JP2023170238A - Optical system and observation device - Google Patents

Optical system and observation device Download PDF

Info

Publication number
JP2023170238A
JP2023170238A JP2022081824A JP2022081824A JP2023170238A JP 2023170238 A JP2023170238 A JP 2023170238A JP 2022081824 A JP2022081824 A JP 2022081824A JP 2022081824 A JP2022081824 A JP 2022081824A JP 2023170238 A JP2023170238 A JP 2023170238A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
observation
reflective polarizer
light
polarizer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022081824A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
欣久 田代
Yoshihisa Tashiro
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2022081824A priority Critical patent/JP2023170238A/en
Publication of JP2023170238A publication Critical patent/JP2023170238A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

To provide an optical system that can satisfactorily acquire a corneal reflection image.SOLUTION: An optical system comprises: an observation optical system that includes a half-transmissive reflective surface (HM) and a reflective polarizer (PL1), which transmits linearly polarized light in a first direction and reflects linearly polarized light orthogonal to the first direction; and an imaging optical system that forms an optical image transmitted through the reflective polarizer. A transmission axis azimuth of the reflective polarizer is non-parallel to a plane including an entrance pupil center of the imaging optical system and an optical axis of the observation optical system.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、光学系および観察装置に関する。 The present invention relates to an optical system and an observation device.

近年、LCD等の表示素子に表示された原画像を、観察光学系を介して拡大表示し、大画面画像を使用者に与えることで、臨場感のある体験を提供する観察装置が知られている。また、これらの観察装置は観察者の瞳を撮像する撮像光学系を有し、虹彩像を用いた個人認証や瞳孔像、角膜反射像を用いた視線検出などの機能を有している。ここで、観察装置は、その構成が高仕様で小型かつ薄型であることが求められており、薄型かつ広視野な観察光学系と観察面側を撮像する撮像光学系の組み合わせを最適化することが重要である。 In recent years, observation devices have become known that provide a realistic experience by enlarging and displaying an original image displayed on a display element such as an LCD via an observation optical system and providing a large screen image to the user. There is. Furthermore, these observation devices have an imaging optical system that images the observer's pupil, and have functions such as personal authentication using an iris image and line-of-sight detection using a pupil image and a corneal reflection image. Here, the observation device is required to have a high specification, small size, and thin configuration, and it is necessary to optimize the combination of a thin and wide-field observation optical system and an imaging optical system that images the observation surface side. is important.

特許文献1には、自由曲面プリズムを用いた観察光学系と撮像光学系とを組み合わせた構成が開示されている。 Patent Document 1 discloses a configuration in which an observation optical system using a free-form surface prism and an imaging optical system are combined.

特表2015-508182号公報Special Publication No. 2015-508182

特許文献1に開示されている観察光学系の視野角を更に拡大しようとする場合、自由曲面プリズムのサイズが増大し、光学系の厚みが増大してしまう。そこで、視野角を拡大しつつ光学系の薄型化を実現するため、反射型偏光子とハーフミラーとを用いて光軸上で観察光路を折り畳んだ構成(トリプルパス光学系)が知られている。しかし、トリプルパス光学系と観察面側を撮像する撮像光学系とを組み合わせる場合、良好な角膜反射像を取得するには、偏光素子の特性を考慮した構成をとることが重要である。 When attempting to further widen the viewing angle of the observation optical system disclosed in Patent Document 1, the size of the free-form prism increases, resulting in an increase in the thickness of the optical system. Therefore, in order to expand the viewing angle and make the optical system thinner, a configuration is known in which the observation optical path is folded on the optical axis using a reflective polarizer and a half mirror (triple-pass optical system). . However, when combining a triple-pass optical system with an imaging optical system that images the observation surface side, it is important to adopt a configuration that takes into account the characteristics of the polarizing element in order to obtain a good corneal reflection image.

そこで本発明は、良好に角膜反射像を取得することが可能な光学系を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical system that can satisfactorily acquire a corneal reflection image.

本発明の一側面としての光学系は、第1方向の直線偏光を透過し該第1方向に直交する直線偏光を反射する反射型偏光子および半透過反射面を有する観察光学系と、前記反射型偏光子を透過した光学像を形成する撮像光学系とを有し、前記反射型偏光子の透過軸方位は、前記撮像光学系の入射瞳中心と前記観察光学系の光軸とを含む平面に対して非平行である。 An optical system as one aspect of the present invention includes an observation optical system having a reflective polarizer and a semi-transparent reflective surface that transmits linearly polarized light in a first direction and reflects linearly polarized light orthogonal to the first direction; an imaging optical system that forms an optical image transmitted through a reflective polarizer, and the transmission axis direction of the reflective polarizer is a plane that includes the center of the entrance pupil of the imaging optical system and the optical axis of the observation optical system. is non-parallel to

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。 Other objects and features of the invention are illustrated in the following examples.

本発明によれば、良好に角膜反射像を取得することが可能な光学系を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical system that can satisfactorily acquire a corneal reflection image.

実施例1における観察装置の基本構成を示す図(XY断面図)である。1 is a diagram (XY sectional view) showing the basic configuration of an observation device in Example 1. FIG. 実施例1における観察装置の基本構成を示す図(YZ断面図)である。FIG. 2 is a diagram (YZ sectional view) showing the basic configuration of the observation device in Example 1. 実施例1における角膜反射光路図と撮像面上の像(Z軸周りの角膜回転角0度)を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a corneal reflection optical path diagram and an image on an imaging plane (corneal rotation angle around the Z axis is 0 degrees) in Example 1. FIG. 実施例1における角膜反射光路図と撮像面上の像(Z軸周りの角膜回転角-25度)を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a corneal reflection optical path diagram and an image on an imaging plane (corneal rotation angle around the Z axis of −25 degrees) in Example 1. FIG. 実施例1における角膜反射光路図と撮像面上の像(Z軸周りの角膜回転角+25度)を示す図である。2 is a diagram showing a corneal reflection optical path diagram and an image on an imaging plane (corneal rotation angle +25 degrees around the Z axis) in Example 1. FIG. 実施例1における角膜反射光路図と撮像面上の像(Y軸周りの角膜回転角-25度)を示す図である。2 is a diagram showing a corneal reflection optical path diagram and an image on an imaging plane (corneal rotation angle of -25 degrees around the Y-axis) in Example 1. FIG. 実施例1における角膜反射光路図と撮像面上の像(Y軸周りの角膜回転角+25度)を示す図である。2 is a diagram showing a corneal reflection optical path diagram and an image on an imaging plane (corneal rotation angle +25 degrees around the Y-axis) in Example 1. FIG. 角度Φごとの角膜反射像を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing corneal reflection images for each angle Φ. 実施例1における光学系の断面図である。3 is a cross-sectional view of the optical system in Example 1. FIG. 実施例2における光学系の断面図である。3 is a cross-sectional view of an optical system in Example 2. FIG. 実施例3における光学系の断面図である。3 is a cross-sectional view of an optical system in Example 3. FIG. 実施例4における光学系の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical system in Example 4. 偏光を利用した構成の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration using polarized light. 偏光の反射率の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of reflectance of polarized light. 比較例における角膜反射光路図および撮像面上の像(Z軸周りの角膜回転角0度)を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a corneal reflection optical path diagram and an image on an imaging surface (corneal rotation angle around the Z axis of 0 degrees) in a comparative example. 比較例における角膜反射光路図および撮像面上の像(Z軸周りの角膜回転角+25度)を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a corneal reflection optical path diagram and an image on the imaging surface (corneal rotation angle around the Z axis +25 degrees) in a comparative example.

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

各実施例は、表示素子(表示パネル)に表示された画像を拡大表示する観察光学系と、観察面側を撮像する撮像光学系とを有する光学系および観察装置に関し、ヘッドウントディスプレイ(HMD)など適して用いられる。各実施形態の光学系は、視野角を拡大しつつ薄型化を実現するため、反射型偏光子とハーフミラーとを用いて光軸上で観察光路を折り畳む観察光学系(トリプルパス光学系)を用いる。トリプルパス光学系に対して撮像光学系を配置する場合、観察装置の小型化のため観察光学系を透過した構成(観察系TTL構成)をとることが好ましい。ここで、撮像光学系は観察光学系の反射型偏光子を透過して、観察面側を撮像する配置をとる。このとき、観察者の視線検出手段として角膜反射法を用いる場合、観察者の角膜反射像を撮像する必要がある。 Each embodiment relates to an optical system and an observation device including an observation optical system that enlarges and displays an image displayed on a display element (display panel) and an imaging optical system that captures an image of the observation surface side. etc. is used as appropriate. The optical system of each embodiment uses an observation optical system (triple-pass optical system) that folds the observation optical path on the optical axis using a reflective polarizer and a half mirror in order to expand the viewing angle and achieve a slim design. use When the imaging optical system is arranged with respect to the triple-pass optical system, it is preferable to adopt a configuration in which the image is transmitted through the observation optical system (observation system TTL configuration) in order to downsize the observation apparatus. Here, the imaging optical system is arranged to pass through the reflective polarizer of the observation optical system and image the observation surface side. At this time, when using the corneal reflection method as a means for detecting the line of sight of the observer, it is necessary to capture a corneal reflection image of the observer.

ここで、図14を参照して偏光の反射率について説明する。図14は、空気中から屈折率1.33(角膜の屈折率に相当)の界面への光線の入射角に対する、S偏光およびP偏光の反射率を示す図である。図14において、横軸は入射角、縦軸は反射率をそれぞれ示す。また図14において、RsはS偏光、RpはP偏光をそれぞれ示す。S偏光は光線の入射角と反射角とを含む面に垂直な偏光成分の光、P偏光は光線の入射角と反射角とを含む面に平行な偏光成分の光である。つまり、角膜からの反射光は、多くの入射角度領域でS偏光に偏ることとなる。このため、角膜反射像をトリプルパス光学系の反射型偏光子を透過して撮像する場合、反射型偏光子の透過軸方位、および光源と撮像装置(カメラ)の配置に依存して、角膜反射像が反射型偏光子で消光する配置が発生する。 Here, the reflectance of polarized light will be explained with reference to FIG. FIG. 14 is a diagram showing the reflectance of S-polarized light and P-polarized light with respect to the incident angle of a light ray from air to an interface with a refractive index of 1.33 (corresponding to the refractive index of the cornea). In FIG. 14, the horizontal axis represents the incident angle, and the vertical axis represents the reflectance. Further, in FIG. 14, Rs indicates S-polarized light and Rp indicates P-polarized light. S-polarized light is light with a polarization component perpendicular to the plane containing the incident angle and reflection angle of the light ray, and P-polarized light is light with a polarization component parallel to the plane containing the incidence angle and reflection angle of the light ray. In other words, the light reflected from the cornea becomes S-polarized in many incident angle regions. Therefore, when capturing a corneal reflection image by transmitting it through a reflective polarizer in a triple-pass optical system, depending on the transmission axis direction of the reflective polarizer and the arrangement of the light source and imaging device (camera), the corneal reflection An arrangement occurs where the image is extinguished by the reflective polarizer.

ここで、図15および図16を参照して、前記課題について説明する。図15は、比較例における角膜反射光路図および撮像面上の像(Z軸周りの角膜回転角0度)を示す図である。図16は、比較例における角膜反射光路図および撮像面上の像(Z軸周りの角膜回転角+25度)を示す図である。図15および図16では、反射型偏光子を波長依存性のない理想的反射型偏光子としてモデル化し、透過軸はY軸方向(角度Φ=0度)に沿って配置されている。また、図15および図16は、Z軸周りの角膜回転角を0度、+25度としたときの角膜反射像の光路、および撮像装置の撮像面上の像をそれぞれ示す。ここで、Y軸近傍かつ角膜反射面への入射角が大きい位置に配置された光源IREDの光束は、角膜反射光がS偏光に偏りS偏光の偏光方向が反射型偏光子の透過軸と直交するため、角膜反射像が消光する。特に、図16に示される回転角+25度の場合、全ての角膜反射像が消光し、角膜反射法による視線検出が不可能である。つまり、トリプルパス光学系の観察光学系と撮像光学系とを組み合わせる場合、偏光素子の特性を考慮した構成を採用することが必要である。 Here, the above problem will be explained with reference to FIGS. 15 and 16. FIG. 15 is a diagram showing a corneal reflection optical path diagram and an image on the imaging plane (corneal rotation angle around the Z axis is 0 degrees) in a comparative example. FIG. 16 is a diagram showing a corneal reflection optical path diagram and an image on the imaging plane (corneal rotation angle around the Z axis +25 degrees) in a comparative example. In FIGS. 15 and 16, the reflective polarizer is modeled as an ideal reflective polarizer without wavelength dependence, and the transmission axis is arranged along the Y-axis direction (angle Φ=0 degree). Further, FIGS. 15 and 16 respectively show the optical path of the corneal reflected image and the image on the imaging surface of the imaging device when the corneal rotation angle around the Z axis is 0 degrees and +25 degrees. Here, the light beam from the light source IRED, which is placed near the Y-axis and at a position where the angle of incidence on the corneal reflective surface is large, is such that the corneal reflected light is polarized to S-polarized light, and the polarization direction of the S-polarized light is perpendicular to the transmission axis of the reflective polarizer. Therefore, the corneal reflection image is extinguished. In particular, when the rotation angle is +25 degrees as shown in FIG. 16, all the corneal reflection images are extinguished, making it impossible to detect the line of sight by the corneal reflection method. In other words, when combining the observation optical system of the triple-pass optical system and the imaging optical system, it is necessary to adopt a configuration that takes into account the characteristics of the polarizing element.

図1および図2は、実施例1における観察装置の基本配置図である。反射型偏光子を有する半透過反射素子PL1、ハーフミラー(半透過反射面)HM、および凸レンズG1を有する観察光学系により、トリプルパス光学系が構成される。また、観察面側を撮像する撮像装置CAMは、半透過反射素子PL1を透過する位置に配置されている。光源IREDは、図2に示されるように、観察光学系の周辺に円形状に配置されている。角膜反射面GCは、曲率半径-8mm、屈折率1.33の界面としてモデル化し、半透過反射素子PL1の観察面側の面と角膜反射面GCの面頂点との光軸上での距離は約12mmである。ここで、観察光学系の光軸と、撮像装置CAMにおける撮像光学系の入射瞳中心(図2では、開口絞りの絞り面SSの中心)とを含む平面(XY平面)に対する反射型偏光子の透過軸方位の角度をΦとする。なお図2において、角度Φは90度であるが、各実施例はこれに限定されるものではなく、反射型偏光子の透過軸方位は、撮像光学系の入射瞳中心と観察光学系の光軸とを含む平面に対して平行なければよい。 1 and 2 are basic layout diagrams of the observation device in Example 1. A triple-pass optical system is configured by an observation optical system including a transflective element PL1 having a reflective polarizer, a half mirror (semi-transmissive reflective surface) HM, and a convex lens G1. Further, the imaging device CAM that images the observation surface side is arranged at a position where the light passes through the transflective element PL1. The light source IRED is arranged in a circular shape around the observation optical system, as shown in FIG. The corneal reflective surface GC is modeled as an interface with a radius of curvature of -8 mm and a refractive index of 1.33, and the distance on the optical axis between the observation surface side surface of the transflective element PL1 and the surface apex of the corneal reflective surface GC is It is approximately 12 mm. Here, the reflection type polarizer is aligned with respect to the plane (XY plane) including the optical axis of the observation optical system and the center of the entrance pupil of the imaging optical system in the imaging device CAM (in FIG. 2, the center of the aperture stop surface SS of the aperture stop). Let the angle of the transmission axis direction be Φ. In FIG. 2, the angle Φ is 90 degrees, but each embodiment is not limited to this, and the transmission axis direction of the reflective polarizer is between the center of the entrance pupil of the imaging optical system and the light of the observation optical system. It only needs to be parallel to the plane that includes the axis.

各実施例の光学系および観察装置は、表示素子IDに表示された画像を拡大観察するものであり、第1方向の直線偏光を透過し第1方向に直交する直線偏光光を反射する反射型偏光子(半透過反射素子PL1)と半透過反射面(ハーフミラーHM)とを有する。観察光路をトリプルパス構成とすることで、光学系の薄型化および広視野角化を実現することができる。撮像光学系は、観察光学系の反射型偏光子を透過して観察面側を撮像する。観察系TTL配置を採用することで、観察装置の小型化を実現することができる。また各実施例の観察装置は、観察面側を照明する光源IREDを有する。光源IREDは、観察面側を照明するとともに角膜反射像の光源として用いられ、角膜反射法による視線検出を実現することができる。 The optical system and observation device of each example is for magnifying and observing the image displayed on the display element ID, and is a reflective type that transmits linearly polarized light in the first direction and reflects linearly polarized light orthogonal to the first direction. It has a polarizer (semi-transmissive reflective element PL1) and a semi-transmissive reflective surface (half mirror HM). By setting the observation optical path to a triple-pass configuration, it is possible to realize a thinner optical system and a wider viewing angle. The imaging optical system captures an image of the observation surface side through the reflective polarizer of the observation optical system. By adopting the TTL arrangement of the observation system, it is possible to downsize the observation device. Furthermore, the observation device of each embodiment includes a light source IRED that illuminates the observation surface side. The light source IRED illuminates the observation surface side and is used as a light source for a corneal reflection image, and can realize line-of-sight detection by corneal reflection method.

各実施例において、反射型偏光子の透過軸方位は、撮像光学系の入射瞳中心(絞り面SSの中心)と観察光学系の光軸とを含む平面に対して平行ではない。好ましくは、撮像光学系の入射瞳中心と観察光学系の光軸とを含む平面に対する反射型偏光子の透過軸方位の角度をΦ(度)とするとき、以下の条件式(1)を満足する。 In each embodiment, the transmission axis direction of the reflective polarizer is not parallel to the plane containing the entrance pupil center of the imaging optical system (the center of the aperture surface SS) and the optical axis of the observation optical system. Preferably, the following conditional expression (1) is satisfied, where the angle of the transmission axis direction of the reflective polarizer with respect to a plane containing the center of the entrance pupil of the imaging optical system and the optical axis of the observation optical system is Φ (degrees). do.

10<Φ<170 …(1)
ここで、図3乃至図8、図15、および図16を参照して、条件式(1)を満足することによる効果について説明する。前述のように、反射光は偏光が偏っているため、直線偏光子を透過して反射光を撮像する場合、直線偏光子の透過軸を適切に配置することが重要である。図3乃至図7は、実施例1における角膜反射光路図および撮像面上の像を示す図である。図3は角膜反射面GCのZ軸周りの回転角0度、図4は、Z軸周りの回転角-25度、図5はZ軸周りの回転角+25度、図6はY軸周りの回転角-25度、図7はY軸周りの回転角+25度の場合をそれぞれ示す。比較例としての図16(角膜反射面GCのZ軸周りの回転角+25度)では、反射型偏光子により全ての角膜反射像が消光している。一方、条件式(1)を満足するように反射型偏光子の透過軸を配置することで、角膜反射面GCの反射光が撮像装置CAMの撮像面IPまで到達している。
10<Φ<170...(1)
Here, the effect of satisfying conditional expression (1) will be explained with reference to FIGS. 3 to 8, FIG. 15, and FIG. 16. As described above, the reflected light is polarized, so when capturing an image of the reflected light by transmitting it through a linear polarizer, it is important to appropriately arrange the transmission axis of the linear polarizer. 3 to 7 are diagrams showing corneal reflection optical path diagrams and images on the imaging plane in Example 1. Figure 3 shows the rotation angle of the corneal reflective surface GC around the Z axis of 0 degrees, Figure 4 shows the rotation angle of -25 degrees around the Z axis, Figure 5 shows the rotation angle of +25 degrees around the Z axis, and Figure 6 shows the rotation angle around the Y axis. FIG. 7 shows a case where the rotation angle is −25 degrees, and FIG. 7 shows a case where the rotation angle around the Y axis is +25 degrees. In FIG. 16 (rotation angle of the corneal reflective surface GC around the Z axis +25 degrees) as a comparative example, all the corneal reflected images are extinguished by the reflective polarizer. On the other hand, by arranging the transmission axis of the reflective polarizer so as to satisfy conditional expression (1), the reflected light from the corneal reflective surface GC reaches the imaging plane IP of the imaging device CAM.

図8は、角度Φを0度、45度、90度、135度に設定した場合の撮像装置の撮像面IP上における角膜反射像を示す図である。ここで、角膜反射面GCのZ軸周りの回転±25度、Y軸周りの回転±25度の範囲において、条件式(1)を満足する場合、少なくとも一つの角膜反射像が撮像面IPまで到達する。 FIG. 8 is a diagram showing corneal reflection images on the imaging plane IP of the imaging device when the angle Φ is set to 0 degrees, 45 degrees, 90 degrees, and 135 degrees. Here, if conditional expression (1) is satisfied within the range of ±25 degrees of rotation around the Z axis and ±25 degrees of rotation around the Y axis of the corneal reflection surface GC, at least one corneal reflection image reaches the imaging plane IP. reach.

好ましくは、条件式(1)の数値範囲は、以下の条件式(1a)のように設定される。 Preferably, the numerical range of conditional expression (1) is set as shown in conditional expression (1a) below.

25<Φ<155 …(1a)
より好ましくは、条件式(1)の数値範囲は、以下の条件式(1b)のように設定される。
25<Φ<155...(1a)
More preferably, the numerical range of conditional expression (1) is set as shown in conditional expression (1b) below.

40<Φ<140 …(1b)
以上の構成をとることで、薄型かつ広視野な観察光学系および観察面側を撮像する撮像光学系の構成が適切になり、良好に角膜反射像を取得することが可能な光学系および観察装置を実現することができる。
40<Φ<140...(1b)
By adopting the above configuration, the configuration of the thin and wide-field observation optical system and the imaging optical system that images the observation surface side is appropriate, and the optical system and observation device are capable of obtaining a good corneal reflection image. can be realized.

各実施例において、好ましくは、反射型偏光子(半透過反射素子PL1)は平面である。平面の反射型偏光子を配置することで、反射型偏光子を曲面に成形した場合に生じる内部応力や、基板曲面に貼り付けした際の接着剤部への気泡混入などの各種製造上の課題を緩和することができる。また各実施例において、好ましくは、半透過反射面(ハーフミラーHM)は、観察面側に向いた凹面(反射型偏光子に向かって凹面)を有する。半透過反射面で観察光学系の主たるパワー(焦点距離の逆数)を分担することで、色収差が発生することなく広視野な観察光学系を構成することができる。 In each embodiment, the reflective polarizer (transflective element PL1) is preferably a flat surface. By arranging a flat reflective polarizer, various manufacturing issues such as internal stress that occurs when the reflective polarizer is molded into a curved surface and air bubbles in the adhesive part when attached to a curved surface of a substrate can be solved. can be alleviated. Further, in each embodiment, preferably, the transflective surface (half mirror HM) has a concave surface facing the observation surface side (concave surface facing the reflective polarizer). By sharing the main power (reciprocal of the focal length) of the observation optical system with the transflective surface, it is possible to configure an observation optical system with a wide field of view without causing chromatic aberration.

実施例3、4において、好ましくは、観察光学系は接合レンズ(第1レンズG1、第2レンズG2)を有する。接合レンズを用いて観察光学系を構成することで、複数の単レンズを個々に鏡筒で保持する構成と比べて、相対的なレンズ倒れに対して安定した構成となる。また実施例3、4において、好ましくは、半透過反射面(ハーフミラーHM)は、接合レンズの接合面である。接合レンズの接合面に半透過反射面を配置することで、吸湿または温度変化などの外界環境変化に対して半透過反射面を保護することができる。 In Examples 3 and 4, preferably the observation optical system includes a cemented lens (first lens G1, second lens G2). By configuring the observation optical system using a cemented lens, the configuration becomes more stable against relative lens tilt, compared to a configuration in which a plurality of single lenses are individually held in a lens barrel. Further, in Examples 3 and 4, preferably the transflective surface (half mirror HM) is a cemented surface of a cemented lens. By arranging the semi-transmissive reflective surface on the cemented surface of the cemented lens, the semi-transmissive reflective surface can be protected against changes in the external environment such as moisture absorption or temperature changes.

各実施例において、好ましくは、半透過反射面のパネル面側に透過型直線偏光子(透過素子PL2)を有する。この構成により、後述の偏光利用の構成を採用することで、高品位な観察光学系を実現することができる。また各実施例において、より好ましくは、半透過反射面のパネル面側に配置された透過型直線偏光子の透過軸と直交する方向の偏光光の波長850nmにおける透過率(0度入射)は、30%以上である。 In each embodiment, preferably a transmissive linear polarizer (transmissive element PL2) is provided on the panel surface side of the transflective surface. With this configuration, a high-quality observation optical system can be realized by employing a configuration that utilizes polarized light, which will be described later. Further, in each example, more preferably, the transmittance at a wavelength of 850 nm of polarized light in a direction perpendicular to the transmission axis of the transmissive linear polarizer disposed on the panel surface side of the transflective surface (0 degree incidence) is as follows: It is 30% or more.

ここで、観察光学系の波長帯域は可視光領域であり、特に眼の感度が高い波長帯域は例えば450nm~680nmである。トリプルパス構成の観察光学系を効率よく利用するには、可視光領域において偏光状態を充分に制御する必要がある。一方、波長850nmは眼の感度がほぼ無い近赤外光であり、観察光学系としては利用しない波長帯域である。ここで、波長850nm近傍は、CMOSセンサまたはCCDセンサなどの撮像素子が感度を有する波長帯域であるため、観察面側の撮像(虹彩像や角膜反射像の取得)には好適である。つまり、パネル面側に配置された透過型直線偏光子に関し、透過軸と直交する方向の偏光の波長850nmにおける透過率を高めることで、近赤外波長領域での直線偏光子としての機能を低下させ、近赤外波長の透過光量低下を抑制することができる。 Here, the wavelength band of the observation optical system is the visible light region, and the wavelength band to which the eye is especially sensitive is, for example, 450 nm to 680 nm. In order to efficiently utilize an observation optical system with a triple-pass configuration, it is necessary to sufficiently control the polarization state in the visible light region. On the other hand, the wavelength of 850 nm is near-infrared light to which the eye has almost no sensitivity, and is a wavelength band that is not used as an observation optical system. Here, the wavelength around 850 nm is a wavelength band to which an image sensor such as a CMOS sensor or a CCD sensor has sensitivity, and is therefore suitable for imaging on the observation surface side (obtaining an iris image or a corneal reflection image). In other words, regarding the transmission type linear polarizer placed on the panel surface side, by increasing the transmittance at a wavelength of 850 nm for polarized light in the direction orthogonal to the transmission axis, the function as a linear polarizer in the near-infrared wavelength region is reduced. This makes it possible to suppress a decrease in the amount of transmitted light at near-infrared wavelengths.

ここで、可視光領域は高い消光比(透過軸方向の直線偏光透過率と透過軸垂直方向の直線偏光透過率の比)を有しつつ、近赤外領域の消光比が小さい透過型偏光素子として、ポリビニルアルコールにヨウ素を吸着した吸収型偏光素子がある。より好ましくは、パネル面側に配置された透過型直線偏光子は、透過軸と直交する方向の偏光の波長850nmにおける透過率を50%以上とする。更に好ましくは、透過軸と直交する方向の偏光の波長850nmにおける透過率を70%以上とする。 Here, a transmissive polarizing element has a high extinction ratio in the visible light region (ratio of linearly polarized light transmittance in the direction of the transmission axis to linearly polarized light transmittance in the direction perpendicular to the transmission axis), but has a small extinction ratio in the near-infrared region. As an example, there is an absorption type polarizing element in which iodine is adsorbed to polyvinyl alcohol. More preferably, the transmission type linear polarizer disposed on the panel surface side has a transmittance of 50% or more at a wavelength of 850 nm for polarized light in a direction perpendicular to the transmission axis. More preferably, the transmittance at a wavelength of 850 nm for polarized light in a direction perpendicular to the transmission axis is 70% or more.

各実施例において、好ましくは、反射型偏光子の観察面側に透過型直線偏光子を有する。より好ましくは、反射型偏光子と透過型直線偏光子の透過軸方位は互いに略一致することが好ましい。ここで略一致とは、これらの透過軸方位が厳密に一致する場合に限定されるものではなく、実質的に一致すると評価される場合を含む意味であり、例えば±10度以内の差であれば実質的に一致すると評価される。この構成によれば、観察面側から入射する外光に対する反射型偏光子の反射光を透過型直線偏光子によりカットすることができる。より好ましくは、反射型偏光子の観察面側に配置された透過型直線偏光子の透過軸と直交する方向の偏光の波長850nmにおける透過率(0度入射)は、30%以上であることが好ましい。この構成によれば、近赤外領域の波長で撮像する構成をとる場合、角膜反射光の偏光影響を緩和することができる。より好ましくは、観察面側に配置された透過型直線偏光子は、透過軸と直交する方向の偏光の波長850nmにおける透過率を50%以上とする。更に好ましくは、透過軸と直交する方向の偏光の波長850nmにおける透過率を70%以上とする。 In each embodiment, preferably a transmissive linear polarizer is provided on the observation surface side of the reflective polarizer. More preferably, the transmission axes of the reflective polarizer and the transmission linear polarizer are preferably substantially coincident with each other. Here, "approximately matching" is not limited to cases in which these transmission axis orientations exactly match, but also includes cases in which they are evaluated as substantially matching, for example, even if the difference is within ±10 degrees. If so, it will be evaluated as a substantial match. According to this configuration, the transmission type linear polarizer can cut off the reflected light of the reflection type polarizer with respect to external light incident from the observation surface side. More preferably, the transmittance at a wavelength of 850 nm of polarized light in a direction perpendicular to the transmission axis of the transmissive linear polarizer disposed on the viewing surface side of the reflective polarizer (0 degree incidence) is 30% or more. preferable. According to this configuration, when a configuration is adopted in which imaging is performed at a wavelength in the near-infrared region, the influence of polarization of corneal reflected light can be alleviated. More preferably, the transmission type linear polarizer disposed on the observation surface side has a transmittance of 50% or more at a wavelength of 850 nm for polarized light in a direction perpendicular to the transmission axis. More preferably, the transmittance at a wavelength of 850 nm for polarized light in a direction perpendicular to the transmission axis is 70% or more.

各実施例において、好ましくは、光源IREDからの光(発光波長)は、700nm~1200nmの波長領域に発光ピークを有する近赤外光である。この波長領域は可視光外かつ撮像素子感度を有する範囲であり、観察光学系によるパネル拡大観察と撮像光学系による観察面側の撮像を両立することができる。700nm以下の短波長側では眼の感度を有する領域となり、観察面側の撮像のための照明光がパネル面の虚像観察と干渉してしまう。一方、1200nm以上の長波長側では撮像素子の感度が低くなるため、好ましくない。より好ましくは、光源IREDからの光の発光波長は、750nm~1100nmに発光ピークを有する。更に好ましくは、光源IREDからの光の発光波長は、800nm~1000nmに発光ピークを有する。また好ましくは、光源IREDからの光の少なくとも一部は、反射型偏光子を透過して観察者の眼を照明する。この構成によれば、光学系および観察装置の小型化を実現することができる。 In each example, the light (emission wavelength) from the light source IRED is preferably near-infrared light having an emission peak in the wavelength range of 700 nm to 1200 nm. This wavelength range is outside visible light and has the sensitivity of the image sensor, and allows for both enlarged panel observation using the observation optical system and imaging of the observation surface side using the imaging optical system. On the short wavelength side of 700 nm or less, this is a region where the eye is sensitive, and illumination light for imaging on the observation surface side interferes with virtual image observation on the panel surface. On the other hand, on the long wavelength side of 1200 nm or more, the sensitivity of the image sensor becomes low, which is not preferable. More preferably, the emission wavelength of the light from the light source IRED has an emission peak between 750 nm and 1100 nm. More preferably, the emission wavelength of the light from the light source IRED has an emission peak between 800 nm and 1000 nm. Preferably, at least a portion of the light from the light source IRED passes through the reflective polarizer to illuminate the observer's eyes. According to this configuration, it is possible to downsize the optical system and the observation device.

次に、図9および図13を参照して、偏光を利用した光学系の構成について説明する。図9は、実施例1における光学系の断面図である。図13は、偏光を利用した構成の説明図である。光学系は、瞳面SP側からパネル面(表示素子ID)側へ順に、反射型偏光子PBS(A)、第1の1/4波長板QWP1(B)、ハーフミラー(半透過反射面)HM(C)、第2の1/4波長板QWP2(D)、および直線偏光板POL(E)を有する。反射型偏光子PBSおよび第1の1/4波長板QWP1により、半透過反射素子PL1が構成される。また、第2の1/4波長板QWP2および直線偏光板POLにより、透過素子PL2が構成される。CGは、カバーガラスなどの平行平板のガラスブロックである。 Next, the configuration of an optical system using polarized light will be described with reference to FIGS. 9 and 13. FIG. 9 is a cross-sectional view of the optical system in Example 1. FIG. 13 is an explanatory diagram of a configuration using polarized light. The optical system includes, in order from the pupil plane SP side to the panel surface (display element ID) side, a reflective polarizer PBS (A), a first quarter-wave plate QWP1 (B), and a half mirror (transflective surface). It has a HM (C), a second quarter wavelength plate QWP2 (D), and a linear polarizing plate POL (E). A transflective element PL1 is configured by the reflective polarizer PBS and the first quarter-wave plate QWP1. Further, the second quarter-wave plate QWP2 and the linear polarizing plate POL constitute a transmission element PL2. CG is a parallel flat glass block such as a cover glass.

ここで、反射型偏光子PBSは、直線偏光板POLを通過した際と同じ方向に偏光した直線偏光を反射し、これに直交した直線偏光を透過するように構成された偏光選択性半透過反射素子であり、例えばワイヤーグリッド偏光子である。このとき、反射型偏光子PBSのワイヤーグリッド形成面が半透過反射面として機能する。また、第1の1/4波長板QWP1および第2の1/4波長板QWP2は、それぞれの遅相軸が90°傾いた状態で配置され、且つ、直線偏光板POLの偏光透過軸に対して第1の1/4波長板QWP1の遅相軸が45°傾いた状態で配置される。ハーフミラーHMは、例えば誘電体多層膜や金属蒸着により形成され、半透過反射面として機能する。 Here, the reflective polarizer PBS is a polarization-selective transflector configured to reflect linearly polarized light polarized in the same direction as when it passes through the linear polarizer POL, and transmit linearly polarized light perpendicular to this. An element, for example a wire grid polarizer. At this time, the wire grid forming surface of the reflective polarizer PBS functions as a transflective surface. Further, the first quarter-wave plate QWP1 and the second quarter-wave plate QWP2 are arranged with their respective slow axes tilted by 90°, and relative to the polarized light transmission axis of the linear polarizing plate POL. The slow axis of the first quarter-wave plate QWP1 is arranged at an angle of 45 degrees. The half mirror HM is formed by, for example, a dielectric multilayer film or metal vapor deposition, and functions as a transflective surface.

次に、図13を参照して、偏光利用構成における光路選択および作用について説明する。表示素子IDの表示面(パネル面)から出た光(画像を表示するために発した光)は直線偏光板POLで直線偏光となり、第2の1/4波長板QWP2によって円偏光となり、ハーフミラーHMに入射する。ハーフミラーHMに到達した光の一部は反射されて逆回りの円偏光となり、第2の1/4波長板QWP2に戻る。第2の1/4波長板QWP2に戻った逆回り円偏光の光は、第2の1/4波長板QWP2によって最初に直線偏光板POLを通過した際と直交した方向に偏光した直線偏光として直線偏光板POLに戻り、直線偏光板POLで吸収される。 Next, optical path selection and operation in the configuration using polarized light will be explained with reference to FIG. The light emitted from the display surface (panel surface) of the display element ID (light emitted to display an image) becomes linearly polarized light by the linear polarizing plate POL, becomes circularly polarized light by the second quarter-wave plate QWP2, and becomes half-polarized light. incident on mirror HM. A part of the light that has reached the half mirror HM is reflected, becomes circularly polarized light in the opposite direction, and returns to the second quarter-wave plate QWP2. The reversely circularly polarized light that has returned to the second quarter-wave plate QWP2 is polarized by the second quarter-wave plate QWP2 in a direction perpendicular to that when it first passed through the linear polarizer POL. The light returns to the linear polarizing plate POL and is absorbed by the linear polarizing plate POL.

一方、ハーフミラーHMに到達した光の一部は透過して、第1の1/4波長板QWP1によって直線偏光板POLを通過した際と同じ方向に偏光した直線偏光となって、反射型偏光子PBSに入射する。ここで、反射型偏光子PBSの偏光選択性により直線偏光板POLを通過した際と同じ方向に偏光した直線偏光の光は反射される。反射型偏光子PBSで反射された光は、第1の1/4波長板QWP1によって最初に第2の1/4波長板QWP2によって円偏光となった際と逆回りの円偏光となり、ハーフミラーHMに入射する。 On the other hand, a part of the light that reaches the half mirror HM is transmitted and becomes linearly polarized light by the first quarter-wave plate QWP1 in the same direction as when it passed through the linear polarizer POL, and becomes a reflective polarized light. input to the child PBS. Here, due to the polarization selectivity of the reflective polarizer PBS, linearly polarized light that is polarized in the same direction as when it passes through the linearly polarizing plate POL is reflected. The light reflected by the reflective polarizer PBS becomes circularly polarized light in the opposite direction to the first quarter-wave plate QWP1 and the second quarter-wave plate QWP2. Inject into HM.

ハーフミラーHMで反射された光は、反射前の光と逆回りの円偏光となり、第1の1/4波長板QWP1に入射して最初に直線偏光板POLを通過した際と直交した方向に偏光した直線偏光になって反射型偏光子PBSに入射する。ここで、反射型偏光子PBSの偏光選択性により直線偏光板Eを通過した際と直交した方向に偏光した直線偏光の光は透過し、瞳面(射出瞳)SPに導かれる。以上の作用により、ハーフミラーHMを透過し、反射型偏光子PBSで反射し、ハーフミラーHMで反射し、反射型偏光子PBSを透過した光のみが瞳面SPに導かれる。以下、各実施例の光学系および観察装置の構成について詳述する。 The light reflected by the half mirror HM becomes circularly polarized light in the opposite direction to the light before reflection, and enters the first quarter-wave plate QWP1 in a direction perpendicular to that when it first passes through the linear polarizer POL. The light becomes linearly polarized light and enters the reflective polarizer PBS. Here, due to the polarization selectivity of the reflective polarizer PBS, linearly polarized light that is polarized in a direction perpendicular to that when it passes through the linearly polarizing plate E is transmitted and guided to the pupil plane (exit pupil) SP. Due to the above action, only the light that has passed through the half mirror HM, reflected by the reflective polarizer PBS, reflected by the half mirror HM, and transmitted through the reflective polarizer PBS is guided to the pupil plane SP. Hereinafter, the configuration of the optical system and observation device of each example will be described in detail.

[実施例1]
まず、図1および図9を参照して、実施例1の光学系および観察装置について説明する。図9は、本実施例の光学系の断面図である。本実施例の光学系は、観察面側(瞳面SP側)から順に配置された、反射型偏光子を有する半透過反射素子PL1、ハーフミラーHM、および表示素子IDを有し、対角視野角90度程度の観察光学系(数値実施例1)を有する。観察光学系は、表示素子IDからの光を、ハーフミラーHMを透過し、半透過反射素子PL1を反射し、ハーフミラーHMを反射し、半透過反射素子PL1を透過して瞳面SPに導く共軸光学系で構成される。観察光学系にトリプルパス構成を採用することで、観察装置の広視野角化と薄型化とを両立することができる。また、ハーフミラーHMのパネル面側(表示素子ID側)に直線偏光子を有する透過素子PL2を配置することにより、偏光を利用する構成において、観察光学系をシングルパスで透過する不要光を遮光することができる。
[Example 1]
First, the optical system and observation device of Example 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 9. FIG. 9 is a cross-sectional view of the optical system of this example. The optical system of this embodiment includes a transflective element PL1 having a reflective polarizer, a half mirror HM, and a display element ID arranged in this order from the observation surface side (pupil plane SP side), and has a diagonal field of view. It has an observation optical system (numerical example 1) with an angle of about 90 degrees. The observation optical system transmits the light from the display element ID through the half mirror HM, reflects the transflective element PL1, reflects the half mirror HM, transmits the semitransparent reflective element PL1, and guides it to the pupil plane SP. Consists of a coaxial optical system. By adopting a triple-pass configuration for the observation optical system, it is possible to achieve both a wide viewing angle and a reduction in thickness of the observation device. In addition, by arranging the transmission element PL2 having a linear polarizer on the panel surface side (display element ID side) of the half mirror HM, unnecessary light that passes through the observation optical system in a single pass is blocked in a configuration that uses polarized light. can do.

本実施例の観察装置は、反射型偏光子を透過して観察面側を撮像する撮像装置CAMとともに、観察面側を照明する光源IREDを有する。ここで、撮像装置CAMの撮像光学系の入射瞳中心(本実施例では、絞り面SSの中心)と観察光学系の光軸とを含む平面に対する反射型偏光子の透過軸方位の角度Φは、90度に設定されている。これにより、角膜反射面GCからの反射光を、反射型偏光子を透過して撮像装置CAMへ導くことができる。また、本実施例の撮像光学系は観察光学系を共有し、ハーフミラーHMおよび半透過反射素子PL1の両方を透過して、観察面側から撮像装置CAMへ光を導く。この構成により、観察面側の撮像角度を低減し、台形歪みを緩和することができる。 The observation device of this embodiment includes an imaging device CAM that transmits through a reflective polarizer to image the observation surface side, and a light source IRED that illuminates the observation surface side. Here, the angle Φ of the transmission axis direction of the reflective polarizer with respect to the plane containing the entrance pupil center of the imaging optical system of the imaging device CAM (in this example, the center of the aperture surface SS) and the optical axis of the observation optical system is , is set at 90 degrees. Thereby, the reflected light from the corneal reflective surface GC can be transmitted through the reflective polarizer and guided to the imaging device CAM. Furthermore, the imaging optical system of this embodiment shares the observation optical system, and guides light from the observation surface side to the imaging device CAM by passing through both the half mirror HM and the transflective element PL1. With this configuration, it is possible to reduce the imaging angle on the observation surface side and alleviate trapezoidal distortion.

本実施例において、反射型偏光子の透過軸方位は、撮像光学系の入射瞳中心と観察光学系の光軸とを含む平面に対して非平行である(平行でない)ように設定されており、好ましくは条件式(1)を満足する。この点は、以降の実施例2~4に関しても同様である。 In this example, the transmission axis direction of the reflective polarizer is set to be non-parallel to the plane containing the center of the entrance pupil of the imaging optical system and the optical axis of the observation optical system. , preferably satisfies conditional expression (1). This point also applies to Examples 2 to 4 below.

[実施例2]
次に、図10を参照して、実施例2の光学系および観察装置について説明する。図10は、本実施例の光学系(観察装置)の断面図である。本実施例の観察装置は、第1レンズG1、第2レンズG2、および第3レンズG3を有し、半透過反射素子PL1は第1レンズG1に設けられ、透過素子PL2は第3レンズG3に設けられている。本実施例の光学系は、対角視野角58度程度の観察光学系(数値実施例2)を有する。ここで、表示素子IDのアスペクト比は4:3であり、図10(XY断面)は観察光学系の表示素子短辺方向を示す。また、本実施例の撮像光学系は観察光学系を共有し、反射型偏光子を有する半透過反射素子PL1、ハーフミラーHM、および直線偏光子を有する透過素子PL2をそれぞれ透過して、観察面側を撮像する撮像装置CAMへ光を導く。
[Example 2]
Next, with reference to FIG. 10, the optical system and observation device of Example 2 will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view of the optical system (observation device) of this example. The observation device of this embodiment has a first lens G1, a second lens G2, and a third lens G3, a transflective element PL1 is provided on the first lens G1, and a transmissive element PL2 is provided on the third lens G3. It is provided. The optical system of this example has an observation optical system (numerical example 2) with a diagonal viewing angle of about 58 degrees. Here, the aspect ratio of the display element ID is 4:3, and FIG. 10 (XY cross section) shows the short side direction of the display element of the observation optical system. In addition, the imaging optical system of this embodiment shares an observation optical system, and transmits light through a transflective element PL1 having a reflective polarizer, a half mirror HM, and a transmitting element PL2 having a linear polarizer, and Light is guided to an imaging device CAM that images the side.

[実施例3]
次に、図11を参照して、実施例3の光学系および観察装置について説明する。図11は、本実施例の光学系(観察装置)の断面図である。本実施例では、第1レンズG1と第2レンズG2との接合レンズを用いて、対角視野角80度程度の観察光学系(数値実施例3)を構成している。また、本実施例の撮像光学系は、観察光学系の一部を共有し、反射型偏光子を有する半透過反射素子PL1、ハーフミラーHM、および第2レンズG2のパネル側面の観察光学系有効領域外を透過して、観察面側を撮像する撮像装置CAMへ光を導く。本実施例では、観察光学系有効領域外かつ撮像光束の有効領域を平面とすることで、アスの発生を低減することができる。
[Example 3]
Next, with reference to FIG. 11, the optical system and observation device of Example 3 will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view of the optical system (observation device) of this example. In this example, a cemented lens of the first lens G1 and the second lens G2 is used to configure an observation optical system (numerical example 3) with a diagonal viewing angle of about 80 degrees. In addition, the imaging optical system of this embodiment shares a part of the observation optical system, and the observation optical system on the panel side of the transflective element PL1 having a reflective polarizer, the half mirror HM, and the second lens G2 is effective. The light passes through the outside of the area and is guided to the imaging device CAM that images the observation surface side. In this embodiment, by making the area outside the effective area of the observation optical system and the effective area of the imaging light beam a flat surface, it is possible to reduce the occurrence of astigmatism.

[実施例4]
次に、図12を参照して、実施例4の光学系および観察装置について説明する。図12は、本実施例の光学系(観察装置)の断面図である。本実施例の観察装置は、第1レンズG1、第2レンズG2、第3レンズG3、第4レンズG4、第5レンズG5、第6レンズG6、および第7レンズG7を有する。第1レンズG1と第2レンズG2とで接合レンズ(第1接合レンズ)が構成され、ハーフミラーHMは第1レンズG1と第2レンズG2との接合面に設けられている。半透過反射素子PL1は第1レンズG1に設けられ、透過素子PL2は第2レンズG2に設けられている。第4レンズG4と第5レンズG5とで接合レンズ(第2接合レンズ)が構成される。本実施例の光学系は、対角視野角69度程度の中間像を有する観察光学系(数値実施例4)を有する。ここで、表示素子IDのアスペクト比は4:3であり、図12(XY断面)は観察光学系の表示素子IDの短辺方向を示す。本実施例の観察光学系は、第1レンズG1および第2レンズG2を同じ材料の接合レンズ、かつ空気界面を平面とすることで平行平板を構成している。
[Example 4]
Next, with reference to FIG. 12, the optical system and observation device of Example 4 will be described. FIG. 12 is a cross-sectional view of the optical system (observation device) of this example. The observation device of this example includes a first lens G1, a second lens G2, a third lens G3, a fourth lens G4, a fifth lens G5, a sixth lens G6, and a seventh lens G7. The first lens G1 and the second lens G2 constitute a cemented lens (first cemented lens), and the half mirror HM is provided on the cemented surface of the first lens G1 and the second lens G2. The transflective element PL1 is provided on the first lens G1, and the transmissive element PL2 is provided on the second lens G2. The fourth lens G4 and the fifth lens G5 constitute a cemented lens (second cemented lens). The optical system of this example includes an observation optical system (numerical example 4) having an intermediate image with a diagonal viewing angle of about 69 degrees. Here, the aspect ratio of the display element ID is 4:3, and FIG. 12 (XY cross section) shows the short side direction of the display element ID of the observation optical system. In the observation optical system of this embodiment, the first lens G1 and the second lens G2 are cemented lenses made of the same material, and the air interface is a plane, thereby forming a parallel plate.

本実施例において、第1レンズG1の観察面側に反射型偏光子および1/4波長板で構成される半透過反射素子PL1が配置され、接合レンズの接合面にハーフミラーHMが配置されている。また、第2レンズG2のパネル面側に1/4波長板および直線偏光子で構成される透過素子PL2が配置されている。また、反射面(第9面)を第2の反射型偏光子からなる平面コンバイナとして配置する。この構成により、外光は本実施例の接合レンズをシングルパスで通過し略等倍で観察され、表示素子IDの映像光は本実施例の接合レンズをトリプルパスで通過することで拡大観察される、所謂光学シースルータイプの観察光学系を実現することができる。また、本実施例の撮像光学系は、観察光学系の接合レンズを共有し、反射型偏光子を有する半透過反射素子PL1、ハーフミラーHM、および第2レンズG2のパネル側面を透過して、観察面側を撮像する撮像装置CAMへ光を導く。 In this embodiment, a transflective element PL1 composed of a reflective polarizer and a quarter-wave plate is arranged on the observation surface side of the first lens G1, and a half mirror HM is arranged on the cemented surface of the cemented lens. There is. Further, a transmission element PL2 composed of a quarter-wave plate and a linear polarizer is arranged on the panel surface side of the second lens G2. Further, the reflective surface (ninth surface) is arranged as a plane combiner made of a second reflective polarizer. With this configuration, external light passes through the cemented lens of this example in a single pass and is observed at approximately the same magnification, and the image light of the display element ID passes through the cemented lens of this example in triple passes and is observed at an enlarged magnification. A so-called optical see-through type observation optical system can be realized. In addition, the imaging optical system of this embodiment shares the cemented lens of the observation optical system, and transmits light through the panel side surface of the transflective element PL1 having a reflective polarizer, the half mirror HM, and the second lens G2. Light is guided to an imaging device CAM that images the observation surface side.

次に、観察光学系に関する実施例1~4にそれぞれ対応する数値実施例1~4を示す。各数値実施例において、面番号iは物体側からの面の順序を示し、riはレンズ面の曲率半径である。diは第i面と第(i+1)面との間のレンズ肉厚または空気間隔である。ndi、νdiは、d線に対する屈折率、アッベ数をそれぞれ示す。「*」は非球面であることを示す。また、k、A4、A6、A8、A10、A12は非球面係数である。非球面形状xは、光軸からの高さhの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にして、
x=(h/R)/[1+{1-(1+k)(h/R)1/2]+A4・h+A6・h+A8・h+A10・h10
で表される。ただし、Rは近軸曲率半径である。
Next, numerical examples 1 to 4 corresponding to examples 1 to 4 regarding the observation optical system will be shown. In each numerical example, the surface number i indicates the order of the surfaces from the object side, and ri is the radius of curvature of the lens surface. di is the lens thickness or air gap between the i-th surface and the (i+1)-th surface. ndi and vdi represent the refractive index and Abbe number for the d-line, respectively. "*" indicates an aspheric surface. Furthermore, k, A4, A6, A8, A10, and A12 are aspheric coefficients. The aspherical shape x is determined by the displacement in the optical axis direction at a height h from the optical axis, with the apex of the surface as a reference,
x=(h 2 /R)/[1+{1-(1+k)(h/R) 2 } 1/2 ]+A4・h 4 +A6・h 6 +A8・h 8 +A10・h 10
It is expressed as However, R is the paraxial radius of curvature.


(数値実施例1)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1(絞り) ∞ 15.00 4.00
2 ∞ 0.20 1.62000 55.0 40.00
3 ∞ 8.00 1.48749 70.2 40.00
4* -57.436 -8.00 (反射面) 40.00
5 ∞ 8.00 (反射面) 40.00
6* -57.436 7.39 40.00
7 ∞ 0.20 1.62000 55.0 30.00
8 ∞ 0.70 1.51633 64.1 30.00
9 ∞ 0.00 30.00
像面 ∞

非球面データ
第4面
K =-1.00000e+00 A 4= 4.50466e-07

第6面
K =-1.00000e+00 A 4= 4.50466e-07

焦点距離 18.00
瞳径 4.00
視野角 45.00
レンズ全長 47.49
BF(inG) 16.49

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
SP 1 0.00
PL1 2 0.00
G1 3 117.82
PL2 7 0.00
CG 8 0.00

(数値実施例2)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径(Y,Z)
1(絞り) ∞ 18.00 4.0
2 ∞ 0.20 1.50000 50.0 27.5
3 ∞ 3.00 1.53000 55.9 27.5
4* -38.483 1.87 27.5
5 -38.005 -1.87 (反射面) 27.5
6* -38.483 -3.00 1.53000 55.9 27.5
7 ∞ 3.00 (反射面) 27.5
8* -38.483 1.87 27.5
9 -38.005 1.83 1.63600 23.9 27.5
10* 99.896 0.85 23.5
11 ∞ 0.20 1.50000 50.0 21.0
12 ∞ 3.00 1.48749 70.2 21.0
13 -30.050 0.76 21.0
14 ∞ 0.40 1.51633 64.1 (8.2,11.0)
15 ∞ 0.00 (8.2,11.0)
像面 ∞

非球面データ
第4面
K = 0.00000e+00 A 4= 1.14783e-05 A 6= 8.12048e-08 A 8=-3.42503e-10
A10= 1.00372e-12

第6面
K = 0.00000e+00 A 4= 1.14783e-05 A 6= 8.12048e-08 A 8=-3.42503e-10
A10= 1.00372e-12

第8面
K = 0.00000e+00 A 4= 1.14783e-05 A 6= 8.12048e-08 A 8=-3.42503e-10
A10= 1.00372e-12

第10面
K = 0.00000e+00 A 4=-2.17485e-04 A 6= 1.14074e-06 A 8=-3.03928e-09
A10= 2.89322e-12

各種データ

焦点距離 12.97
瞳径 4.00
視野角(パネル短辺方向) 17.20
レンズ全長(inG) 12.11

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
SP 1 0.00
PL1 2 0.00
G1 3 72.61
G2 9 -43.07
PL2 11 0.00
G3 12 61.64
CG 14 0.00

(数値実施例3)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1(絞り) ∞ 18.00 4.0
2 ∞ 0.20 1.50000 50.0 38.0
3 ∞ 7.00 1.53000 55.9 38.0
4* -41.951 -7.00 (反射面) 38.0
5 ∞ 7.00 (反射面) 38.0
6* -41.951 2.40 1.63600 23.9 38.0
7* -73.131 0.95 27.0
8 ∞ 0.30 1.50000 50.0 30.0
9 ∞ 0.30 1.50000 50.0 30.0
10 ∞ 1.25 30.0
11 ∞ 0.70 1.51633 64.1 30.0
12 ∞ 0.00 30.0
像面 ∞

非球面データ
第4面
K = 0.00000e+00 A 4=-2.58220e-06 A 6= 1.47199e-08 A 8=-5.32418e-11
A10= 7.50680e-14

第6面
K = 0.00000e+00 A 4=-2.58220e-06 A 6= 1.47199e-08 A 8=-5.32418e-11
A10= 7.50680e-14

第7面
K = 0.00000e+00 A 4= 1.82030e-04 A 6=-1.33313e-06 A 8= 2.80530e-09

各種データ

焦点距離 13.50
瞳径 4.00
視野角 40.00
レンズ全長(inG) 13.10

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
SP 1 0.00
PL1 2 0.00
G1 3 79.15
G2 6 -159.48
PL2 8 0.00
PL2 9 0.00
CG 11 0.00

(数値実施例4)
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径(Y,Z)
1(絞り) ∞ 19.00 4.0
2 ∞ 0.20 1.50000 50.0 43.0
3 ∞ 4.38 1.54400 56.0 43.0
4* -80.834 -4.38 (反射面) 43.0
5 ∞ 4.38 (反射面) 43.0
6* -80.834 1.50 1.54400 56.0 43.0
7 ∞ 0.20 1.50000 50.0 (32.0,43.0)
8 ∞ 15.47 (32.0,43.0)
9 ∞ -14.80 (反射面) (21.0,17.0)
10 98.671 38.80 (反射面) (12.0,15.0)
11 16.049 3.47 1.95375 32.3 14.5
12 -69.698 2.09 14.0
13 -19.195 2.01 1.85150 40.8 12.7
14 -11.340 1.20 1.95906 17.5 12.5
15 -65.988 2.59 13.4
16 12.157 6.50 1.65160 58.5 15.7
17 -23.061 0.66 14.7
18* 63.474 3.50 1.63600 23.9 12.8
19* 20.422 3.55 12.1
20 ∞ 0.70 1.51633 64.1 13.7
21 ∞ 0.00 13.7
像面 ∞

非球面データ
第4面
K = 0.00000e+00 A 4= 7.33649e-07 A 6=-1.66877e-09 A 8= 5.28772e-12
A10=-5.05759e-15

第6面
K = 0.00000e+00 A 4= 7.33649e-07 A 6=-1.66877e-09 A 8= 5.28772e-12
A10=-5.05759e-15

第18面
K = 0.00000e+00 A 4=-5.74635e-04

第19面
K = 0.00000e+00 A 4= 5.49158e-05 A 6= 6.48873e-06

各種データ

焦点距離 -9.05
瞳径 4.00
視野角(パネル短辺方向) 22.90
レンズ全長(inG) 129.38

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
SP 1 0.00
PL1 2 0.00
G1 3 148.59
G2 6 -148.59
PL2 7 0.00
G3 11 13.95
G4 13 29.12
G5 14 -14.43
G6 16 13.18
G7 18 -48.89
CG 20 0.00

各実施例によれば、良好に角膜反射像を取得することが可能な光学系および撮像装置を提供することができる。

(Numerical Example 1)
Unit: mm

Surface data Surface number rd nd νd Effective diameter
1 (Aperture) ∞ 15.00 4.00
2 ∞ 0.20 1.62000 55.0 40.00
3 ∞ 8.00 1.48749 70.2 40.00
4* -57.436 -8.00 (reflective surface) 40.00
5 ∞ 8.00 (reflective surface) 40.00
6* -57.436 7.39 40.00
7 ∞ 0.20 1.62000 55.0 30.00
8 ∞ 0.70 1.51633 64.1 30.00
9 ∞ 0.00 30.00
Image plane ∞

Aspheric data 4th surface
K =-1.00000e+00 A 4= 4.50466e-07

Page 6
K =-1.00000e+00 A 4= 4.50466e-07

Focal length 18.00
Pupil diameter 4.00
Viewing angle 45.00
Lens total length 47.49
BF(inG) 16.49

Single lens data lens starting surface focal length
SP 1 0.00
PL1 2 0.00
G1 3 117.82
PL2 7 0.00
CG8 0.00

(Numerical Example 2)
Unit: mm

Surface data Surface number rd nd νd Effective diameter (Y,Z)
1 (Aperture) ∞ 18.00 4.0
2 ∞ 0.20 1.50000 50.0 27.5
3 ∞ 3.00 1.53000 55.9 27.5
4* -38.483 1.87 27.5
5 -38.005 -1.87 (reflective surface) 27.5
6* -38.483 -3.00 1.53000 55.9 27.5
7 ∞ 3.00 (reflective surface) 27.5
8* -38.483 1.87 27.5
9 -38.005 1.83 1.63600 23.9 27.5
10* 99.896 0.85 23.5
11 ∞ 0.20 1.50000 50.0 21.0
12 ∞ 3.00 1.48749 70.2 21.0
13 -30.050 0.76 21.0
14 ∞ 0.40 1.51633 64.1 (8.2,11.0)
15 ∞ 0.00 (8.2,11.0)
Image plane ∞

Aspheric data 4th surface
K = 0.00000e+00 A 4= 1.14783e-05 A 6= 8.12048e-08 A 8=-3.42503e-10
A10= 1.00372e-12

Page 6
K = 0.00000e+00 A 4= 1.14783e-05 A 6= 8.12048e-08 A 8=-3.42503e-10
A10= 1.00372e-12

Side 8
K = 0.00000e+00 A 4= 1.14783e-05 A 6= 8.12048e-08 A 8=-3.42503e-10
A10= 1.00372e-12

Side 10
K = 0.00000e+00 A 4=-2.17485e-04 A 6= 1.14074e-06 A 8=-3.03928e-09
A10= 2.89322e-12

Various data

Focal length 12.97
Pupil diameter 4.00
Viewing angle (panel short side direction) 17.20
Lens total length (inG) 12.11

Single lens data lens starting surface focal length
SP 1 0.00
PL1 2 0.00
G1 3 72.61
G2 9 -43.07
PL2 11 0.00
G3 12 61.64
CG14 0.00

(Numerical Example 3)
Unit: mm

Surface data Surface number rd nd νd Effective diameter
1 (Aperture) ∞ 18.00 4.0
2 ∞ 0.20 1.50000 50.0 38.0
3 ∞ 7.00 1.53000 55.9 38.0
4* -41.951 -7.00 (reflective surface) 38.0
5 ∞ 7.00 (reflective surface) 38.0
6* -41.951 2.40 1.63600 23.9 38.0
7* -73.131 0.95 27.0
8 ∞ 0.30 1.50000 50.0 30.0
9 ∞ 0.30 1.50000 50.0 30.0
10 ∞ 1.25 30.0
11 ∞ 0.70 1.51633 64.1 30.0
12 ∞ 0.00 30.0
Image plane ∞

Aspheric data 4th surface
K = 0.00000e+00 A 4=-2.58220e-06 A 6= 1.47199e-08 A 8=-5.32418e-11
A10=7.50680e-14

Page 6
K = 0.00000e+00 A 4=-2.58220e-06 A 6= 1.47199e-08 A 8=-5.32418e-11
A10=7.50680e-14

Side 7
K = 0.00000e+00 A 4= 1.82030e-04 A 6=-1.33313e-06 A 8= 2.80530e-09

Various data

Focal length 13.50
Pupil diameter 4.00
Viewing angle 40.00
Lens total length (inG) 13.10

Single lens data lens Starting surface Focal length
SP 1 0.00
PL1 2 0.00
G1 3 79.15
G2 6 -159.48
PL2 8 0.00
PL2 9 0.00
CG 11 0.00

(Numerical Example 4)
Unit: mm

Surface data Surface number rd nd νd Effective diameter (Y,Z)
1 (aperture) ∞ 19.00 4.0
2 ∞ 0.20 1.50000 50.0 43.0
3 ∞ 4.38 1.54400 56.0 43.0
4* -80.834 -4.38 (reflective surface) 43.0
5 ∞ 4.38 (reflective surface) 43.0
6* -80.834 1.50 1.54400 56.0 43.0
7 ∞ 0.20 1.50000 50.0 (32.0,43.0)
8 ∞ 15.47 (32.0,43.0)
9 ∞ -14.80 (reflective surface) (21.0,17.0)
10 98.671 38.80 (reflective surface) (12.0,15.0)
11 16.049 3.47 1.95375 32.3 14.5
12 -69.698 2.09 14.0
13 -19.195 2.01 1.85150 40.8 12.7
14 -11.340 1.20 1.95906 17.5 12.5
15 -65.988 2.59 13.4
16 12.157 6.50 1.65160 58.5 15.7
17 -23.061 0.66 14.7
18* 63.474 3.50 1.63600 23.9 12.8
19* 20.422 3.55 12.1
20 ∞ 0.70 1.51633 64.1 13.7
21 ∞ 0.00 13.7
Image plane ∞

Aspheric data 4th surface
K = 0.00000e+00 A 4= 7.33649e-07 A 6=-1.66877e-09 A 8= 5.28772e-12
A10=-5.05759e-15

Page 6
K = 0.00000e+00 A 4= 7.33649e-07 A 6=-1.66877e-09 A 8= 5.28772e-12
A10=-5.05759e-15

Page 18
K = 0.00000e+00 A 4=-5.74635e-04

Page 19
K = 0.00000e+00 A 4= 5.49158e-05 A 6= 6.48873e-06

Various data

Focal length -9.05
Pupil diameter 4.00
Viewing angle (panel short side direction) 22.90
Lens total length (inG) 129.38

Single lens data lens Starting surface Focal length
SP 1 0.00
PL1 2 0.00
G1 3 148.59
G2 6 -148.59
PL2 7 0.00
G3 11 13.95
G4 13 29.12
G5 14 -14.43
G6 16 13.18
G7 18 -48.89
CG20 0.00

According to each embodiment, it is possible to provide an optical system and an imaging device that can satisfactorily acquire a corneal reflection image.

各実施例の開示は、以下の構成および方法を含む。
(構成1)
第1方向の直線偏光を透過し該第1方向に直交する直線偏光を反射する反射型偏光子および半透過反射面を有する観察光学系と、
前記反射型偏光子を透過した光学像を形成する撮像光学系と、を有し、
前記反射型偏光子の透過軸方位は、前記撮像光学系の入射瞳中心と前記観察光学系の光軸とを含む平面に対して平行ではないことを特徴とする光学系。
(構成2)
前記撮像光学系の前記入射瞳中心と前記観察光学系の前記光軸とを含む前記平面に対する前記反射型偏光子の前記透過軸方位の角度をΦ(度)とするとき、
10<Φ<170
なる条件式を満足することを特徴とする構成1に記載の光学系。
(構成3)
前記反射型偏光子は、平面であることを特徴とする構成1または2に記載の光学系。
(構成4)
前記半透過反射面は、前記反射型偏光子に向かって凹面を有することを特徴とする構成1乃至3のいずれかに記載の光学系。
(構成5)
前記観察光学系は、接合レンズを有することを特徴とする構成1乃至4のいずれかに記載の光学系。
(構成6)
前記半透過反射面は、前記接合レンズの接合面であることを特徴とする構成5に記載の光学系。
(構成7)
透過型直線偏光子を更に有することを特徴とする構成1乃至6のいずれかに記載の光学系。
(構成8)
前記透過型直線偏光子は、前記半透過反射面のパネル側に配置されていることを特徴とする構成7に記載の光学系。
(構成9)
前記透過型直線偏光子は、前記反射型偏光子の観察面側に配置され、
前記透過型直線偏光子と前記反射型偏光子との透過軸の方位は、互いに一致していることを特徴とする構成7に記載の光学系。
(構成10)
前記透過型直線偏光子の透過軸と直交する方向の偏光光の波長850nmにおける透過率は、30%以上であることを特徴とする構成7乃至9のいずれかに記載の光学系。
(構成11)
前記撮像光学系は、開口絞りを有し、
前記入射瞳中心は、前記開口絞りの絞り面の中心であることを特徴とする構成1乃至10のいずれかに記載の光学系。
(構成12)
前記観察光学系および前記撮像光学系は、前記反射型偏光子および前記半透過反射面を共有していることを特徴とする構成1乃至11のいずれかに記載の光学系。
(構成13)
構成1乃至12のいずれかに記載の光学系と、光源とを有することを特徴とする観察装置。
(構成14)
画像を表示する光を発する表示素子を更に有することを特徴とする構成13に記載の観察装置。
(構成15)
前記光源からの光は、波長領域700nm~1200nmに発光ピークを有する近赤外光であることを特徴とする構成13または14に記載の観察装置。
(構成16)
前記光源からの光の少なくとも一部は、前記反射型偏光子を透過して観察者の眼を照明することを特徴とする構成13乃至15のいずれかに記載の観察装置。
The disclosure of each embodiment includes the following configurations and methods.
(Configuration 1)
an observation optical system having a reflective polarizer and a transflective surface that transmits linearly polarized light in a first direction and reflects linearly polarized light perpendicular to the first direction;
an imaging optical system that forms an optical image transmitted through the reflective polarizer;
The optical system is characterized in that the transmission axis direction of the reflective polarizer is not parallel to a plane including the center of the entrance pupil of the imaging optical system and the optical axis of the observation optical system.
(Configuration 2)
When the angle of the transmission axis direction of the reflective polarizer with respect to the plane including the entrance pupil center of the imaging optical system and the optical axis of the observation optical system is Φ (degrees),
10<Φ<170
The optical system according to configuration 1, which satisfies the following conditional expression.
(Configuration 3)
3. The optical system according to configuration 1 or 2, wherein the reflective polarizer is a flat surface.
(Configuration 4)
4. The optical system according to any one of configurations 1 to 3, wherein the transflective surface has a concave surface facing the reflective polarizer.
(Configuration 5)
5. The optical system according to any one of configurations 1 to 4, wherein the observation optical system includes a cemented lens.
(Configuration 6)
6. The optical system according to configuration 5, wherein the transflective surface is a cemented surface of the cemented lens.
(Configuration 7)
7. The optical system according to any one of configurations 1 to 6, further comprising a transmission linear polarizer.
(Configuration 8)
8. The optical system according to configuration 7, wherein the transmissive linear polarizer is disposed on the panel side of the transflective surface.
(Configuration 9)
The transmissive linear polarizer is arranged on the observation surface side of the reflective polarizer,
8. The optical system according to configuration 7, wherein the transmission axes of the transmission linear polarizer and the reflection polarizer have the same direction.
(Configuration 10)
10. The optical system according to any one of configurations 7 to 9, wherein the transmittance of polarized light in a direction perpendicular to the transmission axis of the transmission type linear polarizer at a wavelength of 850 nm is 30% or more.
(Configuration 11)
The imaging optical system has an aperture stop,
11. The optical system according to any one of configurations 1 to 10, wherein the entrance pupil center is the center of a diaphragm surface of the aperture stop.
(Configuration 12)
12. The optical system according to any one of configurations 1 to 11, wherein the observation optical system and the imaging optical system share the reflective polarizer and the semi-transparent reflective surface.
(Configuration 13)
An observation device comprising the optical system according to any one of Structures 1 to 12 and a light source.
(Configuration 14)
14. The observation device according to configuration 13, further comprising a display element that emits light for displaying an image.
(Configuration 15)
15. The observation device according to configuration 13 or 14, wherein the light from the light source is near-infrared light having an emission peak in a wavelength range of 700 nm to 1200 nm.
(Configuration 16)
16. The observation device according to any one of configurations 13 to 15, wherein at least a portion of the light from the light source passes through the reflective polarizer to illuminate the observer's eyes.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、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 can be made within the scope of the invention.

PL1 半透過反射素子
HM ハーフミラー(半透過反射面)
PL1 Transflective element HM Half mirror (semi-transparent reflective surface)

Claims (16)

第1方向の直線偏光を透過し該第1方向に直交する直線偏光を反射する反射型偏光子および半透過反射面を有する観察光学系と、
前記反射型偏光子を透過した光学像を形成する撮像光学系と、を有し、
前記反射型偏光子の透過軸方位は、前記撮像光学系の入射瞳中心と前記観察光学系の光軸とを含む平面に対して非平行であることを特徴とする光学系。
an observation optical system having a reflective polarizer and a transflective surface that transmits linearly polarized light in a first direction and reflects linearly polarized light perpendicular to the first direction;
an imaging optical system that forms an optical image transmitted through the reflective polarizer;
The optical system is characterized in that the transmission axis direction of the reflective polarizer is non-parallel to a plane containing the entrance pupil center of the imaging optical system and the optical axis of the observation optical system.
前記撮像光学系の前記入射瞳中心と前記観察光学系の前記光軸とを含む前記平面に対する前記反射型偏光子の前記透過軸方位の角度をΦ(度)とするとき、
10<Φ<170
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の光学系。
When the angle of the transmission axis direction of the reflective polarizer with respect to the plane including the entrance pupil center of the imaging optical system and the optical axis of the observation optical system is Φ (degrees),
10<Φ<170
The optical system according to claim 1, wherein the optical system satisfies the following conditional expression.
前記反射型偏光子は、平面であることを特徴とする請求項1に記載の光学系。 The optical system according to claim 1, wherein the reflective polarizer is a flat surface. 前記半透過反射面は、前記反射型偏光子に向かって凹面を有することを特徴とする請求項1に記載の光学系。 The optical system according to claim 1, wherein the transflective surface has a concave surface facing the reflective polarizer. 前記観察光学系は、接合レンズを有することを特徴とする請求項1に記載の光学系。 The optical system according to claim 1, wherein the observation optical system includes a cemented lens. 前記半透過反射面は、前記接合レンズの接合面であることを特徴とする請求項5に記載の光学系。 6. The optical system according to claim 5, wherein the transflective surface is a cemented surface of the cemented lens. 透過型直線偏光子を更に有することを特徴とする請求項1に記載の光学系。 The optical system according to claim 1, further comprising a transmission linear polarizer. 前記透過型直線偏光子は、前記半透過反射面のパネル側に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の光学系。 8. The optical system according to claim 7, wherein the transmissive linear polarizer is disposed on the panel side of the transflective surface. 前記透過型直線偏光子は、前記反射型偏光子の観察面側に配置され、
前記透過型直線偏光子と前記反射型偏光子との透過軸の方位は、互いに一致していることを特徴とする請求項7に記載の光学系。
The transmissive linear polarizer is arranged on the observation surface side of the reflective polarizer,
8. The optical system according to claim 7, wherein the transmission axes of the transmission linear polarizer and the reflection polarizer have the same orientation.
前記透過型直線偏光子の透過軸と直交する方向の偏光光の波長850nmにおける透過率は、30%以上であることを特徴とする請求項7に記載の光学系。 8. The optical system according to claim 7, wherein the transmittance of polarized light in a direction perpendicular to the transmission axis of the transmission type linear polarizer at a wavelength of 850 nm is 30% or more. 前記撮像光学系は、開口絞りを有し、
前記入射瞳中心は、前記開口絞りの絞り面の中心であることを特徴とする請求項1に記載の光学系。
The imaging optical system has an aperture stop,
2. The optical system according to claim 1, wherein the entrance pupil center is the center of a diaphragm surface of the aperture stop.
前記観察光学系および前記撮像光学系は、前記反射型偏光子および前記半透過反射面を共有していることを特徴とする請求項1に記載の光学系。 The optical system according to claim 1, wherein the observation optical system and the imaging optical system share the reflective polarizer and the semi-transparent reflective surface. 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の光学系と、光源とを有することを特徴とする観察装置。 An observation device comprising the optical system according to claim 1 and a light source. 画像を表示する光を発する表示素子を更に有することを特徴とする請求項13に記載の観察装置。 The observation device according to claim 13, further comprising a display element that emits light for displaying an image. 前記光源からの光は、波長領域700nm~1200nmに発光ピークを有する近赤外光であることを特徴とする請求項13に記載の観察装置。 The observation device according to claim 13, wherein the light from the light source is near-infrared light having an emission peak in a wavelength range of 700 nm to 1200 nm. 前記光源からの光の少なくとも一部は、前記反射型偏光子を透過して観察者の眼を照明することを特徴とする請求項13に記載の観察装置。 14. The observation device according to claim 13, wherein at least a portion of the light from the light source passes through the reflective polarizer and illuminates the observer's eyes.
JP2022081824A 2022-05-18 2022-05-18 Optical system and observation device Pending JP2023170238A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022081824A JP2023170238A (en) 2022-05-18 2022-05-18 Optical system and observation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022081824A JP2023170238A (en) 2022-05-18 2022-05-18 Optical system and observation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023170238A true JP2023170238A (en) 2023-12-01

Family

ID=88928065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022081824A Pending JP2023170238A (en) 2022-05-18 2022-05-18 Optical system and observation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023170238A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7303557B2 (en) augmented reality display
EP1089111B1 (en) Viewing optical system and image display comprising the same
US7894138B2 (en) Display optical system and image display apparatus including the same
US7081999B2 (en) Image display apparatus and head mounted display using it
JP4926432B2 (en) Display optical system and image display apparatus having the same
JP2000199853A (en) Image-formation optical system and observation optical system
JP2000066106A (en) Image forming optical system and observation optical system
JP2001075023A (en) Finder optical system
JP2001013446A (en) Observation optical system
JP2014081481A (en) Observation optical system and observation device using the same
JP2001174747A (en) Picture display device
JP5108966B2 (en) Image display device
JP2000131614A (en) Image forming optical system and observation optical system
JP2002228970A (en) Optical system and picture display device using the same
US20230375765A1 (en) Observation apparatus
JP5980627B2 (en) Decentered optical system, image projection apparatus using decentered optical system, and image pickup apparatus using decentered optical system
JP4847055B2 (en) Image display device and imaging device
US20230185094A1 (en) Optical system and observation apparatus having the same
US7675685B2 (en) Image display apparatus
JP2000010041A (en) Picture display device
JPH0876034A (en) Visual display device
JP2023170238A (en) Optical system and observation device
JP2001033729A (en) Observation optical system
JP3977002B2 (en) Image display device and head mounted display using the same
JPH10333040A (en) Image pickup optical system and image pickup device using it