JPH10282421A - 偏心プリズム光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 瞳に近い側の透過作用又は反射作用を有する
第１面の有効域の広い面を回転対称な球面又は非球面で
構成した偏心プリズム光学系。 【解決手段】 ３つの面３、４、５からなっており、そ
れらの面３〜５の間が屈折率が１より大きい透明媒質で
埋められていて、物体から発した光線束が光軸２に沿っ
て光学系７の瞳１をまず通過し、透過作用と反射作用を
有する第１面３に入射して光学系７内に入り、その入射
光線は瞳１から遠い側の反射作用のみを有する反射面で
ある第２面４で瞳１に近づく方向に反射され、今度は第
１面３で瞳１から遠ざかる方向に再び反射され、その反
射光線は、透過作用のみを有する第３面５を透過して像
面６に到達し、結像する。そして、第１面３は球面等の
回転対称面にて、第２面４が回転非対称面にて構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏心プリズム光学
系に関し、特に、接眼光学系又は撮像光学系に利用でき
る製作性の良い偏心プリズム光学系に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】偏心プリズム光学系として従来の周知な
ものとして、特開平７−３３３５５１号と特開平８−２
３４１３７号のものがある。また、本出願人の特開平８
−３２０４５２号、特開平８−３１３８２９号のものが
ある。これらのものは、何れも反射作用を有する面に回
転非対称な面形状を使用したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術では、透過と反射作用を有する瞳側の第１面を
回転非対称面で構成すると同時に、反射作用のみを有す
る瞳から遠い側の第２面も共に回転非対称面であるアナ
モルフィック面やトーリック面等で構成している。この
ために、光学系を製作する上で設計値通りの形状が出来
ているかどうかの測定を行う場合、回転非対称であるた
めに干渉計等の方法により面の精度を測定することがで
きず、３次元座標測定器で測定する必要がある。しか
し、３次元座標測定器は点の座標を１点１点測定するた
めに、測定精度が不足することと、測定に非常に時間が
かかる問題点があった。

【０００４】また、透過作用のみを有する第３面を回転
対称に設計することが、上記の従来技術に示されている
が、この透過作用のみを有する面は面の有効領域か狭
く、光学系全体が正しい形状に作製されているかをこの
面だけを基準として推定することは難しい。上記の瞳に
近い方の反射と透過作用を有する第１面は、その有効面
積が大きいことから、光学系全体に歪みがあるかどうか
を推定する場合に基準とすると都合が良い。特に、プラ
スチックの射出成形（モールド成形）を行う場合は、光
学系全体の形状の変化を少なくすることが重要であり、
有効面（面の全領域中で光束が透過あるいは反射の少な
くとも一方を行う領域）の大きい面を測定し、光学系全
体の形状を推定することが、量産を行う場合に有効な手
段となる。

【０００５】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、瞳に近い側の透
過作用と反射作用を有する第１面の有効域の広い面を回
転対称な球面又は非球面で構成した偏心プリズム光学系
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の偏心プリズム光学系は、少なくとも３つの面が互い
に偏心して配置され、その３つの面の間が屈折率が１．
３以上の透明媒質で埋められた構成の偏心プリズム光学
系において、前記光学系は少なくとも２回の内部反射を
行うように、前記３つの面の中の少なくとも２つの面を
反射作用を有する面で形成すると共に、前記の２つの反
射作用を有する面によって反射された光線が前記光学系
内部で交差しないような位置に前記の２つの反射作用を
有する面を配置し、前記反射作用を有する２つの面の
中、１つの面の形状は面内及び面外共に回転対称軸を有
さない回転非対称面にて形成され、他の１つの面の少な
くとも有効面（面の全領域中で光束が透過及び／又は反
射をする領域）の形状が有効面内に回転対称軸を有する
回転対称面にて構成されていることを特徴とするもので
ある。

【０００７】この場合、その回転対称面が、光学系を通
過する光束を入射若しくは射出させる透過作用と光学系
の内部でその光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ第
１面として形成され、回転非対称面が第１面と対向配置
された第２面として形成され、さらに、光学系を通過す
る光束を射出若しくは入射させる透過作用を有する第３
面が、第１面と第２面との対向方向に対して略垂直方向
の位置に配置され、少なくとも偏心プリズム光学系が第
１面と第２面と第３面とを含む構成とすることができ
る。

【０００８】その際、第１面が有効面内にてその透過作
用と反射作用とが少なくとも一部の領域で重なり合うよ
うに形成されていると共に、少なくとも第１面の有効面
内の透過作用と反射作用との重なり合う領域での反射作
用が全反射作用によるように構成することが望ましい。

【０００９】以下に、本発明において、上記のような構
成をとる理由と作用について説明する。まず、最初に、
本発明の偏心プリズム光学系の原理を説明する。その説
明に際し、内容をより理解しやすいものとするために、
本発明の中で構成の最も単純な３面構成プリズムの光路
図を図１に例示し、これを用いて説明する。図１の場合
は、偏心プリズム光学系７の光路上に配置された面は、
３つの面３、４、５からなっている。この光学系７は、
不図示の物体から発した光線束がまず光学系７の瞳１を
通過し、透過作用と反射作用を有する光学系７の第１面
３に入射する。そして、その入射光線は、瞳１から遠い
側の反射作用のみを有する反射面である第２面４で瞳１
に近づく方向に反射され、瞳１の近い方に配置されてい
る透過作用と反射作用を有する第１面３で今度は瞳１か
ら遠ざかる方向に再び反射される。そして、その反射光
線は、第１面３と第２面４の対向方向（図のＺ軸方向）
に大して略垂直方向（図のＹ軸方向）の位置に配置され
透過作用のみを有する第３面５を透過して像面６に到達
し、結像する。なお、符号２は光軸である。このよう
に、本発明における光学系の面番号は、原則として瞳１
から像面６に到る順番で追跡を行っている。

【００１０】ただし、上記図１は例示であり、本発明の
偏心プリズム光学系７は、図２に示すように光学面が４
面あるものや、反射回数が２回より多いものであっても
よい。図２（ａ）は、第１面３、第２面４、第３面５に
加えて第４面８の面が４つある偏心プリズム光学系７で
あり、反射作用を有する第４面８は回転対称球面や回転
対称非球面でもよいが、望ましくはアナモルフィック面
や対称面を１つのみ有する回転非対称非球面で構成す
る。また、図２（ｂ）は、第１面３と第３面５とが同一
面で兼用されている例である。

【００１１】さて、このような偏心プリズム光学系を構
成する少なくとも３つの面の中、瞳側に配置された透過
作用と反射作用を有する第１面を回転対称な面で構成
し、瞳から遠い反射作用のみを有する第２面を回転非対
称な面で構成することが好ましい。

【００１２】これは、物体中心を射出して瞳中心を通過
し、像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、
透過と反射作用を有する第１面の軸上主光線が反射する
点は、反射作用のみを有する第２面で軸上主光線が反射
する点より屈折力（パワー）が弱いためである。このた
め、基本的に第１面で偏心により発生する偏心収差が少
なく、この面を回転対称面で構成しても偏心収差を他の
面で補正することが可能なためである。

【００１３】次に、以下の説明において用いる座標系に
ついて説明する。図１に示すように、偏心プリズム光学
系７の瞳１の中心を通り、像面６（接眼光学系として用
いる場合は、画像表示素子）中心に到達する軸上主光線
が瞳１を射出し偏心プリズム光学系７の第１面３に交差
するまでの直線（光軸２と一致。接眼光学系として用い
る場合は、観察者視軸となる。）によって定義される軸
をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ偏心プリズム光学系
７を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸
と直交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸とする。また、瞳
１の中心をこの座標系の原点とする。そして、軸上主光
線がが物点から像面に到る方向をＺ軸の正方向、像面６
が位置する方向をＹ軸の正方向、Ｙ軸とＺ軸と右手系を
構成するＸ軸の方向をＸ軸の正方向とする。

【００１４】さて、一般に、偏心プリズム光学系は研磨
により製作することは難しく、研削により１面ずつ形成
するか、プラスチックの射出成形又はガラスモールド成
形により作製することになる。このとき、偏心プリズム
光学系の面が所定の形状に作製されているかどうかを確
認する必要がある。このような３次元の回転非対称な形
状の測定には、一般的に３次元座標測定器が使用される
が、測定時間がかかり、現実的ではない。

【００１５】本発明では、偏心プリズム光学系を構成す
る少なくとも３つの面の中、少なくとも１面を回転対称
面で構成することが重要である。

【００１６】さらに好ましくは、最も有効面積が広く、
比較的収差の劣化が大きい瞳に近い側の透過作用と内部
反射作用を有する面を回転対称面として構成することに
より、面形状の出来上がり具合を簡単に短時間で評価す
ることが可能な偏心プリズム光学系を構成することに成
功したものである。

【００１７】本発明の偏心プリズム光学系を結像光学系
として説明する。なお、当然、物点と像点を逆に配置し
て（図１の像面６に画像表示素子を配置し、瞳１に観察
者の瞳孔を位置させて）、接眼光学系として利用できる
ことはいうまでもない。もちろん、瞳１側に画像表示素
子を配置し、像面６側からこの画像表示素子の像を観察
する構成にもできる。

【００１８】上述の定義に従ってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が決
まったとき、瞳位置中心を射出し、像面に入射する主光
線の中、Ｘ方向画角ゼロ、Ｘ方向最大画角、Ｙ正方向最
大画角、Ｙ方向画角ゼロ、Ｙ負方向最大画角のＸ方向、
Ｙ方向の組み合わせにより、次の表−１のように、６つ
の主光線〜が定まる。

【００１９】

【００２０】すなわち、上記の表−１中に記載したよう
に、画面中心の軸上主光線をとし、Ｘ方向画角ゼロ、
Ｙ正方向最大画角を通る主光線を、Ｘ方向画角ゼロ、
Ｙ負方向最大画角を通る主光線を、Ｘ方向最大画角、
Ｙ正方向最大画角を通る主光線を、Ｘ方向最大画角、
Ｙ方向画角ゼロを通る主光線を、Ｘ方向最大画角、Ｙ
負方向最大画角を通る主光線をとする。これらの主光
線〜が各面と交差する領域を有効領域と定義し、そ
の有効領域で各面の形状を定義する式（Ｚ軸を面の軸と
して表した式、あるいは、その面を偏心がないとして、
Ｚ＝ｆ（Ｘ，Ｙ）の形式で表した式）の面の偏心方向に
当たるＹ軸と平行な方向の前記各主光線〜が面に当
たる位置でのその面の法線を含む面内の曲率をＣｙ１〜
Ｃｙ６とする。また、Ｙ軸と直交するＸ軸方向の面の法
線を含む面内の曲率をＣｘ１〜Ｃｘ６とする。

【００２１】まず、本発明の光学系全体に対する反射作
用のみを有する第２面の焦点距離に関する条件式を示
す。本発明の反射作用のみを有する第２面は偏心してお
り、その面の形状が面内及び面外共に回転対称軸を有し
ない回転非対称面形状であることが特徴であるので、近
軸計算から焦点距離を導くことは意味がないので、焦点
距離を次のように定義する。

【００２２】物点中心から光学系の入射瞳中心を通る軸
上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に微小量Ｈ（ｍ
ｍ）の点を通り、その軸上主光線と平行に光学系に入射
する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ（軸上主
光線となす角のｓｉｎの値）を上記Ｈで割った値を光学
系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘ（ｍｍ）と定義する。ま
た、瞳中心からＹ方向にＨ（ｍｍ）の点を通り、その軸
上主光線と平行に光学系に入射する光線を光線追跡した
ときの射出光線ＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの
値）を上記Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距
離Ｆｙ（ｍｍ）と定義する。

【００２３】Ｆｘ、Ｆｙを用いて、Ｆｘ／ＦｙをＦＡと
すると ０．７＜ＦＡ＜１．３ ・・・（Ａ−１） なる条件式を満足することが重要となってくる。

【００２４】本条件は像の縦横比に関する条件であり、
その下限の０．７を越えると、Ｘ方向の像が小さくな
り、正方形を結像した場合に縦長の画像になり、上限の
１．３を越えると、横長の像になってしまう。ＦＡの値
は当然１が最も好ましいが、像歪みを補正するために
は、面の高次係数との関係で、１からずらした上記条件
式の範囲でバランス良く補正することが重要になる。

【００２５】さらに好ましくは、 ０．８＜ＦＡ＜１．２ ・・・（Ａ−２） なる条件を満足することが重要である。

【００２６】次に、物点中心を出て瞳中心を通る軸上主
光線が反射作用のみを有する第２面に当たる位置での面
のＸ方向、Ｙ方向の屈折力（パワー）Ｐｘｎ、Ｐｙｎ
と、光学系全体のＸ方向、Ｙ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｆｙ
の逆数である屈折力（パワー）Ｐｘ、Ｐｙとの関係は、
Ｐｘｎ／ＰｘをＰｘＢ、Ｐｙｎ／ＰｙをＰｙＣとすると
き、 ０．８＜｜ＰｘＢ｜＜１．３ ・・・（Ｂ−１） ０．８＜｜ＰｙＣ｜＜１．３ ・・・（Ｃ−１） なる条件のどちらかを満足することが好ましい。

【００２７】これらの条件の下限の０．８を越えると、
Ｘ方向、Ｙ方向共に反射作用のみを有する第２面の反射
面が有するパワーが光学系全体のパワーに比べて小さく
なりすぎ、他の面にパワーを負担させることになり、収
差補正上好ましくない。

【００２８】また、上限の１．３を越えると、その第２
面の反射面のパワーが強くなりすぎ、この第２面で発生
する像歪みと像面湾曲収差をバランス良く補正すること
が不可能になる。さらに好ましくは、上記条件式（Ｂ−
１）と（Ｃ−１）を両方満足することが好ましい。

【００２９】次に、反射作用のみを有する第２面に当た
る位置での面曲率についての条件を説明する。この条件
は第２面で発生する非点収差を少なくするために必要と
なる条件であり、軸上主光線が当たる位置での第２面の
法線を含むＸ方向の曲率Ｃｘ２とＹ方向の曲率Ｃｙ２の
比Ｃｘ２／Ｃｙ２をＣｘｙＤとするとき、 ０．８＜ＣｘｙＤ＜１．２ ・・・（Ｄ−１） なる条件を満足することが重要となる。

【００３０】反射作用のみを有する第２面は偏心して配
置された面であり、この面を回転対称な面で構成する
と、像歪みを初め、非点収差、コマ収差等が大きく発生
するため、収差を良好に補正することは不可能である。
そのため、この反射作用のみを有する第２面を回転非対
称面で構成することが重要になってくるが、回転対称な
面で構成すると、この面で発生する非点収差の発生が大
きくなり、他の面で補正することが不可能になる。そこ
で、これらを補正するためには、対称面を１面しか持た
ない面で反射作用のみを有する第２面を構成し、なおか
つ、上記条件式（Ｄ−１）を満足することにより、初め
て各収差が良好に補正され、しかも、軸上においても非
点収差のない像を得ることあるいは観察像を観察するこ
とが可能となる。下限の０．８と上限の１．２について
は、非点収差が大きく発生しないための限界である。

【００３１】さらに好ましくは、 ０．９５＜ＣｘｙＤ＜１．１ ・・・（Ｄ−２） なる条件を満足することが重要である。

【００３２】さらに好ましくは、 １＜ＣｘｙＤ＜１．０５ ・・・（Ｄ−３） なる条件を満足することが重要である。

【００３３】次に、反射作用のみを有する第２面は、各
像位置毎に異なる収差が発生するので、反射面の形状を
変化させて各収差の補正を行わなければならなく、その
量は反射面の場所により微妙に異なり、次の述べる条件
式を満足させることが重要になる。

【００３４】軸上主光線が反射作用のみを有する第２
面で反射するときのＸ方向の曲率をＣｘ２とし、画角の
最大主光線、〜が各面と当たる有効領域のＸ方向
の曲率Ｃｘｎ（ｎは１、３〜６）との差Ｃｘｎ−Ｃｘ２
を光学系全体のＸ方向のパワーＰｘで割った値（Ｃｘｎ
−Ｃｘ２）／Ｐｘの中、最大のものをＣｘＭａｘＥ、最
小のものをＣｘＭｉｎＥ、同様にＹ方向の曲率Ｃｙｎ−
Ｃｙ２を光学系のＹ方向のパワーＰｙで割った値（Ｃｙ
ｎ−Ｃｙ２）／Ｐｙの中、最大のものをＣｙＭａｘＦ、
最小のものをＣｙＭｉｎＦとすると、 −０．０５＜ＣｘＭｉｎＥ （１／ｍｍ） ・・・（Ｅ−１） ＣｘＭａｘＥ＜０．０５ （１／ｍｍ） ・・・（Ｅ−1'） −０．１＜ＣｙＭｉｎＦ （１／ｍｍ） ・・・（Ｆ−１） ＣｙＭａｘＦ＜０．１ （１／ｍｍ） ・・・（Ｆ−1'） なる条件式の（Ｅ−１）、（Ｅ−１’）又は（Ｆ−
１）、（Ｆ−１’）のどちらか一方を満足することが収
差補正上好ましい。

【００３５】上記条件式（Ｅ−１）、（Ｆ−１）の下
限、（Ｅ−１’）、（Ｆ−１’）の上限を越えると、有
効領域内の面の曲率が大きく異なりすぎ、光学系の中で
最も強い屈折力を有する第２面の有効域全体の曲率が大
きく変化しすぎてしまい、画角全体で広く平坦な像を得
ることあるいは観察像を観察することができなくなって
しまう。

【００３６】さらに好ましくは、 −０．０３＜ＣｘＭｉｎＥ （１／ｍｍ） ・・・（Ｅ−２） ＣｘＭａｘＥ＜０．０１５ （１／ｍｍ） ・・・（Ｅ−2'） −０．０８＜ＣｙＭｉｎＦ （１／ｍｍ） ・・・（Ｆ−２） ＣｙＭａｘＦ＜０．０７ （１／ｍｍ） ・・・（Ｆ−2'） なる条件式を全て満足することが、画角が３０°を越え
る場合に重要になってくる。さらに好ましくは、上記条
件式の両方を同時に満足することが好ましい。

【００３７】次に、第２面のＹ方向の曲率の有効領域の
上と下の差、Ｃｙ１−Ｃｙ３をＰｙで割ったものをＣｙ
Ｇとするとき、 −０．０５＜ＣｙＧ＜０．５ ・・・（Ｇ−１） なる条件を満足することが重要である。この条件は、像
面の上と下の上下方向の像歪みを良好に補正するために
必要となる条件で、下限の−０．０５を越えると、画面
下の倍率が小さくなってしまい、上限の０．５を越える
と、画面上のＹ（上下）方向の倍率が画面の他の部分に
比べて小さくなってしまい、像が歪んでしまう。特に、
本発明のように反射作用と透過作用を有する第１面を回
転対称面で構成し、製作性を向上させた偏心プリズム光
学系においては、この像歪みを他の面で補正するには、
最も像に近い透過作用のみを有する第３面で補正しない
と、基本的上記像歪みを補正することができない。しか
し、その透過作用のみを有する第３面は、像面湾曲を主
に補正するために、反射作用のみを有する第２面が本条
件を満足しないと、光学系全体として像面湾曲と像歪み
を同時に補正することができなくなってしまう。

【００３８】さらに好ましくは、 ０＜ＣｙＧ＜０．２ ・・・（Ｇ−２） なる条件を満足することが収差補正上好ましい。

【００３９】さらに好ましくは、 ０＜ＣｙＧ＜０．１５ ・・・（Ｇ−３） なる条件を満足することが収差補正上好ましい。

【００４０】次に、第２面のＸ方向の曲率の有効領域の
上と下の差Ｃｘ１−Ｃｘ３をＰｘで割ったものをＣｘＨ
とするとき、 −０．０１＜ＣｘＨ＜０．１ ・・・（Ｈ−１） なる条件を満足することが重要である。この条件も、像
面の上と下の左右方向の像歪みを良好に補正するために
必要となる条件で、下限の−０．０１を越えると、画面
下の倍率が小さくなってしまい、上限０．１を越える
と、画面上のＸ（左右）方向の倍率が画面の他の部分に
比べて小さくなってしまい、台形に像が歪んでしまう。

【００４１】さらに好ましくは、 ０＜ＣｘＨ＜０．０５ ・・・（Ｈ−２） なる条件を満足することが収差補正上好ましい。

【００４２】さらに好ましくは、 ０．０１＜ＣｘＨ＜０．０５ ・・・（Ｈ−３） なる条件を満足することが収差補正上好ましい。

【００４３】次に、像面に対向して配置される透過作用
のみを有する第３面は下記に述べる条件を満足すること
が重要になる。透過作用をのみを有する第３面を定義す
る座標（Ｚ軸を面の軸とし、その面をＺ＝ｆ（Ｘ，Ｙ）
の形式で表す場合の座標）のＹ軸正の方向を瞳に近づく
方向に取ると、Ｙ軸正の方向のＹ方向曲率に比べてＹ軸
負の方向のＹ方向曲率が負の方向に大きくなるのが好ま
しい。

【００４４】さらに、第３面の画角との主光線が第
３面を透過する部分のＹ方向の曲率をＣｙ１、Ｃｙ３と
したとき、Ｃｙ１−Ｃｙ３をＰｙで割ったものをＣｙＩ
とするとき、 ０＜ＣｙＩ＜５ ・・・（Ｉ−１） なる条件式を満足することが収差補正上好ましい。

【００４５】本発明のように偏心した反射面が光学系の
主なパワーを有する光学系は、偏心による像歪みが発生
するが、この像歪みの補正には、収差に余り大きく影響
をしない面である第３面での補正が効果的である。上記
条件式において、ＣｙＩが下限の０を越えると、Ｙ軸が
正のＹ方向曲率に比べてＹ軸負の方向のＹ方向の曲率が
負の方向に大きくならないので、反射作用のみを有する
第２面で発生する画面の上下方向の像歪みをバランスを
とって補正することができなくなる。また、上限の５を
越えると、同様に上下方向の像歪みにおいて良い結果を
得られず、偏心による像歪みの補正がし切れなくなる。

【００４６】さらに好ましくは、 ０＜ＣｙＩ＜２ ・・・（Ｉ−２） なる条件を満足するとさらに良い結果を得る。

【００４７】次に、透過作用のみを有する第３面を定義
する座標のＹ軸正の方向を瞳に近づく方向に取ると、Ｙ
軸正の方向のＸ方向曲率に比べてＹ軸負の方向のＸ方向
曲率が負の方向に大きくなるのが好ましい。

【００４８】さらに、第３面の画角との主光線が第
３面を透過する部分のＸ方向の曲率をＣｘ１、Ｃｘ３と
したとき、Ｃｘ１−Ｃｘ３をＰｘで割ったものをＣｘＪ
とするとき、 ０＜ＣｘＪ＜１ ・・・（Ｊ−１） なる条件式を満足することが収差補正上好ましい。

【００４９】上記条件式において、ＣｘＪが下限の０を
越えると、Ｙ軸が正のＸ方向曲率に比べてＹ軸負の方向
のＸ方向曲率が負の方向に大きくならないので、反射作
用のみを有する第２面で発生する台形の像歪みをバラン
スをとって補正することができなくなる。また、上限の
１を越えると、同様に台形の像歪みにおいて良い結果を
得られず、偏心による像歪みの補正がし切れなくなる。

【００５０】さらに好ましくは、 ０＜ＣｘＪ＜０．３ ・・・（Ｊ−２） なる条件を満足することがさらに良い結果を得る。

【００５１】さて、以上の条件（Ａ−１）から（Ｊ−
２）については、反射作用と透過作用を有する第１面を
回転対称面で構成し、反射作用のみを有する第２面をそ
の面内及び面外共に回転対称軸を有せずしかも対称面を
１つのみ有する面対称自由曲面で構成することが好まし
い。さらに、面対称自由曲面だけでなくアナモルフィッ
ク面で構成した場合にも、すなわち、その面内及び面外
共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状にした何れ
の場合にも適用できる。さらに、反射作用のみを有する
第２面をトーリック面で構成することも可能である。

【００５２】ところで、以上においては、偏心プリズム
光学系７は、図１において、像面６側にテレセントリッ
クになっていること、すなわち、瞳１の偏心プリズム光
学系７による像（射出瞳。接眼光学系として用いる場合
は、入射瞳になる。）の位置が無限遠にできることを前
提にしていたが、像面６の第３面５とは反対側の有限位
置に結像する（像側非テレセントリック）ように構成す
ることができる。この場合は、偏心プリズム光学系７を
特に接眼光学系として用いるとき、像面６に配置する画
像表示素子としてより小型のＬＣＤ（液晶表示素子）等
を用いることができる。その理由は、上記のように瞳１
の像位置が像面６の第３面５とは反対側の有限の位置で
あると、像面６に配置された画像表示素子の表示面の各
点から射出し瞳１の中心に到る主光線は発散しながら偏
心プリズム光学系７の第３面５に入射することになるの
で、画像表示素子自体を小型にすることができる。それ
に伴って、偏心プリズム光学系７もより小型に構成する
ことができ、偏心プリズム光学系７を接眼光学系として
用いる画像表示装置全体も小型で広画角なものとするこ
とができる。

【００５３】このように、像側非テレセントリックに構
成した場合、偏心プリズム光学系７は、前記の条件（Ｂ
−１）と（Ｃ−１）の代わりに、以下の条件（Ｋ−１）
〜（Ｌ−２）の少なくとも１つを満たすことが望まし
い。

【００５４】すなわち、物点中心を出て瞳中心を通る軸
上主光線が反射作用のみを有する第２面に当たる位置で
の面のＸ方向、Ｙ方向の屈折力（パワー）Ｐｘｎ、Ｐｙ
ｎと、光学系全体のＸ方向、Ｙ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｆ
ｙの逆数である屈折力（パワー）Ｐｘ、Ｐｙとの関係
は、Ｐｘｎ／ＰｘをＰｘＢ、Ｐｙｎ／ＰｙをＰｙＣとす
るとき、 ０．８＜｜ＰｘＢ｜＜５ ・・・（Ｋ−１） ０．８＜｜ＰｙＣ｜＜５ ・・・（Ｌ−１） なる条件のどちらかを満足することが好ましい。

【００５５】上記条件（Ｌ−１）の上限の５を越える
と、第１反射面（第２面４）の持つＹ方向のパワーが全
系のパワーに比べて強くなりすぎてしまい、像位置をプ
リズム光学系の外に出すことができず、画像表示素子を
配置することができなくなる。逆に、下限の０．８を越
えると、第１反射面以外の面の正パワーが強くなりす
ぎ、第１反射面で発生する像面湾曲が補正過剰になった
り、色収差の発生が大きくなってしまう。

【００５６】また、条件（Ｋ−１）の上限の５を越える
と、第１反射面（第２面４）の持つＸ方向のパワーが全
系のパワーに比べて強くなりすぎてしまい、像面湾曲が
過剰補正され、その他の収差が取り切れなくなり、収差
補正上好ましくない。逆に、下限の０．８を越えると、
光学系そのものが大きくなってしまう。

【００５７】さらに小型にするには、 １．２＜｜ＰｘＢ｜＜２．５ ・・・（Ｋ−２） １．２＜｜ＰｙＣ｜＜２．５ ・・・（Ｌ−２） なる条件式を満たす方が好ましい。

【００５８】上記条件（Ｌ−２）の上限の２．５を越え
ると、像面湾曲が過剰補正され、収差補正上好ましくな
い。下限の１．２を越えると、光学系が大きくなってし
まう。上記条件（Ｋ−２）の上限の２．５を越えると、
像面湾曲が過剰補正され、収差補正上好ましくない。下
限の１．２を越えると、光学系が大きくなってしまう。

【００５９】さらに、上記のように、反射作用と透過作
用を有する第１面を回転対称非球面で構成し、反射作用
のみを有する第２面をアナモルフィック面又はトーリッ
ク面で構成する場合には、特に、第２反射面（第１面
３）の光軸に対する傾きをα（後記の実施例のαに相
当）とすると、 ５°＜α＜３０° ・・・（Ｍ−１） の条件式を満たすことが収差補正上望ましい。

【００６０】上記条件（Ｍ−１）の下限の５°を越える
と、光軸に対する第２反射面の傾きが小さくなりすぎ、
第１反射面で発生する回転非対称な収差を補正し切れな
くなる。また、上限の３０°を越えると、光軸に対する
第２反射面の傾きが大きくなりすぎるため、第１面を透
過するときに色分散が大きく発生してしまい、光学性能
を劣化させてしまう。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の偏心プリズム光
学系の実施例１〜８について説明する。後述する各実施
例の構成パラメータにおいては、図１に示すように、光
学系７の瞳１の中心を光学系の原点として、光軸２を物
体中心から瞳１の中心（原点）を通る光線で定義し、瞳
１から光軸２に進む方向をＺ軸方向、このＺ軸に直交し
瞳１中心を通り、光線が光学系７によって折り曲げられ
る面内の方向をＹ軸方向、Ｙ軸、Ｚ軸に直交し、瞳１中
心を通る方向をＸ軸方向とし、瞳１から光学系７に向か
う方向をＺ軸の正方向、光軸２から像面６の側をＹ軸の
正方向、そしてこれらＹ軸、Ｚ軸と右手系を構成する方
向をＸ軸の正方向とする。なお、光線追跡は光学系７の
瞳１側の物体側から光学系７に入射する方向としてい
る。

【００６２】そして、偏心が与えられている面について
は、その面の面頂位置の光学系７の原点である瞳１の中
心からのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の偏心量と、そ
の面の中心軸（アナモルフィック面、Ｘトーリック面、
Ｙトーリック面、自由曲面、回転対称非球面について
は、それぞれ以下の（ａ）式、（ｂ）式、（ｃ）式、
（ｄ）式、（ｇ）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。なお、その場合、αとβの正はそれぞれの
軸の正方向に対しての反時計回りを、γの正はＺ軸の正
方向に対しての時計回りを意味する。その他、球面の曲
率半径、面間隔、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従
って与えられている。

【００６３】なお、アナモルフィック面の形状は以下の
式により定義する。面形状の原点を通り、光学面に垂直
な直線がアナモルフィック面の軸となる。

【００６４】Ｚ＝（Ｃｘ・Ｘ² ＋Ｃｙ・Ｙ² ）／［１＋
｛１−（１＋Ｋｘ）Ｃｘ² ・Ｘ²−（１＋Ｋｙ）Ｃｙ²
・Ｙ² ｝^1/2 ］＋ΣＲｎ｛（１−Ｐｎ）Ｘ² ＋（１＋Ｐ
ｎ）Ｙ² ｝⁽ⁿ⁺¹⁾ ここで、例としてｎ＝４（４次項）を考えると、展開し
たとき、以下の式（ａ）で表すことができる。

【００６５】 Ｚ＝（Ｃｘ・Ｘ² ＋Ｃｙ・Ｙ² ）／［１＋｛１−（１＋Ｋｘ）Ｃｘ² ・Ｘ² −（１＋Ｋｙ）Ｃｙ² ・Ｙ² ｝^1/2 ］ ＋Ｒ１｛（１−Ｐ１）Ｘ² ＋（１＋Ｐ１）Ｙ² ｝² ＋Ｒ２｛（１−Ｐ２）Ｘ² ＋（１＋Ｐ２）Ｙ² ｝³ ＋Ｒ３｛（１−Ｐ３）Ｘ² ＋（１＋Ｐ３）Ｙ² ｝⁴ ＋Ｒ４｛（１−Ｐ４）Ｘ² ＋（１＋Ｐ４）Ｙ² ｝⁵ ・・・（ａ） ただし、Ｚは面形状の原点に対する接平面からのずれ
量、ＣｘはＸ軸方向曲率、ＣｙはＹ軸方向曲率、Ｋｘは
Ｘ軸方向円錐係数、ＫｙはＹ軸方向円錐係数、Ｒｎは非
球面項回転対称成分、Ｐｎは非球面項回転非対称成分で
ある。なお、Ｘ軸方向曲率半径Ｒｘ、Ｙ軸方向曲率半径
Ｒｙと曲率Ｃｘ、Ｃｙとの間には、 Ｒｘ＝１／Ｃｘ，Ｒｙ＝１／Ｃｙ の関係にある。

【００６６】また、トーリック面にはＸトーリック面と
Ｙトーリック面があり、それぞれ以下の式により定義す
る。面形状の原点を通り、光学面に垂直な直線がトーリ
ック面の軸となる。Ｘトーリック面は、 Ｆ（Ｘ）＝Ｃｘ・Ｘ² ／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｃｘ² ・Ｘ² ｝^1/2 ］ ＋ＡＸ⁴ ＋ＢＸ⁶ ＋ＣＸ⁸ ＋ＤＸ¹⁰・・・ Ｚ＝Ｆ（Ｘ）＋（１／２）Ｃｙ｛Ｙ² ＋Ｚ² −Ｆ（Ｘ）² ｝・・・（ｂ） Ｙトーリック面は、 Ｆ（Ｙ）＝Ｃｙ・Ｙ² ／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｃｙ² ・Ｙ² ｝^1/2 ］ ＋ＡＹ⁴ ＋ＢＹ⁶ ＋ＣＹ⁸ ＋ＤＹ¹⁰・・・ Ｚ＝Ｆ（Ｙ）＋（１／２）Ｃｘ｛Ｘ² ＋Ｚ² −Ｆ（Ｙ）² ｝・・・（ｃ） ただし、Ｚは面形状の原点に対する接平面からのずれ
量、ＣｘはＸ軸方向曲率、ＣｙはＹ軸方向曲率、Ｋは円
錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは非球面係数である。なお、Ｘ
軸方向曲率半径Ｒｘ、Ｙ軸方向曲率半径Ｒｙと曲率Ｃ
ｘ、Ｃｙとの間には、 Ｒｘ＝１／Ｃｘ，Ｒｙ＝１／Ｃｙ の関係にある。

【００６７】また、回転非対称面である自由曲面の形状
は以下の式により定義する。その定義式のＺ軸が回転非
対称面の軸となる。 Ｚ＝Σ_n Σ_m Ｃ_nmＸⁿ Ｙ^n-m ただし、Σ_n はΣのｎが０〜ｋ、Σ_m はΣのｍが０〜ｎ
を表す。

【００６８】また、面対称自由曲面（対称面を１つのみ
有する自由曲面）を、この自由曲面を表す式により定義
する場合は、その対称面により生ずる対称性をＸ方向に
求める場合は、Ｘの奇数次項を０に（例えばＸ奇数次項
の係数を０にする）、その対称面により生ずる対称性を
Ｙ方向に求める場合は、Ｙの奇数次項を０に（例えばＹ
奇数次項の係数を０にする）すればよい。

【００６９】ここで、例としてｋ＝７（７次項）で、Ｘ
方向に対称な面対称自由曲面を上記定義式を展開した形
で表すと、以下の式となる。

【００７０】 Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ Ｙ＋Ｃ₄ Ｘ ＋Ｃ₅ Ｙ² ＋Ｃ₆ ＹＸ＋Ｃ₇ Ｘ² ＋Ｃ₈ Ｙ³ ＋Ｃ₉ Ｙ² Ｘ＋Ｃ₁₀ＹＸ² ＋Ｃ₁₁Ｘ³ ＋Ｃ₁₂Ｙ⁴ ＋Ｃ₁₃Ｙ³ Ｘ＋Ｃ₁₄Ｙ² Ｘ² ＋Ｃ₁₅ＹＸ³ ＋Ｃ₁₆Ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇Ｙ⁵ ＋Ｃ₁₈Ｙ⁴ Ｘ＋Ｃ₁₉Ｙ³ Ｘ² ＋Ｃ₂₀Ｙ² Ｘ³ ＋Ｃ₂₁ＹＸ⁴ ＋Ｃ₂₂Ｘ⁵ ＋Ｃ₂₃Ｙ⁶ ＋Ｃ₂₄Ｙ⁵ Ｘ＋Ｃ₂₅Ｙ⁴ Ｘ² ＋Ｃ₂₆Ｙ³ Ｘ³ ＋Ｃ₂₇Ｙ² Ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈ＹＸ⁵ ＋Ｃ₂₉Ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀Ｙ⁷ ＋Ｃ₃₁Ｙ⁶ Ｘ＋Ｃ₃₂Ｙ⁵ Ｘ² ＋Ｃ₃₃Ｙ⁴ Ｘ³ ＋Ｃ₃₄Ｙ³ Ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅Ｙ² Ｘ⁵ ＋Ｃ₃₆ＹＸ⁶ ＋Ｃ₃₇Ｘ⁷ ・・・（ｄ） そして、Ｘ奇数次項の係数Ｃ₄ ，Ｃ₆ ，Ｃ₉ ・・・を０
とする（後記の実施例）。なお、後記する構成のパラメ
ータ中において、記載のない非球面に関する係数は０で
ある。

【００７１】また、面対称自由曲面の他の定義式とし
て、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項式がある。この面の形状は以下
の式（ｅ）により定義する。その定義式のＺ軸がＺｅｒ
ｎｉｋｅ多項式の軸となる。 Ｘ＝Ｒ×cos(A) Ｙ＝Ｒ×sin(A) Ｚ＝Ｄ₂ ＋Ｄ₃ Ｒcos(A)＋Ｄ₄ Ｒsin(A) ＋Ｄ₅ Ｒ² cos(2A)＋Ｄ₆ （Ｒ² −１）＋Ｄ₇ Ｒ² sin(2A) ＋Ｄ₈ Ｒ³ cos(3A) ＋Ｄ₉ （３Ｒ³ −２Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₁₀（３Ｒ³ −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ₁₁Ｒ³ sin(3A) ＋Ｄ₁₂Ｒ⁴cos(4A)＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴ −６Ｒ² ＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₁₆Ｒ⁴ sin(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵ cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）sin(3A) ＋Ｄ₂₂Ｒ⁵ sin(5A) ＋Ｄ₂₃Ｒ⁶cos(6A)＋Ｄ₂₄（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）cos(4A) ＋Ｄ₂₅（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₂₆（２０Ｒ⁶ −３０Ｒ⁴ ＋１２Ｒ² −１） ＋Ｄ₂₇（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₂₈（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）sin(4A) ＋Ｄ₂₉Ｒ⁶sin(6A)・・・・・ ・・・（ｅ） なお、上記においてＸ方向に対称な面として表した。た
だし、Ｄ_m （ｍは２以上の整数）は係数である。

【００７２】本発明において使用可能なその他の面の表
現例として、上記定義式（Ｚ＝Σ_nΣ_m Ｃ_nmＸ
ⁿ Ｙ^n-m ）を、（ｄ）式と同様、Ｘ方向に対称な面で、
ｋ＝７とした面を表す場合、以下の（ｆ）式のように展
開することもできる。

【００７３】 Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ Ｙ＋Ｃ₄ ｜Ｘ｜ ＋Ｃ₅ Ｙ² ＋Ｃ₆ Ｙ｜Ｘ｜＋Ｃ₇ Ｘ² ＋Ｃ₈ Ｙ³ ＋Ｃ₉ Ｙ² ｜Ｘ｜＋Ｃ₁₀ＹＸ² ＋Ｃ₁₁｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₁₂Ｙ⁴ ＋Ｃ₁₃Ｙ³ ｜Ｘ｜＋Ｃ₁₄Ｙ² Ｘ² ＋Ｃ₁₅Ｙ｜Ｘ³ ｜＋Ｃ₁₆Ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇Ｙ⁵ ＋Ｃ₁₈Ｙ⁴ ｜Ｘ｜＋Ｃ₁₉Ｙ³ Ｘ² ＋Ｃ₂₀Ｙ² ｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₁ＹＸ⁴ ＋Ｃ₂₂｜Ｘ⁵ ｜ ＋Ｃ₂₃Ｙ⁶ ＋Ｃ₂₄Ｙ⁵ ｜Ｘ｜＋Ｃ₂₅Ｙ⁴ Ｘ² ＋Ｃ₂₆Ｙ³ ｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₇Ｙ² Ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈Ｙ｜Ｘ⁵ ｜＋Ｃ₂₉Ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀Ｙ⁷ ＋Ｃ₃₁Ｙ⁶ ｜Ｘ｜＋Ｃ₃₂Ｙ⁵ Ｘ² ＋Ｃ₃₃Ｙ⁴ ｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₃₄Ｙ³ Ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅Ｙ² ｜Ｘ⁵ ｜＋Ｃ₃₆ＹＸ⁶ ＋Ｃ₃₇｜Ｘ⁷ ｜ ・・・（ｆ） また、回転対称非球面の形状は以下の式により定義す
る。その定義式のＺ軸が回転対称非球面の軸となる。 Ｚ＝（Ｙ² ／Ｒ）／［１＋｛１−Ｐ（Ｙ² ／Ｒ² ）｝^1/2 ］ ＋Ａ₄ Ｙ⁴ ＋Ａ₆ Ｙ⁶ ＋Ａ₈ Ｙ⁸ ＋Ａ₁₀Ｙ¹⁰・・・ ・・・（ｇ） ただし、ＹはＺに垂直な方向であり、Ｒは近軸曲率半
径、Ｐは円錐係数、Ａ₄、Ａ₆ 、Ａ₈ 、Ａ₁₀は非球面係
数である。

【００７４】なお、後記する構成パラメータにおいて、
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。

【００７５】次に、図３〜図１０にそれぞれ実施例１〜
８の偏心プリズム光学系７の光軸２を含むＹ−Ｚ断面図
を示す。何れの実施例の偏心プリズム光学系７も、図１
の場合と同様に、３つの面３、４、５からなっており、
その３つの面３〜５の間が屈折率が１より大きい透明媒
質で埋められていて、不図示の物体から発した光線束が
光軸２に沿って光学系７の瞳１をまず通過し、透過作用
と反射作用を有する第１面３に入射して光学系７内に入
り、その入射光線は瞳１から遠い側の反射作用のみを有
する反射面である第２面４で瞳１に近づく方向に反射さ
れ、今度は第１面３で瞳１から遠ざかる方向に再び反射
され、その反射光線は、透過作用のみを有する第３面５
を透過して像面６に到達し、結像する。

【００７６】そして、実施例１〜３においては、第１面
３は瞳１側に凹面を向けて偏心した球面でなり、実施例
４においては、第１面３は瞳１側に凹面を向けて偏心し
た前記の（ｇ）式で定義される回転対称非球面でなり、
また、実施例１〜４の何れの実施例においても、第２面
４、第３面５は前記の（ｄ）式で定義される自由曲面か
らなる。

【００７７】実施例５においては、実施例４と同様に、
第１面３は瞳１側に凹面を向けて偏心した前記の（ｇ）
式で定義される回転対称非球面でなり、第２面４、第３
面５は前記の（ｄ）式で定義される自由曲面からなる
が、像面６側で非テレセントリックになっており（他の
実施例はテレセントリックになっている。）、画像表示
装置の接眼光学系として用いるとき、像面６に配置する
ＬＣＤを小型にし、それに伴って偏心プリズム光学系７
もより小型に構成できるようにしている。

【００７８】実施例６においては、第１面３は瞳１側に
凹面を向けて偏心した前記の（ｇ）式で定義される回転
対称非球面でなり、第２面４は前記の（ａ）で定義され
るアナモルフィック面でなり、第３面５は前記の（ｄ）
式で定義される自由曲面からなる。

【００７９】実施例７においては、第１面３は瞳１側に
凹面を向けて偏心した前記の（ｇ）式で定義される回転
対称非球面でなり、第２面４は前記の（ｂ）で定義され
るＸトーリック面でなり、第３面５は前記の（ｄ）式で
定義される自由曲面からなる。

【００８０】実施例８においては、第１面３は瞳１側に
凹面を向けて偏心した前記の（ｇ）式で定義される回転
対称非球面でなり、第２面４は前記の（ｃ）で定義され
るＹトーリック面でなり、第３面５は前記の（ｄ）式で
定義される自由曲面からなる。

【００８１】また、画像表示装置の接眼光学系として構
成するときには、像面６に配置するＬＣＤは、実施例１
〜４、６〜８は０．７インチタイプの縦横１４．４ｍｍ
×１０．７ｍｍの画面のものを、また、実施例５は０．
５５インチタイプの縦横１１．２ｍｍ×８．３ｍｍの画
面のものを使用するようになっており、実施例１〜４
は、水平画角３７°、垂直画角２７．６°、瞳径４ｍｍ
であり、実施例５〜８は、水平画角３５°、垂直画角２
６．６°、瞳径４ｍｍである。以下に、上記実施例１〜
８の構成パラメータを示す。

【００８２】 実施例１ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞（瞳） 2 -167.559 偏心(1) 1.4922 57.5 3 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 4 -167.559 偏心(1) 1.4922 57.5 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 自由曲面 Ｃ₅ -8.2644×10^-3 Ｃ₇ -8.9985×10^-3 Ｃ₈ 3.7852×10^-5 Ｃ₁₀ 1.3727×10^-5 Ｃ₁₂ 3.4753×10^-8 Ｃ₁₄ -3.2511×10^-6 Ｃ₁₆ -7.6369×10^-7 Ｃ₁₇ 1.5767×10^-7 Ｃ₁₉ -6.2172×10^-8 Ｃ₂₁ 2.9399×10^-8 Ｃ₂₃ 5.8293×10^-9 Ｃ₂₅ 4.0550×10^-9 Ｃ₂₇ 1.7532×10^-9 Ｃ₂₉ -9.2932×10^-10 Ｃ₃₀ 7.9948×10^-11 Ｃ₃₂ 4.2710×10^-10 Ｃ₃₄ 2.2002×10^-10 Ｃ₃₆ -1.1987×10^-10 自由曲面 Ｃ₅ -2.4569×10^-2 Ｃ₇ -9.2271×10^-3 Ｃ₈ 1.8803×10^-3 Ｃ₁₀ 9.0656×10^-4 Ｃ₁₂ 5.3303×10^-5 Ｃ₁₄ 1.8144×10^-4 C₁₆ 8.6739×10^-6 Ｃ₁₇ -1.1351×10^-5 Ｃ₁₉ -1.6466×10^-5 Ｃ₂₁ -9.3221×10^-7 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） β（°） γ（°） 偏心(1) 0.000 7.108 25.777 19.22 0.00 0.00 偏心(2) 0.000 4.756 37.554 -8.06 0.00 0.00 偏心(3) 0.000 19.525 30.305 86.90 0.00 0.00 偏心(4) 0.000 23.309 33.150 61.64 0.00 0.00 。

【００８３】 実施例２ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞（瞳） 2 -109.365 偏心(1) 1.4922 57.5 3 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 4 -109.365 偏心(1) 1.4922 57.5 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 自由曲面 Ｃ₅ -1.0133×10^-2 Ｃ₇ -1.0025×10^-2 Ｃ₈ 5.6608×10^-5 Ｃ₁₀ 2.5415×10^-5 Ｃ₁₂ -2.1481×10^-6 Ｃ₁₄ -3.4315×10^-6 Ｃ₁₆ -1.3836×10^-6 Ｃ₁₇ -4.1483×10^-8 Ｃ₁₉ 6.6703×10^-8 Ｃ₂₁ 3.5615×10^-8 Ｃ₂₃ 8.7397×10^-9 Ｃ₂₅ -1.2505×10^-8 Ｃ₂₇ -4.5501×10^-10 Ｃ₂₉ 2.6484×10^-10 Ｃ₃₀ -1.9631×10^-10 Ｃ₃₂ 4.6259×10^-10 Ｃ₃₄ -4.9439×10^-12 Ｃ₃₆ -1.1870×10^-10 自由曲面 Ｃ₅ -1.6101×10^-2 Ｃ₇ 8.9510×10^-3 Ｃ₈ -2.3326×10^-3 Ｃ₁₀ -7.6454×10^-5 Ｃ₁₂ -1.8499×10^-4 Ｃ₁₄ -5.5035×10^-4 Ｃ₁₆ 2.0491×10^-5 Ｃ₁₉ -3.6151×10^-5 Ｃ₂₁ 1.5782×10^-6 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） β（°） γ（°） 偏心(1) 0.000 7.977 25.617 14.61 0.00 0.00 偏心(2) 0.000 -2.742 35.528 -19.28 0.00 0.00 偏心(3) 0.000 19.605 22.719 93.54 0.00 0.00 偏心(4) 0.000 22.522 33.564 58.60 0.00 0.00 。

【００８４】 実施例３ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞（瞳） 2 -131.243 偏心(1) 1.4922 57.5 3 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 4 -131.243 偏心(1) 1.4922 57.5 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 自由曲面 Ｃ₅ -8.9284×10^-3 Ｃ₇ -9.2053×10^-3 Ｃ₈ 3.8229×10^-5 Ｃ₁₀ 4.2262×10^-5 Ｃ₁₂ -7.2223×10^-7 Ｃ₁₄ -1.3031×10^-6 Ｃ₁₆ -1.9520×10^-6 Ｃ₁₇ 1.1271×10^-7 Ｃ₁₉ -3.6870×10^-8 Ｃ₂₁ -1.1768×10^-7 Ｃ₂₃ 1.6276×10^-9 Ｃ₂₅ -6.7166×10^-9 Ｃ₂₇ -7.7763×10^-9 Ｃ₂₉ 3.4606×10^-9 Ｃ₃₀ -2.4515×10^-10 Ｃ₃₂ 2.9077×10^-10 Ｃ₃₄ -1.8189×10^-10 Ｃ₃₆ -1.8698×10^-10 自由曲面 Ｃ₅ -4.9779×10^-3 Ｃ₇ -1.7671×10^-2 Ｃ₈ -7.3015×10^-4 Ｃ₁₀ 2.7601×10^-3 Ｃ₁₂ -1.6689×10^-4 Ｃ₁₄ -3.4904×10^-4 Ｃ₁₆ 2.3877×10^-4 Ｃ₁₉ -2.6265×10^-5 Ｃ₂₁ -1.7550×10^-5 Ｃ₂₅ -4.7065×10^-7 Ｃ₂₇ 3.7320×10^-6 Ｃ₂₉ -1.1090×10^-6 Ｃ₃₂ -1.0260×10^-7 Ｃ₃₄ 2.4355×10^-7 Ｃ₃₆ 1.6830×10^-7 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） β（°） γ（°） 偏心(1) 0.000 8.065 ２５．５８２ １５．００
０．００ ０．００ 偏心（２） ０．０００ １．３９４ 37.156 -13.88
0.00 0.00 偏心(3) 0.000 20.169 24.811 92.24 0.00 0.00 偏心(4) 0.000 23.024 33.868 57.68 0.00 0.00 。

【００８５】 実施例４ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞（瞳） 2 -121.590（非球面） 偏心(1) 1.4922 57.5 3 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 4 -121.590（非球面） 偏心(1) 1.4922 57.5 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号：２，４ Ｐ = 1 Ａ₄ =-0.47078 ×10^-5 Ａ₆ = 0.91622 ×10^-8 Ａ₈ = 0.14049 ×10^-10 Ａ₁₀=-0.31035 ×10^-13 自由曲面 Ｃ₅ -9.8116×10^-3 Ｃ₇ -9.9228×10^-3 Ｃ₈ 3.0681×10^-5 Ｃ₁₀ 4.5462×10^-5 Ｃ₁₂ -3.8345×10^-6 Ｃ₁₄ -4.1008×10^-6 Ｃ₁₆ -4.6317×10^-6 Ｃ₁₇ 2.1625×10^-7 Ｃ₁₉ 1.6597×10^-7 Ｃ₂₁ -1.6454×10^-7 Ｃ₂₃ 1.0751×10^-8 Ｃ₂₅ 4.0250×10^-9 Ｃ₂₇ 3.4501×10^-9 Ｃ₂₉ 8.6519×10^-9 Ｃ₃₀ -5.3805×10^-10 Ｃ₃₂ -1.0139×10^-9 Ｃ₃₄ -5.5962×10^-10 Ｃ₃₆ 2.7231×10^-10 自由曲面 Ｃ₅ -4.7478×10^-2 Ｃ₇ -1.8423×10^-2 Ｃ₈ -5.2664×10^-3 C₁₀ 5.1605×10^-4 Ｃ₁₂ -2.4447×10^-4 Ｃ₁₄ -5.4622×10^-4 Ｃ₁₆ 4.7482×10^-4 Ｃ₁₉ -1.2350×10^-4 Ｃ₂₁ -2.0224×10^-5 Ｃ₂₅ -1.1895×10^-5 Ｃ₂₇ 3.5172×10^-7 Ｃ₂₉ -2.4403×10^-6 Ｃ₃₂ -3.8988×10^-7 Ｃ₃₄ -1.1605×10^-8 Ｃ₃₆ 2.3716×10^-7 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） β（°） γ（°） 偏心(1) 0.000 7.771 25.658 15.00 0.00 0.00 偏心(2) 0.000 1.049 36.261 -14.93 0.00 0.00 偏心(3) 0.000 19.049 21.405 98.38 0.00 0.00 偏心(4) 0.000 22.022 33.091 59.19 0.00 0.00 。

【００８６】 実施例５ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞（瞳） 2 -72.86 （非球面） 偏心(1) 1.5254 56.2 3 自由曲面 偏心(2) 1.5254 56.2 4 -72.86 （非球面） 偏心(1) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号：２，４ Ｐ = 1 Ａ₄ = 7.3202×10^-6 Ａ₆ =-4.5848×10^-8 Ａ₈ = 1.2150×10^-10 Ａ₁₀=-1.1619×10^-13 自由曲面 Ｃ₅ -1.2157×10^-2 Ｃ₇ -1.2440×10^-2 Ｃ₈ 7.1548×10^-5 Ｃ₁₀ 2.6433×10^-5 Ｃ₁₂ -6.0201×10^-7 Ｃ₁₄ -2.9464×10^-6 C₁₆ -1.8443×10^-6 Ｃ₁₇ 1.0037×10^-7 Ｃ₁₉ 2.5993×10^-7 Ｃ₂₁ 9.7975×10^-8 自由曲面 Ｃ₅ -4.1183×10^-2 Ｃ₇ -2.1928×10^-3 Ｃ₁₂ -1.0567×10^-4 Ｃ₁ 1.4766×10^-5 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） β（°） γ（°） 偏心(1) 0.00 7.45 27.79 14.47 0.00 0.00 偏心(2) 0.00 0.43 37.36 -16.58 0.00 0.00 偏心(3) 0.00 17.08 32.25 69.19 0.00 0.00 偏心(4) 0.00 19.49 33.47 61.09 0.00 0.00 。

【００８７】 実施例６ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞（瞳） 2 -135.92 （非球面） 偏心(1) 1.5254 56.2 3 Ｒｘ -53.99 偏心(2) 1.5254 56.2 Ｒｙ -54.82 （アナモルフィック面） 4 -135.92 （非球面） 偏心(1) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号：２，４ Ｐ = 1 Ａ₄ = 3.0229×10^-6 Ａ₆ =-2.0717×10^-9 アナモルフィック面 Ｋｘ= 0 Ｋｙ= 0 Ｒ１= 4.7325×10^-8 Ｒ２= 8.6594×10^-10 Ｐ１= 0 Ｐ２= 0 自由曲面 Ｃ₅ -1.8749×10^-3 Ｃ₇ 9.1597×10^-3 Ｃ₈ 8.2909×10^-4 Ｃ₁₀ -8.4394×10^-5 Ｃ₁₂ 5.2728×10^-5 Ｃ₁₄ -1.6639×10^-5 Ｃ₁₆ -3.2691×10^-5 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） β（°） γ（°） 偏心(1) 0.00 8.04 27.45 21.43 0.00 0.00 偏心(2) 0.00 1.00 39.30 -12.15 0.00 0.00 偏心(3) 0.00 18.33 30.49 91.46 0.00 0.00 偏心(4) 0.00 23.20 32.92 68.80 0.00 0.00 。

【００８８】 実施例７ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞（瞳） 2 -114.15 （非球面） 偏心(1) 1.5254 56.2 3 Ｒｘ -50.16 偏心(2) 1.5254 56.2 Ｒｙ -51.55 （Ｘトーリック面） 4 -114.15 （非球面） 偏心(1) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号：２，４ Ｐ = 1 Ａ₄ = 3.5141×10^-6 Ａ₆ =-2.6064×10^-9 Ｘトーリック面 Ｋ = 0 Ａ = 3.0895×10^-6 Ｂ =-8.2732×10^-9 自由曲面 Ｃ₅ -2.0345×10^-3 Ｃ₇ 1.0406×10^-2 Ｃ₈ 1.4416×10^-3 Ｃ₁₀ -3.0693×10^-5 Ｃ₁₂ 3.7247×10^-5 Ｃ₁₄ -1.5925×10^-6 Ｃ₁₆ -4.7704×10^-5 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） β（°） γ（°） 偏心(1) 0.00 8.22 27.43 19.91 0.00 0.00 偏心(2) 0.00 0.86 38.81 -13.66 0.00 0.00 偏心(3) 0.00 17.87 30.43 88.91 0.00 0.00 偏心(4) 0.00 22.24 32.58 70.07 0.00 0.00 。

【００８９】 実施例８ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞（瞳） 2 -180.53 （非球面） 偏心(1) 1.5254 56.2 3 Ｒｘ -57.08 偏心(2) 1.5254 56.2 Ｒｙ -60.96 （Ｙトーリック面） 4 -180.53 （非球面） 偏心(1) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号：２，４ Ｐ = 1 Ａ₄ = 1.1219×10^-6 Ａ₆ =-4.6751×10^-10 Ｙトーリック面 Ｋ = 0 Ａ =-3.7067×10^-6 Ｂ = 8.2099×10^-9 自由曲面 Ｃ₅ -2.3428×10^-2 Ｃ₇ 7.0092×10^-3 Ｃ₈ 1.1904×10^-3 Ｃ₁₀ 7.4712×10^-5 Ｃ₁₂ 3.3526×10^-4 Ｃ₁₄ 4.6065×10^-5 Ｃ₁₆ -2.4730×10^-5 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） β（°） γ（°） 偏心(1) 0.00 8.16 27.28 25.23 0.00 0.00 偏心(2) 0.00 1.35 40.47 -9.67 0.00 0.00 偏心(3) 0.00 19.09 29.65 96.11 0.00 0.00 偏心(4) 0.00 23.55 31.50 74.19 0.00 0.00 。

【００９０】以上の実施例１〜８の像歪みを表す収差図
をそれぞれ図１１〜図１８に示す。これら収差図中、縦
軸はＸ方向の像高、横軸はＹ方向の像高を表す。また、
実施例１の収差補正状態を表すスポットダイアグラムを
図１９〜図２１に示す。これらの図において、スポット
ダイアグラムの左側の４つの数字の中、上段２つの数字
は、長方形の画面中央の座標（Ｘ，Ｙ）を（０．００，
０．００）、右端中央の座標を（０、００，−１．０
０）、右上隅の座標を（１．００，−１．００）、上端
中央の座標を（１．００，０．００）のように表現した
場合の座標（Ｘ，Ｙ）を示し、下段の２つの数字は、光
軸（画面中央）に対して上記座標（Ｘ，Ｙ）方向がなす
角度（画角）のＸ成分、Ｙ成分（度表示）を示す。ま
た、実施例５の横収差図を図２２〜図２４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
（Ｘ方向）画角，垂直（Ｙ方向）画角）を表し、その画
角における横収差を示す。

【００９１】次に、上記実施例１〜８の前記条件式（Ａ
−１）〜（Ｊ−１）に関するパラメータの値を示す。

【００９２】以上のような本発明の偏心プリズム光学系
は、画像表示装置に利用することができる。その一例と
して、図２５に頭部装着型の画像表示装置を観察者頭部
に装着した状態を、図２６にその断面図を示す。この構
成は、本発明の偏心プリズム光学系を図２６に示すよう
に接眼光学系１００として用いており、接眼光学系１０
０と画像表示素子１０１からなる組みを左右一対用意
し、それらを眼輻距離だけ離して支持することにより、
両眼で観察できる据え付け型又は頭部装着型画像表示装
置のようなポータブル型の画像表示装置１０２として構
成されている。

【００９３】すなわち、表示装置本体１０２には、上記
のような接眼光学系１００が左右一対備えられ、それら
に対応して像面に液晶表示素子からなる画像表示素子１
０１が配置されている。そして、表示装置本体１０２に
は、図２５に示すように、左右に連続して図示のような
側頭フレーム１０３が設けられ、表示装置本体１０２を
観察者の眼前に保持できるようになっている。

【００９４】また、側頭フレーム１０３にはスピーカ１
０４が付設されており、画像観察と共に立体音響を聞く
ことができるようになっている。このようにスピーカ１
０４を有する表示装置本体１０２には、映像音声伝達コ
ード１０５を介してポータブルビデオカセット等の再生
装置１０６が接続されているので、観察者はこの再生装
置１０６を図示のようにベルト箇所等の任意の位置に保
持して、映像音響を楽しむことができるようになってい
る。図２５の符号１０７は再生装置１０６のスイッチ、
ボリューム等の調節部である。なお、表示装置本体１０
２の内部に映像処理、音声処理回路等の電子部品を内蔵
させてある。

【００９５】なお、コード１０５は先端をジャックにし
て、既存のビデオデッキ等に取り付け可能としてもよ
い。さらに、ＴＶ電波受信用チューナーに接続してＴＶ
鑑賞用としてもよいし、コンピュータに接続してコンピ
ュータグラフィックスの映像や、コンピュータからのメ
ッセージ映像等を受信するようにしてもよい。また、邪
魔なコードを排斥するために、アンテナを接続して外部
からの信号を電波によって受信するようにしてもよい。
さらに、本発明の偏心プリズム光学系は、接眼光学系を
左右何れか一方の眼前に配置した片眼用の頭部装着型画
像表示装置に用いてもよい。

【００９６】また、本発明の偏心プリズム光学系は、撮
影光学装置や観察光学装置にも利用できる。その例とし
て、図２７に示したような撮影光学系とファインダー光
学系とを有するカメラへの利用があげられる。まず、図
２８に光路図を示すように、瞳位置（絞り又は仮想絞り
位置）１５２を挟んで前群１５１と後群１５３からなる
対物レンズ１５０の後群１５３として本発明の偏心プリ
ズム光学系を配置する。こうすることにより、従来の撮
影光学系では光軸Ｌｂに対して垂直にしか配置できなか
ったフィルム１５４を光軸Ｌｂに対して斜めに配置で
き、配置の自由度が増し、コンパクト化が図れる。な
お、フィルム１５４の代わりにＣＣＤ等の電子受光素子
を配置すれば、電子カメラにも利用できる。次に、図２
９に光路図を示すように、ファインダー光学系の対物レ
ンズ群２００により形成される像を正立させる手段とし
て偏心プリズム光学系２０１とダハ面２０２を有するダ
ハプリズム２０３とを配置し、正立した像を接眼レンズ
２０４により観察者眼球２０５に導く構成とする。この
構成により、従前のポロプリズムよりも高さ方向が低く
でき、コンパクト化が図れる。なお、図中、Ｌｅはファ
インダー光学系の光軸である。

【００９７】さらに、リレーレンズを用いて接眼レンズ
に像を伝達する硬性型内視鏡の対物レンズや、光ファイ
バー束を用いて像を接眼レンズに伝達する軟性型内視鏡
の対物レンズ、ＣＣＤによって像を受光する電子内視鏡
の対物レンズにも利用できる。その一例を図３０、図３
１に示す。図３０は、硬性型内視鏡（いわゆる硬性鏡）
を用いた内視鏡装置の全体の構成図である。図３０に示
す内視鏡装置３０は対物レンズ及び照明光学系を内装す
る挿入部２２を有する内視鏡２０とカメラ２４とモニタ
ー２５と光源装置２７とを有している。上記内視鏡２０
は、その挿入部２２の先端部２１には、図３１に示すよ
うに、本発明の偏心プリズム光学系３１を用いた対物レ
ンズ３２とその視野方向を照射するライトガイド３３と
が組み込まれている。上記挿入部２２には、対物レンズ
３２に続き、像や瞳の伝達光学系であるリレーレンズ系
が設けられている。内視鏡２０の基部２３には、図示し
ない接眼光学系が配置され、その接続光学系の後には、
撮像手段としてのカメラ２４を取り付けることが可能で
ある。ここで、内視鏡２０の基部２３及びカメラ２４は
一体式又は脱着式で構成されている。カメラ２４で撮像
された被写体は、最終的にモニター２５で内視鏡画像と
して観察者に観察可能に表示される。上記光源装置２７
からの照明光は、ライトガイドケーブル２６を通し、上
記基部２３、挿入部２２及び先端部２１を経て視野方向
を照明する。

【００９８】以上の本発明の偏心プリズム光学系は、例
えば次のように構成することができる。 〔１〕 少なくとも３つの面が互いに偏心して配置さ
れ、その３つの面の間が屈折率が１．３以上の透明媒質
で埋められた構成の偏心プリズム光学系において、前記
光学系は少なくとも２回の内部反射を行うように、前記
３つの面の中の少なくとも２つの面を反射作用を有する
面で形成すると共に、前記の２つの反射作用を有する面
によって反射された光線が前記光学系内部で交差しない
ような位置に前記の２つの反射作用を有する面を配置
し、前記反射作用を有する２つの面の中、１つの面の形
状は面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称
面にて形成され、他の１つの面の少なくとも有効面（面
の全領域中で光束が透過及び／又は反射をする領域）の
形状が有効面内に回転対称軸を有する回転対称面にて構
成されていることを特徴とする偏心プリズム光学系。

【００９９】〔２〕 上記〔１〕記載の偏心プリズム光
学系において、前記回転対称面が、前記光学系を通過す
る光束を入射若しくは射出させる透過作用と前記光学系
の内部で前記光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ第
１面として形成され、前記回転非対称面が前記第１面と
対向配置された第２面として形成され、さらに、前記光
学系を通過する光束を射出若しくは入射させる透過作用
を有する第３面が、前記第１面と前記第２面との対向方
向に対して略垂直方向の位置に配置され、少なくとも前
記偏心プリズム光学系が前記第１面と前記第２面と前記
第３面とを含む構成であることを特徴とする偏心プリズ
ム光学系。

【０１００】〔３〕 上記〔２〕記載の偏心プリズム光
学系において、前記第１面が有効面内にてその透過作用
と反射作用とが少なくとも一部の領域で重なり合うよう
に形成されていると共に、少なくとも前記第１面の有効
面内の透過作用と反射作用との重なり合う領域での反射
作用が全反射作用によるように構成されていることを特
徴とする偏心プリズム光学系。

【０１０１】〔４〕 上記〔２〕又は〔３〕記載の偏心
プリズム光学系において、前記第１面の回転対称面は回
転対称な非球面で形成されていることを特徴とする偏心
プリズム光学系。

【０１０２】〔５〕 上記〔２〕から〔４〕の何れか１
項記載の偏心プリズム光学系において、前記第２面がア
ナモルフィック面にて形成されていることを特徴とする
偏心プリズム光学系。

【０１０３】〔６〕 上記〔５〕記載の偏心プリズム光
学系において、前記第１面の光軸に対する傾きをαとす
るとき、 ５°＜α＜３０° ・・・（Ｍ−１） の条件を満たすことを特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１０４】〔７〕 上記〔５〕又は〔６〕記載の偏心
プリズム光学系において、前記アナモルフィック面の有
する２つの対称面の中、少なくとも１つの対称面内に前
記第１面の回転対称面の回転対称軸が位置するように、
前記第１面と前記第２面とが配置されていることを特徴
とする偏心プリズム光学系。

【０１０５】〔８〕 上記〔２〕から〔４〕の何れか１
項記載の偏心プリズム光学系において、前記第２面が対
称面を１つのみ有する回転非対称面にて形成されている
ことを特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１０６】

〔９〕 上記〔７〕記載の偏心プリズム光
学系において、前記の対称面を１つのみ有する回転非対
称面の対称面内に前記第１面の回転対称面の回転対称軸
が位置するように、前記第１面と前記第２面とが配置さ
れていることを特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１０７】〔１０〕 上記〔２〕から

〔９〕の何れか
１項記載の偏心プリズム光学系において、前記第３面か
ら光束が入射し、その入射した光束が前記光学系内部を
通過して前記第１面で反射され、その第１面で反射され
た光束が前記第２面で反射され、その第２面で反射され
た光束が前記第１面から射出するように、前記第１面と
前記第２面と前記第３面とが配置されていることを特徴
とする偏心プリズム光学系。

【０１０８】〔１１〕 上記〔１０〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第３面は画像を表示する手段か
らの光束が入射する位置に配置されると共に、前記第１
面は前記第１面から射出された光束が観察者眼球に導か
れるような位置に配置され、前記光束の形成する画像を
観察できるようにした画像観察装置用に用いられること
を特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１０９】〔１２〕 上記〔２〕から

〔９〕の何れか
１項記載の偏心プリズム光学系において、前記第１面か
ら光束が入射し、その入射した光束が前記第２面で反射
され、その第２面で反射された光束が前記第１面で反射
され、その第１面で反射された光束が前記光学系内部を
通過して前記第３面から射出するように、前記第１面と
前記第２面と前記第３面とが配置されていることを特徴
とする偏心プリズム光学系。

【０１１０】〔１３〕 上記〔１２〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第１面は物体からの光束が入射
する位置に配置されると共に、前記第３面は前記第３面
から射出された光束が観察者眼球に導かれるような位置
に配置され、前記光束の形成する画像を観察できるよう
にした画像観察装置用に用いられることを特徴とする偏
心プリズム光学系。

【０１１１】〔１４〕 上記〔１２〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第１面は物体からの光束が入射
する位置に配置されると共に、前記第３面は前記第３面
から射出された光束が物体像を受光する手段に導かれる
ような位置に配置され、前記光束の形成する物体像を撮
影できるようにした撮影光学装置用に用いられることを
特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１１２】〔１５〕 上記〔２〕から

〔９〕の何れか
１項記載の偏心プリズム光学系において、前記偏心プリ
ズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上
主光線が瞳を射出し前記第１面に交差するまでの直線に
よって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交しかつ
前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸
をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する軸を
Ｘ軸と定義するとき、次の条件を満足することを特徴と
する偏心プリズム光学系。 ０．７＜ＦＡ＜１．３ ・・・（Ａ−１） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、Ｆｘ／ＦｙをＦＡとする。

【０１１３】〔１６〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に
到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第１面に交差する
までの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸
と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の
偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と
直交する軸をＸ軸と定義するとき、次の条件を満足する
ことを特徴とする偏心プリズム光学系。 ０．８＜｜ＰｘＢ｜＜１．３ ・・・（Ｂ−１） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置での面
のＸ方向、Ｙ方向の屈折力（パワー）をそれぞれＰｘ
ｎ、Ｐｙｎとし、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の
焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｐｘｎ
／ＰｘをＰｘＢとする。

【０１１４】〔１７〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕、〔１６〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学系
において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、
像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第１面
に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸と
し、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構
成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交
しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次の条
件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 ０．８＜｜ＰｙＣ｜＜１．３ ・・・（Ｃ−１） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置での面
のＸ方向、Ｙ方向の屈折力（パワー）をそれぞれＰｘ
ｎ、Ｐｙｎとし、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の
焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｐｙｎ
／ＰｙをＰｙＣとする。

【０１１５】〔１８〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に
到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第１面に交差する
までの直線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸
と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の
偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と
直交する軸をＸ軸と定義するとき、前記第３面側に非テ
レセントリックな光学系として構成され、次の条件を満
足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 ０．８＜｜ＰｘＢ｜＜５ ・・・（Ｋ−１） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置での面
のＸ方向、Ｙ方向の屈折力（パワー）をそれぞれＰｘ
ｎ、Ｐｙｎとし、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の
焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｐｙｎ
／ＰｙをＰｙＣとする。

【０１１６】〔１９〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕、〔１８〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学系
において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、
像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第１面
に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸と
し、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構
成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交
しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、前記第
３面側に非テレセントリックな光学系として構成され、
次の条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学
系。 ０．８＜｜ＰｙＣ｜＜５ ・・・（Ｌ−１） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置での面
のＸ方向、Ｙ方向の屈折力（パワー）をそれぞれＰｘ
ｎ、Ｐｙｎとし、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の
焦点距離Ｆｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｐｙｎ
／ＰｙをＰｙＣとする。

【０１１７】〔２０〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕から〔１９〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸
とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直
交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 ０．８＜ＣｘｙＤ＜１．２ ・・・（Ｄ−１） ただし、前記軸上主光線が前記第２面に当たる位置での
その面の法線を含むＸ方向の曲率Ｃｘ２、Ｙ方向の曲率
Ｃｙ２との比Ｃｘ２／Ｃｙ２をＣｘｙＤとする。

【０１１８】〔２１〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕から〔２０〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸
とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直
交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 −０．０５＜ＣｘＭｉｎＥ （１／ｍｍ） ・・・（Ｅ−１） ＣｘＭａｘＥ＜０．０５ （１／ｍｍ） ・・・（Ｅ−1'） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆ
ｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、かつ、前記軸上主
光線が前記第２面に当たる位置でのその面の法線を含む
Ｘ方向の曲率Ｃｘ２、Ｙ方向の曲率Ｃｙ２とし、Ｘ方向
画角ゼロでＹ正方向最大画角を通る主光線、Ｘ方向画角
ゼロでＹ負方向最大画角を通る主光線、Ｘ方向最大画角
でＹ正方向最大画角を通る主光線、Ｘ方向最大画角でＹ
方向画角ゼロを通る主光線、Ｘ方向最大画角でＹ負方向
最大画角を通る主光線が前記第２面と当たる有効領域の
Ｘ方向の曲率Ｃｘｎ、Ｙ方向の曲率Ｃｙｎとし、（Ｃｘ
ｎ−Ｃｘ２）／Ｐｘの中、最大のものをＣｘＭａｘＥ、
最小のものをＣｘＭｉｎＥ、（Ｃｙｎ−Ｃｙ２）／Ｐｙ
の中、最大のものをＣｙＭａｘＦ、最小のものをＣｙＭ
ｉｎＦとする。

【０１１９】〔２２〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕から〔２０〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸
とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直
交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 −０．１＜ＣｙＭｉｎＦ （１／ｍｍ） ・・・（Ｆ−１） ＣｙＭａｘＦ＜０．０５ （１／ｍｍ） ・・・（Ｆ−1'） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆ
ｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、かつ、前記軸上主
光線が前記第２面に当たる位置でのその面の法線を含む
Ｘ方向の曲率Ｃｘ２、Ｙ方向の曲率Ｃｙ２とし、Ｘ方向
画角ゼロでＹ正方向最大画角を通る主光線、Ｘ方向画角
ゼロでＹ負方向最大画角を通る主光線、Ｘ方向最大画角
でＹ正方向最大画角を通る主光線、Ｘ方向最大画角でＹ
方向画角ゼロを通る主光線、Ｘ方向最大画角でＹ負方向
最大画角を通る主光線が前記第２面と当たる有効領域の
Ｘ方向の曲率Ｃｘｎ、Ｙ方向の曲率Ｃｙｎとし、（Ｃｘ
ｎ−Ｃｘ２）／Ｐｘの中、最大のものをＣｘＭａｘＥ、
最小のものをＣｘＭｉｎＥ、（Ｃｙｎ−Ｃｙ２）／Ｐｙ
の中、最大のものをＣｙＭａｘＦ、最小のものをＣｙＭ
ｉｎＦとする。

【０１２０】〔２３〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕から〔２２〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸
とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直
交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 −０．０５＜ＣｙＧ＜０．５ ・・・（Ｇ−１） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆ
ｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｘ方向画角ゼロで
Ｙ正方向最大画角を通る主光線が前記第２面と当たる有
効領域のＹ方向の曲率Ｃｙ１と、Ｘ方向画角ゼロでＹ負
方向最大画角を通る主光線が前記第２面と当たる有効領
域のＹ方向の曲率Ｃｙ３との差Ｃｙ１−Ｃｙ３を前記Ｐ
ｙで割ったものをＣｙＧとする。

【０１２１】〔２４〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕から〔２３〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸
とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直
交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 −０．０１＜ＣｘＨ＜０．１ ・・・（Ｈ−１） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆ
ｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｘ方向画角ゼロで
Ｙ正方向最大画角を通る主光線が前記第２面と当たる有
効領域のＸ方向の曲率Ｃｘ１と、Ｘ方向画角ゼロでＹ負
方向最大画角を通る主光線が前記第２面と当たる有効領
域のＸ方向の曲率Ｃｘ３との差Ｃｘ１−Ｃｘ３を前記Ｐ
ｘで割ったものをＣｘＨとする。

【０１２２】〔２５〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕から〔２４〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸
とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直
交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 ０＜ＣｙＩ＜５ ・・・（Ｉ−１） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆ
ｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｘ方向画角ゼロで
Ｙ正方向最大画角を通る主光線が前記第３面と当たる有
効領域のＹ方向の曲率Ｃｙ１と、Ｘ方向画角ゼロでＹ負
方向最大画角を通る主光線が前記第３面と当たる有効領
域のＹ方向の曲率Ｃｙ３との差Ｃｙ１−Ｃｙ３を前記Ｐ
ｙで割ったものをＣｙＩとする。

【０１２３】〔２６〕 上記〔２〕から

〔９〕、〔１
５〕から〔２５〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
１面に交差するまでの直線によって定義される軸をＺ軸
とし、このＺ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直
交しかつＹ軸と直交する軸をＸ軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 ０＜ＣｘＪ＜１ ・・・（Ｊ−１） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、前記Ｘ方向の焦点距離Ｆｘ、Ｙ方向の焦点距離Ｆ
ｙの逆数をそれぞれＰｘ、Ｐｙとし、Ｘ方向画角ゼロで
Ｙ正方向最大画角を通る主光線が前記第３面と当たる有
効領域のＸ方向の曲率Ｃｘ１と、Ｘ方向画角ゼロでＹ負
方向最大画角を通る主光線が前記第３面と当たる有効領
域のＸ方向の曲率Ｃｘ３との差Ｃｘ１−Ｃｘ３を前記Ｐ
ｘで割ったものをＣｘＪとする。

【０１２４】〔２７〕 少なくとも３つの面が互いに偏
心して配置され、その３つの面の間が屈折率が１．３以
上の透明媒質で埋められた構成の偏心プリズム光学系に
おいて、前記光学系は少なくとも２回の内部反射を行う
ように、前記３つの面の中の少なくとも２つの面を反射
作用を有する面で形成すると共に、前記の２つの反射作
用を有する面によって反射された光線が前記光学系内部
で交差しないような位置に前記の２つの反射作用を有す
る面を配置し、前記反射作用を有する２つの面の中、１
つの面の形状はトーリック面として形成され、他の１つ
の面の少なくとも有効面（面の全領域中で光束が透過及
び／又は反射をする領域）の形状が有効面内に回転対称
軸を有する回転対称面にて構成されており、前記回転対
称面が、前記光学系を通過する光束を入射若しくは射出
させる透過作用と前記光学系の内部で前記光束を折り曲
げる反射作用とを併せ持つ第１面として形成され、前記
トーリック面が前記第１面と対向配置された第２面とし
て形成され、さらに、前記光学系を通過する光束を射出
若しくは入射させる透過作用を有する第３面が、前記第
１面と前記第２面との対向方向に対して略垂直方向の位
置に配置され、少なくとも前記偏心プリズム光学系が前
記第１面と前記第２面と前記第３面とを含む構成である
ことを特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１２５】〔２８〕 上記〔２７〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第１面が有効面内にてその透過
作用と反射作用とが少なくとも一部の領域で重なり合う
ように形成されていると共に、少なくとも前記第１面の
有効面内の透過作用と反射作用との重なり合う領域での
反射作用が全反射作用によるように構成されていること
を特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１２６】〔２９〕 上記〔２７〕又は〔２８〕記載
の偏心プリズム光学系において、前記第１面の回転対称
面は回転対称な非球面で形成されていることを特徴とす
る偏心プリズム光学系。

【０１２７】〔３０〕 上記〔２７〕から〔２９〕の何
れか１項記載の偏心プリズム光学系において、前記第３
面から光束が入射し、その入射した光束が前記光学系内
部を通過して前記第１面で反射され、その第１面で反射
された光束が前記第２面で反射され、その第２面で反射
された光束が前記第１面から射出するように、前記第１
面と前記第２面と前記第３面とが配置されていることを
特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１２８】〔３１〕 上記〔３０〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第３面は画像を表示する手段か
らの光束が入射する位置に配置されると共に、前記第１
面は前記第１面から射出された光束が観察者眼球に導か
れるような位置に配置され、前記光束の形成する画像を
観察できるようにした画像観察装置用に用いられること
を特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１２９】〔３２〕 上記〔２７〕から〔２９〕の何
れか１項記載の偏心プリズム光学系において、前記第１
面から光束が入射し、その入射した光束が前記第２面で
反射され、その第２面で反射された光束が前記第１面で
反射され、その第１面で反射された光束が前記光学系内
部を通過して前記第３面から射出するように、前記第１
面と前記第２面と前記第３面とが配置されていることを
特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１３０】〔３３〕 上記〔３２〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第１面は物体からの光束が入射
する位置に配置されると共に、前記第３面は前記第３面
から射出された光束が観察者眼球に導かれるような位置
に配置され、前記光束の形成する画像を観察できるよう
にした画像観察装置用に用いられることを特徴とする偏
心プリズム光学系。

【０１３１】〔３４〕 上記〔３２〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第１面は物体からの光束が入射
する位置に配置されると共に、前記第３面は前記第３面
から射出された光束が物体像を受光する手段に導かれる
ような位置に配置され、前記光束の形成する物体像を撮
影できるようにした撮影光学装置用に用いられることを
特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１３２】〔３５〕 上記〔２７〕から〔２９〕の何
れか１項記載の偏心プリズム光学系において、前記偏心
プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する
軸上主光線が瞳を射出し前記第１面に交差するまでの直
線によって定義される軸をＺ軸とし、このＺ軸と直交し
かつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内
の軸をＹ軸と定義し、Ｚ軸と直交しかつＹ軸と直交する
軸をＸ軸と定義するとき、次の条件を満足することを特
徴とする偏心プリズム光学系。 ０．７＜ＦＡ＜１．３ ・・・（Ａ−１） ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からＸ軸方向に
微小量Ｈの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のＮＡ
（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記Ｈで割った
値を光学系全体のＸ方向の焦点距離Ｆｘとし、また、瞳
中心からＹ方向にＨの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のＮＡ（軸上主光線となす角のｓｉｎの値）を前記
Ｈで割った値を光学系全体のＹ方向の焦点距離Ｆｙと定
義し、Ｆｘ／ＦｙをＦＡとする。

【０１３３】〔３６〕 上記〔２７〕から〔２９〕、
〔３５〕の何れか１項記載の偏心プリズム光学系におい
て、前記第１面の光軸に対する傾きをαとするとき、 ５°＜α＜３０° ・・・（Ｍ−１） の条件を満たすことを特徴とする偏心プリズム光学系。

【０１３４】

【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、広い画角においても明瞭で歪みの少ない像を
得られる撮像光学系又は眼光学系に使用可能であって、
１つの有効領域の広い面が回転対称面により構成され、
製作時の評価が簡単に行える偏心プリズム光学系を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の偏心プリズム光学系を３面構成とした
ときの光路図である。

【図２】本発明の偏心プリズム光学系の別の構成を例示
するための光路図である。

【図３】本発明の実施例１の偏心プリズム光学系の断面
図である。

【図４】本発明の実施例２の偏心プリズム光学系の断面
図である。

【図５】本発明の実施例３の偏心プリズム光学系の断面
図である。

【図６】本発明の実施例４の偏心プリズム光学系の断面
図である。

【図７】本発明の実施例５の偏心プリズム光学系の断面
図である。

【図８】本発明の実施例６の偏心プリズム光学系の断面
図である。

【図９】本発明の実施例７の偏心プリズム光学系の断面
図である。

【図１０】本発明の実施例８の偏心プリズム光学系の断
面図である。

【図１１】実施例１の像歪みを表す収差図である。

【図１２】実施例２の像歪みを表す収差図である。

【図１３】実施例３の像歪みを表す収差図である。

【図１４】実施例４の像歪みを表す収差図である。

【図１５】実施例５の像歪みを表す収差図である。

【図１６】実施例６の像歪みを表す収差図である。

【図１７】実施例７の像歪みを表す収差図である。

【図１８】実施例８の像歪みを表す収差図である。

【図１９】実施例１の収差補正状態を表すスポットダイ
アグラムの一部の図である。

【図２０】実施例１の収差補正状態を表すスポットダイ
アグラムの別の一部の図である。

【図２１】実施例１の収差補正状態を表すスポットダイ
アグラムの残りの部分の図である。

【図２２】実施例５の収差補正状態を表す横収差図の一
部の図である。

【図２３】実施例５の収差補正状態を表す横収差図の別
の一部の図である。

【図２４】実施例５の収差補正状態を表す横収差図の残
りの部分の図である。

【図２５】本発明の偏心プリズム光学系を用いた頭部装
着型画像表示装置を観察者頭部に装着した状態を示す図
である。

【図２６】図２５の頭部近傍の断面図である。

【図２７】本発明の偏心プリズム光学系を用いたカメラ
の構成を示す斜視図である。

【図２８】本発明の偏心プリズム光学系を用いた撮影光
学系の光路図である。

【図２９】本発明の偏心プリズム光学系を用いたファイ
ンダー光学系の光路図である。

【図３０】内視鏡装置の全体の構成図である。

【図３１】本発明の偏心プリズム光学系を用いた硬性型
内視鏡の先端部の断面図である。

【符号の説明】

１…瞳 ２…光軸 ３…第１面 ４…第２面 ５…第３面 ６…像面 ７…偏心プリズム光学系 ８…題４面 ２０…内視鏡 ２１…先端部 ２２…挿入部 ２３…基部 ２４…カメラ ２５…モニター ２６…ライトガイドケーブル ２７…光源装置 ３０…内視鏡装置 ３１…偏心プリズム光学系 ３２…対物レンズ ３３…ライトガイド １００…接眼光学系 １０１…画像表示素子 １０２…画像表示装置（表示装置本体） １０３…側頭フレーム １０４…スピーカ １０５…映像音声伝達コード １０６…再生装置 １０７…調節部 １５０…対物レンズ １５１…前群 １５２…瞳位置 １５３…後群 １５４…フィルム ２００…対物レンズ群 ２０１…偏心プリズム光学系 ２０２…ダハ面 ２０３…ダハプリズム ２０４…接眼レンズ ２０５…観察者眼球 Ｌａ…ファインダー光学系のの光軸 Ｌｂ…撮影光学系の光軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも３つの面が互いに偏心して配
   置され、その３つの面の間が屈折率が１．３以上の透明
   媒質で埋められた構成の偏心プリズム光学系において、
   前記光学系は少なくとも２回の内部反射を行うように、
   前記３つの面の中の少なくとも２つの面を反射作用を有
   する面で形成すると共に、前記の２つの反射作用を有す
   る面によって反射された光線が前記光学系内部で交差し
   ないような位置に前記の２つの反射作用を有する面を配
   置し、前記反射作用を有する２つの面の中、１つの面の
   形状は面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対
   称面にて形成され、他の１つの面の少なくとも有効面
   （面の全領域中で光束が透過及び／又は反射をする領
   域）の形状が有効面内に回転対称軸を有する回転対称面
   にて構成されていることを特徴とする偏心プリズム光学
   系。
2. 【請求項２】 請求項１記載の偏心プリズム光学系にお
   いて、前記回転対称面が、前記光学系を通過する光束を
   入射若しくは射出させる透過作用と前記光学系の内部で
   前記光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ第１面とし
   て形成され、前記回転非対称面が前記第１面と対向配置
   された第２面として形成され、さらに、前記光学系を通
   過する光束を射出若しくは入射させる透過作用を有する
   第３面が、前記第１面と前記第２面との対向方向に対し
   て略垂直方向の位置に配置され、少なくとも前記偏心プ
   リズム光学系が前記第１面と前記第２面と前記第３面と
   を含む構成であることを特徴とする偏心プリズム光学
   系。
3. 【請求項３】 請求項２記載の偏心プリズム光学系にお
   いて、前記第１面が有効面内にてその透過作用と反射作
   用とが少なくとも一部の領域で重なり合うように形成さ
   れていると共に、少なくとも前記第１面の有効面内の透
   過作用と反射作用との重なり合う領域での反射作用が全
   反射作用によるように構成されていることを特徴とする
   偏心プリズム光学系。