【事件の表示】
　特許第２９１１７５０号「観察光学系」の請求項１ないし請求項１３に係る発明の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９１１７５０号の請求項１ないし４、８ないし１３に係る特許を維持する。
【理　由】
（１）手続きの経緯
  本件特許第２９１１７５０号に係る出願は、平成６年６月１３日に出願され、平成１１年４月９日にその設定登録がなされ、その後、ジャグティアニアンドアソシエイツより特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１２年５月２２日に訂正請求がなされたものである。
　
（２）訂正請求の適否についての判断
ｉ）訂正の内容
　訂正請求の内容は、特許請求の範囲の請求項１、
「オリジナル画像の光を眼球へ導く観察光学系において、光路中、光を全反射する第１の曲面と、該第１の曲面で全反射される光を反射する第２の曲面を備え、前記第１の曲面を透過する光路を有することを特徴とする観察光学系。」
を、
「平面上のオリジナル画像からの光を眼球へ導く観察光学系において、光路中、光を全反射する第１の曲面と、該第１の曲面で全反射される光を反射する第２の曲面を備えると共に、前記第１の曲面を透過する光路を有し、前記第１の曲面、前記第２の曲面は各々アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面であることを特徴とする観察光学系。」
と訂正し、請求項５ないし請求項７を削除し、明細書の記載もこれに合わせて訂正するものである。
　
ii）訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　特許請求の範囲の訂正は、請求項１では、「第１の曲面、第２の曲面は各々アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面」であること、を限定するものであり、請求項５ないし請求項７では、請求項を削除するものであるから、特許請求の範囲の減縮に該当し、明細書の訂正は、特許請求の範囲の訂正内容に整合する内容に訂正するものであるから、明りょうでない記載の釈明に該当し、共に新規事項の追加、実質的に特許請求の範囲を拡張・変更するものには該当しない。
　
iii）独立特許要件の検討
（引用例）
　取消理由通知に引用した、本件出願前公知である、米国特許第４、３２２、１３５号明細書（以下、引用例１という。）には、
「この装置は、主要素４及び前記主要素４に固着されたスペーサ要素６より形成された固体光学素子を備え、この固体光学素子は、その一部が参照番号７に示され、内部凹面反射領域３の方へ光を内部反射する面を有する。光は、この領域３から反射され、面７に戻り、それぞれの間隔をあけられた目の位置Ｅ１およびＥ２およびそれぞれの目の位置に対する光路に配置された補正器レンズ手段１０の方へ移動する２つのビームでそれから出る。この光は、スペーサ要素６に隣接して置かれるかあるいはスペーサ要素６に固着された像面２から得られ、この装置は、観察者が像面２に表示された可視情報の拡大像を両方の目で見ることができるようなものである。」（第４欄第１５行〜第２９行）、
「主要素４の凸面は、例えば、銀めっきによって、内部反射が行われる内部凹面領域３によって境界をつけられた中央領域５にわたって障害物がない。」（第４欄第４１行〜第４４）、
「要素４の平面のほぼ平たい表面領域７は、凹面内部反射領域３から観察者のそれぞれの目の位置Ｅ１およびＥ２の方へ反射される光の屈折面を提供する。」（第５欄第５行〜第９行）、
「主要素４の平面は、２つの光学目的に役立つほぼ平たい表面領域７を提供する。先ず第一に、この領域は、表示面２から得られる光をほぼ平たい領域７に面する内部反射凹面領域３上に反射する。これは、固有の入射角での表示面２からの光の全内部反射によって、それが壊れた場合、平面の中央領域の方にある銀めっきされた表面領域８によって行われる。」（第４欄第６１行〜第５欄第１行）、
「ほぼ平たい表面領域７およびこの面、したがってこれらの領域は、例えば、約０．５メートルまでの曲率半径を有することができる。」（第６欄第２５行〜第２７行）、
「図２は、表示面２にこのようなホログラフィースクリーン１２を概略的に示している。図２は主要素４からそれぞれの目の位置Ｅ１およびＥ２への光路に配置された光屈折レンズ素子１３も示している。・・・それぞれの面は光移動の方向と反対の方向に参照番号Ｒ１〜Ｒ８がつけられる。・・・図２による実施例の特定の例は下記のような数値データを有し、寸法の単位はミリメートルである。」（第６欄第５３行〜第７欄第１２行）、
「前述の装置は、特に頭部装着に適しており、必要とされる視野が約３０°〜４０°である暗視ゴーグルとして使用する。」（第７欄第４９行〜第５１行）、
「小型で、重量が軽量であることが必要な要件である頭部装着に特に適しているけれども、本発明による装置は、特に適当な物体として比較的小さい陰極線管の出現に関心を持つ人の携帯装置の分野で特に他の応用方法を見つけることができる。」（第８欄第５行〜第１１行）、
「視野は前述のような非球面領域３および／または円環状レンズ素子１０の使用によって改善される」（第７欄第５９行〜第６１行）、
「主要素４およびスペーサ要素６は、通常、例えば、屈折率１．７の光学ガラスで作られている。・・・しかしながら、より低い全内部反射度が許容できる場合、要素４および６は、相応してより低い屈折率、例えば１．６の材料で作ることができ、特定の他の例として、屈折率１．５８のポリカーボネート材料を使用できる。」（第８欄第３３行〜第４８行）と記載されており、
第７欄の表には、Ｒ１〜Ｒ８の各面の曲率半径及び軸の厚さ／距離についてのデータが示されており、内部凹面反射領域３の面Ｒ６の曲率半径が−８３．９９７ｍｍであり、また、ほぼ平たい表面領域７の面Ｒ５の曲率半径が−８９２．０７ｍｍであることが掲載されている。
　同じく、特開平５一３０３０５６号公報（以下、引用例２という。）には、
「観察像を表示する２次元表示素子と、該２次元表示素子又はその実像を空中に拡大投影すると共に光軸を屈曲させる接眼光学系とを備えた視覚表示装置において、前記接眼光学系が非球面凹面鏡で構成され、該凹面鏡を、光軸を屈曲させる面と直交する方向での面の曲率が、観察者の眼球から見て、光軸を屈曲させる方向に行くに従って次第に高くなるように構成したことを特徴とする視覚表示装置。」（特許請求の範囲、請求項１）、
「本発明は、ポータブル型視覚表示装置に関し、特に、観察者の頭部又は顔面に保持することを可能とする頭部又は顔面装着式視覚表示装置に関する。」（公報第２頁左欄第１２行〜第１５行）、
「図１の凹面鏡焦点面７では、従来の球面又は非球面（トーリック面、アナモルフック面、放物面、楕円面）等では、焦点面７のＹ’軸の正負によってＸ’軸方向の像の高さが異なってくる台形の像歪みが発生する。」（公報第２頁右欄第２０行〜第２４行）、
「本発明では、接眼光学系である凹面反射鏡の光軸を屈曲する面と直交する面の方向の部分的曲率が、光軸を屈曲させる方向に沿って次第にきつくなる非球面凹面鏡を用いることによって、前記の台形の像歪みを補正することに成功したものである。」（公報第３頁左欄第２６行〜第３０行）、
「実施例１
図２を参照にしてこの実施例を説明する。・・・７は２次元画像表示素子又は２次元画像表示素子の投影像であり、６は凹面アナモフィックアスフェリカル反射鏡であり、１は観察者虹彩位置又は眼球回旋中心位置（以下、射出瞳と言う。）である。・・・以下、この光学系の構成パラメータを示すが、面番号は、射出瞳１位置から２次元画像表示素子７へ向かう逆追跡の面番号として示してある。非球面形状は、座標系を図示のようにとり、凹面反射鏡６及び２次元画像表示素子７の近軸の曲率半径を、上下方向（Ｘ−Ｚ面）をＲx 、左右方向（Ｙ−Ｚ面）をＲy とすると・・・
面番号　　曲率半径　　　　　　　　面間隔　　　　　　　偏心量
　１　　　射出瞳　　　（１）　　　 50.0     　　Ｙ1  -28.285
　２　Ｒy  59.071 　    （６）　　　 22.39    　　Ｙ2 　-6.0247 
  　　Ｒx  43.981 
  　　　　（非球面）
　３　Ｒy  36.164   （像面７）
　　　Ｒx  10.699 」（公報第３頁右欄第１４行〜第５０行）と記載されている。
　同じく、特公平５−１９１３０号公報（以下、引用例３という。）には、
「本発明は、光学装置に関し、特に、頭上表示装置（ヘッドアップディスプレー）およびいわゆるナイト・ビジョン・ゴーグルに使用するのに適した光学装置に関し、そのような光学装置を組入れた頭上表示装置およびナイト・ビジョン・ゴーグルに関する。」（公報第２頁左欄第４１行〜右欄第２行）、
「図８から分かるように、ゴーグルを着用した観察者の前方の遠くの場面Ｆからの光線は、対物レンズ３９によって反転され、屋根型プリズム３５によって屈折および反転された後、像増強鏡３３へ向けられて像増強鏡の出力面６１に前方場面の増強された実像を結ぶ。この実像からの光線は、次いで、接眼鏡２１にその第１部分５５の入力面５９を経て進入して屈折を受け、次いでその出力面６３で完全に反射され、次いで視準整正用の球面状の半反射性界面５４において反射され、最後に出力面６３を透過して観察者に向けられる。」（公報第４頁第左欄第１７行〜第２７行）、
「球面状の反射面５４は、慣用の半透光性、半反射性コーチングによって形成することができる」（公報第４頁第左欄第４３行〜第４４行）と記載されている。
　同じく、欧州特許第５８３１１６Ａ２明細書（以下、引用例４という。）には、
「接眼レンズ３は共通の軸外し球面１２で組合わされる２つのプラスチック製プリズム部材１０と１１からなっている。軸外し球面１２には部分反射性のコーティングが被覆されていることにより、ユーザーは平行で平坦な前後の外表面２１、２２と、接眼レンズ３の内表面１２とを経て外界の光景を見ることができ、画像は表面１２での反射によって、画像増強装置６と付加的な表示チャネル７のいずれか一方、または双方によって生成される。表面１２は後の外表面２１の方向に凹面湾曲しているので、ユーザーが見る画像は照準が合っている。ここで従来のように、ユーザーの眼１４から表示ソースへと後方反射作用をする接眼レンズ３と、システムのその他の素子の機能を説明する。ユーザーの眼１４から、光線は軸外し球面１２から接眼レンズ３の後部プリズム１１の後面２１へと後方反射する。この表面２１は、光線が接眼レンズ３のプリズム１１の入射面３０を経て全内面反射（ＴＩＲ）によって再び確実に反射するように、充分に狭い角度で配置されている。」（明細書第２欄第４０行〜第３欄第７行）と記載されている。
　同じく、特開平２−２９７５１６号公報（以下、引用例５という。）には、
「第１図に従えば、視準光学システムは、同一光路に沿って順番に光映像の発生装置又は光源１、対物視準レンズ又は視準器２、第１の放物面鏡４及び第２の放物面鏡５から成る。」（公報第３頁第左下欄第４行〜第７行）、
「鏡４は全反射性であり、鏡５は外部風景から来る放射を通過させるために半透明である。前記放物面鏡４及び５は、２つの平行面１０ＡＶ及び１０ＡＲをもつ透明な材料で作られたプレート１０によって形成された光伝導体の端部に置かれる。」（公報第３頁左下欄第９行〜第１４行）、
「映像光源１から来た放射は、そのプレート１０に進入し、鏡４及び５で反射した後、同じ面１０ＡＲを通って外に出る。」（公報第３頁左下欄第１７行〜右下欄第２行）、
「特にそのプレートの透明材料がプラスチックであるならば、ユニット全体に小さな重量しか加えないように、このプレートの厚さは約１０〜１５ｍｍであってよい。」（公報第６頁右上欄第５行〜第８行）と記載されている。
　同じく、特開平４−２３５８１号公報（以下、引用例６という。）には、
「装置本体内に、光源と、該光源により照写される液晶パネルとを備え、上記装置本体を頭部に装着して上記光源により上記液晶パネルの映像を眼球の網膜に投影させるようにした映像表示装置において、上記装置本体の両側に該装置本体を前面に装着させる一対のフレームを設け、この一対のフレームの間隔を調整機構により調整自在に構成したことを特徴とする映像表示装置。」（特許請求の範囲、請求項１）、
「第１図において、１は眼鏡型の映像表示装置であり」（公報第２頁右下欄第３行〜第４行）と記載されている。
　
（対比）
　訂正明細書の請求項１に係る発明（以下、訂正発明という。）と、引用例１に記載された発明（以下、引用発明という。）とを対比すると、両者は、
「オリジナル画像からの光を眼球へ導く観察光学系において、光路中、光を全反射する第１の曲面と、該第１の曲面で全反射される光を反射する第２の曲面を備えると共に、前記第１の曲面を透過する光路を有する観察光学系」
である点で一致しており、
ａ）オリジナル画像が、訂正発明では　平面上にあるのに対し、引用発明では球面上にある点、
ｂ）訂正発明では、「第１の曲面、第２の曲面は各々アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面である」のに対し、引用発明では、第１の面はほぼ平たい（曲率半径０．５メートル以上の凹）面、第２の面は凸面（非球面でもよい）であり、両面ともアジムス角度により光学的パワーが異なる曲面ではない点、
で相違している。
　
（当審の判断）
　上記相違点ｂについて検討すると、各引用例には、２つの機能（全反射機能と透過機能）を有する面を、アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面とすることに関して、記載されていないし示唆されてもいない。
　そして、訂正発明は、明細書に記載されている如く、「第１の曲面、第２の曲面は各々アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面である」という構成要件が、小型化、広角化を図り、良好に光学性能を図れたことに大きく寄与しているものである、
　してみれば、第１の曲面、第２の曲面ともアジムス角度により光学的パワーが異なる曲面ではない引用発明に、引用例２に開示されている凹面アナモフィックアスフェリカル反射鏡の公知技術及びメガネレンズの屈折面にトーリックレンズを形成する周知技術を適用しても、２つの機能（全反射機能と透過機能）を有する面を、アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面とする技術は開示されていないから、訂正発明の上記構成要件を想到することは、当業者といえども容易とはいえない。
  よって、訂正発明は、各引用例に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　また、訂正明細書の請求項２ないし請求項４及び請求項８ないし請求項１３に係る発明は、訂正発明の構成要件をすべて含み、さらに構成要件を付加するものであるから、訂正発明と同様に、各引用例に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
（結論）
　したがって、訂正明細書の請求項１ないし請求項４及び請求項８ないし請求項１３に係る発明は、独立特許要件を満足するものである。
　
iv）むすび
　以上のとおりであるから、本件訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２項乃至第４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
（３）特許異議申立について
（本件発明）
　本件特許第２９１１７５０号の請求項１ないし請求項４及び請求項８ないし請求項１３に係る発明は、訂正された特許明細書及び図面の記載からみて、その特許請求の範囲の請求項１ないし請求項４及び請求項８ないし請求項１３に記載された、
「【請求項１】平面上のオリジナル画像からの光を眼球へ導く観察光学系において、光路中、光を全反射する第１の曲面と、該第１の曲面で全反射される光を反射する第２の曲面を備えると共に、前記第１の曲面を透過する光路を有し、前記第１の曲面、前記第２の曲面は各々アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面であることを特徴とする観察光学系。
【請求項２】前記第１の曲面は子線断面において負の光学的パワーを有することを特徴とする請求項１の観察光学系。
【請求項３】前記第１の曲面は子線断面において負の光学的パワーを有し、かつ前記第２の曲面は光を反射する凹面ミラー面である請求項１の観察光学系。
【請求項４】全系としてみた時、各方向に対する近軸での焦点距離がほとんど一定である請求項１の観察光学系。
【請求項８】前記第１の曲面と前記第２の曲面はプリズム内の面として形成される請求項１の観察光学系。
【請求項９】前記第１の曲面は、眼球直前にあることを特徴とする請求項１の観察光学系。
【請求項１０】前記第１の曲面の面頂点における接線の目の光軸と垂直な線に対する角度をαとするとき
　　｜α｜≦２０°
なる式を満足することを特徴とする請求項１の観察光学系。
【請求項１１】前記観察光学系の厚さが１０ｍｍ〜１５ｍｍである請求項１の観察光学系。
【請求項１２】前記第２の曲面が、外側の風景の光入射面である請求項１の観察光学系。
【請求項１３】前記観察光学系がメガネ型である請求項１の観察光学系。」
と認める。
　
（特許異議申立人の主張の概要）
  特許異議申立人ジャグティアニ　アンド　アソシエイツは、甲第１号証の１として米国特許第４３２２１３５号明細書、甲第１号証の２として甲第１号証の１の部分翻訳文、甲第２号証の１として特開平５−３０３０５６号公報、甲第２号証の２として甲第２号証の１のパテントファミリである米国特許第５５９４５８８号明細書、甲第３号証の１として特公平５−１９１３０号公報、甲第３号証の２として甲第３号証の１のパテントファミリである米国特許第４７７５２１７号明細書、甲第４号証の１としてＥＰＯ０５８３１１６Ａ２、甲第４号証の２として甲第４号証の１の部分翻訳文、甲第５号証の１として特開平２−２９７５１６号公報、甲第５号証の２として甲第５号証の１のパテントファミリであるＥＰＯ０３５６４０６Ａ１、甲第６号証の１として特開平４−２３５８１号公報、甲第６号証の２として甲第６号証の１のパテントファミリである米国特許第５２７６４７１号明細書を提示して、本件特許の請求項１ないし請求項１３に係る発明は、甲第１号証の１ないし甲第６号証の１に記載された発明と同一、又は当該発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第１項第３号の規定又は特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないものである旨、主張している。
　
（甲各号証の記載内容）
　特許異議申立人の提示した甲第１号証、甲第２号証の１、甲第３号証の１、甲第４号証の１、甲第５号証の１及び甲第６号証の１は、取消理由通知に引用した引用例１ないし引用例６であるから、各々上記（２）iii）（引用例）に示した発明が記載されている。
　なお、特許異議申立人の提示したその他の証拠は、前記証拠のパテントファミリ又は部分翻訳文であるから、前記証拠の内容と差がなく、検討の必要性は認められないので、これを省略する。
　
（対比・判断）
　上記（２）iii）（対比）及び（当審の判断）に示した理由により、本件の請求項１ないし請求項４及び請求項８ないし請求項１３に係る発明は、甲各号証に記載された発明と同一、又は当該発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
（むすび）
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由及び証拠によっては、本件の請求項１ないし請求項４及び請求項８ないし請求項１３に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件の請求項１ないし請求項４及び請求項８ないし請求項１３に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年６月６日（２０００．６．６）
【訂正の要旨】
１．訂正事項１
　特許請求の範囲の請求項１ないし請求項１３、
「【請求項１】オリジナル画像の光を眼球へ導く観察光学系において、光路中、光を全反射する第１の曲面と、該第１の曲面で全反射される光を反射する第２の曲面を備え、前記第１の曲面を透過する光路を有することを特徴とする観察光学系。
　【請求項２】前記第１の曲面は子線断面において負の光学的パワーを有することを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項３】前記第１の曲面は子線断面において負の光学的パワーを有し、かつ前記第２の曲面は光を反射する凹面ミラー面である請求項１の観察光学系。
　【請求項４】全系としてみた時、各方向に対する近軸での焦点距離がほとんど一定である請求項１の観察光学系。
　【請求項５】前記第１の曲面はアジムス角度により光学的パワーが異なる曲面であることを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項６】前記第２の曲面はアジムス角度により光学的パワーが異なることを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項７】前記第１の曲面、前記第２の曲面は各々アジムス角度により光学的パワーが異なることを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項８】前記第１の曲面と前記第２の曲面はプリズム内の面として形成される請求項１の観察光学系。
　【請求項９】前記第１の曲面は、眼球直前にあることを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項１０】前記第１の曲面の面頂点における接線の目の光軸と垂直な線に対する角度をαとするとき
　　｜α｜≦２０°
なる式を満足することを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項１１】前記観察光学系の厚さが１０ｍｍ〜１５ｍｍである請求項１の観察光学系。
　【請求項１２】前記第２の曲面が、外側の風景の光入射面である請求項１の観察光学系。
　【請求項１３】前記観察光学系がメガネ型である請求項１の観察光学系。」
を、
「【請求項１】平面上のオリジナル画像からの光を眼球へ導く観察光学系において、光路中、光を全反射する第１の曲面と、該第１の曲面で全反射される光を反射する第２の曲面を備えると共に、前記第１の曲面を透過する光路を有し、前記第１の曲面、前記第２の曲面は各々アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面であることを特徴とする観察光学系。
　【請求項２】前記第１の曲面は子線断面において負の光学的パワーを有することを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項３】前記第１の曲面は子線断面において負の光学的パワーを有し、かつ前記第２の曲面は光を反射する凹面ミラー面である請求項１の観察光学系。
　【請求項４】全系としてみた時、各方向に対する近軸での焦点距離がほとんど一定である請求項１の観察光学系。
　【請求項８】前記第１の曲面と前記第２の曲面はプリズム内の面として形成される請求項１の観察光学系。
　【請求項９】前記第１の曲面は、眼球直前にあることを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項１０】前記第１の曲面の面頂点における接線の目の光軸と垂直な線に対する角度をαとするとき
　　｜α｜≦２０°
なる式を満足することを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項１１】前記観察光学系の厚さが１０ｍｍ〜１５ｍｍである請求項１の観察光学系。
　【請求項１２】前記第２の曲面が、外側の風景の光入射面である請求項１の観察光学系。
　【請求項１３】前記観察光学系がメガネ型である請求項１の観察光学系。」
と訂正する。
２．訂正事項２
　明細書の段落番号【０００８】
「そしてかかる目的のもとで、本発明は、オリジナル画像の光を眼球へ導く観察光学系において、光路中、光を全反射する第１の曲面と、該第１の曲面で全反射される光を反射する第２の曲面を備え、前記第１の曲面を透過する光路を有することを特徴としている。」
を、
「そしてかかる目的のもとで、本発明は、オリジナル画像の光を眼球へ導く観察光学系において、光路中、光を全反射する第１の曲面と、該第１の曲面で全反射される光を反射する第２の曲面を備え、前記第１の曲面を透過する光路を有し、前記第１の曲面、前記第２の曲面は各々アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面であることを特徴としている。」
と訂正する。
（５４）【発明の名称】
観察光学系
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　
平面上の
からの
ると共に
し、前記第１の曲面、前記第２の曲面は各々アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面である
　【請求項２】　前記第１の曲面は子線断面において負の光学的パワーを有することを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項３】　前記第１の曲面は子線断面において負の光学的パワーを有し、かっ前記第２の曲面は光を反射する凹面ミラー面である請求項１の観察光学系。
　【請求項４】　全系としてみた時、各方向に対する近軸での焦点距離がほとんど一定である請求項１の観察光学系。
　【請求項８】　前記第１の曲面と前記第２の曲面はプリズム内の面として形成される請求項１の観察光学系。
　【請求項９】　前記第１の曲面は、眼球直前にあることを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項１０】　前記第１の曲面の面頂点における接線の目の光軸と垂直な線に対する角度をαとするとき｜α｜≦２０°なる式を満足することを特徴とする請求項１の観察光学系。
　【請求項１１】　前記観察光学系の厚さが１０ｍｍ〜１５ｍｍである請求項１の観察光学系。
　【請求項１２】　前記第２の曲面が、外側の風景の光入射面である請求項１の観察光学系。
　【請求項１３】　前記観察光学系がメガネ型である請求項１の観察光学系。
【発明の詳細な説明】
　　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、観察光学系に関し、特にヘッドアップディスプレイやメガネ型ディスプレイと称せられる装置に好適な光学系に関する。
　　【０００２】
　【従来の技術】
　従来より、ＣＲＴやＬＣＤを観察者の頭部近傍に配置し、ＣＲＴ及びＬＣＤが形成する像を観察できるようになした表示装置の提案がいくつかなされている。例えばＵＳＰ４０８１２０９号、ＵＳＰ４９６９７２４号、特開昭５８−７８１１６号公報、特開平２−２９７５１６号公報、特開平３−１０１７０９号公報がある。
　　【０００３】
　特開平３−１０１７０９号公報では原画像を再結像させる実像タイプの比較的見易い観察装置を開示している。しかしながら再結像させるための光学レンズを用いているためにかなりの大型化が余儀なくされている。
　　【０００４】
　一方、ＵＳＰ４０８１２０９号、ＵＳＰ４９６９７２４号、特開昭５８−７８１１６号公報、特開平２−２９７５１６号公報では見易さの点では若干劣るが小型化を図る上で有利な虚像を観察するタイプの観察装置を開示している。
　　【０００５】
　【発明が解決しようとする問題点】
　後者のタイプの観察装置では、確かに実像タイプに比べ小型化を図れるとはいえまだまだ十分とはいえなかった。先の先行技術の中で比較的小型化を図っている例として特開昭５８−７８１１６号公報があげられるがやはり目の光軸方向の厚みが厚くなっていた。又、観察される像に光学的歪み、非点収差、コマ収差等の発生することが記載されている。
　　【０００６】
　本発明はかかる点に鑑みて小型、且つ薄型の観察光学系を提供することを目的とする。
　　【０００７】
　又、収差発生の少ない観察光学系の提供を目的とする。
　　【０００８】
　そしてかかる目的のもとで、本発明は、
平面上の
からの光
ると共に
し、前記第１の曲面、前記第２の曲面は各々アジムス角度により光学的パワーが異なる曲面である
　　【０００９】
　他の特徴的な事項は以下に示す実施例に開示されている。
　　【００１０】
　【実施例】
　まず図６をもとにして、本発明の基本となる表示光学系を説明する。４は、オリジナル画像となる文字や絵等の映像表示がなされる表示手段で、例えば公知の液晶（ＬＣＤ）で構成される。３ａは表示手段４からの光を観察者の目へ導光させるための第１の光学部材、３ｂは第２の光学部材である。表示手段４からの光はまず第１の光学部材３ａへ入射し、次に第１の光学部材の目側の全反射面１にて全反射されハーフミラーで構成される観察者凹面を向けた凹面ミラー２にて反射され先の全反射面２ａを透過して目へ導かれるようになっている。
　　【００１１】
　この様子を図１に示す。図１（Ａ）は頭部、（Ｂ）は側頭部からみた光路図を各々示す。
　　【００１２】
　このように観察者は表示手段４の映像が外の風景にスーパーインポーズされて確認することが可能となる。本実施例ではスーパーインポーズ装置として示しているが単なる映像表示をみるだけの装置としてもよい。尚この時凹面ミラーは鏡となる。
　　【００１３】
　本実施例では後述の実施例を含めてかかる構成の下で光学系の厚さが１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度で極めて薄い小型の表示装置を達成している。又、視野画角が水平方向で±１６．８°程、垂直方向で±１１．４°程と広角視野を達成している。
　　【００１４】
　そしてこのような小型化、そして広角化を図り、良好に光学性能を図れたことの要因として本実施例では観察者側の面を全反射面そして透過面として利用したこと、又凹面ミラー２を目の光軸に対してかなり偏心させたことがあげられるが、これに加えて後述の数値実施例で示す如く全反射面を曲面、特にアジムス角度により光学的パワーの異なる曲面としたこと、あるいはこの凹面ミラー２にアジムス角度により異なる光学的パワーを与えたことの各々の要素が大きく寄与している。
　　【００１５】
　特に凹面ミラー２にアジムス角度により異なる光学的パワーを与えたことで、凹面ミラー自体が偏心していることにより発生する偏心収差を十分に取り除くようにすることを可能とした。又、全反射面も同様に曲面を与えることで凹面ミラーで発生する収差を補正するようにしている。
　　【００１６】
　さて今後光の折り畳み方向を母線方向、そしてこれと直交する方向を子線方向と呼ぶことにする。本実施例においては子線方向の画角を広くとるようにしているが、凹面ミラーが比較的強い正の屈折力を持っており収差が発生することになるがこの正のパワーにより発生する収差を、全反射面の子線断面において逆に負の光学的パワーを与えてこれを補正するようにしている。特に子線断面からみると、表示素子側、あるいは観察者の目側から光路をたどってみると順に負の屈折力、正の屈折力（凹面ミラー）、負の屈折力と各面がその作用を果すことになるので、対称型の屈折力配置となり諸収差を除去しやすいパワー配置を採用している。
　　【００１７】
　そして目の光軸方向に対する厚さを短縮させるには、光学系３を立てるように各要素を設定することが望ましく、具体的には図７を参照すると、全反射面１の面頂点における接線の、目の光軸と垂直な線に対する角度（チルト角）をαとするときに
　　｜α｜≦２０。
を満たすとよい。この範囲を越えることにより光軸方向の厚さが厚くなり大型化してしまうことになる。又、風景に対して映像をスーパーインポーズする場合には光学部材の傾きが大きくなり風景自体に歪みを与えてくるので好ましくない。
　　【００１８】
　そしてより好ましくは
一１５°≦α≦５°
を満たすとよい。下限をこえると眼球の光軸と平行な方向で薄くできるが、歪みが大きくなる。上限をこえると眼球の光軸と平行な方向の厚さが厚くなり、プリズム全体重量が重くなり、好ましくない。
　　【００１９】
　尚、本実施例では全反射面が眼球側に凹面を向けていることから、外側の光入射面６もこれと実質同形状の曲面を与えて、風景が歪まないようにしている。
　　【００２０】
　さて、次に凹面ミラー２は目の光軸に対してかなり偏心しており、この面で偏心収差が発生することになる。しかしながらこの偏心収差を取り除くべく全反射面し、そして凹面ミラー２を前述した通りアジムス角度により曲率が異なる面（トーリック面、あるいはアナモフィック面）を採用してこれらの偏心収差を良好に抑えるように工夫している。そして望ましくはこれらの面に非球面（トーリック非球面、あるいはアナモフィック非球面）を採用し極めて良好な光学性能を得ている。
　　【００２１】
　光線の折り畳み方向を母線方向（ｙ方向）、これと垂直な方向を子線方向（ｘ方向）とした時に、アジムス角度の違いにより光学的パワーを異ならしめるように各面を設定するようにしているが、全系としてみた時各方向に対する近軸での焦点距離がほとんど一定、即ち母線方向断面、そして子線方向断面における各全系における近軸焦点距離をｆｙ．ｆｘとした時に
　　０．９＜｜ｆｙ／ｆｘ｜＜１．１
を満足させることが望ましい。
　　【００２２】
　又、全反射面（あるいは透過面）または凹面ミラーは前述した通りアジムス角度の違いにより光学的パワーが異なるように設定して偏心収差を抑制するようになしたが、各面の母線方向断面、そして子線方向断面における近軸曲率半径を各々ｒｙ・ｒｘとした時に
　　｜ｒｘ｜＜｜ｒｙ｜
を満たすようにするとよい。
　　【００２３】
　本実施例では母線方向が折り畳み方向で、小型化を図るためにこの方向に凹面ミラー２が大きくチルト（偏心）しているので、この母線方向に対して偏心収差が子線方向に比べて多く発生する。これに対して母線方向断面における光学的パワーを子線方向の断面におけるパワーより弱く、即ち母線方向の近軸曲率半径を条件式に示す通り長くし、母線方向の偏心収差の発生を抑制するようにしている。
　　【００２４】
　そして望ましくはこれらの曲率の関係を
　　｜ｒｘ／ｒｙ｜＜０．８５
を満たすように設定することが好ましい。この範囲を越えると偏心収差の発生が目立って大きくなってしまう。
　　【００２５】
　尚、後で示す数値実施例２〜４のように入射面５にアジムス角度の違いにより光学的パワーが異なる面を形成した時には先の条件式とは逆に
　　｜ｒｘ｜＞｜ｒｙ｜
なる条件式を満たすことで偏心収差の発生を抑えることが可能となる。
　　【００２６】
　そして更に収差を良好に補正するためには全反射面（あるいは透過面）１、そして凹面ミラー２の各々の子線方向断面における近軸曲率半径をｒｘ２、ｒｘ３とした時、
　　−２．０＜２ｆｘ／ｒｘ２＜−０．１…（ａ）
　　−２．５＜２ｆｘ／ｒｘ３＜−０．５…（ｂ）
なる条件の範囲で設定するとよい。
　　【００２７】
　式（ａ）の下限を越えると子線方向の全反射面の曲率（負のパワー）がきつくなり、ディストーション補正が困難となる。式（ｂ）の下限を越えると子線方向の凹面ミラーの曲率（正のパワー）がきつくなり非点収差補正が困難となる。一方、式（ａ）の上限を越える子線方向の全反射面の曲率が正のパワーを持つ方向になるので全反射条件を満たすことが困難となる。一方、式（ｂ）の上限を越えると子線方向の凹面ミラーの正パワーが弱くなる方向で眼球の光軸と平行な方向の厚さが厚くなり大型化してしまい好ましくない。
　　【００２８】
　又更に、母線方向の全系焦点距離をｆｙ、全反射面の曲率半径をｒｙ２、凹面ミラーの曲率半径をｒｙ３とした時
　　−１．０＜２ｆｙ／ｒｙ２＜０…（ｃ）
　　−２．５＜２ｆｙ／ｒｙ３＜−０．２…（ｄ）
を満たすように設定するとよい。
　　【００２９】
　式（ｃ）の下限を越えると母線方向の全反射面の負のパワーが強くなり、偏心ディストーションの補正がむずかしくなる。式（ｄ）の下限を越えると母線方向の凹ミラーの凸パワーが強くなり、偏心非点収差の発生が大きくなる。式（ｃ）の上限を越えると母線方向の全反射条件とからむもので、これを越えると全反射条件を満たすことが困難となる。式（ｄ）は、母線方向の凹面ミラーのパワーに関するもので、上限を越えるとパワーが弱くなるので、母線方向に全長が延び大型化する傾向となる。
　　【００３０】
　以上の説明は全反射面（あるいは透過面）１、そして凹面ミラー２を曲率を中心にして説明したが、本実施例では凹面ミラー２は、眼球の光軸より母線方向（ｙ方向）でオリジナル画像側（＋）へ平行偏心している（図７）。こうすることにより、母線方向での偏心ディストーションをも小さく抑えている。
　　【００３１】
　該平行偏心のシフト量（眼球の光軸から、凹面ミラーの面頂点までの母線方向での距離）をＥとすると（図７参照）
　　Ｅ≧２．５ｍｍ
を満たすよう平行偏心させることで、偏心ディストーションを抑制させることが可能となる。尚、後述する実施例１では、この偏心量Ｅの値が５．２ｍｍとなっているが、他の実施例のようにこの量Ｅを大きくすることでより良好に収差補正を行うことが可能となりより望ましくはＥ≧２３ｍｍとするとよい。
　　【００３２】
　次に入射面５に着目して説明すると、図７に示す通り母線方向での表示手段であるオリジナル画像面と入射面のなす角度βを
　　５°≦β≦３０°
を満たすように設定するとよい。下限を下回ると入射平面とオリジナル画像面が平行に近くなるので、眼球の光軸と平行な方向でオリジナル画像が厚くなり好ましくない。逆に上限を越えるとオリジナル画像が、眼球の光軸と平行な方向に対し垂直となる。
　　【００３３】
　本実施例においては、オリジナル画像を照明するのに不図示であるが、バックライトまたダイレクトな自然光照明を使うことを想定している。ここでオリジナル画像が、前述したように該光軸に対し垂直になると、ダイレクトな自然光照明を考えた際、どうしても自然光が効率よく得られにくくなって、反射光学系によって得られる虚像の像が暗くなってしまう。従って本実施例では自然光の強い昼などは自然光照明として、自然光のない夜などはバックライト照明と外の明るさを検知して、自然光照明及びバックライト照明を選択的に使用している。
　　【００３４】
　ところで、オリジナル画像が形成される表示手段４には液晶表示素子（ＬＣＤ）を使用することにより装置全体の小型を図っているが、この時オリジナル画像の画像中心の光軸とオリジナル画像を射出する射出光の主光線（眼球を絞りとした時の絞り中心光束）のなす角度をγ（図７参照）は
　　｜γ｜≦１０°
を満たすとよい。これはオリジナル画像面を液晶デバイスを使用する時に必要な条件である。一般的に液晶は見える視野角度が狭いため液晶に斜めに入射し、射出するような光は消滅してしまう。そこで液晶面に対し光をできるだけ垂直に入射、射出させなければ明るい虚像は得られない。そこでこの条件式を満たすことで十分な明るい像が観察されるようになる。
　　【００３５】
　さて、図２、図３、図４、図５は各々以下に示す数値実施例１、２、３、４の光学断面図を示している。図２では凹面ミラーと全反射面ともにトーリック非球面を使用している。図３は凹面ミラー、全反射面、光入射面全てにアナモフィック非球面を使用している。図４、図５でも全ての面にアナモフィック非球面を使用している。
　　【００３６】
　尚、図３〜図５に対応する数値実施例２〜４ではより良好な収差補正を達成するために入射面５にも曲率を持たせている。
　　【００３７】
　又、本実施例において光学部材として全てアクリルを使用しているが、ガラス材を用いてよいことは言うまでもない。
　　【００３８】
　次に本発明実施例の数値を以下に示す。尚ＴＡＬはトーリック非球面、ＡＡＬはアナモフィック非球面を示す。
　　【００３９】
　ＴＡＬの定義式は、
　　【００４０】
　【外１】
　ＡＡＬの定義式は、
　　【００４１】
　【外２】
である。
　　【００４２】
　各Ａｉ、Ｂｉ…は各々非球面係数である。
　　【００４３】
　尚、以下に示す実施例では、少なくとも全反射面にアジムス角度によって屈折力が異なる面を採用したが、この面を回転対称型球面あるいは非球面で構成することも可能である。
　　【００４４】
　【外３】
実施例１
　　【００４５】
　【外４】
実施例２
　　【００４６】
　【外５】
実施例３
　　【００４７】
　【外６】
実施例４
　　【００４８】
　【発明の効果】
　以上説明したように、本発明によれば、水平画角±１６．８°、垂直画角±１１．４°と広視野画角（高拡大倍率）で、眼球の光軸と平行な方向で約１０ｍｍ〜１５ｍｍと極端に薄いメガネ型ディスプレイを開発できた。しかも明るく良好な光学性能を得ることができる。また凹面ミラーを半透過面とすることで風景を歪ませることなく、この風景に対して明るいオリジナル画像の虚像をスーパーインポーズすることが可能となる。
　【００４９】
　また本発明広視野画角に設定したが、もうすこし狭視野画角に設定して、本発明を使用すれば厚さはもっと薄くすることが可能となる。というのは本発明の厚さは、画角の広さにより決まってくるものであるからである。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明に関する観察光学系における光路を示す図。
　【図２】
　本発明に関する数値実施例１の観察光学系における断面及び光路を示す図。
　【図３】
　本発明に関する数値実施例２の観察光学系における断面及び光路を示す図。
　【図４】
　本発明に関する数値実施例３の観察光学系における断面及び光路を示す図。
　【図５】
　本発明に関する数値実施例４の観察光学系における断面及び光路を示す図。
　【図６】
　本発明に関する観察光学系の基礎となる光学断面図。
　【図７】
　本発明に関する観察光学系の基礎となる光学断面図。
　【符号の説明】
１　全反射面（あるいは透過面）
２　凹面ミラー
５　入射面
４　オリジナル画像を形成する表示手段