JPH1123984A - 接眼光学系及び接眼映像表示装置 - Google Patents

接眼光学系及び接眼映像表示装置

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JPH1123984A
JPH1123984A JP9175772A JP17577297A JPH1123984A JP H1123984 A JPH1123984 A JP H1123984A JP 9175772 A JP9175772 A JP 9175772A JP 17577297 A JP17577297 A JP 17577297A JP H1123984 A JPH1123984 A JP H1123984A
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eyepiece optical
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単眼で110°以上の大きな観察画角と周辺
まで均一で鮮明な画像表示が実現でき、適切な瞳径とア
イリリーフを備えることで瞳位置の自由度が大きい接眼
光学系と、この接眼光学系により拡大虚像を形成する接
眼映像表示装置を提供する。 【解決手段】 2次元表示素子上の平面像を眼球に虚像
として拡大投影する機能を有する光学系で、該光学系は
眼球側から順に、眼球側に凹面を向けた正メニスカスレ
ンズL1と中心近傍が眼球側に凸面を向けたメニスカス
形状で軸上屈折力が負の両面非球面レンズL2と軸上屈
折力が正で中心近傍が両凸の両面非球面レンズL3より
構成される正の第1レンズ群G1,軸上屈折力が負で中
心近傍が両凹の非球面レンズL4より構成される第2レ
ンズ群G2より構成される。また、接眼映像表示装置は
上記接眼光学系を搭載する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、使用者の頭部もし
くは顔面に保持することが可能な頭部又は顔面装着式視
覚表示装置に適用可能な接眼光学系と、この接眼光学系
を搭載した接眼映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、バーチャルリアリティー用、ある
いは、個人的に大画面の映像を楽しむことを目的とし
て、ヘルメット型、ゴーグル型の頭部又は顔面に保持す
る視覚表示装置が開発されている。例えば、液晶表示素
子,EL表示素子等の小型の表示素子上の像をレンズ等の
接眼光学系で眼球に拡大投影するものがある。そのよう
な接眼表示装置の光学系を図6に示す。図6において、
2次元表示素子を3、2次元表示素子3を空中に拡大投
影する接眼レンズを20、観察者Hの眼球を10とす
る。従来装置では、2次元表示素子3に形成された原画
像の拡大虚像を接眼レンズ20により形成し、眼球10
でこの拡大虚像を鑑賞するよう構成されていた。
【0003】接眼光学系の従来技術としては、顕微鏡、
双眼鏡、望遠鏡、ファインダー等の接眼レンズがある
(実公昭40−9090号公報,特開昭50−1511
63号公報,特開昭51−120231号公報,特開昭
52−72242号公報,特開平3−87709号公
報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】頭部もしくは顔面装着
式視覚表示装置にとって、装置全体の大きさを小さくす
ることと軽量化が装着性を向上させる上で重要である。
また、大きな画角を確保することが画面の臨場感を増す
上で必要であり、臨場感は提示画角で決まってしまうと
言っても過言でない。立体感、迫力感、没入感等の臨場
感を観察者に与えるためには対角方向で100度以上の
表示画角を実現することが望ましい。
【0005】また、接眼光学系のアイポイントにおける
設計瞳径が小さいと、瞳の自由度が小さく、装置の最適
装着状態から少しずれるだけで観察視野周辺に暗黒部が
生じ、臨場感を損なうこととなり、好ましくない。つま
り、接眼光学系のFナンバーを小さくすることが要求さ
れる。
【0006】しかし、接眼光学系の画角を大きくし、さ
らに、Fナンバーを小さくすると、光学系の周辺部を光
線が通過するため、収差の発生が大きくなり、コンパク
トな構成では収差の補正が困難となり、さらに像面湾曲
の影響もあいまって周辺画像の解像度が低下することが
問題となる。特に像面湾曲については、レンズ枚数の少
ないコンパクトな接眼レンズでは、光線高の高い箇所に
正レンズ、低い箇所に負レンズを配置して、正負のパワ
ー配分によってペッツバール和を小さくするような構成
をとることができず、その補正が困難である。
【0007】本発明によって提供する接眼光学系は、下
記の条件を同時に満たすものである。 (1) 対角110°以上の大きな画角 (2) 小さいFナンバー(大きな瞳径) (3) 適切なアイリリーフ(観察者の目〜接眼レンズ
第1面間の距離) (4) 良好な収差補正。 一方,上記した従来の接眼レンズは、50°〜70°程
度の比較的大きな画角を確保してはいるものの、バーチ
ャルリアリティ用途等において十分な臨場感と実使用上
の容易性を実現する上で不可欠の上記条件を同時に満た
しているとはいえない。従って、上記従来例の接眼レン
ズを接眼映像表示装置に搭載しても、大きな観察画角と
大きな瞳位置の自由度と周辺まで平坦性の良い鮮明な画
像とを同時に提供することはできない。
【0008】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたものであり、その目的は、単眼で対角110
°以上の大きな観察画角を提示でき、適切な瞳径とアイ
リリーフを備えることで瞳位置の自由度が大きく、か
つ、周辺まで均一で鮮明な観察画像を提示できるよう収
差補正された接眼光学系を提供するものである。
【0009】また、本発明の第2の目的は上記接眼光学
系を接眼レンズとして搭載した広画角で臨場感に優れ、
かつ鮮明な映像表示が可能な小型・軽量の接眼映像表示
装置を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る接眼光学系
においては、2群4枚構成のレンズ系より成り、眼球側
から順に、眼球側に凹面を向けた正メニスカスレンズL
1と中心近傍が眼球側に凸面を向けたメニスカス形状で
軸上屈折力が負の両面非球面レンズL2と中心近傍が両
凸で軸上屈折力が正の両面非球面レンズL3とより構成
される正の第1レンズ群G1,中心近傍が両凹で軸上屈
折力が負の両面非球面レンズL4より成る第2レンズ群
G2より構成され、2次元表示素子上の平面像を眼球に
虚像として拡大投影するものである。
【0011】また、上記両面非球面レンズL2は両面の
周辺部が眼球側に凹面を向けるように湾曲した形状より
成るものである。
【0012】また、前記G1群、G2群の軸上焦点距離
を各々f13、f4とし、全系の焦点距離をfとした場
合、 0.2<f13/f<0.4 −0.18<f4/f<−0.09 なる条件を満足するものである。
【0013】また、前記G1群、G2群の軸上焦点距離
を各々f13、f4とした場合、 −2.9<f13/f4<−1.7 なる条件を満足するものである。
【0014】また、前記レンズL3、レンズL4の軸上
焦点距離を各々f3、f4とした場合、 −2.8<f3/f4<−1.5 なる条件を満足するものである。
【0015】また、前記G1群のレンズL1,L2,L
3を構成する硝材のアッベ数の平均値をν13、及びG
2群のレンズL4を構成する硝材のアッベ数をν4とし
た場合、 ν13> 40 ν4< 30 なる条件を満足するものである。
【0016】また、前記レンズL3,L4を構成する硝
材のアッベ数を各々ν3,ν4とした場合、 ν3> 35 ν4< 30 なる条件を満足するものである。
【0017】また、本発明の接眼映像表示装置は、原画
像を表示する1個もしくは2個の2次元表示素子と、該
2次元表示素子上の平面像の各々を眼球に虚像として拡
大投影する2次元表示素子と同個数の接眼光学系とから
なり、該接眼光学系は眼球側から順に、眼球側に凹面を
向けた正メニスカスレンズL1と中心近傍が眼球側に凸
面を向けたメニスカス形状で軸上屈折力が負の両面非球
面レンズL2と中心近傍が両凸で軸上屈折力が正の両面
非球面レンズL3より構成される正の第1レンズ群G
1,中心近傍が両凹で軸上屈折力が負の両面非球面レン
ズL4より成る第2レンズ群G2より構成するものであ
る。
【0018】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の接
眼映像表示装置に用いられる接眼光学系の実施の形態に
ついて説明する。図1〜図2は各々実施の形態1〜2の
接眼光学系の断面図である。また、図1〜図2は各々後
に記載する数値実施例1〜2に対応するものである。
【0019】実施の形態1〜2の各断面図の構成は図面
上では類似の構成であるので、代表例として実施の形態
1を示す図1について以下に説明し、実施の形態2につ
いては構成の説明を省略する。 <実施の形態1 (第1の発明)>図1において、1は観
察者の眼球の瞳孔にあたる接眼光学系の入射瞳、2は本
発明による接眼光学系、3は原画像を表示するLCD(L
iquid Crystal Display)、ELD(Electroluminescent
Display)、FED(Field Emission Display)、 CRT
(Cathode Ray Tube)等の2次元表示素子(画像表示面)
である。
【0020】接眼光学系2は、入射瞳1側から順に、第
1レンズ群G1,第2レンズ群G2の順に配置されてい
る。G1群は、入射瞳側1に凹面を向けた正メニスカス
レンズL1と、中心近傍の両面が眼球側に凸面を向けた
メニスカス形状で軸上屈折力が負の両面非球面レンズL
2と、中心近傍が両凸で軸上屈折力が正の両面非球面レ
ンズL3とから構成され、正の屈折力を有する。また、
G2群は中心近傍が両凹で軸上屈折力が負の両面非球面
レンズL4より構成され、負の屈折力を有する。
【0021】色収差の低減のために、正レンズG1群を構
成するL1,L2,L3には低分散硝材が使用され、負
レンズであるL4には高分散硝材が使用されている。L
1,L2,L3を構成する硝材のアッベ数平均値をν1
3とし、L4を構成する硝材のアッベ数をν4とする
と、ν13,ν4は以下の不等式(1),(2)を同時
に満たすことで色収差を良好に補正している。 ν13> 40 (1) ν4< 30 (2) また、G1群の正の屈折力の殆どがL3にあるので、L
3,L4を構成する硝材のアッベ数をν3,ν4とする
と、ν3,ν4は以下の不等式(3),(4)を同時に
満たすことで色収差が良好に補正される。 ν3> 35 (3) ν4< 30 (4)
【0022】レンズL2は中心近傍の両面が眼球側に凸
面を向けたメニスカス形状で、中心近傍が負のパワーを
有する両面非球面レンズより構成されている。L2は周
辺部が両面共入射瞳1側(眼球側)に凹面を向けるよう
に湾曲する構成であり、大きな傾斜を有する周辺光線に
対する入射角を小さく保っている。
【0023】また、前記G1群(レンズL1〜L3),
G2群(レンズL4)の軸上焦点距離を各々f13,f
4とし、全系の焦点距離をfとした場合、下記(5),
(6)式を満足している。 0.2<f13/f<0.4 (5) −0.18<f4/f<−0.09 (6) (5)式,(6)式は、本発明による接眼光学系のパワ
ー配分を規定するものである。(5)式の上限値を超え
ると、G1群の正のパワーが弱くなって軸上色収差が補
正過剰になる。また(5)式の下限値を超えるとG1群
の正のパワーが強くなって、適切なバックフォーカル長
が確保できなくなり表示素子の配置が困難になるととも
に、軸上色収差が補正不足になり、また軸外の高次収差
の補正が困難となる。(6)式の上限値を超えると、G
2群の負のパワーが強くなって、軸上色収差が補正過剰
になるとともに、レンズL4の作成精度,配置精度が厳
しくなって実用性がなくなる。また軸外の高次収差の補
正が困難になる。(6)式の下限値を超えると、G2群
の負のパワーが弱くなって、適切なバックフォーカル長
が確保できなくなり表示素子の配置が困難になるととも
に、軸上色収差が補正不足となる。
【0024】また、前記G1群、G2群の軸上焦点距離
を各々f13、f4とした場合、下記(7)式を満足す
る。 −2.9<f13/f4<−1.7 (7) (7)式はG1群と、G2群の焦点距離の比の範囲を制
限するものである。(7)式の下限値を超えるとG2群
の負のパワーが相対的に強くなる。この結果、G2群
(レンズL4)で生じる高次の軸外収差の補正が困難に
なり、また軸上色収差が補正過剰となる。(7)式の上
限値を超えるとG1群の正のパワーが相対的に強くな
り、全系のバックフォーカル長の確保が困難になるとと
もにG1群で生じる高次の軸外収差の補正が困難にな
る。
【0025】また、前記レンズL3,L4の軸上焦点距
離を各々f3,f4とした場合、下記(8)式を満足す
る。 −2.8<f3/f4<−1.5 (8) (8)式はG1群のパワーを支配するレンズL3と、G
2群を構成するレンズL4の焦点距離の比の範囲を制限
するものである。(8)式の下限値を超えるとレンズL
4の負のパワーが相対的に強くなる。この結果、レンズ
L4で生じる高次の軸外収差の補正が困難になり、また
軸上色収差が補正過剰となる。また、レンズL4の作成
精度,配置精度が厳しくなり実用性を失う。(8)式の
上限値を超えるとレンズL3の正のパワーが相対的に強
くなり、全系のバックフォーカル長の確保が困難になる
とともにレンズL3で生じる高次の軸外収差の補正が困
難になる。また、レンズL3の作成精度,配置精度が厳
しくなり実用性を失う。
【0026】以下、実施の形態1〜2に対応する数値実
施例を示す。各数値実施例の断面図は各々図1〜2に対
応する。又、表の記号の意味は以下の通りである。
【0027】 EPD:入射瞳径 (開口絞りASTの開口径と等しい) f: 全系の焦点距離 (mm) F/#:Fナンバ (無限共役時) ω :入射瞳側半画角 (無限共役時) m :入射瞳から数えた面番号 ri :入射瞳から数えて第i面の曲率半径(mm) di :入射瞳から数えて第i面から第i+1面に至る
距離(厚さ,空気間隔; (mm)) ni :入射瞳から数えて第i面直後の媒質の波長58
7.6nm(d線)における屈折率 νi :入射瞳面から数えて第i面直後の媒質のアッベ
数 AST:開口絞り面(入射瞳面と等価) ASP:非球面 上記焦点距離、Fナンバ、半画角は波長546nmにお
ける値である。また、上記ASPで示された非球面の形
状は、(9)式,(10)式で定義される。 Z=(h2 /r)/{1+〔1−(1+K)・(h/r)21/2 } +A4h4 +A6h6 +A8h8+A10h10 (9) h2 =X2 +Y2 (10) 但し、rは中心曲率半径,Kは円錐定数,A4,A6,
A8,A10は各々4次,6次,8次,10次の非球面
係数、hは光軸Zからの高さである。又、非球面の中心
は座標系(X,Y,Z)の原点に位置し、光軸はZ方向に
合わせられているものとする。
【0028】 <数値実施例1> ---------------------------------------------------------------------- EPD=6mm f=23.88mm F/♯=3.98 ω=56deg ---------------------------------------------------------------------- m ri di ni νi 1 Infinity 1.0500000E+01 AST 2 -1.4253915E+03 6.6410927E+00 1.8830 40.8 3 -2.8672968E+01 2.6000000E-01 4 5.3917303E+01 4.8000000E+00 1.7859 43.9 ASP 5 3.4516169E+01 2.6000000E-01 ASP 6 4.2691875E+01 9.0846706E+00 1.8160 46.6 ASP 7 -5.7620008E+00 9.1463357E-01 ASP 8 -2.6408060E+01 4.0047884E+00 2.0029 23.5 ASP 9 4.2509951E+00 ASP ---------------------------------------------------------------------- <Aspherical Coefficient> m K A4 A6 A8 4 -8.6715465E+01 2.44550404E-05 -1.80003173E-08 2.60086290E-10 5 -3.8066772E+02 -7.18603862E-05 4.32218393E-07 -7.41664635E-10 6 -4.6399300E+01 1.25572634E-06 4.32654878E-09 4.72105636E-13 7 -1.2292602E+01 -1.34748564E-06 -4.71037014E-09 1.81619927E-11 8 1.7008447E-01 4.24395933E-06 8.00589242E-08 -6.75823231E-11 9 -1.6119969E+01 1.44171082E-05 -1.66560073E-08 -1.40848891E-11 ---------------------------------------------------------------------- m A10 4 -6.02486611E-13 5 2.74225659E-13 6 2.31201158E-15 7 2.46177364E-14 8 8.90023730E-14 9 -1.59706873E-13 ----------------------------------------------------------------------
【0029】 <数値実施例2> ---------------------------------------------------------------------- EDP=6mm f=25.55mm F/♯=4.25 ω=56deg ---------------------------------------------------------------------- m ri di ni νi 1 Infinity 1.0500000E+01 AST 2 -1.4310488E+03 7.1921813E+00 1.8160 46.6 3 -2.6886586E+01 2.6000000E-01 4 5.4423821E+01 4.8000000E+00 1.7880 47.5 ASP 5 2.7726058E+01 2.6000000E-01 ASP 6 4.0922715E+01 8.6250000E+00 1.8830 40.8 ASP 7 -5.9636066E+00 1.1016488E+00 ASP 8 -2.8798947E+01 3.6627207E+00 1.9229 20.9 ASP 9 3.3170294E+00 ASP ---------------------------------------------------------------------- <Aspherical Coefficient> m K A4 A6 A8 4 -6.8375875E+01 2.36125101E-05 -1.19817332E-08 2.09551207E-10 5 -2.9123669E+02 -7.00821014E-05 4.31134653E-07 -7.43067511E-10 6 -9.5992459E+01 2.64362107E-06 5.40376339E-09 1.74429353E-13 7 -1.3775561E+01 -2.53033321E-06 -4.42407645E-09 1.96394225E-11 8 3.4435029E-01 -1.81371860E-06 8.25545578E-08 -7.25019843E-11 9 -1.2455198E+01 1.53727156E-05 -6.90665830E-09 -1.61666005E-11 ---------------------------------------------------------------------- m A10 4 -4.74993787E-13 5 2.98203250E-13 6 -3.79650769E-15 7 2.22965057E-14 8 8.09368097E-14 9 -2.64664661E-13 ----------------------------------------------------------------------
【0030】次に各数値実施例に関する、レンズ系各部
の焦点距離,焦点距離の比,アッベ数の平均値を下表に
まとめて示す。但し、表の記号の意味は以下の通りであ
る。 f : 全系の焦点距離(mm) f1: レンズL1の焦点距離(mm) f2: レンズL2の軸上焦点距離(mm) f3: レンズL3の軸上焦点距離(mm) f4: レンズL4(G2群)の軸上焦点距離(mm) f13: G1群(レンズL1〜L3)の合成軸上焦点距
離(mm) ν13: レンズL1,L2,L3を構成する硝材のア
ッベ数の平均値 上記の各種焦点距離は波長546nmにおける値であ
る。
【0031】 ---------------------------------------------------------------------- 例 f f1 f2 f3 f4 f13 f4/f f13/f f13/f4 ---------------------------------------------------------------------- 1 23.88 32.87 -136.3 6.76 -3.39 7.38 -0.14 0.31 -2.18 2 25.54 33.33 -77.53 6.42 -3.02 7.05 -0.12 0.28 -2.33 ---------------------------------------------------------------------- 例 f3/f4 ν13 ---------------------------------------------------------------------- 1 -1.99 43.8 2 -2.13 45.0 ----------------------------------------------------------------------
【0032】図3〜図4に上記数値実施例1〜2に対応
する横収差図を示す。EYはメリジオナル断面内、EX
はサジッタル断面内の収差を示す。WL1,WL2,W
L3は各々波長470nm,546nm,610nmに
対する曲線であり、4種類の入射画角(無限遠入射)に
対して小さな共役側(画像表示素子3)の面上の横収差を
プロットした。図3〜図4より、本願の数値実施例はい
ずれも良好に横収差,色収差補正されており、対角11
0°以上の広画角で高解像な拡大虚像の形成が可能であ
ることがわかる。
【0033】<実施の形態3 (接眼映像表示装置)>次
に、上記実施の形態1〜2で述べた接眼光学系を実装し
た接眼映像表示装置の構成について図により説明する。
図5は本発明の実施の形態3である接眼映像表示装置を
示す構成図である。図において、2は実施の形態1,2
にて説明した接眼光学系、3は2次元表示素子、10は
観察者Hの眼球、20は接眼光学系2を実装した接眼光
学装置、30L,30Rは2次元表示素子3と接眼光学
装置20から成る表示ユニット、50は左右の表示ユニ
ット30L,30Rを観察者Hの頭部に固定するための
ベルト機構である。2次元表示素子3は従来例を示す図
6と同様にLCD,ELD,FED,CRT等の小型表
示素子が用いられる。これらのうちLCDを用いる場
合、LCDは自発光でない表示素子ゆえ、例えば蛍光
灯,LED,EL等からなる光源(図示省略)が表示素
子3に組み込まれている。また、ELD,FED,CR
T等の自発光表示素子を2次元表示素子に用いる場合に
は、このような光源の組み込みは不要である。
【0034】2次元表示素子3の画像形成面に形成され
た原画像は、接眼光学系2により拡大虚像に変換され、
眼球10でこの拡大虚像を鑑賞する。図5の接眼表示装
置は第1の発明の接眼光学系2を実装しているので、1
10°以上の大きな観察画角を提示でき、適切な瞳径と
アイリリーフを備えることで瞳位置の自由度が大きく、
かつ、周辺まで均一で鮮明な観察画像を提示できる。こ
の結果、広画角で臨場感に優れ、かつ鮮明な映像表示が
可能である。
【0035】左右各々の目に呈示される画像を100%
重ねあわせても第1の発明による接眼光学系の画角は全
角で110°以上と十分大きい。しかし公知のように水
平方向外側に左右の提示画像をずらして表示すること
で、水平画角を拡大することができる。このために、
(1)画像表示素子3の中心を接眼光学系2の光軸に対し
て水平方向にシフトさせ虚像を水平方向外側に移動させ
る、(2)接眼光学装置20と2次元表示素子3を組み合
わせた表示ユニット(30L,30R)全体を各々水平
面内で傾斜させ虚像形成位置を見かけ上外側方向に移動
させる、等の方法で左右の目に対応する形成画像を左右
方向外側にシフトするのが望ましい。左右の拡大表示画
像を100%重ね合せた状態で双方の2次元表示素子に
同一の画像を表示しても十分表示画像の画角が大きいの
で臨場感のよい結果が得られる。さらに、左右の拡大画
像を100%重ね合せた場合、及び水平方向外側にシフ
トして重ね合せた場合のいずれにおいても、左右の2次
元表示素子に両眼視差画像を表示すれば、立体視の効果
によりさらに臨場感が高まる。
【0036】なお、接眼光学装置20と2次元表示素子
3は、実際の装置では一体に組み込まれ、さらに装置全
体を観察者Hの頭部に固定するベルト機構50が設けら
れている。しかし表示ユニット30L,30Rを共通の
匡体に収めた覗き込み型の接眼表示装置を構成する場
合、必ずしもベルト機構50は必要でない。また、接眼
光学装置20と2次元表示素子3の光軸方向間隔、及び
表示ユニット30L,30R間の間隔は、観察者Hの目
の特性及び瞳孔間隔に応じて適宜調整する機構(図示省
略)を備えることで、観察者毎に最適の表示特性が提供
できる。さらに、図5では接眼光学装置20と2次元表
示素子3を2組設け両眼で鑑賞する接眼映像表示装置を
示したが、接眼光学装置20と2次元表示素子3を1組
設けた構成により単眼で鑑賞する装置にも変形可能であ
る。
【0037】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。
【0038】本発明に係る接眼光学系は、下記の条件を
同時に満たすものである。 (1) 対角110°以上の大きな画角 (2) 小さいFナンバー(大きな瞳径) (3) 適切なアイリリーフ(観察者の目〜接眼レンズ
第1面間の距離) (4) 良好な収差補正。 この結果、本発明に係る接眼光学系によれば、単眼で1
10°以上の大きな観察画角を提示でき、適切な瞳径と
アイリリーフを備えることで瞳位置の自由度が大きく、
かつ、周辺まで均一で鮮明な観察画像を提示できるよう
収差補正された接眼光学系を実現できる。
【0039】また、本発明の接眼映像表示装置によれ
ば、上記接眼光学系を接眼レンズとして搭載した広画角
で臨場感に優れ、かつ鮮明な映像表示が可能な小型・軽
量の装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1である接眼光学系の断
面図である。
【図2】 本発明の実施の形態2である接眼光学系の断
面図である。
【図3】 本発明の数値実施例1の接眼光学系の横収差
図である。
【図4】 本発明の数値実施例2の接眼光学系の横収差
図である。
【図5】 本発明の実施の形態3である接眼映像表示装
置を示す構成図である。
【図6】 従来の接眼映像表示装置の構成図である。
【符号の説明】
1 入射瞳(観察者の眼球位置)、2 接眼光学系、3
2次元表示素子、10 眼球、20 接眼光学装置、
30L 左表示ユニット、30R右表示ユニット、50
ベルト機構、G1 第1レンズ群、G2 第2レンズ
群。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次元表示素子上の平面像を眼球に虚像
    として拡大投影する機能を有する光学系で、該光学系は
    眼球側から順に、眼球側に凹面を向けた正メニスカスレ
    ンズL1と中心近傍が眼球側に凸面を向けたメニスカス
    形状で軸上屈折力が負の両面非球面レンズL2と中心近
    傍が両凸で軸上屈折力が正の両面非球面レンズL3とよ
    り構成される正の第1レンズ群G1,中心近傍が両凹で
    軸上屈折力が負の両面非球面レンズL4より成る第2レ
    ンズ群G2より構成されることを特徴とする接眼光学
    系。
  2. 【請求項2】 上記両面非球面レンズL2は両面の周辺
    部が眼球側に凹面を向けるように湾曲した形状であるこ
    とを特徴とする、請求項1記載の接眼光学系。
  3. 【請求項3】 前記G1群,G2群の軸上焦点距離を各
    々f13,f4とし、全系の焦点距離をfとした場合、 0.2<f13/f< 0.4 −0.18<f4/f<−0.09 なる条件を満足する請求項1記載の接眼光学系。
  4. 【請求項4】 前記G1群,G2群の軸上焦点距離を各
    々f13,f4とした場合、 −2.9<f13/f4<−1.7 なる条件を満足する請求項1記載の接眼光学系。
  5. 【請求項5】 前記レンズL3,L4の軸上焦点距離を
    各々f3,f4とした場合、 −2.8<f3/f4<−1.5 なる条件を満足する請求項1記載の接眼光学系。
  6. 【請求項6】 前記G1群のレンズL1,L2,L3を
    構成する硝材のアッベ数の平均値をν13、及びG2群
    のレンズL4を構成する硝材のアッベ数をν4とした場
    合、 ν13> 40 ν4< 30 を満足することを特徴とする請求項1記載の接眼光学
    系。
  7. 【請求項7】 前記レンズL3,L4を構成する硝材の
    アッベ数を各々ν3,ν4とした場合、 ν3> 35 ν4< 30 を満足することを特徴とする請求項1記載の接眼光学
    系。
  8. 【請求項8】 原画像を表示する1個もしくは2個の2
    次元表示素子と、該2次元表示素子上の平面像の各々を
    眼球に虚像として拡大投影する前記2次元表示素子と同
    個数の接眼光学系とからなり、該接眼光学系は眼球側か
    ら順に、眼球側に凹面を向けた正メニスカスレンズL1
    と中心近傍が眼球側に凸面を向けたメニスカス形状で軸
    上屈折力が負の両面非球面レンズL2と中心近傍が両凸
    で軸上屈折力が正の両面非球面レンズL3とより構成さ
    れる正の第1レンズ群G1,中心近傍が両凹で軸上屈折
    力が負の両面非球面レンズL4より成る第2レンズ群G
    2より構成されることを特徴とする接眼映像表示装置。
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