JPH09146002A - Optical system - Google Patents

Optical system

Info

Publication number
JPH09146002A
JPH09146002A JP7309231A JP30923195A JPH09146002A JP H09146002 A JPH09146002 A JP H09146002A JP 7309231 A JP7309231 A JP 7309231A JP 30923195 A JP30923195 A JP 30923195A JP H09146002 A JPH09146002 A JP H09146002A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
optical system
shape
center
rotationally asymmetric
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.)
Granted
Application number
JP7309231A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3594266B2 (en
Inventor
Masaya Nakaoka
中岡正哉
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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 Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP30923195A priority Critical patent/JP3594266B2/en
Publication of JPH09146002A publication Critical patent/JPH09146002A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3594266B2 publication Critical patent/JP3594266B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical system by which, an accurate measurement can be carried out and which has a rotationally asymmetrical optical surface which has deviation in center between its outward shape and surface shape. SOLUTION: This optical system has a rotationally asymmetrical surface shape an is arranged slanting to the optical axis, and this system also has at least one optical surface 67 where the center of a surface determined by the outward shape does not meet the center of the surface shape. In this case, at least one rotationally asymmetrical optical surface 67 is provided with one- three indexes 61 indicating reference positions of the surface shape and then the degree of freedom of the position and tilt of measurement data on a design value when the measurement data is fitted to the design value is decreased to less than a half to accurately find the deviation and tilt of a measured body, thereby precisely measuring the surface precision.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、接眼光学系又は結
像光学系として使用可能な光学系に関し、特に、回転非
対称な光学面を有する光学系に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system usable as an eyepiece optical system or an imaging optical system, and more particularly to an optical system having a rotationally asymmetric optical surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、さまざまの分野での技術革新に伴
い、今までにない新規な光学系が要求されている。それ
に応えるために、様々な特殊な光学系が開発されてい
る。その中には回転非対称な光学面もあり、様々な設計
がなされている。
2. Description of the Related Art In recent years, with technological innovation in various fields, new optical systems that have never existed before are required. In order to respond to this, various special optical systems have been developed. Among them, there are rotationally asymmetric optical surfaces, and various designs have been made.

【0003】例えば、頭部又は顔面装着式画像表示装置
のような小型軽量が求められる光学系においては、小型
化のために光軸に対し傾いて配置された凹面鏡を用いる
ことがある。このとき、凹面鏡を傾けることによりコマ
収差や非点収差等の収差が大きく発生する。これらの収
差を補正するために、凹面鏡やその他の面の面形状を回
転非対称な面、例えばアナモルフィック面、トーリック
面とすることが考えられる。しかし、単に光学面を傾け
ただけでは偏心方向に非対称なディストーションが発生
する。すなわち、図23に示したように、光学系の光軸
32方向をZ軸とし、光学系の偏心方向にY軸をとり、
Y,Z軸に垂直にX軸をとった場合に、面形状の中心3
3を有する回転非対称な光学面31によりY軸方向に非
対称なディストーションが発生する。これを補正するた
めには、図24に示したように、回転非対称な光学面3
1の面形状の中心33を光軸32に対してずらして配置
することで補正することができる。ここで、面形状の中
心33とは、アナモルフィック面、トーリック面等にお
いては、面形状を表す数式の原点、より一般的には、少
なくともある領域において直交する2方向に面形状が対
称な点である。また、このように光軸に対して面形状の
中心をずらして配置する場合、光学面の外形により決定
される中心と面形状の中心とが一致していないことが一
般的である。ここで言う光学面の外形により決定される
中心とは、光学面の外径が円である場合、その円の中心
であり、光学面の外径が四角形であればその四角形の対
角線の交点である。
For example, in an optical system such as a head- or face-mounted image display device, which is required to be small and lightweight, a concave mirror arranged at an angle with respect to the optical axis may be used for downsizing. At this time, tilting the concave mirror causes large aberrations such as coma and astigmatism. In order to correct these aberrations, it is conceivable that the surface shape of the concave mirror or other surface is a rotationally asymmetric surface such as an anamorphic surface or a toric surface. However, simply tilting the optical surface causes asymmetrical distortion in the eccentric direction. That is, as shown in FIG. 23, the optical axis 32 direction of the optical system is the Z axis, and the Y axis is the eccentric direction of the optical system.
When the X axis is taken perpendicular to the Y and Z axes, the center 3 of the surface shape
Due to the rotationally asymmetric optical surface 31 having 3, the asymmetric distortion is generated in the Y-axis direction. In order to correct this, as shown in FIG. 24, the rotationally asymmetric optical surface 3 is used.
It can be corrected by arranging the center 33 of the surface shape of No. 1 so as to be displaced from the optical axis 32. Here, the center 33 of the surface shape is the origin of a mathematical expression expressing the surface shape in an anamorphic surface, a toric surface, or the like, and more generally, the surface shape is symmetrical in at least two directions orthogonal to each other in a certain region. It is a point. Further, when the center of the surface shape is displaced with respect to the optical axis as described above, it is general that the center determined by the outer shape of the optical surface does not coincide with the center of the surface shape. The center determined by the outer shape of the optical surface here is the center of the circle when the outer diameter of the optical surface is a circle, and is the intersection of the diagonal lines of the quadrangle if the outer diameter of the optical surface is a quadrangle. is there.

【0004】しかし、面形状中心と光学面の外形により
決定される中心とがずれて配置されている場合には、以
下のような問題点が発生する。回転非対称な光学面を加
工した後に面形状を測定する際には、いわゆる三次元形
状測定機を用いることが多い。この測定機は、例えば図
25に示すように、測定機66に置かれた被測定面であ
る光学面67の面上の数千から数万の点のX,Y,Zの
3次元座標をプローブ68により測定し、それらの座標
から設計式とのずれを測定するものである。光学面の外
形と面形状の中心とが一致している場合には、外形を基
準として、被測定物である光学面67の位置を正確に決
定できるので、面形状の設計式と測定値との比較を正確
に行うことができる。
However, if the surface shape center and the center determined by the outer shape of the optical surface are displaced from each other, the following problems occur. When measuring the surface shape after processing the rotationally asymmetric optical surface, a so-called three-dimensional shape measuring machine is often used. For example, as shown in FIG. 25, this measuring machine displays the three-dimensional coordinates of X, Y, Z of thousands to tens of thousands of points on the surface of the optical surface 67 which is the surface to be measured placed on the measuring machine 66. It is measured by the probe 68 and the deviation from the design formula is measured from those coordinates. When the outer shape of the optical surface and the center of the surface shape are coincident with each other, the position of the optical surface 67, which is the object to be measured, can be accurately determined based on the outer shape. Can be compared accurately.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、光学面の外形
の面形状の中心とが一致していない場合には、外形を基
準にして光学面の位置決めを行うことができないため、
測定機に対する光学面の位置は、光学面の面形状測定結
果からの推測、例えば、面形状の設計式に対する測定結
果である数千から数万の座標データのフィッティングに
よる方法で求めていた。測定データのフィッティング
は、例えば、最小自乗法等による残差が最小となるよう
に各変数を変化させる、等の方法によって行う。
However, if the center of the outer shape of the optical surface does not coincide with the center of the surface shape, the optical surface cannot be positioned with reference to the outer shape.
The position of the optical surface with respect to the measuring machine is obtained by estimation from the surface shape measurement result of the optical surface, for example, by a method of fitting the coordinate data of several thousand to tens of thousands which is the measurement result for the surface shape design formula. The fitting of the measurement data is performed by a method such as changing each variable so that the residual by the method of least squares or the like is minimized.

【0006】このときのフィッティングの変数は、面形
状の自由度以外には、3次元的な位置の自由度及び傾き
の自由度を合わせて6つもの変数でフィッティングを行
うことになる。すなわち、一般には、図26に模式的に
示すように、設計式の面71と測定値の面72とがずれ
ているため、図27に矢符で示したように、光学面67
の6つの自由度のある位置と傾きを変化させ、設計式か
らの測定値のずれ量の総量、すなわち残差を最小となる
ような位置、傾きを求めるのである。
As the fitting variables at this time, in addition to the degree of freedom of the surface shape, as many as six variables including the degree of freedom of three-dimensional position and the degree of freedom of inclination are used for fitting. That is, in general, as schematically shown in FIG. 26, the surface 71 of the design formula and the surface 72 of the measured value are deviated from each other, so that the optical surface 67 as shown by the arrow in FIG.
By changing the position and inclination having six degrees of freedom, the total amount of deviation of the measured values from the design formula, that is, the position and inclination that minimize the residual error are obtained.

【0007】この方法では、被測定物の位置決めを多く
の変数に対する近似によって行うため、正確な光学面の
位置が不明であり、測定精度が悪化していた。特に、反
射面では、面精度が特に厳しく要求されるため、測定も
高精度が要求され、被測定物の位置が正確に求められな
いことが大きな問題となっていた。
In this method, since the position of the object to be measured is approximated to many variables, the exact position of the optical surface is unknown, and the measurement accuracy deteriorates. Particularly, in the case of the reflecting surface, the surface accuracy is particularly severely required, so that the measurement is also required to have high accuracy, and the position of the object to be measured cannot be accurately obtained, which is a big problem.

【0008】本発明は従来技術の上記の問題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、正確な測定を行うこと
が可能で、光学面の外形と面形状の中心とが一致しない
回転非対称な光学面を有する光学系を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to enable accurate measurement and to provide rotational asymmetry in which the outer shape of the optical surface and the center of the surface shape do not coincide with each other. It is to provide an optical system having a different optical surface.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第1発明の光学系は、回転非対称な面形状を有し、
光軸に対して傾いて配置され、かつ、外形で決まる面の
中心と面形状の中心とが一致しない光学面を少なくとも
1面有する光学系において、前記回転非対称な光学面の
少なくとも1面に、面形状の基準位置を示す少なくとも
1つの指標が設けられていることを特徴とするものであ
る。
The optical system according to the first aspect of the present invention for achieving the above object has a rotationally asymmetric surface shape,
In an optical system having at least one optical surface that is arranged to be inclined with respect to the optical axis, and the center of the surface determined by the outer shape and the center of the surface shape do not match, at least one surface of the rotationally asymmetric optical surface, At least one index indicating the reference position of the surface shape is provided.

【0010】第2発明の光学系は、回転非対称な面形状
を有し、光軸に対して傾いて配置され、かつ、外形で決
まる面の中心と面形状の中心とが一致しない光学面を少
なくとも1面有する光学系において、前記回転非対称な
光学面の少なくとも1面に、面形状の基準位置を示す少
なくとも2つの指標が設けられていることを特徴とする
ものである。
The optical system according to the second aspect of the present invention has an optical surface having a rotationally asymmetric surface shape, arranged so as to be inclined with respect to the optical axis, and the center of the surface determined by the outer shape does not coincide with the center of the surface shape. In an optical system having at least one surface, at least two indexes indicating the reference position of the surface shape are provided on at least one of the rotationally asymmetric optical surfaces.

【0011】第3発明の光学系は、回転非対称な面形状
を有し、光軸に対して傾いて配置され、かつ、外形で決
まる面の中心と面形状の中心とが一致しない光学面を少
なくとも1面有する光学系において、前記回転非対称な
光学面の少なくとも1面に、面形状の基準位置を示す少
なくとも3つの指標が設けられていることを特徴とする
ものである。
An optical system according to a third aspect of the present invention has an optical surface having a rotationally asymmetric surface shape, arranged so as to be inclined with respect to the optical axis, and the center of the surface determined by the outer shape does not coincide with the center of the surface shape. An optical system having at least one surface is characterized in that at least one of the rotationally asymmetric optical surfaces is provided with at least three indexes indicating a reference position of the surface shape.

【0012】以下、本発明において、上記の構成をとる
理由と作用について説明する。第1の本発明は、図1に
模式的に示すように、回転非対称な面形状を有し、光軸
に対して傾いて配置され、かつ、外形で決まる面の中心
と面形状の中心とが一致しない光学面を少なくとも1面
有する光学系に関するものであり、その回転非対称な光
学面の少なくとも1面67に、面形状の基準位置を示す
少なくとも1つの指標61を設けるものである。このよ
うにすると、測定データを設計値にフィッティングする
際の設計値に対する測定データの位置、傾きの自由度
は、例えば図1に矢符で示すように6から3になり、被
測定物のずれ、傾きを正確に求めることが可能になるの
で、精度の良い面精度の測定が可能になる。
In the following, the reason why the above configuration is adopted and the operation thereof will be described. As schematically shown in FIG. 1, the first aspect of the present invention has a rotationally asymmetric surface shape, is arranged inclined with respect to the optical axis, and has a center of a surface and a center of the surface shape which are determined by the outer shape. Relates to an optical system having at least one optical surface that does not match, and at least one index 61 indicating the reference position of the surface shape is provided on at least one surface 67 of the rotationally asymmetric optical surface. By doing so, the degree of freedom of the position and inclination of the measured data with respect to the design value when fitting the measured data to the design value becomes, for example, 6 to 3 as indicated by the arrow in FIG. Since the inclination can be accurately obtained, it is possible to measure the surface accuracy with high accuracy.

【0013】第2の本発明は、図2に模式的に示すよう
に、回転非対称な面形状を有し、光軸に対して傾いて配
置され、かつ、外形で決まる面の中心と面形状の中心と
が一致しない光学面を少なくとも1面有する光学系に関
するものであり、その回転非対称な光学面の少なくとも
1面67に、面形状の基準位置を示す少なくとも2つの
指標61を設けるものである。このようにすると、測定
データを設計値にフィッティングする際の設計値に対す
る測定データの位置、傾きの自由度は、例えば図2に矢
符で示すように1になり、被測定物のずれ、傾きを正確
に求めることが可能になるので、高精度な面精度の測定
が可能になる。
The second aspect of the present invention, as schematically shown in FIG. 2, has a rotationally asymmetric surface shape, is arranged inclined with respect to the optical axis, and has a center and a surface shape determined by the outer shape. The present invention relates to an optical system having at least one optical surface whose center does not coincide with that of at least two indexes 61 indicating the reference position of the surface shape on at least one surface 67 of the rotationally asymmetric optical surface. . By doing so, the degree of freedom of the position and inclination of the measured data with respect to the design value when fitting the measured data to the design value becomes 1 as indicated by the arrow in FIG. Since it is possible to accurately determine, it becomes possible to measure highly accurate surface accuracy.

【0014】第3の本発明は、図2に模式的に示すよう
に、回転非対称な面形状を有し、光軸に対して傾いて配
置され、かつ、外形で決まる面の中心と面形状の中心と
が一致しない光学面を少なくとも1面有する光学系に関
するものであり、その回転非対称な光学面の少なくとも
1面67に、面形状の基準位置を示す少なくとも3つの
指標61を設けるものである。このようにすると、測定
データを設計値にフィッティングする際の設計値に対す
る測定データの位置、傾きの自由度が、例えば例えば図
3に示すように0になり、被測定物のずれ、傾きを正確
に求めることが可能になるので、非常に高精度な面精度
の測定が可能になる。
The third aspect of the present invention, as schematically shown in FIG. 2, has a rotationally asymmetric surface shape, is arranged inclined with respect to the optical axis, and has a center and a surface shape determined by the outer shape. The present invention relates to an optical system having at least one optical surface whose center does not coincide with that of at least one index 67 indicating a reference position of the surface shape on at least one surface 67 of the rotationally asymmetric optical surface. . By doing so, the degree of freedom of the position and inclination of the measured data with respect to the design value when fitting the measured data to the design value becomes 0, for example, as shown in FIG. Therefore, it is possible to obtain extremely high precision surface accuracy.

【0015】このような指標は、光学面の窪みあるいは
突起として設けるのが望ましい。すなわち、回転非対称
な光学面を加工するには成形による方法が一般的であ
る。この際、指標が光学面の窪みあるいは突起であれ
ば、指標を面形状と同時に転写することができるので、
正確かつ容易に指標を設けることができる。
It is desirable that such an index is provided as a depression or a protrusion on the optical surface. That is, a molding method is generally used for processing a rotationally asymmetric optical surface. At this time, if the index is a depression or a protrusion on the optical surface, the index can be transferred at the same time as the surface shape.
The index can be provided accurately and easily.

【0016】また、このような指標は、光学面の有効領
域の外側に設けるのが望ましい。このようにすれば、光
学面を通過する光線に影響を与えることなく、指標を設
けることができるので、より好ましい。
It is desirable that such an index is provided outside the effective area of the optical surface. This is more preferable because the index can be provided without affecting the light rays passing through the optical surface.

【0017】また、本発明においては、回転非対称な面
形状を有し、光軸に対して傾いて配置され、かつ、外形
で決まる面の中心と面形状の中心とが一致しない光学面
を少なくとも1面有する光学系において、非光学面であ
る光学系の側面に、前記回転非対称な光学面の位置又は
傾きを示す少なくとも1つの指標を設けるようにしても
よい。このようにすると、光学面を通過する光線に影響
を与えることなく、指標を設けることができるので、よ
り好ましい。なお、ここで、非光学面とは、光軸の透過
あるいは反射に寄与しない面を意味する。
Further, in the present invention, at least an optical surface having a rotationally asymmetric surface shape, arranged at an inclination with respect to the optical axis, and having a center of the surface determined by the outer shape and a center of the surface shape not coincident with each other is used. In an optical system having one surface, at least one index indicating the position or inclination of the rotationally asymmetric optical surface may be provided on the side surface of the optical system which is a non-optical surface. This is more preferable because the index can be provided without affecting the light rays passing through the optical surface. Here, the non-optical surface means a surface that does not contribute to transmission or reflection of the optical axis.

【0018】このような光学系において、その回転非対
称な形状をした光学面を反射面とすることができる。反
射面においては透過面よりも高精度な面精度がより求め
られるので、反射面に本発明を用いると、より効果的で
ある。
In such an optical system, the optical surface having the rotationally asymmetric shape can be used as the reflecting surface. Since the reflective surface is required to have higher precision than the transmissive surface, it is more effective to use the present invention for the reflective surface.

【0019】また、このような光学系を画像表示素子と
共に頭部又は顔面装着式の画像表示装置に用いることが
できる。頭部又は顔面装着式画像表示装置においては、
より小型で良好に収差が補正された光学系が求められる
ため、偏心した凹面鏡を用いることが考えられている。
そこで、図4に側面図を示すように、本発明による光学
系21を画像表示素子22と共に頭部又は顔面装着式画
像表示装置に用いることは、より効果的である。なお、
この図においては、光学系21として後記の実施例1の
光学系を用いている。
Further, such an optical system can be used together with an image display device in a head- or face-mounted image display device. In the head- or face-mounted image display device,
It is considered to use a decentered concave mirror because an optical system that is smaller in size and whose aberrations are favorably corrected is required.
Therefore, as shown in a side view in FIG. 4, it is more effective to use the optical system 21 according to the present invention together with the image display element 22 in a head- or face-mounted image display device. In addition,
In this figure, the optical system of Example 1 described later is used as the optical system 21.

【0020】なお、後記の各実施例に記載されたような
構成をとることにより、広い画角において明瞭に観察が
可能であり、像の明るさの低下がほとんど生じることが
なく、さらに非常に小型軽量であるために、疲労し難い
頭部又は顔面装着式等の画像表示装置に使用可能な光学
系を実現することができる。
By adopting the constitution described in each of the embodiments described later, it is possible to observe clearly in a wide angle of view, the brightness of the image is hardly deteriorated, and the image is extremely reduced. Since it is small and lightweight, it is possible to realize an optical system that can be used in an image display device such as a head- or face-mounted type that does not easily cause fatigue.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下に、本発明による光学系を接
眼光学系に適用し、図4に示したように、画像表示素子
と共に用いて、頭部装着式画像表示装置に応用した実施
例を説明する。 実施例1 本実施例の光学系は、図5に光路を示すように、第1面
3、第2面4、第3面5の3面からなるプリズムであ
り、画像表示素子8から射出された光線は、順に、第3
面5からプリズムに入射し、第1面3で全反射し、第2
面4で反射した後に第1面3を透過して観察者瞳1に達
する。なお、図中、2は観察者の視軸であり、13は光
学面の軸であり、14はその面形状の中心を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment in which the optical system according to the present invention is applied to an eyepiece optical system and is used together with an image display element to be applied to a head-mounted image display device as shown in FIG. Will be explained. Example 1 The optical system of this example is a prism having three surfaces, a first surface 3, a second surface 4, and a third surface 5, as shown in the optical path in FIG. 5, and is emitted from the image display element 8. The rays of light are, in turn, the third
The light enters the prism from the surface 5 and is totally reflected by the first surface 3,
After being reflected by the surface 4, the light passes through the first surface 3 and reaches the observer's pupil 1. In the figure, 2 is the visual axis of the observer, 13 is the axis of the optical surface, and 14 is the center of the surface shape.

【0022】この実施例の構成パラメータは後記する
が、第1面3及び第2面4は回転非対称なアナモルフィ
ック面であり、図6、図7に示すように、それぞれ3つ
の指標61を設けて、アナモルフィック面の原点の位置
を明確にし、面形状の高精度な測定を可能にしている。
すなわち、面形状の設計値に対する測定データのフィッ
ティングの際、測定時の3つの指標61の位置を設計時
の指標の位置に合わせることによって、位置、傾きの自
由度を0として、面形状の測定を高精度に行うことがで
きる。なお、図6、図7は対称軸方向から見た図であ
り、指標の位置はこれらの図に示す通りであり、光学面
の窪みにより構成されている。
Although constituent parameters of this embodiment will be described later, the first surface 3 and the second surface 4 are rotationally asymmetric anamorphic surfaces, and as shown in FIG. 6 and FIG. It is provided to clarify the position of the origin of the anamorphic surface, and enables highly accurate measurement of the surface shape.
That is, when fitting the measurement data to the design value of the surface shape, the position of the three indexes 61 at the time of measurement are aligned with the positions of the indexes at the time of designing, so that the degree of freedom of position and inclination is 0, and the measurement of the surface shape is performed. Can be performed with high precision. 6 and 7 are views as seen from the direction of the axis of symmetry, the positions of the indexes are as shown in these figures, and are formed by the depressions on the optical surface.

【0023】実施例2 本実施例の光学系は実施例1と同様な光学系であり、構
成パラメータは実施例1に同じである。接眼光学系の非
光学面の側面に、図8に示すように、2面の基準面から
なる板状の指標81を設けることで、回転非対称な光学
面である第1面3、第2面4の位置及び傾きを明確に
し、面形状の高精度な測定を可能にしている。指標の形
状、位置は図9に示す通りである。
Example 2 The optical system of this example is the same as that of Example 1, and the constituent parameters are the same as those of Example 1. As shown in FIG. 8, by providing a plate-shaped index 81 composed of two reference surfaces on the side surface of the non-optical surface of the eyepiece optical system, the first surface 3 and the second surface which are rotationally asymmetric optical surfaces. By clarifying the position and inclination of No. 4, it is possible to measure the surface shape with high accuracy. The shape and position of the index are as shown in FIG.

【0024】実施例3 本実施例の光学系は実施例1と同様な光学系であり、構
成パラメータは実施例1に同じである。接眼光学系の非
光学面の側面に、図10に示すように、3面の基準面か
らなる三角形の指標82を設けることで、各面の位置及
び傾きを明確にし、面形状の高精度な測定を可能にして
いる。図11に示すように、3つの基準面はそれぞれの
面3、4、5の偏心量に等しい角度で傾いている。
Example 3 The optical system of this example is the same as that of Example 1, and the constituent parameters are the same as those of Example 1. As shown in FIG. 10, by providing a triangular index 82 composed of three reference surfaces on the side surface of the non-optical surface of the eyepiece optical system, the position and inclination of each surface are clarified, and the surface shape is highly accurate. It enables measurement. As shown in FIG. 11, the three reference surfaces are inclined at an angle equal to the amount of eccentricity of each surface 3, 4, 5.

【0025】実施例4 本実施例の光学系は、図12に光路を示すように、裏面
鏡である凹面鏡11と正レンズ12とから構成されてお
り、画像表示素子8から射出された光線は、順に、裏面
鏡11の透過面、裏面鏡11の反射面、再び裏面鏡11
の透過面と通過し、正レンズ12を通過後、観察者瞳1
に達する。この実施例においては、凹面鏡11の透過面
及び反射面が回転非対称な光学面であり、それぞれに実
施例1と同様な指標が設けられている。
Example 4 The optical system of this example is composed of a concave mirror 11 which is a rear surface mirror and a positive lens 12, as shown in the optical path of FIG. 12, and the light beam emitted from the image display element 8 is , In order, the transmissive surface of the rear surface mirror 11, the reflective surface of the rear surface mirror 11, and the rear surface mirror 11 again.
Of the observer's pupil 1 after passing through the positive lens 12
Reach In this embodiment, the transmission surface and the reflection surface of the concave mirror 11 are rotationally asymmetric optical surfaces, and the same index as that of the first embodiment is provided on each.

【0026】実施例5 本実施例の光学系は、図13に光路を示すように、裏面
鏡である第1の反射鏡9と、同じく裏面鏡である第2の
反射鏡10とから構成されている。画像表示素子8から
射出された光線は、順に、第2の反射鏡10の透過面、
第2の反射鏡10の反射面、再び第2の反射鏡10の透
過面、第1の反射鏡9の透過面、第1の反射鏡9の反射
面、再び第1の反射鏡9の透過面と通過した後、観察者
瞳1に達する。この実施例においては、第1の反射鏡9
の透過面及び反射面が回転非対称な光学面であり、それ
ぞれに実施例1と同様な指標が設けられている。
Embodiment 5 The optical system of this embodiment is composed of a first reflecting mirror 9 which is a rear surface mirror and a second reflecting mirror 10 which is also a rear surface mirror, as shown in the optical path of FIG. ing. The light rays emitted from the image display element 8 are, in order, the transmission surface of the second reflecting mirror 10,
The reflecting surface of the second reflecting mirror 10, the transmitting surface of the second reflecting mirror 10 again, the transmitting surface of the first reflecting mirror 9, the reflecting surface of the first reflecting mirror 9, and the transmitting surface of the first reflecting mirror 9 again. After passing the plane, it reaches the observer's pupil 1. In this embodiment, the first reflecting mirror 9
The transmissive surface and the reflective surface are rotationally asymmetric optical surfaces, and the same indices as those in the first embodiment are provided on each.

【0027】実施例6 本実施例の光学系は、図14に光路を示すように、正レ
ンズ12と裏面鏡である凹面鏡11とから構成されてい
る。画像表示素子8から射出された光線は、順に、正レ
ンズ12を透過し、凹面鏡11の透過面、凹面鏡11の
反射面、再び凹面鏡11の透過面と通過した後、観察者
瞳1に達する。この実施例においては、凹面鏡11の透
過面及び反射面が回転非対称な光学面であり、それぞれ
に実施例1と同様な指標が設けられている。
Example 6 The optical system of this example is composed of a positive lens 12 and a concave mirror 11 which is a rear surface mirror, as shown in the optical path of FIG. The light rays emitted from the image display element 8 sequentially pass through the positive lens 12, pass through the transmitting surface of the concave mirror 11, the reflecting surface of the concave mirror 11, and the transmitting surface of the concave mirror 11 again, and then reach the observer's pupil 1. In this embodiment, the transmission surface and the reflection surface of the concave mirror 11 are rotationally asymmetric optical surfaces, and the same index as that of the first embodiment is provided on each.

【0028】実施例7 本実施例の光学系は、図15に光路を示すように、第1
面3、第2面4、第3面5からなるプリズムであり、画
像表示素子8から射出された光線は、順に、第3面5か
らプリズムに入射し、第2面4で反射した後に第1面3
を透過して、観察者瞳1に達する。この実施例において
は、光学系の第1面3、第2面4、第3面5が回転非対
称な光学面でけあり、それぞれに実施例1と同様な指標
が設けられている。
Example 7 The optical system of this example has a first optical system as shown in FIG.
A light ray emitted from the image display element 8 is a prism made up of the surface 3, the second surface 4, and the third surface 5, which in turn enters the prism from the third surface 5 and is reflected by the second surface 4 before being reflected by the second surface 4. One side 3
To reach the observer's pupil 1. In this embodiment, the first surface 3, the second surface 4 and the third surface 5 of the optical system are rotationally asymmetrical optical surfaces, and the same indices as those in the first embodiment are provided for each.

【0029】実施例8 本実施例の光学系は、図16に光路を示すように、第1
面3、第2面4、第4面6の3面からなるプリズムであ
り、画像表示素子8から射出された光線は、順に、第2
面4からプリズムに入射し、第4面6で反射し、第2面
4で反射した後に第1面3を透過して観察者瞳1に達す
る。この実施例においては、光学系の第1面3、第4面
6が回転非対称な光学面であり、それぞれに実施例1と
同様な指標が設けられている。
Example 8 The optical system of this example has a first optical system as shown in FIG.
The light beam emitted from the image display element 8 is the second surface in order of the second surface, the second surface 4, and the fourth surface 6.
The light enters the prism from the surface 4, is reflected by the fourth surface 6, is reflected by the second surface 4, and then is transmitted through the first surface 3 to reach the observer's pupil 1. In this embodiment, the first surface 3 and the fourth surface 6 of the optical system are rotationally asymmetric optical surfaces, and the same indices as those in the first embodiment are provided on each.

【0030】実施例9 本実施例の光学系は、図17に光路を示すように、第1
面3、第2面4、第4面6の3面からなるプリズムであ
り、画像表示素子8から射出された光線は、順に、第2
面4からプリズムに入射し、第4面6で反射し、第2面
4で反射し、再び第4面6で反射し、再び第2面4で反
射した後、第1面3を透過して観察者瞳1に達する。こ
の実施例においては、光学系の第2面4、第4面6が回
転非対称な光学面であり、それぞれに実施例1と同様な
指標が設けられている。
Example 9 The optical system of this example has a first optical path as shown in FIG.
The light beam emitted from the image display element 8 is the second surface in order of the second surface, the second surface 4, and the fourth surface 6.
The light enters the prism from the surface 4, is reflected by the fourth surface 6, is reflected by the second surface 4, is reflected again by the fourth surface 6, is reflected again by the second surface 4, and is transmitted through the first surface 3. And reaches the observer's pupil 1. In this embodiment, the second surface 4 and the fourth surface 6 of the optical system are rotationally asymmetric optical surfaces, and the same indices as those in the first embodiment are provided on each.

【0031】実施例10 本実施例の光学系は、図18に光路を示すように、第1
面3、第2面4、第4面6の3面からなるプリズムであ
り、画像表示素子8から射出された光線は、順に、第2
面4からプリズムに入射し、第1面3で反射し、第4面
6で反射し、第2面4で反射した後、第1面3を透過し
て観察者瞳1に達する。この実施例においては、光学系
の第1面3、第4面6が回転非対称な光学面であり、そ
れぞれに実施例1と同様な指標が設けられている。
Example 10 The optical system of this example has a first optical path as shown in FIG.
The light beam emitted from the image display element 8 is the second surface in order of the second surface, the second surface 4, and the fourth surface 6.
The light enters the prism from the surface 4, is reflected by the first surface 3, is reflected by the fourth surface 6, is reflected by the second surface 4, and is transmitted through the first surface 3 to reach the observer's pupil 1. In this embodiment, the first surface 3 and the fourth surface 6 of the optical system are rotationally asymmetric optical surfaces, and the same indices as those in the first embodiment are provided on each.

【0032】実施例11 本実施例の光学系は、図19に光路を示すように、第1
面3、第2面4、第3面5、第4面6の4面からなるプ
リズムであり、画像表示素子8から射出された光線は、
順に、第3面5からプリズムに入射し、第4面6で反射
し、第2面4で反射した後、第1面3を透過して観察者
瞳1に達する。この実施例においては、光学系の第2面
4が回転非対称な光学面であり、実施例1と同様な指標
が設けられている。
Example 11 The optical system of this example has a first optical system as shown in FIG.
The light beam emitted from the image display element 8 is a prism having four surfaces, that is, the third surface 5, the second surface 4, the third surface 5, and the fourth surface 6.
In this order, the light enters the prism from the third surface 5, is reflected by the fourth surface 6, is reflected by the second surface 4, and then is transmitted through the first surface 3 to reach the observer's pupil 1. In this embodiment, the second surface 4 of the optical system is a rotationally asymmetric optical surface, and the same index as in the first embodiment is provided.

【0033】実施例12 本実施例の光学系は、図20に光路を示すように、第1
面3、第2面4、第3面5、第4面6の4面からなるプ
リズムであり、画像表示素子8から射出された光線は、
順に、第3面5からプリズムに入射し、第2面4で反射
し、第4面6で反射し、再び第2面4で反射した後、第
1面3を透過して観察者瞳1に達する。この実施例にお
いては、光学系の第2面4が回転非対称な光学面であ
り、実施例1と同様な指標が設けられている。
Example 12 The optical system of this example has a first optical path as shown in FIG.
The light beam emitted from the image display element 8 is a prism having four surfaces, that is, the third surface 5, the second surface 4, the third surface 5, and the fourth surface 6.
In this order, the light enters the prism from the third surface 5, is reflected by the second surface 4, is reflected by the fourth surface 6, is reflected by the second surface 4 again, and then is transmitted through the first surface 3 and the observer's pupil 1 Reach In this embodiment, the second surface 4 of the optical system is a rotationally asymmetric optical surface, and the same index as in the first embodiment is provided.

【0034】実施例13 本実施例の光学系は、図21に光路を示すように、第1
面3、第2面4、第3面5、第4面6の4面からなるプ
リズムであり、画像表示素子8から射出された光線は、
順に、第3面5からプリズムに入射し、第4面6で反射
し、第3面5で反射し、第2面4で反射した後、第1面
3を透過して観察者瞳1に達する。この実施例において
は、光学系の第2面4が回転非対称な光学面であり、実
施例1と同様な指標が設けられている。
Example 13 The optical system of this example has a first optical system as shown in FIG.
The light beam emitted from the image display element 8 is a prism having four surfaces, that is, the third surface 5, the second surface 4, the third surface 5, and the fourth surface 6.
In order, the light enters the prism from the third surface 5, is reflected by the fourth surface 6, is reflected by the third surface 5, is reflected by the second surface 4, and is then transmitted through the first surface 3 to the observer's pupil 1. Reach In this embodiment, the second surface 4 of the optical system is a rotationally asymmetric optical surface, and the same index as in the first embodiment is provided.

【0035】実施例14 本実施例の光学系は、図22に光路を示すように、第1
面3、第2面4、第4面6、第5面7の4面からなるプ
リズムであり、画像表示素子8から射出された光線は、
順に、第2面4からプリズムに入射し、第5面7で反射
し、第2面4で反射し、第4面6で反射し、再び第2面
4で反射した後、第1面3を透過して観察者瞳1に達す
る。この実施例においては、光学系の第2面4、第4面
6が回転非対称な光学面であり、実施例1と同様な指標
が設けられている。
Example 14 The optical system of this example has a first optical path as shown in FIG.
A light beam emitted from the image display element 8 is a prism having four surfaces, the second surface 4, the fourth surface 6, and the fifth surface 7.
In order, the light enters the prism from the second surface 4, is reflected by the fifth surface 7, is reflected by the second surface 4, is reflected by the fourth surface 6, is reflected by the second surface 4 again, and then is reflected by the first surface 3 To reach the observer's pupil 1. In this embodiment, the second surface 4 and the fourth surface 6 of the optical system are rotationally asymmetric optical surfaces, and the same indices as those in the first embodiment are provided.

【0036】以下に、実施例1(実施例2、3も同
じ。)の構成パラメータを示す。この構成パラメータに
おいては、図5に示すように、観察者の瞳位置1を光学
系の原点として、観察者の視軸2をZ軸としている。な
お、Z軸の符号は、瞳1から遠ざかる方向を正としてい
る。また、図5の平面内に図の上を正としてZ軸に直交
するようにY軸をとる。さらに、Y軸、Z軸に直交する
ように、すなわち、図5の面に垂直にX軸をとるものと
する。なお、光線追跡は、観察者の眼球側を物体側とし
て、画像表示素子8側を像面側とした逆追跡により行っ
ている。
The constituent parameters of the first embodiment (the same applies to the second and third embodiments) are shown below. In this configuration parameter, as shown in FIG. 5, the observer's pupil position 1 is the origin of the optical system, and the observer's visual axis 2 is the Z axis. The sign of the Z axis is positive in the direction away from the pupil 1. In addition, the Y axis is taken in the plane of FIG. 5 so that the top of the figure is positive and is orthogonal to the Z axis. Further, the X axis is assumed to be orthogonal to the Y axis and the Z axis, that is, perpendicular to the plane of FIG. The ray tracing is performed by reverse tracing in which the eyeball side of the observer is the object side and the image display element 8 side is the image plane side.

【0037】この構成パラメータにおいて、偏心量Y、
Z、傾き量θは、光学系の原点である観察者瞳1からの
その面の面頂のY方向、Z方向のずれ量、及び、その面
の中心軸のZ軸に対する傾き角を表している。なお、傾
き角は反時計回りの方向を正としている。
With this configuration parameter, the eccentricity Y,
Z and the amount of inclination θ represent the amount of deviation in the Y direction and the Z direction of the top of the surface from the observer pupil 1 which is the origin of the optical system, and the inclination angle of the central axis of the surface with respect to the Z axis. There is. The tilt angle is positive in the counterclockwise direction.

【0038】なお、アナモルフィック面の形状は以下の
式により定義する。面形状の原点を通り、光学面に垂直
な直線がアナモルフィック面の軸となる。 ただし、Zは面形状の原点に対する接平面からのずれ
量、CXはX軸方向曲率、CYはY軸方向曲率、Kx
X軸方向円錐係数、Ky はY軸方向円錐係数、Rnは非
球面項回転対称成分、Pn は非球面項回転非対称成分で
ある。なお、次の構成パラメータでは、 Rx :X軸方向曲率半径 Ry :Y軸方向曲率半径 を用いており、曲率CX、CYとの間には、 Rx =1/CX,Ry =1/CY の関係にある。また、データの記載されていない非球面
に関する項は0である。屈折率については、d線(波長
587.56nm)に対するものを表記してある。
The shape of the anamorphic surface is defined by the following equation. A straight line passing through the origin of the surface shape and perpendicular to the optical surface is the axis of the anamorphic surface. Where Z is the amount of deviation of the surface shape from the tangent plane, CX is the curvature in the X-axis direction, CY is the curvature in the Y-axis direction, K x is the conical coefficient in the X-axis direction, K y is the conical coefficient in the Y-axis direction, and R n Is an aspherical term rotationally symmetric component, and P n is an aspherical term rotationally asymmetrical component. In the following configuration parameters, Rx : radius of curvature in the X-axis direction Ry : radius of curvature in the Y-axis direction is used, and Rx = 1 / CX, Ry = 1 between the curvatures CX and CY. There is a relationship of / CY. In addition, the term relating to the aspherical surface for which no data is given is 0. The refractive index for d-line (wavelength 587.56 nm) is shown.

【0039】なお、実施例4〜14については、構成パ
ラメータを略している。また、指標の位置についても、
図示を省略しているが、実施例1と同様の指標を設けて
いるので、図6、図7より明らかである。
The constituent parameters of Examples 4 to 14 are omitted. Also, regarding the position of the index,
Although illustration is omitted, since the same index as that of the first embodiment is provided, it is clear from FIGS. 6 and 7.

【0040】なお、構成パラメータは、以下のものに限
定されるものではなく、回転非対称な面形状をし、光軸
に対して傾いて配置され、かつ、外形で決まる面の中心
と面形状の中心とが一致しない光学面を少なくとも1面
有する光学系であれば、本発明を実施することができ
る。
The constituent parameters are not limited to the following ones, but have a rotationally asymmetric surface shape, are arranged inclined with respect to the optical axis, and have the center of the surface and the surface shape determined by the outer shape. The present invention can be implemented as long as the optical system has at least one optical surface that does not coincide with the center.

【0041】実施例1 面番号 曲率半径 間隔 屈折率 アッベ数 (偏心量) (傾き角) 1 ∞(瞳) 2 Ry -427.463 1.4922 57.50 (第1面)Rx -57.226 (瞳位置より) Ky 20 Y -41.788 θ -7 ° Kx -3.246 Z 26.451 R2 4.032×10-73 -5.268×10-11 2 -0.2351 P3 -0.2350 3 Ry -75.807 1.4922 57.50 (第2面)Rx -48.700 (瞳位置より) (反射面)Ky -1.5892 Y 32.255 θ 50.18° Kx -1.1688 Z 19.157 R2 -2.497×10-93 -1.332×10-10 2 3.7083 P3 -0.2075 4 Ry -427.463 1.4922 57.50 (第1面)Rx -57.226 (瞳位置より) (反射面)Ky 20 Y -41.788 θ -7 ° Kx -3.246 Z 26.451 R2 4.032×10-73 -5.268×10-11 2 -0.2351 P3 -0.2350 5 ∞ (瞳位置より) (第3面) Y -34.343 θ -49.02° Z 26.451 6 ∞ (瞳位置より) (画像表示面) Y -29.936 θ -45.61° Z 39.790 。Example 1 Surface number Curvature radius Spacing Refractive index Abbe number (amount of eccentricity) (tilt angle) 1 ∞ (pupil) 2 R y -427.463 1.4922 57.50 (first surface) R x -57.226 (from pupil position) K y 20 Y -41.788 θ -7 ° K x -3.246 Z 26.451 R 2 4.032 × 10 -7 R 3 -5.268 × 10 -11 P 2 -0.2351 P 3 -0.2350 3 R y -75.807 1.4922 57.50 (2nd surface) R x -48.700 (from pupil position) (Reflecting surface) K y -1.5892 Y 32.255 θ 50.18 ° K x -1.1688 Z 19.157 R 2 -2.497 × 10 -9 R 3 -1.332 × 10 -10 P 2 3.7083 P 3- 0.2075 4 R y -427.463 1.4922 57.50 (1st surface) R x -57.226 (from pupil position) (Reflecting surface) K y 20 Y -41.788 θ -7 ° K x -3.246 Z 26.451 R 2 4.032 × 10 -7 R 3 -5.268 × 10 -11 P 2 -0.2351 P 3 -0.2350 5 ∞ (From pupil position) (3rd surface) Y -34.343 θ -49.02 ° Z 26.451 6 ∞ (From pupil position) (Image display surface) Y- 29.936 θ -45.61 ° Z 39.790.

【0042】以上の本発明の光学系は、例えば次のよう
に構成することができる。 〔1〕 回転非対称な面形状を有し、光軸に対して傾い
て配置され、かつ、外形で決まる面の中心と面形状の中
心とが一致しない光学面を少なくとも1面有する光学系
において、前記回転非対称な光学面の少なくとも1面
に、面形状の基準位置を示す少なくとも1つの指標が設
けられていることを特徴とする光学系。
The above optical system of the present invention can be constructed, for example, as follows. [1] An optical system having a rotationally asymmetric surface shape, arranged at an angle with respect to the optical axis, and having at least one optical surface in which the center of the surface determined by the outer shape does not coincide with the center of the surface shape, At least one index indicating the reference position of the surface shape is provided on at least one of the rotationally asymmetric optical surfaces, and the optical system is characterized.

【0043】〔2〕 回転非対称な面形状を有し、光軸
に対して傾いて配置され、かつ、外形で決まる面の中心
と面形状の中心とが一致しない光学面を少なくとも1面
有する光学系において、前記回転非対称な光学面の少な
くとも1面に、面形状の基準位置を示す少なくとも2つ
の指標が設けられていることを特徴とする光学系。
[2] Optical having a rotationally asymmetric surface shape, arranged at an inclination with respect to the optical axis, and having at least one optical surface in which the center of the surface determined by the outer shape does not coincide with the center of the surface shape. In the system, at least two indexes indicating a reference position of the surface shape are provided on at least one of the rotationally asymmetric optical surfaces, and the optical system.

【0044】〔3〕 回転非対称な面形状を有し、光軸
に対して傾いて配置され、かつ、外形で決まる面の中心
と面形状の中心とが一致しない光学面を少なくとも1面
有する光学系において、前記回転非対称な光学面の少な
くとも1面に、面形状の基準位置を示す少なくとも3つ
の指標が設けられていることを特徴とする光学系。
[3] Optical having a rotationally asymmetric surface shape, arranged at an angle with respect to the optical axis, and having at least one optical surface in which the center of the surface determined by the outer shape does not coincide with the center of the surface shape. In the system, at least one of the rotationally asymmetric optical surfaces is provided with at least three indexes indicating a reference position of the surface shape.

【0045】〔4〕 前記指標が光学面の窪みあるいは
突起として設けられていることを特徴とする上記〔1〕
から〔3〕の何れか1項に記載の光学系。
[4] The above [1], wherein the index is provided as a depression or a protrusion on the optical surface.
The optical system according to any one of items 1 to 3.

【0046】〔5〕 前記指標が光学面の有効領域の外
側に設けられていることを特徴とする上記〔1〕から
〔4〕の何れか1項に記載の光学系。
[5] The optical system according to any one of [1] to [4], wherein the index is provided outside the effective area of the optical surface.

【0047】〔6〕 回転非対称な面形状を有し、光軸
に対して傾いて配置され、かつ、外形で決まる面の中心
と面形状の中心とが一致しない光学面を少なくとも1面
有する光学系において、非光学面である光学系の側面
に、前記回転非対称な光学面の位置又は傾きを示す少な
くとも1つの指標を設けたことを特徴とする光学系。
[6] Optical having a rotationally asymmetric surface shape, arranged at an inclination with respect to the optical axis, and having at least one optical surface in which the center of the surface determined by the outer shape does not coincide with the center of the surface shape. In the system, at least one index indicating a position or an inclination of the rotationally asymmetric optical surface is provided on a side surface of the optical system which is a non-optical surface.

【0048】〔7〕 前記光学系において、前記回転非
対称な形状をした光学面が反射面であることを特徴とす
る上記〔1〕から〔6〕の何れか1項に記載の光学系。
[7] The optical system as described in any one of [1] to [6] above, wherein in the optical system, the rotationally asymmetrical optical surface is a reflecting surface.

【0049】〔8〕 前記光学系が画像表示素子と共に
頭部又は顔面装着式の画像表示装置に用いられることを
特徴とする上記〔1〕から〔7〕の何れか1項に記載の
光学系。
[8] The optical system according to any one of [1] to [7], wherein the optical system is used together with an image display element in a head- or face-mounted image display device. .

【0050】[0050]

〔9〕 前記光学系が少なくとも2つの面
を有し、透過面を形成する第1面と、反射面を形成する
第2面とを含み、前記の少なくとも2つの面は観察者の
視軸に対して傾いて配置されており、かつ、前記第1面
と第2面との間の領域が屈折率が1よりも大きな媒質で
満たされていることを特徴とする上記〔8〕記載の光学
系。
[9] The optical system has at least two surfaces and includes a first surface that forms a transmission surface and a second surface that forms a reflection surface, and the at least two surfaces are aligned with a visual axis of an observer. The optical element according to the above [8], which is arranged so as to be inclined with respect to one another, and a region between the first surface and the second surface is filled with a medium having a refractive index larger than 1. system.

【0051】〔10〕 前記光学系が互いに偏心して配
置された少なくとも2つの反射鏡を有し、その中の少な
くとも1つが凹面鏡であることを特徴とする上記〔8〕
記載の光学系。
[10] The above-mentioned [8], wherein the optical system has at least two reflecting mirrors arranged eccentrically to each other, and at least one of them is a concave mirror.
Optical system as described.

【0052】〔11〕 前記光学系が観察者の視軸に対
して傾いて配置された少なくとも1つの凹面鏡を有し、
前記凹面鏡と前記画像表示素子との間に少なくとも1つ
の正の屈折力を有する光学素子が配置されていることを
特徴とする上記〔8〕記載の光学系。
[11] The optical system has at least one concave mirror arranged so as to be inclined with respect to an observer's visual axis,
The optical system according to the above [8], wherein at least one optical element having a positive refractive power is arranged between the concave mirror and the image display element.

【0053】〔12〕 前記光学系が少なくとも3つの
面を有し、画像表示素子から射出された光線の通過する
順に、少なくとも透過面を形成する第3面と、反射面を
形成する第2面と、透過面を形成する第1面とを含むこ
とを特徴とする上記〔8〕記載の光学系。
[12] The optical system has at least three surfaces, and at least a third surface forming a transmitting surface and a second surface forming a reflecting surface in the order in which the light rays emitted from the image display element pass. And the first surface forming a transmission surface, the optical system according to the above [8].

【0054】〔13〕 前記光学系の第1面が透過面と
同時に反射面を形成していることを特徴とする上記〔1
2〕記載の光学系。
[13] The above-mentioned [1] wherein the first surface of the optical system forms a reflecting surface at the same time as a transmitting surface.
2] The optical system as described above.

【0055】〔14〕 前記光学系が少なくとも3つの
面を有し、画像表示素子から射出された光線の通過する
順に、少なくとも透過面と同時に反射面を形成する第2
面と、反射面を形成する第4面と、透過面を形成する第
1面とを含むことを特徴とする上記〔8〕記載の光学
系。
[14] A second structure in which the optical system has at least three surfaces and at least a transmission surface and a reflection surface are formed in the order in which the light rays emitted from the image display element pass.
The optical system according to [8] above, which includes a surface, a fourth surface that forms a reflection surface, and a first surface that forms a transmission surface.

【0056】〔15〕 前記光学系が第2面において、
光線が1度の透過と2度の反射を行い、かつ、第4面に
おいて2度の反射を行うことを特徴とする上記〔14〕
記載の光学系。
[15] In the second surface of the optical system,
The above-mentioned [14], wherein the light ray is transmitted once and reflected twice, and is reflected twice on the fourth surface.
Optical system as described.

【0057】〔16〕 前記光学系が少なくとも3つの
面を有し、画像表示素子から射出された光線の通過する
順に、少なくとも透過面と同時に反射面を形成する第2
面と、反射面と同時に透過面を形成する第1面と、反射
面を形成する第4面とを含むことを特徴とする上記
〔8〕記載の光学系。
[16] A second structure in which the optical system has at least three surfaces and at least a transmission surface and a reflection surface are formed in the order in which the light rays emitted from the image display element pass.
The optical system according to [8] above, which includes a surface, a first surface that forms a transmission surface at the same time as the reflection surface, and a fourth surface that forms a reflection surface.

【0058】〔17〕 前記光学系が少なくとも4つの
面を有し、画像表示素子から射出された光線の通過する
順に、少なくとも透過面を形成する第3面と、反射面を
形成する第4面と、反射面を形成する第2面、透過面を
形成する第1面とを含むことを特徴とする上記〔8〕記
載の光学系。
[17] The optical system has at least four surfaces, and in order of passage of light rays emitted from the image display element, at least a third surface forming a transmission surface and a fourth surface forming a reflection surface. And the second surface that forms the reflective surface and the first surface that forms the transmissive surface, and the optical system according to [8] above.

【0059】〔18〕 前記光学系が、第2面において
光線が2度の反射を行うことを特徴とする上記〔17〕
記載の光学系。
[18] The above-mentioned [17], wherein the optical system reflects the light beam twice at the second surface.
Optical system as described.

【0060】〔19〕 前記光学系の第3面が透過面と
同時に反射面を形成していることを特徴とする上記〔1
7〕記載の光学系。
[19] The above-mentioned [1] wherein the third surface of the optical system forms a reflecting surface at the same time as a transmitting surface.
7] The optical system as described above.

【0061】〔20〕 前記光学系が少なくとも4つの
面を有し、画像表示素子から射出された光線の通過する
順に、少なくとも1度の透過と2度の反射とを行う第2
面と、反射面を形成する第5面と、反射面を形成する第
4面と、透過面を形成する第1面とを含むことを特徴と
する上記〔8〕記載の光学系。
[20] A second optical system having at least four surfaces, which performs at least one transmission and two reflections in the order in which the light rays emitted from the image display element pass.
The optical system according to [8] above, which includes a surface, a fifth surface forming a reflecting surface, a fourth surface forming a reflecting surface, and a first surface forming a transmitting surface.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
においては、光学系に含まれる光学面の外形と面形状の
中心とが一致しない回転非対称な光学面の少なくとも1
面に、面形状の基準位置を示す1つ以上の指標が設けら
れているので、測定データを設計値にフィッティングす
る際の設計値に対する測定データの位置、傾きの自由度
が半分以下に減少し、被測定物のずれ、傾きを正確に求
めることが可能になり、精度の良い面精度の測定が可能
になる。
As is apparent from the above description, in the present invention, at least one of the rotationally asymmetric optical surfaces in which the outer shape of the optical surface included in the optical system and the center of the surface shape do not coincide with each other.
Since the surface is provided with one or more indexes indicating the reference position of the surface shape, the degree of freedom of the position and inclination of the measured data relative to the design value when fitting the measured data to the design value is reduced to less than half. Further, it becomes possible to accurately obtain the deviation and inclination of the object to be measured, and it is possible to measure the surface accuracy with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の本発明の構成を示す模式図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a first aspect of the present invention.

【図2】本発明の第2の本発明の構成を示す模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a second aspect of the present invention.

【図3】本発明の第3の本発明の構成を示す模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a third aspect of the present invention.

【図4】本発明による光学系を用いた頭部装着式画像表
示装置の側面図である。
FIG. 4 is a side view of a head-mounted image display device using the optical system according to the present invention.

【図5】本発明の実施例1の光学系の光路図である。FIG. 5 is an optical path diagram of the optical system according to the first embodiment of the present invention.

【図6】実施例1の第1面に設けた指標の位置を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing the position of an index provided on the first surface of the first embodiment.

【図7】実施例1の第2面に設けた指標の位置を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing the position of an index provided on the second surface of the first embodiment.

【図8】実施例2の指標を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing indexes of Example 2;

【図9】実施例2の指標の形状、位置を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the shape and position of an index according to the second embodiment.

【図10】実施例3の指標を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing indexes of Example 3;

【図11】実施例3の指標の形状、位置を示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing the shape and position of an index according to the third embodiment.

【図12】本発明の実施例4の光学系の光路図である。FIG. 12 is an optical path diagram of an optical system according to Example 4 of the present invention.

【図13】本発明の実施例5の光学系の光路図である。FIG. 13 is an optical path diagram of an optical system according to Example 5 of the present invention.

【図14】本発明の実施例6の光学系の光路図である。FIG. 14 is an optical path diagram of an optical system according to Example 6 of the present invention.

【図15】本発明の実施例7の光学系の光路図である。FIG. 15 is an optical path diagram of an optical system according to Example 7 of the present invention.

【図16】本発明の実施例8の光学系の光路図である。FIG. 16 is an optical path diagram of an optical system according to Example 8 of the present invention.

【図17】本発明の実施例9の光学系の光路図である。FIG. 17 is an optical path diagram of an optical system according to Example 9 of the present invention.

【図18】本発明の実施例10の光学系の光路図であ
る。
FIG. 18 is an optical path diagram of an optical system according to Example 10 of the present invention.

【図19】本発明の実施例11の光学系の光路図であ
る。
FIG. 19 is an optical path diagram of an optical system according to Example 11 of the present invention.

【図20】本発明の実施例12の光学系の光路図であ
る。
FIG. 20 is an optical path diagram of an optical system according to Example 12 of the present invention.

【図21】本発明の実施例13の光学系の光路図であ
る。
FIG. 21 is an optical path diagram of an optical system according to Example 13 of the present invention.

【図22】本発明の実施例14の光学系の光路図であ
る。
FIG. 22 is an optical path diagram of an optical system according to Example 14 of the present invention.

【図23】光軸に対し傾いて配置された回転非対称な光
学面によりディストーションが発生する様子を示す図で
ある。
FIG. 23 is a diagram showing how distortion is generated by a rotationally asymmetric optical surface that is arranged to be inclined with respect to the optical axis.

【図24】光軸に対し傾いて配置された回転非対称な光
学面を光軸に対してずらして配置することによりディス
トーションを補正する様子を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing how distortion is corrected by arranging a rotationally asymmetric optical surface inclined with respect to the optical axis so as to be displaced with respect to the optical axis.

【図25】三次元形状測定機を用いて面形状を測定する
様子を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing how a surface shape is measured using a three-dimensional shape measuring machine.

【図26】設計式の面と測定値の面とのフィッティング
の際のずれを示す模式図である。
FIG. 26 is a schematic diagram showing a deviation at the time of fitting between the surface of the design formula and the surface of the measured value.

【図27】光学面の6つの自由度を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing six degrees of freedom of an optical surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…観察者瞳位置 2…観察者視軸 3…光学系の第1面 4…光学系の第2面 5…光学系の第3面 6…光学系の第4面 7…光学系の第5面 8…画像表示素子 9…第1の反射鏡 10…第2の反射鏡 11…裏面鏡(凹面鏡) 12…正レンズ 13…アナモルフィック面の軸 14…面形状の中心 21…接眼光学系 22…画像表示素子 31…回転非対称な光学面 32…光学系の光軸 33…面形状の中心 61…指標 66…測定機 67…光学面 68…プローブ 71…設計式の面 72…測定値の面 81…板状の指標 82…三角形の指標 1 ... Observer pupil position 2 ... Observer visual axis 3 ... First surface of optical system 4 ... Second surface of optical system 5 ... Third surface of optical system 6 ... Fourth surface of optical system 7 ... First surface of optical system 5 surfaces 8 ... Image display element 9 ... First reflecting mirror 10 ... Second reflecting mirror 11 ... Back surface mirror (concave mirror) 12 ... Positive lens 13 ... Anamorphic surface axis 14 ... Surface shape center 21 ... Eyepiece optics System 22 ... Image display element 31 ... Rotationally asymmetric optical surface 32 ... Optical system optical axis 33 ... Center of surface shape 61 ... Index 66 ... Measuring instrument 67 ... Optical surface 68 ... Probe 71 ... Designed surface 72 ... Measured value Surface 81 ... Plate-shaped index 82 ... Triangular index

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転非対称な面形状を有し、光軸に対し
て傾いて配置され、かつ、外形で決まる面の中心と面形
状の中心とが一致しない光学面を少なくとも1面有する
光学系において、 前記回転非対称な光学面の少なくとも1面に、面形状の
基準位置を示す少なくとも1つの指標が設けられている
ことを特徴とする光学系。
1. An optical system having a rotationally asymmetric surface shape, arranged at an angle with respect to the optical axis, and having at least one optical surface in which the center of the surface determined by the outer shape does not coincide with the center of the surface shape. 2. The optical system according to claim 1, wherein at least one of the rotationally asymmetric optical surfaces is provided with at least one index indicating a reference position of the surface shape.
【請求項2】 回転非対称な面形状を有し、光軸に対し
て傾いて配置され、かつ、外形で決まる面の中心と面形
状の中心とが一致しない光学面を少なくとも1面有する
光学系において、 前記回転非対称な光学面の少なくとも1面に、面形状の
基準位置を示す少なくとも2つの指標が設けられている
ことを特徴とする光学系。
2. An optical system having a rotationally asymmetric surface shape, arranged at an angle with respect to the optical axis, and having at least one optical surface in which the center of the surface determined by the outer shape does not coincide with the center of the surface shape. 2. An optical system according to claim 1, wherein at least one of the rotationally asymmetric optical surfaces is provided with at least two indexes indicating a reference position of the surface shape.
【請求項3】 回転非対称な面形状を有し、光軸に対し
て傾いて配置され、かつ、外形で決まる面の中心と面形
状の中心とが一致しない光学面を少なくとも1面有する
光学系において、 前記回転非対称な光学面の少なくとも1面に、面形状の
基準位置を示す少なくとも3つの指標が設けられている
ことを特徴とする光学系。
3. An optical system having a rotationally asymmetric surface shape, arranged at an angle with respect to the optical axis, and having at least one optical surface in which the center of the surface determined by the outer shape does not coincide with the center of the surface shape. 2. The optical system according to claim 1, wherein at least one of the rotationally asymmetric optical surfaces is provided with at least three indexes indicating the reference position of the surface shape.
JP30923195A 1995-11-28 1995-11-28 Optical system Expired - Fee Related JP3594266B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30923195A JP3594266B2 (en) 1995-11-28 1995-11-28 Optical system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30923195A JP3594266B2 (en) 1995-11-28 1995-11-28 Optical system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09146002A true JPH09146002A (en) 1997-06-06
JP3594266B2 JP3594266B2 (en) 2004-11-24

Family

ID=17990515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30923195A Expired - Fee Related JP3594266B2 (en) 1995-11-28 1995-11-28 Optical system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3594266B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6337773B1 (en) 1997-06-23 2002-01-08 Canon Kabushiki Kaisha Optical element, jig for holding optical element, and apparatus including optical element
JP2017181807A (en) * 2016-03-30 2017-10-05 富士フイルム株式会社 Lens and shape measurement method for lens

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6337773B1 (en) 1997-06-23 2002-01-08 Canon Kabushiki Kaisha Optical element, jig for holding optical element, and apparatus including optical element
JP2017181807A (en) * 2016-03-30 2017-10-05 富士フイルム株式会社 Lens and shape measurement method for lens

Also Published As

Publication number Publication date
JP3594266B2 (en) 2004-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3658034B2 (en) Image observation optical system and imaging optical system
US5886824A (en) Image display apparatus
JP3924348B2 (en) Image display device
EP0994336B1 (en) Spectacle lens evaluation method and evaluation device
EP0790516A1 (en) Image display apparatus
JP5842302B2 (en) Projection optics for microlithography.
JP4374868B2 (en) Oblique projection optical system
JP4129972B2 (en) Decentered optical system
JPH10221604A (en) Optical system and image pickup unit using the same
JPH09222563A (en) Reflection type optical system and image pickup device using same
JP2001142025A (en) Picture display device
TWI467262B (en) Lens aligning device and image capturing lens
JP2003235805A (en) Model eye for ocular characteristic measuring instrument and correction method therefor
JP3486465B2 (en) Visual display device
JP3245472B2 (en) Head mounted display
JP3594266B2 (en) Optical system
JP2021021842A (en) Projection optical system and display device using the same
US6204978B1 (en) Optical system
JP4372926B2 (en) Scanning optical system
JPH0760221B2 (en) Optical scanning device
CN114637107A (en) Optical system and display device
JPH10333042A (en) Illumination optical system
JP3816610B2 (en) Prism optical system
JPS584326B2 (en) binocular equipment
JPS6153602A (en) Optical member

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040512

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040629

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040818

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040830

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080910

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080910

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090910

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090910

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100910

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110910

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120910

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130910

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees