JPH05323229A - 視覚表示装置 - Google Patents
視覚表示装置Info
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- JPH05323229A JPH05323229A JP4133851A JP13385192A JPH05323229A JP H05323229 A JPH05323229 A JP H05323229A JP 4133851 A JP4133851 A JP 4133851A JP 13385192 A JP13385192 A JP 13385192A JP H05323229 A JPH05323229 A JP H05323229A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 特に広い画角を明瞭に観察することが可能な
ポータブル型頭部又は顔面装着式視覚表示装置。 【構成】 観察像を表示する２次元表示素子１と、２次
元表示素子１又はその投影像を空中に拡大投影すると共
に光軸を屈曲させる反射面又は半透過反射面で構成され
た接眼光学系２と、その接眼光学系２を使用者の眼球直
前に位置するように支持する支持手段とを備えた視覚表
示装置において、視覚表示装置の光軸が屈曲する面内
（Ｙ−Ｚ面）における接眼光学系２の曲率を、２次元表
示素子１から見て、光軸が屈曲する位置Ｂ’より遠い
Ａ’側においてより高くなるように構成して、２次元表
示素子１を配置する焦点面を平面にする。
ポータブル型頭部又は顔面装着式視覚表示装置。 【構成】 観察像を表示する２次元表示素子１と、２次
元表示素子１又はその投影像を空中に拡大投影すると共
に光軸を屈曲させる反射面又は半透過反射面で構成され
た接眼光学系２と、その接眼光学系２を使用者の眼球直
前に位置するように支持する支持手段とを備えた視覚表
示装置において、視覚表示装置の光軸が屈曲する面内
（Ｙ−Ｚ面）における接眼光学系２の曲率を、２次元表
示素子１から見て、光軸が屈曲する位置Ｂ’より遠い
Ａ’側においてより高くなるように構成して、２次元表
示素子１を配置する焦点面を平面にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポータブル型視覚表示
装置に関し、特に、観察者の頭部又は顔面に保持するこ
とを可能とする頭部又は顔面装着式視覚表示装置に関す
る。
装置に関し、特に、観察者の頭部又は顔面に保持するこ
とを可能とする頭部又は顔面装着式視覚表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、顔面装着式視覚表示装置として、
図１８に平面図を示したようなものが知られている（米
国特許第４０２６６４１号）。これは、ＣＲＴのような
画像表示素子４６の像を画像伝達素子２５で物体面１２
に伝達し、この物体面１２の像をトーリック反射面１０
によって空中に投影するようにしたものである。
図１８に平面図を示したようなものが知られている（米
国特許第４０２６６４１号）。これは、ＣＲＴのような
画像表示素子４６の像を画像伝達素子２５で物体面１２
に伝達し、この物体面１２の像をトーリック反射面１０
によって空中に投影するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような顔面装着式
視覚表示装置において、２次元画像表示素子の配置は、
観察者頭部との機械的干渉を避けるために、接眼光学
系、すなわち、眼の前部に配置する光学系によって屈曲
（角度偏向）させる角度を大きくしたり、接眼光学系か
ら離れた位置に遠ざけたり、接眼光学系を観察者眼球位
置から離して配置していた。
視覚表示装置において、２次元画像表示素子の配置は、
観察者頭部との機械的干渉を避けるために、接眼光学
系、すなわち、眼の前部に配置する光学系によって屈曲
（角度偏向）させる角度を大きくしたり、接眼光学系か
ら離れた位置に遠ざけたり、接眼光学系を観察者眼球位
置から離して配置していた。
【０００４】そのため、従来の接眼光学系として凹面反
射鏡を用いる例においては、物体面はその凹面鏡の前側
焦点位置近傍に配置しないと、観察者にとって空中像が
遠方の平面として観察されない。トーリック面（アナモ
フィック面）の反射鏡では、その焦点面は曲率を持った
トーリック面になってしまい、その焦点面に平面の２次
元画像表示素子又は２次元画像表示素子の像を配置する
と、物体面周辺が焦点面から光軸方向にずれた配置とな
り、接眼光学系で反射した空中像を観察している観察者
にとっては、曲面に投影した空中像を観察することにな
り、視野周辺を明瞭に観察することができない。
射鏡を用いる例においては、物体面はその凹面鏡の前側
焦点位置近傍に配置しないと、観察者にとって空中像が
遠方の平面として観察されない。トーリック面（アナモ
フィック面）の反射鏡では、その焦点面は曲率を持った
トーリック面になってしまい、その焦点面に平面の２次
元画像表示素子又は２次元画像表示素子の像を配置する
と、物体面周辺が焦点面から光軸方向にずれた配置とな
り、接眼光学系で反射した空中像を観察している観察者
にとっては、曲面に投影した空中像を観察することにな
り、視野周辺を明瞭に観察することができない。
【０００５】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、特に広い画角を明
瞭に観察することが可能なポータブル型頭部又は顔面装
着式視覚表示装置を提供することである。
になされたものであり、その目的は、特に広い画角を明
瞭に観察することが可能なポータブル型頭部又は顔面装
着式視覚表示装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の視覚表示装置は、観察像を表示する２次元表示素子
と、該２次元表示素子又はその投影像を空中に拡大投影
すると共に光軸を屈曲させる反射面又は半透過反射面で
構成された接眼光学系と、その接眼光学系を使用者の眼
球直前に位置するように支持する支持手段とを備えた視
覚表示装置において、該視覚表示装置の光軸が屈曲する
面内における前記接眼光学系の曲率を、該２次元表示素
子から見て、光軸が屈曲する位置より遠い側においてよ
り高くなるように構成したことを特徴とするものであ
る。
明の視覚表示装置は、観察像を表示する２次元表示素子
と、該２次元表示素子又はその投影像を空中に拡大投影
すると共に光軸を屈曲させる反射面又は半透過反射面で
構成された接眼光学系と、その接眼光学系を使用者の眼
球直前に位置するように支持する支持手段とを備えた視
覚表示装置において、該視覚表示装置の光軸が屈曲する
面内における前記接眼光学系の曲率を、該２次元表示素
子から見て、光軸が屈曲する位置より遠い側においてよ
り高くなるように構成したことを特徴とするものであ
る。
【０００７】この場合、接眼光学系への入射光軸と射出
光軸のなす光軸の屈曲角が２０°以上であることが望ま
しく、また、接眼光学系の焦点距離が５０〜２００ｍｍ
の範囲にあることが望ましい。
光軸のなす光軸の屈曲角が２０°以上であることが望ま
しく、また、接眼光学系の焦点距離が５０〜２００ｍｍ
の範囲にあることが望ましい。
【０００８】
【作用】以下、上記構成を採用した理由と作用について
説明する。顔面装着式視覚表示装置にとって、大きな画
角を確保するためには、観察者眼球直前に配置される凹
面鏡は、画角が大きなものが必要となる。しかし、画角
の広い球面凹面鏡は、その焦点面が曲率半径の小さな球
面になり、平面の２次元画像表示素子又は２次元画像表
示素子の投影像に対しては、フラットな空中像を観察す
ることができない。
説明する。顔面装着式視覚表示装置にとって、大きな画
角を確保するためには、観察者眼球直前に配置される凹
面鏡は、画角が大きなものが必要となる。しかし、画角
の広い球面凹面鏡は、その焦点面が曲率半径の小さな球
面になり、平面の２次元画像表示素子又は２次元画像表
示素子の投影像に対しては、フラットな空中像を観察す
ることができない。
【０００９】そこで、本発明においては、接眼光学系の
光軸を屈曲させる方向の反射面の曲率を比較的高く（曲
率半径を小さく）、屈曲する方向と反対の方向の反射面
の曲率を比較的低く（曲率半径を大きく）して、接眼光
学系の前側焦点面を平面にすると共に、収差を良好に補
正して、上記問題点を解決している。これにより、２次
元画像表示素子、又は、２次元画像表示素子の投影像を
直接接眼光学系の前側焦点面に平面として形成すること
が可能になり、広画角の明瞭な観察像が得られるように
なる。
光軸を屈曲させる方向の反射面の曲率を比較的高く（曲
率半径を小さく）、屈曲する方向と反対の方向の反射面
の曲率を比較的低く（曲率半径を大きく）して、接眼光
学系の前側焦点面を平面にすると共に、収差を良好に補
正して、上記問題点を解決している。これにより、２次
元画像表示素子、又は、２次元画像表示素子の投影像を
直接接眼光学系の前側焦点面に平面として形成すること
が可能になり、広画角の明瞭な観察像が得られるように
なる。
【００１０】以下、この作用について、従来技術のトー
リック面を接眼光学系として用いる図１を参照にして説
明する。図１は観察者にとって右目に相当する光学系の
断面図である。この図において、１は２次元表示素子又
は２次元表示素子の空中像投影位置であり、２は接眼光
学系であるトーリック面反射鏡であり、３は観察者眼球
回旋中心又は虹彩中心位置である。５は観察者にとって
左側の視野に相当する光束、６は正面に観察される観察
像の光束、７は右側に観察される観察像の光束である。
トーリック面も、図１に示すように、子午面内で見れば
球面と同じ形状をしている。
リック面を接眼光学系として用いる図１を参照にして説
明する。図１は観察者にとって右目に相当する光学系の
断面図である。この図において、１は２次元表示素子又
は２次元表示素子の空中像投影位置であり、２は接眼光
学系であるトーリック面反射鏡であり、３は観察者眼球
回旋中心又は虹彩中心位置である。５は観察者にとって
左側の視野に相当する光束、６は正面に観察される観察
像の光束、７は右側に観察される観察像の光束である。
トーリック面も、図１に示すように、子午面内で見れば
球面と同じ形状をしている。
【００１１】一般的に、球面凹面反射鏡で無限遠の像を
形成する場合には、凹面の曲率半径の１／２の位置であ
る焦点位置に物点を配置しなければならない。しかし、
凹面鏡の中心軸に対して斜めに入射する軸外光束は像面
湾曲が発生するため、物体面１は曲面となる。したがっ
て、２次元画像表示素子を曲面にしないと、観察者にと
って無限遠の観察像が得られないことになる。しかし、
このような曲面の表示素子は製作性が悪い。
形成する場合には、凹面の曲率半径の１／２の位置であ
る焦点位置に物点を配置しなければならない。しかし、
凹面鏡の中心軸に対して斜めに入射する軸外光束は像面
湾曲が発生するため、物体面１は曲面となる。したがっ
て、２次元画像表示素子を曲面にしないと、観察者にと
って無限遠の観察像が得られないことになる。しかし、
このような曲面の表示素子は製作性が悪い。
【００１２】そこで、本発明においては、図１の２の反
射面の２次元表示素子１から見て光軸が屈曲する方向
（図中、Ｙ軸正の方向）の曲率を比較的高く（曲率半径
を小さく）して、物体面１を平面に補正し、広い画角に
対して高い解像力を持った観察像を提供することに成功
したものである。
射面の２次元表示素子１から見て光軸が屈曲する方向
（図中、Ｙ軸正の方向）の曲率を比較的高く（曲率半径
を小さく）して、物体面１を平面に補正し、広い画角に
対して高い解像力を持った観察像を提供することに成功
したものである。
【００１３】すなわち、光束５が反射する部位の接眼光
学系２の曲率半径が、他の部位に比べて相対的に小さく
なるため、物体面１のＡ点が光軸に沿って接眼光学系２
に接近するので、物体面１が平坦化されるのである。な
お、ここで言う光軸とは、観察者眼球回旋中心又は虹彩
中心３を通過する光線で、２次元表示素子１の表示中心
を通る、いわゆる軸上光線を言う。
学系２の曲率半径が、他の部位に比べて相対的に小さく
なるため、物体面１のＡ点が光軸に沿って接眼光学系２
に接近するので、物体面１が平坦化されるのである。な
お、ここで言う光軸とは、観察者眼球回旋中心又は虹彩
中心３を通過する光線で、２次元表示素子１の表示中心
を通る、いわゆる軸上光線を言う。
【００１４】さらに好ましくは、観察者にとってそれぞ
れ視野の左側、中心、右側となる光束５、６、７が接眼
光学系２によって反射する接眼光学系２上の位置を
Ａ’、Ｂ’、Ｃ’とするときに、図２に実線で示すよう
に、光軸が反射する位置Ｂ’からＡ’に行くに従って曲
率の変化量が増えるようにすることが、平面の２次元表
示素子を使用してフラットな観察像を得るのに重要であ
る。
れ視野の左側、中心、右側となる光束５、６、７が接眼
光学系２によって反射する接眼光学系２上の位置を
Ａ’、Ｂ’、Ｃ’とするときに、図２に実線で示すよう
に、光軸が反射する位置Ｂ’からＡ’に行くに従って曲
率の変化量が増えるようにすることが、平面の２次元表
示素子を使用してフラットな観察像を得るのに重要であ
る。
【００１５】また、光軸の屈曲角θは２０°以上が好ま
しく、２０°以下の場合は、観察者眼球位置３と２次元
画像表示素子１との配置が近くなってしまい、２次元画
像表示素子１の配置が不可能となる。
しく、２０°以下の場合は、観察者眼球位置３と２次元
画像表示素子１との配置が近くなってしまい、２次元画
像表示素子１の配置が不可能となる。
【００１６】さらに、接眼光学系２の焦点距離は、５０
〜２００ｍｍとすることが望ましく、その下限を越える
と、観察者眼球位置３と接眼光学系２との距離が短くな
りすぎ、観察者がこの視覚表示装置を装着する場合に圧
迫感を感じると共に、広い画角が確保できなくなる。一
方、その上限を越えると、観察者眼球位置３と接眼光学
系２との距離が大きくなり、この視覚表示装置からの接
眼光学系２の突出量が大きくなって、本視覚表示装置を
装着したときの装着感が悪くなる。
〜２００ｍｍとすることが望ましく、その下限を越える
と、観察者眼球位置３と接眼光学系２との距離が短くな
りすぎ、観察者がこの視覚表示装置を装着する場合に圧
迫感を感じると共に、広い画角が確保できなくなる。一
方、その上限を越えると、観察者眼球位置３と接眼光学
系２との距離が大きくなり、この視覚表示装置からの接
眼光学系２の突出量が大きくなって、本視覚表示装置を
装着したときの装着感が悪くなる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の視覚表示装置の実施例１〜５
について説明する。 実施例１ 図３にこの実施例の光学系のＹ軸方向断面を示す。座標
軸は、観察者眼球虹彩位置３の中心を原点にとり、図示
のように、観察者眼球虹彩位置３の中心を通る光軸方向
をＺ軸とし、眼の左右方向をＹ軸とし、垂直方向をＸ軸
とする。各座標軸の＋方向は図示のようにとる（Ｘ軸の
正方向は紙面の背後）。同図中、１は２次元表示素子、
２はアナモフィック−アスフェリカル面（トーリック−
アスフェリカル面）反射鏡、３は観察者の眼球虹彩位置
又は眼球回旋点である。また、反射鏡２の中心軸を２ａ
とする。原点を通る光軸に対する反射鏡２の頂点の偏心
量をＹ1 、原点を通る光軸に対する２次元表示素子１中
心の偏心量をＹ2 、Ｚ軸に対して反射鏡２中心軸２ａの
なす角をα1 （反時計回りを正とする。）、Ｙ軸に対し
て２次元表示素子１中心に接する面のなす角をα2 （反
時計回りを正とする。）とする。
について説明する。 実施例１ 図３にこの実施例の光学系のＹ軸方向断面を示す。座標
軸は、観察者眼球虹彩位置３の中心を原点にとり、図示
のように、観察者眼球虹彩位置３の中心を通る光軸方向
をＺ軸とし、眼の左右方向をＹ軸とし、垂直方向をＸ軸
とする。各座標軸の＋方向は図示のようにとる（Ｘ軸の
正方向は紙面の背後）。同図中、１は２次元表示素子、
２はアナモフィック−アスフェリカル面（トーリック−
アスフェリカル面）反射鏡、３は観察者の眼球虹彩位置
又は眼球回旋点である。また、反射鏡２の中心軸を２ａ
とする。原点を通る光軸に対する反射鏡２の頂点の偏心
量をＹ1 、原点を通る光軸に対する２次元表示素子１中
心の偏心量をＹ2 、Ｚ軸に対して反射鏡２中心軸２ａの
なす角をα1 （反時計回りを正とする。）、Ｙ軸に対し
て２次元表示素子１中心に接する面のなす角をα2 （反
時計回りを正とする。）とする。
【００１８】以下、この光学系の構成パラメータを示す
が、面番号は虹彩位置３から２次元表示素子１へ向かう
逆追跡の面番号として示してある。非球面形状は、座標
系を図示のようにとり、反射鏡２の近軸の曲率半径を、
上下方向（Ｘ−Ｚ面）をＲx、左右方向（Ｙ−Ｚ面）を
Ｒy とすると、次の式で表される。 Ｚ =［( Ｘ2/Ｒx )+ (Ｙ2/Ｒy ) ］／［1+｛ 1-(1+Ｋx ) ( Ｘ2/Ｒx 2) -(1+Ｋy ) ( Ｙ2/Ｒy 2)｝1/2 ］ ここで、Ｋx はＸ方向の円錐係数、Ｋy はＹ方向の円錐
係数である。
が、面番号は虹彩位置３から２次元表示素子１へ向かう
逆追跡の面番号として示してある。非球面形状は、座標
系を図示のようにとり、反射鏡２の近軸の曲率半径を、
上下方向（Ｘ−Ｚ面）をＲx、左右方向（Ｙ−Ｚ面）を
Ｒy とすると、次の式で表される。 Ｚ =［( Ｘ2/Ｒx )+ (Ｙ2/Ｒy ) ］／［1+｛ 1-(1+Ｋx ) ( Ｘ2/Ｒx 2) -(1+Ｋy ) ( Ｙ2/Ｒy 2)｝1/2 ］ ここで、Ｋx はＸ方向の円錐係数、Ｋy はＹ方向の円錐
係数である。
【００１９】 面番号 曲率半径 面間隔（１面からのＺ方向距離） 偏心量・偏角 １ 虹彩位置 （３） ２ Ｒx −１２０．２１２（２） ４９．６３９ Ｙ1 −４５．９３７ Ｒy −７８．４０６ α1 −０．２７６° （非球面） ３ ∞（２次元表示素子）（１） １５．０００ Ｙ2 −３０．０００ α2 ７．５３２° 非球面係数 Ｋy ＝１．３７６８８３ Ｋx ＝０．５５５６５１ なお、図３中のθは、光軸の屈曲角であり、本実施例の
場合は、５０°である。
場合は、５０°である。
【００２０】この実施例の横収差図を図４、図５に示
す。図４中、（ａ）は観察者にとって水平方向の右１５
°方向を観察した時の左右方向及び上下方向の観察者眼
球位置３から２次元表示素子１までの逆追跡を行った時
の横収差であり、単位は１ｍｍである。（ｂ）は水平方
向の前方を観察した時の左右方向及び上下方向の同様な
横収差であり、（ｃ）は水平方向の左１５°方向を観察
した時の左右方向及び上下方向の同様な横収差である。
また、図５（ａ）は観察者にとって上方１０°方向の右
上１５°方向を観察した時の左右方向及び上下方向の観
察者眼球位置３から２次元表示素子１までの逆追跡を行
った時の横収差であり、（ｂ）は上方１０°方向の上方
を観察した時の左右方向及び上下方向の同様な横収差で
あり、（ｃ）は上方１０°方向の左上１５°方向を観察
した時の左右方向及び上下方向の同様な横収差である。
す。図４中、（ａ）は観察者にとって水平方向の右１５
°方向を観察した時の左右方向及び上下方向の観察者眼
球位置３から２次元表示素子１までの逆追跡を行った時
の横収差であり、単位は１ｍｍである。（ｂ）は水平方
向の前方を観察した時の左右方向及び上下方向の同様な
横収差であり、（ｃ）は水平方向の左１５°方向を観察
した時の左右方向及び上下方向の同様な横収差である。
また、図５（ａ）は観察者にとって上方１０°方向の右
上１５°方向を観察した時の左右方向及び上下方向の観
察者眼球位置３から２次元表示素子１までの逆追跡を行
った時の横収差であり、（ｂ）は上方１０°方向の上方
を観察した時の左右方向及び上下方向の同様な横収差で
あり、（ｃ）は上方１０°方向の左上１５°方向を観察
した時の左右方向及び上下方向の同様な横収差である。
【００２１】実施例２ 実施例２の光学系のＹ軸方向断面を図６に示す。この実
施例は基本的に実施例１と同じである。異なる部分のみ
について説明すると、２は回転楕円面である。以下、実
施例１と同様な記号を用いて、この光学系の構成パラメ
ータを示す。なお、非球面形状は、座標系を図示のよう
にとり、Ｒを反射鏡２の近軸の曲率半径とするとき、次
の式で表される。 Ｚ=(ｈ2/Ｒ）／［1+｛ 1-(1+Ｋ) ( ｈ2/Ｒ2)｝1/2 ］ （ｈ2 ＝Ｘ2 ＋Ｙ2 ） ここで、Ｋは円錐係数である。
施例は基本的に実施例１と同じである。異なる部分のみ
について説明すると、２は回転楕円面である。以下、実
施例１と同様な記号を用いて、この光学系の構成パラメ
ータを示す。なお、非球面形状は、座標系を図示のよう
にとり、Ｒを反射鏡２の近軸の曲率半径とするとき、次
の式で表される。 Ｚ=(ｈ2/Ｒ）／［1+｛ 1-(1+Ｋ) ( ｈ2/Ｒ2)｝1/2 ］ （ｈ2 ＝Ｘ2 ＋Ｙ2 ） ここで、Ｋは円錐係数である。
【００２２】 面番号 曲率半径 面間隔（１面からのＺ方向距離） 偏心量・偏角 １ 虹彩位置 （３） ２ Ｒ −６２．８７０（２） １８．０７０ Ｙ1 ２７．４０６ （非球面） α1 ５４．２６１° ３ ∞（２次元表示素子）（１） １５．０００ Ｙ2 −３０．０００ α2 ８．５６１° 非球面係数 Ｋ＝−０．７５６１１６ なお、図６中の光軸の屈曲角θは５０°である。この実
施例の図４、図５と同様な横収差図を図７、図８に示
す。
施例の図４、図５と同様な横収差図を図７、図８に示
す。
【００２３】実施例３ 実施例３の光学系のＹ軸方向断面を図９に示す。この実
施例は基本的に実施例１と同じである。異なる部分のみ
について説明すると、２はアナモフィック−アスフェリ
カル面反射鏡である。以下、実施例１と同様な記号を用
いて、この光学系の構成パラメータを示す。
施例は基本的に実施例１と同じである。異なる部分のみ
について説明すると、２はアナモフィック−アスフェリ
カル面反射鏡である。以下、実施例１と同様な記号を用
いて、この光学系の構成パラメータを示す。
【００２４】 面番号 曲率半径 面間隔（１面からのＺ方向距離） 偏心量・偏角 １ 虹彩位置 （３） ２ Ｒx −７６．９５０（２） ３７．２８９ Ｙ1 −７４．４６０ Ｒy −５８．０３７ α1 −３０．４７９° （非球面） ３ ∞（２次元表示素子）（１） １５．０００ Ｙ2 −３０．０００ α2 ２９．９０９° 非球面係数 Ｋy ＝−０．０９８５４１ Ｋx ＝−０．６８７０９１ なお、図９中の光軸の屈曲角θは５０°である。この実
施例の図４、図５と同様な横収差図を図１０、図１１に
示す。
施例の図４、図５と同様な横収差図を図１０、図１１に
示す。
【００２５】実施例４ 実施例４の光学系のＹ軸方向断面を図１２に示す。この
実施例は基本的に実施例１と同じである。以下、実施例
１と同様な記号を用いて、この光学系の構成パラメータ
を示す。
実施例は基本的に実施例１と同じである。以下、実施例
１と同様な記号を用いて、この光学系の構成パラメータ
を示す。
【００２６】 面番号 曲率半径 面間隔（１面からのＺ方向距離） 偏心量・偏角 １ 虹彩位置 （３） ２ Ｒx −５６．２０６（２） ４２．７２３ Ｙ1 −６．５０８ Ｒy −４５．２６３ α1 １７．８２２° （非球面） ３ ∞（２次元表示素子）（１） ２４．０００ Ｙ2 −１９．２７４ α2 ８．１２１° 非球面係数 Ｋy ＝０．８６１２０７ Ｋx ＝０．５９９６２９ なお、図１２中の光軸の屈曲角θは５０°である。この
実施例の図４、図５と同様な横収差図を図１３、図１４
に示す。
実施例の図４、図５と同様な横収差図を図１３、図１４
に示す。
【００２７】実施例５ 実施例５の光学系のＹ軸方向断面を図１５に示す。この
実施例は基本的に実施例１と同じである。以下、実施例
１と同様な記号を用いて、この光学系の構成パラメータ
を示す。
実施例は基本的に実施例１と同じである。以下、実施例
１と同様な記号を用いて、この光学系の構成パラメータ
を示す。
【００２８】 面番号 曲率半径 面間隔（１面からのＺ方向距離） 偏心量・偏角 １ 虹彩位置 （３） ２ Ｒx −６７．６７０（２） ４３．７４４ Ｙ1 −１７．５６１ Ｒy −５６．３１３ α1 ４．２９８° （非球面） ３ ∞（２次元表示素子）（１） １７．５００ Ｙ2 −１８．８８０ α2 １．０７８° 非球面係数 Ｋy ＝０．８１２７２１ Ｋx ＝０．６５６３４１ なお、図１５中の光軸の屈曲角θは４０°である。この
実施例の図４、図５と同様な横収差図を図１６、図１７
に示す。
実施例の図４、図５と同様な横収差図を図１６、図１７
に示す。
【００２９】なお、上記各実施例において、接眼光学系
２は、凹面鏡以外の半透過鏡でも可能である。半透過鏡
を用いると、外界像との合成ができることは周知の事実
である。また、各実施例中の非球面形状の表現は便宜的
に行ったものであり、記述式の違いにより変形できるこ
とは周知の事実である。
２は、凹面鏡以外の半透過鏡でも可能である。半透過鏡
を用いると、外界像との合成ができることは周知の事実
である。また、各実施例中の非球面形状の表現は便宜的
に行ったものであり、記述式の違いにより変形できるこ
とは周知の事実である。
【００３０】以上、本発明の視覚表示装置をいくつかの
実施例について説明してきたが、本発明はこれら実施例
に限定されず、種々の変形が可能である。
実施例について説明してきたが、本発明はこれら実施例
に限定されず、種々の変形が可能である。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の視覚表示装置によると、平面２次元画像表示素子を用
いて、広い画角に対して高い解像力を得られるポータブ
ル型頭部又は顔面装着式視覚表示装置を提供することが
できる。
の視覚表示装置によると、平面２次元画像表示素子を用
いて、広い画角に対して高い解像力を得られるポータブ
ル型頭部又は顔面装着式視覚表示装置を提供することが
できる。
【図１】本発明の視覚表示装置の作用を説明するための
図である。
図である。
【図２】本発明に基づく反射鏡の反射位置と曲率の関係
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図３】実施例１の光学系の断面図である。
【図４】実施例１の水平方向の横収差図である。
【図５】実施例１の上方１０°方向の横収差図である。
【図６】実施例２の光学系の断面図である。
【図７】実施例２の水平方向の横収差図である。
【図８】実施例２の上方１０°方向の横収差図である。
【図９】実施例３の光学系の断面図である。
【図１０】実施例３の水平方向の横収差図である。
【図１１】実施例３の上方１０°方向の横収差図であ
る。
る。
【図１２】実施例４の光学系の断面図である。
【図１３】実施例４の水平方向の横収差図である。
【図１４】実施例４の上方１０°方向の横収差図であ
る。
る。
【図１５】実施例５の光学系の断面図である。
【図１６】実施例５の水平方向の横収差図である。
【図１７】実施例５の上方１０°方向の横収差図であ
る。
る。
【図１８】従来の顔面装着式視覚表示装置の平面図であ
る。
る。
１…２次元表示素子（２次元表示素子の空中像） ２…接眼光学系（反射鏡） ３…観察者眼球回旋中心（虹彩中心位置） ５…左側の視野に相当する光束 ６…正面の視野に相当する光束 ７…右側の視野に相当する光束 ２ａ…反射鏡の中心軸
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年７月２９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】この場合、接眼光学系への入射光軸と射出
光軸のなす光軸の屈曲角が２０°以上であることが望ま
しく、また、接眼光学系の２次元表示素子から見て光軸
が屈曲する方向の曲率半径が５０〜２００ｍｍの範囲に
あることが望ましい。
光軸のなす光軸の屈曲角が２０°以上であることが望ま
しく、また、接眼光学系の２次元表示素子から見て光軸
が屈曲する方向の曲率半径が５０〜２００ｍｍの範囲に
あることが望ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】さらに、接眼光学系２の２次元表示素子１
から見て光軸が屈曲する方向の曲率半径は、５０〜２０
０ｍｍとすることが望ましく、その下限を越えると、観
察者眼球位置３と接眼光学系２との距離が短くなりす
ぎ、観察者がこの視覚表示装置を装着する場合に圧迫感
を感じると共に、広い画角が確保できなくなる。一方、
その上限を越えると、観察者眼球位置３と接眼光学系２
との距離が大きくなり、この視覚表示装置からの接眼光
学系２の突出量が大きくなって、本視覚表示装置を装着
したときの装着感が悪くなる。
から見て光軸が屈曲する方向の曲率半径は、５０〜２０
０ｍｍとすることが望ましく、その下限を越えると、観
察者眼球位置３と接眼光学系２との距離が短くなりす
ぎ、観察者がこの視覚表示装置を装着する場合に圧迫感
を感じると共に、広い画角が確保できなくなる。一方、
その上限を越えると、観察者眼球位置３と接眼光学系２
との距離が大きくなり、この視覚表示装置からの接眼光
学系２の突出量が大きくなって、本視覚表示装置を装着
したときの装着感が悪くなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】 面番号 曲率半径 面間隔（１面からのＺ方向距離） 偏心量・偏角 １ 虹彩位置 （３） ２ Ｒx −７８．４０６（２） ４９．６３９ Ｙ1 −４５．９３７ Ｒy −１２０．２１２ α1 −０．２７６° （非球面） ３ ∞（２次元表示素子）（１） １５．０００ Ｙ2 −３０．０００ α2 ７．５３２° 非球面係数 Ｋy ＝１．３７６８８３ Ｋx ＝０．５５５６５１ なお、図３中のθは、光軸の屈曲角であり、本実施例の
場合は、５０°である。
場合は、５０°である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】 面番号 曲率半径 面間隔（１面からのＺ方向距離） 偏心量・偏角 １ 虹彩位置 （３） ２ Ｒx −５８．０３７（２） ３７．２８９ Ｙ1 −７４．４６０ Ｒy −７６．９５０ α1 −３０．４７９° （非球面） ３ ∞（２次元表示素子）（１） １５．０００ Ｙ2 −３０．０００ α2 ２９．９０９° 非球面係数 Ｋy ＝−０．０９８５４１ Ｋx ＝−０．６８７０９１ なお、図９中の光軸の屈曲角θは５０°である。この実
施例の図４、図５と同様な横収差図を図１０、図１１に
示す。
施例の図４、図５と同様な横収差図を図１０、図１１に
示す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】 面番号 曲率半径 面間隔（１面からのＺ方向距離） 偏心量・偏角 １ 虹彩位置 （３） ２ Ｒx −４５．２６３（２） ４２．７２３ Ｙ1 −６．５０８ Ｒy −５６．２０６ α1 １７．８２２° （非球面） ３ ∞（２次元表示素子）（１） ２４．０００ Ｙ2 −１９．２７４ α2 ８．１２１° 非球面係数 Ｋy ＝０．８６１２０７ Ｋx ＝０．５９９６２９ なお、図１２中の光軸の屈曲角θは５０°である。この
実施例の図４、図５と同様な横収差図を図１３、図１４
に示す。
実施例の図４、図５と同様な横収差図を図１３、図１４
に示す。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】 面番号 曲率半径 面間隔（１面からのＺ方向距離） 偏心量・偏角 １ 虹彩位置 （３） ２ Ｒx −５６．３１３（２） ４３．７４４ Ｙ1 −１７．５６１ Ｒy −６７．６７０ α1 ４．２９８° （非球面） ３ ∞（２次元表示素子）（１） １７．５００ Ｙ2 −１８．８８０ α2 １．０７８° 非球面係数 Ｋy ＝０．８１２７２１ Ｋx ＝０．６５６３４１ なお、図１５中の光軸の屈曲角θは４０°である。この
実施例の図４、図５と同様な横収差図を図１６、図１７
に示す。
実施例の図４、図５と同様な横収差図を図１６、図１７
に示す。
Claims (3)
- 【請求項１】 観察像を表示する２次元表示素子と、該
２次元表示素子又はその投影像を空中に拡大投影すると
共に光軸を屈曲させる反射面又は半透過反射面で構成さ
れた接眼光学系と、その接眼光学系を使用者の眼球直前
に位置するように支持する支持手段とを備えた視覚表示
装置において、該視覚表示装置の光軸が屈曲する面内に
おける前記接眼光学系の曲率を、該２次元表示素子から
見て、光軸が屈曲する位置より遠い側においてより高く
なるように構成したことを特徴とする視覚表示装置。 - 【請求項２】 前記接眼光学系への入射光軸と射出光軸
のなす光軸の屈曲角が２０°以上であることを特徴とす
る請求項１記載の視覚表示装置。 - 【請求項３】 前記接眼光学系の焦点距離が５０〜２０
０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項３記載の視
覚表示装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP13385192A JP3155341B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 視覚表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13385192A JP3155341B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 視覚表示装置 |
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| JP3155341B2 JP3155341B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=15114519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13385192A Expired - Fee Related JP3155341B2 (ja) | 1992-05-26 | 1992-05-26 | 視覚表示装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3155341B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07104209A (ja) * | 1993-10-05 | 1995-04-21 | Canon Inc | 表示装置 |
| JPH07209601A (ja) * | 1994-01-24 | 1995-08-11 | Pioneer Electron Corp | 拡大観察装置 |
| JPH08166541A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Olympus Optical Co Ltd | 画像表示装置 |
| JPH08320451A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Olympus Optical Co Ltd | 頭部装着型ディスプレイ装置 |
| US5706136A (en) * | 1995-02-28 | 1998-01-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system, and image observing apparatus and image pickup apparatus using it |
| US6292301B1 (en) | 1998-06-19 | 2001-09-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical viewing system for use in head-mounted display |
| US6310728B1 (en) | 1998-06-19 | 2001-10-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Image viewing apparatus |
| WO2007108093A1 (ja) | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Olympus Corporation | 情報呈示装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3994896B2 (ja) | 2002-09-25 | 2007-10-24 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 映像表示装置 |
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1992
- 1992-05-26 JP JP13385192A patent/JP3155341B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07104209A (ja) * | 1993-10-05 | 1995-04-21 | Canon Inc | 表示装置 |
| US6532116B1 (en) | 1993-10-05 | 2003-03-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Compact optical apparatus for head up display |
| US7420751B2 (en) | 1993-10-05 | 2008-09-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Compact optical apparatus for head up display |
| JPH07209601A (ja) * | 1994-01-24 | 1995-08-11 | Pioneer Electron Corp | 拡大観察装置 |
| JPH08166541A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Olympus Optical Co Ltd | 画像表示装置 |
| US5726807A (en) * | 1994-12-13 | 1998-03-10 | Olympus Optical Co., Ltd. | Small light weight head-mounted or face-mounted image display apparatus |
| US5706136A (en) * | 1995-02-28 | 1998-01-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical system, and image observing apparatus and image pickup apparatus using it |
| JPH08320451A (ja) * | 1995-05-25 | 1996-12-03 | Olympus Optical Co Ltd | 頭部装着型ディスプレイ装置 |
| US6292301B1 (en) | 1998-06-19 | 2001-09-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical viewing system for use in head-mounted display |
| US6310728B1 (en) | 1998-06-19 | 2001-10-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Image viewing apparatus |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3155341B2 (ja) | 2001-04-09 |
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