JP2004309984A

JP2004309984A - 光学装置

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Publication number: JP2004309984A
Application number: JP2003106860A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Atsumi; 元宏渥美
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】複数の光学素子が良好に位置決めされた小型で安価な光学装置を提供する。
【解決手段】映像を表示するための表示素子３と、入射面１ａと反射面１ｂと少なくとも一部が全反射面として機能する射出面１ｃとを有しこれらの少なくとも２つが偏心自由曲面となっている自由曲面プリズム１と、上記射出面１ｃからの光束を入射する入射面５ａと該光束を射出するための射出面５ｂとを有しこれらの少なくとも一方は偏心自由曲面となっている接眼レンズ５と、上記表示素子３と上記自由曲面プリズム１とを少なくとも保持する保持部材２と、この保持部材２がビス６により固定されるものであって映像光束を通過用の開口部４ａに上記接眼レンズ５を保持するようになされた外観部材４と、を備え、上記接眼レンズ５は、外観部材４に固定後に、上記自由曲面プリズム１と上記保持部材２との少なくとも一方と位置決めされる光学装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学装置、より詳しくは、表示素子により表示される映像を観察するための光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、眼鏡とほぼ同様にして眼前に装着し、ＴＶ放送やＤＶＤなどから供給される映像等を楽しむことができる頭部装着型映像表示装置が製品化され、販売されている。
【０００３】
光学装置としての頭部装着型映像表示装置は、ＬＣＤ等の表示素子により映像を表示して、その映像を光学素子を含む光学系を用いて観察者の眼に投射するように構成されており、該光学素子としては、小型軽量でありながら高い光学性能を備える偏心自由曲面を有する光学プリズム等が用いられている。
【０００４】
偏心自由曲面を有する光学プリズムと該光学プリズムを保持するための保持部材との位置決め、あるいは該光学プリズムとシースルー用の光学素子との位置決めなどについては、従来より種々の技術が提案されている。
【０００５】
このような技術の具体例としては、特開平９−７３００５号公報に、第１の光学素子と第２の光学素子とを、光学素子同士で固定する記載がある。
【０００６】
一方、上述した頭部装着型映像表示装置などの外観部材に、保護用のカバーガラス、球面レンズ、非球面レンズ、メニスカスレンズなどを取り付ける技術は、従来より種々のものが提案されている。
【０００７】
また、上述した頭部装着型映像表示装置が、左右の両眼で観察するタイプのものである場合には、複数の光学素子同士の位置決めを、右眼用と左眼用との両方で行わなければならない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−７３００５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平９−７３００５号公報に記載されたような第１の光学素子と第２の光学素子とをまず互いに位置決めして光学系を構成する場合には、位置決め後の該光学系を外観部材に取り付けることになり、外観部材に窓用の開口を設けて透明な保護ガラスを取り付けるなどの必要が生じて来る。また、左右の両眼で観察するタイプの光学装置に該公報に記載の技術を適用する場合には、第１の光学素子と第２の光学素子との位置決めを、右眼用と左眼用とで独立に行わなければならないことになる。従って、単眼タイプのものであっても両眼タイプのものであっても何れも、部品点数や製造工程の工数が増加して、コストが増してしまう。しかも、このように構成された光学装置は、保護ガラス等を省略することが可能であれば、更なる小型化や軽量化の余地を残していることになる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の光学素子が良好に位置決めされた小型で安価な光学装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明による光学装置は、映像を表示するための表示素子と、上記表示素子からの上記映像に係る光束を入射するための入射面と該光束を反射するための反射面と少なくとも一部が上記光束を反射するための全反射面として機能するようになされた該光束を射出するための射出面との少なくとも３つの光学面を有しこれらの光学面の内の少なくとも２つの光学面は１つの対称面に対してのみ面対称な形状の曲面として形成されている第１の光学素子と、上記第１の光学素子の射出面から射出された光束を入射するための入射面と該光束を射出するための射出面との少なくとも２つの光学面を有しこれらの光学面の内の少なくとも１つの光学面は１つの対称面に対してのみ面対称な形状の曲面として形成されている第２の光学素子と、上記表示素子と上記第１の光学素子とを少なくとも保持する保持部材と、この保持部材が固定されるものであって上記第１の光学素子の射出面から射出される光束を通過させ得る開口部を有しこの開口部に上記第２の光学素子を保持するようになされた外観部材と、を具備し、上記第２の光学素子は、上記第１の光学素子と上記保持部材との少なくとも一方と位置決めされたものである。
【００１２】
また、第２の発明による光学装置は、上記第１の発明による光学装置において、上記第２の光学素子が、上記射出面の外周に、上記外観部材の開口部の近傍表面と略同一な面形状となるように形成された段差部をさらに有して構成されたものである。
【００１３】
さらに、第３の発明による光学装置は、上記第１の発明による光学装置において、上記第１の光学素子の射出面と上記第２の光学素子の入射面との間に配設されていて、上記表示素子からの上記映像を観察する際に不要となる光線を遮光するためのマスク部材をさらに具備したものである。
【００１４】
第４の発明による光学装置は、上記第１の発明による光学装置において、上記表示素子が、略左右対称となる配置で左眼用および右眼用の映像を表示するためにそれぞれ設けられており、上記第１の光学素子は、略左右対称となる配置で左眼用および右眼用にそれぞれ設けられており、上記第２の光学素子は、略左右対称となる配置で左眼用および右眼用にそれぞれ設けられており、上記保持部材は、上記左眼用および右眼用の表示素子と上記左眼用および右眼用の第１の光学素子とを少なくとも保持するものであり、上記外観部材の開口部は、上記左眼用の第２の光学素子と右眼用の第２の光学素子とを各々保持するべく略左右対称となる配置で左眼用と右眼用とにそれぞれ設けられており、上記左眼用の第２の光学素子は上記左眼用の第１の光学素子と上記保持部材との少なくとも一方と位置決めされたものでありかつ上記右眼用の第２の光学素子は上記右眼用の第１の光学素子と上記保持部材との少なくとも一方と位置決めされたものであってこれらの位置決めは上記左眼用の第１の光学素子と上記左眼用の第２の光学素子とを含んでなる左眼用の光学系と上記右眼用の第１の光学素子と上記右眼用の第２の光学素子とを含んでなる右眼用の光学系とが略対称の配置となるような左右対称面に対して略対称となる位置において行われている。
【００１５】
第５の発明による光学装置は、上記第４の発明による光学装置において、上記保持部材は、上記左眼用および右眼用の第１の光学素子を一体的に取り付けて保持するものであり、上記左右対称面に対して略対称となる位置において行われている上記位置決めは、左右の位置決め部位の一方が、上記外観部材に対する上記保持部材の固定部位周りの一回転方向の回動を規制し、左右の位置決め部位の他方が、該固定部位周りの反対回転方向の回動を規制するように、互いに当接することにより行われている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示したものであり、光学装置の構成を示す断面図である。
【００１７】
この光学装置は、ＬＣＤ等の表示素子３により表示される映像を、第１の光学素子たる自由曲面プリズム１と、第２の光学素子たる接眼レンズ５と、を介して観察するように構成されたものである。
【００１８】
上記自由曲面プリズム１は、上記表示素子３から射出される映像に係る光束を入射するための入射面１ａと、該光束を反射するための反射面１ｂと、一部が該光束を反射するための全反射面として機能する該光束を射出するための射出面１ｃと、の３つの光学面を有して構成されていて、上記入射面１ａから入射した光束は、上記射出面１ｃの全反射面部分で反射され、さらに上記反射面１ｂで反射された後に、該射出面１ｃから射出されるようになっている。
【００１９】
また、この自由曲面プリズム１における３つの光学面の内の少なくとも２つの光学面は、１つの対称面に対してのみ面対称な形状の曲面、つまりいわゆる偏心自由曲面として形成されたものとなっている。
【００２０】
上記接眼レンズ５は、上記自由曲面プリズム１との組み合わせにより倍率を変更したり収差補正を行ったりする光学作用を果たすためのものであり、該自由曲面プリズム１の射出面１ｃから射出された光束を入射するための入射面５ａと、該光束を光軸Ｏ方向に射出するための射出面５ｂと、の少なくとも２つの光学面を有し、これらの光学面の内の少なくとも１つの光学面は上述した偏心自由曲面として形成されたものとなっている。さらに、この接眼レンズ５は、後述する保持部材２と位置決めを行うための位置決め部５ｃを有して構成されていて、該位置決め部５ｃは、例えば、ピン状に突設する位置決め部となっている。
【００２１】
上記表示素子３と自由曲面プリズム１とは、保持部材２により保持されるようになっている。この保持部材２は、後述する外観部材４に対して位置決めしながら固定するための取付部２ａと、上記接眼レンズ５の位置決め部５ｃと係合して位置決めを行うための位置決め部２ｂと、を有して構成されている。この保持部材２の位置決め部２ｂは、上記接眼レンズ５の位置決め部５ｃが例えば上記ピン状をなしている場合には、これに対応してピン受け穴を有する構成となっている。
【００２２】
上記外観部材４は、上記自由曲面プリズム１の射出面１ｃから射出される光束を通過させ得る開口部４ａを有し、この開口部４ａに上記接眼レンズ５を取り付けて保持するように構成されている。さらに、該外観部材４は、上記保持部材２の取付部２ａを例えばビス６で締結することにより取り付けるための取付部４ｂを有している。上記保持部材２の取付部２ａと、この外観部材４の取付部４ｂとには、例えば、互いに面当てして位置決めするようになされた位置決め面が形成されている。
【００２３】
このような光学装置を組み立てるときには、次のように行う。
【００２４】
まず、保持部材２には、表示素子３と自由曲面プリズム１とが予め位置決めされて取り付けられているものとする。
【００２５】
このとき、まず、外観部材４に接眼レンズ５を位置決めして取り付け、その後に接着、溶着、圧着等を行うことにより、該接眼レンズ５を外観部材４に対して固定する。
【００２６】
この状態で、上記位置決め部２ｂと位置決め部５ｃとを係合させながら、上記取付部２ａと取付部４ｂとに共通してビス６を締結することにより、該保持部材２が、接眼レンズ５に対して位置決めされた状態で外観部材４に取り付けられる。
【００２７】
その後に、必要に応じて保持部材２と外観部材４とを接着、溶着、圧着等で固定したり、あるいは保持部材２と接眼レンズ５とを接着、溶着、圧着等で固定したりするようにしても構わない。
【００２８】
こうして、自由曲面プリズム１は保持部材２に対して位置決めされ、保持部材２は接眼レンズ５に対して位置決めされているために、つまり、自由曲面プリズム１と接眼レンズ５とは保持部材２を介して位置決めされている構成となっている。
【００２９】
このような第１の実施形態によれば、偏心自由曲面を備えた接眼レンズが外観部材に対して直接固定されているために、該接眼レンズが外観部材の一部としての機能を果たし、別途の保護ガラス等を接眼部に取り付ける必要がなくなって、部品点数が少なく構成が簡単で小型な光学装置を安価に製造することが可能となる。そして、自由曲面プリズムと接眼レンズとは、保持部材を介して良好に位置決めされるために、光学素子同士が光軸合わせされて、良好な映像を観察することができる。
【００３０】
そして、接眼レンズを外観部材に固定し、その接眼レンズを自由曲面プリズムや保持部材と位置決めするようにしているために、各要素を結ぶ骨組み構造が構成され、光学装置の剛性や強度を増すことができる。
【００３１】
図２は本発明の第２の実施形態を示したものであり、光学装置の構成を示す断面図である。この第２の実施形態において、上述の第１の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【００３２】
本実施形態の自由曲面プリズム１は、上記反射面１ｂと射出面１ｃとが交わる下端側の稜線部分から、下方に向けて位置決め凸部１ｄを突出している。
【００３３】
また、保持部材２は、上述した第１の実施形態のピン受け穴を有する構成の位置決め部２ｂに代えて、下方へ向けた付き当て面を有する位置決め部２ｃが設けられている。
【００３４】
上記外観部材４は、上記開口部４ａの周囲に、上記接眼レンズ５の周縁を受けるための段受け部４ｅ，４ｆが形成されている。
【００３５】
上記接眼レンズ５は、上記保持部材２の位置決め部２ｃと当て付いて位置決めするための位置決め部５ｈと、上記自由曲面プリズム１の位置決め凸部１ｄと当て付いて位置決めするための位置決め部５ｉと、を有するとともに、さらに、周縁に段差部が形成されている。この接眼レンズ５の段差部は、上記外観部材４の開口部４ａ近傍の表面と略同一面となるような段差面を有して構成されたものであり、例えば上側の段差部５ｄにおける上方段差面５ｅは開口部４ａの上側近傍の表面４ｃと略同一面、下側の段差部５ｆにおける下方段差面５ｇは開口部４ａの下側近傍の表面４ｄと略同一面、などとなるように形成されている。
【００３６】
このときさらに、該段差部の少なくとも１つの段差面、この図２に示す例においては少なくとも上方段差面５ｅが、光軸Ｏと直交する面となるように形成されていて、これにより、該接眼レンズ５の光軸を容易に見つけることができ、検査等における基準面として便利に使用することが可能となる。また、平面部を基準とした寸法測定も便利に行うことができる。
【００３７】
このような光学装置を組み立てる作用は、上述した第１の実施形態とほぼ同様であり、予め、自由曲面プリズム１と表示素子３とを保持部材２に組み付けておき、その後に、外観部材４に接眼レンズ５を組み付けて、さらに、該保持部材２を外観部材４に締結する。このときには、保持部材２と接眼レンズ５とが位置決めされるとともに、自由曲面プリズム１と接眼レンズ５とも直接位置決めされる。
【００３８】
このような第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態とほぼ同様の効果を奏するとともに、自由曲面プリズムと接眼レンズとが直接位置決めされているために、位置決めの精度をより向上することが可能となる。
【００３９】
また、自由曲面プリズムおよび保持部材が、接眼レンズおよび外観部材に対して３箇所で位置決め支持されているために、光学装置全体の剛性アップに貢献することができる。
【００４０】
さらに、接眼レンズの周囲に段差部を設けて外観部材の表面と同一面を備えさせるようにしたために、接眼レンズが自由曲面であっても、外観部材を製造するための金型を複雑な形状のものにする必要がなくなり、コストを低減することが可能となる。
【００４１】
図３は本発明の第３の実施形態を示したものであり、光学装置の構成を示す断面図である。この第３の実施形態において、上述の第１，第２の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【００４２】
本実施形態においては、保持部材２と接眼レンズ５との位置合わせは直接行わず、自由曲面プリズム１と接眼レンズ５とを２箇所（または３箇所以上）で直接位置決めするようにしている。
【００４３】
まず、保持部材２は、上記取付部２ａは備えているが、上記位置決め部２ｂは備えていない。
【００４４】
また、接眼レンズ５は、上記自由曲面プリズム１の入射面１ａと射出面１ｃとが交わる稜線部分を受けて位置決めするための位置決め部５ｊと、該自由曲面プリズム１の反射面１ｂと射出面１ｃとが交わる稜線部分を受けて位置決めするための位置決め部５ｋと、を有して構成されている。
【００４５】
このような光学装置を組み立てる作用も、上述した第１，第２の実施形態とほぼ同様であり、外観部材４に接眼レンズ５を組み付けて、さらに、自由曲面プリズム１および表示素子３が組み付けられた保持部材２を外観部材４に締結する。このときには、自由曲面プリズム１と接眼レンズ５とが２箇所（または３箇所以上）で直接位置決めされる。
【００４６】
なお、図３では自由曲面プリズム１と接眼レンズ５とが２箇所で位置決めされる様子が図示されているが、紙面垂直方向にこのような位置決めを複数箇所設けるようにしても構わない。例えば、上側の位置決め部５ｊを２箇所、下側の位置決め部５ｋを２箇所の合計４箇所設けても良いし、あるいはこれらの内の一方を１箇所にして、合計３箇所による位置決めを行うようにしても構わない。
【００４７】
このような第３の実施形態によれば、上述した第１，第２の実施形態とほぼ同様の効果を奏するとともに、自由曲面プリズムと接眼レンズとが複数箇所で位置決めされるために、光軸合わせの精度をより向上することができる。特に、自由曲面プリズムが、図３の矢印に示した方向に揺動するのを、確実に阻止することが可能となる。
【００４８】
図４および図５は本発明の第４の実施形態を示したものであり、図４は両眼で観察するタイプの光学装置の構成を示す平断面図、図５は両眼で観察するタイプの光学装置を略射出光軸の方向から示す図である。この第４の実施形態において、上述の第１から第３の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【００４９】
この光学装置は、左眼と右眼の両方で画像を観察するものとなっており、外観部材４には、左眼用の開口部４ａＬと右眼用の開口部４ａＲと、が形成されていて、さらに保持部材２を取り付けるための上記取付部４ｂも設けられている。
【００５０】
これらの左眼用の開口部４ａＬと右眼用の開口部４ａＲとには、上記入射面５ａおよび射出面５ｂをそれぞれ備えた左眼用の接眼レンズ５Ｌと右眼用の接眼レンズ５Ｒとが取り付けられている。
【００５１】
上記左眼用の接眼レンズ５Ｌには位置決め部５ｃＬ，５ｍＬが、右眼用の接眼レンズ５Ｒには位置決め部５ｃＲ，５ｍＲが、それぞれ設けられている。
【００５２】
保持部材２は、左眼用の表示素子３Ｌおよび自由曲面プリズム１Ｌを取り付けるための左用保持部２Ｌと、右眼用の表示素子３Ｒおよび自由曲面プリズム１Ｒを取り付けるための右用保持部２Ｒと、これら左用保持部２Ｌと右用保持部２Ｒとを接続する部分に設けられた上記取付部２ａと、上記位置決め部５ｃＬと当接して位置決めを行うために上記左用保持部２Ｌの左端部に設けられた左側位置決め部２ｂＬと、上記位置決め部５ｃＲと当接して位置決めを行うために上記右用保持部２Ｒの右端部に設けられた右側位置決め部２ｂＲと、を有して構成されている。
【００５３】
上記左眼用の自由曲面プリズム１Ｌには上記位置決め部５ｍＬと当接して位置決めを行うための位置決め部１ｅＬが、上記右眼用の自由曲面プリズム１Ｒには上記位置決め部５ｍＲと当接して位置決めを行うための位置決め部１ｅＲが、それぞれ設けられている。
【００５４】
上記位置決め部５ｃＬと位置決め部５ｃＲ、上記左側位置決め部２ｂＬと右側位置決め部２ｂＲ、上記位置決め部１ｅＬと位置決め部１ｅＲ、上記位置決め部５ｍＬと位置決め部５ｍＲは、この光学装置の左右対称面ＳＣに対して略対称となるように、それぞれ配置されている。ここに左右対称面ＳＣは、表示素子３Ｌから射出される光線が自由曲面プリズム１Ｌと接眼レンズ５Ｌとを含んでなる左眼用光学系を通過するときの光軸を含むようになされた左側光軸通過平面ＳＬと、表示素子３Ｒから射出される光線が自由曲面プリズム１Ｒと接眼レンズ５Ｒとを含んでなる右眼用光学系を通過するときの光軸を含むようになされた右側光軸通過平面ＳＲと、の両方から等距離にある平面である。
【００５５】
また、上記取付部２ａと上記取付部４ｂとのビス６による締結部分は、この左右対称面ＳＣ上に位置するように配置されている。
【００５６】
このような構成において、位置決め部５ｃＬと左側位置決め部２ｂＬとの当接と、位置決め部５ｃＲと右側位置決め部２ｂＲとの当接と、により、図４の矢印に示すような方向の光学系の回動、つまり上記取付部２ａと取付部４ｂとのビス６による締結部分を中心とした平面内の光学系の回動、を規制することができる。すなわち、保持部材２は、位置決め部５ｃＬと左側位置決め部２ｂＬとの当接により、図４の時計周りの回動が規制され、位置決め部５ｃＲと右側位置決め部２ｂＲとの当接により図４の反時計周りの回動が規制される。
【００５７】
さらに、位置決め部１ｅＬと位置決め部５ｍＬとの当接と、位置決め部１ｅＲと位置決め部５ｍＲとの当接と、により、図５の矢印に示すような方向の光学系の回動、つまり上記取付部２ａと取付部４ｂとのビス６による締結部分を中心とした射出光軸に略垂直な平面内の光学系の回動、を規制することができる。すなわち、左側の自由曲面プリズム１Ｌおよび右側の自由曲面プリズム１Ｒを保持する保持部材２は、位置決め部１ｅＬと位置決め部５ｍＬとの当接により、図５の反時計周りの回動が規制され、位置決め部１ｅＲと位置決め部５ｍＲとの当接により、図５の時計回りの回動が規制される。
【００５８】
なお、上述では、平面内の光学系の回動を保持部材２と接眼レンズ５Ｌ，５Ｒとの係合により規制し、射出光軸に略垂直な平面内の光学系の回動を自由曲面プリズム１と接眼レンズ５Ｌ，５Ｒとの係合により規制するようにしたが、これに限るものではなく、平面内の光学系の回動を自由曲面プリズム１と接眼レンズ５Ｌ，５Ｒとの係合により規制するようにしても良いし、射出光軸に略垂直な平面内の光学系の回動を保持部材２と接眼レンズ５Ｌ，５Ｒとの係合により規制するようにしても構わない。さらには、平面内の光学系の回動と射出光軸に略垂直な平面内の光学系の回動と、を個別の部位で規制するように構成する代わりに、同時に規制する部位を設ける構成としても構わない。
【００５９】
このような光学装置を組み立てる作用も上述した第１から第３の実施形態とほぼ同様であるが、ビス６を締結するだけで、左右の光学系が同時に位置決めされる点が異なっている。
【００６０】
このような第４の実施形態によれば、上述した第１から第３の実施形態とほぼ同様の効果を奏するとともに、左眼と右眼との両眼で観察するタイプの光学装置においても、１本のビスを締結するだけで、光学系の光軸の位置決めを左右両眼同時に行うことができる。さらに、左右対称となる位置に位置決め部が設けられていて、一方向の回動と反対方向の回動とを規制するように当接されているために、光学系の回動を良好に規制することができる。この回動規制が、複数の独立な回転方向に対して行われているために、平面内の光学系の回動と、射出光軸に略垂直な平面内の光学系の回動と、の両方を規制することが可能となる。
【００６１】
図６から図８は本発明の第５の実施形態を示したものであり、図６は上記図１の構成にマスク部材を追加した一例を示す断面図、図７は上記図１の構成にマスク部材を追加した他の例を示す断面図、図８は上記図３の構成にマスク部材を追加した例を示す断面図である。この第５の実施形態において、上述した各実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【００６２】
まず、図６は、上述した第１の実施形態の図１に示したような光学装置に、マスク部材を組み込んだものである。
【００６３】
すなわち、マスク部材７は、上記自由曲面プリズム１の射出面１ｃから射出される光束を接眼レンズ５の入射面５ａに対して通過させるための開口部７ａを有して構成されており、上端側において、ビス８により上記保持部材２に対して取り付けられるようになっている。
【００６４】
上述したように、自由曲面プリズム１と接眼レンズ５とは保持部材２を介して位置決めされていて、その位置決め部２ｂの近傍においてマスク部材７を固定するようにしているために、該マスク部材７の光学系内における位置も精度良く位置決めされるようになっている。
【００６５】
次に図７は、上述した第１の実施形態の図１に示したような光学装置に、上記図６に示したのとは異なる手段により、マスク部材を組み込んだものである。
【００６６】
すなわち、外観部材４の開口部４ａの下端側内壁から内部に向けて取付部４ｇが突設されており、マスク部材７は、この取付部４ｇに対してビス８を螺合することにより取り付けられるようになっている。これにより、外観部材４に対して直接マスク部材７を取り付けることも可能となっている。
【００６７】
さらに、図８は、上述した第３の実施形態の図３に示したような光学装置に、マスク部材を組み込んだものである。
【００６８】
すなわち、マスク部材７には、上記位置決め部５ｊに挿通するための位置決め孔７ｂと、上記位置決め部５ｋに挿通するための位置決め孔７ｃとがさらに穿設されている。
【００６９】
これにより、自由曲面プリズム１と接眼レンズ５とを直接位置決めしている部位にマスク部材７を位置決めして取り付けることができるために、高い精度でのマスク部材の位置決めが可能となる。
【００７０】
このような第５の実施形態によれば、上述した各実施形態とほぼ同様の効果を奏するとともに、マスク部材を自由曲面プリズムと接眼レンズとの間に配設したために、光学系内部におけるゴーストやフレア、あるいは接眼レンズの射出面側から入射する外光により発生するゴーストやフレアー、などを除去することが可能となり、より高い光学性能を実現することができる。
【００７１】
なお、上述した各実施形態においては、第１の光学素子である自由曲面プリズムが、３つの光学面を有して構成されるものを例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、４つ以上の光学面を有して構成されるものであっても構わない。同様に、第２の光学素子として、２つの光学面を有する接眼レンズを例に挙げたが、これに限らず、３つ以上の光学面を有する光学素子を配設することも可能である。
【００７２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数の光学素子が良好に位置決めされた小型で安価な光学装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の光学装置の構成を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態の光学装置の構成を示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態の光学装置の構成を示す断面図。
【図４】本発明の第４の実施形態における、両眼で観察するタイプの光学装置の構成を示す平断面図。
【図５】上記第４の実施形態における、両眼で観察するタイプの光学装置を略射出光軸の方向から示す図。
【図６】本発明の第５の実施形態において、上記図１の構成にマスク部材を追加した一例を示す断面図。
【図７】上記第５の実施形態において、上記図１の構成にマスク部材を追加した他の例を示す断面図。
【図８】上記第５の実施形態において、上記図３の構成にマスク部材を追加した例を示す断面図。
【符号の説明】
１，１Ｌ，１Ｒ…自由曲面プリズム（第１の光学素子）
１ａ…入射面
１ｂ…反射面
１ｃ…射出面
１ｄ…位置決め凸部
１ｅＬ，１ｅＲ…位置決め部
２…保持部材
２ａ…取付部
２ｂ，２ｃ…位置決め部
２ｂＬ…左側位置決め部
２ｂＲ…右側位置決め部
２Ｌ…左用保持部
２Ｒ…右用保持部
３，３Ｌ，３Ｒ…表示素子
４…外観部材
４ａ，４ａＬ，４ａＲ…開口部
４ｂ，４ｇ…取付部
４ｃ，４ｄ…表面
４ｅ，４ｆ…段受け部
５，５Ｌ，５Ｒ…接眼レンズ（第２の光学素子）
５ａ…入射面
５ｂ…射出面
５ｃ，５ｃＬ，５ｃＲ…位置決め部
５ｄ，５ｆ…段差部
５ｅ…上方段差面
５ｇ…下方段差面
５ｈ，５ｉ，５ｊ，５ｋ…位置決め部
６，８…ビス
７…マスク部材
７ａ…開口部
７ｂ，７ｃ…位置決め孔
ＳＣ…左右対称面

Claims

映像を表示するための表示素子と、
上記表示素子からの上記映像に係る光束を入射するための入射面と、該光束を反射するための反射面と、少なくとも一部が上記光束を反射するための全反射面として機能するようになされた該光束を射出するための射出面と、の少なくとも３つの光学面を有し、これらの光学面の内の少なくとも２つの光学面は１つの対称面に対してのみ面対称な形状の曲面として形成されている第１の光学素子と、
上記第１の光学素子の射出面から射出された光束を入射するための入射面と、該光束を射出するための射出面と、の少なくとも２つの光学面を有し、これらの光学面の内の少なくとも１つの光学面は１つの対称面に対してのみ面対称な形状の曲面として形成されている第２の光学素子と、
上記表示素子と上記第１の光学素子とを少なくとも保持する保持部材と、
この保持部材が固定されるものであって、上記第１の光学素子の射出面から射出される光束を通過させ得る開口部を有し、この開口部に上記第２の光学素子を保持するようになされた外観部材と、
を具備し、
上記第２の光学素子は、上記第１の光学素子と上記保持部材との少なくとも一方と位置決めされたものであることを特徴とする光学装置。
上記第２の光学素子は、上記射出面の外周に、上記外観部材の開口部の近傍表面と略同一な面形状となるように形成された段差部をさらに有して構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
上記第１の光学素子の射出面と上記第２の光学素子の入射面との間に配設されていて、上記表示素子からの上記映像を観察する際に不要となる光線を遮光するためのマスク部材をさらに具備したことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
上記表示素子は、略左右対称となる配置で左眼用および右眼用の映像を表示するためにそれぞれ設けられており、
上記第１の光学素子は、略左右対称となる配置で左眼用および右眼用にそれぞれ設けられており、
上記第２の光学素子は、略左右対称となる配置で左眼用および右眼用にそれぞれ設けられており、
上記保持部材は、上記左眼用および右眼用の表示素子と、上記左眼用および右眼用の第１の光学素子と、を少なくとも保持するものであり、
上記外観部材の開口部は、上記左眼用の第２の光学素子と右眼用の第２の光学素子とを各々保持するべく、略左右対称となる配置で左眼用と右眼用とにそれぞれ設けられており、
上記左眼用の第２の光学素子は、上記左眼用の第１の光学素子と上記保持部材との少なくとも一方と位置決めされたものであり、かつ、上記右眼用の第２の光学素子は、上記右眼用の第１の光学素子と上記保持部材との少なくとも一方と位置決めされたものであって、これらの位置決めは、上記左眼用の第１の光学素子と上記左眼用の第２の光学素子とを含んでなる左眼用の光学系と、上記右眼用の第１の光学素子と上記右眼用の第２の光学素子とを含んでなる右眼用の光学系と、が略対称の配置となるような左右対称面に対して、略対称となる位置において行われていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
上記保持部材は、上記左眼用および右眼用の第１の光学素子を一体的に取り付けて保持するものであり、
上記左右対称面に対して略対称となる位置において行われている上記位置決めは、左右の位置決め部位の一方が、上記外観部材に対する上記保持部材の固定部位周りの一回転方向の回動を規制し、左右の位置決め部位の他方が、該固定部位周りの反対回転方向の回動を規制するように、互いに当接することにより行われていることを特徴とする請求項４に記載の光学装置。