(57)【特許請求の範囲】
【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反射面を少なくとも１面有する光学系において、
前記回転非対称な光学反射面の少なくとも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。
【請求項２】
前記指標が光学反射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請求項１記載の光学系。
【請求項３】
前記指標が光学反射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請求項１又は２記載の光学系。
【請求項４】
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反射面を少なくとも１面有する反射光学素子を備えた光学系において、
前記反射光学素子の非光学面である側面に、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。
【請求項５】
前記指標は基準面であることを特徴とする請求項４記載の光学系。
【請求項６】
前記指標は転写により設けたことを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の光学系。
【請求項７】
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た光学反射面を少なくとも１面有する光学系において、
前記回転非対称な光学反射面の少なくとも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。
【請求項８】
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た光学反射面を少なくとも１面有する反射光学素子を備えた光学系において、
前記反射光学素子の非光学面である側面に、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。
【請求項９】
前記回転非対称な光学反射面の少なくとも１面に、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請求項１から３又は７の何れか１項記載の光学系。
【請求項１０】
前記指標が光学反射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請求項７に記載の光学系。
【請求項１１】
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請求項７又は１０記載の光学系。
【請求項１２】
前記光学系が、透過面と、前記光学反射面を含む光学素子を有することを特徴とする請求項１から１１の何れか１項記載の光学系。
【請求項１３】
前記光学系が互いに偏心して配置された少なくとも２つの反射鏡面を有し、その中の少なくとも１つが凹面であることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項記載の光学系。
【請求項１４】
前記光学系が少なくとも１つの凹面反射鏡面と少なくとも１つの正の屈折力を有する光学素子を有していることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項記載の光学系。
【請求項１５】
前記光学系が、光線の通過する順に、少なくとも透過面と、前記光学反射面と、透過面とを含むプリズム光学素子を有することを特徴とする請求項１から１１の何れか１項記載の光学系。
【請求項１６】
前記光学系のプリズム光学素子が前記何れかの透過面と前記光学反射面を一体形成していることを特徴とする請求項１５記載の光学系。
【請求項１７】
前記基準面は、前記回転非対称な光学面と等しい角度で傾いていることを特徴とする請求項５記載の光学系。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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３３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３１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。
【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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光学面の外形の中心と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。
【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。
【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。
【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。
【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反射面を少なくとも１面有する光学系において、
前記回転非対称な光学反射面の少なくとも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。
【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反射面を少なくとも１面有する反射光学素子を備えた光学系において、
前記反射光学素子の非光学面である側面に、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ものである。
【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た光学反射面を少なくとも１面有する光学系において、
前記回転非対称な光学反射面の少なくとも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。
第４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た光学反射面を少なくとも１面有する反射光学素子を備えた光学系において、
前記反射光学素子の非光学面である側面に、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ものである。
【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。
【００１３】
また、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。
【００１４】
また、図３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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
0003594266.tif 000002
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  は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。
【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。
【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。
【００４１】
0003594266.tif 000003
0003594266.tif 000004
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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〔１２〕記載の光学系。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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〔１７〕記載の光学系。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の本発明の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の本発明の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第３の本発明の構成を示す模式図である。
【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。
【図５】本発明の実施例１の光学系の光路図である。
【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。
【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。
【図８】実施例２の指標を示す図である。
【図９】実施例２の指標の形状、位置を示す図である。
【図１０】実施例３の指標を示す図である。
【図１１】実施例３の指標の形状、位置を示す図である。
【図１２】本発明の実施例４の光学系の光路図である。
【図１３】本発明の実施例５の光学系の光路図である。
【図１４】本発明の実施例６の光学系の光路図である。
【図１５】本発明の実施例７の光学系の光路図である。
【図１６】本発明の実施例８の光学系の光路図である。
【図１７】本発明の実施例９の光学系の光路図である。
【図１８】本発明の実施例１０の光学系の光路図である。
【図１９】本発明の実施例１１の光学系の光路図である。
【図２０】本発明の実施例１２の光学系の光路図である。
【図２１】本発明の実施例１３の光学系の光路図である。
【図２２】本発明の実施例１４の光学系の光路図である。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図２７】光学面の６つの自由度を示す図である。
【符号の説明】
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
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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