(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの反射面を備える偏心光学系であって、
前記反射面は、光束にパワーを与える曲面形状を有し、
前記偏心光学系は、直交する２軸方向で大きさの異なる瞳を有し、
前記２軸のうち前記瞳の最も長い長軸方向は、前記反射面に入射する光束の光軸と前記反射面から出射する光束の光軸を含む対称面と垂直であり、
前記２軸のうち前記瞳の最も短い短軸方向は、前記対称面と平行であり、かつ、以下の条件式を満足することを特徴とする偏心光学系。
１＜ＥＰＤｘ／ＥＰＤｙ＜１００
ただし、前記長軸方向の長さがＥＰＤｘであり、前記短軸方向の長さがＥＰＤｙである。
【請求項２】
屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質で形成され、前記瞳に向かう光束をプリズム内に入射する入射面と、入射された前記光束をプリズム内で反射する前記反射面と、反射された前記光束をプリズム外に射出する射出面とを有する偏心プリズムを備えていることを特徴とする請求項１記載の偏心光学系。
【請求項３】
映像を表示する表示素子と、前記表示素子に表示された映像又はその中間像を投影するリレー光学系と、前記リレー光学系からの光束を観察者の眼球に向けて収束する収束作用を有する接眼光学系とから構成される投影表示装置において、前記リレー光学系として請求項１又は２記載の偏心光学系を用いたことを特徴とする投影表示装置。
【請求項４】
請求項３において、前記リレー光学系による結像位置近傍に、一次元方向に拡散作用を有する拡散素子を付加したことを特徴とする投影表示装置。
【請求項５】
請求項４において、前記一次元方向に拡散する拡散素子の拡散方向が、対称面に対して平行であることを特徴とする投影表示装置。
【請求項６】
前記反射面は、前記対称面に対してのみ面対称で偏心収差を取り除く補正を行う自由曲面であることを特徴とする請求項１記載の偏心光学系。
【請求項７】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の偏心光学系。
１．５＜ＥＰＤｘ／ＥＰＤｙ＜５０
【請求項８】
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の偏心光学系。
２．０＜ＥＰＤｘ／ＥＰＤｙ＜１０
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏心光学系及びそれを用いた投影表示装置に関し、特に、非円形の瞳を有することでより明るい撮像及び像観察が可能となる偏心光学系とそれを用いた投影表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
小型の表示素子を用いて光学系により拡大表示するものとして、特開平７−３３３５５１号や特開平８−７６０３４号のもの等がある。これらは、表示素子を凹面鏡を用いて虚像として拡大表示するものである。何れも回転非対称な反射面を用いて収差の少ない投影像を得るものである。このような光学系を用いた装置の応用例としては、例えば特開２０００−２２１４４０に示される投影光学系がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
撮像光学系においては、入射瞳径が大きい程取り込める光量が増し、明るい像が得られるが、回転対称な光学系の場合、大口径になることから、レンズを固定するための鏡枠部分のレンズ間隔やふち肉が足りなくなり、これを確保するために間隔を厚くすると、全体が大きくなってしまう。また、収差補正を十分に行うためには、多くの光学エレメントが必要となってしまう。
【０００４】
また、観察光学系の場合、射出瞳径が大きい程観察者の眼球配置位置の自由度が大きくなるが、同様に、回転対称な光学系の場合、全体が大きくなってしまい、また、多くの光学エレメントが必要となってしまう。
【０００５】
観察光学系の場合に、射出瞳径を大きくする他の方法として、拡散作用を有する光学素子を配置し、瞳の拡大を図ることも考えられるが、像が非常に暗くなるため、消費電力が大きい明るい表示素子と大型な電池が必要となり、例えば安価な携帯端末に利用することは不適当である。
【０００６】
ところで、従来の表示素子を直接凹面鏡等で拡大するタイプは、表示素子としてある程度大きなものを使用せざるを得ず、小型の表示装置を構成することはできなかった。また、表示素子の映像を空中に１回投影する方式の場合は小型の表示素子を用いることが可能であり、安価に大きい画面の表示を観察することが可能な光学系であるが、接眼光学系の射出瞳位置が短く、頭部直前に接眼光学系を配置する必要があり、手に持って観察する場合には画面全面を観察することはできなかった。
【０００７】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、光学系の瞳を非円形とすることで明るく小型の撮像及び像観察が可能な偏心光学系とそれを用いた投影表示装置を提供することである。
【０００８】
【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偏心光学系は、少なくとも１つの反射面を備える偏心光学系であって、
前記反射面は、光束にパワーを与える曲面形状を有し、
前記偏心光学系は、直交する２軸方向で大きさの異なる瞳を有し、
前記２軸のうち前記瞳の最も長い長軸方向は、前記反射面に入射する光束の光軸と前記反射面から出射する光束の光軸を含む対称面と垂直であり、
前記２軸のうち前記瞳の最も短い短軸方向は、前記対称面と平行であり、かつ、以下の条件式を満足することを特徴とするものである。
【０００９】
１＜ＥＰＤｘ／ＥＰＤｙ＜１００
ただし、前記長軸方向の長さがＥＰＤｘであり、前記短軸方向の長さがＥＰＤｙである。
【００１０】
以下、本発明において上記構成をとる理由と作用について説明する。上記条件式（１）は、本発明に基づいて瞳の形状を非円形とすることを表すものであり、その下限の１を越えて小さくなるときは、瞳が円形又は正方形に近い形になり、より明るい撮像及び像観察が行えなくなる。他方、上限の１００を越えて大きくなるときは、光学系のパワーの瞳形成のための負荷が大きくなりすぎ、良好な結像性能が得られなくなる。  さらに望ましくは、次の条件式を満足することが重要である。
【００１１】
１．５＜ＥＰＤｘ／ＥＰＤｙ＜５０                  ・・・（１−１）
この条件式の下限及び上限の意味は前述と同様である。
【００１２】
さらに望ましくは、次の条件式を満足することが重要である。
【００１３】
２．０≦ＥＰＤｘ／ＥＰＤｙ＜１０                  ・・・（１−２）
この条件式の下限及び上限の意味は前述と同様である。
【００１４】
さらに、本発明において、光学面（反射面、屈折面）を偏心配置させることにより、すなわち、偏心光学系とすることにより、隣接している有効径同士が干渉してしまうために、対称面方向（偏心方向）の瞳径を大きくとることは困難であるが、対称面に垂直な方向の有効径は重なり合うことがないために、対称面に平行な方向の瞳径ＥＰＤｙに対して垂直方向の瞳径ＥＰＤｘを大きくすることが可能である。
【００１５】
また、光学面を偏心配置する際に発生する偏心収差を補正するためには、回転非対称の光学面を有することが重要である。
【００１６】
また、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質で形成され、前記瞳に向かう光束をプリズム内に入射する入射面と、その光束をプリズム内で反射する少なくとも１つの反射面と、光束をプリズム外に射出する射出面とを有し、その少なくとも１つの反射面が、光束にパワーを与える曲面形状を有する偏心プリズムを備えていることが望ましい。
【００１７】
レンズのような屈折光学素子は、その境界面に曲率を付けることにより始めてパワーを持たせることができる。そのため、レンズの境界面で光線が屈折する際に、屈折光学素子の色分散特性による色収差の発生が避けられない。その結果、色収差を補正する目的で別の屈折光学素子が付加されるのが一般的である。
【００１８】
一方、ミラーやプリズム等のような反射光学素子は、その反射面にパワーを持たせても原理的に色収差の発生はなく、色収差を補正する目的だけのために別の光学素子を付加する必要はない。そのため、反射光学素子を用いた光学系は、屈折光学素子を用いた光学系に比べて、色収差補正の観点から光学素子の構成枚数の削減が可能である。
【００１９】
同時に、反射光学素子を用いた反射光学系は、光路を折り畳むことになるために、屈折光学系に比べて光学系自身を小さくすることが可能である。
【００２０】
また、反射面は屈折面に比して偏心誤差感度が高いため、組み立て調整に高い精度を要求される。しかし、反射光学素子の中でも、プリズムはそれぞれの面の相対的な位置関係が固定されているので、プリズム単体として偏心を制御すればよく、必要以上の組み立て精度、調整工数が不要である。
【００２１】
さらに、プリズムは、屈折面である入射面と射出面、それと反射面を有しており、反射面しかもたないミラーに比べて、収差補正の自由度が大きい。特に、反射面に所望のパワーの大部分を分担させ、屈折面である入射面と射出面のパワーを小さくすることで、ミラーに比べて収差補正の自由度を大きく保ったまま、レンズ等のような屈折光学素子に比べて、色収差の発生を非常に小さくすることが可能である。また、プリズム内部は空気よりも屈折率の高い透明体で満たされているために、空気に比べ光路長を長くとることができ、空気中に配置されるレンズやミラー等よりは、光学系の薄型化、小型化が可能である。
【００２２】
特に、偏心光学系の偏心方向に垂直な方向、すなわち、対称面方向に垂直な方向においては、プリズム内部が空気よりも屈折率の高い透明体で満たされている分曲率半径が大きくできるため、光学面のその方向の有効幅を大きく取れるため、対称面に平行な方向の瞳径ＥＰＤｙに対して垂直方向の瞳径ＥＰＤｘをより大きくすることができる。そのため、同じ大きさの光学系の場合、相対的に明るい光学系を構成することが可能になる。また、同じ明るさ光学系の場合、相対的に小型の光学系を構成することが可能になる。
【００２３】
なお、本発明においては、上記のように、回転非対称の光学面を用いるが、回転非対称な曲面形状としては、限定的でないが、自由曲面を用いることが望ましい。自由曲面は、例えば米国特許第６，１２４，９８９号（特開２０００−６６１０５号）の（ａ）式により定義される自由曲面であり、その定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
【００２４】
このような偏心光学系に用いる偏心プリズムとしては、プリズム内に光を入射する入射面と、その光をプリズム内で反射する１つ以上の反射面と、反射光をプリズム外に射出する射出面とを有する反射回数が１回以上の公知の種々のものが何れも使用可能である。
【００２５】
このような偏心プリズムの例としては、２つの反射面を備え、入射面と第１反射面と第２反射面と射出面からなり、入射面と第１反射面とを結ぶ光路が第２反射面と射出面とを結ぶ光路とプリズム内で交差するようになっているものがある。
【００２６】
このような形状の偏心プリズムは、収差補正の自由度が高くなり、収差の発生が少ない。さらに、２つの反射面の配置の対称性が高いので、この２つの反射面で発生する収差が２つの反射面相互で補正し合い、収差発生が少ない。また、光路がプリズム内で交差光路を形成する構成のために、単に光路を折り返す構造のプリズムに比較して光路長を長く取ることが可能で、光路長の長さの割にプリズムを小型化することができる。
【００２７】
このような偏心プリズムの他の例としては、３つの反射面を備え、その内の第３反射面が  入射面を兼用した面にて形成され、第１反射面が射出面を兼用した面にて形成されているものがある。
【００２８】
このような形状の偏心プリズムは、３つの反射面を有するために３回の反射面にパワーを分散することが可能であり、収差発生を少なくすることが可能である。また、光路がプリズム内で交差する構成のために、単に光路を折り返す構造のプリズムに比較して光路長を長く取ることが可能である。
【００２９】
また、２つの反射面を備え、入射面を兼用した第２反射面と、第１反射面と、射出面とからなる偏心プリズムを例示することができる。
【００３０】
第２反射面と入射面とを兼用するこの形状の偏心プリズムは、第２反射面で光線を大きく屈曲させ、第１反射面は少ない屈曲角で光線を第２反射面へと反射するために、プリズム光学系の入射光線方向の厚さを薄くすることが可能なものである。
【００３１】
さらに、２つの反射面を備え、入射面と、射出面を兼用した第１反射面と、第２反射面とからなる偏心プリズム、あるいは、２つの反射面を備え、入射面を兼用した第２反射面と、第１反射面と、射出面とからなる偏心プリズムを例示することができる。
【００３２】
第１反射面と射出面を兼用するこのこの形状の偏心プリズムは、第１反射面で大きく光線を屈曲させ、さらに第２反射面は少ない屈曲角で光線を射出面へと反射するために、プリズム光学系の射出光線方向の厚さを薄くすることが可能なものである。
【００３３】
さらに好ましくは、偏心プリズムは、対称面を１面のみ有する自由曲面を備え、プリズムを構成する各面は略同一面内の対称面を有していることが好ましい。この構成により、対称面と直交する方向には比較的有効径を広く取ることが可能となり、縦横比が２以上の横方向に大きな射出瞳径を取ることが可能となる。
【００３４】
さて、以上のような対称面に垂直な方向に瞳径が大きい本発明の偏心光学系は、前記条件式（１）〜（１−２）の何れかを満足する入射瞳を形成するために、直交する２軸方向で大きさの異なる絞りを持った撮像光学系あるいは結像光学系として用いることができる。このような撮像光学系あるいは結像光学系は明るく小型のものとして構成することができる。
【００３５】
また、以上のような対称面に垂直な方向に瞳径が大きい本発明の偏心光学系、特に偏心プリズムを用いた偏心光学系は、映像を表示する表示素子と、その表示素子に表示された映像又はその中間像を投影するリレー光学系と、そのリレー光学系からの光束を観察者の眼球に向けて収束する収束作用を有する接眼光学系とから構成される投影表示装置の、リレー光学系として用いることも可能である。表示素子に表示された映像を接眼光学系近傍に拡大投影することにより、小型で高性能なリレー光学系を構成することが可能となる。
【００３６】
小型の表示素子は生産性が良いことから、安価に高画素のものを入手することが可能である。できれば表示画像の対角の長さが１インチ以下の表示素子を用いることが望ましく、さらに好ましくは、０．５インチ以下の表示素子を使うことが、安価な表示装置を構成する場合に有利となる。
【００３７】
このように小型の表示素子を用いる場合には、虫眼鏡のような光学系で拡大するだけでは拡大倍率が不足であり、十分な大きさの映像として観察することはできなかった。そこで、リレー光学系で表示素子の映像を一度拡大投影し、リレー光学系で投影された像をさらに接眼光学系で拡大すると同時に、リレー光学系からの光束を観察者眼球に収束する作用を有する接眼光学系により構成することが重要である。
【００３８】
小型の表示素子を接眼光学系近傍に拡大投影するリレー光学系に本発明の対称面に垂直な方向に瞳径が大きい偏心光学系を用いることにより、小型のリレー光学系を構成することが可能となる。
【００３９】
さらに、偏心光学系の対称面を両眼を結ぶ直線と垂直になるように配置することで、対称面に垂直な方向に大きい瞳が接眼光学系により拡大され、両眼での像観察及び手ぶれによる像のケラレの許容範囲を大きくすることができる。
【００４０】
さらに、対称面方向（瞳の長軸に対して直交する方向）の観察可能範囲を広げるために、プリズムシートやレンチキュラーシート等のような１次元方向に拡散作用を有する拡散素子をリレー光学系による結像位置近傍に付加することが望ましい。その際は、その１次元方向に拡散作用を有する拡散素子の拡散方向を対称面に平行に配置することが好ましい。
【００４１】
また、対称面と直交する方向に表示素子の長手方向を一致させることにより、対称面方向の光学面の有効径が小さくてすむことから、装置の小型化につながり、かつ、収差発生量が少なくなり好ましい。
【００４２】
また、接眼光学系をフレネルレンズあるいはフレネル反射鏡のようなフレネル素子で構成することにより、接眼光学系折り畳み時の装置の厚さを薄くすることが可能となり、携帯性に優れた表示装置になる。
【００４３】
さらに好ましくは、接眼光学系も回転非対称面を用いて構成することが好ましい。特に、物体中心を射出して観察者の虹彩中心を通過し、眼底中心に到達する軸上主光線が接眼光学系に対して偏心して入射する偏心光学系の場合、接眼光学系を回転非対称な面で構成することにより、偏心によって発生する像の台形歪みや、像面の傾き等の偏心収差を補正することが可能となる。また、リレー光学系を上記のように偏心光学系で構成すると、リレー光学系と偏心収差の補正を分担することが可能となり、さらに好ましい。
【００４４】
【発明の実施形態】
以下に、まず本発明の偏心光学系及びそれを用いた投影表示装置の光学系の数値実施例について説明する。
【００４５】
実施例１〜６の構成パラメータは後記するが、座標系は、実施例１〜４の場合は、明るさ絞り（開口絞り）（入射瞳）５位置から撮像面（撮像素子）６に向う順光線追跡で、図１に示すように、軸上主光線２を、光学系の明るさ絞り５の中心を垂直に通り、撮像面６の中心に至る光線で定義する。また、実施例５〜６の場合は、射出瞳１（観察者瞳）位置から表示素子３に向う逆光線追跡で、図５、図６に示すように、軸上主光線２を、光学系の射出瞳１の中心を垂直に通り、表示素子３の中心に至る光線で定義する。そして、実施例１〜４の場合は順光線追跡において、実施例５〜６の場合は逆光線追跡において、明るさ絞り５あるいは射出瞳１の中心を偏心光学系の偏心光学面の原点として、軸上主光線２に沿う方向をＺ軸方向とし、明るさ絞り５あるいは射出瞳１から光学系の明るさ絞り５あるいは射出瞳１に面した面に向かう方向をＺ軸正方向とし、光学系の対称面（偏心方向の平面）をＹ−Ｚ平面とし、Ｚ軸に直交し、撮像面６あるいは表示素子３から離れる方向をＹ軸正方向とし、Ｙ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＸ軸とする。
【００４６】
偏心面については、光学系の原点の中心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（自由曲面については、前記（ａ）式のＺ軸、非球面については、後記の（ｂ）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。
【００４７】
また、本発明で用いられる自由曲面の面の形状は、例えば米国特許第６，１２４，９８９号（特開２０００−６６１０５号）の（ａ）式により定義される自由曲面であり、その定義式のＺ軸が自由曲面の軸となる。
【００４８】
また、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。
【００４９】
Ｚ＝（ｙ2 ／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）ｙ2 ／Ｒ2 ｝1 /2］＋Ａｙ4 ＋Ｂｙ6 ＋Ｃｙ8 ＋Ｄｙ10＋……      ・・・（ｂ）
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。
【００５０】
なお、データの記載されていない自由曲面、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。
【００５１】
さて、以下に示す実施例１〜４は、偏心プリズム１０を撮像光学系として用い、焦点距離が３．７ｍｍ、Ｆナンバーが２．８、物点無限遠の設計例であり、３．６ｍｍ×２．７ｍｍの撮像素子６を使用するものである。それぞれ入射瞳を構成する明るさ絞り５の開口径の最も長い軸と最も短い軸の比が２倍以上である。
【００５２】
実施例１は、図１（ａ）に対称面（Ｙ−Ｚ面）に沿った断面図、図１（ｂ）にＸ−Ｚ面に投影した光路図を示すように、第１面１１から第４面１４を有する偏心プリズム１０からなり、第１面１１は入射面、第２面１２は第１面１１で屈折されてプリズム内に入射した光束を反射する第１反射面、第３面１３は第２面１２で反射された光束を反射する第２反射面、第４面１４は第３面１２で反射された光束を屈折してプリズム外に射出する射出面であり、入射面１１と第１反射面１２とを結ぶ光路が第２反射面１３と射出面１４とを結ぶ光路とプリズム内で交差するようになっている。そして、撮像素子６はその射出面１４に面して配置され、その撮像素子６の撮像面上に被写体の像を結像する。
【００５３】
この実施例は、２つの反射面１２、１３を有し、各反射面における偏心角が比較的小さいことから、その面における偏心収差の発生量が少なくてすみ、それぞれに大きなパワーを持たせることができる。加えて、２つの屈折面１１、１４に関しても、全反射面を兼ねる必要性がないために、大きなパワーを持たせることができる。したがって、結像性能が非常に良好である。
【００５４】
また、パワーをそれぞれの面に分散配置することが可能であり、１つの面のパワーを小さくすることができるため、対称面（Ｙ−Ｚ面）に垂直な方向の曲率を小さくすることができ、その方向の瞳径を大きくとることが可能である。
【００５５】
実施例２は、図２に図１と同様の図を示すように、第１面１１から第３面１３を有する偏心プリズム１０からなり、第１面１１は入射面、第２面１２は第１面１１で屈折されてプリズム内に入射した光束を反射する第１反射面と、第２反射面１３で反射された光束を屈折してプリズム外に射出する射出面とを兼用する面、第３面１３は第２反射面１３である。そして、撮像素子６は第２面１２に面して配置され、その撮像素子６の撮像面上に被写体の像を結像する。
【００５６】
この実施例は、全反射面と屈折面を兼ねる面１２を持たせることにより、光路を折り返してコンパクトな構成をとることができる。また、第２反射面１３における偏心角が小さいために、大きな正パワーを持たせることができ、レトロフォーカスタイプの配置をとることで、広角な場合において良好な結像性能を得ることができる。
【００５７】
実施例３は、図３に図１と同様の図を示すように、第１面１１から第３面１３を有する偏心プリズム１０からなり、第１面１１は入射面と、第２反射面１３で反射された光束を第２面１２に向けて全反射する第３反射面とを兼用する面、第２面１２は第１面１１で屈折されてプリズム内に入射した光束を全反射する第１反射面と、第３反射面１１で反射された光束を屈折してプリズム外に射出する射出面とを兼用する面、第３面１３は第２反射面１３である。そして、撮像素子６は第２面１２に面して配置され、その撮像素子６の撮像面上に被写体の像を結像する。
【００５８】
この実施例は、全反射面を２面１１、１２用いることにより、非常にコンパクトな構成をとることができる。また、第２反射面１３における偏心角が小さいために、大きな正パワーを持たせることができ、画角が小さい場合に収差補正効果が良好である。
【００５９】
実施例４は、図４に図１と同様の図を示すように、第１面１１から第３面１３を有する偏心プリズム１０からなり、第１面１１は入射面と、第１反射面１２で反射された光束を第３面１３に向けて全反射する第２反射面とを兼用する面、第２面１２は第１反射面１２、第３面１３は射出面である。そして、撮像素子６は第３面１３に面して配置され、その撮像素子６の撮像面上に被写体の像を結像する。
【００６０】
この実施例は、全反射面と屈折面を兼ねる面１１を持たせることにより、光路を折り返して非常に薄くできる。また、第１反射面１２における偏心角が小さいために、大きな正パワーを持たせることができ、画角が小さい場合に結像性能が良好である。
【００６１】
なお、実施例１〜４の第１面１１〜第４面１４あるいは第１面１１〜第３面１３は全て回転非対称の自由曲面からなる。
【００６２】
実施例５、６は、偏心プリズム光学系のうち実施例１のタイプのものをリレー光学系３１として用いた投影表示装置であり、観察画角は水平１３°、垂直１０°、観察者眼球位置に当たる射出瞳１から映像までの距離は３０ｃｍであり、８．９×６．７ｍｍの画像表示素子３を使用するものである。それぞれ、瞳１の径の最も長い軸と最も短い軸の比が３倍以上である。
【００６３】
図５に実施例５の対称面（Ｙ−Ｚ面）に沿った断面図、図６にＸ−Ｚ面に投影した光路図、図７（ａ）、（ｂ）にそれぞれ図５、図６の画像表示素子３、リレー光学系３１、接眼光学系３２近傍の拡大図を示す。
【００６４】
また、図８、図９、図１０に実施例６のそれぞれ図５、図６、図７に対応する図を示す。
【００６５】
実施例５、６の光学系は、それぞれ図５〜図７、図８〜図１０に示すように、射出瞳１に面した接眼光学系３２は射出瞳１側の面がフレネル透過面、反対側の面が平面のフレネルレンズからなり、その入射側に光路折り返し用の反射面（平面鏡）３３が配置され、その反射面３３に面してリレー光学系３１が配置されている。このリレー光学系３１は画像表示素子３に面した偏心プリズム１０からなり、この実施例の偏心プリズム１０は、画像表示素子３に面する第４面１４と、反射面３３に面する第１面１１と、第１面１１と第４面１４の間に配置された２つの反射面の第２面１２、第３面１３とからなり、偏心プリズム１０は対称面（Ｙ−Ｚ面）に対して面対称な構成になっている。
【００６６】
これらの実施例において、画像表示素子３からの表示光は偏心プリズム１０の第４面１４で屈折してプリズム内に入射し、第３面１３と第２面１２で内部反射を繰り返し、第１面１１で屈折してプリズム外に射出し、その光束は反射面３３で折り返され、接眼光学系３２のフレネルレンズ面上に画像表示素子３の拡大像を結像し、接眼光学系３２で屈折された光束は射出瞳１に収束する。
【００６７】
ここで、リレー光学系３１の第１面１１近傍が射出瞳１と共役になっており、偏心プリズム１０の第１面１１の外形あるいはその面１１に設けた遮光部が射出瞳１の外形を決めることになる。したがって、この面１１に横長の開口を形成することとなり、この開口が射出瞳１の形状を決めることになる。
【００６８】
なお、実施例５〜６の偏心プリズム１０の第１面１１〜第４面１４は全て回転非対称の自由曲面からなり、接眼光学系３２のフレネル透過面は回転対称非球面からなる。
【００６９】
一般に、観察光学系においては、光学系の射出瞳位置に観察者の瞳を置くことで像観察が可能であり、射出瞳径が大きい程広い範囲での観察が可能であるが、前記したように、撮像光学系と同様の理由で射出瞳径を大きくとることは困難である。
【００７０】
しかし、実施例１〜４にあげたような偏心プリズム光学系の場合は、対称面に垂直な方向においては隣接する有効径同士の干渉が起こらないため、対称面に垂直な方向に瞳径を拡大することは容易である。したがって、リレー光学系３１として、実施例１〜４にあげたような偏心プリズム光学系を用いることが好ましいが、その中、実施例１のタイプのが偏心プリズム光学系が最も性能が良好なので、これらの実施例５、６においても、リレー光学系３１として採用している。
【００７１】
なお、実施例５、６は、接眼光学系３２は拡散性がないものとして設計されており、拡散性に関しては、所望の拡散性なり、拡散素子を利用して構成することができる。例えば、接眼光学系３２近傍に上下方向に拡散性を持ったレンチキュラーシートを配置し、上下方向にのみ瞳を拡大することによりさらに広い観察範囲を確保することができる。
【００７２】
ここで、上記実施例１〜６の条件式（１）の値を示しておく。
【００７３】
0004800518.tif 000002
【００７４】
以下に上記各実施例の数値データを示すが、以下の表中の“ＦＦＳ”は自由曲面、“ＡＳＳ”は非球面、“ＲＥ”は反射面、“ＦＲ”はフレネル面をそれぞれ示す。
【００７５】
0004800518.tif 000003
0004800518.tif 000004
【００７６】
0004800518.tif 000005
0004800518.tif 000006
【００７７】
0004800518.tif 000007
0004800518.tif 000008
【００７８】
0004800518.tif 000009
0004800518.tif 000010
【００７９】
0004800518.tif 000011
0004800518.tif 000012
【００８０】
0004800518.tif 000013
0004800518.tif 000014
【００８１】
上記実施例１、５の横収差をそれぞれ図１１、図１２に示す。これらの横収差図において、括弧内に示された数字は（水平画角，垂直画角）を表し、その画角における横収差を示す。
【００８２】
ところで、実施例５、６に例示したような光学系を用いる投影表示装置は、図１３、図１４に示すような携帯情報端末や、図１５、図１６に示すような携帯電話の形態にも適用することができ、安価で消費電力の少ない、極めて携帯性に優れた装置を提供することができる。
【００８３】
図１３の場合は、接眼光学系３２を少なくとも反射作用を有する光学素子３４で構成する例である。この場合、表示装置の本体３０上に、観察者側から見て、操作ボタン３６をリレー光学系３１より手前に配置することが望ましい。この配置により、操作ボタン３６のボタン操作をする手で光路を遮ることがなく、ボタン操作する度に映像を遮断してしまう問題を避けることが可能となる。また、リレー光学系３１は接眼光学系３２の手前に配置することにより、接眼光学系３２で反射された映像を無理なく観察することが可能となる。なお、図１３において、観察者眼球位置をＥで示し、この投影表示装置の横長の射出瞳１の位置に観察者の両眼あるいは片眼Ｅを一致させることにより、表示映像を無理なく観察することができる。なお、画像表示素子は、リレー光学系３１の本体３０側に配置されるが、図示を省く。
【００８４】
さらに、図１４の場合、接眼光学系３２は、本体３０から開閉する機構にすることによって、携帯時はポケット等に収納することが可能となる。また、このとき、電源も切断する機能を付けておくと、節電効果が高い。
【００８５】
さらに、開閉は観察者側を本体３０から持ち上げて開閉する方向にすることによって、接眼光学系３２の光学面が収納時に表面に露出することがなく、光学系の光学面に汚れ等が付着し難くなりより好ましい。
【００８６】
また、図１４の場合は、接眼光学系３２を少なくとも透過作用を有する光学素子３５で構成するものである。この場合、表示装置の本体３０上に、観察者側から見て、操作ボタン３６を接眼光学系３２より手前に配置することが望ましい。この配置により、操作ボタン３６のボタン操作をする手で光路を遮ることがなく、ボタン操作する度に映像を遮断してしまう問題を避けることが可能となる。また、リレー光学系３１の手前に接眼光学系３２を配置することにより、無理なく映像を観察することが可能となる。
【００８７】
また、図１４の場合は、接眼光学系３２をリレー光学系３１側に倒して収納するようにすることが好ましい。これにより、リレー光学系３１を保護するカバーの役目を接眼光学系３２表面で代用することが可能となる。
【００８８】
さらに、図１３、図１４のどちらの使用形態においても、リレー光学系３１と接眼光学系３２の間に反射鏡３７（図１４）を配置し、光路を折り曲げることにより、リレー光学系３１から接眼光学系３２までの距離を短くすることが可能となる。さらに好ましくは、その反射鏡３７にパワーを持たせることにより、接眼光学系３２の持つパワーを分散することが可能となり、より大画面の映像を鮮明に表示することが可能となる。なお、図１４の場合、反射鏡３７は実施例５、６の反射面３３が対応している。
【００８９】
また、その反射鏡３７は接眼光学系３２の下に収納するようにすることにより、その光学素子が露出することが防げ、防塵性が向上する。
【００９０】
図１５、図１６は携帯電話３８に接眼光学系３２をリレー光学系３１からなる投影表示装置を設けてその横長の射出瞳１の位置でその表示映像を無理なく観察できるようにしたものであり、携帯電話３８には、操作者の声を情報として入力するマイク部４０１と、通話相手の声を出力するスピーカ部４０２と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ４０６と、操作者が情報を入力する操作ボタン３６と、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が設けられている。図１５は、図１３に対応する構成で、接眼光学系３２を携帯電話３８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１６は、図１４に対応する構成であるが、接眼光学系３２は携帯電話３８の本体表面に固定され、その内部にリレー光学系３１と反射鏡３７が取り付けられており、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。
【００９１】
ところで、前記したように、本発明による偏心光学系を撮像光学系や結像光学系として用いる場合に、入射瞳を形成するために、偏心光学系の対称面に平行な方向の瞳径ＥＰＤｙに対して垂直方向の瞳径ＥＰＤｘが大きい明るさ絞り５を配置する。そのような明るさ絞り５の形状としては、図１７（ａ）、（ｂ）に例示するように、楕円形状でもよいし（ａ）、長方形でもよい（ｂ）。その他横長のどのような形状の開口から明るさ絞り５を構成してもよい。
【００９２】
図１８〜図２０は、本発明による偏心光学系を電子カメラのファインダー部の対物光学系に組み込んだ構成の概念図を示す。図１８は電子カメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１９は同後方斜視図、図２０は電子カメラ４０の構成を示す断面図である。電子カメラ４０は、この例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影用対物光学系４８を通して撮影が行われる。撮影用対物光学系４８によって形成された物体像が、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター５１を介してＣＣＤ４９の撮像面５０上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５２を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５２には記録手段６１が接続されており、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段６１は処理手段５２と別体に設けらてもよいし、フロッピーディスク等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【００９３】
さらに、ファインダー用光路４４上には、ファインダー用対物光学系５３が配置されており、このファインダー用対物光学系５３は、カバーレンズ５４、ミラー６８、開口絞り５、本発明の偏心光学系を構成する実施例１のような偏心プリズム１０、フォーカス用レンズ６６からなる。また、カバー部材として用いられているカバーレンズ５４は、負のパワーを有するレンズであり、画角を拡大している。また、偏心プリズム１０の後方に配置されているフォーカス用レンズ６６は光軸の前後方向へ位置調節可能になっており、ファインダー用対物光学系５３のピント調節に用いられる。このファインダー用対物光学系５３によって結像面６７上に形成された物体像は、像正立部材であるポロプリズム５５の視野枠５７上に形成される。なお、視野枠５７は、ポロプリズム５５の第１反射面５６と第２反射面５８との間を分離し、その間に配置されている。このポリプリズム５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く接眼光学系５９が配置されている。
【００９４】
このように構成されたカメラ４０は、ファインダー用対物光学系５３を少ない光学部材で構成でき、高性能・低コスト化が実現できると共に、対物光学系５３の光路自体を折り曲げて構成できるため、カメラ内部での配置の自由度が増し、設計上有利となる。
【００９５】
なお、図２０の構成において、撮影用対物光学系４８の構成については言及しなかったが、撮影用対物光学系４８としては屈折型同軸光学系の他に、本発明による偏心プリズム１０からなる何れかのタイプの撮像光学系を用いることも当然可能である。
【００９６】
次に、図２１は、本発明の偏心光学系からなる撮像光学系を電子カメラ４０の撮影部の対物光学系４８に組み込んだ構成の概念図を示す。この場合は、撮影用光路４２上に配置された撮影用対物光学系４８に、カバー部材６５、開口絞り５、実施例３のタイプの偏心プリズム１０からなる本発明による撮像光学系を用いている。この撮影用対物光学系４８により形成された物体像は、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター５１を介してＣＣＤ４９の撮像面５０上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５２を介し、液晶表示素子（ＬＣＤ）６０上に電子像として表示される。また、この処理手段５２は、ＣＣＤ４９で撮影された物体像を電子情報として記録する記録手段６１の制御も行う。ＬＣＤ６０に表示された画像は、接眼光学系５９を介して観察者眼球Ｅに導かれる。この接眼光学系５９は偏心プリズムからなり、この例では、入射面６２と、反射面６３と、反射と屈折の兼用面６４の３面から構成されている。また、２つの反射作用を持った面６３、６４の中、少なくとも一方の面、望ましくは両方の面が、光束にパワーを与え、かつ、偏心収差を補正する唯一の対称面を持つ面対称自由曲面にて構成されている。そして、この唯一の対称面は、撮影用対物光学系４８のプリズム１０が有する面対称自由曲面の唯一の対称面と略同一平面上に形成されている。また、この撮影用対物光学系４８は他のレンズ（正レンズ、負レンズ）をプリズム１０の物体側あるいは像側にその構成要素として含んでいてもよい。
【００９７】
このように構成されたカメラ４０は、撮影用対物光学系４８を少ない光学部材で構成でき、高性能・低コスト化が実現できると共に、光学系全体を同一平面上に並べて配置できるため、この配置平面と垂直方向の厚みの簿型化が実現できる。
【００９８】
なお、本例では、撮影用対物光学系４８のカバー部材６５として平行平面板を配置しているが、前例と同様に、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
次に、図２２に、本発明による偏心光学系からなる撮像光学系を電子内視鏡の観察系の対物光学系８２に組み込んだ構成の概念図を示す。この例の場合、観察系の対物光学系８２は、カバー部材８５、開口絞り５、実施例２のタイプの偏心プリズム１０を用いており、接眼光学系８７も、実施例１のタイプの偏心プリズム１０、開口絞り２、ミラー９０、接眼レンズ９１からなり、本発明による偏心光学系を接眼光学系として用いている。この電子内視鏡は、図２２（ａ）に示すように、電子内視鏡７１と、照明光を供給する光源装置７２と、その電子内視鏡７１に対応する信号処理を行うビデオプロセッサ７３と、このビデオプロセッサ７３から出力される映像信号を表示するモニター７４と、このビデオブロセッサ７３と接続され映像信号等に記録するＶＴＲデッキ７５、及び、ビデオディスク７６と、映像信号を映像としてプリントアウトするビデオプリンタ７７と、頭部装着型画像表示装置（ＨＭＤ）７８と共に構成されており、電子内視鏡７１の挿入部７９の先端部８０と、その接眼部８１は、図２２（ｂ）に示すように構成されている。光源装置７２から照明さた光束は、ライトガイドファイバー束８８を通って照明用対物光学系８９により、観察部位を照明する。そして、この観察部位からの光が、カバー部材８５を介して、観察用対物光学系８２によって物体像として形成される。この物体像は、ローパスフィルター、赤外カットフィルター等のフィルター８３を介してＣＣＤ８４の撮像面上に形成される。さらに、この物体像は、ＣＣＤ８４によって映像信号に変換され、その映像信号は、図２２（ａ）に示すビデオプロセッサ７３により、モニター７４上に直接表示されると共に、ＶＴＲデッキ７５、ビデオディスク７６中に記録され、また、ビデオプリンタ７７から映像としてプリントアウトされる。また、ＨＭＤ７８の画像表示素子に表示されＨＭＤ７８の装着者に表示される。同時に、ＣＣＤ８４によって変換された映像信号は接眼部８１の液晶表示素子（ＬＣＤ）８６上に電子像として表示され、その表示像は接眼光学系８７を経て観察者眼球Ｅに導かれる。
【００９９】
このように構成された内視鏡は、少ない光学部材で構成でき、高性能・低コスト化が実現できると共に、対物光学系８０が内視鏡の長軸方向に並ぶため、細径化を阻害することなく上記効果を得ることができる。
【０１００】
次に、図２３〜図２５は本発明による偏心光学系からなる撮像光学系を情報処理装置の一例であるパソコンに内蔵した構成を示す概念図である。
【０１０１】
図２３はパソコン３００のカバーを開いた前方斜視図、図２４はパソコン３００の撮影光学系３０３の断面図、図２５は図２３の状態の側面図である。図２３〜図２５に示されるように、パソコン３００は、外部から繰作者が情報を入力するためのキーボード３０１と、図示を省略した情報処理手段や記録手段と、情報を操作者に表示するモニター３０２と、操作者自身や周辺の像を撮影するための撮影光学系３０３とを有している。ここで、モニター３０２は、図示しないバックライトにより背面から照明する透過型液晶表示素子や、前面からの光を反射して表示する反射型液晶表示素子や、ＣＲＴディスプレイ等であってよい。また、図中、撮影光学系３０３は、モニター３０２の右上に内蔵されているが、その場所に限らず、モニター３０２の周囲や、キーボード３０１の周囲のどこであってもよい。
【０１０２】
この撮影光学系３０３は、撮影光路３０４上に、本発明の実施例３のような偏心プリズム１０からなる対物光学系１００と、像を受光する撮像素子１６２とを有している。これらはパソコン３００に内蔵されている。
【０１０３】
ここで、撮像素子１６２上には付加的にｌＲカットフィルター１８０が貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物光学系１００の鏡枠の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物光学系１００と撮像素子１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
【０１０４】
撮像素子１６２で受光された物体像は、パソコン３００の処理手段に入力され、電子画像としてモニター３０２に表示される、図２３には、その一例として、操作者の撮影された画像３０５が示されている。また、この画像３０５は、処理手段を介し、インターネットや電話を介して、遠隔地から通信相手のパソコンに表示されることも可能である。
【０１０５】
次に、情報処理装置の他の例として電話、特に、その中でも持ち運びに便利な携帯電話に本発明による偏心光学系からなる撮像光学系を内蔵した例を図２６に示す。
【０１０６】
図２６（ａ）は携帯電話４００の正面図、図２６（ｂ）は側面図、図２６（ｃ）は撮影光学系４０５の断面図である。図２６（ａ）〜（ｃ）に示されるように、携帯電話４００は、操作者の声を情報として入力するマイク部４０１と、通話相手の声を出力するスピーカ部４０２と、操作者が情報を入力する入力ダイアル４０３と、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表示するモニター４０４と、撮影光学系４０５と、通信電波の送信と受信を行うアンテナ４０６と、画像情報や通信情報、入力信号等の処理を行う処理手段（図示せず）とを有している。ここで、モニター４０４は液晶表示素子である。また、図中、各構成の配置位置は、特にこれらに限られない。この撮影光学系４０５は、撮影光路４０７上に配置された本発明の実施例３のような偏心プリズム１０からなる対物光学系１００と、像を受光する撮像素子１６２とを有している。これらは、携帯電話４００に内蔵されている。
【０１０７】
ここで、撮像素子１６２上には付加的にｌＲカットフィルター１８０が貼り付けられて撮像ユニット１６０として一体に形成され、対物光学系１００の鏡枠の後端にワンタッチで嵌め込まれて取り付け可能になっているため、対物光学系１００と撮像素子１６２の中心合わせや面間隔の調整が不要であり、組立が簡単となっている。また、鏡枠の先端には、対物光学系１００を保護するためのカバーガラス１０２が配置されている。
【０１０８】
撮影素子１６２で受光された物体像は、図示していない処理手段に入力され、電子画像としてモニター４０４に、又は、通信相手のモニターに、又は、両方に表示される。また、通信相手に画像を送信する場合、撮像素子１６２で受光された物体像の情報を、送信可能な信号へと変換する信号処理機能が処理手段には含まれている。
【０１０９】
以上の本発明の偏心光学系及びそれを用いた投影表示装置等は例えば次のように構成することができる。
【０１１０】
〔１〕  少なくとも１つの反射面を備え、その少なくとも１つの反射面が光束にパワーを与える曲面形状を有し、かつ、直交する２軸方向で大きさの異なる瞳を有し、以下の条件式を満足することを特徴とする偏心光学系。
【０１１１】
１＜ＥＰＤｘ／ＥＰＤｙ＜１００
だだし、ＥＰＤｘは瞳の最も長い軸（長軸）方向の長さであり、ＥＰＤｙは瞳の最も短い軸（短軸）方向の長さである。
【０１１２】
〔２〕  上記１において、回転非対称の光学面を有することを特徴とする偏心光学系。
【０１１３】
〔３〕  上記１又は２において、屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質で形成され、前記瞳に向かう光束をプリズム内に入射する入射面と、その光束をプリズム内で反射する少なくとも１つの反射面と、光束をプリズム外に射出する射出面とを有し、その少なくとも１つの反射面が、光束にパワーを与える曲面形状を有する偏心プリズムを備えていることを特徴とする偏心光学系。
【０１１４】
〔４〕  上記３において、前記偏心プリズムが、２つの反射面を備え、入射面と第１反射面と第２反射面と射出面からなり、入射面と第１反射面とを結ぶ光路が第２反射面と射出面とを結ぶ光路とプリズム内で交差するようになっていることを特徴とする偏心光学系。
【０１１５】
〔５〕  上記３において、前記偏心プリズムが、３つの反射面を備え、その内の第３反射面が入射面を兼用した面にて形成され、第１反射面が射出面を兼用した面にて形成されていることを特徴とする偏心光学系。
【０１１６】
〔６〕  上記３において、前記偏心プリズムが、２つの反射面を備え、入射面と、射出面を兼用した第１反射面と、第２反射面とからなることを特徴とする偏心光学系。
【０１１７】
〔７〕  上記３において、前記偏心プリズムが、２つの反射面を備え、入射面を兼用した第２反射面と、第１反射面と、射出面とからなることを特徴とする偏心光学系。
【０１１８】
〔８〕  直交する２軸方向で大きさの異なる絞りを有し、撮像光学系として用いられることを特徴とする上記１から７の何れか１項記載の偏心光学系。
【０１１９】
〔９〕  映像を表示する表示素子と、前記表示素子に表示された映像又はその中間像を投影するリレー光学系と、前記リレー光学系からの光束を観察者の眼球に向けて収束する収束作用を有する接眼光学系とから構成される投影表示装置において、前記リレー光学系として上記１から７の何れか１項記載の偏心光学系を用いたことを特徴とする投影表示装置。
【０１２０】
〔１０〕  上記９において、前記接眼光学系は少なくとも反射作用を有することを特徴とする投影表示装置。
【０１２１】
〔１１〕  上記１０において、前記接眼光学系はフレネル反射鏡からなることを特徴とする投影表示装置。
【０１２２】
〔１２〕  上記１１において、前記フレネル反射鏡はフレネル自由曲面反射鏡からなることを特徴とする投影表示装置。
【０１２３】
〔１３〕  上記９において、前記接眼光学系は少なくとも透過屈折作用を有することを特徴とする投影表示装置。
【０１２４】
〔１４〕  上記１３において、前記接眼光学系はフレネルレンズからなることを特徴とする投影表示装置。
【０１２５】
〔１５〕  前記フレネルレンズは回転非対称面形状の屈折面を有することを特徴とする投影表示装置。
【０１２６】
〔１６〕  像面に配置された、物体像を撮像する撮像素子と、瞳面に配置された、物体からの光束の明るさを絞る明るさ絞りと、前記像面と前記瞳面との間に配置された、前記物体像を前記像面に導く結像光学系とを有する撮像装置において、前記結像光学系として上記１から７の何れか１項記載の偏心光学系を用いたことを特徴とする投影表示装置。
【０１２７】
【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、光学系の瞳を非円形とすることで明るく小型の撮像及び像観察が可能な偏心光学系とそれを用いた投影表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の偏心光学系の対称面に沿った断面図とそれに直交する面に投影した光路図である。
【図２】本発明の実施例２の偏心光学系の図１と同様の図である。
【図３】本発明の実施例３の偏心光学系の図１と同様の図である。
【図４】本発明の実施例４の偏心光学系の図１と同様の図である。
【図５】本発明の実施例５の投影表示光学系の対称面に沿った断面図である。
【図６】実施例５の投影表示光学系の対称面に直交する面に投影した光路図である。
【図７】図５、図６の画像表示素子、リレー光学系、接眼光学系近傍の拡大図である。
【図８】本発明の実施例６の投影表示光学系の対称面に沿った断面図である。
【図９】実施例６の投影表示光学系の対称面に直交する面に投影した光路図である。
【図１０】図８、図９の画像表示素子、リレー光学系、接眼光学系近傍の拡大図である。
【図１１】実施例１の横収差を示す図である。
【図１２】実施例５の横収差を示す図である。
【図１３】本発明の投影表示装置を携帯情報端末に適用した場合の斜視図である。
【図１４】本発明の投影表示装置を携帯情報端末に適用した別の場合の斜視図である。
【図１５】本発明の投影表示装置を携帯電話に適用した場合の斜視図である。
【図１６】本発明の投影表示装置を携帯電話に適用した別の場合の斜視図である。
【図１７】本発明による偏心光学系を撮像光学系や結像光学系として用いる場合の明るさ絞りの形状を例示するための図である。
【図１８】本発明による偏心光学系を適用した電子カメラの外観を示す前方斜視図である。
【図１９】図１８の電子カメラの後方斜視図である。
【図２０】図１８の電子カメラの１つの構成を示す断面図である。
【図２１】本発明による偏心光学系を適用した別の電子カメラの概念図である。
【図２２】本発明による偏心光学系を適用した電子内視鏡の概念図である。
【図２３】本発明による偏心光学系が対物光学系として組み込れたパソコンのカバーを開いた前方斜視図である。
【図２４】パソコンの撮影光学系の断面図である。
【図２５】図２３の状態の側面図である。
【図２６】本発明による偏心光学系が対物光学系として組み込れた携帯電話の正面図、側面図、その撮影光学系の断面図である。
【符号の説明】
１…射出瞳
２…軸上主光線
３…画像表示素子
５…明るさ絞り（開口絞り）
６…撮像面（撮像素子）
１０…偏心プリズム
１１…第１面
１２…第２面
１３…第３面
１４…第４面
３０…投影表示装置本体
３１…リレー光学系
３２…接眼光学系
３３…反射面（平面鏡）
３４…反射作用を有する光学素子
３５…透過作用を有する光学素子
３６…操作ボタン
３７…反射鏡
３８…携帯電話
４０…電子カメラ
４１…撮影光学系
４２…撮影用光路
４３…ファインダー光学系
４４…ファインダー用光路
４５…シャッター
４６…フラッシュ
４７…液晶表示モニター
４８…撮影用対物光学系
４９…ＣＣＤ
５０…撮像面
５１…フィルター
５２…処理手段
５３…ファインダー用対物光学系
５４…カバーレンズ
５５…ポロプリズム
５６…第１反射面
５７…視野枠
５８…第２反射面
５９…接眼光学系
６０…液晶表示素子（ＬＣＤ）
６１…記録手段
６２…入射面
６３…反射面
６４…反射と屈折の兼用面
６５…カバー部材
６６…フォーカス用レンズ
６７…結像面
６８…ミラー
７１…電子内視鏡
７２…光源装置
７３…ビデオプロセッサ
７４…モニター
７５…ＶＴＲデッキ
７６…ビデオディスク
７７…ビデオプリンタ
７８…頭部装着型画像表示装置（ＨＭＤ）
７９…挿入部
８０…先端部
８１…接眼部
８２…観察用対物光学系
８３…フィルター
８４…ＣＣＤ
８５…カバー部材
８６…液晶表示素子（ＬＣＤ）
８７…接眼光学系
８８…ライトガイドファイバー束
８９…照明用対物光学系
９０…ミラー
９１…接眼レンズ
１００…対物光学系
１０２…カバーガラス
１６０…撮像ユニット
１６２…撮像素子
１８０…ｌＲカットフィルター
３００…パソコン
３０１…キーボード
３０２…モニター
３０３…撮影光学系
３０４…撮影光路
３０５…画像
４００…携帯電話
４０１…マイク部
４０２…スピーカ部
４０３…入力ダイアル
４０４…モニター
４０５…撮影光学系
４０６…アンテナ
４０７…撮影光路
Ｅ…観察者眼球
【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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