(57)【要約】【課題】視力矯正機能を有しつつも高性能及び高汎用性を確保することのできるコンバイナ光学系、及び情報表示装置を提供する。【解決手段】観察眼の光軸に交差するよう配置され、かつその観察眼の瞳位置に入射する外界光を透過すると共に、所定の画像表示素子から導入される表示用光束の光路を形成する基板と、前記基板の前記光路中に設けられ、かつ前記表示用光束を前記外界光に重畳して前記観察眼の瞳位置に導く反射光学素子と、前記基板の前記外界光が入射する側に前記光軸に交差するよう配置され、かつその外界側の面が凸面である第１屈折レンズと、前記基板の前記外界光が射出する側に前記光軸に交差するよう配置され、かつその瞳位置側の面が凹面である第２屈折レンズとを備える。【選択図】　　　図１
2004021078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察眼の光軸に交差するよう配置され、かつその観察眼の瞳位置に入射する外界光を透過すると共に、所定の画像表示素子から導入される表示用光束の光路を形成する基板と、
前記基板の前記光路中に設けられ、かつ前記表示用光束を前記外界光に重畳して前記観察眼の瞳位置に導く反射光学素子と、
前記基板の前記外界光が入射する側に前記光軸に交差するよう配置され、かつその外界側の面が凸面である第１屈折レンズと、
前記基板の前記外界光が射出する側に前記光軸に交差するよう配置され、かつその瞳位置側の面が凹面である第２屈折レンズと
を備えたことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項２】
請求項１に記載のコンバイナ光学系において、
前記第１屈折レンズ及び前記第２屈折レンズは、少なくとも前記基板のうち前記光路の形成箇所に対しては間隙を置いて配置される
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のコンバイナ光学系において、前記基板のうち少なくとも前記外界光の入射領域及び射出領域は、平面であり、
前記第１屈折レンズは、平凸レンズであり、
前記第２屈折レンズは、平凹レンズである
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のコンバイナ光学系において、
前記基板のうち少なくとも前記外界光の入射領域及び射出領域は、それぞれ凸面及び凹面であり、
前記第１屈折レンズ及び前記第２屈折レンズは、メニスカスレンズである
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、
第１屈折レンズの前記凸面の一部には、二重焦点用の凸面が設けらている
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、
前記第１屈折レンズの前記凸面は、非球面である
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、
前記反射光学素子は、ホログラム素子である
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項８】
観察眼の光軸に交差するよう配置され、かつその観察眼の瞳位置に入射する外界光を透過すると共に、所定の画像表示素子から導入される表示用光束の光路を形成する基板と、
前記基板の前記外界光が入射する側に前記光軸に交差するよう配置され、かつその外界側の面が凸面であり、かつ、前記光路に継続する前記表示用光束の光路をその内部に形成する第１屈折レンズと、
前記基板の前記外界光が射出する側に前記光軸に交差するよう配置され、かつその瞳位置側の面が凹面である第２屈折レンズと、
前記第１屈折レンズの前記光路中に設けられ、かつ前記表示用光束を前記外界光に重畳して前記観察眼の瞳位置に導く反射光学素子と
を備えたことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項９】
請求項８に記載のコンバイナ光学系において、
前記第２屈折レンズは、少なくとも前記基板のうち前記光路の形成箇所に対しては間隙を置いて配置される
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載のコンバイナ光学系において、
前記基板のうち少なくとも前記外界光の入射領域及び射出領域は、平面であり、
前記第１屈折レンズは、平凸レンズであり、
前記第２屈折レンズは、平凹レンズである
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項１１】
請求項８又は請求項９に記載のコンバイナ光学系において、
前記基板のうち少なくとも前記外界光の入射領域及び射出領域は、それぞれ凸面及び凹面であり、
前記第１屈折レンズ及び前記第２屈折レンズは、メニスカスレンズである
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項１２】
請求項８〜請求項１１の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、
第１屈折レンズの前記凸面の一部には、二重焦点用の凸面が設けらている
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項１３】
請求項８〜請求項１２の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、
前記第１屈折レンズの前記凸面は、非球面である
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項１４】
請求項８〜請求項１３の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、
前記反射光学素子は、ホログラム素子である
ことを特徴とするコンバイナ光学系。
【請求項１５】
画像を表示する画像表示素子と、
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のコンバイナ光学系と、
前記画像表示素子及び前記コンバイナ光学系の各部を、前記観察眼に対し固定する支持手段と
を備えたことを特徴とする情報表示装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の情報表示装置において、
前記支持手段は、
前記第１屈折レンズ及び前記第２屈折レンズを着脱可能である
ことを特徴とする情報表示装置。
【請求項１７】
画像を表示する画像表示素子と、
請求項８〜請求項１４の何れか一項に記載のコンバイナ光学系と、
前記画像表示素子及び前記コンバイナ光学系の各部を、前記観察眼に対し固定する支持手段と
を備えたことを特徴とする情報表示装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の情報表示装置において、
前記支持手段は、
前記第１屈折レンズ及び前記第２屈折レンズを着脱可能である
ことを特徴とする情報表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイグラスディスプレイ、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）、ウエラブルパソコンなどの情報表示装置に適用され、表示画像を外界光に重畳して観察眼に導くコンバイナ光学系、及びその情報表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外界に情報画像を重畳して見るためのアイグラスディスプレイは、使用者の頭部に固定するためにその全体は眼鏡のような形状をしており、例えば、映像を表示する画像表示素子、及び眼鏡レンズと似た外形をした透明基板を眼鏡フレームに固定し、前記画像表示素子からの表示用光束を眼に導くためのＨＯＥ（ホログラム素子；Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｌｅｍｅｎｔ）をその基板内に形成してなる（なお、アイグラスディスプレイの基板、ＨＯＥなどの光学系部分は、「コンバイナ光学系」と呼ばれている。）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このアイグラスディスプレイには一般の眼鏡（視力矯正用眼鏡）を併用することができないので、日常生活で眼鏡を使用する人は、アイグラスディスプレイの使用時には眼鏡を外して裸眼視力となるために外界が見えにくいことを許容せざるを得ない。したがって、現在、アイグラスディスプレイの内部のコンバイナ光学系に視力矯正機能を付加することが望まれている。
【０００４】
ここで、特開２００２−９０６８７号公報は、視力矯正機能が付加されたコンバイナ光学系を提案したものである。
提案された第１のコンバイナ光学系（特開２００２−９０６８７号公報の図４）は、視力矯正機能を付加するために、基板の眼の側に眼鏡レンズを配置している。
【０００５】
しかし、この眼鏡レンズの両面を曲面にして収差補正する（Ｔｓｃｈｅｒｎｉｎｇの解を満たす）と、アイレリーフを確保しにくくなる虞がある。また、眼鏡レンズの片方の面を平面にするとその問題は生じないものの、収差補正が不十分という問題が生じる。
また、提案された第２のコンバイナ光学系（特願２００２−９０６８７号公報の図５）は、視力矯正機能を付加するために基板表面にパワーを付けている。
【０００６】
しかし、視力に応じて基板を加工してしまうと、各視力の使用者それぞれに専用の基板が必要となり、コンバイナ光学系の汎用性、ひいてはアイグラスディスプレイの汎用性が低下する。
そこで本発明は、視力矯正機能を有しつつも高性能及び高汎用性を確保することのできるコンバイナ光学系、及び情報表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のコンバイナ光学系は、観察眼の光軸に交差するよう配置され、かつその観察眼の瞳位置に入射する外界光を透過すると共に、所定の画像表示素子から導入される表示用光束の光路を形成する基板と、前記基板の前記光路中に設けられ、かつ前記表示用光束を前記外界光に重畳して前記観察眼の瞳位置に導く反射光学素子と、前記基板の前記外界光が入射する側に前記光軸に交差するよう配置され、かつその外界側の面が凸面である第１屈折レンズと、前記基板の前記外界光が射出する側に前記光軸に交差するよう配置され、かつその瞳位置側の面が凹面である第２屈折レンズとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載のコンバイナ光学系は、請求項１に記載のコンバイナ光学系において、前記第１屈折レンズ及び前記第２屈折レンズは、少なくとも前記基板のうち前記光路の形成箇所に対しては間隙を置いて配置されることを特徴とする。請求項３に記載のコンバイナ光学系は、請求項１又は請求項２に記載のコンバイナ光学系において、前記基板のうち少なくとも前記外界光の入射領域及び射出領域は、平面であり、前記第１屈折レンズは、平凸レンズであり、前記第２屈折レンズは、平凹レンズであることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載のコンバイナ光学系は、請求項１又は請求項２に記載のコンバイナ光学系において、前記基板のうち少なくとも前記外界光の入射領域及び射出領域は、それぞれ凸面及び凹面であり、前記第１屈折レンズ及び前記第２屈折レンズは、メニスカスレンズであることを特徴とする。
請求項５に記載のコンバイナ光学系は、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、第１屈折レンズの前記凸面の一部には、二重焦点用の凸面が設けらていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載のコンバイナ光学系は、請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、前記第１屈折レンズの前記凸面は、非球面であることを特徴とする。
請求項７に記載のコンバイナ光学系は、請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、前記反射光学素子は、ホログラム素子であることを特徴とする。
【００１１】
請求項８に記載のコンバイナ光学系は、観察眼の光軸に交差するよう配置され、かつその観察眼の瞳位置に入射する外界光を透過すると共に、所定の画像表示素子から導入される表示用光束の光路を形成する基板と、前記基板の前記外界光が入射する側に前記光軸に交差するよう配置され、かつその外界側の面が凸面であり、かつ、前記光路に継続する前記表示用光束の光路をその内部に形成する第１屈折レンズと、前記基板の前記外界光が射出する側に前記光軸に交差するよう配置され、かつその瞳位置側の面が凹面である第２屈折レンズと、前記第１屈折レンズの前記光路中に設けられ、かつ前記表示用光束を前記外界光に重畳して前記観察眼の瞳位置に導く反射光学素子とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項９に記載のコンバイナ光学系は、請求項８に記載のコンバイナ光学系において、前記第２屈折レンズは、少なくとも前記基板のうち前記光路の形成箇所に対しては間隙を置いて配置されることを特徴とする。
請求項１０に記載のコンバイナ光学系は、請求項８又は請求項９に記載のコンバイナ光学系において、前記基板のうち少なくとも前記外界光の入射領域及び射出領域は、平面であり、前記第１屈折レンズは、平凸レンズであり、前記第２屈折レンズは、平凹レンズであることを特徴とする。
【００１３】
請求項１１に記載のコンバイナ光学系は、請求項８又は請求項９に記載のコンバイナ光学系において、前記基板のうち少なくとも前記外界光の入射領域及び射出領域は、それぞれ凸面及び凹面であり、前記第１屈折レンズ及び前記第２屈折レンズは、メニスカスレンズであることを特徴とする。
請求項１２に記載のコンバイナ光学系は、請求項８〜請求項１１の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、第１屈折レンズの前記凸面の一部には、二重焦点用の凸面が設けらていることを特徴とする。
【００１４】
請求項１３に記載のコンバイナ光学系は、請求項８〜請求項１２の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、前記第１屈折レンズの前記凸面は、非球面であることを特徴とする。
請求項１４に記載のコンバイナ光学系は、請求項８〜請求項１３の何れか一項に記載のコンバイナ光学系において、前記反射光学素子は、ホログラム素子であることを特徴とする。
【００１５】
請求項１５に記載の情報表示装置は、画像を表示する画像表示素子と、請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のコンバイナ光学系と、前記画像表示素子及び前記コンバイナ光学系の各部を、前記観察眼に対し固定する支持手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項１６に記載の情報表示装置は、請求項１５に記載の情報表示装置において、前記支持手段は、前記第１屈折レンズ及び前記第２屈折レンズを着脱可能であることを特徴とする。
請求項１７に記載の情報表示装置は、画像を表示する画像表示素子と、請求項８〜請求項１４の何れか一項に記載のコンバイナ光学系と、前記画像表示素子及び前記コンバイナ光学系の各部を、前記観察眼に対し固定する支持手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１８に記載の情報表示装置は、請求項１７に記載の情報表示装置において、前記支持手段は、前記第１屈折レンズ及び前記第２屈折レンズを着脱可能であることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
図１、図２、図３を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態では、本発明のコンバイナ光学系を搭載した本発明の情報表示装置（一例としてアイグラスディスプレイ）について説明する。なお、ここでは、コンバイナ光学系として、ホログラムコンバイナ光学系を説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態のアイグラスディスプレイの外観図であり、図２、図３は、本実施形態のコンバイナ光学系１の構成及び光路を示す図である。図３は、図２の部分拡大図である。なお、ホログラムコンバイナ光学系１は、ＹＺ平面（後述する座標系を参照。）に関し対称な形状をしている。
図１に示すように、アイグラスディスプレイは、眼鏡と似た外観をしている。すなわち、眼鏡の支持部材（例えば、両目用の２つのレンズを連結するブリッジとテンプルとの組み合わせからなるフレーム）と同様の支持部材１６に対し、一方の眼鏡レンズの代わりに、眼鏡レンズと略同様の外形をした基板１５、及び光源ユニット３が固定されている。
【００２１】
図２、図３中点線で示したホログラムコンバイナ光学系１は、基板１５と、光源ユニット３内に配置された補正用光学系１８とからなる。この基板１５内に、ＨＯＥ１７が設けられる（なお、補正用光学系１８については、結像性能より軽量化を重視する場合、省略可能である。）。
光源ユニット３内には、補正用光学系１８の他、透過型ＬＣＤなどからなる画像表示素子２０が配置されている。この画像表示素子２０が表示するのは、静止画像であっても、動画像であってもよい。
【００２２】
図３において、符号Ｄで示すのは、画像表示素子２０の表示面である。また、画像表示素子２０が自発光式でないときには、光源ユニット３には画像表示素子２０を照明する照明光学系も備わる。
以下、ホログラムコンバイナ光学系１は左眼用であり、左眼用の眼鏡レンズと同様、使用者の左眼の前方に配置されるとする（また、支持部材１６が右眼の前方に支持するのは、使用者の右眼の矯正視力に適応した通常の眼鏡レンズなどである。）。
【００２３】
そこで、以下では、左眼の瞳Ｐの中心に原点を有したＸＹＺ直交座標系を定義する。図示したように、この座標の＋Ｚ方向は使用者の前方であり、＋Ｙ方向は使用者の左方であり、＋Ｘ方向は使用者の下方である。
ホログラムコンバイナ光学系１の基板１５は、外界光を使用者の左眼の瞳Ｐに略歪み無く導くために、ＸＹ平面と平行に配置された透過性の硝子やプラスチックなどの平行平板からなる。この基板１５は、特定の視力に適合するものではなく、各種の視力に適合可能である。すなわち、基板１５は、外界光に対し何らパワーを有していない。
【００２４】
基板１５において、ＨＯＥ１７は、Ｚ軸上に配置され、かつＸ軸に平行な軸の周りに傾斜した状態で設けられている。
基板１５に対するこのＨＯＥ１７の形成は、例えば、ＨＯＥ１７を配置すべき面に沿って基板１５の原型を一旦２要素に切断し、２要素の切断部にＨＯＥ１７を挟み込んでからその２要素を接着剤（その屈折率は基板１５と実質的に同じである。）で接合すればよい。
【００２５】
また、ＨＯＥ１７は、反射型ホログラム素子であり、例えば体積型ホログラム素子である。ＨＯＥ１７は、光源ユニット３から入射した表示用光束の波面の形状を平行光束に近い波面に変換するパワーを有する。
その光源ユニット３は、表示用光束を、例えば−Ｚの方向から基板１５に入射するよう配置される。
【００２６】
また、ＨＯＥ１７の波長選択性（回折効率のピーク波長）とこの光源ユニット３の光源波長とは互いに最適化されており、ＨＯＥ１７は、光源ユニット３からの表示用光束に作用し、外界光にはほとんど作用しない。
そして、ホログラムコンバイナ光学系１の各光学面（基板１５及び補正用光学系１８の各光学面）の配置及び形状は、光源ユニット３内の表示面Ｄの配置位置や配置角度が考慮された上で最適化される。
【００２７】
その結果、光源ユニット３内の表示面Ｄから射出した表示用光束は、光源ユニット３内の補正用光学系１８を介して基板１５に入射した後、その基板１５の＋Ｚ側の面１５ｂ及び−Ｚ側の面１５ａにおいて順次反射を繰り返しつつＹＺ平面内を這うようにして基板１５を進行し、その後ＨＯＥ１７に入射して平行光束に近づき、−Ｚの方向に進み使用者の左眼の瞳Ｐに入射する。
【００２８】
ここで、本実施形態のホログラムコンバイナ光学系１には、使用者の左眼についての視力矯正機能を付与するため、基板１５の瞳Ｐの側及びその反対側に、瞳Ｐ側の面１９ｒａが凹面である第２屈折レンズ１９ｒ、及び外界側の面１９ｆａが凸面である第１屈折レンズ１９ｆがそれぞれ配置される。
【００２９】
なお、第２屈折レンズ１９ｒ、第１屈折レンズ１９ｆの外形は、基板１５の外形と同じである必要はなく、少なくとも、瞳Ｐに入射する外界光の光路断面の大きさがあればよい。
因みに、基板１５の外形は、前記表示用光束の光路長を十分に確保するため、Ｙ方向の長さが十分に長くとられる。
【００３０】
また、本実施形態では、基板１５の瞳Ｐ側の面１５ａ及びその反対側の面１５ｂが共に平面であるので、第２屈折レンズ１９ｒの基板１５側の面１９ｒｂ、第１屈折レンズ１９ｆの基板１５側の面１９ｆｂも、共に平面とされる（図３参照）。
これら第２屈折レンズ１９ｒ、第１屈折レンズ１９ｆは、基板１５のうち少なくとも表示用光束の光路が形成される部分に対し、若干の間隙（空気間隙、所謂エアギャップ）を置いて配置される（図３参照）。
【００３１】
このように第１屈折レンズ１９ｆ、第２屈折レンズ１９ｒの配置を設定すれば、基板１５内の面（境界面）１５ａ、１５ｂにおける表示用光束の全反射作用が妨げられることがないので、第２屈折レンズ１９ｒ、第１屈折レンズ１９ｆが付加されても、ホログラムコンバイナ光学系１のコンバイナとしての機能は何ら損なわれない。
【００３２】
そして、第２屈折レンズ１９ｒ、基板１５、第１屈折レンズ１９ｆからなる光学系の面１９ｒａ，１９ｒｂ，１９ｆａ，１９ｆｂの形状、及び面１９ｒａ，１９ｒｂ，１５ａ，１５ｂ，１９ｆａ，１９ｆｂの配置関係は、その全体に使用者の左眼の視力に応じた光学的パワーが付与され、かつ、十分に収差補正されるよう、最適化されている。
【００３３】
特に、この光学系は、凹面である面１９ｒａと凸面である面１９ｆａとを有するので、Ｔｓｃｈｅｒｎｉｎｇの解を満たすことが可能である。
また、最適化の際、第１屈折レンズ１９ｆ、第２屈折レンズ１９ｒそれぞれの厚さは、なるべく薄くすることが好ましい。
特に、本実施形態では、第２屈折レンズ１９ｒは、一方が平面なので、薄化することが設計上容易である。その結果、ホログラムコンバイナ光学系１のアイレリーフは十分に確保される。
【００３４】
なお、薄化が容易になるのは、第２屈折レンズ１９ｒの面１９ｒｂの形状を基板１５の面１５ｂの形状と近いものとすると共に、一方の第１屈折レンズ１９ｆの面１９ｆａの形状をＴｓｃｈｅｒｎｉｎｇの解を満たすよう選択すれば、薄化した状態のままで所定の視力矯正機能に必要なパワーを実現しつつ非点収差発生量の十分に少ない形状を実現できるからである。
【００３５】
また、本実施形態のホログラムコンバイナ光学系１は、表示面Ｄの見かけ距離を、面１９ｆａ、面１９ｒａの形状とは独立に補正できる。例えば、補正用光学系１８と画像表示素子２０との間隔を適宜調整するだけで、表示面Ｄの見かけ距離を、使用者の見やすい距離に調整することが可能である。
以上、本実施形態のホログラムコンバイナ光学系１、アイグラスディスプレイは、基板１５には変更を加えることなく第１屈折レンズ１９ｆ、第２屈折レンズ１９ｒの追加により視力矯正機能を付加するので、その汎用性は確保される。
【００３６】
また、その追加があっても、ホログラムコンバイナとしての性能は確保される。
しかも、２枚の屈折レンズ（第１屈折レンズ１９ｆ、第２屈折レンズ１９ｒ）によれば適切な収差補正が可能なので、視力矯正の効果は高い。
次に、ホログラムコンバイナ光学系１に付加される第１屈折レンズ１９ｆと第２屈折レンズ１９ｒとの固定方法を説明する。
【００３７】
第１屈折レンズ１９ｆと第２屈折レンズ１９ｒとの固定方法については、一般の眼鏡の眼鏡レンズに対し別のレンズを付加する場合と同様、クリップオン形式など様々な形式が考えられる。
本実施形態においては、第１屈折レンズ１９ｆと第２屈折レンズ１９ｒとが基板１５に直接固定される。
【００３８】
例えば、第２屈折レンズ１９ｒ、第１屈折レンズ１９ｆは、それぞれ基板１５に対しビスＳで固定される。ビスＳさえ取り外せば、第１屈折レンズ１９ｆと第２屈折レンズ１９ｒとは基板１５から分離できるので、第１屈折レンズ１９ｆ、第２屈折レンズ１９ｒは支持部材１６に対しそれぞれ着脱可能である。
よって、このアイグラスディスプレイは、使用者の必要に応じて第１屈折レンズ１９ｆ、第２屈折レンズ１９ｒを着脱できる。
【００３９】
また、第１屈折レンズ１９ｆ、第２屈折レンズ１９ｒの組み合わせを各視力毎にそれぞれ用意しておき、使用者の眼（ここでは、左眼）の視力に応じてそれら組み合わせを交換すれば、各視力の複数の使用者が１つのアイグラスディスプレイを共用できる。
なお、第２屈折レンズ１９ｒ、第１屈折レンズ１９ｆ、及び基板１５のそれぞれには、予め、図１に示すように、ビスＳを通すべく、ビスＳの溝に噛み合う微小孔（溝の切られた微小孔）が設けられる。
【００４０】
また、ビスＳによる固定箇所（つまり、微小孔の形成位置）は、図３に示す表示用光束の光路を妨げない位置、かつ、瞳Ｐに入射する外界光の光路をなるべく妨げない位置である。また、ビスＳによる固定箇所は、安定して固定できることから図１のように３点であることが好ましい（以下、３点とする。）。
また、第２屈折レンズ１９ｒと基板１５との間、及び第１屈折レンズ１９ｆと基板１５との間は、上記した間隙を設けるため、ワッシャー（ビスＳが貫通するワッシャー）Ｗを介して固定される。
【００４１】
但し、間隙を一様にするため、第２屈折レンズ１９ｒと基板１５との間に介設される３つのワッシャーＷの厚さは互いに同じであり、第１屈折レンズ１９ｆと基板１５との間に介設される３つのワッシャーＷの厚さは互いに同じである。
なお、簡単のため、間隙に充填されるのはそれぞれ空気でよい。但し、その間隙に塵などが混入しないよう、第１屈折レンズ１９ｆの周縁、第２屈折レンズ１９ｒの周縁と基板１５との間をシール材（できれば透明のシール材）で埋めることが望ましい。
【００４２】
［第１実施形態の変形例］
なお、上記実施形態では、基板１５の両面１５ａ、１５ｂが平面であり、第１屈折レンズ１９ｆが平凸レンズ、第２屈折レンズ１９ｒが平凹レンズであるホログラムコンバイナ光学系１を説明したが、図４（ａ）（ｂ）に示す各構成に変えても上記した効果と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
図４（ａ）に示したのは、基板１５’の瞳Ｐ側の面１５ａ’が凹面、その反対側の面１５ｂ’が面１５ａ’と同じ形状の凸面となった構成である。
それに伴い、第２屈折レンズ１９ｒ’はメニスカスレンズであり、特に、その基板１５’側の面１９ｒｂ’は面１５ａ’に沿う曲面（面１５ａ’と同じ形状）となっている。
【００４４】
また、第１屈折レンズ１９ｆ’もメニスカスレンズであり、特に、その基板１５’側の面１９ｆｂ’も面１５ｂ’に沿う曲面（面１５ｂ’と同じ形状）となっている。
このとき、基板１５’と第１屈折レンズ１９ｆ’との間隙、基板１５’と第２屈折レンズ１９ｒ’との間隙は、何れも一様である。
【００４５】
この構成では、基板１５’の一方の面１５ｂ’が凸面、他方の面１５ａ’が凹面であるが、両者は同じ面形状なので、基板１５’の単体では外界光に対し何らパワーを有しない。
よって、基板１５’は、第１実施形態の基板１５と同じく汎用性を有し、したがって、ホログラムコンバイナ光学系の汎用性、アイグラスディスプレイの汎用性は保たれる。
【００４６】
また、基板１５’に曲率を持たせたこの構成によれば、第１屈折レンズ１９ｆ’、基板１５’、第２屈折レンズ１９ｒ’からなる光学系全体の厚さを小さくすることも可能である。この場合、軽量化にも寄与する。
図４（ｂ）に示したのは、第１屈折レンズ１９ｆの面１９ｆａの一部に、異なる曲率の凸面２３が設けられた構成である
このような凸面２３が設けられた面１９ｆａは、光軸方向の異なる位置に２つの焦点を配する。すなわち、面１９ｆａは、一般の二重焦点眼鏡（老眼鏡の一種である。）の外側の面と同様の作用を有する。つまり、ホログラムコンバイナ光学系１に二重焦点眼鏡の機能を付加するものである。
【００４７】
しかも、他の部分については第１実施形態と同じなので、図４（ｂ）の構成は二重焦点眼鏡の機能を付加しつつも、第１実施形態と同じ効果を得ることができる。
なお、第１屈折レンズ１９ｆの面１９ｆａについては、図４（ｂ）に示すものに限らず使用者の眼の特性に応じて別の形状に変形することができる。
【００４８】
例えば、面１９ｆａを、球面でなく非球面にしてもよい。例えば、アナモルフィック面とすることで、乱視用眼鏡の機能を付加することができる。この構成も、他の部分については第１実施形態と同じなので、乱視用眼鏡の機能を付加しつつも、第１実施形態と同じ効果を得ることができる。また、三重焦点眼鏡や累進焦点眼鏡の機能を付加してもよい。
【００４９】
また、第２屈折レンズ１９ｒの面１９ｒａを、アナモルフィック面などの非球面としてもよい。基板１５よりも瞳Ｐ側に配置されているこの面１９ｒａを、例えばアナモルフィック面とすれば、外界光だけでなく表示用光束に対しても乱視補正の作用を発生させることができる。
【００５０】
また、図４（ａ）に示した第１屈折レンズ１９ｆ’の面１９ｆｂ’や、第２屈折レンズ１９ｒ’の面１９ｒｂ’（何れも曲面である。）についても、必要があればアナモルフィック面などの非球面にしてもよい。
［第２実施形態］
図５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
【００５１】
本実施形態では、本発明のコンバイナ光学系を搭載した本発明の情報表示装置（一例としてアイグラスディスプレイ）について説明する。なお、ここでは、コンバイナ光学系として、ホログラムコンバイナ光学系を説明する。また、本実施形態と第１実施形態との相違点は、ホログラムコンバイナ光学系にあるので、ここでは、本実施形態のホログラムコンバイナ光学系と第１実施形態のホログラムコンバイナ光学系１との相違点についてのみ説明する。
【００５２】
図５は、本実施形態のホログラムコンバイナ光学系２の構成及び光路（主光線の光路のみ）を示す図である。
ホログラムコンバイナ光学系２は、図３に示すホログラムコンバイナ光学系１とは異なり、基板１５と第１屈折レンズ１９ｆとの間隙は無い。すなわち、基板１５と第１屈折レンズ１９ｆとの間のワッシャーＷは外される。
【００５３】
これに伴い、ＨＯＥ１７は、例えば、瞳Ｐの前方、かつ面１９ｆａの内側の曲面上に形成される。
このとき、表示面Ｄを射出した表示光束は、図示したごとく、第１屈折レンズ１９ｆの内部をも進行し、ＨＯＥ１７において反射した後瞳Ｐに入射する。
ここで、第１屈折レンズ１９ｆの面１９ｆａは凸面（但し、第１屈折レンズ１９ｆの内側からみると凹面）なので、面１９ｆａにて反射した表示光束には、正のパワーが付与される。
【００５４】
一般に、ホログラムコンバイナ光学系においては、基板１５、補正用光学系１８からなる光学系は、正のパワーを有しなければならないが、このように表示光束の反射に面１９ｆａを利用すれば、他の部分（特に、ＨＯＥ１７の回折作用に）に割り当てられるパワーが小さくて済む。因みに、ＨＯＥ１７の回折作用に割り当てられるパワーが小さいと、色収差が抑えられ好ましい。
【００５５】
よって、本実施形態によれば、ホログラムコンバイナ光学系２の全体の性能を高めることまでもが可能となる。
なお、本実施形態においても、第１実施形態における図４（ａ）の構成のように、基板１５の面１５ａ，１５ｂ、第１屈折レンズ１９ｆの面１９ｆｂ、及び第２屈折レンズ１９ｒの面１９ｒｂに曲率を持たせてもよい。
【００５６】
また、本実施形態においても、第１実施形態における図４（ｂ）の構成のように、第１屈折レンズ１９ｆの面１９ｆａについては、使用者の眼の特性に応じて、二重焦点用の面、三重焦点用の面、非球面（累進焦点用の面、アナモルフィック面など）にしてもよい。また、第２屈折レンズ１９ｒの面１９ｒａを非球面にしてもよい。
【００５７】
また、アナモルフィック面を使用する場合、図５中符号２８で示すように、ホログラムコンバイナ光学系２の表示用光束の光路に対し、アナモルフィックな補正用光学系２８を挿入してもよい（図では、補正用光学系２８は、基板１５の面１５ａに固定されているが、光源ユニット３（図１参照）内に配置されてもよい。）。補正用光学系２８によれば、表示面Ｄの虚像を、乱視に適合させることができる（なお、このような補正用光学系２８については、第１実施形態のホログラムコンバイナ光学系において面１９ｆａをアナモルフィック面にした場合にも同様に配置可能である。）。
【００５８】
［その他］
図１では、支持部材１６として、ブリッジとテンプルの組み合わせからなる所謂リムレスタイプのフレームが示されているが（その支持部材１６とビスＳとが請求項における支持手段に対応する。）、本発明の支持手段は、これに限定されない。例えば、支持部材１６を、基板１５を周縁から支持するリムを有するフルリムタイプのフレームとすることもできる。
【００５９】
また、フルリムタイプである場合、第１屈折レンズ１９ｆと第２屈折レンズ１９ｒをリムに固定してもよい。
また、上記各実施形態では、片方の眼にしか情報を呈示しないアイグラスディスプレイを説明したが、両方の眼に情報を呈示するものにも、本実施形態のコンバイナ、及び情報表示装置は適用可能である。
【００６０】
また、上記各実施形態では、アイグラスディスプレイを説明したが、ＨＭＤ、ウエアラブルパソコンなどにも本実施形態のコンバイナ光学系は適用し得る。
また、上記各実施形態では、反射光学素子としてホログラム素子を用いたホログラムコンバイナ光学系を説明したが、ＨＯＥの代わりにハーフミラー、基板及び補正用光学系の代わりにレンズを使用したコンバイナ光学系にも本発明は適用し得る。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、視力矯正機能を有しつつも高性能及び高汎用性確保することのできるコンバイナ光学系、及び情報表示装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のアイグラスディスプレイの外観図である。
【図２】第１実施形態のコンバイナ光学系１の構成及び光路を示す図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】その他の実施形態を説明する図である。
【図５】第２実施形態のホログラムコンバイナ光学系２の構成及び光路（主光線の光路のみ）を示す図である。
【符号の説明】
１，２　ホログラムコンバイナ光学系
１６　支持部材
３　光源ユニット
１５　基板
１７　ＨＯＥ（ホログラム素子）
１８，２８　補正用光学系
２０　画像表示素子
１９ｆ　第１屈折レンズ
１９ｒ　第２屈折レンズ
１５ａ，１５ｂ，１９ｆａ，１９ｒａ　面
Ｗ　ワッシャー
Ｓ　ビス
Ｐ　瞳
Ｄ　表示面
【図１】
2004021078.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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