JPH0961749A - Video display device - Google Patents

Video display device

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Publication number
JPH0961749A
JPH0961749A JP21190595A JP21190595A JPH0961749A JP H0961749 A JPH0961749 A JP H0961749A JP 21190595 A JP21190595 A JP 21190595A JP 21190595 A JP21190595 A JP 21190595A JP H0961749 A JPH0961749 A JP H0961749A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image display
optical system
image
display device
eyepiece optical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP21190595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kokichi Kenno
研野孝吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP21190595A priority Critical patent/JPH0961749A/en
Publication of JPH0961749A publication Critical patent/JPH0961749A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wide view angle head mounted type video display device projecting a video with so much presence, which is made compact and light in weight. SOLUTION: The bundle of light beams emitted from a video display element 16 is refracted by the 3rd surface 15 of an ocular optical system 17, made incident on the optical system 17, internally reflected by a 1st surface 13, and reflected by a 2nd surface 14. Then, it is made incident on the 1st surface 13 again, refracted and projected into the eyeball of an observer with the iris position of the pupil of the observer or the center of the rotation of the eyeball as an exit pupil 11. By making the effective diameter small by a light shielding part (b) and cutting a part (a) so that the optical system 17 may be miniaturized, optical vignetting that a peripheral light beam is vignetted occurs and the periphery of the video is made indistinct.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示装置に関
し、特に、使用者の頭部もしくは顔面に保持して眼球に
映像を投影する小型の頭部又は顔面装着式映像表示装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device, and more particularly, to a small head- or face-mounted image display device which is held on a user's head or face and projects an image on an eyeball. .

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、バーチャルリアリティ用、あるい
は、個人的に大画面の映像を楽しむことを目的として、
ヘルメット型、ゴーグル型の頭部又は顔面に保持する映
像表示装置が開発されている。2. Description of the Related Art In recent years, for the purpose of virtual reality or personally enjoying a large screen image,
An image display device that is held on the head or face of a helmet type or goggles type has been developed.

【０００３】例えば、特開平３−１９１３８９号におい
ては、図２２に示すように、映像を表示する２次元表示
素子１と、その映像を眼球４に拡大投影するために表示
素子１と対向して設けられた凹面鏡２と、両者の間に配
置されたハーフミラー３とを備えることにより、良好な
結像性能を保ったまま光学系を小型化する方法が開示さ
れている。また、米国特許第４，２６９，４７６号で
は、図２３に示すように、ハーフミラー３を有するビー
ムスプリッタプリズム５を使用している。For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-191389, as shown in FIG. 22, a two-dimensional display element 1 for displaying an image and a display element 1 facing the display element 1 for enlarging and projecting the image on an eyeball 4 are provided. There is disclosed a method of downsizing an optical system while maintaining good imaging performance by providing a concave mirror 2 provided and a half mirror 3 arranged between the concave mirror 2 and the half mirror 3. Further, in US Pat. No. 4,269,476, as shown in FIG. 23, a beam splitter prism 5 having a half mirror 3 is used.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、どのような
接眼光学系を使用しても、映像表示領域最周辺を鮮明に
投影すると、映像表示領域と非映像表示領域の境界が鮮
明に表示されることになり、臨場感を損なうことにな
る。多くの場合、映像表示領域に対応する視野絞りが使
用されているので、視野絞りが結像され、映像表示領域
の境界が観察されることになる。この場合は、黒い背景
の中に映像が表示されることになり、臨場感を大きく損
なうことになる。By the way, no matter what eyepiece optical system is used, when the outermost periphery of the image display area is projected sharply, the boundary between the image display area and the non-image display area is clearly displayed. This will impair the sense of presence. In many cases, since the field stop corresponding to the video display area is used, the field stop is imaged and the boundary of the video display area is observed. In this case, the image is displayed on the black background, which greatly impairs the sense of presence.

【０００５】そして、どのような接眼光学系を使用して
も、映像表示領域最周辺の光束の主光線を観察者の眼球
に投影すると、映像表示領域の最周辺が結像される。そ
の結果、枠のついた映像が表示されることになり、臨場
感を損なうことになる。Then, no matter what eyepiece optical system is used, when the chief ray of the light flux at the outermost periphery of the image display area is projected onto the eyeball of the observer, the outermost periphery of the image display area is imaged. As a result, a framed image is displayed, which impairs the sense of presence.

【０００６】また、映像表示領域全域を口径食なく観察
者に投影することを前提に、光学系を広画角化しようと
すると、いくつかの問題が生ずる。この点について、図
２２、図２３に示す従来の接眼光学系を例に説明する。
図２２、図２３に示す従来の接眼光学系を広画角化する
には、２次元表示素子１を大きくするか、光学系２
の焦点距離ｆを小さくすればよい。[0006] Further, if an attempt is made to widen the angle of view of the optical system on the assumption that the entire image display area is projected on the observer without vignetting, some problems occur. This point will be described by taking the conventional eyepiece optical system shown in FIGS. 22 and 23 as an example.
In order to widen the angle of view of the conventional eyepiece optical system shown in FIGS. 22 and 23, the two-dimensional display element 1 is enlarged or the optical system 2 is used.
It suffices to reduce the focal length f of.

【０００７】上記のの方法は、２次元表示素子１だけ
でなく、ハーフミラー３あるいはプリズム５等の光学部
品も大型化することが必要になるので、装置の大きさ・
重量が増加し、頭部装着式映像表示装置として好ましく
ない。また、特に両眼視の場合に、左右の光学部品同士
が干渉することから、広画角化に限界がある。According to the above method, not only the two-dimensional display element 1 but also the optical components such as the half mirror 3 and the prism 5 need to be increased in size.
The weight is increased, which is not preferable for a head-mounted image display device. Further, particularly in the case of binocular vision, since the left and right optical components interfere with each other, there is a limit to widening the angle of view.

【０００８】一方、の方法で図２３の構成の光学系を
広画角化すると、広画角化に伴って増加する収差を補正
する必要性から、光学系が複雑化・大型化する。また、
の方法で図２２、図２３の構成の光学系を広画角化す
ると、凹面鏡２による像面湾曲（負のペッツバール和）
や外コマ収差が問題となる。そこで、凹面鏡２の代わり
に、レンズの裏面に反射面を設けた裏面鏡を使用し、像
面湾曲・コマ収差等の収差補正能力を増すと共に、ミラ
ーの耐久性も向上させる方法が考えられるが、屈折系レ
ンズにより色収差が発生する。On the other hand, if the angle of view of the optical system having the structure shown in FIG. 23 is widened by the above method, the optical system becomes complicated and large in size because it is necessary to correct the aberration that increases with the widening of the angle of view. Also,
22 and 23 when the angle of view of the optical system having the configuration shown in FIG. 22 and FIG. 23 is widened, the field curvature by the concave mirror 2 (negative Petzval sum)
And outer coma are problems. Therefore, instead of the concave mirror 2, a method of using a rear surface mirror having a reflecting surface on the rear surface of the lens to increase the aberration correction capability such as field curvature and coma aberration and to improve the durability of the mirror is conceivable. , A chromatic aberration occurs due to the refraction system lens.

【０００９】この点に関しては、図２４のように、屈折
系レンズをダブレットＤとして色収差を補正すればよい
が、大きさ・重量が増加するので、頭部装着式映像表示
装置として好ましくなくなる。図２４の光学系は、１．
３インチＬＣＤ１を使用し、水平画角４４°、垂直画角
３３．２°が観察可能な光学系であるが、映像表示領域
全域を口径食なく結像させているので、プリズム５が約
３２ｍｍ×２６ｍｍ×３８ｍｍ以上と、非常に大型化し
ている。With respect to this point, as shown in FIG. 24, it is sufficient to use a doublet D as a refracting lens to correct chromatic aberration, but the size and weight increase, which is not preferable for a head-mounted image display device. The optical system shown in FIG.
This is an optical system that can observe a horizontal angle of view of 44 ° and a vertical angle of view of 33.2 ° by using a 3-inch LCD 1. However, since the entire image display area is imaged without vignetting, the prism 5 is about 32 mm. The size is very large, x 26 mm x 38 mm or more.

【００１０】また、の方法は、２次元表示素子１の大
きさを一定に保ったまま光学系の焦点距離を小さくする
と、眼球４とハーフミラー３の間隔（光学系の作動距
離）が減少し、眼鏡を着けたままの使用が困難になる等
の問題が発生する。また、広画角化にも限界がある。何
れにせよ、映像表示領域全域を口径食なく観察者に投影
することを前提に、光学系を広画角化しようとすると、
問題が生ずる。In the method (1), when the focal length of the optical system is reduced while keeping the size of the two-dimensional display element 1 constant, the distance between the eyeball 4 and the half mirror 3 (the working distance of the optical system) is reduced. However, there arises a problem that it becomes difficult to use while wearing the glasses. There is also a limit to widening the angle of view. In any case, if it is attempted to widen the angle of view of the optical system on the assumption that the entire image display area is projected on the observer without vignetting,
A problem arises.

【００１１】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、その目的は、臨場感
のある映像を投影するコンパクトで軽量な広画角頭部装
着式映像表示装置を提供することである。The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and its object is to display a compact and lightweight wide-angle head-mounted image display for projecting a realistic image. It is to provide a device.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の映像表示装置は、映像表示部と、表示された映像を
眼球へ投影する接眼光学系とからなる映像表示装置にお
いて、前記接眼光学系が少なくとも１つの凹面鏡を有
し、前記凹面鏡は入射する光軸に対して傾いて配置さ
れ、かつ、前記映像表示部周辺の映像を不鮮明にする手
段を有することを特徴とするものである。An image display apparatus of the present invention which achieves the above object is an image display apparatus comprising an image display section and an eyepiece optical system for projecting a displayed image on an eyeball. It is characterized in that the system has at least one concave mirror, the concave mirror is arranged so as to be inclined with respect to an incident optical axis, and has means for blurring an image around the image display unit.

【００１３】本発明のもう１つの映像表示装置は、映像
表示部と、表示された映像を眼球へ投影する接眼光学系
とからなる映像表示装置において、前記接眼光学系が少
なくとも１つの凹面鏡を有し、映像表示素子と前記凹面
鏡の間に半透過反射面を有し、前記映像表示素子と前記
接眼光学系を観察者の片方の眼球に対し少なくとも２つ
配置し、かつ、前記映像表示部周辺の映像を不鮮明にす
る手段を有することを特徴とするものである。Another image display apparatus of the present invention is an image display apparatus comprising an image display unit and an eyepiece optical system for projecting the displayed image on an eyeball, wherein the eyepiece optical system has at least one concave mirror. And has a semi-transmissive reflective surface between the image display element and the concave mirror, at least two of the image display element and the eyepiece optical system are arranged for one eyeball of an observer, and the periphery of the image display section. It is characterized in that it has means for making the image of the image unclear.

【００１４】本発明のさらにもう１つの映像表示装置
は、映像表示部と、表示された映像を眼球へ投影する接
眼光学系とからなる映像表示装置において、前記接眼光
学系が少なくとも２つの半透過反射面を有し、前記映像
表示部と射出瞳との間の光路中に上記の少なくとも２つ
の半透過反射面を有し、光路を上記の少なくとも２つの
半透過反射面の間で折り返し、かつ、前記映像表示部周
辺の映像を不鮮明にする手段を有することを特徴とする
ものである。Still another video display device of the present invention is a video display device comprising a video display section and an eyepiece optical system for projecting a displayed image on an eyeball, wherein the eyepiece optical system has at least two semi-transmissive parts. A reflective surface, and having at least two semi-transmissive reflective surfaces in the optical path between the image display unit and the exit pupil, and folding the optical path between the at least two semi-transmissive reflective surfaces; The image display device further comprises means for blurring the image around the image display unit.

【００１５】この場合、映像表示部の所定位置から周辺
に向かうにつれて像を徐々に暗くすることで、映像表示
部周辺の映像を不鮮明にするようにすることができる。In this case, by gradually darkening the image from the predetermined position of the image display portion toward the periphery, the image around the image display portion can be made unclear.

【００１６】また、映像表示部内の所定位置から最周辺
に向かうにつれて解像度が劣化するようにすることもで
きる。Further, it is possible to make the resolution deteriorate from the predetermined position in the image display portion toward the outermost periphery.

【００１７】さらに、接眼光学系が、映像表示素子の映
像の周辺に外界像を重ねて表示するようにすることもで
きる。Further, the eyepiece optical system may be arranged to display an external image in the vicinity of the image on the image display device in a superimposed manner.

【００１８】以下、上記構成を採用する理由とその作用
について説明する。どのような接眼光学系を使用して
も、映像表示領域最周辺を良好な性能で結像すると、映
像表示領域と非映像表示領域の境（枠）がはっきりと観
察されるので、臨場感を損なう。そこで、映像表示領域
と非映像表示領域の境（枠）が明確に観察されないよう
にその境を不鮮明にすると、臨場感が向上する。The reason why the above structure is adopted and its function will be described below. No matter what eyepiece optics you use, if you image the outermost edge of the image display area with good performance, you can clearly see the border (frame) between the image display area and the non-image display area. Spoil. Therefore, if the boundary (frame) between the image display area and the non-image display area is made unclear so that it is not clearly observed, the sense of presence is improved.

【００１９】そして、映像表示領域周辺部に向かうにつ
れて、像を徐々に暗くすると、映像表示領域と非映像表
示領域のコントラストの差が減少するので、映像表示領
域と非映像表示領域の境（枠）が不鮮明となり、臨場感
が向上する。When the image is gradually darkened toward the periphery of the image display area, the difference in contrast between the image display area and the non-image display area decreases, so that the boundary (frame) between the image display area and the non-image display area is reduced. ) Becomes unclear and the realism is improved.

【００２０】また、映像表示部の周辺の解像度を劣化さ
せると、映像表示領域と非映像表示領域の境（枠）がは
っきり結像されず不鮮明となるので、境（枠）がはっき
りと認識されないので、臨場感が向上する。Further, when the resolution around the image display section is deteriorated, the boundary (frame) between the image display area and the non-image display area is not clearly imaged and becomes unclear, so that the boundary (frame) is not clearly recognized. Therefore, the sense of presence is improved.

【００２１】また、どのような接眼光学系を使用して
も、映像表示領域最周辺の光束の主光線を観察者の眼球
に投影しなければ、映像表示領域の最周辺は結像され
ず、ぼやけた状態となる。かつ、暗くなる。その結果、
映像表示領域と非映像表示領域の境が不鮮明となり、臨
場感が向上する。この場合、主光線を遮断する手段を映
像表示部から焦点深度以上離れた位置に配置すると、主
光線を遮断する手段がぼけた状態となり好ましい。In addition, no matter what eyepiece optical system is used, unless the principal ray of the light flux at the outermost periphery of the image display area is projected onto the eyeball of the observer, the outermost periphery of the image display area is not imaged. It will be blurred. And it gets dark. as a result,
The border between the image display area and the non-image display area becomes unclear, improving the sense of presence. In this case, it is preferable that the means for blocking the chief ray is arranged at a position separated from the image display section by a depth of focus or more, because the means for blocking the chief ray is in a blurred state.

【００２２】また、接眼光学系の一部の有効径を小さく
することで、映像表示領域最周辺の光束の主光線が観察
者の眼球に投影されることを防ぐと、口径食用の新たな
光学部品が不必要で好ましい。Further, by reducing the effective diameter of a part of the eyepiece optical system to prevent the chief ray of the light flux at the periphery of the image display area from being projected on the eyeball of the observer, a new optical for vignetting is provided. Parts are unnecessary and preferred.

【００２３】さらに、接眼光学系の内部又は映像表示素
子と接眼光学系の間に配置した遮光体により、映像表示
部周辺の光束に口径食を発生させ、映像表示素子周辺の
像を暗くすることもできる。この場合、遮光体は変更す
ることができるので、同じ接眼光学系を使用して、好み
に応じて臨場感を変更することもできる。Further, a light shield disposed inside the eyepiece optical system or between the image display element and the eyepiece optical system causes vignetting in the light flux around the image display portion to darken the image around the image display element. You can also In this case, since the light shield can be changed, the same eyepiece optical system can be used to change the sense of presence according to preference.

【００２４】また、遮光体の像位置が眼球に近接すると
生理的に不快感を生ずるが、その位置を眼球から２５ｍ
ｍ以上離れた位置に結像するようにすることにより、こ
れを防止することができる。When the image position of the light shield is close to the eyeball, physiological discomfort occurs, but the position is 25 m from the eyeball.
This can be prevented by forming an image at a position separated by m or more.

【００２５】さらに、映像表示素子の接眼光学系による
像位置をＡ（ｍ-1）、映像表示部最周辺の光束の少なく
とも主光線を遮光する手段の接眼光学系による像位置を
Ｂ（ｍ-1）とするとき、 ｜Ａ−Ｂ｜＞３ｍ-1 を満足するようにすることが望ましい。｜Ａ−Ｂ｜＜３
ｍ-1の場合には、遮光手段の遮光効果が小さくなる。Furthermore, A (m -1) of the image position due to the ocular optical system of the image display element, the image position by the ocular optical system means for shielding at least the principal ray of the light beam of the outermost periphery of the image display unit B (m - 1 ), it is desirable to satisfy | AB |> 3 m -1 . | AB | <3
In the case of m -1 , the light blocking effect of the light blocking means becomes small.

【００２６】また、映像表示素子から焦点深度以上離れ
た位置に、映像表示部最周辺の光束全てを遮断する手段
を設けて、映像表示領域最周辺の光束が観察者の眼球に
投影されないようにすれば、映像表示領域の最周辺は完
全に結像されないことになり、映像表示領域と非映像表
示領域の境が存在しないので、臨場感がさらに向上す
る。Further, a means for cutting off all the light flux at the outermost periphery of the image display area is provided at a position more than the depth of focus from the image display element so that the light flux at the outermost periphery of the image display area is not projected on the eyeball of the observer. Then, the outermost periphery of the image display area is not completely imaged, and since there is no boundary between the image display area and the non-image display area, the sense of presence is further improved.

【００２７】また、接眼光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）
とするとき、映像表示部最周辺の光束全てを遮光する手
段を、映像表示素子からｆ2 ／３３３（ｍｍ）以上離れ
た位置に配置することが望ましい。この距離がｆ2 ／３
３３（ｍｍ）より小さいと、遮光手段の遮光効果が小さ
くなる。Further, the focal length of the eyepiece optical system is f (mm)
When a, a means for shielding all light flux of the outermost periphery of the image display unit, it is desirable to place in a position away from the image display element f 2/333 (mm) or more. This distance is f 2/3
If it is smaller than 33 (mm), the light blocking effect of the light blocking means is reduced.

【００２８】さらに、映像表示素子の周辺に向かうにつ
れて、映像表示素子照明光の照度を小さくするようにす
れば、映像表示素子周辺が暗くなり、映像表示領域と非
映像表示領域のコントラストの差が減少するので、映像
表示領域と非映像表示領域の境が不鮮明となり、臨場感
が向上する。また、照明光の照度分布は変更することも
できるので、同じ接眼光学系を使用して、好みに応じて
臨場感を変更することもできる。Further, if the illuminance of the illumination light of the image display element is made smaller toward the periphery of the image display element, the periphery of the image display element becomes darker, and the difference in contrast between the image display area and the non-image display area. Since it decreases, the border between the image display area and the non-image display area becomes unclear, and the sense of presence is improved. Further, since the illuminance distribution of the illumination light can be changed, the same eyepiece optical system can be used to change the sense of presence according to preference.

【００２９】また、映像表示素子の周辺の照明光を制限
するような遮光体を映像表示素子とその照明系の間に配
置すれば、通常の均一照明を行う照明系を使用しても映
像表示領域と非映像表示領域の境が不鮮明となり、臨場
感が向上する。Further, if a light-shielding body for limiting the illumination light around the image display element is arranged between the image display element and its illumination system, the image display can be performed even if an illumination system for performing normal uniform illumination is used. The border between the area and the non-image display area becomes unclear, improving the sense of presence.

【００３０】さらに、映像表示素子照明系を映像表示素
子から離すと、映像表示素子面に照明ムラが生じて映像
表示素子周辺が暗くなるので、映像表示領域と非映像表
示領域の境が不鮮明となり、臨場感が向上する。Furthermore, when the illumination system of the image display element is separated from the image display element, uneven illumination occurs on the image display element surface and the periphery of the image display element becomes dark, so that the boundary between the image display area and the non-image display area becomes unclear. , The realism is improved.

【００３１】また、接眼光学系の有効径周辺の透過率を
有効径中心の透過率より小さくすると、映像表示素子周
辺が暗くなるので、映像表示領域と非映像表示領域の境
が不鮮明となり、臨場感が向上する。この場合、新たな
光学部品を追加する必要がない。Further, if the transmittance around the effective diameter of the eyepiece optical system is made smaller than the transmittance around the effective diameter center, the periphery of the image display element becomes dark, so that the boundary between the image display area and the non-image display area becomes unclear, and the presence of the image is reduced. Feeling improves. In this case, it is not necessary to add new optical components.

【００３２】少なくとも１つの凹面鏡の透過率を制御す
る場合、凹面鏡の有効径周辺の反射率を制御する方法が
簡便である。When controlling the transmittance of at least one concave mirror, it is convenient to control the reflectance around the effective diameter of the concave mirror.

【００３３】ところで、液晶表示素子（ＬＣＤ）は、液
晶の特性により、ＬＣＤ面の垂線方向の透過率が最大
で、垂線となす角が大きくなるにつれて透過率が劣化
し、垂線から１５°程度で透過率が０に近くなってしま
う。そのため、映像表示素子の周辺に向かうにつれて、
接眼光学系の主光線が映像表示素子となす角が徐々に大
きくなるようにすることで、映像表示素子の映像を暗く
でき、映像表示領域と非映像表示領域の境が不鮮明とな
り臨場感が向上する。By the way, the liquid crystal display element (LCD) has a maximum transmittance in the direction perpendicular to the LCD surface due to the characteristics of the liquid crystal, and the transmittance deteriorates as the angle formed with the perpendicular increases, and is about 15 ° from the perpendicular. The transmittance is close to 0. Therefore, as you approach the periphery of the image display element,
By gradually increasing the angle that the chief ray of the eyepiece optical system makes with the image display element, the image on the image display element can be darkened, and the boundary between the image display area and the non-image display area becomes unclear, improving the sense of presence. To do.

【００３４】ＬＣＤ以外の映像表示素子でも、一般的
に、映像表示素子の輝度（透過率）は表示面との角度に
依存するので、光学系の射出瞳位置や瞳収差をコントロ
ールすることで主光線角度を変更し、映像の明るさをコ
ントロールすることができる。Even in image display devices other than LCDs, the brightness (transmittance) of the image display device generally depends on the angle with the display surface. Therefore, it is mainly controlled by controlling the exit pupil position and pupil aberration of the optical system. You can change the ray angle and control the brightness of the image.

【００３５】この場合、接眼光学系の主光線が映像表示
素子となす角が、映像表示素子の最周辺において１５°
以上であると、映像表示素子の周辺の映像が十分に暗
く、臨場感の向上度が大きい。In this case, the angle formed by the chief ray of the eyepiece optical system with the image display element is 15 ° at the outermost periphery of the image display element.
With the above, the image around the image display element is sufficiently dark, and the degree of realism is greatly improved.

【００３６】また、映像表示部内のある位置から最周辺
に向かうにつれて解像度が劣化するようにすると、映像
表示領域と非映像表示領域の境（枠）がはっきり結像さ
れず不鮮明となり、境（枠）がはっきりと認識されない
ので、臨場感が向上する。Further, if the resolution is lowered from a certain position in the image display unit toward the outermost periphery, the boundary (frame) between the image display region and the non-image display region is not clearly imaged and becomes unclear, and the boundary (frame) ) Is not clearly recognized, which improves the sense of presence.

【００３７】また、映像表示素子の周辺に向かうにつれ
て、接眼光学系のコマ収差又は非点収差の少なくとも一
方が増加するようにして、映像表示部の周辺を結像する
接眼光学系の結像性能を劣化させると、映像表示素子周
辺の解像度が劣化するので、映像表示領域と非映像表示
領域の境（枠）が不鮮明となり、臨場感が向上する。ま
た、映像表示素子周辺まで良好に収差補正を行う必要が
ないので、接眼光学系の収差補正に関する負担が少なく
なり好ましい。Further, the imaging performance of the eyepiece optical system for forming an image in the periphery of the image display section is such that at least one of the coma aberration and the astigmatism of the eyepiece optical system increases toward the periphery of the image display element. If the image quality is deteriorated, the resolution around the image display element is deteriorated, so that the boundary (frame) between the image display area and the non-image display area becomes unclear, and the sense of presence is improved. Further, it is not necessary to satisfactorily correct aberrations to the periphery of the image display element, which is preferable because the burden on the ocular optical system for aberration correction is reduced.

【００３８】また、映像表示素子の周辺に向かうにつれ
て、拡散効果が増加する拡散板を使用することで、映像
表示部周辺の解像度が劣化するので、映像表示領域と非
映像表示領域の境（枠）が不鮮明となり、臨場感が向上
する。その場合、拡散板の有無や拡散板の交換により、
臨場感を変更することができる。Further, since the resolution around the image display portion is deteriorated by using the diffusion plate whose diffusion effect increases toward the periphery of the image display element, the boundary between the image display area and the non-image display area (frame ) Becomes unclear and the realism is improved. In that case, by the presence or absence of the diffusion plate and the replacement of the diffusion plate,
You can change the sense of presence.

【００３９】図１に、映像表示素子１から焦点深度以上
離れた位置に配置する映像表示部最周辺の光束の少なく
とも主光線を遮断する手段として、ハーフミラー３、凹
面ミラー２、ビームスプリッタプリズム５の有効径を小
さくした光学系を示す。１は映像表示素子、４は眼球の
瞳位置で、ここでは瞳径＝φ４ｍｍの光路図を示してあ
る。図１はアイリリーフ＝２０ｍｍで設計されている
が、同じ光学系でアイリリーフ＝１５ｍｍとアイリリー
フ＝１０ｍｍにした場合をそれぞれ図２、図３に示す。In FIG. 1, a half mirror 3, a concave mirror 2, and a beam splitter prism 5 are provided as means for cutting off at least the principal ray of the light flux at the outermost periphery of the image display section arranged at a position more than the depth of focus from the image display element 1. 2 shows an optical system in which the effective diameter of is reduced. Reference numeral 1 denotes an image display element, 4 denotes a pupil position of an eyeball, and here, an optical path diagram of a pupil diameter = φ4 mm is shown. Although FIG. 1 is designed with eye relief = 20 mm, FIGS. 2 and 3 show cases where eye relief = 15 mm and eye relief = 10 mm in the same optical system, respectively.

【００４０】図２では、映像表示素子１最周辺の光束に
口径食はあるが、主光線は投影されており、図３では、
映像表示素子１最周辺の光束に口径食がなくなってい
る。このように、映像表示部周辺の映像を不鮮明にする
ように光学系を設計しても、図２、図３のような使用状
態による映像を好む観察者は、眼４を接眼光学系にどん
どん近づけようとするが、顔や眼鏡が接眼光学系に接触
してしまうので、限界がある。そのため、イライラ感が
つのるという不具合を生ずる。In FIG. 2, the light flux at the outermost periphery of the image display element 1 has vignetting, but the chief ray is projected, and in FIG.
There is no vignetting in the light flux around the image display element 1. Thus, even if the optical system is designed so as to make the image around the image display portion unclear, an observer who prefers the image in the usage state as shown in FIGS. 2 and 3 is gradually changing the eye 4 to the eyepiece optical system. However, there is a limit because the face and the eyeglasses come into contact with the eyepiece optical system. As a result, there is a problem in that the feeling of frustration increases.

【００４１】これを避けるためには、眼を接眼光学系に
近づける効果がないようにすればよい。そのためには、
映像表示部の中心部は口径食なく良好な性能で投影し、
この領域より外に向かうにつれて口径食が増加すると共
に、収差を増加させるようにすればよい。特に、平均像
面は良好結像画角の平均像面と同じであるが、非点隔差
が増大するようにするとよい。こうすると、眼を接眼光
学系に近づけても、収差によるぼけた周辺画像の明るさ
が増加するだけであるので、眼を接眼光学系に近づける
意味がなくなり、もっと眼を装置に近づけたいという衝
動を抑制することができる。その結果、眼を接眼光学系
にどんどん近づけ、顔や眼鏡が接眼光学系に接触するこ
とを防ぐことができる。In order to avoid this, the effect of bringing the eye closer to the eyepiece optical system may be eliminated. for that purpose,
The central part of the image display section projects with good performance without vignetting,
Vignetting may be increased and aberration may be increased toward the outside of this region. In particular, although the average image plane is the same as the average image plane with a good image formation angle of view, it is preferable to increase the astigmatic difference. By doing this, even if the eye is moved closer to the eyepiece optical system, the brightness of the blurred peripheral image due to aberrations only increases, so there is no point in bringing the eye closer to the eyepiece optical system, and the urge to move the eye closer to the device. Can be suppressed. As a result, it is possible to bring the eye closer to the eyepiece optical system and prevent the face and the eyeglasses from coming into contact with the eyepiece optical system.

【００４２】また、口径食のない良好結像領域は、ディ
ストーションも良好に補正する必要があるが、良好結像
領域の外側は、良好結像領域ほど厳しくディストーショ
ンを補正する必要はない。この場合、プラスのディスト
ーションを発生させると、広画角の確保が容易になり、
臨場感がさらに増大する。Further, the good image forming region without vignetting needs to correct the distortion well, but the outside of the good image forming region does not need to correct the distortion as severely as the good image forming region. In this case, generating a positive distortion makes it easier to secure a wide angle of view,
The sense of presence is further increased.

【００４３】また、口径食を行う領域をあまり広くしす
ぎると、表示像が暗くなるので好ましくない。口径食な
く良好な性能で結像する領域が観察画角の５０％以上で
あると、画面をあまり暗くすることなく臨場感を向上さ
せることができ好ましい。If the area for vignetting is too wide, the displayed image will be dark, which is not preferable. It is preferable that the area in which an image is formed with good performance without vignetting is 50% or more of the observation angle of view because the sense of reality can be improved without making the screen too dark.

【００４４】口径食を発生させる手段にはいろいろある
が、プリズムを使用した接眼光学系の場合、良好な結像
をする表示領域の光束からプリズムの大きさを決定し、
プリズムあるいは凹面ミラーで口径食を発生させると、
光学系が小型になることに加えて、口径食用の新たな光
学部品を必要としないので、光学系が単純で済む。There are various means for producing vignetting, but in the case of an eyepiece optical system using a prism, the size of the prism is determined from the light flux of the display area which forms a good image.
When vignetting is generated with a prism or concave mirror,
In addition to the compact optical system, no new optical component for vignetting is required, so the optical system is simple.

【００４５】この場合、口径食なく良好な性能で結像す
る領域が、観察画角の５０〜９０％であると、プリズム
あるいは凹面鏡のみで口径食を発生させることができる
ので好ましい。In this case, it is preferable that the area in which an image is formed with good performance without vignetting is 50 to 90% of the observation field angle because vignetting can be generated only by the prism or the concave mirror.

【００４６】凹面ミラーの有効径を小さくすることによ
って、映像表示素子周辺の光束に口径食を与える場合、
凹面ミラーの位置が、映像表示素子から充分遠く、眼球
からも充分遠くする。こうすると、遮光体である凹面ミ
ラーの像が網膜に結像せず、凹面ミラーが眼球に近接し
て生理的に不快感を生ずることもない。When the effective diameter of the concave mirror is reduced to give vignetting to the light flux around the image display element,
The position of the concave mirror is sufficiently far from the image display element and also far from the eyeball. In this case, the image of the concave mirror that is the light shield does not form an image on the retina, and the concave mirror does not approach the eyeball and physiologically causes discomfort.

【００４７】接眼光学系中に、ハーフミラーを有するプ
リズムを使用すると、映像表示素子と眼球の間の距離の
確保が容易になり、短焦点距離化が容易で、その結果、
広画角化が容易になる。When a prism having a half mirror is used in the eyepiece optical system, it becomes easy to secure the distance between the image display element and the eyeball, and it is easy to shorten the focal length.
Wide angle of view becomes easy.

【００４８】また、このプリズムをプラスチック製とす
ると、軽量化でき、頭部又は顔面装着式映像表示装置と
して好ましい。If this prism is made of plastic, it can be made lighter and is preferable as a head- or face-mounted image display device.

【００４９】さらに、接眼光学系が映像表示素子の映像
の周辺に外界像を重ねて表示するようにすると、映像表
示面と非映像表示面との明るさの差が減少するので、映
像表示面と非映像表示面との境界（枠）が不鮮明にな
り、臨場感が向上する。Further, when the eyepiece optical system displays the external image on the periphery of the image of the image display device in a superimposed manner, the difference in brightness between the image display surface and the non-image display surface is reduced, so that the image display surface is reduced. The border (frame) between the and non-image display surface becomes unclear, and the sense of presence is improved.

【００５０】[0050]

【発明の実施の形態】以下、本発明の頭部装着式映像表
示装置の実施例について説明する。 〔実施例１、２〕以下に、本発明の映像表示装置の実施
例１、２について、それぞれの単眼用の映像表示装置の
断面図である図４、図５を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the head-mounted image display device of the present invention will be described below. [Embodiments 1 and 2] Embodiments 1 and 2 of the image display apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS. 4 and 5 which are cross-sectional views of respective monocular image display apparatuses.

【００５１】各実施例の構成パラメータは後記するが、
以下の説明において、面番号は、観察者の瞳位置１１か
ら映像表示素子１６へ向う逆追跡の面番号として示して
ある。そして、座標の取り方は、図４に示すように、観
察者の虹彩位置１１を原点とし、観察者視軸１２を原点
から接眼光学系１７に向かう方向を正とするＺ軸、観察
者視軸１２に直交し、観察者眼球から見て上下方向の下
から上を正とするＹ軸、観察者視軸１２に直交し、観察
者眼球からみて左右方向の右から左を正とするＸ軸と定
義する。つまり、紙面内をＹーＺ面とし、紙面と垂直方
向の面をＸ−Ｚ面とする。また、光軸は紙面のＹ−Ｚ面
内で折り曲げられるものとする。The constituent parameters of each embodiment will be described later,
In the following description, the surface number is shown as the surface number of the reverse tracking from the observer's pupil position 11 toward the image display element 16. As shown in FIG. 4, the coordinates are taken from the iris position 11 of the observer as the origin, and the observer's visual axis 12 is the Z axis in which the direction from the origin to the eyepiece optical system 17 is positive. A Y-axis that is orthogonal to the axis 12 and is positive from the bottom to the top in the vertical direction when viewed from the observer's eye, and a axis X that is orthogonal to the observer's visual axis 12 and is positive from the right to the left in the left-right direction when viewed from the observer's eye Define as an axis. That is, the inside of the paper is taken as the YZ plane, and the surface perpendicular to the paper is taken as the XZ plane. It is assumed that the optical axis is bent in the YZ plane of the drawing.

【００５２】そして、後記する構成パラメータ中におい
て、偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θが記載されている面につい
ては、基準面である１面（瞳位置１１）からのその面の
面頂のＹ軸方向、Ｚ軸方向の偏心量、及び、その面の中
心軸のＺ軸からの傾き角を意味し、その場合、θが正は
反時計回りを意味する。なお、偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θ
の記載のない面は、その前の面と同軸であることを意味
する。Then, in the constituent parameters described later, regarding the surface on which the eccentricity amounts Y and Z and the tilt angle θ are described, the Y of the top of the surface from the one surface (pupil position 11) which is the reference surface. It means the amount of eccentricity in the axial direction, the Z-axis direction, and the angle of inclination of the central axis of the surface from the Z-axis, and in this case, θ means counterclockwise. The eccentricity amounts Y and Z and the tilt angle θ
A surface not marked with means that it is coaxial with the surface before it.

【００５３】また、面間隔は、２面に関しては１面から
のＺ軸に沿う距離であり、その位置が基準点になり、そ
の基準点から偏心量Ｙの点が２面の面頂になる。同軸系
部分についてはその面から次の面までの軸上間隔であ
る。なお、面間隔は、光軸に沿って逆追跡の方向を正と
して示してある。The surface spacing is the distance along the Z-axis from one surface with respect to two surfaces, and its position serves as a reference point, and the point having the eccentricity Y from the reference point serves as the top of the two surfaces. . For the coaxial system part, it is the axial distance from that surface to the next surface. The surface spacing is shown as positive in the direction of reverse tracking along the optical axis.

【００５４】また、各面において、非回転対称な非球面
形状は、その面を規定する座標上で、Ｒy 、Ｒx はそれ
ぞれＹ−Ｚ面（紙面）内の近軸曲率半径、Ｘ−Ｚ面内で
の近軸曲率半径、Ｋx 、Ｋy はそれぞれＸ−Ｚ面、Ｙ−
Ｚ面内の円錐係数、ＡＲ、ＢＲはそれぞれＺ軸に対して
回転対称な４次、６次の非球面係数、ＡＰ、ＢＰはそれ
ぞれＺ軸に対して回転非対称な４次、６次の非球面係数
とすると、非球面式は以下に示す通りである。Further, in each surface, an aspherical shape which is non-rotationally symmetric has coordinates R y and R x which are paraxial curvature radii in the YZ plane (paper surface) and X- Paraxial radii of curvature in the Z plane, K x and K y are the X-Z plane and Y-, respectively.
The conic coefficients AR and BR in the Z plane are the fourth-order and sixth-order aspherical coefficients rotationally symmetric with respect to the Z axis, respectively, and AP and BP are the fourth-order and sixth-order non-spherical coefficients rotationally asymmetric with respect to the Z axis, respectively. Assuming a spherical coefficient, the aspherical expression is as shown below.

【００５５】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＋Ｂ
Ｒ［ (1-ＢＰ) Ｘ2+( 1+ＢＰ) Ｙ2 ］3 なお、面と面の間の媒質の屈折率はｄ線の屈折率で表
す。長さの単位はｍｍである。Z = [(X 2 / R x ) + (Y 2 / R y )] / [1+
｛1- (1 + K x ) (X 2 / R x 2 )-(1 + K y ) (Y 2 / R y 2 )｝
1/2] + AR [(1- AP) X 2 + (1 + AP) Y 2] 2 + B
R [(1-BP) X 2 + (1 + BP) Y 2] 3 The refractive index of the medium between the surfaces is expressed by the refractive index of the d-line. The unit of the length is mm.

【００５６】さて、以下に示す実施例は全て右眼用の画
像表示装置であり、左眼用は構成す光学要素を全てＹ−
Ｚ面に対称に配備することで実現できる。また、実際の
装置においては、接眼光学系によって光軸が屈曲する方
向は、観察者の上方あるいは下方、側方何れの方向にあ
ってもよいことは言うまでもない。The following examples are all image display devices for the right eye, and all the optical elements for the left eye are Y-type.
It can be realized by symmetrically arranging in the Z plane. Further, it goes without saying that in an actual device, the direction in which the optical axis is bent by the eyepiece optical system may be above, below, or lateral to the observer.

【００５７】それぞれの断面図４、５において、１１は
観察者瞳位置、１２は観察者視軸、１３は接眼光学系の
第１面、１４は接眼光学系の第２面、１５は接眼光学系
の第３面、１６は映像表示素子、１７は接眼光学系であ
る。In each of the sectional views 4 and 5, 11 is the observer's pupil position, 12 is the observer's visual axis, 13 is the first surface of the eyepiece optical system, 14 is the second surface of the eyepiece optical system, and 15 is the eyepiece optics. The third surface of the system, 16 is an image display element, and 17 is an eyepiece optical system.

【００５８】各実施例における実際の光線経路は、実施
例１を例にとると、次のようになる。すなわち、映像表
示素子１６から発した光線束は、接眼光学系１７の第３
面１５で屈折して接眼光学系１７に入射し、第１面１３
で内部反射し、第２面１４で反射されて、再び第１面１
３に入射して屈折されて、観察者の瞳の虹彩位置又は眼
球の回旋中心を射出瞳１１として観察者の眼球内に投影
される。The actual light path in each embodiment is as follows, taking the first embodiment as an example. That is, the light flux emitted from the image display element 16 is emitted from the third eyepiece optical system 17 by the third light beam.
The light is refracted by the surface 15 and enters the eyepiece optical system 17, and the first surface 13
Internally reflected at, then reflected at the second surface 14, again at the first surface 1
The light enters the lens 3 and is refracted, and is projected into the observer's eyeball by using the iris position of the observer's pupil or the center of rotation of the eyeball as the exit pupil 11.

【００５９】実施例１は、図４に断面を示すが、水平画
角４０°、垂直画角３０．６°、瞳経４ｍｍである。後
記する構成パラメータにおいて、２、３、４面はアナモ
フィック非球面であり、５面は球面である。本実施例で
は、遮光部ｂにより有効径を小さくし、また、部分ａを
カットして接眼光学系１７を小型にすることによって、
周辺光線をける口径食を生じさせ、映像の周辺を不鮮明
にしている。In Example 1, the cross section is shown in FIG. 4, and the horizontal angle of view is 40 °, the vertical angle of view is 30.6 °, and the pupil diameter is 4 mm. In the constituent parameters described below, the second, third, and fourth surfaces are anamorphic aspherical surfaces, and the fifth surface is a spherical surface. In the present embodiment, the effective diameter is reduced by the light shielding portion b, and the portion a is cut to reduce the size of the eyepiece optical system 17,
It causes vignetting to penetrate the peripheral rays and blurs the edges of the image.

【００６０】実施例２は、図５に断面を示すが、水平画
角４５°、垂直画角３４．５°、瞳経４ｍｍである。後
記する構成パラメータにおいて、２、３、４面はアナモ
フィック非球面であり、５面は平面である。本実施例で
は、遮光部ｂにより有効径を小さくすることによって、
周辺光線をける口径食を生じさせ、映像の周辺を不鮮明
にしている。図の部分Ａまで小さくすれば、主光線まで
口径食を起こさせることができ、また、さらに小さくす
れば、周辺光線を完全に遮ることができる。In Example 2, the cross section is shown in FIG. 5, and the horizontal field angle is 45 °, the vertical field angle is 34.5 °, and the pupil diameter is 4 mm. In the constituent parameters described below, the second, third, and fourth surfaces are anamorphic aspherical surfaces, and the fifth surface is a flat surface. In this embodiment, by reducing the effective diameter by the light shielding part b,
It causes vignetting to penetrate the peripheral rays and blurs the edges of the image. If it is reduced to the portion A in the figure, vignetting can be caused to the chief ray, and if it is further reduced, peripheral rays can be completely blocked.

【００６１】次に、実施例１、２の構成パラメータを示
す。 実施例１ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳） 26.360 ２ Ｒy -108.187 1.4922 57.50 Ｒx -73.105 Ｙ -24.028 θ -14.70° Ｋy 0 Ｋx 0 ＡＲ 5.54186×10-7 ＢＲ 8.17563×10-11 ＡＰ -0.0804376 ＢＰ -1.37947 ３ Ｒy -69.871 1.4922 57.50 Ｒx -60.374 Ｙ 19.109 θ 36.66° Ｋy -0.136826 Ｚ 33.339 Ｋx -0.123306 ＡＲ -7.23291×10-11 ＢＲ -4.52937×10-12 ＡＰ 29.0752 ＢＰ -2.08536 ４ Ｒy -108.187 1.4922 57.50 Ｒx -73.105 Ｙ -24.028 θ -14.70° Ｋy 0 Ｚ 26.360 Ｋx 0 ＡＲ 5.54186×10-7 ＢＲ 8.17563×10-11 ＡＰ -0.0804376 ＢＰ -1.37947 ５ 77.772 Ｙ -35.215 θ -47.77° Ｚ 18.817 ６ （画像表示素子） （第１面より） Ｙ -30.892 θ -52.77° Ｚ 43.084 。Next, constituent parameters of the first and second embodiments will be shown. Example 1 Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number (Eccentricity) (Tilt angle) 1 ∞ (Pupil) 26.360 2 R y -108.187 1.4922 57.50 R x -73.105 Y -24.028 θ -14.70 ° K y 0 K x 0 AR 5.54186 × 10 -7 BR 8.17563 × 10 -11 AP -0.0804376 BP -1.37947 3 R y -69.871 1.4922 57.50 R x -60.374 Y 19.109 θ 36.66 ° K y -0.136826 Z 33.339 K x -0.123306 AR -7.23291 × 10 - 11 BR -4.52937 × 10 -12 AP 29.0752 BP -2.08536 4 R y -108.187 1.4922 57.50 R x -73.105 Y -24.028 θ -14.70 ° K y 0 Z 26.360 K x 0 AR 5.54186 × 10 -7 BR 8.17563 × 10 - 11 AP -0.0804376 BP -1.37947 5 77.772 Y -35.215 θ -47.77 ° Z 18.817 6 (Image display element) (from the first surface) Y -30.892 θ -52.77 ° Z 43.084.

【００６２】実施例２ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳） 20.267 ２ Ｒy -420.378 1.4922 57.50 Ｒx -99.789 Ｙ -49.262 θ -13.94° Ｋy 5.709616 Ｋx -2.785007 ＡＲ 5.37533×10-7 ＢＲ -6.41106×10-11 ＡＰ -0.422753 ＢＰ -0.455912 ３ Ｒy -122.291 1.4922 57.50 Ｒx -69.335 Ｙ -34.556 θ 37.99° Ｋy 0.774787 Ｚ 24.367 Ｋx -0.104426 ＡＲ -1.82945×10-9 ＢＲ 4.45272×10-14 ＡＰ 5.40431 ＢＰ -1.13468 ４ Ｒy -420.378 1.4922 57.50 Ｒx -99.789 Ｙ -49.262 θ -13.94° Ｋy 5.709616 Ｚ 20.267 Ｋx -2.785007 ＡＲ 5.37533×10-7 ＢＲ -6.41106×10-11 ＡＰ -0.422753 ＢＰ -0.455912 ５ ∞ Ｙ -33.816 θ -56.84° Ｚ 21.726 ６ （画像表示素子） Ｙ -31.165 θ -50.91° Ｚ 38.433 。Example 2 Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number (eccentricity) (tilt angle) 1 ∞ (pupil) 20.267 2 R y -420.378 1.4922 57.50 R x -99.789 Y -49.262 θ -13.94 ° K y 5.709616 K x -2.785007 AR 5.37533 × 10 -7 BR -6.41106 × 10 -11 AP -0.422753 BP -0.455912 3 R y -122.291 1.4922 57.50 R x -69.335 Y -34.556 θ 37.99 ° K y 0.774787 Z 24.367 K x -0.104426 AR -1.82945 × 10 -9 BR 4.45272 × 10 -14 AP 5.40431 BP -1.13468 4 R y -420.378 1.4922 57.50 R x -99.789 Y -49.262 θ -13.94 ° K y 5.709616 Z 20.267 K x -2.785007 AR 5.37533 × 10 -7 BR -6.41 106 × 10 -11 AP -0.422753 BP -0.455912 5 ∞ Y -33.816 θ -56.84 ° Z 21.726 6 (image display device) Y -31.165 θ -50.91 ° Z 38.433.

【００６３】〔実施例３、４〕次の実施例３、４は、片
目に対して２つの映像表示素子と２つの接眼光学系を配
置する実施例である。図６に実施例３の斜視図を示す。
構成は、観察者眼球Ｅ0 の視軸２０の左右に２つのプリ
ズム体Ｐ11、Ｐ12が並列して配置され、各プリズム体Ｐ
11、Ｐ12内に半透過反射面２３、２４が相互に角度をな
して（半透過反射面２３の法線は視軸２０に対して略４
５°をなして下方を向くように、半透過反射面２４の法
線は視軸２０に対して略４５°をなして上方を向くよう
に）配置され、一方のプリズム体Ｐ11の下方には接眼光
学系の正のパワーを有する光学系として構成された凹面
裏面鏡２５が一体に配置され、半透過反射面２３を挟ん
で凹面裏面鏡２５と対向して半透過反射面２３の上方に
映像表示素子２１が配置されており、映像表示素子２１
の画像は、半透過反射面２３を透過し、凹面裏面鏡２５
で反射され、その後、今度は半透過反射面２３で視軸２
０に沿って観察者眼球Ｅ0 方向へ反射される。また、他
方のプリズム体Ｐ12の上方には接眼光学系の正のパワー
を有する光学系として構成された凹面裏面鏡２６が配置
され、半透過反射面２４を挟んで凹面裏面鏡２６と対向
して半透過反射面２４の下方に映像表示素子２２が一体
に配置されており、映像表示素子２２の画像は、半透過
反射面２４を透過し、凹面裏面鏡２６で反射され、その
後、今度は半透過反射面２４で視軸２０に沿って観察者
眼球Ｅ0 方向へ反射される。そして、両画像は合成像と
して観察者眼球内に拡大投影される。この実施例の場
合、プリズム体Ｐ11の映像表示素子２１と対向する面の
周辺部、及び、プリズム体Ｐ12の映像表示素子２２と対
向する面の周辺部に遮光体２７を配置することにより有
効径を小さくして、周辺光線をける口径食を生じさせ、
映像の周辺を不鮮明にしている。Examples 3 and 4 Examples 3 and 4 below are examples in which two image display elements and two eyepiece optical systems are arranged for one eye. FIG. 6 shows a perspective view of the third embodiment.
The configuration is such that two prism bodies P 11 and P 12 are arranged in parallel on the left and right of the visual axis 20 of the observer's eye E 0 , and each prism body P
11 and P 12 , the semi-transmissive reflective surfaces 23 and 24 form an angle with each other (the normal line of the semi-transmissive reflective surface 23 is approximately 4 with respect to the visual axis 20).
5 ° to face downward without a normal semi-transmissive reflective surface 24 so as to face upward a substantially 45 ° with respect to the visual axis 20) is disposed, below the one prism P 11 Is integrally provided with a concave rear surface mirror 25 configured as an optical system having a positive power of the eyepiece optical system, and is located above the semi-transmissive reflective surface 23 so as to face the concave rear surface mirror 25 with the semi-transmissive reflective surface 23 interposed therebetween. The image display element 21 is arranged, and the image display element 21
Image is transmitted through the semi-transmissive reflective surface 23, and the concave rear surface mirror 25
Is reflected by the semi-transmissive reflective surface 23, and then the visual axis 2
The light is reflected in the direction of the observer's eye E 0 along the direction 0 . A concave rear surface mirror 26 configured as an optical system having a positive power of the eyepiece optical system is arranged above the other prism body P 12 and faces the concave rear surface mirror 26 with the semi-transmissive reflection surface 24 interposed therebetween. The image display element 22 is integrally arranged below the semi-transmissive reflection surface 24, and the image of the image display element 22 is transmitted through the semi-transmissive reflection surface 24 and reflected by the concave rear surface mirror 26, and then, this time. It is reflected by the semi-transmissive reflective surface 24 along the visual axis 20 in the direction of the observer's eyeball E 0 . Then, both images are enlarged and projected as a composite image in the observer's eyeball. In the case of this embodiment, by disposing the light shields 27 on the periphery of the surface of the prism body P 11 facing the image display element 21 and on the periphery of the surface of the prism body P 12 facing the image display element 22. By reducing the effective diameter, causing vignetting to penetrate the peripheral rays,
The area around the image is blurred.

【００６４】図７に実施例４の斜視図を示す。構成は、
観察者眼球Ｅ0 の視軸２０の左右に２つのプリズム体Ｐ
11、Ｐ12が並列して配置され、各プリズム体Ｐ11、Ｐ12
内に反射面２３’、２４’が相互に角度をなして、か
つ、それらの法線が視軸２０に対して上方を向くように
配置され、プリズム体Ｐ11、Ｐ12の上方に映像表示素子
２１、２２が、また、その前方に共通の接眼光学系の正
のパワーを有する光学系として構成された凸レンズ２８
が配置されており、映像表示素子２１の画像は反射面２
３’で視軸２０に沿って観察者眼球Ｅ0 方向へ反射さ
れ、映像表示素子２２の画像は反射面２４’で視軸２０
に沿って観察者眼球Ｅ0 方向へ反射され、両画像は合成
像として凸レンズ２８により観察者眼球内に拡大投影さ
れる。この実施例の場合、プリズム体Ｐ11、Ｐ12の映像
表示素子２１、２２と対向する面の周辺部に遮光体２７
を配置することにより有効径を小さくして、周辺光線を
ける口径食を生じさせ、映像の周辺を不鮮明にしてい
る。FIG. 7 shows a perspective view of the fourth embodiment. The configuration is
Two prism bodies P are arranged on the left and right of the visual axis 20 of the observer's eye E 0.
11 and P 12 are arranged in parallel, and each prism body P 11 and P 12 is arranged.
Reflecting surface 23 within ', 24' at an angle to each other, and their normals are arranged so as to face upward with respect to the visual axis 20, the video display above the prism body P 11, P 12 A convex lens 28 in which the elements 21 and 22 are also arranged in front of them as an optical system having a positive optical power of a common eyepiece optical system.
Are arranged, and the image on the video display element 21 is the reflection surface 2
3'is reflected in the direction of the observer's eye E 0 along the visual axis 20 and the image on the image display element 22 is reflected by the reflecting surface 24 '.
Is reflected in the direction of the observer's eye E 0 along, and both images are enlarged and projected as a composite image into the observer's eye by the convex lens 28. In the case of this embodiment, the light shield 27 is provided on the periphery of the surfaces of the prisms P 11 and P 12 that face the image display elements 21 and 22.
By arranging, the effective diameter is reduced, vignetting that causes marginal rays is generated, and the periphery of the image is blurred.

【００６５】〔実施例５、６、７〕図８に実施例５の単
眼用の映像表示装置の断面図を示す。図中、３１は観察
者瞳位置、３２は観察者視軸、３３は接眼光学系の第１
反射鏡、３４は接眼光学系の第２反射鏡、３５は映像表
示素子である。実際の光線経路は、映像表示素子３５か
ら発した光線束は、接眼光学系の第２反射鏡３４に入射
し、そこで反射されて、第１反射鏡３３に入射し、そこ
で再び反射されて、観察者の瞳３１の虹彩位置又は眼球
の回旋中心を射出瞳として観察者の眼球内に投影され
る。[Embodiments 5, 6 and 7] FIG. 8 is a sectional view of a monocular image display apparatus of Embodiment 5. In the figure, 31 is the observer pupil position, 32 is the observer visual axis, and 33 is the first eyepiece optical system.
A reflecting mirror, 34 is a second reflecting mirror of the eyepiece optical system, and 35 is an image display element. The actual ray path is that the ray bundle emitted from the image display element 35 enters the second reflecting mirror 34 of the eyepiece optical system, is reflected there, enters the first reflecting mirror 33, and is reflected again there, The iris position of the observer's pupil 31 or the center of rotation of the eyeball is projected into the observer's eyeball as an exit pupil.

【００６６】この実施例５は、水平画角３０°、垂直画
角２２．７°、瞳経４ｍｍであり、後記する構成パラメ
ータにおいて、接眼光学系の第２面、第３面、第４面は
アナモフィック非球面、第５面、第６面、第７面は球面
である。第１反射鏡３３は２面で構成され裏面反射して
おり、第２反射鏡３４は２面で構成され裏面反射してい
る。この実施例５においては、第１反射鏡３３の透過面
（前面）の周囲部に遮光体（遮光枠）３６を配置するこ
とにより有効径を小さくして、周辺光線をける口径食を
生じさせ、映像の周辺を不鮮明にしている。なお、この
代わりに、第１反射鏡３３の裏面鏡の反射コーティング
の有効径を小さくすることによっても、同様に映像の周
辺を不鮮明にできる。The fifth embodiment has a horizontal angle of view of 30 °, a vertical angle of view of 22.7 °, and a pupil diameter of 4 mm, and in the constituent parameters described later, the second surface, the third surface, and the fourth surface of the eyepiece optical system are used. Are anamorphic aspherical surfaces, and the fifth surface, sixth surface, and seventh surface are spherical surfaces. The first reflecting mirror 33 has two surfaces and reflects on the back surface, and the second reflecting mirror 34 has two surfaces and reflects on the back surface. In the fifth embodiment, a light-shielding body (light-shielding frame) 36 is arranged around the transmissive surface (front surface) of the first reflecting mirror 33 to reduce the effective diameter, thereby causing vignetting for surrounding light rays. , The periphery of the image is blurred. Incidentally, instead of this, by reducing the effective diameter of the reflective coating on the back surface mirror of the first reflecting mirror 33, the periphery of the image can be similarly blurred.

【００６７】図９に実施例６の単眼用の映像表示装置の
断面図を示す。図中、３１は観察者瞳位置、３２は観察
者視軸、３７は接眼光学系の第１面、３８は接眼光学系
の第２面を構成する凹面鏡、３９は接眼光学系の第３面
（第１面３７と共通）、３５は映像表示素子、４０は第
１面３７と第２面（反射面）３８と第３面３９からなる
接眼光学系である。FIG. 9 is a sectional view of the monocular image display apparatus of the sixth embodiment. In the figure, 31 is the observer's pupil position, 32 is the observer's visual axis, 37 is the first surface of the eyepiece optical system, 38 is a concave mirror that constitutes the second surface of the eyepiece optical system, and 39 is the third surface of the eyepiece optical system. (Common to the first surface 37), 35 is an image display element, and 40 is an eyepiece optical system including a first surface 37, a second surface (reflection surface) 38, and a third surface 39.

【００６８】この実施例６における実際の光線経路は、
映像表示素子３５から発した光線束は、順に接眼光学系
４０の第３面３９で屈折、第２面（凹面鏡）３８で反
射、第１面３７で屈折されて、直接観察者の瞳の虹彩位
置又は眼球の回旋中心を射出瞳３１として観察者の眼球
内に投影される。The actual ray path in the sixth embodiment is
The light beam emitted from the image display element 35 is sequentially refracted by the third surface 39 of the eyepiece optical system 40, reflected by the second surface (concave mirror) 38, refracted by the first surface 37, and directly iris of the observer's pupil. The position or the center of rotation of the eyeball is projected as the exit pupil 31 into the eyeball of the observer.

【００６９】この実施例６は、水平画角３０°、垂直画
角２２．７°、瞳経４ｍｍであり、後記する構成パラメ
ータにおいて、接眼光学系４０の第１面３７、第２面３
８、第３面３９はアナモルフィク非球面である。この実
施例６においては、第１面３７（第３面３９）の周囲部
に遮光体（遮光枠）３６を配置することにより有効径を
小さくして、周辺光線をける口径食を生じさせ、映像の
周辺を不鮮明にしている。なお、この代わりに、第２面
３８の裏面鏡の反射コーティングの有効径を小さくする
ことによっても、同様に映像の周辺を不鮮明にできる。The sixth embodiment has a horizontal angle of view of 30 °, a vertical angle of view of 22.7 °, and a pupil diameter of 4 mm, and in the constituent parameters described later, the first surface 37 and the second surface 3 of the eyepiece optical system 40 are used.
8 and the third surface 39 are anamorphic aspherical surfaces. In the sixth embodiment, the effective diameter is reduced by arranging the light shield (light shield frame) 36 around the first surface 37 (third surface 39) to cause vignetting for surrounding light rays. The area around the image is blurred. Incidentally, instead of this, by reducing the effective diameter of the reflective coating of the rear surface mirror of the second surface 38, the periphery of the image can be similarly blurred.

【００７０】図１０に実施例７の映像表示装置の光学系
の単眼部分の断面図を示す。図中、３１は観察者の瞳位
置、３２は光軸、４１は凹面鏡、４２’は正のパワーを
有する光学素子、３５は映像表示素子である。FIG. 10 is a sectional view of the monocular part of the optical system of the image display apparatus of the seventh embodiment. In the figure, 31 is the observer's pupil position, 32 is the optical axis, 41 is a concave mirror, 42 'is an optical element having a positive power, and 35 is an image display element.

【００７１】この実施例７における実際の光線経路は、
映像表示素子３５から発した光線束は、順に正のパワー
を有する光学素子４２’で屈折され、凹面鏡４１で反射
されて、直接観察者の瞳の虹彩位置又は眼球の回旋中心
を射出瞳３１として観察者の眼球内に投影される。The actual ray path in the seventh embodiment is
The ray bundle emitted from the image display element 35 is sequentially refracted by the optical element 42 ′ having a positive power and reflected by the concave mirror 41, and the iris position of the observer's pupil or the center of rotation of the eyeball is used as the exit pupil 31. It is projected into the observer's eye.

【００７２】実施例７において、凹面鏡４１はアナモル
フィック面の表面鏡、正のパワーを有する光学素子４
２’は両凸球面単レンズからなる。この実施例７の画角
及び瞳直径は、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、
瞳直径４ｍｍである。In Example 7, the concave mirror 41 is a surface mirror having an anamorphic surface, and the optical element 4 having a positive power.
2'comprises a biconvex spherical single lens. The angle of view and the pupil diameter of this Example 7 are as follows: horizontal angle of view 30 °, vertical angle of view 22.7 °,
The pupil diameter is 4 mm.

【００７３】この実施例７においては、正レンズ４２’
近傍、あるいは、正レンズ４２’と映像表示素子３５の
間の何れか一方に遮光枠３６又は３６’を配置すること
により有効径を小さくして、周辺光線をける口径食を生
じさせ、映像の周辺を不鮮明にしている。また、３６と
３６’の間の位置に遮光枠を配置してもよい。なお、映
像表示素子３５と遮光枠３６’の間の距離は、接眼光学
系全体の焦点距離をｆとするとき、ｆ2 ／３３３（ｍ
ｍ）より大きいことが望ましい。In the seventh embodiment, the positive lens 42 'is used.
By disposing the light shielding frame 36 or 36 'in the vicinity or between the positive lens 42' and the image display element 35, the effective diameter can be reduced to cause vignetting of peripheral light rays, and The surroundings are blurred. Further, a light shielding frame may be arranged at a position between 36 and 36 '. The distance between the light shielding frame 36 'and the image display device 35, when the focal length of the entire eyepiece optical system and f, f 2/333 (m
It is desirable that it is larger than m).

【００７４】実施例５、６、７の構成パラメータは後記
するが、以下の説明において、面番号は、観察者の瞳位
置３１から映像表示素子３５へ向う逆追跡の面番号とし
て示してある。そして、座標の取り方は、図８〜図１０
に示すように、観察者の瞳位置１１中心から視軸３２方
向をＺ軸とし、紙面に垂直な方向に紙面表面から裏面に
向かう方向を正としてＸ軸をとり、Ｘ軸、Ｚ軸に垂直で
右手系を構成するＹ軸を紙面内にとり、光軸は紙面のＹ
−Ｚ面内で折り曲げられるものとする。The constituent parameters of the fifth, sixth and seventh embodiments will be described later, but in the following description, the surface number is shown as the surface number of the reverse tracking from the observer's pupil position 31 toward the image display element 35. Then, how to obtain the coordinates is shown in FIGS.
As shown in, the Z axis is the direction of the visual axis 32 from the center of the observer's pupil position 11, the X axis is the direction perpendicular to the paper surface, and the direction from the front surface to the back surface of the paper is positive, and the X axis is perpendicular to the Z axis. The Y axis that constitutes the right-handed system is set in the paper, and the optical axis is the Y
-Should be folded in the Z plane.

【００７５】そして、後記する構成パラメータ中におい
て、偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θが記載されている面につい
ては、基準面を１面としているものは、その面の面頂の
Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の偏心量、及び、その面の中心軸の
Ｚ軸からの傾き角を意味する。なお、偏心量Ｙ，Ｚと傾
き角θの記載のない面は、その前の面と同軸であること
を意味する。Among the constituent parameters described later, regarding the surface on which the eccentricity amounts Y and Z and the tilt angle θ are described, the one having the reference surface as one surface is the apex of the surface in the Y-axis direction, It means the amount of eccentricity in the Z-axis direction and the angle of inclination of the central axis of the surface from the Z-axis. It should be noted that a surface on which the eccentricity amounts Y and Z and the tilt angle θ are not described means that it is coaxial with the surface before it.

【００７６】また、面間隔は、２面に関しては１面から
のＺ軸に沿う距離であり、その位置が基準点になり、そ
の基準点から偏心量Ｙの点が２面の面頂になる。同軸系
部分についてはその面から次の面までの軸上間隔であ
る。なお、面間隔は、光軸に沿って逆追跡の方向を正と
して示してある。The surface spacing is the distance along the Z-axis from one surface with respect to two surfaces, and that position becomes the reference point, and the point of the eccentricity Y from that reference point becomes the top of the two surfaces. . For the coaxial system part, it is the axial distance from that surface to the next surface. The surface spacing is shown as positive in the direction of reverse tracking along the optical axis.

【００７７】また、各面において、非回転対称の非球面
形状は、その面を規定する座標上で、Ｒy 、Ｒx はそれ
ぞれＹ−Ｚ面（紙面）内の近軸曲率半径、Ｘ−Ｚ面内で
の近軸曲率半径、Ｋx 、Ｋy はそれぞれＸ−Ｚ面、Ｙ−
Ｚ面内の円錐係数、ＡＲ、ＢＲはそれぞれＺ軸に対して
回転対称な４次、６次の非球面係数、ＡＰ、ＢＰはそれ
ぞれＺ軸に対して回転非対称な４次、６次の非球面係数
とすると、非球面式は以下に示す通りである。 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 なお、面と面の間の媒質の屈折率はｄ線の屈折率で表
す。長さの単位はｍｍである。In each surface, an aspherical shape having a non-rotationally symmetric shape has coordinates R y and R x which are paraxial curvature radii in the YZ plane (paper surface) and X- Paraxial radii of curvature in the Z plane, K x and K y are the X-Z plane and Y-, respectively.
The conic coefficients AR and BR in the Z plane are the fourth-order and sixth-order aspherical coefficients rotationally symmetric with respect to the Z axis, respectively, and AP and BP are the fourth-order and sixth-order non-spherical coefficients rotationally asymmetric with respect to the Z axis, respectively. Assuming a spherical coefficient, the aspherical expression is as shown below. Z = [(X 2 / R x) + (Y 2 / R y)] / [1+ {1- (1+
K x ) (X 2 / R x 2 )-(1 + K y ) (Y 2 / R y 2 )} 1/2 ] +
AR [(1-AP) X 2 + (1 + AP) Y 2 ] 2 + BR [(1-
BP) X 2 + (1 + BP) Y 2 ] 3 The refractive index of the medium between the surfaces is represented by the refractive index of the d-line. The unit of the length is mm.

【００７８】さて、以下に示す実施例は全て右眼用の画
像表示装置であり、左眼用は構成す光学要素を全てＸ−
Ｚ面に対称に配備することで実現できる。また、実際の
装置においては、接眼光学系によって光軸が屈曲する方
向は、観察者の上方あるいは下方、側方何れの方向にあ
ってもよいことは言うまでもない。The following examples are all image display devices for the right eye, and all the optical elements for the left eye are X-.
It can be realized by symmetrically arranging in the Z plane. Further, it goes without saying that in an actual device, the direction in which the optical axis is bent by the eyepiece optical system may be above, below, or lateral to the observer.

【００７９】次に、実施例５、６、７の構成パラメータ
を示す。 実施例５ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳） 50.000 ２ Ｒy -83.807 1.4870 70.40 Ｒx 435.455 （１面より） Ｋy -3.565229 Ｙ 0 θ 30.00° Ｋx -129.181801 ３ Ｒy -94.856 1.4870 70.40 Ｒx -158.119 （１面より） Ｋy -1.26125 Ｙ 0 θ 25.78° Ｋx 1.775005 Ｚ 53.257 ４ Ｒy -83.807 （１面より） Ｒx 435.455 Ｙ 0 θ 30.00° Ｋy -3.565229 Ｚ 50.000 Ｋx -129.181801 ５ -377.051 -1.805 1.6200 60.30 （１面より） Ｙ -20.00 θ 15.08° Ｚ 33.276 ６ -422.178 1.805 1.6200 60.30 ７ -377.051 ８ （画像表示素子） （１面より） Ｙ -28.654 θ -7.22° Ｚ 52.805 。Next, constituent parameters of the fifth, sixth and seventh embodiments will be shown. Example 5 Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number (Eccentricity) (Inclination angle) 1 ∞ (pupil) 50.000 2 R y -83.807 1.4870 70.40 R x 435.455 (from 1 surface) K y -3.565229 Y 0 θ 30.00 ° K x -129.181801 3 R y -94.856 1.4870 70.40 R x -158.119 (from 1 surface) K y -1.26125 Y 0 θ 25.78 ° K x 1.775005 Z 53.257 4 R y -83.807 (from 1 surface) R x 435.455 Y 0 θ 30.00 ° K y -3.565229 Z 50.000 K x -129.181801 5 -377.051 -1.805 1.6200 60.30 (from 1 surface) Y -20.00 θ 15.08 ° Z 33.276 6 -422.178 1.805 1.6200 60.30 7 -377.051 8 (image display element) (1 surface) Y) -28.654 θ -7.22 ° Z 52.805.

【００８０】実施例６ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳） 50.000 ２ Ｒy -115.364 1.5633 64.15 Ｒx -127.909 （１面より） Ｋy -7.421305 Ｙ 0 θ 30.00 ° Ｋx 0 ＡＲ 8.46165×10-8 ＢＲ -7.76339×10-18 ＡＰ -1.87052 ＢＰ 2.58902×102 ３ Ｒy -70.852 1.5633 64.15 Ｒx -70.635 （１面より） Ｋy -1.36906×10-1 Ｙ -16.545 θ 7.00 ° Ｋx -5.4533 ×10-2 Ｚ 58.547 ＡＲ 3.62791×10-12 ＢＲ 3.72459×10-11 ＡＰ -7.25017×10 ＢＰ -1.07422 ４ Ｒy -115.364 （１面より） Ｒx -127.909 Ｙ 0 θ 30.00 ° Ｋy -7.421305 Ｚ 50.000 Ｋx 0 ＡＲ 8.46165×10-8 ＢＲ -7.76339×10-18 ＡＰ -1.87052 ＢＰ 2.58902×102 ５ （画像表示素子） （１面より） Ｙ -16.162 θ 16.10 ° Ｚ 28.408 。Example 6 Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number (Eccentricity) (Inclination angle) 1 ∞ (pupil) 50.000 2 R y -115.364 1.5633 64.15 R x -127.909 (from 1 surface) K y -7.421305 Y 0 θ 30.00 ° K x 0 AR 8.46 165 × 10 -8 BR -7.76339 × 10 -18 AP -1.87052 BP 2.58902 × 10 2 3 R y -70.852 1.5633 64.15 R x -70.635 (from one surface) K y -1.36906 × 10 -1 Y -16.545 θ 7.00 ° K x -5.4533 × 10 -2 Z 58.547 AR 3.62791 × 10 -12 BR 3.72459 × 10 -11 AP -7.25017 × 10 BP -1.07422 4 R y -115.364 (from 1 surface) R x -127.909 Y 0 θ 30.00 ° K y -7.421305 Z 50.000 K x 0 AR 8.46165 × 10 -8 BR -7.76339 × 10 -18 AP -1.87052 BP 2.58902 × 10 2 5 ( image display element) (from one side) Y - 16.162 θ 16.10 ° Z 28.408.

【００８１】実施例７ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳位置） 77.82 ２ Ｒy -516.62（凹面鏡） （Ｚ軸より） Ｒx -256.38 Ｙ -161.98 Ｋy 4.55 Ｋx 2.67 ３ -48.55（レンズ） -8.5 1.51633 64.1 （１面より） Ｙ -17.95 θ 50 ゜ Ｚ 32.36 ４ 500 ５ ∞（画像表示面） （１面より） Ｙ -50.36 θ 29.44° Ｚ 4.57 。Example 7 Surface Number Curvature Radius Spacing Refractive Index Abbe Number (Eccentricity) (Tilt Angle) 1 ∞ (Pupil Position) 77.82 2 R y -516.62 (Concave Mirror) (From Z Axis) R x -256.38 Y -161.98 K y 4.55 K x 2.67 3 -48.55 ( lens) -8.5 1.51633 64.1 (from one side) Y -17.95 θ 50 ° Z 32.36 4 500 5 ∞ (image display surface) (from one side) Y -50.36 θ 29.44 ° Z 4.57.

【００８２】〔実施例８〕図１１に実施例８の単眼用の
映像表示装置の断面図を示す。図中、３１は観察者瞳位
置、３２は観察者視軸、４２は接眼光学系の第１面、４
３は接眼光学系の第２面を構成する凹面鏡、４４は接眼
光学系の第３面、３５は映像表示素子、４５は第１面４
２、第２面４３と第３面４４からなる接眼光学系であ
る。[Embodiment 8] FIG. 11 shows a sectional view of a monocular image display apparatus of Embodiment 8. In the figure, 31 is the observer pupil position, 32 is the observer visual axis, 42 is the first surface of the eyepiece optical system, 4
Reference numeral 3 is a concave mirror that constitutes the second surface of the eyepiece optical system, 44 is the third surface of the eyepiece optical system, 35 is an image display element, and 45 is the first surface 4
2, an eyepiece optical system including a second surface 43 and a third surface 44.

【００８３】この実施例における実際の光線経路は、映
像表示素子３５から発した光線束は、接眼光学系４５の
第３面４４、第２面（凹面鏡）４３、第１面４２の順に
屈折、反射、屈折されて、観察者の瞳の虹彩位置又は眼
球の回旋中心を射出瞳３１として観察者の眼球内に投影
される。The actual ray path in this embodiment is such that the ray bundle emitted from the image display element 35 is refracted in the order of the third surface 44, the second surface (concave mirror) 43, and the first surface 42 of the eyepiece optical system 45. The light is reflected and refracted, and the iris position of the observer's pupil or the center of rotation of the eyeball is projected into the observer's eyeball as the exit pupil 31.

【００８４】この実施例は、第１面４２、第２面４３、
第３面４４のパワーは、それぞれ正、正、負であり、第
１面４２、第２面４３、第３面４４はアナモフィック非
球面である。本実施例は、水平画角３５°、垂直画角２
６．６°、瞳経８ｍｍである。In this embodiment, the first surface 42, the second surface 43,
The power of the third surface 44 is positive, positive, and negative, respectively, and the first surface 42, the second surface 43, and the third surface 44 are anamorphic aspherical surfaces. In this embodiment, the horizontal angle of view is 35 ° and the vertical angle of view is 2
6.6 °, pupil diameter 8 mm.

【００８５】この実施例においては、第２面４３の反射
コーティング４６の有効径をＢの狭い範囲に限定するこ
とによって有効径を小さくして、周辺光線をける口径食
を生じさせ、映像の周辺を不鮮明にしている。In this embodiment, the effective diameter of the reflective coating 46 on the second surface 43 is limited to a narrow range of B to reduce the effective diameter, thereby causing vignetting to penetrate the marginal rays, and thus the periphery of the image. Is blurred.

【００８６】この実施例の構成パラメータは下記する
が、面番号は、観察者の瞳位置３１又は眼球回旋中心の
位置から映像表示素子３５へ向う逆追跡の面番号として
示してある。そして、座標の取り方は、出発面である面
番号１の面に関して、図１１に示すように、観察者の瞳
位置３１中心を視軸方向をＺ軸とし、紙面をＹ−Ｚ面と
し、紙面に垂直でＺ軸を含む面をＸ−Ｚ面とする。The constituent parameters of this embodiment are described below, but the surface number is shown as the surface number of the backward tracking from the position 31 of the observer's pupil or the center of eyeball rotation to the image display element 35. Then, regarding the method of obtaining the coordinates, with respect to the surface having the surface number 1 which is the starting surface, as shown in FIG. A plane perpendicular to the paper surface and including the Z axis is defined as an XZ plane.

【００８７】そして、後記する構成パラメータ中におい
て、偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θが記載されている面につい
ては、その前の面の面頂を原点とし、その前の面を規定
している座標上でのＹ，Ｚで指定される位置に面頂が位
置し、また、θで指定される角度だけその前の面の座標
のＺ軸から中心軸が傾いていることを意味し、その場
合、θが正は反時計回りを意味する。そして、その回転
した座標（特に、Ｚ軸）が次の面を決める新たな座標に
なる。したがって、Ｚ軸方向について、傾き角θの指定
がある毎に次の面を決める座標が変化して行く。In the constituent parameters described later, regarding the surface on which the eccentricity amounts Y and Z and the inclination angle θ are described, the vertex of the front surface is the origin and the front surface is defined. It means that the surface apex is located at the position specified by Y and Z on the coordinates, and that the central axis is tilted from the Z axis of the coordinates of the previous surface by the angle specified by θ. In this case, positive θ means counterclockwise rotation. Then, the rotated coordinates (in particular, the Z axis) become new coordinates that determine the next surface. Therefore, in the Z-axis direction, the coordinates that determine the next surface change every time the tilt angle θ is specified.

【００８８】また、面間隔は、その面の座標におけるＺ
軸に沿うその面の面頂から次の面を決める規準点までの
距離であり、前の面にこの面間隔が規定されているとき
は、上記に係わらず、次の面は、この規準点を原点とし
て、その前の面を規定している座標上でのＹ，Ｚで指定
される位置に面頂が位置し、また、θで指定される角度
だけその前の面の座標のＺ軸から中心軸が傾いているこ
とを意味する。また、次の面に偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θ
が記載ないときは、次の面の面頂がその規準点に位置す
ることになる。The surface spacing is Z in the coordinates of the surface.
It is the distance from the top of that surface along the axis to the reference point that determines the next surface, and when this surface spacing is specified on the previous surface, the next surface is the reference point regardless of the above. With the origin as the origin, the surface apex is located at the position specified by Y and Z on the coordinates that define the surface before that, and the Z axis of the coordinates of the surface before that by the angle specified by θ. Means that the central axis is tilted. In addition, the eccentricity amounts Y and Z and the tilt angle θ
If is not specified, the top of the next surface will be located at the reference point.

【００８９】なお、偏心量Ｙ，Ｚと傾き角θについて、
特に規準面が指定されている場合は、その指定された面
の面頂を原点として、その指定された面を規定している
座標上でのＹ，Ｚで指定される位置に面頂が位置し、ま
た、θで指定される角度だけその指定された面の座標の
Ｚ軸から中心軸が傾いていることを意味する。Regarding the eccentricity amounts Y and Z and the tilt angle θ,
In particular, if a reference plane is specified, the top of the specified surface is used as the origin and the top is located at the position specified by Y and Z on the coordinates that specify the specified surface. Also, it means that the central axis is inclined from the Z axis of the coordinates of the designated surface by the angle designated by θ.

【００９０】各面において、非回転対称の非球面形状
は、その面を規定する座標上で、Ｒy、Ｒx はそれぞれ
Ｙ−Ｚ面（紙面）内の近軸曲率半径、Ｘ−Ｚ面内での近
軸曲率半径、Ｋx 、Ｋy はそれぞれＸ方向、Ｙ方向の円
錐係数、ＡＲ、ＢＲはそれぞれ回転対称な４次、６次の
非球面係数、ＡＰ、ＢＰはそれぞれ非対称な４次、６次
の非球面係数とすると、非球面式は以下に示す通りであ
る。In each of the surfaces, the aspherical shape which is not rotationally symmetric has R y and R x on the coordinates that define the surface, and R y and R x are the paraxial radius of curvature in the YZ plane (paper surface) and the XZ plane, respectively. Paraxial radii of curvature, K x and K y are conical coefficients in the X and Y directions, AR and BR are rotationally symmetric 4th and 6th aspherical coefficients, AP and BP are asymmetrical 4 respectively. Assuming the following 6th order aspherical coefficients, the aspherical expression is as follows.

【００９１】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＋Ｂ
Ｒ［ (1-ＢＰ) Ｘ2+( 1+ＢＰ) Ｙ2 ］3 なお、面と面の間の媒質の屈折率はｄ線の屈折率で表
す。Z = [(X 2 / R x ) + (Y 2 / R y )] / [1+
｛1- (1 + K x ) (X 2 / R x 2 )-(1 + K y ) (Y 2 / R y 2 )｝
1/2] + AR [(1- AP) X 2 + (1 + AP) Y 2] 2 + B
R [(1-BP) X 2 + (1 + BP) Y 2] 3 The refractive index of the medium between the surfaces is expressed by the refractive index of the d-line.

【００９２】さて、以下に示す実施例は全て右眼用の画
像表示装置であり、左眼用は構成す光学要素を全てＸ−
Ｚ面に対称に配備することで実現できる。また、実際の
装置においては、接眼光学系によって光軸が屈曲する方
向は、観察者の上方でも横方向（右眼では右方向）でも
何れでもよいことは言うまでもない。The following examples are all image display devices for the right eye, and all the optical elements for the left eye are X-.
It can be realized by symmetrically arranging in the Z plane. Also, in an actual device, it goes without saying that the direction in which the optical axis is bent by the eyepiece optical system may be either above the observer or laterally (to the right for the right eye).

【００９３】次に、上記実施例８の構成パラメータを示
す。 実施例８ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳） 31.247 ２ Ｒy 276.464 39.745 1.5163 64.15 Ｒx 105.242 Ｙ 2.792 θ -17.70゜ Ｋy 176.284 Ｋx 17.596 ＡＲ 7.70344 ×10-7 ＢＲ -4.42381 ×10-9 ＡＰ 1.24899 ＢＰ 9.45301 ×10-2 ３ Ｒy -115.076 0 1.5163 64.15 Ｒx -109.349 Ｙ -15.00 θ 29.85゜ Ｋy -9.55591 ×10-1 Ｋx -6.173689 ＡＲ 1.52656 ×10-10 ＢＲ -2.18269 ×10-13 ＡＰ 1.56741 ×10 ＢＰ -5.13958 ４ Ｒy -84.948 0 （２面より） Ｒx -71.864 Ｙ -27.925 θ 47.26゜ Ｋy 2.690462 Ｚ 10.892 Ｋx -3.997544 ＡＲ -1.72765 ×10-6 ＢＲ 8.97516 ×10-10 ＡＰ 0.674265 ＢＰ 0.108674 ５ （画像表示素子） （１面より） Ｙ -33.951 θ 23.99゜ Ｚ 26.499 。Next, the constituent parameters of the eighth embodiment will be shown. Example 8 Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number (eccentricity) (tilt angle) 1 ∞ (pupil) 31.247 2 R y 276.464 39.745 1.5163 64.15 R x 105.242 Y 2.792 θ -17.70 ° K y 176.284 K x 17.596 AR 7.70344 × 10 -7 BR -4.42381 × 10 -9 AP 1.24899 BP 9.45301 × 10 -2 3 R y -115.076 0 1.5163 64.15 R x -109.349 Y -15.00 θ 29.85 ° K y -9.55591 × 10 -1 K x -6.173689 AR 1.52656 × 10 -10 BR -2.18269 × 10 -13 AP 1.56741 × 10 BP -5.13958 4 R y -84.948 0 (from 2 surfaces) R x -71.864 Y -27.925 θ 47.26 ° K y 2.690462 Z 10.892 K x -3.997544 AR -1.72765 × 10 -6 BR 8.97516 × 10 -10 AP 0.674265 BP 0.108674 5 (Image display element) (From one surface) Y -33.951 θ 23.99 ° Z 26.499.

【００９４】〔実施例９〕図１２に実施例９の映像表示
装置の光学系の単眼部分の断面図を示す。図中、５１は
映像表示素子、プリズムＰの構成要素の中、５６は第１
の屈折面、５２は第１の反射面、５３は第２の反射面、
５７は第２の屈折面、５５は観察者瞳位置、５９は観察
者が正面を観察しているときの視軸である。この実施例
における実際の光線経路は、映像表示素子５１から発し
た光線束は、順に、プリズムＰの第１の屈折面５６で屈
折、第１の反射面５２で反射、第２の反射面５３で反
射、第２の屈折面５７で屈折されて、観察者の瞳５５か
ら眼球内に投影される。[Embodiment 9] FIG. 12 is a sectional view of a monocular portion of an optical system of an image display apparatus of Embodiment 9. In the figure, 51 is an image display element, and 56 is a first element among the constituent elements of the prism P.
Refraction surface, 52 is a first reflection surface, 53 is a second reflection surface,
57 is the second refracting surface, 55 is the observer pupil position, and 59 is the visual axis when the observer is observing the front. In the actual light ray path in this embodiment, the light ray bundles emitted from the image display element 51 are sequentially refracted by the first refracting surface 56 of the prism P, reflected by the first reflecting surface 52, and second reflecting surface 53. And is refracted by the second refraction surface 57 and projected from the observer's pupil 55 into the eyeball.

【００９５】この実施例においては、遮光手段を挿入す
る場所が少ないので、第２の反射面５３（あるいは、第
１の反射面５２）の反射コーティング４６の有効径をＢ
の狭い範囲に限定することによって有効径を小さくし
て、周辺光線をける口径食を生じさせ、映像の周辺を不
鮮明にしている。In this embodiment, since there are few places to insert the light shielding means, the effective diameter of the reflective coating 46 on the second reflective surface 53 (or the first reflective surface 52) is set to B.
The effective diameter is reduced by limiting the area to a narrow range, causing vignetting to penetrate the peripheral rays and blurring the periphery of the image.

【００９６】この光学系の構成パラメータは後記する
が、この実施例においては、第１の反射面５２がトーリ
ック非球面になっている。The constituent parameters of this optical system will be described later, but in this embodiment, the first reflecting surface 52 is a toric aspherical surface.

【００９７】なお、座標系を図示のように、観察者の左
右方向の右から左を正方向とするＸ軸、観察者の視軸５
９方向の眼球側から第２の反射面５３側を正方向とする
Ｚ軸、上下方向の下から上を正方向とするＹ軸と定義す
る。As shown in the figure, the coordinate system is the X axis with the right to left of the observer's left-right direction as the positive direction, and the observer's visual axis 5
It is defined as a Z axis having a positive direction from the eyeball side in 9 directions to the second reflection surface 53 side, and a Y axis having a vertical direction from bottom to top in the vertical direction.

【００９８】そして、後記する数値データ中、面番号
は、観察者瞳位置５５から映像表示素子５１へ向かう逆
追跡の面番号として示してある。In the numerical data to be described later, the surface number is shown as the surface number for reverse tracking from the observer pupil position 55 toward the image display element 51.

【００９９】また、面間隔は、面と光軸の交点からその
次の面の面と光軸の交点までの軸上主光線（光軸）に沿
った距離で示している。また、傾き角は、面と光軸の交
点を通る光軸に対して垂直な直線と面と光軸の交点を通
る面の接線がなす角を示している。そして、傾き角は、
面と光軸の交点を通る面の接線の傾きが、面と光軸の交
点を通る光軸に対して垂直な直線から時計方向であれば
負として示し、反時計方向であれば正として示す。ま
た、面の曲率半径の符号は、曲率中心が面の後方にあれ
ば正、面の前方にあれが負としている。The surface spacing is indicated by the distance along the axial principal ray (optical axis) from the intersection of the surface and the optical axis to the intersection of the surface of the next surface and the optical axis. Further, the tilt angle indicates an angle formed by a tangent line of a plane passing through the intersection of the surface and the optical axis and a straight line perpendicular to the optical axis passing through the intersection of the surface and the optical axis. And the tilt angle is
If the inclination of the tangent to the surface passing through the intersection of the surface and the optical axis is clockwise from the straight line perpendicular to the optical axis passing through the intersection of the surface and the optical axis, it is shown as negative, and if it is counterclockwise, it is shown as positive. . The sign of the radius of curvature of the surface is positive if the center of curvature is behind the surface and negative in front of the surface.

【０１００】さらに、プリズムＰの反射面５２、５３及
び屈折面５６、５７の面形状は、近軸曲率半径を、ＸＺ
平面（紙面）に垂直な面内での曲率半径をＲX 、ＹＺ平
面内での曲率半径をＲY とすると、次式で表される。 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＋Ｂ
Ｐ）Ｙ2 〕3 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はそれぞれ回転対称な４次、６次の非
球面係数、ＡＰ、ＢＰはそれぞれ非回転対称な４次、６
次の非球面係数である。面形状が回転対称である場合に
は、ＲX 、ＫX、ＡＰ、ＢＰは特に表示しない。また、
面形状が球面の場合には、ＫX 、ＫY 、ＡＲ、ＢＲ、Ａ
Ｐ、ＢＰは特に表示しない。Furthermore, the surface shapes of the reflecting surfaces 52 and 53 and the refracting surfaces 56 and 57 of the prism P are such that the paraxial radius of curvature is XZ.
When the radius of curvature in the plane perpendicular to the plane (paper surface) is R X and the radius of curvature in the YZ plane is R Y , it is expressed by the following equation. Z = {(X 2 / R X ) + (Y 2 / R Y )} ÷ [1+ {1
-(1 + K X ) (X 2 / R X 2 )-(1 + K Y ) (Y 2
/ R Y 2 )} 1/2 ] + AR [(1-AP) X 2 + (1+
AP) Y 2] 2 + BR [(1-BP) X 2 + (1 + B
P) Y 2 ] 3 where K X is the conical coefficient in the X direction, K Y is the conical coefficient in the Y direction, AR and BR are rotationally symmetric 4th and 6th aspherical coefficients, AP and BP are respectively Non-rotationally symmetric fourth order, 6
The following aspherical coefficients. When the surface shape is rotationally symmetric, R X , K X , AP and BP are not particularly shown. Also,
When the surface shape is spherical, K X , K Y , AR, BR, A
P and BP are not particularly displayed.

【０１０１】実施例９の画角は、左右画角が２５°、上
下画角が１９°で、瞳径８ｍｍ、焦点距離５０ｍｍ、Ｆ
ナンバー６．２５である。以下、実施例９の構成パラメ
ータの数値データを示す。 実施例９ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 傾き角 １(55) ∞（瞳） 30.00 ２(57)ＲY 45.25 35.00 1.516 64.1 （屈折面） ３(53)ＲY ∞ -27.00 1.516 64.1 22.5° （反射面） ４(52)ＲY 225.71 34.00 1.516 64.1 22.5° ＲX 205.32 ＡＲ -0.13973 ×10-5 ＢＲ -0.32510 ×10-1 （反射面） ５(56)ＲY -42.44 3.25 （屈折面） ６(51) ∞（画像表示素子） 。The angle of view of the ninth embodiment is such that the horizontal angle of view is 25 °, the vertical angle of view is 19 °, the pupil diameter is 8 mm, the focal length is 50 mm, and F is
The number is 6.25. The numerical data of the constituent parameters of Example 9 are shown below. Example 9 Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number Tilt angle 1 (55) ∞ (pupil) 30.00 2 (57) RY 45.25 35.00 1.516 64.1 (refractive surface) 3 (53) RY ∞ -27.00 1.516 64.1 22.5 ° (Reflecting surface) 4 (52) R Y 225.71 34.00 1.516 64.1 22.5 ° R X 205.32 AR -0.13973 × 10 -5 BR -0.32510 × 10 -1 (Reflecting surface) 5 (56) RY -42.44 3.25 (Refractive surface) 6 (51) ∞ (image display device).

【０１０２】〔実施例１０〕図１３は、パワーを持つ屈
折光学素子を共心光学系の瞳面側に接合して配置してな
る映像表示装置の単眼部分の光路図で、パワーを持つ屈
折光学素子を６２、瞳面６１に凹面を向けた２つの半透
過曲面から構成される共心光学系を６３、パワーを持つ
屈折光学素子６２の瞳面６１側の屈折面を６４、共心光
学系６３の瞳面６１側の半透過曲面を６５、共心光学系
６３の像面Ｉ側の半透過曲面を６６とする。[Embodiment 10] FIG. 13 is an optical path diagram of a monocular portion of an image display device in which a refractive optical element having power is joined to the pupil plane side of a concentric optical system and arranged. 62 is an optical element, 63 is a concentric optical system composed of two semi-transmissive curved surfaces with a concave surface facing the pupil surface 61, 64 is a refracting surface on the pupil surface 61 side of the refractive optical element 62 having power, and concentric optics. A semi-transmissive curved surface of the system 63 on the pupil plane 61 side is 65, and a semi-transmissive curved surface of the concentric optical system 63 on the image plane I side is 66.

【０１０３】共心光学系６３のみでは、観察画角が９０
°を越えると像面湾曲とコマ収差の補正が難しくなって
くるので、観察画角を広げるために、共心光学系６３の
瞳面６１側に軸外光束を正のパワーでもって屈折させ、
共心光学系６３に入射する軸外光束の画角を小さくさせ
る役割を持つ正メニスカスレンズの屈折光学素子６２を
接合している。With only the concentric optical system 63, the observation angle of view is 90
If the angle exceeds °, it becomes difficult to correct the field curvature and coma. Therefore, in order to widen the observation angle of view, the off-axis light beam is refracted by the positive power on the pupil plane 61 side of the concentric optical system 63.
The refractive optical element 62 of a positive meniscus lens, which has a role of reducing the angle of view of the off-axis light beam incident on the concentric optical system 63, is joined.

【０１０４】この実施例にいては、像面Ｉに配置した映
像表示素子から発した光線束は、半透過曲面６６で屈折
され、半透過曲面６５で反射され、半透過曲面６６で今
度は反射され、半透過曲面６５を透過し、屈折面６４で
屈折されて、瞳面６１に位置する観察者眼球内に投影さ
れる。In this embodiment, the light beam emitted from the image display element arranged on the image plane I is refracted by the semi-transmissive curved surface 66, reflected by the semi-transmissive curved surface 65, and then reflected by the semi-transmissive curved surface 66. The light is transmitted through the semi-transmissive curved surface 65, refracted by the refraction surface 64, and projected into the observer's eyeball located on the pupil plane 61.

【０１０５】この実施例においては、共心光学系６３の
像面Ｉ側の半透過曲面６６の周囲に遮光手段６７を配置
して、周辺光線をける口径食を生じさせ、映像の周辺を
不鮮明にしている。遮光手段６７としては、共心光学系
６３の周囲を面取りして半透過反射面を設けないように
することが望ましい。そして、この遮光手段６７の位置
でこの接眼光学系を固定するようにすることもできる。In this embodiment, the light-shielding means 67 is arranged around the semi-transmissive curved surface 66 of the concentric optical system 63 on the image plane I side to cause vignetting to penetrate the peripheral rays, thereby making the periphery of the image unclear. I have to. As the light shielding means 67, it is desirable to chamfer the periphery of the concentric optical system 63 so that a semi-transmissive reflection surface is not provided. Then, the eyepiece optical system may be fixed at the position of the light shielding means 67.

【０１０６】〔実施例１１〕図１４に実施例１１の映像
表示装置の光学系の単眼部分の断面図を示す。図中、３
１は観察者瞳位置、３２は観察者視軸、７１は接眼光学
系の第１面、７２は接眼光学系の第２面、７３は接眼光
学系の第３面、７４は接眼光学系の第４面、３５は映像
表示素子、７５は偏心光学系である。[Embodiment 11] FIG. 14 is a sectional view of the monocular part of the optical system of the image display apparatus of Embodiment 11. In the figure, 3
1 is the observer's pupil position, 32 is the observer's visual axis, 71 is the first surface of the eyepiece optical system, 72 is the second surface of the eyepiece optical system, 73 is the third surface of the eyepiece optical system, and 74 is the eyepiece optical system. The fourth surface, 35 is an image display element, and 75 is a decentered optical system.

【０１０７】この実施例における実際の光線経路は、映
像表示素子３５から発した光線束は、接眼光学系（偏心
光学系）７５の第４面７４で屈折して接眼光学系に入射
し、その第３面７３、第２面７２、第１面７１の順に反
射、反射、屈折されて、観察者の瞳の虹彩位置又は眼球
の回旋中心を射出瞳３１として観察者の眼球内に投影さ
れる。In the actual light ray path in this embodiment, the light ray bundle emitted from the image display element 35 is refracted by the fourth surface 74 of the eyepiece optical system (decentered optical system) 75 and enters the eyepiece optical system. The third surface 73, the second surface 72, and the first surface 71 are reflected, reflected, and refracted in this order, and the iris position of the observer's pupil or the center of rotation of the eyeball is projected into the observer's eyeball as the exit pupil 31. .

【０１０８】この実施例において、２面、４面、５面は
球面であり、３面はアナモフィック非球面である。ま
た、水平画角３０°、垂直画角２２．７°、瞳径４ｍｍ
である。In this embodiment, the second surface, the fourth surface, and the fifth surface are spherical surfaces, and the third surface is an anamorphic aspherical surface. Horizontal angle of view 30 °, vertical angle of view 22.7 °, pupil diameter 4 mm
It is.

【０１０９】この実施例においては、遮光手段は第３面
７３に設けるが、第３面７３は全反射面であるので、図
の狭い領域Ｃ以外の周辺部分を砂がけして、面を粗面に
して全反射しないようにして、周辺光線に口径食を生じ
させ、映像の周辺を不鮮明にするのが好ましい。さら
に、砂がけした面に黒の染料や顔料を塗布するとさらに
好ましい。In this embodiment, the light shielding means is provided on the third surface 73, but since the third surface 73 is a total reflection surface, the peripheral portion other than the narrow area C in the figure is sanded to roughen the surface. It is preferable to make the surface not to be totally reflected to cause vignetting of peripheral rays and to make the periphery of the image unclear. Furthermore, it is more preferable to apply a black dye or pigment to the sanded surface.

【０１１０】この実施例の構成パラメータは以下に示す
が、面番号は、観察者の瞳位置３１から映像表示素子３
５へ向う逆追跡の面番号として示してある。そして、座
標の取り方は、図１４に示すように、観察者の虹彩位置
３１を原点とし、観察者視軸３２を原点から接眼光学系
に向かう方向を正とするＺ軸、観察者視軸３２に直交
し、観察者眼球から見て上下方向の下から上を正とする
Ｙ軸、観察者視軸３２に直交し、観察者眼球からみて左
右方向の右から左を正とするＸ軸と定義する。つまり、
紙面内をＹーＺ面とし、紙面と垂直方向の面をＸ−Ｚ面
とする。また、光軸は紙面のＹ−Ｚ面内で折り曲げられ
るものとする。The constituent parameters of this embodiment are shown below, but the surface numbers are from the pupil position 31 of the observer to the image display element 3.
It is shown as a face number for reverse tracking towards 5. As shown in FIG. 14, the coordinates are obtained by setting the observer's iris position 31 as the origin, and the observer's visual axis 32 as a positive Z axis from the origin to the eyepiece optical system, and the observer's visual axis. 32 is orthogonal to 32, and the Y-axis is positive from the bottom to the top in the vertical direction when viewed from the observer's eye; It is defined as That is,
The inside of the paper is taken as the YZ plane, and the plane perpendicular to the paper is taken as the XZ plane. It is assumed that the optical axis is bent in the YZ plane of the drawing.

【０１１１】以下に示す構成パラメータにおいて、２面
は、間隔が与えられており、１面（瞳１）中心からの視
軸３２に沿う方向のその面頂までの距離である。３面
は、間隔と傾き角θが与えられており、間隔は、視軸３
２に沿う方向の２面面頂からその面頂までの距離であ
り、傾き角θは、視軸３２からの傾きである。４面は、
間隔とＹ方向の偏心量Ｙと傾き角θが与えられており、
間隔は、視軸３２に沿う方向の３面面頂からその面頂ま
での距離であり、偏心量Ｙは、視軸３２からのＹ軸方向
へのその面頂の偏心している距離であり、傾き角θは、
視軸３２からの傾きである。５面は、間隔とＹ方向の偏
心量Ｙと傾き角θが与えられており、間隔は、視軸３２
に沿う方向の４面面頂からその面頂までの距離であり、
偏心量Ｙは、視軸３２からのＹ軸方向へのその面頂の偏
心している距離であり、傾き角θは、視軸３２からの傾
きである。また、映像表示素子３５面の偏心量Ｙ，Ｚ
は、観察者の瞳３１の中心からＹ軸、Ｚ軸方向へ偏心し
ている距離であり、その傾き角θは視軸（Ｚ軸）からの
傾き角である。なお、傾き角θは反時計回りを正とす
る。In the constituent parameters shown below, the two surfaces are provided with an interval, and are the distances from the center of the first surface (pupil 1) to the tops of the surfaces in the direction along the visual axis 32. The three surfaces are given a space and a tilt angle θ, and the space is the visual axis 3
The distance from the two-sided surface apex to the surface apex in the direction along 2, and the inclination angle θ is the inclination from the visual axis 32. 4 sides,
The distance, the eccentricity Y in the Y direction, and the tilt angle θ are given,
The interval is the distance from the three-sided surface apex in the direction along the visual axis 32 to the apex thereof, and the eccentricity Y is the distance from the visual axis 32 to the eccentricity of the apex in the Y-axis direction. The tilt angle θ is
It is the inclination from the visual axis 32. The five surfaces are provided with an interval, an eccentric amount Y in the Y direction, and an inclination angle θ, and the interval is the visual axis 32.
Is the distance from the top of the four faces in the direction along
The eccentricity amount Y is the eccentric distance from the visual axis 32 in the Y-axis direction, and the inclination angle θ is the inclination from the visual axis 32. In addition, the eccentricity Y, Z of the surface of the image display element 35
Is the distance eccentric from the center of the pupil 31 of the observer in the Y-axis and Z-axis directions, and the tilt angle θ is the tilt angle from the visual axis (Z-axis). The tilt angle θ is positive in the counterclockwise direction.

【０１１２】また、各面において、非回転対称な非球面
形状は、その面を規定する座標上で、Ｒy 、Ｒx はそれ
ぞれＹ−Ｚ面（紙面）内の近軸曲率半径、Ｘ−Ｚ面内で
の近軸曲率半径、Ｋx 、Ｋy はそれぞれＸ−Ｚ面、Ｙ−
Ｚ面内の円錐係数、ＡＲ、ＢＲはそれぞれＺ軸に対して
回転対称な４次、６次の非球面係数、ＡＰ、ＢＰはそれ
ぞれＺ軸に対して回転非対称な４次、６次の非球面係数
とすると、非球面式は以下に示す通りである。Further, in each surface, the aspherical shape which is non-rotationally symmetric has coordinates R y and R x which are paraxial curvature radii in the YZ plane (paper surface) and X- Paraxial radii of curvature in the Z plane, K x and K y are the X-Z plane and Y-, respectively.
The conic coefficients AR and BR in the Z plane are the fourth-order and sixth-order aspherical coefficients rotationally symmetric with respect to the Z axis, respectively, and AP and BP are the fourth-order and sixth-order non-spherical coefficients rotationally asymmetric with respect to the Z axis, respectively. Assuming a spherical coefficient, the aspherical expression is as shown below.

【０１１３】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＋Ｂ
Ｒ［ (1-ＢＰ) Ｘ2+( 1+ＢＰ) Ｙ2 ］3 さて、以下に示す実施例は全て右眼用の画像表示装置で
あり、左眼用は構成す光学要素を全てＹ−Ｚ面に対称に
配備することで実現できる。また、実際の装置において
は、接眼光学系によって光軸が屈曲する方向は、観察者
の上方あるいは下方、側方何れの方向にあってもよいこ
とは言うまでもない。Z = [(X 2 / R x ) + (Y 2 / R y )] / [1+
｛1- (1 + K x ) (X 2 / R x 2 )-(1 + K y ) (Y 2 / R y 2 )｝
1/2] + AR [(1- AP) X 2 + (1 + AP) Y 2] 2 + B
R [(1-BP) X 2 + (1 + BP) Y 2] 3 Now, examples shown below are all image display apparatus for the right eye, the left eye all the optical elements configure Y- It can be realized by symmetrically arranging in the Z plane. Further, it goes without saying that in an actual device, the direction in which the optical axis is bent by the eyepiece optical system may be above, below, or lateral to the observer.

【０１１４】次に、実施例１１の構成パラメータを示
す。 実施例１１ 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 （偏心量） （傾き角） １ ∞（瞳） 32.000 ２ 97.497 18.000 1.5163 64.15 ３ Ｒy -136.507 -16.000 1.5163 64.15 Ｒx -110.230 θ 31.00° Ｋy -8.368527 Ｋx -4.172733 ＡＲ -1.59481×10-7 ＢＲ 2.66293×10-20 ＡＰ 0.21126 ＢＰ 2.19465×103 ４ -207.825 13.000 1.5163 64.15 Ｙ -12.000 θ 18.37° ５ 47.941 Ｙ -32.393 θ -43.79° ６ （画像表示素子） Ｙ -35.719 θ 16.65° Ｚ 60.318 。Next, constituent parameters of the eleventh embodiment will be shown. Example 11 Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number (eccentricity) (tilt angle) 1 ∞ (pupil) 32.000 2 97.497 18.000 1.5163 64.15 3 R y -136.507 -16.000 1.5163 64.15 R x -110.230 θ 31.00 ° K y- 8.368527 K x -4.172733 AR -1.59481 × 10 -7 BR 2.66293 × 10 -20 AP 0.21126 BP 2.19465 × 10 3 4 -207.825 13.000 1.5163 64.15 Y -12.000 θ 18.37 ° 5 47.941 Y -32.393 θ -43.79 ° 6 (image display Element) Y -35.719 θ 16.65 ° Z 60.318.

【０１１５】〔実施例１２〕この実施例１２の単眼用の
映像表示装置の断面図を図１５に示す。この実施例は、
実施例１と略同様なので、異なる部分のみを説明する。
ＬＣＤ１６とプリズム光学系（接眼光学系）１７の間に
遮光枠１８が配置される。遮光枠１８をＬＣＤ１６の位
置に配置すると、枠８は視野絞りとなり、その形状が眼
球に投影されるので、遮光用枠１８はＬＣＤ１６から焦
点深度以上離れた位置に配置する必要がある。遮光枠１
８を焦点深度の２０倍以上離れた位置に配置すると、ぼ
けの効果がより大きくなりさらに好ましい。また、遮光
枠１８の大きさをさらに小さくすれば、ＬＣＤ１６最周
辺の光束を完全にカットできる。[Embodiment 12] A sectional view of a monocular image display apparatus of Embodiment 12 is shown in FIG. This example is
Since it is substantially the same as the first embodiment, only different parts will be described.
A light shielding frame 18 is arranged between the LCD 16 and the prism optical system (eyepiece optical system) 17. When the light-shielding frame 18 is arranged at the position of the LCD 16, the frame 8 serves as a field stop and its shape is projected on the eyeball. Therefore, the light-shielding frame 18 needs to be arranged at a position more than the depth of focus from the LCD 16. Shading frame 1
It is more preferable to dispose 8 at a position 20 times or more away from the depth of focus because the effect of blurring becomes greater. Further, if the size of the light shielding frame 18 is further reduced, the light flux at the periphery of the LCD 16 can be completely cut.

【０１１６】遮光枠１８をＬＣＤ１６から２ｍｍの位置
に配置すれば、接眼光学系１７による遮光枠１８の像は
眼球の瞳１１から−８００ｍｍの位置となり、ＬＣＤ１
６から４ｍｍの位置に配置すれば、眼球１１から−４０
０ｍｍの位置となる。If the light shielding frame 18 is arranged at a position 2 mm from the LCD 16, the image of the light shielding frame 18 by the eyepiece optical system 17 will be at a position −800 mm from the pupil 11 of the eyeball.
If placed at a position of 6 to 4 mm, the eyeball 11 to −40
The position is 0 mm.

【０１１７】〔実施例１３〕この実施例は、接眼光学系
として何れのものを用いる場合であっても、映像表示素
子としてＬＣＤを用いる場合の照明系に制御して映像表
示部周辺の映像を不鮮明にするものであり、図１６に示
すように、周辺に向かうにつれ透過率が減少する遮光体
８を、ＬＣＤの照明系とＬＣＤの間に配置し、映像表示
素子周辺の照明光を弱くするものである。[Embodiment 13] In this embodiment, no matter which one is used as the eyepiece optical system, the illumination system in the case of using the LCD as the image display element is controlled to display the image around the image display portion. As shown in FIG. 16, a light shield 8 having a transmittance that decreases toward the periphery is disposed between the LCD illumination system and the LCD to weaken the illumination light around the image display element. It is a thing.

【０１１８】〔実施例１４〕映像表示素子としてＬＣＤ
を用いる場合、通常の照明法は、図１７（ｂ）に示すよ
うに、バックライト９をＬＣＤ１に近接して配置する
が、この実施例は、図１７（ａ）に示すように、バック
ライト９をＬＣＤ１から離して配置することにより、照
明ムラを発生させて映像表示素子１周辺の映像を暗くし
て、映像表示部周辺の映像を不鮮明にするものである。[Embodiment 14] LCD as an image display device
17B, the backlight 9 is arranged close to the LCD 1 as shown in FIG. 17B. However, in this embodiment, as shown in FIG. By arranging 9 away from the LCD 1, uneven illumination is generated to darken the image around the image display element 1 and make the image around the image display unit unclear.

【０１１９】〔実施例１５〕この実施例１５の単眼用の
映像表示装置の断面図を図１８に示す。この実施例は、
実施例１と略同様なので、異なる部分のみを説明する。
この実施例は、接眼光学系の透過率を制御する実施例で
あり、プリズム光学系からなる接眼光学系１７の凹面鏡
１４において、反射コーティング４６を設ける凹面鏡１
４のコート領域をＢに制限し、その周囲を透過面又は吸
収面とする実施例である。本実施例では、凹面鏡１４に
おけるＬＣＤ１６最周辺の光束の主光線の位置から外側
にはミラーコートをしなことで、最周辺の光束の主光線
が観察者の眼球１１に到達しないようにしている。ミラ
ーコート４６の範囲をさらに狭くすれば、最周辺の光線
をカットすることができる。[Embodiment 15] A sectional view of a monocular image display apparatus of Embodiment 15 is shown in FIG. This example is
Since it is substantially the same as the first embodiment, only different parts will be described.
This embodiment is an embodiment for controlling the transmittance of the eyepiece optical system, and in the concave mirror 14 of the eyepiece optical system 17 composed of the prism optical system, the concave mirror 1 provided with the reflective coating 46.
4 is an example in which the coated area of No. 4 is limited to B, and the periphery thereof is a transmission surface or an absorption surface. In the present embodiment, a mirror coat is not formed outside the position of the principal ray of the light flux at the peripheral edge of the LCD 16 on the concave mirror 14 so that the principal ray of the light flux at the peripheral edge does not reach the eyeball 11 of the observer. . By further narrowing the range of the mirror coat 46, it is possible to cut the light rays at the outermost periphery.

【０１２０】〔実施例１６〕この実施例は、拡散板を使
用する例であり、図１９に示すように、周辺に向かうに
つれて拡散効果が増加する拡散板１０を、公知の何れか
の接眼光学系の内部あるいは映像表示素子と接眼光学系
の間に配置することによって映像表示部周辺の映像を不
鮮明にするものである。[Embodiment 16] This embodiment is an example of using a diffusing plate. As shown in FIG. 19, a diffusing plate 10 having a diffusing effect increasing toward the periphery is used as one of known eyepiece optics. By disposing it inside the system or between the image display element and the eyepiece optical system, the image around the image display section is made unclear.

【０１２１】〔実施例１７〕この実施例は、図２０に示
すように、映像表示素子の映像１８の周辺に外界像１９
を重ねて表示するものであり、そのためには、例えば図
２１に透視斜視図を示すように、実施例１のような接眼
光学系１７において、凹面反射鏡１４の反射面のコーテ
ィング範囲を領域Ｃに制限し、その周辺部Ｄを透過面に
することによって実現できる。[Embodiment 17] In this embodiment, as shown in FIG. 20, the outside image 19 is formed around the image 18 of the image display device.
In order to do so, for example, as shown in the perspective perspective view of FIG. 21, in the eyepiece optical system 17 of the first embodiment, the coating range of the reflecting surface of the concave reflecting mirror 14 is set to the area C. It is possible to realize it by restricting it to, and making its peripheral portion D a transparent surface.

【０１２２】以上、本発明の映像表示装置をいくつかの
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。Although the video display device of the present invention has been described based on some embodiments, the present invention is not limited to these embodiments and various modifications can be made.

【０１２３】以上説明した本発明の映像表示装置は、例
えば以下のように構成することができる。 （１）映像表示部と、表示された映像を眼球へ投影する
接眼光学系とからなる映像表示装置において、前記接眼
光学系が少なくとも１つの凹面鏡を有し、前記凹面鏡は
入射する光軸に対して傾いて配置され、かつ、前記映像
表示部周辺の映像を不鮮明にする手段を有することを特
徴とする映像表示装置。The video display device of the present invention described above can be configured, for example, as follows. (1) In an image display device comprising an image display unit and an eyepiece optical system for projecting a displayed image on an eyeball, the eyepiece optical system has at least one concave mirror, and the concave mirror with respect to an incident optical axis. An image display device, wherein the image display device is arranged so as to be inclined, and has means for blurring an image around the image display unit.

【０１２４】（２）映像表示部と、表示された映像を眼
球へ投影する接眼光学系とからなる映像表示装置におい
て、前記接眼光学系が少なくとも１つの凹面鏡を有し、
映像表示素子と前記凹面鏡の間に半透過反射面を有し、
前記映像表示素子と前記接眼光学系を観察者の片方の眼
球に対し少なくとも２つ配置し、かつ、前記映像表示部
周辺の映像を不鮮明にする手段を有することを特徴とす
る映像表示装置。(2) In an image display device comprising an image display section and an eyepiece optical system for projecting a displayed image on an eyeball, the eyepiece optical system has at least one concave mirror,
Having a semi-transmissive reflective surface between the image display element and the concave mirror,
At least two of the image display element and the eyepiece optical system are arranged for one eyeball of an observer, and the image display device is provided with a means for blurring an image around the image display unit.

【０１２５】（３）映像表示部と、表示された映像を眼
球へ投影する接眼光学系とからなる映像表示装置におい
て、前記接眼光学系が少なくとも２つの半透過反射面を
有し、前記映像表示部と射出瞳との間の光路中に上記の
少なくとも２つの半透過反射面を有し、光路を上記の少
なくとも２つの半透過反射面の間で折り返し、かつ、前
記映像表示部周辺の映像を不鮮明にする手段を有するこ
とを特徴とする映像表示装置。(3) In an image display device comprising an image display section and an eyepiece optical system for projecting the displayed image on an eyeball, the eyepiece optical system has at least two semi-transmissive reflective surfaces, and the image display is provided. The at least two semi-transmissive reflective surfaces in the optical path between the lens and the exit pupil, the optical path is folded back between the at least two semi-transmissive reflective surfaces, and an image around the image display section is displayed. An image display device having means for making the image unclear.

【０１２６】（４）映像表示部の所定位置から周辺に向
かうにつれて像を徐々に暗くすることで、映像表示部周
辺の映像を不鮮明にするようにしたことを特徴とする上
記（１）から（３）の何れか１項記載の映像表示装置。(4) From the above (1), the image around the image display section is made unclear by gradually darkening the image from the predetermined position of the image display section toward the periphery. The video display device according to any one of 3).

【０１２７】（５）映像表示部内の所定位置から最周辺
に向かうにつれて解像度が劣化するようにしたことを特
徴とする上記（１）から（３）の何れか１項記載の映像
表示装置。(5) The video display device as described in any one of (1) to (3) above, wherein the resolution deteriorates from a predetermined position in the video display unit toward the outermost periphery.

【０１２８】（６）接眼光学系が、映像表示素子の映像
の周辺に外界像を重ねて表示するようにしたことを特徴
とする上記（１）から（３）の何れか１項記載の映像表
示装置。(6) The image according to any one of (1) to (3) above, wherein the eyepiece optical system is configured to display an external image on the periphery of the image of the image display device in a superimposed manner. Display device.

【０１２９】（７）映像表示素子から焦点深度以上離れ
た位置に、映像表示部最周辺の光束の少なくとも主光線
を遮断する手段を有することを特徴とする上記（４）記
載の映像表示装置。(7) The video display device according to the above (4), characterized in that it has means for blocking at least the principal ray of the light flux at the outermost periphery of the video display section at a position separated from the video display element by a depth of focus or more.

【０１３０】（８）映像表示部最周辺の主光線を遮断す
る手段が、接眼光学系の一部の有効径を小さくするもの
であることを特徴とする上記（７）記載の映像表示装
置。(8) The image display device as described in (7) above, wherein the means for cutting off the chief ray at the outermost periphery of the image display unit is to reduce the effective diameter of a part of the eyepiece optical system.

【０１３１】（９）映像表示部最周辺の主光線を遮断す
る手段が、接眼光学系の内部又は映像表示素子と接眼光
学系の間に配置した遮光体であることを特徴とする上記
（７）記載の映像表示装置。(9) The means for cutting off the chief ray at the periphery of the image display section is a light-shielding member arranged inside the eyepiece optical system or between the image display element and the eyepiece optical system. ) The image display device described.

【０１３２】（１０）接眼光学系による遮光手段の像
が、眼球から２５ｍｍ以上離れた位置に結像するように
したことを特徴とする上記（８）又は（９）記載の映像
表示装置。(10) The image display device according to the above (8) or (9), wherein the image of the light-shielding means by the eyepiece optical system is formed at a position 25 mm or more away from the eyeball.

【０１３３】（１１）映像表示素子の接眼光学系による
像位置をＡ（ｍ-1）、映像表示部最周辺の光束の少なく
とも主光線を遮光する手段の接眼光学系による像位置を
Ｂ（ｍ-1）とするとき、 ｜Ａ−Ｂ｜＞３ｍ−１ を満足するようにしたことを特徴とする上記（７）記載
の映像表示装置。(11) The image position by the eyepiece optical system of the image display element is A (m -1 ), and the image position by the eyepiece optical system of the means for shielding at least the principal ray of the light flux at the periphery of the image display unit is B (m- 1 ) −1 ), the following condition is satisfied: | AB |> 3m −1 .

【０１３４】（１２）映像表示素子から焦点深度以上離
れた位置に、映像表示部最周辺の光束全てを遮断する手
段を有することを特徴とする上記（７）記載の映像表示
装置。(12) The video display device according to the above (7), characterized in that it has means for blocking all the light flux at the periphery of the video display unit at a position separated from the video display element by a depth of focus or more.

【０１３５】（１３）接眼光学系の焦点距離をｆ（ｍ
ｍ）とするとき、映像表示部最周辺の光束全てを遮光す
る手段を、映像表示素子からｆ２ ／３３３（ｍｍ）以
上離れた位置に配置することを特徴とする上記（１２）
記載の映像表示装置。(13) The focal length of the eyepiece optical system is f (m
When the m), above the means for shielding all light flux of the outermost periphery of the image display unit, characterized in that located at a distance from the image display element f 2/333 (mm) or (12)
The image display device according to the above.

【０１３６】（１４）映像表示素子の周辺に向かうにつ
れて、映像表示素子照明光の照度を小さくするようにし
たことを特徴とする上記（４）記載の映像表示装置。(14) The video display device according to the above (4), characterized in that the illuminance of the illumination light of the video display element is reduced toward the periphery of the video display element.

【０１３７】（１５）映像表示素子と映像表示素子照明
系の間に遮光体を配置することを特徴とする上記（１
４）記載の映像表示装置。(15) The above-mentioned (1) characterized in that a light shield is arranged between the image display device and the illumination system of the image display device.
4) The video display device as described above.

【０１３８】（１６）映像表示素子照明系を映像表示素
子から離すことを特徴とする上記（１４）記載の映像表
示装置。(16) Image display device The image display device according to (14), wherein the illumination system is separated from the image display device.

【０１３９】（１７）接眼光学系の有効径周辺の透過率
が有効径中心の透過率より小さくしたことを特徴とする
上記（４）記載の映像表示装置。(17) The image display device according to the above (4), wherein the transmittance around the effective diameter of the eyepiece optical system is smaller than the transmittance around the effective diameter center.

【０１４０】（１８）接眼光学系に含まれるミラーの反
射率が有効径の周辺で小さくしたことを特徴とする上記
（１７）記載の映像表示装置。(18) The image display device according to the above (17), wherein the reflectance of the mirror included in the eyepiece optical system is reduced around the effective diameter.

【０１４１】（１９）映像表示素子の周辺に向かうにつ
れて、接眼光学系の主光線が映像表示素子となす角が徐
々に大きくなるようにしたことを特徴とする上記（４）
記載の映像表示装置。(19) The angle formed by the chief ray of the eyepiece optical system with the image display element is gradually increased toward the periphery of the image display element.
The image display device according to the above.

【０１４２】（２０）接眼光学系の主光線が映像表示素
子となす角が、映像表示素子の最周辺において１５°以
上であることを特徴とする上記（１９）記載の映像表示
装置。(20) The image display device according to the above (19), wherein an angle formed by the chief ray of the eyepiece optical system and the image display element is 15 ° or more at the outermost periphery of the image display element.

【０１４３】（２１）映像表示素子の周辺に向かうにつ
れて、接眼光学系のコマ収差又は非点収差の少なくとも
一方が増加することを特徴とする上記（５）記載の映像
表示装置。(21) The image display device according to (5), wherein at least one of coma aberration and astigmatism of the eyepiece optical system increases toward the periphery of the image display element.

【０１４４】（２２）映像表示素子の周辺に向かうにつ
れて、拡散効果が増加する拡散板を使用することを特徴
とする上記（５）記載の映像表示装置。(22) The image display device described in the above (5), characterized in that a diffusion plate whose diffusion effect increases toward the periphery of the image display element is used.

【０１４５】（２３）接眼光学系が、映像表示部の中心
部は口径食なく投影し、この領域から外に向かうにつれ
て、口径食が増加すると共に、非点収差とプラスのティ
ストーションが増加することを特徴とする上記（１）か
ら（３）の何れか１項記載の映像表示装置。(23) The eyepiece optical system projects the central portion of the image display portion without vignetting, and the vignetting increases and outward astigmatism and positive distortion increase from this area toward the outside. The video display device according to any one of (1) to (3) above.

【０１４６】（２４）ディストーションの量が映像表示
素子の対角位置で１０％以上であることを特徴とする上
記（２３）記載の映像表示装置。(24) The image display device according to the above (23), wherein the amount of distortion is 10% or more at the diagonal position of the image display element.

【０１４７】（２５）口径食なく結像する領域が、観察
画角の５０〜９０％の範囲にあることを特徴とする上記
（２３）記載の映像表示装置。(25) The image display device according to the above (23), characterized in that a region where an image is formed without vignetting is within a range of 50 to 90% of an observation angle of view.

【０１４８】（２６）凹面ミラーの有効径を小さくする
ことによって、映像表示素子周辺の光束に口径食を与え
ることを特徴とする上記（２５）記載の映像表示装置。(26) The image display device according to the above (25), wherein the effective diameter of the concave mirror is reduced to give vignetting to the light flux around the image display element.

【０１４９】[0149]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
映像表示部周辺の映像を不鮮明にする手段を有し、臨場
感のある映像を投影する、コンパクトで軽量な広画角頭
部装着式映像表示装置を提供することができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a compact and lightweight wide-angle head-mounted video display device that has a means for blurring the video around the video display unit and projects a video with a realistic sensation.

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

【図１】映像表示部最周辺の主光線を遮断する手段を採
用した頭部装着式映像表示装置の１つの光学系を示す光
路図である。FIG. 1 is an optical path diagram showing one optical system of a head-mounted image display device that employs a means for blocking a chief ray in the periphery of an image display unit.

【図２】図１の光学系のアイリリーフを短くした場合の
光路図である。FIG. 2 is an optical path diagram when the eye relief of the optical system of FIG. 1 is shortened.

【図３】図１の光学系のアイリリーフをさらに短くした
場合の光路図である。FIG. 3 is an optical path diagram when the eye relief of the optical system of FIG. 1 is further shortened.

【図４】実施例１の映像表示装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the image display device according to the first embodiment.

【図５】実施例２の映像表示装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of an image display device according to a second embodiment.

【図６】実施例３の映像表示装置の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an image display device according to a third embodiment.

【図７】実施例４の映像表示装置の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of an image display device of Example 4.

【図８】実施例５の映像表示装置の断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of an image display device according to a fifth exemplary embodiment.

【図９】実施例６の映像表示装置の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of an image display device of Example 6.

【図１０】実施例７の映像表示装置の断面図である。FIG. 10 is a sectional view of an image display device of Example 7.

【図１１】実施例８の映像表示装置の断面図である。FIG. 11 is a sectional view of an image display device according to an eighth embodiment.

【図１２】実施例９の映像表示装置の断面図である。FIG. 12 is a sectional view of an image display device of Example 9.

【図１３】実施例１０の映像表示装置の断面図である。FIG. 13 is a sectional view of an image display device of Example 10.

【図１４】実施例１１の映像表示装置の断面図である。FIG. 14 is a sectional view of an image display device of Example 11.

【図１５】実施例１２の映像表示装置の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of the image display device of Example 12.

【図１６】実施例１３の映像表示装置に用いる遮光体の
平面図である。FIG. 16 is a plan view of a light shield used in the image display device of Example 13.

【図１７】実施例１４の映像表示装置に用いる照明法を
説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining an illumination method used for the image display device of Example 14.

【図１８】実施例１５の映像表示装置の断面図である。FIG. 18 is a sectional view of an image display device of Example 15.

【図１９】実施例１４の映像表示装置に用いる拡散板の
平面図である。FIG. 19 is a plan view of a diffusion plate used in the image display device of Example 14.

【図２０】実施例１５によって得られる表示画面を示す
図である。FIG. 20 is a diagram showing a display screen obtained in Example 15;

【図２１】図２０の表示画面を得るための構成の１例を
示すための透視斜視図である。21 is a perspective view showing an example of a configuration for obtaining the display screen of FIG. 20. FIG.

【図２２】従来の頭部装着式映像表示装置の１例の構成
を示すための図である。FIG. 22 is a diagram showing a configuration of an example of a conventional head-mounted image display device.

【図２３】従来の他の頭部装着式映像表示装置の構成を
示すための図である。FIG. 23 is a diagram showing the configuration of another conventional head-mounted image display device.

【図２４】図２３の光学系の変形の構成を示すための図
である。FIG. 24 is a diagram showing a modified configuration of the optical system of FIG. 23.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…映像表示素子（ＬＣＤ） ２…凹面ミラー（凹面鏡） ３…ハーフミラー ４…眼球の瞳位置 ５…ビームスプリッタプリズム ８…遮光体 ９…バックライト １０…拡散板 １１、３１、５５…観察者瞳位置 １２、２０、３２、５９…観察者視軸 １３、３７、４２、７１…第１面 １４、７２…第２面 １５、３９、４４、７３…第３面 １６、２１、２２、３５、５１…映像表示素子 １７、４０、４５…接眼光学系 １８…遮光枠 ２３、２４…半透過反射面 ２３’、２４’…反射面 ２５、２６…凹面裏面鏡 ２７…遮光体 ２８…凸レンズ ３３…第１反射鏡 ３４…第２反射鏡 ３６、３６’…遮光体（遮光枠） ３８、４３…第２面（凹面鏡） ４１…凹面鏡 ４２’…正のパワーを有する光学素子（正レンズ） ４６…反射コーティング ５２…第１の反射面 ５３…第２の反射面 ５６…第１の屈折面 ５７…第２の屈折面 ６１…瞳面 ６２…パワーを持つ屈折光学素子 ６３…共心光学系を ６４…屈折面 ６５、６６…半透過曲面 ６７…遮光手段 ７４…第４面 ７５…偏心光学系 ｂ…遮光部 ａ…カット部分 Ｅ0 …観察者眼球 Ｐ11、Ｐ12…プリズム体 Ｐ…プリズム Ｉ…像面DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image display element (LCD) 2 ... Concave mirror (concave mirror) 3 ... Half mirror 4 ... Eye pupil position 5 ... Beam splitter prism 8 ... Light-shielding body 9 ... Backlight 10 ... Diffuser 11, 31, 55 ... Observer Pupil position 12, 20, 32, 59 ... Observer visual axis 13, 37, 42, 71 ... First surface 14, 72 ... Second surface 15, 39, 44, 73 ... Third surface 16, 21, 22, 35 , 51 ... Image display element 17, 40, 45 ... Eyepiece optical system 18 ... Shading frame 23, 24 ... Semi-transmissive reflecting surface 23 ', 24' ... Reflecting surface 25, 26 ... Concave rear surface mirror 27 ... Shading body 28 ... Convex lens 33 ... 1st reflecting mirror 34 ... 2nd reflecting mirror 36, 36 '... Light-shielding body (light-shielding frame) 38, 43 ... 2nd surface (concave mirror) 41 ... Concave mirror 42' ... Optical element (positive lens) 46 with positive power … Reflective coating 52… First reflection 53 ... Second reflection surface 56 ... First refraction surface 57 ... Second refraction surface 61 ... Pupil surface 62 ... Refractive optical element having power 63 ... Concentric optical system 64 ... Refraction surface 65, 66 ... Semi-transmission curved 67 ... shielding member 74 ... fourth surface 75 ... decentered optical system b ... shielding portion a ... cuts E 0 ... observer's eyeball P 11, P 12 ... prisms P ... prism I ... image surface

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 映像表示部と、表示された映像を眼球へ
投影する接眼光学系とからなる映像表示装置において、
前記接眼光学系が少なくとも１つの凹面鏡を有し、前記
凹面鏡は入射する光軸に対して傾いて配置され、かつ、
前記映像表示部周辺の映像を不鮮明にする手段を有する
ことを特徴とする映像表示装置。1. A video display device comprising a video display unit and an eyepiece optical system for projecting a displayed video image on an eyeball,
The eyepiece optical system has at least one concave mirror, the concave mirror is arranged to be inclined with respect to an incident optical axis, and
An image display device comprising means for obscuring an image around the image display unit. 【請求項２】 映像表示部と、表示された映像を眼球へ
投影する接眼光学系とからなる映像表示装置において、
前記接眼光学系が少なくとも１つの凹面鏡を有し、映像
表示素子と前記凹面鏡の間に半透過反射面を有し、前記
映像表示素子と前記接眼光学系を観察者の片方の眼球に
対し少なくとも２つ配置し、かつ、前記映像表示部周辺
の映像を不鮮明にする手段を有することを特徴とする映
像表示装置。2. An image display device comprising an image display unit and an eyepiece optical system for projecting a displayed image on an eyeball,
The eyepiece optical system has at least one concave mirror, and has a semi-transmissive reflective surface between the image display element and the concave mirror, and the image display element and the eyepiece optical system are at least 2 for one eyeball of an observer. An image display device, characterized in that the image display device is provided with a single device and has means for obscuring an image around the image display unit. 【請求項３】 映像表示部と、表示された映像を眼球へ
投影する接眼光学系とからなる映像表示装置において、
前記接眼光学系が少なくとも２つの半透過反射面を有
し、前記映像表示部と射出瞳との間の光路中に上記の少
なくとも２つの半透過反射面を有し、光路を上記の少な
くとも２つの半透過反射面の間で折り返し、かつ、前記
映像表示部周辺の映像を不鮮明にする手段を有すること
を特徴とする映像表示装置。3. A video display device comprising a video display unit and an eyepiece optical system for projecting a displayed video image on an eyeball.
The eyepiece optical system has at least two semi-transmissive reflective surfaces, the at least two semi-transmissive reflective surfaces are provided in an optical path between the image display unit and the exit pupil, and the optical path is provided at least with the at least two transmissive reflective surfaces. An image display device comprising means for folding back between the semi-transmissive reflective surfaces and for making an image around the image display section unclear.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100388819B1 (en) * 2000-07-31 2003-06-25 주식회사 대양이앤씨 Optical System for Head Mount Display
JP2009115906A (en) * 2007-11-02 2009-05-28 Canon Inc Image display apparatus
JP2014146871A (en) * 2013-01-28 2014-08-14 Olympus Corp Wearable display device and program
JP2019032413A (en) * 2017-08-07 2019-02-28 キヤノン株式会社 Image display device

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