JP2024027809A - 光学表示ユニットおよび光学表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外景光の明るさ低下を抑制できる光学表示ユニットおよび光学表示装置を提供する。【解決手段】本発明の光学表示ユニットは、画像光を射出する画像表示素子と、画像表示素子から射出された画像光を偏向する偏向部材と、対物レンズと接眼レンズとを含むレンズ群を収容する鏡筒に対して少なくとも偏向部材を着脱自在に取り付け可能な取付部材と、を備え、偏向部材は、取付部材が鏡筒に取り付けられた場合に、レンズ群の光軸と重なる位置に配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、光学表示ユニットおよび光学表示装置に関する。

下記特許文献１には、ディスプレイから射出された光を対物レンズと接眼レンズとの間に設けられた半透過反射性を有するビームスプリッターで反射させることで使用者の眼に導くようにする光学装置が開示されている。

特開２０１９－１７４５６９号公報

上記光学装置ではビームスプリッターを取り外しすることができず、ディスプレイで映像を表示しない場合であっても外景からの光はビームスプリッターを透過する。このため、外景光の明るさが常に低下するという問題があった。

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様によれば、画像光を射出する画像表示素子と、前記画像表示素子から射出された前記画像光を偏向する偏向部材と、対物レンズと接眼レンズとを含むレンズ群を収容する鏡筒に対して少なくとも前記偏向部材を着脱自在に取り付け可能な取付部材と、を備え、前記偏向部材は、前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記レンズ群の光軸と重なる位置に配置される、光学表示ユニットが提供される。

また、本発明の一つの態様によれば、対物レンズと接眼レンズとを含むレンズ群を収容する鏡筒を有する光学機器と、上記態様の光学表示ユニットとを備える、光学表示装置が提供される。

第１実施形態の光学表示装置の概略構成を示す図である。 光学表示装置の断面構成を示す図である。 第２実施形態の光学表示装置の断面構成を示す図である。 第３実施形態の光学表示装置の断面構成を示す図である。 図４のＶ－Ｖ線方向に光学表示装置を視た図である。 第４実施形態の光学表示装置の断面構成を示す図である。 図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線方向に光学表示装置を視た図である。 変形例の光学表示装置の断面構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は本実施形態の光学表示装置の概略構成を示す図である。
図１に示すように本実施形態の光学表示装置１００は、双眼鏡（光学機器）２と、光学表示ユニット３と、を備えている。双眼鏡２は、左右一対の鏡筒２０Ｒ，２０Ｌと、各鏡筒２０Ｒ，２０Ｌを互いに連結する連結部２１とから構成されている。各鏡筒２０Ｒ，２０Ｌは、いずれも略円筒形状を有している。鏡筒２０Ｒの内部には右眼用レンズ群２２Ｒが収容され、鏡筒２０Ｌの内部には左眼用レンズ群２２Ｌが収容されている。右眼用レンズ群２２Ｒおよび左眼用レンズ群２２Ｌは双眼鏡光学系を構成しており、各々の光軸ＰＲ，ＰＬは互いに平行である。

以下の説明では、必要に応じてＸＹＺ座標系を用いて光学表示装置１００の各部材の配置を説明する。本実施形態において、Ｘ軸に沿う方向は接眼レンズを覗く双眼鏡２の使用者Ｍから視た左右方向に対応し、Ｙ軸に沿う方向は使用者Ｍから視た前後方向に対応し、Ｚ軸に沿う方向はＸ軸およびＹ軸に直交し、使用者Ｍから視た上下方向に対応する。以下の説明においては、Ｘ軸方向と平行な方向を左右方向Ｘと呼び、Ｙ軸方向と平行な方向を前後方向Ｙと呼び、Ｚ軸方向と平行な方向を上下方向Ｚと呼ぶ。また、Ｘ軸方向のうち＋Ｘ側を「左側」と呼び、Ｙ軸方向のうち－Ｘ側を「右側」と呼ぶ。また、Ｙ軸方向のうち＋Ｙ側を「前側」と呼び、Ｙ軸方向のうち－Ｙ側を「後側」と呼ぶ。また、Ｚ軸方向のうち＋Ｚ側を「上側」と呼び、Ｚ軸方向のうち－Ｚ側を「下側」と呼ぶ。

右眼用レンズ群２２Ｒは、対物レンズ２３Ｒ、接眼レンズ２４Ｒおよびプリズムを含む。左眼用レンズ群２２Ｌは右眼用レンズ群２２Ｒと同様の構成を有する。左眼用レンズ群２２Ｌは、対物レンズ２３Ｌ、接眼レンズ２４Ｌおよびプリズムを含む。

対物レンズ２３Ｒ，２３Ｌおよび接眼レンズ２４Ｒ，２４Ｌは、いずれも複数枚のレンズで構成されてもよいし、１枚のレンズで構成されてもよい。
本実施形態の場合、プリズムは、例えば一対のダハプリズムで構成される。対物レンズ２３Ｒおよび接眼レンズ２４Ｒの間および対物レンズ２３Ｌおよび接眼レンズ２４Ｌの光路はプリズムによってそれぞれ折り曲げられるが、対物レンズ２３Ｒおよび接眼レンズ２４Ｒの光軸ＰＲおよび対物レンズ２３Ｌおよび接眼レンズ２４Ｌの光軸ＰＬは直線状とされている。本実施形態の双眼鏡２はいわゆるダハプリズムタイプとなっている。

光学表示ユニット３は双眼鏡２の鏡筒２０Ｒに取り付けた状態で使用される。図１に示すように、光学表示ユニット３の少なくとも一部は双眼鏡２から取り外し可能である。光学表示ユニット３は、双眼鏡２により観察される外景の観察像に所望の画像光を重ね合わせて表示することができる。

図２は光学表示装置１００の断面構成を示す図である。図２は、双眼鏡２に光学表示ユニット３を取り付けた状態の図である。
図２に示すように、本実施形態の光学表示ユニット３は、画像光ＧＬを射出する画像表示部１０１と、画像表示部１０１から射出された画像光ＧＬを導光させる導光部材１０２と、導光部材１０２内を伝搬する画像光ＧＬを偏向することで導光部材１０２の外部に取り出す偏向部材１０３と、取付部材１０４と、筐体固定部１０５と、位置決め部材１０６と、を備える。

画像表示部１０１は、画像表示素子１０１０と、投射光学系１０１１と、表示部用筐体（第２筐体部）１０１２と、を有する。画像表示素子１０１０は、例えばトップエミッション型の有機ＥＬパネルで構成されている。これにより、画像表示素子１０１０は、フルカラーの画像光ＧＬを射出することができる。投射光学系１０１１は、例えば凸レンズで構成され、画像表示素子１０１０から射出された画像光ＧＬを平行化して後述の導光部材１０２に入射させる。表示部用筐体１０１２は、画像表示素子１０１０および投射光学系１０１１を内部に収容する筐体である。表示部用筐体１０１２は、例えば、ねじ等の筐体固定部１０５を介して鏡筒２０Ｒに支持されている。表示部用筐体１０１２は、投射光学系１０１１から投射された画像光ＧＬを射出させるための開口１０１２ａが設けられている。

画像表示部１０１は鏡筒２０Ｒの光入射側の端部に支持される。すなわち、表示部用筐体１０１２は鏡筒２０Ｒにおける対物レンズ２３Ｒ側に配置されている。表示部用筐体１０１２は、鏡筒２０Ｒの光入射側の外周面２１０における下側（－Ｚ側）に配置されている。

導光部材１０２は板状の導光部１０２０と、導光部１０２０の長さ方向の一端側に設けられた光入射部１０２１と、導光部１０２０の長さ方向の他端側に設けられた光射出部１０２２と、を備えている。本実施形態において、導光部１０２０、光入射部１０２１および光射出部１０２２は例えば、ガラスやプラスチックなどの透光性部材で一体に構成されている。

導光部１０２０は、画像光ＧＬを全反射により伝播させる。導光部１０２０は、互いに対向する第１面１０２０ａおよび第２面１０２０ｂを有する。

光入射部１０２１は、画像表示部１０１からの画像光ＧＬを導光部材１０２内に入射させる。光入射部１０２１は、画像光ＧＬが入射する入射面１０２１ａと、入射面１０２１ａから入射した画像光ＧＬの進行方向を偏向させる入射側の偏向部材１０２１ｂと、を有する。入射面１０２１ａは導光部１０２０の第１面１０２０ａの一部で構成される。入射側の偏向部材１０２１ｂは、例えば、回折素子、ホログラムやミラー等の光学素子で構成され、画像光ＧＬの光路を所定方向に回折、つまり、画像光ＧＬの光路を偏向させる。入射側の偏向部材１０２１ｂで偏向された画像光ＧＬは、第１面１０２０ａおよび第２面１０２０ｂ間で全反射されることで導光部１０２０内を伝搬する。

光射出部１０２２は、導光部１０２０内を全反射により伝播する画像光ＧＬを反射させて導光部材１０２の外部に取り出す。光射出部１０２２は画像光ＧＬを射出する射出面１０２２ａを有する。射出面１０２２ａは導光部１０２０の第１面１０２０ａの一部で構成される。

本実施形態において、射出側の偏向部材１０３は導光部１０２０の第２面１０２０ｂのうちの射出面１０２２ａに対向する位置に設けられる。偏向部材１０３は、例えば、反射型体積ホログラムや回折素子で構成され、画像光ＧＬの光路を所定方向に回折、つまり、画像光ＧＬの光路を偏向させつつ、偏向部材１０３は光透過性を有する。

取付部材１０４は、導光部材１０２に設けられている。
図１に示したように、導光部材１０２は、取付部材１０４を介して双眼鏡２の鏡筒２０Ｒの光入射側に対して着脱自在に取り付け可能である。本実施形態において、偏向部材１０３は導光部材１０２に設けられる。このため、偏向部材１０３は、取付部材１０４を介して導光部材１０２とともに対物レンズ２３Ｒの光入射側に着脱自在に取り付け可能とされている。

導光部材１０２は鏡筒２０Ｒに取り付けられた状態において、鏡筒２０Ｒおよび表示部用筐体１０１２を覆う外形形状を有している。このため、導光部材１０２を装着した際に、鏡筒２０Ｒおよび表示部用筐体１０１２が導光部材１０２の背面側に露出しないため、導光部材１０２の装着時の外観の見栄えを向上することができる。

取付部材１０４は、導光部材１０２の外側面１０２ａを囲む枠体で構成される。取付部材１０４は鏡筒２０Ｒ側に突出した突出部１０４０を有する。突出部１０４０の内面１０４０ａは、鏡筒２０Ｒおよび表示部用筐体１０１２の外側面に対応した形状を有している。取付部材１０４は、突出部１０４０の内面１０４０ａに鏡筒２０Ｒおよび表示部用筐体１０１２の外側面が嵌合される。これにより、導光部材１０２は、取付部材１０４を介して鏡筒２０Ｒに取り付けられる。本実施形態の取付部材１０４は、鏡筒２０Ｒおよび表示部用筐体１０１２の外側面に嵌合可能とされるため、ねじ部材などの固定部材を用いる必要が無い。よって、取付部材１０４は鏡筒２０Ｒに対して容易に着脱することができる。

偏向部材１０３は、取付部材１０４が鏡筒２０Ｒに取り付けられた場合に、鏡筒２０Ｒ内に収容された右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲと重なる位置に配置される。つまり、偏向部材１０３で偏向されて導光部材１０２の光射出部１０２２（射出面１０２２ａ）から射出された画像光ＧＬは右眼用レンズ群２２Ｒに効率良く入射できる。

本実施形態において、偏向部材１０３および導光部材１０２は光透過性を有する。このため、外景光ＯＬは偏向部材１０３および導光部材１０２を通過することができる。本実施形態の光学表示装置１００では、導光部材１０２を鏡筒２０Ｒに取り付けた状態においても外界のシースルー視が可能であり、使用者は外景に画像光ＧＬを重ねた像を視認できる。

一方、光学表示ユニット３において、画像光ＧＬを表示させない状態で外景を視認する場合がある。このように外景のみを視認する場合、対物レンズ２３Ｒの光入射側に導光部材１０２が設けられていると、導光部材１０２を透過する分だけ双眼鏡２の使用者の眼ＥＹに視認される外景の明るさが低下してしまう。

これに対して本実施形態の光学表示装置１００では、双眼鏡２の鏡筒２０Ｒに対して導光部材１０２が着脱自在とされるため、導光部材１０２を容易に取り外すことができる。導光部材１０２を取り外した場合、導光部材１０２を経由することなく対物レンズ２３Ｒに直接入射した外景の光を使用者が視認することができる。よって、双眼鏡２の使用者は明るい外景の光を視認することができる。

位置決め部材１０６は、取付部材１０４が鏡筒２０Ｒに取り付けられた場合に、導光部材１０２の光入射部１０２１と画像表示素子１０１０との位置を規定する。位置決め部材１０６によって光入射部１０２１と画像表示素子１０１０とが位置決めされることで、画像表示素子１０１０から射出された画像光ＧＬが光入射部１０２１を介して導光部材１０２内に効率良く入射される。

位置決め部材１０６は、第１磁石１０６１と、第２磁石１０６２と、を含む。第１磁石１０６１は表示部用筐体１０１２に設けられる。
第１磁石１０６１は、表示部用筐体１０１２の開口１０１２ａの左右方向Ｘの両側を挟むように設けられている。第１磁石１０６１は、開口１０１２ａの左側（＋Ｘ側）に設けられ上側（＋Ｚ側）から下側（－Ｚ側）に向かってＮ極およびＳ極が並んだ第１部位１０６１ａと、開口１０１２ａの右側（－Ｘ側）に設けられ上側（＋Ｚ側）から下側（－Ｚ側）に向かってＳ極およびＮ極が並んだ第２部位１０６１ｂと、で構成される。

第２磁石１０６２は、導光部材１０２に設けられ第１磁石１０６１とは異なる極性を有している。第２磁石１０６２は、第１磁石１０６１の第１部位１０６１ａに対応する第３部位１０６２ａと、第１磁石１０６１の第２部位１０６１ｂに対応する第４部位１０６２ｂと、で構成される。第３部位１０６２ａは、上側（＋Ｚ側）から下側（－Ｚ側）に向かってＳ極およびＮ極が並んでおり、第１部位１０６１ａと反対の極性を有する。第４部位１０６２ｂは、上側（＋Ｚ側）から下側（－Ｚ側）に向かってＮ極およびＳ極が並んでおり、第２部位１０６１ｂと反対の極性を有する。

図２に示すように、取付部材１０４が鏡筒２０Ｒに取り付けられた場合に、位置決め部材１０６は、第１磁石１０６１と第２磁石１０６２とが吸着する。第１磁石１０６１および第２磁石１０６２の吸着面、つまり、第１磁石１０６１および第２磁石１０６２において互いに対向する面６１ａ，６２ａはＸＺ面と平行である。

第１磁石１０６１および第２磁石１０６２の吸着面である面６１ａ，６２ａに沿うＸＺ面は、Ｙ軸と平行である右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲと直交する。このため、位置決め部材１０６は、第１磁石１０６１および第２磁石１０６２が吸着すると、導光部材１０２の光入射部１０２１と画像表示素子１０１０との前後方向Ｙの位置を規制することができる。

本実施形態の位置決め部材１０６において、第１磁石１０６１および第２磁石１０６２はそれぞれ左右方向Ｘに離間して設けられため、第１磁石１０６１および第２磁石１０６２が吸着すると、導光部材１０２の光入射部１０２１と画像表示素子１０１０との左右方向Ｘの位置を２箇所で規制することができる。このため、位置決め部材１０６は、光入射部１０２１および画像表示素子１０１０の左右方向Ｘの位置をより高精度で規制することができる。

また、図１に示したように、第１磁石１０６１および第２磁石１０６２はそれぞれ上下方向Ｚに２つの極性が並んでいる。このため、第１磁石１０６１および第２磁石１０６２が吸着すると、導光部材１０２の光入射部１０２１と画像表示素子１０１０との上下方向Ｚの位置を２箇所で規制することができる。よって、光入射部１０２１および画像表示素子１０１０の上下方向Ｚの位置精度を簡便な構成で高めることができる。

以上のように本実施形態の光学表示ユニット３は、画像光ＧＬを射出する画像表示素子１０１０と、画像表示素子１０１０から射出された画像光ＧＬを偏向する偏向部材１０３と、対物レンズ２３Ｒと接眼レンズ２４Ｒとを含む右眼用レンズ群２２Ｒを収容する鏡筒２０Ｒに対して偏向部材１０３を着脱自在に取り付け可能な取付部材１０４と、を備え、偏向部材１０３は、取付部材１０４が鏡筒２０Ｒに取り付けられた場合に、右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲと重なる位置に配置される。

本実施形態の光学表示ユニット３によれば、画像表示部１０１が対物レンズ２３Ｒの光入射側に配置された構造の場合でも、取付部材１０４を介して導光部材１０２とともに偏向部材１０３を鏡筒２０Ｒから容易に着脱することができる。このため、双眼鏡２として外景を観察する場合に、右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲ上に導光部材１０２および偏向部材１０３が配置されないため、接眼レンズ２４Ｒから射出された外景の光を使用者の眼ＥＹに直接入射させることができる。よって、本実施形態の光学表示ユニット３は、双眼鏡２の使用者に明るい外景を視認させることができる。

本実施形態の光学表示装置１００は、対物レンズ２３Ｒと接眼レンズ２４Ｒとを含む右眼用レンズ群２２Ｒを収容する鏡筒２０Ｒを有する双眼鏡２と、上記光学表示ユニット３と、を備える。

本実施形態の光学表示装置１００によれば、取付部材１０４を鏡筒２０Ｒに着脱することで、双眼鏡２の使用者の眼ＥＹに画像光ＧＬを視認させる状態と、双眼鏡２の使用者の眼ＥＹに明るい外景光ＯＬを視認させる状態とを容易に切り替えることができる。よって、双眼鏡２における外景の明るさ低下を抑制するとともに、外景に画像光ＧＬを重ね合わせた光を視認させる付加価値の高い表示装置を提供することができる。

（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態に係る光学表示装置の構成を説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは双眼鏡２の鏡筒２０Ｒに対する光学表示ユニット３の取り付け位置であり、それ以外の構成は共通である。このため、以下、第１実施形態と共通の構成あるいは部材については同じ符号を付し、詳細については説明を省略する。

図３は本実施形態の光学表示装置２００の断面構成を示す図である。
図３に示すように、本実施形態の光学表示装置２００において、画像表示部１０１は鏡筒２０Ｒの光射出側の端部に支持される。すなわち、表示部用筐体１０１２は鏡筒２０Ｒにおける接眼レンズ２４Ｒ側に配置されている。表示部用筐体１０１２は、鏡筒２０Ｒの光射出側の下側（－Ｚ側）に筐体固定部１０５を介して取り付けられている。

導光部材１０２は取付部材１０４を介して鏡筒２０Ｒの光射出側に着脱自在に取り付けられる。本実施形態の導光部材１０２において、入射面１０２１ａは導光部１０２０の第１面１０２０ａの一部で構成され、射出面１０２２ａは導光部１０２０の第２面１０２０ｂの一部で構成される。偏向部材１０３は導光部１０２０の第１面１０２０ａのうちの射出面１０２２ａに対向する位置に設けられる。つまり、本実施形態の場合、偏向部材１０３および画像表示部１０１は導光部材１０２の同一面（第１面１０２０ａ）側に配置されている。本実施形態において、偏向部材１０３は、取付部材１０４を介して導光部材１０２とともに接眼レンズ２４Ｒの光射出側に着脱自在に取り付け可能とされている。

本実施形態の光学表示装置２００によれば、画像表示部１０１が接眼レンズ２４Ｒ側に配置された構造においても導光部材１０２を鏡筒２０Ｒから容易に着脱することができる。このため、双眼鏡２として外景を観察する場合に、右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲ上に導光部材１０２および偏向部材１０３が配置されないため、接眼レンズ２４Ｒから射出された外景光ＯＬを使用者の眼に直接入射させることができる。よって、双眼鏡２の使用者は明るい外景を視認することができる。

また、本実施形態の場合、画像表示部１０１が接眼レンズ２４Ｒの光射出側に配置されるため、画像表示部１０１からの画像光ＧＬが右眼用レンズ群２２Ｒを経由することなく使用者の眼に直接入射する。このため、使用者はより明るく鮮明な画像光ＧＬを視認できる。

（第３実施形態）
続いて、本発明の第３実施形態に係る光学表示装置の構成を説明する。本実施形態と第１実施形態との違いは光学表示ユニットの構成である。以下、第１実施形態と共通の構成あるいは部材については同じ符号を付し、詳細については説明を省略する。

図４は本実施形態の光学表示装置３００の断面構成を示す図である。図５は図４のＶ－Ｖ線矢視による光学表示装置３００の断面図である。
図４に示すように、本実施形態の光学表示装置３００において、光学表示ユニット３０１は、画像表示素子１０１０と、投射光学系１０１１と、表示素子用筐体（第１筐体部）３０２と、画像表示素子１０１０から射出された画像光ＧＬを偏向する偏向部材３０３と、取付部材３０４と、を備える。

表示素子用筐体３０２は、画像表示素子１０１０、投射光学系１０１１および偏向部材３０３を内部に収容する筐体である。表示素子用筐体３０２は、取付部材３０４に設けられている。表示素子用筐体３０２は、外景の光を偏向部材３０３に入射させる第１開口３０２ａと、第１開口３０２ａから入射し偏向部材３０３を透過した外景の光および偏向部材３０３で偏向された画像光ＧＬを外部に射出する第２開口３０２ｂと、が設けられている。

偏向部材３０３は、画像光ＧＬの主光線に対して４５°の角度をなすように配置される。本実施形態の偏向部材３０３は、例えば、ハーフミラーで構成される。このため、偏向部材１０３は、画像光ＧＬの一部を反射、つまり、画像光ＧＬの一部を偏向するとともに画像光ＧＬの一部の残りを透過させる。偏向部材３０３を透過した画像光ＧＬは表示素子用筐体３０２内に設けられた不図示の遮光部材により遮光される。

偏向部材３０３は、後述のように取付部材３０４が鏡筒２０Ｒに取り付けられた場合に、鏡筒２０Ｒ内に収容された右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲと重なる位置に配置される。つまり、偏向部材３０３で偏向されて表示素子用筐体３０２の第２開口３０２ｂから射出された画像光ＧＬは右眼用レンズ群２２Ｒに効率良く入射できる。

取付部材３０４は、表示素子用筐体３０２を保持する保持部３０４０と、保持部３０４０に設けられ鏡筒２０Ｒに係止する係止片３０４１と、係止片３０４１と鏡筒２０Ｒとを固定するねじ部材（第１固定部材）３０４２と、を有する。保持部３０４０は、表示素子用筐体３０２を保持する。本実施形態の場合、表示素子用筐体３０２が取付部材３０４（保持部３０４０）に取り付けられる。このため、本実施形態の取付部材３０４は、画像表示素子１０１０、投射光学系１０１１および偏向部材３０３を鏡筒２０Ｒの光入射側に着脱自在に取り付け可能である。

係止片３０４１は、鏡筒２０Ｒの外周面２１０の一部を覆う筒状部３０５と、筒状部３０５における画像表示部１０１側の先端から鏡筒２０Ｒの径方向内側に突出し、鏡筒２０Ｒの先端部２０Ｒ１に係止する係止部３０６と、を有する。係止部３０６は、鏡筒２０Ｒの先端部２０Ｒ１に当接することで取付部材３０４における前後方向Ｙの後側（－Ｙ）の位置を規制する。

図５に示すように、ねじ部材３０４２は、係止片３０４１を貫通するねじ穴３０７に設けられている。本実施形態のねじ部材３０４２は、例えば、蝶ねじで構成される。ねじ部材３０４２をねじ穴３０７に締め込むとねじ部材３０４２の先端が鏡筒２０Ｒの外周面に接触することで、鏡筒２０Ｒと係止片３０４１とがねじ部材３０４２を介して固定される。上述のように係止片３０４１および表示素子用筐体３０２は保持部３０４０に固定される。

ねじ部材３０４２は鏡筒２０Ｒの周方向において複数、本実施形態の場合、３つ設けられている。このため、各ねじ部材３０４２を均等に締め込むことで係止片３０４１の中心軸と鏡筒２０Ｒの中心軸（光軸ＰＲ）とを簡便且つ精度良く位置合わせすることができる。

本実施形態の取付部材３０４によれば、鏡筒２０Ｒに偏向部材３０３を取り付けることで右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲ上に偏向部材３０３を配置することができる。

本実施形態において、表示素子用筐体３０２は第１開口３０２ａおよび第２開口３０２ｂにより外景の光を透過させ、ハーフミラーからなる偏向部材３０３は外景の光を透過可能である。このため、外景光ＯＬは第１開口３０２ａを介して偏向部材３０３を透過した後、第２開口３０２ｂを介して鏡筒２０Ｒ内の右眼用レンズ群２２Ｒに入射することができる。このため、本実施形態の光学表示装置３００では、取付部材３０４によって表示素子用筐体３０２が鏡筒２０Ｒに取り付けられた状態でも外界のシースルー視が可能であり、使用者は外景に画像光ＧＬを重ねた像を視認できる。

一方、本実施形態の光学表示装置３００では、ねじ部材３０４２を緩めることで係止片３０４１と鏡筒２０Ｒとの固定状態が解除され、取付部材３０４を鏡筒２０Ｒの軸方向に容易に取り外すことができる。本実施形態の場合、取付部材３０４とともに画像表示素子１０１０、投射光学系１０１１、偏向部材３０３および表示素子用筐体３０２が鏡筒２０Ｒから取り外される。

本実施形態の光学表示装置３００では、双眼鏡２として外景を観察する場合、取付部材３０４を鏡筒２０Ｒから取り外すことで、右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲ上から偏向部材３０３を取り除かれる。これにより、双眼鏡２の使用者の眼には、接眼レンズ２４Ｒから射出された外景の光が直接入射するので、使用者は明るい外景を視認することができる。

（第４実施形態）
続いて、本発明の第４実施形態に係る光学表示装置の構成を説明する。本実施形態と第３実施形態との違いは取付部材の構成である。以下、第１実施形態と共通の構成あるいは部材については同じ符号を付し、詳細については説明を省略する。

図６は本実施形態の光学表示装置４００の断面構成を示す図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線方向に光学表示装置４００を視た図である。
図６に示すように、本実施形態の光学表示装置４００において、光学表示ユニット４０１は、画像表示素子１０１０と、投射光学系１０１１と、表示素子用筐体３０２と、画像表示素子１０１０から射出された画像光ＧＬを偏向する偏向部材３０３と、取付部材４０４と、を備える。

取付部材４０４は、表示素子用筐体３０２を保持する保持部４０４０と、保持部４０４０に設けられ鏡筒２０Ｒに係止する係止片４０４１と、鏡筒２０Ｒに対する係止片４０４１の位置を調整して鏡筒２０Ｒと保持部４０４０とを固定するねじ部材（第２固定部材）４０４２と、を有する。取付部材４０４は、画像表示素子１０１０、投射光学系１０１１および偏向部材３０３を鏡筒２０Ｒの光入射側に着脱自在に取り付け可能である。

係止片４０４１は、鏡筒２０Ｒの外周面の一部を覆う筒状部４０５と、筒状部４０５における画像表示部１０１側の先端から鏡筒２０Ｒの径方向内側に突出し、鏡筒２０Ｒの先端部２０Ｒ１に係止する係止部４０６と、を有する。係止部４０６は、延出部４０６ａと爪部４０６ｂとを有する。延出部４０６ａは、鏡筒２０Ｒの径方向内側に延びるように設けられる。爪部４０６ｂは、延出部４０６ａの先端から鏡筒２０Ｒの軸方向一方側（画像表示部１０１と反対の－Ｙ側）に延びるように設けられる。筒状部４０５の内面と爪部４０６ｂの内面との隙間は鏡筒２０Ｒの先端部２０Ｒ１の厚さよりも大きく設定されている。これにより、係止片４０４１は、径方向において鏡筒２０Ｒの先端部２０Ｒ１に爪部４０６ｂを引っ掛けた状態とされている。

本実施形態のねじ部材４０４２は、例えば、蝶ねじで構成される。ねじ部材４０４２は、保持部４０４０に設けられた貫通孔４０４ａ１に挿入されている。貫通孔４０４ａ１から突出したねじ部材４０４２の先端は、係止片４０４１の筒状部４０５に取り付けられている。このため、ねじ部材４０４２を締め込むと係止片４０４１が径方向外側に引き上げられ、係止片４０４１の爪部４０６ｂの内面４０６ｂ１が鏡筒２０Ｒの先端部２０Ｒ１の内面に接触する。これにより、鏡筒２０Ｒと係止片４０４１とがねじ部材３０４２を介して固定される。上述のように係止片４０４１および表示素子用筐体３０２は保持部４０４０に固定される。

図７に示すように、ねじ部材４０４２は鏡筒２０Ｒの周方向において複数、本実施形態の場合、３つ設けられている。このため、各ねじ部材４０４２を均等に締め込むことで係止片４０４１の中心軸と鏡筒２０Ｒの中心軸（光軸ＰＲ）とを簡便且つ精度良く位置合わせすることができる。

本実施形態の取付部材４０４によれば、鏡筒２０Ｒに偏向部材３０３を取り付けることで右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲ上に偏向部材３０３を簡便に配置することができる。

本実施形態の光学表示装置４００では、ねじ部材４０４２を緩めることで係止片４０４１と鏡筒２０Ｒとの固定状態が解除され、取付部材４０４を鏡筒２０Ｒの軸方向に容易に取り外すことができる。本実施形態の場合、取付部材４０４とともに画像表示素子１０１０、投射光学系１０１１、偏向部材３０３および表示素子用筐体３０２が鏡筒２０Ｒから取り外される。

本実施形態の光学表示装置４００は、双眼鏡２として外景を観察する場合、取付部材３０４を鏡筒２０Ｒから取り外すことで、右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲ上から導光部材１０２および偏向部材３０３が取り除かれる。これにより、双眼鏡２の使用者の眼には、接眼レンズ２４Ｒから射出された外景の光が直接入射するので、使用者は明るい外景を視認することができる。

なお、上述した第３実施形態の光学表示装置３００あるいは第４実施形態の光学表示装置４００において、右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲ上に偏向部材３０３を精度良く配置することが望ましい。光軸ＰＲに対する偏向部材３０３の位置精度は、例えば、ねじ部材３０４２、４０４２の締め込み度合い、取付部材３０４，４０４の組付け精度等の影響を受ける。

ここで、第３実施形態の光学表示装置３００の変形例について説明する。本変形例の光学表示装置と第３実施形態の光学表示装置３００との違いは取付部材の構成であり、それ以外の構成は共通である。このため、以下では取付部材の構成を主に説明し、その他の構成については説明を省略する。

（変形例）
図８は変形例の光学表示装置１３００の断面構成を示す図である。
図８に示すように、変形例の光学表示装置１３００における取付部材１３０４は、保持部３０４０、係止片３０４１およびねじ部材３０４２に加えて、保持部３０４０に対する表示素子用筐体３０２の位置を調整する位置調整機構３０４３をさらに有する。

位置調整機構３０４３は、表示素子用筐体３０２と保持部４０４０とを接続する。位置調整機構３０４３は、表示素子用筐体３０２を少なくともＸＹＺ軸のいずれかに移動可能な機構であればよく、例えば、ステージ機構やボールねじを用いたスライド機構等で構成される。

本変形例の光学表示装置１３００によれば、位置調整機構３０４３を備えるため、保持部４０４０に対する表示素子用筐体３０２の位置を調整することができる。このため、例えば、ねじ部材４０４２の締め込み度合い、保持部４０４０に対する表示素子用筐体３０２および係止片４０４１の組付け精度等の影響によらず、保持部４０４０に対する表示素子用筐体３０２の位置を調整することで右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲ上に偏向部材３０３を精度良く配置できる。よって、画像表示部１０１からの画像光ＧＬが偏向部材３０３で偏向されて右眼用レンズ群２２Ｒの光軸ＰＲに精度に入射するので、使用者は高画質の画像光ＧＬを視認することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
その他、光源装置を構成する各種構成要素の数、配置、形状および材料等の具体的な構成は、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。

上記第１実施形態において、位置決め部材１０６として磁石を用いる場合を例に挙げて説明したが、導光部材１０２と表示部用筐体１０１２との隙間を一定に保持するスペーサー部材を位置決め部材として用いてもよい。スペーサー部材は導光部材１０２および表示部用筐体１０１２の一方あるいは両方に設けられてもよい。

上記各実施形態では、ダハプリズムタイプの双眼鏡を例に挙げて説明したが、ポロプリズムタイプやガリレオタイプの双眼鏡にも本発明を適用することができる。また、光学機器として双眼鏡を例に挙げて説明したが、単眼鏡、ファインダーおよび顕微鏡にも本発明を適用することができる。

上記各実施形態では、光学表示ユニット３が双眼鏡２の右眼用の鏡筒２０Ｒに取り付け可能とする場合を例に挙げたが、左眼用の鏡筒２０Ｌに取り付ける場合にも本発明は適用可能である。

上記実施形態では、画像表示素子１０１０として有機ＥＬパネルを用いる場合を例に挙げたが、画像表示素子１０１０は有機ＥＬパネルに限ることなく、無機ＥＬパネル、マイクロＬＥＤパネル等の自発光型パネルを用いてもよい。また、液晶表示パネルを用いてもよい。

上記各実施形態では、画像表示素子１０１０から射出された画像光ＧＬを反射する偏向部材１０３として反射型回折素子を用いる場合を例に挙げたが、導光部材１０２内部に埋め込んだ複数のハーフミラーで反射部材を構成してもよい。反射部材を構成する複数のハーフミラーは、導光部材１０２のうちの光射出部１０２２に対応する部分に埋め込まれた誘電体多層膜で構成される。

上記各実施形態では、画像表示素子１０１０から射出した画像光ＧＬを導光部材１０２の入射面１０２１ａから入射させた後、入射側の偏向部材１０２１ｂで画像光ＧＬの光路を偏向させて導光部材１０２の内部を全反射で伝搬させる場合を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。例えば、入射側の偏向部材１０２１ｂを用いることなく、画像光ＧＬを導光部１０２０の第１面１０２０ａに対して斜め方向から入射させ、第１面１０２０ａによる光の屈折を利用して画像光ＧＬを導光部１０２０内に入射させ、全反射を利用して画像光ＧＬを導光部材１０２内に伝搬させてもよい。

以下、本開示のまとめを付記する。
（付記１）
画像光を射出する画像表示素子と、
前記画像表示素子から射出された前記画像光を偏向する偏向部材と、
対物レンズと接眼レンズとを含むレンズ群を収容する鏡筒に対して少なくとも前記偏向部材を着脱自在に取り付け可能な取付部材と、を備え、
前記偏向部材は、前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記レンズ群の光軸と重なる位置に配置される、
ことを特徴とする光学表示ユニット。

この構成の光学表示ユニットによれば、取付部材を例えば、双眼鏡などの光学機器の鏡筒に着脱することで、双眼鏡の使用者の眼に画像光を視認させる状態と明るい外景の光を視認させる状態とを容易に切り替えることができる。よって、双眼鏡における外景の明るさ低下を抑制するとともに、外景に画像光を重ね合わせた光を視認させる付加価値の高い表示装置を提供できる。

（付記２）
前記画像表示素子を収容する第２筐体部と、
前記第２筐体部を前記鏡筒に固定する筐体固定部と、をさらに備え、
前記取付部材は、前記鏡筒および前記第２筐体部に嵌合する、
ことを特徴とする付記１に記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、ねじ部材などの固定部材を用いることなく、鏡筒に対する取付部材の着脱を容易に行うことができる。

（付記３）
前記画像表示素子および前記偏向部材を収容するとともに前記取付部材に設けられた第１筐体部をさらに備える、
ことを特徴とする付記１に記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、取付部材とともに第１筐体部を鏡筒に着脱することで、画像表示素子および偏向部材を一体的に鏡筒に着脱可能とする構成を実現できる。

（付記４）
前記取付部材は、前記第１筐体部を保持する保持部と、前記保持部に設けられ前記鏡筒に係止する係止片と、前記係止片と前記鏡筒とを固定する第１固定部材と、を有する、
ことを特徴とする付記３に記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、第１固定部材によって係止片と鏡筒との固定状態が解除され、取付部材を鏡筒の軸方向に容易に取り外すことができる。

（付記５）
前記取付部材は、前記第１筐体部を保持する保持部と、前記保持部に設けられ前記鏡筒に係止する係止片と、前記鏡筒に対する前記係止片の位置を調整して前記第１筐体部と前記保持部とを固定する第２固定部材と、を有する、
ことを特徴とする付記３に記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、第２固定部材によって係止片と鏡筒との固定状態が解除され、取付部材を鏡筒の軸方向に容易に取り外すことができる。

（付記６）
前記取付部材は、前記保持部に対する前記第１筐体部の位置を調整する位置調整機構をさらに有する、
ことを特徴とする付記４または付記５に記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、位置調整機構によって保持部に対する第１筐体部の位置を調整することでレンズ群の光軸上に偏向部材を精度良く配置することができる。よって、画像表示素子からの画像光が偏向部材で偏向されることでレンズ群の光軸に精度に入射するため、使用者は高画質の画像光を視認することができる。

（付記７）
前記画像表示素子からの前記画像光が入射する光入射部と、前記光入射部から入射した前記画像光を反射により伝播させる導光部と、前記導光部を伝搬し前記偏向部材で偏向された前記画像光を射出する光射出部と、を含む導光部材と、をさらに備え、
前記偏向部材は前記導光部材に設けられ、
前記偏向部材および前記導光部材は、前記取付部材を介して前記鏡筒に取り付けられる、
ことを特徴とする付記１に記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、取付部材とともに導光部材を鏡筒に着脱することで導光部材とともに偏向部材をレンズ群の光軸上に着脱可能とする構成を実現できる。また、反射を利用して画像光を内部に伝播させる導光部材を備えるため、ミラーを用いて画像光を伝搬する構成に比べて光学表示ユニットの薄型化および軽量化を図ることができる。

（付記８）
前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記導光部材の前記光入射部と前記画像表示素子とを位置決めする位置決め部材をさらに備える、
ことを特徴とする付記７に記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、位置決め部材を備えることで、導光部材の光入射部と画像表示素子とを簡便且つ精度良く位置決めすることができる。よって、画像表示素子から射出された画像光を導光部材の光入射部に効率良く入射させることができる。

（付記９）
前記画像表示素子を収容する第２筐体部をさらに備え、
前記位置決め部材は、
前記第２筐体部に設けられた第１磁石と、前記導光部材に設けられ前記第１磁石と異なる極性を有する第２磁石と、を含み、
前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記第１磁石と前記第２磁石とが吸着する、
ことを特徴とする付記８に記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、第１磁石と第２磁石とが吸着することで、光入射部および画像表示素子の位置合わせを簡便且つ高精度に行うことができる。

（付記１０）
前記第１磁石および前記第２磁石の吸着面は、前記レンズ群の前記光軸と直交する、
ことを特徴とする付記９に記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、位置決め部材は、第１磁石および第２磁石を吸着させることで、導光部材の光入射部と画像表示素子との光軸に沿う方向の位置を規制することができる。

（付記１１）
前記偏向部材は、前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記対物レンズの光入射側に配置される、
ことを特徴とする付記１から付記１０のいずれか一つに記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、偏向部材が対物レンズの光入射側に配置されるため、取付部材を取り付けた場合に偏向部材と使用者の顔とが接触することがない。このため、取付部材の着脱前後において接眼レンズ周辺の構造が変化しないため、取付部材の取付時に使用者に与える違和感を低減することができる。

（付記１２）
前記偏向部材は、前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記接眼レンズの光射出側に配置される、
ことを特徴とする付記１から付記１０のいずれか一つに記載の光学表示ユニット。

この構成によれば、偏向部材が接眼レンズの光射出側に配置されるため、画像表示素子からの画像光がレンズ群を経由することなく使用者の眼に直接入射する。このため、使用者はより明るく鮮明な画像光を視認できる。

（付記１３）
対物レンズと接眼レンズとを含むレンズ群を収容する鏡筒を有する光学機器と、
付記１から付記１２のうちのいずれか一つに記載の光学表示ユニットと、を備える、
ことを特徴とする光学表示装置。

この構成の光学表示装置によれば、取付部材を鏡筒に着脱することで、双眼鏡などの光学機器の使用者の眼に画像光を視認させる状態と使用者の眼に明るい外景の光を視認させる状態とを容易に切り替えることができる。よって、光学機器における外景の明るさ低下を抑制しつつ外景に画像光を重ね合わせた光を視認できる付加価値の高い光学表示装置を提供できる。

２…双眼鏡（光学機器）、３，３０１，４０１…光学表示ユニット、２０Ｌ，２０Ｒ…鏡筒、２３Ｌ，２３Ｒ…対物レンズ、２４Ｌ，２４Ｒ…接眼レンズ、６１ａ，６１ａ…面（吸着面）、１００，２００，３００，４００，１３００…光学表示装置、１０２…導光部材、１０３，３０３…偏向部材、１０４，３０４，４０４，１３０４…取付部材、１０５…筐体固定部、１０６…位置決め部材、３０２…表示素子用筐体（第１筐体部）、１０１０…画像表示素子、１０１２…表示部用筐体（第２筐体部）、１０２０…導光部、１０２１…光入射部、１０２２…光射出部、１０６１…第１磁石、１０６２…第２磁石、３０４０，４０４０…保持部、３０４１，４０４１…係止片、３０４２…ねじ部材（第１固定部材）、３０４３，４０４３…位置調整機構、４０４２…ねじ部材（第２固定部材）、ＧＬ…画像光、ＰＬ，ＰＲ…光軸。

Claims (13)

1. 画像光を射出する画像表示素子と、
   前記画像表示素子から射出された前記画像光を偏向する偏向部材と、
   対物レンズと接眼レンズとを含むレンズ群を収容する鏡筒に対して少なくとも前記偏向部材を着脱自在に取り付け可能な取付部材と、を備え、
   前記偏向部材は、前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記レンズ群の光軸と重なる位置に配置される、
   ことを特徴とする光学表示ユニット。
2. 前記画像表示素子を収容する第２筐体部と、
   前記第２筐体部を前記鏡筒に固定する筐体固定部と、をさらに備え、
   前記取付部材は、前記鏡筒および前記第２筐体部に嵌合する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学表示ユニット。
3. 前記画像表示素子および前記偏向部材を収容するとともに前記取付部材に設けられた第１筐体部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学表示ユニット。
4. 前記取付部材は、前記第１筐体部を保持する保持部と、前記保持部に設けられ前記鏡筒に係止する係止片と、前記係止片と前記鏡筒とを固定する第１固定部材と、を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学表示ユニット。
5. 前記取付部材は、前記第１筐体部を保持する保持部と、前記保持部に設けられ前記鏡筒に係止する係止片と、前記鏡筒に対する前記係止片の位置を調整して前記第１筐体部と前記保持部とを固定する第２固定部材と、を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学表示ユニット。
6. 前記取付部材は、前記保持部に対する前記第１筐体部の位置を調整する位置調整機構をさらに有する、
   ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の光学表示ユニット。
7. 前記画像表示素子からの前記画像光が入射する光入射部と、前記光入射部から入射した前記画像光を反射により伝播させる導光部と、前記導光部を伝搬し前記偏向部材で偏向された前記画像光を射出する光射出部と、を含む導光部材と、をさらに備え、
   前記偏向部材は前記導光部材に設けられ、
   前記偏向部材および前記導光部材は、前記取付部材を介して前記鏡筒に取り付けられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学表示ユニット。
8. 前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記導光部材の前記光入射部と前記画像表示素子とを位置決めする位置決め部材をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項７に記載の光学表示ユニット。
9. 前記画像表示素子を収容する第２筐体部をさらに備え、
   前記位置決め部材は、
   前記第２筐体部に設けられた第１磁石と、前記導光部材に設けられ前記第１磁石と異なる極性を有する第２磁石と、を含み、
   前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記第１磁石と前記第２磁石とが吸着する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の光学表示ユニット。
10. 前記第１磁石および前記第２磁石の吸着面は、前記レンズ群の前記光軸と直交する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の光学表示ユニット。
11. 前記偏向部材は、前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記対物レンズの光入射側に配置される、
    ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項１０のうちのいずれか一項に記載の光学表示ユニット。
12. 前記偏向部材は、前記取付部材が前記鏡筒に取り付けられた場合に、前記接眼レンズの光射出側に配置される、
    ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項１０のうちのいずれか一項に記載の光学表示ユニット。
13. 対物レンズと接眼レンズとを含むレンズ群を収容する鏡筒を有する光学機器と、
    請求項１、請求項２、請求項１０のうちのいずれか一項に記載の光学表示ユニットと、を備える、
    ことを特徴とする光学表示装置。
    

Images