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JP5108966B2 - Image display device - Google Patents
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JP5108966B2 - Image display device - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、反射型液晶表示素子等の反射光によって画像を表示するタイプの表示素子の明るい画像を、小型で光量ロスを極力抑えた接眼光学系を通して観察し得るように工夫された頭部装着型ディスプレイ等の画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to an image display device, and in particular, a bright image of a display element of a type that displays an image by reflected light such as a reflective liquid crystal display element can be observed through an eyepiece optical system that is small and suppresses light loss as much as possible. The present invention relates to an image display device such as a head-mounted display devised.

近年、ヘッドアップディスプレイやメガネ型ディスプレイの発展に伴ってコンパクトな接眼光学系の開発が進み、特許文献1や特許文献2、特許文献3等に記載されている薄型コンパクトな偏心プリズムを用いた接眼光学系が提案されている。これらは反射面がパワーを持ち、光路が折り畳まれたコンパクトな接眼光学系であり、パワーを持った偏心反射面により発生してしまう回転非対称な偏心収差を、アナモルフィック反射面や1つの対称面を持った回転非対称反射面を使用して補正している。   In recent years, with the development of head-up displays and eyeglass-type displays, development of compact eyepiece optical systems has progressed, and eyepieces using thin and compact decentered prisms described in Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and the like. Optical systems have been proposed. These are compact eyepieces that have power on the reflecting surface and the optical path is folded. The rotationally asymmetric decentering aberration that occurs due to the decentered reflecting surface that has power is reduced to the anamorphic reflecting surface or one symmetric surface. Correction is performed using a rotationally asymmetric reflecting surface having a surface.

また、観察画像を表示する液晶表示素子に関しても、より明るく観察しやすい画像形成のために、反射型液晶表示素子が開発され、その照明形態をも含んだものとして、特許文献4のものが公開されている。   As for a liquid crystal display element for displaying an observation image, a reflective liquid crystal display element has been developed for forming a brighter and easier to observe image, and the one disclosed in Patent Document 4 is disclosed as including its illumination form. Has been.

さらに、反射型液晶表示素子等の透過型よりも明るい反射型画像表示素子を用いた接眼光学系として、特許文献5のものが知られている。   Further, as an eyepiece optical system using a reflective image display element brighter than a transmissive type such as a reflective liquid crystal display element, one disclosed in Patent Document 5 is known.

しかし、特許文献5に開示された接眼光学系は、光学部材を全てガラスで構成しなければならず重たくなり、また、構成自体も部品点数が多く大きい構成になっている。また、反射型画像表示素子への照明光が像面の垂直方向からかなり大きく傾いて入射しているため、明るさを犠牲にしてしまっている。   However, the eyepiece optical system disclosed in Patent Document 5 is heavy because all optical members must be made of glass, and the configuration itself has a large number of parts. Further, since the illumination light to the reflective image display element is incident with a considerably large inclination from the vertical direction of the image plane, the brightness is sacrificed.

そこで、反射型画像表示素子の表示面に略垂直な方向から照明するようにすることが考えられるが、従来は、特許文献6、特許文献7に記載されているように、観察光路中に45°傾けたハーフミラー、偏光ビームスプリッター等の光分割素子を挿入し、観察光路に対して、直交する方向から照明光を導入していた。また、反射型画像表示素子の表示面に当たる光線を垂直に近づけるために、光源部から発散する照明光束を略平行光束とする光収束素子を用いていた。   Thus, it is conceivable to illuminate from a direction substantially perpendicular to the display surface of the reflective image display element. Conventionally, however, as described in Patent Documents 6 and 7, 45 in the observation optical path. A light splitting element such as a tilted half mirror or polarizing beam splitter was inserted, and illumination light was introduced from a direction orthogonal to the observation optical path. In addition, in order to make the light beam striking the display surface of the reflective image display device close to vertical, a light converging element that makes the illumination light beam diverging from the light source unit a substantially parallel light beam has been used.

また、画像表示装置とは別だが、内視鏡、顕微鏡、投影露光装置等の光源装置として、発光部からの光束を収束させるのにパワーを持つ回転非対称な曲面からなる反射面を用いることが特許文献8において提案されている。   Although it is different from the image display device, as a light source device such as an endoscope, a microscope, and a projection exposure device, a reflection surface made of a rotationally asymmetric curved surface having power is used to converge a light beam from a light emitting unit. This is proposed in Patent Document 8.

特開平7−333551号公報JP-A-7-333551 特開平8−50256号公報JP-A-8-50256 特開平8−234137号公報JP-A-8-234137 特開平10−268306号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-268306 米国特許第5,771,124号明細書US Pat. No. 5,771,124 特開平7−128614号公報JP-A-7-128614 特開2000−81591号公報JP 2000-81591 A 特開平11−237553号公報JP 11-237553 A

しかしながら、反射型画像表示素子を用いた画像表示装置において、観察光路中に45°傾けたハーフミラー、偏光ビームスプリッター等の光分割素子を挿入して照明光を導入すると、光分割素子の光軸方向の厚みがそこでの光束の幅と同じぐらいになり、さらに、光収束素子のスペースも必要となり、光学系を小型化できない。   However, in an image display device using a reflective image display element, if an illumination beam is introduced by inserting a light splitting element such as a half mirror or a polarizing beam splitter inclined at 45 ° in the observation optical path, the optical axis of the light splitting element The thickness in the direction is about the same as the width of the light beam there, and a space for the light converging element is also required, and the optical system cannot be miniaturized.

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、反射型画像表示素子の表示面に略垂直に照明するための光分割素子のハーフミラー面の形状に工夫を施して光分割素子の光軸方向の厚みを薄くすると共に、光収束素子を省くことを可能にし、さらには、光源を光分割素子に近接して配置することができる小型で明るく均一に照明可能な画像表示装置を提供することである。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and its purpose is to form the shape of the half mirror surface of the light splitting element for illuminating the display surface of the reflective image display element substantially perpendicularly. It is possible to reduce the thickness of the light splitting element in the direction of the optical axis by devising a device, to eliminate the light converging element, and to make the light source close to the light splitting element. An object of the present invention is to provide an illuminable image display device.

上記目的を達成する本発明の第1発明の画像表示装置は、観察するための画像を形成する表示面の前側から入射した照明光束を反射することによって画像を表示する反射型画像表示手段と、前記反射型画像表示手段の表示面に照明光を入射させる光分割素子と、前記反射型画像表示手段の表示面に表示された画像を観察者の眼球が位置すべき瞳位置に導く接眼光学系とを備えた画像表示装置において、
前記光分割素子が観察光路と照明光路を分離する半透過反射面を備え、前記半透過反射面が照明光源からの照明光束に対して正のパワーを与える回転非対称な曲面形状にて形成されていることを特徴とするものである。
The image display device of the first invention of the present invention that achieves the above object includes a reflective image display means for displaying an image by reflecting an illumination light beam incident from the front side of a display surface on which an image for observation is formed, and A light splitting element that causes illumination light to enter the display surface of the reflective image display means, and an eyepiece optical system that guides an image displayed on the display surface of the reflective image display means to a pupil position where the eyeball of the observer should be positioned In an image display device comprising:
The light splitting element includes a transflective surface that separates an observation optical path and an illumination optical path, and the transflective surface is formed in a rotationally asymmetric curved shape that gives positive power to an illumination light beam from an illumination light source. It is characterized by being.

本発明の第2発明の画像表示装置は、観察するための画像を形成する表示面の前側から入射した照明光束を反射することによって画像を表示する反射型画像表示手段と、前記反射型画像表示手段の表示面に照明光を入射させる光分割素子と、前記反射型画像表示手段の表示面に表示された画像を観察者の眼球が位置すべき瞳位置に導く接眼光学系とを備えた画像表示装置において、
前記接眼光学系と前記反射型画像表示手段と前記光分割素子を介して前記瞳位置と共役な位置よりも前記光分割素子に近い位置に照明光源が配置されていることを特徴とするものである。
An image display device according to a second aspect of the present invention includes a reflective image display means for displaying an image by reflecting an illumination light beam incident from the front side of a display surface on which an image for observation is formed, and the reflective image display An image comprising: a light splitting element that causes illumination light to enter the display surface of the means; and an eyepiece optical system that guides the image displayed on the display surface of the reflective image display means to a pupil position where the eyeball of the observer should be positioned In the display device,
An illumination light source is disposed at a position closer to the light splitting element than a position conjugate with the pupil position via the eyepiece optical system, the reflective image display means, and the light splitting element. is there.

本発明の第3発明の画像表示装置は、観察するための画像を形成する表示面の前側から入射した照明光束を反射することによって画像を表示する反射型画像表示手段と、前記反射型画像表示手段の表示面に照明光を入射させる光分割素子と、前記反射型画像表示手段の表示面に表示された画像を観察者の眼球が位置すべき瞳位置に導く接眼光学系とを備えた画像表示装置において、
前記光分割素子がプリズム部材からなり、前記照明光源面を前記プリズム部材の照明光入射面に対して傾けて配置したことを特徴とするものである。
An image display device according to a third aspect of the present invention includes a reflective image display means for displaying an image by reflecting an illumination light beam incident from the front side of a display surface on which an image for observation is formed, and the reflective image display An image comprising: a light splitting element that causes illumination light to enter the display surface of the means; and an eyepiece optical system that guides the image displayed on the display surface of the reflective image display means to a pupil position where the eyeball of the observer should be positioned In the display device,
The light splitting element is formed of a prism member, and the illumination light source surface is inclined with respect to the illumination light incident surface of the prism member.

以下、本発明において上記の構成をとる理由と作用について説明する。   Hereinafter, the reason and effect | action which take said structure in this invention are demonstrated.

まず、主光線を定義しておく、反射型画像表示素子の中心を射出して観察者眼球の瞳の中心に到る光線を主光線とする。この主光線を反射型画像表示素子から反対方向に延長し、光源を出て光分割素子の半透過反射面で反射して反射型画像表示素子の中心に入射し、表示面で反射後、上記の主光線に一致する光線も主光線とする。   First, a principal ray is defined. A ray that emerges from the center of the reflective image display element and reaches the center of the pupil of the observer's eyeball is defined as a principal ray. This principal ray is extended in the opposite direction from the reflective image display element, exits the light source, is reflected by the transflective surface of the light splitting element, is incident on the center of the reflective image display element, is reflected by the display surface, and then A ray that coincides with the principal ray is also a principal ray.

さて、上記の第1発明について、反射型画像表示手段の表示面に照明光を入射させる光分割素子に光収束素子の役割を持たせるために、平面ではなく、凹面反射面として作用す
るの傾いた光分割面(半透過反射面あるいはハーフミラー面)を用いることを考える。このように、反射面を傾いた凹面にすると、非対称収差が発生するが、これを補正するために、この反射面を回転非対称な非球面とする。主光線がこの凹面反射面からなる光分割面に入射する点での光分割面の法線を考えると、この回転非対称面は、この法線と主光線とを含む平面に対して対称として構成するのが普通である。その製作性を考慮して、対称面が2つある回転非対称面を分割反射面に用いてもよい。
Now, with respect to the first aspect of the present invention, in order to give the light splitting element that makes the illumination light incident on the display surface of the reflective image display means the role of the light converging element, the inclination acts as a concave reflecting surface instead of a flat surface. Consider using a light splitting surface (semi-transmissive reflecting surface or half mirror surface). As described above, when the reflecting surface is inclined and concave, an asymmetrical aberration occurs. To correct this, the reflecting surface is a rotationally asymmetric aspherical surface. Considering the normal of the light splitting surface at the point where the chief ray is incident on the light splitting surface consisting of this concave reflecting surface, this rotationally asymmetric surface is constructed symmetrically with respect to the plane containing this normal and the chief ray. It is normal to do. In consideration of the manufacturability, a rotationally asymmetric surface having two symmetry surfaces may be used as the split reflection surface.

ここで、本発明で用いる上記の回転非対称面は、対称面を1面のみ又は2面有する面対称自由曲面であることが好ましい。ここで、本発明で使用する自由曲面とは、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。   Here, the rotationally asymmetric surface used in the present invention is preferably a plane-symmetric free-form surface having only one plane or two planes of symmetry. Here, the free-form surface used in the present invention is defined by the following formula (a). Note that the Z axis of the defining formula is the axis of the free-form surface.

66
Z=cr2 /[1+√{1−(1+k)c2 2 }]+Σ Cj m n
j=2
・・・(a)
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。
66
Z = cr 2 / [1 + √ {1− (1 + k) c 2 r 2 }] + ΣC j X m Y n
j = 2
... (a)
Here, the first term of the equation (a) is a spherical term, and the second term is a free-form surface term.

球面項中、
c:頂点の曲率
k:コーニック定数(円錐定数)
r=√(X2 +Y2
である。
In the spherical term,
c: curvature of vertex k: conic constant (conical constant)
r = √ (X 2 + Y 2 )
It is.

自由曲面項は、
66
Σ Cj m n
j=2
=C2 X+C3
+C4 2 +C5 XY+C6 2
+C7 3 +C8 2 Y+C9 XY2 +C103
+C114 +C123 Y+C132 2 +C14XY3 +C154
+C165 +C174 Y+C183 2 +C192 3 +C20XY4
+C215
+C226 +C235 Y+C244 2 +C253 3 +C262 4
+C27XY5 +C286
+C297 +C306 Y+C315 2 +C324 3 +C333 4
+C342 5 +C35XY6 +C367
・・・・・・
ただし、Cj (jは2以上の整数)は係数である。
The free-form surface term is
66
ΣC j X m Y n
j = 2
= C 2 X + C 3 Y
+ C 4 X 2 + C 5 XY + C 6 Y 2
+ C 7 X 3 + C 8 X 2 Y + C 9 XY 2 + C 10 Y 3
+ C 11 X 4 + C 12 X 3 Y + C 13 X 2 Y 2 + C 14 XY 3 + C 15 Y 4
+ C 16 X 5 + C 17 X 4 Y + C 18 X 3 Y 2 + C 19 X 2 Y 3 + C 20 XY 4
+ C 21 Y 5
+ C 22 X 6 + C 23 X 5 Y + C 24 X 4 Y 2 + C 25 X 3 Y 3 + C 26 X 2 Y 4
+ C 27 XY 5 + C 28 Y 6
+ C 29 X 7 + C 30 X 6 Y + C 31 X 5 Y 2 + C 32 X 4 Y 3 + C 33 X 3 Y 4
+ C 34 X 2 Y 5 + C 35 XY 6 + C 36 Y 7
・ ・ ・ ・ ・ ・
However, C j (j is an integer of 2 or more) is a coefficient.

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。 In general, the free-form surface does not have a symmetric surface in both the XZ plane and the YZ plane. However, in the present invention, by setting all odd-order terms of X to 0, the free-form surface is parallel to the YZ plane. This is a free-form surface with only one symmetrical plane. For example, in the above defining equation (a), C 2, C 5, C 7, C 9, C 12, C 14, C 16, C 18, C 20, C 23, C 25, C 27, C 29, This is possible by setting the coefficient of each term of C 31 , C 33 , C 35 .

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。 Further, by setting all odd-numbered terms of Y to 0, a free-form surface having only one symmetry plane parallel to the XZ plane is obtained. For example, in the above definition formula, C 3 , C 5 , C 8 , C 10 , C 12 , C 14 , C 17 , C 19 , C 21 , C 23 , C 25 , C 27 , C 30 , C 32 , This is possible by setting the coefficient of each term of C 34 , C 36 .

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。   Further, any one of the directions of the symmetry plane is set as a symmetry plane, and the eccentricity in the corresponding direction, for example, the eccentric direction of the optical system with respect to the symmetry plane parallel to the YZ plane is in the Y-axis direction, XZ By making the decentering direction of the optical system parallel to the plane parallel to the X-axis direction, it is possible to improve the manufacturability at the same time while effectively correcting the rotationally asymmetric aberration caused by the decentering. Become.

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面のみ又は2面有する回転非対称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。   The definition formula (a) is shown as an example as described above. In the present invention, the rotation generated by eccentricity by using a rotationally asymmetric surface having only one or two symmetry surfaces. It is characterized by correcting asymmetrical aberrations and improving the manufacturability at the same time, and it goes without saying that the same effect can be obtained for any other defining formula.

さて、上記の回転非対称な分割反射面のパワー(反射パワー)を考える。対称面内の方向をY方向、これと直交する面内の方向をX方向とする。Y方向とX方向とでパワーが異なるが、それぞれφy 、φx とする。また、反射型画像表示素子の大きさ(画面サイズ)をY方向、X方向に対し、Wy 、Wx とする。 Now, consider the power (reflection power) of the rotationally asymmetric split reflection surface. The direction in the plane of symmetry is the Y direction, and the direction in the plane perpendicular to the Y direction is the X direction. Although the power differs in the Y direction and the X direction, they are assumed to be φ y and φ x , respectively. In addition, the size (screen size) of the reflective image display element is W y and W x with respect to the Y direction and the X direction.

まず、
0.05<φy ×Wy <3 ・・・(1)
の条件を満たすような面とすることが望ましい。ここで、φy ×Wy はY方向の開口数に相当するパラメータで、φy ×Wy が下限値0.05以下になると、分割反射面のパワーが弱くなりすぎ、光源を大きくしないと照明できなくなり、光学系を小さくすることができなくなる。逆に、φy ×Wy が上限値3以上になると、パワーが強すぎ、光源位置が分割反射面に近くなりすぎて観察光路と干渉するようになると共に、照明光学系の収差が大きくなって有効に反射型画像表示素子を照明することができなくなる。
First,
0.05 <φ y × W y <3 (1)
It is desirable that the surface satisfies the above conditions. Here, φ y × W y is a parameter corresponding to the numerical aperture in the Y direction, and when φ y × W y becomes the lower limit value 0.05 or less, the power of the divided reflection surface becomes too weak and the light source must be enlarged. It becomes impossible to illuminate and the optical system cannot be made small. On the other hand, if φ y × W y exceeds the upper limit of 3 or more, the power is too strong, the light source position becomes too close to the split reflecting surface and interferes with the observation optical path, and the aberration of the illumination optical system increases. Thus, the reflective image display element cannot be effectively illuminated.

この条件式(1)は、
0.2<φy ×Wy <1.0 ・・・(1−1)
の条件を満たすようにすると、小型化にさらに有利になり、
0.25<φy ×Wy <0.8 ・・・(1−2)
にすると、さらに望ましい。
This conditional expression (1) is
0.2 <φ y × W y <1.0 (1-1)
If this condition is satisfied, it will be more advantageous for miniaturization,
0.25 <φ y × W y <0.8 (1-2)
This is more desirable.

ところで、φy ×Wy とφx ×Wx との関係は、
φy ×Wy <φx ×Wx ・・・(2)
の条件を満たすことが望ましい。この条件(2)から外れると、照明光を折り曲げる方向(Y方向)と折り曲げない方向(X方向)とで、パワーのバランスが崩れ、均一な照明が困難になる。
By the way, the relationship between φ y × W y and φ x × W x is
φ y × W yx × W x (2)
It is desirable to satisfy the following conditions. If the condition (2) is not satisfied, the power balance is lost in the direction in which the illumination light is bent (Y direction) and the direction in which the illumination light is not bent (X direction), and uniform illumination becomes difficult.

後記の実施例においては、
x y φx φy φx ×Wx φy ×Wy
実施例1 11.5 7.2 0.14 0.092 1.58 0.67
実施例2 7.2 7.2 0.058 0.039 0.41 0.28
実施例3 11.52 7.2 0.16 0.10 1.84 0.72
実施例4 11.52 7.2 0.16 0.10 1.84 0.72
である。
In the examples below,
W x W y φ x φ y φ x × W x φ y × W y
Example 1 11.5 7.2 0.14 0.092 1.58 0.67
Example 2 7.2 7.2 0.058 0.039 0.41 0.28
Example 3 11.52 7.2 0.16 0.10 1.84 0.72
Example 4 11.52 7.2 0.16 0.10 1.84 0.72
It is.

なお、上記分割反射面は、2つの透明部材の貼り合わせ面に設けたプリズム部材から構成することが望ましい。   In addition, it is desirable that the split reflection surface is composed of a prism member provided on the bonding surface of two transparent members.

次に、本発明の第2発明について説明する。反射型液晶表示素子のような画像表示手段の表示面に光分割素子を介して照明光を入射させる配置の場合、照明光源は、通常、観察
者の眼球が位置すべき瞳位置と共役な位置に配置されるが、光学系をより小型にするために、本発明においては、その共役な位置よりも光分割素子に近い位置に配置する。
Next, the second invention of the present invention will be described. In the case of an arrangement in which illumination light is incident on the display surface of an image display means such as a reflective liquid crystal display element via a light splitting element, the illumination light source is usually a position conjugate with the pupil position where the observer's eyeball should be located. However, in order to make the optical system more compact, in the present invention, the optical system is arranged at a position closer to the light splitting element than its conjugate position.

図1は後記の実施例1の画像表示装置の光学系の主光線(光軸)を含む断面図であり、これに基づいてこの第2発明について説明する。この光学系は、逆光線追跡で光の通る順に、射出瞳1、3つの偏心プリズム10、20、30からなる接眼光学系3、半透過反射面の光分割面40を備えた光分割素子4、反射型画像表示素子の表示面5からなり、また、光分割素子4の光分割面40の反射側(照明光入射側)には光源面6が配置され、また、射出瞳1に共役な面7が位置する。   FIG. 1 is a cross-sectional view including the principal ray (optical axis) of the optical system of the image display apparatus of Example 1 described later, and the second invention will be described based on this. The optical system includes an exit pupil 1, an eyepiece optical system 3 including three decentered prisms 10, 20, and 30, a light splitting element 4 having a light splitting surface 40 that is a semi-transmissive reflection surface, A light source surface 6 is disposed on the reflection side (illumination light incident side) of the light splitting surface 40 of the light splitting device 4 and is a surface conjugate with the exit pupil 1. 7 is located.

そして、光軸(主光線)2が光分割面40と交わる点をN、射出瞳1に共役な面7と交わる点をP、光源面6と交わる点をLとし、光路長NLを光路長NPで割った値をαとするとき、
0.5<α<0.9 ・・・(3)
を満たすように光源面6を配置するのが望ましい。
The point where the optical axis (principal ray) 2 intersects the light splitting surface 40 is N, the point where the optical axis (chief ray) 2 intersects the surface 7 conjugate to the exit pupil 1 is P, the point where it intersects the light source surface 6 is L, and the optical path length NL is the optical path length. When the value divided by NP is α,
0.5 <α <0.9 (3)
It is desirable to arrange the light source surface 6 so as to satisfy the above.

上記αが条件(3)の下限値0.5を越えると、光源位置が観察光路に近づきすぎて、観察光路と干渉してしまう。αが上限値の0.9を越えると、光源の位置が画像表示装置の光学系から遠くなりすぎて光学系を小型化できない。   If α exceeds the lower limit value 0.5 of the condition (3), the light source position is too close to the observation optical path and interferes with the observation optical path. If α exceeds the upper limit of 0.9, the position of the light source is too far from the optical system of the image display device, and the optical system cannot be miniaturized.

この条件は、
0.7<α<0.8 ・・・(3−1)
とするとなお望ましい。
This condition is
0.7 <α <0.8 (3-1)
It is still desirable.

後記の実施例においては、
NP NL α
実施例1 15.18 11.82 0.78
実施例2 17.58 13.37 0.76
実施例3 13.19 11.41 0.87
実施例4 13.19 11.41 0.87
である。
In the examples below,
NP NL α
Example 1 15.18 11.82 0.78
Example 2 17.58 13.37 0.76
Example 3 13.19 11.41 0.87
Example 4 13.19 11.41 0.87
It is.

次に、本発明の第3発明について説明する。反射型液晶表示素子のような画像表示手段の表示面にプリズム部材からなる光分割素子を介して照明光を入射させる配置の場合、観察者の眼球側(射出瞳)から逆光線追跡で行って、反射型画像表示素子で反射した光線を考える。例えば図1において、プリズム部材からなる光分割素子4の自由曲面からなる凹面の光分割面40で反射した光線は、射出瞳1に共役な面(入射瞳)7に収束して行くが、このとき、非対称収差が発生する。これを光分割面40の回転非対称な面で補正するが、収差の一部は光分割素子4のプリズム部材の入射面43を光軸2に対して傾けることにより補正できる。この傾いたプリズム入射面43に平行に光源面6を配置すると、画像表示面5での照明光の配光が不均一になる。そこで、第3発明では、光源面6をプリズム入射面43に対して若干傾けて配光の均一性を得るようにする。   Next, the third invention of the present invention will be described. In the case of an arrangement in which illumination light is incident on a display surface of an image display means such as a reflective liquid crystal display element via a light splitting element made of a prism member, the back ray tracing is performed from the observer's eyeball side (exit pupil), Consider a light beam reflected by a reflective image display element. For example, in FIG. 1, a light beam reflected by a concave light splitting surface 40 made of a free-form surface of a light splitting element 4 made of a prism member converges on a plane (incidence pupil) 7 conjugate to the exit pupil 1. Sometimes asymmetric aberrations occur. This is corrected by the rotationally asymmetric surface of the light splitting surface 40, but part of the aberration can be corrected by tilting the incident surface 43 of the prism member of the light splitting element 4 with respect to the optical axis 2. If the light source surface 6 is arranged in parallel to the inclined prism incident surface 43, the distribution of illumination light on the image display surface 5 becomes non-uniform. Therefore, in the third aspect of the invention, the light source surface 6 is slightly inclined with respect to the prism incident surface 43 so as to obtain light distribution uniformity.

そして、プリズム入射面43と光源面6とのなす角をβとし、図1に示すように、プリズム入射面43と光源面6との間隔が、プリズム入射面43の画像表示面5に近い側でより狭くなるときをβが正と定義すると、
2°<β<30° ・・・(4)
を満たすことが望ましい。
The angle formed between the prism incident surface 43 and the light source surface 6 is β, and the distance between the prism incident surface 43 and the light source surface 6 is closer to the image display surface 5 of the prism incident surface 43 as shown in FIG. If β is defined as positive when
2 ° <β <30 ° (4)
It is desirable to satisfy.

上記のように、プリズム入射面43の角度を入射瞳7での瞳収差が小さくなるように定
めたとき、βが条件(4)の下限値の2°を越えると、反射型画像表示面5の光源6に近い側で照明光の光量が不足し、βが上限値の30°を越えると、反射型画像表示面5の光源6から遠い側で照明光の光量が不足する。
As described above, when the angle of the prism incident surface 43 is determined so that the pupil aberration at the entrance pupil 7 is reduced, if β exceeds 2 ° which is the lower limit of the condition (4), the reflective image display surface 5 If the amount of illumination light is insufficient on the side close to the light source 6 and β exceeds the upper limit of 30 °, the amount of illumination light is insufficient on the side far from the light source 6 of the reflective image display surface 5.

この条件は、
4°<β<18° ・・・(4−1)
とするとなお望ましい。
This condition is
4 ° <β <18 ° (4-1)
It is still desirable.

後記の実施例においては、
β
実施例1 15°
実施例2 5°
実施例3 20°
実施例4 15°
である。
In the examples below,
β
Example 1 15 °
Example 2 5 °
Example 3 20 °
Example 4 15 °
It is.

ところで、従来は、光源面6の中心を出た照明光の主光線2は、光分割素子4で直角に偏向されていた。画像表示装置の光学系を小型化するためには、この偏向角を90°よりも大きくして、光源面6をより表示面5側に近づくようにすることが望ましい。この偏向角をθとするとき、
94°<θ<120° ・・・(5)
の条件を満たしたものが、小型化に有利である。
Conventionally, the chief ray 2 of the illumination light exiting from the center of the light source surface 6 is deflected at right angles by the light splitting element 4. In order to reduce the size of the optical system of the image display device, it is desirable to make the deflection angle larger than 90 ° so that the light source surface 6 is closer to the display surface 5 side. When this deflection angle is θ,
94 ° <θ <120 ° (5)
Those satisfying these conditions are advantageous for downsizing.

θが条件(5)の下限値の94°を下回ると、小型化に対してほとんど効果がなくなる。θがその上限値の120°を越えると、光分割面40の画像表示面5に近い部分で反射する光線が、光源6と光分割面40との間で反射型画像表示素子と干渉して光分割素子4を小型化することができなくなる。   If θ is less than 94 °, which is the lower limit of condition (5), there is almost no effect on downsizing. When θ exceeds the upper limit of 120 °, the light beam reflected by the portion near the image display surface 5 of the light dividing surface 40 interferes with the reflective image display element between the light source 6 and the light dividing surface 40. The light splitting element 4 cannot be downsized.

θが下記の条件を満たすとさらによい。   It is even better if θ satisfies the following conditions.

100°<θ<115° ・・・(5−1)
θが下記の条件を満たすとさらに好ましい。
100 ° <θ <115 ° (5-1)
More preferably, θ satisfies the following condition.

105°<θ<110° ・・・(5−1)
後記の実施例においては、
θ
実施例1 108.2°
実施例2 106.0°
実施例3 108.2°
実施例4 108.2°
である。
105 ° <θ <110 ° (5-1)
In the examples below,
θ
Example 1 108.2 °
Example 2 106.0 °
Example 3 108.2 °
Example 4 108.2 °
It is.

なお、本発明の反射型画像表示素子を用いる画像表示装置において、光分割素子4と画像表示面5との間に反射率の高い面があると、画像に対する不要光となる。これを減らすために、光分割素子4と反射型画像表示素子のカバーガラス51との間を屈折率整合作用のある光学接着剤を用いて接合し、空気接触面をなくすことにより反射率を下げ、不要光の低下を図ることができる。   In the image display device using the reflective image display element of the present invention, if there is a surface having a high reflectance between the light splitting element 4 and the image display surface 5, it becomes unnecessary light for the image. In order to reduce this, the light splitting element 4 and the cover glass 51 of the reflective image display element are joined using an optical adhesive having a refractive index matching function, and the reflectance is lowered by eliminating the air contact surface. , Unnecessary light can be reduced.

本発明は、右眼用又は左眼用に以上の光学系を備えて構成されている画像表示装置を含むものである。   The present invention includes an image display device configured to include the above optical system for the right eye or the left eye.

また、右眼用と左眼用に以上の光学系を一対備えて構成されている画像表示装置を含むものである。   In addition, the image display apparatus includes a pair of the above optical systems for the right eye and the left eye.

また、その画像表示装置が、観察者顔面前方に位置するように、観察者頭部を支持する支持手段を有して構成されている画像表示装置を含むものである。   In addition, the image display device includes an image display device configured to include a support unit that supports the viewer's head so that the image display device is positioned in front of the viewer's face.

以上の説明から明らかなように、本発明によると、反射型画像表示素子を用いた画像表示装置において、反射型画像表示手段の表示面に照明光を入射させる光分割素子の光分割面にパワーを持たせることにより、光分割素子の光軸方向の厚みを薄くすると共に、光収束素子を省くことができ、均一な照明が可能で小型の画像表示装置を少ない部品点数で構成することが可能になり、また、その部品の精度だけで収差が決まり、画像表示装置の組立時の精度が緩くなる。   As is apparent from the above description, according to the present invention, in an image display apparatus using a reflective image display element, power is applied to the light dividing surface of the light dividing element that makes illumination light incident on the display surface of the reflective image display means. By reducing the thickness of the light splitting element in the optical axis direction, the light converging element can be omitted, uniform illumination is possible, and a compact image display device can be configured with a small number of parts. In addition, the aberration is determined only by the accuracy of the parts, and the accuracy when the image display apparatus is assembled becomes loose.

本発明の実施例1の画像表示装置の光学系の断面図である。It is sectional drawing of the optical system of the image display apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の画像表示装置の光学系の断面図である。It is sectional drawing of the optical system of the image display apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の画像表示装置の光学系の断面図である。It is sectional drawing of the optical system of the image display apparatus of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の画像表示装置の光学系の断面図である。It is sectional drawing of the optical system of the image display apparatus of Example 4 of this invention. 本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズムに適用可能な偏心プリズムの1例を示す図である。It is a figure which shows an example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display apparatus of this invention. 本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display apparatus of this invention. 本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display apparatus of this invention. 本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display apparatus of this invention. 本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display apparatus of this invention. 本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display apparatus of this invention. 本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display apparatus of this invention. 本発明の画像表示装置の接眼光学系のプリズムに適用可能な偏心プリズムの別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the eccentric prism applicable to the prism of the eyepiece optical system of the image display apparatus of this invention. 本発明による頭部装着型で両眼装着用の画像表示装置を観察者頭部に装着した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which mounted | wore the observer head with the image display apparatus for binocular mounting | wearing type | mold by this invention. 図13の断面図である。It is sectional drawing of FIG. 本発明による頭部装着型で片眼装着用の画像表示装置を観察者頭部に装着した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which mounted | wore the observer's head with the image display apparatus for single-eye mounting | wearing type by this invention.

以下、本発明の画像表示装置の光学系の実施例1〜4について説明する。この実施例は逆光線追跡で説明するが、像面に反射型画像表示素子を配置し、その瞳位置に観察者の眼球の瞳を配置することにより画像表示装置として用いることができる。なお、この実施例の構成パラメータは後に示す。   Examples 1 to 4 of the optical system of the image display device of the present invention will be described below. Although this embodiment will be described by back ray tracing, it can be used as an image display device by disposing a reflective image display element on the image plane and disposing the pupil of the observer's eyeball at the pupil position. The configuration parameters of this embodiment will be shown later.

各実施例において、図1に示すように、軸上主光線2を物体中心を出て、瞳1の中心を通り、表示面5中心を通り、その表示面5の中心で反射し、光源面6の中心に到る光線で
定義する。そして、軸上主光線2が瞳1の面に入射する位置を画像表示装置の光学系を構成する光学面の原点として、瞳1の面に入射する軸上主光線2に沿う方向をZ軸正方向とし、このZ軸と像面中心を含む平面をY−Z平面とし、原点を通りY−Z平面に直交し、紙面の手前から裏面側に向かう方向をX軸正方向とし、X軸、Z軸と右手直交座標系を構成する軸をY軸とする。図1には、原点について定められた座標系を図示してある。
In each embodiment, as shown in FIG. 1, the axial principal ray 2 leaves the center of the object, passes through the center of the pupil 1, passes through the center of the display surface 5, and is reflected at the center of the display surface 5, and the light source surface. It is defined by the ray reaching the center of 6. The position along the axial principal ray 2 incident on the surface of the pupil 1 is defined as the Z axis, with the position where the axial principal ray 2 is incident on the pupil 1 surface being the origin of the optical surface constituting the optical system of the image display apparatus. A plane including the Z axis and the center of the image plane is defined as a YZ plane, a direction passing through the origin and orthogonal to the YZ plane, and a direction from the front side of the paper toward the back side is defined as the X axis positive direction. The axis constituting the Z-axis and the right-handed orthogonal coordinate system is taken as the Y-axis. FIG. 1 shows a coordinate system defined for the origin.

実施例1〜4では、瞳1の中心について定められた座標系のY−Z平面内で面の偏心を行っており、また、その各回転非対称自由曲面の唯一の対称面をY−Z面としている。各偏心面については、瞳1の中心について定められた座標系の原点から、その面の面頂位置の偏心量(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向をそれぞれX,Y,Z)と、その面の中心軸(自由曲面については、前記(a)式のZ軸、非球面にについては、後記(b)式のZ軸)のX軸、Y軸、Z軸それぞれを中心とする傾き角(それぞれα,β,γ(°))とが与えられている。なお、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。   In the first to fourth embodiments, the surface is decentered in the YZ plane of the coordinate system defined with respect to the center of the pupil 1, and the only symmetric surface of each rotationally asymmetric free-form surface is the YZ plane. It is said. For each eccentric surface, from the origin of the coordinate system determined for the center of the pupil 1, the amount of eccentricity of the surface top position of the surface (X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction is X, Y, Z, respectively) and The X axis, Y axis, and Z axis of the center axis of the surface (Z axis in the above equation (a) for a free-form surface and the Z axis in equation (b) below for an aspherical surface) are the centers. Tilt angles (α, β, γ (°), respectively) are given. In this case, positive α and β mean counterclockwise rotation with respect to the positive direction of each axis, and positive γ means clockwise rotation with respect to the positive direction of the Z axis.

また、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、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。   Further, among the optical action surfaces constituting the optical system of the embodiment, when a specific surface and a subsequent surface constitute a coaxial optical system, a surface interval is given, and in addition, the refractive index of the medium, Abbe numbers are given according to idioms.

また、本発明で用いられる自由曲面の面の形状は前記(a)式により定義し、その定義式のZ軸が自由曲面の軸となる。   Further, the shape of the surface of the free curved surface used in the present invention is defined by the equation (a), and the Z axis of the defining equation becomes the axis of the free curved surface.

また、非球面は、以下の定義式で与えられる回転対称非球面である。   An aspherical surface is a rotationally symmetric aspherical surface given by the following definition.

Z=(Y2 /R)/[1+{1−(1+K)Y2 /R2 1 /2
+AY4 +BY6 +CY8 +DY10+……
・・・(b)
ただし、Zを光の進行方向を正とした光軸(軸上主光線)とし、Yを光軸と垂直な方向にとる。ここで、Rは近軸曲率半径、Kは円錐定数、A、B、C、D、…はそれぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。この定義式のZ軸が回転対称非球面の軸となる。
Z = (Y 2 / R) / [1+ {1- (1 + K) Y 2 / R 2} 1/2]
+ AY 4 + BY 6 + CY 8 + DY 10 + ……
... (b)
However, Z is an optical axis (axial principal ray) with the light traveling direction being positive, and Y is a direction perpendicular to the optical axis. Here, R is a paraxial radius of curvature, K is a conic constant, A, B, C, D,... Are fourth-order, sixth-order, eighth-order, and tenth-order aspherical coefficients, respectively. The Z axis of this defining formula is the axis of the rotationally symmetric aspheric surface.

なお、データの記載されていない自由曲面、非球面に関する項は0である。屈折率については、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。   Note that terms relating to free-form surfaces and aspheric surfaces for which no data is described are zero. The refractive index is shown for d-line (wavelength 587.56 nm). The unit of length is mm.

また、自由曲面の他の定義式として、以下の(c)式で与えられるZernike多項式がある。この面の形状は以下の式により定義する。その定義式のZ軸がZernike多項式の軸となる。回転非対称面の定義は、X−Y面に対するZの軸の高さの極座標で定義され、RはX−Y面内のZ軸からの距離、AはZ軸回りの方位角で、X軸から測った回転角で表せられる。   As another defining formula of the free-form surface, there is a Zernike polynomial given by the following equation (c). The shape of this surface is defined by the following equation. The Z axis of the defining formula becomes the axis of the Zernike polynomial. The definition of the rotationally asymmetric surface is defined by polar coordinates of the height of the Z axis with respect to the XY plane, R is the distance from the Z axis in the XY plane, A is the azimuth around the Z axis, and the X axis It is expressed by the rotation angle measured from.

x=R×cos(A)
y=R×sin(A)
Z=D2
+D3 Rcos(A)+D4 Rsin(A)
+D5 2 cos(2A)+D6 (R2 −1)+D7 2 sin(2A)
+D8 3 cos(3A) +D9 (3R3 −2R)cos(A)
+D10(3R3 −2R)sin(A)+D113 sin(3A)
+D124cos(4A)+D13(4R4 −3R2 )cos(2A)
+D14(6R4 −6R2 +1)+D15(4R4 −3R2 )sin(2A)
+D164 sin(4A) +D175 cos(5A)
+D18(5R5 −4R3 )cos(3A)
+D19(10R5 −12R3 +3R)cos(A)
+D20(10R5 −12R3 +3R)sin(A)
+D21(5R5 −4R3 )sin(3A) +D225 sin(5A)
+D236cos(6A)+D24(6R6 −5R4 )cos(4A)
+D25(15R6 −20R4 +6R2 )cos(2A)
+D26(20R6 −30R4 +12R2 −1)
+D27(15R6 −20R4 +6R2 )sin(2A)
+D28(6R6 −5R4 )sin(4A) +D296sin(6A)・・・・・
・・・(c)
なお、X軸方向に対称な光学系として設計するには、D4 ,D5 ,D6 、D100,D11,D12,D13,D14,D20,D21,D22…を利用する。
x = R × cos (A)
y = R × sin (A)
Z = D 2
+ D 3 Rcos (A) + D 4 Rsin (A)
+ D 5 R 2 cos (2A) + D 6 (R 2 −1) + D 7 R 2 sin (2A)
+ D 8 R 3 cos (3A) + D 9 (3R 3 −2R) cos (A)
+ D 10 (3R 3 -2R) sin (A) + D 11 R 3 sin (3A)
+ D 12 R 4 cos (4A ) + D 13 (4R 4 -3R 2) cos (2A)
+ D 14 (6R 4 -6R 2 +1) + D 15 (4R 4 -3R 2 ) sin (2A)
+ D 16 R 4 sin (4A) + D 17 R 5 cos (5A)
+ D 18 (5R 5 -4R 3 ) cos (3A)
+ D 19 (10R 5 -12R 3 + 3R) cos (A)
+ D 20 (10R 5 -12R 3 + 3R) sin (A)
+ D 21 (5R 5 -4R 3 ) sin (3A) + D 22 R 5 sin (5A)
+ D 23 R 6 cos (6A ) + D 24 (6R 6 -5R 4) cos (4A)
+ D 25 (15R 6 -20R 4 + 6R 2 ) cos (2A)
+ D 26 (20R 6 -30R 4 + 12R 2 -1)
+ D 27 (15R 6 -20R 4 + 6R 2 ) sin (2A)
+ D 28 (6R 6 -5R 4 ) sin (4A) + D 29 R 6 sin (6A)
... (c)
In order to design an optical system symmetrical in the X-axis direction, D 4 , D 5 , D 6 , D 100 , D 11 , D 12 , D 13 , D 14 , D 20 , D 21 , D 22 . Is used.

その他の面の例として、次の定義式(d)があげられる。   The following definition formula (d) can be given as an example of other aspects.

Z=ΣΣCnmXY
例として、k=7(7次項)を考えると、展開したとき、以下の式で表せる。
Z = ΣΣC nm XY
As an example, when k = 7 (seventh order term) is considered, when expanded, it can be expressed by the following expression.

Z=C2
+C3 Y+C4 |X|
+C5 2 +C6 Y|X|+C7 2
+C8 3 +C9 2 |X|+C10YX2 +C11|X3
+C124 +C133 |X|+C142 2 +C15Y|X3 |+C164
+C175 +C184 |X|+C193 2 +C202 |X3
+C21YX4 +C22|X5
+C236 +C245 |X|+C254 2 +C263 |X3
+C272 4 +C28Y|X5 |+C296
+C307 +C316 |X|+C325 2 +C334 |X3
+C343 4 +C352 |X5 |+C36YX6 +C37|X7
・・・(d)
なお、本発明の実施例では、前記(a)式を用いた自由曲面で面形状が表現されているが、上記(c)式、(d)式を用いても同様の作用効果を得られるのは言うまでもない。
Z = C 2
+ C 3 Y + C 4 | X |
+ C 5 Y 2 + C 6 Y | X | + C 7 X 2
+ C 8 Y 3 + C 9 Y 2 | X | + C 10 YX 2 + C 11 | X 3 |
+ C 12 Y 4 + C 13 Y 3 | X | + C 14 Y 2 X 2 + C 15 Y | X 3 | + C 16 X 4
+ C 17 Y 5 + C 18 Y 4 | X | + C 19 Y 3 X 2 + C 20 Y 2 | X 3 |
+ C 21 YX 4 + C 22 | X 5 |
+ C 23 Y 6 + C 24 Y 5 | X | + C 25 Y 4 X 2 + C 26 Y 3 | X 3 |
+ C 27 Y 2 X 4 + C 28 Y | X 5 | + C 29 X 6
+ C 30 Y 7 + C 31 Y 6 | X | + C 32 Y 5 X 2 + C 33 Y 4 | X 3 |
+ C 34 Y 3 X 4 + C 35 Y 2 | X 5 | + C 36 YX 6 + C 37 | X 7 |
... (d)
In the embodiment of the present invention, the surface shape is expressed by a free-form surface using the above equation (a), but the same effect can be obtained by using the above equations (c) and (d). Needless to say.

本発明の実施例1の光軸2を含むY−Z断面図を図1に示す。この実施例の観察光学系の半画角は、X方向18°、Y方向11.5°で、反射型画像表示素子の大きさは11.5×7.2mmである。   A YZ sectional view including the optical axis 2 of Example 1 of the present invention is shown in FIG. The half angle of view of the observation optical system of this example is 18 ° in the X direction and 11.5 ° in the Y direction, and the size of the reflective image display element is 11.5 × 7.2 mm.

この実施例は、逆光線追跡で、物体側から光の通る順に、射出瞳1、偏心プリズム10、20、30からなる接眼光学系3、半透過反射面の光分割面40を備えた光分割素子4、反射型画像表示素子の表示面5からなり、また、光分割素子4の光分割面40の反射側(照明光入射側)には光源面6が配置され、また、射出瞳1に共役な面7が位置する。   In this embodiment, the light splitting element includes an exit pupil 1, an eyepiece optical system 3 including decentering prisms 10, 20, and 30, and a light splitting surface 40 of a transflective surface in the order in which light passes from the object side. 4 is composed of a display surface 5 of a reflective image display element, and a light source surface 6 is disposed on the reflection side (illumination light incident side) of the light splitting surface 40 of the light splitting element 4 and is conjugate to the exit pupil 1. A flat surface 7 is located.

接眼光学系3の偏心プリズム10は第1面11から第3面13で構成され、その第1面11は物体側からの光束をプリズム10内に入射させると共に第2面12で反射された光束をプリズム内で反射し、第2面12は第1面11から入射した光束をプリズム内で反射し、第3面13は第1面11で反射された光束をプリズム外へ射出するように構成されており、第1面11は透過作用と反射作用を併せ持つ同一の光学作用面となっている。   The decentered prism 10 of the eyepiece optical system 3 includes a first surface 11 to a third surface 13, and the first surface 11 allows a light beam from the object side to enter the prism 10 and be reflected by the second surface 12. The second surface 12 reflects the light beam incident from the first surface 11 in the prism, and the third surface 13 emits the light beam reflected by the first surface 11 to the outside of the prism. The first surface 11 is the same optical action surface having both transmission and reflection effects.

接眼光学系3の偏心プリズム20は第1面21から第3面23で構成され、その第1面21は偏心プリズム10からの光束をプリズム20内に入射させ、第2面22は第1面21から入射した光束をプリズム内で反射し、第3面23は第2面22で反射された光束をプリズム外へ射出するように構成されている。   The decentered prism 20 of the eyepiece optical system 3 is composed of a first surface 21 to a third surface 23. The first surface 21 causes the light beam from the decentered prism 10 to enter the prism 20, and the second surface 22 is the first surface. The light beam incident from 21 is reflected inside the prism, and the third surface 23 is configured to emit the light beam reflected by the second surface 22 to the outside of the prism.

接眼光学系3の偏心プリズム30は第1面31から第4面34で構成され、その第1面31は偏心プリズム20からの光束をプリズム30内に入射させ、第2面32は第1面31から入射した光束をプリズム内で反射し、第3面33は第2面32で反射した光束を第1面31から第2面32に入射する光束と交差するようにプリズム内で反射し、第4面34は第3面33で反射された光束をプリズム外へ射出するように構成されている。   The decentered prism 30 of the eyepiece optical system 3 includes a first surface 31 to a fourth surface 34. The first surface 31 causes the light beam from the decentered prism 20 to enter the prism 30, and the second surface 32 is the first surface. The light beam incident from 31 is reflected in the prism, and the third surface 33 reflects the light beam reflected by the second surface 32 in the prism so as to intersect the light beam incident on the second surface 32 from the first surface 31. The fourth surface 34 is configured to emit the light beam reflected by the third surface 33 to the outside of the prism.

そして、この3つの偏心プリズム10〜30からなる接眼光学系3は、中間像を1回結像するタイプの光学系からなっている。   The eyepiece optical system 3 including the three decentered prisms 10 to 30 is an optical system that forms an intermediate image once.

光分割素子4は2つの透明媒体41と42が接合された接合プリズム部材からなり、その接合面に半透過反射面の光分割面40を備えており、逆光線追跡では、その射出面44、光分割面40、画像表示素子対向面45を透過し、画像表示素子対向面45に接着されている反射型画像表示素子のカバーガラス51を経て反射型画像表示素子の表示面5に到り、その表示面5で反射された光束は、カバーガラス51、画像表示素子対向面45を透過して光分割面40で反射され、光分割素子4の照明光入射面43からプリズム外へ射出し、光源面6に到る。なお、射出瞳1の像は、光源面6より後の射出瞳1と共役な面7に結像する。   The light splitting element 4 is composed of a cemented prism member in which two transparent media 41 and 42 are joined, and has a light splitting surface 40 which is a semi-transmissive reflection surface on the joint surface. Through the cover glass 51 of the reflective image display element that passes through the dividing surface 40 and the image display element facing surface 45 and is bonded to the image display element facing surface 45, the display surface 5 of the reflective image display element is reached. The light beam reflected by the display surface 5 passes through the cover glass 51 and the image display element facing surface 45, is reflected by the light splitting surface 40, and exits from the illumination light incident surface 43 of the light splitting device 4 to the outside of the prism. To face 6. The image of the exit pupil 1 is formed on a plane 7 conjugate with the exit pupil 1 after the light source surface 6.

このような配置であるので、射出瞳1と共役な面7よりも光分割素子4に近い位置に配置された光源面6からの照明光は、光分割素子4の照明光入射面43から接合プリズム部材内に入射し、光分割面40で反射され略平行光束になって画像表示素子対向面45から接合プリズム部材外に出てカバーガラス51を介して反射型画像表示素子の表示面5を略垂直に照明する。反射型液晶表示素子の表示面5からの表示光は、カバーガラス51を介して光分割素子4の画像表示素子対向面45から接合プリズム部材内に入射し、今度は光分割面40を透過してその射出面44から接合プリズム部材外に出て、接眼光学系3の偏心プリズム30の第4面34からプリズム30内に入射し、第3面33で内部反射し、第2面32で内部反射し、第1面31からプリズム30外に射出し、偏心プリズム20の第3面23からプリズム20内に入射し、第2面22で内部反射し、第1面21からプリズム20外に射出し、プリズム10の第3面13からプリズム10内に入り、第1面11で全反射され、第2面12で反射されて今度は第1面11で屈折されてプリズム10外に射出し、射出瞳1の位置にある観察者眼球内に入り、反射型液晶表示素子の表示画像の拡大像を形成する。   With such an arrangement, the illumination light from the light source surface 6 arranged closer to the light splitting element 4 than the plane 7 conjugate with the exit pupil 1 is joined from the illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4. The light enters the prism member, is reflected by the light splitting surface 40, becomes a substantially parallel light beam, exits from the image display element facing surface 45 to the outside of the cemented prism member, and passes through the cover glass 51 to display the display surface 5 of the reflective image display element. Illuminate approximately vertically. Display light from the display surface 5 of the reflective liquid crystal display element enters the joining prism member through the cover glass 51 from the image display element facing surface 45 of the light splitting element 4, and this time passes through the light splitting surface 40. The exit surface 44 exits the cemented prism member, enters the prism 30 from the fourth surface 34 of the decentered prism 30 of the eyepiece optical system 3, is internally reflected by the third surface 33, and is internally reflected by the second surface 32. Reflected, emitted from the first surface 31 to the outside of the prism 30, entered from the third surface 23 of the decentered prism 20 into the prism 20, internally reflected by the second surface 22, and emitted from the first surface 21 to the outside of the prism 20. Then, the light enters the prism 10 from the third surface 13 of the prism 10, is totally reflected by the first surface 11, is reflected by the second surface 12, is refracted by the first surface 11, and exits the prism 10. Enters the observer's eyeball at the position of exit pupil 1 To form an enlarged image of the displayed image of the reflection type liquid crystal display device.

後記の構成パラメータの第2面から第5面までがプリズム10であり、第6面から第8面までがプリズム20であり、第9面から第12面までがプリズム30であり、第13面から第14面までが画像表示時の光分割素子4であり、第14面から第15面までがカバーガラス51であり、第15面が表示面5であり、第15面から第16面までがカバーガラス51であり、第17面が反射面としての光分割面40であり、第18面が光分割素子4の照明光入射面43であり、第19面が光源面6であり、像面(第20面)が射出瞳1と共役な面7である。そして、第2面から像面(第20面)の各面は第1面の射出瞳1の中心を基準とした偏心量で表されている。   The second to fifth surfaces of the constituent parameters described later are prisms 10, the sixth to eighth surfaces are prisms 20, the ninth to twelfth surfaces are prisms 30, and the thirteenth surface. From the 14th surface to the 14th surface is the light splitting element 4 at the time of image display, the 14th surface to the 15th surface is the cover glass 51, the 15th surface is the display surface 5, and the 15th surface to the 16th surface. Is the cover glass 51, the seventeenth surface is the light dividing surface 40 as a reflecting surface, the eighteenth surface is the illumination light incident surface 43 of the light dividing element 4, the nineteenth surface is the light source surface 6, and the image The surface (20th surface) is a surface 7 conjugate with the exit pupil 1. Each surface from the second surface to the image surface (the twentieth surface) is represented by an amount of eccentricity with reference to the center of the exit pupil 1 of the first surface.

本発明の実施例2の光軸2を含むY−Z断面図を図2に示す。この実施例の観察光学系の半画角は、X方向8.3°、Y方向8.3°で、反射型画像表示素子の大きさは7.2×7.2mmである。   A YZ sectional view including the optical axis 2 of Example 2 of the present invention is shown in FIG. The observation optical system of this example has a half field angle of 8.3 ° in the X direction and 8.3 ° in the Y direction, and the size of the reflective image display element is 7.2 × 7.2 mm.

この実施例は、逆光線追跡で、物体側から光の通る順に、射出瞳1、偏心プリズム10からなる接眼光学系3、半透過反射面の光分割面40を備えた光分割素子4、反射型画像表示素子の表示面5からなり、また、光分割素子4の光分割面40の反射側(照明光入射側)には光源面6が配置され、また、射出瞳1に共役な面7が位置する。   In this embodiment, in reverse ray tracing, in order of light passing from the object side, an eyepiece optical system 3 including an exit pupil 1, a decentered prism 10, a light splitting element 4 having a light splitting surface 40 of a semi-transmissive reflection surface, a reflective type A light source surface 6 is arranged on the reflection side (illumination light incident side) of the light splitting surface 40 of the light splitting element 4, and a surface 7 conjugate with the exit pupil 1 is formed of the display surface 5 of the image display element. To position.

接眼光学系3の偏心プリズム10は第1面11から第3面13で構成され、その第1面11は物体側からの光束をプリズム10内に入射させると共に第2面12で反射された光束をプリズム内で反射し、第2面12は第1面11から入射した光束をプリズム内で反射し、第3面13は第1面11で反射された光束をプリズム外へ射出するように構成されており、第1面11は透過作用と反射作用を併せ持つ同一の光学作用面となっている。   The decentered prism 10 of the eyepiece optical system 3 includes a first surface 11 to a third surface 13, and the first surface 11 allows a light beam from the object side to enter the prism 10 and be reflected by the second surface 12. The second surface 12 reflects the light beam incident from the first surface 11 in the prism, and the third surface 13 emits the light beam reflected by the first surface 11 to the outside of the prism. The first surface 11 is the same optical action surface having both transmission and reflection effects.

この偏心プリズム10のみからなる接眼光学系3は、中間像を結像しないタイプの光学系からなっている。   The eyepiece optical system 3 including only the decentering prism 10 is an optical system that does not form an intermediate image.

光分割素子4は2つの透明媒体41と42が接合された接合プリズム部材からなり、その接合面に半透過反射面の光分割面40を備えており、逆光線追跡では、その射出面44、光分割面40、画像表示素子対向面45を透過し、画像表示素子対向面45に接着されている反射型画像表示素子のカバーガラス51を経て反射型画像表示素子の表示面5に到り、その表示面5で反射された光束は、カバーガラス51、画像表示素子対向面45を透過して光分割面40で反射され、光分割素子4の照明光入射面43からプリズム外へ射出し、光源面6に到る。なお、射出瞳1の像は、光源面6より後の射出瞳1と共役な面7に結像する。   The light splitting element 4 is composed of a cemented prism member in which two transparent media 41 and 42 are joined, and has a light splitting surface 40 which is a semi-transmissive reflection surface on the joint surface. Through the cover glass 51 of the reflective image display element that passes through the dividing surface 40 and the image display element facing surface 45 and is bonded to the image display element facing surface 45, the display surface 5 of the reflective image display element is reached. The light beam reflected by the display surface 5 passes through the cover glass 51 and the image display element facing surface 45, is reflected by the light splitting surface 40, and exits from the illumination light incident surface 43 of the light splitting device 4 to the outside of the prism. To face 6. The image of the exit pupil 1 is formed on a plane 7 conjugate with the exit pupil 1 after the light source surface 6.

このような配置であるので、射出瞳1と共役な面7よりも光分割素子4に近い位置に配置された光源面6からの照明光は、光分割素子4の照明光入射面43から接合プリズム部材内に入射し、光分割面40で反射され略平行光束になって画像表示素子対向面45から接合プリズム部材外に出てカバーガラス51を介して反射型画像表示素子の表示面5を略垂直に照明する。反射型液晶表示素子の表示面5からの表示光は、カバーガラス51を介して光分割素子4の画像表示素子対向面45から接合プリズム部材内に入射し、今度は光分割面40を透過してその射出面44から接合プリズム部材外に出て、接眼光学系3の偏心プリズム10の第3面13からプリズム10内に入射し、第1面11で全反射され、第2面12で反射されて今度は第1面11で屈折されてプリズム10外に射出し、射出瞳1の位置にある観察者眼球内に入り、反射型液晶表示素子の表示画像の拡大像を形成する。   With such an arrangement, the illumination light from the light source surface 6 arranged closer to the light splitting element 4 than the plane 7 conjugate with the exit pupil 1 is joined from the illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4. The light enters the prism member, is reflected by the light splitting surface 40, becomes a substantially parallel light beam, exits from the image display element facing surface 45 to the outside of the cemented prism member, and passes through the cover glass 51 to display the display surface 5 of the reflective image display element. Illuminate approximately vertically. Display light from the display surface 5 of the reflective liquid crystal display element enters the joining prism member through the cover glass 51 from the image display element facing surface 45 of the light splitting element 4, and this time passes through the light splitting surface 40. Then, the light exits from the cemented prism member through its exit surface 44, enters the prism 10 from the third surface 13 of the decentered prism 10 of the eyepiece optical system 3, is totally reflected by the first surface 11, and is reflected by the second surface 12. This time, the light is refracted by the first surface 11 and exits from the prism 10, enters the observer's eyeball at the position of the exit pupil 1, and forms an enlarged image of the display image of the reflective liquid crystal display element.

後記の構成パラメータの第2面から第5面までがプリズム10であり、第6面から第7面までが画像表示時の光分割素子4であり、第7面から第8面までがカバーガラス51であり、第8面が表示面5であり、第8面から第9面までがカバーガラス51であり、第10面が反射面としての光分割面40であり、第11面が光分割素子4の照明光入射面43であり、第12面が光源面6であり、像面(第13面)が射出瞳1と共役な面7である。そして、第2面から像面(第13面)の各面は第1面の射出瞳1の中心を基準とした偏心量で表されている。   The second to fifth structural parameters described later are prisms 10, the sixth to seventh surfaces are the light splitting elements 4 during image display, and the seventh to eighth surfaces are cover glasses. 51, the eighth surface is the display surface 5, the eighth surface to the ninth surface is the cover glass 51, the tenth surface is the light splitting surface 40 as a reflecting surface, and the eleventh surface is the light splitting. The illumination light incident surface 43 of the element 4, the twelfth surface is the light source surface 6, and the image surface (13th surface) is a surface 7 conjugate with the exit pupil 1. Each surface from the second surface to the image surface (the thirteenth surface) is represented by an amount of eccentricity with reference to the center of the exit pupil 1 of the first surface.

本発明の実施例3の光軸2を含むY−Z断面図を図3に示す。この実施例の観察光学系の半画角は、X方向16°、Y方向10.2°で、反射型画像表示素子の大きさは11.52×7.2mmである。   FIG. 3 shows a YZ sectional view including the optical axis 2 of Example 3 of the present invention. The observation optical system of this example has a half field angle of 16 ° in the X direction and 10.2 ° in the Y direction, and the size of the reflective image display element is 11.52 × 7.2 mm.

この実施例は、逆光線追跡で、物体側から光の通る順に、射出瞳1、偏心プリズム10、20、30からなる接眼光学系3、半透過反射面の光分割面40を備えた光分割素子4、ウォブリング素子8、反射型画像表示素子の表示面5からなり、また、光分割素子4の
光分割面40の反射側(照明光入射側)には光源面6が配置され、また、射出瞳1に共役な面7が位置する。
In this embodiment, the light splitting element includes an exit pupil 1, an eyepiece optical system 3 including decentering prisms 10, 20, and 30, and a light splitting surface 40 of a transflective surface in the order in which light passes from the object side. 4, a wobbling element 8 and a display surface 5 of a reflective image display element. A light source surface 6 is disposed on the reflection side (illumination light incident side) of the light splitting surface 40 of the light splitting element 4. A plane 7 conjugate to the pupil 1 is located.

ここで、ウォブリング素子8は、特開平7−36054号に示されたいるように、位相変調素子と複屈折媒体とが順次配置されてなり、画像表示素子の表示面5を1次元方向又は2次元方向にウォブリング(絵素ずらし、画素シフト)して高解像化する素子であり、後記の構成パラメータ中では平行平板で表してある。 この実施例の接眼光学系3は実施例1の接眼光学系3と同様である。   Here, the wobbling element 8 is formed by sequentially arranging a phase modulation element and a birefringent medium as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-36054, and the display surface 5 of the image display element is set in a one-dimensional direction or 2 It is an element that achieves high resolution by wobbling in the dimensional direction (pixel shift, pixel shift), and is represented by a parallel plate in the constituent parameters described later. The eyepiece optical system 3 of this embodiment is the same as the eyepiece optical system 3 of the first embodiment.

そして、光分割素子4は2つの透明媒体41と42が接合された接合プリズム部材からなり、その接合面に半透過反射面の光分割面40を備えており、逆光線追跡では、その射出面44、光分割面40、画像表示素子対向面45を透過し、画像表示素子対向面45に接着されているウォブリング素子8とそのウォブリング素子8の反対側に接着されている反射型画像表示素子のカバーガラス51とを経て反射型画像表示素子の表示面5に到り、その表示面5で反射された光束は、カバーガラス51、ウォブリング素子8、画像表示素子対向面45を透過して光分割面40で反射され、光分割素子4の照明光入射面43からプリズム外へ射出し、光源面6に到る。なお、射出瞳1の像は、光源面6より後の射出瞳1と共役な面7に結像する。   The light splitting element 4 is formed of a cemented prism member in which two transparent media 41 and 42 are joined. The light splitting element 4 includes a light splitting surface 40 that is a semi-transmissive reflection surface on the joint surface. The wobbling element 8 that is transmitted through the light dividing surface 40 and the image display element facing surface 45 and is bonded to the image display element facing surface 45 and the cover of the reflective image display element that is bonded to the opposite side of the wobbling element 8 The light beam that has passed through the glass 51 reaches the display surface 5 of the reflective image display element and is reflected by the display surface 5 passes through the cover glass 51, the wobbling element 8, and the image display element facing surface 45, thereby splitting the light. The light is reflected by 40, emitted from the illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4 to the outside of the prism, and reaches the light source surface 6. The image of the exit pupil 1 is formed on a plane 7 conjugate with the exit pupil 1 after the light source surface 6.

このような配置であるので、射出瞳1と共役な面7よりも光分割素子4に近い位置に配置された光源面6からの照明光は、光分割素子4の照明光入射面43から接合プリズム部材内に入射し、光分割面40で反射され略平行光束になって画像表示素子対向面45から接合プリズム部材外に出て、ウォブリング素子8、カバーガラス51を介して反射型画像表示素子の表示面5を略垂直に照明する。反射型液晶表示素子の表示面5からの表示光は、カバーガラス51とウォブリング素子8を介して光分割素子4の画像表示素子対向面45から接合プリズム部材内に入射し、今度は光分割面40を透過してその射出面44から接合プリズム部材外に出て、接眼光学系3の偏心プリズム30の第4面34からプリズム30内に入射し、第3面33で内部反射し、第2面32で内部反射し、第1面31からプリズム30外に射出し、偏心プリズム20の第3面23からプリズム20内に入射し、第2面22で内部反射し、第1面21からプリズム20外に射出し、プリズム10の第3面13からプリズム10内に入り、第1面11で全反射され、第2面12で反射されて今度は第1面11で屈折されてプリズム10外に射出し、射出瞳1の位置にある観察者眼球内に入り、反射型液晶表示素子の表示画像の拡大像を形成する。   With such an arrangement, the illumination light from the light source surface 6 arranged closer to the light splitting element 4 than the plane 7 conjugate with the exit pupil 1 is joined from the illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4. The light enters the prism member, is reflected by the light splitting surface 40, becomes a substantially parallel light beam, exits from the image display element facing surface 45 to the outside of the cemented prism member, and is reflected through the wobbling element 8 and the cover glass 51. The display surface 5 is illuminated substantially vertically. The display light from the display surface 5 of the reflective liquid crystal display element enters the junction prism member from the image display element facing surface 45 of the light splitting element 4 via the cover glass 51 and the wobbling element 8, and this time the light splitting face 40 passes through the exit surface 44, exits the cemented prism member, enters the prism 30 from the fourth surface 34 of the decentered prism 30 of the eyepiece optical system 3, is internally reflected by the third surface 33, and is secondly reflected. Reflected internally by the surface 32, exited from the first surface 31 to the prism 30, entered the prism 20 from the third surface 23 of the decentered prism 20, reflected internally by the second surface 22, and reflected from the first surface 21 to the prism 20, enters the prism 10 from the third surface 13 of the prism 10, is totally reflected by the first surface 11, is reflected by the second surface 12, and is refracted by the first surface 11 and is refracted by the first surface 11. To the position of exit pupil 1 It enters that observer eyeball to form an enlarged image of the displayed image of the reflection type liquid crystal display device.

後記の構成パラメータの第2面から第5面までがプリズム10であり、第6面から第8面までがプリズム20であり、第9面から第12面までがプリズム30であり、第13面から第14面までが画像表示時の光分割素子4であり、第14面から第15面までがウォブリング素子8であり、第15面から第16面までがカバーガラス51であり、第16面が表示面5であり、第16面から第17面までがカバーガラス51であり、第17面から第18面までがウォブリング素子8であり、第19面が反射面としての光分割面40であり、第20面が光分割素子4の照明光入射面43であり、第21面が光源面6であり、像面(第22面)が射出瞳1と共役な面7である。そして、第2面から像面(第22面)の各面は第1面の射出瞳1の中心を基準とした偏心量で表されている。   The second to fifth surfaces of the constituent parameters described later are prisms 10, the sixth to eighth surfaces are prisms 20, the ninth to twelfth surfaces are prisms 30, and the thirteenth surface. From the 14th surface to the 14th surface is the light splitting element 4 at the time of image display, the 14th surface to the 15th surface is the wobbling element 8, the 15th surface to the 16th surface is the cover glass 51, and the 16th surface Is the display surface 5, the cover glass 51 is from the 16th surface to the 17th surface, the wobbling element 8 is from the 17th surface to the 18th surface, and the light splitting surface 40 as the reflection surface is the 19th surface. The 20th surface is the illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4, the 21st surface is the light source surface 6, and the image surface (22nd surface) is the surface 7 conjugate with the exit pupil 1. Each surface from the second surface to the image surface (the 22nd surface) is represented by an eccentric amount with the center of the exit pupil 1 of the first surface as a reference.

本発明の実施例4の光軸2を含むY−Z断面図を図4に示す。この実施例の観察光学系の半画角は、X方向18°、Y方向11.5°で、反射型画像表示素子の大きさは11.52×7.2mmである。   FIG. 4 shows a YZ sectional view including the optical axis 2 of Example 4 of the present invention. The observation optical system of this example has a half field angle of 18 ° in the X direction and 11.5 ° in the Y direction, and the size of the reflective image display element is 11.52 × 7.2 mm.

この実施例は、逆光線追跡で、物体側から光の通る順に、射出瞳1、偏心プリズム10、20、30からなる接眼光学系3、ウォブリング素子8、半透過反射面の光分割面40
を備えた光分割素子4、反射型画像表示素子の表示面5からなり、また、光分割素子4の光分割面40の反射側(照明光入射側)には光源面6が配置され、また、射出瞳1に共役な面7が位置する。
In this embodiment, in reverse ray tracing, the eyepiece optical system 3 including the exit pupil 1, the decentering prisms 10, 20, and 30, the wobbling element 8, and the light dividing surface 40 of the transflective surface are arranged in the order in which light passes from the object side.
And a light source surface 6 is disposed on the reflection side (illumination light incident side) of the light splitting surface 40 of the light splitting device 4. A plane 7 conjugate to the exit pupil 1 is located.

この実施例は、ウォブリング素子8を光分割素子4の接眼光学系3側に一体に接着して界面反射を防止するようにした例である。   In this embodiment, the wobbling element 8 is integrally bonded to the eyepiece optical system 3 side of the light splitting element 4 to prevent interface reflection.

この実施例の接眼光学系3は実施例1の接眼光学系3と同様である。   The eyepiece optical system 3 of this embodiment is the same as the eyepiece optical system 3 of the first embodiment.

そして、光分割素子4は2つの透明媒体41と42が接合された接合プリズム部材からなり、その接合面に半透過反射面の光分割面40を備えており、また、光分割素子4の射出面44にウォブリング素子8が接着されており、逆光線追跡では、そのウォブリング素子8、射出面44、光分割面40、画像表示素子対向面45を透過し、画像表示素子対向面45に接着されている反射型画像表示素子のカバーガラス51を経て反射型画像表示素子の表示面5に到り、その表示面5で反射された光束は、カバーガラス51、画像表示素子対向面45を透過して光分割面40で反射され、光分割素子4の照明光入射面43からプリズム外へ射出し、光源面6に到る。なお、射出瞳1の像は、光源面6より後の射出瞳1と共役な面7に結像する。   The light splitting element 4 is composed of a cemented prism member in which two transparent media 41 and 42 are joined. The light splitting element 4 includes a light splitting surface 40 which is a semi-transmissive reflection surface on the joint surface. The wobbling element 8 is bonded to the surface 44. In the reverse ray tracing, the wobbling element 8, the exit surface 44, the light splitting surface 40, and the image display element facing surface 45 are transmitted and are bonded to the image display element facing surface 45. The light beam reflected by the display surface 5 passes through the cover glass 51 and the image display element facing surface 45 through the cover glass 51 of the reflective image display element. The light is reflected by the light splitting surface 40, exits from the illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4, and reaches the light source surface 6. The image of the exit pupil 1 is formed on a plane 7 conjugate with the exit pupil 1 after the light source surface 6.

このような配置であるので、射出瞳1と共役な面7よりも光分割素子4に近い位置に配置された光源面6からの照明光は、光分割素子4の照明光入射面43から接合プリズム部材内に入射し、光分割面40で反射され略平行光束になって画像表示素子対向面45から接合プリズム部材外に出てカバーガラス51を介して反射型画像表示素子の表示面5を略垂直に照明する。反射型液晶表示素子の表示面5からの表示光は、カバーガラス51を介して光分割素子4の画像表示素子対向面45から接合プリズム部材内に入射し、今度は光分割面40を透過してその射出面44から接合プリズム部材外に出て、ウォブリング素子8を経て、接眼光学系3の偏心プリズム30の第4面34からプリズム30内に入射し、第3面33で内部反射し、第2面32で内部反射し、第1面31からプリズム30外に射出し、偏心プリズム20の第3面23からプリズム20内に入射し、第2面22で内部反射し、第1面21からプリズム20外に射出し、プリズム10の第3面13からプリズム10内に入り、第1面11で全反射され、第2面12で反射されて今度は第1面11で屈折されてプリズム10外に射出し、射出瞳1の位置にある観察者眼球内に入り、反射型液晶表示素子の表示画像の拡大像を形成する。   With such an arrangement, the illumination light from the light source surface 6 arranged closer to the light splitting element 4 than the plane 7 conjugate with the exit pupil 1 is joined from the illumination light incident surface 43 of the light splitting element 4. The light enters the prism member, is reflected by the light splitting surface 40, becomes a substantially parallel light beam, exits from the image display element facing surface 45 to the outside of the cemented prism member, and passes through the cover glass 51 to display the display surface 5 of the reflective image display element. Illuminate approximately vertically. Display light from the display surface 5 of the reflective liquid crystal display element enters the joining prism member through the cover glass 51 from the image display element facing surface 45 of the light splitting element 4, and this time passes through the light splitting surface 40. From the exit surface 44 to the outside of the cemented prism member, through the wobbling element 8, through the fourth surface 34 of the decentered prism 30 of the eyepiece optical system 3, into the prism 30, and internally reflected by the third surface 33, Internally reflected by the second surface 32, emitted from the first surface 31 to the outside of the prism 30, entered from the third surface 23 of the decentered prism 20 into the prism 20, internally reflected by the second surface 22, and first surface 21. From the third surface 13 of the prism 10 into the prism 10, totally reflected by the first surface 11, reflected by the second surface 12, and then refracted by the first surface 11. 10 out of the exit pupil 1 It enters the observer's eyeball in the location, to form an enlarged image of the displayed image of the reflection type liquid crystal display device.

後記の構成パラメータの第2面から第5面までがプリズム10であり、第6面から第8面までがプリズム20であり、第9面から第12面までがプリズム30であり、第13面から第14面までがウォブリング素子8であり、第14面から第15面までが画像表示時の光分割素子4であり、第15面から第16面までがカバーガラス51であり、第16面が表示面5であり、第16面から第17面までがカバーガラス51であり、第18面が反射面としての光分割面40であり、第19面が光分割素子4の照明光入射面43であり、第20面が光源面6であり、像面(第21面)が射出瞳1と共役な面7である。そして、第2面から像面(第21面)の各面は第1面の射出瞳1の中心を基準とした偏心量で表されている。   The second to fifth surfaces of the constituent parameters described later are prisms 10, the sixth to eighth surfaces are prisms 20, the ninth to twelfth surfaces are prisms 30, and the thirteenth surface. From the 14th surface to the 14th surface is the wobbling element 8, the 14th surface to the 15th surface is the light splitting element 4 at the time of image display, the 15th surface to the 16th surface is the cover glass 51, the 16th surface Is the display surface 5, the 16th surface to the 17th surface is the cover glass 51, the 18th surface is the light dividing surface 40 as a reflecting surface, and the 19th surface is the illumination light incident surface of the light dividing element 4. 43, the 20th surface is the light source surface 6, and the image surface (21st surface) is the surface 7 conjugate with the exit pupil 1. Each surface from the second surface to the image surface (the 21st surface) is represented by an amount of eccentricity with reference to the center of the exit pupil 1 of the first surface.

以下に上記実施例1〜4の構成パラメータを示す。以下の表中の“FFS”は自由曲面、“ASS”は非球面を示す。
(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 ∞ -1250.00
1 ∞(瞳) 偏心(1)
2 ASS[1] 偏心(2) 1.4924 57.6
3 FFS[1] 偏心(3) 1.4924 57.6
4 ASS[1] 偏心(2) 1.4924 57.6
5 FFS[2] 偏心(4)
6 ASS[2] 偏心(5) 1.4924 57.6
7 ∞ 偏心(6) 1.4924 57.6
8 ASS[3] 偏心(7)
9 FFS[3] 偏心(8) 1.4924 57.6
10 FFS[4] 偏心(9) 1.4924 57.6
11 FFS[5] 偏心(10) 1.4924 57.6
12 FFS[6] 偏心(11)
13 ∞ 偏心(12) 1.4924 57.6
14 ∞ 偏心(13) 1.5163 64.1
15 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1
16 ∞ 偏心(13) 1.4924 57.6
17 FFS[7] 偏心(15) 1.4924 57.6
18 ∞ 偏心(16)
19 ∞ 偏心(17)
像 面 ∞ 偏心(18)
ASS[1]
R -55.44
K 2.1396×10-1
A 3.9915×10-6
B 2.2958×10-9
C -3.1207×10-12
ASS[2]
R 18.43
K 7.4067×10-1
A 5.3964×10-5
B 1.0832×10-6
C -9.4725×10-9
ASS[3]
R 17.33
K -1.7782
A -5.5187×10-5
B -1.2987×10-7
C -7.8713×10-9
FFS[1]
4 -1.3856×10-26 -1.3735×10-28 -1.0414×10-6
10 3.2479×10-511 -2.2932×10-613 -5.0980×10-6
15 -2.9220×10-617 -1.3012×10-919 -2.0877×10-8
21 1.0984×10-7
FFS[2]
4 2.2988×10-26 8.7785×10-38 5.5743×10-4
10 4.1097×10-411 2.4130×10-413 7.6633×10-4
15 -7.3274×10-717 3.4372×10-619 -3.1331×10-5
21 -4.0687×10-7
FFS[3]
4 -5.4349×10-36 -1.6790×10-28 -1.9228×10-3
10 -1.4828×10-311 -8.2821×10-513 -2.9887×10-4
15 -1.6176×10-417 -9.8905×10-619 -1.7842×10-5
21 -7.3258×10-6
FFS[4]
4 3.9701×10-36 2.9194×10-38 -5.4333×10-5
10 1.9408×10-411 -1.4270×10-613 -1.1644×10-5
15 -9.9238×10-617 -6.3749×10-719 -1.1090×10-6
21 -8.1133×10-7
FFS[5]
4 -1.2730×10-26 -1.0195×10-28 -1.0071×10-4
10 1.5580×10-411 2.7477×10-613 1.2945×10-5
15 1.0149×10-517 -5.9775×10-719 -5.9311×10-7
21 2.1818×10-7
FFS[6]
4 5.4121×10-36 2.4681×10-28 -2.2435×10-3
10 -5.2114×10-411 2.3590×10-513 1.3835×10-4
15 2.4701×10-417 -6.3268×10-819 2.9510×10-5
21 2.5078×10-6
FFS[7]
4 -2.2874×10-26 -1.5515×10-28 6.0651×10-4
10 2.6796×10-411 -3.0974×10-513 2.3913×10-5
15 -3.7454×10-517 -5.8534×10-619 -4.5885×10-6
21 -3.4778×10-6
偏心(1)
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y 9.36 Z 30.67
α 12.82 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y -0.89 Z 39.29
α -23.24 β 0.00 γ 0.00
偏心(4)
X 0.00 Y 14.24 Z 35.02
α 68.23 β 0.00 γ 0.00
偏心(5)
X 0.00 Y 16.56 Z 35.83
α 83.43 β 0.00 γ 0.00
偏心(6)
X 0.00 Y 24.62 Z 36.31
α 125.50 β 0.00 γ 0.00
偏心(7)
X 0.00 Y 23.36 Z 44.53
α 176.05 β 0.00 γ 0.00
偏心(8)
X 0.00 Y 22.40 Z 45.39
α 174.59 β 0.00 γ 0.00
偏心(9)
X 0.00 Y 23.87 Z 58.07
α 153.85 β 0.00 γ 0.00
偏心(10)
X 0.00 Y 32.07 Z 52.58
α 108.38 β 0.00 γ 0.00
偏心(11)
X 0.00 Y 18.76 Z 51.08
α 89.86 β 0.00 γ 0.00
偏心(12)
X 0.00 Y 17.76 Z 50.70
α 89.58 β 0.00 γ 0.00
偏心(13)
X 0.00 Y 7.76 Z 50.62
α 89.58 β 0.00 γ 0.00
偏心(14)
X 0.00 Y 4.48 Z 50.60
α 89.58 β 0.00 γ 0.00
偏心(15)
X 0.00 Y 13.86 Z 50.67
α 125.47 β 0.00 γ 0.00
偏心(16)
X 0.00 Y 11.73 Z 56.98
α 169.38 β 0.00 γ 0.00
偏心(17)
X 0.00 Y 11.04 Z 58.73
α 154.38 β 0.00 γ 0.00
偏心(18)
X 0.00 Y 10.78 Z 62.02
α 169.38 β 0.00 γ 0.00 。
The configuration parameters of Examples 1 to 4 are shown below. In the table below, “FFS” indicates a free-form surface, and “ASS” indicates an aspheric surface.
Example 1
Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentric Refractive index Abbe number Object surface ∞ -1250.00
1 ∞ (Eye) Eccentricity (1)
2 ASS [1] Eccentricity (2) 1.4924 57.6
3 FFS [1] Eccentricity (3) 1.4924 57.6
4 ASS [1] Eccentricity (2) 1.4924 57.6
5 FFS [2] Eccentricity (4)
6 ASS [2] Eccentricity (5) 1.4924 57.6
7 ∞ Eccentricity (6) 1.4924 57.6
8 ASS [3] Eccentricity (7)
9 FFS [3] Eccentricity (8) 1.4924 57.6
10 FFS [4] Eccentricity (9) 1.4924 57.6
11 FFS [5] Eccentricity (10) 1.4924 57.6
12 FFS [6] Eccentricity (11)
13 ∞ Eccentricity (12) 1.4924 57.6
14 ∞ Eccentricity (13) 1.5163 64.1
15 ∞ Eccentricity (14) 1.5163 64.1
16 ∞ Eccentricity (13) 1.4924 57.6
17 FFS [7] Eccentricity (15) 1.4924 57.6
18 ∞ Eccentricity (16)
19 ∞ Eccentricity (17)
Image plane ∞ Eccentricity (18)
ASS [1]
R -55.44
K 2.1396 × 10 -1
A 3.9915 × 10 -6
B 2.2958 × 10 -9
C -3.1207 × 10 -12
ASS [2]
R 18.43
K 7.4067 × 10 -1
A 5.3964 × 10 -5
B 1.0832 × 10 -6
C -9.4725 × 10 -9
ASS [3]
R 17.33
K -1.7782
A -5.5187 × 10 -5
B -1.2987 × 10 -7
C -7.8713 × 10 -9
FFS [1]
C 4 -1.3856 × 10 -2 C 6 -1.3735 × 10 -2 C 8 -1.0414 × 10 -6
C 10 3.2479 × 10 -5 C 11 -2.2932 × 10 -6 C 13 -5.0980 × 10 -6
C 15 -2.9220 × 10 -6 C 17 -1.3012 × 10 -9 C 19 -2.0877 × 10 -8
C 21 1.0984 × 10 -7
FFS [2]
C 4 2.2988 × 10 -2 C 6 8.7785 × 10 -3 C 8 5.5743 × 10 -4
C 10 4.1097 × 10 -4 C 11 2.4 130 × 10 -4 C 13 7.6633 × 10 -4
C 15 -7.3274 × 10 -7 C 17 3.4372 × 10 -6 C 19 -3.1331 × 10 -5
C 21 -4.0687 × 10 -7
FFS [3]
C 4 -5.4349 × 10 -3 C 6 -1.6790 × 10 -2 C 8 -1.9228 × 10 -3
C 10 -1.4828 × 10 -3 C 11 -8.2821 × 10 -5 C 13 -2.9887 × 10 -4
C 15 -1.6176 × 10 -4 C 17 -9.8905 × 10 -6 C 19 -1.7842 × 10 -5
C 21 -7.3258 × 10 -6
FFS [4]
C 4 3.9701 × 10 -3 C 6 2.9194 × 10 -3 C 8 -5.4333 × 10 -5
C 10 1.9408 × 10 -4 C 11 -1.4270 × 10 -6 C 13 -1.1644 × 10 -5
C 15 -9.9238 × 10 -6 C 17 -6.3749 × 10 -7 C 19 -1.1090 × 10 -6
C 21 -8.1133 × 10 -7
FFS [5]
C 4 -1.2730 × 10 -2 C 6 -1.0195 × 10 -2 C 8 -1.0071 × 10 -4
C 10 1.5580 × 10 -4 C 11 2.7477 × 10 -6 C 13 1.2945 × 10 -5
C 15 1.0149 × 10 -5 C 17 -5.9775 × 10 -7 C 19 -5.9311 × 10 -7
C 21 2.1818 × 10 -7
FFS [6]
C 4 5.4121 × 10 -3 C 6 2.4681 × 10 -2 C 8 -2.2435 × 10 -3
C 10 -5.2114 × 10 -4 C 11 2.3590 × 10 -5 C 13 1.3835 × 10 -4
C 15 2.4701 × 10 -4 C 17 -6.3268 × 10 -8 C 19 2.9510 × 10 -5
C 21 2.5078 × 10 -6
FFS [7]
C 4 -2.2874 × 10 -2 C 6 -1.5515 × 10 -2 C 8 6.0651 × 10 -4
C 10 2.6796 × 10 -4 C 11 -3.0974 × 10 -5 C 13 2.3913 × 10 -5
C 15 -3.7454 × 10 -5 C 17 -5.8534 × 10 -6 C 19 -4.5885 × 10 -6
C 21 -3.4778 × 10 -6
Eccentricity (1)
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (2)
X 0.00 Y 9.36 Z 30.67
α 12.82 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (3)
X 0.00 Y -0.89 Z 39.29
α -23.24 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (4)
X 0.00 Y 14.24 Z 35.02
α 68.23 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (5)
X 0.00 Y 16.56 Z 35.83
α 83.43 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (6)
X 0.00 Y 24.62 Z 36.31
α 125.50 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (7)
X 0.00 Y 23.36 Z 44.53
α 176.05 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (8)
X 0.00 Y 22.40 Z 45.39
α 174.59 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (9)
X 0.00 Y 23.87 Z 58.07
α 153.85 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (10)
X 0.00 Y 32.07 Z 52.58
α 108.38 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (11)
X 0.00 Y 18.76 Z 51.08
α 89.86 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (12)
X 0.00 Y 17.76 Z 50.70
α 89.58 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (13)
X 0.00 Y 7.76 Z 50.62
α 89.58 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (14)
X 0.00 Y 4.48 Z 50.60
α 89.58 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (15)
X 0.00 Y 13.86 Z 50.67
α 125.47 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (16)
X 0.00 Y 11.73 Z 56.98
α 169.38 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (17)
X 0.00 Y 11.04 Z 58.73
α 154.38 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (18)
X 0.00 Y 10.78 Z 62.02
α 169.38 β 0.00 γ 0.00.


(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 ∞ -1000.00
1 ∞(瞳) 偏心(1)
2 ASS[1] 偏心(2) 1.5254 56.2
3 FFS[1] 偏心(3) 1.5254 56.2
4 ASS[1] 偏心(2) 1.5254 56.2
5 FFS[2] 偏心(4)
6 ∞ 偏心(5) 1.5254 56.2
7 ∞ 偏心(6) 1.5230 59.4
8 ∞ 偏心(7) 1.5230 59.4
9 ∞ 偏心(6) 1.5254 56.2
10 FFS[3] 偏心(8) 1.5254 56.2
11 ∞ 偏心(9)
12 ∞ 偏心(10)
像 面 ∞ 偏心(11)
ASS[1]
R -175.89
K -4.2384×101
A -1.3242×10-6
B 2.3803×10-9
C -1.4058×10-12
FFS[1]
4 -7.0300×10-36 -6.2313×10-38 5.4996×10-5
10 8.2785×10-511 9.6861×10-713 2.6608×10-6
15 2.2262×10-617 -7.0463×10-919 8.5166×10-8
21 2.5498×10-8
FFS[2]
4 -2.4081×10-26 -3.2942×10-28 1.9668×10-4
10 4.4387×10-411 1.5508×10-513 8.3803×10-5
15 3.0133×10-517 -7.4980×10-719 -4.5423×10-6
21 -1.6514×10-6
FFS[3]
4 8.3631×10-36 4.2922×10-38 7.0509×10-4
10 2.9488×10-411 5.6313×10-513 2.5429×10-5
15 6.0775×10-517 -2.1308×10-519 -3.0197×10-6
21 -7.2724×10-6
偏心(1)
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y -2.98 Z 32.35
α 5.66 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y 3.25 Z 42.53
α -14.81 β 0.00 γ 0.00
偏心(4)
X 0.00 Y 17.32 Z 39.86
α 57.58 β 0.00 γ 0.00
偏心(5)
X 0.00 Y 20.22 Z 39.33
α 49.52 β 0.00 γ 0.00
偏心(6)
X 0.00 Y 27.82 Z 45.82
α 49.52 β 0.00 γ 0.00
偏心(7)
X 0.00 Y 28.66 Z 46.53
α 49.52 β 0.00 γ 0.00
偏心(8)
X 0.00 Y 23.34 Z 43.69
α 87.52 β 0.00 γ 0.00
偏心(9)
X 0.00 Y 30.30 Z 37.51
α 125.32 β 0.00 γ 0.00
偏心(10)
X 0.00 Y 30.92 Z 37.00
α 120.32 β 0.00 γ 0.00
偏心(11)
X 0.00 Y 34.38 Z 34.62
α 125.32 β 0.00 γ 0.00 。

(Example 2)
Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ -1000.00
1 ∞ (Eye) Eccentricity (1)
2 ASS [1] Eccentricity (2) 1.5254 56.2
3 FFS [1] Eccentricity (3) 1.5254 56.2
4 ASS [1] Eccentricity (2) 1.5254 56.2
5 FFS [2] Eccentricity (4)
6 ∞ Eccentricity (5) 1.5254 56.2
7 ∞ Eccentricity (6) 1.5 230 59.4
8 ∞ Eccentricity (7) 1.5 230 59.4
9 ∞ Eccentricity (6) 1.5254 56.2
10 FFS [3] Eccentricity (8) 1.5254 56.2
11 ∞ Eccentricity (9)
12 ∞ Eccentricity (10)
Image plane ∞ Eccentricity (11)
ASS [1]
R -175.89
K -4.2384 × 10 1
A -1.3242 × 10 -6
B 2.3803 × 10 -9
C -1.4058 × 10 -12
FFS [1]
C 4 -7.0 300 × 10 -3 C 6 -6.2313 × 10 -3 C 8 5.4996 × 10 -5
C 10 8.2785 × 10 -5 C 11 9.6861 × 10 -7 C 13 2.6608 × 10 -6
C 15 2.2262 × 10 -6 C 17 -7.0463 × 10 -9 C 19 8.5 166 × 10 -8
C 21 2.5498 × 10 -8
FFS [2]
C 4 -2.4081 × 10 -2 C 6 -3.2942 × 10 -2 C 8 1.9668 × 10 -4
C 10 4.4387 × 10 -4 C 11 1.5508 × 10 -5 C 13 8.3803 × 10 -5
C 15 3.0133 × 10 -5 C 17 -7.4980 × 10 -7 C 19 -4.5423 × 10 -6
C 21 -1.6514 × 10 -6
FFS [3]
C 4 8.3631 × 10 -3 C 6 4.2922 × 10 -3 C 8 7.0509 × 10 -4
C 10 2.9488 × 10 -4 C 11 5.6313 × 10 -5 C 13 2.5429 × 10 -5
C 15 6.0775 × 10 -5 C 17 -2.1308 × 10 -5 C 19 -3.0197 × 10 -6
C 21 -7.2724 × 10 -6
Eccentricity (1)
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (2)
X 0.00 Y -2.98 Z 32.35
α 5.66 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (3)
X 0.00 Y 3.25 Z 42.53
α -14.81 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (4)
X 0.00 Y 17.32 Z 39.86
α 57.58 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (5)
X 0.00 Y 20.22 Z 39.33
α 49.52 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (6)
X 0.00 Y 27.82 Z 45.82
α 49.52 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (7)
X 0.00 Y 28.66 Z 46.53
α 49.52 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (8)
X 0.00 Y 23.34 Z 43.69
α 87.52 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (9)
X 0.00 Y 30.30 Z 37.51
α 125.32 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (10)
X 0.00 Y 30.92 Z 37.00
α 120.32 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (11)
X 0.00 Y 34.38 Z 34.62
α 125.32 β 0.00 γ 0.00.


(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
∞ -1000.00
1 ∞(瞳) 偏心(1)
2 ASS[1] 偏心(2) 1.4924 57.6
3 FFS[1] 偏心(3) 1.4924 57.6
4 ASS[1] 偏心(2) 1.4924 57.6
5 FFS[2] 偏心(4)
6 -470.07 偏心(5) 1.4924 57.6
7 ∞ 偏心(6) 1.4924 57.6
8 18.57 偏心(7)
9 FFS[3] 偏心(8) 1.4924 57.6
10 FFS[4] 偏心(9) 1.4924 57.6
11 FFS[5] 偏心(10) 1.4924 57.6
12 FFS[6] 偏心(11)
13 ∞ 偏心(12) 1.4924 57.6
14 ∞ 偏心(13) 1.5163 64.1
15 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1
16 ∞ 偏心(15) 1.5163 64.1
17 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1
18 ∞ 偏心(13) 1.4924 57.6
19 FFS[7] 偏心(16) 1.4924 57.6
20 ∞ 偏心(17)
21 ∞ 偏心(18)
像 面 ∞ 偏心(19)
ASS[1]
R -51.67
K 2.4332
A -8.3613×10-7
B 2.3570×10-8
C -1.8757×10-11
FFS[1]
4 -1.4290×10-26 -1.4176×10-28 1.7920×10-5
10 4.7202×10-511 -2.7695×10-613 -6.0900×10-6
15 -3.8163×10-617 -2.1081×10-819 4.1648×10-8
21 1.2537×10-7
FFS[2]
4 -7.3719×10-36 -3.5314×10-28 8.0476×10-4
10 -2.2967×10-311 2.7243×10-513 3.1563×10-4
15 2.6656×10-417 -8.8980×10-719 -5.4431×10-6
21 1.9723×10-6
FFS[3]
4 -1.0090×10-26 -3.3258×10-28 -5.3117×10-4
10 -6.2650×10-411 -1.1787×10-513 -1.0121×10-4
15 -1.0925×10-417 -7.2895×10-619 -2.1049×10-5
21 -1.9030×10-5
FFS[4]
4 2.0590×10-36 -3.0456×10-38 2.6221×10-4
10 2.9679×10-411 -2.3378×10-613 -3.1006×10-6
15 1.0119×10-517 -6.1910×10-719 -3.9797×10-6
21 -2.9181×10-6
FFS[5]
4 -1.4942×10-26 -1.4187×10-28 6.1858×10-5
10 2.1856×10-411 -8.7827×10-713 -2.8865×10-6
15 4.0624×10-617 -4.3121×10-719 -1.2927×10-6
21 -9.1384×10-7
FFS[6]
4 -4.0255×10-36 2.1274×10-28 -2.6302×10-3
10 -3.3418×10-311 1.0966×10-513 1.5588×10-4
15 4.1184×10-417 -1.7475×10-519 -1.8305×10-5
21 -2.1189×10-5
FFS[7]
4 -2.7168×10-26 -1.7403×10-28 3.3242×10-4
10 1.8083×10-411 -4.2453×10-513 2.1203×10-5
15 -3.4762×10-517 -5.2645×10-619 6.0649×10-8
21 -7.7514×10-7
偏心(1)
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y 8.95 Z 30.66
α 13.61 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y 0.37 Z 39.39
α -20.44 β 0.00 γ 0.00
偏心(4)
X 0.00 Y 14.51 Z 35.09
α 50.13 β 0.00 γ 0.00
偏心(5)
X 0.00 Y 16.94 Z 36.49
α 80.10 β 0.00 γ 0.00
偏心(6)
X 0.00 Y 22.80 Z 35.93
α 129.49 β 0.00 γ 0.00
偏心(7)
X 0.00 Y 25.00 Z 41.92
α -165.94 β 0.00 γ 0.00
偏心(8)
X 0.00 Y 21.30 Z 43.60
α 179.91 β 0.00 γ 0.00
偏心(9)
X 0.00 Y 24.45 Z 57.19
α 151.80 β 0.00 γ 0.00
偏心(10)
X 0.00 Y 30.18 Z 52.34
α 104.83 β 0.00 γ 0.00
偏心(11)
X 0.00 Y 16.67 Z 52.53
α 88.31 β 0.00 γ 0.00
偏心(12)
X 0.00 Y 14.89 Z 50.48
α 88.35 β 0.00 γ 0.00
偏心(13)
X 0.00 Y 4.90 Z 50.19
α 88.35 β 0.00 γ 0.00
偏心(14)
X 0.00 Y 3.20 Z 50.14
α 88.35 β 0.00 γ 0.00
偏心(15)
X 0.00 Y 1.62 Z 50.10
α 88.35 β 0.00 γ 0.00
偏心(16)
X 0.00 Y 11.39 Z 50.38
α 124.25 β 0.00 γ 0.00
偏心(17)
X 0.00 Y 9.12 Z 56.68
α 173.24 β 0.00 γ 0.00
偏心(18)
X 0.00 Y 8.94 Z 58.17
α 153.24 β 0.00 γ 0.00
偏心(19)
X 0.00 Y 8.76 Z 59.66
α 173.24 β 0.00 γ 0.00 。

(Example 3)
Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentric Refractive index Abbe number Object surface
∞ -1000.00
1 ∞ (Eye) Eccentricity (1)
2 ASS [1] Eccentricity (2) 1.4924 57.6
3 FFS [1] Eccentricity (3) 1.4924 57.6
4 ASS [1] Eccentricity (2) 1.4924 57.6
5 FFS [2] Eccentricity (4)
6 -470.07 Eccentricity (5) 1.4924 57.6
7 ∞ Eccentricity (6) 1.4924 57.6
8 18.57 Eccentricity (7)
9 FFS [3] Eccentricity (8) 1.4924 57.6
10 FFS [4] Eccentricity (9) 1.4924 57.6
11 FFS [5] Eccentricity (10) 1.4924 57.6
12 FFS [6] Eccentricity (11)
13 ∞ Eccentricity (12) 1.4924 57.6
14 ∞ Eccentricity (13) 1.5163 64.1
15 ∞ Eccentricity (14) 1.5163 64.1
16 ∞ Eccentricity (15) 1.5163 64.1
17 ∞ Eccentricity (14) 1.5163 64.1
18 ∞ Eccentricity (13) 1.4924 57.6
19 FFS [7] Eccentricity (16) 1.4924 57.6
20 ∞ Eccentricity (17)
21 ∞ Eccentricity (18)
Image plane ∞ Eccentricity (19)
ASS [1]
R -51.67
K 2.4332
A -8.3613 × 10 -7
B 2.3570 × 10 -8
C -1.8757 × 10 -11
FFS [1]
C 4 -1.4290 × 10 -2 C 6 -1.4176 × 10 -2 C 8 1.7920 × 10 -5
C 10 4.7202 × 10 -5 C 11 -2.7695 × 10 -6 C 13 -6.0900 × 10 -6
C 15 -3.8163 × 10 -6 C 17 -2.1081 × 10 -8 C 19 4.1648 × 10 -8
C 21 1.2537 × 10 -7
FFS [2]
C 4 -7.3719 × 10 -3 C 6 -3.5314 × 10 -2 C 8 8.0476 × 10 -4
C 10 -2.2967 × 10 -3 C 11 2.7243 × 10 -5 C 13 3.1563 × 10 -4
C 15 2.6656 × 10 -4 C 17 -8.8980 × 10 -7 C 19 -5.4431 × 10 -6
C 21 1.9723 × 10 -6
FFS [3]
C 4 -1.0090 × 10 -2 C 6 -3.3258 × 10 -2 C 8 -5.3117 × 10 -4
C 10 -6.2650 × 10 -4 C 11 -1.1787 × 10 -5 C 13 -1.0121 × 10 -4
C 15 -1.0925 × 10 -4 C 17 -7.2895 × 10 -6 C 19 -2.1049 × 10 -5
C 21 -1.9030 × 10 -5
FFS [4]
C 4 2.0590 × 10 -3 C 6 -3.0456 × 10 -3 C 8 2.6221 × 10 -4
C 10 2.9679 × 10 -4 C 11 -2.3378 × 10 -6 C 13 -3.1006 × 10 -6
C 15 1.0119 × 10 -5 C 17 -6.1910 × 10 -7 C 19 -3.9797 × 10 -6
C 21 -2.9181 × 10 -6
FFS [5]
C 4 -1.4942 × 10 -2 C 6 -1.4187 × 10 -2 C 8 6.1858 × 10 -5
C 10 2.1856 × 10 -4 C 11 -8.7827 × 10 -7 C 13 -2.8865 × 10 -6
C 15 4.0624 × 10 -6 C 17 -4.3121 × 10 -7 C 19 -1.2927 × 10 -6
C 21 -9.1384 × 10 -7
FFS [6]
C 4 -4.0255 × 10 -3 C 6 2.1274 × 10 -2 C 8 -2.6302 × 10 -3
C 10 -3.3418 × 10 -3 C 11 1.0966 × 10 -5 C 13 1.5588 × 10 -4
C 15 4.1184 × 10 -4 C 17 -1.7475 × 10 -5 C 19 -1.8305 × 10 -5
C 21 -2.1189 × 10 -5
FFS [7]
C 4 -2.7168 × 10 -2 C 6 -1.7403 × 10 -2 C 8 3.3242 × 10 -4
C 10 1.8083 × 10 -4 C 11 -4.2453 × 10 -5 C 13 2.1203 × 10 -5
C 15 -3.4762 × 10 -5 C 17 -5.2645 × 10 -6 C 19 6.0649 × 10 -8
C 21 -7.7514 × 10 -7
Eccentricity (1)
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (2)
X 0.00 Y 8.95 Z 30.66
α 13.61 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (3)
X 0.00 Y 0.37 Z 39.39
α -20.44 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (4)
X 0.00 Y 14.51 Z 35.09
α 50.13 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (5)
X 0.00 Y 16.94 Z 36.49
α 80.10 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (6)
X 0.00 Y 22.80 Z 35.93
α 129.49 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (7)
X 0.00 Y 25.00 Z 41.92
α -165.94 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (8)
X 0.00 Y 21.30 Z 43.60
α 179.91 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (9)
X 0.00 Y 24.45 Z 57.19
α 151.80 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (10)
X 0.00 Y 30.18 Z 52.34
α 104.83 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (11)
X 0.00 Y 16.67 Z 52.53
α 88.31 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (12)
X 0.00 Y 14.89 Z 50.48
α 88.35 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (13)
X 0.00 Y 4.90 Z 50.19
α 88.35 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (14)
X 0.00 Y 3.20 Z 50.14
α 88.35 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (15)
X 0.00 Y 1.62 Z 50.10
α 88.35 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (16)
X 0.00 Y 11.39 Z 50.38
α 124.25 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (17)
X 0.00 Y 9.12 Z 56.68
α 173.24 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (18)
X 0.00 Y 8.94 Z 58.17
α 153.24 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (19)
X 0.00 Y 8.76 Z 59.66
α 173.24 β 0.00 γ 0.00.


(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 ∞ -1000.00
1 ∞(瞳) 偏心(1)
2 ASS[1] 偏心(2) 1.4924 57.6
3 FFS[1] 偏心(3) 1.4924 57.6
4 ASS[1] 偏心(2) 1.4924 57.6
5 FFS[2] 偏心(4)
6 38.63 偏心(5) 1.4924 57.6
7 ∞ 偏心(6) 1.4924 57.6
8 17.96 偏心(7)
9 FFS[3] 偏心(8) 1.4924 57.6
10 FFS[4] 偏心(9) 1.4924 57.6
11 FFS[5] 偏心(10) 1.4924 57.6
12 FFS[6] 偏心(11)
13 ∞ 偏心(12) 1.5163 64.1
14 ∞ 偏心(13) 1.4924 57.6
15 ∞ 偏心(14) 1.5163 64.1
16 ∞ 偏心(15) 1.5163 64.1
17 ∞ 偏心(14) 1.4924 57.6
18 FFS[7] 偏心(16) 1.4924 57.6
19 ∞ 偏心(17)
20 ∞ 偏心(18)
像 面 ∞ 偏心(19)
ASS[1]
R -49.38
K 7.3241×10-1
A -4.5432×10-6
B 2.1489×10-8
C -1.5676×10-11
FFS[1]
4 -1.4755×10-26 -1.4222×10-28 2.1241×10-5
10 6.9832×10-511 -3.4264×10-613 -7.9043×10-6
15 -5.2511×10-617 -1.5242×10-819 6.2794×10-8
21 1.3664×10-7
FFS[2]
4 7.0756×10-36 -3.0049×10-28 2.4938×10-3
10 3.3990×10-411 -1.6790×10-513 3.6129×10-4
15 2.7244×10-417 -5.5578×10-619 -1.4474×10-5
21 -1.8818×10-5
FFS[3]
4 -4.0931×10-36 -3.3939×10-28 -8.9423×10-4
10 -8.0161×10-411 1.0380×10-513 -1.0052×10-4
15 -1.4063×10-417 -6.0799×10-619 -1.8472×10-5
21 -1.7630×10-5
FFS[4]
4 2.6279×10-36 -5.1566×10-38 1.9361×10-4
10 4.0746×10-411 -1.7992×10-713 -5.6199×10-6
15 -1.5344×10-717 -3.1243×10-719 -4.9444×10-6
21 -4.0163×10-6
FFS[5]
4 -1.4303×10-26 -1.5096×10-28 4.7954×10-5
10 2.6118×10-411 2.5974×10-713 5.1685×10-6
15 7.2799×10-617 -1.1364×10-719 -7.3233×10-7
21 -8.9366×10-8
FFS[6]
4 -3.8916×10-36 3.3438×10-28 -9.4525×10-4
10 -2.3903×10-311 5.1305×10-513 1.7649×10-4
15 1.6419×10-417 -4.4288×10-619 -4.9533×10-6
21 6.4161×10-6
FFS[7]
4 -2.6649×10-26 -1.7207×10-28 6.5022×10-4
10 4.0120×10-411 -4.3523×10-513 2.4539×10-5
15 -3.5081×10-517 -6.6101×10-619 -1.3642×10-6
21 -1.9252×10-6
偏心(1)
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y 9.33 Z 30.86
α 12.62 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y 0.63 Z 39.36
α -20.96 β 0.00 γ 0.00
偏心(4)
X 0.00 Y 14.81 Z 35.78
α 52.39 β 0.00 γ 0.00
偏心(5)
X 0.00 Y 17.97 Z 33.43
α 74.78 β 0.00 γ 0.00
偏心(6)
X 0.00 Y 23.85 Z 37.23
α 124.04 β 0.00 γ 0.00
偏心(7)
X 0.00 Y 24.60 Z 44.19
α -177.49 β 0.00 γ 0.00
偏心(8)
X 0.00 Y 21.12 Z 45.44
α 170.38 β 0.00 γ 0.00
偏心(9)
X 0.00 Y 21.31 Z 58.89
α 144.17 β 0.00 γ 0.00
偏心(10)
X 0.00 Y 28.58 Z 55.37
α 97.73 β 0.00 γ 0.00
偏心(11)
X 0.00 Y 15.06 Z 53.03
α 79.22 β 0.00 γ 0.00
偏心(12)
X 0.00 Y 14.26 Z 51.91
α 82.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(13)
X 0.00 Y 12.58 Z 51.68
α 82.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(14)
X 0.00 Y 2.67 Z 50.29
α 82.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(15)
X 0.00 Y 1.11 Z 50.07
α 82.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(16)
X 0.00 Y 9.11 Z 51.19
α 117.90 β 0.00 γ 0.00
偏心(17)
X 0.00 Y 6.15 Z 57.20
α 164.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(18)
X 0.00 Y 5.65 Z 58.93
α 149.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(19)
X 0.00 Y 5.32 Z 60.08
α 164.00 β 0.00 γ 0.00 。

Example 4
Surface number Curvature radius Surface spacing Eccentricity Refractive index Abbe number Object surface ∞ -1000.00
1 ∞ (Eye) Eccentricity (1)
2 ASS [1] Eccentricity (2) 1.4924 57.6
3 FFS [1] Eccentricity (3) 1.4924 57.6
4 ASS [1] Eccentricity (2) 1.4924 57.6
5 FFS [2] Eccentricity (4)
6 38.63 Eccentricity (5) 1.4924 57.6
7 ∞ Eccentricity (6) 1.4924 57.6
8 17.96 Eccentricity (7)
9 FFS [3] Eccentricity (8) 1.4924 57.6
10 FFS [4] Eccentricity (9) 1.4924 57.6
11 FFS [5] Eccentricity (10) 1.4924 57.6
12 FFS [6] Eccentricity (11)
13 ∞ Eccentricity (12) 1.5163 64.1
14 ∞ Eccentricity (13) 1.4924 57.6
15 ∞ Eccentricity (14) 1.5163 64.1
16 ∞ Eccentricity (15) 1.5163 64.1
17 ∞ Eccentricity (14) 1.4924 57.6
18 FFS [7] Eccentricity (16) 1.4924 57.6
19 ∞ Eccentricity (17)
20 ∞ Eccentricity (18)
Image plane ∞ Eccentricity (19)
ASS [1]
R -49.38
K 7.3241 × 10 -1
A -4.5432 × 10 -6
B 2.1489 × 10 -8
C -1.5676 × 10 -11
FFS [1]
C 4 -1.4755 × 10 -2 C 6 -1.4222 × 10 -2 C 8 2.1241 × 10 -5
C 10 6.9832 × 10 -5 C 11 -3.4264 × 10 -6 C 13 -7.9043 × 10 -6
C 15 -5.2511 × 10 -6 C 17 -1.5242 × 10 -8 C 19 6.2794 × 10 -8
C 21 1.3664 × 10 -7
FFS [2]
C 4 7.0756 × 10 -3 C 6 -3.0049 × 10 -2 C 8 2.4938 × 10 -3
C 10 3.3990 × 10 -4 C 11 -1.6790 × 10 -5 C 13 3.6129 × 10 -4
C 15 2.7244 × 10 -4 C 17 -5.5578 × 10 -6 C 19 -1.4474 × 10 -5
C 21 -1.8818 × 10 -5
FFS [3]
C 4 -4.0931 × 10 -3 C 6 -3.3939 × 10 -2 C 8 -8.9423 × 10 -4
C 10 -8.0161 × 10 -4 C 11 1.0380 × 10 -5 C 13 -1.0052 × 10 -4
C 15 -1.4063 × 10 -4 C 17 -6.0799 × 10 -6 C 19 -1.8472 × 10 -5
C 21 -1.7630 × 10 -5
FFS [4]
C 4 2.6279 × 10 -3 C 6 -5.1566 × 10 -3 C 8 1.9361 × 10 -4
C 10 4.0746 × 10 -4 C 11 -1.7992 × 10 -7 C 13 -5.6199 × 10 -6
C 15 -1.5344 × 10 -7 C 17 -3.1243 × 10 -7 C 19 -4.9444 × 10 -6
C 21 -4.0163 × 10 -6
FFS [5]
C 4 -1.4303 × 10 -2 C 6 -1.5096 × 10 -2 C 8 4.7954 × 10 -5
C 10 2.6118 × 10 -4 C 11 2.5974 × 10 -7 C 13 5.1685 × 10 -6
C 15 7.2799 × 10 -6 C 17 -1.1364 × 10 -7 C 19 -7.3233 × 10 -7
C 21 -8.9366 × 10 -8
FFS [6]
C 4 -3.8916 × 10 -3 C 6 3.3438 × 10 -2 C 8 -9.4525 × 10 -4
C 10 -2.3903 × 10 -3 C 11 5.1305 × 10 -5 C 13 1.7649 × 10 -4
C 15 1.6419 × 10 -4 C 17 -4.4288 × 10 -6 C 19 -4.9533 × 10 -6
C 21 6.4161 × 10 -6
FFS [7]
C 4 -2.6649 × 10 -2 C 6 -1.7207 × 10 -2 C 8 6.5022 × 10 -4
C 10 4.0 120 × 10 -4 C 11 -4.3523 × 10 -5 C 13 2.4539 × 10 -5
C 15 -3.5081 × 10 -5 C 17 -6.6101 × 10 -6 C 19 -1.3642 × 10 -6
C 21 -1.9252 × 10 -6
Eccentricity (1)
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (2)
X 0.00 Y 9.33 Z 30.86
α 12.62 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (3)
X 0.00 Y 0.63 Z 39.36
α -20.96 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (4)
X 0.00 Y 14.81 Z 35.78
α 52.39 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (5)
X 0.00 Y 17.97 Z 33.43
α 74.78 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (6)
X 0.00 Y 23.85 Z 37.23
α 124.04 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (7)
X 0.00 Y 24.60 Z 44.19
α -177.49 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (8)
X 0.00 Y 21.12 Z 45.44
α 170.38 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (9)
X 0.00 Y 21.31 Z 58.89
α 144.17 β 0.00 γ 0.00
Eccentricity (10)
X 0.00 Y 28.58 Z 55.37
α 97.73 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (11)
X 0.00 Y 15.06 Z 53.03
α 79.22 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (12)
X 0.00 Y 14.26 Z 51.91
α 82.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (13)
X 0.00 Y 12.58 Z 51.68
α 82.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (14)
X 0.00 Y 2.67 Z 50.29
α 82.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (15)
X 0.00 Y 1.11 Z 50.07
α 82.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (16)
X 0.00 Y 9.11 Z 51.19
α 117.90 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (17)
X 0.00 Y 6.15 Z 57.20
α 164.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (18)
X 0.00 Y 5.65 Z 58.93
α 149.00 β 0.00 γ 0.00
Eccentric (19)
X 0.00 Y 5.32 Z 60.08
α 164.00 β 0.00 γ 0.00.

ところで、以上の実施例の本発明の画像表示装置の接眼光学系を構成する単体の偏心プリズム10〜30としては、上記の実施例の内部反射回数1〜2回のものに限定されず種
々の偏心プリズムを用いることができる。図5〜図12にその例を示す。なお、逆光線追跡で説明する。
By the way, the single eccentric prisms 10 to 30 constituting the eyepiece optical system of the image display device of the present invention in the above embodiment are not limited to those having the number of internal reflections of 1 to 2 in the above embodiment, but various. An eccentric prism can be used. Examples thereof are shown in FIGS. In addition, it demonstrates by back ray tracing.

図5の場合は、プリズムPは第1面112、第2面113、第3面114、第4面115からなり、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射し、第3面114で内部反射し、第4面115に入射して屈折されて、像面116に結像する。   In the case of FIG. 5, the prism P includes a first surface 112, a second surface 113, a third surface 114, and a fourth surface 115, and light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112 and is prismatic. The light enters P, is internally reflected by the second surface 113, is internally reflected by the third surface 114, is incident on the fourth surface 115 and is refracted, and forms an image on the image surface 116.

図6の場合は、プリズムPは第1面112、第2面113、第3面114、第4面115からなり、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射し、再び第1面112に入射して今度は全反射し、第3面114で内部反射し、第4面115に入射して屈折されて、像面116に結像する。   In the case of FIG. 6, the prism P includes a first surface 112, a second surface 113, a third surface 114, and a fourth surface 115, and light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112 and is prismatic. Is incident on P, internally reflected by the second surface 113, again incident on the first surface 112, and then totally reflected, internally reflected by the third surface 114, incident on the fourth surface 115, and refracted. An image is formed on the image plane 116.

図7の場合は、プリズムPは第1面112、第2面113、第3面114、第4面115からなり、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射し、第3面114に入射して全反射し、第4面115に入射して内部反射し、再び第3面114に入射して今度は屈折されて、像面116に結像する。   In the case of FIG. 7, the prism P includes the first surface 112, the second surface 113, the third surface 114, and the fourth surface 115, and light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112 and is prismatic. Incident P, internally reflected on the second surface 113, incident on the third surface 114, totally reflected, incident on the fourth surface 115, internally reflected, and incident again on the third surface 114, this time being refracted Then, an image is formed on the image plane 116.

図8の場合は、プリズムPは第1面112、第2面113、第3面114からなり、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射し、第3面114で内部反射し、再び第1面112に入射して今度は全反射し、再び第2面113に入射して今度は屈折されて、像面116に結像する。   In the case of FIG. 8, the prism P is composed of the first surface 112, the second surface 113, and the third surface 114, and the light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112 and enters the prism P. Internally reflected by the second surface 113, internally reflected by the third surface 114, again incident on the first surface 112, and then totally reflected, then incident again on the second surface 113, and then refracted. An image is formed on 116.

図9の場合は、プリズムPは第1面112、第2面113、第3面114、第4面115からなり、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射し、第3面114に入射して内部反射し、第2面113に再度入射して内部反射し、第4面115に入射して屈折されて、像面116に結像する。   In the case of FIG. 9, the prism P includes the first surface 112, the second surface 113, the third surface 114, and the fourth surface 115, and the light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112 and is prismatic. Is incident on P, is internally reflected by the second surface 113, is incident on the third surface 114, is internally reflected, is incident again on the second surface 113, is internally reflected, is incident on the fourth surface 115, and is refracted. The image is formed on the image plane 116.

図10の場合は、プリズムPは第1面112、第2面113、第3面114、第4面115からなり、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射し、第3面114に入射して内部反射し、第2面113に再度入射して内部反射し、第4面115に入射して内部反射し、第2面113に再度入射して今度は屈折されて、像面116に結像する。   In the case of FIG. 10, the prism P includes the first surface 112, the second surface 113, the third surface 114, and the fourth surface 115, and light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112 and is prismatic. Is incident on P, is internally reflected by the second surface 113, is incident on the third surface 114, is internally reflected, is incident again on the second surface 113, is internally reflected, is incident on the fourth surface 115, and is internally reflected. Then, it is incident again on the second surface 113 and is refracted, and forms an image on the image surface 116.

図11の場合は、プリズムPは第1面112、第2面113、第3面114からなり、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射し、再び第1面112に入射して今度は全反射し、第3面114で内部反射し、三たび第1面112に入射して全反射し、第3面114に再度入射して今度は屈折されて、像面116に結像する。   In the case of FIG. 11, the prism P includes the first surface 112, the second surface 113, and the third surface 114, and the light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112 and enters the prism P, Internally reflected by the second surface 113, again incident on the first surface 112, and then totally reflected, then internally reflected by the third surface 114, incident on the first surface 112 three times, and totally reflected. Re-enters 114 and is refracted and forms an image on the image plane 116.

図12の場合は、プリズムPは第1面112、第2面113、第3面114からなり、瞳111を通って入射した光は、第1面112で屈折してプリズムPに入射し、第2面113で内部反射し、再び第1面112に入射して今度は全反射し、第3面114で内部反射し、三たび第1面112に入射して全反射し、再び第3面114に入射して内部反射し、四たび第1面112に入射して今度は屈折されて、像面116に結像する。   In the case of FIG. 12, the prism P is composed of the first surface 112, the second surface 113, and the third surface 114, and the light incident through the pupil 111 is refracted by the first surface 112 and enters the prism P. Internally reflected by the second surface 113, again incident on the first surface 112 and then totally reflected, then internally reflected by the third surface 114, incident on the first surface 112 three times, totally reflected, and again third The light is incident on the surface 114 and internally reflected, and is incident on the first surface 112 four times and is refracted, and forms an image on the image surface 116.

また、図1〜図12に示した偏心プリズム10、20、30、Pを単体で接眼光学系3として用いてもよいが、実施例1のように、これらの偏心プリズム10、20、30、Pを2個ないし3個以上を組み合わせて接眼光学系3として用いてもよい。その際、実施例
1のように中間像を1回結像するタイプ、あるいは中間像を結像しないタイプ、あるいは、中間像を2回以上結像するタイプとしてもよい。
The decentering prisms 10, 20, 30, and P shown in FIGS. 1 to 12 may be used alone as the eyepiece optical system 3, but as in the first embodiment, these decentering prisms 10, 20, 30, Two or more P may be used in combination as the eyepiece optical system 3. At this time, as in the first embodiment, the intermediate image may be formed once, the intermediate image may not be formed, or the intermediate image may be formed twice or more.

以上のような本発明による画像表示装置は、例えば頭部装着型画像表示装置として用いることができる。その例を以下に示す。   The image display device according to the present invention as described above can be used as, for example, a head-mounted image display device. An example is shown below.

まず、図13に頭部装着型で両眼装着用の画像表示装置を観察者頭部に装着した状態を、図14にその断面図を示す。この構成は、本発明による光学系を図14に示すように表示用光学系100として用いており(実施例2の光学系を用いている。)、この表示用光学系100と反射型画像表示素子101からなる組みを左右一対用意し、それらを眼輻距離だけ離して支持することにより、両眼で観察できる据え付け型又は頭部装着型画像表示装置のようなポータブル型の画像表示装置102として構成されている。   First, FIG. 13 shows a state in which a head-mounted image display device for binocular mounting is mounted on the observer's head, and FIG. 14 is a sectional view thereof. In this configuration, the optical system according to the present invention is used as a display optical system 100 as shown in FIG. 14 (the optical system of Example 2 is used), and the display optical system 100 and a reflective image display are used. As a portable image display device 102 such as a stationary or head-mounted image display device that can be observed with both eyes by preparing a pair of elements 101 on the left and right sides and supporting them separated by an eye radiant distance. It is configured.

すなわち、表示装置本体102には、前記のような表示用光学系100が観察光学系として用いられ、その表示用光学系100が左右一対備えられ、それらに対応して像面に反射型液晶表示素子からなる反射型画像表示素子101が配置されている。そして、表示装置本体102には、図13に示すように、左右に連続して図示のような側頭フレーム103が設けられ、表示装置本体102を観察者の眼前に保持できるようになっている。なお、各画像表示装置102の接眼光学系100のプリズム10の第1面11(図2)を保護するために、図14に示すように、接眼光学系100の射出瞳と第1面11の間にカバー部材91が配置されている。このカバー部材91としては、平行平面板、正レンズあるいは負レンズの何れを用いてもよい。   That is, the display device main body 102 uses the display optical system 100 as described above as an observation optical system, and the display optical system 100 is provided with a pair of left and right display systems. A reflective image display element 101 composed of elements is arranged. Then, as shown in FIG. 13, the display device main body 102 is provided with a temporal frame 103 as shown in the drawing that is continuous from the left and right, so that the display device main body 102 can be held in front of the observer's eyes. . In order to protect the first surface 11 (FIG. 2) of the prism 10 of the eyepiece optical system 100 of each image display device 102, the exit pupil of the eyepiece optical system 100 and the first surface 11 are protected as shown in FIG. A cover member 91 is disposed therebetween. As the cover member 91, any of a plane parallel plate, a positive lens, and a negative lens may be used.

また、側頭フレーム103にはスピーカ104が付設されており、画像観察と共に立体音響を聞くことができるようになっている。このようにスピーカ104を有する表示装置本体102には、映像音声伝達コード105を介してポータブルビデオカセット等の再生装置106が接続されているので、観察者はこの再生装置106を図示のようにベルト箇所等の任意の位置に保持して、映像音響を楽しむことができるようになっている。図13の符号107は再生装置106のスイッチ、ボリューム等の調節部である。なお、表示装置本体102の内部に映像処理、音声処理回路等の電子部品を内蔵させてある。   In addition, a speaker 104 is attached to the temporal frame 103 so that stereophonic sound can be heard along with image observation. In this way, the display device main body 102 having the speaker 104 is connected with a playback device 106 such as a portable video cassette via the audio / video transmission cord 105, so that the observer can attach the playback device 106 to the belt as shown in the figure. It can be held at an arbitrary position such as a place to enjoy video and audio. Reference numeral 107 in FIG. 13 denotes an adjustment unit such as a switch or a volume of the playback device 106. Note that electronic components such as video processing and audio processing circuits are built in the display device main body 102.

なお、コード105は先端をジャックにして、既存のビデオデッキ等に取り付け可能としてもよい。さらに、TV電波受信用チューナーに接続してTV鑑賞用としてもよいし、コンピュータに接続してコンピュータグラフィックスの映像や、コンピュータからのメッセージ映像等を受信するようにしてもよい。また、邪魔なコードを排斥するために、アンテナを接続して外部からの信号を電波によって受信するようにしてもよい。   The cord 105 may be attached to an existing video deck or the like with a jack at the tip. Further, it may be connected to a TV radio wave receiving tuner for TV viewing, or may be connected to a computer to receive computer graphics video, message video from the computer, or the like. In addition, in order to eliminate disturbing cords, an antenna may be connected and an external signal may be received by radio waves.

さらに、本発明による表示用光学系は、接眼光学系を左右何れか一方の眼前に配置した片眼用の頭部装着型画像表示装置に用いてもよい。図15にその片眼装着用の画像表示装置を観察者頭部に装着(この場合は、左眼に装着)した状態を示す。この構成では、表示用光学系100と反射型画像表示素子101からなる組み1つからなる表示装置本体102が前フレーム108の対応する眼の前方位置に取り付けられ、その前フレーム108には左右に連続して図示のような側頭フレーム103が設けられており、表示装置本体102を観察者の片眼前に保持できるようになっている。その他の構成は図13の場合と同様であり、説明は省く。   Furthermore, the display optical system according to the present invention may be used for a one-eye head-mounted image display device in which an eyepiece optical system is disposed in front of either one of the left and right eyes. FIG. 15 shows a state in which the one-eye image display device is mounted on the observer's head (in this case, mounted on the left eye). In this configuration, a display device main body 102 comprising one set of the display optical system 100 and the reflective image display element 101 is attached to the front position of the corresponding eye of the front frame 108, and the front frame 108 is moved to the left and right. A temporal frame 103 as shown in the figure is provided continuously so that the display device main body 102 can be held in front of one eye of the observer. Other configurations are the same as those in FIG. 13, and a description thereof will be omitted.

ところで、以上のような本発明による両眼あるいは片眼装着用の頭部装着型画像表示装置において、外界像を表示像と同時にあるいは表示像と外界像を選択的に観察可能にするには、図14に示すように、表示用光学系100を構成する偏心プリズム10の射出瞳に面する反射面12を半透過反射面とし、その半透過反射面12に接してあるいは若干離間
して偏心プリズム10による偏角あるいはパワーを補償する別の偏心プリズム80を配置し、2つの偏心プリズム10、80を透過して外界を観察可能に構成することが望ましい。その場合には、破線で示した外界光を遮断したり透過させる液晶シャッターのようなシャッター81を別の偏心プリズム80の入射側(観察者の眼とは反対の側)に配置して、シャッター81を開いて外界像を観察(シースルー)可能にするか、外界像と表示像の重畳像を観察可能にし、シャッター81を閉じて表示素子101の表示像を観察可能に構成することが望ましい。
By the way, in the head-mounted image display device for binocular or single-eye wearing according to the present invention as described above, in order to enable the external image to be observed simultaneously with the display image or the display image and the external image can be selectively observed. As shown in FIG. 14, the reflecting surface 12 facing the exit pupil of the decentering prism 10 constituting the display optical system 100 is a semi-transmissive reflecting surface, and is in contact with or slightly spaced from the semi-transmissive reflecting surface 12. It is desirable to arrange another decentering prism 80 that compensates for the declination angle or power due to 10 and allows the outside to be observed through the two decentering prisms 10 and 80. In that case, a shutter 81 such as a liquid crystal shutter that blocks or transmits external light indicated by a broken line is arranged on the incident side (the side opposite to the eyes of the observer) of another eccentric prism 80, and the shutter It is desirable that 81 be opened so that an external image can be observed (see-through), or a superimposed image of an external image and a display image can be observed, and the shutter 81 can be closed so that the display image of the display element 101 can be observed.

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。   The image display apparatus of the present invention described above can be configured as follows, for example.

〔1〕 観察するための画像を形成する表示面の前側から入射した照明光束を反射することによって画像を表示する反射型画像表示手段と、前記反射型画像表示手段の表示面に照明光を入射させる光分割素子と、前記反射型画像表示手段の表示面に表示された画像を観察者の眼球が位置すべき瞳位置に導く接眼光学系とを備えた画像表示装置において、
前記光分割素子が観察光路と照明光路を分離する半透過反射面を備え、前記半透過反射面が照明光源からの照明光束に対して正のパワーを与える回転非対称な曲面形状にて形成されていることを特徴とする画像表示装置。
[1] Reflective image display means for displaying an image by reflecting an illumination light beam incident from the front side of a display surface on which an image to be observed is formed, and illumination light is incident on the display surface of the reflective image display means An image display device comprising: a light splitting element to be guided; and an eyepiece optical system that guides an image displayed on a display surface of the reflective image display unit to a pupil position where an eyeball of an observer should be positioned.
The light splitting element includes a transflective surface that separates an observation optical path and an illumination optical path, and the transflective surface is formed in a rotationally asymmetric curved shape that gives positive power to an illumination light beam from an illumination light source. An image display device characterized by comprising:

〔2〕 前記光分割素子がプリズム部材からなり、前記半透過反射面が前記プリズム部材の屈折率が1より大きい透明媒質中に設けられていることを特徴とする上記1記載の画像表示装置。     [2] The image display apparatus according to [1], wherein the light splitting element is formed of a prism member, and the transflective surface is provided in a transparent medium having a refractive index of the prism member greater than 1.

〔3〕 観察するための画像を形成する表示面の前側から入射した照明光束を反射することによって画像を表示する反射型画像表示手段と、前記反射型画像表示手段の表示面に照明光を入射させる光分割素子と、前記反射型画像表示手段の表示面に表示された画像を観察者の眼球が位置すべき瞳位置に導く接眼光学系とを備えた画像表示装置において、
前記接眼光学系と前記反射型画像表示手段と前記光分割素子を介して前記瞳位置と共役な位置よりも前記光分割素子に近い位置に照明光源が配置されていることを特徴とする画像表示装置。
[3] Reflective image display means for displaying an image by reflecting an illumination light beam incident from the front side of a display surface on which an image to be observed is formed, and illumination light is incident on the display surface of the reflective image display means An image display device comprising: a light splitting element to be guided; and an eyepiece optical system that guides an image displayed on a display surface of the reflective image display unit to a pupil position where an eyeball of an observer should be positioned.
An image display comprising: an illumination light source disposed at a position closer to the light splitting element than a position conjugate with the pupil position via the eyepiece optical system, the reflective image display means, and the light splitting element apparatus.

〔4〕 光軸を、前記照明光源の中心から出て前記反射型画像表示手段の表示面の中心で反射し、前記瞳位置の中心に到る光線とし、光軸が前記光分割素子の光分割面と交わる点をN、前記瞳位置と共役な位置と交わる点をP、前記照明光源と交わる点をLとし、光路長NLを光路長NPで割った値をαとするとき、
0.5<α<0.9 ・・・(3)
を満たすことを特徴とする上記3記載の画像表示装置。
[4] The optical axis is a light beam that exits from the center of the illumination light source, reflects off the center of the display surface of the reflective image display means, and reaches the center of the pupil position, and the optical axis is the light of the light splitting element. When N is a point that intersects the dividing plane, P is a point that intersects the position conjugate with the pupil position, L is a point that intersects the illumination light source, and α is a value obtained by dividing the optical path length NL by the optical path length NP.
0.5 <α <0.9 (3)
4. The image display device as described in 3 above, wherein

〔5〕 前記光分割素子が光分割面として半透過反射面を備え、前記半透過反射面が照明光源からの照明光束に対して正のパワーを与える回転非対称な曲面形状にて形成されていることを特徴とする上記3又は4記載の画像表示装置。     [5] The light splitting element includes a transflective surface as a light splitting surface, and the transflective surface is formed in a rotationally asymmetric curved surface shape that gives positive power to the illumination light beam from the illumination light source. 5. The image display device as described in 3 or 4 above.

〔6〕 観察するための画像を形成する表示面の前側から入射した照明光束を反射することによって画像を表示する反射型画像表示手段と、前記反射型画像表示手段の表示面に照明光を入射させる光分割素子と、前記反射型画像表示手段の表示面に表示された画像を観察者の眼球が位置すべき瞳位置に導く接眼光学系とを備えた画像表示装置において、
前記光分割素子がプリズム部材からなり、前記照明光源面を前記プリズム部材の照明光入射面に対して傾けて配置したことを特徴とする画像表示装置。
[6] Reflective image display means for displaying an image by reflecting an illumination beam incident from the front side of a display surface on which an image to be observed is formed, and illumination light is incident on the display surface of the reflective image display means An image display device comprising: a light splitting element to be guided; and an eyepiece optical system that guides an image displayed on a display surface of the reflective image display unit to a pupil position where an eyeball of an observer should be positioned.
The image display device, wherein the light splitting element is formed of a prism member, and the illumination light source surface is inclined with respect to the illumination light incident surface of the prism member.

〔7〕 前記プリズム部材の照明光入射面と前記照明光源面とのなす角をβとし、前記照明光入射面と前記照明光源面との間隔が、前記照明光入射面の前記表示面に近い側で
より狭くなるときにβが正である定義したとき、
2°<β<30° ・・・(4)
を満たすことを特徴とする上記6記載の画像表示装置。
[7] An angle formed by the illumination light incident surface of the prism member and the illumination light source surface is β, and a distance between the illumination light incident surface and the illumination light source surface is close to the display surface of the illumination light incident surface. When we define that β is positive when it becomes narrower on the side,
2 ° <β <30 ° (4)
7. The image display device as described in 6 above, wherein

〔8〕 光軸を、前記照明光源の中心から出て前記反射型画像表示手段の表示面の中心で反射し、前記瞳位置の中心に到る光線とし、光軸が前記光分割素子の光分割面と交わる点をN、前記接眼光学系と前記反射型画像表示手段と前記光分割素子を介して前記瞳位置と共役な位置と交わる点をP、前記照明光源面と交わる点をLとし、光路長NLを光路長NPで割った値をαとするとき、
0.5<α<0.9 ・・・(3)
を満たすことを特徴とする上記6又は7記載の画像表示装置。
[8] The optical axis is a light beam that exits from the center of the illumination light source, reflects off the center of the display surface of the reflective image display means, and reaches the center of the pupil position, and the optical axis is the light of the light splitting element. N is a point that intersects the dividing plane, P is a point that intersects with the pupil position via the eyepiece optical system, the reflective image display means, and the light dividing element, and L is a point that intersects the illumination light source surface. When a value obtained by dividing the optical path length NL by the optical path length NP is α,
0.5 <α <0.9 (3)
8. The image display device as described in 6 or 7 above, wherein

〔9〕 前記光分割素子が光分割面として半透過反射面を備え、前記半透過反射面が照明光源からの照明光束に対して正のパワーを与える回転非対称な曲面形状にて形成されていることを特徴とする上記6から8の何れか1項記載の画像表示装置。     [9] The light splitting element includes a transflective surface as a light splitting surface, and the transflective surface is formed in a rotationally asymmetric curved shape that gives positive power to the illumination light beam from the illumination light source. 9. The image display device as set forth in any one of 6 to 8, wherein:

〔10〕 前記光分割素子による前記照明光源からの照明光の光軸の偏向角をθとするとき、
94°<θ<120° ・・・(5)
を満たすことを特徴とする上記1から9の何れか1項記載の画像表示装置。
[10] When the deflection angle of the optical axis of the illumination light from the illumination light source by the light splitting element is θ,
94 ° <θ <120 ° (5)
10. The image display device as described in any one of 1 to 9 above, wherein:

〔11〕 前記反射型画像表示手段のカバー部材と前記光分割素子との間を光学接着剤で接合したことを特徴とする上記1から10の何れか1項記載の画像表示装置。     [11] The image display device as described in any one of [1] to [10], wherein a cover member of the reflection type image display means and the light splitting element are joined with an optical adhesive.

〔12〕 前記反射型画像表示手段のカバー部材と前記光分割素子との間に光学接着剤で両者に一体に、前記反射型画像表示素子の表示面を1次元方向又は2次元方向にウォブリングするウォブリング素子を接合したことを特徴とする上記1から11の何れか1項記載の画像表示装置。     [12] Wobbling the display surface of the reflective image display element in a one-dimensional direction or in a two-dimensional direction with an optical adhesive between the cover member of the reflective image display means and the light splitting element. 12. The image display device according to any one of 1 to 11 above, wherein a wobbling element is joined.

〔13〕 前記光分割素子の前記接眼光学系側に、前記反射型画像表示素子の表示面を1次元方向又は2次元方向にウォブリングするウォブリング素子を光学接着剤で接合したことを特徴とする上記1から11の何れか1項記載の画像表示装置。     [13] The wobbling element for wobbling the display surface of the reflective image display element in a one-dimensional direction or a two-dimensional direction is bonded to the eyepiece optical system side of the light splitting element with an optical adhesive. The image display device according to any one of 1 to 11.

以上の説明から明らかなように、本発明によると、反射型画像表示素子を用いた画像表示装置において、反射型画像表示手段の表示面に照明光を入射させる光分割素子の光分割面にパワーを持たせることにより、光分割素子の光軸方向の厚みを薄くすると共に、光収束素子を省くことができ、均一な照明が可能で小型の画像表示装置を少ない部品点数で構成することが可能になり、また、その部品の精度だけで収差が決まり、画像表示装置の組立時の精度が緩くなる。   As is apparent from the above description, according to the present invention, in an image display apparatus using a reflective image display element, power is applied to the light dividing surface of the light dividing element that makes illumination light incident on the display surface of the reflective image display means. By reducing the thickness of the light splitting element in the optical axis direction, the light converging element can be omitted, uniform illumination is possible, and a compact image display device can be configured with a small number of parts. In addition, the aberration is determined only by the accuracy of the parts, and the accuracy when the image display apparatus is assembled becomes loose.

1…射出瞳
2…軸上主光線(光軸)
3…接眼光学系
4…光分割素子
5…表示面
6…光源面
7…射出瞳に共役な面(入射瞳)
8…ウォブリング素子
10、20、30…偏心プリズム
11、21、31…第1面
12、22、32…第2面
13、23、33…第3面
34…第4面
40…光分割面(半透過反射面)
41、42…透明媒体
43…照明光入射面
44…射出面
45…画像表示素子対向面
51…カバーガラス
80…偏心プリズム
81…シャッター
91…カバー部材
100…表示用光学系
101…反射型画像表示素子
102…画像表示装置(表示装置本体)
103…側頭フレーム
104…スピーカ
105…映像音声伝達コード
106…再生装置
107…調節部
108…前フレーム
111…瞳
112…第1面
113…第2面
114…第3面
115…第4面
116…像面
P…偏心プリズム
1 ... exit pupil 2 ... axial principal ray (optical axis)
3 ... eyepiece optical system 4 ... light splitting element 5 ... display surface 6 ... light source surface 7 ... plane conjugate to exit pupil (incidence pupil)
8 ... Wobbling elements 10, 20, 30 ... Decentered prisms 11, 21, 31 ... First surface 12, 22, 32 ... Second surfaces 13, 23, 33 ... Third surface 34 ... Fourth surface 40 ... Light splitting surface ( Transflective surface)
41, 42 ... Transparent medium 43 ... Illumination light incident surface 44 ... Emission surface 45 ... Image display element facing surface 51 ... Cover glass 80 ... Eccentric prism 81 ... Shutter 91 ... Cover member 100 ... Display optical system 101 ... Reflective image display Element 102: Image display device (display device body)
103 ... Temporal frame 104 ... Speaker 105 ... Audiovisual transmission code 106 ... Playback apparatus 107 ... Adjusting unit 108 ... Front frame 111 ... Pupil 112 ... First surface 113 ... Second surface 114 ... Third surface 115 ... Fourth surface 116 ... image plane P ... eccentric prism

Claims (1)

観察するための画像を形成する表示面の前側から入射した照明光束を反射することによって画像を表示する反射型画像表示手段と、前記反射型画像表示手段の表示面に照明光を入射させる光分割素子と、前記反射型画像表示手段の表示面に表示された画像を観察者の眼球が位置すべき瞳位置に導く接眼光学系とを備えた画像表示装置において、
前記接眼光学系と前記反射型画像表示手段と前記光分割素子を介して前記瞳位置と共役な位置よりも前記光分割素子に近い位置に照明光源が配置されていることを特徴とする画像表示装置。
Reflective image display means for displaying an image by reflecting an illumination light beam incident from the front side of a display surface on which an image for observation is formed, and light splitting for making illumination light incident on the display surface of the reflective image display means In an image display device comprising: an element; and an eyepiece optical system that guides an image displayed on the display surface of the reflective image display means to a pupil position where an observer's eyeball should be positioned.
An image display comprising: an illumination light source disposed at a position closer to the light splitting element than a position conjugate with the pupil position via the eyepiece optical system, the reflective image display means, and the light splitting element apparatus.
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