(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、該画像表示素子からの画像光が入射する第１屈折面、該第１屈折面から入射した画像光を反射する反射面、該反射面で反射した画像光を射出する第２屈折面を含む複数の光学作用面を含み、画像光を観察者の眼に投射する投射光学素子とを有する画像観察装置において、
前記第２屈折面は、前記第１屈折面から前記投射光学素子内に入射した画像光を前記反射面に向けて反射するとともに、前記反射面で反射した画像光を前記投射光学素子外に射出する面であり、
前記投射光学素子は、前記第１屈折面と前記第２屈折面が形成された第１の物質の表面に回折光学素子を構成する回折格子構造を有するとともに、前記回折光学素子の外側に前記反射面を有し、前記回折光学素子と前記反射面との間は、前記第１の物質とは異なる第２の物質で満たされており、
前記第１の物質と前記第２の物質の屈折率およびアッベ数は、それぞれ互いに異なることを特徴とする画像観察装置。
【請求項２】
前記第２屈折面において、前記第１屈折面から前記投射光学素子内に入射した画像光を反射する領域と、前記反射面で反射した画像光を前記投射光学素子外に射出する領域とは、少なくとも一部が重複することを特徴とする請求項１に記載の画像観察装置。
【請求項３】
前記反射面は、前記複数の光学作用面のうち最も光学的パワーが大きい面であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像観察装置。
【請求項４】
前記投射光学素子が複数の反射面を有しており、これら反射面のうち最も光学的パワーが大きい反射面の内側に前記回折光学素子を設けたことを特徴とする請求項３に記載の画像観察装置。
【請求項５】
前記回折光学素子が、階段状の格子構造を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の画像観察装置。
【請求項６】
前記複数の光学作用面がそれぞれ偏心面で構成されており、
前記回折光学素子の回折格子構造が対称軸を持たない非対称形状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の画像観察装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載の画像観察装置と、該画像観察装置に画像情報を供給する画像供給装置を有することを特徴とする画像観察システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘッドマウントディスプレイやメガネ型ディスプレイ、カメラのファインダー等の画像観察装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヘッドマウントディスプレイなどの画像観察装置は、画像表示素子に表示された画像の拡大虚像を観察者の眼に投射するための観察光学系を備えており、従来、装置全体を小型化するための観察光学系が種々提案されている。
【０００３】
例えば特開平７−３３３５５１号公報においては、すべて非回転対称形状を有する第１、第２および第３の面で構成され、１つの対称面に対して対称形状を持つプリズム形状の投射光学素子を用い、画像表示素子に表示された画像を拡大像として観察者の眼に投射する観察光学系が提案されている。
【０００４】
このプリズム形状の光学素子を用いることにより、非常にコンパクトでかつ簡単な構成で、像の歪み（ディストーション）、像面湾曲、非点収差を良好に補正している。
【０００５】
但し、このような観察光学系では、眼に導かれる角度（画角）を大きくとると眼側の射出面を射出するときの光の屈折により色収差が発生する。ところが、このようなプリズム形状の投射光学素子が単一の材料で構成されていると、いわゆる色消しができないため、これまでは色ずれを補正することができなかった。
【０００６】
そこで、屈折面とは逆の分散特性を有する回折面を光学系の一部に用い、屈折面で発生する色収差を回折面で補正する観察光学系の構成が、特開平９−６５２４６号公報にて提案されている。
【０００７】
図２４および図２５には、プリズム形状の投射光学素子Ｐで構成された従来の観察光学系を示している。これらの図において、Ｅは観察者の瞳、Ｉは画像表示素子を示している。また、図２４において、１０１は投射光学素子Ｐの第１の面、１０３（１０４）は第２の面、１０２は第３の面を示しており、１１２は回折光学素子を示している。一方、図２５において、１２１は投射光学素子Ｐの第１の面、１２２（１２４）は第２の面、１２３は第３の面を示しており、１２５は回折光学素子を示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２４のように、観察光学系の眼（瞳Ｅ）側に、投射光学素子Ｐとは全く別体の回折光学素子１１２を追加する構成では、装置の構成部品が増えてしまうだけでなく、回折光学素子１１２と投射光学素子Ｐとの間隔の管理を高精度で行う必要が生じたり、回折光学素子１１２と投射光学素子Ｐとを保持する部材の形状の複雑化や大型化を招くという問題がある。
【０００９】
また、図２５のように、投射光学素子Ｐの入射面１２１に回折光学素子１２５を設けると、通常、観察光学系のＦｎｏ．は大きく（暗く）なり、焦点深度が深いために、回折面の不連続な形状が観察者に見えてしまうという問題がある。
【００１０】
このような課題を解決するために、本発明では、画像を表示する画像表示素子と、該画像表示素子からの画像光が入射する第１屈折面、該第１屈折面から入射した画像光を反射する反射面、該反射面で反射した画像光を射出する第２屈折面を含む複数の光学作用面を含み、画像光を観察者の眼に投射する投射光学素子とを有する画像観察装置において、前記第２屈折面は、前記第１屈折面から前記投射光学素子内に入射した画像光を前記反射面に向けて反射するとともに、前記反射面で反射した画像光を前記投射光学素子外に射出する面であり、前記投射光学素子は、前記第１屈折面と前記第２屈折面が形成された第１の物質の表面に回折光学素子を構成する回折格子構造を有するとともに、前記回折光学素子の外側に前記反射面を有し、前記回折光学素子と前記反射面との間は、前記第１の物質とは異なる第２の物質で満たされており、前記第１の物質と前記第２の物質の屈折率およびアッベ数は、それぞれ互いに異なることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
まず、本実施形態にて説明する光学系は偏心面で構成されているので、光学系の形状を表すために、図２３に示すように、絶対座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とローカル座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を設定する。
【００２１】
ここで絶対座標系のＺ軸とローカル座標のｚ軸とのなす角度Tilt iは、図２３に示すようにローカル座標のＸ軸に対して反時計回りの角度をなすときに正とする。
【００２２】
また、ここでは、絶対座標系の原点を観察者の望ましき瞳孔位置の中心Ｏに設定する。Ｚ軸は点Ｏを通り瞳孔面に垂直な直線であり、光学系の対称面（図の紙面）上にある。Ｙ軸は原点Ｏを通り上記対称面上でＺ軸に対して反時計回りに９０°の角度をなす直線である。Ｘ軸は原点Ｏを通り、Ｙ，Ｚ軸に対して直交する直線である。
【００２３】
ローカル座標の原点Ｏｉは、絶対座標（dXi ，dYi ，dZi ）で  、面Ｓｉ毎に設定する。各面の形状はローカル座標に基づく関数として表現する。
【００２４】
本実施形態における非対称形状をした光学作用面の形状は、２次曲面を表す形状関数にべき多項式による非球面を有する形状をしており、以下に示す関数により表される。
0004717196.tif 000002
ここで、ｃは各面の曲率で、ｒを各面の基本曲率半径とすると、曲率ｃは、ｃ＝１／ｒで、ｘ、ｙは非対称面のローカル座標である。また、ｃｊは各面におけるべき多項式の非球面係数である。
【００２５】
本実施形態の光学系はＹＺ平面について対称な形状をしているので、ｘ軸方向で非対称になる項は除いて表記している。
【００２６】
また、トロイダル面形状をした光学作用面の形状は、
0004717196.tif 000003
およびｃx で表させる。ここに、ｃy ，ｃx は各面のｙ方向、ｘ方向の曲率であり、ｒy ，ｒx を各面のｙ方向、ｘ方向の曲率半径とすると、曲率ｃy はｃy ＝１／ｒy   で、曲率ｃx は、ｃx ＝１／ｒx で、ｙはトロイダル面のローカル座標である。
【００２７】
この形状は図２７に示すように、式（２）で表されるｙｚ平面内の形状Ａを面の原点Ｏｉからｚ方向にｒｘ離れた位置Ｏ’ｉにおいてｙ軸と平行な軸ｙ’を中心として回転させた形状である。
【００２８】
次に、回折作用面について説明する。回折作用面は任意の基準面上に以下の位相関数で表される回折格子を形成したものである。
【００２９】
Ψ（x,y ）＝２π(p2y+p3x2+p5y2+p7x2y+p9y3+p10x4+p12x2 y2+p14 y4) /  λ
…（３）
ここで、λは任意の波長、ｘ，ｙは回折作用面のローカル座標、ｐｉは回折作用面におけるｉ番目の位相係数である。この位相関数から任意の座標位置における回折格子のピッチを算出することが可能となる。
【００３０】
回折格子は位相関数式（３）が  mkλ／２（ｍ＝１，２，…，ｎ（整数））となる位置で段差が生じる形状をしており、段差と段差の間隔が回折格子のピッチとなる。ここで、ｋは回折光として使用する回折次数を表す。
【００３１】
なお、レンズデータ（以下に説明する数値実施例）は絶対座標原点Ｏを第１面とし、画像表示面を像面とするように設定し、実際の光の進行に対して逆追跡した光学系として定義している。
【００３２】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態であるヘッドマウントディスプレイ（画像観察装置）の構成を示している。この図において、Ｐは投射光学素子を構成するプリズムレンズ、Ｉは液晶ディスプレイパネル等の画像表示素子、Ｅは観察者の眼（瞳孔）である。
【００３３】
本実施形態のヘッドマウントディスプレイは、不図示のビデオやテレビ、パソコン、ＤＶＤ等の画像供給装置に接続され、画像観察システムを構成する。画像供給装置からこのヘッドマウントディスプレイの画像表示素子Ｉの駆動回路（図示せず）に画像情報が供給されると、その画像が画像表示素子Ｉに表示され、プリズムレンズＰにより拡大された画像（虚像）が観察者により観察される。
【００３４】
本実施形態のプリズムレンズＰは、３つの面から構成されており、プリズムレンズＰの第１の面（第１屈折面）１１に入射した光（画像光）は、臨界角以上の角度で第２の面（第２屈折面）１２に入射し、この第２の面１２で全反射した後に第３の面（反射面）１３で反射し、さらに第２の面１２を透過した後、観察者の眼Ｅに至る。
【００３５】
なお、第２の面１２における光の反射領域と透過領域とは互いに一部が重複している。
【００３６】
このような構成のヘッドマウントディスプレイにおけるレンズデータ（数値実施例）を以下に４つ示す。
【００３７】
なお、本実施形態では、第１の面１１、第２の面１２は式（１）による非対称面で、第３の面１３の形状は式（２）によるトロイダル面である。また、回折光学素子１４は、３つの光学作用面のうち光学的パワーが最も強い第３の面１３上に式（３）で表される形状に形成されている。
【００３８】
また、本実施形態では、第３の面１３のベース形状が対称軸を持たない非対称形状に形成されており、回折光学素子１４の形状が、この第３の面１３のベース形状に付加されるように形成されている。
【００３９】
さらに、回折光学素子１４の格子構造における階段状の各面に反射層が設けられ、これら各反射層により反射面が構成されている。
【００４０】
〈数値実施例１〉
画像に対するｘ，ｙ方向の全画角を2 ωx ，2 ωy とすると、
ωx = 11.2  ° ,  ωy = 15.0  °
となる。
【００４１】
面Ｓ２から面Ｓ５がプリズムレンズＰの光学作用面を表し、プリズムレンズＰの媒質の屈折率は、1.57、アッベ数は38である。プリズムレンズＰにおいては面Ｓ３，面Ｓ４が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第２の面１２）である。
0004717196.tif 000004
この数値実施例の位相関数は、回折格子の＋１次の回折光を利用するためのものである。
【００４２】
図２には、本数値実施例１における光路図を、図３、４には瞳孔Ｅから図２６に示す画像表示素子上の各点（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６）に至る光束のｙ方向とｘ方向の収差を表す。
【００４３】
〈数値実施例２〉
ωx = 11.2 ° , ωy = 15.0 °
面Ｓ２から面Ｓ５がプリズムレンズＰの光学作用面を表し、プリズムレンズＰの媒質の屈折率は1.57、アッベ数は38である。プリズムレンズＰにおいては面Ｓ３，面Ｓ４が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第２の面１２）である。
0004717196.tif 000005
この数値実施例の位相関数は、回折格子の−１次の回折光を利用するためのものである。
【００４４】
図５には本数値実施例２における光路図を、図６，７には瞳孔Ｅから図２６に示す画像表示素子上の各点（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６）に至る光束のｙ方向とｘ方向の収差を表す。
【００４５】
〈数値実施例３〉
ωx = 11.2 ° , ωy = 15.0 °
面Ｓ２から面Ｓ５がプリズムレンズＰの光学作用面を表し、プリズムレンズＰの媒質の屈折率は1.57、アッベ数は38である。プリズムレンズＰにおいては面Ｓ３，面Ｓ４が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第２の面１２）である。
【００４６】
0004717196.tif 000006
この数値実施例の位相関数は、回折格子の＋２次の回折光を利用するためのものである。
【００４７】
図８には本数値実施例３における光路図を、図９，１０には瞳孔Ｅから図２６に示す画像表示素子上の各点（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６）に至る光束のｙ方向とｘ方向の収差を表す。
【００４８】
〈数値実施例４〉
ωx = 15.0 ° , ωy = 11.2 °
面Ｓ２から面Ｓ５がプリズムレンズＰの光学作用面を表し、プリズムレンズＰの媒質の屈折率は1.57、アッベ数は38である。プリズムレンズＰにおいては面Ｓ３，面Ｓ４が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第２の面１２）である。
【００４９】
0004717196.tif 000007
この数値実施例の位相関数は、数値実施例１と同じく、回折格子の＋１次の回折光を利用するためのものである。この数値実施例では、画像表示素子に対する画角のアスペクト比が異なっている。
【００５０】
図１１には本数値実施例４における光路図を、図１２，１３には瞳孔Ｅから図２６に示す画像表示素子上の各点（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６）に至る光束のｙ方向とｘ方向の収差を表す。
【００５１】
（第２実施形態）
図１４は、本発明の第２実施形態であるヘッドマウントディスプレイ（画像観察装置）の構成を示している。この図において、Ｐは投射光学素子を構成するプリズムレンズ、Ｉは液晶ディスプレイパネル等の画像表示素子、Ｅは観察者の眼（瞳孔）である。
【００５２】
本実施形態のプリズムレンズＰは、４つの面から構成されており、プリズムレンズＰの第１の面（第１屈折面）２１に入射した光（画像光）は、第２の面（反射面）２２で反射し、臨界角以上の角度で第３の面（第２屈折面）２３に入射し、この第３の面２３で全反射した後に、第４の面（反射面）２４で反射し、さらに第３の面２３を透過した後、観察者の眼Ｅに至る。
【００５３】
なお、第３の面２３における光の反射領域と透過領域とは互いに一部が重複している。
【００５４】
このような構成のヘッドマウントディスプレイにおけるレンズデータ（数値実施例）を以下に示す。
【００５５】
なお、本実施形態では、第１の面２１、第２の面２２および第３の面２３は式（１）による非対称面で、第４の面２４の形状は式（２）によるトロイダル面である。また、回折光学素子２５は、４つの光学作用面のうち光学的パワーが最も強い第４の面２４上に式（３）で表される形状に形成されている。
【００５６】
また、本実施形態では、第４の面２４のベース形状が対称軸を持たない非対称形状に形成されており、回折光学素子２５の形状が、この第４の面２４のベース形状に付加されるように形成されている。
【００５７】
さらに、回折光学素子２５の格子構造における階段状の各面に反射層が設けられ、これら各反射層により反射面が構成されている。
【００５８】
〈数値実施例５〉
wx = 8.2 deg , wy = 11.0
ωx = 15.0 ° , ωy = 11.2 °
面Ｓ２から面Ｓ６がプリズムレンズＰの光学作用面を表し、プリズムレンズＰの媒質の屈折率は1.55、アッベ数は55である。プリズムレンズＰにおいては面Ｓ３，面Ｓ４，面Ｓ５が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第３の面２３）である。
0004717196.tif 000008
この数値実施例の位相関数は、回折格子の＋１次の回折光を利用するためのものである。
【００５９】
図１５には本数値実施例５における光路図を、図１６，１７には瞳孔Ｅから図２６に示す画像表示素子上の各点（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６）に至る光束のｙ方向とｘ方向の収差を表す。
【００６０】
（第３実施形態）
図１８には、本発明の第３実施形態であるヘッドマウントディスプレイ（画像観察装置）の構成を示している。
【００６１】
第１および第２実施形態では、１つのプリズムレンズで観察光学系が構成されているが、本実施形態は、投射光学素子としての２つのプリズムレンズＰ１，Ｐ２で観察光学系が構成されている。Ｉは液晶ディスプレイパネル等の画像表示素子であり、Ｅは観察者の眼（瞳孔）である。
【００６２】
第１のプリズムレンズＰ１の第１の面（第１屈折面）３１に入射した画像表示素子Ｉからの光（画像光）は、第２の面（反射面）３２で反射した後、臨界角以上の角度で第３の面（反射面）３３に入射し、この第３の面３３で全反射した後、第４の面（第２屈折面）３４を透過して、第２のプリズムレンズＰ２の第１の面４１に入射する。
【００６３】
第２のプリズムレンズＰ２の第１の面４１を透過した光は、第２のプリズムレンズＰ２の第２の面４２に臨界角以上の角度で入射して全反射した後、第３の面４３で反射し、第２の面４２を透過して観察者の眼Ｅに至る。
【００６４】
このような構成のヘッドマウントディスプレイにおけるレンズデータ（数値実施例）を以下に示す。
【００６５】
なお、本実施形態では、第１のプリズムレンズＰ１の第１の面３１，第３の面３３，第４の面３４、第２のプリズムレンズＰ２の第１の面４１，第２の面４２および第３の面４３は式（１）による非対称面であり、第１のプリズムレンズＰ１の第２の面３２の形状は式（２）によるトロイダル面であり、第１のプリズムレンズＰ１の４つの光学作用面のうち光学的パワーが最も強い第２の面３２上に回折光学素子３５が形成されている。
【００６６】
また、本実施形態では、第１のプリズムレンズＰ１の第２の面３２のベース形状が対称軸を持たない非対称形状に形成されており、回折光学素子３５の形状が、この第２の面３２のベース形状に付加されるように形成されている。
【００６７】
さらに、回折光学素子３５の格子構造における階段状の各面に反射層が設けられ、これら各反射層により反射面が構成されている。
【００６８】
〈数値実施例６〉
ωx = 15.0 ° , ωy = 20 °
面Ｓ２から面Ｓ５が第２のプリズムレンズＰ２の光学作用面を、面Ｓ６から面Ｓ９が第１のプリズムレンズＰ１の光学作用面を表し、それぞれのプリズムレンズの媒質の屈折率は 1.571、アッベ数は33.8である。プリズムレンズＰ１，Ｐ２においては面Ｓ３，面Ｓ４，面Ｓ７，面Ｓ８が反射面であり、面Ｓ２と面Ｓ４は同一の面（第２のプリズムレンズＰ２の第２の面４２）である。
0004717196.tif 000009
この数値実施例の位相関数は、回折格子の＋１次の回折光を利用するためのものである。
【００６９】
図１９には本数値実施例６における光路図を、図２０，２１には瞳孔Ｅから図２６に示す画像表示素子上の各点（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６）に至る光束のｙ方向とｘ方向の収差を表す。
【００７０】
（第４実施形態）
図２２には、本発明の第４実施形態であるヘッドマウントディスプレイ（画像観察装置）のうち、プリズムレンズＰの反射面部周辺の構成を示している。
【００７１】
なお、本実施形態は第１実施形態にて説明したプリズムレンズＰの変形例を示している。
【００７２】
本実施形態では、第１実施形態において第１および第２の面１１，１２が形成されているプリズムレンズＰ（第１の物質）の第３の面１３に相当する表面に、式（３）で表される回折格子構造（回折光学素子）１４′を構成し、この回折格子構造１４′の外側に反射面１３′を配置している。
【００７３】
回折格子構造１４′と反射面１３′との間は、プリズムレンズＰを構成する物質の屈折率ｎ１とは異なる屈折率ｎ２を有する物質（第２の物質）で満たされている。
【００７４】
また、回折格子構造１４′と反射面１３′との間を満たす物質のアッベ数は、プリズムレンズＰを構成する物質のアッベ数と異なる。
【００７５】
本実施形態によれば、回折光学素子（１４′）の前後の媒質の屈折率ｎ１，ｎ２が異なるとともに、アッベ数も異なり、これら前後の媒質の光学的分散値が異なる。したがって、回折光学素子（１４′）における画像光波長領域の回折効率を均一化しつつ領域全体として回折効率を高めることができる。
【００７６】
なお、上記各実施形態において、画像表示素子Ｉは、反射型画像表示素子でも、透過型画像表示素子でもよい。また、自発光型画像表示素子でもよい。
【００７７】
また、上記各実施形態では、ヘッドマウントディスプレイについて説明したが、本発明はカメラのファインダー装置その他の観察光学系にも適用することができる。
【００８５】
本発明によれば、第１および第２の屈折面を有する第１の物質の表面に回折光学素子を構成する回折格子構造を形成するとともに、この回折光学素子の外側に反射面を配置し、回折光学素子と反射面との間を第１の物質とは異なる第２の物質で満たすことにより投射光学素子を構成して、第１および第２の物質の屈折率やアッベ数を異ならせることにより、回折光学素子における回折効率を、使用する波長領域で均一に近づけつつ全体として高めることができる。
また、回折光学素子と投射光学素子との間隔管理を高精度で行ったり、回折光学素子と投射光学素子とを保持する部材の形状の複雑化や大型化を招いたりすることなく、第１および第２屈折面での光の屈折により生ずる画像の色ずれ（特に周辺部の色ずれ）を良好に補正することが可能となる。
なお、第２屈折面が、第１屈折面から投射光学素子内に入射した画像光を反射面に向けて反射するとともに、この反射面で反射した画像光を投射光学素子外に射出する面である場合、すなわち反射と透過の複数の機能を有する場合（特に、反射領域と透過領域が重複するような場合）に、この第２屈折面に回折光学素子を設けることは設計上困難である。また、入射面としての第１屈折面に回折光学素子を設けると、前述したように回折面の不連続な形状が観察者に見えてしまう。このため、反射面の内側に回折光学素子を設けることで、設計が容易で、回折面の形状が観察者に見えてしまうというような不都合もなく、画像の色ずれを良好に補正することが可能となる。
また、反射面を、投射光学素子の複数の光学作用面のうち最も光学的パワーが大きい面とすれば、効果的に画像の色ずれを補正することができる。
また、投射光学素子の複数の光学作用面がそれぞれ偏心系として構成されている場合に、回折光学素子の格子構造を対称軸を持たない非対称形状に形成すれば、光学作用面を偏心した状態で使用する場合に発生する偏心収差と非対称な色ずれを効果的に補正することができる。
さらに、回折光学素子に階段状の格子構造を直接形成することにより、簡単な構成で色ずれ補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるヘッドマウントディスプレイの構成を示す図。
【図２】上記第１実施形態における数値実施例１の光路図。
【図３】上記第１実施形態における数値実施例１の横収差図。
【図４】上記第１実施形態における数値実施例１の横収差図。
【図５】上記第１実施形態における数値実施例２の光路図。
【図６】上記第１実施形態における数値実施例２の横収差図。
【図７】上記第１実施形態における数値実施例２の横収差図。
【図８】上記第１実施形態における数値実施例３の光路図。
【図９】上記第１実施形態における数値実施例３の横収差図。
【図１０】上記第１実施形態における数値実施例３の横収差図。
【図１１】上記第１実施形態における数値実施例４の光路図。
【図１２】上記第１実施形態における数値実施例４の横収差図。
【図１３】上記第１実施形態における数値実施例４の横収差図。
【図１４】本発明の第２実施形態であるヘッドマウントディスプレイの構成を示す図。
【図１５】上記第２実施形態における数値実施例５の光路図。
【図１６】上記第２実施形態における数値実施例５の横収差図。
【図１７】上記第１実施形態における数値実施例５の横収差図。
【図１８】本発明の第３実施形態であるヘッドマウントディスプレイの構成を示す図。
【図１９】上記第３実施形態における数値実施例６の光路図。
【図２０】上記第３実施形態における数値実施例６の横収差図。
【図２１】上記第３実施形態における数値実施例６の横収差図。
【図２２】本発明の第４実施形態であるヘッドマウントディスプレイに用いられるプリズムレンズの部分拡大図。
【図２３】上記各実施形態における座標系を説明する図。
【図２４】従来の画像観察装置の構成を示す図。
【図２５】従来の画像観察装置の構成を示す図。
【図２６】上記各実施形態に用いられる画像表示素子上の点を表す図。
【図２７】上記各実施形態での面の定義を説明する図。
【符号の説明】
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２  プリズムレンズ
Ｉ  画像表示素子
Ｅ  観察者の眼（瞳孔）
１３，２２，２４，３２，３３，４３  反射面
１４，２５，３５，１４′  回折光学素子
【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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