特開 2024-25216 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】P2024025216

(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 23/10 20060101ALI20240216BHJP

   G02B 21/36 20060101ALI20240216BHJP

   G02B 21/00 20060101ALI20240216BHJP

   G02B 23/14 20060101ALI20240216BHJP

   G02B 5/08 20060101ALI20240216BHJP

   G02B 27/02 20060101ALN20240216BHJP

【ＦＩ】

G02B23/04

G02B23/10

G02B21/36

G02B21/00

G02B23/14

G02B5/08 D

G02B27/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022128477

(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

2H042

2H052

2H199

【Ｆターム（参考）】

2H039AA05

2H039AB22

2H039AB63

2H039AC09

2H042AA03

2H042AA05

2H042AA17

2H042AA19

2H042AA21

2H052AB26

2H052AF22

2H199CA12

2H199CA23

2H199CA24

2H199CA25

2H199CA29

2H199CA30

2H199CA32

2H199CA43

2H199CA44

2H199CA45

2H199CA47

2H199CA50

2H199CA58

2H199CA59

2H199CA67

2H199CA68

2H199CA87

2H199CA94

(57)【要約】

【課題】光学表示装置の軽量化を図る。
【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が入射する入射部と、映像光を射出し、レンズ群の軸上に配置されている射出部と、入射部から入射した映像光を射出部に向けて導光する導光部と、を有する光学部材と、表示素子と光学部材とを収容する第２収容部材と、を備える。
【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が入射する入射部と、前記映像光を射出し、前記レンズ群の軸上に配置されている射出部と、前記入射部から入射した前記映像光を前記射出部に向けて導光する導光部と、を有する光学部材と、
前記表示素子と前記光学部材と、を収容する第２収容部材と、
を備える、
表示ユニット。

【請求項2】

前記対物レンズは前記射出部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】

前記射出部から前記接眼レンズまでの距離は、前記入射部から前記表示素子までの距離よりも長い、
請求項２に記載の表示ユニット。

【請求項4】

前記接眼レンズは前記対物レンズと前記射出部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5】

前記射出部から前記対物レンズまでの距離は、前記入射部から前記表示素子までの距離よりも長い、
請求項４に記載の表示ユニット。

【請求項6】

前記射出部には、前記導光部が導光した映像光を射出し、前記軸上に配置される第１ハーフミラーが設けられている、
請求項１から５の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項7】

前記射出部には、前記第１ハーフミラーを透過した前記映像光を前記第１ハーフミラーに向けて反射する第２反射部材が設けられている、
請求項６に記載の表示ユニット。

【請求項8】

前記射出部には、前記導光部が導光した映像光を射出し、前記第１ハーフミラーとは異なる第２ハーフミラーが設けられ、
前記第２ハーフミラーは前記第１ハーフミラーが延在する方向に沿って延在している、
請求項６に記載の表示ユニット。

【請求項9】

前記第１ハーフミラーから前記入射部までの距離は前記第２ハーフミラーから前記入射部までの距離よりも長い、
請求項８に記載の表示ユニット。

【請求項10】

前記第１ハーフミラーの反射率は前記第２ハーフミラーの反射率よりも高い、
請求項８に記載の表示ユニット。

【請求項11】

前記入射部には、前記表示素子から射出された前記映像光を前記導光部に向けて反射する第１反射部材が設けられている、
請求項１から５の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項12】

前記射出部には、前記導光部によって導光された前記映像光を射出する複数の微小ミラーを有する第１微小ミラー群と、前記導光部によって導光された前記映像光を射出し、前記光学部材において前記第１微小ミラー群とは異なる位置に配置された複数の微小ミラーを有する第２微小ミラー群が設けられている、
請求項１から５の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項13】

前記光学部材は第３反射部材を備え、
前記第３反射部材は、第１方向において前記第１微小ミラー群と前記第２微小ミラー群との間に配置され、前記第１微小ミラー群の前記微小ミラーが並んで配置され且つ前記第１方向とは異なる第２方向に延在する、
請求項１２に記載の表示ユニット。

【請求項14】

前記入射部には、前記表示素子が射出した前記映像光を第１方向に回折させる第１回折素子が設けられ、
前記射出部には、前記導光部が導光した映像光を射出し、前記レンズ群の軸上に配置される第２回折素子が設けられている、
請求項１から５の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項15】

前記第１回折素子の回折格子は前記第１方向と交差する第２方向に延在し、
前記第２回折素子の回折格子は前記第２方向とは異なる方向に延在する、
請求項１４に記載の表示ユニット。

【請求項16】

前記導光部には、前記第１回折素子が回折した映像光を前記第２回折素子に向けて回折させる第３回折素子が設けられている、
請求項１４に記載の表示ユニット。

【請求項17】

前記射出部において前記第１回折素子が設けられている前記光学部材の側面とは反対側の側面が曲率を有する、
請求項１４に記載の表示ユニット。

【請求項18】

前記入射部にプリズムが設けられ、
前記射出部に、前記導光部が導光した映像光を射出し、前記レンズ群の軸上に配置される回折素子が設けられている、
請求項１から５の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項19】

前記光学部材を前記レンズ群の軸に沿って見たときの形状は円形である、
請求項１から５の何れか一項に記載の表示ユニット。

【請求項20】

請求項１から５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、ディスプレイ（表示素子）から発せられた映像光は、直線状の入射側の光軸に沿って進行し、レンズを通って、偏向されずにビームスプリッターの境界面に直接照射される。境界面に入射した映像光は、入射側の光軸を境界面に対して折り返した直線状の射出側の光軸に沿って反射され、映像光の射出側の光軸が対物レンズを通った後の観察光の光軸と平行に向けられているため、境界面によって反射された映像光が対物レンズを通った後の観察光に重なる。したがって、映像光の入射側の光軸に沿って見たときに、ビームスプリッターの境界面の大きさは少なくともレンズを通った後の映像光の大きさ以上であることが求められ、このことが設計上の制約となる。さらに、ビームスプリッターの境界面が映像光の入射側及び射出側の各光軸に対して所定の角度で傾斜した状態でビームスプリッターが観察光の光路上に配置されることが設計上の制約となる。特許文献１の光学装置では、設計上の制約を緩和できないため、ビームスプリッターの小型化を図ることが難しく、総重量が増大する虞がある。そのため、光学装置（光学表示装置）の小型化が求められていた。

【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が入射する入射部と、映像光を射出し、レンズ群の軸上に配置されている射出部と、入射部から入射した映像光を射出部に向けて導光する導光部と、を有する光学部材と、表示素子と光学部材とを収容する第２収容部材と、を備える。

【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】図３に示す光学表示装置の光学部材の概略図である。

【図5】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6】本発明の第４実施形態の光学表示装置の一部の概略図である。

【図7】図６に示す光学表示装置の光学部材の概略図である。

【図8】本発明の第５実施形態の光学表示装置の一部の概略図である。

【図9】図８に示す光学表示装置の光学部材の概略図である。

【図10】本発明の第６実施形態の光学表示装置の一部の概略図である。

【図11】図１０に示す光学表示装置の光学部材の概略図である。

【図12】本発明の第７実施形態の光学表示装置の一部の概略図である。

【図13】図１２に示す光学表示装置の光学部材の概略図である。

【図14】図１２に示す光学表示装置の第１変形例の光学部材の概略図である。

【図15】図１２に示す光学表示装置の第２変形例の光学表示装置の一部の概略図である。

【図16】本発明の第８実施形態の光学表示装置の一部の概略図である。

【図17】本発明のその他の実施形態の光学部材の概略図である。

【図18】本発明のその他の実施形態の光学部材の概略図である。

【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、及び相対的に基準線ＢＬに近い位置を－Ｘ側の位置と称し、基準線ＢＬから離れる方向、及び相対的に基準線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方向の直交し、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、光学部材１１１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、内部空間４０が形成されている。内部空間４０には、表示素子５０と、レンズ５５と、光学部材１１１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及び光学部材１１１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。筐体３１は、取付部材２１と協同して鏡筒２１２の端部に着脱可能であるため、第１実施形態においてレンズ群２２２を収容する鏡筒（第１収容部材）２１２に着脱可能に取り付けられる取付部材の一部である。

【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、後述するハーフミラー１６１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、上壁部３２及び底壁部３３の各々の＋Ｚ側の端同士を連結する。側壁部３４は、ハーフミラー１６１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、上壁部３２及び底壁部３３の各々の－Ｚ側の端同士を連結する。側壁部３６は、ハーフミラー１６１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】

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及び光学部材１１１に触れることを防止することができる。その結果、軸ＡＸ２のずれ、及び表示素子５０、レンズ５５及び光学部材の各々への外部からの衝撃や各々の損傷、これらの構成同士の相対位置のずれ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。

【0030】

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。

【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】

光学部材１１１は、導光部材１２１と、ハーフミラー（第１ハーフミラー）１６１によって構成されている。導光部材１２１は、直方体状に形成された部材である。導光部材１２１は、上面１２２と、底面１２３と、側面１２４，１２５，１２６，１２７と、傾斜面１２８と、を備える。

【0036】

上面１２２は、ＸＹ平面に略平行な面であり、対物レンズ２５０の＋Ｙ側の端よりも＋Ｙ側且つレンズ５５よりも－Ｙ側の位置に配置されている。上面１２２は、レンズ５５を挟んで表示素子５０の表示面５２に向き合っている。上面１２２のＸ方向の大きさは、対物レンズ２５０のＸ方向及びＺ方向の大きさ以下の所定の大きさである。上面１２２のＺ方向の大きさは、上面１２２のＸ方向の大きさよりも小さい。上面１２２のＸ方向及びＺ方向の大きさについては、後に説明する。

【0037】

底面１２３は、ＸＹ平面に略平行且つ上面１２２に平行な面であり、対物レンズ２５０の－Ｙ側の端よりも－Ｙ側の位置に配置されている。底面１２３は、導光部材１２１において上面１２２とは反対側にあり、上面１２２と同じ形状及び大きさを有する。

【0038】

側面１２４は、ＸＺ平面に略平行な面であり、上面１２２及び底面１２３の各々の＋Ｚ側の端同士を連結する。側面１２４の一部は、筐体３１の側壁部３４の透過領域を挟んで対物レンズ２５０に向き合っている。上面１２２のＸ方向の大きさは、対物レンズ２５０のＸ方向の大きさと略同等である。側面１２４のＺ方向の大きさは、側面１２４のＸ方向よりも大きい。側面１２４のＺ方向の大きさについては、後に説明する。

【0039】

側面１２６は、ＸＺ平面に略平行且つ側面１２４に平行な面であり、上面１２２及び底面１２３の各々の－Ｚ側の端同士を連結する。側面１２６は、導光部材１２１において側面１２４とは反対側にあり、側面１２６と同じ形状及び大きさを有する。側面１２４，１２６は、観察対象の物体から対物レンズ２５０までの間の軸ＡＸ１とＸ方向及びＹ方向で重なっている。すなわち、物体から対物レンズ２５０までの間の軸ＡＸ１は、導光部材１２１を通る。

【0040】

側面１２５は、ＹＺ平面に略平行な面であり、上面１２２及び底面１２３の各々の＋Ｘ側の端同士及び側面１２４，１２６の各々の＋Ｘ側の端同士を連結する。側面１２７は、ＹＺ平面に略平行且つ側面１２５に平行な面であり、上面１２２及び底面１２３の各々の－Ｘ側の端同士及び側面１２４，１２６の各々の－Ｘ側の端同士を連結する。

【0041】

導光部材１２１の材質は、映像光及び観察光を透過可能な材質であり、後述するように側面１２４～１２７で映像光を全反射可能な屈折率を有する。導光部材１２１の材質は、例えば樹脂材料、光学ガラスや石英等である。

【0042】

傾斜面１２８は、導光部材１２１においてＸ方向及びＹ方向で対物レンズ２５０の最大領域と略重なる領域内に設けられている。傾斜面１２８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。
傾斜面１２８のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の中央部は、軸ＡＸ１，ＡＸ２の交点上に配置されている。

【0043】

ハーフミラー１６１は、導光部材１２１の傾斜面１２８に設けられている。ハーフミラー１６１のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の中央部は、軸ＡＸ１，ＡＸ２の交点上に配置される。ハーフミラー１６１の表面は、傾斜面１２８と同様に、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、＋Ｚ方向に移動するに従って－Ｙ方向に移動する。

【0044】

ハーフミラー１６１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。ハーフミラー１６１における映像光の透過率は、例えば３０％以上である。ハーフミラー１６１は、例えば銀等の金属で形成されてもよいが、誘電体多層膜で構成されていることが好ましい。ハーフミラー１６１が誘電体多層膜で構成されることによって、ハーフミラー１６１に－Ｚ側から入射する観察光の透過率を高めることができる。

【0045】

映像光が単色でよい場合、表示素子５０の表示面５２から単色である所定の色に対応する波長を有する映像光が射出される。この場合、ハーフミラー１６１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。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。

【0046】

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１６１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。

【0047】

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。

【0048】

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に沿って表示ユニット１１の筐体３１の側壁部３６の透過領域、導光部材１２１、ハーフミラー１６１、筐体３１の側壁部３４の透過領域を透過し、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。

【0049】

光学表示装置１０１において、表示ユニット１１が取付部材２１によって双眼鏡２０１の鏡筒２１２の像側の端部に取り付けられた装着状態では、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が上面１２２から導光部材１２１に入射する。導光部材１２１の上面１２２を含む上端部は、表示素子５０の表示面５２から射出されてレンズ５５を通った映像光が入射する部分であり、光学部材１１１における入射部１３１を構成する。

【0050】

導光部材１２１に入射した映像光のうち、側面１２４～１２７に対して臨界角を超える入射角で入射した映像光は、側面１２４～１２７によって全反射され、ハーフミラー１６１に＋Ｙ側から入射する。ハーフミラー１６１に入射した映像光の一部は、ハーフミラー１６１によって反射され、導光部材１２１の側面１２４を通り、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。導光部材１２１の傾斜面１２８は、面上にハーフミラー１６１が設けられることによって映像光を射出し、レンズ群２２２の軸ＡＸ１上に配置されている面である。導光部材１２１において少なくともハーフミラー１６１で反射された映像光が－Ｚ側から照射される側面１２４は、映像光を射出し、レンズ群２２２の軸ＡＸ１上に配置されている面である。導光部材１２１において傾斜面１２８及び側面１２４の一部を含み、不図示の物体と対物レンズ２５０との間の軸ＡＸ１に沿って見たときに対物レンズ２５０の最大領域と重なる導光部材１２１の部分は、光学部材１１１における射出部１４１を構成する。

【0051】

導光部材１２１におけるハーフミラー１６１よりも＋Ｙ側の側面１２４～１２７は、入射部１３１から入射した映像光を全反射させ、射出部１４１に向けて導光部材１２１の内部で導光する。Ｙ方向で導光部材１２１の入射部１３１と射出部１４１との間の部分は、光学部材１１１における導光部１５１を構成する。

【0052】

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。

【0053】

なお、導光部材１２１に入射した映像光のうち、側面１２４～１２７に対して臨界角を超える入射角で入射する映像光の割合を高めるために、表示素子５０の表示面５２とハーフミラー１６１との間の軸ＡＸ２がハーフミラー１６１の表面上の軸ＡＸ１，ＡＸ２の交点を通るＸＹ平面に対して当該交点を中心として微小な角度をなしていてもよい。或いは、導光部材１２１の上面１２２がＸＺ平面に対して略平行ではなく、ＸＺ平面に対して微小な角度をなしてもいてもよい。微小な角度は、例えば５°～１０°程度である。

【0054】

導光部材１２１のＸ方向及びＹ方向の大きさは、上述のようにレンズ５５によって平行光とされた映像光が導光部材１２１の上面１２２から入射して、側面１２４～１２７で全反射を繰り返し、ハーフミラー１６１に照射されるように、レンズ５５及び対物レンズ２５０の各々の大きさ及びＮＡを考慮して適宜設計されている。前述のように導光部材１２１の大きさが設計されていることによって、光学表示装置１０１において映像光を観察光へ良好に重畳することができる。導光部材１２１のＸ方向及びＹ方向の大きさは、例えば、対物レンズ２５０のＸ方向及びＹ方向の大きさの５０％～８０％に設定されている。

【0055】

導光部材１２１のＺ方向の大きさは、導光部材１２１及びハーフミラー１６１のＸ方向及びＹ方向の大きさを考慮に入れたうえで、上述のように導光部材１２１の上面１２２から入射した映像光が側面１２４～１２７で全反射を繰り返し、ハーフミラー１６１に照射されるように、適宜設計されている。

【0056】

表示ユニット１１が取付部材２１によって双眼鏡２０１の鏡筒２１２の像側の端部に取り付けられた装着状態では、対物レンズ２５０は、レンズ群２２２の軸ＡＸ１上で光学部材１１１の導光部材１２１の側面１２４～１２７（導光部１５１）と接眼レンズ２７０との間に配置されている。また、軸ＡＸ１上における導光部材１２１の傾斜面１２８及び側面１２４（射出部１４１）から接眼レンズ２７０までの距離は、軸ＡＸ２上における導光部材１２１の上面１２２（入射部１３１）から表示素子５０の表示面５２までの距離よりも長い。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。

【0057】

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、光学部材１１１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に着脱可能に取り付けられる。光学部材１１１は、入射部１３１と、射出部１４１と、導光部１５１と、を有し、具体的には入射部１３１、射出部１４１及び導光部１５１を有する導光部材１２１で構成されている。入射部１３１には、表示素子５０の表示面５２から射出された映像光が入射する。射出部１４１は、映像光を射出し、レンズ群２２２の軸ＡＸ１上に配置されている。導光部１５１は、入射部１３１から入射した映像光を射出部１４１に向けて導光する。第１実施形態の表示ユニット１１によれば、表示素子５０の表示面５２から発せられた映像光がレンズ５５を通って導光部材１２１に入射し、導光部１５１である導光部材１２１の側面１２４～１２７によってハーフミラー１６１に向けて１回以上全反射され、ハーフミラー１６１に当たる。ハーフミラー１６１で反射された映像光は、対物レンズ２５０に入射する前の観察光の光路上に反射され、観察光に重ねられる。第１実施形態の表示ユニット１１によれば、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。また、第１実施形態の表示ユニット１１によれば、表示素子５０の表示面５２から発せられた映像光の少なくとも一部を導光部１５１によって導光部材１２１の内部に閉じ込め、射出部１４１に向けて伝搬させることができる。このことから、導光部材１２１のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の各々の大きさの自由度が高まり、例えば導光部材１２１のＹ方向及びＺ方向の少なくとも一方向の大きさを対物レンズ２５０のＸ方向及びＹ方向の大きさよりも小さく設計することもできる。したがって、第１実施形態の表示ユニット１１によれば、光学部材１１１が導光部１５１を備えることによって、表示素子５０の表示面５２のＸ方向及びＺ方向の大きさ、レンズ５５のＸ方向及びＺ方向の大きさ及びＮＡ、ハーフミラー１６１のＸ方向及びＺ方向の大きさ等の設計上の制約を緩和し、全体の小型化を図ることができる。

【0058】

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を着脱可能な双眼鏡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では、従来よりも小型な表示ユニット１１が双眼鏡２０１に取り付けられるため、表示ユニット１１の鏡筒２１２への装着状態における小型化を図ることができる。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図３及び図４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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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、光学部材１１２と、を備える。図４は、光学部材１１２を＋Ｚ側から見たとき、すなわち－Ｚ方向に沿って見たときの概略図である。図３及び図４に示すように、光学部材１１２は、導光部材１２１と、ハーフミラー（第１ハーフミラー）１６１と、ハーフミラー（第２ハーフミラー）１６２と、ハーフミラー１６３によって構成されている。導光部材１２１は、直方体状に形成された部材であり、上面１２２と、底面１２３と、側面１２４，１２５，１２６，１２７と、傾斜面１２８，１７１，１７２と、を備える。導光部材１２１のＸ方向の大きさは、Ｚ方向よりも大きく、対物レンズ２５０のＸ方向の大きさよりも適度に大きい。

【0065】

傾斜面（射出部）１７１は、導光部材１２１において傾斜面１２８よりも＋Ｙ側の位置に配置されている。傾斜面（射出部）１７２は、導光部材１２１において傾斜面１２８よりも－Ｙ側の位置に配置されている。傾斜面１７１，１７２の大部分は、Ｘ方向及びＹ方向で対物レンズ２５０の最大領域と略重なる領域内に設けられている。傾斜面１７１，１７２は、傾斜面１２８と平行であり、傾斜面１２８が延在する方向に沿って延在している。

【0066】

ハーフミラー１６１のＸ方向の大きさは、対物レンズ２５０のＸ方向の大きさと同程度である。ハーフミラー１６１のＹ方向の大きさは、対物レンズ２５０のＹ方向の大きさの半分以下であり、例えば対物レンズ２５０のＹ方向の大きさの１／３程度である。

【0067】

ハーフミラー１６２は、傾斜面１７１に設けられている。ハーフミラー１６３は、傾斜面１７２に設けられている。ハーフミラー１６２，１６３の各々の表面は、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、＋Ｚ方向に移動するに従って－Ｙ方向に移動する。図４に示すように、ハーフミラー１６２の－Ｙ側の端は、ハーフミラー１６１の＋Ｙ側の端とＹ方向で略同じ位置にあり、詳しくはハーフミラー１６１の＋Ｙ側の端よりも僅かに－Ｙ側の位置に配置されている。ハーフミラー１６３の＋Ｙ側の端は、ハーフミラー１６１の－Ｙ側の端とＹ方向で略同じ位置にあり、詳しくはハーフミラー１６１の－Ｙ側の端よりも僅かに＋Ｙ側の位置に配置されている。ハーフミラー１６２，１６３の形状及び大きさは、ハーフミラー１６１と同様である。Ｚ方向に沿って見たときに、ハーフミラー１６２，１６３はＹ方向でハーフミラー１６１と連なり、重なり合ったハーフミラー１６１～１６３の大きさは対物レンズ２５０と同等であるか、対物レンズ２５０よりも適度に小さい。

【0068】

ハーフミラー１６２，１６３は、ハーフミラー１６１と同様に、例えば銀等の金属で形成されてもよいが、誘電体多層膜で構成されていることが好ましい。但し、ハーフミラー１６２の映像光の反射率は、ハーフミラー１６１よりも低い。ハーフミラー１６３の映像光の反射率は、ハーフミラー１６１よりも高い。すなわち、ハーフミラー１６２，１６１，１６３の映像光に対する反射率は、順次高い。例えば、ハーフミラー１６１の映像光に対する反射率が例えば３０％である場合、ハーフミラー１６２の映像光に対する反射率は２０％程度であり、ハーフミラー１６２の映像光に対する反射率は４０％程度である。

【0069】

光学表示装置１０２において、表示ユニット１１が双眼鏡２０１の鏡筒２１２の像側の端部に取り付けられた装着状態では、表示ユニット１１の表示素子５０の表示面５２から射出された映像光は、レンズ５５によって略平行光になり、上面１２２から導光部材１２１に入射する。導光部材１２１に入射した映像光のうち、側面１２４～１２７に対して臨界角を超える入射角で入射した映像光は、側面１２４～１２７によって全反射され、ハーフミラー（第２ハーフミラー）１６２に＋Ｙ側から入射する。ハーフミラー１６２に入射した映像光のうち、反射率に応じた映像光の一部は、ハーフミラー１６２によって反射され、導光部材１２１の側面１２４を通り、物体から対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。ハーフミラー１６２に入射した映像光の残りの少なくとも一部は、ハーフミラー１６２を透過し、ハーフミラー１６１に＋Ｙ側から入射する。

【0070】

ハーフミラー１６１に入射した映像光のうち、反射率に応じた映像光の一部は、ハーフミラー１６１によって反射され、導光部材１２１の側面１２４を通り、物体から対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。ハーフミラー１６１に入射した映像光の残りの少なくとも一部は、ハーフミラー１６１を透過し、ハーフミラー１６３に＋Ｙ側から入射する。ハーフミラー１６３に入射した映像光のうち、反射率に応じた映像光の一部は、ハーフミラー１６３によって反射され、導光部材１２１の側面１２４を通り、物体から対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。ハーフミラー１６３に入射した映像光の残りの少なくとも一部は、ハーフミラー１６３を透過する。

【0071】

導光部材１２１の傾斜面１７１，１７２は、面上にハーフミラー１６２，１６３が設けられることによって映像光を射出し、レンズ群２２２の軸ＡＸ１上に配置されている面である。ここで、軸ＡＸ１上に配置されているということは、傾斜面１２８及びハーフミラー１６１を通る軸ＡＸ１に平行であって対物レンズ２５０を通る軸上に配置されている状態を含む。傾斜面１７１，１７２は、傾斜面１２８及び側面１２４の一部とともに、光学部材１１１における射出部１４１に形成されている。

【0072】

ハーフミラー１６１～１６３から対物レンズ２５０に入射した３つの映像光は、観察光と平行な光路を進み、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。

【0073】

光学表示装置１０２において、射出部１４１をなす導光部材１２１の傾斜面１２８には、ハーフミラー（第１ハーフミラー）１６１が設けられている。ハーフミラー１６１は、導光部１５１をなす導光部材１２１の側面１２４～１２７が導光した映像光を反射及び射出し、軸ＡＸ１上に配置されている。射出部１４１には、傾斜面１７１に配置され且つハーフミラー１６１とは異なるハーフミラー（第２ハーフミラー）１６２が設けられている。ハーフミラー１６２は、ハーフミラー１６１が延在する方向に沿って延在している。光学表示装置１０２によれば、複数のハーフミラー１６１，１６２を用いて各ハーフミラーによって反射する映像光のエリアをＸＹ平面内で互いにずらすことができ、視域、所謂アイボックスを拡げることができる。このことによって、レンズ５５のＮＡを高くせずに済み、視域全体で高い映像品質を実現することができる。

【0074】

また、光学表示装置１０２では、射出部１４１には、傾斜面１７２に配置され且つハーフミラー１６１，１６２とは異なるハーフミラー１６３が設けられている。射出部１４１に設けられるハーフミラーの数は、特に限定されない。光学表示装置１０２において、上述のようにＸ方向に沿って見たときに複数のハーフミラーが互いに平行であり、Ｚ方向に沿って見たときに複数のハーフミラーがＹ方向で連なっていれば、ハーフミラーの枚数と大きさに応じて視域を拡げることができる。

【0075】

光学表示装置１０２では、軸ＡＸ２上におけるハーフミラー１６１から導光部材１２１の上面１２２までの距離は、同軸上のハーフミラー１６２から上面１２２までの距離よりも長い。つまり、ハーフミラー１６２は、ハーフミラー１６１よりも＋Ｙ側すなわち上側に配置されている。光学表示装置１０２では、ハーフミラー１６１の映像光に対する反射率は、ハーフミラー１６２の映像光に対する反射率よりも高い。このことによって、映像の輝度ムラを抑えることができる。なお、複数のハーフミラーの映像光に対する反射率が互いに略同等であると、軸ＡＸ２上でレンズ５５に近い側に配置されているハーフミラーからの反射光がレンズ５５から遠い側に配置されているハーフミラーからの反射光よりも明るいため、映像の輝度ムラが生じる。したがって、複数のハーフミラーの映像光に対する反射率は、複数のハーフミラーによって反射される映像光の光量が互いに略同等になるように、各々のハーフミラーに入射する映像光の相対的な光量比に応じて調節され、適宜設計されていることが好ましい。

【0076】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図５を用いて説明する。図５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５に示すように、第３実施形態の光学表示装置１０４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。

【0077】

表示ユニット１３は、取付部材２２と、筐体３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、光学部材１１３と、を備える。

【0078】

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。

【0079】

筐体３１は、突出壁部３８をさらに備える。突出壁部３８は、筐体３１の中央部及び下部よりも－Ｚ側に突出している。つまり、Ｘ方向に沿って見ると、筐体３１は逆Ｌ字型に形成されている。突出壁部３８の内部空間４０には、表示素子５０と、レンズ５５が配置されている。

【0080】

光学部材１１３は、導光部材１２１と、ハーフミラー（第１ハーフミラー）１６１と、ハーフミラー（第２ハーフミラー）１６２と、ハーフミラー１６３と、ミラー１６４によって構成されている。導光部材１２１は、直方体状に形成された部材であり、上面１２２と、底面１２３と、側面１２４，１２５，１２６，１２７と、傾斜面１２８，１７１，１７２，１７４と、を備える。すなわち、第３実施形態の導光部材１２１は、第２実施形態の導光部材１２１の構成に加えて、傾斜面１７４をさらに備える。導光部材１２１のＸ方向の大きさは、第２実施形態と同様にＺ方向よりも大きく、対物レンズ２５０のＸ方向の大きさよりも適度に大きい。また、導光部材１２１及び筐体３１のＺ方向の大きさは、傾斜面１２８，１７１，１７２，１７４及び光学部材１１３の導光部１５１の形成に必要な大きさを考慮して適宜設計される。

【0081】

傾斜面（入射部）１７４は、導光部材１２１において少なくとも傾斜面１２８よりも＋Ｙ側の位置に配置され、具体的には傾斜面１７１よりも＋Ｙ側の導光部材１２１の上部に配置されている。上部とは、後述するように表示ユニット１４が双眼鏡２０１に装着された装着状態において、接眼レンズ２７０よりも適切な距離をあけて上方の領域にある部分を意味する。前述の適切な距離は、光学部材１１３の導光部材１２１の導光部１５１のＺ方向の大きさを適切に確保できる距離を意味する。傾斜面１７４は、傾斜面１２８と平行であり、傾斜面１２８が延在する方向に沿って延在している。導光部材１２１の上部は、Ｙ方向において突出壁部３８の内部空間４０に含まれる。

【0082】

ミラー１６４は、傾斜面１７４に設けられている。ミラー１６４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、＋Ｚ方向に移動するに従って－Ｙ方向に移動する。ミラー１６４の形状及び大きさは、ハーフミラー１６１と同様である。ミラー１６４は、ハーフミラー１６１と同様に、例えば銀等の金属で形成されてもよいが、誘電体多層膜で構成されていることが好ましい。ミラー１６４の映像光の反射率は、例えば９０％以上であり、略１００％であることが好ましい。

【0083】

表示ユニット１３において、表示素子５０は、筐体３１の突出壁部３８において－Ｚ側の内部区間４０に配置されている。表示素子５０の表示面５２は、ＸＹ平面に平行に配置され、導光部材１２１の側面１２６の上部に向いている。表示面５２からの映像光は、＋Ｚ方向に射出される。レンズ５５は、Ｚ方向で表示素子５０の表示面５２とミラー１６４との間の適切な位置に配置されている。表示面５２、レンズ５５及びミラー１６４の各々のＸ方向及びＹ方向の中心を通る軸ＡＸ２は、Ｘ方向に平行である。

【0084】

第３実施形態において、表示ユニット１３は、取付部材２２とともに双眼鏡２０１の鏡筒２１２の＋Ｚ側の端部に装着される。装着状態では、光学部材１１３の射出部１４１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。光学部材１１３の射出部１４１は、レンズ群２２２のプリズム２６１と接眼レンズ２７０との間の軸ＡＸ２に沿って見たときに、接眼レンズ２７０の最大領域と重なって配置される。

【0085】

光学表示装置１０３において、表示ユニット１３が双眼鏡２０１に装着された装着状態では、表示ユニット１３の表示素子５０の表示面５２から射出された映像光は、軸ＡＸ２に沿って＋Ｚ方向に進み、レンズ５５を通り、平行光とされる。平行光となった映像光は、導光部材１２１の上部の側面１２６から導光部材１２１に入射し、ミラー１６４に入射する。したがって、Ｚ方向において傾斜面１７４を含む導光部材１２１の上部は、表示素子５０の表示面５２から射出されてレンズ５５を通った映像光が入射する光学部材１１３の入射部１３１を構成する。

【0086】

ミラー１６４に入射した映像光は、軸ＡＸ２に沿って－Ｙ方向に反射され、ハーフミラー１６２，１６１，１６３に向けて導光される。つまり、ミラー（第１反射部材）１６４（入射部１３１）は、表示素子５０から射出された映像光を光学部材１１３の導光部１５１に向けて反射する。ミラー１６４によって反射された映像光の少なくとも一部は、側面１２４～１２７に対して臨界角を超える入射角で入射し、側面１２４～１２７で全反射され、ハーフミラー１６２，１６１，１６３に向けて導光される。ハーフミラー１６２，１６１，１６３の各々に入射した映像光のうち、各々の反射率に応じた映像光の一部は、ハーフミラー１６２，１６１，１６３の各々によって反射され、接眼レンズ２７０を通って観察者の左眼ＥＬに入射する観察光に重畳される。

【0087】

表示ユニット１３が双眼鏡２０１に装着された装着状態では、接眼レンズ２７０が軸ＡＸ１上で対物レンズ２５０と光学部材１１３の射出部１４１との間に配置される。軸ＡＸ１上での射出部１４１から対物レンズ２５０までの距離は、軸ＡＸ２上での光学部材１１３の入射部１３１のミラー１６４から表示素子５０の表示面５２までの距離よりも長い。このような相対配置によって、光学表示装置１０３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１０１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。

【0088】

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。図示していないが、第４実施形態の光学表示装置は、双眼鏡２０１と、第４実施形態の表示ユニットと、を備える。

【0089】

第４実施形態の表示ユニットは、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、第４実施形態の光学部材１１４と、を備える。図６は、第４実施形態の表示ユニットの筐体３１に収容されている表示素子５０と、レンズ５５と、光学部材１１４と、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は、光学部材１１４を＋Ｚ側から見たときの概略図である。図６及び図７に示すように、光学部材１１４は、第２実施形態の光学部材１１２のハーフミラー１６１，１６２，１６３の各々に替えて複数の微小ミラー１６５を備える。

【0090】

複数の微小ミラー１６５は、傾斜面１２８，１７１，１７２の各々に、Ｘ方向で互いに間隔をあけて設けられている。例えば、傾斜面１７１，１７２に設けられた微小ミラー１６５は、傾斜面１２８に設けられてＸ方向で互いに隣り合う２つの微小ミラー１６５，１６５の中間位置、又はＸ方向で当該中間位置とは傾斜面１２８に設けられたＸ方向で最寄りの微小ミラー１６５に対して反対側の位置に配置されている。なお、微小ミラー１６５は、映像光が照射される傾斜面１２８，１７１，１７２においても光強度が強い領域内に設けられることが好ましい。このことによって、第４実施形態の光学表示装置における観察光の透過率が向上する。

【0091】

微小ミラー１６５は、平面視で円形状を有し、所謂ピンミラーとも呼ばれる。微小ミラー１６５の直径は、１ｍｍ程度である。複数の微小ミラー１６５の直径は、配置に応じて変化してもよい。微小ミラー１６５の映像光に対する反射率は、１００％に近く、例えば９０％以上である。微小ミラー１６５は、例えば銀等の金属、或いは誘電体多層膜やプラスチック等の合成樹脂で構成されてもよい。微小ミラー１６５の形成方法としては、例えば導光部材１２１のＺ方向の略中心で中割りされ、－Ｚ側の部材から＋Ｚ側に傾斜面１２８，１７１，１７２を突出及び露出させ、傾斜面１２８，１７１，１７２に積層又は射出成形によって微小ミラー１６５の材料を設ける方法が挙げられる。

【0092】

第４実施形態の光学表示装置における観察光及び映像光のふるまいは、第２実施形態の光学表示装置１０２と概ね同様である。但し、第４実施形態の光学表示装置では、導光部材１２１の射出部１４１の傾斜面１２８には、導光部１５１によって導光された映像光を射出する複数の微小ミラー１６５を有する微小ミラー群ＭＭが設けられている。導光部材１２１の射出部１４１の傾斜面１７１には、導光部１５１によって導光された映像光を射出する複数の微小ミラー１６５を有する第１微小ミラー群Ｍ１が設けられている。導光部材１２１の射出部１４１の傾斜面１７２には、導光部１５１によって導光された映像光を射出する複数の微小ミラー１６５を有する第２微小ミラー群Ｍ２が設けられている。第２微小ミラー群Ｍ２は、第１微小ミラー群Ｍ１とは異なる位置に配置されている。微小ミラー群ＭＭ、第１微小ミラー群Ｍ１及び第２微小ミラー群Ｍ２の各々には、複数の微小ミラー１６５がＸ方向（第２方向）に互いに間隔をあけて配列されている。

【0093】

第４実施形態の光学表示装置では、微小ミラー１６５の表面に直交する方向から見た微小ミラー１６５の形状が円形であり、微小ミラー１６５の直径が１ｍｍ程度であるため、観察者の左眼ＥＬに入射する映像光が細線となり、フリーフォーカスの効果が得られる。微小ミラー群ＭＭ、第１微小ミラー群Ｍ１及び第２微小ミラー群Ｍ２に複数の微小ミラー１６５が配置されるとフリーフォーカス性が失われるが、前述のように映像光の強度が強い位置のみに微小ミラー１６５を配置することによって、明るい点状の映像光を視認することができ、観察光の透過率を高めることができる。

【0094】

なお、第４実施形態の光学表示装置では、傾斜面１２８，１７１，１７２のうちの何れか１つの傾斜面のみに複数の微小ミラー１６５が設けられていてもよい。

【0095】

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について、図８及び図９を用いて説明する。図示していないが、第５実施形態の光学表示装置は、双眼鏡２０１と、第５実施形態の表示ユニットと、を備える。

【0096】

第５実施形態の表示ユニットは、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、第５実施形態の光学部材１１５と、を備える。図８は、第５実施形態の表示ユニットの筐体３１に収容されている表示素子５０と、光学部材１１５と、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は、光学部材１１５を＋Ｚ側から見たときの概略図である。

【0097】

図８及び図９に示すように、光学部材１１５は、第４実施形態の光学部材１１４と同様に、第２実施形態の光学部材１１２のハーフミラー１６１，１６２，１６３の各々に替えて微小ミラー群ＭＭ、第１微小ミラー群Ｍ１及び第２微小ミラー群Ｍ２の複数の微小ミラー１６５を備え、曲面ミラー１６６をさらに備える。光学部材１１５の導光部材１２１は、上面１２２と、底面１２３と、側面１２４～１２７と、傾斜面１２８，１７１，１７２と、湾曲面１７６を備える。すなわち、第５実施形態の導光部材１２１は、第２実施形態の導光部材１２１の構成に加えて、湾曲面１７６をさらに備える。

【0098】

但し、第５実施形態の導光部材１２１では、傾斜面１２８，１７１，１７２は、Ｘ方向に沿って見たときに、不図示の物体から対物レンズ２５０までの軸ＡＸ１と軸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が、＋Ｚ方向に移動するに従って＋Ｙ方向に移動する。微小ミラー１６５の表面は、傾斜面１２８，１７１，１７２と同様に、ＸＹ平面及びＸＺ平面に対して傾斜し、＋Ｚ方向に移動するに従って＋Ｙ方向に移動する。微小ミラー１６５の映像光に対する透過率は、例えば３０％以上であることが好ましい。

【0099】

湾曲面１７６は、導光部材１２１において少なくとも傾斜面１２８よりも－Ｙ側の位置に形成され、具体的には傾斜面１７２よりもさらに－Ｙ側の位置に形成されている。湾曲面１７６は、Ｚ方向において中心に近づくに従って－Ｙ側に突出するように湾曲している。曲面ミラー１６６は、湾曲面１７６に設けられている。曲面ミラー１６６の表面は、Ｚ方向において中心に近づくに従って－Ｙ側に突出するように湾曲している。曲面ミラー１６６は、例えば銀等の金属で形成されてもよく、誘電体多層膜で構成されていてもよい。曲面ミラー１６６の映像光の反射率は、例えば９０％以上であり、略１００％であることが好ましい。

【0100】

第５実施形態の光学表示装置では、表示ユニット１１が双眼鏡２０１の鏡筒２１２の像側の端部に取り付けられた装着状態では、表示ユニット１１の表示素子５０の表示面５２から射出された映像光は、拡散光の状態で上面１２２から導光部材１２１に入射する。導光部材１２１に入射した映像光のうち、側面１２４～１２７に対して臨界角を超える入射角で入射した映像光は、側面１２４～１２７によって－Ｙ側に全反射され、湾曲面１７６に向かう。導光部材１２１に入射した映像光の一部は、傾斜面１７１，１２８，１７２に設けられた微小ミラー１６５を順次透過し、湾曲面１７６に向かう。湾曲面１７６に向かった映像光は、曲面ミラー１６６によって傾斜面１７２，１２８，１７１に設けられた微小ミラー１６５に向かって反射され、略平行光になる。すなわち、第５実施形態の光学表示装置では、湾曲面１７６に設けられた曲面ミラー（第２反射部材）１６６は、微小ミラー群ＭＭ、第１微小ミラー群Ｍ１及び第２微小ミラー群Ｍ２の複数の微小ミラー（第１ハーフミラー）１６５を透過した映像光を射出部１４１に設けられた複数の微小ミラー１６５に向けて反射する。湾曲面１７６は、光学部材１１５における射出部１４１を構成する。光学部材１１５の射出部１４１は、曲面ミラー１６６を備える。

【0101】

傾斜面１７２，１２８，１７１に設けられた微小ミラー１６５に入射した映像光のうち、反射率に応じた映像光の一部は、微小ミラー１６５によって反射され、導光部材１２１の側面１２４を通り、物体から対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。

【0102】

第５実施形態の表示ユニット及び光学表示装置によれば、表示素子５０の表示面５２から射出された映像光を平行光にするためのレンズを用いる必要がないため、小型化及び軽量化を図ることができる。

【0103】

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。図示していないが、第６実施形態の光学表示装置は、双眼鏡２０１と、第６実施形態の表示ユニットと、を備える。

【0104】

第６実施形態の表示ユニットは、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、第６実施形態の光学部材１１６と、を備える。図１０は、第６実施形態の表示ユニットの筐体３１に収容されている表示素子５０と、レンズ５５と、光学部材１１６と、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１１は、光学部材１１６を＋Ｚ側から見たときの概略図である。

【0105】

図１０及び図１１に示すように、光学部材１１６は、第２実施形態の光学部材１１２のハーフミラー１６２，１６３の各々に替えて第４実施形態で説明した第１微小ミラー群Ｍ１及び第２微小ミラー群Ｍ２の複数の微小ミラー１６５を備える。言い換えれば、光学部材１１６は、第４実施形態の光学部材１１４の微小ミラー群ＭＭに替えて第２実施形態で説明したハーフミラー１６１を備える。したがって、ハーフミラー（第３反射部材）１６１は、Ｙ方向（第１方向）で傾斜面１７１に設けられた第１微小ミラー群Ｍ１と傾斜面１７２に設けられた第２微小ミラー群Ｍ２との間に配置されている。ハーフミラー（第３反射部材）１６１は、第１微小ミラー群Ｍ１の微小ミラー１６５が並んで配置されているＸ方向（第２方向）に延在する。

【0106】

第６実施形態の光学表示装置では、第４実施形態の光学表示装置と概ね同様である。但し、第６実施形態の光学表示装置では、レンズ５５によって平行光とされた映像光は上面１２２から導光部材１２１に入射し、映像光の一部が側面１２４～１２７（導光部１５１）によって全反射され、－Ｙ方向に向けて進む。導光部１５１によって導光された映像光の一部は、第１微小ミラー群Ｍ１の微小ミラー１６５によって細線となって反射され、対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。導光部１５１によって導光されて第１微小ミラー群Ｍ１の複数の微小ミラー１６５の間を抜けた映像光の一部は、第２実施形態と同様にハーフミラー１６１によって傾斜面１２８に対応するＸＹ平面内の全体に反射され、対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。ハーフミラー１６１を－Ｘ方向に透過した映像光の一部は、第２微小ミラー群Ｍ２の微小ミラー１６５によって細線となって反射され、対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。

【0107】

第６実施形態の光学表示装置によれば、Ｘ方向に間隔をあけて離散的に配置された複数の微小ミラー１６５の群とＸ方向に延在するハーフミラー１６１の各々で反射された映像光のふるまいを活かして視域を調整することができる。

【0108】

［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について、図１２から図１５を用いて説明する。図示していないが、第７実施形態の光学表示装置は、双眼鏡２０１と、第７実施形態の表示ユニットと、を備える。

【0109】

第７実施形態の表示ユニットは、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、レンズ５５と、第７実施形態の光学部材１１７と、を備える。図１２は、第７実施形態の表示ユニットの筐体３１に収容されている表示素子５０と、レンズ５５と、光学部材１１７と、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１３は、光学部材１１７を＋Ｚ側から見たときの概略図である。

【0110】

第７実施形態の表示ユニットでは、筐体３１が不図示の突出壁部をさらに備える。突出壁部は、筐体３１の中央部及び下部よりも＋Ｚ側に突出している。つまり、Ｘ方向に沿って見ると、筐体３１は逆Ｌ字型且つ第３実施形態の筐体３１とは前後反転させた形状で形成されている。突出壁部の内部空間４０には、表示素子５０と、レンズ５５が配置されている。

【0111】

表示素子５０の表示面５２は、ＸＹ平面に平行に配置され、導光部材１２１の側面１２４の上部に向いている。表示面５２からの映像光は、－Ｚ方向に射出される。レンズ５５は、Ｚ方向で表示素子５０の表示面５２と導光部材１２１の側面１２４との間の適切な位置に配置されている。

【0112】

光学部材１１７は、導光部材１２１と、回折素子（第１回折素子）４０１と、回折素子（第２回折素子）４０２によって構成されている。導光部材１２１は、上面１２２と、底面１２３と、側面１２４，１２５，１２６，１２７と、を備える。回折素子４０１は、側面１２６の上部において後述するように側面１２４から導光部材１２１に入射した映像光が当たる領域に設けられている。回折素子４０１の回折格子４０５すなわち周期構造は、Ｘ方向（第２方向）に延在する。回折素子４０２は、側面１２６の下部において後述するように回折素子４０１及び自身によって回折されて側面１２４で全反射された映像光が当たる領域に設けられている。

【0113】

第７実施形態の光学表示装置において、同実施形態の表示ユニットが双眼鏡２０１に装着された装着状態では、表示素子５０の表示面５２から射出された映像光は、軸ＡＸ２に沿って－Ｚ方向に進み、レンズ５５を通り、平行光とされる。平行光となった映像光は、導光部材１２１の上部の側面１２４から導光部材１２１に入射し、回折素子４０１に入射する。したがって、Ｚ方向において回折素子４０１を含む導光部材１２１の上部は、表示素子５０の表示面５２から射出されてレンズ５５を通った映像光が入射する光学部材１１３の入射部１３１を構成する。

【0114】

回折素子４０１に入射した映像光のうち、１次光の成分は、回折格子４０５のＺ方向の大きさすなわちピッチに応じた角度でＹ方向（第１方向）に回折され、＋Ｚ方向及び－Ｙ方向に傾斜する方向に進行し、側面１２４で全反射され、－Ｙ方向に向けて導光される。－Ｙ方向に導光された映像光の少なくとも一部は、回折素子４０２に入射する。回折素子４０２に入射した映像光のうち、１次光の成分は、回折素子４０２のＺ方向の大きさすなわちピッチに応じた角度で＋Ｚ方向に平行な方向に回折され、対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。したがって、Ｚ方向において回折素子４０２を含む導光部材１２１の下部は、映像光を射出し、図１２では省略されている物体と対物レンズ２５０との間のレンズ群２２２の軸ＡＸ１上に配置されている光学部材１１３の射出部１４１を構成する。

【0115】

上述のように、第７実施形態の光学表示装置では、光学部材１１７の入射部１３１に回折素子４０１が設けられている。光学部材１１７の射出部１４１には、回折素子４０２が設けられている。第７実施形態の光学表示装置によれば、映像光に対するＺ方向すなわち観察者の縦方向の視域を拡大することができる。

【0116】

図１４は、第７実施形態の第１変形例の光学部材１１８を＋Ｚ側から見たときの概略図である。図１４に示すように、光学部材１１８は、上述の回折素子４０１に替えて、２つの回折素子（第１回折素子）４０１Ａ及び回折素子（第３回折素子）４０１Ｂを有する。回折素子４０１Ａは、導光部材１２１の側面１２６の上部且つ－Ｘ側の領域に形成されている。Ｚ方向から見た回折素子４０１Ａの形状は、円形状である。回折素子４０１Ｂは、側面１２６の上部且つ回折素子４０１Ａよりも＋Ｘ側の領域に形成されている。Ｚ方向から見た回折素子４０１Ｂの形状は、台形状である。回折素子４０１Ｂの上端は、Ｘ方向に平行である。回折素子４０１Ｂの下端は、＋Ｘ方向に移動するに従って、－Ｙ方向に移動する。回折素子４０１Ｂの側端は、互いに平行であり、Ｙ方向に平行である。

【0117】

図示していないが、回折素子４０１Ａ，４０１Ｂの各々の回折格子は、少なくともＸ方向とは異なる方向に延在している。例えば、回折素子４０１Ａの回折格子は、Ｙ方向に略平行である。例えば、回折素子４０１Ｂの回折格子は、＋Ｘ方向及び－Ｙ方向に傾斜する方向に略平行である。回折格子のピッチ及び延在方向は、映像光のｋベクトルが所定の条件を満たし、回折素子４０１Ａ，４０１Ｂによって回折された映像光がＸ方向に拡散されるように適宜設計されている。

【0118】

第７実施形態の第１変形例の光学部材１１８を備える光学表示装置では、導光部材１２１の上部の側面１２４から導光部材１２１に入射た映像光は、回折素子４０１Ａに入射する。回折素子４０１Ａに入射した映像光のうち、１次光の成分は、回折素子４０１Ａの回折格子のピッチに応じた角度で－Ｘ方向に回折され、側面１２４で全反射され、回折素子４０１Ｂに入射する。回折素子４０１Ｂに入射した映像光のうち、１次光の成分は、回折素子４０１Ｂの回折格子のピッチに応じた角度で略－Ｙ方向に回折され、側面１２４で全反射され、回折素子（第２回折素子）４０２に入射する。第７実施形態と同様に、回折素子４０２に入射した映像光のうち、１次光の成分は、回折格子４０６のＺ方向のピッチに応じた角度で＋Ｚ方向に平行な方向に回折され、対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。

【0119】

第７実施形態の第２変形例の光学表示装置では、回折素子（第１回折素子）４０１Ａの回折格子は例えば映像光を回折させるＸ方向（第１方向）と交差するＹ方向（第２方向）に延在する。回折素子（第３回折素子）４０１Ｂの回折格子はＹ方向とは異なる方向に延在し、映像光を回折素子４０２に向けて回折させる。光学部材１１８の導光部１５１には、回折素子４０１Ａが回折した映像光を回折素子（第２回折素子）４０２に向けて回折させる回折素子４０１Ｂが設けられている。第７実施形態の第２変形例の光学表示装置によれば、映像光に対するＹ方向及びＸ方向すなわち観察者の縦方向及び横方向の両方の視域を拡大することができる。

【0120】

図１５は、第７実施形態の第２変形例の表示ユニットの筐体３１に収容されている表示素子５０と、レンズ５５と、光学部材１１９と、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。光学部材１１９は、光学部材１１７の構成に加えて、レンズ５９を備える。レンズ５９は、光学部材１１９における射出部１４１である側面１２４の下部且つ軸ＡＸ１に沿って見たときに回折素子４０２を含む領域に設けられている。

【0121】

第７実施形態の第２変形例の光学表示装置では、光学部材１１９の射出部１４１において回折素子（第１回折素子）４０１Ａ及び回折素子（第３回折素子）４０１Ｂが設けられている側面１２６とはＺ方向で反対側の側面１２４が曲率を有する。このことから、光学部材１１９における射出部１４１の射出面すなわち側面１２４において、レンズ５９によって映像光に対して前述の曲率に応じた緩い曲面による作用を与えることができる。基本的に、観察者の左眼ＥＬに入射する映像光は複数の位置から到来するため、導光部材１２１の内部を導光される映像光は略平行光とされる。しかしながら、双眼鏡２０１を使う観察者は、前述の略平行光を視認するものの、無限遠の物体を視認していない。そのため、観察光と映像光の焦点距離の差異が生じる。第７実施形態の変形例の光学表示装置によれば、レンズ５９によって、双眼鏡２０１の観察光の焦点位置と映像光の焦点位置とを調節することができる。

【0122】

回折素子４０１，４０１Ａ，４０１Ｂ，４０２は、例えば、ナノインプリント、体積ホログラム、液晶ホログラムである。なお、回折素子４０１，４０１Ａ，４０１Ｂ，４０２による映像光の回折には強い波長依存性があるため、映像光は回折素子４０１，４０１Ａ，４０１Ｂ，４０２の設計波長と同等の単色光であることが好ましい。映像光の視感度を高める点から、映像光は緑色であることが好ましい。

【0123】

［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態について、図１６を用いて説明する。図示していないが、第８実施形態の光学表示装置は、双眼鏡２０１と、第８実施形態の表示ユニットと、を備える。第８実施形態の表示ユニットは、取付部材２１と、筐体３１と、表示素子５０と、第８実施形態の光学部材１２０と、を備える。図１６は、第８実施形態の表示ユニットの筐体３１に収容されている表示素子５０と、光学部材１１９と、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。

【0124】

図１６に示すように、光学部材１１９は、導光部材１２１と、プリズム５０１と、回折素子（第１回折素子）４０５によって構成されている。プリズム５０１は、導光部材１２１の上面１２２（入射部１３１）に設けられている。プリズム５０１は、Ｘ方向に沿って見たときに略二等辺三角形状を有し、等辺面５０１ａ，５０１ｂ及び底辺面５０１ｃを有する。プリズム５０１の等辺面５０１ａは、表示素子５０の表示面５２と対向している。プリズム５０１の等辺面５０１ｂは、導光部材１２１の上面１２２に接している。回折素子４０５は、導光部材１２１の傾斜面１２８に設けられている。回折素子４０５の回折格子は、Ｘ方向（第１方向）に延在している。

【0125】

第８実施形態の光学表示装置では、表示素子５０の表示面５２から射出された映像光は、プリズム５０１の等辺面５０１ａからプリズム５０１に入射し、等辺面５０１ａによって屈折され、底辺面５０１ｃによって全反射される。底辺面５０１ｃによって全反射された映像光は、等辺面５０１ｂによって屈折するとともに上面１２２から導光部材１２１に入射し、側面１２４～１２７で全反射され、回折素子４０５に入射する。回折素子４０５に入射した映像光のうち、１次光の成分は、回折素子４０５のＺ方向の大きさすなわちピッチに応じた角度で＋Ｚ方向に平行な方向に回折され、対物レンズ２５０に入射する観察光に重畳される。

【0126】

第８実施形態の光学表示装置によれば、光学部材１１９の入射部１３１にプリズム５０１が設けられているため、回折素子４０５の分散特性を、回折素子４０５とは逆の分散特性を有するプリズム５０１によって打ち消し、映像光の色ムラの発生を抑えることができる。

【0127】

第７実施形態における回折素子４０１，４０１Ａ，４０１Ｂ，４０２及び第８実施形態における回折素子４０５として、上述では回折格子を例示したが、ナノインプリントや体積ホログラム、或いはメタレンズ等が用いられてもよい。

【0128】

［その他の実施形態］
次に、本発明のその他の実施形態について、図１７及び図１８を用いて説明する。図１７は、図８に例示した表示素子５０及び光学部材１１５の実装例の概略図である。図１８は、図３及び図４に例示した表示素子５０、プリズム５０２及び光学部材１１２の変形例の実装例の概略図である。図１７及び図１８に示すように、光学部材１１２，１１５を含む本発明に係る光学部材の導光部材１２１の形状は、観察対象の物体と対物レンズ２５０との間の軸ＡＸ１に沿って見たときに円形であってもよい。図１７及び図１８では厚みがやや強調されているが、導光部材１２１は、撮像装置の各種フィルターに使用される円盤状の透明基板で構成されてもよい。

【0129】

例えば、図１７に示す実装例では、円盤状の透明基板の一部が切り落とされ、導光部材１２１の上面１２２（光学部材の入射部１３１）が構成されている。表示素子５０の表示面５２は、上面１２２に略接している。Ｙ方向で上面１２２と対向する円盤状の透明基板の側面を第５実施形態で説明したように－Ｙ側に膨出させ、曲面ミラー１６６が設けられてもよい。曲面ミラー１６６は、Ｙ方向で上面１２２と対向する円盤状の透明基板の側面と微小ミラー群ＭＭの微小ミラー１６５との間に埋設されていてもよい。円盤状の透明基板には、第５実施形態で説明した相対配置で複数の微小ミラー１６５が埋設されている。なお、図１７では、第２微小ミラー群Ｍ２の微小ミラー１６５は省略されている。

【0130】

図１８に示す実装例では、表示素子５０が集光機能を有するプリズム５０２を介して導光部材１２１の側面１２６に相当する円盤状の透明基板の板面に設けられてもよい。円盤状の透明基板には、第２実施形態で説明した相対配置で複数のハーフミラー１６１～１６３が埋設されてもよい。

【0131】

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。

【0132】

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】

【0133】

１１，１２，１３，１４…表示ユニット、２１，２２…取付部材、３１…筐体（第２収容部材）、５０…表示素子、１０１～１０３…光学表示装置、１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９，１２０…光学部材、２０１…双眼鏡（遠方視認装置）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】