JPH10307276A

JPH10307276A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH10307276A
Application number: JP11672597A
Authority: JP
Inventors: Jiyunko Takahashi; 高橋潤子; Koichi Takahashi; 高橋浩一
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1997-05-07
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】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画像表示装置。【解決手段】画像表示素子７から発した光線は、接眼
光学系１２の第４面６に入射し、第３面５で観察者瞳１
側に全反射し、観察者瞳１の直前に配置している第１面
３で反射し、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を射出瞳１として観察
者の眼球内に投影される。外界像を観察する場合は、外
界の物点からの光線が第１面３と第２面４で発生する偏
心による収差の補正作用を有するフレネルレンズ８を介
して第２面４から入射し、第１面３を透過して、観察者
の眼球内に投影される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

【従来の技術】頭部又は顔面装着型画像表示装置の従来
の周知なものとして、特開平３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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
非常に小型な画像表示装置を提供することである。

【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。

【００１４】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。

【００１５】以下に、本発明の画像表示装置の構成と作
用効果について説明をする。以下の説明においては、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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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かきる。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。

【００２７】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かきる。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。

【００２８】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。

【００２９】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２１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。

【００３０】次に、以下に本発明の画像表示装置におい
て使用可能なプリズム光学素子及び像観察装置について
説明する。本発明の画像表示装置において使用可能なプ
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４つの面で構成され、その少なくとも４
つの面によって形成される空間は屈折率が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４面で構成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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】また、３回の内部反射の中第３面を全反射
とすることより、反射コーティングする領域が少なくて
すみ、低コストを実現できる。さらに、上述した不要光
の低減の効果が得られる。正規の反射による電子像以外
の光が観察者眼球に入射することで発生する不要光は、
観察者の反対側の反射面つまり第３面における反射によ
って発生するものが多いため、不要光の低減の効果が絶
大である。したがって、ゴースト像の発生やフレアによ
るコントラストの低下が少ないクリアーな画像の画像表
示装置を提供することができる。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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ｎ_d、第３面における任意の
光線の内部反射の角度をθ_r3とするとき、ｓｉｎ^-1（１／ｎ_d）≦θ_r3≦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／
ｎ_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。

【００３８】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。

【００３９】さらに、ｓｉｎ^-1（１／ｎ_d）≦θ_r3≦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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】また、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。

【００４７】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。

【００４８】図１７を参照にしてこの作用を詳しく説明
する。図１７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１７（ａ）は反射面１０２が反射コーテ
ィングされている場合、図１７（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１７（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。

【００４９】図１７（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。

【００５０】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。

【００５１】また、本発明によるもう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、透過又は反射の広角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。

【００５２】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を発した光線は、
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。

【００５３】本発明による像観察装置は、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。さらに、観察者が画像表示装置を装着したま
ま外界を認識することができるため、危険防止と緊急時
にも対応できるため、安全な画像表示装置を提供するこ
とができる。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】

【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１〜１６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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】図１〜図４、図５（ｂ）〜図１６は本発明
の実施例１〜４、５〜１６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、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、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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】なお、本発明は図１〜図４、図５（ｂ）〜
図１６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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】Ｚ＝（ＣＸ・ｘ²＋ＣＹ・ｙ²）／［１＋｛１−（１＋Ｋ_x）ＣＸ²・ｘ² −（１＋Ｋ_y）ＣＹ²・ｙ²｝^1/2 ］Ｒ₁｛（１−Ｐ₁）ｘ²＋（１＋Ｐ₁）ｙ²｝² Ｒ₂｛（１−Ｐ₂）ｘ²＋（１＋Ｐ₂）ｙ²｝³ Ｒ₃｛（１−Ｐ₃）ｘ²＋（１＋Ｐ₃）ｙ²｝⁴ Ｒ₄｛（１−Ｐ₄）ｘ²＋（１＋Ｐ₄）ｙ²｝⁵ ・・・（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、Ｋ_xは
Ｘ軸方向円錐係数、Ｋ_yはＹ軸方向円錐係数、Ｒ_mは非
球面項回転対称成分、Ｐ_m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、Ｒ_x：Ｘ軸方向曲率半径Ｒ_y：Ｙ軸方向曲率半径を用いており、曲率ＣＸ、ＣＹとの間には、Ｒ_x＝１／ＣＸ，Ｒ_y＝１／ＣＹの関係にある。

【００７３】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。

【００７４】Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃Ｙ＋Ｃ₄Ｘ＋Ｃ₅Ｙ²＋Ｃ₆ＹＸ＋Ｃ₇Ｘ² ＋Ｃ₈Ｙ³＋Ｃ₉Ｙ²Ｘ＋Ｃ₁₀ＹＸ²＋Ｃ₁₁Ｘ³ ＋Ｃ₁₂Ｙ⁴＋Ｃ₁₃Ｙ³Ｘ＋Ｃ₁₄Ｙ²Ｘ²＋Ｃ₁₅ＹＸ³＋Ｃ₁₆Ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇Ｙ⁵＋Ｃ₁₈Ｙ⁴Ｘ＋Ｃ₁₉Ｙ³Ｘ²＋Ｃ₂₀Ｙ²Ｘ³＋Ｃ₂₁ＹＸ⁴ ＋Ｃ₂₂Ｘ⁵ ＋Ｃ₂₃Ｙ⁶＋Ｃ₂₄Ｙ⁵Ｘ＋Ｃ₂₅Ｙ⁴Ｘ²＋Ｃ₂₆Ｙ³Ｘ³＋Ｃ₂₇Ｙ²Ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ＹＸ⁵＋Ｃ₂₉Ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀Ｙ⁷＋Ｃ₃₁Ｙ⁶Ｘ＋Ｃ₃₂Ｙ⁵Ｘ²＋Ｃ₃₃Ｙ⁴Ｘ³＋Ｃ₃₄Ｙ³Ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅Ｙ²Ｘ⁵＋Ｃ₃₆ＹＸ⁶＋Ｃ₃₇Ｘ⁷ ・・・（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）。

【００７５】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。

【００７６】実施例１〜４、５〜１６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１６
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。

【００７７】以下に、上記実施例１〜６、９〜１４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、１
１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。

【００７８】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 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 Ｒ₁ -5.0900 ×10^-10 Ｒ₂ 3.0528 ×10^-10 Ｒ₃ 6.2600 ×10^-13 Ｒ₄ 4.9434 ×10^-15 Ｐ₁ -1.1948 ×10⁺¹ Ｐ₂ 2.3791 ×10^-1 Ｐ₃ 4.8713 ×10^-1 Ｐ₄ 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 Ｒ₁ 1.1694 ×10^-7 Ｒ₂ -2.2052 ×10^-10 Ｒ₃ -1.8410 ×10^-11 Ｒ₄ -4.2076 ×10^-14 Ｐ₁ -6.2804 Ｐ₂ -4.0710 Ｐ₃ 4.2066 ×10^-1 Ｐ₄ 5.1697 ×10^-1 ７ ∞ Ｙ 40.079 θ -25.63° （画像表示面）Ｚ 38.041 （１）θ_r3＝４３．８５° 。

【００７９】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^-4 Ｃ₇ -8.3810×10^-3 Ｃ₈ -7.2046×10^-5 Ｃ₁₀ -1.6070×10^-4 Ｃ₁₂ -5.7849×10^-7 Ｃ₁₄ -7.6285×10^-7 Ｃ₁₆ 2.6344×10^-6 Ｃ₁₇ -7.4711×10^-9 Ｃ₁₉ -1.9337×10^-8 Ｃ₂₁ 9.3990×10^-8 自由曲面Ｃ₅ -4.4979×10^-3 Ｃ₇ -8.5757×10^-3 Ｃ₈ -6.4211×10^-5 Ｃ₁₀ -3.1176×10^-5 Ｃ₁₂ 1.3495×10^-6 Ｃ₁₄ 4.8979×10^-8 Ｃ₁₆ -2.4100×10^-8 Ｃ₁₇ -4.2204×10^-8 Ｃ₁₉ -3.8212×10^-8 Ｃ₂₁ -9.1979×10^-9 自由曲面Ｃ₅ -4.6997×10^-4 Ｃ₇ -3.2125×10^-3 Ｃ₈ -8.6078×10^-5 Ｃ₁₀ -1.0181×10^-4 Ｃ₁₂ -2.7246×10^-6 Ｃ₁₄ 2.7277×10^-6 Ｃ₁₆ 3.7002×10^-6 Ｃ₁₇ -3.1103×10^-8 Ｃ₁₉ 1.0092×10^-8 Ｃ₂₁ 2.0208×10^-7 自由曲面Ｃ₅ 3.6987×10^-3 Ｃ₇ 8.3763×10^-3 Ｃ₈ -8.9771×10^-4 Ｃ₁₀ 5.0916×10^-6 Ｃ₁₂ -5.7678×10^-5 Ｃ₁₄ 4.5123×10^-7 Ｃ₁₆ -2.3865×10^-6 （１）θ_r3＝４８．４４° 。

【００８０】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 Ｒ_y-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 Ｒ₁ 2.1403 ×10^-8 Ｒ₂ 9.6413 ×10^-13 Ｒ₃ 6.3684 ×10^-14 Ｒ₄ -1.2452 ×10^-17 Ｐ₁ -3.9989 ×10^-3 Ｐ₂ -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 Ｒ_y 39.861 Ｙ 44.498 θ -66.77° (4TH SF) Ｒ_x 62.319 Ｚ 51.066 Ｋ_y 1.5656 Ｋ_x 4.2425 Ｒ₁ 3.9064 ×10^-6 Ｒ₂ 5.0520 ×10^-10 Ｒ₃ 4.9921 ×10^-13 Ｒ₄ -6.6158 ×10^-15 Ｐ₁ -1.5408 ×10^-1 Ｐ₂ 4.0979 Ｐ₃ 1.6631 Ｐ₄ 1.0506 ７ ∞ Ｙ 42.800 θ -21.40° （画像表示面）Ｚ 38.475 （１）θ_r3＝４４．５３° 。

【００８１】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 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 Ｒ₁ -2.5719 ×10^-10 Ｒ₂ -4.9792 ×10^-12 Ｒ₃ 8.8695 ×10^-13 Ｒ₄ 6.7191 ×10^-20 Ｐ₁ -1.8150 ×10⁺¹ Ｐ₂ -4.7838 Ｐ₃ -1.2978 Ｐ₄ -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 Ｒ₁ -1.6969 ×10^-9 Ｒ₂ -6.2266 ×10^-11 Ｒ₃ 8.5459 ×10^-16 Ｒ₄ 8.0998 ×10^-16 Ｐ₁ -1.8331 Ｐ₂ -4.9789 ×10^-1 Ｐ₃ -2.3604 Ｐ₄ -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 Ｒ₁ -2.5719 ×10^-10 Ｒ₂ -4.9792 ×10^-12 Ｒ₃ 8.8695 ×10^-13 Ｒ₄ 6.7191 ×10^-20 Ｐ₁ -1.8150 ×10⁺¹ Ｐ₂ -4.7838 Ｐ₃ -1.2978 Ｐ₄ -7.1284 ５ ANAM Ｒ_y-179.007 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 Ｒ₁ 6.1912 ×10^-8 Ｒ₂ -9.4470 ×10^-13 Ｒ₃ 2.8064 ×10^-15 Ｒ₄ 2.0069 ×10^-18 Ｐ₁ 2.0705 ×10^-2 Ｐ₂ 6.7667 Ｐ₃ -5.5003 Ｐ₄ -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 Ｒ₁ -7.5404 ×10^-7 Ｒ₂ -5.8510 ×10^-10 Ｒ₃ 5.8345 ×10^-13 Ｒ₄ 1.5291 ×10^-15 Ｐ₁ -1.2077 ×10^-1 Ｐ₂ 2.1174 ×10^-2 Ｐ₃ 2.9220 ×10^-1 Ｐ₄ -1.4519 ７ ∞ Ｙ 42.878 θ -19.36° （画像表示面）Ｚ 30.211 （１）θ_r3＝４２．７５° 。

【００８２】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 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 Ｒ₁ 2.4430 ×10^-10 Ｒ₂ -1.1189 ×10^-10 Ｒ₃ -2.4892 ×10^-16 Ｒ₄ 1.9084 ×10^-22 Ｐ₁ -2.7674 ×10⁺¹ Ｐ₂ 5.3845 ×10^-1 Ｐ₃ -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 Ｒ_y-8201.935 1.5254 56.25 (3RD SF) Ｒ_x1243.857 Ｙ -37.497 θ 4.95° (REFL) Ｋ_y 0.0000 Ｚ 53.061 Ｋ_x 0.0000 Ｒ₁ 9.7227 ×10^-8 Ｒ₂ 1.2246 ×10^-12 Ｒ₃ -1.5956 ×10^-16 Ｒ₄ 6.7677 ×10^-21 Ｐ₁ 8.5858 ×10^-1 Ｐ₂ -4.4664 Ｐ₃ 1.9991 Ｐ₄ 2.2019 ６ 46.674 Ｙ 28.160 θ -29.19° (4TH SF) Ｚ 36.643 ７ ∞ Ｙ 31.793 θ -26.09° （画像表示面）Ｚ 35.135 （１）θ_r3＝３６．５１° 。

【００８３】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 Ｒ_y-146.661 1.5254 56.25 (2ND SF) Ｒ_x-131.067 （仮想面から） (REFL) Ｋ_y -0.1158 Ｙ -23.006 θ -32.35° Ｋ_x -0.6570 Ｚ 49.040 Ｒ₁ 1.4710 ×10^-8 Ｒ₂ 2.4181 ×10^-10 Ｒ₃ 8.0445 ×10^-14 Ｒ₄ -1.0655 ×10^-16 Ｐ₁ -6.7968 ×10^-1 Ｐ₂ 1.1524 ×10^-2 Ｐ₃ 9.6151 ×10^-1 Ｐ₄ 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 Ｒ_y 70.881 （仮想面から） (4TH SF) Ｒ_x 99.816 Ｙ 30.811 θ -80.98° Ｋ_y 6.0488 Ｚ 62.245 Ｋ_x 7.1389 Ｒ₁ 1.8385 ×10^-5 Ｒ₂ 1.8499 ×10^-10 Ｒ₃ -3.4116 ×10^-12 Ｒ₄ -7.2747 ×10^-15 Ｐ₁ 3.2623 ×10^-1 Ｐ₃ 9.0201 ×10^-1 Ｐ₄ 1.1638 ×10^-1 ８ ∞ Ｙ 40.634 θ -2.65° （画像表示面）Ｚ 30.403 （１）θ_r3＝４６．７０° 。

【００８４】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）θ_r3＝４１．６８° 。

【００８５】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 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 Ｒ₁ 2.4430 ×10^-10 Ｒ₂ -1.1189 ×10^-10 Ｒ₃ -2.4892 ×10^-16 Ｒ₄ 1.9084 ×10^-22 Ｐ₁ -2.7674 ×10⁺¹ Ｐ₂ 5.3845 ×10^-1 Ｐ₃ -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 。

【００８６】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 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 Ｒ₁ 2.4430 ×10^-10 Ｒ₂ -1.1189 ×10^-10 Ｒ₃ -2.4892 ×10^-16 Ｒ₄ 1.9084 ×10^-22 Ｐ₁ -2.7674 ×10⁺¹ Ｐ₂ 5.3845 ×10^-1 Ｐ₃ -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 。

【００８７】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^-3 Ｃ₇ -3.9706×10^-3 Ｃ₈ -7.5434×10^-5 Ｃ₁₀ -1.5120×10^-6 Ｃ₁₂ 2.6572×10^-7 Ｃ₁₄ 1.3359×10^-6 Ｃ₁₆ 1.7946×10^-7 Ｃ₁₇ -2.9881×10^-9 Ｃ₁₉ -3.0362×10^-9 Ｃ₂₁ -2.0258×10^-7 Ｃ₂₃ -3.8978×10^-10 Ｃ₂₅ 1.4986×10^-9 Ｃ₂₇ -3.8974×10^-9 Ｃ₂₉ -2.5335×10^-9 Ｃ₃₀ 4.3101×10^-12 Ｃ₃₂ -1.4923×10^-11 Ｃ₃₄ 7.6026×10^-11 Ｃ₃₆ -4.2410×10^-11 自由曲面Ｃ₅ -6.2524×10^-3 Ｃ₇ -7.5944×10^-3 Ｃ₈ -1.0605×10^-5 Ｃ₁₀ 9.3276×10^-6 Ｃ₁₂ 8.3882×10^-7 Ｃ₁₄ -5.6861×10^-7 Ｃ₁₆ -4.9904×10^-7 Ｃ₁₇ -2.0403×10^-10 Ｃ₁₉ -8.0184×10^-9 Ｃ₂₁ -4.4196×10^-8 Ｃ₂₃ 4.4149×10^-10 Ｃ₂₅ 3.8170×10^-10 Ｃ₂₇ 8.4970×10^-11 Ｃ₂₉ -2.8006×10^-10 Ｃ₃₀ 1.3964×10^-12 Ｃ₃₂ -1.7677×10^-10 Ｃ₃₄ 3.3220×10^-12 Ｃ₃₆ 6.9401×10^-12 自由曲面Ｃ₅ -1.2118×10^-2 Ｃ₇ -3.7062×10^-3 Ｃ₈ -1.2290×10^-4 Ｃ₁₀ 9.9763×10^-4 Ｃ₁₂ -8.0746×10^-5 Ｃ₁₄ -3.8939×10^-5 Ｃ₁₆ 2.6861×10^-5 Ｃ₁₇ -1.7720×10^-6 Ｃ₁₉ -3.4243×10^-6 Ｃ₂₁ -3.5310×10^-7 Ｃ₂₃ 1.2185×10^-7 Ｃ₂₅ 1.0019×10^-7 Ｃ₂₇ 1.4838×10^-7 Ｃ₂₉ -5.3531×10^-8 。

【００８８】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^-3 Ｃ₇ -3.9706×10^-3 Ｃ₈ -7.5434×10^-5 Ｃ₁₀ -1.5120×10^-6 Ｃ₁₂ 2.6572×10^-7 Ｃ₁₄ 1.3359×10^-6 Ｃ₁₆ 1.7946×10^-7 Ｃ₁₇ -2.9881×10^-9 Ｃ₁₉ -3.0362×10^-9 Ｃ₂₁ -2.0258×10^-7 Ｃ₂₃ -3.8978×10^-10 Ｃ₂₅ 1.4986×10^-9 Ｃ₂₇ -3.8974×10^-9 Ｃ₂₉ -2.5335×10^-9 Ｃ₃₀ 4.3101×10^-12 Ｃ₃₂ -1.4923×10^-11 Ｃ₃₄ 7.6026×10^-11 Ｃ₃₆ -4.2410×10^-11 自由曲面Ｃ₅ -6.2524×10^-3 Ｃ₇ -7.5944×10^-3 Ｃ₈ -1.0605×10^-5 Ｃ₁₀ 9.3276×10^-6 Ｃ₁₂ 8.3882×10^-7 Ｃ₁₄ -5.6861×10^-7 Ｃ₁₆ -4.9904×10^-7 Ｃ₁₇ -2.0403×10^-10 Ｃ₁₉ -8.0184×10^-9 Ｃ₂₁ -4.4196×10^-8 Ｃ₂₃ 4.4149×10^-10 Ｃ₂₅ 3.8170×10^-10 Ｃ₂₇ 8.4970×10^-11 Ｃ₂₉ -2.8006×10^-10 Ｃ₃₀ 1.3964×10^-12 Ｃ₃₂ -1.7677×10^-10 Ｃ₃₄ 3.3220×10^-12 Ｃ₃₆ 6.9401×10^-12。

【００８９】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１．５
１６３６４．１５（２ＮＤＳＦ）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^-3 Ｃ₇ 7.4153×10^-3 Ｃ₈ 5.9417×10^-5 Ｃ₁₀ 2.9033×10^-5 Ｃ₁₂ -4.6823×10^-7 Ｃ₁₄ 3.8805×10^-6 Ｃ₁₆ 5.0284×10^-7 Ｃ₁₇ 2.3906×10^-8 Ｃ₁₉ 7.1030×10^-8 Ｃ₂₁ 2.8323×10^-8 自由曲面Ｃ₅ -3.7101×10^-3 Ｃ₇ -4.1036×10^-3 Ｃ₈ 4.2896×10^-6 Ｃ₁₀ -8.4314×10^-6 Ｃ₁₂ -8.1477×10^-8 Ｃ₁₄ 1.1846×10^-6 Ｃ₁₆ 2.8608×10^-7 Ｃ₁₇ 8.8332×10^-9 Ｃ₁₉ 3.2284×10^-8 Ｃ₂₁ 1.2745×10^-8 自由曲面Ｃ₅ 1.5613×10^-2 Ｃ₇ 1.5901×10^-2 Ｃ₈ 3.8223×10^-4 Ｃ₁₀ -5.9546×10^-5 Ｃ₁₂ -5.8106×10^-5 Ｃ₁₄ -4.2859×10^-5 Ｃ₁₆ -2.2163×10^-5 Ｃ₁₇ 1.1940×10^-6 Ｃ₁₉ 2.0760×10^-6 Ｃ₂₁ 1.0626×10^-6 。

【００９０】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^-2 Ｃ₇ 8.6572×10^-3 Ｃ₈ 9.8267×10^-5 Ｃ₁₀ 2.0456×10^-4 Ｃ₁₂ -9.4226×10^-6 Ｃ₁₄ 1.6262×10^-6 Ｃ₁₆ 4.0506×10^-6 Ｃ₁₇ 3.2669×10^-7 Ｃ₁₉ 2.1072×10^-7 Ｃ₂₁ 1.5355×10^-7 自由曲面Ｃ₅ -2.5798×10^-3 Ｃ₇ -3.0708×10^-3 Ｃ₈ -3.2024×10^-5 Ｃ₁₀ -3.3909×10^-6 Ｃ₁₂ 2.9430×10^-6 Ｃ₁₄ 4.3427×10^-6 Ｃ₁₆ 3.4981×10^-6 Ｃ₁₇ -2.8763×10^-8 Ｃ₁₉ 4.0895×10^-8 Ｃ₂₁ 5.4666×10^-8 。

【００９１】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。

【００９２】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 ＋Ｄ₃Ｒcos(A)＋Ｄ₄Ｒsin(A) ＋Ｄ₅Ｒ² cos(2A)＋Ｄ₆（Ｒ²−１）＋Ｄ₇Ｒ² sin(2A) ＋Ｄ₈Ｒ³cos(3A) ＋Ｄ₉（３Ｒ³−２Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₁₀（３Ｒ³−２Ｒ）sin(A)＋Ｄ₁₁Ｒ³sin(3A) ＋Ｄ₁₂Ｒ⁴cos(4A)＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴−３Ｒ²）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴−６Ｒ²＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴−３Ｒ²）sin(2A) ＋Ｄ₁₆Ｒ⁴sin(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵ −４Ｒ³）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵−１２Ｒ³ ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵ −４Ｒ³）sin(3A) ＋Ｄ₂₂Ｒ⁵ sin(5A) ＋Ｄ₂₃Ｒ⁶cos(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) ＋Ｄ₂₉Ｒ⁶sin(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、Ｄ_m（ｍは２以上の整数）は係数である。

【００９３】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 ＋Ｃ₃Ｙ＋Ｃ₄｜Ｘ｜＋Ｃ₅Ｙ²＋Ｃ₆Ｙ｜Ｘ｜＋Ｃ₇Ｘ² ＋Ｃ₈Ｙ³＋Ｃ₉Ｙ²｜Ｘ｜＋Ｃ₁₀ＹＸ²＋Ｃ₁₁｜Ｘ³｜＋Ｃ₁₂Ｙ⁴＋Ｃ₁₃Ｙ³｜Ｘ｜＋Ｃ₁₄Ｙ²Ｘ²＋Ｃ₁₅Ｙ｜Ｘ³｜＋Ｃ₁₆Ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇Ｙ⁵＋Ｃ₁₈Ｙ⁴｜Ｘ｜＋Ｃ₁₉Ｙ³Ｘ²＋Ｃ₂₀Ｙ²｜Ｘ³｜＋Ｃ₂₁ＹＸ⁴＋Ｃ₂₂｜Ｘ⁵｜＋Ｃ₂₃Ｙ⁶＋Ｃ₂₄Ｙ⁵｜Ｘ｜＋Ｃ₂₅Ｙ⁴Ｘ²＋Ｃ₂₆Ｙ³｜Ｘ³｜＋Ｃ₂₇Ｙ²Ｘ⁴＋Ｃ₂₈Ｙ｜Ｘ⁵｜＋Ｃ₂₉Ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀Ｙ⁷＋Ｃ₃₁Ｙ⁶｜Ｘ｜＋Ｃ₃₂Ｙ⁵Ｘ²＋Ｃ₃₃Ｙ⁴｜Ｘ³｜＋Ｃ₃₄Ｙ³Ｘ⁴＋Ｃ₃₅Ｙ²｜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。

【００９４】片眼に装着する構成にした場合の様子を図
１７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１８にそれぞれ示す。図１７、
図１８中、３１は表示装置本体部を示し、図１７の場合
は観察者の顔面の左眼の前方に、図１８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１７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１８の
場合）構成されている。

【００９５】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１８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。

【００９６】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１８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。

【００９７】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。

【００９８】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２０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２１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。

【００９９】以上、本発明による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。

【０１００】以上の本発明の画像表示装置は例えば次の
ように構成することができる。〔１〕画像表示素子と、前記画像表示素子により形成
された画像を虚像として観察できるように導く接眼光学
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
する画像表示装置。

【０１０１】〔２〕上記〔１〕において、前記収差補
正手段がフレネルレンズによって構成されていることを
特徴とする画像表示装置。

【０１０２】〔３〕上記〔２〕において、前記フレネ
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、前記フレネルレンズが
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
偏心していることを特徴とする画像表示装置〔４〕上
記〔２〕において、前記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
向が前記第２面の面形状に沿うような方向に配置されて
いることを特徴とする画像表示装置。

【０１０３】〔５〕上記〔１〕において、前記収差補
正手段が回折光学素子によって構成されていることを特
徴とする画像表示装置。

【０１０４】〔６〕上記〔１〕において、前記収差補
正手段がホログラムフィック光学素子によって構成され
ていることを特徴とする画像表示装置。

【０１０５】〔７〕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画像表示装
置。

【０１０６】〔８〕上記〔７〕において、前記接眼光
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、前記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、前記第１面に対向
した反射面である第２面、前記第１面に対向し前記第２
面に隣接した反射面である第３面、前記画像表示素子に
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ることを特徴とする画
像表示装置。

【０１０７】

〔９〕上記〔８〕において、前記第１面
と前記第２面と前記第２光学素子、若しくは、前記第１
面と前記第３面と前記第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光学素子が前記第
２面又は前記第３面の外界側に配置されていることを特
徴とする画像表示装置。

【０１０８】〔１０〕上記

〔９〕において、前記第２
光学素子は、外界光に対する前記第１面と前記第２面、
前記第１面と前記第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を特徴とする画像表示装
置。

【０１０９】〔１１〕上記〔１〕から〔１０〕の何れ
か１項において、前記画像表示素子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
ことを特徴とする画像表示装置。

【０１１０】〔１２〕上記〔１〕から〔１１〕の何れ
か１項において、前記画像表示素子と前記接眼光学系を
観察者頭部に対して支持する支持手段を有し、観察者頭
部に装着できることを特徴とする画像表示装置。

【０１１１】〔１３〕上記〔１〕から〔１２〕の何れ
か１項において、前記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ことを特徴とす
る画像表示装置。

【０１１２】〔１４〕上記〔１〕から〔１０〕の何れ
か１項において、前記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を特徴とする画像表示装
置。

【０１１３】

【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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の接眼光学系を用いた頭部装
着型画像表示装置の単眼用の光学系の断面図である。

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

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

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

【図５】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。

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

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

【図８】本発明の実施例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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１７】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。

【図１８】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。

【図１９】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。

【図２０】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。

【図２１】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。

【符号の説明】

１…射出瞳位置（観察者瞳位置）２…観察者視軸（軸上主光線）３…接眼光学系の第１面４…接眼光学系の第２面５…接眼光学系の第３面６…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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像表示素子と、前記画像表示素子によ
り形成された画像を虚像として観察できるように導く接
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画像表示装置。
【請求項２】請求項１において、前記画像表示素子と
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画像表示装置。
【請求項３】請求項１又は２において、前記画像表示
素子と前記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ことを特徴とす
る画像表示装置。