【手続補正書】
【提出日】平成20年3月28日(2008.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  観察者が観察する観察像を形成する観察像形成部材と、前記観察像形成部材によって形成された観察像を観察者眼球位置に形成される射出瞳に導く接眼光学部材とを有する観察光学系において、
前記接眼光学部材が、少なくとも、第１プリズムと第２プリズムとを含み、
前記第１プリズムが、少なくとも、第１プリズム媒質を間に挟んで、前記観察像からの光線を前記第１プリズム内に入射させる第１入射面と、前記第１プリズム内で光線を反射させる反射面と、前記第１プリズム外に光線を射出させる第１射出面とを有し、
前記第２プリズムが、少なくとも、第２プリズム媒質を間に挟んで、前記第１プリズムから射出した光線を前記第２プリズム内に入射させる第２入射面と、前記第２プリズム外に光線を射出させる第２射出面とを有し、
前記第１プリズムと前記第２プリズムとが、前記第１射出面と前記第２入射面との間にホログラム素子を挟んで接合配置されるように構成され、
前記第１プリズムの前記反射面が、反射時に光線に正のパワーを与えるような凹面形状の曲面に形成され、
前記第１射出面と前記第２入射面とが平面あるいはシリンドリカル面から形成されていることを特徴とする観察光学系。
【請求項２】  観察者が観察する観察像を形成する観察像形成部材と、前記観察像形成部材によって形成された観察像を観察者眼球位置に形成される射出瞳に導く接眼光学部材とを有する観察光学系において、
前記接眼光学部材が、少なくとも、第１プリズムと第２プリズムとを含み、
前記第１プリズムが、少なくとも、第１プリズム媒質を間に挟んで、前記観察像からの光線を前記第１プリズム内に入射させる第１入射面と、前記第１プリズム内で光線を反射させる反射面と、前記第１プリズム外に光線を射出させる第１射出面とを有し、
前記第２プリズムが、少なくとも、第２プリズム媒質を間に挟んで、前記第１プリズムから射出した光線を前記第２プリズム内に入射させる第２入射面と、前記第２プリズム外に光線を射出させる第２射出面とを有し、
前記第１プリズムと前記第２プリズムとが、前記第１射出面と前記第２入射面との間にホログラム素子を挟んで接合配置されるように構成され、
前記第１プリズムの前記反射面が、反射時に光線に正のパワーを与えるような凹面形状の曲面に形成され、
前記第１射出面と前記第２入射面とが次に条件を満たす球面又はトーリック面から形成されていることを特徴とする観察光学系。
−２．０＜Ｄａ／Ｒａ＜２．０                          ・・・（２）
−０．０５＜Ｄｂ／Ｒｂ＜０．０５                      ・・・（３）
ただし、Ｒａ、Ｄａは曲率の大きい方の軸における曲率半径と外径であり、Ｒｂ、Ｄｂは曲率の小さい方の軸における曲率半径と外径である。
【請求項３】  前記第１プリズムの前記第１入射面が、透過時に光線にパワーを与えるような曲面形状に形成され、
前記第２プリズムの前記第２射出面が、透過時に光線にパワーを与えるような曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の観察光学系。
【請求項４】  前記第１プリズム媒質と前記第２プリズム媒質とが同種の媒質で構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の観察光学系。
【請求項５】  前記第１プリズムの第１射出面の面形状と前記第２プリズムの第２入射面の面形状とが、略同一形状にて構成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の観察光学系。
【請求項６】  前記第１プリズムと前記第２プリズムの備えた光線を透過又は反射させる光学作用面以外の非光学作用面に、ゴースト光が観察者の眼球へ入射しないようなゴースト光除去部材を設けたことを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の観察光学系。
【請求項７】  前記第１プリズムの第１入射面の面形状が回転非対称な曲面形状にて構成されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の観察光学系。
【請求項８】  前記回転非対称な曲面形状は、対称面が１面のみの自由曲面にて構成され、前記唯一の対称面は、光軸の折り返し面（Ｙ−Ｚ平面）に一致していることを特徴とする請求項７記載の観察光学系。
【請求項９】  前記ホログラム素子が光線を反射回折により回転対称成分と回転非対称成分の両方の倍率色収差を補正するように構成されていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項記載の観察光学系。
【請求項１０】  軸上主光線と前記ホログラム素子の基板面とが交わる位置における接平面と前記観察光学系の最も射出瞳側の面から前記射出瞳に到る軸上主光線とのなす角度をθとしたとき、次の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１から９の何れか１項記載の観察光学系。
４５°＜θ＜８５°                                    ・・・（１）
【請求項１１】  前記第２プリズムの前記第２射出面の面形状が、前記接眼光学部材で発生する回転非対称なコマ収差又は非点収差の少なくとも一方の回転非対称な収差を補正する作用を持った回転非対称な曲面形状にて構成されていることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項記載の観察光学系。
【請求項１２】  前記回転非対称な曲面形状は、対称面が１面のみの自由曲面にて構成され、前記唯一の対称面は、光軸の折り返し面（Ｙ−Ｚ平面）に一致していることを特徴とする請求項１１記載の観察光学系。
【請求項１３】  光軸の折り返し面をＹ−Ｚ平面とし、射出瞳から前記観察光学系の最も射出瞳側の面に向かう軸上主光線の方向をＺ軸方向、Ｚ軸に直交し光学系の偏心方向をＹ軸方向、Ｘ軸、Ｚ軸と右手直交座標系を構成する軸をＹ軸とし、前記観察像形成部材のＸ軸方向の長さをＤｘ、Ｙ軸方向の長さをＤｙとし、前記ホログラム素子の基板面のＸ軸方向の曲率半径をＲｘ、Ｙ軸方向の曲率半径がＲｙとするとき、
−１．０≦Ｄｘ／Ｒｘ≦０                              ・・・（４）
−１．０≦Ｄｘ／Ｒｙ≦０                              ・・・（５）
条件を満たすことを特徴とする請求項１から１２の何れか１項記載の観察光学系。
【請求項１４】  請求項１から１３の何れか１項記載の観察光学系を内蔵した本体部と、前記観察光学系の射出瞳を観察者の眼球位置に保持するように前記本体部を観察者頭部に支持する支持部材と、前記観察者の耳に音声を与えるスピーカー部材とを有していることを特徴とする頭部装着型画像表示装置。
【請求項１５】  前記本体部が、右眼用の観察光学系と左眼用の観察光学系とを備え、前記スピーカー部材が、右耳用スピーカー部材と左耳用スピーカー部材とを有するように構成されていることを特徴とする請求項１４記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項１６】  前記スピーカー部材がイヤホンで構成されていることを特徴とする請求項１４又は１５記載の頭部装着型画像表示装置。
【請求項１７】  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部材とを有する撮像光学系において、
前記結像光学部材が少なくとも、第２プリズムと第１プリズムとを含み、
前記第２プリズムが、少なくとも、第２プリズム媒質を間に挟んで、前記明るさ絞りを通過した物体からの光線を前記第２プリズム内に入射させる第３入射面と、前記第２プリズム外に光線を射出させる第３射出面とを有し、
前記第１プリズムが、少なくとも、第１プリズム媒質を間に挟んで、前記第２プリズムから射出した光線を前記第１プリズム内に入射させる第４入射面と、前記第１プリズム内で光線を反射させる反射面と、前記第１プリズム外に光線を射出させる第４射出面とを有し、
前記第２プリズムと前記第１プリズムとが、前記第３射出面と前記第４入射面との間にホログラム素子を挟んで接合配置されるように構成され、
前記第１プリズムの前記反射面が、反射時に光線に正のパワーを与えるような凹面形状の曲面に形成され、
前記第３射出面と前記第４入射面とが平面あるいはシリンドリカル面から形成されていることを特徴とする撮像光学系。
【請求項１８】  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部材とを有する撮像光学系において、
前記結像光学部材が少なくとも、第２プリズムと第１プリズムとを含み、
前記第２プリズムが、少なくとも、第２プリズム媒質を間に挟んで、前記明るさ絞りを通過した物体からの光線を前記第２プリズム内に入射させる第３入射面と、前記第２プリズム外に光線を射出させる第３射出面とを有し、
前記第１プリズムが、少なくとも、第１プリズム媒質を間に挟んで、前記第２プリズムから射出した光線を前記第１プリズム内に入射させる第４入射面と、前記第１プリズム内で光線を反射させる反射面と、前記第１プリズム外に光線を射出させる第４射出面とを有し、
前記第２プリズムと前記第１プリズムとが、前記第３射出面と前記第４入射面との間にホログラム素子を挟んで接合配置されるように構成され、
前記第１プリズムの前記反射面が、反射時に光線に正のパワーを与えるような凹面形状の曲面に形成され、
前記第３射出面と前記第４入射面とが次に条件を満たす球面又はトーリック面から形成されていることを特徴とする撮像光学系。
−２．０＜Ｄａ／Ｒａ＜２．０                          ・・・（２）
−０．０５＜Ｄｂ／Ｒｂ＜０．０５                      ・・・（３）
ただし、Ｒａ、Ｄａは曲率の大きい方の軸における曲率半径と外径であり、Ｒｂ、Ｄｂは曲率の小さい方の軸における曲率半径と外径である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【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観察光学系は、観察者が観察する観察像を形成する観察像形成部材と、前記観察像形成部材によって形成された観察像を観察者眼球位置に形成される射出瞳に導く接眼光学部材とを有する観察光学系において、
前記接眼光学部材が、少なくとも、第１プリズムと第２プリズムとを含み、
前記第１プリズムが、少なくとも、第１プリズム媒質を間に挟んで、前記観察像からの光線を前記第１プリズム内に入射させる第１入射面と、前記第１プリズム内で光線を反射させる反射面と、前記第１プリズム外に光線を射出させる第１射出面とを有し、
前記第２プリズムが、少なくとも、第２プリズム媒質を間に挟んで、前記第１プリズムから射出した光線を前記第２プリズム内に入射させる第２入射面と、前記第２プリズム外に光線を射出させる第２射出面とを有し、
前記第１プリズムと前記第２プリズムとが、前記第１射出面と前記第２入射面との間にホログラム素子を挟んで接合配置されるように構成され、
前記第１プリズムの前記反射面が、反射時に光線に正のパワーを与えるような凹面形状の曲面に形成され、
前記第１射出面と前記第２入射面とが平面あるいはシリンドリカル面から形成されているか、あるいは、次に条件を満たす球面又はトーリック面から形成されていることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、上記目的を達成する本発明の撮像光学系は、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部材とを有する撮像光学系において、
前記結像光学部材が少なくとも、第２プリズムと第１プリズムとを含み、
前記第２プリズムが、少なくとも、第２プリズム媒質を間に挟んで、前記明るさ絞りを通過した物体からの光線を前記第２プリズム内に入射させる第３入射面と、前記第２プリズム外に光線を射出させる第３射出面とを有し、
前記第１プリズムが、少なくとも、第１プリズム媒質を間に挟んで、前記第２プリズムから射出した光線を前記第１プリズム内に入射させる第４入射面と、前記第１プリズム内で光線を反射させる反射面と、前記第１プリズム外に光線を射出させる第４射出面とを有し、
前記第２プリズムと前記第１プリズムとが、前記第３射出面と前記第４入射面との間にホログラム素子を挟んで接合配置されるように構成され、
前記第１プリズムの前記反射面が、反射時に光線に正のパワーを与えるような凹面形状の曲面に形成され、
前記第３射出面と前記第４入射面とが平面あるいはシリンドリカル面から形成されているか、あるいは、次に条件を満たす球面又はトーリック面から形成されていることを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明による観察光学系は、観察者が観察する観察像を形成する観察像形成部材と、前記観察像形成部材によって形成された観察像を観察者眼球位置に形成される射出瞳に導く接眼光学部材とを有する観察光学系において、前記接眼光学部材が、少なくとも、第１プリズムと第２プリズムとを含み、前記第１プリズムが、少なくとも、第１プリズム媒質を間に挟んで、前記観察像からの光線を前記第１プリズム内に入射させる第１入射面と、前記第１プリズム内で光線を反射させる反射面と、前記第１プリズム外に光線を射出させる第１射出面とを有し、前記第２プリズムが、少なくとも、第２プリズム媒質を間に挟んで、前記第１プリズムから射出した光線を前記第２プリズム内に入射させる第２入射面と、前記第２プリズム外に光線を射出させる第２射出面とを有している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
また、本発明の観察光学系は、第１プリズムと第２プリズムとで観察光学系の内部をガラスやプラスチック材料等で満たすことにより、各光学作用面の面形状による光学的パワーを大きくし、コマ収差及び像面湾曲等の収差を良好に補正している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
本発明の撮像光学系は、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部材とを有する撮像光学系において、前記結像光学部材が少なくとも、第２プリズムと第１プリズムとを含み、前記第２プリズムが、少なくとも、第２プリズム媒質を間に挟んで、前記明るさ絞りを通過した物体からの光線を前記第２プリズム内に入射させる第３入射面と、前記第２プリズム外に光線を射出させる第３射出面とを有し、前記第１プリズムが、少なくとも、第１プリズム媒質を間に挟んで、前記第２プリズムから射出した光線を前記第１プリズム内に入射させる第４入射面と、前記第１プリズム内で光線を反射させる反射面と、前記第１プリズム外に光線を射出させる第４射出面とを有している。また、前記第２プリズムと前記第１プリズムとを、前記第３射出面と前記第４入射面との間にホログラム素子を挟んで接合配置されるように構成する。さらに、前記第１プリズムの有する前記反射面を、反射時に光線に正のパワーを与えるような凹面形状の曲面に形成する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
また、パワーを付けた反射面を軸上主光線に対して偏心させた場合、本発明で用いられるプリズムを構成する面の中、少なくとも１つの面は回転非対称な面であることが望ましい。その中でも、特に、プリズムの少なくとも１つの反射面を回転非対称な面にすることが収差補正上は好ましい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０３】
本発明において、プリズムに設けられた反射面の形状を、唯一の対称面を１面のみ有した面対称自由曲面形状にて構成することができる。