JP2002090692A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で広画角で高性能かつ長い作動距離が確
保可能な接眼光学系を備えた画像表示装置。 【解決手段】 逆追跡順に、接眼光学系３が、少なくと
も１面の反射面を備え観察者の視軸２に対して側方へ光
路を屈曲させる第１光学素子１０と、少なくとも１面の
反射面を備え第１光学素子により側方へ屈曲された光路
を観察者から離れる方向へ屈曲させる第２光学素子２０
と、少なくとも１面の反射面を備え第２光学素子により
観察者から離れる方向へ屈曲された光路を第１光学素子
により屈曲された方向と略反対方向へ屈曲させる第３光
学素子３０とを具備し、第２光学素子と第３光学素子は
画像表示素子５に表示された画像のリレー光学系を構成
しており、第１光学素子と第３光学素子は正のパワーを
有する画像表示装置。

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、反射型液晶表示素子等の反射光によって画像
を表示するタイプの表示素子の明るい画像を、小型で広
画角で光量ロスを極力抑えた接眼光学系を通して観察し
得るように工夫された頭部装着型ディスプレイ等の画像
表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ヘッドアップディスプレイやメガ
ネ型ディスプレイの発展に伴ってコンパクトな接眼光学
系の開発が進み、特開平７−３３３５５１号や特開平８
−５０２５６号、特開平８−２３４１３７号等に記載さ
れている薄型コンパクトな偏心プリズムを用いた接眼光
学系が提案されている。これらは反射面がパワーを持
ち、光路が折り畳まれたコンパクトな接眼光学系であ
り、パワーを持った偏心反射面により発生してしまう回
転非対称な偏心収差を、アナモルフィック反射面や１つ
の対称面を持った回転非対称反射面を使用して補正して
いる。

【０００３】また、観察画像を表示する液晶表示素子に
関しても、より明るく観察しやすい画像形成のために、
反射型液晶表示素子が開発され、その照明形態をも含ん
だものとして、特開平１０−２６８３０６号のものが公
開されている。

【０００４】さらに、偏心プリズムを２個用いた接眼光
学系も特開２０００−１９９８５３等において提案され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
０００−１９９８５３の画像表示装置においては、２個
の偏心プリズムが視軸に直交する方向に延びて長く配置
されるため、接眼光学系が小型化されているとは言い難
い。また、画像表示素子とその直前の偏心プリズムの間
の間隔（作動距離：ＷＤ）が短いため、画像表示素子と
して反射型液晶表示素子を用いる場合に、照明光を導入
する光分割素子等を配置することが困難である。

【０００６】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、小型で広画角で
高性能かつ長い作動距離が確保可能な接眼光学系を備え
た画像表示装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像表示装置は、画像表示素子と、前記画像表示素
子に表示された画像を観察者の眼球に投影すると共に射
出瞳を形成する全体として正のパワーを有する接眼光学
系とを備えた画像表示装置において、前記射出瞳から前
記画像表示素子に向かう逆光線追跡の順に、前記接眼光
学系は、少なくとも１面の反射面を備え、観察者の視軸
に対して側方へ光路を屈曲させる第１光学素子と、少な
くとも１面の反射面を備え、前記第１光学素子により側
方へ屈曲された光路を観察者から離れる方向へ屈曲させ
る第２光学素子と、少なくとも１面の反射面を備え、前
記第２光学素子により観察者から離れる方向へ屈曲され
た光路を前記第１光学素子により屈曲された方向と略反
対方向へ屈曲させる第３光学素子とを具備し、前記第２
光学素子と前記第３光学素子は前記画像表示素子に表示
された画像のリレー光学系を構成しており、少なくとも
前記第１光学素子と前記第３光学素子は正のパワーを有
することを特徴とするものである。

【０００８】以下、本発明において上記の構成をとる理
由と作用について説明する。

【０００９】まず、光軸を定義しておく。射出瞳の中心
を通り画像表示素子の中心を通る軸上主光線を光軸とす
る。

【００１０】図７は後記の実施例１の光軸を含む断面図
である。光学系の構成を、観察者眼球（射出瞳１）を起
点に考える。射出瞳１から接眼光学系３へ向かう方向を
方向Ａとする。接眼光学系３に入射した軸上主光線２
は、第１光学素子１０での反射、屈折の後、方向Ａと略
直交する方向の方向Ｂに向かう。その後、また、第２光
学素子２０での反射、屈折して、方向Ａと略平行の方向
Ａ’の方向に向かう。さらに、第２光学素子３０での反
射、屈折により、方向Ｂと対向する方向の方向Ｃに向か
って、画像表示素子の表示面５に達する。このように、
接眼光学系３を３個の光学素子１０、２０、３０での反
射、屈折を用いて軸上主光線２を折り畳むようにするこ
とにより、接眼光学系３をコンパクトにまとめることが
できる。

【００１１】ここで、各方向をより厳密に定義するため
に、以下のように考える。各方向の、起点、終点は軸上
主光線２と反射面との交点とする（ただし、Ａ方向の起
点は、射出瞳１中心であり、Ｃ方向の終点は画像表示素
子の表示面５の中心である。）。各方向は、軸上主光線
２が次の反射面に達したときに終了するとする。各方向
の起点、終点を結ぶ直線をその方向を定義する直線とす
る。一般には、この方向は（間に屈折面があるので）軸
上主光線２とは一致しない。３面を越える反射面がある
光学系においては、上記に定義した何れの方向にも属さ
ない軸上主光線２の方向がある。

【００１２】図７の実施例１を基にもう少し詳しく説明
する。この実施例は、射出瞳１の中心をＰとし、軸上主
光線２と各面との交点に記号を付けていく。最初の屈折
面をＡ点、次の反射面をＢ点、再び最初の屈折面に当た
った点をＡ’点とする。Ａ’点では光線は全反射する。
次の屈折面で第１光学素子１０のプリズムを射出する
が、この点をＣ点。次に、再び第２光学素子２０のプリ
ズムに入る点をＤ点、次の全反射面をＥ点、この２番目
のプリズムの射出点をＦ点、次の第３光学素子３０のプ
リズムの入射点をＧ点、次の反射面をＨ点、さらにもう
一回反射する点をＩ点、このプリズムを射出する点をＪ
点とする。次に、照明プリズム４に入射する点をＫ点、
照明プリズム４の射出点をＬ点、画像表示面５の中心点
をＭ点とする。

【００１３】ここで、各方向を定義するのは、Ｐ点とＢ
点を結ぶ直線がＡ方向、Ａ’点とＥ点とを結ぶ方向がＢ
方向、Ｅ点とＨ点を結ぶ方向がＡ’方向、Ｉ点とＭ点と
を結ぶ方向がＣ方向となる。

【００１４】後記の各実施例において、第２光学素子２
０と第３光学素子３０による画像表示素子の表示面５の
中間結像位置は、第２光学素子２０のＤ点近傍にある。

【００１５】ここで、折り畳んだ光学系の折り畳み方向
の制限について考える。Ｂ方向とＣ方向とが略反平行と
なるのが望ましい。Ｂ方向とＣ方向との成す角をθとす
ると、θは１８０°内外になるが、Ｂ方向を規定する直
線とＣ方向を規定する直線を考え、それらの交点Ｑとす
る。Ｑ点が、方向Ａ’を規定する直線に対し、Ａ方向を
規定する直線と反対側にある場合（図７で下広がり）を
１８０°より小さいとし、Ａ方向を規定する直線と同じ
側に有る場合（図７で上広がり）を１８０°より大きい
とする。

【００１６】本発明の構成においては、 １００°＜θ＜２００° ・・・（１） の条件を満たすことが望ましい。条件式（１）の上限の
２００°を越えると、画像表示素子中心と第１光学素子
１０の間の距離が短くなりすぎ、画像表示素子と第１光
学素子１０が干渉を起こして画像表示装置を構成するこ
とが困難になる。その下限の１００°を越えると、今後
は画像表示素子と第１光学素子１０の間にスペースが出
来すぎ、画像表示装置が大型化してしまう。

【００１７】さらに望ましくは、 １２０°＜θ＜１８０° ・・・（１−１） を満たすことが好ましい。

【００１８】さらに望ましくは、 １５０°＜θ＜１７０° ・・・（１−２） を満たすことがより好ましい。

【００１９】後記の実施例においては、 である。

【００２０】ところで、第１光学素子の少なくとも１つ
の反射面が正のパワーを与える回転非対称な曲面形状に
て形成されていることが望ましい。第１光学素子の正の
パワーを反射面に担わせることにより、色収差の発生を
少なくすることができる。ただし、反射面を傾いた凹面
にすると、非対称収差が発生するが、これを補正するた
めに、この反射面を回転非対称な曲面形状にすることが
望ましい。この回転非対称面は、軸上主光線の入射点で
の法線と軸上主光線とを含む平面に対して対称として構
成するのが普通である。その製作性を考慮して、対称面
が２つある回転非対称面を反射面に用いてもよい。

【００２１】ここで、本発明で用いる上記の回転非対称
面は、対称面を１面のみ又は２面有する面対称自由曲面
であることが好ましい。ここで、本発明で使用する自由
曲面とは、以下の式（ａ）で定義されるものである。な
お、その定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。

【００２２】 ここで、（ａ）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面
項である。

【００２３】球面項中、 ｃ：頂点の曲率 ｋ：コーニック定数（円錐定数） ｒ＝√（Ｘ² ＋Ｙ² ） である。

【００２４】自由曲面項は、 ただし、Ｃ_j （ｊは２以上の整数）は係数である。

【００２５】上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、
Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、本発明ではＸ
の奇数次項を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平
行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。例え
ば、上記定義式（ａ）においては、Ｃ₂ 、Ｃ₅ 、Ｃ₇ 、
Ｃ₉ 、Ｃ₁₂、Ｃ₁₄、Ｃ₁₆、Ｃ₁₈、Ｃ₂₀、Ｃ₂₃、Ｃ₂₅、Ｃ
₂₇、Ｃ₂₉、Ｃ₃₁、Ｃ₃₃、Ｃ₃₅・・・の各項の係数を０に
することによって可能である。

【００２６】また、Ｙの奇数次項を全て０にすることに
よって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自
由曲面となる。例えば、上記定義式においては、Ｃ₃ 、
Ｃ₅、Ｃ₈ 、Ｃ₁₀、Ｃ₁₂、Ｃ₁₄、Ｃ₁₇、Ｃ₁₉、Ｃ₂₁、Ｃ
₂₃、Ｃ₂₅、Ｃ₂₇、Ｃ₃₀、Ｃ₃₂、Ｃ₃₄、Ｃ₃₆・・・の各項
の係数を０にすることによって可能である。

【００２７】また上記対称面の方向の何れか一方を対称
面とし、それに対応する方向の偏心、例えば、Ｙ−Ｚ面
と平行な対称面に対して光学系の偏心方向はＹ軸方向
に、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面に対しては光学系の偏心方
向はＸ軸方向にすることで、偏心により発生する回転非
対称な収差を効果的に補正しながら同時に製作性をも向
上させることが可能となる。

【００２８】また、上記定義式（ａ）は、前述のように
１つの例として示したものであり、本発明は、対称面を
１面のみ又は２面有する回転非対称面を用いることで偏
心により発生する回転非対称な収差を補正し、同時に製
作性も向上させるということが特徴であり、他のいかな
る定義式に対しても同じ効果が得られることは言うまで
もない。

【００２９】また、同様の理由で、第３光学素子の少な
くとも１つの反射面が正のパワーを与える回転非対称な
曲面形状にて形成されていることが望ましい。

【００３０】さらに、偏心収差を良好に補正可能にする
には、第１光学素子の少なくとも１つの屈折面をパワー
持った回転非対称な曲面形状にて形成することが望まし
い。

【００３１】また、第３光学素子の少なくとも１つの屈
折面をパワー持った回転非対称な曲面形状にて形成する
ことが望ましい。

【００３２】さらに、第２光学素子の少なくとも１つの
屈折面をパワー持った回転非対称な曲面形状にて形成す
ることが望ましい。

【００３３】ここで、第２光学素子と第３光学素子から
なるリレー光学系の倍率について検討する。リレー光学
系の倍率が大きくなると、リレー光学系の画像表示素子
側の作動距離が相対的に小さくなり、作動距離を確保し
ようとすると、リレー光学系が全体的に大きくなる。本
発明の接眼光学系は、リレー光学系で一旦中間像を結像
させ、さらにそれを観察光学系の第１光学素子で拡大し
て観察するものであるが、リレー光学系での倍率が小さ
いと、観察光学系での拡大倍率を大きくする必要があ
り、観察光学系に必要な解像度が高くなるため、観察光
学系の第１光学素子を構成し難くなる。したがって、リ
レー光学系の倍率は等倍前後であることが望ましい。し
たがって、リレー光学系の倍率をＭとするとき、 ０．５＜Ｍ＜２．０ ・・・（２） さらに望ましくは、 ０．８＜Ｍ＜１．４ ・・・（２−１） を満たすことが好ましい。

【００３４】さらに望ましくは、 ０．９＜Ｍ＜１．２ ・・・（２−２） を満たすことがより好ましい。

【００３５】後記の実施例においては、 である。

【００３６】また、第３光学素子の最も画像表示素子側
の屈折面と画像表示素子の画像表示面との間の間隔（作
動距離）をＷＤとし、画像表示素子の画像表示面の対角
長をＤとするとき、 ０．８＜ＷＤ／Ｄ＜１．５ ・・・（３） を満たすことが望ましい。

【００３７】この条件式の下限の０．８より小さいと、
画像表示面に照明光を導入する光分割素子等を配置する
スペースが足りなくなる。この条件式の上限の１．５よ
り大きくなると、画像表示装置の光学系を小型に構成す
ることができなくなる。

【００３８】さらに望ましくは、 ０．９＜ＷＤ／Ｄ＜１．３ ・・・（３−１） を満たすことが好ましい。

【００３９】さらに望ましくは、 １．０＜ＷＤ／Ｄ＜１．１５ ・・・（３−２） を満たすことがより好ましい。

【００４０】後記の実施例においては、 である。

【００４１】ところで、本発明においては、第１光学素
子、第２光学素子、第３光学素子の何れか１つあるいは
複数を、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質
で形成されたプリズム部材から構成し、それぞれ、第２
光学素子、第３光学素子、画像表示素子から射出された
光束をプリズム内に入射する入射面と、その光束をプリ
ズム内で反射する少なくとも１つの反射面と、その光束
をプリズム外に射出する射出面とを有するものとするの
が望ましい。

【００４２】特に、第１光学素子のプリズム部材は、第
２光学素子から射出された光束をプリズム内に入射する
入射面と、射出面で反射された光束をプリズム内で反射
する反射面と、その入射面からプリズム内に入射された
光束を反射すると共にその反射面で反射された光束をプ
リズム外に射出する射出面とからなる偏心プリズムとし
て構成することができる。

【００４３】また、第３光学素子のプリズム部材は、画
像表示素子から射出された光束をプリズム内に入射する
入射面と、その入射面からプリズム内に入射された光束
を反射する第１反射面と、第１反射面で反射された光束
を反射する第２反射面と、第２反射面で反射された光束
をプリズム外に射出する射出面とからなり、第１反射面
に入射する軸上主光線と第２反射面から反射された軸上
主光線とがプリズム部材内で交差する偏心プリズムとし
て構成することができる。

【００４４】また、第２光学素子のプリズム部材は、第
３光学素子から射出された光束をプリズム内に入射する
入射面と、その入射面からプリズム内に入射された光束
を反射する反射面と、その反射面で反射された光束をプ
リズム外に射出する射出面とからなる偏心プリズムとし
て構成することができる。

【００４５】さらに、第２光学素子と第３光学素子を一
体のプリズム部材から構成し、第３光学素子の射出面と
第２光学素子の入射面を省くことができる。

【００４６】また、第１光学素子と第２光学素子を一体
のプリズム部材から構成し、第２光学素子の射出面と第
１光学素子の入射面を省くことができる。

【００４７】さらには、第１光学素子と第２光学素子と
第３光学素子を一体のプリズム部材から構成し、第３光
学素子の射出面と第２光学素子の入射面を省き、第２光
学素子の射出面と第１光学素子の入射面を省くことがで
きる。

【００４８】なお、本発明は、右眼用又は左眼用に以上
の光学系を備えて構成されている画像表示装置を含むも
のである。

【００４９】また、右眼用と左眼用に以上の光学系を一
対備えて構成されている画像表示装置を含むものであ
る。

【００５０】また、その画像表示装置が、観察者顔面前
方に位置するように、観察者頭部を支持する支持手段を
有して構成されている画像表示装置を含むものである。

【００５１】なお、本発明の画像表示装置は、光路を逆
にして、画像表示素子の位置に撮像素子あるいは撮像フ
ィルムを配置し、射出瞳側から物体光を入射させるよう
にすることにより、撮像光学系あるいは撮像装置として
構成することもできる。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像表示装置の光
学系の実施例１〜３について説明する。この実施例は逆
光線追跡で説明するが、像面に反射型画像表示素子を配
置し、その瞳位置に観察者の眼球の瞳を配置することに
より画像表示装置として用いることができる。なお、こ
の実施例の構成パラメータは後に示す。

【００５３】各実施例において、図１に示すように、軸
上主光線２を物体中心を出て、瞳１の中心を通り、表示
面５中心を通り、その表示面５の中心で反射し、光源面
６の中心に到る光線で定義する。そして、軸上主光線２
が瞳１の面に入射する位置を画像表示装置の光学系を構
成する光学面の原点として、瞳１の面に入射する軸上主
光線２に沿う方向をＺ軸正方向とし、このＺ軸と像面中
心を含む平面をＹ−Ｚ平面とし、原点を通りＹ−Ｚ平面
に直交し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をＸ軸正
方向とし、Ｘ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸を
Ｙ軸とする。図１には、原点について定められた座標系
を図示してある。

【００５４】実施例１〜３では、瞳１の中心について定
められた座標系のＹ−Ｚ平面内で面の偏心を行ってお
り、また、その各回転非対称自由曲面の唯一の対称面を
Ｙ−Ｚ面としている。各偏心面については、瞳１の中心
について定められた座標系の原点から、その面の面頂位
置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれ
Ｘ，Ｙ，Ｚ）と、その面の中心軸（自由曲面について
は、前記（ａ）式のＺ軸、非球面にについては、後記
（ｂ）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
正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に
対して時計回りを意味する。

【００５５】また、実施例の光学系を構成する光学作用
面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成す
る場合には、面間隔が与えられており、その他、媒質の
屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。

【００５６】また、本発明で用いられる自由曲面の面の
形状は前記（ａ）式により定義し、その定義式のＺ軸が
自由曲面の軸となる。

【００５７】また、非球面は、以下の定義式で与えられ
る回転対称非球面である。

【００５８】 Ｚ＝（Ｙ² ／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｙ² ／Ｒ² ｝^{1 /2}］ ＋ＡＹ⁴ ＋ＢＹ⁶ ＋ＣＹ⁸ ＋ＤＹ¹⁰＋…… ・・・（ｂ） ただし、Ｚを光の進行方向を正とした光軸（軸上主光
線）とし、Ｙを光軸と垂直な方向にとる。ここで、Ｒは
近軸曲率半径、Ｋは円錐定数、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。
この定義式のＺ軸が回転対称非球面の軸となる。

【００５９】なお、データの記載されていない自由曲
面、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。

【００６０】また、自由曲面の他の定義式として、以下
の（ｃ）式で与えられるＺｅｒｎｉｋｅ多項式がある。
こ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Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式の軸となる。回転非対称面
の定義は、Ｘ−Ｙ面に対するＺの軸の高さの極座標で定
義され、ＲはＸ−Ｙ面内のＺ軸からの距離、ＡはＺ軸回
りの方位角で、Ｘ軸から測った回転角で表せられる。

【００６１】 ｘ＝Ｒ×cos(A) ｙ＝Ｒ×sin(A) Ｚ＝Ｄ₂ ＋Ｄ₃ Ｒcos(A)＋Ｄ₄ Ｒsin(A) ＋Ｄ₅ Ｒ² cos(2A)＋Ｄ₆ （Ｒ² −１）＋Ｄ₇ Ｒ² sin(2A) ＋Ｄ₈ Ｒ³ cos(3A) ＋Ｄ₉ （３Ｒ³ −２Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₁₀（３Ｒ³ −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ₁₁Ｒ³ sin(3A) ＋Ｄ₁₂Ｒ⁴cos(4A)＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴ −６Ｒ² ＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₁₆Ｒ⁴ sin(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵ cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）sin(3A) ＋Ｄ₂₂Ｒ⁵ sin(5A) ＋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)・・・・・ ・・・（ｃ） なお、Ｘ軸方向に対称な光学系として設計するには、Ｄ
₄ ，Ｄ₅ ，Ｄ₆ 、Ｄ₁₀０，Ｄ₁₁，Ｄ₁₂，Ｄ₁₃，Ｄ₁₄，Ｄ
₂₀，Ｄ₂₁，Ｄ₂₂…を利用する。

【００６２】その他の面の例として、次の定義式（ｄ）
があげられる。

【００６３】Ｚ＝ΣΣＣ_nmＸＹ 例として、ｋ＝７（７次項）を考えると、展開したと
き、以下の式で表せる。

【００６４】 Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ Ｙ＋Ｃ₄ ｜Ｘ｜ ＋Ｃ₅ Ｙ² ＋Ｃ₆ Ｙ｜Ｘ｜＋Ｃ₇ Ｘ² ＋Ｃ₈ Ｙ³ ＋Ｃ₉ Ｙ² ｜Ｘ｜＋Ｃ₁₀ＹＸ² ＋Ｃ₁₁｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₁₂Ｙ⁴ ＋Ｃ₁₃Ｙ³ ｜Ｘ｜＋Ｃ₁₄Ｙ² Ｘ² ＋Ｃ₁₅Ｙ｜Ｘ³ ｜＋Ｃ₁₆Ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇Ｙ⁵ ＋Ｃ₁₈Ｙ⁴ ｜Ｘ｜＋Ｃ₁₉Ｙ³ Ｘ² ＋Ｃ₂₀Ｙ² ｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₁ＹＸ⁴ ＋Ｃ₂₂｜Ｘ⁵ ｜ ＋Ｃ₂₃Ｙ⁶ ＋Ｃ₂₄Ｙ⁵ ｜Ｘ｜＋Ｃ₂₅Ｙ⁴ Ｘ² ＋Ｃ₂₆Ｙ³ ｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₇Ｙ² Ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈Ｙ｜Ｘ⁵ ｜＋Ｃ₂₉Ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀Ｙ⁷ ＋Ｃ₃₁Ｙ⁶ ｜Ｘ｜＋Ｃ₃₂Ｙ⁵ Ｘ² ＋Ｃ₃₃Ｙ⁴ ｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₃₄Ｙ³ Ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅Ｙ² ｜Ｘ⁵ ｜＋Ｃ₃₆ＹＸ⁶ ＋Ｃ₃₇｜Ｘ⁷ ｜ ・・・（ｄ） なお、本発明の実施例では、前記（ａ）式を用いた自由
曲面で面形状が表現されているが、上記（ｃ）式、
（ｄ）式を用いても同様の作用効果を得られるのは言う
までもない。

【００６５】本発明の実施例１の光軸２を含むＹ−Ｚ断
面図を図１に示す。この実施例の観察光学系の半画角
は、Ｘ方向１８°、Ｙ方向１１．５°で、反射型画像表
示素子の大きさは１１．５×７．２ｍｍである。

【００６６】この実施例は、逆光線追跡で、物体側から
光の通る順に、射出瞳１、偏心プリズム１０、２０、３
０からなる接眼光学系３、半透過反射面の光分割面４０
を備えた光分割素子４、反射型画像表示素子の表示面５
からなり、また、光分割素子４の光分割面４０の反射側
（照明光入射側）には光源面６が配置され、また、射出
瞳１に共役な面７が位置する。

【００６７】接眼光学系３の偏心プリズム１０は第１面
１１から第３面１３で構成され、その第１面１１は物体
側からの光束をプリズム１０内に入射させると共に第２
面１２で反射された光束をプリズム内で反射し、第２面
１２は第１面１１から入射した光束をプリズム内で反射
し、第３面１３は第１面１１で反射された光束をプリズ
ム外へ射出するように構成されており、第１面１１は透
過作用と反射作用を併せ持つ同一の光学作用面となって
いる。

【００６８】接眼光学系３の偏心プリズム２０は第１面
２１から第３面２３で構成され、その第１面２１は偏心
プリズム１０からの光束をプリズム２０内に入射させ、
第２面２２は第１面２１から入射した光束をプリズム内
で反射し、第３面２３は第２面２２で反射された光束を
プリズム外へ射出するように構成されている。

【００６９】接眼光学系３の偏心プリズム３０は第１面
３１から第４面３４で構成され、その第１面３１は偏心
プリズム２０からの光束をプリズム３０内に入射させ、
第２面３２は第１面３１から入射した光束をプリズム内
で反射し、第３面３３は第２面３２で反射した光束を第
１面３１から第２面３２に入射する光束と交差するよう
にプリズム内で反射し、第４面３４は第３面３３で反射
された光束をプリズム外へ射出するように構成されてい
る。

【００７０】そして、この３つの偏心プリズム１０〜３
０からなる接眼光学系３は、偏心プリズム３０と偏心プ
リズム２０からなるリレー光学系により中間像を１回結
像するタイプの光学系からなっており、中間像は、偏心
プリズム２０の第１面２１近傍に結像される。

【００７１】光分割素子４は２つの透明媒体４１と４２
が接合された接合プリズム部材からなり、その接合面に
半透過反射面の光分割面４０を備えており、逆光線追跡
では、その射出面４４、光分割面４０、画像表示素子対
向面４５を透過し、画像表示素子対向面４５に接着され
ている反射型画像表示素子のカバーガラス５１を経て反
射型画像表示素子の表示面５に到り、その表示面５で反
射された光束は、カバーガラス５１、画像表示素子対向
面４５を透過して光分割面４０で反射され、光分割素子
４の照明光入射面４３からプリズム外へ射出し、光源面
６に到る。なお、射出瞳１の像は、光源面６より後の射
出瞳１と共役な面７に結像する。

【００７２】このような配置であるので、射出瞳１と共
役な面７よりも光分割素子４に近い位置に配置された光
源面６からの照明光は、光分割素子４の照明光入射面４
３から接合プリズム部材内に入射し、光分割面４０で反
射され略平行光束になって画像表示素子対向面４５から
接合プリズム部材外に出てカバーガラス５１を介して反
射型画像表示素子の表示面５を略垂直に照明する。反射
型液晶表示素子の表示面５からの表示光は、カバーガラ
ス５１を介して光分割素子４の画像表示素子対向面４５
から接合プリズム部材内に入射し、今度は光分割面４０
を透過してその射出面４４から接合プリズム部材外に出
て、接眼光学系３の偏心プリズム３０の第４面３４から
プリズム３０内に入射し、第３面３３で内部反射し、第
２面３２で内部反射し、第１面３１からプリズム３０外
に射出し、偏心プリズム２０の第３面２３からプリズム
２０内に入射し、第２面２２で内部反射し、第１面２１
からプリズム２０外に射出し、プリズム１０の第３面１
３からプリズム１０内に入り、第１面１１で全反射さ
れ、第２面１２で反射されて今度は第１面１１で屈折さ
れてプリズム１０外に射出し、射出瞳１の位置にある観
察者眼球内に入り、反射型液晶表示素子の表示画像の拡
大像を形成する。

【００７３】後記の構成パラメータの第２面から第５面
までがプリズム１０であり、第６面から第８面までがプ
リズム２０であり、第９面から第１２面までがプリズム
３０であり、第１３面から第１４面までが画像表示時の
光分割素子４であり、第１４面から第１５面までがカバ
ーガラス５１であり、第１５面が表示面５であり、第１
５面から第１６面までがカバーガラス５１であり、第１
７面が反射面としての光分割面４０であり、第１８面が
光分割素子４の照明光入射面４３であり、第１９面が光
源面６であり、像面（第２０面）が射出瞳１と共役な面
７である。そして、第２面から像面（第２０面）の各面
は第１面の射出瞳１の中心を基準とした偏心量で表され
ている。

【００７４】本発明の実施例２の光軸２を含むＹ−Ｚ断
面図を図２に示す。この実施例の観察光学系の半画角
は、Ｘ方向１６°、Ｙ方向１０．２°で、反射型画像表
示素子の大きさは１１．５２×７．２ｍｍである。

【００７５】この実施例は、逆光線追跡で、物体側から
光の通る順に、射出瞳１、偏心プリズム１０、２０、３
０からなる接眼光学系３、半透過反射面の光分割面４０
を備えた光分割素子４、ウォブリング素子８、反射型画
像表示素子の表示面５からなり、また、光分割素子４の
光分割面４０の反射側（照明光入射側）には光源面６が
配置され、また、射出瞳１に共役な面７が位置する。

【００７６】ここで、ウォブリング素子８は、特開平７
−３６０５４号に示されたいるように、位相変調素子と
複屈折媒体とが順次配置されてなり、画像表示素子の表
示面５を１次元方向又は２次元方向にウォブリング（絵
素ずらし、画素シフト）して高解像化する素子であり、
後記の構成パラメータ中では平行平板で表してある。

【００７７】この実施例の接眼光学系３は実施例１の接
眼光学系３と同様である。

【００７８】そして、光分割素子４は２つの透明媒体４
１と４２が接合された接合プリズム部材からなり、その
接合面に半透過反射面の光分割面４０を備えており、逆
光線追跡では、その射出面４４、光分割面４０、画像表
示素子対向面４５を透過し、画像表示素子対向面４５に
接着されているウォブリング素子８とそのウォブリング
素子８の反対側に接着されている反射型画像表示素子の
カバーガラス５１とを経て反射型画像表示素子の表示面
５に到り、その表示面５で反射された光束は、カバーガ
ラス５１、ウォブリング素子８、画像表示素子対向面４
５を透過して光分割面４０で反射され、光分割素子４の
照明光入射面４３からプリズム外へ射出し、光源面６に
到る。なお、射出瞳１の像は、光源面６より後の射出瞳
１と共役な面７に結像する。

【００７９】このような配置であるので、射出瞳１と共
役な面７よりも光分割素子４に近い位置に配置された光
源面６からの照明光は、光分割素子４の照明光入射面４
３から接合プリズム部材内に入射し、光分割面４０で反
射され略平行光束になって画像表示素子対向面４５から
接合プリズム部材外に出て、ウォブリング素子８、カバ
ーガラス５１を介して反射型画像表示素子の表示面５を
略垂直に照明する。反射型液晶表示素子の表示面５から
の表示光は、カバーガラス５１とウォブリング素子８を
介して光分割素子４の画像表示素子対向面４５から接合
プリズム部材内に入射し、今度は光分割面４０を透過し
てその射出面４４から接合プリズム部材外に出て、接眼
光学系３の偏心プリズム３０の第４面３４からプリズム
３０内に入射し、第３面３３で内部反射し、第２面３２
で内部反射し、第１面３１からプリズム３０外に射出
し、偏心プリズム２０の第３面２３からプリズム２０内
に入射し、第２面２２で内部反射し、第１面２１からプ
リズム２０外に射出し、プリズム１０の第３面１３から
プリズム１０内に入り、第１面１１で全反射され、第２
面１２で反射されて今度は第１面１１で屈折されてプリ
ズム１０外に射出し、射出瞳１の位置にある観察者眼球
内に入り、反射型液晶表示素子の表示画像の拡大像を形
成する。

【００８０】後記の構成パラメータの第２面から第５面
までがプリズム１０であり、第６面から第８面までがプ
リズム２０であり、第９面から第１２面までがプリズム
３０であり、第１３面から第１４面までが画像表示時の
光分割素子４であり、第１４面から第１５面までがウォ
ブリング素子８であり、第１５面から第１６面までがカ
バーガラス５１であり、第１６面が表示面５であり、第
１６面から第１７面までがカバーガラス５１であり、第
１７面から第１８面までがウォブリング素子８であり、
第１９面が反射面としての光分割面４０であり、第２０
面が光分割素子４の照明光入射面４３であり、第２１面
が光源面６であり、像面（第２２面）が射出瞳１と共役
な面７である。そして、第２面から像面（第２２面）の
各面は第１面の射出瞳１の中心を基準とした偏心量で表
されている。

【００８１】本発明の実施例３の光軸２を含むＹ−Ｚ断
面図を図３に示す。この実施例の観察光学系の半画角
は、Ｘ方向１８°、Ｙ方向１１．５°で、反射型画像表
示素子の大きさは１１．５２×７．２ｍｍである。

【００８２】この実施例は、逆光線追跡で、物体側から
光の通る順に、射出瞳１、偏心プリズム１０、２０、３
０からなる接眼光学系３、ウォブリング素子８、半透過
反射面の光分割面４０を備えた光分割素子４、反射型画
像表示素子の表示面５からなり、また、光分割素子４の
光分割面４０の反射側（照明光入射側）には光源面６が
配置され、また、射出瞳１に共役な面７が位置する。

【００８３】この実施例は、ウォブリング素子８を光分
割素子４の接眼光学系３側に一体に接着して界面反射を
防止するようにした例である。

【００８４】この実施例の接眼光学系３は実施例１の接
眼光学系３と同様である。

【００８５】そして、光分割素子４は２つの透明媒体４
１と４２が接合された接合プリズム部材からなり、その
接合面に半透過反射面の光分割面４０を備えており、ま
た、光分割素子４の射出面４４にウォブリング素子８が
接着されており、逆光線追跡では、そのウォブリング素
子８、射出面４４、光分割面４０、画像表示素子対向面
４５を透過し、画像表示素子対向面４５に接着されてい
る反射型画像表示素子のカバーガラス５１を経て反射型
画像表示素子の表示面５に到り、その表示面５で反射さ
れた光束は、カバーガラス５１、画像表示素子対向面４
５を透過して光分割面４０で反射され、光分割素子４の
照明光入射面４３からプリズム外へ射出し、光源面６に
到る。なお、射出瞳１の像は、光源面６より後の射出瞳
１と共役な面７に結像する。

【００８６】このような配置であるので、射出瞳１と共
役な面７よりも光分割素子４に近い位置に配置された光
源面６からの照明光は、光分割素子４の照明光入射面４
３から接合プリズム部材内に入射し、光分割面４０で反
射され略平行光束になって画像表示素子対向面４５から
接合プリズム部材外に出てカバーガラス５１を介して反
射型画像表示素子の表示面５を略垂直に照明する。反射
型液晶表示素子の表示面５からの表示光は、カバーガラ
ス５１を介して光分割素子４の画像表示素子対向面４５
から接合プリズム部材内に入射し、今度は光分割面４０
を透過してその射出面４４から接合プリズム部材外に出
て、ウォブリング素子８を経て、接眼光学系３の偏心プ
リズム３０の第４面３４からプリズム３０内に入射し、
第３面３３で内部反射し、第２面３２で内部反射し、第
１面３１からプリズム３０外に射出し、偏心プリズム２
０の第３面２３からプリズム２０内に入射し、第２面２
２で内部反射し、第１面２１からプリズム２０外に射出
し、プリズム１０の第３面１３からプリズム１０内に入
り、第１面１１で全反射され、第２面１２で反射されて
今度は第１面１１で屈折されてプリズム１０外に射出
し、射出瞳１の位置にある観察者眼球内に入り、反射型
液晶表示素子の表示画像の拡大像を形成する。

【００８７】後記の構成パラメータの第２面から第５面
までがプリズム１０であり、第６面から第８面までがプ
リズム２０であり、第９面から第１２面までがプリズム
３０であり、第１３面から第１４面までがウォブリング
素子８であり、第１４面から第１５面までが画像表示時
の光分割素子４であり、第１５面から第１６面までがカ
バーガラス５１であり、第１６面が表示面５であり、第
１６面から第１７面までがカバーガラス５１であり、第
１８面が反射面としての光分割面４０であり、第１９面
が光分割素子４の照明光入射面４３であり、第２０面が
光源面６であり、像面（第２１面）が射出瞳１と共役な
面７である。そして、第２面から像面（第２１面）の各
面は第１面の射出瞳１の中心を基準とした偏心量で表さ
れている。

【００８８】以下に上記実施例１〜３の構成パラメータ
を示す。以下の表中の“ＦＦＳ”は自由曲面、“ＡＳ
Ｓ”は非球面を示す。 （実施例１） 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1250.00 1 ∞（瞳） 偏心(1) 2 ＡＳＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 4 ＡＳＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 5 ＦＦＳ 偏心(4) 6 ＡＳＳ 偏心(5) 1.4924 57.6 7 ∞ 偏心(6) 1.4924 57.6 8 ＡＳＳ 偏心(7) 9 ＦＦＳ 偏心(8) 1.4924 57.6 10 ＦＦＳ 偏心(9) 1.4924 57.6 11 ＦＦＳ 偏心(10) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(11) 13 ∞ 偏心(12) 1.4924 57.6 14 ∞ 偏心(13) 1.5163 64.1 15 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1 16 ∞ 偏心(13) 1.4924 57.6 17 ＦＦＳ 偏心(15) 1.4924 57.6 18 ∞ 偏心(16) 19 ∞ 偏心(17) 像 面 ∞ 偏心(18) ＡＳＳ Ｒ -55.44 Ｋ 2.1396×10^-1 Ａ 3.9915×10^-6 Ｂ 2.2958×10^-9 Ｃ -3.1207×10^-12 ＡＳＳ Ｒ 18.43 Ｋ 7.4067×10^-1 Ａ 5.3964×10^-5 Ｂ 1.0832×10^-6 Ｃ -9.4725×10^-9 ＡＳＳ Ｒ 17.33 Ｋ -1.7782 Ａ -5.5187×10^-5 Ｂ -1.2987×10^-7 Ｃ -7.8713×10^-9 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.3856×10^-2 Ｃ₆ -1.3735×10^-2 Ｃ₈ -1.0414×10^-6 Ｃ₁₀ 3.2479×10^-5 Ｃ₁₁ -2.2932×10^-6 Ｃ₁₃ -5.0980×10^-6 Ｃ₁₅ -2.9220×10^-6 Ｃ₁₇ -1.3012×10^-9 Ｃ₁₉ -2.0877×10^-8 Ｃ₂₁ 1.0984×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.2988×10^-2 Ｃ₆ 8.7785×10^-3 Ｃ₈ 5.5743×10^-4 Ｃ₁₀ 4.1097×10^-4 Ｃ₁₁ 2.4130×10^-4 Ｃ₁₃ 7.6633×10^-4 Ｃ₁₅ -7.3274×10^-7 Ｃ₁₇ 3.4372×10^-6 Ｃ₁₉ -3.1331×10^-5 Ｃ₂₁ -4.0687×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -5.4349×10^-3 Ｃ₆ -1.6790×10^-2 Ｃ₈ -1.9228×10^-3 Ｃ₁₀ -1.4828×10^-3 Ｃ₁₁ -8.2821×10^-5 Ｃ₁₃ -2.9887×10^-4 Ｃ₁₅ -1.6176×10^-4 Ｃ₁₇ -9.8905×10^-6 Ｃ₁₉ -1.7842×10^-5 Ｃ₂₁ -7.3258×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ 3.9701×10^-3 Ｃ₆ 2.9194×10^-3 Ｃ₈ -5.4333×10^-5 Ｃ₁₀ 1.9408×10^-4 Ｃ₁₁ -1.4270×10^-6 Ｃ₁₃ -1.1644×10^-5 Ｃ₁₅ -9.9238×10^-6 Ｃ₁₇ -6.3749×10^-7 Ｃ₁₉ -1.1090×10^-6 Ｃ₂₁ -8.1133×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.2730×10^-2 Ｃ₆ -1.0195×10^-2 Ｃ₈ -1.0071×10^-4 Ｃ₁₀ 1.5580×10^-4 Ｃ₁₁ 2.7477×10^-6 Ｃ₁₃ 1.2945×10^-5 Ｃ₁₅ 1.0149×10^-5 Ｃ₁₇ -5.9775×10^-7 Ｃ₁₉ -5.9311×10^-7 Ｃ₂₁ 2.1818×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ 5.4121×10^-3 Ｃ₆ 2.4681×10^-2 Ｃ₈ -2.2435×10^-3 Ｃ₁₀ -5.2114×10^-4 Ｃ₁₁ 2.3590×10^-5 Ｃ₁₃ 1.3835×10^-4 Ｃ₁₅ 2.4701×10^-4 Ｃ₁₇ -6.3268×10^-8 Ｃ₁₉ 2.9510×10^-5 Ｃ₂₁ 2.5078×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.2874×10^-2 Ｃ₆ -1.5515×10^-2 Ｃ₈ 6.0651×10^-4 Ｃ₁₀ 2.6796×10^-4 Ｃ₁₁ -3.0974×10^-5 Ｃ₁₃ 2.3913×10^-5 Ｃ₁₅ -3.7454×10^-5 Ｃ₁₇ -5.8534×10^-6 Ｃ₁₉ -4.5885×10^-6 Ｃ₂₁ -3.4778×10^-6 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 9.36 Ｚ 30.67 α 12.82 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ -0.89 Ｚ 39.29 α -23.24 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 14.24 Ｚ 35.02 α 68.23 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 16.56 Ｚ 35.83 α 83.43 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 24.62 Ｚ 36.31 α 125.50 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 23.36 Ｚ 44.53 α 176.05 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 22.40 Ｚ 45.39 α 174.59 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 23.87 Ｚ 58.07 α 153.85 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ 32.07 Ｚ 52.58 α 108.38 β 0.00 γ 0.00 偏心(11) Ｘ 0.00 Ｙ 18.76 Ｚ 51.08 α 89.86 β 0.00 γ 0.00 偏心(12) Ｘ 0.00 Ｙ 17.76 Ｚ 50.70 α 89.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(13) Ｘ 0.00 Ｙ 7.76 Ｚ 50.62 α 89.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(14) Ｘ 0.00 Ｙ 4.48 Ｚ 50.60 α 89.58 β 0.00 γ 0.00 偏心(15) Ｘ 0.00 Ｙ 13.86 Ｚ 50.67 α 125.47 β 0.00 γ 0.00 偏心(16) Ｘ 0.00 Ｙ 11.73 Ｚ 56.98 α 169.38 β 0.00 γ 0.00 偏心(17) Ｘ 0.00 Ｙ 11.04 Ｚ 58.73 α 154.38 β 0.00 γ 0.00 偏心(18) Ｘ 0.00 Ｙ 10.78 Ｚ 62.02 α 169.38 β 0.00 γ 0.00 。

【００８９】 （実施例２） 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞（瞳） 偏心(1) 2 ＡＳＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 4 ＡＳＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 5 ＦＦＳ 偏心(4) 6 -470.07 偏心(5) 1.4924 57.6 7 ∞ 偏心(6) 1.4924 57.6 8 18.57 偏心(7) 9 ＦＦＳ 偏心(8) 1.4924 57.6 10 ＦＦＳ 偏心(9) 1.4924 57.6 11 ＦＦＳ 偏心(10) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(11) 13 ∞ 偏心(12) 1.4924 57.6 14 ∞ 偏心(13) 1.5163 64.1 15 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1 16 ∞ 偏心(15) 1.5163 64.1 17 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1 18 ∞ 偏心(13) 1.4924 57.6 19 ＦＦＳ 偏心(16) 1.4924 57.6 20 ∞ 偏心(17) 21 ∞ 偏心(18) 像 面 ∞ 偏心(19) ＡＳＳ Ｒ -51.67 Ｋ 2.4332 Ａ -8.3613×10^-7 Ｂ 2.3570×10^-8 Ｃ -1.8757×10^-11 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.4290×10^-2 Ｃ₆ -1.4176×10^-2 Ｃ₈ 1.7920×10^-5 Ｃ₁₀ 4.7202×10^-5 Ｃ₁₁ -2.7695×10^-6 Ｃ₁₃ -6.0900×10^-6 Ｃ₁₅ -3.8163×10^-6 Ｃ₁₇ -2.1081×10^-8 Ｃ₁₉ 4.1648×10^-8 Ｃ₂₁ 1.2537×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -7.3719×10^-3 Ｃ₆ -3.5314×10^-2 Ｃ₈ 8.0476×10^-4 Ｃ₁₀ -2.2967×10^-3 Ｃ₁₁ 2.7243×10^-5 Ｃ₁₃ 3.1563×10^-4 Ｃ₁₅ 2.6656×10^-4 Ｃ₁₇ -8.8980×10^-7 Ｃ₁₉ -5.4431×10^-6 Ｃ₂₁ 1.9723×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.0090×10^-2 Ｃ₆ -3.3258×10^-2 Ｃ₈ -5.3117×10^-4 Ｃ₁₀ -6.2650×10^-4 Ｃ₁₁ -1.1787×10^-5 Ｃ₁₃ -1.0121×10^-4 Ｃ₁₅ -1.0925×10^-4 Ｃ₁₇ -7.2895×10^-6 Ｃ₁₉ -2.1049×10^-5 Ｃ₂₁ -1.9030×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.0590×10^-3 Ｃ₆ -3.0456×10^-3 Ｃ₈ 2.6221×10^-4 Ｃ₁₀ 2.9679×10^-4 Ｃ₁₁ -2.3378×10^-6 Ｃ₁₃ -3.1006×10^-6 Ｃ₁₅ 1.0119×10^-5 Ｃ₁₇ -6.1910×10^-7 Ｃ₁₉ -3.9797×10^-6 Ｃ₂₁ -2.9181×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.4942×10^-2 Ｃ₆ -1.4187×10^-2 Ｃ₈ 6.1858×10^-5 Ｃ₁₀ 2.1856×10^-4 Ｃ₁₁ -8.7827×10^-7 Ｃ₁₃ -2.8865×10^-6 Ｃ₁₅ 4.0624×10^-6 Ｃ₁₇ -4.3121×10^-7 Ｃ₁₉ -1.2927×10^-6 Ｃ₂₁ -9.1384×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ -4.0255×10^-3 Ｃ₆ 2.1274×10^-2 Ｃ₈ -2.6302×10^-3 Ｃ₁₀ -3.3418×10^-3 Ｃ₁₁ 1.0966×10^-5 Ｃ₁₃ 1.5588×10^-4 Ｃ₁₅ 4.1184×10^-4 Ｃ₁₇ -1.7475×10^-5 Ｃ₁₉ -1.8305×10^-5 Ｃ₂₁ -2.1189×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.7168×10^-2 Ｃ₆ -1.7403×10^-2 Ｃ₈ 3.3242×10^-4 Ｃ₁₀ 1.8083×10^-4 Ｃ₁₁ -4.2453×10^-5 Ｃ₁₃ 2.1203×10^-5 Ｃ₁₅ -3.4762×10^-5 Ｃ₁₇ -5.2645×10^-6 Ｃ₁₉ 6.0649×10^-8 Ｃ₂₁ -7.7514×10^-7 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 8.95 Ｚ 30.66 α 13.61 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 0.37 Ｚ 39.39 α -20.44 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 14.51 Ｚ 35.09 α 50.13 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 16.94 Ｚ 36.49 α 80.10 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 22.80 Ｚ 35.93 α 129.49 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 25.00 Ｚ 41.92 α -165.94 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 21.30 Ｚ 43.60 α 179.91 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 24.45 Ｚ 57.19 α 151.80 β 0.00 γ 0.00 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ 30.18 Ｚ 52.34 α 104.83 β 0.00 γ 0.00 偏心(11) Ｘ 0.00 Ｙ 16.67 Ｚ 52.53 α 88.31 β 0.00 γ 0.00 偏心(12) Ｘ 0.00 Ｙ 14.89 Ｚ 50.48 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(13) Ｘ 0.00 Ｙ 4.90 Ｚ 50.19 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(14) Ｘ 0.00 Ｙ 3.20 Ｚ 50.14 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(15) Ｘ 0.00 Ｙ 1.62 Ｚ 50.10 α 88.35 β 0.00 γ 0.00 偏心(16) Ｘ 0.00 Ｙ 11.39 Ｚ 50.38 α 124.25 β 0.00 γ 0.00 偏心(17) Ｘ 0.00 Ｙ 9.12 Ｚ 56.68 α 173.24 β 0.00 γ 0.00 偏心(18) Ｘ 0.00 Ｙ 8.94 Ｚ 58.17 α 153.24 β 0.00 γ 0.00 偏心(19) Ｘ 0.00 Ｙ 8.76 Ｚ 59.66 α 173.24 β 0.00 γ 0.00 。

【００９０】 （実施例３） 面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞（瞳） 偏心(1) 2 ＡＳＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 3 ＦＦＳ 偏心(3) 1.4924 57.6 4 ＡＳＳ 偏心(2) 1.4924 57.6 5 ＦＦＳ 偏心(4) 6 38.63 偏心(5) 1.4924 57.6 7 ∞ 偏心(6) 1.4924 57.6 8 17.96 偏心(7) 9 ＦＦＳ 偏心(8) 1.4924 57.6 10 ＦＦＳ 偏心(9) 1.4924 57.6 11 ＦＦＳ 偏心(10) 1.4924 57.6 12 ＦＦＳ 偏心(11) 13 ∞ 偏心(12) 1.5163 64.1 14 ∞ 偏心(13) 1.4924 57.6 15 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1 16 ∞ 偏心(15) 1.5163 64.1 17 ∞ 偏心(14) 1.4924 57.6 18 ＦＦＳ 偏心(16) 1.4924 57.6 19 ∞ 偏心(17) 20 ∞ 偏心(18) 像 面 ∞ 偏心(19) ＡＳＳ Ｒ -49.38 Ｋ 7.3241×10^-1 Ａ -4.5432×10^-6 Ｂ 2.1489×10^-8 Ｃ -1.5676×10^-11 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.4755×10^-2 Ｃ₆ -1.4222×10^-2 Ｃ₈ 2.1241×10^-5 Ｃ₁₀ 6.9832×10^-5 Ｃ₁₁ -3.4264×10^-6 Ｃ₁₃ -7.9043×10^-6 Ｃ₁₅ -5.2511×10^-6 Ｃ₁₇ -1.5242×10^-8 Ｃ₁₉ 6.2794×10^-8 Ｃ₂₁ 1.3664×10^-7 ＦＦＳ Ｃ₄ 7.0756×10^-3 Ｃ₆ -3.0049×10^-2 Ｃ₈ 2.4938×10^-3 Ｃ₁₀ 3.3990×10^-4 Ｃ₁₁ -1.6790×10^-5 Ｃ₁₃ 3.6129×10^-4 Ｃ₁₅ 2.7244×10^-4 Ｃ₁₇ -5.5578×10^-6 Ｃ₁₉ -1.4474×10^-5 Ｃ₂₁ -1.8818×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ -4.0931×10^-3 Ｃ₆ -3.3939×10^-2 Ｃ₈ -8.9423×10^-4 Ｃ₁₀ -8.0161×10^-4 Ｃ₁₁ 1.0380×10^-5 Ｃ₁₃ -1.0052×10^-4 Ｃ₁₅ -1.4063×10^-4 Ｃ₁₇ -6.0799×10^-6 Ｃ₁₉ -1.8472×10^-5 Ｃ₂₁ -1.7630×10^-5 ＦＦＳ Ｃ₄ 2.6279×10^-3 Ｃ₆ -5.1566×10^-3 Ｃ₈ 1.9361×10^-4 Ｃ₁₀ 4.0746×10^-4 Ｃ₁₁ -1.7992×10^-7 Ｃ₁₃ -5.6199×10^-6 Ｃ₁₅ -1.5344×10^-7 Ｃ₁₇ -3.1243×10^-7 Ｃ₁₉ -4.9444×10^-6 Ｃ₂₁ -4.0163×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -1.4303×10^-2 Ｃ₆ -1.5096×10^-2 Ｃ₈ 4.7954×10^-5 Ｃ₁₀ 2.6118×10^-4 Ｃ₁₁ 2.5974×10^-7 Ｃ₁₃ 5.1685×10^-6 Ｃ₁₅ 7.2799×10^-6 Ｃ₁₇ -1.1364×10^-7 Ｃ₁₉ -7.3233×10^-7 Ｃ₂₁ -8.9366×10^-8 ＦＦＳ Ｃ₄ -3.8916×10^-3 Ｃ₆ 3.3438×10^-2 Ｃ₈ -9.4525×10^-4 Ｃ₁₀ -2.3903×10^-3 Ｃ₁₁ 5.1305×10^-5 Ｃ₁₃ 1.7649×10^-4 Ｃ₁₅ 1.6419×10^-4 Ｃ₁₇ -4.4288×10^-6 Ｃ₁₉ -4.9533×10^-6 Ｃ₂₁ 6.4161×10^-6 ＦＦＳ Ｃ₄ -2.6649×10^-2 Ｃ₆ -1.7207×10^-2 Ｃ₈ 6.5022×10^-4 Ｃ₁₀ 4.0120×10^-4 Ｃ₁₁ -4.3523×10^-5 Ｃ₁₃ 2.4539×10^-5 Ｃ₁₅ -3.5081×10^-5 Ｃ₁₇ -6.6101×10^-6 Ｃ₁₉ -1.3642×10^-6 Ｃ₂₁ -1.9252×10^-6 偏心(1) Ｘ 0.00 Ｙ 0.00 Ｚ 0.00 α 0.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(2) Ｘ 0.00 Ｙ 9.33 Ｚ 30.86 α 12.62 β 0.00 γ 0.00 偏心(3) Ｘ 0.00 Ｙ 0.63 Ｚ 39.36 α -20.96 β 0.00 γ 0.00 偏心(4) Ｘ 0.00 Ｙ 14.81 Ｚ 35.78 α 52.39 β 0.00 γ 0.00 偏心(5) Ｘ 0.00 Ｙ 17.97 Ｚ 33.43 α 74.78 β 0.00 γ 0.00 偏心(6) Ｘ 0.00 Ｙ 23.85 Ｚ 37.23 α 124.04 β 0.00 γ 0.00 偏心(7) Ｘ 0.00 Ｙ 24.60 Ｚ 44.19 α -177.49 β 0.00 γ 0.00 偏心(8) Ｘ 0.00 Ｙ 21.12 Ｚ 45.44 α 170.38 β 0.00 γ 0.00 偏心(9) Ｘ 0.00 Ｙ 21.31 Ｚ 58.89 偏心(10) Ｘ 0.00 Ｙ 28.58 Ｚ 55.37 α 97.73 β 0.00 γ 0.00 偏心(11) Ｘ 0.00 Ｙ 15.06 Ｚ 53.03 α 79.22 β 0.00 γ 0.00 偏心(12) Ｘ 0.00 Ｙ 14.26 Ｚ 51.91 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(13) Ｘ 0.00 Ｙ 12.58 Ｚ 51.68 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(14) Ｘ 0.00 Ｙ 2.67 Ｚ 50.29 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(15) Ｘ 0.00 Ｙ 1.11 Ｚ 50.07 α 82.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(16) Ｘ 0.00 Ｙ 9.11 Ｚ 51.19 α 117.90 β 0.00 γ 0.00 偏心(17) Ｘ 0.00 Ｙ 6.15 Ｚ 57.20 α 164.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(18) Ｘ 0.00 Ｙ 5.65 Ｚ 58.93 α 149.00 β 0.00 γ 0.00 偏心(19) Ｘ 0.00 Ｙ 5.32 Ｚ 60.08 α 164.00 β 0.00 γ 0.00 。

【００９１】上記実施例１〜３の横収差をそれぞれ図４
〜図６に示す。これらの横収差図において、括弧内に示
された数字は（水平画角，垂直画角）を表し、その画角
における横収差を示す。

【００９２】ところで、以上の実施例の本発明の画像表
示装置の接眼光学系を構成する単体の偏心プリズム１０
〜３０としては、上記の実施例の内部反射回数１〜２回
のものに限定されず種々の偏心プリズムを用いることが
できる。図８〜図１１にその例を示す。なお、逆光線追
跡で説明する。

【００９３】図８の場合は、プリズムＰは第１面１１
２、第２面１１３、第３面１１４、第４面１１５からな
り、瞳１１１を通って入射した光は、第１面１１２で屈
折してプリズムＰに入射し、第２面１１３で内部反射
し、第３面１１４で内部反射し、第４面１１５に入射し
て屈折されて、像面１１６に結像する。

【００９４】図９の場合は、プリズムＰは第１面１１
２、第２面１１３、第３面１１４、第４面１１５からな
り、瞳１１１を通って入射した光は、第１面１１２で屈
折してプリズムＰに入射し、第２面１１３で内部反射
し、再び第１面１１２に入射して今度は全反射し、第３
面１１４で内部反射し、第４面１１５に入射して屈折さ
れて、像面１１６に結像する。

【００９５】図１０の場合は、プリズムＰは第１面１１
２、第２面１１３、第３面１１４からなり、瞳１１１を
通って入射した光は、第１面１１２で屈折してプリズム
Ｐに入射し、第２面１１３で内部反射し、第３面１１４
で内部反射し、再び第１面１１２に入射して今度は全反
射し、再び第２面１１３に入射して今度は屈折されて、
像面１１６に結像する。

【００９６】図１１の場合は、プリズムＰは第１面１１
２、第２面１１３、第３面１１４、第４面１１５からな
り、瞳１１１を通って入射した光は、第１面１１２で屈
折してプリズムＰに入射し、第２面１１３で内部反射
し、第３面１１４に入射して内部反射し、第２面１１３
に再度入射して内部反射し、第４面１１５に入射して屈
折されて、像面１１６に結像する。

【００９７】以上のような本発明による画像表示装置
は、例えば頭部装着型画像表示装置として用いることが
できる。その例を以下に示す。

【００９８】まず、図１２に頭部装着型で両眼装着用の
画像表示装置を観察者頭部に装着した状態を、図１３に
その断面図を示す。この構成は、本発明による光学系を
図１３に示すように表示用光学系１００として用いてお
り（実施例１の光学系を用いている。）、この表示用光
学系１００と反射型画像表示素子１０１からなる組みを
左右一対用意し、それらを眼輻距離だけ離して支持する
ことにより、両眼で観察できる据え付け型又は頭部装着
型画像表示装置のようなポータブル型の画像表示装置１
０２として構成されている。

【００９９】すなわち、表示装置本体１０２には、前記
のような表示用光学系１００が観察光学系として用いら
れ、その表示用光学系１００が左右一対備えられ、それ
らに対応して像面に反射型液晶表示素子からなる反射型
画像表示素子１０１が配置されている。そして、表示装
置本体１０２には、図１２に示すように、左右に連続し
て図示のような側頭フレーム１０３が設けられ、表示装
置本体１０２を観察者の眼前に保持できるようになって
いる。なお、各画像表示装置１０２の接眼光学系１００
のプリズム１０の第１面１１（図２）を保護するため
に、図１３に示すように、接眼光学系１００の射出瞳と
第１面１１の間にカバー部材９１が配置されている。こ
のカバー部材９１としては、平行平面板、正レンズある
いは負レンズの何れを用いてもよい。

【０１００】また、側頭フレーム１０３にはスピーカ１
０４が付設されており、画像観察と共に立体音響を聞く
ことができるようになっている。このようにスピーカ１
０４を有する表示装置本体１０２には、映像音声伝達コ
ード１０５を介してポータブルビデオカセット等の再生
装置１０６が接続されているので、観察者はこの再生装
置１０６を図示のようにベルト箇所等の任意の位置に保
持して、映像音響を楽しむことができるようになってい
る。図１２の符号１０７は再生装置１０６のスイッチ、
ボリューム等の調節部である。なお、表示装置本体１０
２の内部に映像処理、音声処理回路等の電子部品を内蔵
させてある。

【０１０１】なお、コード１０５は先端をジャックにし
て、既存のビデオデッキ等に取り付け可能としてもよ
い。さらに、ＴＶ電波受信用チューナーに接続してＴＶ
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よい。

【０１０２】さらに、本発明による表示用光学系は、接
眼光学系を左右何れか一方の眼前に配置した片眼用の頭
部装着型画像表示装置に用いてもよい。図１４にその片
眼装着用の画像表示装置を観察者頭部に装着（この場合
は、左眼に装着）した状態を示す。この構成では、表示
用光学系１００と反射型画像表示素子１０１からなる組
み１つからなる表示装置本体１０２が前フレーム１０８
の対応する眼の前方位置に取り付けられ、その前フレー
ム１０８には左右に連続して図示のような側頭フレーム
１０３が設けられており、表示装置本体１０２を観察者
の片眼前に保持できるようになっている。その他の構成
は図１２の場合と同様であり、説明は省く。

【０１０３】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。

【０１０４】〔１〕 画像表示素子と、前記画像表示素
子に表示された画像を観察者の眼球に投影すると共に射
出瞳を形成する全体として正のパワーを有する接眼光学
系とを備えた画像表示装置において、前記射出瞳から前
記画像表示素子に向かう逆光線追跡の順に、前記接眼光
学系は、少なくとも１面の反射面を備え、観察者の視軸
に対して側方へ光路を屈曲させる第１光学素子と、少な
くとも１面の反射面を備え、前記第１光学素子により側
方へ屈曲された光路を観察者から離れる方向へ屈曲させ
る第２光学素子と、少なくとも１面の反射面を備え、前
記第２光学素子により観察者から離れる方向へ屈曲され
た光路を前記第１光学素子により屈曲された方向と略反
対方向へ屈曲させる第３光学素子とを具備し、前記第２
光学素子と前記第３光学素子は前記画像表示素子に表示
された画像のリレー光学系を構成しており、少なくとも
前記第１光学素子と前記第３光学素子は正のパワーを有
することを特徴とする画像表示装置。

【０１０５】〔２〕 光軸を前記射出瞳の中心を通り前
記画像表示素子の中心を通る光線で定義するとき、前記
画像表示素子に表示された画像の光軸上の中間像位置
が、前記第１光学素子の光路上前記第２光学素子に最も
近い反射面と、前記第２光学素子の光路上前記第１光学
素子に最も近い反射面との間に位置することを特徴とす
る上記１記載の画像表示装置。

【０１０６】〔３〕 光軸を前記射出瞳の中心を通り前
記画像表示素子の中心を通る光線で定義するとき、前記
第１光学素子の光路上前記第２光学素子に最も近い反射
面と光軸との交点と、前記第２光学素子の光路上前記第
１光学素子に最も近い反射面と光軸との交点とを結んだ
直線と、前記第３光学素子の光路上前記画像表示素子に
最も近い反射面と光軸との交点と、前記画像表示素子と
光軸との交点とを結んだ直線とのなす角度をθとすると
き、 １００°＜θ＜２００° ・・・（１） を満たすことを特徴とする上記１又は２記載の画像表示
装置。

【０１０７】〔４〕 前記第１光学素子の少なくとも１
つの反射面が正のパワーを与える回転非対称な曲面形状
にて形成されてい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。

【０１０８】〔５〕 前記第３光学素子の少なくとも１
つの反射面が正のパワーを与える回転非対称な曲面形状
にて形成されていることを特徴とする上記１から４の何
れか１項記載の画像表示装置。

【０１０９】〔６〕 前記第１光学素子の少なくとも１
つの屈折面がパワー持った回転非対称な曲面形状にて形
成されていることを特徴とする上記１から５の何れか１
項記載の画像表示装置。

【０１１０】〔７〕 前記第３光学素子の少なくとも１
つの屈折面がパワー持った回転非対称な曲面形状にて形
成されていることを特徴とする上記１から６の何れか１
項記載の画像表示装置。

【０１１１】〔８〕 前記第２光学素子の少なくとも１
つの屈折面がパワー持った回転非対称な曲面形状にて形
成されていることを特徴とする上記１から７の何れか１
項記載の画像表示装置。

【０１１２】

〔９〕 前記リレー光学系の倍率をＭとす
るとき、 ０．５＜Ｍ＜２．０ ・・・（２） を満たすことを特徴とする上記１から８の何れか１項記
載の画像表示装置。

【０１１３】〔１０〕 前記第３光学素子は最も画像表
示素子側に屈折面を有し、その屈折面と前記画像表示素
子の画像表示面との間の間隔をＷＤとし、前記画像表示
素子の画像表示面の対角長をＤとするとき、 ０．８＜ＷＤ／Ｄ＜１．５ ・・・（３） を満たす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。

【０１１４】〔１１〕 前記第１光学素子が屈折率
（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質で形成されたプ
リズム部材からなり、前記第２光学素子から射出された
光束をプリズム内に入射する入射面と、前記光束をプリ
ズム内で反射する少なくとも１つの反射面と、前記光束
をプリズム外に射出する射出面とを有することを特徴と
する上記１から１０の何れか１項記載の画像表示装置。

【０１１５】〔１２〕 前記第２光学素子が屈折率
（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質で形成されたプ
リズム部材からなり、前記第３光学素子からから射出さ
れた光束をプリズム内に入射する入射面と、前記光束を
プリズム内で反射する少なくとも１つの反射面と、前記
光束をプリズム外に射出する射出面とを有することを特
徴とする上記１から１１の何れか１項記載の画像表示装
置。

【０１１６】〔１３〕 前記第２光学素子が屈折率
（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質で形成されたプ
リズム部材からなり、前記画像表示素子から射出された
光束をプリズム内に入射する入射面と、前記光束をプリ
ズム内で反射する少なくとも１つの反射面と、前記光束
をプリズム外に射出する射出面とを有することを特徴と
する上記１から１２の何れか１項記載の画像表示装置。

【０１１７】〔１４〕 前記第１光学素子のプリズム部
材が、前記第２光学素子から射出された光束をプリズム
内に入射する入射面と、射出面で反射された光束をプリ
ズム内で反射する反射面と、前記入射面からプリズム内
に入射された光束を反射すると共に前記反射面で反射さ
れた光束をプリズム外に射出する射出面とからなること
を特徴とする上記１１記載の画像表示装置。

【０１１８】〔１５〕 前記第３光学素子のプリズム部
材が、前記画像表示素子から射出された光束をプリズム
内に入射する入射面と、前記入射面からプリズム内に入
射された光束を反射する第１反射面と、前記第１反射面
で反射された光束を反射する第２反射面と、前記第２反
射面で反射された光束をプリズム外に射出する射出面と
からなり、前記第１反射面に入射する軸上主光線と前記
第２反射面から反射された軸上主光線とが前記プリズム
部材内で交差することを特徴とする上記１２記載の画像
表示装置。

【０１１９】〔１６〕 前記第２光学素子のプリズム部
材が、前記第３光学素子から射出された光束をプリズム
内に入射する入射面と、前記入射面からプリズム内に入
射された光束を反射する反射面と、前記反射面で反射さ
れた光束をプリズム外に射出する射出面とからなること
を特徴とする上記１３記載の画像表示装置。

【０１２０】〔１７〕 前記第２光学素子と前記第３光
学素子が一体のプリズム部材からなり、前記第３光学素
子の射出面と前記第２光学素子の入射面が省かれている
ことを特徴とする上記１１から１６の何れか１項記載の
画像表示装置。

【０１２１】〔１８〕 前記第１光学素子と前記第２光
学素子が一体のプリズム部材からなり、前記第２光学素
子の射出面と前記第１光学素子の入射面が省かれている
ことを特徴とする上記１１から１６の何れか１項記載の
画像表示装置。

【０１２２】〔１９〕 前記第１光学素子と前記第２光
学素子と前記第３光学素子が一体のプリズム部材からな
り、前記第３光学素子の射出面と前記第２光学素子の入
射面が省かれており、前記第２光学素子の射出面と前記
第１光学素子の入射面が省かれていることを特徴とする
上記１１から１６の何れか１項記載の画像表示装置。

【０１２３】

【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、小型で広画角で高性能かつ長い作動距離が確
保可能な接眼光学系を備えた画像表示装置を提供するこ
とができ、特に、反射型液晶表示素子等の反射光によっ
て画像を表示するタイプの表示素子の明るい画像を、小
型で広画角で光量ロスを極力抑えた接眼光学系を通して
観察し得る頭部装着型ディスプレイ等の画像表示装置を
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の画像表示装置の光学系の断
面図である。

【図２】本発明の実施例２の画像表示装置の光学系の断
面図である。

【図３】本発明の実施例３の画像表示装置の光学系の断
面図である。

【図４】実施例１の横収差を示す図である。

【図５】実施例２の横収差を示す図である。

【図６】実施例３の横収差を示す図である。

【図７】光学面と軸上主光線の交点、方向、パラメータ
θの定義等を説明するための図である。

【図８】本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズム
に適用可能な偏心プリズムの１例を示す図である。

【図９】本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズム
に適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。

【図１０】本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズ
ムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。

【図１１】本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズ
ムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。

【図１２】本発明による頭部装着型で両眼装着用の画像
表示装置を観察者頭部に装着した状態を示す図である。

【図１３】図１２の断面図である。

【図１４】本発明による頭部装着型で片眼装着用の画像
表示装置を観察者頭部に装着した状態を示す図である。

【符号の説明】

１…射出瞳 ２…軸上主光線（光軸） ３…接眼光学系 ４…光分割素子 ５…表示面 ６…光源面 ７…射出瞳に共役な面（入射瞳） ８…ウォブリング素子 １０、２０、３０…偏心プリズム １１、２１、３１…第１面 １２、２２、３２…第２面 １３、２３、３３…第３面 ３４…第４面 ４０…光分割面（半透過反射面） ４１、４２…透明媒体 ４３…照明光入射面 ４４…射出面 ４５…画像表示素子対向面 ５１…カバーガラス ９１…カバー部材 １００…表示用光学系 １０１…反射型画像表示素子 １０２…画像表示装置（表示装置本体） １０３…側頭フレーム １０４…スピーカ １０５…映像音声伝達コード １０６…再生装置 １０７…調節部 １０８…前フレーム １１１…瞳 １１２…第１面 １１３…第２面 １１４…第３面 １１５…第４面 １１６…像面 Ｐ…偏心プリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 Ｇ０２Ｆ 1/1335 Ｈ０４Ｎ 5/64 ５１１ Ｈ０４Ｎ 5/64 ５１１Ａ Ｆターム(参考） 2H087 KA07 KA24 LA12 RA06 RA45 TA01 TA02 TA05 TA06 2H088 EA10 HA21 HA23 HA28 MA07 2H091 FA14Z FA21X FA41X LA19 MA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像表示素子と、前記画像表示素子に表
   示された画像を観察者の眼球に投影すると共に射出瞳を
   形成する全体として正のパワーを有する接眼光学系とを
   備えた画像表示装置において、 前記射出瞳から前記画像表示素子に向かう逆光線追跡の
   順に、前記接眼光学系は、少なくとも１面の反射面を備
   え、観察者の視軸に対して側方へ光路を屈曲させる第１
   光学素子と、少なくとも１面の反射面を備え、前記第１
   光学素子により側方へ屈曲された光路を観察者から離れ
   る方向へ屈曲させる第２光学素子と、少なくとも１面の
   反射面を備え、前記第２光学素子により観察者から離れ
   る方向へ屈曲された光路を前記第１光学素子により屈曲
   された方向と略反対方向へ屈曲させる第３光学素子とを
   具備し、 前記第２光学素子と前記第３光学素子は前記画像表示素
   子に表示された画像のリレー光学系を構成しており、 少なくとも前記第１光学素子と前記第３光学素子は正の
   パワーを有することを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 光軸を前記射出瞳の中心を通り前記画像
   表示素子の中心を通る光線で定義するとき、前記画像表
   示素子に表示された画像の光軸上の中間像位置が、前記
   第１光学素子の光路上前記第２光学素子に最も近い反射
   面と、前記第２光学素子の光路上前記第１光学素子に最
   も近い反射面との間に位置することを特徴とする請求項
   １記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 光軸を前記射出瞳の中心を通り前記画像
   表示素子の中心を通る光線で定義するとき、前記第１光
   学素子の光路上前記第２光学素子に最も近い反射面と光
   軸との交点と、前記第２光学素子の光路上前記第１光学
   素子に最も近い反射面と光軸との交点とを結んだ直線
   と、前記第３光学素子の光路上前記画像表示素子に最も
   近い反射面と光軸との交点と、前記画像表示素子と光軸
   との交点とを結んだ直線とのなす角度をθとするとき、 １００°＜θ＜２００° ・・・（１） を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の画像表
   示装置。