(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射用の第１面、該第１面からの光を全反射させる第２面、該第２面で全反射した光の一部を該第２面側に反射させる第３面、該第３面からの光を該第２面より射出させるようにした３つの面と、対向する２つの側面Ｔ１，Ｔ２とを有し、該３つの面のうち少なくとも１つは曲面より成り、該２つの側面Ｔ１，Ｔ２には第１位置決め部が設けられている第１光学素子、光入射用の第４面、該第４面からの光を通過させるとともに該第３面と略同一形状の第５面の２つの面と、対向する２つの側面Ｙ１，Ｙ２とを有し、該２つの側面Ｙ１，Ｙ２には第２位置決め部が設けられている第２光学素子の２つの光学素子を有し、該第１光学素子の第３面と該第２光学素子の第５面は対向配置されており、該第１光学素子と該第２光学素子は該第１位置決め部と該第２位置決め部によって位置決めされていることを特徴とする組み合わせ光学素子。
【請求項２】
前記曲面は、１つの対称面に対してのみ面対称な形状であることを特徴とする請求項１の組み合わせ光学素子。
【請求項３】
表示手段に表示された画像情報を第１光学素子と第２光学素子とを有する組み合わせ光学素子を介して観察する観察系において、該第１光学素子は該表示手段に表示された画像情報からの光を入射させる第１面、該第１面からの光を全反射させる第２面、該第２面で全反射した光の一部を該第２面側に反射させる第３面、該第３面からの光を該第２面より射出させて観察者側に導光するようにした３つの面と、対向する２つの側面Ｔ１，Ｔ２とを有し、該３つの面のうち少なくとも１つは曲面より成り、該２つの側面Ｔ１，Ｔ２には第１位置決め部が設けられており、該第２光学素子は外界からの光が入射する第４面、該第４面からの光を通過させるとともに該第３面と略同一形状の第５面の２つの面と、対向する２つの側面Ｙ１，Ｙ２とを有し、該２つの側面Ｙ１，Ｙ２には第２位置決め部が設けられており、該第１光学素子の第３面と該第２光学素子の第５面は対向配置されており、該第１光学素子と該第２光学素子は該第１位置決め部と該第２位置決め部によって位置決めされており、外界からの光は該第２光学素子の第４面と第５面を通過した後に第１光学素子の第３面と第２面を順に通過して観察者側に導光するようにしたことを特徴とする観察系。
【請求項４】
前記曲面は、１つの対称面に対してのみ面対称な形状であることを特徴とする請求項３の観察系。
【請求項５】
光入射用の第１面、該第１面からの光を全反射させる第２面、該第２面で全反射した光の一部を該第２面側に反射させる第３面、該第３面からの光を該第２面より射出させるようにした３つの面を有し、該３つの面のうち少なくとも１つは曲面より成り、該第３面上の光学性能への影響が少ない箇所に第１位置決め部が設けられている第１光学素子、光入射用の第４面、該第４面からの光を通過させるとともに該第３面と略同一形状の第５面の２つの面を有し、該第５面上の光学性能への影響が少ない箇所に第２位置決め部が設けられている第２光学素子の２つの光学素子を有し、該第１光学素子の第３面と該第２光学素子の第５面は対向配置されており、該第１光学素子と該第２光学素子は該第１位置決め部と該第２位置決め部によって位置決めされていることを特徴とする組み合わせ光学素子。
【請求項６】
前記曲面は、１つの対称面に対してのみ面対称な形状であることを特徴とする請求項５の組み合わせ光学素子。
【請求項７】
表示手段に表示された画像情報を第１光学素子と第２光学素子とを有する組み合わせ光学素子を介して観察する観察系において、該第１光学素子は該表示手段に表示された画像情報からの光を入射させる第１面、該第１面からの光を全反射させる第２面、該第２面で全反射した光の一部を該第２面側に反射させる第３面、該第３面からの光を該第２面より射出させて観察者側に導光するようにした３つの面を有し、該３つの面のうち少なくとも１つは曲面より成り、該第３面上の光学性能への影響が少ない箇所に第１位置決め部が設けられており、該第２光学素子は外界からの光が入射する第４面、該第４面からの光を通過させるとともに該第３面と略同一形状の第５面の２つの面を有し、該第５面上の光学性能への影響が少ない箇所に第２位置決め部が設けられており、該第１光学素子の第３面と該第２光学素子の第５面は対向配置されており、該第１光学素子と該第２光学素子は該第１位置決め部と該第２位置決め部によって位置決めされており、外界からの光は該第２光学素子の第４面と第５面を通過した後に第１光学素子の第３面と第２面を順に通過して観察者側に導光するようにしたことを特徴とする観察系。
【請求項８】
前記曲面は、１つの対称面に対してのみ面対称な形状であることを特徴とする請求項７の観察系。
【請求項９】
平面又は曲面より成る光入射用の第１面、該第１面からの光束を全反射させる平面又は曲面より成る第２面、該第２面からの光束の少なくとも一部を該第２面側に反射させる平面又は曲面より成る第３面、該第１，第２，第３面以外の光学的作用を行わない互いに対向した２つの側面Ｔ１，Ｔ２、そして該側面Ｔ１，Ｔ２に光学的位置決め用の突出した第１鍔とを有している第１プリズムと該第１プリズムの第３面と略同形状の光透過面、平面又は曲面より成る光入射面、光学的作用を行わない互いに対向した２つの側面Ｙ１，Ｙ２、そして該側面Ｙ１，Ｙ２に光学的位置決め用の突出した第２鍔とを有した第２プリズムの２つのプリズムを該第１プリズムの第３面と第２プリズムの光透過面とを近接対向配置し、該第１鍔と該第２鍔とを用いて位置決めし、組み合わせたことを特徴とする組み合わせプリズム。
【請求項１０】
平面又は曲面より成る光入射用の第１面、該第１面からの光束を全反射させる平面又は曲面より成る第２面、該第２面からの光束の少なくとも一部を該第２面側に反射させる平面又は曲面より成る第３面、該第１，第２，第３面以外の光学的作用を行わない互いに対向した２つの側面Ｔ１，Ｔ２、そして該側面Ｔ１，Ｔ２に光学的位置決め用の突出した第１鍔とを有している第１プリズムと該第１プリズムの第３面と略同形状の光透過面、平面又は曲面より成る光入射面、光学的作用を行わない互いに対向した２つの側面Ｙ１，Ｙ２、そして該側面Ｙ１，Ｙ２に光学的位置決め用の突出した第２鍔とを有した第２プリズムの２つのプリズムを該第１プリズムの第３面と第２プリズムの光透過面とを近接対向配置し、該第１鍔と該第２鍔とを用いて位置決めし、組み合わせた組み合わせプリズムの該第１面近傍に表示手段を設け、該表示手段で表示した画像情報に基づく光束を該第１面より入射させ、該第２面で全反射させ、該第３面で反射させて該第２面より射出させて観察者側に導光し、該画像情報を観察することを特徴とする観察系。
【請求項１１】
前記第３面を半透過面より構成し、前記光入射面と光透過面、そして該第３面を介して外景と前記画像情報とを空間的に重畳して同一視野で観察していることを特徴とする請求項１０の観察系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学素子及びそれを用いた観察系に関し、特に光学素子を例えばプリズム素子等の複数の平面又は曲面より成る反射面及び屈折面より構成し、該光学素子を用いて表示手段に表示した画像情報を観察する観察系の一部に用いるときに該光学素子の一部に設けた位置決め部、例えば突出部（鍔）を利用することにより、該光学素子と他の光学部材とを適切に保持し、又は所定の筐体内に精度良く保持する際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリズム素子は入射光束を反射させたり集光させたりして所定方向に導光する為の光学素子の１つとして望遠鏡や観察系、そして撮影系等の各種の光学機器に用いられている。
【０００３】
一般にプリズム素子を用いた光学機器として良好なる光学性能を得るにはプリズム素子を筐体内や他の光学素子等に精度良く取り付ける必要がある。
【０００４】
プリズムの取り付け方法としては従来より、例えば実公昭６１−３１２９０号公報では直角プリズムをプリズムシートに板バネを用いて押圧して筐体内に取り付けている。又複数の光学素子より成る組み合わせ光学素子である複数のプリズムより成る組み合わせプリズムは、例えば双眼鏡等に正立正像用のダハ式プリズムとして用いているが、このような組み合わせプリズムは、まずプリズムホルダーに収納して、その後板バネ等で押圧して筐体内に取り付けている。
【０００５】
又２つのプリズムを対向して筐体内に収納するときは０．００５〜０．０１ｍｍ程度に隙間をあけて対向配置し、該対向する面で形成される空隙間に透明な接着剤を充填して双方を固定して取り付けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
光学素子や組み合わせ光学素子としてのプリズム素子や組み合わせプリズム等を筐体内に保持する際に位置決めを行う為のプリズムシートや取り付ける為の板バネを用いる方法は、プリズムに押圧力が掛かり、光入射面や反射面等が光学的に歪んでくるという問題点があった。
【０００７】
この他、プリズム素子として入射光束を単に所定方向に偏向させるだけではなく、プリズム素子を構成する面を球面や非球面等で形成して、集光作用や結像作用を持たせたものが知られている。このようなプリズム素子では、該プリズム素子を筐体内や他の光学部材と精度良く位置決めして安定して取り付けることが重要になってくる。
【０００８】
しかしながら、このような集光作用や結像作用を有したプリズム素子の精度良い位置決め方法は知られていなかった。
【０００９】
本発明は、集光作用や結像作用を有した光学素子を画像情報を観察する為の観察系の一部として用いる際に該光学素子の一部に適切に設けた位置決め部を利用することにより他の光学部材や観察系の筐体内に精度良く位置決めすることができ、良好なる光学性能が容易に得られる光学素子及びそれを用いた観察系の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の光学素子は、光入射用の第１面、該第１面からの光を全反射させる第２面、該第２面で全反射した光の一部を該第２面側に反射させる第３面、該第３面からの光を該第２面より射出させるようにした３つの面と、対向する２つの側面Ｔ１，Ｔ２とを有し、該３つの面のうち少なくとも１つは曲面より成り、該２つの側面Ｔ１，Ｔ２には第１位置決め部が設けられている第１光学素子、光入射用の第４面、該第４面からの光を通過させるとともに該第３面と略同一形状の第５面の２つの面と、対向する２つの側面Ｙ１，Ｙ２とを有し、該２つの側面Ｙ１，Ｙ２には第２位置決め部が設けられている第２光学素子の２つの光学素子を有し、該第１光学素子の第３面と該第２光学素子の第５面は対向配置されており、該第１光学素子と該第２光学素子は該第１位置決め部と該第２位置決め部によって位置決めされていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記曲面は、１つの対称面に対してのみ面対称な形状であることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明の観察系は、表示手段に表示された画像情報を第１光学素子と第２光学素子とを有する組み合わせ光学素子を介して観察する観察系において、該第１光学素子は該表示手段に表示された画像情報からの光を入射させる第１面、該第１面からの光を全反射させる第２面、該第２面で全反射した光の一部を該第２面側に反射させる第３面、該第３面からの光を該第２面より射出させて観察者側に導光するようにした３つの面と、対向する２つの側面Ｔ１，Ｔ２とを有し、該３つの面のうち少なくとも１つは曲面より成り、該２つの側面Ｔ１，Ｔ２には第１位置決め部が設けられており、該第２光学素子は外界からの光が入射する第４面、該第４面からの光を通過させるとともに該第３面と略同一形状の第５面の２つの面と、対向する２つの側面Ｙ１，Ｙ２とを有し、該２つの側面Ｙ１，Ｙ２には第２位置決め部が設けられており、該第１光学素子の第３面と該第２光学素子の第５面は対向配置されており、該第１光学素子と該第２光学素子は該第１位置決め部と該第２位置決め部によって位置決めされており、外界からの光は該第２光学素子の第４面と第５面を通過した後に第１光学素子の第３面と第２面を順に通過して観察者側に導光するようにしたことを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記曲面は、１つの対称面に対してのみ面対称な形状であることを特徴としている。
【００１９】
請求項５の発明の光学素子は、光入射用の第１面、該第１面からの光を全反射させる第２面、該第２面で全反射した光の一部を該第２面側に反射させる第３面、該第３面からの光を該第２面より射出させるようにした３つの面を有し、該３つの面のうち少なくとも１つは曲面より成り、該第３面上の光学性能への影響が少ない箇所に第１位置決め部が設けられている第１光学素子、光入射用の第４面、該第４面からの光を通過させるとともに該第３面と略同一形状の第５面の２つの面を有し、該第５面上の光学性能への影響が少ない箇所に第２位置決め部が設けられている第２光学素子の２つの光学素子を有し、該第１光学素子の第３面と該第２光学素子の第５面は対向配置されており、該第１光学素子と該第２光学素子は該第１位置決め部と該第２位置決め部によって位置決めされていることを特徴としている。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記曲面は、１つの対称面に対してのみ面対称な形状であることを特徴としている。
【００２１】
請求項７の発明の観察系は、表示手段に表示された画像情報を第１光学素子と第２光学素子とを有する組み合わせ光学素子を介して観察する観察系において、該第１光学素子は該表示手段に表示された画像情報からの光を入射させる第１面、該第１面からの光を全反射させる第２面、該第２面で全反射した光の一部を該第２面側に反射させる第３面、該第３面からの光を該第２面より射出させて観察者側に導光するようにした３つの面を有し、該３つの面のうち少なくとも１つは曲面より成り、該第３面上の光学性能への影響が少ない箇所に第１位置決め部が設けられており、該第２光学素子は外界からの光が入射する第４面、該第４面からの光を通過させるとともに該第３面と略同一形状の第５面の２つの面を有し、該第５面上の光学性能への影響が少ない箇所に第２位置決め部が設けられており、該第１光学素子の第３面と該第２光学素子の第５面は対向配置されており、該第１光学素子と該第２光学素子は該第１位置決め部と該第２位置決め部によって位置決めされており、外界からの光は該第２光学素子の第４面と第５面を通過した後に第１光学素子の第３面と第２面を順に通過して観察者側に導光するようにしたことを特徴としている。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記曲面は、１つの対称面に対してのみ面対称な形状であることを特徴としている。
【００２３】
請求項９の発明のプリズムは、平面又は曲面より成る光入射用の第１面、該第１面からの光束を全反射させる平面又は曲面より成る第２面、該第２面からの光束の少なくとも一部を該第２面側に反射させる平面又は曲面より成る第３面、該第１，第２，第３面以外の光学的作用を行わない互いに対向した２つの側面Ｔ１，Ｔ２、そして該側面Ｔ１，Ｔ２に光学的位置決め用の突出した第１鍔とを有している第１プリズムと該第１プリズムの第３面と略同形状の光透過面、平面又は曲面より成る光入射面、光学的作用を行わない互いに対向した２つの側面Ｙ１，Ｙ２、そして該側面Ｙ１，Ｙ２に光学的位置決め用の突出した第２鍔とを有した第２プリズムの２つのプリズムを該第１プリズムの第３面と第２プリズムの光透過面とを近接対向配置し、該第１鍔と該第２鍔とを用いて位置決めし、組み合わせたことを特徴としている。
【００２４】
請求項１０の発明の観察系は、平面又は曲面より成る光入射用の第１面、該第１面からの光束を全反射させる平面又は曲面より成る第２面、該第２面からの光束の少なくとも一部を該第２面側に反射させる平面又は曲面より成る第３面、該第１，第２，第３面以外の光学的作用を行わない互いに対向した２つの側面Ｔ１，Ｔ２、そして該側面Ｔ１，Ｔ２に光学的位置決め用の突出した第１鍔とを有している第１プリズムと該第１プリズムの第３面と略同形状の光透過面、平面又は曲面より成る光入射面、光学的作用を行わない互いに対向した２つの側面Ｙ１，Ｙ２、そして該側面Ｙ１，Ｙ２に光学的位置決め用の突出した第２鍔とを有した第２プリズムの２つのプリズムを該第１プリズムの第３面と第２プリズムの光透過面とを近接対向配置し、該第１鍔と該第２鍔とを用いて位置決めし、組み合わせた組み合わせプリズムの該第１面近傍に表示手段を設け、該表示手段で表示した画像情報に基づく光束を該第１面より入射させ、該第２面で全反射させ、該第３面で反射させて該第２面より射出させて観察者側に導光し、該画像情報を観察することを特徴としている。
【００２５】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記第３面を半透過面より構成し、前記光入射面と光透過面、そして該第３面を介して外景と前記画像情報とを空間的に重畳して同一視野で観察していることを特徴としている。
【００４８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の光学素子の実施形態１の要部斜視図、図２は図１の光学素子を用いたときの観察系の実施形態１の要部概略図である。
【００４９】
図中、１は光学素子でありプリズム素子より成っており、プラスチック成形により製造している。プリズム素子１は平面又は球面若しくは非球面等の曲面より成る光入射面としての上面（第１面）１ｅ，球面又はトーリック面より成る一部に全反射を利用した反射及び屈折面として作用する前面（第２面）１ｆ，半透過又は鏡面反射のアジマス角度によって曲率の異なる回転非対称な非球面等、即ち１つの対称面に対してのみ面対称な面形状より成る後面（第３面）１ｇの全体として光学的作用をする３つの面１ｆ，１ｇ，１ｅと光学的作用（反射及び屈折作用）をしない２つの面１ｈ，１ｉ（側面Ｔ１，Ｔ２）を有している。
【００５０】
本実施形態において前面１ｆと後面１ｇは中心軸（眼球３ａの中心軸）Ｌａに対して偏心しているために偏心収差が発生する為に前面１ｆ又は後面１ｇを回転非対称な非球面として該偏心収差を補正している。１ａ（１ａ１，１ａ２）はプリズム素子１の面１ｈ，１ｉに突出して設けた位置決め部であり、例えば鍔（突出部）から成っている。
【００５１】
本実施形態のプリズム素子１は基準面となる平面が少ない為に面１ｈ，１ｉに設けた突出部１ａを利用して他の部材に対する位置決めを行い、観察系の筐体内の所定位置に配置するようにしている。１ｂはゲートであり、突出部１ａの側面に設けている。１ｃは突出部１ａのイジェクターピン跡、１ｄは突出部１ａに設けた位置決め用の穴部である。
【００５２】
本実施形態ではプリズム素子１を筐体内の他部材へ固定する場合に突出部１ａに設けた位置決め穴部１ｄを用いることにより、光学的作用面（１ｅ，１ｆ，１ｇ）に歪等の悪影響を与えずに高精度に位置決めし、保持している。
【００５３】
又本実施形態ではプリズム素子１をプラスチック射出成形で製造する際に突出部１ａにゲート１ｂを設けており、これによってプラスチック材料が均一に型内に充填できるようにしている。
【００５４】
又、突出部１ａをイジェクターピンで突き出すことによって成形品を離型させ、これによって光学的作用面（１ｅ，１ｆ，１ｇ）に歪等の悪影響を与えないようにしている。
【００５５】
尚本実施形態において位置決め部としての突出部１ａは突出させなくても他部材の突出部と嵌挿して固定するような形成より構成しても良い。これは以下の各実施形態においても同様である。
【００５６】
次に本実施形態のプリズム素子１を図２に示すような観察系の一部に利用した構成について説明する。尚、図２ではプリズム素子１に設けた突出部１ａは省略している。図中、３は観察者、２は表示手段であり、例えば液晶表示素子等から成り、可視域の映像情報（画像情報）を表示している。表示手段２は、例えばＣＤ−ＲＯＭやビデオカメラ等の映像情報供給手段（不図示）からの信号に基づいて映像情報を表示している。
【００５７】
本実施形態では表示手段２で表示された映像情報に基づく光束（可視光束）をプリズム素子２にその入射面１ｅより導入している。そしてプリズム素子１の前面１ｆで全反射させた後に後面１ｇで反射集光して前面１ｆを通過させて観察者３の眼球（アイポイント）３ａに導光している。このとき前面１ｆと後面１ｇの曲率（形状）を適切に設定することにより、表示手段２に表示した映像情報を途中結像させることなく、即ち１次結像面を設けずに該映像情報の虚像を観察者３の前方に表示している。
【００５８】
このように本実施形態ではプリズム素子１を観察系の一部に用い、該観察系を例えば虚像タイプより構成し、これにより観察者３は該映像情報の虚像を観察するようにしている。尚、本実施形態において後面１ｇを半透過面とし、外景の画像情報と表示手段２の映像情報の虚像とを空間的に重畳して、所謂シースルーとして双方を同一視野で同一視度として観察するようにしても良い。
【００５９】
図３は本発明の図１に示す形状の光学素子（第１光学素子）１０と他の光学素子（第２光学素子）１１とを組み合わせた組み合わせ光学素子の実施形態１の要部斜視図、図４は図３の組み合わせ光学素子を用いたときの観察系の実施形態２の要部概略図である。
【００６０】
図３，図４に示した第１光学素子（第１プリズム素子）１０の上面１０ｅ，前面１０ｆ，後面１０ｇは各々図１，図２の上面１ｅ，前面１ｆ，後面１ｇに相当している。第２光学素子（第２プリズム素子）１１は第１プリズム素子１０の後面１０ｇと略同形状の光透過面１１ｆ、回転非対称な非球面又は回転非球面より成る透明な光入射面１１ｇ，光学的作用を行わない対向した側面１１ｈ，１１ｉより成っている。
【００６１】
図３において１０ａ（１０ａ１，１０ａ２）は第１プリズム素子１０の側面（光学的作用をしない面）１１ｈ，１１ｉに設けた第１位置決め部としての第１突出部（第１鍔）であり、１１ａ（１１ａ１，１１ａ２）は第２プリズム素子１１の側面１１ｈ，１１ｉに設けた第２位置決め部としての第２突出部（第２鍔）である。第１突出部１０ａと第２突出部１１ａとを用いて２つのプリズム素子１０，１１の位置合わせを行い、双方を固定している。尚第１プリズム素子１０の後面１０ｇと第２プリズム素子１１の曲面１１ｆとは０．００５〜０．５ｍｍ程度の空隙を有して固定している。
【００６２】
又この空隙には第１，第２プリズム素子と略同じ屈折率の接着剤を充填している。接着剤を充填すれば面１１ｆを面１０ｇに完全に一致させなくても適当な面であっても良くなるという効果がある。尚第１プリズム素子１０と第２プリズム素子１１との中心軸回転方向の位置決めは第１突出部１０ａと第２突出部１１ａの合わさる部分に設けた穴部とピン（不図示）により行っている。
【００６３】
図４に示した本実施形態の観察系は表示手段１２に表示した画像情報を第１プリズム素子１０を介して観察者の眼球（アイポイント）３ａに導光すると共に外界の景色等の画像情報Ｇを第２プリズム素子１１，第１プリズム素子１０を介してアイポイント３ａに導光している。観察者は２つの画像情報を空間的に重畳（スーパーインポーズ）させて同一視野で観察する眼鏡型の観察系に好適なものである。
【００６４】
次に図４の観察系について説明する。尚、図４では第１，第２プリズム素子１１に設けた突出部１０ａ，１１ａは省略している。図４の観察系において表示手段１２に表示した画像情報に基づく光束は図２の観察系と同様に第１プリズム素子１０の上面１０ｅより入射し、前面１０ｆの一部で全反射してハーフミラー面を形成した後面１０ｇで反射し、前面１０ｆより射出している。
【００６５】
本実施形態では該表示手段１２に表示した画像情報をアイポイント１３ａで観察する光路は図２の実施形態と同じである。
【００６６】
外界の景色等の画像情報Ｇからの光束は、第２プリズム素子１１の面１１ｇより入射し、曲面１１ｆ，１０ｇ、そして前面１０ｆを介してアイポイント１３ａに入射する。これにより表示手段１２に表示した画像情報と外界とを空間的に重畳して同一視野で観察している。
【００６７】
本実施形態の観察系では、外界からの光束が第１プリズム素子１０の後面１０ｇ及び前面１０ｆを介したことによって生ずるプリズム作用や各収差、そして屈折力を第２プリズム素子１１自身、特に収差、屈折力に関しては面１１ｇで補正し、これによって等倍の所謂シースルー観察系を構成している。
【００６８】
図５は本発明の組み合わせ光学素子の実施形態２の要部斜視図である。図５の実施形態２では図３の実施形態に比べて第１プリズム素子２０の第１突出部２０ａと第２プリズム素子２１の第２突出部２１ａとの間にスペーサー２２を挟んで第１突出部２０ａと第２突出部２１ａとを固定することにより第１プリズム素子２０と第２プリズム素子２１を組み合わせて構成している点が異なっており、その他の構成は同じである。
【００６９】
図６は本発明の光学素子の実施形態２の要部斜視図、図７は図６の光学素子を用いた観察系の実施形態３の要部概略図である。本実施形態の光学素子（プリズム素子）３０を構成する光学作用面（上面３０ｅ，前面３０ｆ，後面３０ｇ）の機能は図１に示した実施形態１と同様なので説明を省略する。
【００７０】
本実施形態では後面３０ｇの光学的作用を行う有効部３０ｋ以外の部分（光学性能への影響がない箇所）に位置決め部としての突起３０ｊを設けたことが実施形態１と異なっている。この突起３０ｊを利用して光学素子（プリズム素子）３０と他の部材との位置決めを行っている。突起３０ｊはプリズム素子３０をプラスチック射出成形で製造する際のゲートを利用してもよい。これは後に示す実施形態でも同様である。
【００７１】
次に本実施形態のプリズム素子３０を図７に示すような観察系の一部に利用した構成について説明する。本実施形態において表示手段２に表示した画像情報をアイポイント３ａで観察する光路は図２の実施形態１と同じである。
【００７２】
本実施形態で特徴的な構成はプリズム素子３０と表示手段２等を収納する筐体３４の内側の位置決め穴３４ａにプリズム素子３０の突起３０ｊが嵌入していてプリズム素子３０の位置決めを行っている点である。この時弾性部材３５によってプリズム素子３０は変形しない程度の力で位置決め穴３４ａの方向に付勢されている。
【００７３】
尚本実施形態において位置決め穴３４ａと突起３０ｊの関係を逆に構成し、プリズム素子３０側に位置決め穴を設けても良い。
【００７４】
図８は本発明の組み合わせ光学素子の実施形態３の要部概略図であり、第１光学素子（第１プリズム素子）４０と第２光学素子（第２プリズム素子）４１とを有している。図９は図８の組み合わせ光学素子を用いた本発明の観察系の実施形態４の要部概略図である。
【００７５】
図８，図９において略同形状の第１プリズム素子４０の後面４０ｇと第２プリズム素子４１の曲面４１ｆとは第１位置決め部としての突起４０ｊと第２位置決め部としての穴４１ｊで結合し、相互の位置決めを行っている。後面４０ｇと曲面４１ｆとは０．００５〜０．５ｍｍ程度の空隙を有して配置している。
【００７６】
又この空隙には第１，第２プリズム素子と略同じ屈折率の接着剤を充填している。接着剤を充填すれば面４１ｆの形状を面４０ｇに完全に一致させず適当な面であってもよいという効果がある。
【００７７】
本実施形態の観察系は図４に示した実施形態２と同様に表示手段２と外界Ｇからの２種の画像情報を空間的に重畳（スーパーインポーズ）させて同一視野で観察する眼鏡型の観察系に好適なものである。
【００７８】
図１０は図８に示した第１プリズム素子４０の要部斜視図である。図１１は図８の第１プリズム素子４０と第２プリズム素子４１の位置決め部のみの断面図である。
【００７９】
本実施形態において位置決め用の突起４０ｊは２段構造をしているため、径小部が第２プリズム素子４１の位置決め穴４１ｊに嵌入して位置決めをするとともに径大部が第２プリズム素子４１の曲面４１ｆに当接して、後面４０ｇと曲面４１ｆの間に所定の空隙を設けることができる。
【００８０】
図１２は本発明の組み合わせ光学素子の実施形態４の一部分の正面図である。図１２は、図１０に示したプリズム素子４０と同形状をしたプリズム素子５０の後面５０ｇ側からの正面図を示している。
【００８１】
本実施形態はプリズム素子５０と熱膨張率の異なる他部材との間で位置決めを行う場合の一例である。
【００８２】
本実施形態ではプリズム素子５０に１ヶ所の穴５１ａと２ヶ所の長穴５１ｂを設けている。このような構成によりプリズム素子５０と他部材とを突起５０ｊと穴５１ａとで位置決めするとともに双方が熱変形を起こした場合には、長穴５１ｂの長手方向に自由度があるため、熱変形の影響を吸収することができるようにしている。尚、他部材の方に突起を設け、プリズム素子５０の方に位置決め用の穴及び長穴を設けてもよい。
【００８３】
尚本発明では以上の各実施形態においてプリズム素子（１，１０，２０，３０，４０，５０）は後面のみを回転非対称な非球面としたが、後面以外の面、あるいは複数の面を回転非対称な非球面としても良く、特に全ての面を回転非対称な非球面形状としても良く、これによれば、より良好に諸収差を補正することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、集光作用や結像作用を有した光学素子を画像情報を観察する為の観察系の一部として用いる際に該光学素子の一部に適切に設けた位置決め部を利用することにより他の光学部材や観察系の筐体内に精度良く位置決めすることができ、良好なる光学性能が容易に得られる光学素子及びそれを用いた観察系を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学素子の実施形態１の要部斜視図
【図２】図１の光学素子を用いた本発明の観察系の実施形態１の要部概略図
【図３】本発明の組み合わせ光学素子の実施形態１の要部斜視図
【図４】図３の組み合わせ光学素子を用いた本発明の観察系の実施形態２の要部概略図
【図５】本発明の組み合わせ光学素子の実施形態２の要部斜視図
【図６】本発明の光学素子の実施形態２の要部斜視図
【図７】図６の光学素子を用いた本発明の観察系の実施形態３の要部概略図
【図８】本発明の組み合わせ光学素子の実施形態３の要部斜視図
【図９】図８の組み合わせ光学素子を用いた本発明の観察系の実施形態４の要部概略図
【図１０】図８の第１光学素子の要部平面図
【図１１】図８の一部分の拡大断面図
【図１２】本発明の組み合わせ光学素子の実施形態４の一部分の要部概略図
【符号の説明】
１，３０    光学素子
１ｅ    第１面
１ｆ    第２面
１ｇ    第３面
１ｈ，１ｉ    側面
１ａ，３０ｊ，５０ｊ    位置決め部
１０ａ，２０ａ，４０ｊ    第１位置決め部
１１ａ，２１ａ，４１ｊ    第２位置決め部
１ｂ    ゲート
１ｃ    イジェクターピン
１ｄ    突部
２，１２    表示手段
１０，２０，４０，５０    第１光学素子
１１，２１，４１    第２光学素子
３    観察者
２２    スペーサー
１１ｇ    第４面
１１ｆ    第５面
３５    弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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