特開 2024-25215 表示ユニット及び光学表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024025215

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】表示ユニット及び光学表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 23/04 20060101AFI20240216BHJP

   G02B 21/18 20060101ALI20240216BHJP

   G02B 21/36 20060101ALI20240216BHJP

   G02B 27/02 20060101ALN20240216BHJP

【ＦＩ】

G02B23/04

G02B21/18

G02B21/36

G02B27/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022128476

(22)【出願日】2022-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(74)【代理人】

【識別番号】100196058

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰雄

(72)【発明者】

【氏名】井出 光隆

(72)【発明者】

【氏名】濱出 唯芽

【テーマコード（参考）】

2H039

2H052

2H199

【Ｆターム（参考）】

2H039AA05

2H039AB22

2H039AC09

2H052AB26

2H052AF22

2H199CA12

2H199CA23

2H199CA24

2H199CA25

2H199CA29

2H199CA30

2H199CA32

2H199CA43

2H199CA44

2H199CA45

2H199CA47

2H199CA50

2H199CA58

2H199CA59

2H199CA62

2H199CA65

2H199CA94

(57)【要約】

【課題】観察光と映像光とを重ね合わせて観察する。
【解決手段】本発明の表示ユニットは、対物レンズ及び接眼レンズを含むレンズ群を収容する第１収容部材に取り付けられる取付部材と、映像光を射出する表示素子と表示素子から射出された映像光を偏向する第１偏向部材とを収容する第２収容部材と、を備え、第１偏向部材はレンズ群の軸上に配置される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対物レンズ及び接眼レンズを含むレンズ群を収容する第１収容部材に取り付けられる取付部材と、
映像光を射出する表示素子と、前記表示素子から射出された前記映像光を偏向する第１偏向部材と、を収容する第２収容部材と、
を備え、
前記第１偏向部材は前記レンズ群の軸上に配置される、
表示ユニット。

【請求項2】

前記対物レンズは前記軸上で前記第１偏向部材と前記接眼レンズとの間に配置されている、
請求項１に記載の表示ユニット。

【請求項3】

前記接眼レンズは前記軸上で前記対物レンズと前記第１偏向部材との間に配置されている、
請求項１に記載の表示ユニット。

【請求項4】

前記第１偏向部材において前記映像光が入射する第１面に前記映像光の少なくとも一部を反射する反射膜が設けられ、
前記第１偏向部材において前記第１面とは反対側の第２面に反射防止膜が設けられている、
請求項１から３の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項5】

前記第１偏向部材において第１波長域を有する光の反射率と前記第１波長域とは異なる第２波長域を有する光の反射率とは互いに異なる、
請求項１から３の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項6】

前記表示素子からの映像光を前記第１偏向部材に向けて偏向させる第２偏向部材を備える、
請求項１から３の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項7】

前記第１偏向部材は、
前記表示素子からの前記映像光が入射する第１入射部を有する第１プリズムと、
外景からの観察光が入射する第２入射部を有する第２プリズムと、
前記第１入射部から入射した映像光を反射し、前記第２入射部から入射した光を透過する反射膜と、
を備え、
前記第１プリズムは前記反射膜で反射された前記映像光と前記反射膜を透過した前記観察光とを出射する出射部を有する、
請求項１から３の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項8】

前記第１偏向部材に対して前記表示素子とは反対側に設けられ、前記第１偏向部材を透過した前記映像光を前記第１偏向部材に向けて反射する反射部材と、
前記第１偏向部材と前記反射部材との間に配置された１／４波長板と、
を備え、
前記第１偏向部材は、前記反射部材に向けて第１偏光光を透過し、前記第１偏光光とは異なる偏光の第２偏光光を反射する、
請求項１から３の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項9】

前記第１偏向部材に対して前記表示素子とは反対側に設けられた受光素子を備え、
前記受光素子には、前記第２入射部から前記第２プリズムに入射した前記観察光の一部が入射する、
請求項７に記載の表示ユニット。

【請求項10】

前記第１偏向部材に入射する前記映像光の光軸に対する前記第１偏向部材の角度を４５°よりも大きく９０°以下に調節する調節部材を備える、
請求項１から３の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項11】

請求項１から３の何れか一項に記載の表示ユニットと、
前記レンズ群を有する遠方視認装置と、
を備える、
光学表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示ユニット及び光学表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、双眼鏡や望遠鏡、顕微鏡等の観察装置を用いる観察者からの観察像と映像とを重ね合わせて観察したいという要望が高まっている。例えば、双眼鏡で野鳥を観察したときに、観察像に野鳥の名前が瞬時に映像として表示される機能や、顕微鏡の観察像に倍率が瞬時に映像として表示される機能の実現が望まれている。

【0003】

特許文献１には、第１対物レンズと、第２対物レンズと、接眼レンズと、ビームスプリッターと、ディスプレイと、を備える光学装置が開示されている。特許文献１の光学装置では、ディスプレイから発せられた映像光が第２対物レンズを通り、観察光の光路上で第１対物レンズと接眼レンズとの間に配置されたビームスプリッターによって第１対物レンズを通った後の観察光と重ねられる。観察光及び映像光の光路上でビームスプリッターと接眼レンズとの間に中間像が形成される。その結果、特許文献１の光学装置を用いた観察者は、観察像と映像光とが互いに重なり合った中間像を視認することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１７４５６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述の特許文献１に開示されている光学装置では、映像光を発するディスプレイ（表示素子）、第２対物レンズ及びビームスプリッターが観察光の光路上での第１対物レンズと接眼レンズとの間に予め且つ直接組み込まれている。そのため、第１対物レンズを有して観察像を結像させる第１光学系に、ディスプレイ、第２対物レンズ及びビームスプリッターを含む第２光学系（表示ユニット）を後から組み合わせることは難しい。したがって、観察者が使い慣れた観察装置や、特殊な条件或いは必要とされる性能に応じた観察装置が既にある場合でも、それらの観察装置を用いて特許文献１に開示されているように観察光と映像光とを重ね合わせて観察することは困難である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の表示ユニットは、対物レンズ及び接眼レンズを含むレンズ群を収容する第１収容部材に取り付けられる取付部材と、映像光を射出する表示素子と表示素子から射出された映像光を偏向する第１偏向部材とを収容する第２収容部材と、を備える。第１偏向部材は、レンズ群の軸上に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の第１実施形態の光学表示装置の概略図である。

【図2】図１に示す光学表示装置をＤ方向から見たときの概略図である。

【図3】本発明の第２実施形態の光学表示装置の概略図である。

【図4】本発明の第３実施形態の光学表示装置の概略図である。

【図5】本発明の第４実施形態の光学表示装置の概略図である。

【図6】本発明の第５実施形態の光学表示装置の概略図である。

【図7】本発明の第６実施形態の光学表示装置の概略図である。

【図8】本発明の第７実施形態の光学表示装置の概略図である。

【図9】本発明の第８実施形態の光学表示装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態の光学表示装置１０１の構成を示す概略図であり、光学表示装置１０１を上方から見た場合の図である。なお、以下の各図面では、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を変えている場合がある。

【0009】

図１に示すように、光学表示装置１０１は、双眼鏡（遠方視認装置）２０１と、第１実施形態の表示ユニット１１と、を備える。

【0010】

本明細書では、双眼鏡２０１を使用する観察者の右眼ＥＲと左眼ＥＬの中心同士を結ぶ図示略の線に平行な方向をＸ方向とし、右眼ＥＲの中心と左眼ＥＬの中心との中間位置を通って右眼ＥＲ及び左眼ＥＬの視界の前後方向に平行に延在する仮想線を基準線ＢＬとする。Ｘ方向において、基準線ＢＬに近づく方向を－Ｘ方向と称し、相対的に基準線ＢＬに近い位置を－Ｘ側の位置と称する場合がある。基準線ＢＬから離れる方向を＋Ｘ方向と称し、相対的に基準線ＢＬから遠い位置を＋Ｘ側の位置と称する場合がある。

【0011】

また、Ｘ方向に直交し、右眼ＥＲ及び左眼ＥＬの視界の前後方向に平行な方向をＺ方向とする。Ｚ方向において、観察対象の不図示の物体が存在する位置から観察者の右眼ＥＲ及び左眼ＥＬに向かう方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向とは逆向きの方向を－Ｚ方向と称する場合がある。相対的に＋Ｚ方向の前方の位置を＋Ｚ側の位置、又は像側の位置と称し、相対的に＋Ｚ方向の後方の位置すなわち－Ｚ方向の前方の位置を－Ｚ側の位置、又は物体側の位置と称する場合がある。また、Ｘ方向及びＺ方向に直交し、鉛直方向に平行な方向をＹ方向とする。Ｙ方向において下から上に向かう方向を＋Ｙ方向と称し、＋Ｙ方向とは逆向きの方向を－Ｙ方向と称する場合がある。相対的に＋Ｙ方向の前方の位置を＋Ｙ側の位置、又は上側の位置と称し、相対的に＋Ｙ方向の後方の位置すなわち－Ｙ方向の前方の位置を－Ｙ側の位置、又は下側の位置と称する場合がある。

【0012】

以下、観察光は、観察対象の物体から発せられ、双眼鏡２０１によって観察者に視認される光を表す。映像光は、観察対象の物体に関する情報を示す画像光であり、後述する表示素子５０から発せられ、双眼鏡２０１によって観察者に視認される光を表す。

【0013】

双眼鏡２０１は、ポロ式或いはポロプリズムタイプと呼ばれる種類のうちでも所謂ミニポロではなく普通のポロと呼ばれる種類の双眼鏡である。双眼鏡２０１は、右眼用の鏡筒（第１収容部材）２１１及びレンズ群と、左眼用の鏡筒（第１収容部材）２１２及びレンズ群２２２と、接続部材２３０と、を備える。

【0014】

右眼用の鏡筒２１１には、右眼用のレンズ群が収容されている。左眼用の鏡筒２１２には、左眼用のレンズ群２２２が収容されている。鏡筒２１１，２１２の形状は、各々に対応するレンズ群の全体的な形状に応じて適宜設計されている。具体的には、鏡筒２１１，２１２は、物体側の端から＋Ｚ方向に延在し、下方に拡がりつつ、－Ｘ方向に曲がり、像側の端まで＋Ｚ方向に延在している。右眼用の鏡筒２１１は、基準線ＢＬを基準にして折り返した左眼用の鏡筒２１２と同等である。鏡筒２１１，２１２の物体側の端及び像側の端は開口されている。つまり、鏡筒２１１，２１２は、筒状の筐体である。

【0015】

図１では右眼用のレンズ群が省略されているが、右眼用のレンズ群は、基準線ＢＬを基準にして折り返した左眼用のレンズ群２２２と同等である。以下では、レンズ群２２２についてのみ説明する。

【0016】

レンズ群２２２は、少なくとも対物レンズ２５０と、接眼レンズ２７０と、を備える。対物レンズ２５０は、レンズ群２２２において最も像側に配置されている光学素子であり、鏡筒２１２の物体側の端部に嵌められている。接眼レンズ２７０は、レンズ群２２２において最も像側すなわち左眼ＥＬの近くに配置されている光学素子であり、鏡筒２１２の像側の端部に嵌められている。図１では、対物レンズ２５０及び接眼レンズ２７０の各々が１枚の両凸レンズで例示されている。但し、対物レンズ２５０及び接眼レンズ２７０の一方又は両方は、複数のレンズがレンズ群２２２の軸ＡＸ１上で互いに間隔をあけて配置されている複合レンズであってもよく、２枚以上のレンズが軸ＡＸ１上で互いに接合された接合レンズであってもよく、複合レンズと接合レンズとの組み合わせによって構成されていてもよい。軸ＡＸ１は、レンズ群２２２の全体を通る観察光及び映像光の光軸を意味する。

【0017】

また、レンズ群２２２は、プリズム２６１、２６２を備えている構成でもよい。プリズム２６１は、不図示の観察光の光路上すなわち軸ＡＸ１上で対物レンズ２５０と接眼レンズ２７０との間に配置されている。プリズム２６１は、Ｘ方向に沿って見たときに略四角形状を有し、Ｙ方向に沿って見たときに略台形状を有し、Ｚに沿って見たときに長円形状を有する。

【0018】

プリズム２６１は、透過面２６１ａと、反射面２６１ｂ，２６１ｃと、を有する。透過面２６１ａは、Ｘ方向及びＹ方向を含むＸＹ平面に平行な平面であり、観察光及び後述する映像光を透過する。反射面２６１ｂは、Ｙ方向に沿って移動したときに＋Ｘ側に凸となるように湾曲し、且つ＋Ｚ方向に移動するに従って－Ｘ側に移動する湾曲面である。反射面２６１ｃは、Ｙ方向に沿って移動したときに－Ｘ側に凸となるように湾曲し、且つ＋Ｚ方向に移動するに従って＋Ｘ側に移動する湾曲面である。反射面２６１ｂ，２６１ｃは、観察光及び映像光を全反射する。

【0019】

プリズム２６２は、軸ＡＸ１上でプリズム２６１の直後、すなわち軸ＡＸ１上でプリズム２６１の像側の位置に配置されている。実際には、プリズム２６２は、Ｘ方向でプリズム２６１の中心よりも－Ｘ側の部分と重なり、Ｙ方向でプリズム２６１の中心よりも下側の部分と重なり、且つプリズム２６１よりも下方に突出し、Ｚ方向でプリズム２６１よりも－Ｚ側の位置に配置されている。プリズム２６２の透過面２６２ａは、プリズム２６１の透過面２６１ａと平行に配置され、Ｚ方向で透過面２６１ａと隙間をあけて配置されている。

【0020】

プリズム２６２は、透過面２６２ａと、反射面２６２ｂ，２６２ｃと、を有する。透過面２６２ａは、ＸＹ平面に平行な平面であり、観察光及び映像光を透過する。反射面２６２ｂは、Ｘ方向に沿って移動したときに＋Ｙ側に凸となるように湾曲し、且つ＋Ｚ方向に移動するに従って＋Ｙ側に移動する湾曲面である。反射面２６２ｃは、Ｘ方向に沿って移動したときに－Ｙ側に凸となるように湾曲し、且つ＋Ｚ方向に移動するに従って－Ｙ側に移動する湾曲面である。

【0021】

対物レンズ２５０と、プリズム２６１，２６２と、接眼レンズ２７０の各材質は、観察光及び映像光を透過可能であれば特に限定されないが、例えば光学ガラスや石英等である。

【0022】

図２は、光学表示装置１０１を図１に示すＤ方向から見たときの構成を示す概略図である。図１及び図２に示すように、表示ユニット１１は、取付部材２１と、筐体（第２収容部材）３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、ハーフミラー（第１偏向部材）６０と、を備える。

【0023】

取付部材２１は、双眼鏡２０１の鏡筒２１２の物体側の端部に対してさらに物体側すなわち－Ｚ側から取り付けられ、鏡筒２１２に対して着脱可能な部材である。取付部材２１の構成及び形状は、鏡筒２１２の物体側の端部に着脱可能であれば特に限定されない。取付部材２１は、例えば鏡筒２１２の物体側の端部を径方向の外側から係止可能な部材である。Ｚ方向に沿って見たときに、取付部材２１は、少なくとも対物レンズ２５０に入射する前の観察光の光路とは重なっていない。

【0024】

筐体３１には、表示素子５０と、レンズ５５と、ハーフミラー６０と、信号処理装置７０が収容されている。筐体３１は、表示素子５０から射出される映像光を観察光と重ね合わせるためのレンズ５５及びハーフミラー６０を含む光学系の全体的な形状及び大きさに応じて適宜設計されている。

【0025】

具体的には、筐体３１は、直方体状に形成され、上壁部３２と、底壁部３３と、側壁部３４，３５，３６，３７と、を備える。上壁部３２は、ＸＹ平面に略平行な内壁面及び外壁面を有し、鏡筒２１２よりも上方にある。底壁部３３は、ＸＹ平面に略平行な内壁面及び外壁面を有し、ハーフミラー６０の下端よりも下方にある。

【0026】

側壁部３４は、Ｘ方向及びＺ方向を含むＸＺ平面に略平行な内壁面及び外壁面を有し、ハーフミラー６０の＋Ｚ側の端よりも＋Ｚ側すなわち像側の位置にあり、Ｚ方向で鏡筒２１２の物体側の端と隣り合って配置される。側壁部３４において観察光及び映像光の光路と重なる領域には、透過領域が設けられている。側壁部３６は、ＸＺ平面に略平行な内壁面及び外壁面を有し、ハーフミラー６０の－Ｚ側の端よりも－Ｚ側すなわち物体側の位置にある。側壁部３６において観察光の光路と重なる領域には、透過領域が設けられている。

【0027】

側壁部３５は、Ｙ方向及びＺ方向を含むＹＺ平面に略平行な内壁面及び外壁面を有し、上壁部３２及び底壁部３３の各々の＋Ｘ側の端同士及び側壁部３４，３６の各々の＋Ｘ側の端同士を連結する。側壁部３７は、ＹＺ平面に略平行な内壁面及び外壁面を有し、上壁部３２及び底壁部３３の各々の－Ｘ側の端同士及び側壁部３４，３６の各々の－Ｘ側の端同士を連結する。

【0028】

筐体３１の材質は、特に限定されない。但し、筐体３１の材質が観察光及び映像光を透過しない、或いは透過し難い材質である場合には、側壁部３４，３６の透過領域に開口が形成される、或いは透過領域のみ観察光及び映像光を透過可能な材質で構成される。上壁部３２、底壁部３３、側壁部３５，３７の各々の内壁面及び側壁部３４，３６の透過領域以外の領域の内壁面には、ねじ切りや黒色のコーティング等の遮光処理が施されていることが好ましい。これらの内壁面に遮光処理が施されることによって、表示素子５０から射出された映像光の内壁面での乱反射を抑え、ゴーストの発生を防止することができる。

【0029】

表示素子５０は、筐体３１の内部空間４０に配置され、具体的には内部空間４０における＋Ｙ側の所定の位置に配置されている。表示素子５０は、映像光を射出する表示面５２を有する。表示面５２は、ＸＺ平面に平行に配置され、内部空間４０に面する。なお、表示素子５０は、上壁部３２の内壁面、すなわち内部空間４０に向く壁面に設けられていてもよい。

【0030】

筐体３１において側壁部３４，３６は省略されてもよく、筐体３１は＋Ｚ側及び－Ｚ側に向けて開口していてもよい。なお、側壁部３４，３６が設けられることによって、観察者が表示ユニット１１を取り扱う際に手が表示素子５０、レンズ５５及びハーフミラー６０に触れることを防止することができる。その結果、ハーフミラー６０の傾斜角度の変動、当該変動による軸ＡＸ２のずれ、及び表示素子５０、レンズ５５及びハーフミラー６０の各々への外部からの衝撃や各々の損傷の発生を防止することができる。また、側壁部３４，３６が設けられることによって、内部空間４０に対する防塵効果が得られる。

【0031】

表示素子５０は、後述するように観察光と重畳する際に観察光に影響を与えないように映像光を射出可能な光源として、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）のような自発光素子やレーザーＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）であることが好ましい。表示素子５０にこれらの光源が用いられることによって、映像光における所謂黒浮きの発生を防ぎ、映像光を鮮明に表示することができる。但し、映像光の黒浮きが問題にならない場合では、表示素子５０は、例えばＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ，登録商標）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＬＥＤとＬＣＤとの組み合わせであってもよい。

【0032】

レンズ５５は、筐体３１の内部空間４０に配置され、具体的には表示素子５０から発せられた映像光の光路上で表示素子５０よりも前方すなわち下方及び－Ｙ側の所定の位置に配置されている。レンズ５５は、映像光をレンズ５５よりも光路上の前方で結像させる。レンズ５５は、図で例示しているように両凸レンズであってもよく、両凸レンズ以外の平凸レンズを含む回転対称形の球面レンズ、非球面レンズ、自由曲面レンズ、フレネルレンズを含む回折レンズの何れかであってもよい。また、レンズ５５は、複数のレンズがレンズ５５の軸ＡＸ２上で互いに間隔をあけて配置されている複合レンズであってもよく、２枚以上のレンズが軸ＡＸ２上で互いに接合された接合レンズであってもよく、複合レンズと接合レンズとの組み合わせによって構成されていてもよい。軸ＡＸ２は、レンズ５５を通る映像光の光軸を意味する。レンズ５５の形状、及び開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ；ＮＡ）を含むパラメータは、表示面５２の大きさ、映像光のビーム面積及び波長等を考慮して適宜設計されている。

【0033】

レンズ５５の材質は、映像光を透過可能であれば特に限定されないが、例えば光学ガラスや石英等であり、プラスチック等の樹脂であってもよい。

【0034】

なお、軸ＡＸ２上でのレンズ５５と表示素子５０との距離は微調整可能であることが好ましい。例えば表示素子５０の軸ＡＸ２上での位置は固定され、レンズ５５の軸ＡＸ２上での位置が可動であってもよく、レンズ５５に不図示の移動機構が設けられてもよい。例えば、観察光と映像光との焦点距離及び結像位置に互いにずれが生じた場合に、軸ＡＸ２上でのレンズ５５と表示素子５０との距離を調整することによって、観察光と映像光との焦点距離及び結像位置を互いに揃えることができる。また、観察対象の物体の位置が急変した場合、或いは光学表示装置１０１を複数の観察者が共有して使用し、観察者によって視認能力の差がある場合等においても、軸ＡＸ２上でのレンズ５５と表示素子５０との距離を調整することによって、観察光に対して各観察者が違和感のない映像光を視認することができる。

【0035】

ハーフミラー６０は、筐体３１の内部空間４０に配置され、具体的には表示素子５０から発せられた映像光の光路上でレンズ５５よりも前方すなわち下方及び－Ｙ側において軸ＡＸ１，ＡＸ２が交差する位置に配置されている。ハーフミラー６０は、互いに平行な板面を有する平行平板である基板から構成されている。基板の一方の板面（第１面）は、映像光が入射するとともに観察光が透過する面であり、基板の他方の板面（第２面）は一方の板面とは反対側の面で合って、観察光が入射する面である。基板の一方の板面には、反射膜６２が設けられている。基板の他方の板面（第２面）には、反射防止膜６４が設けられている。

【0036】

基板の一方の板面及び反射膜６２は、レンズ５５及び対物レンズ２５０と対向している。基板の一方の板面及び反射膜６２は、Ｙ方向に沿って見たときに表示素子５０の表示面５２の全体及びレンズ５５と重なり、Ｚ方向に沿って見たときに対物レンズ２５０に入射する前の観察光の光路、筐体３１の側壁部３４，３６の透過領域の全体及び対物レンズ２５０と重なっている。

【0037】

基板の両板面、反射膜６２及び反射防止膜６４の表面は、Ｘ方向に沿って見たときに軸ＡＸ１，ＡＸ２の各々と略４５°をなし、ＸＹ平面及びＸＺ平面に対して傾斜している。前述の角度は、板面又は表面と軸とのなす狭角を意味する。基板の両板面、反射膜６２及び反射防止膜６４の表面は、＋Ｚ方向に移動するに従って－Ｙ方向に移動する。

【0038】

ハーフミラー６０の基板の材質は、観察光を透過可能であれば特に限定されない。反射膜６２は、＋Ｙ側から入射する映像光の少なくとも一部を反射し、－Ｚ側から入射する観察光の少なくとも一部を透過する。反射膜６２が基板の一方の板面に設けられることによって、映像光を観察光に効率良く重畳することができる。反射防止膜６４は、－Ｚ側から入射する観察光の略全部を透過する。反射防止膜６４は省略可能であるが、反射防止膜６４が基板の他方の板面に設けられることによって、観察光が二重になることを防止することができる。

【0039】

ハーフミラー６０における観察光の透過率は５０％以上であることが好ましい。このことによって、光学表示装置１０１における観察光の透過率の低下を極力抑えることができる。反射膜６２における映像光の反射率は４０％以上であることが好ましい。このことによって、映像光の光量の低下を抑えることができる。

【0040】

映像光が単色でよい場合、表示素子５０の表示面５２から単色所定の色に対応する波長を有する映像光を射出させればよい。この場合、反射膜６２は、所定の色の波長を有する光のみに高い反射率を有し、所定の色以外の波長を有する光を透過するように形成されてもよい。すなわち、ハーフミラー６０において所定の色の波長（第１波長域）を有する光の反射率と所定の色以外の波長（第１波長域とは異なる第２波長域）を有する光の反射率とは互いに異なる。所定の色は、例えば緑色や青色であるが、観察者が視認可能であれば特に限定されない。このことによって、光学表示装置１０１における所定の色以外の波長の観察光の透過率の低下を抑えることができる。

【0041】

第１実施形態において、表示ユニット１１が双眼鏡２０１の鏡筒２１２の－Ｚ側の端部に装着された状態では、ハーフミラー６０がレンズ群２２２の軸ＡＸ１上に配置され、軸ＡＸ１上で観察対象の物体と対物レンズ２５０との間に配置される。すなわち、表示ユニット１１が双眼鏡２０１に装着された状態では、対物レンズ２５０が軸ＡＸ１上でハーフミラー６０と接眼レンズ２７０との間に配置される。このような相対配置によって、観察者は、表示ユニット１１に対してＺ方向で左眼ＥＬからある程度の距離をあけてアプローチすることができるので、観察をしている際にも表示ユニット１１を快適に取り扱うことができる。

【0042】

信号処理装置７０は、表示素子５０と電気的に接続された任意の場所に配置され、例えば筐体３１の内部空間４０において映像光の光路と重ならない位置に配置されている。信号処理装置７０は、少なくとも観察光に含まれる物体の情報に応じた文字情報や画像情報に基づいて映像光の電気信号を生成し、表示素子５０に当該電気信号を送信し、表示素子５０の表示面５２から当該電気信号に応じた映像光を射出させる。信号処理装置７０は、観察光に含まれる物体の情報を取得するために、例えばハーフミラー６０を透過した観察光の一部を受光する、或いは観察者の動きを捉え、画像認識等によって物体の種類や状態に関する情報を取得する機能又は機構を備える。信号処理装置７０は、例えば前述した信号処理装置７０の動作及び処理を行うプログラムが内蔵されたマイクロコンピューターや集積回路で構成されている。

【0043】

表示ユニット１１の軽量化の点から、信号処理装置７０は、観察者が所有する表示ユニット１１と通信可能なスマートフォン、タブレット端末機器に配置されていてもよい。表示ユニット１１は、信号処理装置７０が筐体３１に配置されることによってスタンドアロンで動作してもよく、前述のように外部端末装置やコンピューターと有線又は無線によって接続された状態で動作してもよい。

【0044】

上述の構成を備える光学表示装置１０１では、観察対象の物体からの観察光は、遠方から略平行光の状態で軸ＡＸ１に沿って－Ｚ側から対物レンズ２５０に入射する。対物レンズ２５０に入射した観察光は、プリズム２６２の反射面２６２ｂ、透過面２６２ａ、プリズム２６１の透過面２６１ａを透過し、反射面２６１ｂによって－Ｘ方向に全反射される。－Ｘ方向に全反射された観察光は、反射面２６１ｃによって－Ｚ方向に全反射され、透過面２６１ａ及びプリズム２６２の透過面２６２ａを透過し、反射面２６２ｂによって－Ｙ方向に全反射され、反射面２６２ｃによって＋Ｚ方向に全反射され、透過面２６２ａを透過する。前述のようにプリズム２６１，２６２を通ることによって、観察光の像が正立する。プリズム２６２から射出された観察光は、接眼レンズ２７０によって左眼ＥＬの網膜上に結像し、観察者に視認される。

【0045】

光学表示装置１０１では、表示ユニット１１の表示素子５０の表示面５２から、信号処理装置７０からの電気信号に応じた映像光が表示されると、映像光はレンズ５５によって略平行光になり、平行光になった映像光の少なくとも一部はハーフミラー６０の反射膜６２によって反射される。ハーフミラー６０によって反射された映像光は、物体から対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。すなわち、対物レンズ２５０には、観察光と映像光が軸ＡＸ１に沿って互いに揃えられた光路から入射する。対物レンズ２５０に入射した映像光は、観察光と同様の光路を進み、プリズム２６１，２６２によって像を正立され、接眼レンズ２７０によって左眼ＥＬの網膜上に結像し、観察者に視認される。

【0046】

以上説明した第１実施形態の表示ユニット１１は、取付部材２１と、筐体（第２収容部材）３１と、を備える。取付部材２１は、対物レンズ２５０及び接眼レンズ２７０を含むレンズ群２２２を収容する鏡筒（第１収容部材）２１２に取り付けられる。筐体３１には、映像光を射出する表示素子５０と、表示素子５０から射出された映像光を偏向するハーフミラー（第１偏向部材）６０と、を収容されている。第１実施形態の表示ユニット１１では、ハーフミラー６０は、レンズ群２２２の軸ＡＸ１上に配置される。第１実施形態の表示ユニット１１によれば、双眼鏡２０１が例えば観察者が使い慣れた双眼鏡であっても、双眼鏡２０１に後付けし、双眼鏡２０１によって視認される観察像と表示素子５０からの映像とを重畳させ、観察者が観察像及び映像の両方を視認することができる。

【0047】

第１実施形態の光学表示装置１０１は、第１実施形態の表示ユニット１１と、対物レンズ２５０及び接眼レンズ２７０を含むレンズ群２２２を有する双眼鏡２０１と、を備える。第１実施形態の光学表示装置１０１によって、鏡筒２１２における対物レンズ２５０側の端部に表示ユニット１１を後付け可能な双眼鏡２０１を実現することができる。また、第１実施形態の光学表示装置１０１によれば、表示ユニット１１を双眼鏡２０１に取り付けた状態で観察者が観察像及び映像の両方を視認することができる。

【0048】

なお、第１実施形態では、双眼鏡２０１としてポロプリズム方式の双眼鏡を例示したが、表示ユニット１１を取り付け可能な双眼鏡としては、対物レンズと接眼レンズとを含むレンズ群の軸が略一直線状であるダハプリズム方式の双眼鏡、或いはガリレオ方式の双眼鏡であってもよく、これら以外の方式の双眼鏡であってもよい。また、対物レンズと接眼レンズとの間の軸ＡＸ１は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の何れにおいても任意に移動してもよく、双眼鏡における対物レンズ及び接眼レンズを含むレンズ群の軸の形状は特に限定されない。さらに、レンズ群は、対物レンズ及び接眼レンズ、プリズムの他に、観察光を観察者の眼の網膜に結像させ且つ観察像を正立させるための任意の光学素子を備えてもよい。言い換えれば、レンズ群における対物レンズ及び接眼レンズ以外の構成の有無は、特に限定されない。

【0049】

また、第１実施形態では、表示ユニット１１及び取付部材２１が左眼用の鏡筒２１２のみに着脱可能であったが、表示ユニット１１及び取付部材２１は、右眼用の鏡筒２１１のみに着脱可能であってもよく、鏡筒２１１，２１２の両方に着脱可能であってもよい。

【0050】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図３を用いて説明する。なお、第２実施形態以降の各実施形態では、上位の実施形態と共通する内容の説明を省略し、上位の実施形態とは異なる各実施形態の構成について説明する。各実施形態では、第１実施形態の表示ユニット１１及び光学表示装置１０１の各構成と共通する構成には、各構成と同一の符号を付し、その説明を省略する。また、各実施形態では、特筆しない限り、上位の実施形態と同様の変形例を適用することができる。

【0051】

図３は、第２実施形態の光学表示装置１０２を図１に示すＤ方向に対応する方向から見たときの構成を示す概略図である。図３に示すように、第２実施形態の光学表示装置１０２は、双眼鏡２０１と、第２実施形態の表示ユニット１２と、を備える。

【0052】

なお、図３以降の各図では、観察光及び映像光がプリズム２６１の反射面２６１ｃによって折り返される位置をＲ１として表し、観察光及び映像光がプリズム２６２の反射面２６２ｃによって折り返される位置をＲ２として示し、位置Ｒ１から位置Ｒ２までの軸ＡＸ１の図示は省略されている。すなわち、図３以降の各図では位置Ｒ１，Ｒ２がＹ方向で互いに同じ位置で示されているが、実際には図１及び図２を参照して説明したように、位置Ｒ２は位置Ｒ１よりも下方にあり、位置Ｒ１，Ｒ２間の軸ＡＸ１は反射面２６１ｃ，２６２ｃによってＸ方向又はＹ方向においても移動する。また、図３以降の各図では、プリズム２６１，２６２の形状が簡略化されている。

【0053】

表示ユニット１２は、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、ハーフミラー６０と、を備える。表示ユニット１２では、ハーフミラー６０の基板の両板面、反射膜６２及び反射防止膜６４の表面は、Ｘ方向に沿って見たときに軸ＡＸ１，ＡＸ２の各々と少なくとも４５°とは異なる所定の傾斜角度をなし、例えば５０°以上の角度をなす。軸ＡＸ２は、ハーフミラー６０の反射膜６２の表面が軸ＡＸ１に対してなす角度に応じて、Ｘ方向に沿って見たときにＹ方向に平行且つ軸ＡＸ１，ＡＸ２の交点を通る不図示の軸に対して傾斜している。

【0054】

図３に示すように、例えばＸ方向に沿って見たときに、軸ＡＸ１，ＡＸ２がなす狭角が９０°未満であって、軸ＡＸ２がＹ方向に対して対物レンズ２５０に近づくように傾斜している。この場合、ハーフミラー６０は、軸ＡＸ１，ＡＸ２の交点を中心として第１実施形態での姿勢よりもＹ方向に平行になるように立ち上がった姿勢をとる。表示ユニット１２では、表示ユニット１１と同様に、表示素子５０から発せられた映像光を観察光に重畳することができる。また、表示ユニット１２では、ハーフミラー６０を第１実施形態での姿勢よりも立ち上げた姿勢で内部空間４０に配置されているため、破線で示すように筐体３１のＺ方向の全長を縮小することができる。

【0055】

なお、図示していないが、表示ユニット１２は、Ｘ方向に沿って見たときのハーフミラー６０の反射膜６２の表面がＹ方向に平行且つ軸ＡＸ１，ＡＸ２の交点を通る軸に対してなす傾斜角度を調節可能な角度調節機構を備えてもよい。ハーフミラー６０の傾斜角度を調整することによって、ハーフミラー６０から接眼レンズ２７０までの間の軸ＡＸ２が軸ＡＸ１からずれて観察像に対する映像の表示位置が変化する。この原理を用いて、観察者は、角度調節機構を用いて観察像における映像の表示位置を容易に変更することができ、観察像から映像を外すこともできる。

【0056】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、第３実施形態の光学表示装置１０３を図１に示すＤ方向に対応する方向から見たときの構成を示す概略図である。図４に示すように、第３実施形態の光学表示装置１０３は、双眼鏡２０１と、第３実施形態の表示ユニット１３と、を備える。

【0057】

表示ユニット１３は、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、ミラー（第２偏向部材）５８と、ハーフミラー６０と、を備える。表示ユニット１３では、表示素子５０の表示面５２は、ＸＹ平面に平行に配置されている。レンズ５５は、表示素子５０よりも＋Ｚ側の位置に配置されている。ミラー５８は、レンズ５５＋Ｚ側の位置に配置されている。表示素子５０の表示面５２から発せられた映像光は、＋Ｚ方向に進行する。表示素子５０、レンズ５５及びミラー５８は、Ｚ方向に沿って見たときに互いに重なり、ハーフミラー６０よりも上側の位置にある。ミラー５８は、少なくともハーフミラー６０よりも＋Ｚ側の位置にある。

【0058】

表示ユニット１３において、ハーフミラー６０は、第２実施形態で説明したように、軸ＡＸ１，ＡＸ２の交点を中心として第１実施形態での姿勢よりもＹ方向に平行になるように立ち上がった姿勢をとっている。また、レンズ５５の軸ＡＸ２がミラー５８によって折り返されて反射膜６２に交差している。ミラー５８の反射面は、Ｘ方向に沿って見たときにハーフミラー６０の反射膜６２の表面の傾斜角度に応じて、Ｙ方向に平行な不図示の軸及びＺ方向に平行な不図示の軸に対して傾斜している。表示素子５０とミラー５８との間の軸ＡＸ２とハーフミラー６０と対物レンズ２５０との間の軸ＡＸ１とが互いに平行であれば、ミラー５８の反射面とハーフミラー６０の反射膜６２の表面が互いに平行である。

【0059】

表示ユニット１３では、表示ユニット１１と同様に、表示素子５０から発せられた映像光を観察光に重畳することができる。また、表示ユニット１３では、表示素子５０からの映像光をハーフミラー６０に向けて偏向させるミラー５８をさらに備え、ハーフミラー６０の傾斜角度、表示素子５０とミラー５８との離間距離等を適宜設定することによって、筐体３１の少なくともＺ方向から見て鏡筒２１２と重なる部分のＺ方向の全長を縮小することができる。なお、映像光の光路を妨げなければ、表示ユニット１３の双眼鏡２０１への装着状態において、ミラー５８が対物レンズ２５０よりも＋Ｚ側の位置にあってもよい。このことによって、筐体３１のＺ方向から見て鏡筒２１２と重なる部分のＺ方向の全長をさらに縮小することができる。

【0060】

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図５を用いて説明する。図５は、第４実施形態の光学表示装置１０４を図１に示すＤ方向に対応する方向から見たときの構成を示す概略図である。図５に示すように、第４実施形態の光学表示装置１０４は、双眼鏡２０１と、第４実施形態の表示ユニット１４と、を備える。

【0061】

表示ユニット１４は、取付部材２２と、筐体３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、ハーフミラー６０と、を備える。

【0062】

取付部材２２は、双眼鏡２０１の鏡筒２１２の像側の端部にさらに像側すなわち＋Ｚ側から取り付けられ、鏡筒２１２に対して着脱可能な部材である。取付部材２２の構成及び形状は、鏡筒２１２の像側の端部に着脱可能であれば特に限定されない。取付部材２２は、例えば鏡筒２１２の像側の端部を径方向の外側から係止可能な部材である。Ｚ方向に沿って見たときに、取付部材２２は、少なくとも接眼レンズ２７０を通った後の観察光の光路とは重なっていない。

【0063】

第４実施形態において、表示ユニット１４が双眼鏡２０１の鏡筒２１２の＋Ｚ側の端部に装着された状態では、ハーフミラー６０がレンズ群２２２の軸ＡＸ１上に配置され、軸ＡＸ１上で接眼レンズ２７０と観察者の左眼ＥＬとの間に配置される。すなわち、表示ユニット１４が双眼鏡２０１に装着された状態では、接眼レンズ２７０が軸ＡＸ１上で対物レンズ２５０とハーフミラー６０との間に配置される。このような相対配置によって、光学表示装置１０４では、例えば双眼鏡２０１において表示倍率が可変であって、観察者が表示倍率を任意に変更した場合であっても、映像の倍率は変わらず、映像の視認度が保持される。一方で、光学表示装置１０４では、観察者が双眼鏡２０１の表示倍率を任意に変更すると、映像の倍率も変化する。

【0064】

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、第５実施形態の光学表示装置１０５を図１に示すＤ方向に対応する方向から見たときの構成を示す概略図である。図６に示すように、第５実施形態の光学表示装置１０５は、双眼鏡２０１と、第５実施形態の表示ユニット１５と、を備える。

【0065】

表示ユニット１５は、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、キューブ型のビームスプリッター（第１偏向部材）８０と、を備える。つまり、表示ユニット１５は、表示ユニット１１においてハーフミラー６０に替えてビームスプリッター８０を備える装置である。

【0066】

ビームスプリッター８０は、直角プリズム（第１プリズム）８１と、直角プリズム（第２プリズム）８２と、反射膜６２と、を備える。直角プリズム８１は、等辺面８１ａ，８１ｂと、斜辺面８１ｃと、側面８１ｄ，８１ｅと、を有する。等辺面（第１入射部）８１ａは、Ｙ方向から見て略正方形状を有し、ＸＺ平面に平行に配置されている。等辺面（出射部）８１ｂは、等辺面８１ａに直交し、Ｚ方向から見て略正方形状を有し、ＸＹ平面に平行に配置されている。斜辺面８１ｃは、Ｙ方向及びＺ方向から見たときに等辺面８１ａ，８１ｂと重なるが、等辺面８１ａ，８１ｂの各々に対して傾斜し、＋Ｚ方向に移動するに従って－Ｙ方向に移動するように傾斜している。側面８１ｄ，８１ｅは、Ｘ方向から見て直角二等辺三角形状を有する。

【0067】

直角プリズム８２は、直角プリズム８１と略同等の大きさ及び形状で形成され、等辺面８２ａ，８２ｂと、斜辺面８２ｃと、側面８２ｄ，８２ｅと、を有する。等辺面（第２入射部）８２ａは、Ｚ方向から見て略正方形状を有し、ＸＹ平面に平行に配置されている。等辺面８２ｂは、等辺面８２ａに直交し、Ｙ方向から見て略正方形状を有し、ＸＺ平面に平行に配置されている。斜辺面８２ｃは、Ｙ方向及びＺ方向から見たときに等辺面８２ａ，８２ｂと重なるが、等辺面８２ａ，８２ｂの各々に対して傾斜し、＋Ｚ方向に移動するに従って－Ｙ方向に移動するように傾斜している。斜辺面８２ｃは、直角プリズム８１の斜辺面８１ｃに対して平行である。側面８２ｄ，８２ｅは、Ｘ方向から見て直角二等辺三角形状を有する。

【0068】

直角プリズム８１の等辺面８１ａ，８１ｂには、不図示の反射防止膜が設けられている。同様に、直角プリズム８２の等辺面８２ａ，８２ｂには、不図示の反射防止膜が設けられている。直角プリズム８１，８２の各材質は、観察光及び映像光を透過可能であれば特に限定されないが、例えば光学ガラスや石英等である。

【0069】

反射膜６２は、直角プリズム８１の斜辺面８１ｃと直角プリズム８２の斜辺面８２ｃとの間に介在し、斜辺面８１ｃ，８２ｃと密着している。ビームスプリッター８０は、立方体状に構成されている。

【0070】

光学表示装置１０５では、表示ユニット１５の表示素子５０の表示面５２から射出され、レンズ５５によって略平行光になった映像光は、ビームスプリッター８０の直角プリズム８１の等辺面８１ａから直角プリズム８１に入射する。直角プリズム８１に入射した映像光の少なくとも一部は、斜辺面８１ｃを透過して反射膜６２によって反射される。直角プリズム８１に入射した映像光の残りの少なくとも一部は、反射膜６２及び直角プリズム８２の等辺面８２ｂを順次透過する。反射膜６２によって反射された映像光は、斜辺面８１ｃから直角プリズム８１の内部に入射し、等辺面８１ｂから射出される。観察対象の物体からの観察光は、等辺面８２ａから直角プリズム８２に入射し、斜辺面８２ｃから射出するとともに反射膜６２に入射する。直角プリズム８２から射出された観察光の一部は、反射膜６２を透過し、斜辺面８１ｃから直角プリズム８１に入射し、等辺面８１ｂから＋Ｚ方向に射出され、対物レンズ２５０に入射する。ビームスプリッター８０の直角プリズム８１の等辺面８１ｂから射出された映像光は、ビームスプリッター８０から対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。対物レンズ２５０には、第１実施形態と同様に、観察光と映像光が軸ＡＸ１に沿って互いに揃えられた光路から入射する。

【0071】

光学表示装置１０５では、映像光を観察光に重畳させるためにキューブ型のビームスプリッター８０を用いるため、光学表示装置１０１等のようにハーフミラー６０を用いる構成に比べて映像光の光路長が長くなると考えられる。しかしながら、光学表示装置１０５では、ハーフミラー６０を用いる構成に対してビームスプリッター８０を筐体３１内で安定した状態で配置し、観察光に対する映像光の重畳精度を高めることができる。レンズ５５をビームスプリッター８０に対して固定することによって、表示ユニット１５の組み立て工程時に外部からの衝撃を受けた際、或いは表示ユニット１５の鏡筒２１２への着脱時に、レンズ５５とビームスプリッター８０との相対配置のずれの発生を抑えることができる。

【0072】

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について、図７を用いて説明する。図７は、第６実施形態の光学表示装置１０６を図１に示すＤ方向に対応する方向から見たときの構成を示す概略図である。図７に示すように、第６実施形態の光学表示装置１０６は、双眼鏡２０１と、第６実施形態の表示ユニット１６と、を備える。

【0073】

表示ユニット１６は、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、偏光ミラー６６と、１／４波長板９０と、曲面ミラー９２と、を備える。つまり、表示ユニット１６は、表示ユニット１１においてレンズ５５に替えて曲面ミラー（反射部材）９２を備え、ハーフミラー６０に替えて偏光ミラー６６を備える装置である。また、表示ユニット１６では、偏光ミラー６６の基板の一方の板面には、反射膜６３が設けられている。偏光ミラー６６の基板の他方の板面には、反射防止膜６４が設けられている。反射膜６３は、例えばＳ偏光の映像光（第１偏光光）を透過し、Ｐ偏光の映像光（第２偏光光）を反射する。偏光ミラー６６の基板の両板面、反射膜６３及び反射防止膜６４の表面は、＋Ｚ方向に移動するに従って＋Ｙ方向に移動し、－Ｘ方向に向かって見たときに第１実施形態で説明したハーフミラー６０の姿勢を軸ＡＸ１，ＡＸ２の交点を中心として時計回りに９０°回転させた姿勢をとっている。

【0074】

１／４波長板９０は、偏光ミラー６６よりも－Ｙ側の位置に配置されている。１／４波長板９０の板面は、ＸＺ平面に平行である。曲面ミラー９２は、１／４波長板９０よりも－Ｙ側の位置に配置されている。したがって、１／４波長板９０は、映像光の光路上で偏光ミラー６６と曲面ミラー９２との間に配置されている。曲面ミラー９２は、偏光ミラー６６に対して＋Ｙ側の位置にある表示素子５０とは反対側の－Ｙ側の位置に設けられている。なお、表示ユニット１６では、軸ＡＸ２は、表示素子５０の表示面５２から発せられた映像光の光軸と同等である。

【0075】

曲面ミラー９２は、Ｚ方向及びＸ方向において－Ｙ側に突出する湾曲板である基板から構成されている。基板の＋Ｙ側の湾曲面には、反射膜９４が設けられている。反射膜９４は、１／４波長板９０に向き合っており、＋Ｙ側から入射する映像光の略全部を反射する。

【0076】

表示ユニット１６では、例えば表示素子５０の表示面５２からＳ偏光の映像光（第１偏光光）が発せられる。偏光ミラー６６は、表示素子５０から入射するＳ偏光の映像光を－Ｙ側に配置されている曲面ミラー９２に向けて透過する。偏光ミラー６６を透過したＳ偏光の映像光は、１／４波長板９０を通り、円偏光の映像光に変換される。表示素子５０の表示面５２から曲面ミラー９２に到達するまでのＳ偏光及び円偏光の映像光は、表示面５２の発光点を基準とする拡散光である。偏光ミラー６６を透過して曲面ミラー９２に入射した円偏光の映像光は、曲面ミラー９２の反射膜９４によって＋Ｙ側にある偏光ミラー６６に向けて反射される。曲面ミラー９２で反射された円偏光の映像光は、平行光とされ、１／４波長板９０を通り、Ｓ偏光とは異なるＰ偏光の映像光（第２偏光光）に変換され、偏光ミラー６６の反射膜６３に入射する。反射膜６３に入射したＰ偏光の映像光は、＋Ｚ方向に反射され、観察対象の物体から発せられて偏光ミラー６６を透過し且つ対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。対物レンズ２５０には、第１実施形態と同様に、観察光と映像光が軸ＡＸ１に沿って互いに揃えられた光路から入射する。

【0077】

光学表示装置１０６では、表示ユニット１６の表示素子５０から発せられた映像光を殆ど損失せずに観察光に重畳することができる。また、光学表示装置１０６では、双眼鏡２０１の鏡筒２１２やレンズ群２２２と同様の構成要素で表示ユニット１６を構成することができる可能性があり、その場合には全体の部品数を減らすことができる。

【0078】

なお、光学表示装置１０６では、表示素子５０の表示面５２からＰ偏光の映像光（第１偏光光）が発せられ、曲面ミラー９２で反射された円偏光の映像光が１／４波長板９０を通る際にＳ偏光の映像光（第２偏光光）に変換されてもよい。

【0079】

［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、第７実施形態の光学表示装置１０７を図１に示すＤ方向に対応する方向から見たときの構成を示す概略図である。図８に示すように、第７実施形態の光学表示装置１０７は、双眼鏡２０１と、第７実施形態の表示ユニット１７と、を備える。

【0080】

表示ユニット１７は、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、ビームスプリッター８０と、レンズ８６と、イメージセンサー（受光素子）９６と、を備える。表示ユニット１７は、表示ユニット１５の構成に加えて、レンズ８６及びイメージセンサ―９６をさらに備える装置である。以下では、表示ユニット１７において表示ユニット１５とは異なる構成について説明し、表示ユニット１７と表示ユニット１５で共通する内容についての説明は省略する。

【0081】

レンズ８６は、ビームスプリッター８０よりも－Ｙ側の位置に配置されている。イメージセンサー９６は、レンズ８６よりも－Ｙ側の位置に配置されている。イメージセンサー９６の受光面９８は、ＸＺ平面に平行であり、レンズ８６に向き合っている。レンズ８６及びイメージセンサ―９６は、ビームスプリッター８０に対して＋Ｙ側の位置にある表示素子５０とは反対側の－Ｙ側の位置に設けられている。イメージセンサー９６は、後述するようにビームスプリッター８０から入射する観察光を受光する。イメージセンサー９６は、観察光の撮影機能を有し、信号処理装置７０と有線又は無線で接続されている。

【0082】

光学表示装置１０７では、観察対象の物体からの観察光は、等辺面８２ａから直角プリズム８２に入射し、斜辺面８２ｃから射出するとともに反射膜６２に入射する。直角プリズム８２から＋Ｚ方向に射出された観察光の一部は、反射膜６２を透過し、等辺面８１ｂから＋Ｚ方向に射出され、反射膜６２によって＋Ｚ方向に反射された映像光と重畳される。対物レンズ２５０には、第５実施形態と同様に、観察光と映像光が軸ＡＸ１に沿って互いに揃えられた光路から対物レンズ２５０に入射する。直角プリズム８２から＋Ｚ方向に射出された観察光の残りの少なくとも一部は、反射膜６２によって－Ｙ方向に反射され、直角プリズム８２に入射し、等辺面８２ｂから射出される。直角プリズム８２から－Ｙ方向に射出された観察光は、レンズ８６によってイメージセンサー９６の受光面９８に結像する。すなわち、イメージセンサー９６には、等辺面（第２入射部）８２ａから直角プリズム８２に入射した観察光の一部が入射する。

【0083】

光学表示装置１０７では、表示ユニット１７において表示素子５０の表示面５２とレンズ５５、ビームスプリッター８０、レンズ８６を介して向き合う位置にイメージセンサー９６の受光面９８が配置されている。光学表示装置１０７によれば、イメージセンサー９６を用いて、観察光に含まれる物体の情報をリアルタイムで撮影及び取得し、信号処理装置７０に送信することができる。このことによって、例えば観察者が観察している観察像をフィードバックして信号処理装置７０で確認することができる。

【0084】

［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態について、図９を用いて説明する。図９は、第８実施形態の光学表示装置１０８を図１に示すＤ方向に対応する方向から見たときの構成を示す概略図である。図９に示すように、第８実施形態の光学表示装置１０８は、双眼鏡２０１と、第８実施形態の表示ユニット１８と、を備える。

【0085】

表示ユニット１８は、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、ハーフミラー６０と、不図示の角度調節機構と、を備える。表示ユニット１８は、表示ユニット１１の構成に加えて、角度調節機構をさらに備える装置である。以下では、表示ユニット１８において表示ユニット１１とは異なる構成について説明し、表示ユニット１７と表示ユニット１１で共通する内容についての説明は省略する。

【0086】

ハーフミラー６０は、ハーフミラー６０の下端、すなわち＋Ｚ側及び－Ｙ側の端部を通ってＸ方向に平行な不図示の回転軸を中心として回転可能な状態で筐体３１の内部空間４０に配置されている。

【0087】

角度調節機構は、表示素子５０の表示面５２から発せられてハーフミラー６０に入射する映像光の光軸すなわち表示素子５０からハーフミラー６０までの間の軸ＡＸ２に対するハーフミラー６０の基板の板面及び反射膜６２の表面の角度を４５°よりも大きく９０°以下に調節する。図９の二点鎖線のハーフミラー６０は、ハーフミラー６０に入射する映像光の光軸に対するハーフミラー６０の基板の板面及び反射膜６２の表面の角度が４５°である状態、つまり表示ユニット１１と同様に配置されている状態を表す。図９の実線のハーフミラー６０は、ハーフミラー６０に入射する映像光の光軸に対するハーフミラー６０の基板の板面及び反射膜６２の表面の角度が略９０°である状態を表す。角度調節機構は、例えば軸部材と、角度調節部材と、を有してもよい。軸部材は、ハーフミラー６０の下端を支持し、Ｘ方向に延在し、筐体３１の側壁部３５，３７の少なくとも一方の外部に突出している。角度調節部材は、側壁部３５，３７の少なくとも一方の外部に突出した軸部材の端部に装着され、例えば観察者が手でＹＺ平面内で回転させることができる。なお、角度調節機構の構成は、ハーフミラー６０に入射する映像光の光軸に対するハーフミラー６０の角度を４５°よりも大きく９０°以下に調節することができれば特に限定されない。

【0088】

筐体３１において、少なくとも角度調節部材によってハーフミラー６０に入射する映像光の光軸に対するハーフミラー６０の角度が上述のように調節される際にハーフミラー６０が干渉し得る領域の側壁部３６は、削除されている。

【0089】

光学表示装置１０８では、観察者が角度調節部材を用いてハーフミラー６０に入射する映像光の光軸に対するハーフミラー６０の角度を４５°よりも大きく９０°以下に調節することができる。光学表示装置１０８によれば、ハーフミラー６０に入射する映像光の光軸に対するハーフミラー６０の角度を略９０°（４５°よりも大きく９０°以下）である状態にすると、観察像に映像が表示されないため、観察者が双眼鏡２０１本来の明るい観察像を視認する。したがって、光学表示装置１０８によれば、観察像に映像が重ね合わされてこれらの像が視認される状態と観察像のみが視認される状態とを容易に切り替えることができる。

【0090】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、複数の実施形態の構成要素は適宜組み合わせ可能である。

【0091】

例えば、上述の各実施形態では、本発明の遠方視認装置として双眼鏡を例示した。しかしながら、本発明の遠方視認装置は、単眼鏡であってもよい。また、本発明の遠方視認装置は、各種望遠鏡、各種顕微鏡等であってもよく、対物レンズから遠方の非観察物体を視認するために構成された装置を広く含む。

【符号の説明】

【0092】

１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７…表示ユニット、２１，２２…取付部材、３１…筐体（第２収容部材）、６０…ハーフミラー（第１偏向部材）、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７…光学表示装置、２０１…双眼鏡（遠方視認装置）、２１１，２１２…鏡筒（第１収容部材）、２２２…レンズ群、２５０…対物レンズ、２７０…接眼レンズ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】