(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を投影し、観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置において、
前記接眼光学系は、少なくとも３つの面を持ち、前記少なくとも３つの面によって形成される空間は屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観察者眼球から前記画像表示素子に到る逆光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面でかつ内部反射面である第１面、前記第１面に対向し、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された正のパワーを有する反射面である第２面、前記画像表示素子に最も近接している屈折面である第３面で構成された第１光学素子と、前記第１面と前記観察者眼球との間に配置された屈折作用を有する第２光学素子とを備え、
前記第２面が、前記媒質と反対側の面を空気と接して構成され、
前記第２光学素子は、正のパワーを有し、
前記第１光学素子の第２面の法線と軸上主光線のなす角をαとするとき、
５°＜α＜３０°                                      ・・・（２）
であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第２光学素子は、正レンズであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を投影し、観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置において、
前記接眼光学系は、少なくとも３つの面を持ち、前記少なくとも３つの面によって形成される空間は屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観察者眼球から前記画像表示素子に到る逆光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面でかつ内部反射面である第１面、前記第１面に対向し、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された正のパワーを有する反射面である第２面、前記画像表示素子に最も近接している屈折面である第３面で構成された第１光学素子と、前記第１面と前記観察者眼球との間に配置された屈折作用を有する第２光学素子とを備え、
前記第２面が、前記媒質と反対側の面を空気と接して構成され、
前記第２光学素子は、接合レンズであり、
前記第１光学素子の第２面の法線と軸上主光線のなす角をαとするとき、
５°＜α＜３０°                                      ・・・（２）
であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を投影し、観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置において、
前記接眼光学系は、少なくとも３つの面を持ち、前記少なくとも３つの面によって形成される空間は屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観察者眼球から前記画像表示素子に到る逆光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面でかつ内部反射面である第１面、前記第１面に対向し、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された正のパワーを有する反射面である第２面、前記画像表示素子に最も近接している屈折面である第３面で構成された第１光学素子と、前記第１面と前記観察者眼球との間に配置された屈折作用を有する第２光学素子とを備え、
前記第２面が、前記媒質と反対側の面を空気と接して構成され、
前記第２光学素子は、２つの偏心した光学面からなるプリズムであり、
前記第１光学素子の第２面の法線と軸上主光線のなす角をαとするとき、
５°＜α＜３０°                                      ・・・（２）
であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を投影し、観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置において、
前記接眼光学系は、少なくとも３つの面を持ち、前記少なくとも３つの面によって形成される空間は屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観察者眼球から前記画像表示素子に到る逆光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面でかつ内部反射面である第１面、前記第１面に対向し、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された正のパワーを有する反射面である第２面、前記画像表示素子に最も近接している屈折面である第３面で構成された第１光学素子と、前記第１面と前記観察者眼球との間に配置された屈折作用を有する第２光学素子とを備え、
前記第２面が、前記媒質と反対側の面を空気と接して構成され、
前記第２光学素子は、前記観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置されており、
前記第１光学素子の第２面の法線と軸上主光線のなす角をαとするとき、
５°＜α＜３０°                                      ・・・（２）
であることを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
前記第１光学素子の第１面の内部反射が全反射であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１光学素子の第１面の内部反射する領域がミラーコートされていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記第１光学素子の第１面、第２面及び第３面の少なくとも１面は偏心非球面であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記第１光学素子の第１面、第２面及び第３面の少なくとも１面はアナモフィック面であることを特徴とする請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ面、前記観察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義する場合、前記第１光学素子の第２面のＹ−Ｚ面内における曲率半径をＲy2、前記第２面のＸ−Ｚ面内における曲率半径をＲx2とするとき、
Ｒy2／Ｒx2≧１                                        ・・・（１）
であることを特徴とする請求項９記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記第１光学素子の第１面は、前記第２面に対して凸面を向けた反射面であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記第１光学素子の第１面及び第３面の少なくとも１面は、視軸に対してティルトあるいはディセンタリングしていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記画像表示素子の表示面は、前記観察者視軸に対して傾いて配備されていることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記画像表示素子と前記接眼光学系を観察者頭部に対して位置決めする位置決め手段を有することを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記画像表示素子と前記接眼光学系を前記観察者頭部に対して支持する支持手段を有し、前記観察者頭部に装着できることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記画像表示装置の少なくとも２組を一定の間隔で支持する支持手段を有することを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記画像表示装置における接眼光学系を結像光学系として用いることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置に関し、特に、観察者の頭部又は顔面に保持することを可能にする頭部又は顔面装着式画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
頭部又は顔面装着式画像表示装置の従来の周知なものとして、特開平３ー１０１７０９号のものがある。図４６（ａ）に全体の光学系を、図４６（ｂ）にその接眼光学系の部分を示すように、この画像表示装置は、画像表示素子の表示画像を正レンズよりなるリレー光学系にて空中像として伝達し、凹面反射鏡からなる接眼光学系でこの空中像を拡大して観察者の眼球内に投影するものである。
【０００３】
また、従来の他のタイプのものとして、米国特許第４，６６９，８１０号のものがある。この装置は、図４７に示すように、ＣＲＴの画像をリレー光学系を介して中間像を形成し、反射ホログラフィック素子とホログラム面を有するコンバイナによって観察者の眼に投影するものである。
【０００４】
また、従来の他のタイプの画像表示装置として、特開昭６２ー２１４７８２号のものがある。この装置は、図４８（ａ）、（ｂ）に示すように、画像表示素子を接眼レンズで拡大して直接観察できるようにしたものである。
【０００５】
さらに、従来の他のタイプの画像表示装置として、米国特許第４，０２６，６４１号のものがある。この装置は、図４９に示すように、画像表示素子の像を伝達素子で湾曲した物体面に伝達し、その物体面をトーリック反射面で空中に投影するようにしたものである。
【０００６】
また、従来の他のタイプの画像表示素子として、米国再発行特許第２７，３５６号のものがある。この装置は、図５０に示すように、半透過凹面鏡と半透過平面鏡によって物体面を射出瞳に投影する接眼光学系である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４６、図４７ような画像表示素子の映像をリレーするタイプの画像表示装置では、接眼光学系の形式によらず、接眼光学系以外にリレー光学系として数枚のレンズを用いなければならないため、光路長が長く、光学系は大型になり、重量も重くなる。
【０００８】
また、図４６（ａ）の接眼光学系のみの場合は、図４６（ｂ）に示すように、観察者に対して凹面を向けた反射面のみに正のパワーがあるため、図中、Ｐ１に示されるような負の像面湾曲が大きく発生してしまう。
【０００９】
また、図４８のようなレイアウトでは、観察者の顔面からの装置突出量が大きくなってしまう。さらに、画像表示素子と照明光学系がその突出した部分に取り付けられることになり、装置はますます大きく、重量も重くなってしまう。
【００１０】
頭部装着式画像表示装置は、人間の身体、特に頭部に装着する装置であるため、装置が顔面から突出する量が大きいと、頭部で支持している点から装置の重心までの距離が長くなり、装着時のバランスが悪くなる。さらに、装置を装着して移動、回転等を行うときに装置が物にぶつかるおそれも生じる。
つまり、頭部装着式画像表示装置は、小型軽量であることが重要である。そして、この装置の大きさ、重量を決定する大きな要因は光学系の構成にある。
【００１１】
しかしながら、接眼光学系として通常の拡大鏡のみを用いると、発生する収差は非常に大きく、それを補正する手段がない。拡大鏡の凹面の形状を非球面にすることで、ある程度球面収差が補正できても、コマ収差、像面湾曲等が残存するため、観察画角を大きくすると、実用的な装置にはなり得ない。あるいは、接眼光学系として凹面鏡のみを用いる場合には、通常の光学素子（レンズやミラー）のみではなく、図４９に示すように、発生した像面湾曲に合わせて湾曲した面を有する伝達素子（ファイバープレート）によってこれを補正するという手段を用いなければならない。
【００１２】
一方、図５０に示すような、半透過凹面鏡と半透過平面鏡を用いて物体面を観察者の瞳に投影する共軸系の接眼光学系においては、半透過面を２枚用いているために、理論値でも像の明るさは１／１６にまで低下してしまう。さらに、半透過凹面鏡によって発生する像面湾曲を物体面自体を湾曲させて補正を行っているため、ＬＣＤ（液晶表示素子）等のいわゆるフラットディスプレイを画像表示素子として用いることが困難である。
【００１３】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、広い画角において明瞭に観察が可能であり、像の明るさの低下がほとんど生じることがなく、さらに、非常に小型軽量であるために疲労し難い画像表示装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像表示装置は、画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を投影し、観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置において、
前記接眼光学系は、少なくとも３つの面を持ち、前記少なくとも３つの面によって形成される空間は屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観察者眼球から前記画像表示素子に到る逆光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面でかつ内部反射面である第１面、前記第１面に対向し、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された正のパワーを有する反射面である第２面、前記画像表示素子に最も近接している屈折面である第３面で構成された第１光学素子と、前記第１面と前記観察者眼球との間に配置された屈折作用を有する第２光学素子とを備え、
前記第２面が、前記媒質と反対側の面を空気と接して構成され、
前記第２光学素子は、正のパワーを有し、
前記第１光学素子の第２面の法線と軸上主光線のなす角をαとするとき、
５°＜α＜３０°                                      ・・・（２）
であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の別の画像表示装置は、画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を投影し、観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置において、
前記接眼光学系は、少なくとも３つの面を持ち、前記少なくとも３つの面によって形成される空間は屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観察者眼球から前記画像表示素子に到る逆光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面でかつ内部反射面である第１面、前記第１面に対向し、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された正のパワーを有する反射面である第２面、前記画像表示素子に最も近接している屈折面である第３面で構成された第１光学素子と、前記第１面と前記観察者眼球との間に配置された屈折作用を有する第２光学素子とを備え、
前記第２面が、前記媒質と反対側の面を空気と接して構成され、
前記第２光学素子は、接合レンズであり、
前記第１光学素子の第２面の法線と軸上主光線のなす角をαとするとき、
５°＜α＜３０°                                      ・・・（２）
であることを特徴とするものである。
本発明のさらに別の画像表示装置は、画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を投影し、観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置において、
前記接眼光学系は、少なくとも３つの面を持ち、前記少なくとも３つの面によって形成される空間は屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観察者眼球から前記画像表示素子に到る逆光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面でかつ内部反射面である第１面、前記第１面に対向し、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された正のパワーを有する反射面である第２面、前記画像表示素子に最も近接している屈折面である第３面で構成された第１光学素子と、前記第１面と前記観察者眼球との間に配置された屈折作用を有する第２光学素子とを備え、
前記第２面が、前記媒質と反対側の面を空気と接して構成され、
前記第２光学素子は、２つの偏心した光学面からなるプリズムであり、
前記第１光学素子の第２面の法線と軸上主光線のなす角をαとするとき、
５°＜α＜３０°                                      ・・・（２）
であることを特徴とするものである。
本発明のもう１つの画像表示装置は、画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を投影し、観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置において、
前記接眼光学系は、少なくとも３つの面を持ち、前記少なくとも３つの面によって形成される空間は屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観察者眼球から前記画像表示素子に到る逆光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面でかつ内部反射面である第１面、前記第１面に対向し、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された正のパワーを有する反射面である第２面、前記画像表示素子に最も近接している屈折面である第３面で構成された第１光学素子と、前記第１面と前記観察者眼球との間に配置された屈折作用を有する第２光学素子とを備え、
前記第２面が、前記媒質と反対側の面を空気と接して構成され、
前記第２光学素子は、前記観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置されており、
前記第１光学素子の第２面の法線と軸上主光線のなす角をαとするとき、
５°＜α＜３０°                                      ・・・（２）
であることを特徴とするものである。
【００１６】
以下に、本発明の画像表示装置の作用について説明する。以下の説明においては、光学系の設計上の利便性から、観察者の瞳位置から画像表示素子に向けて光線を追跡する逆光線追跡に基づいて説明する。なお、視軸とは、観察者が正面を向いて画像表示素子を観察した場合の軸上主光線を指す。
【００１７】
本発明の基本的な構成においては、接眼光学系は、少なくとも３つの面を持ち、この少なくとも３つの面によって形成される空間は屈折率が１より大きい媒質で満たされており、観察者眼球から画像表示素子に到る逆光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面でかつ内部反射面である第１面、この第１面に対向し、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された正のパワーを有する反射面である第２面、画像表示素子に最も近接している屈折面である第３面で構成された第１光学素子と、前記の第１面と観察者眼球との間に配置された屈折作用を有する第２光学素子とによって構成されているために、視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された第２面で発生するコマ収差及び像面湾曲の補正を行うことが可能となり、広い射出瞳径と広い観察画角を持ち明瞭な観察像を観察者に提供することに成功したものである。
【００１８】
一般に、凹面鏡では、凹面に強いパワーを持たせると、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲が発生し、さらに、内コマ収差が発生する。
本発明の接眼光学系では、第１光学素子において、第１面、第２面及び第３面によって形成される空間を屈折率が１より大きい媒質で満たすことによって、瞳からの光線が第１面において屈折されるため、軸外光線の主光線及び従属光線の第２面に入射する高さを低く抑える効果が得られる。主光線の高さが低いため、第２面が大きくならず、接眼光学系を小型にすることができる。また、従属光線高が低くなるために、第２面で発生するコマ収差、特に高次コマ収差の発生を抑えることが可能となる。
【００１９】
より広画角な小型の画像表示装置になればなる程、最初の反射面である第２面の傾き角が大きくなり、高次コマ収差の発生が増える。また、面の傾きによって発生する非点収差も増大するため、第１面と第２面及び第３面によって形成される空間が屈折率が１より大きい媒質で満たされている第１光学素子のみでは、これらの収差補正を十分に行うことが困難になってしまう場合がある。
【００２０】
そのため、観察者眼球と画像表示素子の間に、上述した第１光学素子に加えて第２光学素子を第１面と観察者眼球の間に配備することによって、接眼光学系で発生する収差の補正をより有効に行うことが可能となる。
【００２１】
第１光学素子では、第２面とその後の第１面の内部反射は反射面であるため、それらの面で色収差は発生しない。また、画像表示素子に近接する第３面における主光線は光軸に略平行であるため、色収差の発生は少ない。したがって、接眼光学系の色収差は、屈折面である第１面での色収差の発生が支配的になる。また、本発明のような広画角な光学系では、軸上の色収差よりも倍率の色収差の方が顕著に現れる。つまり、第１面で発生する倍率の色収差の補正を行うことが重要であり、それによりより鮮明で高解像な画像を表示することを可能となる。そのために、接眼光学系の構成として、観察者眼球と画像表示素子の間に第１光学素子と屈折作用を有する第２光学素子を配備することによって、接眼光学系を構成する光学素子を２種類以上の媒質にすることができ、それらの媒質のアッべ数の違いによって倍率の色収差を補正することが可能となる。
【００２２】
この第２光学素子が正のパワーを有する場合には、第２光学素子において軸外光線高を強く低くする作用を有し、また、全ての画角における光線束の従属光線高を抑える作用を有する。したがって、第１光学素子の第２面に入射する軸外の光線高がより低く抑えられるため、第１光学素子を小さく構成することができる。さらに、第２面における従属光線が絞られているために、偏心による収差を含めたコマ収差の発生を強力に抑える効果を有することとなる。
【００２３】
この第２光学素子は正レンズとすることで、製作が容易となり、コストを安く抑えることが可能となる。また、通常のレンズの場合は、硝材を豊富に選択することができるため、色収差補正に有利である。
【００２４】
この第２光学素子を接合レンズで構成することによって、第１光学素子の色収差と第２光学素子で発生する色収差を補正することができ、さらに鮮明な観察像を広画角で確保する場合に有効である。
【００２５】
第２光学素子として、２つの偏心した光学面からなる特殊プリズムで構成することによって、第２光学素子のパワーを非対称にすることが容易となり、視軸に対して画像表示素子側の画像とその反対側の画像とでの非対称に発生するコマ収差を補正し、さらに鮮明で広画角を確保する場合に有効である。
【００２６】
また、第２光学素子を観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置することで、レンズ、特殊プリズム等の形状に係わらず、視軸に対して画像表示素子側の画像とその反対側の画像での非対称に発生するコマ収差を補正し、画像表示素子を配置する面に対する光軸を略垂直にすることが可能となる。
【００２７】
第１光学素子の第２面で反射した後の第１面での内部反射を全反射とすることが光学素子の大きさ、性能上有効に作用する。図４１は第１光学素子７の光路を示す図であり、同図（ａ）に示すように、瞳１から出た光線は第１光学素子７の第１面３に入射し、屈折されて凹面鏡である第２面４で反射し、再び第１面３で内部反射する構成であるが、上側軸外光線Ｕの第２面４の反射高さと第２面４で反射した後の第１面３での反射高さの差が大きければそれだけ接眼光学系自体が長くなり、大型化する。つまり、反射点の高さの差が小さければ小さい程接眼光学系の大きさは小型にできる。言い換えれば、同じ大きさの接眼光学系ならば、その反射点の高さの差が小さい程観察画角を広くとることが可能になる。
【００２８】
しかしながら、本発明の接眼光学系において、図４１（ｂ）のように、上側光線Ｕの第２面４と第１面３の反射高さの差を小さくすると、第１面３に入射する下側光線Ｌよりも上側で反射するため、第１面３が全反射面でない場合には、第１面３の屈折領域がミラーコート領域Ｍ’と重なり、下側の光線Ｌが遮られてしまう。
【００２９】
第１面３での内部反射が全反射する条件を満たしていれば、第１面３にミラーコートを施す必要がないため、第２面４で反射後の上側光線Ｕと第１面３に入射する下側光線Ｌが第１面３で干渉しても、それぞれの光線は本来の作用ができることになる。
【００３０】
また、偏心した凹面鏡である第２面４では、その反射角が大きくなればなる程コマ収差が大きく発生するが、第１面３で全反射する場合には、第２面４における反射角を小さくすることができるため、第２面４でのコマ収差の発生を抑制する効果を得ることができ。
【００３１】
なお、第１面の内部反射が全反射条件を満足しない場合には、第１面の内部反射する領域においてミラーコートされている必要がある。
【００３２】
また、第１光学素子の第１面、第２面及び第３面の何れか１面は偏心非球面であることが収差補正上有効である。これは、後記するように、観察者の視軸を原点から接眼光学系に向かう方向を正とするＺ軸、観察者の視軸に直交し、観察者の眼球からみて上下方向の下から上を正とするＹ軸、観察者の視軸に直交し、観察者の眼球からみて左右方向の右から左を正とするＸ軸と定義した場合、Ｙ方向に偏心又は視軸から傾いて配置される第２面で発生するコマ収差、特に高次コマ収差やコマフレアーを補正するために重要な条件である。
【００３３】
本発明のように、観察者眼球の前方に偏心あるいは傾いた反射面を有するタイプの接眼光学系を用いる画像表示装置においては、軸上においても反射面に入射する光線は斜めになるために、複雑なコマ収差が発生する。この複雑なコマ収差は反射面の傾き角が大きくなるに従って大きくなる。しかしながら、小型で広画角の画像表示装置を実現しようとすると、偏心量又は傾き角をある程度大きくしないと画像表示素子と光路が干渉する。そのため、広画角で小型の画像表示装置になればなる程反射面の傾き角が大きくなり、高次コマ収差の発生を如何に補正するかが重要な問題となる。
【００３４】
このような複雑なコマ収差を補正するためには、第１光学素子を構成する第１面、第２面、第３面の何れか１面を偏心した非球面とすることで、光学系のパワーを視軸に対して非対称な構成にすることができ、さらに、軸外においては非球面の効果を利用することができるため、軸上を含めたコマ収差の補正を有効に行うことが可能となる。
【００３５】
上記において、第１光学素子の第１面、第２面及び第３面の何れか１面はアナモフィック面であることが重要である。つまり、Ｙ−Ｚ面内の曲率半径とこの面と直交するＸ−Ｚ面内の曲率半径が異なる面であることである。この条件は、第２面が視軸に対して偏心あるいは傾いているために起こる収差を補正するための条件である。一般に、球面が偏心していると、その面に入射する光線は、入射面内と入射面に直交する面内で光線に対する曲率が異なる。このため、本発明のように、観察者眼球の前に反射面が視軸に対して偏心あるいは傾いて配置されている接眼光学系では、観察画像中心に当たる視軸上の観察像も上記理由により非点収差が発生する。この軸上を含めた非点収差を補正するためには、第１光学素子の第１面、第２面及び第３面の何れか１面の曲率半径は、入射面内とこれに直交する面内において異なるものとすることによって、軸上を含めた非点収差を補正することができ、クリアーな観察像を提供することができる。
【００３６】
第１光学素子の第２面のＹ−Ｚ面内における曲率半径をＲy2、第２面のＸ−Ｚ面内における曲率半径をＲx2とするとき、
Ｒy2／Ｒx2≧１                                        ・・・（１）
を満たすことが好ましい。
【００３７】
（１）式は、第２面が視軸に対して傾いているために起こる収差、特に、軸上を含む非点収差を補正するための条件である。一般的には、画角が大きくなると高次の非点収差が現れ、凸レンズ系では子午像は画角が大きくなると負の方向に大きくなり、球欠像は正の方向に大きくなる。これらの非点収差を補正するためには、子午面内のパワーを小さくし、球欠面内のパワーを大きくするような光学系の構成にすることが必要となる。したがって、１つの面における曲率半径ではＹ方向を大きく、Ｘ方向を小さくすることになる。
【００３８】
本発明の接眼光学系において、主な正のパワーを持つ面は第２面の反射面であるため、他の面でＹ−Ｚ面内の曲率半径とＸ−Ｚ面内の曲率半径に差を持たせるよりも、第２面が（１）の条件を満たすことによって非点収差補正の効果を大きく持たせることが可能となり、収差補正上より好ましい。
【００３９】
次に、第１光学素子の第１面は第２面に対して凸面を向けた反射面であることが有効である。第２面は接眼光学系全体の主な正のパワーを有する反射面であるため、上述したコマ収差の他に像面湾曲も大きく発生している。第１面を負のパワーを持つ面とすることで、第２面で発生する内コマ収差とは逆のコマ収差をこの面で発生させ、コマ収差を補正させることが可能である。さらに、第２面で発生する像面湾曲に対して、第３面で逆の像面湾曲を発生させて像面湾曲の補正を同時に行うことが可能となる。
【００４０】
また、第１面の内部反射を全反射とする場合には、第１面での全ての光線の反射角が臨界角θr ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ）よりも大きいことが条件となる（ただし、ｎは光学系の媒質の屈折率である。）。例えば、ｎ＝１．５の場合は、θr ＝４１．８１°であり、それ以上の反射角が必要である。以下、図によって説明する。
【００４１】
図４２に第２面４で反射した後、第１面３で内部反射する部分の説明図を示す。図（ａ）は第１面３が第２面４に向かって凹面の場合、図（ｂ）は第１面３が第２面４に向かって凸面の場合である。第２面４で反射後の光線は、それぞれの光線がある角度をもって下側に反射される。図４２（ａ）に示すように、第１面３が第２面４に対して凹面を向けた反射面の場合、第１面３の法線Ｓは第２面４に対して内側に向かう方向になる。第２面４で反射した下側光線Ｌは第１面３の法線に沿った方向から入射するため、第１面３での反射角γを大きくすることができない。つまり、第１面３で反射した光線全てに対して全反射条件を満たすことは困難である。逆に、図４２（ｂ）のように、第１面３が第２面４に対して凸面の形状をしている場合には、第１面の法線Ｓ’は第２面４に対して外側に発散する方向になるため、下側光線Ｌに対しても反射角γ’を大きくする効果が得られ、広い画角において第１面３における全反射条件を満たすことが容易となる。また、第１面３が第２面４に対して凸面を向けることで、第１光学素子と観察者顔面との間に第２光学素子を配設するスペースが大きくなり、第２光学素子を配置する上で有効である。
【００４２】
また、第１光学素子の第１面及び第３面に何れか１面は視軸に対してティルトあるいはディセンタリングしていることが望ましい。第１面及び第３面の何れか１面がティルトあるいはディセンタリングすることにより、視軸に対して画像表示素子側の画像とその反対側の画像での非対称に発生するコマ収差の補正や、画像表示素子を配置する面を第２面での反射後の光軸に対して略垂直に配置することが可能となる。これは、視野角特性の良くない画像表示素子を用いるときに有効となる。
【００４３】
また、第１光学素子の第２面の法線と軸上主光線のなす角をαとするとき、
５°＜α＜３０°                                      ・・・（２）
であることが望ましい。
【００４４】
これは本発明の画像表示装置の接眼光学系と画像表示素子とを適切な位置に配備するための条件である。（２）式の下限の５°を越えて小さくなると、第２面で反射後の光線が第１光学素子内部における第１面の反射において、入射角が小さくなりすぎるため、臨界角以下になり全反射の条件を満たすことが困難になる。上限の３０°を越えて大きくなると、第２面での反射角が大きくなり、第２面で発生するコマ収差が他の面で補正できない程大きくなってしまう。さらに、第２面と第１面の反射点が離れすぎてしまい、第１光学素子が非常に大きくなってしまう。
【００４５】
以上において、画像表示素子の表示面は、前記観察者視軸に対して傾いて配備されていることが有効である。光学素子を構成する屈折面あるいは反射面が偏心又は傾いている場合、瞳からの光線は屈折面あるいは反射面での屈折角又は反射角が像高によって異なり、像面が視軸に対して傾くことがある。その場合、画像表示素子面を視軸に対して傾いて配備することで、像面の傾きを補正することが可能となる。
【００４６】
また、画像表示素子と接眼光学系を観察者頭部に対して位置決めする手段を有することによって、観察者は安定した観察像を観察することが可能となる。
【００４７】
また、画像表示素子と接眼光学系を観察者頭部に対して位置決めする手段を有し、観察者頭部に装着できるようにすることによって、観察者は自由な観察姿勢や観察方向で画像を観察することが可能となる。
【００４８】
また、少なくとも２組の画像表示装置を一定の間隔で支持する支持手段を有することによって、観察者は左右両眼で楽に観察することが可能となる。また、左右の画像表示面に視差を与えた画像を表示し、両眼でそれらを観察することによって、立体像を楽しむことが可能となる。
【００４９】
さらに、接眼光学系における画像表示素子面を像面として、無限遠の物体を結像させるように構成することで、後記するように、図４５に示すようなカメラのファインダー光学系等の結像光学系として利用することが可能である。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の画像表示装置の実施例１から１０について、それぞれの単眼用の接眼光学系の断面図である図１〜図１０を参照して説明する。
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１から接眼光学系９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１に示すように、観察者の虹彩位置１を原点とし、観察者視軸２を原点から接眼光学系９に向かう方向を正とするＺ軸、観察者視軸２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２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。
【００５１】
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１）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。ただし、実施例５の４面に関しては、その前の３面を基準面とし、３面の中心軸に沿って記載の面間隔（１．０００）の位置を基準点にし、その基準点から偏心量Ｙの点が４面の面頂になり、３面の中心軸から傾き角θだけ傾いた軸が４面の中心軸になる。
【００５２】
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（ただし、上記のように、実施例５の３面と４面は同軸ではない。）。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。
【００５３】
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。
【００５４】
0003683317.tif 000002
また、各面において、回転対称な非球面形状は、Ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ、Ｂはそれぞれ４次、６次の非球面係数、ｈはｈ2 ＝Ｘ2 ＋Ｙ2 とすると、非球面式は以下に示す通りである。
Ｚ =（ｈ2/Ｒ）／［1+｛ 1-(1+Ｋ) ( ｈ2/Ｒ2)｝1/2 ］＋Ａｈ2 ＋Ｂｈ6 
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。
【００５５】
さて、以下に示す実施例は全て右眼用の接眼光学系９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９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。
【００５６】
それぞれの断面図において、図中、１は観察者瞳位置、２は観察者視軸、３は第１光学素子の第１面、４は第１光学素子の第２面、５は第１光学素子の第３面、６は画像表示素子、７は第１光学素子、８は第２光学素子、９は接眼光学系である。
【００５７】
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、画像表示素子６から発した光線束は、第１光学素子７の第３面５で屈折して接眼光学系９に入射し、第１面３で内部反射し、第２面４で反射されて、再び第１面３に入射して屈折され、第２光学素子８を経て観察者の瞳の虹彩位置又は眼球の回旋中心を射出瞳１として観察者の眼球内に投影される。
【００５８】
実施例１
本実施例の断面図を図１に示すが、本実施例は水平画角５５°、垂直画角４２．７°、瞳径４ｍｍである。
後記する構成パラメータにおいて、４面、５面、６面、７面、８面はＹ方向とＺ方向の偏心量と傾き角が与えられており、２面、３面、７面は球面、４面、５面、６面はアナモフィック非球面である。第２光学素子８は観察者視軸２に対して偏心していない正レンズ１枚からなる。
【００５９】
実施例２
本実施例の断面図を図２に示すが、本実施例は水平画角６０°、垂直画角４６．８°、瞳径４ｍｍである。
後記する構成パラメータにおいて、２面、４面、５面、６面、７面、８面はＹ方向、Ｚ方向の偏心量と傾き角が与えられており、２面、７面は球面、３面は回転対称な非球面、４面、５面、６面はアナモフィック非球面である。第２光学素子８は観察者視軸２に対して偏心した正レンズ１枚からなる。
【００６０】
実施例３
本実施例の断面図を図３に示すが、本実施例は水平画角５０°、垂直画角３９．５°、瞳径４ｍｍである。
後記する構成パラメータにおいて、２面、３面、４面、５面、６面、７面、８面はＹ方向、Ｚ方向の偏心量と傾き角が与えられており、２面、３面、７面は球面、４面、５面、６面はアナモフィック非球面である。第２光学素子８は観察者視軸２に対して偏心した２面で構成された偏心プリズムからなる。
【００６１】
実施例４
本実施例の断面図を図４に示すが、本実施例は水平画角５５°、垂直画角４２．６°、瞳径４ｍｍである。
後記する構成パラメータにおいて、６面、７面、８面、９面、１０面はＹ方向、Ｚ方向の偏心量と傾き角が与えられており、２面、３面、４面、５面、９面は球面、６面、７面、８面はアナモフィック非球面である。第２光学素子８は観察者視軸２に対して偏心していないレンズ２枚からなる。
【００６２】
実施例５
本実施例の断面図を図５に示すが、本実施例は水平画角５５°、垂直画角４２．６°、瞳径４ｍｍである。
後記する構成パラメータにおいて、２面、４面、６面、７面、８面、９面、１０面はＹ方向、Ｚ方向の偏心量と傾き角が与えられており、４面の偏心量、傾き角は３面からの量である。２面、３面、４面、５面は球面、６面、７面、８面、９面はアナモフィック非球面である。第２光学素子８は観察者視軸２に対して偏心したレンズ２枚からなる。
【００６３】
実施例６
本実施例の断面図を図６に示すが、本実施例は水平画角５２°、垂直画角４０．２°、瞳径４ｍｍである。
後記する構成パラメータにおいて、５面、６面、７面、８面、９面はＹ方向、Ｚ方向の偏心量と傾き角が与えられており、２面、３面、４面は球面、５面、６面、７面、８面はアナモフィック非球面である。第２光学素子８は観察者視軸２に対して偏心していない接合レンズからなる。
【００６４】
実施例７
本実施例の断面図を図７に示すが、本実施例は水平画角６０°、垂直画角４６．８°、瞳径４ｍｍである。
後記する構成パラメータにおいて、２面、５面、６面、７面、８面、９面はＹ方向、Ｚ方向の偏心量と傾き角が与えられており、２面、３面は球面、４面は回転対称な非球面、５面、６面、７面、８面はアナモフィック非球面である。第２光学素子８は観察者視軸２に対して偏心した接合レンズからなる。
【００６５】
実施例８
本実施例の断面図を図８に示すが、本実施例は水平画角６０°、垂直画角４６．８°、瞳径４ｍｍである。
後記する構成パラメータにおいて、２面、３面、４面、６面、７面、８面、９面、１０面はＹ方向、Ｚ方向の偏心量と傾き角が与えられており、２面、３面、４面、９面は球面、５面は回転対称な非球面、６面、７面、８面はアナモフィック非球面である。第２光学素子８は観察者視軸２に対して偏心した２面で構成された偏心プリズムと偏心した正レンズからなる。
【００６６】
実施例９
本実施例の断面図を図９に示すが、本実施例は水平画角５２°、垂直画角４０．２°、瞳径４ｍｍである。
後記する構成パラメータにおいて、２面、３面、４面、５面、６面、７面、８面、９面、１０面はＹ方向、Ｚ方向の偏心量と傾き角が与えられており、２面、３面、４面、５面は球面、６面、７面、８面、９面はアナモフィック非球面である。第２光学素子８は観察者視軸２に対して偏心した２面で構成された偏心プリズム２つからなる。
【００６７】
実施例１０
本実施例の断面図を図１０に示すが、本実施例は水平画角５２°、垂直画角４０．２°、瞳径４ｍｍである。
後記する構成パラメータにおいて、２面、３面、４面、５面、６面、７面、８面、９面はＹ方向、Ｚ方向の偏心量と傾き角が与えられており、２面、３面、４面、８面は球面、５面、６面、７面はアナモフィック非球面である。第２光学素子８は観察者視軸２に対して偏心した３面で構成された接合偏心プリズムからなる。
次に、上記した実施例１〜１０の構成パラメータを示す。
【００６８】
0003683317.tif 000003
0003683317.tif 000004
【００６９】
0003683317.tif 000005
0003683317.tif 000006
【００７０】
0003683317.tif 000007
0003683317.tif 000008
【００７１】
0003683317.tif 000009
0003683317.tif 000010
【００７２】
0003683317.tif 000011
0003683317.tif 000012
【００７３】
0003683317.tif 000013
0003683317.tif 000014
【００７４】
0003683317.tif 000015
0003683317.tif 000016
【００７５】
0003683317.tif 000017
0003683317.tif 000018
【００７６】
0003683317.tif 000019
0003683317.tif 000020
【００７７】
0003683317.tif 000021
0003683317.tif 000022
【００７８】
次に、上記実施例１の横収差図を図１１〜図１３に、同様に実施例２〜１０の横収差図をそれぞれ図１４〜図１６、図１７〜図１９、図２０〜図２２、図２３〜図２５、図２６〜図２８、図２９〜図３１、図３２〜図３４、図３５〜図３７、図３８〜図４０に示す。これらの横収差図において、括弧内に示された数字は（水平画角，垂直画角）を表し、その画角における横収差を示す。
【００７９】
以上、本発明の接眼光学系を画像表示装置に適用した場合の実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されず種々の変形が可能である。本発明の画像表示装置を頭部装着式画像表示装置（ＨＭＤ）１３として構成するには、図４３（ａ）に断面図、同図（ｂ）に斜視図を示すように、例えばヘッドバンド１０を取り付けて観察者の頭部に装着して使用する。この使用例の場合に、第１光学素子７の第２面を半透過ミラー（ハーフミラー）１２とし、このハーフミラー１２の前方に液晶シヤッター１１を配備し、外界像を選択的に又は画像表示素子６の映像と重畳して観察できるようにしている。
【００８０】
さらに、本発明の画像表示装置の接眼光学系を結像光学系として用いた場合、例えば、図４４に斜視図を示すように、撮影光学系Ｏｂとファインダー光学系Ｆｉが別体に併設されたコンパクトカメラＣａのファインダー光学系Ｆｉに用いることができる。このような結像光学系として用いた場合の光学系の構成図を図４５に示す。前側レンズ群ＧＦと、明るさ絞りＤとその後方に配備された本発明による接眼光学系ＤＳとで対物光学系Ｌｔを構成することができる。この対物光学系Ｌｔによって形成された像は、この対物光学系Ｌｔの観察者側に設けられた４回反射のホロプリズムＰによって正立され、接眼レンズＯｃによって観察できる。
【００８１】
以上の本発明の画像表示装置は、例えば次のように構成することができる。
【００８２】
〔１〕  画像を表示する画像表示素子と、前記画像表示素子によって形成された画像を投影し、観察者眼球に導く接眼光学系とからなる画像表示装置において、
前記接眼光学系は、少なくとも３つの面を持ち、前記少なくとも３つの面によって形成される空間は屈折率が１より大きい媒質で満たされており、前記観察者眼球から前記画像表示素子に到る逆光線追跡に従って光線が通過する順に、屈折面でかつ内部反射面である第１面、前記第１面に対向し、観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置された正のパワーを有する反射面である第２面、前記画像表示素子に最も近接している屈折面である第３面で構成された第１光学素子と、前記第１面と前記観察者眼球との間に配置された屈折作用を有する第２光学素子とを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【００８３】
〔２〕  前記第２光学素子は、正のパワーを有することを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。
【００８４】
〔３〕  前記第２光学素子は、正レンズであることを特徴とする上記〔２〕記載の画像表示装置。
【００８５】
〔４〕  前記第２光学素子は、接合レンズであることを特徴とする上記〔１〕又は〔２〕記載の画像表示装置。
【００８６】
〔５〕  前記第２光学素子は、２つの偏心した光学面からなる特殊プリズムであることを特徴とする上記〔１〕又は〔２〕記載の画像表示装置。
【００８７】
〔６〕  前記第２光学素子は、前記観察者視軸に対して偏心するかあるいは傾いて配置されていることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。
【００８８】
〔７〕  前記第１光学素子の第１面の内部反射が全反射であることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。
【００８９】
〔８〕  前記第１光学素子の第１面の内部反射する領域がミラーコートされていることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。
【００９０】
〔９〕  前記第１光学素子の第１面、第２面及び第３面の少なくとも１面は偏心非球面であることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。
【００９１】
〔１０〕  前記第１光学素子の第１面、第２面及び第３面の少なくとも１面はアナモフィック面であることを特徴とする上記〔９〕記載の画像表示装置。
【００９２】
〔１１〕  前記観察者視軸を含む上下方向の面をＹ−Ｚ面、前記観察者視軸を含む左右方向の面をＸ−Ｚ面と定義する場合、前記第１光学素子の第２面のＹ−Ｚ面内における曲率半径をＲy2、前記第２面のＸ−Ｚ面内における曲率半径をＲx2とするとき、
Ｒy2／Ｒx2≧１                                        ・・・（１）
であることを特徴とする上記〔１０〕記載の画像表示装置。
【００９３】
〔１２〕  前記第１光学素子の第１面は、前記第２面に対して凸面を向けた反射面であることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。
【００９４】
〔１３〕  前記第１光学素子の第１面及び第３面の少なくとも１面は、視軸に対してティルトあるいはディセンタリングしていることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。
【００９５】
〔１４〕  前記第１光学素子の第２面の法線と軸上主光線のなす角をαとするとき、
５°＜α＜３０°                                      ・・・（２）
であることを特徴とする上記〔１〕記載の画像表示装置。
【００９６】
〔１５〕  前記画像表示素子の表示面は、前記観察者視軸に対して傾いて配備されていることを特徴とする上記〔１〕から〔１４〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【００９７】
〔１６〕  前記画像表示素子と前記接眼光学系を観察者頭部に対して位置決めする位置決め手段を有することを特徴とする上記〔１〕から〔１５〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【００９８】
〔１７〕  前記画像表示素子と前記接眼光学系を前記観察者頭部に対して支持する支持手段を有し、前記観察者頭部に装着できることを特徴とする上記〔１〕から〔１６〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【００９９】
〔１８〕  前記画像表示装置の少なくとも２組を一定の間隔で支持する支持手段を有することを特徴とする上記〔１〕から〔１７〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【０１００】
〔１９〕  前記画像表示装置における接眼光学系を結像光学系として用いることを特徴とする上記〔１〕から〔１８〕の何れか１項記載の画像表示装置。
【０１０１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像表示装置によると、広い観察画角で、非常に小型軽量な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示装置の接眼光学系の実施例１の光路図である。
【図２】本発明の画像表示装置の接眼光学系の実施例２の光路図である。
【図３】本発明の画像表示装置の接眼光学系の実施例３の光路図である。
【図４】本発明の画像表示装置の接眼光学系の実施例４の光路図である。
【図５】本発明の画像表示装置の接眼光学系の実施例５の光路図である。
【図６】本発明の画像表示装置の接眼光学系の実施例６の光路図である。
【図７】本発明の画像表示装置の接眼光学系の実施例７の光路図である。
【図８】本発明の画像表示装置の接眼光学系の実施例８の光路図である。
【図９】本発明の画像表示装置の接眼光学系の実施例９の光路図である。
【図１０】本発明の画像表示装置の接眼光学系の実施例１０の光路図である。
【図１１】本発明の実施例１の横収差図の一部である。
【図１２】本発明の実施例１の横収差図の残りの一部である。
【図１３】本発明の実施例１の横収差図の残りの部分である。
【図１４】本発明の実施例２の横収差図の一部である。
【図１５】本発明の実施例２の横収差図の残りの一部である。
【図１６】本発明の実施例２の横収差図の残りの部分である。
【図１７】本発明の実施例３の横収差図の一部である。
【図１８】本発明の実施例３の横収差図の残りの一部である。
【図１９】本発明の実施例３の横収差図の残りの部分である。
【図２０】本発明の実施例４の横収差図の一部である。
【図２１】本発明の実施例４の横収差図の残りの一部である。
【図２２】本発明の実施例４の横収差図の残りの部分である。
【図２３】本発明の実施例５の横収差図の一部である。
【図２４】本発明の実施例５の横収差図の残りの一部である。
【図２５】本発明の実施例５の横収差図の残りの部分である。
【図２６】本発明の実施例６の横収差図の一部である。
【図２７】本発明の実施例６の横収差図の残りの一部である。
【図２８】本発明の実施例６の横収差図の残りの部分である。
【図２９】本発明の実施例７の横収差図の一部である。
【図３０】本発明の実施例７の横収差図の残りの一部である。
【図３１】本発明の実施例７の横収差図の残りの部分である。
【図３２】本発明の実施例８の横収差図の一部である。
【図３３】本発明の実施例８の横収差図の残りの一部である。
【図３４】本発明の実施例８の横収差図の残りの部分である。
【図３５】本発明の実施例９の横収差図の一部である。
【図３６】本発明の実施例９の横収差図の残りの一部である。
【図３７】本発明の実施例９の横収差図の残りの部分である。
【図３８】本発明の実施例１０の横収差図の一部である。
【図３９】本発明の実施例１０の横収差図の残りの一部である。
【図４０】本発明の実施例１０の横収差図の残りの部分である。
【図４１】本発明による第１光学素子の第１面の内部反射についての説明図である。
【図４２】本発明による第１光学素子の第１面の形状と全反射の関係の説明図である。
【図４３】本発明による頭部装着式画像表示装置の断面図と斜視図である。
【図４４】本発明による光学系を結像光学系として利用した場合の構成図である。
【図４５】本発明による光学系を結像光学系として利用した場合の光学系の構成図である。
【図４６】従来の１つの画像表示装置の光学系を示す図である。
【図４７】従来の別の画像表示装置の光学系を示す図である。
【図４８】従来のさらに別の画像表示装置の光学系を示す図である。
【図４９】従来のもう１つの画像表示装置の光学系を示す図である。
【図５０】従来のさらにもう１つ画像表示装置の光学系を示す図である。
【符号の説明】
１…観察者瞳位置
２…観察者視軸
３…第１光学素子の第１面
４…第１光学素子の第２面
５…第１光学素子の第３面
６…画像表示素子
７…第１光学素子
８…第２光学素子
９…接眼光学系
１０…ヘッドバンド
１１…液晶シヤッター
１２…半透過ミラー（ハーフミラー）
１３…頭部装着式画像表示装置（ＨＭＤ）
Ｏｂ…撮影光学系
Ｆｉ…ファインダー光学系
Ｃａ…コンパクトカメラ
ＧＦ…前側レンズ群
Ｄ  …明るさ絞り
ＤＳ…接眼光学系（本発明）
Ｌｔ…対物光学系
Ｐ  …ホロプリズム
Ｏｃ…接眼レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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