JPH05303054A - 視覚表示装置 - Google Patents
視覚表示装置Info
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- JPH05303054A JPH05303054A JP4106911A JP10691192A JPH05303054A JP H05303054 A JPH05303054 A JP H05303054A JP 4106911 A JP4106911 A JP 4106911A JP 10691192 A JP10691192 A JP 10691192A JP H05303054 A JPH05303054 A JP H05303054A
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- JP
- Japan
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- display device
- optical axis
- visual display
- display element
- optical system
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 画像表示素子の面が光軸に垂直で、広い画角
を明瞭に観察することができるポータブル型視覚表示装
置。 【構成】 観察像を表示する２次元表示素子１と、２次
元表示素子１又はその投影像を空中に拡大投影すると共
に光軸を屈曲させる凹面鏡２と、その凹面鏡２を使用者
の眼球直前に位置するように支持する支持手段とを備え
た視覚表示装置において、凹面鏡２の曲率を、視覚表示
装置の光軸が屈曲する面内において、２次元表示素子１
からみて、光軸が屈曲される位置Ａより遠い側において
より小さく、光軸が屈曲される位置Ａより近い側におい
てより大きくなるように構成する。
を明瞭に観察することができるポータブル型視覚表示装
置。 【構成】 観察像を表示する２次元表示素子１と、２次
元表示素子１又はその投影像を空中に拡大投影すると共
に光軸を屈曲させる凹面鏡２と、その凹面鏡２を使用者
の眼球直前に位置するように支持する支持手段とを備え
た視覚表示装置において、凹面鏡２の曲率を、視覚表示
装置の光軸が屈曲する面内において、２次元表示素子１
からみて、光軸が屈曲される位置Ａより遠い側において
より小さく、光軸が屈曲される位置Ａより近い側におい
てより大きくなるように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポータブル型視覚表示
装置に関し、特に、観察者の頭部又は顔面に保持するこ
とを可能とする頭部又は顔面装着式視覚表示装置に関す
る。
装置に関し、特に、観察者の頭部又は顔面に保持するこ
とを可能とする頭部又は顔面装着式視覚表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、顔面装着式視覚表示装置として、
図８に平面図を示したようなものが知られている（米国
特許第４０２６６４１号）。これは、ＣＲＴのような画
像表示素子４６の像を画像伝達素子２５で物体面１２に
伝達し、この物体面１２の像をトーリック反射面１０に
よって空中に投影するようにしたものである。
図８に平面図を示したようなものが知られている（米国
特許第４０２６６４１号）。これは、ＣＲＴのような画
像表示素子４６の像を画像伝達素子２５で物体面１２に
伝達し、この物体面１２の像をトーリック反射面１０に
よって空中に投影するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
顔面装着式視覚表示装置にとって、装置全体の大きさを
小さくすることが、装着性を損なわなくするために重要
な点となる。また、大きな画角を確保することは、画像
観察時の臨場感を上げるために必要である。装置全体を
小さくするには、観察者の眼球前部に配置して像を空中
に投影する働きと画像表示素子からくる光軸を屈曲（角
度偏向）させる働きとを持つ接眼光学系、すなわち、眼
の前部に配置する凹面反射鏡と眼球との距離を短くする
必要がある。一方、大きな画角を確保するためには、こ
の凹面反射鏡が大きくなる。また、その反射面は、凹面
でない場合、画像表示素子を大きなものとしないと、大
きな画角を確保することが難しくなり、装置全体が大き
なものとなってしまう。
顔面装着式視覚表示装置にとって、装置全体の大きさを
小さくすることが、装着性を損なわなくするために重要
な点となる。また、大きな画角を確保することは、画像
観察時の臨場感を上げるために必要である。装置全体を
小さくするには、観察者の眼球前部に配置して像を空中
に投影する働きと画像表示素子からくる光軸を屈曲（角
度偏向）させる働きとを持つ接眼光学系、すなわち、眼
の前部に配置する凹面反射鏡と眼球との距離を短くする
必要がある。一方、大きな画角を確保するためには、こ
の凹面反射鏡が大きくなる。また、その反射面は、凹面
でない場合、画像表示素子を大きなものとしないと、大
きな画角を確保することが難しくなり、装置全体が大き
なものとなってしまう。
【０００４】以上の２点から、顔面装着式視覚表示装置
の光学的配置は、観察者の眼球直前に比較的大きな凹面
鏡を配置することが必要となる。
の光学的配置は、観察者の眼球直前に比較的大きな凹面
鏡を配置することが必要となる。
【０００５】一方、上記の従来技術のように、光軸を観
察者眼球位置と偏心させて配置する光学系においては、
接眼光学系の焦点面は光軸に対して垂直にならず斜めに
なってしまい、焦点面から射出する光束の中のほんの一
部の光束しか観察者眼球位置に届かなくなってしまう。
察者眼球位置と偏心させて配置する光学系においては、
接眼光学系の焦点面は光軸に対して垂直にならず斜めに
なってしまい、焦点面から射出する光束の中のほんの一
部の光束しか観察者眼球位置に届かなくなってしまう。
【０００６】つまり、平面の２次元画像表示素子又は２
次元画像表示素子の投影像から構成される物体面を上記
の接眼光学系の焦点面に配置しただけでは、観察者虹彩
位置又は眼球回旋位置に達する光束は、物体面から射出
した光束の中の物体面から斜めに射出するものしか到達
しない。
次元画像表示素子の投影像から構成される物体面を上記
の接眼光学系の焦点面に配置しただけでは、観察者虹彩
位置又は眼球回旋位置に達する光束は、物体面から射出
した光束の中の物体面から斜めに射出するものしか到達
しない。
【０００７】一方、一般的に、２次元画像表示素子又は
２次元画像表示素子の投影像から射出する光束は、表示
面と垂直方向に最も強くなる。そこで、上記従来技術の
ように、画像伝達素子を使って２次元画像表示面が斜め
になるように伝達させるか、２次元画像表示素子又は２
次元画像表示素子の投影像を斜めに配置した場合には、
強度が弱い大きな射出角をとる光線（物体面から斜めに
射出する光線）しか観察者眼球位置に届かないため、射
出する光束のほんの一部しか使用できなくなり、観察像
が非常に暗くなってしまい、明瞭に観察することができ
ない。
２次元画像表示素子の投影像から射出する光束は、表示
面と垂直方向に最も強くなる。そこで、上記従来技術の
ように、画像伝達素子を使って２次元画像表示面が斜め
になるように伝達させるか、２次元画像表示素子又は２
次元画像表示素子の投影像を斜めに配置した場合には、
強度が弱い大きな射出角をとる光線（物体面から斜めに
射出する光線）しか観察者眼球位置に届かないため、射
出する光束のほんの一部しか使用できなくなり、観察像
が非常に暗くなってしまい、明瞭に観察することができ
ない。
【０００８】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、特に広い画角を明
瞭に観察することができるポータブル型視覚表示装置を
提供することである。
になされたものであり、その目的は、特に広い画角を明
瞭に観察することができるポータブル型視覚表示装置を
提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の視覚表示装置は、観察像を表示する２次元表示素子
と、該２次元表示素子又はその投影像を空中に拡大投影
すると共に光軸を屈曲させる接眼光学系と、その接眼光
学系を使用者の眼球直前に位置するように支持する支持
手段とを備えた視覚表示装置において、前記接眼光学系
の焦点距離を、該視覚表示装置の光軸が屈曲する面内に
おいて、該２次元表示素子からみて、光軸が屈曲される
位置より遠い側においてより長く、光軸が屈曲される位
置より近い側においてより短くなるように構成したこと
を特徴とするものである。
明の視覚表示装置は、観察像を表示する２次元表示素子
と、該２次元表示素子又はその投影像を空中に拡大投影
すると共に光軸を屈曲させる接眼光学系と、その接眼光
学系を使用者の眼球直前に位置するように支持する支持
手段とを備えた視覚表示装置において、前記接眼光学系
の焦点距離を、該視覚表示装置の光軸が屈曲する面内に
おいて、該２次元表示素子からみて、光軸が屈曲される
位置より遠い側においてより長く、光軸が屈曲される位
置より近い側においてより短くなるように構成したこと
を特徴とするものである。
【００１０】この場合、接眼光学系を収斂作用を有する
反射面又は半透過面で構成し、その曲率を、視覚表示装
置の光軸が屈曲する面内において、２次元表示素子から
みて、光軸が屈曲される位置より遠い側においてより小
さく、光軸が屈曲される位置より近い側においてより大
きくなるように構成することが望ましい。また、接眼光
学系による光軸の屈曲角が２０°以上であるように構成
し、接眼光学系の焦点距離が２０〜１５０ｍｍの範囲に
あるように構成することが望ましい。
反射面又は半透過面で構成し、その曲率を、視覚表示装
置の光軸が屈曲する面内において、２次元表示素子から
みて、光軸が屈曲される位置より遠い側においてより小
さく、光軸が屈曲される位置より近い側においてより大
きくなるように構成することが望ましい。また、接眼光
学系による光軸の屈曲角が２０°以上であるように構成
し、接眼光学系の焦点距離が２０〜１５０ｍｍの範囲に
あるように構成することが望ましい。
【００１１】
【作用】以下、上記構成を採用した理由と作用について
説明する。本発明においては、図１に示すように、画像
表示素子１と凹面反射鏡２からなる観察者の頭部又は顔
面に装着する視覚表示装置において、画像表示素子１か
らほぼ垂直に出る光束が観察者眼球位置３に入射して観
察されるようにするため、凹面反射鏡２の光軸が屈曲す
る面内（図１の面内）において、画像表示素子１から見
て光軸を屈曲させる位置Ａより遠い側の曲率半径をより
大きく、位置Ａより近い側の曲率半径をより小さくす
る。このようにすると、位置Ａより遠い領域の焦点距離
は長くなり、逆に、位置Ａより近い領域の焦点距離は短
くなり、凹面反射鏡２の前側焦点面と焦点面を射出する
光束の角度がほぼ垂直になる。ただし、ここで言う光軸
とは、観察者眼球の虹彩中心又は眼球回旋中心を通過す
る光線で、２次元表示素子の表示中心を射出する、いわ
ゆる軸上光線を言う。
説明する。本発明においては、図１に示すように、画像
表示素子１と凹面反射鏡２からなる観察者の頭部又は顔
面に装着する視覚表示装置において、画像表示素子１か
らほぼ垂直に出る光束が観察者眼球位置３に入射して観
察されるようにするため、凹面反射鏡２の光軸が屈曲す
る面内（図１の面内）において、画像表示素子１から見
て光軸を屈曲させる位置Ａより遠い側の曲率半径をより
大きく、位置Ａより近い側の曲率半径をより小さくす
る。このようにすると、位置Ａより遠い領域の焦点距離
は長くなり、逆に、位置Ａより近い領域の焦点距離は短
くなり、凹面反射鏡２の前側焦点面と焦点面を射出する
光束の角度がほぼ垂直になる。ただし、ここで言う光軸
とは、観察者眼球の虹彩中心又は眼球回旋中心を通過す
る光線で、２次元表示素子の表示中心を射出する、いわ
ゆる軸上光線を言う。
【００１２】このようにすることにより、２次元画像表
示素子又は２次元画像表示素子の投影像を直接接眼光学
系の前側焦点面に配置することが可能になり、明るい観
察像が得られることになる。
示素子又は２次元画像表示素子の投影像を直接接眼光学
系の前側焦点面に配置することが可能になり、明るい観
察像が得られることになる。
【００１３】以下、この作用について、図２を用いてさ
らに説明する。１は２次元表示素子又は２次元表示素子
の空中投影像、２は接眼光学系である球面凹面反射鏡、
３は観察者眼球回旋中心又は虹彩位置である。一般的
に、球面凹面反射鏡２で無限遠の像を結像した場合に
は、凹面の曲率半径の半分が焦点距離になる。しかし、
図８に示した先行技術のように、凹面鏡の光軸と観察者
虹彩位置又は眼球回旋位置３が偏心している場合には、
接眼光学系２によって観察光束が屈曲するために、物体
面は屈曲後の光束に対して、図２に符号１で示したよう
に、斜めに傾いたものとなってしまう。そこで、本発明
では、図２において、２の反射面の左側の曲率を比較的
ゆるく（曲率半径を大きく）して焦点距離を長くし、１
に当たる焦点面を反射光軸に対してほぼ垂直となるよう
に配置し、かつ、良好な収差補正を実現し、広い画角に
対して高い解像力を持った観察像を観察者に対して提供
するようにしたものである。なお、凹面鏡２を球面鏡で
構成する場合の収差図を図９に示す（収差の取り方、表
記方法は、後記図４と同様である。）。
らに説明する。１は２次元表示素子又は２次元表示素子
の空中投影像、２は接眼光学系である球面凹面反射鏡、
３は観察者眼球回旋中心又は虹彩位置である。一般的
に、球面凹面反射鏡２で無限遠の像を結像した場合に
は、凹面の曲率半径の半分が焦点距離になる。しかし、
図８に示した先行技術のように、凹面鏡の光軸と観察者
虹彩位置又は眼球回旋位置３が偏心している場合には、
接眼光学系２によって観察光束が屈曲するために、物体
面は屈曲後の光束に対して、図２に符号１で示したよう
に、斜めに傾いたものとなってしまう。そこで、本発明
では、図２において、２の反射面の左側の曲率を比較的
ゆるく（曲率半径を大きく）して焦点距離を長くし、１
に当たる焦点面を反射光軸に対してほぼ垂直となるよう
に配置し、かつ、良好な収差補正を実現し、広い画角に
対して高い解像力を持った観察像を観察者に対して提供
するようにしたものである。なお、凹面鏡２を球面鏡で
構成する場合の収差図を図９に示す（収差の取り方、表
記方法は、後記図４と同様である。）。
【００１４】なお、光軸の屈曲角（後記θ）は、２０°
以上が好ましく、２０°以下の場合は、観察者眼球位置
３と２次元画像表示素子１との配置が近くなってしま
い、２次元画像表示素子１の配置が不可能となる。
以上が好ましく、２０°以下の場合は、観察者眼球位置
３と２次元画像表示素子１との配置が近くなってしま
い、２次元画像表示素子１の配置が不可能となる。
【００１５】さらに、凹面鏡２である接眼光学系の焦点
距離は、２０〜１５０ｍｍの範囲が好ましく、その下限
を越えると、観察者眼球位置３と接眼光学系２との距離
が短くなりすぎ、観察者が本視覚表示装置を装着する場
合に圧迫感を感じると共に、広い画角が確保できなくな
る。一方、その上限を越えると、観察者眼球位置３と接
眼光学系２との距離が大きくなり、本装置からの接眼光
学系２の突出量が大きくなり、本視覚表示装置を装着し
たときの装着感が悪くなる。
距離は、２０〜１５０ｍｍの範囲が好ましく、その下限
を越えると、観察者眼球位置３と接眼光学系２との距離
が短くなりすぎ、観察者が本視覚表示装置を装着する場
合に圧迫感を感じると共に、広い画角が確保できなくな
る。一方、その上限を越えると、観察者眼球位置３と接
眼光学系２との距離が大きくなり、本装置からの接眼光
学系２の突出量が大きくなり、本視覚表示装置を装着し
たときの装着感が悪くなる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の視覚表示装置の実施例１〜４
について説明する。 実施例１ この実施例の光学配置を図３に示す。図中、符号１は２
次元画像表示素子、２は凹面回転対称非球面反射鏡、３
は観察者の眼球虹彩位置又は眼球回旋点（以下、瞳と言
う。）を示す。凹面回転対称非球面反射鏡２の軸を２ａ
とし、瞳３中心から反射鏡２の軸２ａまでの距離（偏心
量）をＹ1 、軸２ａから２次元画像表示素子１中心まで
の距離（偏心量）をＹ2 とする。また、２次元画像表示
素子１中心と瞳３中心を通る光線が反射鏡２で反射され
て屈曲する角度をθとする。図１の座標系の場合、偏心
量Ｙ1 、Ｙ2 はそれぞれ負と正で与えられる。
について説明する。 実施例１ この実施例の光学配置を図３に示す。図中、符号１は２
次元画像表示素子、２は凹面回転対称非球面反射鏡、３
は観察者の眼球虹彩位置又は眼球回旋点（以下、瞳と言
う。）を示す。凹面回転対称非球面反射鏡２の軸を２ａ
とし、瞳３中心から反射鏡２の軸２ａまでの距離（偏心
量）をＹ1 、軸２ａから２次元画像表示素子１中心まで
の距離（偏心量）をＹ2 とする。また、２次元画像表示
素子１中心と瞳３中心を通る光線が反射鏡２で反射され
て屈曲する角度をθとする。図１の座標系の場合、偏心
量Ｙ1 、Ｙ2 はそれぞれ負と正で与えられる。
【００１７】以下、２次元画像表示素子１、凹面回転対
称非球面反射鏡２、観察者の瞳３相互の間隔、面形状、
偏心量等を示すが、面番号は、観察者の瞳３位置から２
次元画像表示素子１へ向かう逆追跡の面番号として示し
てある。また、非球面形状は、座標系を図示のようにと
り、Ｒを近軸曲率半径とするとき、次の式で表される。 Ｚ=(ｈ2/Ｒ）／［1+｛ 1-(1+Ｋ) ( ｈ2/Ｒ2)｝1/2 ］＋
Ａｈ4 ＋Ｂｈ6 ＋Ｃｈ8 （ｈ2 ＝Ｘ2 ＋Ｙ2 ） ここで、Ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ４次、６
次、８次の非球面係数である。
称非球面反射鏡２、観察者の瞳３相互の間隔、面形状、
偏心量等を示すが、面番号は、観察者の瞳３位置から２
次元画像表示素子１へ向かう逆追跡の面番号として示し
てある。また、非球面形状は、座標系を図示のようにと
り、Ｒを近軸曲率半径とするとき、次の式で表される。 Ｚ=(ｈ2/Ｒ）／［1+｛ 1-(1+Ｋ) ( ｈ2/Ｒ2)｝1/2 ］＋
Ａｈ4 ＋Ｂｈ6 ＋Ｃｈ8 （ｈ2 ＝Ｘ2 ＋Ｙ2 ） ここで、Ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ４次、６
次、８次の非球面係数である。
【００１８】 面番号 曲率半径 面間隔 偏心量 １ 瞳 （３） ４７．３９４ Ｙ1 −３０．５５８ ２ −６３．２２４（２） −３２．３９３ Ｙ2 ０．５５８ （非球面） ３ 像面 （１） 非球面係数 Ｋ＝０ Ａ＝０．７５１７２５×１０-6 Ｂ＝０ Ｃ＝０ θ＝５０° この実施例の横収差図を図４に示す。図中、（ａ）は瞳
３中心を通り軸２ａに平行な直線から左側（＋Ｙ方向）
１５．０°にある像を見た時の左右方向及び上下方向の
収差、（ｂ）はこの直線方向にある像を見た時の左右方
向及び上下方向の収差、（ｃ）はこの直線から右側（−
Ｙ方向）１５．０°にある像を見た時の左右方向及び上
下方向の収差である。上記のように逆追跡した時の像面
１は、光軸にほぼ垂直になる。この実施例において、光
軸の屈曲角θは５０°であり、θが５０°以下の場合
は、この配置では、観察者の顔面と光学系が干渉するこ
とがある。
３中心を通り軸２ａに平行な直線から左側（＋Ｙ方向）
１５．０°にある像を見た時の左右方向及び上下方向の
収差、（ｂ）はこの直線方向にある像を見た時の左右方
向及び上下方向の収差、（ｃ）はこの直線から右側（−
Ｙ方向）１５．０°にある像を見た時の左右方向及び上
下方向の収差である。上記のように逆追跡した時の像面
１は、光軸にほぼ垂直になる。この実施例において、光
軸の屈曲角θは５０°であり、θが５０°以下の場合
は、この配置では、観察者の顔面と光学系が干渉するこ
とがある。
【００１９】また、凹面回転対称非球面反射鏡２の焦点
距離は、３１ｍｍとなっており、これ以上短いと、やは
り観察者顔面との干渉が問題となり、逆にこれ以上長い
と、顔面からの観察系突出量が大きくなり、装置が大型
になって、装着感が悪くなる。
距離は、３１ｍｍとなっており、これ以上短いと、やは
り観察者顔面との干渉が問題となり、逆にこれ以上長い
と、顔面からの観察系突出量が大きくなり、装置が大型
になって、装着感が悪くなる。
【００２０】実施例２ この実施例は、基本的に実施例１と同じである。実施例
１と同様な記号を用いて光学系のパラメータを以下に示
す。
１と同様な記号を用いて光学系のパラメータを以下に示
す。
【００２１】 面番号 曲率半径 面間隔 偏心量 １ 瞳 （３） ４７．１５３ Ｙ1 −２９．９３８ ２ −６３．２０２（２） −３２．１５３ Ｙ2 ０．０６２ （非球面） ３ 像面 （１） 非球面係数 Ｋ＝−１．００００ Ａ＝ ０ Ｂ＝ ０ Ｃ＝ ０ θ＝５０° この実施例が実施例１と異なる点は、凹面鏡２が放物面
反射鏡からなる点だけである。この実施例の図４と同様
な横収差図を図５に示す。逆追跡した時の像面１は、光
軸にほぼ垂直になる。
反射鏡からなる点だけである。この実施例の図４と同様
な横収差図を図５に示す。逆追跡した時の像面１は、光
軸にほぼ垂直になる。
【００２２】実施例３ この実施例も、基本的に実施例１と同じである。実施例
１と同様な記号を用いて光学系のパラメータを以下に示
す。
１と同様な記号を用いて光学系のパラメータを以下に示
す。
【００２３】 面番号 曲率半径 面間隔 偏心量 １ 瞳 （３） ４７．１７８ Ｙ1 −３０．２２０ ２ −６５．５５９（２） −３２．１７８ Ｙ2 ０．２２０ （非球面） ３ 像面 （１） 非球面係数 Ｋ＝−０．８９２７３７ Ａ＝ ０ Ｂ＝ ０ Ｃ＝ ０ θ＝５０° この実施例が実施例１と異なる点は、凹面鏡２が回転楕
円反射鏡からなる点だけである。この実施例の図４と同
様な横収差図を図６に示す。逆追跡した時の像面１は、
光軸にほぼ垂直になる。
円反射鏡からなる点だけである。この実施例の図４と同
様な横収差図を図６に示す。逆追跡した時の像面１は、
光軸にほぼ垂直になる。
【００２４】実施例４ この実施例も、基本的に実施例１と同じであるが、凹面
反射鏡２をアナモフィック非球面鏡で構成した点が異な
る。この場合、凹面反射鏡２の近軸の曲率半径は、上下
方向（Ｘ−Ｚ面）をＲx 、左右方向（Ｙ−Ｚ面）をＲy
とすると、これらは相互に異なる。また、非球面形状
は、座標系を図示のようにとるとき、次の式で表され
る。 Ｚ =［( Ｘ2/Ｒx )+ (Ｙ2/Ｒy ) ］／［1+｛ 1-(1+Ｋx ) ( Ｘ2/Ｒx 2) -(1+Ｋy ) ( Ｙ2/Ｒy 2)｝1/2 ］ ＋ＡＲ［ (1-ＡＰ) Ｘ2+( 1+ＡＰ) Ｙ2 ］2 ＋ＢＲ［ (1-ＢＰ) Ｘ2+( 1+ＢＰ) Ｙ2 ］3 ＋ＣＲ［ (1-ＣＰ) Ｘ2+( 1+ＣＰ) Ｙ2 ］4 ここで、Ｋx はＸ方向の円錐係数、Ｋy はＹ方向の円錐
係数、ＡＲ、ＢＲ、ＣＲはそれぞれ回転対称な４次、６
次、８次の非球面係数、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰはそれぞれ非
対称な４次、６次、８次の非球面係数である。その他、
実施例１と同様な記号を用いて光学系のパラメータを以
下に示す。
反射鏡２をアナモフィック非球面鏡で構成した点が異な
る。この場合、凹面反射鏡２の近軸の曲率半径は、上下
方向（Ｘ−Ｚ面）をＲx 、左右方向（Ｙ−Ｚ面）をＲy
とすると、これらは相互に異なる。また、非球面形状
は、座標系を図示のようにとるとき、次の式で表され
る。 Ｚ =［( Ｘ2/Ｒx )+ (Ｙ2/Ｒy ) ］／［1+｛ 1-(1+Ｋx ) ( Ｘ2/Ｒx 2) -(1+Ｋy ) ( Ｙ2/Ｒy 2)｝1/2 ］ ＋ＡＲ［ (1-ＡＰ) Ｘ2+( 1+ＡＰ) Ｙ2 ］2 ＋ＢＲ［ (1-ＢＰ) Ｘ2+( 1+ＢＰ) Ｙ2 ］3 ＋ＣＲ［ (1-ＣＰ) Ｘ2+( 1+ＣＰ) Ｙ2 ］4 ここで、Ｋx はＸ方向の円錐係数、Ｋy はＹ方向の円錐
係数、ＡＲ、ＢＲ、ＣＲはそれぞれ回転対称な４次、６
次、８次の非球面係数、ＡＰ、ＢＰ、ＣＰはそれぞれ非
対称な４次、６次、８次の非球面係数である。その他、
実施例１と同様な記号を用いて光学系のパラメータを以
下に示す。
【００２５】 面番号 曲率半径 面間隔 偏心量 １ 瞳 （３） ４７．４２３ Ｙ1 −３１．５８０ ２Ｒx −６５．５５９（２） −３２．４２３ Ｙ2 １．５８０ Ｒy −５６．７５２ （非球面） ３ 像面 （１） 非球面係数 Ｋy ＝−０．７０８７７７ Ｋx ＝−２．６９４３８２ ＡＲ＝ ０ ＡＰ＝ ０ ＢＲ＝ ０ ＢＰ＝ ０ ＣＲ＝ ０ ＣＰ＝ ０ θ＝５０° この実施例の図４と同様な横収差図を図７に示す。逆追
跡した時の像面１は、光軸にほぼ垂直になる。
跡した時の像面１は、光軸にほぼ垂直になる。
【００２６】なお、上記各実施例において、凹面反射鏡
２は、全反射鏡のみでなく、半透過鏡で構成することも
できる。半透過鏡で構成する場合は、外界像との合成が
できることは周知の事実である。
２は、全反射鏡のみでなく、半透過鏡で構成することも
できる。半透過鏡で構成する場合は、外界像との合成が
できることは周知の事実である。
【００２７】以上、本発明の視覚表示装置をいくつかの
実施例について説明してきたが、本発明はこれら実施例
に限定されず、種々の変形が可能である。
実施例について説明してきたが、本発明はこれら実施例
に限定されず、種々の変形が可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の視覚表示装置のよると、２次元画像表示素子又は２次
元画像表示素子の投影像を光軸に対して垂直に配置する
ことができ、明るい観察像を得ることのできる。この視
覚表示装置は、ポータブル型の頭部又は顔面装着式視覚
表示装置に適したものである。
の視覚表示装置のよると、２次元画像表示素子又は２次
元画像表示素子の投影像を光軸に対して垂直に配置する
ことができ、明るい観察像を得ることのできる。この視
覚表示装置は、ポータブル型の頭部又は顔面装着式視覚
表示装置に適したものである。
【図１】本発明の視覚表示装置の構成と作用を説明する
ための図である。
ための図である。
【図２】凹面反射鏡の構成と作用を説明するための図で
ある。
ある。
【図３】実施例１の光学系の断面図である。
【図４】実施例１の横収差図である。
【図５】実施例２の横収差図である。
【図６】実施例３の横収差図である。
【図７】実施例４の横収差図である。
【図８】従来の顔面装着式視覚表示装置の平面図であ
る。
る。
【図９】凹面反射鏡を球面鏡で構成した場合の横収差図
である。
である。
１…画像表示素子 ２…凹面反射鏡 ３…観察者眼球虹彩位置又は眼球回旋点（瞳） ２ａ…凹面反射鏡の軸 Ａ…光軸が屈曲する位置
Claims (4)
- 【請求項１】 観察像を表示する２次元表示素子と、該
２次元表示素子又はその投影像を空中に拡大投影すると
共に光軸を屈曲させる接眼光学系と、その接眼光学系を
使用者の眼球直前に位置するように支持する支持手段と
を備えた視覚表示装置において、前記接眼光学系の焦点
距離を、該視覚表示装置の光軸が屈曲する面内におい
て、該２次元表示素子からみて、光軸が屈曲される位置
より遠い側においてより長く、光軸が屈曲される位置よ
り近い側においてより短くなるように構成したことを特
徴とする視覚表示装置。 - 【請求項２】 前記接眼光学系を収斂作用を有する反射
面又は半透過面で構成し、その曲率を、該視覚表示装置
の光軸が屈曲する面内において、該２次元表示素子から
みて、光軸が屈曲される位置より遠い側においてより小
さく、光軸が屈曲される位置より近い側においてより大
きくなるように構成したことを特徴とする請求項１記載
の視覚表示装置。 - 【請求項３】 前記接眼光学系による光軸の屈曲角が２
０°以上であることを特徴とする請求項２記載の視覚表
示装置。 - 【請求項４】 前記接眼光学系の焦点距離が２０〜１５
０ｍｍの範囲にあることを特徴とする特徴とする請求項
３記載の視覚表示装置。
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|---|---|---|---|
| JP10691192A JP3155335B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 視覚表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10691192A JP3155335B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 視覚表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05303054A true JPH05303054A (ja) | 1993-11-16 |
| JP3155335B2 JP3155335B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=14445626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10691192A Expired - Fee Related JP3155335B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 視覚表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3155335B2 (ja) |
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-
1992
- 1992-04-24 JP JP10691192A patent/JP3155335B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP3155335B2 (ja) | 2001-04-09 |
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