index between them. (N) is greater than 1 (n> 1), the prism member having a surface configuration having at least three surfaces filled with a single medium, and the prism member is configured to at least emit a light beam emitted from the image forming means. It has a function of internally reflecting three times, and at least two of the at least three internal reflections are configured to be reflections by a total reflection, and the at least two total reflections are performed. At least one reflection in the reflection action is performed by a surface of the single element medium of the prism member which is arranged on the viewer side, and the surface is generated by internal reflection of the prism member. The at least two surfaces are formed of the single medium so as to be formed into a curved surface having a function of correcting aberrations, and that the external world can be observed through at least two of the at least three surfaces of the prism member. An image observation apparatus characterized by being arranged so as to reduce distortion generated when observing the outside world with the interposition therebetween.

【0152】〔12〕 像形成手段と、前記像形成手段
によって形成された像を観察眼球に導く作用を持った接
眼光学系とを有する像観察装置において、前記接眼光学
系が少なくともプリズム部材を含み、前記プリズム部材
は、その面構成の中、透過又は反射の光学作用を持った
光学作用面が少なくとも4つ設けられ、かつ、その4つ
の光学作用面で囲まれた間を屈折率(n)が1よりも大
きい(n>1)単体媒質で埋めて構成され、前記4つの
光学作用面は、透過作用と反射作用とを有し観察者眼球
側に配置された第1面と、前記第1面に対して前記媒質
を挟んで対向配置されかつ観察者視軸に対して少なくと
も偏心あるいは傾いて配置された反射作用を有する第2
面と、前記第1面に対して前記媒質を挟んで対向配置さ
れかつ前記第2面に略隣接配置された反射作用を有する
第3面と、一方の端部を前記第1面に略隣接させ他方の
端部を前記第3面に略近接させるように配置した第4面
とからなり、少なくとも前記第3面は全反射作用を有す
るように前記プリズム部材が構成されていると共に、前
記第1面と前記単体媒質と前記第3面とを通して外界を
観察することが可能な外界観察作用を有するように前記
第1面と前記単体媒質と前記第3面とが構成されている
ことを特徴とする像観察装置。
[12] In an image observation apparatus having an image forming means and an eyepiece optical system having an action of guiding an image formed by the image forming means to an observation eyeball, the eyepiece optical system includes at least a prism member. The prism member has at least four optically active surfaces having a transmission or reflection optical effect in its surface configuration, and has a refractive index (n) between the four optically active surfaces. Are embedded in a single medium (n> 1) larger than 1; the four optically active surfaces have a transmitting effect and a reflecting effect and are arranged on a viewer's eyeball side; A second surface having a reflection function that is disposed to face one surface with the medium interposed therebetween and that is disposed at least eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis;
A first surface, a third surface having a reflective action disposed opposite to the first surface with the medium interposed therebetween, and disposed substantially adjacent to the second surface, and having one end substantially adjacent to the first surface. And a fourth surface disposed so that the other end is substantially close to the third surface. At least the third surface is configured so that the third surface has a total reflection effect, and The first surface, the simple substance medium, and the third surface are configured to have an external observation function of observing the external world through one surface, the simple substance medium, and the third surface. Image observation device.

【0153】〔13〕 上記〔12〕において、前記像
形成手段が前記第4面に像形成画面を対向配置させた画
像表示素子であり、前記第2面が曲面にて形成されてい
ることを特徴とする像観察装置。
[13] In the above item [12], it is preferable that the image forming means is an image display element in which an image forming screen is arranged to face the fourth surface, and the second surface is formed by a curved surface. Characteristic image observation device.

【0154】〔14〕 上記〔13〕において、前記画
像表示素子と前記接眼光学系を観察者眼球前方に保持す
る作用を持った保持部材を有し、前記プリズム部材は、
前記画像表示素子から射出した光束が、前記第4面から
入射し、その入射光束が前記第3面で反射され、その反
射光束が前記第1面で反射され、その反射光束が前記第
2面で反射され、その反射光束が前記第1面から射出さ
れるように構成されたことを特徴とする頭部装着型画像
表示装置。
[14] In the above item [13], there is provided a holding member having a function of holding the image display element and the eyepiece optical system in front of an observer's eyeball, and the prism member has
A light beam emitted from the image display element enters from the fourth surface, the incident light beam is reflected by the third surface, the reflected light beam is reflected by the first surface, and the reflected light beam is reflected by the second surface. And a reflected light beam is emitted from the first surface.

【0155】〔15〕 上記〔12〕から〔14〕の何
れか1項において、前記外界観察作用は前記第1面と前
記第3面の少なくとも一部の領域における合成のパワー
が略ゼロとなるように形成されていることを特徴とする
像観察装置。
[15] In any one of the above items [12] to [14], in the external observation function, the combined power in at least a part of the first surface and the third surface is substantially zero. An image observation apparatus characterized by being formed as described above.

【0156】〔16〕 上記〔12〕から〔15〕の何
れか1項において、前記第1面と前記第3面とが曲面に
て形成されていることを特徴とする像観察装置。
[16] An image observation apparatus according to any one of [12] to [15], wherein the first surface and the third surface are formed as curved surfaces.

【0157】〔17〕 上記〔12〕から〔16〕の何
れか1項において、前記第1面と前記第3面とが球面に
て形成されていることを特徴とする像観察装置。
[17] An image observation apparatus according to any one of [12] to [16], wherein the first surface and the third surface are formed as spherical surfaces.

【0158】〔18〕 上記〔12〕から〔14〕の何
れか1項において、前記第1面と前記第3面とが平面に
て形成されていることを特徴とする像観察装置。
[18] The image observation apparatus according to any one of [12] to [14], wherein the first surface and the third surface are formed as flat surfaces.

【0159】〔19〕 上記〔12〕から〔18〕の何
れか1項において、前記第1面と前記第3面との任意の
場所における合成のパワーをφt1とする場合、 −0.5 ≦φt1≦0.5 (1/mm) ・・・(3) を満たすことを特徴とする像観察装置。
[0159] [19] In any one of [18] to the [12], to the synthesis of power at any location between the said first surface a third surface and phi t1, -0.5 ≦ φ t1 ≦ 0.5 (1 / mm) (3)

【0160】〔20〕 上記〔12〕から〔19〕の何
れか1項において、前記プリズム部材は、前記像形成手
段によって形成された像の観察時及び前記外界像の観察
時の何れの観察においても同じ位置に固定されているよ
うに形成されていることを特徴とする像観察装置。
[20] In any one of the above items [12] to [19], the prism member may be used for observation of an image formed by the image forming means and observation of the external image. An image observation device characterized in that the image observation device is also formed so as to be fixed at the same position.

【0161】〔21〕 上記〔20〕において、前記第
1面と前記第3面を通して、部分領域別に前記像形成手
段からの像と外界像を観察可能であることを特徴とする
像観察装置。
[21] The image observation apparatus according to the above [20], wherein an image from the image forming means and an external image can be observed for each partial area through the first surface and the third surface.

【0162】〔22〕 上記〔12〕から〔19〕の何
れか1項において、前記プリズム部材は、前記像形成手
段によって形成された像の観察と前記外界像の観察とを
切り替える切替手段を有し、前記切替手段は、前記プリ
ズム部材を移動させる機能を有するように形成されてい
ることを特徴とする像観察装置。
[22] In any one of the above items [12] to [19], the prism member has a switching means for switching between observation of an image formed by the image forming means and observation of the external image. The switching means is formed to have a function of moving the prism member.

【0163】〔23〕 上記〔22〕において、前記切
替手段は、前記像形成手段によって形成された像を観察
する際の前記プリズム部材から観察者眼球に到る光路
が、前記外界像を観察観察する際の前記プリズム部材か
ら観察者眼球に到る光路と略一致するように前記プリズ
ム部材を移動させることを特徴とする像観察装置。
[23] In the above item [22], the switching means may be configured such that an optical path from the prism member to an observer's eyeball when observing the image formed by the image forming means observes and observes the external image. An image observation apparatus characterized in that the prism member is moved so as to substantially coincide with an optical path from the prism member to an observer's eyeball when performing the operation.

【0164】〔24〕 上記〔22〕又は〔23〕にお
いて、前記切替手段は、前記プリズム部材を軸上主光線
の光路を含む面に沿った方向に移動可能となるように移
動させる構成を有することを特徴とする像観察装置。
[24] In the above item [22] or [23], the switching means is configured to move the prism member so as to be movable in a direction along a plane including an optical path of an axial principal ray. An image observation apparatus, characterized in that:

【0165】〔25〕 上記〔22〕又は〔23〕にお
いて、前記切替手段は、前記プリズム部材を観察者の視
軸に垂直方向に移動可能となるように移動させる構成を
有することを特徴とする像観察装置。
[25] In the above item [22] or [23], the switching means is configured to move the prism member so as to be movable in a direction perpendicular to a visual axis of an observer. Image observation device.

【0166】〔26〕 上記〔22〕又は〔23〕にお
いて、前記切替手段は、前記プリズム部材を回動可能と
なるように移動させる構成を有することを特徴とする像
観察装置。
[26] The image observation apparatus according to the above [22] or [23], wherein the switching means moves the prism member so as to be rotatable.

【0167】〔27〕 像形成手段と、前記像形成手段
によって形成された像を観察眼球に導く作用を持った接
眼光学系とを有する像観察装置において、前記接眼光学
系が少なくともプリズム部材を含み、前記プリズム部材
は、その面構成の中、透過又は反射の光学作用を持った
光学作用面が少なくとも4つ設けられ、かつ、その4つ
の光学作用面で囲まれた間を屈折率(n)が1よりも大
きい(n>1)単体媒質で埋めて構成され、前記4つの
光学作用面は、透過作用と反射作用とを有し観察者眼球
側に配置された第1面と、前記第1面に対して前記媒質
を挟んで対向配置されかつ観察者視軸に対して少なくと
も偏心あるいは傾いて配置された反射作用を有する第2
面と、前記第1面に対して前記媒質を挟んで対向配置さ
れかつ前記第2面に略隣接配置された反射作用を有する
第3面と、一方の端部を前記第1面に略隣接させ他方の
端部を前記第3面に略近接させるように配置した第4面
とからなり、少なくとも前記第2面又は前記第3面が全
反射作用を有するように前記プリズム部材が構成されて
いると共に、前記全反射作用を有する前記第2面又は前
記第3面の全反射作用を生じる領域近傍に観察者の視線
を検出する作用を持った視線検出手段を配置したことを
特徴とする像観察装置。
[27] In an image observation apparatus having an image forming means and an eyepiece optical system having an effect of guiding an image formed by the image forming means to an observation eyeball, the eyepiece optical system includes at least a prism member. The prism member has at least four optically active surfaces having a transmission or reflection optical effect in its surface configuration, and has a refractive index (n) between the four optically active surfaces. Are embedded in a single medium larger than 1 (n> 1), the four optically active surfaces have a transmitting effect and a reflecting effect, and are disposed on the observer's eyeball side; A second surface having a reflection function that is disposed to face one surface with the medium interposed therebetween and that is disposed at least eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis;
A first surface, a third surface having a reflective action disposed opposite to the first surface with the medium interposed therebetween, and disposed substantially adjacent to the second surface, and having one end substantially adjacent to the first surface. And a fourth surface arranged so that the other end is substantially close to the third surface. The prism member is configured such that at least the second surface or the third surface has a total reflection effect. Wherein an eye-gaze detecting means having an operation of detecting an observer's eye-gaze is arranged near an area of the second surface or the third surface having the total-reflection effect where the total-reflection effect is generated. Observation device.

【0168】〔28〕 上記〔27〕において、前記第
1面が全反射作用を有するように前記プリズム部材が構
成されていることを特徴とする像観察装置。
[28] The image observation apparatus according to the above [27], wherein the prism member is configured so that the first surface has a total reflection effect.

【0169】〔29〕 上記〔28〕において、前記視
線検出手段は、前記第2面又は前記第3面の全反射領域
を通過して観察者の視線を検出する位置に配置されてい
ることを特徴とする像観察装置。
[29] In the above [28], it is preferable that the line-of-sight detecting means is disposed at a position where the line-of-sight detecting means passes through the total reflection area of the second surface or the third surface and detects the line of sight of the observer. Characteristic image observation device.

【0170】〔30〕 上記〔27〕から〔29〕の何
れか1項において、前記観察者眼球を照明する照明手段
を有することを特徴とする像観察装置。
[30] The image observation apparatus according to any one of [27] to [29], further comprising an illuminating means for illuminating the observer's eyeball.

【0171】〔31〕 上記〔30〕において、前記照
明手段は赤外光を用いるものであることを特徴とする像
観察装置。
[31] The image observation apparatus according to the above [30], wherein the illumination means uses infrared light.

【0172】〔32〕 上記〔31〕において、前記接
眼光学系と前記像形成手段と前記視線検出手段とを観察
者顔面に保持する作用を持った保持部材を備えているこ
とを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
[32] The head according to [31], further comprising a holding member having an action of holding the eyepiece optical system, the image forming means, and the visual line detecting means on the face of the observer. Part-mounted image display device.

【0173】〔33〕 上記〔10〕、〔14〕から
〔26〕、〔32〕の何れか1項において、前記像形成
手段と前記接眼光学系を観察者頭部に対して位置決めす
る位置決め手段を有することを特徴とする像観察装置。
[33] In any one of the above items [10], [14] to [26], [32], positioning means for positioning the image forming means and the eyepiece optical system with respect to the observer's head. An image observation device, comprising:

【0174】〔34〕 上記〔10〕、〔14〕から
〔26〕、〔32〕、〔33〕の何れか1項において、
前記像観察装置の少なくとも2組を一定の間隔で支持す
る支持手段を有することを特徴とする像観察装置。
[34] In any one of the above items [10] and [14] to [26], [32] and [33],
An image observation apparatus, comprising: support means for supporting at least two sets of the image observation apparatus at a constant interval.

【0175】〔35〕 上記〔1〕〜〔10〕及び〔2
7〕〜〔34〕の何れか1項において、前記第2面及び
前記第3面とが、光学作用的には別々の面として作用
し、かつ、構成的には1つの面にて形成されていること
を特徴とするプリズム光学素子又はプリズム部材。
[35] The above [1] to [10] and [2]
7] In any one of the items [34] to [34], the second surface and the third surface optically act as separate surfaces, and are structurally formed by one surface. A prism optical element or a prism member.

【0176】〔36〕 上記〔35〕において、前記第
2面と前記第3面とを構成する1つの面は、前記第4面
に近い領域が第3面として作用し、前記第4面から遠い
域が第2面として作用するように構成されていることを
特徴とするプリズム光学素子又はプリズム部材。
[36] In the above item [35], in one of the surfaces constituting the second surface and the third surface, a region near the fourth surface acts as a third surface, and A prism optical element or a prism member, wherein a far region is configured to act as a second surface.

【0177】〔37〕 上記〔36〕において、前記第
2面と前記第3面とを構成する1つの面は、中央領域が
第2面と第3面との両方の作用を兼用するするように構
成されていることを特徴とするプリズム光学素子又はプ
リズム部材。
[37] In the above item [36], one of the surfaces constituting the second surface and the third surface is such that the central region also serves as both the second surface and the third surface. A prism optical element or a prism member.

【0178】[0178]

【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、非常に薄型で小型の接眼光学系でありなが
ら、不要光が少なく、広い観察画角においても明瞭な観
察像を与える像観察装置としての画像表示装置を提供す
ることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, an image which provides a clear observation image even in a very thin and small eyepiece optical system, has a small amount of unnecessary light, and a wide observation angle of view. An image display device as an observation device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a first embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a second embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 3 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a third embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 4 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】変形例(a)と対比しながら本発明(b)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
単眼用の光学系を説明する断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a monocular optical system of a head-mounted image display device using an eyepiece optical system according to a fifth embodiment of the present invention (b), in comparison with a modified example (a).

【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。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a sixth embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 7 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例8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。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to Example 8 of the present invention.

【図9】本発明の実施例9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。
FIG. 9 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a ninth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例10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。
FIG. 10 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display apparatus using an eyepiece optical system according to a tenth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例11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。
FIG. 11 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例12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。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例13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。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例14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。
FIG. 14 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例15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。
FIG. 15 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to Embodiment 15 of the present invention.

【図16】本発明の実施例16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。
FIG. 16 is a sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to Embodiment 16 of the present invention.

【図17】本発明の実施例17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。
FIG. 17 is a cross-sectional view of a monocular optical system of a head mounted image display device using an eyepiece optical system according to a seventeenth embodiment of the present invention.

【図18】実施例17のような接眼光学系に視線検出手
段を設けた場合の断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of a case where a line-of-sight detection unit is provided in the eyepiece optical system as in the seventeenth embodiment.

【図19】実施例17のような接眼光学系を電子像観察
位置から外界像観察位置へ変換する場合の移動方向と機
構を示す図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating a moving direction and a mechanism when the eyepiece optical system as in Embodiment 17 is converted from an electronic image observation position to an external image observation position.

【図20】本発明において全反射面により不要光を除去
する作用を説明するための図である。
FIG. 20 is a view for explaining an operation of removing unnecessary light by a total reflection surface in the present invention.

【図21】本発明の画像表示装置を片眼装着用構成にし
た場合の様子を示す図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating a state in which the image display device of the present invention is configured to be mounted on one eye.

【図22】本発明の画像表示装置を両眼装着用構成にし
た場合の様子を示す図である。
FIG. 22 is a diagram illustrating a state in which the image display device of the present invention is configured to be mounted on both eyes.

【図23】本発明による光学系を結像光学系として利用
した場合の構成図である。
FIG. 23 is a configuration diagram when an optical system according to the present invention is used as an imaging optical system.

【図24】本発明による光学系を結像光学系として利用
した場合の光学系の構成図である。
FIG. 24 is a configuration diagram of an optical system when the optical system according to the present invention is used as an imaging optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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…接眼光学系の第4面 7…画像表示素子 8…フレネルレンズ 9…視線検出光学系 10…視線検出器 11…照明手段 12…接眼光学系(偏心プリズム) 13、14…第2光学素子 15…観察者眼球 16…光学フィルター 17…リニアモーター 18…光学素子に設けられた突出部 19…外装部に設けられたガイド(レール) 31…表示装置本体部 32…前フレーム 33…後フレーム 34…頭頂フレーム 35…リヤプレート 36…リヤカバー 39…スピーカ 40…ビデオ再生装置 40a…スイッチ、ボリュウム調整部 41…ケーブル NC…コーティング穴 Ob…撮影光学系 Fi…ファインダー光学系 Ca…コンパクトカメラ GF…前側レンズ群 D …明るさ絞り DS…接眼光学系(本発明) Lt…対物光学系 P …ポロプリズム Oc…接眼レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Exit pupil position (observer pupil position) 2 ... Observer's visual axis (axial principal ray) 3 ... First surface of eyepiece optical system 4 ... Second surface of eyepiece optical system 5 ... Third surface of eyepiece optical system 6 Fourth surface of eyepiece optical system 7 Image display element 8 Fresnel lens 9 Line of sight detection optical system 10 Line of sight detector 11 Illumination means 12 Eyepiece optical system (eccentric prism) 13, 14 Second optical element DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Eyeball of observer 16 ... Optical filter 17 ... Linear motor 18 ... Projection part provided in the optical element 19 ... Guide (rail) provided in the exterior part 31 ... Display main body part 32 ... Front frame 33 ... Rear frame 34 ... top frame 35 ... rear plate 36 ... rear cover 39 ... speaker 40 ... video playback device 40a ... switch and volume adjustment unit 41 ... cable NC ... coating hole Ob ... shooting optical system Fi ... Zehnder optical system Ca ... compact camera GF ... front lens group D ... aperture stop DS ... eyepiece optical system (the present invention) Lt ... objective optical system P ... Porro prism Oc ... eyepiece

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 屈折率(n)が1よりも大きい(n>
1)媒質を挟んだ複数の面によって形成されるプリズム
光学素子において、 前記プリズム光学素子が、前記プリズム光学素子内部に
光線を入射させるか、若しくは、前記プリズム光学素子
内部から光線を射出させる透過作用及び前記プリズム光
学素子内部での内部反射作用とを合わせて有した第1面
と、前記媒質を挟んで前記第1面と対向配置され前記プ
リズム光学素子内部での内部反射作用を有する第2面
と、前記第2面と略近接する位置に配置されかつ前記第
1面と前記媒質を挟んで対向配置され前記プリズム光学
素子内部での内部反射作用を有する第3面と、前記第1
面が光線を前記プリズム光学素子内部に入射させる作用
を有するときには前記プリズム光学素子内部から光線を
射出させる作用を有し、前記第1面が光線を前記プリズ
ム光学素子内部から射出させる作用を有するときには前
記プリズム光学素子内部に光線を入射させる作用を有す
るような透過作用を持った第4面とを有し、前記媒質の
d線における屈折率をnd 、前記第3面における任意の
光線の内部反射の角度をθr3とするとき、 sin-1(1/nd )≦θr3≦60° ・・・(1) を満たすことを特徴とするプリズム光学素子。
1. The refractive index (n) is larger than 1 (n> 1).
1) A prism optical element formed by a plurality of surfaces sandwiching a medium, wherein the prism optical element causes a light ray to enter the prism optical element or emits a light ray from the prism optical element. And a first surface having a combination of an internal reflection function inside the prism optical element and a second surface having an internal reflection function inside the prism optical element which is disposed opposite to the first surface with the medium interposed therebetween. A third surface disposed at a position substantially close to the second surface and opposed to the first surface with the medium interposed therebetween and having an internal reflection action inside the prism optical element;
When the surface has the function of emitting light from inside the prism optical element when the surface has the function of causing light to enter the prism optical element, and when the first surface has the function of emitting light from the inside of the prism optical element, A fourth surface having a transmissive action such that a light ray is incident on the inside of the prism optical element, the refractive index of the medium at d-line is n d , and the inside of any light ray on the third face is when the angle of reflection and theta r3, the prism optical element and satisfies the sin -1 (1 / n d) ≦ θ r3 ≦ 60 ° ··· (1).
【請求項2】 像形成手段と、前記像形成手段によって
形成された像を観察眼球に導く作用を持った接眼光学系
とを有する像観察装置において、 前記接眼光学系が、間を屈折率(n)が1よりも大きい
(n>1)単体媒質で埋めた少なくとも3つの面を備え
た面構成を持つプリズム部材を有すると共に、前記プリ
ズム部材が前記像形成手段から射出された光線を少なく
とも3回内部反射させる作用を有し、かつ、その少なく
とも3回の内部反射作用の中の少なくとも2回の内部反
射は全反射作用による反射となるように構成されてお
り、前記少なくとも2回の全反射作用の中の少なくとも
1回の反射は前記プリズム部材の単体媒質の観察者側に
配置された面によって行われ、かつ、その面は前記プリ
ズム部材の内部反射によって生じる収差を補正する作用
を持った曲面形状に形成され、 さらに、前記プリズム部材の少なくとも3つの面の中少
なくとも2つの面を通して外界観察を行うことができる
ように、前記少なくとも2つの面が前記単体媒質を挟ん
で外界を観察するときに発生する歪みを低下させるよう
な対向配置がなされていることを特徴とする像観察装
置。
2. An image observation apparatus comprising: an image forming unit; and an eyepiece optical system having an action of guiding an image formed by the image forming unit to an observation eyeball, wherein the eyepiece optical system has a refractive index ( n) is greater than 1 (n> 1), the prism member having a surface configuration having at least three surfaces filled with a single medium, and the prism member is configured to emit at least three rays emitted from the image forming means. And at least two of the at least three internal reflections are reflected by the total reflection, and the at least two total reflections are performed. At least one reflection in the action is performed by a surface of the prism member disposed on the observer side of the unitary medium, and the surface causes aberration caused by internal reflection of the prism member. The at least two surfaces sandwich the unitary medium so that external observation can be performed through at least two of the at least three surfaces of the prism member. An image observation apparatus characterized by being arranged so as to reduce distortion generated when observing the outside world.
【請求項3】 像形成手段と、前記像形成手段によって
形成された像を観察眼球に導く作用を持った接眼光学系
とを有する像観察装置において、 前記接眼光学系が少なくともプリズム部材を含み、 前記プリズム部材は、その面構成の中、透過又は反射の
光学作用を持った光学作用面が少なくとも4つ設けら
れ、かつ、その4つの光学作用面で囲まれた間を屈折率
(n)が1よりも大きい(n>1)単体媒質で埋めて構
成され、 前記4つの光学作用面は、透過作用と反射作用とを有し
観察者眼球側に配置された第1面と、前記第1面に対し
て前記媒質を挟んで対向配置されかつ観察者視軸に対し
て少なくとも偏心あるいは傾いて配置された反射作用を
有する第2面と、前記第1面に対して前記媒質を挟んで
対向配置されかつ前記第2面に略隣接配置された反射作
用を有する第3面と、一方の端部を前記第1面に略隣接
させ他方の端部を前記第3面に略近接させるように配置
した第4面とからなり、 少なくとも前記第3面は全反射作用を有するように前記
プリズム部材が構成されていると共に、前記第1面と前
記単体媒質と前記第3面とを通して外界を観察すること
が可能な外界観察作用を有するように前記第1面と前記
単体媒質と前記第3面とが構成されていることを特徴と
する像観察装置。
3. An image observation apparatus comprising: an image forming unit; and an eyepiece optical system having an action of guiding an image formed by the image forming unit to an observation eyeball, wherein the eyepiece optical system includes at least a prism member, The prism member is provided with at least four optically active surfaces having a transmission or reflection optical effect in its surface configuration, and has a refractive index (n) between the four optically active surfaces. The four optically active surfaces have a transmitting effect and a reflecting effect and are arranged on the observer's eyeball side, and the first optical operating surface is configured to be embedded in a single medium (n> 1) larger than 1 (n> 1). A second surface having a reflection function, which is disposed to face a surface with the medium interposed therebetween and is disposed at least eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis, and faces the first surface with the medium interposed therebetween; Disposed and substantially adjacent to the second surface A third surface having a reflection action disposed, and a fourth surface disposed such that one end is substantially adjacent to the first surface and the other end is substantially close to the third surface, and The prism member is configured such that the third surface has a total reflection effect, and has an external observation effect that allows an external world to be observed through the first surface, the simple substance medium, and the third surface. An image observation apparatus comprising the first surface, the simple substance medium, and the third surface as described above.
【請求項4】 像形成手段と、前記像形成手段によって
形成された像を観察眼球に導く作用を持った接眼光学系
とを有する像観察装置において、 前記接眼光学系が少なくともプリズム部材を含み、 前記プリズム部材は、その面構成の中、透過又は反射の
光学作用を持った光学作用面が少なくとも4つ設けら
れ、かつ、その4つの光学作用面で囲まれた間を屈折率
(n)が1よりも大きい(n>1)単体媒質で埋めて構
成され、 前記4つの光学作用面は、透過作用と反射作用とを有し
観察者眼球側に配置された第1面と、前記第1面に対し
て前記媒質を挟んで対向配置されかつ観察者視軸に対し
て少なくとも偏心あるいは傾いて配置された反射作用を
有する第2面と、前記第1面に対して前記媒質を挟んで
対向配置されかつ前記第2面に略隣接配置された反射作
用を有する第3面と、一方の端部を前記第1面に略隣接
させ他方の端部を前記第3面に略近接させるように配置
した第4面とからなり、 少なくとも前記第2面又は前記第3面が全反射作用を有
するように前記プリズム部材が構成されていると共に、
前記全反射作用を有する前記第2面又は前記第3面の全
反射作用を生じる領域近傍に観察者の視線を検出する作
用を持った視線検出手段を配置したことを特徴とする像
観察装置。
4. An image observation apparatus comprising: an image forming unit; and an eyepiece optical system having an operation of guiding an image formed by the image forming unit to an observation eyeball, wherein the eyepiece optical system includes at least a prism member, The prism member is provided with at least four optically active surfaces having a transmission or reflection optical effect in its surface configuration, and has a refractive index (n) between the four optically active surfaces. The four optically active surfaces have a transmitting effect and a reflecting effect and are arranged on the observer's eyeball side, and the first optical operating surface is configured to be embedded in a single medium (n> 1) larger than 1 (n> 1). A second surface having a reflection function, which is disposed to face a surface with the medium interposed therebetween and is disposed at least eccentric or inclined with respect to the observer's visual axis, and faces the first surface with the medium interposed therebetween; Disposed and substantially adjacent to the second surface A third surface having a reflection action disposed, and a fourth surface disposed such that one end is substantially adjacent to the first surface and the other end is substantially close to the third surface, and The prism member is configured such that the second surface or the third surface has a total reflection effect,
An image observation apparatus, wherein a line-of-sight detecting means having an operation of detecting an observer's line of sight is arranged near an area of the second surface or the third surface having the total reflection effect where the total reflection effect is generated.
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