(57)【要約】【課題】  広い観察画角を鮮明に且つ遠方の映像として観察することが可能な小型の投影光学系及びそれを用いた視覚表示装置を提供する。【解決手段】  映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４において、映像表示素子３の表示面と投影光学系４の投影面がＹ−Ｚ断面内で偏心し、投影面はＸ−Ｚ断面で投影光学系４側に弦を向けた円弧状の曲面で構成され、像歪みを補正する少なくとも一つの回転非対称な補正光学面５を有することを特徴とする。【選択図】図１
2010164944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像表示素子に表示された映像を投影する投影光学系において、
前記映像表示素子の表示面と前記投影光学系の投影面がＹ−Ｚ断面内で偏心し、
前記投影面はＸ−Ｚ断面で前記投影光学系側に中心線を有する円弧状の曲面で構成され、
前記投影面上の像の歪みを補正する少なくとも一つの回転非対称な補正光学面を有する
ことを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記表示面と前記投影面が前記Ｙ−Ｚ断面内で平行且つシフト偏心し、
前記補正光学面は、前記Ｙ−Ｚ断面内で光束が斜め投影される前記投影面が円柱状であるために弓なりに発生する像歪みを補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
【請求項３】
前記補正光学面は、Ｘ軸方向の正方向と負方向に前記Ｙ−Ｚ断面から離れるにしたがって面の角度が対称的に変化する
ことを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
【請求項４】
前記補正光学面は、Ｘ軸の正方向と負方向に前記Ｙ−Ｚ断面から離れるにしたがって光線を前記投影光学系の中心軸と反対側に向け、前記Ｘ−Ｙ面内で前記投影光学系の中心軸側に弦を向け前記投影光学系の中心軸とは反対側に円弧を向けた弓なりに発生する像歪みを補正することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の投影光学系。
【請求項５】
前記補正光学面は、以下の式（ａ）で定義される自由曲面で構成されている場合、Ｃ８項（ｘ2ｙ項）を与えることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１つに記載の投影光学系。
Ｚ＝（ｒ2 ／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（ｒ／Ｒ）2 ｝］
∞
＋Σ Ｃj Ｘm Ｙn                             ・・・（ａ）
j=1 
ただし、Ｒ：頂点の曲率半径
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【請求項６】
前記表示面と前記投影面が前記Ｙ−Ｚ断面内で角度を形成するようにティルト偏心し、
前記補正光学面は、前記投影面上の像の歪みを補正する少なくとも二つの回転非対称な面を有することを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
【請求項７】
前記少なくとも二つの補正光学面は、Ｘ軸の正方向と負方向に前記Ｙ−Ｚ断面から離れるにしたがって面の角度が変化することにより、弓なりに発生する像歪みと台形に発生する像歪みを同時に補正することを特徴とする請求項６に記載の投影光学系。
【請求項８】
前記補正光学面は、前記Ｙ−Ｚ面からＸ軸方向の正方向と負方向に前記Ｙ−Ｚ断面から離れるにしたがって光線をＹ軸の正方向と負方向に向けて逆方向に補正する少なくとも二つの面を有し、弓なりに発生する像歪みと台形に発生する像歪みの二つの像歪みを同時に補正することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の投影光学系。
【請求項９】
前記少なくとも二つの補正光学面は、以下の式（ａ）で定義される自由曲面で構成されている場合、Ｃ８項（ｘ2ｙ項）を与えることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１つに記載の投影光学系。
Ｚ＝（ｒ2 ／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（ｒ／Ｒ）2 ｝］
∞
＋Σ Ｃj Ｘm Ｙn                             ・・・（ａ）
j=1 
ただし、Ｒ：頂点の曲率半径
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載の前記投影光学系と、
前記投影光学系により投影された映像の近傍に配置された拡散面と、
前記投影光学系により投影された映像を遠方の虚像とする正の反射パワーを有する接眼光学系と、
を備え、
前記接眼光学系、前記拡散面及び前記投影光学系により投影された映像は、共通の回転対称軸に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置される
ことを特徴とする視覚表示装置。
【請求項１１】
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１０に記載の視覚表示装置。
４００＜Ｒ                                          ・・・（１）
ただし、Ｒは接眼光学系において投影光学系からの中心主光線が当る部分（視軸近傍）の曲率半径とする。
【請求項１２】
前記拡散面は、トーリック面形状である
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の視覚表示装置。
【請求項１３】
前記接眼光学系は、球面である
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１つに記載の視覚表示装置。
【請求項１４】
前記接眼光学系は、トーリック面である
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか１つに記載の視覚表示装置。
【請求項１５】
前記補正光学面は、光透過素子からなる
ことを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれか１つに記載の視覚表示装置。
【請求項１６】
前記光透過素子は、自由曲面を有する
ことを特徴とする請求項１５に記載の視覚表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影光学系及びそれを用いた視覚表示装置に関し、広い観察画角を表示することが可能な投影光学系及びそれを用いた視覚表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、接眼光学系と投影光学系を用いて虚像を観察する光学系として特許文献１〜６のようなものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２２９４９４３号公報
【特許文献２】特開平７−１３４２６６号公報
【特許文献３】特開平６−３１９０９２号公報
【特許文献４】特開２００４−９８８３４号公報
【特許文献５】特開２００４−２２６９９７号公報
【特許文献６】特開２００９−５８７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３に記載された技術は、片眼の光学系を２組使用して両眼で映像を観察するものであった。そのため、両眼用の光学系を保持する機構が必要となり、装置が複雑になる問題があった。
【０００５】
また、特許文献４〜６に記載された技術は、解像度が低く、投影面に歪みが生じる場合があった。
【０００６】
本発明は、従来技術のこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、広い観察画角を鮮明に且つ遠方の映像として観察できるように、簡単な構成で映像表示素子の映像を円筒状の投影面に少ない像歪みで高解像に投影することが可能な小型の投影光学系及びそれを用いた視覚表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の投影光学系は、映像表示素子に表示された映像を投影する投影光学系において、前記映像表示素子の表示面と前記投影光学系の投影面がＹ−Ｚ断面内で偏心し、前記投影面はＸ−Ｚ断面で前記投影光学系側に中心線を有する円弧状の曲面で構成され、前記投影面上の像の歪みを補正する少なくとも一つの回転非対称な補正光学面を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記表示面と前記投影面が前記Ｙ−Ｚ断面内で平行且つシフト偏心し、前記補正光学面は、前記Ｙ−Ｚ断面内で光束が斜め投影される前記投影面が円柱状であるために弓なりに発生する像歪みを補正することを特徴とする。
【０００９】
また、前記補正光学面は、Ｘ軸方向の正方向と負方向に前記Ｙ−Ｚ断面から離れるにしたがって面の角度が前記Ｙ−Ｚ断面に対して対称的に変化することを特徴とする。
【００１０】
また、前記補正光学面は、Ｘ軸の正方向と負方向に前記Ｙ−Ｚ断面から離れるにしたがって光線を前記投影光学系の中心軸と反対側に向け、前記Ｘ−Ｙ面内で前記投影光学系の中心軸側に弦を向け前記投影光学系の中心軸とは反対側に円弧を向けた弓なりに発生する像歪みを補正することを特徴とする。
【００１１】
また、前記補正光学面は、以下の式（ａ）で定義される自由曲面で構成されている場合、Ｃ８項（ｘ2ｙ項）を与えることを特徴とする。
Ｚ＝（ｒ2 ／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（ｒ／Ｒ）2 ｝］
∞
＋Σ Ｃj Ｘm Ｙn                             ・・・（ａ）
j=1 
ただし、Ｒ：頂点の曲率半径
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【００１２】
また、前記表示面と前記投影面が前記Ｙ−Ｚ断面内で角度を形成するようにティルト偏心し、前記補正光学面は、像歪みを補正する少なくとも二つの回転非対称な面を有することを特徴とする。
【００１３】
また、前記少なくとも二つの補正光学面は、Ｘ軸の正方向と負方向に前記Ｙ−Ｚ断面から離れるにしたがって面の角度が変化することにより、弓なりに発生する像歪みと台形に発生する像歪みを同時に補正することを特徴とする。
【００１４】
また、前記補正光学面は、前記Ｙ−Ｚ面からＸ軸方向の正方向と負方向に前記Ｙ−Ｚ断面から離れるにしたがって光線をＹ軸の正方向と負方向に向けて逆方向に補正する少なくとも二つの面を有し、弓なりに発生する像歪みと台形に発生する像歪みの二つの像歪みを同時に補正することを特徴とする。
【００１５】
また、前記少なくとも二つの補正光学面は、以下の式（ａ）で定義される自由曲面で構成されている場合、Ｃ８項（ｘ2ｙ項）を与えることを特徴とする。
Ｚ＝（ｒ2 ／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（ｒ／Ｒ）2 ｝］
∞
＋Σ Ｃj Ｘm Ｙn                             ・・・（ａ）
j=1 
ただし、Ｒ：頂点の曲率半径
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【００１６】
さらに、本発明の視覚表示装置は、前記投影光学系と、前記投影光学系により投影された映像の近傍に配置された拡散面と、前記投影光学系により投影された映像を遠方の虚像とする正の反射パワーを有する接眼光学系と、を備え、前記接眼光学系、前記拡散面及び前記投影光学系により投影された映像は、共通の回転対称軸に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置されることを特徴とする。
【００１７】
また、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
４００＜Ｒ                                          ・・・（１）
ただし、Ｒは接眼光学系において投影光学系からの中心主光線が当る部分（視軸近傍）の曲率半径とする。
【００１８】
また、前記拡散面は、トーリック面形状であることを特徴とする。
【００１９】
また、前記接眼光学系は、球面であることを特徴とする。
【００２０】
また、前記接眼光学系は、トーリック面であることを特徴とする。
【００２１】
また、前記補正光学面は、光透過素子からなることを特徴とする。
【００２２】
また、前記光透過素子は、自由曲面を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上の本発明の投影光学系及びそれを用いた視覚表示装置においては、小型でありながら、広い観察画角を鮮明に観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の視覚表示装置の断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】視覚表示装置を座席と組み合わせて適用した図である。
【図４】実施形態の視覚表示装置の座標系を示す図である。
【図５】本発明の実施例１の視覚表示装置の光軸に沿ってとった断面図である。
【図６】図５の平面図である。
【図７】実施例１の像歪み補正素子の自由曲面の形状を示す図である。
【図８】本発明の実施例２の視覚表示装置の光軸に沿ってとった断面図である。
【図９】図７の平面図である。
【図１０】実施例２の像歪み補正素子の自由曲面の形状を示す図である。
【図１１】本発明の実施例３の視覚表示装置の光軸に沿ってとった断面図である。
【図１２】図９の平面図である。
【図１３】実施例３の像歪み補正素子の第１面の自由曲面の形状を示す図である。
【図１４】本発明の実施例４の視覚表示装置の光軸に沿ってとった断面図である。
【図１５】図１１の平面図である。
【図１６】実施例１の像歪みを示す図である。
【図１７】実施例２の像歪みを示す図である。
【図１８】実施例３の像歪みを示す図である。
【図１９】実施例４の像歪みを示す図である。
【図２０】像歪み補正素子のない場合の像歪みを示す図である。
【図２１】理想レンズ以外の投影光学系を用いた視覚表示装置の断面図である。
【図２２】図２１の平面図である。
【図２３】実施例５の投影光学系４、像歪み補正素子５及び拡散部材６を投影光学系４の回転対称軸４２に沿ってとった断面図である。
【図２４】図２３の平面図である。
【図２５】実施例５の第１像歪み補正素子５ａの第１面５１の自由曲面を示す図である。
【図２６】実施例５の第２像歪み補正素子５ｂの第１面５３の自由曲面を示す図である。
【図２７】実施例５の収差図である。
【図２８】実施例５の収差図である。
【図２９】実施例５の像歪みを示す図である。
【図３０】実施例６の投影光学系４、像歪み補正素子５及び拡散部材６を投影光学系４の回転対称軸４２に沿ってとった断面図である。
【図３１】図３０の平面図である。
【図３２】実施例６の第１像歪み補正素子５ａの第１面５１の自由曲面を示す図である。
【図３３】実施例６の第２像歪み補正素子５ｂの第１面５３の自由曲面を示す図である。
【図３４】実施例６の収差図である。
【図３５】実施例６の収差図である。
【図３６】実施例６の像歪みを示す図である。
【図３７】実施例７の投影光学系４、像歪み補正素子５及び拡散部材６を投影光学系４の回転対称軸４２に沿ってとった断面図である。
【図３８】図３７の平面図である。
【図３９】実施例７の第１像歪み補正素子５ａの第１面５１の自由曲面を示す図である。
【図４０】実施例７の第２像歪み補正素子５ｂの第１面５３の自由曲面を示す図である。
【図４１】実施例７の収差図である。
【図４２】実施例７の収差図である。
【図４３】実施例７の像歪みを示す図である。
【図４４】実施例８の投影光学系４、像歪み補正素子５及び拡散部材６を投影光学系４の回転対称軸４２に沿ってとった断面図である。
【図４５】図３７の平面図である。
【図４６】実施例８の第１像歪み補正素子５ａの第１面５１の自由曲面を示す図である。
【図４７】実施例８の第２像歪み補正素子５ｂの第１面５３の自由曲面を示す図である。
【図４８】実施例８の収差図である。
【図４９】実施例８の収差図である。
【図５０】実施例８の像歪みを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、実施例に基づいて本発明にかかる投影光学系及びそれを用いた視覚表示装置について説明する。図１は本発明にかかる視覚表示装置１の概念図、図２は図１の平面図、である。
【００２６】
本発明にかかる視覚表示装置１は、図１及び図２に示すように、映像表示素子３と、映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４と、像歪み補正素子５と、投影光学系４により投影された映像の近傍に配置された拡散部材６と、投影光学系４により投影された映像を遠方の虚像１０とする正の反射パワーを有する接眼光学系７と、からなる視覚表示装置１において、接眼光学系７、拡散部材６及び投影光学系４により投影された映像は、共通の回転対称軸２に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置され、補正光学面としての像歪み補正素子５は、接眼光学系７により観察される虚像１０の弓なりの像歪みを補正するものである。
【００２７】
従来、リレー光学系を用いて小型の表示素子の映像を接眼光学系の前側焦点位置にリレーして、接眼光学系により広い観察画角の映像を提供する構成があるが、広角の観察像を得るためには、投影光学系と接眼光学系の合成焦点距離が非常に短くなってしまい、接眼光学系で広い射出瞳を得るためには映像表示素子側の投影光学系のＮＡが非常に大きくなってしまい、投影光学系が複雑で大型になる問題があった。
【００２８】
そこで、本発明では投影光学系４により投影された映像の近傍に拡散性のある拡散部材６を配置し、この拡散部材６で投影された映像を拡散することにより、接眼光学系７の入射瞳を大きくすることが可能となり、観察者が多少動いても、常に映像を観察することが可能となる。
【００２９】
さらに好ましくは、左右の両眼で観察する場合は拡散部材６を円筒又は円錐状にすることが好ましい。これは、観察者の両眼の輻輳を一定に保つ為に必要となる条件であり、拡散部材６を球状にすると凹面鏡からの距離が観察像の上下方向の画角により変化してしまい両眼で融像できる範囲を超えて二重像となってしまうからである。さらに拡散部材６の拡散面はトーリック面であることが好ましい。
【００３０】
さらに、非常に広い観察画角を提供する接眼光学系７では強い像面湾曲が発生する。これを補正するために、接眼光学系７と拡散部材６は同一の軸に対して回転対称であることが好ましい。しかし、本発明の様に湾曲した拡散部材６（投影面）に偏心した斜めの位置から投影光学系４により映像を投影すると、図２０に示すように、弓なりになる像歪みと台形になる像歪みが発生する問題がある。図２０において、外側の略四辺形は最大像高の像面での歪みを表し、内側の略四辺形は最大像高×０．７の像面での歪みを表す。一般的に台形の像歪みは電気的な像歪み補正回路により補正することが行われているが、弓なりに発生する像歪みは一般的に補正することは行われていない。そこで、本発明ではこの弓なりに発生する像歪みを補正する像歪み補正素子５を使って補正するものである。
【００３１】
また、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
４００＜Ｒ                                          ・・・（１）
ただし、Ｒは接眼光学系において投影光学系からの中心主光線１０２（図３）が当る部分（視軸１０１近傍）の曲率半径とする。
【００３２】
両眼で一組の接眼光学系７で投影される虚像を観察する光学系の場合、反射面７ａの大きさが小さくなると、凹面鏡の収差により左右の観察像に歪みが発生する。このため両眼での観察像の融像が出来ない画角が発生する問題がある。人間の眼幅は一般的に５５〜６５mmでありこの範囲で融像出来る接眼光学系７の反射面７ａの曲率半径は最低４００ｍｍであり、下限を超えると融像できなくなる。
【００３３】
また、拡散部材６は、メリジオナル断面において直線形状であることが好ましい。
【００３４】
拡散部材６上に投影された投影像は拡散され接眼光学系７で反射されたあと、観察者の左右の眼に到達するが、拡散部材６に投影される投影像の形状がメリジオナル断面で湾曲していると観察者両眼に入射する光線の輻輳角が観察画面の上下方向で異なってしまい、両眼で融像することが出来なくなってしまい二重像として観察されてしまう。さらに好ましくは、投影面の形状は円筒にし、拡散部材６の形状も円筒にすることが製作上好ましい。さらに拡散部材６の拡散面はトーリック面であることが好ましい。
【００３５】
また、接眼光学系７は、球面であることが好ましい。
【００３６】
接眼光学系７を球面で構成することにより、既存のプラスチック球を使用することが可能となり、製作性が向上し安価に製造できる。また、凹面鏡の反射面はプラスチック球の内面で構成して表面鏡としても、外面で構成して裏面鏡として構成してもよい。
【００３７】
また、接眼光学系７はトーリック面であることがさらに好ましい。
【００３８】
接眼光学系７をトーリック面で構成すると、接眼光学系７の瞳収差、特に非点収差をなくすことが可能となり、拡散部材６の拡散特性を下げることにより明るい観察像を観察できるようになる。さらに、映像表示素子３の照明の光源の明るさを下げることが可能となり、少ない電力で明るい観察像を得ることができる。
【００３９】
さらに好ましくは、本出願人の特開２００４−１０２２０４号公報に記載の拡散板を拡散部材６に用いることが好ましい。
【００４０】
さらに好ましくは、左右の眼球（入射瞳）Ｅに対応した２つの投影光学系４を配置し、２つの投影光学系４の投影像を拡散部材６に投影すると同時に、２つの映像のクロストークが起きないように拡散部材６の拡散角をコントロールして立体像を観察することも可能である。
【００４１】
また、拡散部材６をホログラフィックな拡散部材６にすることにより拡散部材６自体が観察されてしまう問題を回避することが可能となる。
【００４２】
さらに、拡散部材６を回転又は振動させることにより上記問題を解決することが可能である。さらに、接眼光学系７は半透過面にすることにより、外界の映像と電子像を重層表示する所謂コンバイナーとして構成することが可能である。この場合、円環状の基盤にホログラフィック素子を貼り付けた、凹面鏡の作用を有するコンバイナーとすることが望ましい。
【００４３】
図３は、視覚表示装置１を座席Ｓと組み合わせて適用した図を示す。座席Ｓは、ソファや乗り物等の座席Ｓであり、視覚表示装置１は、この座席Ｓに一体的に接続される。従って、座席Ｓがリクライニング機構を有する場合は、傾斜された背面部Ｓ１の角度に応じて、視覚表示装置１もその角度を変えることになる。
【００４４】
以下に、本発明の視覚表示装置１の光学系の実施例を説明する。これら光学系の構成パラメータは後記する。これら実施例等の構成パラメータは、図４に示すように、拡散部材６から映像表示素子３に向かう光線が、像歪み補正素子５を経て映像表示素子３に至る逆光線追跡の結果に基づくものである。
【００４５】
座標系は、図４に示すように、拡散部材６の第１面６ａと中心主光線１０２との交点Ｏを偏心光学系の偏心光学面の原点Ｏとし、原点Ｏから紙面上方へ向かう方向をＹ軸正方向とし、図４の原点Ｏから紙面右方向をＺ軸正方向とし、図４の紙面内をＹ−Ｚ平面とする。そして、Ｙ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ軸正方向とする。
【００４６】
偏心面については、その面が定義される座標系の上記光学系の原点の中心からの偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、光学系の原点に定義される座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする各面を定義する座標系の傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。なお、面の中心軸のα，β，γの回転のさせ方は、各面を定義する座標系を光学系の原点に定義される座標系のまずＸ軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した新たな座標系のＹ軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その回転した別の新たな座標系のＺ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。
【００４７】
また、各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合には面間隔が与えられており、その他、面の曲率半径、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。
【００４８】
また、本発明で用いられる自由曲面の面の形状は、以下の式（ａ）で定義されるものである。なお、その定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
【００４９】
Ｚ＝（ｒ2 ／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（ｒ／Ｒ）2 ｝］
∞
＋Σ Ｃj Ｘm Ｙn                             ・・・（ａ）
j=1 
ここで、（ａ）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面項である。
【００５０】
球面項中、
Ｒ：頂点の曲率半径
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【００５１】
自由曲面項は、
66
Σ Ｃj Ｘm Ｙn 
j=1 
＝Ｃ1 
＋Ｃ2 Ｘ＋Ｃ3 Ｙ
＋Ｃ4 Ｘ2 ＋Ｃ5 ＸＹ＋Ｃ6 Ｙ2 
＋Ｃ7 Ｘ3 ＋Ｃ8 Ｘ2 Ｙ＋Ｃ9 ＸＹ2 ＋Ｃ10Ｙ3 
＋Ｃ11Ｘ4 ＋Ｃ12Ｘ3 Ｙ＋Ｃ13Ｘ2 Ｙ2 ＋Ｃ14ＸＹ3 ＋Ｃ15Ｙ4 
＋Ｃ16Ｘ5 ＋Ｃ17Ｘ4 Ｙ＋Ｃ18Ｘ3 Ｙ2 ＋Ｃ19Ｘ2 Ｙ3 ＋Ｃ20ＸＹ4 
＋Ｃ21Ｙ5 
＋Ｃ22Ｘ6 ＋Ｃ23Ｘ5 Ｙ＋Ｃ24Ｘ4 Ｙ2 ＋Ｃ25Ｘ3 Ｙ3 ＋Ｃ26Ｘ2 Ｙ4 
＋Ｃ27ＸＹ5 ＋Ｃ28Ｙ6 
＋Ｃ29Ｘ7 ＋Ｃ30Ｘ6 Ｙ＋Ｃ31Ｘ5 Ｙ2 ＋Ｃ32Ｘ4 Ｙ3 ＋Ｃ33Ｘ3 Ｙ4 
＋Ｃ34Ｘ2 Ｙ5 ＋Ｃ35ＸＹ6 ＋Ｃ36Ｙ7 
・・・・・・
ただし、Ｃj （ｊは１以上の整数）は係数である。
【００５２】
上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、本発明ではＸの奇数次項を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。例えば、上記定義式（ａ）においては、Ｃ2 、Ｃ5 、Ｃ7 、Ｃ9 、Ｃ12、Ｃ14、Ｃ16、Ｃ18、Ｃ20、Ｃ23、Ｃ25、Ｃ27、Ｃ29、Ｃ31、Ｃ33、Ｃ35・・・の各項の係数を０にすることによって可能である。
【００５３】
また、Ｙの奇数次項を全て０にすることによって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面が１つだけ存在する自由曲面となる。例えば、上記定義式においては、Ｃ3 、Ｃ5 、Ｃ8 、Ｃ10、Ｃ12、Ｃ14、Ｃ17、Ｃ19、Ｃ21、Ｃ23、Ｃ25、Ｃ27、Ｃ30、Ｃ32、Ｃ34、Ｃ36・・・の各項の係数を０にすることによって可能である。
【００５４】
また、上記対称面の方向の何れか一方を対称面とし、それに対応する方向の偏心、例えば、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面に対して光学系の偏心方向はＹ軸方向に、Ｘ−Ｚ面と平行な対称面に対しては光学系の偏心方向はＸ軸方向にすることで、偏心により発生する回転非対称な収差を効果的に補正しながら同時に製作性をも向上させることが可能となる。
【００５５】
また、上記定義式（ａ）は、前述のように１つの例として示したものであり、本発明は、対称面を１面のみ有する回転非対称な面を用いることで偏心により発生する回転非対称な収差を補正し、同時に製作性も向上させるということが特徴であり、他のいかなる定義式に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。
【００５６】
また、後記の構成パラメータ中にデータの記載されていない非球面に関する項は０である。屈折率、アッベ数については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位はｍｍである。各面の偏心は、上記のように、基準面からの偏心量で表わす。
【００５７】
実施例１の視覚表示装置１の回転対称軸２に沿ってとった断面図を図５に、平面図を図６に示す。なお、図５及び図６においては、接眼光学系７は省略し、図示していない。
【００５８】
本実施例１は、映像表示素子３と、映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４と、投影光学系４により投影された映像の近傍に配置された拡散部材６と、投影光学系４により投影された映像を遠方の虚像とする正の反射パワーを有する図示しない接眼光学系７と、からなる視覚表示装置１において、接眼光学系７、拡散部材６及び投影光学系４により投影された映像は、共通の回転対称軸２に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置され、像歪み補正素子５は、接眼光学系７により観察される虚像の弓なりの像歪みを補正するものである。
【００５９】
拡散部材６は、シリンドリカル面からなる第１面６１及びシリンドリカル面からなる第２面６２を有する。投影光学系４により投影された映像は、拡散部材６の近傍に円筒又は円錐状に投影される。
【００６０】
像歪み補正素子５は、図７に示すような自由曲面からなる第１面５１と平面からなる第２面５２を有する。
【００６１】
投影光学系４は、理想レンズＬ及び映像表示素子３を有する。
【００６２】
投影光学系４と像歪み補正素子５との間には、絞りＳを有する。
【００６３】
光束は、逆光線追跡において、中間結像した拡散部材６の第１面６１から第２面６２を通り拡散部材６を出射する。拡散部材６を出射した光束は、像歪み補正素子５に入る。像歪み補正素子５の第１面５１から入射し、第２面５２から出射した光束は、絞りＳを経て、投影光学系４に入射する。投影光学系４に入射した光束は、理想レンズＬを通り、映像表示素子３に結像する。
【００６４】
この実施例１の仕様は、
画角                上下３０°
左右６０°
である。
【００６５】
実施例２の視覚表示装置１の回転対称軸２に沿ってとった断面図を図８に、平面図を図９に示す。なお、図８及び図９においては、接眼光学系７は省略し、図示していない。
【００６６】
本実施例２は、映像表示素子３と、映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４と、投影光学系４により投影された映像の近傍に配置された拡散部材６と、投影光学系４により投影された映像を遠方の虚像とする正の反射パワーを有する図示しない接眼光学系７と、からなる視覚表示装置１において、接眼光学系７、拡散部材６及び投影光学系４により投影された映像は、共通の回転対称軸２に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置され、像歪み補正素子５は、接眼光学系７により観察される虚像の弓なりの像歪みを補正するものである。
【００６７】
拡散部材６は、シリンドリカル面からなる第１面６１及びシリンドリカル面からなる第２面６２を有する。投影光学系４により投影された映像は、拡散部材６の近傍に円筒又は円錐状に投影される。
【００６８】
像歪み補正素子５は、図１０に示すような自由曲面からなる第１面５１と自由曲面からなる第２面５２を有する。なお、本実施例では、第２面の自由曲面を設計上平面とした。
【００６９】
投影光学系４は、理想レンズＬ及び映像表示素子３を有する。
【００７０】
投影光学系４と像歪み補正素子５との間には、絞りＳを有する。
【００７１】
光束は、逆光線追跡において、中間結像した拡散部材６の第１面６１から第２面６２を通り拡散部材６を出射する。拡散部材６を出射した光束は、像歪み補正素子５に入る。像歪み補正素子５の第１面５１から入射し、第２面５２から出射した光束は、絞りＳを経て、投影光学系４に入射する。投影光学系４に入射した光束は、理想レンズＬを通り、映像表示素子３に結像する。
【００７２】
この実施例２の仕様は、
画角                上下３０°
左右６０°
である。
【００７３】
実施例３の視覚表示装置１の回転対称軸２に沿ってとった断面図を図１１に、平面図を図１２に示す。なお、図１１及び図１２においては、接眼光学系７は省略し、図示していない。
【００７４】
本実施例３は、映像表示素子３と、映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４と、投影光学系４により投影された映像の近傍に配置された拡散部材６と、投影光学系４により投影された映像を遠方の虚像とする正の反射パワーを有する図示しない接眼光学系７と、からなる視覚表示装置１において、接眼光学系７、拡散部材６及び投影光学系４により投影された映像は、共通の回転対称軸２に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置され、像歪み補正素子５は、接眼光学系７により観察される虚像の弓なりの像歪みを補正するものである。
【００７５】
拡散部材６は、シリンドリカル面からなる第１面６１及びシリンドリカル面からなる第２面６２を有する。投影光学系４により投影された映像は、拡散部材６の近傍に円筒又は円錐状に投影される。
【００７６】
像歪み補正素子５は、第１像歪み補正素子５ａ及び第２像歪み補正素子５ｂを有する。第１像歪み補正素子５ａは、図１３に示すような自由曲面からなる第１面５１と、平面からなる第２面５２とを有する。第２像歪み補正素子５ｂは、図示しない自由曲面からなる第３面５３と、平面からなる第４面５４とを有する。なお、本実施例では、第２面５２と第４面５４の自由曲面を設計上平面とした。
【００７７】
投影光学系４は、理想レンズＬ及び映像表示素子３を有する。
【００７８】
投影光学系４と像歪み補正素子５との間には、絞りＳを有する。
【００７９】
なお、拡散部材６の第２面６２には、仮想面を有し、座標上の偏心位置としている。
【００８０】
光束は、逆光線追跡において、中間結像した拡散部材６の第１面６１から第２面６２を通り拡散部材６を出射する。拡散部材６を出射した光束は、像歪み補正素子５に入る。像歪み補正素子５の第１像歪み補正素子５ａの第１面５１から入射し、第２面５２から出射し、第２像歪み補正素子５ｂの第３面５３から入射し、第４面５４から出射する。像歪み補正素子５を出射した光束は、絞りＳを経て、投影光学系４に入射する。投影光学系４に入射した光束は、理想レンズＬを通り、映像表示素子３に結像する。
【００８１】
この実施例３の仕様は、
画角                上下３０°
左右６０°
である。
【００８２】
実施例４の視覚表示装置１の回転対称軸２に沿ってとった断面図を図１４に、平面図を図１５に示す。なお、図１４及び図１５においては、接眼光学系７は省略し、図示していない。
【００８３】
本実施例４は、映像表示素子３と、映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４と、投影光学系４により投影された映像の近傍に配置された拡散部材６と、投影光学系４により投影された映像を遠方の虚像とする正の反射パワーを有する図示しない接眼光学系７と、からなる視覚表示装置１において、接眼光学系７、拡散部材６及び投影光学系４により投影された映像は、共通の回転対称軸２に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置され、像歪み補正素子５は、接眼光学系７により観察される虚像の弓なりの像歪みを補正するものである。
【００８４】
拡散部材６は、シリンドリカル面からなる第１面６１及びシリンドリカル面からなる第２面６２を有する。投影光学系４により投影された映像は、拡散部材６の近傍に円筒又は円錐状に投影される。
【００８５】
像歪み補正素子５は、第１像歪み補正素子５ａ、第２像歪み補正素子５ｂ及び第３像歪み補正素子５ｃを有する。第１像歪み補正素子５ａは、自由曲面からなる第１面５１と自由曲面からなる第２面５２とを有する。第２像歪み補正素子５ｂは、自由曲面からなる第３面５３と自由曲面からなる第４面５４とを有する。第３像歪み補正素子５ｃは、自由曲面からなる第５面５５と自由曲面からなる第６面５６とを有する。
【００８６】
投影光学系４は、理想レンズＬ及び映像表示素子３を有する。
【００８７】
投影光学系４と像歪み補正素子５との間には、絞りＳを有する。
【００８８】
光束は、逆光線追跡において、中間結像した拡散部材６の第１面６１から第２面６２を通り拡散部材６を出射する。拡散部材６を出射した光束は、像歪み補正素子５に入る。像歪み補正素子５の第１像歪み補正素子５ａの第１面５１から入射し、第２面５２から出射し、第２像歪み補正素子５ｂの第３面５３から入射し、第４面５４から出射し、第３像歪み補正素子５ｃの第５面５５から入射し、第６面５６から出射する。像歪み補正素子５を出射した光束は、絞りＳを経て、投影光学系４に入射する。投影光学系４に入射した光束は、理想レンズＬを通り、映像表示素子３に結像する。
【００８９】
この実施例４の仕様は、
画角                上下３０°
左右９０°
である。
【００９０】
以下に、上記実施例１〜４の構成パラメータを示す。なお、以下の表中の “ＦＦＳ”は自由曲面を示す。また、接眼光学系７に関するデータは省略する。
【００９１】
実施例１
面番号    曲率半径                  面間隔  偏心      屈折率    アッベ数
物体面  シリンドリカル面[1]           4.00            1.5163      64.1
1    シリンドリカル面[2]         100.00
2    FFS[1]                        4.00  偏心(1)   1.5163      64.1
3        ∞                       57.00  偏心(1) 
4        ∞（絞り）               11.00  偏心(2) 
5    理想レンズ                   11.02
像  面      ∞                              偏心(3) 
シリンドリカル面[1]
Ｘ方向曲率半径    165.00    Ｙ方向曲率半径   ∞
シリンドリカル面[2]
Ｘ方向曲率半径    161.00    Ｙ方向曲率半径   ∞
FFS[1]
Ｃ8    1.3501E-004
偏心[1] 
Ｘ    0.00  Ｙ   59.49  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[2] 
Ｘ    0.00  Ｙ   94.00  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[3] 
Ｘ    0.00  Ｙ   99.90  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
【００９２】
実施例２
面番号  曲率半径                    面間隔  偏心      屈折率    アッベ数
物体面  シリンドリカル面[1]           4.00            1.5163      64.1
1    シリンドリカル面[2]         261.00
2    FFS[1]                        4.00  偏心(1)   1.5163      64.1
3        ∞                       57.00  偏心(1) 
4        ∞（絞り）               11.00  偏心(2) 
5    理想レンズ                   10.35
像  面      ∞                        0.00  偏心(3) 
シリンドリカル面[1]
Ｘ方向曲率半径    165.00    Ｙ方向曲率半径   ∞
シリンドリカル面[2]
Ｘ方向曲率半径    161.00    Ｙ方向曲率半径   ∞
FFS[1]
Ｃ8    1.7396E-004
偏心[1] 
Ｘ    0.00  Ｙ   76.67  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[2] 
Ｘ    0.00  Ｙ   94.00  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[3] 
Ｘ    0.00  Ｙ   96.91  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
【００９３】
実施例３
面番号    曲率半径                  面間隔    偏心    屈折率    アッベ数
物体面  シリンドリカル面[1]           4.00            1.5163      64.1
1    シリンドリカル面[2]           0.00
2        ∞（仮想面）            100.00    偏心(1) 
3    FFS[1]                       10.00            1.5163      64.1
4        ∞                       21.00
5    FFS[2]                        5.00            1.5163      64.1
6        ∞                       25.00
7        ∞（絞り）               11.00
8    理想レンズ                   10.70
像  面      ∞                        0.00
シリンドリカル面[1]
Ｘ方向曲率半径    165.00    Ｙ方向曲率半径   ∞
シリンドリカル面[2]
Ｘ方向曲率半径    161.00    Ｙ方向曲率半径   ∞
FFS[1]
Ｃ8    2.8126E-004    Ｃ10  -1.2005E-004
FFS[2]
Ｃ8   -1.7836E-004    Ｃ10   1.8721E-004
偏心[1] 
Ｘ    0.00  Ｙ    0.00  Ｚ    0.00
α   34.20  β    0.00  γ    0.00
【００９４】
実施例４
面番号    曲率半径                  面間隔    偏心    屈折率    アッベ数
物体面  シリンドリカル面[1]           4.00            1.5163      64.1
1    シリンドリカル面[2]         116.00
2    FFS[1]                        5.00  偏心(1)   1.4875      70.4
3    FFS[2]                       15.62  偏心(1) 
4    FFS[3]                        3.00  偏心(2)   1.5883      62.1
5    FFS[4]                       10.29  偏心(2) 
6    FFS[5]                        5.00  偏心(3)   1.7526      27.7
7    FFS[6]                        7.00  偏心(3) 
8        ∞（絞り）               11.00  偏心(4) 
9    理想レンズ                   10.82
像  面      ∞                        0.00  偏心(5) 
シリンドリカル面[1]
Ｘ方向曲率半径    165.00    Ｙ方向曲率半径   ∞
シリンドリカル面[2]
Ｘ方向曲率半径    161.00    Ｙ方向曲率半径   ∞
FFS[1]
Ｃ4    2.0282E-002    Ｃ6   -2.5421E-002    Ｃ8    6.1191E-004
Ｃ10   2.8544E-006
FFS[2]
Ｃ4    1.6310E-002    Ｃ6   -8.3290E-003    Ｃ8    1.9491E-004
Ｃ10   4.2973E-004
FFS[3]
Ｃ4   -1.8690E-002    Ｃ6   -3.1837E-004    Ｃ8    9.2985E-006
Ｃ10   1.5233E-006
FFS[4]
Ｃ4    1.6063E-002    Ｃ6   -1.5116E-002    Ｃ8    9.0846E-004
Ｃ10  -1.8434E-004
FFS[5]
Ｃ4   -2.9734E-002    Ｃ6    7.0777E-004    Ｃ8    1.9141E-003
Ｃ10  -5.9706E-006
FFS[6]
Ｃ4   -3.6449E-002    Ｃ6    6.1773E-003    Ｃ8    1.2721E-003
Ｃ10  -3.8750E-005
偏心[1] 
Ｘ    0.00  Ｙ   71.06  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[2] 
Ｘ    0.00  Ｙ   81.94  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[3] 
Ｘ    0.00  Ｙ   88.59  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[4] 
Ｘ    0.00  Ｙ   94.00  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[5] 
Ｘ    0.00  Ｙ   99.78  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
【００９５】
図１６〜図１９は、実施例１〜４の像歪みを示す図である。外側の略四辺形は最大像高の像面での歪みを表し、内側の略四辺形は最大像高×０．７の像面での歪みを表す。図２０の像歪みと比較してみると、略四辺形の上辺と下辺が水平に近くなり、弓なりになる像歪みが補正されていることがわかる。
【００９６】
なお、補正光学素子５は、実施例１〜３では、主に弓なりになる像歪みを補正しており、実施例４では、横方向に特に画角を拡大し、弓なりになる像歪みと台形になる像歪みの両方を補正している。また、投影光学系４は理想レンズＬとして設計している。
【００９７】
また、拡散部材６での拡散は光線追跡上省略している。
【００９８】
観察者両眼の眼幅はデータ上省略しているが、水平断面での光路図では５０ｍｍとして追跡している。
【００９９】
また、光線追跡は観察者眼球から投影光学系の射出瞳に向かう逆光線追跡で追跡している。
【０１００】
次に、実際のレンズを用いた投影光学系４の実施形態について説明する。
【０１０１】
図２１は実際のレンズを用いた投影光学系４を用いた視覚表示装置１の断面図、図２２は図２１の平面図である。
【０１０２】
本実施形態の投影光学系４は、映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４において、映像表示素子３の表示面と投影光学系の投影面がＹ−Ｚ断面内で偏心し、投影面はＸ−Ｚ断面で投影光学系４側に弦を向けた円弧状の曲面で構成され、投影面上の像の歪みを補正する少なくとも一つの回転非対称な補正光学面として像歪み補正素子５を有する。
【０１０３】
本実施形態の視覚表示装置１は拡散部材６を用い光束径を拡大することにより、投影光学系４のＦナンバーを小さくすることが可能となっている。また、接眼光学系７は回転対称軸に対して回転対称な反射面と拡散面と拡散面近傍に投影像を形成することを特徴としており、そのためには回転対称な投影面を投影光学系４で作ることが重要になる。
【０１０４】
本実施形態では湾曲した拡散部材６（投影面）に偏心した斜めの位置から投影像を投影する構成になっているため、弓なりになる像歪みが発生する問題がある。これを補正する補正面を少なくとも１面用いることが重要である。
【０１０５】
また、表示面と投影面がＹ−Ｚ断面内で平行且つシフト偏心し、像歪み補正素子５は、Ｙ−Ｚ断面内で光束が斜め投影される投影面が円柱状であるために弓なりに発生する像歪みを補正する。
【０１０６】
物体面と像面が平行で投影光学系４の像歪みが無い場合には物体面と像面をお互いに平行移動するシフト偏心を行うと、原理的に像歪みは発生しない。そのため、本実施形態では、投影面が円筒面であることにより発生する弓なりの像歪みを補正すればよいことになり、少なくとも１つの補正面が必要になる。更に、このような弓なりの像歪みを補正するには回転非対称な例えば自由曲面で補正する必要がある。
【０１０７】
像歪み補正素子５が有する補正光学面は、Ｘ軸方向の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって面の角度が前記Ｙ−Ｚ断面に対して対称的に変化する。
【０１０８】
弓なりに発生する像歪みを補正するにはＸ軸方向（左右方向）の正方向と負方向に中心主光線から離れるにしたがって面の傾きが変化していく面形状である必要がある。また、その変化の仕方はＸ軸の正負によらず同じ方向に変化することが重要である。
【０１０９】
像歪み補正素子５が有する補正光学面は、Ｘ軸の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって光線を投影光学系４の中心軸２０と反対側に向け、Ｘ−Ｙ面内で投影光学系４の中心軸２０側に弦を向け投影光学系４の中心軸２０とは反対側に円弧を向けた弓なりに発生する像歪みを補正する。
【０１１０】
Ｙ−Ｚ断面を基準にしてＸ軸の正と負の方向に従って光線を投影光学系４の中心軸２０と反対側（下側）に向ける作用を有する面形状にすることによりこの弓なりの像歪みを補正することが可能となる。例えばＹ−Ｚ断面では平行平面となっているが、Ｘ軸の正と負方向に行くに従って長辺を下にした台形形状の楔型にすることにより像歪みの補正が可能となる。
【０１１１】
像歪み補正素子５が有する補正光学面は、以下の式（ａ）で定義される自由曲面で構成されている場合、Ｃ８項（ｘ2ｙ項）を与える。
Ｚ＝（ｒ2 ／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（ｒ／Ｒ）2 ｝］
∞
＋Σ Ｃj Ｘm Ｙn                             ・・・（ａ）
j=1 
ただし、Ｒ：頂点の曲率半径
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【０１１２】
自由曲面ではＣ８項を適切に与えることにより像歪みの補正が可能となる。
【０１１３】
表示面と投影面がＹ−Ｚ断面内で角度を形成するようにティルト偏心し、像歪み補正素子５が有する補正光学面は、像歪みを補正する少なくとも二つの回転非対称な面を有する。
【０１１４】
物体面と像面が角度を成す偏心（ティルト偏心）の場合は投影光学系４のイメージフィールドは広く取る必要がないが、台形の像歪みが発生する。この台形の像歪みと投影像面が円柱状であり、斜めから投影することによって発生する弓なりの像歪みの二つを同時に補正するために、像歪み補正素子５には少なくとも二面の回転非対称な補正面が必要になる。
【０１１５】
少なくとも二つの補正光学面は、Ｘ軸の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって面の角度が変化することにより、弓なりに発生する像歪みと台形に発生する像歪みを同時に補正する。
【０１１６】
弓なりの像歪みは、Ｘ軸方向に正負共にＹ座標の像位置が変化するものであり、これを補正するためには面の傾き（角度）が変化することが重要である。また、台形の像ひずみはＹ軸正方向でＸ軸方向の像の大きさが小さくなり、Ｙ軸負方向でＸ軸方向の像の大きさが大きくなることにより発生する。これを補正するにはＹ軸正でＸ軸方向に負のパワーによりＸ軸方向の光線を広げ、Ｙ軸負でＸ軸方向に正のパワーによりを与えることが好ましい。しかし、これは先の弓なりに発生する像歪みと同じ面形状により補正することが可能な像ひずみであり、単一の面ではこの二つを同時に補正することは困難であった。そこで本実施形態は２つの面を異なる位置に用い、これをキャンセルさせることに成功したものである。
【０１１７】
また、補正光学面は、Ｙ−Ｚ面からＸ軸方向の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって光線をＹ軸の正方向と負方向に向けて逆方向に補正する少なくとも二つの面を有し、弓なりに発生する像歪みと台形に発生する像歪みの二つの像歪みを同時に補正する
【０１１８】
弓なりになる像歪みと台形になる像歪みは、Ｘ軸の正方向と負方向共に原点から離れるのにしたがって面のＹ−Ｚ断面での傾きを変えることにより、光線を上下に変化させることで補正する。これを２つの像歪みで同時に補正するためには、二つの補正面の距離を離して逆方向に発生させ打ち消しあうことが必要である。
【０１１９】
また、少なくとも二つの補正光学面は、以下の式（ａ）で定義される自由曲面で構成されている場合、Ｃ８項（ｘ2ｙ項）を与える。
Ｚ＝（ｒ2 ／Ｒ）／［１＋√｛１−（１＋ｋ）（ｒ／Ｒ）2 ｝］
∞
＋Σ Ｃj Ｘm Ｙn                             ・・・（ａ）
j=1 
ただし、Ｒ：頂点の曲率半径
ｋ：コーニック定数（円錐定数）
ｒ＝√（Ｘ2 ＋Ｙ2 ）
である。
【０１２０】
Ｃ８項はｚ＝ｘ2ｙの項であり、この値を適切に与えることにより像歪みを補正することが可能となる。さらに好ましくは、ｘ4ｙ、ｘ2ｙ3・・・等の項を与えるとよい。
【０１２１】
さらに好ましくは、投影面から逆追跡の場合に補正光学面が２つ以上有る場合には、Ｙ−Ｚ断面内では前記補正面のパワーは負−正の位置が好ましい。このような構成により、像歪みの発生が少なくなるので、光学系を小型にすることが可能となる。
【０１２２】
さらに好ましくは、Ｘ−Ｚ断面では投影面が円環状になっており、台形歪みが大きくでるので、これを少しでも小さくするために投影面側から正−負のパワーを持たせてテレセントリックな配置に近づけ台形歪みの発生を減らすことが好ましい。
【０１２３】
以下に、本発明にかかる視覚表示装置１の投影光学系４の実施例を説明する。これら投影光学系４の構成パラメータは後記する。これら実施例等の構成パラメータは、図２１に示すように、拡散部材６から映像表示素子３に向かう光線が、像歪み補正素子５を経て映像表示素子３に至る逆光線追跡の結果に基づくものである。
【０１２４】
座標系は、図２１に示すように、拡散部材６の第１面６ａと中心主光線１０２との交点Ｏを偏心光学系の偏心光学面の原点Ｏとし、原点Ｏから紙面上方へ向かう方向をＹ軸正方向とし、図２１の原点Ｏから紙面右方向をＺ軸正方向とし、図２１の紙面内をＹ−Ｚ平面とする。そして、Ｙ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ軸正方向とする。
【０１２５】
なお、偏心面については、実施例１〜４と同様である。また、各実施例の光学系を構成する光学作用面の中、特定の面とそれに続く面が共軸光学系を構成する場合には面間隔が与えられており、その他、面の曲率半径、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従って与えられている。
【０１２６】
また、本発明で用いられる自由曲面の面の形状は、実施例１〜４と同様に、式（ａ）で定義されるものである。なお、その定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
【０１２７】
また、後記の構成パラメータ中にデータの記載されていない非球面に関する項は０である。屈折率、アッベ数については、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位はｍｍである。各面の偏心は、上記のように、基準面からの偏心量で表わす。
【０１２８】
実施例５の視覚表示装置１の映像表示素子３、投影光学系４、像歪み補正素子５及び拡散部材６を投影光学系４の中心軸２０に沿ってとった断面図を図２３に、平面図を図２４に示す。なお、図２３及び図２４においては、接眼光学系７は省略し、図示していない。また、図２５は実施例５の第１像歪み補正素子５ａの第１面５１の自由曲面を示す図、図２６は実施例５の第２像歪み補正素子５ｂの第１面５３の自由曲面を示す図である。さらに、図２７及び図２８は実施例５の収差図、図２９は実施例５の像歪みを示す図である。
【０１２９】
本実施例５は、映像表示素子３と、映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４と、投影光学系４により投影された映像の近傍に配置された拡散部材６と、投影光学系４により投影された映像を遠方の虚像とする正の反射パワーを有する図示しない接眼光学系７と、からなる視覚表示装置１において、接眼光学系７、拡散部材６及び投影光学系４により投影された映像は、共通の回転対称軸２に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置され、像歪み補正素子５は、接眼光学系７により観察される虚像の弓なりの像歪みを補正するものである。
【０１３０】
また、表示面と投影面がＹ−Ｚ断面内で角度を形成するようにティルト偏心し、補正光学面は、投影面上の像の歪みを補正する少なくとも二つの回転非対称な面を有する。
【０１３１】
拡散部材６は、シリンドリカル面からなる第１面６１を有する。投影光学系４により投影された映像は、拡散部材６の近傍に円筒又は円錐状に投影される。
【０１３２】
像歪み補正素子５は、第１像歪み補正素子５ａ及び第２像歪み補正素子５ｂを有する。第１像歪み補正素子５ａは、図２５に示すような自由曲面からなる第１面５１と平面からなる第２面５２を有する。また、第２像歪み補正素子５ｂは、図２６に示すような自由曲面からなる第１面５３と平面からなる第２面５４を有する。
【０１３３】
また、像歪み補正素子５が有する少なくとも二つの補正光学面である自由曲面は、Ｘ軸の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって面の角度が変化することにより、弓なりに発生する像歪みと台形に発生する像歪みを同時に補正する。
【０１３４】
また、補正光学面は、Ｙ−Ｚ面からＸ軸方向の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって光線をＹ軸の正方向と負方向に向けて逆方向に補正する少なくとも二つの面を有し、弓なりに発生する像歪みと台形に発生する像歪みの二つの像歪みを同時に補正する。
【０１３５】
さらに、少なくとも二つの補正光学面は、式（ａ）で定義される自由曲面で構成されている場合、Ｃ８項（ｘ2ｙ項）が与えられている。
【０１３６】
投影光学系４は、両凸レンズからなる前群第１レンズ４ｆ１と、拡散部材６側に凹面を向けた平凹レンズと映像表示素子３側に凸面を向けた平凸レンズの接合レンズからなる前群第２レンズ４ｆ２と、拡散部材６側に凸面を向けた平凸レンズと映像表示素子３側に凹面を向けた平凹レンズの接合レンズからなる前群第３レンズ４ｆ３と、絞りＳと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズからなる後群第１レンズ４ｂ１と、映像表示素子３側に凸面を向けた平凸レンズからなる後群第２レンズ４ｂ２と、両凸レンズからなる後群第３レンズ４ｂ３と、拡散部材６側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる後群第４レンズ４ｂ４と、フィルタＦと、を有する。
【０１３７】
光束は、逆光線追跡において、中間結像した拡散部材６を出射した光束は、像歪み補正素子５に入る。像歪み補正素子５での光束は、第１像歪み補正素子５ａの第１面５１から入射し、第２面５２から出射し、第２像歪み補正素子５ｂの第１面５３から入射し、第２面５４から出射する。その後、光束は、投影光学系４に入射する。投影光学系４に入射した光束は、前群第１レンズ４ｆ１の第１面４１ｆ及び第２面４２ｆ、前群第２レンズ４ｆ２の第１面４３ｆ、第２面４４ｆ及び第３面４５ｆ、前群第３レンズ４ｆ３の第１面４６ｆ、第２面４７ｆ及び第３面４８ｆを通り、絞りＳを通過する。その後、後群第１レンズ４ｂ１の第１面４１ｂ、第２面４２ｂ及び第３面４３ｂ、後群第２レンズ４ｂ２の第１面４４ｂ及び第２面４５ｂ、後群第３レンズ４ｂ３の第１面４６ｂ及び第２面４７ｂ、後群第４レンズ４ｂ４の第１面４８ｂ及び第２面４９ｂ、並びに、フィルタＦの第１面ｆ１及び第２面ｆ２を通り、映像表示素子３に結像する。
【０１３８】
この実施例５の仕様は、
画角                上下２０°
左右３５°
である。
【０１３９】
実施例６の視覚表示装置１の映像表示素子３、投影光学系４、像歪み補正素子５及び拡散部材６を投影光学系４の回転対称軸４２に沿ってとった断面図を図３０に、平面図を図３１に示す。なお、図３０及び図３１においては、接眼光学系７は省略し、図示していない。また、図３２は実施例６の第１像歪み補正素子５ａの第１面５１の自由曲面を示す図、図３３は実施例６の第２像歪み補正素子５ｂの第１面５３の自由曲面を示す図である。さらに、図３４及び図３５は実施例６の収差図、図３６は実施例６の像歪みを示す図である。
【０１４０】
本実施例６は、映像表示素子３と、映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４と、投影光学系４により投影された映像の近傍に配置された拡散部材６と、投影光学系４により投影された映像を遠方の虚像とする正の反射パワーを有する図示しない接眼光学系７と、からなる視覚表示装置１において、接眼光学系７、拡散部材６及び投影光学系４により投影された映像は、共通の回転対称軸２に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置され、像歪み補正素子５は、接眼光学系７により観察される虚像の弓なりの像歪みを補正するものである。
【０１４１】
また、表示面と投影面がＹ−Ｚ断面内で角度を形成するようにティルト偏心し、補正光学面は、投影面上の像の歪みを補正する少なくとも二つの回転非対称な面を有する。
【０１４２】
拡散部材６は、シリンドリカル面からなる第１面６１を有する。投影光学系４により投影された映像は、拡散部材６の近傍に円筒又は円錐状に投影される。
【０１４３】
像歪み補正素子５は、第１像歪み補正素子５ａ及び第２像歪み補正素子５ｂを有する。第１像歪み補正素子５ａは、図３２に示すような自由曲面からなる第１面５１と平面からなる第２面５２を有する。また、第２像歪み補正素子５ｂは、図３３に示すような自由曲面からなる第１面５３と平面からなる第２面５４を有する。
【０１４４】
また、像歪み補正素子５が有する少なくとも二つの補正光学面である自由曲面は、Ｘ軸の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって面の角度が変化することにより、弓なりに発生する像歪みと台形に発生する像歪みを同時に補正する。
【０１４５】
また、補正光学面は、Ｙ−Ｚ面からＸ軸方向の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって光線をＹ軸の正方向と負方向に向けて逆方向に補正する少なくとも二つの面を有し、弓なりに発生する像歪みと台形に発生する像歪みの二つの像歪みを同時に補正する。
【０１４６】
さらに、少なくとも二つの補正光学面は、式（ａ）で定義される自由曲面で構成されている場合、Ｃ８項（ｘ2ｙ項）が与えられている。
【０１４７】
投影光学系４は、拡散部材６側に凸面を向けた平凸レンズからなる前群第１レンズ４ｆ１と、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズからなる前群第２レンズ４ｆ２と、絞りＳと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズからなる後群第１レンズ４ｂ１と、映像表示素子３側に凸面を向けた平凸レンズからなる後群第２レンズ４ｂ２と、両凸レンズからなる後群第３レンズ４ｂ３と、拡散部材６側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる後群第４レンズ４ｂ４と、フィルタＦと、を有する。
【０１４８】
光束は、逆光線追跡において、中間結像した拡散部材６を出射した光束は、像歪み補正素子５に入る。像歪み補正素子５での光束は、第１像歪み補正素子５ａの第１面５１から入射し、第２面５２から出射し、第２像歪み補正素子５ｂの第１面５３から入射し、第２面５４から出射する。その後、光束は、投影光学系４に入射する。投影光学系４に入射した光束は、前群第１レンズ４ｆ１の第１面４１ｆ及び第２面４２ｆ、前群第２レンズ４ｆ２の第１面４３ｆ、第２面４４ｆ及び第３面４５ｆを通り、絞りＳを通過する。その後、後群第１レンズ４ｂ１の第１面４１ｂ、第２面４２ｂ及び第３面４３ｂ、後群第２レンズ４ｂ２の第１面４４ｂ及び第２面４５ｂ、後群第３レンズ４ｂ３の第１面４６ｂ及び第２面４７ｂ、後群第４レンズ４ｂ４の第１面４８ｂ及び第２面４９ｂ、並びに、フィルタＦの第１面ｆ１及び第２面ｆ２を通り、映像表示素子３に結像する。
【０１４９】
この実施例６の仕様は、
画角                上下２０°
左右３５°
である。
【０１５０】
実施例７の視覚表示装置１の映像表示素子３、投影光学系４、像歪み補正素子５及び拡散部材６を投影光学系４の回転対称軸４２に沿ってとった断面図を図３７に、平面図を図３８に示す。なお、図３７及び図３８においては、接眼光学系７は省略し、図示していない。また、図３９は実施例７の第１像歪み補正素子５ａの第１面５１の自由曲面を示す図、図４０は実施例７の第２像歪み補正素子５ｂの第１面５３の自由曲面を示す図である。さらに、図４１及び図４２は実施例７の収差図、図４３は実施例７の像歪みを示す図である。
【０１５１】
本実施例７は、映像表示素子３と、映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４と、投影光学系４により投影された映像の近傍に配置された拡散部材６と、投影光学系４により投影された映像を遠方の虚像とする正の反射パワーを有する図示しない接眼光学系７と、からなる視覚表示装置１において、接眼光学系７、拡散部材６及び投影光学系４により投影された映像は、共通の回転対称軸２に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置され、像歪み補正素子５は、接眼光学系７により観察される虚像の弓なりの像歪みを補正するものである。
【０１５２】
また、表示面と投影面がＹ−Ｚ断面内で平行且つシフト偏心し、補正光学素子５の補正光学面は、Ｙ−Ｚ断面内で光束が斜め投影される投影面が円柱状であるために弓なりに発生する像歪みを補正する。
【０１５３】
拡散部材６は、シリンドリカル面からなる第１面６１を有する。投影光学系４により投影された映像は、拡散部材６の近傍に円筒又は円錐状に投影される。
【０１５４】
像歪み補正素子５は、第１像歪み補正素子５ａ及び第２像歪み補正素子５ｂを有する。第１像歪み補正素子５ａは、図３９に示すような自由曲面からなる第１面５１と平面からなる第２面５２を有する。また、第２像歪み補正素子５ｂは、図４０に示すような自由曲面からなる第１面５３と平面からなる第２面５４を有する。
【０１５５】
また、像歪み補正素子５の補正光学面である自由曲面は、Ｘ軸方向の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって面の角度が対称的に変化する。
【０１５６】
また、像歪み補正素子５の補正光学面である自由曲面は、Ｘ軸の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって光線を投影光学系４の中心軸と反対側に向け、Ｘ−Ｙ面内で投影光学系４の中心軸２０側に弦を向け投影光学系４の中心軸とは反対側に円弧を向けた弓なりに発生する像歪みを補正する。
【０１５７】
さらに、像歪み補正素子５の補正光学面である自由曲面は、式（ａ）で定義される自由曲面で構成されている場合、Ｃ８項（ｘ2ｙ項）が与えられている。
【０１５８】
投影光学系４は、拡散部材６側に凸面を向けた平凸レンズと映像表示素子３側に凹面を向けた平凹レンズの接合レンズからなる前群第１レンズ４ｆ１と、両凹レンズからなる前群第２レンズ４ｆ２と、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズからなる前群第３レンズ４ｆ３と、両凸レンズと映像表示素子３側に凸面を向けた負メニスカスレンズの接合レンズからなる前群第４レンズ４ｆ４と、絞りＳと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズからなる後群第１レンズ４ｂ１と、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズからなる後群第２レンズ４ｂ２と、両凸レンズからなる後群第３レンズ４ｂ３と、フィルタＦと、を有する。
【０１５９】
光束は、逆光線追跡において、中間結像した拡散部材６を出射した光束は、像歪み補正素子５に入る。像歪み補正素子５での光束は、第１像歪み補正素子５ａの第１面５１から入射し、第２面５２から出射し、第２像歪み補正素子５ｂの第１面５３から入射し、第２面５４から出射する。その後、光束は、投影光学系４に入射する。投影光学系４に入射した光束は、前群第１レンズ４ｆ１の第１面４１ｆ、第２面４２ｆ及び第３面４３ｆ、前群第２レンズ４ｆ２の第１面４４ｆ及び第２面４５ｆ、前群第３レンズ４ｆ３の第１面４６ｆ、第２面４７ｆ及び第３面４８ｆ、並びに前群第４レンズ４ｆ４の第１面４９ｆ、第２面５０ｆ及び第３面５１ｆ、を通り、絞りＳを通過する。その後、後群第１レンズ４ｂ１の第１面４１ｂ、第２面４２ｂ及び第３面４３ｂ、後群第２レンズ４ｂ２の第１面４４ｂ、第２面４５ｂ及び第３面４６ｂ、後群第３レンズ４ｂ３の第１面４７ｂ及び第２面４８ｂ、並びに、フィルタＦの第１面ｆ１及び第２面ｆ２を通り、映像表示素子３に結像する。
【０１６０】
この実施例７の仕様は、
画角                上下２０°
左右３５°
である。
【０１６１】
実施例８の視覚表示装置１の映像表示素子３、投影光学系４、像歪み補正素子５及び拡散部材６を投影光学系４の回転対称軸４２に沿ってとった断面図を図４４に、平面図を図４５に示す。なお、図４４及び図４５においては、接眼光学系７は省略し、図示していない。また、図４６は実施例８の像歪み補正素子５の第１面５１の自由曲面を示す図、図４７は実施例８の像歪み補正素子５の第２面５２の自由曲面を示す図である。さらに、図４８及び図４９は実施例８の収差図、図５０は実施例８の像歪みを示す図である。
【０１６２】
本実施例８は、映像表示素子３と、映像表示素子３に表示された映像を投影する投影光学系４と、投影光学系４により投影された映像の近傍に配置された拡散部材６と、投影光学系４により投影された映像を遠方の虚像とする正の反射パワーを有する図示しない接眼光学系７と、からなる視覚表示装置１において、接眼光学系７、拡散部材６及び投影光学系４により投影された映像は、共通の回転対称軸２に直交する面内の任意の位置で円弧を描くように配置され、像歪み補正素子５は、接眼光学系７により観察される虚像の弓なりの像歪みを補正するものである。
【０１６３】
また、表示面と投影面がＹ−Ｚ断面内で平行且つシフト偏心し、補正光学素子５の補正光学面は、Ｙ−Ｚ断面内で光束が斜め投影される投影面が円柱状であるために弓なりに発生する像歪みを補正する。
【０１６４】
拡散部材６は、シリンドリカル面からなる第１面６１を有する。投影光学系４により投影された映像は、拡散部材６の近傍に円筒又は円錐状に投影される。
【０１６５】
像歪み補正素子５は、図４６に示すような自由曲面からなる第１面５１と、図４７に示すような自由曲面からなる第２面５２を有する。
【０１６６】
また、像歪み補正素子５の補正光学面である自由曲面は、Ｘ軸方向の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって面の角度が対称的に変化する。
【０１６７】
また、像歪み補正素子５の補正光学面である自由曲面は、Ｘ軸の正方向と負方向にＹ−Ｚ断面から離れるにしたがって光線を投影光学系４の中心軸と反対側に向け、Ｘ−Ｙ面内で投影光学系４の中心軸２０側に弦を向け投影光学系４の中心軸とは反対側に円弧を向けた弓なりに発生する像歪みを補正する。
【０１６８】
さらに、像歪み補正素子５の補正光学面である自由曲面は、式（ａ）で定義される自由曲面で構成されている場合、Ｃ８項（ｘ2ｙ項）が与えられている。
【０１６９】
投影光学系４は、拡散部材６側に凸面を向けた負メニスカスレンズと拡散部材６側に凸面を向けた正メニスカスレンズの接合レンズからなる前群第１レンズ４ｆ１と、両凹レンズからなる前群第２レンズ４ｆ２と、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズからなる前群第３レンズ４ｆ３と、両凸レンズと拡散部材６側に凹面を向けた平凹レンズの接合レンズからなる前群第４レンズ４ｆ４と、絞りＳと、両凹レンズと両凸レンズの接合レンズからなる後群第１レンズ４ｂ１と、映像表示素子３側に凹面を向けた平凹レンズと両凸レンズの接合レンズからなる後群第２レンズ４ｂ２と、両凸レンズからなる後群第３レンズ４ｂ３と、フィルタＦと、を有する。
【０１７０】
光束は、逆光線追跡において、中間結像した拡散部材６を出射した光束は、像歪み補正素子５に入る。像歪み補正素子５での光束は、第１面５１から入射し、第２面５２から出射する。その後、光束は、投影光学系４に入射する。投影光学系４に入射した光束は、前群第１レンズ４ｆ１の第１面４１ｆ、第２面４２ｆ及び第３面４３ｆ、前群第２レンズ４ｆ２の第１面４４ｆ及び第２面４５ｆ、前群第３レンズ４ｆ３の第１面４６ｆ、第２面４７ｆ及び第３面４８ｆ、並びに前群第４レンズ４ｆ４の第１面４９ｆ、第２面５０ｆ及び第３面５１ｆ、を通り、絞りＳを通過する。その後、後群第１レンズ４ｂ１の第１面４１ｂ、第２面４２ｂ及び第３面４３ｂ、後群第２レンズ４ｂ２の第１面４４ｂ、第２面４５ｂ及び第３面４６ｂ、後群第３レンズ４ｂ３の第１面４７ｂ及び第２面４８ｂ、並びに、フィルタＦの第１面ｆ１及び第２面ｆ２を通り、映像表示素子３に結像する。
【０１７１】
この実施例８の仕様は、
画角                上下２０°
左右３５°
である。
【０１７２】
以下に、上記実施例５〜８の構成パラメータを示す。なお、以下の表中の “ＦＦＳ”は自由曲面を示す。また、接眼光学系７に関するデータは省略する。
【０１７３】
実施例５
面番号    曲率半径                面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面  シリンドリカル面[1]       131.87  偏心(1) 
1      FFS[1]                   15.00            1.5163    64.1
2        ∞                     24.57
3      FFS[2]                   15.00            1.5163    64.1
4        ∞                     75.43
5      158.08                   15.00            1.6750    37.0
6     -145.04                    9.41
7      -64.56                    5.00            1.7163    29.3
8        ∞                     16.65            1.7477    31.2
9      -74.19                    0.50
10       52.52                   18.00            1.5835    46.2
11        ∞                     32.57            1.7422    28.1
12       17.40                   22.61
13        ∞（絞り）              6.87
14      -25.43                    2.00            1.6858    31.8
15       63.40                    8.00            1.6017    61.3
16      -35.18                    0.20
17        ∞                      9.00            1.4875    70.4
18      -33.39                    0.20
19       82.00                    7.00            1.5788    62.7
20     -123.44                    0.20
21       38.32                    7.00            1.6204    60.3
22       98.73                   17.00
23        ∞                     25.00            1.5163    64.1
24        ∞                      1.00
像  面      ∞
シリンドリカル面[1] 
Ｘ方向曲率半径    174.00
Ｙ方向曲率半径    ∞
FFS[1]
Ｃ4    3.6997E-003    Ｃ6   -1.0875E-002    Ｃ8    1.3213E-004
Ｃ10  -6.0176E-005    Ｃ11  -6.2034E-007    Ｃ13   3.3663E-007
Ｃ15   8.8509E-007    Ｃ17  -3.4473E-008    Ｃ19  -2.3720E-008
FFS[2]
Ｃ4   -3.0262E-003    Ｃ6    4.8616E-003    Ｃ8   -7.5826E-005
Ｃ10   2.1189E-005    Ｃ11   2.9295E-007    Ｃ13  -2.8004E-007
Ｃ15  -1.0278E-006    Ｃ17   2.4600E-008    Ｃ19   2.1205E-008
偏心[1] 
Ｘ    0.00  Ｙ    0.00  Ｚ    0.00
α  -15.46  β    0.00  γ    0.00
【０１７４】
実施例６
面番号    曲率半径                面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面  シリンドリカル面[1]       165.02  偏心(1)
1      FFS[1]                   15.00            1.5163    64.1
2        ∞                     26.39
3      FFS[2]                   15.00            1.5163    64.1
4        ∞                     73.61
5       62.54                   20.00            1.7512    31.9
6        ∞                      0.72
7       61.25                   18.00            1.4875    70.4
8      -84.16                   30.42            1.7552    27.6
9       15.15                   20.44
10        ∞（絞り）              3.81
11      -25.97                    2.00            1.6596    33.8
12       32.64                    8.00            1.6269    59.0
13      -35.93                    0.20
14        ∞                      9.00            1.5039    68.6
15      -36.26                    0.20
16      118.61                    7.00            1.6145    60.6
17      -85.65                    0.20
18       47.00                    7.00            1.6204    60.3
19      551.00                   17.00
20        ∞                     25.00            1.5163    64.1
21        ∞                      1.00
像  面      ∞                      0.00
シリンドリカル面[1] 
Ｘ方向曲率半径    174.00
Ｙ方向曲率半径    ∞
FFS[1]
Ｃ4    2.7004E-003    Ｃ6   -9.9436E-003    Ｃ8    1.0988E-004
Ｃ10  -4.6195E-005    Ｃ11  -3.8475E-007    Ｃ13   2.1619E-007
Ｃ15   1.0451E-006    Ｃ17  -2.7429E-008    Ｃ19  -1.6604E-008
FFS[2]
Ｃ4   -1.7866E-003    Ｃ6    5.3548E-003    Ｃ8   -6.5957E-005
Ｃ10   1.7424E-005    Ｃ11   1.3190E-007    Ｃ13  -3.2801E-007
Ｃ15  -9.6793E-007    Ｃ17   2.0636E-008    Ｃ19   1.3532E-008
偏心[1] 
Ｘ    0.00  Ｙ    0.00  Ｚ    0.00
α  -15.46  β    0.00  γ    0.00
【０１７５】
実施例７
面番号    曲率半径                面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面  シリンドリカル面[1]       290.00
1      FFS[1]                  125.00  偏心(1)   1.5163    64.1
2        ∞                     15.00  偏心(2) 
3      FFS[2]                   36.52  偏心(3)   1.5163    64.1
4        ∞                     10.00  偏心(4) 
5       48.65                   22.00            1.6565    41.0
6        ∞                      6.00            1.7552    27.6
7       45.07                    9.29
8      -48.72                    5.00            1.7300    46.0
9       53.02                    5.31
10     -103.76                    4.00            1.4889    70.2
11       55.88                   10.00            1.7492    34.6
12      -55.82                    0.50
13       32.91                   16.00            1.6923    49.6
14      -38.88                    4.00            1.7552    27.6
15     -178.65                    8.11
16        ∞（絞り）              8.39
17      -19.65                    3.00            1.7512    31.9
18       50.43                   11.00            1.5453    65.0
19      -28.72                    0.20
20     -767.55                    4.00            1.7551    27.6
21       47.08                   18.00            1.6174    60.5
22      -57.09                    0.20
23       72.40                   16.00            1.7552    27.6
24     -163.42                   20.00
25        ∞                     25.00            1.5163    64.1
26        ∞                      1.00
像  面      ∞                            偏心(5) 
シリンドリカル面[1] 
Ｘ方向曲率半径    174.00
Ｙ方向曲率半径    ∞
FFS[1]
Ｃ4    5.0596E-003    Ｃ6   -5.3094E-003    Ｃ8    9.3264E-005
Ｃ10   8.8080E-006    Ｃ11  -9.8704E-008    Ｃ13   5.6826E-008
Ｃ15   1.0575E-006    Ｃ17  -7.6124E-010    Ｃ19   4.0242E-009
FFS[2]
Ｃ4   -7.0182E-003    Ｃ6    1.9852E-003    Ｃ8   -1.2527E-004
Ｃ10  -7.3098E-005    Ｃ11   3.4292E-007    Ｃ13   4.1378E-007
Ｃ15  -1.4075E-007    Ｃ17   1.2259E-008    Ｃ19  -3.0206E-008
偏心[1] 
Ｘ    0.00  Ｙ  -66.62  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[2] 
Ｘ    0.00  Ｙ  -66.62  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[3] 
Ｘ    0.00  Ｙ  -50.41  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[4] 
Ｘ    0.00  Ｙ  -50.41  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[5] 
Ｘ    0.00  Ｙ   17.93  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
【０１７６】
実施例８
面番号    曲率半径                面間隔  偏心      屈折率  アッベ数
物体面  シリンドリカル面[1]       134.25
1      FFS[1]                   30.02  偏心(1)   1.5163    64.1
2      FFS[2]                   94.98  偏心(2) 
3      341.17                    6.00            1.5092    68.1
4       30.00                   14.00            1.4929    67.2
5        ∞                      5.20
6      -43.10                    5.00            1.7552    27.6
7       52.78                    6.04
8     -105.64                    4.00            1.5004    69.0
9       47.20                   14.00            1.7460    34.0
10      -46.67                    0.50
11       33.83                   18.00            1.6896    46.8
12      -35.41                    4.00            1.7493    28.6
13        ∞                      9.20
14        ∞（絞り）             11.25
15      -20.20                    3.00            1.7538    28.1
16       55.03                   11.00            1.4875    70.4
17      -31.00                    0.20
18        ∞                      4.00            1.7381    29.7
19       47.75                   18.00            1.6049    61.1
20      -59.05                    0.20
21       78.13                   14.00            1.7552    27.6
22     -145.82                   20.00
23        ∞                     25.00            1.5163    64.1
24        ∞                      1.00
像  面      ∞                            偏心(3) 
シリンドリカル面[1] 
Ｘ方向曲率半径    174.00
Ｙ方向曲率半径   ∞
FFS[1]
Ｃ4    9.1671E-003    Ｃ6   -1.2431E-002    Ｃ8    3.1029E-004
Ｃ10   3.9468E-006    Ｃ11  -1.3752E-006    Ｃ13   2.8039E-006
Ｃ15   2.5329E-006    Ｃ17  -5.5090E-008    Ｃ19  -2.8913E-008
FFS[2]
Ｃ4    1.2580E-002    Ｃ6   -7.1798E-003    Ｃ8    3.5968E-004
Ｃ10   7.4992E-005    Ｃ11  -2.7254E-006    Ｃ13   1.5745E-006
Ｃ15   1.8755E-006    Ｃ17  -8.3965E-008    Ｃ19  -3.9643E-008
偏心[1] 
Ｘ    0.00  Ｙ  -61.65  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[2] 
Ｘ    0.00  Ｙ  -54.22  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
偏心[3] 
Ｘ    0.00  Ｙ   18.12  Ｚ    0.00
α    0.00  β    0.00  γ    0.00
【符号の説明】
【０１７７】
１…視覚表示装置
２…回転対称軸
３…映像表示素子
４…投影光学系
５…像歪み補正素子（補正光学面）
６…拡散面
７…接眼光学系
２０…投影光学系の中心軸
Ｅ…入射瞳
【図１】
2010164944.tif 000003
【図２】
2010164944.tif 000004
【図３】
2010164944.tif 000005
【図４】
2010164944.tif 000006
【図５】
2010164944.tif 000007
【図６】
2010164944.tif 000008
【図７】
2010164944.tif 000009
【図８】
2010164944.tif 000010
【図９】
2010164944.tif 000011
【図１０】
2010164944.tif 000012
【図１１】
2010164944.tif 000013
【図１２】
2010164944.tif 000014
【図１３】
2010164944.tif 000015
【図１４】
2010164944.tif 000016
【図１５】
2010164944.tif 000017
【図１６】
2010164944.tif 000018
【図１７】
2010164944.tif 000019
【図１８】
2010164944.tif 000020
【図１９】
2010164944.tif 000021
【図２０】
2010164944.tif 000022
【図２１】
2010164944.tif 000023
【図２２】
2010164944.tif 000024
【図２３】
2010164944.tif 000025
【図２４】
2010164944.tif 000026
【図２５】
2010164944.tif 000027
【図２６】
2010164944.tif 000028
【図２７】
2010164944.tif 000029
【図２８】
2010164944.tif 000030
【図２９】
2010164944.tif 000031
【図３０】
2010164944.tif 000032
【図３１】
2010164944.tif 000033
【図３２】
2010164944.tif 000034
【図３３】
2010164944.tif 000035
【図３４】
2010164944.tif 000036
【図３５】
2010164944.tif 000037
【図３６】
2010164944.tif 000038
【図３７】
2010164944.tif 000039
【図３８】
2010164944.tif 000040
【図３９】
2010164944.tif 000041
【図４０】
2010164944.tif 000042
【図４１】
2010164944.tif 000043
【図４２】
2010164944.tif 000044
【図４３】
2010164944.tif 000045
【図４４】
2010164944.tif 000046
【図４５】
2010164944.tif 000047
【図４６】
2010164944.tif 000048
【図４７】
2010164944.tif 000049
【図４８】
2010164944.tif 000050
【図４９】
2010164944.tif 000051
【図５０】
2010164944.tif 000052