JP2023102601A - Optical apparatus - Google Patents

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Nobuyoshi Suzuki
英昭 横尾
Hideaki Yokoo
啓仁 甲斐
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Abstract

To provide an optical apparatus capable of achieving both the simplicity of assembly work and down-sizing.SOLUTION: An optical apparatus includes a holding member and a first optical member having a curved surface 3a entering light and a curved surface 3b emitting light incident from the curved surface 3a. The holding member includes an arm part having a first engagement part; the first optical member has a recessed part having a second engagement part for engaging the first engagement part; a first elastic member and at least one or more optical members are arranged between the holding member and the first optical member; the recessed part overlaps with the optical effective range of one of the curved surfaces 3a and 3b when viewed from a first direction being a direction of emitting the light from the curved surface 3b and is provided at a position without overlapping with the other optical effective range; and the first elastic member and the at least one or more optical members are sandwiched by the holding member and the first optical member by engaging the first engagement part with the second engagement part.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、光学機器に関し、特に、観察者の頭部あるいは顔面に被せて観察者の眼前に光学部材が配置される光学機器に関する。 The present invention relates to an optical instrument, and more particularly to an optical instrument in which an optical member is placed in front of the observer's eyes while covering the observer's head or face.

従来より、観察者の頭部あるいは顔面に被せて観察者の眼前に光学部材が配置される光学機器として、ヘッドマウントディスプレイやスマートグラス等が知られており、テレビやビデオ画像の鑑賞や視野画像への情報付与に利用されている。 Conventionally, head-mounted displays, smart glasses, etc. have been known as optical devices in which an optical member is placed in front of the observer's head or face, and are used for viewing television and video images and providing information to visual field images.

かかる光学機器に対して、近年は小型化・軽量化の要求がある一方で、高性能化・多機能化の要求もある。このため、搭載するレンズやプリズム等の光学部材の数量増や間隔や材質等含む構成の複雑化が生じ、光学部材の固定作業が煩雑になる、保持部材が増大することなどが問題になっている。 In recent years, there has been a demand for such optical equipment to be smaller and lighter, while there is also a demand for higher performance and more functions. As a result, the number of mounted optical members such as lenses and prisms increases, and the configuration including spacing and materials becomes complicated, which causes problems such as complicating the work of fixing the optical members and increasing the number of holding members.

この問題を解決する手段として例えば特許文献1では、透明板から爪を突出させて別の透明板の端部に係合させることで接着剤などを利用することなく透明板同士を固定している。また、特許文献2では、空気間隔が必要な2つのプリズムの隙間にスペーサを蒸着して外周を接着固定している。 As a means for solving this problem, for example, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100000, transparent plates are fixed together without using an adhesive by protruding claws from one transparent plate and engaging the end of another transparent plate. Further, in Patent Document 2, a spacer is vapor-deposited in the gap between two prisms that require an air gap, and the periphery is adhesively fixed.

特許第4470301号公報Japanese Patent No. 4470301 特開2003-149414号公報JP 2003-149414 A

しかしながら、特許文献1の技術では、取付けるときに爪が外側に撓み、透明板が変形して光学性能が変化する可能性がある。また特許文献2の技術では、外周を接着するには接着箇所に応じ向きを都度変更する必要があるなど、組立作業が煩雑となることがある。 However, with the technique disclosed in Patent Document 1, there is a possibility that the claws will bend outward when attached, the transparent plate will deform, and the optical performance will change. In addition, in the technique of Patent Document 2, the assembly work may be complicated, such as the need to change the direction each time in order to bond the outer periphery depending on the bonding location.

一方、別部材等で隙間の周辺を覆い隠すことも可能であるが、そのためのスペースが必要となり、装置が大型化、重量化することになる。 On the other hand, it is possible to cover the periphery of the gap with another member or the like.

そこで、本発明の目的は、組立簡易性と小型化を両立させることができる光学機器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical apparatus that can achieve both ease of assembly and miniaturization.

上記課題を解決するため、本発明の請求項1に係る光学機器は、保持部材と、光線を入射する第1の面、前記第1の面から入射した前記光線を射出する第2の面を有する第1の光学部材と、を有し、前記保持部材には、第1の係合部を有する腕部が形成されており、前記第1の光学部材には、前記第1の係合部を係止する第2の係合部を有する凹部が形成されており、前記保持部材と前記第1の光学部材との間には、第1の弾性部材及び少なくとも一つ以上の光学部材が配置され、前記凹部は、前記第2の面から前記光線が射出される方向である第1の方向から見て、前記第1及び2の面の一方の光学有効範囲と重なるが他方の光学有効範囲と重ならない位置に設けられ、前記第1の係合部と前記第2の係合部の係止により、前記第1の弾性部材及び前記少なくとも一つ以上の光学部材は、前記保持部材と前記第1の光学部材に挟持されることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, an optical apparatus according to claim 1 of the present invention has a holding member, a first optical member having a first surface on which a light beam is incident and a second surface from which the light beam incident from the first surface is emitted, the holding member is formed with an arm portion having a first engaging portion, the first optical member is formed with a concave portion having a second engaging portion for locking the first engaging portion, and the holding member and the first optical member are formed. a first elastic member and at least one or more optical members are disposed between and, the recess is provided at a position overlapping the optical effective range of one of the first and second surfaces but not the optical effective range of the other when viewed from the first direction, which is the direction in which the light beam is emitted from the second surface, and the first elastic member and the at least one or more optical members are held between the holding member and the first optical member by locking the first engaging portion and the second engaging portion. characterized by

本発明によれば、組立作業の簡易性と小型化を両立させることができる。 According to the present invention, both simplification of assembly work and miniaturization can be achieved.

本発明の実施形態に係る光学機器としてのスマートグラスの組立状態での外観斜視図である。1 is an external perspective view in an assembled state of smart glasses as an optical device according to an embodiment of the present invention; FIG. 図1のスマートグラスの分解状態での外観斜視図である。2 is an external perspective view of the smart glasses of FIG. 1 in an exploded state; FIG. 図1のスマートグラスに含まれる、本実施形態に係る画像表示ユニットの組立状態での外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of an assembled image display unit according to the present embodiment included in the smart glasses of FIG. 1 ; 図3の画像表示ユニットの分解状態での外観斜視図である。FIG. 4 is an external perspective view of the image display unit in FIG. 3 in an exploded state; 図3の画像表示ユニットの縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the image display unit of FIG. 3; 図3の画像表示ユニットの横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the image display unit of FIG. 3; 図4におけるmプリズムと視度調節レンズホルダの分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of the m-prism and the diopter adjustment lens holder in FIG. 4; 図4におけるsプリズムとmプリズムの分解斜視図である。5 is an exploded perspective view of the s-prism and the m-prism in FIG. 4; FIG. 図5におけるA部の拡大図である。6 is an enlarged view of part A in FIG. 5. FIG. 図3におけるB部の断面拡大図である。4 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG. 3; FIG.

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Preferred embodiments of the present invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings.

以下、図1から図10を参照して、スマートグラス100について説明する。 The smart glasses 100 will be described below with reference to FIGS. 1 to 10 .

図1は、本発明の実施形態に係る光学機器としてのスマートグラス100の組立状態での外観斜視図である。また図2は、スマートグラス100の分解状態での外観斜視図である。 FIG. 1 is an external perspective view of an assembled smart glass 100 as an optical device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external perspective view of the smart glasses 100 in an exploded state.

図1、図2において、スマートグラス100は、前カバー11と、後カバー12と、これら部材に収容される本体部13と、左右の1対の画像表示ユニット14L,14Rと、耳掛け弦部11a,11bとを具備する。尚、スマートグラス100では、左右の1対の画像表示ユニット14L,14Rが設けられているが、画像表示ユニットが1つだけ設けられている構成でもよい。 1 and 2, the smart glass 100 includes a front cover 11, a rear cover 12, a body portion 13 accommodated in these members, a pair of left and right image display units 14L and 14R, and ear hooking strings 11a and 11b. Note that the smart glasses 100 are provided with a pair of left and right image display units 14L and 14R, but the configuration may be such that only one image display unit is provided.

耳掛け弦部11a,11bは、前カバー11の左右両側にあって、スマートグラス100を使用者である観察者の頭部ないし顔面に装着させるために形成されている。 The ear hooking string portions 11a and 11b are located on both left and right sides of the front cover 11 and are formed to allow the smart glass 100 to be worn on the head or face of the observer who is the user.

後カバー12には、スマートグラス100を観察者の鼻により支持させるための鼻あて部12aが形成されている。 The rear cover 12 is formed with a nose pad portion 12a for supporting the smart glasses 100 by the observer's nose.

本体部13には、その上部に画像供給装置17が取り付けられている。 An image supply device 17 is attached to the upper portion of the body portion 13 .

次に、画像表示ユニット14L,14Rの構成について図3から図5を併せ用いて説明する。以下、画像表示ユニット14Rは、画像表示ユニット14Lと同様の構成を有する為、画像表示ユニット14Lの構成についてのみ説明する。 Next, the configuration of the image display units 14L and 14R will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. Since the image display unit 14R has the same configuration as the image display unit 14L, only the configuration of the image display unit 14L will be described below.

図3は、画像表示ユニット14Lの組立状態の外観斜視図で、図4は、画像表示ユニット14Lの分解状態の外観斜視図である。図5は、図3の画像表示ユニット14Lを光軸に垂直な面で切った縦断面図である。 FIG. 3 is an external perspective view of the assembled image display unit 14L, and FIG. 4 is an exploded external perspective view of the image display unit 14L. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the image display unit 14L of FIG. 3 taken along a plane perpendicular to the optical axis.

画像表示ユニット14Lは、凹レンズ1と、sプリズム2と、mプリズム3と、oプリズム4と、視度調節レンズ6と、視度調節レンズホルダ9(保持部材)と、画像表示素子10と、保持部材15と、保護部材16とを備える。 The image display unit 14L includes a concave lens 1, an s prism 2, an m prism 3, an o prism 4, a diopter adjustment lens 6, a diopter adjustment lens holder 9 (holding member), an image display element 10, a holding member 15, and a protective member 16.

画像表示素子10は、本発明の実施例では、OLEDを使用している。画像表示素子10は、本体部13に取付けられた画像供給装置17から供給される画像情報に応じて、不図示の駆動回路が、その画像情報に対応した画像を表示するように画像表示素子10を駆動する。 The image display element 10 uses OLED in the embodiment of the present invention. In the image display element 10, a drive circuit (not shown) drives the image display element 10 according to image information supplied from an image supply device 17 attached to the main body 13 so as to display an image corresponding to the image information.

保持部材15は、画像表示素子10と凸レンズ5とを保持する保持部材であり、本体部13に取り付けられている。 The holding member 15 is a holding member that holds the image display element 10 and the convex lens 5 and is attached to the body portion 13 .

凹レンズ1は、ガラスの凹レンズ、sプリズム2、mプリズム3、oプリズム4は夫々、自由曲面のモールドのプリズムである。mプリズム3とoプリズム4とは曲面同士が合わさった状態で接着固定されている。 The concave lens 1 is a glass concave lens, and the s-prism 2, m-prism 3, and o-prism 4 are molded prisms with free curved surfaces. The m-prism 3 and the o-prism 4 are adhesively fixed in a state in which their curved surfaces are put together.

視度調節レンズ6は、観察者の視度に合わせて調節をするためのレンズであり、裸眼でも画像の表示位置に問題がなく見える場合には外せるようになっている。 The diopter adjustment lens 6 is a lens for adjusting according to the diopter of the observer, and can be removed when the display position of the image can be seen without any problem even with the naked eye.

保護部材16は、凹レンズ1、sプリズム2、mプリズム3、oプリズム4を保護する保護部材であり、mプリズム3とともに本体部13に取り付けられている。 The protective member 16 is a protective member that protects the concave lens 1 , the s prism 2 , the m prism 3 and the o prism 4 , and is attached to the main body 13 together with the m prism 3 .

このように構成された画像表示ユニット14Lにおいて、画像表示素子10から射出された画像の光線(図5では、画像表示素子10から射出された光線を一点鎖線で表示している)は、先ず凸レンズ5を通過する。次に、光線は、mプリズム3(第1の光学部材)の曲面3c(第3の面)に入射して、曲面3bで反射し曲面3a(第1の面)に入射した後に更に反射し、再び曲面3bに入射する。そして、曲面3b(第2の面)から射出された画像の光線がsプリズム2、凹レンズ1、(視度調節レンズ6)を通過して観察者の眼前に導かれる。 In the image display unit 14L configured as described above, the light rays of the image emitted from the image display element 10 (in FIG. 5, the light rays emitted from the image display element 10 are indicated by a dashed line) first pass through the convex lens 5. Next, the light ray enters the curved surface 3c (third surface) of the m-prism 3 (first optical member), is reflected by the curved surface 3b, enters the curved surface 3a (first surface), is further reflected, and enters the curved surface 3b again. The light beam of the image emitted from the curved surface 3b (second surface) passes through the s-prism 2, the concave lens 1, and the dioptric adjustment lens 6, and is guided to the viewer's eye.

図5に示すように、mプリズム3の曲面3bとsプリズム2の曲面2aとの間には空隙3dがあり、mプリズム3の曲面3cを通過した光は、曲面3bで全反射する。以上のように、画像表示素子10から射出された画像の光線に対して、曲面3aは反射面、曲面3bは反射面及び射出面、曲面3cは入射面として機能する。 As shown in FIG. 5, there is a gap 3d between the curved surface 3b of the m prism 3 and the curved surface 2a of the s prism 2, and the light passing through the curved surface 3c of the m prism 3 is totally reflected by the curved surface 3b. As described above, the curved surface 3a functions as a reflective surface, the curved surface 3b functions as a reflective surface and an exit surface, and the curved surface 3c functions as an incident surface for light rays of an image emitted from the image display device 10. FIG.

また、スマートグラス100は、光学シースルータイプのスマートグラスであり、観察者はoプリズム4を通して外界の景色を眺められるようになっている。そして、そこに画像表示素子10の画像を投影して外界の景色と重ね合わせた映像を観察することができる。尚、スマートグラス100は、観察者の眼に画像表示素子10の画像が導かれる構成であればよく、観察者は外界の景色を眺められる構成でなくてもよい。例えば、oプリズム4の前方に画像表示素子を配置して、その画像表示素子から射出された画像の光線がoプリズム4を通過する構成であってもよい。 Also, the smart glasses 100 are optical see-through type smart glasses, and the observer can view the scenery of the outside world through the o-prism 4 . Then, the image of the image display device 10 is projected onto the screen, and an image superimposed on the scenery of the outside world can be observed. Note that the smart glasses 100 need only be configured to guide the image of the image display element 10 to the eyes of the observer, and may not be configured to allow the observer to view the scenery of the outside world. For example, an image display element may be arranged in front of the o-prism 4 so that the image light emitted from the image display element passes through the o-prism 4 .

外界から画像表示ユニット14Lに入射する光線は、oプリズム4を通過し、mプリズム3、sプリズム2、凹レンズ1、(視度調節レンズ6)を通過して観察者の眼に導かれる。 A light ray incident on the image display unit 14L from the outside world passes through the o prism 4, the m prism 3, the s prism 2, the concave lens 1, and the dioptric adjustment lens 6 to be guided to the observer's eyes.

oプリズム4から入射した光は、このときはmプリズム3の曲面3bで全反射せずにそのまま通過する。以上のように、外界から入射する光線に対して、曲面3aは入射面、曲面3bは射出面として機能する。 At this time, the light incident from the o-prism 4 is not totally reflected by the curved surface 3b of the m-prism 3 and passes through as it is. As described above, the curved surface 3a functions as an incident surface and the curved surface 3b functions as an exit surface for light rays incident from the outside.

視度調節レンズホルダ9は、視度調節レンズ6(第2の光学部材)を着脱可能に保持するホルダであり、凹レンズ1の外観保護カバーも兼用している。視度調節レンズホルダ9の眼側の表面には透明な窓部9d(図3)があり、裸眼で使用する場合にも凹レンズ1を保護可能な構成としている。 The dioptric adjustment lens holder 9 is a holder that detachably holds the dioptric adjustment lens 6 (second optical member), and also serves as an appearance protective cover for the concave lens 1 . The eye-side surface of the dioptric adjustment lens holder 9 has a transparent window portion 9d (FIG. 3) so that the concave lens 1 can be protected even when used with the naked eye.

また、視度調節レンズホルダ9は、凹レンズ1、sプリズム2、及びmプリズム3を一体にして保持している。 Also, the diopter adjusting lens holder 9 holds the concave lens 1, the s prism 2, and the m prism 3 integrally.

弾性部材8は、図4に示すように、凹レンズ1と視度調節レンズホルダ9の間にあって、凹レンズ1及びsプリズム2を、mプリズム3に押付けるための弾性部材であり、光線を遮らないよう枠状に造られている。 As shown in FIG. 4, the elastic member 8 is located between the concave lens 1 and the dioptric adjustment lens holder 9, and is an elastic member for pressing the concave lens 1 and the s prism 2 against the m prism 3. It is shaped like a frame so as not to block light rays.

以下、視度調節レンズホルダ9、凹レンズ1、sプリズム2、及びmプリズム3の保持構成について図6から図10を併せ用いて説明する。 The structure for holding the dioptric adjustment lens holder 9, the concave lens 1, the s-prism 2, and the m-prism 3 will be described below with reference to FIGS.

図6は、図3の画像表示ユニット14Lを光軸に平行な面で切った横断面図である。図7は、mプリズム3と視度調節レンズホルダ9の分解斜視図であり、図8は、sプリズム2とmプリズム3の分解斜視図である。図9は、図5におけるA部の拡大図であり図5と同様の方向から見た図である。図10は、図3におけるB部の断面拡大図であり、図6と同様の方向から見た図である。尚、本発明における画像表示ユニット14Lの光軸とは、観察者の視線方向と略一致する方向である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the image display unit 14L of FIG. 3 taken along a plane parallel to the optical axis. 7 is an exploded perspective view of the m prism 3 and the diopter adjustment lens holder 9, and FIG. 8 is an exploded perspective view of the s prism 2 and the m prism 3. FIG. 9 is an enlarged view of a portion A in FIG. 5, viewed from the same direction as in FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a portion B in FIG. 3, viewed from the same direction as in FIG. Note that the optical axis of the image display unit 14L in the present invention is a direction that substantially coincides with the line of sight of the observer.

視度調節レンズホルダ9は、mプリズム3の爪部3eに係止される孔部9a(第1の係合部)が形成された腕部9bをさらに具備する。mプリズム3の爪部3e(第2の係合部)は凹部3fに形成されており、視度調節レンズホルダ9の腕部9bはmプリズム3の最外形部から突出せずに凹部3fに収容されている。尚、本実施例では、腕部9bに孔部9aが、mプリズム3の凹部3fに爪部3eが形成されるが、腕部9bとmプリズム3が係合する構造であれば、これに限定されない。例えば、腕部9bに爪部が、mプリズム3の凹部3fに孔部があってもよい。 The diopter adjustment lens holder 9 further includes an arm portion 9b formed with a hole portion 9a (first engagement portion) that engages with the claw portion 3e of the m-prism 3 . The claw portion 3e (second engagement portion) of the m-prism 3 is formed in the recess 3f, and the arm portion 9b of the diopter adjustment lens holder 9 is housed in the recess 3f without protruding from the outermost portion of the m-prism 3. In this embodiment, the arm portion 9b has the hole portion 9a and the concave portion 3f of the m-prism 3 has the claw portion 3e. For example, the arm portion 9b may have a claw portion, and the concave portion 3f of the m-prism 3 may have a hole portion.

また、mプリズム3の凹部3fは、図6に示すように、曲面3aや曲面3bに入射する光線を遮らない位置に形成され、且つ光軸方向(第1の方向)から見て、mプリズム3の曲面3aの光学有効範囲3pと重なるが、曲面3bの光学有効範囲と重ならない。光学有効範囲とは、設計上意図している光学的仕様(画角や収差、光量など)を満足する範囲である。また、曲面3bの光学有効範囲は、光学有効範囲3pを規定している一点鎖線によって曲面3b上にて囲まれる領域である。mプリズム3の曲面3aは、曲面3bより光学有効範囲が大きいため、かかる構成とすることで外形を大きくすることなく、mプリズム3に凹部3fを設けることができる。 Further, as shown in FIG. 6, the concave portion 3f of the m-prism 3 is formed at a position that does not block light rays incident on the curved surfaces 3a and 3b, and overlaps the effective optical range 3p of the curved surface 3a of the m-prism 3 when viewed from the optical axis direction (first direction), but does not overlap the effective optical range of the curved surface 3b. The effective optical range is a range that satisfies the optical specifications (angle of view, aberration, amount of light, etc.) intended in design. Also, the effective optical range of the curved surface 3b is a region on the curved surface 3b surrounded by the dashed-dotted line that defines the effective optical range 3p. Since the curved surface 3a of the m-prism 3 has a larger effective optical range than the curved surface 3b, this configuration allows the m-prism 3 to be provided with the concave portion 3f without enlarging the outer shape.

これにより、光学性能を満足するために必要な成形サイズに対して大きくしすぎることなく、mプリズム3を最小限で形成することが可能となる。 This makes it possible to form the m-prism 3 with a minimum size without making it too large relative to the molding size required to satisfy the optical performance.

また、視度調節レンズホルダ9の孔部9aとmプリズム3の爪部3eとによって、視度調節レンズホルダ9とmプリズム3が離間しないよう視度調節レンズホルダ9とmプリズム3の間隔を一定の間隔に規制している。本実施例では、視度調節レンズホルダ9と凹レンズ1の隙間に弾性部材8(図5:第1の弾性部材)を弾性変形させ配置している。すなわち、孔部9aと爪部3eの係止により、弾性部材8、凹レンズ1及びsプリズム2は、視度調節レンズホルダ9とmプリズム3に挟持される。これにより、凹レンズ1(少なくとも一つ以上の光学部材)及びsプリズム2(少なくとも一つ以上の光学部材)を接着することなくmプリズム3に固定することができる。 Further, the gap between the diopter adjusting lens holder 9 and the m prism 3 is regulated to a constant distance by the hole 9a of the diopter adjusting lens holder 9 and the pawl 3e of the m prism 3 so that the diopter adjusting lens holder 9 and the m prism 3 are not separated from each other. In this embodiment, an elastic member 8 (first elastic member in FIG. 5) is elastically deformed and placed in the gap between the diopter adjusting lens holder 9 and the concave lens 1 . That is, the elastic member 8, the concave lens 1 and the s-prism 2 are sandwiched between the dioptric adjustment lens holder 9 and the m-prism 3 by locking the hole 9a and the claw 3e. Thereby, the concave lens 1 (at least one or more optical members) and the s prism 2 (at least one or more optical members) can be fixed to the m prism 3 without bonding.

特に、凹レンズ1(第3の光学部材)の材質はガラスである一方、sプリズム2(第4の光学部材)の材質はモールドであるため、両者の線膨張率が異なっている。このため、凹レンズ1とsプリズム2を接着して固定すると、環境変化により凹レンズ1とsプリズム2の接着箇所の周辺部分に歪みが生じ、画像表示ユニット14Lの光学性能が劣化する恐れがある。本実施例の構成では、環境変化により凹レンズ1やsプリズム2が膨張収縮しても弾性部材8がその変化を吸収するため上述した歪みが生じないようになっている。 In particular, since the material of the concave lens 1 (third optical member) is glass, and the material of the s-prism 2 (fourth optical member) is mold, they have different coefficients of linear expansion. Therefore, if the concave lens 1 and the s-prism 2 are fixed by bonding, the peripheral portion of the bonding point between the concave lens 1 and the s-prism 2 may be distorted due to changes in the environment, degrading the optical performance of the image display unit 14L. In the configuration of this embodiment, even if the concave lens 1 and the s prism 2 expand and contract due to environmental changes, the elastic member 8 absorbs the change, so that the above distortion does not occur.

接着のない構成では、空隙を挟んで向かいあうsプリズム2とmプリズム3との固定も容易となる。 In the configuration without adhesion, it is easy to fix the s-prism 2 and the m-prism 3 facing each other across the gap.

本実施例では、mプリズム3の一部である、図3に示すB部分を突出させてsプリズム2と当接させることで空隙を形成し、夫々を押付けあうことで保持している。これにより、空隙を形成するための部材を用意することなく簡易な構成でsプリズム2とmプリズム3を固定して保持することが可能となる。 In this embodiment, the B portion shown in FIG. 3, which is a part of the m prism 3, is protruded and brought into contact with the s prism 2 to form a gap, and they are held by pressing them against each other. This makes it possible to fix and hold the s-prism 2 and the m-prism 3 with a simple structure without preparing a member for forming a gap.

このとき、図6、図7、図8に示しているように、mプリズム3の凸部3g,3h,3iとsプリズム2の凹部2c,2d,2eとを印籠構造とすることで空隙3dに異物が侵入しないようにしている。 At this time, as shown in FIGS. 6, 7, and 8, the protrusions 3g, 3h, and 3i of the m prism 3 and the recesses 2c, 2d, and 2e of the s prism 2 are formed into a seal structure to prevent foreign matter from entering the gap 3d.

更に、図7から図10より明らかなように、凸部3g,3h,3iと凹部2c,2d,2eとに夫々、光軸方向とこれと垂直な方向(第2の方向)の二軸方向の位置決め部3j~3o,2f~2kを設け、異物をより侵入しにくくしている。 7 to 10, the projections 3g, 3h, 3i and the recesses 2c, 2d, 2e are provided with biaxial positioning portions 3j to 3o, 2f to 2k in the direction of the optical axis and the direction perpendicular thereto (second direction), respectively, to make it more difficult for foreign matter to enter.

かかる印籠構造は、図6や図9に示しているように、曲面3aや曲面3bに入射する光線を遮らない位置に配置しており、光軸方向から見た時に、mプリズム3の曲面3aの光学有効範囲3pと重なるが、曲面3bの光学有効範囲と重ならない。凸部3g,3h,3iは光線が窄まる側のsプリズム2に入り込むように形成する。すなわち、凸部3g,3h,3iは、曲面3a及び曲面3bのうち光学有効範囲の大きい方に形成される。これにより、sプリズム2の外形を大きくすることなく印籠形状を大きくとることが可能となる。 As shown in FIGS. 6 and 9, such an inro structure is arranged at a position that does not block light rays incident on the curved surfaces 3a and 3b, and when viewed from the optical axis direction, it overlaps the effective optical range 3p of the curved surface 3a of the m-prism 3, but does not overlap the effective optical range of the curved surface 3b. The convex portions 3g, 3h, and 3i are formed so as to enter the s-prism 2 on the side where the rays are narrowed. That is, the convex portions 3g, 3h, and 3i are formed on the curved surface 3a or curved surface 3b, whichever has the larger effective optical range. This makes it possible to increase the size of the inro without increasing the outer shape of the s prism 2 .

本実施例では、図5に示しているようにsプリズム2とmプリズム3との外形が一部大きく異なり、sプリズム2の外形端の一辺2lがmプリズム3の曲面3bの光学有効範囲面に対向している。光学有効範囲面とは、設計上意図している光学的仕様(画角や収差、光量など)を満足する面範囲である。曲面3bの光学有効範囲面は、図6で光学有効範囲3pを規定している一点鎖線によって曲面3b上に囲まれる面領域である。尚、sプリズム2とmプリズム3の一方の外形端の一辺が他方の光学有効範囲面と対向していれば、本実施例に限定されない。 In this embodiment, as shown in FIG. 5, the s-prism 2 and the m-prism 3 have partially different outer shapes, and one side 2l of the outer end of the s-prism 2 faces the effective optical range surface of the curved surface 3b of the m-prism 3. The effective optical range surface is a surface range that satisfies the optical specifications (angle of view, aberration, amount of light, etc.) intended in design. The effective optical range surface of the curved surface 3b is a surface area surrounded on the curved surface 3b by the dashed-dotted line defining the effective optical range 3p in FIG. It is to be noted that the invention is not limited to this embodiment as long as one side of the outer edge of one of the s-prism 2 and the m-prism 3 is opposed to the surface of the other effective optical range.

光学有効範囲面に凹凸部は形成できないため、sプリズム2の一辺2lだけは上述の印籠構造が形成できない。そこで、弾性部材7(第2の弾性部材)をsプリズム2とmプリズム3に挟持することで、sプリズム2の一辺2lと接する側面2mとmプリズム3の曲面3bとに密着させて空隙3dの封止をしている。上述にあるとおり、視度調節レンズホルダ9の孔部9aとmプリズム3の爪部3eとにより視度調節レンズホルダ9とmプリズム3とは一定の間隔に規制されている。このため、視度調節レンズホルダ9とmプリズム3との隙間に弾性部材7を弾性変形させ配置させることができる。 Since the concave and convex portions cannot be formed on the surface of the effective optical range, only one side 2l of the s prism 2 cannot be formed with the above-described seal structure. Therefore, by sandwiching the elastic member 7 (second elastic member) between the s-prism 2 and the m-prism 3, the gap 3d is sealed by closely contacting the side surface 2m of the s-prism 2 and the curved surface 3b of the m-prism 3. As described above, the diopter adjusting lens holder 9 and the m prism 3 are regulated at a constant distance by the hole portion 9a of the diopter adjusting lens holder 9 and the claw portion 3e of the m prism 3. FIG. Therefore, the elastic member 7 can be elastically deformed and placed in the gap between the diopter adjustment lens holder 9 and the m-prism 3 .

尚、視度調節レンズホルダ9の凸部9cと弾性部材7の凸部7aとは互い違いに入り込んだ印籠構造を形成している。 The projections 9c of the diopter adjustment lens holder 9 and the projections 7a of the elastic member 7 form a staggered ingot structure.

sプリズム2の一辺2lを封止する方法には、空隙3dを覆い隠す部材を配置して、接着する方法もある。しかしながら、mプリズム3の光学有効範囲面に付着した接着剤が光路を変えてしまう恐れもあるので接着材料や塗布方法には注意する必要がある。 As a method of sealing one side 2l of the s prism 2, there is also a method of arranging and adhering a member that covers the gap 3d. However, since there is a possibility that the adhesive adhering to the surface of the m-prism 3 within the effective optical range may change the optical path, it is necessary to pay attention to the adhesive material and application method.

本実施例の構成では、光学性能への影響がない弾性部材を配置しているので上述の懸念事項への配慮は不要となる。 In the configuration of this embodiment, since the elastic member is arranged which does not affect the optical performance, there is no need to consider the above concerns.

以上説明したように、本発明の実施例によれば、視度調節レンズホルダ9の孔部9aとmプリズム3の爪部3eと弾性部材8とによって、凹レンズ1、sプリズム2、及びmプリズム3を一体にして保持することができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the concave lens 1, the s prism 2, and the m prism 3 can be integrally held by the hole portion 9a of the dioptric adjustment lens holder 9, the claw portion 3e of the m prism 3, and the elastic member 8.

また、mプリズム3の凸部3g,3h,3iとsプリズム2の凹部2c,2d,2eとを印籠構造にして押し付け、sプリズム2とmプリズム3の間の隙間に異物が入り込まないようにして保持することができる。 Also, the protrusions 3g, 3h, 3i of the m-prism 3 and the recesses 2c, 2d, 2e of the s-prism 2 are formed into a seal structure and pressed against each other to prevent foreign matter from entering the gap between the s-prism 2 and the m-prism 3.

これにより、凹レンズ1、sプリズム2、mプリズム3の固定作業が簡単になる。また、画像表示ユニット14Lを必要以上に大型になることなく最小構成で実現することができる。 This simplifies the work of fixing the concave lens 1, the s prism 2, and the m prism 3. FIG. Also, the image display unit 14L can be realized with a minimum configuration without being unnecessarily large.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist.

例えば、mプリズム3と視度調節レンズホルダ9との間に2つの光学部材(凹レンズ1とsプリズム2)とが配置されている構成を説明したが、配置される光学部材の数は限定されず、凹レンズ1とsプリズム2を一体化して1つ光学部材としても構わない。 For example, a configuration in which two optical members (concave lens 1 and s prism 2) are arranged between the m prism 3 and the diopter adjustment lens holder 9 has been described, but the number of optical members arranged is not limited, and the concave lens 1 and the s prism 2 may be integrated into one optical member.

また、画像表示素子の画像を外界の景色と重ね合わせて観察することができるスマートグラスに本発明を適用した例を説明したが、画像表示素子の代わりにイメージセンサーを配置し、観察者の視線を検出できるようにした光学機器にも本発明は適用可能である。イメージセンサーは、CMOSやCCD、イベントセンサ―などである。このような構成では、観察者の眼で反射された光線に対して、曲面3aは反射面、曲面3bは入射面及び反射面、曲面3cは射出面として機能し、曲面3cからイメージセンサーに向けて光線が射出される。 In addition, although an example in which the present invention is applied to smart glasses that allow observation of the image of the image display element superimposed on the scenery of the outside world has been described, the present invention can also be applied to an optical device in which an image sensor is arranged instead of the image display element so that the line of sight of the observer can be detected. The image sensor is CMOS, CCD, event sensor, or the like. In such a configuration, the curved surface 3a functions as a reflecting surface, the curved surface 3b functions as an incident surface and a reflecting surface, and the curved surface 3c functions as an exit surface for light rays reflected by the observer's eyes, and the light rays are emitted from the curved surface 3c toward the image sensor.

1 凹レンズ
2 sプリズム
3 mプリズム
2c,2d,2e 凹部
2f,2g,2h,2i,2j,2k 位置決め部
2l 外形端の一辺
2m 側面
3a、3b 曲面
3d 空隙
3e 爪部
3f 凹部
3g,3h,3i 凸部
3j,3k,3l,3m,3n,3o 位置決め部
3p 光学有効範囲
6 視度調節レンズ
7,8 弾性部材
7a 凸部
9 視度調節レンズホルダ
9a 孔部
9b 腕部
9c 凸部
1 concave lens 2 s prism 3 m prism 2c, 2d, 2e concave portion 2f, 2g, 2h, 2i, 2j, 2k positioning portion 2l one side of outer edge 2m side surface 3a, 3b curved surface 3d gap 3e claw portion 3f concave portion 3g, 3h, 3i convex portion 3j, 3k, 3l, 3m, 3n, 3o positioning portion 3p Effective optical range 6 Diopter adjustment lens 7, 8 Elastic member 7a Convex portion 9 Diopter adjustment lens holder 9a Hole 9b Arm 9c Convex

Claims (27)

保持部材と、
光線を入射する第1の面、前記第1の面から入射した前記光線を射出する第2の面を有する第1の光学部材と、
を有し、
前記保持部材には、第1の係合部を有する腕部が形成されており、
前記第1の光学部材には、前記第1の係合部を係止する第2の係合部を有する凹部が形成されており、
前記保持部材と前記第1の光学部材との間には、第1の弾性部材及び少なくとも一つ以上の光学部材が配置され、
前記凹部は、前記第2の面から前記光線が射出される方向である第1の方向から見て、前記第1及び2の面の一方の光学有効範囲と重なるが他方の光学有効範囲と重ならない位置に設けられ、
前記第1の係合部と前記第2の係合部の係止により、前記第1の弾性部材及び前記少なくとも一つ以上の光学部材は、前記保持部材と前記第1の光学部材に挟持されることを特徴とする光学機器。
a holding member;
a first optical member having a first surface on which a light ray is incident and a second surface from which the light ray incident from the first surface is emitted;
has
The holding member is formed with an arm portion having a first engaging portion,
the first optical member is formed with a recess having a second engaging portion that locks the first engaging portion;
a first elastic member and at least one or more optical members are arranged between the holding member and the first optical member;
The recess is provided at a position that overlaps the effective optical range of one of the first and second surfaces but does not overlap the effective optical range of the other when viewed from the first direction, which is the direction in which the light ray is emitted from the second surface,
An optical device, wherein the first elastic member and the at least one or more optical members are held between the holding member and the first optical member by locking the first engaging portion and the second engaging portion.
前記第1の係合部は孔部であり、前記第2の係合部は、前記孔部が係止する爪部であることを特徴とする請求項1記載の光学機器。 2. The optical instrument according to claim 1, wherein the first engaging portion is a hole, and the second engaging portion is a claw portion that engages with the hole. 前記保持部材は、第2の光学部材を保持することを特徴とする請求項1又は2記載の光学機器。 3. The optical apparatus according to claim 1, wherein the holding member holds the second optical member. 前記保持部材は、前記第2の光学部材を着脱可能に保持することを特徴とする請求項3記載の光学機器。 4. An optical apparatus according to claim 3, wherein said holding member detachably holds said second optical member. 前記少なくとも一つ以上の光学部材は、第3の光学部材であって、前記第1及び第3の光学部材は材質が異なっていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学機器。 5. The optical apparatus according to claim 1, wherein the at least one optical member is a third optical member, and the first and third optical members are made of different materials. 前記第1及び第3の光学部材は空隙を挟んで向かいあうことを特徴とする請求項5記載の光学機器。 6. An optical instrument according to claim 5, wherein said first and third optical members face each other across a gap. 前記第1及び第3の光学部材の夫々の向かい合う面の少なくとも一部には、互いに凸部と凹部が形成されて、印籠構造が形成されていることを特徴とする請求項6記載の光学機器。 7. The optical apparatus according to claim 6, wherein convex portions and concave portions are formed on at least a portion of the facing surfaces of said first and third optical members, respectively, to form an inro structure. 前記凸部と前記凹部とに夫々、前記第1の方向及び前記第1の方向と垂直な第2の方向の位置決め部が設けられることを特徴とする請求項7記載の光学機器。 8. The optical device according to claim 7, wherein positioning portions for the first direction and a second direction perpendicular to the first direction are provided in the convex portion and the concave portion, respectively. 前記凸部は前記印籠構造を形成する断面において、前記第1及び第3の光学部材のうち光学有効範囲の大きい方の光学部材に形成されることを特徴とする請求項7又は8記載の光学機器。 9. An optical apparatus according to claim 7, wherein said convex portion is formed on one of said first and third optical members having a larger effective optical range in a cross section forming said seal structure. 前記印籠構造の一部は、前記第1の方向から見て、前記第1及び第3の光学部材の一方の光学有効範囲と重なるが他方の光学有効範囲と重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の光学機器。 10. The optical apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein a part of the inro structure is provided at a position that overlaps the optical effective range of one of the first and third optical members but does not overlap the optical effective range of the other when viewed from the first direction. 前記第1及び第3の光学部材の一方の外形端の一辺は他方の光学有効範囲面と対向しており、前記一方の光学部材の前記外形端と接する側面と、前記他方の光学有効範囲面とに接する第2の弾性部材を更に備えることを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の光学機器。 The optical apparatus according to any one of claims 7 to 10, wherein one side of one of the outer ends of the first and third optical members faces the other effective optical range surface, and further comprising a second elastic member in contact with the side surface of the one optical member that contacts the outer end and the other effective optical range surface. 前記第2の弾性部材は、前記保持部材と前記第1の光学部材とによって挟持されることを特徴とする請求項11記載の光学機器。 12. An optical device according to claim 11, wherein said second elastic member is sandwiched between said holding member and said first optical member. 前記保持部材及び前記第2の弾性部材は夫々、互い違いに入り込んだ印籠構造を形成する凸部が設けられることを特徴とする請求項11又は12記載の光学機器。 13. An optical instrument according to claim 11 or 12, wherein said holding member and said second elastic member are each provided with projections forming staggered indented spigot structures. 前記少なくとも一つ以上の光学部材は、前記第3の光学部材及び前記第3の光学部材と向かいあう第4の光学部材であって、前記第3及び第4の光学部材は材質が異なっていることを特徴とする請求項5記載の光学機器。 6. The optical apparatus according to claim 5, wherein the at least one or more optical members are the third optical member and a fourth optical member facing the third optical member, and the third and fourth optical members are made of different materials. 前記第1及び第4の光学部材は空隙を挟んで向かいあうことを特徴とする請求項14記載の光学機器。 15. An optical instrument according to claim 14, wherein said first and fourth optical members face each other across a gap. 前記第1及び第4の光学部材の夫々の向かい合う面の少なくとも一部には、互いに凸部と凹部が形成されて、印籠構造が形成されていることを特徴とする請求項14記載の光学機器。 15. The optical apparatus according to claim 14, wherein a convex portion and a concave portion are formed on at least a part of the facing surfaces of the first and fourth optical members, respectively, to form an inro structure. 前記凸部と前記凹部とに夫々、前記第1の方向及び前記第1の方向と垂直な第2の方向の位置決め部が設けられることを特徴とする請求項16記載の光学機器。 17. The optical apparatus according to claim 16, wherein the convex portion and the concave portion are provided with positioning portions in the first direction and in a second direction perpendicular to the first direction, respectively. 前記凸部は前記印籠構造を形成する断面において、前記第1及び第4の光学部材のうち光学有効範囲の大きい方の光学部材に形成されることを特徴とする請求項16又は17記載の光学機器。 18. The optical apparatus according to claim 16, wherein the convex portion is formed on the optical member having a larger effective optical range among the first and fourth optical members in a cross section forming the seal structure. 前記印籠構造の一部は、前記第1の方向から見て、前記第1及び第4の光学部材の一方の光学有効範囲と重なるが他方の光学有効範囲と重ならない位置に設けられていることを特徴とする請求項16乃至18のいずれか1項に記載の光学機器。 19. The optical instrument according to any one of claims 16 to 18, wherein a part of the inro structure is provided at a position that overlaps the optical effective range of one of the first and fourth optical members but does not overlap the optical effective range of the other when viewed from the first direction. 前記第1及び第4の光学部材の一方の外形端の一辺は他方の光学有効範囲面と対向しており、前記一方の光学部材の前記外形端と接する側面と、前記他方の光学有効範囲面とに接する第2の弾性部材を更に備えることを特徴とする請求項16乃至19のいずれか1項に記載の光学機器。 The optical apparatus according to any one of claims 16 to 19, wherein one side of one of the outer ends of the first and fourth optical members faces the other effective optical range surface, and further comprising a second elastic member in contact with the side surface of the one optical member that contacts the outer end and the other effective optical range surface. 前記第2の弾性部材は、前記保持部材と前記第1の光学部材とによって挟持されることを特徴とする請求項20記載の光学機器。 21. An optical device according to claim 20, wherein said second elastic member is sandwiched between said holding member and said first optical member. 前記保持部材及び前記第2の弾性部材は夫々、互い違いに入り込んだ印籠構造を形成する凸部が設けられることを特徴とする請求項20又は21記載の光学機器。 22. An optical instrument according to claim 20 or 21, wherein said holding member and said second elastic member are each provided with projections forming staggered indented spigot structures. 前記第1及び第4の光学部材はプリズムであることを特徴とする請求項14乃至22のいずれか1項に記載の光学機器。 23. An optical apparatus according to any one of claims 14 to 22, wherein said first and fourth optical members are prisms. 使用者の頭部及び顔面の一方に装着されることを特徴とする請求項1乃至23のいずれか1項に記載の光学機器。 24. The optical instrument according to any one of claims 1 to 23, which is mounted on one of the user's head and face. 画像表示素子を有し、
前記第1の光学部材は、前記画像表示素子からの光線を入射する第3の面を有し、前記第3の面から入射した前記画像表示素子からの光線を前記第1の面から入射した光線とともに前記第2の面から射出することを特徴とする請求項1乃至24のいずれか1項に記載の光学機器。
having an image display element,
The optical device according to any one of claims 1 to 24, wherein the first optical member has a third surface on which light rays from the image display element are incident, and the light rays from the image display element that are incident from the third surface are emitted from the second surface together with the light rays that are incident from the first surface.
光学シースルータイプのスマートグラスであることを特徴とする請求項25記載の光学機器。 26. The optical device according to claim 25, which is optical see-through type smart glasses. イメージセンサーを有し、
前記第1の光学部材は、前記第2の面から入射した光線を前記イメージセンサーに向けて射出する第3の面を有する請求項1乃至24のいずれか1項に記載の光学機器。
having an image sensor,
25. The optical apparatus according to any one of claims 1 to 24, wherein the first optical member has a third surface that emits light rays incident from the second surface toward the image sensor.
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