JPH11174368A - 画像表示装置 - Google Patents
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- JPH11174368A JPH11174368A JP9347850A JP34785097A JPH11174368A JP H11174368 A JPH11174368 A JP H11174368A JP 9347850 A JP9347850 A JP 9347850A JP 34785097 A JP34785097 A JP 34785097A JP H11174368 A JPH11174368 A JP H11174368A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
- H04N5/7475—Constructional details of television projection apparatus
- H04N5/7491—Constructional details of television projection apparatus of head mounted projectors
Abstract
(57)【要約】
【課題】 画像表示素子が本来有する解像度よりも高解
像な画像を観察者に呈示し、観察者は明瞭で綺麗な画像
を観察することを可能にする画像表示装置。 【解決手段】 光源１と、その照明光を画像表示素子に
照射する照明光学系５と、照明光の透過によって画像を
表示する画像表示素子と、観察者眼球にその画像を導く
観察光学系とからなり、画像表示素子を２つ９ａ、９ｂ
備え、光を結合・分離させる作用を有する光結合分離素
子３が画像表示素子９ａ、９ｂと観察者眼球１０の間に
配備され、２つの画像表示素子の画像を重ね合わせる作
用を有し、光結合分離素子の光結合分離光学面４０は、
画像表示素子９ａ、９ｂそれぞれに対して略４５°傾斜
して配備されており、観察光学系は重ね合わされた画像
を拡大した虚像として観察者の一方の眼球１０に投影す
る。
像な画像を観察者に呈示し、観察者は明瞭で綺麗な画像
を観察することを可能にする画像表示装置。 【解決手段】 光源１と、その照明光を画像表示素子に
照射する照明光学系５と、照明光の透過によって画像を
表示する画像表示素子と、観察者眼球にその画像を導く
観察光学系とからなり、画像表示素子を２つ９ａ、９ｂ
備え、光を結合・分離させる作用を有する光結合分離素
子３が画像表示素子９ａ、９ｂと観察者眼球１０の間に
配備され、２つの画像表示素子の画像を重ね合わせる作
用を有し、光結合分離素子の光結合分離光学面４０は、
画像表示素子９ａ、９ｂそれぞれに対して略４５°傾斜
して配備されており、観察光学系は重ね合わされた画像
を拡大した虚像として観察者の一方の眼球１０に投影す
る。
Description
【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、観察者の頭部に装着可能である小型軽量な画
像表示装置に関する。
し、特に、観察者の頭部に装着可能である小型軽量な画
像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像表示装置の従来の周知なものとして
本出願人の特開平６−２５０１１３号のものがある。図
２８に全体の光学系を示すように、２次元表示素子から
射出した光をビームスプリッタープリズムと凹面鏡とを
含む接眼光学系によって瞳孔位置の観察者眼球に導くこ
とにより、観察者に拡大した虚像を呈示するようにした
ものであり、この構成によるものが一般的な頭部装着式
画像表示装置である。
本出願人の特開平６−２５０１１３号のものがある。図
２８に全体の光学系を示すように、２次元表示素子から
射出した光をビームスプリッタープリズムと凹面鏡とを
含む接眼光学系によって瞳孔位置の観察者眼球に導くこ
とにより、観察者に拡大した虚像を呈示するようにした
ものであり、この構成によるものが一般的な頭部装着式
画像表示装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、液
晶表示素子を画像表示素子として用いた画像表示装置を
使用する場合、観察者の要求は、より綺麗な明るい画像
を観察することである。つまり、観察する画面の解像度
が高いことが要求される。これを言い換えると、画素密
度の高い画像表示素子を用いることが必要である。しか
しながら、画素密度の高い画像表示素子は高価であるこ
と、また、製造上の制約等に起因した画素密度の限界も
あり、上述したような小さい画像表示素子の表示画像を
拡大した虚像として観察者眼球に投影するタイプの画像
表示装置において、安価でありながら高解像な画像を提
供することは困難であった。
晶表示素子を画像表示素子として用いた画像表示装置を
使用する場合、観察者の要求は、より綺麗な明るい画像
を観察することである。つまり、観察する画面の解像度
が高いことが要求される。これを言い換えると、画素密
度の高い画像表示素子を用いることが必要である。しか
しながら、画素密度の高い画像表示素子は高価であるこ
と、また、製造上の制約等に起因した画素密度の限界も
あり、上述したような小さい画像表示素子の表示画像を
拡大した虚像として観察者眼球に投影するタイプの画像
表示装置において、安価でありながら高解像な画像を提
供することは困難であった。
【０００４】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、比較的安価な装
置構成であっても、画像表示素子が本来有する解像度よ
りも高解像な画像を観察者に呈示し、観察者は明瞭で綺
麗な画像を観察することを可能にする画像表示装置を提
供することである。
みてなされたものであり、その目的は、比較的安価な装
置構成であっても、画像表示素子が本来有する解像度よ
りも高解像な画像を観察者に呈示し、観察者は明瞭で綺
麗な画像を観察することを可能にする画像表示装置を提
供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像表示装置は、照明光を放射する光源と、前記照
明光を画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明
光の透過あるいは反射によって画像を表示する画像表示
素子と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とから
なる画像表示装置において、前記画像表示素子は２つで
あり、光を結合あるいは分離させる作用を有する光結合
分離素子が前記２つの画像表示素子と観察者眼球の間に
配備され、前記２つの画像表示素子の画像を重ね合わせ
る作用を有し、前記光結合分離素子の光結合分離光学面
は、前記２つの画像表示素子それぞれに対して略４５°
傾斜して配備されており、前記観察光学系は前記重ね合
わされた画像を拡大した虚像として観察者の一方の眼球
に投影することを特徴とするものである。
明の画像表示装置は、照明光を放射する光源と、前記照
明光を画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明
光の透過あるいは反射によって画像を表示する画像表示
素子と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とから
なる画像表示装置において、前記画像表示素子は２つで
あり、光を結合あるいは分離させる作用を有する光結合
分離素子が前記２つの画像表示素子と観察者眼球の間に
配備され、前記２つの画像表示素子の画像を重ね合わせ
る作用を有し、前記光結合分離素子の光結合分離光学面
は、前記２つの画像表示素子それぞれに対して略４５°
傾斜して配備されており、前記観察光学系は前記重ね合
わされた画像を拡大した虚像として観察者の一方の眼球
に投影することを特徴とするものである。
【０００６】本発明のもう１つの発明の画像表示装置
は、照明光を放射する光源と、前記照明光を画像表示素
子に照射する照明光学系と、前記照明光の透過あるいは
反射によって画像を表示する画像表示素子と、観察者眼
球に前記画像を導く観察光学系とからなる画像表示装置
において、前記画像表示素子は２つであり、光を結合あ
るいは分離させる作用を有する光結合分離素子が、前記
２つの画像表示素子と前記観察者眼球の間に配備され、
前記２つの画像表示素子の画像を重ね合わせると同時
に、前記重ね合わせた画像を２方向に射出し、前記光結
合分離素子の光結合分離光学面は、前記２つの画像表示
素子それぞれに対して略４５°傾斜して配備されてお
り、前記観察光学系は２つであり、前記重ね合わせた２
つの画像を拡大した虚像として前記観察者の左右眼それ
ぞれに投影することを特徴とするものである。
は、照明光を放射する光源と、前記照明光を画像表示素
子に照射する照明光学系と、前記照明光の透過あるいは
反射によって画像を表示する画像表示素子と、観察者眼
球に前記画像を導く観察光学系とからなる画像表示装置
において、前記画像表示素子は２つであり、光を結合あ
るいは分離させる作用を有する光結合分離素子が、前記
２つの画像表示素子と前記観察者眼球の間に配備され、
前記２つの画像表示素子の画像を重ね合わせると同時
に、前記重ね合わせた画像を２方向に射出し、前記光結
合分離素子の光結合分離光学面は、前記２つの画像表示
素子それぞれに対して略４５°傾斜して配備されてお
り、前記観察光学系は２つであり、前記重ね合わせた２
つの画像を拡大した虚像として前記観察者の左右眼それ
ぞれに投影することを特徴とするものである。
【０００７】本発明のもう１つの発明の画像表示装置
は、照明光を放射する光源と、前記照明光を画像表示素
子に照射する照明光学系と、前記照明光の透過あるいは
反射によって画像を表示する画像表示素子と、観察者眼
球に前記画像を導く観察光学系とからなる画像表示装置
において、前記画像表示素子は２つであり、光を結合あ
るいは分離させる作用を有する光結合分離素子が、前記
２つの画像表示素子と観察者眼球の間に配備され、前記
２つの画像表示素子の画像を重ね合わせる作用を有し、
前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記２つの
画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して配備さ
れており、前記観察光学系は前記重ね合わされた画像を
拡大した虚像として観察者眼球に投影し、第１の画像表
示素子の画素配列と第２の画像表示素子の画素配列がず
れて重なるよう第１の画像表示素子と第２の画像表示素
子とが配置されており、第１の画像表示素子と第２の画
像表示素子とから発する光を、前記画素配列のずれ方向
に対して概略直交する方向に複数光に分離して像をなめ
らかにする光学的ローパスフィルターが観察光学系の光
路内に配置されていることを特徴とするものである。
は、照明光を放射する光源と、前記照明光を画像表示素
子に照射する照明光学系と、前記照明光の透過あるいは
反射によって画像を表示する画像表示素子と、観察者眼
球に前記画像を導く観察光学系とからなる画像表示装置
において、前記画像表示素子は２つであり、光を結合あ
るいは分離させる作用を有する光結合分離素子が、前記
２つの画像表示素子と観察者眼球の間に配備され、前記
２つの画像表示素子の画像を重ね合わせる作用を有し、
前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記２つの
画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して配備さ
れており、前記観察光学系は前記重ね合わされた画像を
拡大した虚像として観察者眼球に投影し、第１の画像表
示素子の画素配列と第２の画像表示素子の画素配列がず
れて重なるよう第１の画像表示素子と第２の画像表示素
子とが配置されており、第１の画像表示素子と第２の画
像表示素子とから発する光を、前記画素配列のずれ方向
に対して概略直交する方向に複数光に分離して像をなめ
らかにする光学的ローパスフィルターが観察光学系の光
路内に配置されていることを特徴とするものである。
【０００８】本発明のもう１つの発明の画像表示装置
は、照明光を放射する光源と、前記照明光を画像表示素
子に照射する照明光学系と、前記照明光の透過あるいは
反射によって画像を表示する画像表示素子と、観察者眼
球に前記画像を導く観察光学系とからなる画像表示装置
において、前記画像表示素子は２つであり、光を結合あ
るいは分離させる作用を有する光結合分離素子が、前記
２つの画像表示素子と観察者眼球の間に配備され、前記
２つの画像表示素子の画像を重ね合わせる作用を有し、
前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記２つの
画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して配備さ
れており、前記観察光学系は前記重ね合わされた画像を
拡大した虚像として観察者眼球に投影し、前記２つの画
像表示素子の中、一方は外部から入力された映像信号の
中、輝度信号によるモノクロの画像情報を表示する画像
表示素子であり、他方は前記映像信号の中、色信号によ
る画像情報を表示する画像表示素子であることを特徴と
するものである。
は、照明光を放射する光源と、前記照明光を画像表示素
子に照射する照明光学系と、前記照明光の透過あるいは
反射によって画像を表示する画像表示素子と、観察者眼
球に前記画像を導く観察光学系とからなる画像表示装置
において、前記画像表示素子は２つであり、光を結合あ
るいは分離させる作用を有する光結合分離素子が、前記
２つの画像表示素子と観察者眼球の間に配備され、前記
２つの画像表示素子の画像を重ね合わせる作用を有し、
前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記２つの
画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して配備さ
れており、前記観察光学系は前記重ね合わされた画像を
拡大した虚像として観察者眼球に投影し、前記２つの画
像表示素子の中、一方は外部から入力された映像信号の
中、輝度信号によるモノクロの画像情報を表示する画像
表示素子であり、他方は前記映像信号の中、色信号によ
る画像情報を表示する画像表示素子であることを特徴と
するものである。
【０００９】以下に、本発明において上記のような構成
をとる理由と作用について説明する。本発明の画像表示
装置の代表的なものを図１に例示する。図１において、
照明光を放射する１つの光源１に対して２つの照明光学
系５ａ、５ｂを配置し、これら照明光学系５ａ、５ｂを
介して画像表示素子である透過型液晶表示素子９ａ、９
ｂの表示面を後方から照明している。この例において
は、光結合分離素子と観察光学系とを１つの光学素子で
達成しているため、この光学素子を複合光学系３と呼
ぶ。また、画像表示素子９ａ、９ｂからの光が入射する
面を３１ａ、３１ｂ、観察者側に射出する面を３２とす
る。
をとる理由と作用について説明する。本発明の画像表示
装置の代表的なものを図１に例示する。図１において、
照明光を放射する１つの光源１に対して２つの照明光学
系５ａ、５ｂを配置し、これら照明光学系５ａ、５ｂを
介して画像表示素子である透過型液晶表示素子９ａ、９
ｂの表示面を後方から照明している。この例において
は、光結合分離素子と観察光学系とを１つの光学素子で
達成しているため、この光学素子を複合光学系３と呼
ぶ。また、画像表示素子９ａ、９ｂからの光が入射する
面を３１ａ、３１ｂ、観察者側に射出する面を３２とす
る。
【００１０】この複合光学系３の中の光結合分離面４０
によって画像表示素子９ａ、９ｂで生成された画像を結
合することができる。例えば、２枚の画像表示素子９
ａ、９ｂの画素を相互にずらすことによって高解像な画
像を表示することが可能となる。また、入射面３１ａ、
３１ｂ及び射出面３２は正のパワーを有する屈折面とし
ており、画像表示素子９ａ、９ｂの重ね合わせた画像を
複合光学系３によって観察者眼球１０に導き、拡大され
た虚像として観察することを可能にしている。
によって画像表示素子９ａ、９ｂで生成された画像を結
合することができる。例えば、２枚の画像表示素子９
ａ、９ｂの画素を相互にずらすことによって高解像な画
像を表示することが可能となる。また、入射面３１ａ、
３１ｂ及び射出面３２は正のパワーを有する屈折面とし
ており、画像表示素子９ａ、９ｂの重ね合わせた画像を
複合光学系３によって観察者眼球１０に導き、拡大され
た虚像として観察することを可能にしている。
【００１１】また、透過型液晶表示素子９ａ、９ｂは、
例えばツイストネマティック液晶表示素子（ＴＮ液晶液
晶素子）と呼ばれているものであり、この場合のツイス
ト角は９０°に設定されている。液晶表示面の後側（照
明側）にある偏光板（図示せず）によって直線偏光光と
なって液晶表示素子に入射した光は、液晶表示素子にお
いて電圧を印加した画素を透過してある偏光状態に変化
され（通常、楕円偏光）、上記偏光板と直交する方向に
透過作用を持つ表示面側の偏光板（図示せず）を介して
射出するため、射出光の偏光方向は入射光から９０°回
転されている。これら２つの画像表示素子９ａ、９ｂの
射出する光の偏光方向は直交した状態に設定される。
例えばツイストネマティック液晶表示素子（ＴＮ液晶液
晶素子）と呼ばれているものであり、この場合のツイス
ト角は９０°に設定されている。液晶表示面の後側（照
明側）にある偏光板（図示せず）によって直線偏光光と
なって液晶表示素子に入射した光は、液晶表示素子にお
いて電圧を印加した画素を透過してある偏光状態に変化
され（通常、楕円偏光）、上記偏光板と直交する方向に
透過作用を持つ表示面側の偏光板（図示せず）を介して
射出するため、射出光の偏光方向は入射光から９０°回
転されている。これら２つの画像表示素子９ａ、９ｂの
射出する光の偏光方向は直交した状態に設定される。
【００１２】そこで、複合光学系３の内部にある光結合
分離面４０を偏光ハーフミラー面とし、その偏光ハーフ
ミラー面４０がＳ波を反射し、Ｐ波を透過させるように
し、画像表示素子９ａ、９ｂに対して略４５°傾けて配
備している。画像表示素子９ａからＳ波、画像表示素子
９ｂからはＰ波が射出するとする。画像表示素子９ａか
ら発した光は偏光ハーフミラー面４０で略全ての光が反
射し、画像表示素子９ｂからの光であるＰ波は偏光ハー
フミラー面４０で略全ての光が透過する。したがって、
２つの画像表示素子９ａ、９ｂを発した光は何れも光量
ロスが少なく観察者眼球１０に導くことができ、非常に
明るい画像を観察することが可能である。
分離面４０を偏光ハーフミラー面とし、その偏光ハーフ
ミラー面４０がＳ波を反射し、Ｐ波を透過させるように
し、画像表示素子９ａ、９ｂに対して略４５°傾けて配
備している。画像表示素子９ａからＳ波、画像表示素子
９ｂからはＰ波が射出するとする。画像表示素子９ａか
ら発した光は偏光ハーフミラー面４０で略全ての光が反
射し、画像表示素子９ｂからの光であるＰ波は偏光ハー
フミラー面４０で略全ての光が透過する。したがって、
２つの画像表示素子９ａ、９ｂを発した光は何れも光量
ロスが少なく観察者眼球１０に導くことができ、非常に
明るい画像を観察することが可能である。
【００１３】また、複合光学系３の構成は、光結合分離
光学面である偏光ハーフミラー面４０が屈折率が略１．
５の透明な光学媒質である光学プラスチックによって挟
まれた直角プリズム形状であり、画像表示素子９ａ、９
ｂからの光の入射面３１ａ、３２ｂ、観察者側の射出面
３２は何れも正のパワーを有するように構成すると、こ
の複合光学系３のみによって２つの画像表示素子９ａ、
９ｂの合成した画像を拡大した虚像として観察すること
が可能である。偏光ハーフミラー４０での反射、透過の
違いはあっても、２つの画像表示素子９ａ、９ｂから射
出した光が観察者眼球１０に導かれる光線経路は共軸屈
折系とみなすことができる。複合光学系３の入射面３１
ａ、３２ｂのパワーを同じにすることで焦点距離は等し
くなり、２つの画像表示素子９ａ、９ｂの両画像共観察
者眼球１０の網膜上に結像することになる。したがっ
て、装置全体は非常にコンパクトで軽量になり、安価な
コストで高解像な画像表示装置を実現できる。
光学面である偏光ハーフミラー面４０が屈折率が略１．
５の透明な光学媒質である光学プラスチックによって挟
まれた直角プリズム形状であり、画像表示素子９ａ、９
ｂからの光の入射面３１ａ、３２ｂ、観察者側の射出面
３２は何れも正のパワーを有するように構成すると、こ
の複合光学系３のみによって２つの画像表示素子９ａ、
９ｂの合成した画像を拡大した虚像として観察すること
が可能である。偏光ハーフミラー４０での反射、透過の
違いはあっても、２つの画像表示素子９ａ、９ｂから射
出した光が観察者眼球１０に導かれる光線経路は共軸屈
折系とみなすことができる。複合光学系３の入射面３１
ａ、３２ｂのパワーを同じにすることで焦点距離は等し
くなり、２つの画像表示素子９ａ、９ｂの両画像共観察
者眼球１０の網膜上に結像することになる。したがっ
て、装置全体は非常にコンパクトで軽量になり、安価な
コストで高解像な画像表示装置を実現できる。
【００１４】本発明の画像表示装置の第２の例を図２に
示す。図２において、画像表示素子は２枚の反射型の液
晶表示素子９ａ、９ｂであり、光結合分離光学面である
偏光ハーフミラー面４０は屈折率が略１．５の透明な光
学媒質である光学プラスチックによって挟まれた直角プ
リズム形状となっており、光源１からの光の入射面３
３、画像表示素子９ａ、９ｂからの画像の入射面３１
ａ、３１ｂ、観察者側の射出面３２は何れも正のパワー
を有している。この光学系を複合光学系３’とする。
示す。図２において、画像表示素子は２枚の反射型の液
晶表示素子９ａ、９ｂであり、光結合分離光学面である
偏光ハーフミラー面４０は屈折率が略１．５の透明な光
学媒質である光学プラスチックによって挟まれた直角プ
リズム形状となっており、光源１からの光の入射面３
３、画像表示素子９ａ、９ｂからの画像の入射面３１
ａ、３１ｂ、観察者側の射出面３２は何れも正のパワー
を有している。この光学系を複合光学系３’とする。
【００１５】この構成によると、複合光学系３’は、図
１と同様に、２つの画像表示素子９ａ、９ｂの画像を結
合する光結合分離作用、画像表示素子９ａ、９ｂの画像
を観察者の眼球１０に投影する観察光学系の作用を有す
る。それに加えて、光源１からの光をＰ波とＳ波に分離
し、それぞれの光を２つの画像表示素子９ａ、９ｂの面
に導く照明光学系の作用をも有する。また、画像表示素
子９ａ、９ｂの検光子と偏光子の役割をもこの複合光学
系３’の光結合分離面４０が担っている。この構成によ
れば、通常の液晶表示素子の場合に比べて偏光板による
光の減少が少なくなり、偏光板自体も不要となる。つま
り、明るい映像を低コストで実現することが可能であ
る。
１と同様に、２つの画像表示素子９ａ、９ｂの画像を結
合する光結合分離作用、画像表示素子９ａ、９ｂの画像
を観察者の眼球１０に投影する観察光学系の作用を有す
る。それに加えて、光源１からの光をＰ波とＳ波に分離
し、それぞれの光を２つの画像表示素子９ａ、９ｂの面
に導く照明光学系の作用をも有する。また、画像表示素
子９ａ、９ｂの検光子と偏光子の役割をもこの複合光学
系３’の光結合分離面４０が担っている。この構成によ
れば、通常の液晶表示素子の場合に比べて偏光板による
光の減少が少なくなり、偏光板自体も不要となる。つま
り、明るい映像を低コストで実現することが可能であ
る。
【００１６】また、複合光学系３’の照明側入射面３３
の正のパワーによって、光源１から発した光を集光し、
できるだけ多くの光量を光学系３’内に取り込む効果が
期待できる。
の正のパワーによって、光源１から発した光を集光し、
できるだけ多くの光量を光学系３’内に取り込む効果が
期待できる。
【００１７】また、画像表示素子９ａ、９ｂの入射面３
１ａ、３１ｂ及び観察者側の射出面３２の正のパワーに
よって画像表示素子９ａ、９ｂから発した光を略平行光
として観察者眼球１０に投影する。したがって、観察者
は画像表示素子９ａ、９ｂの画像を拡大された虚像とし
て観察することができる。
１ａ、３１ｂ及び観察者側の射出面３２の正のパワーに
よって画像表示素子９ａ、９ｂから発した光を略平行光
として観察者眼球１０に投影する。したがって、観察者
は画像表示素子９ａ、９ｂの画像を拡大された虚像とし
て観察することができる。
【００１８】本発明の第２の発明の画像表示装置の代表
的なものを図４に例示する。図４において、光源１から
射出した光を照明光学系５ａ、５ｂによって透過型液晶
表示素子９ａ、９ｂの表示面を後方から照明している。
液晶表示素子９ａ、９ｂは例えばＴＮ液晶表示素子と呼
ばれているものであり、この場合のツイスト角は限定さ
れるものではない。画像表示素子９ａ、９ｂからの入射
光の一部を透過し、一部を反射させる無偏光ハーフミラ
ー面４０’を有する無偏光ビームスプリッター４によっ
て画像表示素子９ａ、９ｂの画像を重ね合わせる効果が
得られる。
的なものを図４に例示する。図４において、光源１から
射出した光を照明光学系５ａ、５ｂによって透過型液晶
表示素子９ａ、９ｂの表示面を後方から照明している。
液晶表示素子９ａ、９ｂは例えばＴＮ液晶表示素子と呼
ばれているものであり、この場合のツイスト角は限定さ
れるものではない。画像表示素子９ａ、９ｂからの入射
光の一部を透過し、一部を反射させる無偏光ハーフミラ
ー面４０’を有する無偏光ビームスプリッター４によっ
て画像表示素子９ａ、９ｂの画像を重ね合わせる効果が
得られる。
【００１９】画像表示素子９ａの光が無偏光ビームスプ
リッター４で反射した光は画像表示素子９ｂからの透過
光と重なり合って光束１３Ｒを形成し、逆に画像表示素
子９ａの光が無偏光ビームスプリッター４を透過した光
は画像表示素子９ｂからの反射光と重なり合って光束１
３Ｌを形成する。画像表示素子９ａ、９ｂから射出した
光の光線経路は左右同様であるので、以下右眼のみに限
って説明する。
リッター４で反射した光は画像表示素子９ｂからの透過
光と重なり合って光束１３Ｒを形成し、逆に画像表示素
子９ａの光が無偏光ビームスプリッター４を透過した光
は画像表示素子９ｂからの反射光と重なり合って光束１
３Ｌを形成する。画像表示素子９ａ、９ｂから射出した
光の光線経路は左右同様であるので、以下右眼のみに限
って説明する。
【００２０】光束１３Ｒは、少なくとも１面は回転非対
称非球面で構成され、互いに偏心した３面で構成される
空間を屈折率が例えば１．５の光学的に略透明な媒質で
ある光学プラスチックで満たされている観察光学系６Ｒ
に入射し、拡大された映像として観察光学系６Ｒから射
出し、観察者右眼球１０Ｒに入射し、網膜上に画像表示
素子９ａ、９ｂの重なり合った画像を拡大された虚像と
して結像する。光束１３Ｌは、光束１３Ｒと対称に同様
な光線経路を通り、観察者左眼１０Ｌの網膜上に画像表
示素子９ａ、９ｂの重なり合った画像を拡大された虚像
として結像する。したがって、光源１から発した光は光
量ロスが少なく有効に利用することができ、明るい画像
を両眼で同時に観察することが可能である。
称非球面で構成され、互いに偏心した３面で構成される
空間を屈折率が例えば１．５の光学的に略透明な媒質で
ある光学プラスチックで満たされている観察光学系６Ｒ
に入射し、拡大された映像として観察光学系６Ｒから射
出し、観察者右眼球１０Ｒに入射し、網膜上に画像表示
素子９ａ、９ｂの重なり合った画像を拡大された虚像と
して結像する。光束１３Ｌは、光束１３Ｒと対称に同様
な光線経路を通り、観察者左眼１０Ｌの網膜上に画像表
示素子９ａ、９ｂの重なり合った画像を拡大された虚像
として結像する。したがって、光源１から発した光は光
量ロスが少なく有効に利用することができ、明るい画像
を両眼で同時に観察することが可能である。
【００２１】このように、この構成の画像表示装置で
は、画像表示素子を２枚に分けていることによる高解像
の画像を呈示する効果に加えて、高解像な画像を比較的
簡易な構成によって両眼で同時に観察することができる
効果が得られる。
は、画像表示素子を２枚に分けていることによる高解像
の画像を呈示する効果に加えて、高解像な画像を比較的
簡易な構成によって両眼で同時に観察することができる
効果が得られる。
【００２２】本発明のさらに別の発明の画像表示装置に
ついて説明する。図１３に、透過型液晶表示素子の例と
して、デルタ配列の画素の配列を示す。図から明らかな
ように、液晶表示素子のＲ、Ｇ、Ｂの画素の開口以外に
は、配線を隠すための黒い空間（ブラックマトリクス）
が存在する。したがって、この画像表示素子を観察光学
系で拡大して観察する場合には、ざらついた解像感の低
い画像に見えてしまう。２つの画像表示素子９ａ、９ｂ
は解像力が同等のものを用い、第１の画像表示素子９ａ
の画素に対して第２の画像表示素子９ｂの画素をずらし
て表示させ、２つの画像を重ね合わせるようにすること
で、画像表示素子１枚の場合に比べて実質的に画素は２
倍になり、高解像でよりなめらかな画質を観察すること
が可能である。
ついて説明する。図１３に、透過型液晶表示素子の例と
して、デルタ配列の画素の配列を示す。図から明らかな
ように、液晶表示素子のＲ、Ｇ、Ｂの画素の開口以外に
は、配線を隠すための黒い空間（ブラックマトリクス）
が存在する。したがって、この画像表示素子を観察光学
系で拡大して観察する場合には、ざらついた解像感の低
い画像に見えてしまう。２つの画像表示素子９ａ、９ｂ
は解像力が同等のものを用い、第１の画像表示素子９ａ
の画素に対して第２の画像表示素子９ｂの画素をずらし
て表示させ、２つの画像を重ね合わせるようにすること
で、画像表示素子１枚の場合に比べて実質的に画素は２
倍になり、高解像でよりなめらかな画質を観察すること
が可能である。
【００２３】さらに、第２の画像表示素子９ｂの画素の
ずらす方向に対して略直交する方向に回折する１次元ロ
ーパスフィルターを画像表示素子から観察者眼球に至る
光路中に配備することによって、画素ずらしの方向と直
交する方向にも画素が分割されるため、より一層なめら
かな画質を得ることができる。
ずらす方向に対して略直交する方向に回折する１次元ロ
ーパスフィルターを画像表示素子から観察者眼球に至る
光路中に配備することによって、画素ずらしの方向と直
交する方向にも画素が分割されるため、より一層なめら
かな画質を得ることができる。
【００２４】この画像表示装置においては、光学系の構
成は上述した例の全ての構成のもので実現できるが、特
に、観察光学系において、リレー光学系と接眼光学系に
別れているタイプの場合には、中間像位置近傍に１次元
の回折格子を配備すればよく、装置の構成上より好まし
い。
成は上述した例の全ての構成のもので実現できるが、特
に、観察光学系において、リレー光学系と接眼光学系に
別れているタイプの場合には、中間像位置近傍に１次元
の回折格子を配備すればよく、装置の構成上より好まし
い。
【００２５】この場合、画像表示素子の画素配列によっ
て第２の画像表示素子の画素のずらし方が異なるが、あ
る画素とそれと隣り合う画素の間にずらした画素を表示
させることによって、ブラックマトリクスの部分を表示
画素で埋めることができ、ざらつき感を低減することが
できる。
て第２の画像表示素子の画素のずらし方が異なるが、あ
る画素とそれと隣り合う画素の間にずらした画素を表示
させることによって、ブラックマトリクスの部分を表示
画素で埋めることができ、ざらつき感を低減することが
できる。
【００２６】画像表示素子の隣り合う同じ色の水平方向
の画素ピッチをＰｘ、垂直方向の画素ピッチをＰｙとし
た場合、水平方向の画素のずらし量をＬｘ、垂直方向の
ずらし量をＬｙとするとき、 ０＜Ｌｘ＜１．０Ｐｘ ・・・（１） ０＜Ｌｙ＜１．０Ｐｙ ・・・（２） を満たすことが重要である。この条件内であれば、隣り
合う同色の画素の間に第２の画像表示素子の画素を配置
できるため、第１の画像表示素子の２つの画素の間を第
２の画像表示素子の画素で補完することができる。
の画素ピッチをＰｘ、垂直方向の画素ピッチをＰｙとし
た場合、水平方向の画素のずらし量をＬｘ、垂直方向の
ずらし量をＬｙとするとき、 ０＜Ｌｘ＜１．０Ｐｘ ・・・（１） ０＜Ｌｙ＜１．０Ｐｙ ・・・（２） を満たすことが重要である。この条件内であれば、隣り
合う同色の画素の間に第２の画像表示素子の画素を配置
できるため、第１の画像表示素子の２つの画素の間を第
２の画像表示素子の画素で補完することができる。
【００２７】ところで、現在の透過型液晶表示素子の場
合、デルタ配列が多く用いられている。図１４を参照に
して、ここで１つの画素Ｒ11について考える。Ｒ11の最
も近い同じ色の画素は斜め上方のＲ12、又は、斜め下方
のＲ13である。なめらかな画像を作成するには、この近
接した画素の間に第２の画像表示素子の画素Ｒ21を配置
させればよい。したがって、画像表示素子の隣り合う同
じ色の水平方向の画素ピッチをＰｘ、垂直方向の画素ピ
ッチをＰｙとした場合、第２画像表示素子の画素Ｒ21が
第１の画像表示素子の画素Ｒ11に対して、水平方向の画
素のずらし量をＬｘ、垂直方向のずらし量をＬｙとする
とき Ｌｘ＝０．７５Ｐｘ ・・・（３） Ｌｙ＝０．５Ｐｙ ・・・（４） を満足すれば、Ｒ11とＲ12の丁度中間位置にＲ21が配置
されることになる。
合、デルタ配列が多く用いられている。図１４を参照に
して、ここで１つの画素Ｒ11について考える。Ｒ11の最
も近い同じ色の画素は斜め上方のＲ12、又は、斜め下方
のＲ13である。なめらかな画像を作成するには、この近
接した画素の間に第２の画像表示素子の画素Ｒ21を配置
させればよい。したがって、画像表示素子の隣り合う同
じ色の水平方向の画素ピッチをＰｘ、垂直方向の画素ピ
ッチをＰｙとした場合、第２画像表示素子の画素Ｒ21が
第１の画像表示素子の画素Ｒ11に対して、水平方向の画
素のずらし量をＬｘ、垂直方向のずらし量をＬｙとする
とき Ｌｘ＝０．７５Ｐｘ ・・・（３） Ｌｙ＝０．５Ｐｙ ・・・（４） を満足すれば、Ｒ11とＲ12の丁度中間位置にＲ21が配置
されることになる。
【００２８】しかしながら、このままでは画素Ｒ11、Ｒ
21、Ｒ12、・・・と、斜め方向に同じ色の画素がつなが
ってしまい、原画像によっては、色の着いた斜め線のマ
スクのように見えてしまう。そこで、この第２の画像表
示素子の画素のずらす方向に対して略直交する方向に回
折する１次元の回折格子、又は、その方向に分割できる
マイクロレンズアレイを用いることで、図１５に示すよ
うに、ローパスフィルターのような効果を得ることがで
き、観察される画像から色の着いた斜め線は消去され
る。したがって、観察画面内に表示される画素が増加す
るため解像度は増加し、さらにローパスフィルターによ
る効果が加わって非常になめらかな観察画像を得られる
ことになる。
21、Ｒ12、・・・と、斜め方向に同じ色の画素がつなが
ってしまい、原画像によっては、色の着いた斜め線のマ
スクのように見えてしまう。そこで、この第２の画像表
示素子の画素のずらす方向に対して略直交する方向に回
折する１次元の回折格子、又は、その方向に分割できる
マイクロレンズアレイを用いることで、図１５に示すよ
うに、ローパスフィルターのような効果を得ることがで
き、観察される画像から色の着いた斜め線は消去され
る。したがって、観察画面内に表示される画素が増加す
るため解像度は増加し、さらにローパスフィルターによ
る効果が加わって非常になめらかな観察画像を得られる
ことになる。
【００２９】ところで、従来の画像表示装置において
は、呈示する画像を高解像にし、良好な階調再現を行う
ためには、画像表示素子の画素の微細化、高密度化をし
た高価な表示素子を用いる必要があった。しかしなが
ら、人間の視覚特性を生かし、拡大して観察する画像の
画質の向上を図ったタイプの頭部装着式画像表示装置は
なかった。
は、呈示する画像を高解像にし、良好な階調再現を行う
ためには、画像表示素子の画素の微細化、高密度化をし
た高価な表示素子を用いる必要があった。しかしなが
ら、人間の視覚特性を生かし、拡大して観察する画像の
画質の向上を図ったタイプの頭部装着式画像表示装置は
なかった。
【００３０】そこで、本発明の別の発明の画像表示装置
について説明する。人間の視覚特性は、輝度信号（輝度
画像）に対しては高解像まで視感度が高いのに比べて、
色信号（色画像）に対しては低い解像にしか感度を持た
ない。この視覚特性に合わせて、２枚の画像表示素子の
中、一方は映像信号の輝度信号のみを高解像に表示を行
い、他方は映像信号の色信号による低解像な表示を行う
ことで、緻密なモノクロで描画した濃淡階調の付いた画
像に色を乗せていくように輝度画像と色画像を合成して
表示画像とすることができる。画素配列がストライプ配
列の場合の例を図１６に示す。図１６（ａ）は色信号用
画像表示素子の画素配列を、図１６（ｂ）は輝度信号用
画像表示素子の画素配列をそれぞれ示す。
について説明する。人間の視覚特性は、輝度信号（輝度
画像）に対しては高解像まで視感度が高いのに比べて、
色信号（色画像）に対しては低い解像にしか感度を持た
ない。この視覚特性に合わせて、２枚の画像表示素子の
中、一方は映像信号の輝度信号のみを高解像に表示を行
い、他方は映像信号の色信号による低解像な表示を行う
ことで、緻密なモノクロで描画した濃淡階調の付いた画
像に色を乗せていくように輝度画像と色画像を合成して
表示画像とすることができる。画素配列がストライプ配
列の場合の例を図１６に示す。図１６（ａ）は色信号用
画像表示素子の画素配列を、図１６（ｂ）は輝度信号用
画像表示素子の画素配列をそれぞれ示す。
【００３１】このように、人間の視覚特性に対応した映
像信号の分離と、輝度信号と色信号を表示させるそれぞ
れの画像表示素子の画素密度、つまり表示する素子の解
像度の適正な選択とによって、比較的安価な構成にも係
わらず、高解像で良好な階調再現をすることが可能とな
る。
像信号の分離と、輝度信号と色信号を表示させるそれぞ
れの画像表示素子の画素密度、つまり表示する素子の解
像度の適正な選択とによって、比較的安価な構成にも係
わらず、高解像で良好な階調再現をすることが可能とな
る。
【００３２】また、この発明においては、光学系の構成
は上述した例の全ての構成のもので実現できるが、特
に、輝度信号を表示する画像表示素子の解像度は高く、
色信号を表示する画像表示素子の解像度は低いものを用
いることによって、コストを抑えた画像表示装置を達成
することが可能となる。
は上述した例の全ての構成のもので実現できるが、特
に、輝度信号を表示する画像表示素子の解像度は高く、
色信号を表示する画像表示素子の解像度は低いものを用
いることによって、コストを抑えた画像表示装置を達成
することが可能となる。
【００３３】本発明の第１の発明の画像表示装置の別の
例を図３に示する。図において、光源１、照明光学系５
ａ、５ｂ、画像表示素子９ａ、９ｂは図１と同様であ
る。図１との違いは、観察光学系と光結合分離素子が一
体化した複合光学系３が、画像表示素子９ａ、９ｂの光
の入射面３１ａ、３１ｂと射出面３２に正のパワーを持
たせ、これをリレー光学系の第１群とし、反射鏡１５を
介して第２群の正レンズ７２によってリレー光学系７を
形成していることと、リレー光学系７による中間像１１
を接眼光学系８によって観察者眼球１０に導き、拡大さ
れた虚像として観察可能にしていることである。
例を図３に示する。図において、光源１、照明光学系５
ａ、５ｂ、画像表示素子９ａ、９ｂは図１と同様であ
る。図１との違いは、観察光学系と光結合分離素子が一
体化した複合光学系３が、画像表示素子９ａ、９ｂの光
の入射面３１ａ、３１ｂと射出面３２に正のパワーを持
たせ、これをリレー光学系の第１群とし、反射鏡１５を
介して第２群の正レンズ７２によってリレー光学系７を
形成していることと、リレー光学系７による中間像１１
を接眼光学系８によって観察者眼球１０に導き、拡大さ
れた虚像として観察可能にしていることである。
【００３４】本発明の第２の発明の画像表示装置の別の
例を図５に示する。図において、光源１、照明光学系５
ａ、５ｂ、画像表示素子９ａ、９ｂ、光結合分離素子４
の構成及び作用は図４のものと同様である。図４との違
いは、左右共観察光学系が画像表示素子の画像を空中に
中間像を形成するリレー光学系７（７Ｒ、７Ｌ）と、そ
の実像を観察者眼球に投影する接眼光学系８（８Ｒ、８
Ｌ）によって構成されていることである。
例を図５に示する。図において、光源１、照明光学系５
ａ、５ｂ、画像表示素子９ａ、９ｂ、光結合分離素子４
の構成及び作用は図４のものと同様である。図４との違
いは、左右共観察光学系が画像表示素子の画像を空中に
中間像を形成するリレー光学系７（７Ｒ、７Ｌ）と、そ
の実像を観察者眼球に投影する接眼光学系８（８Ｒ、８
Ｌ）によって構成されていることである。
【００３５】以上の何れの場合においても、リレー光学
系７による中間像１１は空中像のため、ある程度自由な
大きさの実像を形成することができ、また、接眼光学系
８の入射面８１近傍に中間像１１を形成することによっ
て接眼光学系８の焦点距離を短くすることが可能であ
る。したがって、観察光学系を接眼光学系のみで構成し
た場合に比べ、画像表示素子９ａ、９ｂの大きさによる
観察画角の広さ、画像表示素子９ａ、９ｂから観察者眼
球１０までの距離等の制限が緩和され、光学系の設計の
自由度が増大する。
系７による中間像１１は空中像のため、ある程度自由な
大きさの実像を形成することができ、また、接眼光学系
８の入射面８１近傍に中間像１１を形成することによっ
て接眼光学系８の焦点距離を短くすることが可能であ
る。したがって、観察光学系を接眼光学系のみで構成し
た場合に比べ、画像表示素子９ａ、９ｂの大きさによる
観察画角の広さ、画像表示素子９ａ、９ｂから観察者眼
球１０までの距離等の制限が緩和され、光学系の設計の
自由度が増大する。
【００３６】なお、光結合分離素子４は無偏光ビームス
プリッターであり、光結合分離面４０’は例えば誘電体
多層膜によって形成される。入射する光の偏光状態によ
らず、反射と透過の割合は略同一である。この光結合分
離面４０’は画像表示素子９ａ、９ｂと観察光学系６
Ｌ、６Ｒの間に挟まれて配備されており、２つの画像表
示素子９ａ、９ｂの画像を重ね合わせる作用を有する。
さらに、無偏光のため、画像表示素子９ａ、９ｂから射
出した光は、それぞれ略一対一の割合で反射、透過さ
れ、結果として２つの画像表示素子９ａ、９ｂの重ね合
わせた画像は入射方向とは逆方向である直交する２方向
に光を射出する。したがって、ここでの光結合分離面で
ある無偏光ビームスプリッター４０’は、画像合成のみ
の効果を有する前出の偏光ビームスプリッターとは異な
り、画像表示素子９ａ、９ｂから観察者眼球１０に至る
観察光学系の中において光の結合と分離をすることにな
り、画像合成と画像分離の２つの作用を有することにな
る。
プリッターであり、光結合分離面４０’は例えば誘電体
多層膜によって形成される。入射する光の偏光状態によ
らず、反射と透過の割合は略同一である。この光結合分
離面４０’は画像表示素子９ａ、９ｂと観察光学系６
Ｌ、６Ｒの間に挟まれて配備されており、２つの画像表
示素子９ａ、９ｂの画像を重ね合わせる作用を有する。
さらに、無偏光のため、画像表示素子９ａ、９ｂから射
出した光は、それぞれ略一対一の割合で反射、透過さ
れ、結果として２つの画像表示素子９ａ、９ｂの重ね合
わせた画像は入射方向とは逆方向である直交する２方向
に光を射出する。したがって、ここでの光結合分離面で
ある無偏光ビームスプリッター４０’は、画像合成のみ
の効果を有する前出の偏光ビームスプリッターとは異な
り、画像表示素子９ａ、９ｂから観察者眼球１０に至る
観察光学系の中において光の結合と分離をすることにな
り、画像合成と画像分離の２つの作用を有することにな
る。
【００３７】また、光結合分離素子は、光結合分離光学
面が１より大きい媒質によって挟まれた直角プリズム形
状であると、画像表示素子から観察光学系までの空気換
算長距離を短くすることが可能となる。
面が１より大きい媒質によって挟まれた直角プリズム形
状であると、画像表示素子から観察光学系までの空気換
算長距離を短くすることが可能となる。
【００３８】さらに、画像表示素子に対して入射面、射
出面を略平行にして配備できるため、その面に凹凸を付
けパワーを持った光学面としても、光学系としては共軸
系とみなすことができる。したがって、これらの面を観
察光学系、照明光学系の１面として利用することが容易
となる。
出面を略平行にして配備できるため、その面に凹凸を付
けパワーを持った光学面としても、光学系としては共軸
系とみなすことができる。したがって、これらの面を観
察光学系、照明光学系の１面として利用することが容易
となる。
【００３９】また、光結合分離素子の入射面あるいは射
出面は正のパワーを有する面とすることで、観察光学
系、特に接眼光学系を兼ねた場合には、後述する数値実
施例１のように、この入射面と射出面に正のパワーを与
えることで、この光学素子のみで画像表示素子の画像を
観察者眼球に導く接眼光学系を代用することが可能であ
る。当然、この他にレンズ等の光学素子を用いて収差補
正を行うようにすることは容易である。
出面は正のパワーを有する面とすることで、観察光学
系、特に接眼光学系を兼ねた場合には、後述する数値実
施例１のように、この入射面と射出面に正のパワーを与
えることで、この光学素子のみで画像表示素子の画像を
観察者眼球に導く接眼光学系を代用することが可能であ
る。当然、この他にレンズ等の光学素子を用いて収差補
正を行うようにすることは容易である。
【００４０】さらに、観察光学系にリレー光学系を用い
ている場合には、後述する数値実施例２のように、光結
合分離素子の入射面と射出面に正のパワーを持たせてリ
レー光学系の第１群とし、第２群として単レンズ１枚を
配置してリレー光学系を構成することも可能となり、構
成する光学素子の枚数の大幅削減に役立つ。
ている場合には、後述する数値実施例２のように、光結
合分離素子の入射面と射出面に正のパワーを持たせてリ
レー光学系の第１群とし、第２群として単レンズ１枚を
配置してリレー光学系を構成することも可能となり、構
成する光学素子の枚数の大幅削減に役立つ。
【００４１】さらに、光結合分離素子の少なくとも１面
をフレネルレンズ面とすることで、その面が平面であっ
てもパワーを持たせることができるため、光結合分離素
子の大きさを大きくすることなくパワーを有する面を利
用することが可能となる。
をフレネルレンズ面とすることで、その面が平面であっ
てもパワーを持たせることができるため、光結合分離素
子の大きさを大きくすることなくパワーを有する面を利
用することが可能となる。
【００４２】また、第１の画像表示素子９ａは低解像の
ものを用い、この画像表示素子９ａに対応する観察光学
系は広画角とする。つまり、大きい画面を呈示するよう
にする。第２の画像表示素子９ｂは高解像のものを用
い、第１の画像表示素子９ａの画面の中で一部分を呈示
できる狭画角な光学系とする。この２つの画面を合成す
ることによって、例えば第１の画像表示素子９ａの観察
画面の中央部分のみを高解像にすることが可能である。
さらに、観察者の視線方向を検出する手段を用いて、観
察者の注視している部分を認識し、注視する領域の近傍
のみ高解像な画像表示装置とすることも可能である。
ものを用い、この画像表示素子９ａに対応する観察光学
系は広画角とする。つまり、大きい画面を呈示するよう
にする。第２の画像表示素子９ｂは高解像のものを用
い、第１の画像表示素子９ａの画面の中で一部分を呈示
できる狭画角な光学系とする。この２つの画面を合成す
ることによって、例えば第１の画像表示素子９ａの観察
画面の中央部分のみを高解像にすることが可能である。
さらに、観察者の視線方向を検出する手段を用いて、観
察者の注視している部分を認識し、注視する領域の近傍
のみ高解像な画像表示装置とすることも可能である。
【００４３】また、第１の画像表示素子用観察光学系と
第２の画像表示素子用観察光学系は全く同様のものであ
っても、それぞれの表示面積が大きいものと小さいもの
を用いることでも同様の効果が得られる。
第２の画像表示素子用観察光学系は全く同様のものであ
っても、それぞれの表示面積が大きいものと小さいもの
を用いることでも同様の効果が得られる。
【００４４】また、観察光学系６は、画像表示素子９の
画像を観察者眼球１０に導くものであり、その構成にお
いて、リレー光学系７と接眼光学系８からなるもの、接
眼光学系のみからなるものに区別される。しかし、何れ
にしても接眼光学系は実像（画像表示素子面又は中間
像）を観察者眼球１０に拡大した虚像として投影するも
のであり、同じ光学系として考えることができる。
画像を観察者眼球１０に導くものであり、その構成にお
いて、リレー光学系７と接眼光学系８からなるもの、接
眼光学系のみからなるものに区別される。しかし、何れ
にしても接眼光学系は実像（画像表示素子面又は中間
像）を観察者眼球１０に拡大した虚像として投影するも
のであり、同じ光学系として考えることができる。
【００４５】以下に、観察光学系の接眼光学系について
説明する。後述する実施例１、２における観察光学系６
においては、光結合分離素子と一体化した複合光学系３
であり、観察光学系は、所謂共軸系の屈折光学系であ
る。したがって、前述したように、光学系の偏心による
収差の発生がなく、単純な構成で高画質な画像を表示す
ることができ、比較的容易に設計することが可能であ
る。しかしながら、収差補正のためにレンズを多数用い
ると、光学系が顔面から突出して大きくなり重量も重く
なるため、頭部に装着する場合には特に不利な条件であ
る。
説明する。後述する実施例１、２における観察光学系６
においては、光結合分離素子と一体化した複合光学系３
であり、観察光学系は、所謂共軸系の屈折光学系であ
る。したがって、前述したように、光学系の偏心による
収差の発生がなく、単純な構成で高画質な画像を表示す
ることができ、比較的容易に設計することが可能であ
る。しかしながら、収差補正のためにレンズを多数用い
ると、光学系が顔面から突出して大きくなり重量も重く
なるため、頭部に装着する場合には特に不利な条件であ
る。
【００４６】そこで、観察光学系、特に接眼光学系を反
射系にすると、光路を屈曲させるために光学系を比較的
自由に配置することができ、さらに、非球面や回転非対
称非球面を用いることで、偏心による収差補正を良好に
行うことが可能となる。実施例１、２以外の観察光学系
６においては、観察光学系６の接眼光学系８は、互いに
偏心させた回転非対称非球面３面で構成される空間を屈
折率が約１．５の透明な光学媒質で満たされている偏心
プリズムである。
射系にすると、光路を屈曲させるために光学系を比較的
自由に配置することができ、さらに、非球面や回転非対
称非球面を用いることで、偏心による収差補正を良好に
行うことが可能となる。実施例１、２以外の観察光学系
６においては、観察光学系６の接眼光学系８は、互いに
偏心させた回転非対称非球面３面で構成される空間を屈
折率が約１．５の透明な光学媒質で満たされている偏心
プリズムである。
【００４７】この偏心プリズムにおいて、凹面鏡と凸面
鏡の配置が像面湾曲収差に良い効果を発揮することは、
本出願人の特願平５−２６４８２８号に詳しく述べられ
ており、傾いた凹面鏡が発生する収差については特願平
６−１２７４５３号等に述べられている。また、傾いた
凹面鏡により発生する非点収差についても本出願人の特
願平６−２１１０６７号、また、特願平６−２５６６７
６号に述べられている。また、傾いた凹面鏡により発生
する台形や弓なりの像歪みに関しては、特開平５−３０
３０５６号に述べられている。
鏡の配置が像面湾曲収差に良い効果を発揮することは、
本出願人の特願平５−２６４８２８号に詳しく述べられ
ており、傾いた凹面鏡が発生する収差については特願平
６−１２７４５３号等に述べられている。また、傾いた
凹面鏡により発生する非点収差についても本出願人の特
願平６−２１１０６７号、また、特願平６−２５６６７
６号に述べられている。また、傾いた凹面鏡により発生
する台形や弓なりの像歪みに関しては、特開平５−３０
３０５６号に述べられている。
【００４８】さらに、面内及び面外共に回転対称軸を有
せず、しかも、対称面を１つのみ有する面対称自由曲面
を使用した偏心プリズムによって、これらの収差を同時
にしかも良好に補正するすることに関しては、特願平９
−３１８８１１号に詳しく述べられている。
せず、しかも、対称面を１つのみ有する面対称自由曲面
を使用した偏心プリズムによって、これらの収差を同時
にしかも良好に補正するすることに関しては、特願平９
−３１８８１１号に詳しく述べられている。
【００４９】ここで、本発明において用いる自由曲面
（Free Form Surface:ＦＦＳ）とは、以下の式で定義さ
れるものである。その定義式のＺ軸が自由曲面の軸とな
る。
（Free Form Surface:ＦＦＳ）とは、以下の式で定義さ
れるものである。その定義式のＺ軸が自由曲面の軸とな
る。
【００５０】Ｚ＝Σn Σm ＣnmＸn Ｙn-m ただし、Σn はΣのｎが０〜ｋ、Σm はΣのｍが０〜ｎ
を表す。
を表す。
【００５１】また、面対称自由曲面（対称面を１つのみ
有する自由曲面）を、この自由曲面を表す式により定義
する場合は、その対称面により生ずる対称性をＸ方向に
求める場合は、Ｘの奇数次項を０に（例えばＸ奇数次項
の係数を０にする）、その対称面により生ずる対称性を
Ｙ方向に求める場合は、Ｙの奇数次項を０に（例えばＹ
奇数次項の係数を０にする）すればよい。
有する自由曲面）を、この自由曲面を表す式により定義
する場合は、その対称面により生ずる対称性をＸ方向に
求める場合は、Ｘの奇数次項を０に（例えばＸ奇数次項
の係数を０にする）、その対称面により生ずる対称性を
Ｙ方向に求める場合は、Ｙの奇数次項を０に（例えばＹ
奇数次項の係数を０にする）すればよい。
【００５２】ここで、例としてｋ＝７（７次項）で、Ｘ
方向に対称な面対称自由曲面を上記定義式を展開した形
で表すと、以下の式となる。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 Ｙ＋Ｃ4 Ｘ ＋Ｃ5 Ｙ2 ＋Ｃ6 ＹＸ＋Ｃ7 Ｘ2 ＋Ｃ8 Ｙ3 ＋Ｃ9 Ｙ2 Ｘ＋Ｃ10ＹＸ2 ＋Ｃ11Ｘ3 ＋Ｃ12Ｙ4 ＋Ｃ13Ｙ3 Ｘ＋Ｃ14Ｙ2 Ｘ2 ＋Ｃ15ＹＸ3 ＋Ｃ16Ｘ4 ＋Ｃ17Ｙ5 ＋Ｃ18Ｙ4 Ｘ＋Ｃ19Ｙ3 Ｘ2 ＋Ｃ20Ｙ2 Ｘ3 ＋Ｃ21ＹＸ4 ＋Ｃ22Ｘ5 ＋Ｃ23Ｙ6 ＋Ｃ24Ｙ5 Ｘ＋Ｃ25Ｙ4 Ｘ2 ＋Ｃ26Ｙ3 Ｘ3 ＋Ｃ27Ｙ2 Ｘ4 ＋Ｃ28ＹＸ5 ＋Ｃ29Ｘ6 +C30Ｙ7 ＋Ｃ31Ｙ6 Ｘ＋Ｃ32Ｙ5 Ｘ2 ＋Ｃ33Ｙ4 Ｘ3 ＋Ｃ34Ｙ3 Ｘ4 ＋Ｃ35Ｙ2 Ｘ5 ＋Ｃ36ＹＸ6 ＋Ｃ37Ｘ7 ・・・（ａ） そして、Ｘ奇数次項の係数Ｃ4 ，Ｃ6 ，Ｃ9 ・・・を０
とする（後記の数値例）。
方向に対称な面対称自由曲面を上記定義式を展開した形
で表すと、以下の式となる。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 Ｙ＋Ｃ4 Ｘ ＋Ｃ5 Ｙ2 ＋Ｃ6 ＹＸ＋Ｃ7 Ｘ2 ＋Ｃ8 Ｙ3 ＋Ｃ9 Ｙ2 Ｘ＋Ｃ10ＹＸ2 ＋Ｃ11Ｘ3 ＋Ｃ12Ｙ4 ＋Ｃ13Ｙ3 Ｘ＋Ｃ14Ｙ2 Ｘ2 ＋Ｃ15ＹＸ3 ＋Ｃ16Ｘ4 ＋Ｃ17Ｙ5 ＋Ｃ18Ｙ4 Ｘ＋Ｃ19Ｙ3 Ｘ2 ＋Ｃ20Ｙ2 Ｘ3 ＋Ｃ21ＹＸ4 ＋Ｃ22Ｘ5 ＋Ｃ23Ｙ6 ＋Ｃ24Ｙ5 Ｘ＋Ｃ25Ｙ4 Ｘ2 ＋Ｃ26Ｙ3 Ｘ3 ＋Ｃ27Ｙ2 Ｘ4 ＋Ｃ28ＹＸ5 ＋Ｃ29Ｘ6 +C30Ｙ7 ＋Ｃ31Ｙ6 Ｘ＋Ｃ32Ｙ5 Ｘ2 ＋Ｃ33Ｙ4 Ｘ3 ＋Ｃ34Ｙ3 Ｘ4 ＋Ｃ35Ｙ2 Ｘ5 ＋Ｃ36ＹＸ6 ＋Ｃ37Ｘ7 ・・・（ａ） そして、Ｘ奇数次項の係数Ｃ4 ，Ｃ6 ，Ｃ9 ・・・を０
とする（後記の数値例）。
【００５３】接眼光学系としてこのような回転非対称非
球面を用いた偏心プリズムを用いることで、コンパクト
で軽量でありながら、広い観察画角を持ち、明るい高解
像な画像を観察者に提供することが可能となる。後述す
る偏心プリズムの実施例のように、接眼光学系である偏
心プリズムは３面で構成されている必要はなく、２面以
上で構成された空間を屈折率が１より大きい媒質で満た
されていればよいことは言うまでもない。
球面を用いた偏心プリズムを用いることで、コンパクト
で軽量でありながら、広い観察画角を持ち、明るい高解
像な画像を観察者に提供することが可能となる。後述す
る偏心プリズムの実施例のように、接眼光学系である偏
心プリズムは３面で構成されている必要はなく、２面以
上で構成された空間を屈折率が１より大きい媒質で満た
されていればよいことは言うまでもない。
【００５４】上記例の図１〜図５おいて、照明光学系は
何れも、共通の照明光学系であるか、光源に対して略対
称に配備された２つの照明光学系であってどちらの照明
光強度も等しくなるようになっているものである。通常
の液晶表示素子に用いられるように、１つの画像表示素
子に１つの光源を用いた場合には、画像表示素子９ａ、
９ｂの画像は異なっていても、外部から入力された同じ
映像信号から生成された映像信号による画像を同時に表
示させるためには、同じフィールドにおける画像は互い
に同期をとる必要がある。この同期をとらなければ、２
つの画像表示素子の画像に時間的なずれが生じ、フリッ
カーと言われるちらつきが出て見にくい画像になってし
まう。したがって、２つの画像表示素子にそれぞれ照明
光源が独立して配備されている場合には同期をとって発
光させなければならない。しかしながら、本発明の照明
光学系の構成によれば、２つの画像表示素子に対して光
源は１つであるため、このような同期をとる必要がな
い。つまり、電気回路の負担が低減され、消費する電力
も少なくて済むことは自明である。
何れも、共通の照明光学系であるか、光源に対して略対
称に配備された２つの照明光学系であってどちらの照明
光強度も等しくなるようになっているものである。通常
の液晶表示素子に用いられるように、１つの画像表示素
子に１つの光源を用いた場合には、画像表示素子９ａ、
９ｂの画像は異なっていても、外部から入力された同じ
映像信号から生成された映像信号による画像を同時に表
示させるためには、同じフィールドにおける画像は互い
に同期をとる必要がある。この同期をとらなければ、２
つの画像表示素子の画像に時間的なずれが生じ、フリッ
カーと言われるちらつきが出て見にくい画像になってし
まう。したがって、２つの画像表示素子にそれぞれ照明
光源が独立して配備されている場合には同期をとって発
光させなければならない。しかしながら、本発明の照明
光学系の構成によれば、２つの画像表示素子に対して光
源は１つであるため、このような同期をとる必要がな
い。つまり、電気回路の負担が低減され、消費する電力
も少なくて済むことは自明である。
【００５５】後記する実施例において、透過型の画像表
示素子に用いられる照明光学系は、光軸に対して偏心し
た３面で形成された空間を屈折率が１よりも大きい（例
えば１．５の）光学媒質で満たされている。傾いたある
いは偏心した面を用いた光学系においては、従来の回転
対称非球面では補正できない偏心による収差（コマ収
差、非点収差、像歪み、像面湾曲等）が発生するが、本
発明における照明光学系では、光源から射出した光を照
射面に照射する照明光学系を、少なくとも２面で構成さ
れた偏心プリズムで構成し、上記の偏心による諸収差を
同時にしかも良好に補正するために、回転非対称な面で
ある自由曲面（（ａ）式）を使用している。この構成の
照明光学系については、本出願人の特願平５−２６４８
２８号に詳しく述べられている。
示素子に用いられる照明光学系は、光軸に対して偏心し
た３面で形成された空間を屈折率が１よりも大きい（例
えば１．５の）光学媒質で満たされている。傾いたある
いは偏心した面を用いた光学系においては、従来の回転
対称非球面では補正できない偏心による収差（コマ収
差、非点収差、像歪み、像面湾曲等）が発生するが、本
発明における照明光学系では、光源から射出した光を照
射面に照射する照明光学系を、少なくとも２面で構成さ
れた偏心プリズムで構成し、上記の偏心による諸収差を
同時にしかも良好に補正するために、回転非対称な面で
ある自由曲面（（ａ）式）を使用している。この構成の
照明光学系については、本出願人の特願平５−２６４８
２８号に詳しく述べられている。
【００５６】さらに、本発明におけるもう１つの形態の
照明光学系は、互いに偏心した少なくとも３面で形成さ
れた空間を屈折率が１より大きい光学媒質によって満た
された偏心プリズムにおいて、構成する面の少なくとも
１面をフレネルレンズ面にすることである。この構成に
よって、照明光学系の収差補正も行い、照明光学系の大
きさ、特に厚みを薄くすることが可能になる。
照明光学系は、互いに偏心した少なくとも３面で形成さ
れた空間を屈折率が１より大きい光学媒質によって満た
された偏心プリズムにおいて、構成する面の少なくとも
１面をフレネルレンズ面にすることである。この構成に
よって、照明光学系の収差補正も行い、照明光学系の大
きさ、特に厚みを薄くすることが可能になる。
【００５７】また、本発明の画像表示装置においては、
２つの画像表示素子を用い、その２つの画像を重ね合わ
せて観察するため、光学系の構成によっては観察光学系
の光路長が長いものとなる。観察する画面は大きい方が
臨場感や迫力感が大きく、画像表示装置として好ましい
場合がある。そのためには接眼光学系の観察画角が大き
くなければならない。つまり、焦点距離が短い方が有利
である。したがって、長い光路の場合、リレー光学系に
よって画像表示素子の画像を一度実像として空中に形成
し、その中間像を接眼光学系によって観察者眼球に導く
ようにすることで、接眼光学系の焦点距離は短いものと
することができる。つまり、大きな画面を観察すること
が可能となる。
２つの画像表示素子を用い、その２つの画像を重ね合わ
せて観察するため、光学系の構成によっては観察光学系
の光路長が長いものとなる。観察する画面は大きい方が
臨場感や迫力感が大きく、画像表示装置として好ましい
場合がある。そのためには接眼光学系の観察画角が大き
くなければならない。つまり、焦点距離が短い方が有利
である。したがって、長い光路の場合、リレー光学系に
よって画像表示素子の画像を一度実像として空中に形成
し、その中間像を接眼光学系によって観察者眼球に導く
ようにすることで、接眼光学系の焦点距離は短いものと
することができる。つまり、大きな画面を観察すること
が可能となる。
【００５８】図５に示した観察光学系においては、光結
合分離素子４が直角プリズム形状であり、リレー光学系
７は共軸系として設計することができる。直角プリズム
の入射面と射出面に正のパワーを持たせた光学的には正
レンズである第１群７１（光結合分離素子４）と、両凸
の正レンズである第２群７２（７２Ｒ、７２Ｌ）によっ
て構成されたリレー光学系７によって画像表示素子９
ａ、９ｂの中間像１１を接眼光学系８Ｌ、８Ｒの入射面
８１近傍に形成している。
合分離素子４が直角プリズム形状であり、リレー光学系
７は共軸系として設計することができる。直角プリズム
の入射面と射出面に正のパワーを持たせた光学的には正
レンズである第１群７１（光結合分離素子４）と、両凸
の正レンズである第２群７２（７２Ｒ、７２Ｌ）によっ
て構成されたリレー光学系７によって画像表示素子９
ａ、９ｂの中間像１１を接眼光学系８Ｌ、８Ｒの入射面
８１近傍に形成している。
【００５９】図６に示した観察光学系（後で詳しく説
明）においては、光結合分離素子４はハーフミラー４”
であり、リレー光学系７は正レンズ７１、７２の２枚２
群構成であるが、接眼光学系８の像の方向が偏心してい
るため、その方向に合わせてリレー光学系７を光軸に対
して傾きを与え、偏心したリレー光学系７を構成してい
る。
明）においては、光結合分離素子４はハーフミラー４”
であり、リレー光学系７は正レンズ７１、７２の２枚２
群構成であるが、接眼光学系８の像の方向が偏心してい
るため、その方向に合わせてリレー光学系７を光軸に対
して傾きを与え、偏心したリレー光学系７を構成してい
る。
【００６０】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の画像表示装置の
実施例１〜６と数値実施例１〜５について説明する。以
下に示す実施例、数値実施例において、１は光源、２は
光軸、３、３’は複合光学系、４は光結合分離素子、５
は照明光学系、６は観察光学系、７はリレー光学系、８
は接眼光学系、９は画像表示素子、１０は観察者眼球、
１１は画像表示素子の中間像、１３は光束、１５は射出
瞳、１６は反射鏡、３１は複合光学系の第１面、３２は
複合光学系の第２面、３３は複合光学系の第３面、３４
は複合光学系の第４面、４０、４０’は光結合分離面、
４１は光結合分離素子の入射面、４２は光結合分離素子
の射出面、５１は照明光学系の第１面、５２は照明光学
系の第２面、５３は照明光学系の第３面、６１は観察光
学系の第１面、６２は観察光学系の第２面、６３は観察
光学系の第３面、７１はリレー光学系の第１群、７２は
リレー光学系の第２群（正レンズ）、８１は接眼光学系
の第１面、８２は接眼光学系の第２面、８３は接眼光学
系の第３面である。なお、右眼用と左眼用を区別する必
要がある場合は、該当符号の後にＲ又はＬを付加してあ
る。
実施例１〜６と数値実施例１〜５について説明する。以
下に示す実施例、数値実施例において、１は光源、２は
光軸、３、３’は複合光学系、４は光結合分離素子、５
は照明光学系、６は観察光学系、７はリレー光学系、８
は接眼光学系、９は画像表示素子、１０は観察者眼球、
１１は画像表示素子の中間像、１３は光束、１５は射出
瞳、１６は反射鏡、３１は複合光学系の第１面、３２は
複合光学系の第２面、３３は複合光学系の第３面、３４
は複合光学系の第４面、４０、４０’は光結合分離面、
４１は光結合分離素子の入射面、４２は光結合分離素子
の射出面、５１は照明光学系の第１面、５２は照明光学
系の第２面、５３は照明光学系の第３面、６１は観察光
学系の第１面、６２は観察光学系の第２面、６３は観察
光学系の第３面、７１はリレー光学系の第１群、７２は
リレー光学系の第２群（正レンズ）、８１は接眼光学系
の第１面、８２は接眼光学系の第２面、８３は接眼光学
系の第３面である。なお、右眼用と左眼用を区別する必
要がある場合は、該当符号の後にＲ又はＬを付加してあ
る。
【００６１】本発明の画像表示装置の実施例１を図１に
示す。図において、照明光学系５ａ、５ｂは、それぞれ
光源１から射出した光が入射する面である第１面５１
ａ、５１ｂ、第１面５１ａ、５１ｂに対向した反射作用
と透過作用を有する面である第２面５２ａ、５２ｂ、反
射面である第３面５３ａ、５３ｂによって構成される空
間を屈折率が約１．５の光学的に略透明な媒質である光
学プラスチックで満たされており、画像表示素子である
透過型液晶表示素子９ａ、９ｂの表示面を後方から照明
する。
示す。図において、照明光学系５ａ、５ｂは、それぞれ
光源１から射出した光が入射する面である第１面５１
ａ、５１ｂ、第１面５１ａ、５１ｂに対向した反射作用
と透過作用を有する面である第２面５２ａ、５２ｂ、反
射面である第３面５３ａ、５３ｂによって構成される空
間を屈折率が約１．５の光学的に略透明な媒質である光
学プラスチックで満たされており、画像表示素子である
透過型液晶表示素子９ａ、９ｂの表示面を後方から照明
する。
【００６２】透過型液晶表示素子９ａ、９ｂは、ツイス
トネマティック液晶表示素子（ＴＮ液晶液晶素子）と呼
ばれているものであり、この場合のツイスト角は９０°
に設定されているため、前述したような現象によって２
つの液晶表示素子の射出光の偏光方向は入射光から９０
°回転される。２つの画像表示素子９ａ、９ｂの射出光
の偏光方向は直交した状態であるＳ波、Ｐ波に設定され
ている。
トネマティック液晶表示素子（ＴＮ液晶液晶素子）と呼
ばれているものであり、この場合のツイスト角は９０°
に設定されているため、前述したような現象によって２
つの液晶表示素子の射出光の偏光方向は入射光から９０
°回転される。２つの画像表示素子９ａ、９ｂの射出光
の偏光方向は直交した状態であるＳ波、Ｐ波に設定され
ている。
【００６３】複合光学系３は、２つの画像表示素子９
ａ、９ｂの画像を結合する光結合分離作用と、画像表示
素子９ａ、９ｂの画像を観察者の眼球１０に投影する観
察光学系の作用とを有する。その中、光結合分離作用に
ついては、前述したように、偏光ハーフミラー面４０に
おいて画像表示素子９ａの射出光Ｓ波を反射し、他方の
画像表示素子９ｂの射出光Ｐ波を透過させる。したがっ
て、２つの画像表示素子９ａ、９ｂを発した光は何れも
光量ロスが少なく観察者眼球１０に導くことができる。
ａ、９ｂの画像を結合する光結合分離作用と、画像表示
素子９ａ、９ｂの画像を観察者の眼球１０に投影する観
察光学系の作用とを有する。その中、光結合分離作用に
ついては、前述したように、偏光ハーフミラー面４０に
おいて画像表示素子９ａの射出光Ｓ波を反射し、他方の
画像表示素子９ｂの射出光Ｐ波を透過させる。したがっ
て、２つの画像表示素子９ａ、９ｂを発した光は何れも
光量ロスが少なく観察者眼球１０に導くことができる。
【００６４】一方、複合光学系３の観察光学系の作用に
ついては、画像表示素子９ａ、９ｂの光の直角プリズム
形状の入射面３１ａ、３１ｂ、観察者側の射出面３２は
何れも正のパワーを有しており、入射面３１ａ、３１ｂ
のパワーが同じに設定されているため、２つの画像表示
素子９ａ、９ｂから観察者眼球１０に至るそれぞれの光
学系の焦点距離は等しくなり、２つの画像表示素子９
ａ、９ｂのどちらの画像共観察者眼球１０の網膜上に同
じ倍率で結像することになる。
ついては、画像表示素子９ａ、９ｂの光の直角プリズム
形状の入射面３１ａ、３１ｂ、観察者側の射出面３２は
何れも正のパワーを有しており、入射面３１ａ、３１ｂ
のパワーが同じに設定されているため、２つの画像表示
素子９ａ、９ｂから観察者眼球１０に至るそれぞれの光
学系の焦点距離は等しくなり、２つの画像表示素子９
ａ、９ｂのどちらの画像共観察者眼球１０の網膜上に同
じ倍率で結像することになる。
【００６５】本発明の画像表示装置の実施例２を図２に
示す。図において、画像表示素子は２枚の反射型の液晶
表示素子９ａ、９ｂであり、光結合分離光学面である偏
光ハーフミラー面４０は屈折率が略１．５の透明な光学
媒質である光学プラスチックによって挟まれており、光
源１の光の入射面３３、画像表示素子９ａ、９ｂからの
画像の入射面３１ａ、３１ｂ、観察者側の射出面３２は
何れも正のパワーを有する複合光学系３’となってい
る。この光学系３’は、前述したように、光結合分離素
子、照明光学系、及び、観察光学系を兼ね備えている。
示す。図において、画像表示素子は２枚の反射型の液晶
表示素子９ａ、９ｂであり、光結合分離光学面である偏
光ハーフミラー面４０は屈折率が略１．５の透明な光学
媒質である光学プラスチックによって挟まれており、光
源１の光の入射面３３、画像表示素子９ａ、９ｂからの
画像の入射面３１ａ、３１ｂ、観察者側の射出面３２は
何れも正のパワーを有する複合光学系３’となってい
る。この光学系３’は、前述したように、光結合分離素
子、照明光学系、及び、観察光学系を兼ね備えている。
【００６６】複合光学系３’の中の偏光ハーフミラー面
４０は、光源１に対して略４５°傾いているため、光源
１から発した光はその面で直交する偏光成分であるＳ波
（反射光）とＰ波（透過光）に分離し、２枚の画像表示
素子９ａ、９ｂに導びかれ同時に照明する。画像表示素
子９ａ、９ｂはＴＮ液晶表示素子であり、この場合のツ
イスト角は４５°に設定されている。偏光状態がランダ
ムな照明光は、偏光ハーフミラー面４０によって直線偏
光光となり液晶表示素子に入射する。液晶表示素子にお
いては電圧を印加した画素を透過し、液晶層を通って下
部で反射することで偏光方向が９０°回転されて射出す
る。したがって、例えば入射光がＳ波の場合、液晶表示
素子で変調された光はＰ波として射出する。偏光ハーフ
ミラー面４０はＳ波を反射し、Ｐ波を透過するように設
定されている。その場合、画像表示素子９ａはＰ波が入
射し、そこで光変調され反射された光はＳ波となって再
び光学系３’に入射し、光結合分離面４０では反射して
観察者の眼球１０に到達する。一方、画像表示素子９ｂ
にはＳ波が入射し、そこで光変調され反射された光はＰ
波となって光結合分離面４０で透過し、複合光学系３’
の射出面３２から射出して観察者眼球１０に到達する。
したがって、光源から発した光は光量ロスが少なく有効
に利用することができ、明るい画像を観察することが可
能である。
４０は、光源１に対して略４５°傾いているため、光源
１から発した光はその面で直交する偏光成分であるＳ波
（反射光）とＰ波（透過光）に分離し、２枚の画像表示
素子９ａ、９ｂに導びかれ同時に照明する。画像表示素
子９ａ、９ｂはＴＮ液晶表示素子であり、この場合のツ
イスト角は４５°に設定されている。偏光状態がランダ
ムな照明光は、偏光ハーフミラー面４０によって直線偏
光光となり液晶表示素子に入射する。液晶表示素子にお
いては電圧を印加した画素を透過し、液晶層を通って下
部で反射することで偏光方向が９０°回転されて射出す
る。したがって、例えば入射光がＳ波の場合、液晶表示
素子で変調された光はＰ波として射出する。偏光ハーフ
ミラー面４０はＳ波を反射し、Ｐ波を透過するように設
定されている。その場合、画像表示素子９ａはＰ波が入
射し、そこで光変調され反射された光はＳ波となって再
び光学系３’に入射し、光結合分離面４０では反射して
観察者の眼球１０に到達する。一方、画像表示素子９ｂ
にはＳ波が入射し、そこで光変調され反射された光はＰ
波となって光結合分離面４０で透過し、複合光学系３’
の射出面３２から射出して観察者眼球１０に到達する。
したがって、光源から発した光は光量ロスが少なく有効
に利用することができ、明るい画像を観察することが可
能である。
【００６７】また、複合光学系３’の画像表示素子９
ａ、９ｂ側の入射面３１ａ、３１ｂ、及び、観察者側の
射出面３２の正のパワーによって画像表示素子９ａ、９
ｂから発した光を略平行光として観察者眼球１０に導か
れる。したがって、観察者は画像表示素子９ａ、９ｂの
重ね合わせたの画像を拡大された虚像として観察するこ
とができる。
ａ、９ｂ側の入射面３１ａ、３１ｂ、及び、観察者側の
射出面３２の正のパワーによって画像表示素子９ａ、９
ｂから発した光を略平行光として観察者眼球１０に導か
れる。したがって、観察者は画像表示素子９ａ、９ｂの
重ね合わせたの画像を拡大された虚像として観察するこ
とができる。
【００６８】本発明の発明の実施例３を図３に示す。こ
の図に示した観察光学系においては、複合光学系３の入
射面３１ａ、３１ｂと射出面３２に共に正のパワーを持
たせてリレー光学系の第１群７１とし、反射鏡１６を介
して正レンズ１枚をリレー光学系の第２群７２としてリ
レー光学系７を形成し、２枚の画像表示素子９ａ、９ｂ
の画像の中間像１１を接眼光学系８の入射面８１近傍に
結像させている。接眼光学系８は、光軸２に対して偏心
した回転非対称非球面３面８１〜８３で構成された空間
を屈折率が約１．５の光学プラスチックで満たされてお
り、中間像１１からの光束は、接眼光学系８の入射面で
ある第１面８１から入射し、第２面８２で内部反射す
る。この際、反射角は臨界角以上になるように設定され
ている領域では全反射し、臨界角以下の領域はアルミニ
ウム等の反射率の高い反射コーティングした面として内
部反射される。第２面８２で内部反射した光は第３面８
３において反射され、再び第２面８２にて屈折して接眼
光学系８から射出し、観察者眼球１０に入射し、網膜上
に画像表示素子９ａ、９ｂの重なり合った中間像１１が
拡大された虚像として結像する。
の図に示した観察光学系においては、複合光学系３の入
射面３１ａ、３１ｂと射出面３２に共に正のパワーを持
たせてリレー光学系の第１群７１とし、反射鏡１６を介
して正レンズ１枚をリレー光学系の第２群７２としてリ
レー光学系７を形成し、２枚の画像表示素子９ａ、９ｂ
の画像の中間像１１を接眼光学系８の入射面８１近傍に
結像させている。接眼光学系８は、光軸２に対して偏心
した回転非対称非球面３面８１〜８３で構成された空間
を屈折率が約１．５の光学プラスチックで満たされてお
り、中間像１１からの光束は、接眼光学系８の入射面で
ある第１面８１から入射し、第２面８２で内部反射す
る。この際、反射角は臨界角以上になるように設定され
ている領域では全反射し、臨界角以下の領域はアルミニ
ウム等の反射率の高い反射コーティングした面として内
部反射される。第２面８２で内部反射した光は第３面８
３において反射され、再び第２面８２にて屈折して接眼
光学系８から射出し、観察者眼球１０に入射し、網膜上
に画像表示素子９ａ、９ｂの重なり合った中間像１１が
拡大された虚像として結像する。
【００６９】本発明の第２の発明の第１実施例である実
施例４を図４に示す。図において、照明光学系５ａ、５
ｂは、それぞれ光源１から射出した光が入射する面であ
る第１面５１ａ、５１ｂ、その第１面５１ａ、５１ｂに
対向した反射作用と透過作用を有する面である第２面５
２ａ、５２ｂ、反射面である第３面５３ａ、５３ｂによ
って構成される空間を屈折率が約１．５の光学的に略透
明な媒質である光学プラスチックで満たされており、透
過型液晶表示素子９ａ、９ｂの表示面を背後から照明す
る。
施例４を図４に示す。図において、照明光学系５ａ、５
ｂは、それぞれ光源１から射出した光が入射する面であ
る第１面５１ａ、５１ｂ、その第１面５１ａ、５１ｂに
対向した反射作用と透過作用を有する面である第２面５
２ａ、５２ｂ、反射面である第３面５３ａ、５３ｂによ
って構成される空間を屈折率が約１．５の光学的に略透
明な媒質である光学プラスチックで満たされており、透
過型液晶表示素子９ａ、９ｂの表示面を背後から照明す
る。
【００７０】透過型の液晶表示素子９ａ、９ｂはＴＮ液
晶表示素子と呼ばれているものであり、この場合のツイ
スト角は例えば９０°であるが、限定されるものではな
い。
晶表示素子と呼ばれているものであり、この場合のツイ
スト角は例えば９０°であるが、限定されるものではな
い。
【００７１】光結合分離素子４は無偏光ビームスプリッ
ターであり、光結合分離面４０’は例えば誘電体多層膜
によって形成されており、入射する光の偏光状態によら
ず反射と透過の割合は略同一である。この光結合分離面
４０’は画像表示素子９ａ、９ｂと観察光学系６Ｌ、６
Ｒの間に挟まれて配備されており、２つの画像表示素子
９ａ、９ｂの画像を重ね合わせる作用を有する。さら
に、重ね合わせた画像を直交する２方向に射出する作用
を有する。
ターであり、光結合分離面４０’は例えば誘電体多層膜
によって形成されており、入射する光の偏光状態によら
ず反射と透過の割合は略同一である。この光結合分離面
４０’は画像表示素子９ａ、９ｂと観察光学系６Ｌ、６
Ｒの間に挟まれて配備されており、２つの画像表示素子
９ａ、９ｂの画像を重ね合わせる作用を有する。さら
に、重ね合わせた画像を直交する２方向に射出する作用
を有する。
【００７２】観察光学系６Ｌ、６Ｒは観察者の左眼、右
眼にそれぞれ対応している。構成は左右同様であるので
右眼のみに限って説明する。透過型の液晶表示素子であ
る画像表示素子９ａ、９ｂから射出した光が光結合分素
子４を介して観察光学系６Ｒに入射する面である第１面
６１Ｒ、その第１面６１Ｒに対向した反射作用と透過作
用を有する面である第２面６２Ｒ、正のパワーを有する
反射面である第３面６３Ｒによって構成される空間を屈
折率が約１．５の光学的に略透明な媒質である光学プラ
スチックで満たされている。また、これらの面は何れも
回転非対称非球面であり、たとえば、（ａ）式で表され
る面であり、光軸に対して偏心して配置しされている偏
心プリズム形状である。
眼にそれぞれ対応している。構成は左右同様であるので
右眼のみに限って説明する。透過型の液晶表示素子であ
る画像表示素子９ａ、９ｂから射出した光が光結合分素
子４を介して観察光学系６Ｒに入射する面である第１面
６１Ｒ、その第１面６１Ｒに対向した反射作用と透過作
用を有する面である第２面６２Ｒ、正のパワーを有する
反射面である第３面６３Ｒによって構成される空間を屈
折率が約１．５の光学的に略透明な媒質である光学プラ
スチックで満たされている。また、これらの面は何れも
回転非対称非球面であり、たとえば、（ａ）式で表され
る面であり、光軸に対して偏心して配置しされている偏
心プリズム形状である。
【００７３】実際の光線経路は、光源１から発した光は
照明光学系５ａ、５ｂの入射面である第１面５１ａ、５
１ｂから入射し、第２面５２ａ、５２ｂで内部反射す
る。この際、照明光が射出する領域における反射角は臨
界角以上になるように設定されており、全反射すること
になる。一方、照明光が射出しない部分では臨界角より
小さい反射角で反射する光も存在するため、その表面に
はアルミニウム等の反射率の高いコーティングが施され
ている。第２面５２ａ、５２ｂで内部反射した後は第３
面５３ａ、５３ｂにおいて反射され、再び第２面５２
ａ、５２ｂにおいて屈折して照明光学系５ａ、５ｂから
射出し、画像表示素子９ａ、９ｂを照明する。
照明光学系５ａ、５ｂの入射面である第１面５１ａ、５
１ｂから入射し、第２面５２ａ、５２ｂで内部反射す
る。この際、照明光が射出する領域における反射角は臨
界角以上になるように設定されており、全反射すること
になる。一方、照明光が射出しない部分では臨界角より
小さい反射角で反射する光も存在するため、その表面に
はアルミニウム等の反射率の高いコーティングが施され
ている。第２面５２ａ、５２ｂで内部反射した後は第３
面５３ａ、５３ｂにおいて反射され、再び第２面５２
ａ、５２ｂにおいて屈折して照明光学系５ａ、５ｂから
射出し、画像表示素子９ａ、９ｂを照明する。
【００７４】画像表示素子９ａ、９ｂからの入射光の１
部を透過し、１部を反射させる無偏光ハーフミラー面４
０’を有する無偏光ビームスプリッター４によって画像
表示素子９ａ、９ｂの画像を重ね合わせる効果が得られ
る。画像表示素子９ａの光が無偏光ビームスプリッター
４を透過した光は、画像表示素子９ｂの反射光と重なり
合った光束１３Ｌを形成し、逆に、画像表示素子４ａの
光が無偏光ビームスプリッター４で反射した光は画像表
示素子９ｂの透過光と重なり合った光束１３Ｒを形成す
る。
部を透過し、１部を反射させる無偏光ハーフミラー面４
０’を有する無偏光ビームスプリッター４によって画像
表示素子９ａ、９ｂの画像を重ね合わせる効果が得られ
る。画像表示素子９ａの光が無偏光ビームスプリッター
４を透過した光は、画像表示素子９ｂの反射光と重なり
合った光束１３Ｌを形成し、逆に、画像表示素子４ａの
光が無偏光ビームスプリッター４で反射した光は画像表
示素子９ｂの透過光と重なり合った光束１３Ｒを形成す
る。
【００７５】光束１３Ｒは観察光学系６Ｒの入射面であ
る第１面６１Ｒから入射し、第２面６２Ｒで内部反射す
る。この際、反射角は臨界角以上になるように設定され
ている領域では全反射し、臨界角以下の領域はアルミニ
ウム等の反射率の高い反射コーティングした面として内
部反射される。第２面６２Ｒで内部反射した光は第３面
６３Ｒにおいて反射され、再び第２面６２Ｒにて屈折し
て観察光学系６Ｒから射出し、観察者右眼球１０Ｒに入
射し、網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重なり合った
画像が拡大された虚像として結像する。光束１３Ｌは光
束１３Ｒと対称に同様な光線経路を通り、観察者左眼１
０Ｌの網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重なり合った
画像が拡大された虚像として結像する。
る第１面６１Ｒから入射し、第２面６２Ｒで内部反射す
る。この際、反射角は臨界角以上になるように設定され
ている領域では全反射し、臨界角以下の領域はアルミニ
ウム等の反射率の高い反射コーティングした面として内
部反射される。第２面６２Ｒで内部反射した光は第３面
６３Ｒにおいて反射され、再び第２面６２Ｒにて屈折し
て観察光学系６Ｒから射出し、観察者右眼球１０Ｒに入
射し、網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重なり合った
画像が拡大された虚像として結像する。光束１３Ｌは光
束１３Ｒと対称に同様な光線経路を通り、観察者左眼１
０Ｌの網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重なり合った
画像が拡大された虚像として結像する。
【００７６】本発明の第２の発明の第２実施例である実
施例５を図５に示す。図において、光源１、照明光学系
５ａ、５ｂ、画像表示素子９ａ、９ｂ、光結合分離素子
４の構成及び作用は図４のものと同様であるため、説明
を省略する。図４と異なるところは、観察光学系の構成
の差である。本実施例の場合には，観察光学系が画像表
示素子の画像を空中に中間像を形成するリレー光学系７
と、その実像を観察者眼球に投影する接眼光学系８とに
よって構成されている。
施例５を図５に示す。図において、光源１、照明光学系
５ａ、５ｂ、画像表示素子９ａ、９ｂ、光結合分離素子
４の構成及び作用は図４のものと同様であるため、説明
を省略する。図４と異なるところは、観察光学系の構成
の差である。本実施例の場合には，観察光学系が画像表
示素子の画像を空中に中間像を形成するリレー光学系７
と、その実像を観察者眼球に投影する接眼光学系８とに
よって構成されている。
【００７７】実際の光線経路は、画像表示素子９から観
察者眼球１０までのみを示すと、画像表示素子９から出
た光は、リレー光学系の第１群のレンズ７１を介して光
結合分離素子４に入射し、無偏光ハーフミラー面４０’
で画像表示素子９ａ、９ｂの画像を重ね合わせる効果が
得られる。画像表示素子９ａの光が無偏光ビームスプリ
ッター４を透過した光は、画像表示素子９ｂの反射光と
重なり合った光束１３Ｌを形成し、逆に画像表示素子９
ａの光が無偏光ビームスプリッター４で反射した光は画
像表示素子９ｂの透過光と重なり合った光束１３Ｒを形
成し、リレー光学系の第２群７２Ｒを介して接眼光学系
８Ｒに入射する。この際、リレー光学系７によって接眼
光学系８Ｒの入射面８１Ｒ近傍に画像表示素子の中間像
１１Ｒを形成する。
察者眼球１０までのみを示すと、画像表示素子９から出
た光は、リレー光学系の第１群のレンズ７１を介して光
結合分離素子４に入射し、無偏光ハーフミラー面４０’
で画像表示素子９ａ、９ｂの画像を重ね合わせる効果が
得られる。画像表示素子９ａの光が無偏光ビームスプリ
ッター４を透過した光は、画像表示素子９ｂの反射光と
重なり合った光束１３Ｌを形成し、逆に画像表示素子９
ａの光が無偏光ビームスプリッター４で反射した光は画
像表示素子９ｂの透過光と重なり合った光束１３Ｒを形
成し、リレー光学系の第２群７２Ｒを介して接眼光学系
８Ｒに入射する。この際、リレー光学系７によって接眼
光学系８Ｒの入射面８１Ｒ近傍に画像表示素子の中間像
１１Ｒを形成する。
【００７８】光束１３Ｒは接眼光学系８Ｒの入射面であ
る第１面８１Ｒから入射し、第２面８２Ｒで内部反射す
る。この際、反射角は臨界角以上になるように設定され
ている領域では全反射し、臨界角以下の領域はアルミニ
ウム等の反射率の高い反射コーティングした面として内
部反射される。第２面８２Ｒで内部反射した光は第３面
８３Ｒにおいて反射され、再び第２面８２Ｒにて屈折し
て接眼光学系８Ｒから射出し、観察者右眼球１０Ｒに入
射し、網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重なり合った
中間像１１Ｒが拡大された虚像として結像する。光束１
３Ｌは、光束１３Ｒと対称に同様な光線経路を通り、観
察者左眼１０Ｌの網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重
なり合った画像が拡大された虚像として結像する。
る第１面８１Ｒから入射し、第２面８２Ｒで内部反射す
る。この際、反射角は臨界角以上になるように設定され
ている領域では全反射し、臨界角以下の領域はアルミニ
ウム等の反射率の高い反射コーティングした面として内
部反射される。第２面８２Ｒで内部反射した光は第３面
８３Ｒにおいて反射され、再び第２面８２Ｒにて屈折し
て接眼光学系８Ｒから射出し、観察者右眼球１０Ｒに入
射し、網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重なり合った
中間像１１Ｒが拡大された虚像として結像する。光束１
３Ｌは、光束１３Ｒと対称に同様な光線経路を通り、観
察者左眼１０Ｌの網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重
なり合った画像が拡大された虚像として結像する。
【００７９】本発明の第２の発明の第３実施例である実
施例６を図６に示す。図において、光源１、照明光学系
５ａ、５ｂ、画像表示素子９ａ、９ｂの構成及び作用は
図５のものと同様であるため、説明を省略する。図５と
異なるところは、光結合分離素子４及び観察光学系（リ
レー光学系７、接眼光学系８）である。
施例６を図６に示す。図において、光源１、照明光学系
５ａ、５ｂ、画像表示素子９ａ、９ｂの構成及び作用は
図５のものと同様であるため、説明を省略する。図５と
異なるところは、光結合分離素子４及び観察光学系（リ
レー光学系７、接眼光学系８）である。
【００８０】光結合分離素子４は無偏光ハーフミラー
４”であり、直角プリズム形状に比べて小型軽量にする
ことができる。リレー光学系７は、正レンズ２枚を光軸
２に対して偏心して（傾けて）配置しており、光結合分
離素子４を挟んで２群２枚のリレー光学系７を形成して
いる。そして、リレー光学系７で形成された光軸２に対
して傾いた中間像１１を観察者眼球１０に投影する接眼
光学系８によって観察者眼球１０に拡大された虚像とし
て投影するように構成されている。接眼光学系８は、光
軸２に対して偏心した３面８１〜８３で構成された空間
を屈折率が約１．５の光学プラスチックで満たされてお
り、中間像１１を接眼光学系８によって観察者眼球１０
に拡大した虚像を投影するようになっている。
４”であり、直角プリズム形状に比べて小型軽量にする
ことができる。リレー光学系７は、正レンズ２枚を光軸
２に対して偏心して（傾けて）配置しており、光結合分
離素子４を挟んで２群２枚のリレー光学系７を形成して
いる。そして、リレー光学系７で形成された光軸２に対
して傾いた中間像１１を観察者眼球１０に投影する接眼
光学系８によって観察者眼球１０に拡大された虚像とし
て投影するように構成されている。接眼光学系８は、光
軸２に対して偏心した３面８１〜８３で構成された空間
を屈折率が約１．５の光学プラスチックで満たされてお
り、中間像１１を接眼光学系８によって観察者眼球１０
に拡大した虚像を投影するようになっている。
【００８１】ここで、左右の眼の光路共、中間像１１か
らの光束は、接眼光学系８の入射面である第１面８１か
ら入射し、第２面８２で内部反射し、第３面８３にて屈
折して接眼光学系８から射出し、観察者眼球１０に入射
し、網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重なり合った画
像が拡大された虚像として結像する。
らの光束は、接眼光学系８の入射面である第１面８１か
ら入射し、第２面８２で内部反射し、第３面８３にて屈
折して接眼光学系８から射出し、観察者眼球１０に入射
し、網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重なり合った画
像が拡大された虚像として結像する。
【００８２】以下、数値実施例１〜５について説明す
る。具体的な構成パラメータは後記する。本発明の数値
実施例１における逆光線追跡の光路図を図７に示す。本
数値実施例は、図１に示した構成における観察光学系６
（複合光学系３）のみであり、図７は画像表示素子９か
ら射出瞳１５までを表している。構成する２面３１、３
２は何れも回転対称非球面であり、観察画角は水平４０
°、垂直３０．６°、射出瞳径４ｍｍである。
る。具体的な構成パラメータは後記する。本発明の数値
実施例１における逆光線追跡の光路図を図７に示す。本
数値実施例は、図１に示した構成における観察光学系６
（複合光学系３）のみであり、図７は画像表示素子９か
ら射出瞳１５までを表している。構成する２面３１、３
２は何れも回転対称非球面であり、観察画角は水平４０
°、垂直３０．６°、射出瞳径４ｍｍである。
【００８３】本発明の数値実施例２における光路図を図
８と図９に示す。図８は順光線追跡、図９は逆光線追跡
である。本数値実施例は、図３に示した構成に関する数
値実施例であり、画像表示素子９から中間像１１までの
リレー光学系を図８に、中間像１１から射出瞳１５まで
の接眼光学系８を図９に光学系をそれぞれ分けて表して
ある。
８と図９に示す。図８は順光線追跡、図９は逆光線追跡
である。本数値実施例は、図３に示した構成に関する数
値実施例であり、画像表示素子９から中間像１１までの
リレー光学系を図８に、中間像１１から射出瞳１５まで
の接眼光学系８を図９に光学系をそれぞれ分けて表して
ある。
【００８４】図８において、光結合分離素子４の入射面
３１、射出面３２、及び、第２群７２のレンズの２面は
何れも回転対称非球面であり、ＮＡ（開口数）０．０
７、倍率１．０倍である。また、図９において、構成す
る３面８１、８２、８３は何れも自由曲面であり、観察
画角は水平３７°、垂直２８°、射出瞳径４ｍｍであ
る。
３１、射出面３２、及び、第２群７２のレンズの２面は
何れも回転対称非球面であり、ＮＡ（開口数）０．０
７、倍率１．０倍である。また、図９において、構成す
る３面８１、８２、８３は何れも自由曲面であり、観察
画角は水平３７°、垂直２８°、射出瞳径４ｍｍであ
る。
【００８５】本発明の数値実施例３における逆光線追跡
の光路図を図１０に示す。本数値実施例は、図４に類し
た構成に関する数値実施例であり、画像表示素子９から
直角プリズムの光結合分離素子４を介して射出瞳１５ま
での観察光学系６であり、光軸に対して偏心した自由曲
面３面６１、６２、６３で形成された空間を屈折率が約
１．５の光学プラスチックで満たされた偏心プリズムで
ある。観察画角は、水平２２、８°、垂直３０°、射出
瞳径４ｍｍである。第２画像表示素子９ｂは、光結合分
離素子４中に配置される光結合分離面４０’（図示省
く）で４５°反射するのみ異なるだけであり、光学的に
は同一であるため省略してある。
の光路図を図１０に示す。本数値実施例は、図４に類し
た構成に関する数値実施例であり、画像表示素子９から
直角プリズムの光結合分離素子４を介して射出瞳１５ま
での観察光学系６であり、光軸に対して偏心した自由曲
面３面６１、６２、６３で形成された空間を屈折率が約
１．５の光学プラスチックで満たされた偏心プリズムで
ある。観察画角は、水平２２、８°、垂直３０°、射出
瞳径４ｍｍである。第２画像表示素子９ｂは、光結合分
離素子４中に配置される光結合分離面４０’（図示省
く）で４５°反射するのみ異なるだけであり、光学的に
は同一であるため省略してある。
【００８６】なお、観察光学系６においては、画像表示
素子９からの光は、光結合分離素子４を介して観察光学
系６の第１面６１から入射し、第２面６２で内部反射
し、第１面６１に再び入射する。この際、第１面６１の
反射角は臨界角以上になるように設定されている領域で
は全反射し、臨界角以下の領域はアルミニウム等の反射
率の高い反射コーティングした面として内部反射され
る。第１面６１で内部反射した光は第３面６３にて屈折
して観察光学系６から射出し、射出瞳１５位置の観察者
眼球に入射し、網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重な
り合った画像が拡大された虚像として結像する。
素子９からの光は、光結合分離素子４を介して観察光学
系６の第１面６１から入射し、第２面６２で内部反射
し、第１面６１に再び入射する。この際、第１面６１の
反射角は臨界角以上になるように設定されている領域で
は全反射し、臨界角以下の領域はアルミニウム等の反射
率の高い反射コーティングした面として内部反射され
る。第１面６１で内部反射した光は第３面６３にて屈折
して観察光学系６から射出し、射出瞳１５位置の観察者
眼球に入射し、網膜上に画像表示素子９ａ、９ｂの重な
り合った画像が拡大された虚像として結像する。
【００８７】本発明の数値実施例４の光路図を図１１
（ａ）に示す。本数値実施例においては、図５に示した
画像表示装置の数値実施例であり、画像表示素子９ａ、
９ｂから光結合分離素子４を介して観察者眼球１０Ｒ、
１０Ｌまでの接眼光学系８を表している。観察画角は、
水平３０°、垂直２２．８°、射出瞳径４ｍｍである。
後述する構成パラメータにおいては、図１１（ｂ）に示
すように、観察者眼球１０Ｌ（射出瞳１５）から接眼光
学系８Ｌを介して光結合分離素子４を透過し、画像表示
素子９ａに至る逆光線追跡の光線経路についてのみ示し
てある。
（ａ）に示す。本数値実施例においては、図５に示した
画像表示装置の数値実施例であり、画像表示素子９ａ、
９ｂから光結合分離素子４を介して観察者眼球１０Ｒ、
１０Ｌまでの接眼光学系８を表している。観察画角は、
水平３０°、垂直２２．８°、射出瞳径４ｍｍである。
後述する構成パラメータにおいては、図１１（ｂ）に示
すように、観察者眼球１０Ｌ（射出瞳１５）から接眼光
学系８Ｌを介して光結合分離素子４を透過し、画像表示
素子９ａに至る逆光線追跡の光線経路についてのみ示し
てある。
【００８８】本発明の図１、図３、図４、図５に示した
照明光学系５（５ａ、５ｂ）の数値実施例を数値実施例
５とし、その順光線追跡の光路図を図１２に示す。光源
１から射出した光が入射する面である第１面５１、その
第１面５１に対向した反射作用と透過作用を有する面で
ある第２面５２、反射面である第３面５３によって構成
される空間を屈折率が約１．５の光学的に略透明な媒質
である光学プラスチックで満たされている。光線経路
は、光源１に対向して光軸２に偏心配置された透過面で
ある第１面５１を経て照明光学系５に入射した光源１か
らの光は、第２面５２で内部反射する。この面での反射
角が臨界角以上の領域では全反射するため、反射コーテ
ィングをする必要がない。図１２からも明らかなよう
に、第２面５２は射出する面でもあり、その射出光領域
においてはこの全反射条件を満たすように設計されてい
る。臨界角以下の領域はアルミニウム等の反射率の高い
反射コーティングした面として内部反射される。さら
に、光は第３面５３で内部反射し、再び第２面５２の透
過領域を透過して照明光学系５から射出して、画像表示
素子９（９ａ、９ｂ）に相当する部分を照明する。光学
系の光源側のＮＡ（開口数）は０．５である。
照明光学系５（５ａ、５ｂ）の数値実施例を数値実施例
５とし、その順光線追跡の光路図を図１２に示す。光源
１から射出した光が入射する面である第１面５１、その
第１面５１に対向した反射作用と透過作用を有する面で
ある第２面５２、反射面である第３面５３によって構成
される空間を屈折率が約１．５の光学的に略透明な媒質
である光学プラスチックで満たされている。光線経路
は、光源１に対向して光軸２に偏心配置された透過面で
ある第１面５１を経て照明光学系５に入射した光源１か
らの光は、第２面５２で内部反射する。この面での反射
角が臨界角以上の領域では全反射するため、反射コーテ
ィングをする必要がない。図１２からも明らかなよう
に、第２面５２は射出する面でもあり、その射出光領域
においてはこの全反射条件を満たすように設計されてい
る。臨界角以下の領域はアルミニウム等の反射率の高い
反射コーティングした面として内部反射される。さら
に、光は第３面５３で内部反射し、再び第２面５２の透
過領域を透過して照明光学系５から射出して、画像表示
素子９（９ａ、９ｂ）に相当する部分を照明する。光学
系の光源側のＮＡ（開口数）は０．５である。
【００８９】後述する各数値実施例の構成パラメータに
おいて、図７〜図１２における座標の取り方は以下の通
りである。図９、図１０、図１１（ｂ）においては、光
学系の射出瞳１５を光学系の原点として、光軸２を画像
表示素子９（中間像１１）の表示中心と射出瞳１５の中
心（原点）とを通る光線で定義し、射出瞳１５から光軸
２に進む方向をＺ軸方向、このＺ軸に直交し射出瞳１５
中心を通り、光線が観察光学系６あるいは接眼光学系８
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１５中心を通る方向をＸ軸方向と
し、射出瞳１５から観察光学系６あるいは接眼光学系８
に向かう方向をＺ軸の正方向、光軸２から中間像１１方
向（図９）あるいは画像表示素子９と反対方向（図１
０、図１１（ｂ））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。また、図８、図１２においては、画像表示素子９の
表示中心あるいは光源１の中心を光学系の原点として、
光軸２を中間像１１あるいは画像表示素子９の表示中心
と射出瞳１５の中心（原点）とを通る光線で定義し、同
様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義している。なお、光線追跡
は、図７、図９、図１０、図１１（ｂ）においては、射
出瞳１５の側を物体側とし、画像表示素子９を像面側と
した逆追跡により行っており、また、図８、図１２にお
いては、画像表示素子９あるいは光源１の側を物体側と
し、中間像１１あるいは画像表示素子９を像面側とした
順追跡により行っている。
おいて、図７〜図１２における座標の取り方は以下の通
りである。図９、図１０、図１１（ｂ）においては、光
学系の射出瞳１５を光学系の原点として、光軸２を画像
表示素子９（中間像１１）の表示中心と射出瞳１５の中
心（原点）とを通る光線で定義し、射出瞳１５から光軸
２に進む方向をＺ軸方向、このＺ軸に直交し射出瞳１５
中心を通り、光線が観察光学系６あるいは接眼光学系８
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１５中心を通る方向をＸ軸方向と
し、射出瞳１５から観察光学系６あるいは接眼光学系８
に向かう方向をＺ軸の正方向、光軸２から中間像１１方
向（図９）あるいは画像表示素子９と反対方向（図１
０、図１１（ｂ））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。また、図８、図１２においては、画像表示素子９の
表示中心あるいは光源１の中心を光学系の原点として、
光軸２を中間像１１あるいは画像表示素子９の表示中心
と射出瞳１５の中心（原点）とを通る光線で定義し、同
様にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義している。なお、光線追跡
は、図７、図９、図１０、図１１（ｂ）においては、射
出瞳１５の側を物体側とし、画像表示素子９を像面側と
した逆追跡により行っており、また、図８、図１２にお
いては、画像表示素子９あるいは光源１の側を物体側と
し、中間像１１あるいは画像表示素子９を像面側とした
順追跡により行っている。
【００９０】そして、偏心が与えられている面について
は、その面の面頂位置の座標系の原点からのＸ軸方向、
Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の偏心量と、その面の中心軸（自由
曲面については、以下の（ａ）式のＺ軸）のＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸それぞれを中心とする傾き角（それぞれα、
β、γ（°））とが与えられている。なお、その場合、
αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対しての反時計回
りを、γの正はＺ軸の正方向に対しての時計回りを意味
する。その他、球面、回転対称非球面の曲率半径、媒質
の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられており、
また、同軸部分については、座標系に係わらず、面と面
の間の面間隔により面の位置が特定されている。
は、その面の面頂位置の座標系の原点からのＸ軸方向、
Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の偏心量と、その面の中心軸（自由
曲面については、以下の（ａ）式のＺ軸）のＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸それぞれを中心とする傾き角（それぞれα、
β、γ（°））とが与えられている。なお、その場合、
αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対しての反時計回
りを、γの正はＺ軸の正方向に対しての時計回りを意味
する。その他、球面、回転対称非球面の曲率半径、媒質
の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられており、
また、同軸部分については、座標系に係わらず、面と面
の間の面間隔により面の位置が特定されている。
【００９１】なお、回転非対称面である自由曲面の形状
は以下の式により定義する。その定義式のＺ軸が回転非
対称面の軸となる。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 Ｙ＋Ｃ4 Ｘ ＋Ｃ5 Ｙ2 ＋Ｃ6 ＹＸ＋Ｃ7 Ｘ2 ＋Ｃ8 Ｙ3 ＋Ｃ9 Ｙ2 Ｘ＋Ｃ10ＹＸ2 ＋Ｃ11Ｘ3 ＋Ｃ12Ｙ4 ＋Ｃ13Ｙ3 Ｘ＋Ｃ14Ｙ2 Ｘ2 ＋Ｃ15ＹＸ3 ＋Ｃ16Ｘ4 ＋Ｃ17Ｙ5 ＋Ｃ18Ｙ4 Ｘ＋Ｃ19Ｙ3 Ｘ2 ＋Ｃ20Ｙ2 Ｘ3 ＋Ｃ21ＹＸ4 ＋Ｃ22Ｘ5 ＋Ｃ23Ｙ6 ＋Ｃ24Ｙ5 Ｘ＋Ｃ25Ｙ4 Ｘ2 ＋Ｃ26Ｙ3 Ｘ3 ＋Ｃ27Ｙ2 Ｘ4 ＋Ｃ28ＹＸ5 ＋Ｃ29Ｘ6 ＋Ｃ30Ｙ7 ＋Ｃ31Ｙ6 Ｘ＋Ｃ32Ｙ5 Ｘ2 ＋Ｃ33Ｙ4 Ｘ3 ＋Ｃ34Ｙ3 Ｘ4 ＋Ｃ35Ｙ2 Ｘ5 ＋Ｃ36ＹＸ6 ＋Ｃ37Ｘ7 ・・・（ａ） そして、Ｘ奇数次項の係数Ｃ4 ，Ｃ6 ，Ｃ9 ・・・を０
とする（後記の数値例）。なお、後記する構成のパラメ
ータ中において、記載のない非球面に関する係数は０で
ある。
は以下の式により定義する。その定義式のＺ軸が回転非
対称面の軸となる。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 Ｙ＋Ｃ4 Ｘ ＋Ｃ5 Ｙ2 ＋Ｃ6 ＹＸ＋Ｃ7 Ｘ2 ＋Ｃ8 Ｙ3 ＋Ｃ9 Ｙ2 Ｘ＋Ｃ10ＹＸ2 ＋Ｃ11Ｘ3 ＋Ｃ12Ｙ4 ＋Ｃ13Ｙ3 Ｘ＋Ｃ14Ｙ2 Ｘ2 ＋Ｃ15ＹＸ3 ＋Ｃ16Ｘ4 ＋Ｃ17Ｙ5 ＋Ｃ18Ｙ4 Ｘ＋Ｃ19Ｙ3 Ｘ2 ＋Ｃ20Ｙ2 Ｘ3 ＋Ｃ21ＹＸ4 ＋Ｃ22Ｘ5 ＋Ｃ23Ｙ6 ＋Ｃ24Ｙ5 Ｘ＋Ｃ25Ｙ4 Ｘ2 ＋Ｃ26Ｙ3 Ｘ3 ＋Ｃ27Ｙ2 Ｘ4 ＋Ｃ28ＹＸ5 ＋Ｃ29Ｘ6 ＋Ｃ30Ｙ7 ＋Ｃ31Ｙ6 Ｘ＋Ｃ32Ｙ5 Ｘ2 ＋Ｃ33Ｙ4 Ｘ3 ＋Ｃ34Ｙ3 Ｘ4 ＋Ｃ35Ｙ2 Ｘ5 ＋Ｃ36ＹＸ6 ＋Ｃ37Ｘ7 ・・・（ａ） そして、Ｘ奇数次項の係数Ｃ4 ，Ｃ6 ，Ｃ9 ・・・を０
とする（後記の数値例）。なお、後記する構成のパラメ
ータ中において、記載のない非球面に関する係数は０で
ある。
【００９２】無論、自由曲面を表す式は、これに限らず
面内面外に対称面を有しない面として、又は、面内面外
共に対称面を１面有する面として構成できる面であれば
よい。
面内面外に対称面を有しない面として、又は、面内面外
共に対称面を１面有する面として構成できる面であれば
よい。
【００９３】また、回転対称非球面の形状は以下の式に
より定義する。その定義式のＺ軸が回転対称非球面の軸
となる。 Ｚ＝（Ｙ2 ／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｐ（Ｙ2 ／Ｒ2 ）｝1/2 ］ ＋Ａ4 Ｙ4 ＋Ａ6 Ｙ6 ＋Ａ8 Ｙ8 ＋Ａ10Ｙ10・・・ ・・・（ｂ） ただし、ＹはＺに垂直な方向であり、Ｒは近軸曲率半
径、Ｐは円錐係数、Ａ4、Ａ6 、Ａ8 、Ａ10は非球面係
数である。
より定義する。その定義式のＺ軸が回転対称非球面の軸
となる。 Ｚ＝（Ｙ2 ／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｐ（Ｙ2 ／Ｒ2 ）｝1/2 ］ ＋Ａ4 Ｙ4 ＋Ａ6 Ｙ6 ＋Ａ8 Ｙ8 ＋Ａ10Ｙ10・・・ ・・・（ｂ） ただし、ＹはＺに垂直な方向であり、Ｒは近軸曲率半
径、Ｐは円錐係数、Ａ4、Ａ6 、Ａ8 、Ａ10は非球面係
数である。
【００９４】なお、後記する構成パラメータにおいて、
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。
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。
【００９５】以下に、上記数値実施例１〜５の構成パラ
メータを示す。なお、“ＦＦＳ”は自由曲面を表す。 数値実施例１ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞（射出瞳） 20.00 2 12.74 23.00 1.5254 56.2 3 -28.39 7.41 像 面 ∞ 非球面係数 面番号２ Ｋ = 0 Ａ4 = 1.3986×10-5 Ａ6 =-7.5087×10-7 面番号３ Ｋ = 0 A4 = 3.5495×10-4 Ａ6 =-2.5515×10-6 数値実施例２（リレー光学系） 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 2.12 1 9.70 24.38 1.5254 56.2 2 -8.44 6.00 3 ∞ -7.25 偏心(1) 4 -11.47 -4.99 1.6914 49.6 5 634.70 -11.39 像 面 ∞ 非球面係数 面番号１ Ｋ =-8.5740×10-1 Ａ4 =-7.2354×10-5 Ａ6 =-4.0366×10-7 面番号２ Ｋ =-6.5437 Ａ4 =-2.4067×10-4 Ａ6 = 1.5677×10-6 面番号４ Ｋ =-2.9752 Ａ4 = 2.9769×10-5 Ａ6 =-1.0828×10-7 Ａ8 -1.0167×10-10 Ａ10 4.4215×10-12 面番号５ Ｋ = 8.0449×102 Ａ4 = 8.0968×10-5 A6 = 1.0529×10-7 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 45.00 β 0.00 γ 0.00 。
メータを示す。なお、“ＦＦＳ”は自由曲面を表す。 数値実施例１ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞（射出瞳） 20.00 2 12.74 23.00 1.5254 56.2 3 -28.39 7.41 像 面 ∞ 非球面係数 面番号２ Ｋ = 0 Ａ4 = 1.3986×10-5 Ａ6 =-7.5087×10-7 面番号３ Ｋ = 0 A4 = 3.5495×10-4 Ａ6 =-2.5515×10-6 数値実施例２（リレー光学系） 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 2.12 1 9.70 24.38 1.5254 56.2 2 -8.44 6.00 3 ∞ -7.25 偏心(1) 4 -11.47 -4.99 1.6914 49.6 5 634.70 -11.39 像 面 ∞ 非球面係数 面番号１ Ｋ =-8.5740×10-1 Ａ4 =-7.2354×10-5 Ａ6 =-4.0366×10-7 面番号２ Ｋ =-6.5437 Ａ4 =-2.4067×10-4 Ａ6 = 1.5677×10-6 面番号４ Ｋ =-2.9752 Ａ4 = 2.9769×10-5 Ａ6 =-1.0828×10-7 Ａ8 -1.0167×10-10 Ａ10 4.4215×10-12 面番号５ Ｋ = 8.0449×102 Ａ4 = 8.0968×10-5 A6 = 1.0529×10-7 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 45.00 β 0.00 γ 0.00 。
【００９６】 数値実施例２（接眼光学系） 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞（射出瞳） 2 ＦＦＳ[1] 偏心(1) 1.4922 57.5 3 ＦＦＳ[2] 偏心(2) 1.4922 57.5 4 ＦＦＳ[1] 偏心(1) 1.4922 57.5 5 ＦＦＳ[3] 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) ＦＦＳ[1] Ｃ5 -6.2474×10-3 Ｃ7 -5.7927×10-3 Ｃ8 -1.4826×10-4 Ｃ10 -2.3205×10-5 Ｃ12 3.3675×10-6 Ｃ14 5.0832×10-6 Ｃ16 1.1645×10-6 Ｃ17 1.2932×10-7 Ｃ19 1.4322×10-7 Ｃ21 5.3113×10-8 ＦＦＳ[2] Ｃ5 -1.0023×10-2 Ｃ7 -1.0720×10-2 Ｃ8 -1.0941×10-5 Ｃ10 -8.8301×10-7 Ｃ12 1.0206×10-6 Ｃ14 -3.4635×10-6 Ｃ16 -1.3033×10-6 Ｃ17 -1.4704×10-7 Ｃ19 -8.6405×10-8 Ｃ21 1.0514×10-8 ＦＦＳ[3] Ｃ5 -3.4790×10-2 Ｃ7 3.2951×10-3 Ｃ8 -6.2877×10-4 Ｃ10 1.2937×10-3 Ｃ12 3.3287×10-4 Ｃ14 3.1972×10-4 Ｃ16 -3.7090×10-5 Ｃ17 -4.4324×10-6 Ｃ19 -7.3829×10-6 Ｃ21 1.4800×10-7 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 8.33 Ｚ 27.68 α 12.79 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 0.44 Ｚ 37.86 α -17.42 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 17.76 Ｚ 32.42 α 71.18 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 21.87 Ｚ 34.85 α 55.49 β 0.00 γ 0.00 。
【００９７】 数値実施例３ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞（射出瞳） 2 ＦＦＳ[1] 偏心(1) 1.4924 81.8 3 ＦＦＳ[2] 偏心(2) 1.4924 81.8 4 ＦＦＳ[3] 偏心(3) 1.4924 81.8 5 ＦＦＳ[2] 偏心(2) 6 ∞ 15.00 偏心(4) 7 ∞ 3.00 像 面 ∞ ＦＦＳ[1] Ｃ5 9.5890×10-3 Ｃ7 1.3070×10-2 Ｃ10 -4.3122×10-4 Ｃ12 -1.3749×10-5 Ｃ14 -1.4680×10-5 Ｃ16 -1.6473×10-5 ＦＦＳ[2] Ｃ5 3.5335×10-4 Ｃ7 2.6291×10-3 Ｃ8 1.7267×10-5 Ｃ10 -1.3802×10-5 Ｃ12 -1.0746×10-6 Ｃ14 -1.3037×10-6 Ｃ16 -5.8106×10-7 Ｃ17 2.6951×10-8 Ｃ19 -2.6046×10-8 Ｃ21 8.2150×10-8 ＦＦＳ[3] Ｃ5 -5.7249×10-3 Ｃ7 -7.5556×10-3 Ｃ8 5.0283×10-5 Ｃ10 7.4221×10-5 Ｃ12 1.4565×10-6 Ｃ14 -9.2326×10-7 Ｃ16 8.5466×10-8 Ｃ17 4.2972×10-8 Ｃ19 -9.0797×10-8 Ｃ21 1.0359×10-7 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 18.00 α 12.67 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ -1.81 Ｚ 25.12 α -44.98 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 8.10 Ｚ 21.17 α 110.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 2.34 Ｚ 33.79 α -59.80 β 0.00 γ 0.00 。
【００９８】 数値実施例４ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞（射出瞳） 2 ＦＦＳ[1] 偏心(1) 1.4924 81.8 3 ＦＦＳ[2] 偏心(2) 1.4924 81.8 4 ＦＦＳ[1] 偏心(1) 1.4924 81.8 5 ＦＦＳ[3] 偏心(3) 6 ∞ 25.00 偏心(4) 7 ∞ 5.00 像 面 ∞ ＦＦＳ[1] Ｃ5 -4.1181×10-5 Ｃ7 -8.4183×10-4 Ｃ8 -9.9897×10-7 Ｃ10 -2.8884×10-5 Ｃ12 -6.3209×10-8 Ｃ14 -1.8957×10-7 Ｃ16 2.2529×10-6 Ｃ17 5.3781×10-10 Ｃ19 1.0228×10-8 Ｃ21 -7.3574×10-8 ＦＦＳ[2] Ｃ5 3.4703×10-3 Ｃ7 4.4191×10-3 Ｃ8 -3.4265×10-6 Ｃ10 4.8862×10-7 Ｃ12 -4.4017×10-8 Ｃ14 -6.7498×10-7 Ｃ16 1.5056×10-7 Ｃ17 -1.1085×10-8 Ｃ19 1.0044×10-9 Ｃ21 -6.0956×10-8 ＦＦＳ[3] Ｃ5 1.6275×10-4 Ｃ7 -6.7464×10-4 Ｃ10 -2.0079×10-5 Ｃ12 -5.2872×10-6 Ｃ14 -1.6214×10-6 Ｃ16 -4.4927×10-5 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ -40.93 Ｚ 26.44 α -10.96 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 6.24 Ｚ 46.87 α -162.85 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ -20.94 Ｚ 43.82 α -66.20 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ -27.01 Ｚ 44.83 α -45.00 β 0.00 γ 0.00 。
【００９９】 数値実施例５ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 1 197.61 偏心(1) 1.5168 64.1 2 ＦＦＳ[1] 偏心(2) 1.5168 64.1 3 104.09 偏心(3) 1.5168 64.1 4 ＦＦＳ[1] 偏心(2) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号３ Ｋ = 0 Ａ4 =-6.3744×10-7 Ａ6 =-1.1700×10-11 Ａ8 = 1.3038×10-14 Ａ10=-5.9921×10-19 ＦＦＳ[1] Ｃ5 -3.3999×10-4 Ｃ7 -2.8566×10-5 Ｃ8 2.1946×10-5 Ｃ10 7.2290×10-5 Ｃ12 -3.1151×10-8 Ｃ14 2.0686×10-7 Ｃ16 -1.5105×10-6 Ｃ17 -2.9699×10-9 Ｃ19 -5.7440×10-9 Ｃ21 -3.5562×10-8 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 5.55 Ｚ 14.31 α -20.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 4.80 Ｚ 21.55 α 47.43 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ -8.28 Ｚ ７．２６ α ６８．００ β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 0.37 Ｚ 40.34 α 67.91 β 0.00 γ 0.00 。
【０１００】以上の実施例では、回転非対称非球面を前
記定義式（ａ）の自由曲面で構成したが、あらゆる定義
の曲面が使えることは言うまでもない。図１７に数値実
施例３（図１０）の横収差図を示す。この横収差図にお
いて、括弧内に示された数字は（Ｘ方向画角，Ｙ方向画
角）を表し、その画角における横収差を示す。
記定義式（ａ）の自由曲面で構成したが、あらゆる定義
の曲面が使えることは言うまでもない。図１７に数値実
施例３（図１０）の横収差図を示す。この横収差図にお
いて、括弧内に示された数字は（Ｘ方向画角，Ｙ方向画
角）を表し、その画角における横収差を示す。
【０１０１】なお、観察光学系６あるいは接眼光学系
８、又は、照明光学系５として用いられる偏心プリズム
としては、図１、図３〜図６、図９〜図１２に示したよ
うなもの以外に、例えば図１８〜図２５のようなものを
用いることができる。図１８〜図２５においては観察光
学系６として説明するが、照明光学系５として用いる場
合には、射出瞳１５の位置に画像表示素子９を配置し、
画像表示素子９の位置に光源１を配置して用いる。な
お、接眼光学系８として用いる場合には、観察光学系８
と同様に用いるが、画像表示素子９の位置に中間像１１
がくる。以下、図１８〜図２５の光学系６を簡単に説明
する。
８、又は、照明光学系５として用いられる偏心プリズム
としては、図１、図３〜図６、図９〜図１２に示したよ
うなもの以外に、例えば図１８〜図２５のようなものを
用いることができる。図１８〜図２５においては観察光
学系６として説明するが、照明光学系５として用いる場
合には、射出瞳１５の位置に画像表示素子９を配置し、
画像表示素子９の位置に光源１を配置して用いる。な
お、接眼光学系８として用いる場合には、観察光学系８
と同様に用いるが、画像表示素子９の位置に中間像１１
がくる。以下、図１８〜図２５の光学系６を簡単に説明
する。
【０１０２】図１８の偏心プリズム６は、光軸２に対し
てそれぞれの面が偏心している４つの面６１〜６４で形
成された空間を屈折率が１より大きい光学的に透明な媒
質によって満たされており、画像表示素子９から発する
光の入射面を第１面１、射出瞳１５とは反対側の面であ
る反射面を第４面６４、射出瞳１５に近接した面を第３
面６３、第１面６１と第４面６４の間に位置し第３面６
３に面する反射面を第２面６２とすると、画像表示素子
９から射出した光線の経路は、偏心プリズム６の第１面
６１から屈折して入射し、第２面６２で第３面６３側へ
内部反射し、第３面６３から第４面６４側へ内部反射
し、第４面６４で第３面６３側へ内部反射して第３面６
３から屈折して射出して、射出瞳１５に到達するもので
ある。第３面６３は全反射面となっている。
てそれぞれの面が偏心している４つの面６１〜６４で形
成された空間を屈折率が１より大きい光学的に透明な媒
質によって満たされており、画像表示素子９から発する
光の入射面を第１面１、射出瞳１５とは反対側の面であ
る反射面を第４面６４、射出瞳１５に近接した面を第３
面６３、第１面６１と第４面６４の間に位置し第３面６
３に面する反射面を第２面６２とすると、画像表示素子
９から射出した光線の経路は、偏心プリズム６の第１面
６１から屈折して入射し、第２面６２で第３面６３側へ
内部反射し、第３面６３から第４面６４側へ内部反射
し、第４面６４で第３面６３側へ内部反射して第３面６
３から屈折して射出して、射出瞳１５に到達するもので
ある。第３面６３は全反射面となっている。
【０１０３】図１９の偏心プリズム６は、４つの光学面
６１〜６４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面の第１面６１を経て偏心プリズム６に入射し
た画像表示素子９からの表示光は、偏心配置の反射面の
第２面６２に入射し、そこで反射された光は、射出瞳１
５と対向して偏心配置された反射面の第３面６３に入射
して反射され、その反射光は、第２面６２への入射光と
交差してから、光軸２上に第３面６３と射出瞳１５との
間に配置された透過面の第４面６４を経て偏心プリズム
６から射出して、射出瞳１５に到達するものである。
６１〜６４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面の第１面６１を経て偏心プリズム６に入射し
た画像表示素子９からの表示光は、偏心配置の反射面の
第２面６２に入射し、そこで反射された光は、射出瞳１
５と対向して偏心配置された反射面の第３面６３に入射
して反射され、その反射光は、第２面６２への入射光と
交差してから、光軸２上に第３面６３と射出瞳１５との
間に配置された透過面の第４面６４を経て偏心プリズム
６から射出して、射出瞳１５に到達するものである。
【０１０４】図２０の偏心プリズム６は、４つの光学面
６１〜６４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面の第１面６１を経て偏心プリズム６に入射し
た画像表示素子９からの表示光は、偏心配置の反射面の
第２面６２に入射し、そこで反射された光は、射出瞳１
５と対向して偏心配置された反射面の第３面６３に入射
して反射され、その反射光は、第３面６３と射出瞳１５
との間に配置された透過面の第４面６４を経て偏心プリ
ズム６から射出して、射出瞳１５に到達するものであ
る。
６１〜６４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面の第１面６１を経て偏心プリズム６に入射し
た画像表示素子９からの表示光は、偏心配置の反射面の
第２面６２に入射し、そこで反射された光は、射出瞳１
５と対向して偏心配置された反射面の第３面６３に入射
して反射され、その反射光は、第３面６３と射出瞳１５
との間に配置された透過面の第４面６４を経て偏心プリ
ズム６から射出して、射出瞳１５に到達するものであ
る。
【０１０５】図２１の偏心プリズム６は、４つの光学面
６１〜６４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面と反射面を兼ねる第１面６１を経て偏心プリ
ズム６に入射した画像表示素子９からの表示光は、偏心
配置の反射面の第２面６２に入射し、そこで反射された
光は再び第１面６１に入射して今度は反射され、射出瞳
１５と対向して偏心配置された反射面の第３面６３に入
射して反射され、その反射光は、第３面６３と射出瞳１
５の間に配置された透過面の第４面６４を経て偏心プリ
ズム６から射出して、射出瞳１５に到達するものであ
る。
６１〜６４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面と反射面を兼ねる第１面６１を経て偏心プリ
ズム６に入射した画像表示素子９からの表示光は、偏心
配置の反射面の第２面６２に入射し、そこで反射された
光は再び第１面６１に入射して今度は反射され、射出瞳
１５と対向して偏心配置された反射面の第３面６３に入
射して反射され、その反射光は、第３面６３と射出瞳１
５の間に配置された透過面の第４面６４を経て偏心プリ
ズム６から射出して、射出瞳１５に到達するものであ
る。
【０１０６】図２２の偏心プリズム６は、４つの光学面
６１〜６４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面の第１面６１を経て偏心プリズム６に入射し
た画像表示素子９からの表示光は、射出瞳１５と対向し
て偏心配置された反射面の第２面６２に入射して反射さ
れ、その反射光は反射面の第３面６３に入射し、そこで
反射された光は再び第２面６２に入射して反射され、そ
の反射光は、第２面６２と射出瞳１５の間に配置された
透過面の第４面６４を経て偏心プリズム６から射出し
て、射出瞳１５に到達するものである。
６１〜６４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面の第１面６１を経て偏心プリズム６に入射し
た画像表示素子９からの表示光は、射出瞳１５と対向し
て偏心配置された反射面の第２面６２に入射して反射さ
れ、その反射光は反射面の第３面６３に入射し、そこで
反射された光は再び第２面６２に入射して反射され、そ
の反射光は、第２面６２と射出瞳１５の間に配置された
透過面の第４面６４を経て偏心プリズム６から射出し
て、射出瞳１５に到達するものである。
【０１０７】図２３の偏心プリズム６は、４つの光学面
６１〜６４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面と反射面を兼ねる第１面６１を経て偏心プリ
ズム６に入射した画像表示素子９からの表示光は、反射
面の第２面６２に入射して反射され、その反射光は、再
び第１面６１に入射して今度は反射され、その反射光
は、反射面の第３面６３に入射し、そこで反射された光
は、再度第１面６１に入射して反射され、その反射光
は、第１面６１と射出瞳１５の間に配置された透過面の
第４面６４を経て偏心プリズム６から射出して、射出瞳
１５に到達するものである。
６１〜６４からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面と反射面を兼ねる第１面６１を経て偏心プリ
ズム６に入射した画像表示素子９からの表示光は、反射
面の第２面６２に入射して反射され、その反射光は、再
び第１面６１に入射して今度は反射され、その反射光
は、反射面の第３面６３に入射し、そこで反射された光
は、再度第１面６１に入射して反射され、その反射光
は、第１面６１と射出瞳１５の間に配置された透過面の
第４面６４を経て偏心プリズム６から射出して、射出瞳
１５に到達するものである。
【０１０８】図２４の偏心プリズム６は、３つの光学面
６１〜６３からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面と反射面を兼ねる第１面６１を経て偏心プリ
ズム６に入射した画像表示素子９からの表示光は、反射
面と透過面を兼ねる第２面６２に入射し、そこで反射さ
れた光は、反射面の第３面６３に入射して反射され、そ
の反射光は再び第１面６１に入射して今度は反射され、
その反射光は、第２面６２で反射された光と交差してか
ら第２面６２を経て偏心プリズム６から射出して、射出
瞳１５に到達するものである。
６１〜６３からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた透過面と反射面を兼ねる第１面６１を経て偏心プリ
ズム６に入射した画像表示素子９からの表示光は、反射
面と透過面を兼ねる第２面６２に入射し、そこで反射さ
れた光は、反射面の第３面６３に入射して反射され、そ
の反射光は再び第１面６１に入射して今度は反射され、
その反射光は、第２面６２で反射された光と交差してか
ら第２面６２を経て偏心プリズム６から射出して、射出
瞳１５に到達するものである。
【０１０９】図２５の偏心プリズム６は、２つの光学面
６１〜６２からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた入射面射出面兼用の第１面６１を経て偏心プリズム
６に入射した画像表示素子９からの表示光は、偏心配置
の反射面の第２面６２に入射し、そこで反射された光
は、第１面６１を経て偏心プリズム６から射出して、射
出瞳１５に到達するものである。なお、以上説明した観
察光学系６は何れも射出瞳１５位置の観察者の眼球に中
間像を結像することなく入射し、観察者の網膜上に画像
表示素子９ａ、９ｂの重ね合わせたの画像を結像する。
６１〜６２からなり、その間が屈折率が１より大きい媒
質で満たされており、画像表示素子９に対向して配置さ
れた入射面射出面兼用の第１面６１を経て偏心プリズム
６に入射した画像表示素子９からの表示光は、偏心配置
の反射面の第２面６２に入射し、そこで反射された光
は、第１面６１を経て偏心プリズム６から射出して、射
出瞳１５に到達するものである。なお、以上説明した観
察光学系６は何れも射出瞳１５位置の観察者の眼球に中
間像を結像することなく入射し、観察者の網膜上に画像
表示素子９ａ、９ｂの重ね合わせたの画像を結像する。
【０１１０】さて、本発明の画像表示装置を頭部装着式
画像表示装置に適用する場合、以上に説明したような何
れかの画像表示装置を１組用意し、片眼装着用に構成し
ても、また、第１の発明の場合は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、また、第２の発明の場合はそのまま支持すること
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。
画像表示装置に適用する場合、以上に説明したような何
れかの画像表示装置を１組用意し、片眼装着用に構成し
ても、また、第１の発明の場合は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、また、第２の発明の場合はそのまま支持すること
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。
【０１１１】片眼に装着する構成にした場合の様子を図
２６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２７にそれぞれ示す。図２６、
図２７中、１０１は表示装置本体部を示し、図２６の場
合は観察者の顔面の左眼の前方に、図２７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１０１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１０２と、
前フレーム１０２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１０３とから（図
２６の場合）、あるいは、さらに、左右の後フレーム１
０３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１０４とか
ら（図２７の場合）構成されている。
２６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２７にそれぞれ示す。図２６、
図２７中、１０１は表示装置本体部を示し、図２６の場
合は観察者の顔面の左眼の前方に、図２７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１０１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１０２と、
前フレーム１０２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１０３とから（図
２６の場合）、あるいは、さらに、左右の後フレーム１
０３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１０４とか
ら（図２７の場合）構成されている。
【０１１２】また、前フレーム１０２における上記の後
フレーム１０３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１０５が接合
されている。このリヤプレート１０５は、上記支持部材
の一翼を担うリヤカバー１０６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２７の場合）。リヤプレ
ート１０５又はリヤカバー１０６内にの観察者の耳に対
応する位置にスピーカー１０９が取り付けられている。
フレーム１０３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１０５が接合
されている。このリヤプレート１０５は、上記支持部材
の一翼を担うリヤカバー１０６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２７の場合）。リヤプレ
ート１０５又はリヤカバー１０６内にの観察者の耳に対
応する位置にスピーカー１０９が取り付けられている。
【０１１３】映像・音声信号等を外部から送信するため
のケーブル１１１が表示装置本体部１０１から、頭頂フ
レーム１０４（図２７の場合）、後フレーム１０３、前
フレーム１０２、リヤプレート１０５の内部を介してリ
ヤプレート１０５あるいはリヤカバー１０６の後端部よ
り外部に突出している。そして、このケーブル１１１は
ビデオ再生装置１１０に接続されている。なお、図中、
１１０ａはビデオ再生装置１１０のスイッチやボリュウ
ム調整部である。
のケーブル１１１が表示装置本体部１０１から、頭頂フ
レーム１０４（図２７の場合）、後フレーム１０３、前
フレーム１０２、リヤプレート１０５の内部を介してリ
ヤプレート１０５あるいはリヤカバー１０６の後端部よ
り外部に突出している。そして、このケーブル１１１は
ビデオ再生装置１１０に接続されている。なお、図中、
１１０ａはビデオ再生装置１１０のスイッチやボリュウ
ム調整部である。
【０１１４】なお、ケーブル１１１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。
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。
【０１１５】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〕 照明光を放射する光源と、前記照明光を画像表
示素子に照射する照明光学系と、前記照明光の透過ある
いは反射によって画像を表示する画像表示素子と、観察
者眼球に前記画像を導く観察光学系とからなる画像表示
装置において、前記画像表示素子は２つであり、光を結
合あるいは分離させる作用を有する光結合分離素子が前
記２つの画像表示素子と観察者眼球の間に配備され、前
記２つの画像表示素子の画像を重ね合わせる作用を有
し、前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記２
つの画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して配
備されており、前記観察光学系は前記重ね合わされた画
像を拡大した虚像として観察者の一方の眼球に投影する
ことを特徴とする画像表示装置。
ように構成することができる。 〔１〕 照明光を放射する光源と、前記照明光を画像表
示素子に照射する照明光学系と、前記照明光の透過ある
いは反射によって画像を表示する画像表示素子と、観察
者眼球に前記画像を導く観察光学系とからなる画像表示
装置において、前記画像表示素子は２つであり、光を結
合あるいは分離させる作用を有する光結合分離素子が前
記２つの画像表示素子と観察者眼球の間に配備され、前
記２つの画像表示素子の画像を重ね合わせる作用を有
し、前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記２
つの画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して配
備されており、前記観察光学系は前記重ね合わされた画
像を拡大した虚像として観察者の一方の眼球に投影する
ことを特徴とする画像表示装置。
【０１１６】〔２〕 前記光結合分離光学面は偏光ハー
フミラー面であることを特徴とする上記〔１〕記載の画
像表示装置。
フミラー面であることを特徴とする上記〔１〕記載の画
像表示装置。
【０１１７】〔３〕 前記光結合分離素子は、前記光結
合分離光学面が屈折率が１より大きい媒質によって挟ま
れた直角プリズム形状であり、前記光結合分離素子の前
記２つの画像表示素子側の２面は概略等しい正のパワー
を有する透過面であり、前記光結合分離光学素子の観察
者側の射出面は正のパワーを有する透過面であり、前記
光結合分離素子と前記観察光学系は１つの光学素子によ
ってなることを特徴とする上記〔１〕又は〔２〕記載の
画像表示装置。
合分離光学面が屈折率が１より大きい媒質によって挟ま
れた直角プリズム形状であり、前記光結合分離素子の前
記２つの画像表示素子側の２面は概略等しい正のパワー
を有する透過面であり、前記光結合分離光学素子の観察
者側の射出面は正のパワーを有する透過面であり、前記
光結合分離素子と前記観察光学系は１つの光学素子によ
ってなることを特徴とする上記〔１〕又は〔２〕記載の
画像表示装置。
【０１１８】〔４〕 前記画像表示素子は反射型の画像
表示素子であり、前記光結合分離素子は、前記光結合分
離光学面が屈折率が１より大きい媒質によって挟まれた
直角プリズム形状であり、前記光源は前記光結合分離面
の１面の外側に配備され、前記照明光学系と前記光結合
分離素子は１つの光学素子によってなることを特徴とす
る上記〔１〕から〔３〕の何れか１項記載の画像表示装
置。
表示素子であり、前記光結合分離素子は、前記光結合分
離光学面が屈折率が１より大きい媒質によって挟まれた
直角プリズム形状であり、前記光源は前記光結合分離面
の１面の外側に配備され、前記照明光学系と前記光結合
分離素子は１つの光学素子によってなることを特徴とす
る上記〔１〕から〔３〕の何れか１項記載の画像表示装
置。
【０１１９】〔５〕 照明光を放射する光源と、前記照
明光を画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明
光の透過あるいは反射によって画像を表示する画像表示
素子と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とから
なる画像表示装置において、前記画像表示素子は２つで
あり、光を結合あるいは分離させる作用を有する光結合
分離素子が、前記２つの画像表示素子と前記観察者眼球
の間に配備され、前記２つの画像表示素子の画像を重ね
合わせると同時に、前記重ね合わせた画像を２方向に射
出し、前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記
２つの画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して
配備されており、前記観察光学系は２つであり、前記重
ね合わせた２つの画像を拡大した虚像として前記観察者
の左右眼それぞれに投影することを特徴とする画像表示
装置。
明光を画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明
光の透過あるいは反射によって画像を表示する画像表示
素子と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とから
なる画像表示装置において、前記画像表示素子は２つで
あり、光を結合あるいは分離させる作用を有する光結合
分離素子が、前記２つの画像表示素子と前記観察者眼球
の間に配備され、前記２つの画像表示素子の画像を重ね
合わせると同時に、前記重ね合わせた画像を２方向に射
出し、前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記
２つの画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して
配備されており、前記観察光学系は２つであり、前記重
ね合わせた２つの画像を拡大した虚像として前記観察者
の左右眼それぞれに投影することを特徴とする画像表示
装置。
【０１２０】〔６〕 照明光を放射する光源と、前記照
明光を画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明
光の透過あるいは反射によって画像を表示する画像表示
素子と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とから
なる画像表示装置において、前記画像表示素子は２つで
あり、光を結合あるいは分離させる作用を有する光結合
分離素子が、前記２つの画像表示素子と観察者眼球の間
に配備され、前記２つの画像表示素子の画像を重ね合わ
せる作用を有し、前記光結合分離素子の光結合分離光学
面は、前記２つの画像表示素子それぞれに対して略４５
°傾斜して配備されており、前記観察光学系は前記重ね
合わされた画像を拡大した虚像として観察者眼球に投影
し、第１の画像表示素子の画素配列と第２の画像表示素
子の画素配列がずれて重なるよう第１の画像表示素子と
第２の画像表示素子とが配置されており、第１の画像表
示素子と第２の画像表示素子とから発する光を、前記画
素配列のずれ方向に対して概略直交する方向に複数光に
分離して像をなめらかにする光学的ローパスフィルター
が観察光学系の光路内に配置されていることを特徴とす
る画像表示装置。
明光を画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明
光の透過あるいは反射によって画像を表示する画像表示
素子と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とから
なる画像表示装置において、前記画像表示素子は２つで
あり、光を結合あるいは分離させる作用を有する光結合
分離素子が、前記２つの画像表示素子と観察者眼球の間
に配備され、前記２つの画像表示素子の画像を重ね合わ
せる作用を有し、前記光結合分離素子の光結合分離光学
面は、前記２つの画像表示素子それぞれに対して略４５
°傾斜して配備されており、前記観察光学系は前記重ね
合わされた画像を拡大した虚像として観察者眼球に投影
し、第１の画像表示素子の画素配列と第２の画像表示素
子の画素配列がずれて重なるよう第１の画像表示素子と
第２の画像表示素子とが配置されており、第１の画像表
示素子と第２の画像表示素子とから発する光を、前記画
素配列のずれ方向に対して概略直交する方向に複数光に
分離して像をなめらかにする光学的ローパスフィルター
が観察光学系の光路内に配置されていることを特徴とす
る画像表示装置。
【０１２１】〔７〕 前記２つの画像表示素子の隣り合
う同じ色の水平方向の画素ピッチをＰｘ、垂直方向の画
素ピッチをＰｙとした場合、水平方向の画素のずらし量
をＬｘ、垂直方向のずらし量をＬｙとするとき、 ０＜Ｌｘ＜１．０Ｐｘ ・・・（１） ０＜Ｌｙ＜１．０Ｐｙ ・・・（２） を満たすことを特徴とする上記〔６〕記載の画像表示装
置。
う同じ色の水平方向の画素ピッチをＰｘ、垂直方向の画
素ピッチをＰｙとした場合、水平方向の画素のずらし量
をＬｘ、垂直方向のずらし量をＬｙとするとき、 ０＜Ｌｘ＜１．０Ｐｘ ・・・（１） ０＜Ｌｙ＜１．０Ｐｙ ・・・（２） を満たすことを特徴とする上記〔６〕記載の画像表示装
置。
【０１２２】〔８〕 前記２つの画像表示素子の隣り合
う同じ色の水平方向の画素ピッチをＰｘ、垂直方向の画
素ピッチをＰｙとした場合、水平方向の画素のずらし量
をＬｘ、垂直方向のずらし量をＬｙとするとき、 Ｌｘ＝０．７５Ｐｘ ・・・（３） Ｌｙ＝０．５Ｐｙ ・・・（４） を満たすことを特徴とする上記〔６〕記載の画像表示装
置。
う同じ色の水平方向の画素ピッチをＰｘ、垂直方向の画
素ピッチをＰｙとした場合、水平方向の画素のずらし量
をＬｘ、垂直方向のずらし量をＬｙとするとき、 Ｌｘ＝０．７５Ｐｘ ・・・（３） Ｌｙ＝０．５Ｐｙ ・・・（４） を満たすことを特徴とする上記〔６〕記載の画像表示装
置。
【０１２３】
〔９〕 照明光を放射する光源と、前記照
明光を画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明
光の透過あるいは反射によって画像を表示する画像表示
素子と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とから
なる画像表示装置において、前記画像表示素子は２つで
あり、光を結合あるいは分離させる作用を有する光結合
分離素子が、前記２つの画像表示素子と観察者眼球の間
に配備され、前記２つの画像表示素子の画像を重ね合わ
せる作用を有し、前記光結合分離素子の光結合分離光学
面は、前記２つの画像表示素子それぞれに対して略４５
°傾斜して配備されており、前記観察光学系は前記重ね
合わされた画像を拡大した虚像として観察者眼球に投影
し、前記２つの画像表示素子の中、一方は外部から入力
された映像信号の中、輝度信号によるモノクロの画像情
報を表示する画像表示素子であり、他方は前記映像信号
の中、色信号による画像情報を表示する画像表示素子で
あることを特徴とする画像表示装置。
明光を画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明
光の透過あるいは反射によって画像を表示する画像表示
素子と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とから
なる画像表示装置において、前記画像表示素子は２つで
あり、光を結合あるいは分離させる作用を有する光結合
分離素子が、前記２つの画像表示素子と観察者眼球の間
に配備され、前記２つの画像表示素子の画像を重ね合わ
せる作用を有し、前記光結合分離素子の光結合分離光学
面は、前記２つの画像表示素子それぞれに対して略４５
°傾斜して配備されており、前記観察光学系は前記重ね
合わされた画像を拡大した虚像として観察者眼球に投影
し、前記２つの画像表示素子の中、一方は外部から入力
された映像信号の中、輝度信号によるモノクロの画像情
報を表示する画像表示素子であり、他方は前記映像信号
の中、色信号による画像情報を表示する画像表示素子で
あることを特徴とする画像表示装置。
【０１２４】〔１０〕 前記観察光学系はリレー光学系
と接眼光学系からなり、前記リレー光学系は前記重ね合
わされた画像を中間像として実像を形成し、前記接眼光
学系によって前記中間像を前記観察者眼球に拡大した虚
像として投影することを特徴とする上記〔１〕から
と接眼光学系からなり、前記リレー光学系は前記重ね合
わされた画像を中間像として実像を形成し、前記接眼光
学系によって前記中間像を前記観察者眼球に拡大した虚
像として投影することを特徴とする上記〔１〕から
〔９〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【０１２５】〔１１〕 前記光結合分離光学面は無偏光
ハーフミラー面であることを特徴とする上記〔１〕から
ハーフミラー面であることを特徴とする上記〔１〕から
〔９〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【０１２６】〔１２〕 前記光結合分離素子は、前記光
結合分離光学面が１より大きい媒質によって挟まれた直
角プリズム形状であることを特徴とする上記〔１〕から
結合分離光学面が１より大きい媒質によって挟まれた直
角プリズム形状であることを特徴とする上記〔１〕から
〔９〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【０１２７】〔１３〕 前記光結合分離素子の入射面あ
るいは射出面は正のパワーを有する面であることを特徴
とする上記〔１２〕記載の画像表示装置。
るいは射出面は正のパワーを有する面であることを特徴
とする上記〔１２〕記載の画像表示装置。
【０１２８】〔１４〕 前記光結合分離素子透過面の少
なくとも１面はフレネルレンズ面であることを特徴とす
る上記〔１２〕に記載の画像表示装置。
なくとも１面はフレネルレンズ面であることを特徴とす
る上記〔１２〕に記載の画像表示装置。
【０１２９】〔１５〕 前記２つの画像表示素子の中、
一方は他方に比べて解像度の高い表示をする画像表示素
子であることを特徴とする上記〔１〕から〔１４〕の何
れか１項記載の画像表示装置。
一方は他方に比べて解像度の高い表示をする画像表示素
子であることを特徴とする上記〔１〕から〔１４〕の何
れか１項記載の画像表示装置。
【０１３０】〔１６〕 前記２つの画像表示素子による
画像を観察者眼球に虚像として投影する２つの観察光学
系の中、一方は他方に比べて広画角表示をする光学系で
あることを特徴とする上記〔１〕から〔１５〕の何れか
１項記載の画像表示装置。
画像を観察者眼球に虚像として投影する２つの観察光学
系の中、一方は他方に比べて広画角表示をする光学系で
あることを特徴とする上記〔１〕から〔１５〕の何れか
１項記載の画像表示装置。
【０１３１】〔１７〕 前記観察光学系の少なくとも１
面は光軸に対して偏心した非球面によって構成されてい
ることを特徴とする上記〔１〕から〔１６〕の何れか１
項記載の画像表示装置。
面は光軸に対して偏心した非球面によって構成されてい
ることを特徴とする上記〔１〕から〔１６〕の何れか１
項記載の画像表示装置。
【０１３２】〔１８〕 前記観察光学系の少なくとも１
面は光軸に対して偏心した回転非対称非球面によって構
成されていることを特徴とする上記〔１７〕記載の画像
表示装置。
面は光軸に対して偏心した回転非対称非球面によって構
成されていることを特徴とする上記〔１７〕記載の画像
表示装置。
【０１３３】〔１９〕 前記観察光学系は少なくとも２
面で形成された空間を屈折率が１より大きい媒質で満た
されている偏心プリズム体であることを特徴とする上記
〔１７〕から〔１８〕の何れか１項記載の画像表示装
置。
面で形成された空間を屈折率が１より大きい媒質で満た
されている偏心プリズム体であることを特徴とする上記
〔１７〕から〔１８〕の何れか１項記載の画像表示装
置。
【０１３４】〔２０〕 前記照明光学系は、前記１つの
光源に対して略対称に配備された２つの照明光学系によ
って構成され、２つの前記画像表示素子を同時に照明す
ることができることを特徴とする上記〔１〕から〔１
９〕の何れか１項記載の画像表示装置。
光源に対して略対称に配備された２つの照明光学系によ
って構成され、２つの前記画像表示素子を同時に照明す
ることができることを特徴とする上記〔１〕から〔１
９〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【０１３５】〔２１〕 前記照明光学系は、少なくとも
１面は光軸に対して偏心した非球面であることを特徴と
する上記〔１〕から〔２０〕の何れか１項記載の画像表
示装置。
１面は光軸に対して偏心した非球面であることを特徴と
する上記〔１〕から〔２０〕の何れか１項記載の画像表
示装置。
【０１３６】〔２２〕 前記照明光学系は、少なくとも
１面は光軸に対して偏心したフレネルレンズ面であるこ
とを特徴とする上記〔２１〕に記載の画像表示装置。
１面は光軸に対して偏心したフレネルレンズ面であるこ
とを特徴とする上記〔２１〕に記載の画像表示装置。
【０１３７】〔２３〕 前記照明光学系は、少なくとも
１面は光軸に対して偏心した回転非対称非球面であるこ
とを特徴とする上記〔１〕から〔２２〕の何れか１項記
載の画像表示装置。
１面は光軸に対して偏心した回転非対称非球面であるこ
とを特徴とする上記〔１〕から〔２２〕の何れか１項記
載の画像表示装置。
【０１３８】〔２４〕 前記照明光学系は、互いに偏心
した少なくとも２面で構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ている偏心プリズム体であ
ることを特徴とする上記〔１〕から〔２３〕の何れか１
項記載の画像表示装置。
した少なくとも２面で構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ている偏心プリズム体であ
ることを特徴とする上記〔１〕から〔２３〕の何れか１
項記載の画像表示装置。
【０１３９】〔２５〕 前記リレー光学系は光軸に対し
て共軸であることを特徴とする上記〔１〕から〔２４〕
の何れか１項記載の画像表示装置。
て共軸であることを特徴とする上記〔１〕から〔２４〕
の何れか１項記載の画像表示装置。
【０１４０】〔２６〕 前記リレー光学系は光軸に対し
て非対称な配置であることを特徴とする上記〔１〕から
〔２４〕の何れか１項記載の画像表示装置。
て非対称な配置であることを特徴とする上記〔１〕から
〔２４〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【０１４１】〔２７〕 前記リレー光学系は前記光結合
分離光学系の透過面を含み、少なくとも２つの光学素子
からなることを特徴とする上記〔２５〕又は〔２６〕記
載の画像表示装置。
分離光学系の透過面を含み、少なくとも２つの光学素子
からなることを特徴とする上記〔２５〕又は〔２６〕記
載の画像表示装置。
【０１４２】
【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、比較的安価な装置構成であっても、画像表示
素子が本来有する解像度よりも高解像な画像を観察者に
呈示し、観察者は明瞭で綺麗な画像を観察することが可
能な画像表示装置を提供することができる。
によると、比較的安価な装置構成であっても、画像表示
素子が本来有する解像度よりも高解像な画像を観察者に
呈示し、観察者は明瞭で綺麗な画像を観察することが可
能な画像表示装置を提供することができる。
【図１】本発明の画像表示装置の実施例１の構成を示す
図である。
図である。
【図２】本発明の画像表示装置の実施例２の構成を示す
図である。
図である。
【図３】本発明の画像表示装置の実施例３の構成を示す
図である。
図である。
【図４】本発明の画像表示装置の実施例４の構成を示す
図である。
図である。
【図５】本発明の画像表示装置の実施例５の構成を示す
図である。
図である。
【図６】本発明の画像表示装置の実施例６の構成を示す
図である。
図である。
【図７】本発明の数値実施例１の光路図である。
【図８】本発明の数値実施例２のリレー光学系の光路図
である。
である。
【図９】本発明の数値実施例２の接眼光学系の光路図で
ある。
ある。
【図１０】本発明の数値実施例３の光路図である。
【図１１】本発明の数値実施例４の光路図である。
【図１２】本発明の数値実施例５の光路図である。
【図１３】本発明の画像表示素子の画素配列の一例を示
す図である。
す図である。
【図１４】本発明の２枚の画像表示素子の互いの画素を
ずらす一例を示す図である。
ずらす一例を示す図である。
【図１５】本発明の１次元回折格子による画素の分離を
する一例を示す図である。
する一例を示す図である。
【図１６】画素配列がストライプ配列の場合の色信号用
画像表示素子の画素配列と輝度信号用画像表示素子の画
素配列を示す図である。
画像表示素子の画素配列と輝度信号用画像表示素子の画
素配列を示す図である。
【図１７】数値実施例３の横収差図である。
【図１８】本発明の観察光学系、接眼光学系又は照明光
学系として利用可能な偏心プリズムの別の例を示す光路
図である。
学系として利用可能な偏心プリズムの別の例を示す光路
図である。
【図１９】同様な偏心プリズムの別の例を示す光路図で
ある。
ある。
【図２０】同様な偏心プリズムの別の例を示す光路図で
ある。
ある。
【図２１】同様な偏心プリズムの別の例を示す光路図で
ある。
ある。
【図２２】同様な偏心プリズムの別の例を示す光路図で
ある。
ある。
【図２３】同様な偏心プリズムの別の例を示す光路図で
ある。
ある。
【図２４】同様な偏心プリズムの別の例を示す光路図で
ある。
ある。
【図２５】同様な偏心プリズムの別の例を示す光路図で
ある。
ある。
【図２６】本発明の画像表示装置を片眼装着の構成にし
た場合の様子を示す図である。
た場合の様子を示す図である。
【図２７】本発明の画像表示装置を両眼装着の構成にし
た場合の様子を示す図である。
た場合の様子を示す図である。
【図２８】従来の１つの画像表示装置を示す図である。
１…光源 ２…光軸（軸上主光線） ３、３’…複合光学系 ４…光結合分離素子 ４”…ハーフミラー ５…照明光学系 ６…観察光学系 ７…リレー光学系 ８…接眼光学系 ９…画像表示素子 １０…観察者眼球 １１…画像表示素子の中間像 １２…１次元ローパスフィルター １３…光束 １５…射出瞳 １６…反射鏡 ３１…複合光学系の第１面 ３２…複合光学系の第２面 ３３…複合光学系の第３面 ３４…複合光学系の第４面 ４０、４０’…光結合分離面 ４１…光結合分離素子の入射面 ４２…光結合分離素子の射出面 ５１…照明光学系の第１面 ５２…照明光学系の第２面 ５３…照明光学系の第３面 ６１…観察光学系の第１面 ６２…観察光学系の第２面 ６３…観察光学系の第３面 ６４…観察光学系の第４面 ７１…リレー光学系の第１群 ７２…リレー光学系の第２群 ８１…接眼光学系の第１面 ８２…接眼光学系の第２面 ８３…接眼光学系の第３面 １０１…表示装置本体部 １０２…前フレーム １０３…後フレーム １０４…頭頂フレーム １０５…リヤプレート １０６…リヤカバー １０９…スピーカー １１０…ビデオ再生装置 １１１…ケーブル
Claims (4)
- 【請求項１】 照明光を放射する光源と、前記照明光を
画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明光の透
過あるいは反射によって画像を表示する画像表示素子
と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とからなる
画像表示装置において、 前記画像表示素子は２つであり、光を結合あるいは分離
させる作用を有する光結合分離素子が前記２つの画像表
示素子と観察者眼球の間に配備され、前記２つの画像表
示素子の画像を重ね合わせる作用を有し、 前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記２つの
画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して配備さ
れており、 前記観察光学系は前記重ね合わされた画像を拡大した虚
像として観察者の一方の眼球に投影することを特徴とす
る画像表示装置。 - 【請求項２】 照明光を放射する光源と、前記照明光を
画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明光の透
過あるいは反射によって画像を表示する画像表示素子
と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とからなる
画像表示装置において、 前記画像表示素子は２つであり、光を結合あるいは分離
させる作用を有する光結合分離素子が、前記２つの画像
表示素子と前記観察者眼球の間に配備され、前記２つの
画像表示素子の画像を重ね合わせると同時に、前記重ね
合わせた画像を２方向に射出し、 前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記２つの
画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して配備さ
れており、 前記観察光学系は２つであり、前記重ね合わせた２つの
画像を拡大した虚像として前記観察者の左右眼それぞれ
に投影することを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項３】 照明光を放射する光源と、前記照明光を
画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明光の透
過あるいは反射によって画像を表示する画像表示素子
と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とからなる
画像表示装置において、 前記画像表示素子は２つであり、光を結合あるいは分離
させる作用を有する光結合分離素子が、前記２つの画像
表示素子と観察者眼球の間に配備され、前記２つの画像
表示素子の画像を重ね合わせる作用を有し、 前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記２つの
画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して配備さ
れており、 前記観察光学系は前記重ね合わされた画像を拡大した虚
像として観察者眼球に投影し、 第１の画像表示素子の画素配列と第２の画像表示素子の
画素配列がずれて重なるよう第１の画像表示素子と第２
の画像表示素子とが配置されており、 第１の画像表示素子と第２の画像表示素子とから発する
光を、前記画素配列のずれ方向に対して概略直交する方
向に複数光に分離して像をなめらかにする光学的ローパ
スフィルターが観察光学系の光路内に配置されているこ
とを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項４】 照明光を放射する光源と、前記照明光を
画像表示素子に照射する照明光学系と、前記照明光の透
過あるいは反射によって画像を表示する画像表示素子
と、観察者眼球に前記画像を導く観察光学系とからなる
画像表示装置において、 前記画像表示素子は２つであり、光を結合あるいは分離
させる作用を有する光結合分離素子が、前記２つの画像
表示素子と観察者眼球の間に配備され、前記２つの画像
表示素子の画像を重ね合わせる作用を有し、 前記光結合分離素子の光結合分離光学面は、前記２つの
画像表示素子それぞれに対して略４５°傾斜して配備さ
れており、 前記観察光学系は前記重ね合わされた画像を拡大した虚
像として観察者眼球に投影し、 前記２つの画像表示素子の中、一方は外部から入力され
た映像信号の中、輝度信号によるモノクロの画像情報を
表示する画像表示素子であり、他方は前記映像信号の
中、色信号による画像情報を表示する画像表示素子であ
ることを特徴とする画像表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9347850A JPH11174368A (ja) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | 画像表示装置 |
| US09/207,579 US6130784A (en) | 1997-12-17 | 1998-12-08 | Resolution enhancing image display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1052451A1 (en) | 1999-05-12 | 2000-11-15 | Nitto Denko Corporation | Light pipe and polarized-light source |
| JP2003037795A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Olympus Optical Co Ltd | 携帯型画像観察装置 |
| JP2008227834A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Osaka Univ | 頭部搭載型映像提示装置、頭部搭載型撮影装置、及び頭部搭載型映像装置 |
| JP2012242794A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Olympus Corp | ２眼式画像表示装置 |
| JP2015106145A (ja) * | 2013-12-03 | 2015-06-08 | セイコーエプソン株式会社 | 虚像表示装置 |
| WO2019017352A1 (ja) * | 2017-07-20 | 2019-01-24 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 立体ディスプレイ |
| WO2022123918A1 (ja) * | 2020-12-08 | 2022-06-16 | ソニーグループ株式会社 | 画像表示装置及び表示装置 |
| WO2023204023A1 (ja) * | 2022-04-19 | 2023-10-26 | ソニーグループ株式会社 | 表示装置及び表示装置用モジュール |
Families Citing this family (45)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100283933B1 (ko) * | 1997-12-10 | 2001-03-02 | 윤종용 | 편광방식에 의한 입체영상장치 |
| US6335838B1 (en) * | 1999-02-23 | 2002-01-01 | Minolta Co., Ltd. | Image display apparatus |
| US6703988B1 (en) * | 1999-07-08 | 2004-03-09 | Fergason Patent Properties, Llc | Monitor for showing high-resolution and three-dimensional images and method |
| US6282029B1 (en) * | 2000-05-02 | 2001-08-28 | Agilent Technologies, Inc. | Compact display system |
| US6417970B1 (en) * | 2000-06-08 | 2002-07-09 | Interactive Imaging Systems | Two stage optical system for head mounted display |
| US7401923B2 (en) * | 2004-03-09 | 2008-07-22 | Fergason Patent Properties, Llc | Monitor for showing high-resolution and three-dimensional images and method |
| US20060268407A1 (en) * | 2000-07-07 | 2006-11-30 | Fergason James L | Display system using two displays and polarization direction rotation for showing high-resolution and three-dimensional images and method and use of a DBEF beam splitter |
| EP1544666A4 (en) * | 2002-09-24 | 2010-11-24 | Kenji Nishi | IMAGE DISPLAY UNIT AND OPTICAL PROJECTION SYSTEM |
| US7414831B1 (en) | 2004-04-01 | 2008-08-19 | Fergason Patent Properties, Llc | Adjustable display system |
| US7085063B2 (en) * | 2004-05-14 | 2006-08-01 | 3M Innovative Properties Company | Multi-directional optical element and an optical system utilizing the multi-directional optical element |
| WO2006060236A2 (en) * | 2004-11-23 | 2006-06-08 | Fergason Patent Properties, Llc | Monitor for showing high-resolution and three-dimensional images |
| US7411636B2 (en) | 2004-11-23 | 2008-08-12 | Fergason Patent Properties, Llc | Stereoscopic liquid crystal display (LCD) with polarization method |
| JP4950467B2 (ja) * | 2005-10-03 | 2012-06-13 | キヤノン株式会社 | 画像表示装置 |
| US7411734B2 (en) * | 2005-11-10 | 2008-08-12 | 3M Innovative Properties Company | Color-splitting optical element and an optical system utilizing the color-splitting optical element |
| JP5031452B2 (ja) * | 2007-06-20 | 2012-09-19 | キヤノン株式会社 | 画像観察装置及び画像観察システム |
| JP5464839B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2014-04-09 | キヤノン株式会社 | 画像表示装置 |
| US9223134B2 (en) | 2010-02-28 | 2015-12-29 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Optical imperfections in a light transmissive illumination system for see-through near-eye display glasses |
| US20150309316A1 (en) | 2011-04-06 | 2015-10-29 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Ar glasses with predictive control of external device based on event input |
| US9759917B2 (en) | 2010-02-28 | 2017-09-12 | Microsoft Technology Licensing, Llc | AR glasses with event and sensor triggered AR eyepiece interface to external devices |
| WO2011106797A1 (en) * | 2010-02-28 | 2011-09-01 | Osterhout Group, Inc. | Projection triggering through an external marker in an augmented reality eyepiece |
| US9341843B2 (en) | 2010-02-28 | 2016-05-17 | Microsoft Technology Licensing, Llc | See-through near-eye display glasses with a small scale image source |
| US9229227B2 (en) | 2010-02-28 | 2016-01-05 | Microsoft Technology Licensing, Llc | See-through near-eye display glasses with a light transmissive wedge shaped illumination system |
| US9182596B2 (en) | 2010-02-28 | 2015-11-10 | Microsoft Technology Licensing, Llc | See-through near-eye display glasses with the optical assembly including absorptive polarizers or anti-reflective coatings to reduce stray light |
| US9366862B2 (en) | 2010-02-28 | 2016-06-14 | Microsoft Technology Licensing, Llc | System and method for delivering content to a group of see-through near eye display eyepieces |
| US8467133B2 (en) | 2010-02-28 | 2013-06-18 | Osterhout Group, Inc. | See-through display with an optical assembly including a wedge-shaped illumination system |
| US9097890B2 (en) | 2010-02-28 | 2015-08-04 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Grating in a light transmissive illumination system for see-through near-eye display glasses |
| US8482859B2 (en) | 2010-02-28 | 2013-07-09 | Osterhout Group, Inc. | See-through near-eye display glasses wherein image light is transmitted to and reflected from an optically flat film |
| US9091851B2 (en) | 2010-02-28 | 2015-07-28 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Light control in head mounted displays |
| US8488246B2 (en) | 2010-02-28 | 2013-07-16 | Osterhout Group, Inc. | See-through near-eye display glasses including a curved polarizing film in the image source, a partially reflective, partially transmitting optical element and an optically flat film |
| US10180572B2 (en) | 2010-02-28 | 2019-01-15 | Microsoft Technology Licensing, Llc | AR glasses with event and user action control of external applications |
| US8477425B2 (en) | 2010-02-28 | 2013-07-02 | Osterhout Group, Inc. | See-through near-eye display glasses including a partially reflective, partially transmitting optical element |
| US9285589B2 (en) | 2010-02-28 | 2016-03-15 | Microsoft Technology Licensing, Llc | AR glasses with event and sensor triggered control of AR eyepiece applications |
| US9134534B2 (en) | 2010-02-28 | 2015-09-15 | Microsoft Technology Licensing, Llc | See-through near-eye display glasses including a modular image source |
| US9097891B2 (en) | 2010-02-28 | 2015-08-04 | Microsoft Technology Licensing, Llc | See-through near-eye display glasses including an auto-brightness control for the display brightness based on the brightness in the environment |
| US20120249797A1 (en) | 2010-02-28 | 2012-10-04 | Osterhout Group, Inc. | Head-worn adaptive display |
| US8472120B2 (en) | 2010-02-28 | 2013-06-25 | Osterhout Group, Inc. | See-through near-eye display glasses with a small scale image source |
| US9129295B2 (en) | 2010-02-28 | 2015-09-08 | Microsoft Technology Licensing, Llc | See-through near-eye display glasses with a fast response photochromic film system for quick transition from dark to clear |
| US9128281B2 (en) | 2010-09-14 | 2015-09-08 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Eyepiece with uniformly illuminated reflective display |
| CN202013452U (zh) * | 2011-03-22 | 2011-10-19 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种3d显示装置和3d显示系统 |
| JP2015007734A (ja) * | 2013-06-26 | 2015-01-15 | ソニー株式会社 | 画像投影装置、画像投影システム、画像投影方法及び表示装置 |
| KR101759343B1 (ko) * | 2014-10-22 | 2017-07-18 | 엘지이노텍 주식회사 | 조명장치 및 이를 포함하는 차량용 램프 |
| US9971162B2 (en) * | 2016-02-05 | 2018-05-15 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Apparatuses and methods for making an object appear transparent |
| DE102016118171B4 (de) * | 2016-09-26 | 2021-02-11 | Jabil Optics Germany GmbH | Bildgeber und optisches System mit Bildgeber |
| CN108303790A (zh) * | 2018-04-21 | 2018-07-20 | 梁雁飞 | 一种反射成像装置 |
| US11726326B1 (en) * | 2020-06-11 | 2023-08-15 | Meta Platforms Technologies, Llc | Wedge light guide |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5546227A (en) * | 1993-02-24 | 1996-08-13 | Olympus Optical Co., Ltd. | Image display apparatus |
| US5584696A (en) * | 1994-07-28 | 1996-12-17 | Evans & Sutherland Computer Corp. | Hang gliding simulation system with a stereoscopic display and method of simulating hang gliding |
| EP0759255B1 (en) * | 1995-03-08 | 2001-05-02 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Three-dimensional image display system |
| JPH10246865A (ja) * | 1997-03-04 | 1998-09-14 | Olympus Optical Co Ltd | 視覚表示装置 |
-
1997
- 1997-12-17 JP JP9347850A patent/JPH11174368A/ja active Pending
-
1998
- 1998-12-08 US US09/207,579 patent/US6130784A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1052451A1 (en) | 1999-05-12 | 2000-11-15 | Nitto Denko Corporation | Light pipe and polarized-light source |
| JP2003037795A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Olympus Optical Co Ltd | 携帯型画像観察装置 |
| JP2008227834A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Osaka Univ | 頭部搭載型映像提示装置、頭部搭載型撮影装置、及び頭部搭載型映像装置 |
| JP2012242794A (ja) * | 2011-05-24 | 2012-12-10 | Olympus Corp | ２眼式画像表示装置 |
| JP2015106145A (ja) * | 2013-12-03 | 2015-06-08 | セイコーエプソン株式会社 | 虚像表示装置 |
| WO2019017352A1 (ja) * | 2017-07-20 | 2019-01-24 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 立体ディスプレイ |
| JP2019020663A (ja) * | 2017-07-20 | 2019-02-07 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 立体ディスプレイ |
| WO2022123918A1 (ja) * | 2020-12-08 | 2022-06-16 | ソニーグループ株式会社 | 画像表示装置及び表示装置 |
| WO2023204023A1 (ja) * | 2022-04-19 | 2023-10-26 | ソニーグループ株式会社 | 表示装置及び表示装置用モジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6130784A (en) | 2000-10-10 |
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