(57)【要約】【課題】投影光学系の射出瞳を観察位置に投影し、かつ、その投影された射出瞳の像を制限された領域まで拡大する拡散ホログラムを用いて、簡単な構成で小型でありながら、照明効率が良く明るい投影光学装置。【解決手段】表示素子に表示された映像を拡大投影する投影光学系１、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを少なくとも３つ備え、投影光学系の射出瞳８Ｒ、８Ｇ、８Ｂを観察者側に投影する凹面鏡２、２’と、投影光学系で投影された像近傍に配置され、凹面鏡２、２’で投影される投影光学系の射出瞳８Ｒ、８Ｇ、８Ｂの像を拡大する透過型ホログラムからなる拡散板３とを備えており、凹面鏡で投影され、透過型ホログラムからなる拡散板で拡大された各投影光学系の射出瞳の像４’が相互に少なくとも一部重なって投影される投影光学装置。【選択図】        図１
2004301876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々表示素子を含みその表示素子に表示された映像を拡大投影する投影光学系を少なくとも３つ備え、前記少なくとも３つの投影光学系の射出瞳を観察者側に投影する凹面鏡と、前記少なくとも３つの投影光学系で投影された像近傍に配置され、前記凹面鏡で投影される前記少なくとも３つの投影光学系の射出瞳の像を拡大する透過型ホログラムからなる拡散板とを備えており、前記凹面鏡で投影され、前記透過型ホログラムからなる拡散板で拡大された各投影光学系の射出瞳の像が相互に少なくとも一部重なって投影されることを特徴とする投影光学装置。
【請求項２】
前記少なくとも３つの投影光学系から前記拡大された各投影光学系の射出瞳の像に至る光線が前記透過型ホログラムからなる拡散板を２回透過する配置において、１回目に前記透過型ホログラムからなる拡散板を透過する角度と、２回目に前記透過型ホログラムからなる拡散板を透過する角度とが異なるように配置されていることを特徴とする請求項１記載の投影光学装置。
【請求項３】
前記凹面鏡がフレネル凹面反射鏡からなることを特徴とする請求項１又は２記載の投影光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影光学装置に関し、特に、ホログラムからなる拡散板を用いた投影光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から拡散ホログラムをスクリーンとして用いた投影光学装置が種々提案されている。しかしながら、従来の拡散ホログラムを用いたスクリーンは、スクリーン面に投影された映像からの光をある程度広げるように拡散するために用いられる。これは、通常の白色顔料あるいは透明粒子を混入してなる拡散スクリーンと同様である。ただし、拡散ホログラムはそれから出る拡散光の拡散角を制限可能であるので、比較的明るい映像を投影することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の投影光学装置においては、観察位置を制限するという考え方はとられていないので、拡散ホログラムを用いても十分に明るい映像を投影することができなかった。そのため、照明光学系を小型で低出力のものを用いて明るい映像を投影できる投影光学装置を構成することはできなかった。
【０００４】
本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、投影光学系の射出瞳を観察位置に投影し、かつ、その投影された射出瞳の像を制限された領域まで拡大する拡散ホログラムを用いて、簡単な構成で小型でありながら、照明効率が良く明るい投影光学装置を提供することである。
【０００５】
【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投影光学装置は、各々表示素子を含みその表示素子に表示された映像を拡大投影する投影光学系を少なくとも３つ備え、前記少なくとも３つの投影光学系の射出瞳を観察者側に投影する凹面鏡と、前記少なくとも３つの投影光学系で投影された像近傍に配置され、前記凹面鏡で投影される前記少なくとも３つの投影光学系の射出瞳の像を拡大する透過型ホログラムからなる拡散板とを備えており、前記凹面鏡で投影され、前記透過型ホログラムからなる拡散板で拡大された各投影光学系の射出瞳の像が相互に少なくとも一部重なって投影されることを特徴とするものである。
【０００６】
この場合に、前記少なくとも３つの投影光学系から前記拡大された各投影光学系の射出瞳の像に至る光線が前記透過型ホログラムからなる拡散板を２回透過する配置において、１回目に前記透過型ホログラムからなる拡散板を透過する角度と、２回目に前記透過型ホログラムからなる拡散板を透過する角度とが異なるように配置されていることが望ましい。
【０００７】
また、前記凹面鏡はフレネル凹面反射鏡からなることが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明において上記構成をとる理由とその作用について説明する。
【０００９】
図１（ａ）に、本発明に基づき構成される投影光学装置の１つの投影光学系１による模式的光路図を、また、図１（ｂ）に、本発明に基づき構成される投影光学装置の配置例を示す。なお、図１（ｂ）において、凹面鏡２はフレネル凹面反射鏡２’で構成されている。なお、投影光学系１、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂについては、表示素子、照明光源の図示は省かれている。図１（ａ）に示すように、表示素子に表示された映像（光源からの光束が走査手段で偏向走査されて形成された映像を含む）は、投影光学系１で拡大投影される。そして、その投影像近傍には拡散板３と、接眼光学系の凹面鏡２とが配置されている。ここで、拡散板３は透過型ホログラムからなる。凹面鏡２は投影光学系１の射出瞳を所定の位置に射出瞳像４として投影する。この所定の位置は、図１（ｂ）に示すように、観察者Ｍの眼球Ｅと略一致している。投影光学系１の接眼光学系２により形成された射出瞳像４は、拡散板３によって観察しやすい大きさの射出瞳像４’に拡大される。これにより、観察者Ｍの眼Ｅの位置が射出瞳像４の位置から多少ずれても、投影像を観察像として観察することが可能になる。この結果、明るくて観察しやすい投影光学装置が得られる。
【００１０】
ただし、拡散板３はホログラムで構成されているので波長分散がある。よって、波長が異なると、拡散角（回折角）が変化する。そのため、拡大された射出瞳像４’の位置は、波長に応じて図１（ａ）の場合は上下方向にずれる。したがって、カラー映像を表示する場合には、投影光学系としては、例えば図１（ｂ）に示すような構成になる。図１（ｂ）では、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色に分解された像を表示する３つの投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを用いている。ここで、投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、凹面鏡２への投影光の入射角が異なり、かつ、拡散板３上での各投影像が重なるように、図１（ｂ）の上下方向の位置に並べて配置されている。このような構成により、拡散板３による波長分散を補償すると共に、各投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂにより拡大された射出瞳像４’の位置が相互に重なるようにしている（この点は、後記の説明でより具体的に説明する。）。
【００１１】
ここで、本発明における特徴は、図１（ａ）に示すように、拡散板３を接眼光学系の凹面鏡２の入射側に配置している点である。このような構成に加えて拡散板３が透過型ホログラムであるので、投影光学系１から装置の射出瞳４’の位置に至る光線は、拡散板３を往復で計２回透過する。このような特徴を有するため、光は拡散板３で２度回折されることになる。このことを踏まえて、本発明では１回目（凹面鏡２に入射する前）の拡散板３を透過する角度と、２回目（凹面鏡２に入射した後）の拡散板３を透過する角度とを積極的に異ならせて、拡散板３（ここではホログラム）の角度選択性により何れか一方での回折を避けるようにしている。そのための配置については、後記する。
【００１２】
そして、拡散板３は、その拡散角が半値全幅で２０°以下であることが好ましい。拡散板３の拡散角が半値全幅で２０°を越えると、拡散角が大きくなりすぎる。この場合、観察視域は広がるが、観察像の明るさが暗くなり、観察物体を照明する照明装置が大掛かりになってしまう。さらに好ましくは、拡散板３の拡散角は、半値全幅で１０°以上あるのが好ましい。このようにすると、より見やすい投影光学装置になる。
【００１３】
また、その拡散板３は、１０分の１全幅の拡散角が４０°以下となる拡散特性を有することが好ましい。さらに、１０分の１全幅で拡散角が３０°以下となる拡散特性を有することが好ましい。
【００１４】
また、立体像を観察する構成の場合は、拡散板３の拡散角は半値全幅で８°以下であることが好ましい。また、１０分の１全幅の拡散角が１２°以下であることが好ましい。
【００１５】
次に、拡散板３の屈曲作用と波長分散の関係、及び接眼光学系の凹面鏡２と拡散板３の配置関係について説明する。拡散板３はホログラムであるので、参照光と拡散光源（２次光源）からの物体光との干渉記録によって作製される。このとき、参照光と物体光が同軸（インライン）配置での記録であると、図２（ａ）に示したように、投影光学系１からの軸上主光線６は、拡散板３に１回目の入射をして拡散板３で屈曲されずに直通する。そして、拡散板３を直通した主光線は、凹面鏡２で反射されて方向を変え、拡散板３を裏面側から入射して拡散板３を直通する。この際、１回目の入射の際に入射光の入射角度が、ホログラムの再生光入射角度（回折効率がピーク近傍になる角度）を満足していれば、１回目の透過の際に直通する主光線の周りに回折による拡散光が分布し、２回目の透過の際にはその拡散光はほとんど直通する。一方、２回目の入射の際に入射光の入射角度が、再生光入射角度を満足していれば、１回目の透過の際には軸上主光線６は回折されずにほとんど直通し、２回目の透過の際に直通する主光線の周りに回折による拡散光が分布する。何れの場合も、０次光７０  と主光線７１  は同じ方向に進む。図２（ａ）はこの様子を示したものであり、拡散光は図示していない。この図では、拡散板３で回折されない０次光７０  と回折された拡散光中の主光線（中心光線）７１  のみを図示している。この図では、０次光７０  と主光線７１  は同じ方向に進み、装置の射出瞳４’の中心に達する。したがって、図２（ａ）に示すように、拡散板３が拡散作用のみで、光路の屈曲作用を持たない場合は、拡散光だけでなく回折により拡散されない０次光７０  までもが射出瞳４’に達する。その結果、観察される映像中心に、０次光７０  のスポットが見えることになり望ましくない。
【００１６】
そこで、拡散板３として、参照光と物体光が相互に同軸でないオフライン配置の関係で記録したホログラムを用いる。このようなオフライン配置で記録した拡散板３は、再生光入射角度を満足して回折する場合に光線の屈曲と共に波長分散が生じる。その屈曲方向によって図２（ｂ）、（ｃ）のような光路と、図３（ａ）、（ｂ）のような光路とをとる。ここで、図２（ｂ）、（ｃ）は、拡散板３の再生光入射角度条件を、１回目の入射の際に満足している場合である。また、図３（ａ）、（ｂ）は、２回目の入射の際に満足している場合である。図２（ｂ）、図３（ａ）は、光線の屈曲方向が、拡散板３の法線に対する入射角に対して回折角が小さくなる方向の場合であり、図２（ｃ）、図３（ｂ）は、入射角に対して回折角が大きくなる方向の場合である。各図中、拡散光の図示は省き、拡散板３で回折して屈曲されたＲ、Ｇ、Ｂの波長の主光線（中心光線）をそれぞれ７Ｒ  、７Ｇ  、７Ｂ  で示してある。各図から明らかなように、光線を屈曲させる作用を持つ透過型ホログラムを拡散板３として用いると、ホログラムで回折されない０次光７０  を回折光７Ｒ  、７Ｇ  、７Ｂ  から分離できる。その結果、０次光が装置の射出瞳４’に入射しないように構成することが可能になる。具体的には、装置の射出瞳４’の位置において、射出瞳４’の中心からその瞳径の２分の１以上離れた位置に、０次光７０  が入射するように構成することが望ましい。
【００１７】
なお、透過型ホログラムでの屈曲角（偏角）を上記入射角と回折角の差の絶対値γで定義し、かつ、その屈曲角をｄ線（波長５８７．６ｎｍ）で測るとした場合、屈曲角γが小さすぎると、上記のように観察像中に０次光が入射してしまう。逆に、大きすぎると、波長分散を補償するために配置する投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ間の間隔が大きくなりすぎる。その結果、拡散板３上でのＲ、Ｇ、Ｂの投影像間の歪み（アオリ歪み）差が大きくなりすぎてしまい、正常なカラー像が観察し難くなる。
【００１８】
したがって、拡散板３のｄ線での屈曲角（偏角）γ（ｄ線）は、
γ＞１°                                              ・・・（１）
の関係を満たすのが良い。
【００１９】
さらに好ましくは、
γ＞２°                                          ・・・（１−１）
なる条件を満足することが好ましい。
【００２０】
さらに好ましくは、
γ＞１０°                                        ・・・（１−２）
なる条件を満足することが望ましい。
【００２１】
また、
γ＜４５°                                            ・・・（２）
の関係を満たすのが良い。
【００２２】
さらに好ましくは、
γ＜２０°                                        ・・・（２−１）
なる条件を満足することが好ましい。
【００２３】
上記の条件（１−２）と（２−１）を組み合わせると、次の条件（３）となる。
【００２４】
１０°＜γ＜２０°                                    ・・・（３）
この条件（３）についてさらに説明する。この条件の下限の１０°を下回ると、０次光と表示像を観察可能にする正規観察光との分離が少なくなる。そのため、観察者がちょっと頭を動かすと、０次光が眼に入ってまぶしくなることが多くなる。また、この条件の上限の２０°を越えると、拡散板３上でのＲ、Ｇ、Ｂの投影像間の歪み差が大きくなりすぎてしまい、正常なカラー像が観察し難くなる。
【００２５】
ところで、図２、図３においては、投影光学系１からの軸上主光線６あるいは０次光７０  は、凹面鏡２に斜め（凹面鏡２の入射位置での法線に対して角度βをなす。）に入射することを考えていた。ここで、軸上主光線６あるいは０次光７０  が凹面鏡２に略直角（β≒０°）に入射すると、拡散板３を２度通過した後にホログラムから射出する主光線７Ｒ  、７Ｇ  、７Ｂ  は軸上主光線６と略反対方向に向かう。そのため、装置の射出瞳４’の位置と投影光学系１が干渉することになる。そこで、凹面鏡２に入射する投影光学系１からの軸上主光線６、又はその０次光７０  の凹面鏡２への入射角β（ｄ線）は、
０°＜β＜４５°                                      ・・・（４）
の関係を満たすことが望ましい。
【００２６】
さらに好ましくは、
５°＜β＜２０°                                  ・・・（４−１）
なる条件を満足することが好ましい。
【００２７】
この条件（４−１）についてさらに説明する。この条件の下限の５°を下回ると、凹面鏡２の偏心量が小さくなる。そのため、拡散板３で共役再生が起こり、表示像観察に利用可能な光量が低下する。また、この条件の上限の２０°を越えると、凹面鏡２の偏心量が大きくなりすぎる。そのため、投影される瞳収差が大きくなり、均一な明るさの像を観察することが困難になってしまう。
【００２８】
また、図２、図３においては、投影光学系１からの軸上主光線６が拡散板３及びその裏面側の凹面鏡２に入射する位置は、それぞれの略中心で、また、拡散板３と凹面鏡２の間には偏心はないものとした。その場合、図２、図３から明らかなように、拡散板３を２度通過した投影光（回折光）７Ｒ  、７Ｇ  、７Ｂ  は、拡散板３の面の法線に対して角度をなすことになる。よって、装置の射出瞳４’は、拡散板３の正面には位置しなくなる。この状態だと、観察者が射出瞳４’の位置に眼球位置を合わせると、観察者は斜め方向から投影された映像を見ることになり、観察される像はアオリ像となって像歪みが発生する。そこで、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、拡散板３に対して、凹面鏡２を偏心させている（何れの図も上方へ偏心させている。）。このようにして、拡散板３を２度目に通過した際に、凹面鏡２で反射された主光線７Ｒ  、７Ｇ  、７Ｂ  が拡散板３に対して略直角をなすようにしている。なお、図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図２（ａ）〜（ｃ）に対応している。
【００２９】
ところで、図２〜図４から明らかなように、単一の投影光学系１を用いる場合は、拡散板３と凹面鏡２を経たＲ、Ｇ、Ｂの波長の主光線７Ｒ  、７Ｇ  、７Ｂ  は、拡散板３の透過型ホログラムによる波長分散のため、異なる角度で拡散板３と凹面鏡２から射出する。そのため、それぞれの波長による拡大された射出瞳像４’の位置に、ずれが発生する。その結果、し正常の色再現性が得られないか、正常な色再現性でカラー像が観察できる射出瞳範囲が狭くなってしまう。そこで、前記したように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色ごとに分解された像を表示する、３つの投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを用いる。そして、凹面鏡２への投影光の入射角が異なり、かつ、これら投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを上下方向に並列に配置する。その際、拡散板３上での各投影像が、重なるように配置する。このような構成にすることで、拡散板３によるこのような波長分散を補償し、これら投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂにより拡大された射出瞳像４’の位置が相互に重なるようにすることができる。
【００３０】
具体的に、図２（ｂ）、図３（ａ）、図４（ｂ）の場合は、上から下へ順に、Ｒの色分解像を投影する投影光学系１Ｒ、Ｇの色分解像を投影する投影光学系１Ｇ、Ｂの色分解像を投影する投影光学系１Ｂを、上下に並列して配置する。これにより、Ｇの波長の主光線７Ｇ  の位置に、他のＲ、Ｂの波長の主光線７Ｒ  、７Ｂ  を一致させることができる。その結果、全ての波長で一致した、広い拡大された射出瞳像４’を得ることができる。また、図２（ｃ）、図３（ｂ）、図４（ｃ）の場合は、上記とは逆に、上から下へ順に、Ｂの色分解像を投影する投影光学系１Ｂ、Ｇの色分解像を投影する投影光学系１Ｇ、Ｒの色分解像を投影する投影光学系１Ｒを上下に並列して配置する。これにより、Ｇの波長の主光線７Ｇ  の位置に、他のＲ、Ｂの波長の主光線７Ｒ  、７Ｂ  を一致させることができる。その結果、全ての波長で一致した、広い拡大された射出瞳像４’を得ることができる。
【００３１】
なお、投影光学系１、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから拡散板３上に斜め方向から投影像を入射させるので、拡散板３上での投影像もアオリ像となって像歪みが発生する。そのため、投影光学系１、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂはこのようなアオリ像の像歪みを補正する機能を持ったものを使用するのが望ましい。
【００３２】
また、装置の射出瞳４’を拡散板３の正面に位置するようにし、かつ、投影光学系１、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの軸上主光線６あるいは０次光７０  は凹面鏡２に斜めに入射するようにしてもよい。これにより、表面正反射光を装置の射出瞳４’に入射させないようにする効果も得られる。この正面正反射光は、投影光学系１、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから拡散板３に入射する投影光がその表面で反射した光であって、ノイズ光になる。
【００３３】
なお、上記の屈曲角（偏角）γと凹面鏡２への入射角βの比γ／βは、
０．５＜γ／β＜２                                    ・・・（５）
の関係を満たすことが望ましい。
【００３４】
この条件（５）について説明する。この条件の下限の０．５を下回ると、拡散板３の屈曲角が小さくなる。そのため、拡散板３で回折しない０次光が装置の射出瞳４’に入射してしまい、観察像にスポットフレアーがのることになる。また、上限の２を越えると、凹面鏡２の偏心量が比較的小さくなる。この場合、拡散板３に入射した後、凹面鏡２で反射してから、拡散板３の裏面で極僅かではあるがフレネル反射により反射され、再度凹面鏡２で反射する光線が存在する。そして、その光線が射出瞳４’に入射してしまう。この光線もスポットフレアーとして観察されてしまうので、好ましくない。
【００３５】
さらに好ましくは、
１＜γ／β＜１．５                                ・・・（５−１）
なる条件を満足することが、スポットフレアーの点でより好ましい。
【００３６】
ところで、拡散板３を用いる場合は、表示素子を照明する光源、あるいは、走査手段に入射させる光束を発生する光源は、単色性の高いＬＥＤやＬＤを用いることが望ましい。
【００３７】
以下に、本発明の投影光学装置の実施例１〜４について説明する。何れの実施例においても、凹面鏡２は投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの射出瞳を拡大投影する作用を生じ、拡散板３の組み合わせて光学系を構成する。また、凹面鏡２はフレネル凹面反射鏡２’から構成されている。また、各実施例において、後記の構成パラメータにおける光線追跡は、中心に配置する投影光学系１Ｇの射出瞳８Ｇを物体面とし、装置の射出瞳（射出瞳４の拡大された射出瞳像）４’を像面とし、その投影光学系１Ｇの射出瞳８Ｇの中心から装置の射出瞳４’までの順光線追跡（波長５８７．６ｎｍ）で行っている。
【００３８】
実施例１のＹ−Ｚ断面内の光路図を図５、図６に示す。ここで、図５及び図６は、投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの各射出瞳８Ｒ、８Ｇ、８Ｂから像面に到るまで間の光線の様子であって、図５は各波長の０次光１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの様子であり、図６は表面正反射光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの様子である。また、図７に、この実施例の拡散板３に用いる透過型ホログラムの撮影配置を示す。図７中の数字はｍｍ単位である。
【００３９】
実施例１は、図２（ｃ）に対応するもので、再生光入射角度条件が１回目の入射の際に満足し、２回目には回折せず、かつ、光線の屈曲方向が拡散板３の面の法線に対する入射角に対して回折角が大きくなる方向の場合の例である。また、フレネル凹面反射鏡２’はフレネル裏面鏡で構成されており、そのフレネル裏面鏡の偏心量をＭＹ、軸上主光線１０Ｇの拡散板３による偏角量をγ、フレネル凹面反射鏡２’への入射角をβとすると、
ＭＹ＝１５７．２３ｍｍ
γ＝１５．００°（屈折率１．４９２４の硝材中で）
β＝１２．５７°（屈折率１．４９２４の硝材中で）
γ／β＝１．１９
である。また、各投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの射出瞳８Ｒ、８Ｇ、８Ｂから第１面（拡散板３の入射側の平面）への軸上主光線１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの入射角（偏心角）をθとし、投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの波長をそれぞれ６５６．３ｎｍ、５８７．６ｎｍ、４８６．１３ｎｍとするとき、
2004301876.tif 000003
である。
【００４０】
また、拡散板３として用いる透過型ホログラムの露光条件は、図７（ａ）中に示す通りである。露光の際の座標系は、透過型ホログラムの面の軸上主光線１０Ｇの入射点を原点にして、ホログラム面をＸ−Ｙ面とし、投影光学系１Ｇの射出瞳８Ｇから離れる方向をＺ軸とする。このとき、ホログラムの寸法を、図７（ｂ）に示すように、縦×横を１９０ｍｍ×２５０ｍｍとする。また、露光のための第１光源位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）は以下の通りであり、点光源とする。
【００４１】
（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）＝（０，２９７．１１，−５７８．１２）
また、第２光源中心位置（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）は以下の通りである。そして、図７（ｃ）に示すように、縦×横が８６．６７ｍｍ×８６．６７ｍｍの面積を持つ拡散面光源とする。
【００４２】
（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）＝（０，４３５．３２，−４８２．７２）
以上の露光条件で作製した透過型ホログラムを、拡散板３として使用する。これにより、拡散板３により拡散された各波長の光束は、フレネル凹面反射鏡２’で反射される。また、観察者瞳面で色再現性良く観察できる射出瞳範囲が、縦×横が６０ｍｍ×６０ｍｍの正方形の拡大瞳４’となり、その中にφ６０の円形瞳が可能になる。
【００４３】
実施例２のＹ−Ｚ断面内の光路図を図８、図９に示す。ここで、図８及び図９は、投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの各射出瞳８Ｒ、８Ｇ、８Ｂから像面に到るまで間の光線の様子であって、図８は各波長の０次光１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの様子であり、図９は表面正反射光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの様子である。また、図１０にこの実施例の拡散板３に用いる透過型ホログラムの撮影配置を示す。図１０中の数字はｍｍ単位である。
【００４４】
実施例２は、図２（ｂ）に対応するもので、再生光入射角度条件が１回目の入射の際に満足し、２回目には回折せず、かつ、光線の屈曲方向が拡散板３の面の法線に対する入射角に対して回折角が小さくなる方向の場合の例である。また、フレネル凹面反射鏡２’はフレネル裏面鏡で構成されており、そのフレネル裏面鏡の偏心量をＭＹ、軸上主光線１０Ｇの透過型ホログラム３による偏角量をγ、フレネル凹面反射鏡２’への入射角をβとする、
ＭＹ＝４３．２３ｍｍ
γ＝１５．００°（屈折率１．４９２４の硝材中で）
β＝３．３６°（屈折率１．４９２４の硝材中で）
γ／β＝４．４６
である。また、各投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの射出瞳８Ｒ、８Ｇ、８Ｂから第１面（拡散板３の入射側の平面）への軸上主光線１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの入射角（偏心角）をθとし、投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの波長をそれぞれ６５６．３ｎｍ、５８７．６ｎｍ、４８６．１３ｎｍとするとき、
2004301876.tif 000004
である。
【００４５】
また、拡散板３として用いる透過型ホログラムの露光条件は、図１０（ａ）中に示す通りである。露光の際の座標系は、透過型ホログラムの面の軸上主光線１０Ｇの入射点を原点にして、ホログラム面をＸ−Ｙ面とし、投影光学系１Ｇの射出瞳８Ｇから離れる方向をＺ軸とする。このとき、ホログラムの寸法を、図１０（ｂ）に示すように、縦×横を１９０ｍｍ×２５０ｍｍとする。また、露光のための第１光源位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）は以下の通りであり、点光源とする。
【００４６】
（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）＝（０，２９７．１１，−５７８．１２）
また、第２光源中心位置（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）は以下の通りであり、図１０（ｃ）に示すように、縦×横が８６．６７ｍｍ×８６．６７ｍｍの面積を持つ拡散面光源とする。
【００４７】
（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）＝（０，１３６．３６，−６３５．５３）
以上の露光条件で作製した透過型ホログラムを拡散板３として使用することにより、拡散板３により拡散された各波長の光束は、フレネル凹面反射鏡２’で反射された後、観察者瞳面で色再現性良く観察できる射出瞳範囲が縦×横が６０ｍｍ×６０ｍｍの正方形の拡大瞳４’となり、その中にφ６０の円形瞳が可能になる。
【００４８】
実施例３のＹ−Ｚ断面内の光路図を図１１、図１２に示す。ここで、図１１及び図１２は、投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの各射出瞳８Ｒ、８Ｇ、８Ｂから像面に到るまで間の光線の様子であって、図１１は各波長の０次光１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの様子であり、図１２は表面正反射光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの様子である。また、図１３にこの実施例の拡散板３に用いる透過型ホログラムの撮影配置を示す。図１３中の数字はｍｍ単位である。
【００４９】
実施例３は、図３（ａ）に対応するもので、再生光入射角度条件が２回目の入射の際に満足し、１回目には回折せず、かつ、光線の屈曲方向が拡散板３の面の法線に対する入射角に対して回折角が小さくなる方向の場合の例である。また、フレネル凹面反射鏡２’はフレネル裏面鏡で構成されており、そのフレネル裏面鏡の偏心量をＭＹ、軸上主光線１０Ｇの透過型ホログラム３による偏角量をγ、フレネル凹面反射鏡２’への入射角をβとすると、
ＭＹ＝４９．７７ｍｍ
γ＝１２．３０°（屈折率１．４９２４の硝材中で）
β＝１２．６０°（屈折率１．４９２４の硝材中で）
γ／β＝０．９７
である。また、各投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの射出瞳８Ｒ、８Ｇ、８Ｂから第１面（拡散板３の入射側の平面）への軸上主光線１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの入射角（偏心角）をθとし、投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの波長をそれぞれ６５６．３ｎｍ、５８７．６ｎｍ、４８６．１３ｎｍとするとき、
2004301876.tif 000005
である。
【００５０】
また、拡散板３として用いる透過型ホログラムの露光条件は、図１３（ａ）中に示す通りである。露光の際の座標系は、透過型ホログラムの面の軸上主光線１０Ｇの入射点を原点にして、ホログラム面をＸ−Ｙ面とし、投影光学系１Ｇの射出瞳８Ｇから離れる方向をＺ軸とする。このとき、ホログラムの寸法を、図１３（ｂ）に示すように、縦×横を１９０ｍｍ×２５０ｍｍとする。また、露光のための第１光源位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）は以下の通りであり、点光源とする。
【００５１】
（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）＝（０，−９６．１３，−４３９．６５）
また、第２光源中心位置（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）は以下の通りであり、図１３（ｃ）に示すように、縦×横が６０ｍｍ×６０ｍｍの面積を持つ拡散面光源とする。
【００５２】
（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）＝（０，０，−４５０．００）
以上の露光条件で作製した透過型ホログラムを拡散板３として使用することにより、フレネル凹面反射鏡２’で反射された後、拡散板３により拡散された光束は、観察者瞳面で色再現性良く観察できる射出瞳範囲が縦×横が６０ｍｍ×６０ｍｍの正方形の拡大瞳６０となり、その中にφ６０の円形瞳が可能になる。
【００５３】
実施例４のＹ−Ｚ断面内の光路図を図１４、図１５に示す。ここで、図１４及び図１５は、投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの各射出瞳８Ｒ、８Ｇ、８Ｂから像面に到るまで間の光線の様子であって、図１４は各波長の０次光１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの様子であり、図１５は表面正反射光１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの様子である。また、図１６にこの実施例の拡散板３に用いる透過型ホログラムの撮影配置を示す。図１６中の数字はｍｍ単位である。
【００５４】
実施例４は、図３（ｂ）に対応するものであって、再生光入射角度条件が２回目の入射の際に満足し、１回目には回折せず、かつ、光線の屈曲方向が拡散板３の面の法線に対する入射角に対して大きくなる方向の場合の例である。また、フレネル凹面反射鏡２’はフレネル裏面鏡で構成されており、そのフレネル裏面鏡の偏心量をＭＹ、軸上主光線１０の透過型ホログラム３による偏角量をγ、フレネル凹面反射鏡２’への入射角をβとすると、
ＭＹ＝１７１．５４ｍｍ
γ＝１５．００°（屈折率１．４９２４の硝材中で）
β＝２．８８°（屈折率１．４９２４の硝材中で）
γ／β＝５．２１
である。また、各投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの射出瞳８Ｒ、８Ｇ、８Ｂから第１面（拡散板３の入射側の平面）への軸上主光線１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの入射角（偏心角）をθとし、投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの波長をそれぞれ６５６．３ｎｍ、５８７．６ｎｍ、４８６．１３ｎｍとするとき、
2004301876.tif 000006
である。
【００５５】
また、拡散板３として用いる透過型ホログラムの露光条件は、図１６（ａ）中に示す通りである。露光の際の座標系は、透過型ホログラムの面の軸上主光線１０Ｇの入射点を原点にして、ホログラム面をＸ−Ｙ面とし、投影光学系１Ｇの射出瞳８Ｇから離れる方向をＺ軸とする。このとき、ホログラムの寸法を、図１６（ｂ）に示すように、縦×横を１９０ｍｍ×２５０ｍｍとする。また、露光のための第１光源位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）は以下の通りであり、点光源とする。
【００５６】
（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）＝（０，１１６．６２，−４３４．６３）
また、第２光源中心位置（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）は以下の通りであり、図１６（ｃ）に示すように、縦×横が６０ｍｍ×６０ｍｍの面積を持つ拡散面光源とする。
【００５７】
（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）＝（０，０，−４５０．００）
以上の露光条件で作製した透過型ホログラムを拡散板３として使用する。これにより、フレネル凹面反射鏡２’で反射された後、拡散板３により拡散された光束により、観察者瞳面で色再現性良く観察できる射出瞳範囲が縦×横が６０ｍｍ×６０ｍｍの正方形の拡大瞳６０となり、その中にφ６０の円形瞳が可能になる。
【００５８】
以下に、上記実施例１〜４の構成パラメータを示す。上記のように、これら実施例においては、軸上主光線１０Ｇを、投影光学系１Ｇの射出瞳８Ｇの中心を出て拡散板３の中心通り、装置の射出瞳４’中心に至る光線で定義する。そして、順光線追跡において、投影光学系１Ｇのの射出瞳８Ｇの中心を原点とし、瞳面をＸ−Ｙ面とし、瞳に垂直な軸上主光線１０Ｇの進行方向をＺ軸正方向としている。
【００５９】
そして、偏心面については、光学系の原点からその面の面頂位置の偏心量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ）と、その面の中心軸（非球面については、下記（ａ）式のＺ軸）のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれを中心とする傾き角（それぞれα，β，γ（°））とが与えられている。その場合、αとβの正はそれぞれの軸の正方向に対して反時計回りを、γの正はＺ軸の正方向に対して時計回りを意味する。なお、面の中心軸のα，β，γの回転のさせ方は、面の中心軸とそのＸＹＺ直交座標系を、まずＸ軸の回りで反時計回りにα回転させ、次に、その回転した面の中心軸を新たな座標系のＹ軸の回りで反時計回りにβ回転させると共に１度回転した座標系もＹ軸の回りで反時計回りにβ回転させ、次いで、その２度回転した面の中心軸を新たな座標系の新たな座標系のＺ軸の回りで時計回りにγ回転させるものである。
【００６０】
また、本発明で用いられる非球面は、以下の定義式で与えられる回転対称非球面である。
【００６１】
Ｚ＝（Ｙ２  ／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｙ２  ／Ｒ２  ｝１  ／２］＋ＡＹ４  ＋ＢＹ６  ＋ＣＹ８  ＋ＤＹ１０＋……      ・・・（ａ）
ただし、Ｚを光の進行方向を正とした光軸（軸上主光線）とし、Ｙを光軸と垂直な方向にとる。ここで、Ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、…はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。この定義式のＺ軸が回転対称非球面の軸となる。
【００６２】
なお、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。長さの単位はｍｍである。
【００６３】
以下に、上記実施例１〜４の構成パラメータを示す。なお、以下の表中の“ＡＳＳ”は非球面、“ＦＬ”はフレネル面、“ＲＥ”は反射面、“ＨＯＥ”は透過型ホログラム、“ＰＩＭ”は画像投影面をそれぞれ示す。
【００６４】
2004301876.tif 000007
【００６５】
2004301876.tif 000008
【００６６】
2004301876.tif 000009
【００６７】
2004301876.tif 000010
【００６８】
次に、本発明の投影光学装置を立体観察装置として構成する実施例について説明する。
【００６９】
図１７は、上述の各実施例で示した構成を備えた本発明が適用可能な立体観察システムの１例を示す概略構成図である。本例では、Ｒ、Ｇ、Ｂの投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの組を１組の投影装置として、１対のそのような投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒを用意し、左右の投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒに両眼視差のある映像を表示させる。この左右の投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒは投影装置制御装置１０２に接続されている。投影装置制御装置１０２は、立体（３Ｄ）内視鏡や、立体（３Ｄ）顕微鏡等の立体（３Ｄ）画像入力装置に設けられている左右のカメラで撮像された画像を選択入力して、左右の投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒにその選択した画像を送って表示させるように構成されている。また、本例では、投影装置制御装置１０２は、その他の選択入力可能な画像として、パソコンを介して作成された視差を有する立体（３Ｄ）画像も本例の表示パネル１００への入力画像として入力して投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒに表示させることができるように構成されている。そして、表示パネル１００としては、以上で説明したような接眼光学系の凹面鏡２あるいはフレネルフレネル反射鏡２’とその前面に配置された透過型ホログラムからなる拡散板３とからなるものを用いる。
【００７０】
以下に、このように構成された立体観察システムの応用例について説明する。
【００７１】
図１８は、本発明による上記のような立体観察システムを応用した製品の１実施例を示す説明図である。本実施例の製品は、表示パネル１００と左右の投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒとを保持部材１０３に一体的に取り付けた反射型立体投影観察装置と、保持部１０３を支持する支持アーム１０４と、支持アーム１０４を支持するキャスター付き支持部本体１０５とで構成されている。反射型立体投影観察装置は、左右の投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒから互いに視差のある映像を表示パネル１００に投影し、表示パネル１００で反射して観察者の左右の眼ＥＬ、ＥＲにそれぞれ観察用の瞳を拡大させて映像を結像するように構成されている。
【００７２】
保持部材１０３は支持アーム１０４との連結部１０４ａを介して矢印方向に回動可能に連結されており、支持アーム１０４は支持部本体１０５に連結部１０４ｂを介して矢印方向に回動可能に連結されており、保持部材１０３、支持アーム１０４を所望方向に回動させることで、観察者の観察姿勢を変えることができるようになっている。また、保持部材１０３には操作部１０３ａが設けられており、所望方向への回動がしやすくなっている。
【００７３】
また、支持部本体１０５はキャスター１０５ａが付いており、支持部本体１０５を移動させることで観察位置を変えることができようになっている。
【００７４】
図１９は、本発明による立体観察システムを応用した製品の他の実施例を示す説明図である。この実施例の製品は図１８と同様の保持部材１０３に取り付けられた反射型立体投影観察装置を支持する支持アーム１０４を支持する支持部本体１０５を天井１０６に取り付けて構成されている。本実施例のように構成すれば、立体投影観察装置を置くスペースを省略することができる。
【００７５】
図２０は、本発明による立体観察システムを応用した製品の他の実施例を示す説明図である。本実施例の製品は、支持アーム１０４を手術用の椅子１０７に取り付けて構成されている。表示パネル１００は保持部材１０３ｂに取り付けられ、投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒは保持部材１０３ｃに取り付けられている。そして、保持部材１０３ｂは、保持部材１０３ｃに回動可能に取り付けらており、表示パネル１００の投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒに対する向きを所定の方向に変えることができるようになっている。投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒを取り付けた保持部材１０３ｃは、支持アーム１０４に連結部１０４ｃを介して３６０°回動可能に取り付けられており、表示パネル１００及び投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒの向きを所定方向に変えることができるようになっている。さらに、表不パネル１００の左右側方には取っ手１０８が設けられており、表示パネル１００に直接手を触れずに向きの調整操作がしやすくなっている。また、手術用の椅子１０７にはキャスター１０７ａが設けられており、手術用椅子１０７を移動させることで観察位置を変えることができようになっている。
【００７６】
図２１は、本発明による立体観察システムを応用した製品の他の実施例を示す説明図である。本実施例の製品は、キャスター１０５ａ付き支持部本体１０５及び連結部１０４ｃを介して回動可能な支持アーム１０４を備えた手術用顧微鏡の画像入力部１０９に、投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒと表示パネル１００とが保持部材１０３に取り付けられた２台の立体投影観察装置を保持部材１０３を介して取り付けて構成されている。手術用顕微鏡の画像入力部１０９には２台のカメラが内蔵され、入力画像はそれぞれの立体投影観察装置の投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒに送られるように構成されており、手術用顕微鏡での立体画像が複数の観察者に同時に観察できるようになっている。
【００７７】
そして、図１８〜図２１に示した実施例の製品の立体観察システムは、手術用顕微鏡の表示装置、内視鏡の表示装置、医療関連の立体情報画像の表示装置、コンピュータを用いたゲーム機等の娯楽製品の表示装置、各種立体（３Ｄ）のＣＡＤ画像等の業務関連の立体（３Ｄ）画像の表示装置等に適用可能である。
【００７８】
図２２は、本発明の投影光学装置を用いた手術用立体観察システムの１実施例を示す説明図である。本実施例の製品は、キャスター１０５ａ付き支持部本体１０５に自在アーム１１０を介して３次元方向に移動自在で３６０°回転自在に支持アーム１０４が取り付けられ、その支持アーム１０４に連結部１０４ｄを介して同様に移動自在、回転自在に保持部材１０３が取り付けられ、その保持部材１０３に投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒと表示パネル１００とが取り付けられている。一方、支持アーム１０４先端には、手術用顕微鏡の画像入力部１０９が取り付けられ、その画像入力部１０９には２台のカメラが内蔵され、入力画像は立体投影観察装置の投影装置１０１Ｌ、１０１Ｒに送られるように構成されており、手術用顕微鏡で患者Ｐの患部の立体画像を観察しながら手術を行うことができるようになっている。
【００７９】
また、上記のような本発明による反射型の接眼光学系である凹面鏡２あるいはフレネルフレネル反射鏡２’とその前面に配置された透過型ホログラムからなる拡散板３とからなる反射型の表示パネル１００は、立体画像の表示のみならず、単一画像を表示する投影表示装置としても利用可能である。そのような投影表示装置としての携帯電話の例を図２３、図２４に示す。図２３、図２４は携帯電話１３８に操作者自身や通話相手等の撮影像と電話番号等の情報を投影表示する本発明の投影表示装置を備え、そのために投影装置１０１（図１７〜図２２の場合と同様に、Ｒ、Ｇ、Ｂの投影光学系１Ｒ、１Ｇ、１Ｂの組を投影装置１０１とする。）と反射型の表示パネル１００を設けてその射出瞳４’の位置でその表示映像を無理なく観察できるようにしている。この携帯電話１３８には、操作者の声を情報として入力するマイク部１３９と、通話相手の声を出力するスピーカ部１４０と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ１４１と、操作者が情報を入力する操作ボタン１４２と、上記の投影表示装置とが設けられている。図２３は、表示パネル１００を携帯電話１３８に対して開閉する機構を持っており、携帯時は折り畳んでポケット等に収納することが可能となる。また、図２４は、表示パネル１００は携帯電話１３８の本体内部に固定され、折り畳まずにそのままポケット等に収納するものである。
【００８０】
以上の本発明の投影光学装置は例えば次のように構成することができる。
【００８１】
〔１〕  各々表示素子を含みその表示素子に表示された映像を拡大投影する投影光学系を少なくとも３つ備え、前記少なくとも３つの投影光学系の射出瞳を観察者側に投影する凹面鏡と、前記少なくとも３つの投影光学系で投影された像近傍に配置され、前記凹面鏡で投影される前記少なくとも３つの投影光学系の射出瞳の像を拡大する透過型ホログラムからなる拡散板とを備えており、前記凹面鏡で投影され、前記透過型ホログラムからなる拡散板で拡大された各投影光学系の射出瞳の像が相互に少なくとも一部重なって投影されることを特徴とする投影光学装置。
【００８２】
〔２〕  前記少なくとも３つの投影光学系から前記拡大された各投影光学系の射出瞳の像に至る光線が前記透過型ホログラムからなる拡散板を２回透過する配置において、１回目に前記透過型ホログラムからなる拡散板を透過する角度と、２回目に前記透過型ホログラムからなる拡散板を透過する角度とが異なるように配置されていることを特徴とする上記１記載の投影光学装置。
【００８３】
〔３〕  前記凹面鏡がフレネル凹面反射鏡からなることを特徴とする上記１又は２記載の投影光学装置。
【００８４】
〔４〕  前記透過型ホログラムからなる拡散板の拡散角は、半値全幅で２０°以下であることを特徴とする上記１から３の何れか１項記載の投影光学装置。
【００８５】
〔５〕  光強度が１／１０になる全幅の拡散角が４０°以下であることを特徴とする上記１から４の何れか１項記載の投影光学装置。
【００８６】
〔６〕  前記少なくとも３つの投影光学系からの軸上主光線が前記凹面鏡に斜めに入射するように配置されていることを特徴とする上記１から５の何れか１項記載の投影光学装置。
【００８７】
〔７〕  前記透過型ホログラムからなる拡散板の１回目及び２回目透過時に回折されてない０次光が前記拡大された各投影光学系の射出瞳の像に入射しないように構成されていることを特徴とする上記１から６の何れか１項記載の投影光学装置。
【００８８】
〔８〕  前記透過型ホログラムからなる拡散板が、回折による屈曲作用を有することを特徴とする上記１から７の何れか１項記載の投影光学装置。
【００８９】
〔９〕  前記透過型ホログラムからなる拡散板によるｄ線の軸上主光線の屈曲角をγとするとき、
１０°＜γ＜２０°                                    ・・・（３）
なる条件を満足することを特徴とする上記１から８の何れか１項記載の投影光学装置。
【００９０】
〔１０〕  前記凹面鏡へのｄ線の軸上主光線の入射角をβとすると、
５°＜β＜２０°                                  ・・・（４−１）
の関係を満たすことを特徴とする上記１から９の何れか１項記載の投影光学装置。
【００９１】
〔１１〕  前記透過型ホログラムからなる拡散板によるｄ線の軸上主光線の屈曲角をγ、前記凹面鏡へのｄ線の軸上主光線の入射角をβとすると、
０．５＜γ／β＜２                                    ・・・（５）
の関係を満たすことを特徴とする上記１から１０の何れか１項記載の投影光学装置。
【００９２】
〔１２〕  前記少なくとも３つの投影光学系により色分解像が前記透過型ホログラムからなる拡散板近傍に重畳して投影されることを特徴とする上記１から１１の何れか１項記載の投影光学装置。
【００９３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、投影光学系の射出瞳を観察位置に投影し、かつ、その投影された射出瞳の像を制限された領域まで拡大する拡散ホログラムを用いて、簡単な構成で小型でありながら、照明効率が良く明るい投影光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づき構成される投影光学装置の１つの投影光学系による模式的光路図（ａ）と本発明に基づき構成される投影光学装置の配置例を示す図（ｂ）である。
【図２】１回目の通過で屈曲される透過型ホログラムからなる拡散板と接眼光学系の凹面鏡との組み合わせの光路図であり、（ａ）は拡散板が拡散作用のみで光路の屈曲作用を持たない場合、（ｂ）は拡散板の屈曲方向が法線に対する入射角に対して回折角が小さくなる方向の場合、（ｃ）は入射角に対して回折角が大きくなる方向の場合である。
【図３】２回目の通過で屈曲される透過型ホログラムからなる拡散板と接眼光学系の凹面鏡との組み合わせの光路図であり、（ａ）は拡散板の屈曲方向が法線に対する入射角に対して回折角が小さくなる方向の場合、（ｂ）は入射角に対して回折角が大きくなる方向の場合である。
【図４】接眼光学系の凹面鏡が偏心している場合の１回目の通過で屈曲される透過型ホログラムからなる拡散板と凹面鏡との組み合わせの光路図であり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図２（ａ）〜（ｃ）に対応する図である。
【図５】本発明の実施例１のＹ−Ｚ断面内の光路図であり、各波長の０次光の光路を同時に示す図である。
【図６】本発明の実施例１のＹ−Ｚ断面内の光路図であり、各波長の表面正反射光の光路を同時に示す図である。
【図７】本発明の実施例１の拡散板に用いる透過型ホログラムの撮影配置を示す図でり、（ａ）は透過型ホログラムと点光源、拡散面光源の位置関係を示す図、（ｂ）はホログラムの寸法を示す図、（ｃ）は拡散面光源の寸法を示す図である。
【図８】本発明の実施例２の図５と同様の図である。
【図９】本発明の実施例２の図６と同様の図である。
【図１０】本発明の実施例２の図７と同様の図である。
【図１１】本発明の実施例３の図５と同様の図である。
【図１２】本発明の実施例３の図６と同様の図である。
【図１３】本発明の実施例３の図７と同様の図である。
【図１４】本発明の実施例４の図５と同様の図である。
【図１５】本発明の実施例４の図６と同様の図である。
【図１６】本発明の実施例４の図７と同様の図である。
【図１７】本発明による立体観察システムを応用した製品の１実施例を示す説明図である。
【図１８】本発明による立体観察システムを応用した製品の他の実施例を示す説明図である。
【図１９】本発明による立体観察システムを応用した製品の他の実施例を示す説明図である。
【図２０】本発明による立体観察システムを応用した製品の他の実施例を示す説明図である。
【図２１】本発明による立体観察システムを応用した製品の他の実施例を示す説明図である。
【図２２】本発明の投影光学装置を用いた手術用立体観察システムの１実施例を示す説明図である。
【図２３】本発明の投影光学装置を携帯電話に適用した場合の斜視図である。
【図２４】本発明の投影光学装置を携帯電話に適用した別の場合の斜視図である。
【符号の説明】
Ｍ…観察者
Ｅ、ＥＬ、ＥＲ…観察者眼球
Ｐ…患者
１…投影光学系
１Ｒ…Ｒの色分解像を表示する投影光学系
１Ｇ…Ｇの色分解像を表示する投影光学系
１Ｂ…Ｂの色分解像を表示する投影光学系
２…凹面鏡（接眼光学系）
２’…フレネル凹面反射鏡
３…透過型ホログラムからなる拡散板
４…射出瞳像
４’…拡大された射出瞳像
６…投影光学系からの軸上主光線
７０  …０次光
７１  …主光線
７Ｒ  、７Ｇ  、７Ｂ  …Ｒ、Ｇ、Ｂの波長の主光線（中心光線）（回折光）
８Ｒ…Ｒの色分解像を表示する投影光学系の射出瞳
８Ｇ…Ｇの色分解像を表示する投影光学系の射出瞳
８Ｂ…Ｂの色分解像を表示する投影光学系の射出瞳
１１Ｒ…Ｒの０次光
１１Ｇ…Ｇの表面正反射光
１１Ｂ…Ｂの表面正反射光
１２Ｒ…Ｒの表面正反射光
１２Ｇ…Ｇの表面正反射光
１２Ｂ…Ｂの表面正反射光
１００…表示パネル
１０１Ｌ、１０１Ｒ…投影装置
１０２…投影装置制御装置
１０３…保持部材
１０３ａ…操作部
１０３ｂ…保持部材
１０３ｃ…保持部材
１０４…支持アーム
１０４ａ…連結部
１０４ｂ…連結部
１０４ｃ…連結部
１０４ｄ…連結部
１０５…キャスター付き支持部本体
１０５ａ…キャスター
１０６…天井
１０７…椅子
１０７ａ…キャスター
１０８…取っ手
１０９…画像入力部
１１０…自在アーム
１３８…携帯電話
１３９…マイク部
１４０…スピーカ部
１４１…アンテナ
１４２…操作ボタン
【図１】
2004301876.tif 000011
【図２】
2004301876.tif 000012
【図３】
2004301876.tif 000013
【図４】
2004301876.tif 000014
【図５】
2004301876.tif 000015
【図６】
2004301876.tif 000016
【図７】
2004301876.tif 000017
【図８】
2004301876.tif 000018
【図９】
2004301876.tif 000019
【図１０】
2004301876.tif 000020
【図１１】
2004301876.tif 000021
【図１２】
2004301876.tif 000022
【図１３】
2004301876.tif 000023
【図１４】
2004301876.tif 000024
【図１５】
2004301876.tif 000025
【図１６】
2004301876.tif 000026
【図１７】
2004301876.tif 000027
【図１８】
2004301876.tif 000028
【図１９】
2004301876.tif 000029
【図２０】
2004301876.tif 000030
【図２１】
2004301876.tif 000031
【図２２】
2004301876.tif 000032
【図２３】
2004301876.tif 000033
【図２４】
2004301876.tif 000034