JP2013048754A - Image presenting optical system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検眼に検眼用の画像を提示する画像提示光学系の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in an image presentation optical system that presents an image for optometry to an eye to be examined.
従来から、被検眼に検眼用画像を提示する画像提示光学系として、筐体の内部に液晶表示装置と、反射ミラーと、ハーフミラーと、凹面鏡とを配設したものが知られている。
その液晶表示装置の表示画面には、検眼用の画像が表示される。
その液晶表示装置の表示画面に表示された検眼用画像からの光束は、反射ミラーによりハーフミラーに向けて反射される。このハーフミラーに導かれた反射光束はこのハーフミラーを透過して凹面鏡に導かれる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an image presentation optical system for presenting an optometric image to an eye to be examined, a liquid crystal display device, a reflection mirror, a half mirror, and a concave mirror are disposed inside a housing.
An image for optometry is displayed on the display screen of the liquid crystal display device.
The light flux from the optometry image displayed on the display screen of the liquid crystal display device is reflected by the reflecting mirror toward the half mirror. The reflected light beam guided to the half mirror passes through the half mirror and is guided to the concave mirror.
この凹面鏡に導かれた反射光束は、この凹面鏡により再びハーフミラーに向けて反射される。その凹面鏡により反射された反射光束は、そのハーフミラーにより被検眼の存在する方向に向けて反射される。そのハーフミラーにより反射された反射光束は、被検眼のアイポイントの前方5mの位置に検眼用の画像として虚像を形成する(例えば、特許文献1参照。)。 The reflected light beam guided to the concave mirror is reflected again toward the half mirror by the concave mirror. The reflected light beam reflected by the concave mirror is reflected by the half mirror toward the direction in which the eye to be examined exists. The reflected light beam reflected by the half mirror forms a virtual image as an optometry image at a position 5 m ahead of the eye point of the eye to be examined (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、この従来の画像提示光学系は、ハーフミラーと凹面鏡との組み合わせの配置であり、凹面鏡の焦点距離が300mmよりも短いため、視界が狭くてアイポイントのずれによる画像の歪みの変化が大きい。 However, this conventional image presentation optical system is a combination arrangement of a half mirror and a concave mirror, and since the focal length of the concave mirror is shorter than 300 mm, the field of view is narrow and the change in image distortion due to the deviation of the eye point is large. .
また、凹面鏡やハーフミラーの光学素子の精度を高精度に仕上げなければならず、概してコスト高となる不都合がある。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、単純な光学構成でアイポイントのずれによる画像歪みの少ない画像提示光学系を提供することにある。
In addition, the accuracy of the concave mirror and the optical element of the half mirror must be finished with high accuracy, which generally has a disadvantage of high cost.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an image presentation optical system having a simple optical configuration and less image distortion due to eyepoint displacement.
本発明の特徴は、画像を表示する表示装置と、該表示装置からの光束により虚像を形成する凸レンズ系とを少なくとも備え、前記凸レンズ系はその焦点距離fが800ミリメートルよりも大きく、かつ、前記表示装置の像高をyミリメートルとして、前記焦点距離fと前記像高yとが、10y<f<24yの条件式を満足するものであり、前記表示装置の表示画面の位置が前記凸レンズ系の焦点距離以内にあることを特徴とする。 A feature of the present invention is that it includes at least a display device that displays an image and a convex lens system that forms a virtual image by a light beam from the display device, and the convex lens system has a focal length f greater than 800 millimeters, and When the image height of the display device is y millimeters, the focal length f and the image height y satisfy the conditional expression of 10y <f <24y, and the position of the display screen of the display device is that of the convex lens system. It is within the focal length.
本発明によれば、凸レンズ系の焦点距離を長くしたので、単純な光学構成でアイポイントのずれによる画像歪みの少ない画像提示光学系を提供できる。また、視界の広い画像歪みの少ない画像提示光学系を提供できる。 According to the present invention, since the focal length of the convex lens system is increased, it is possible to provide an image presentation optical system with a simple optical configuration and less image distortion due to eye point deviation. In addition, it is possible to provide an image presentation optical system having a wide field of view and less image distortion.
以下に、図1ないし図4を参照しつつ本発明に係る画像提示光学系を用いた視力表示装置の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図1は本発明に係る画像提示光学系を内蔵する視力表示装置の一例を示す斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of a visual acuity display device using an image presentation optical system according to the present invention will be described with reference to the drawings with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a visual acuity display device incorporating an image presentation optical system according to the present invention.
その図1において、1は支持台であり、2は筐体である。筐体2は支持台1の上部に配設される。ここでは、支持台1と筐体2とは一体化されて視力装置の本体を構成している。筐体2の前面にはウインドウWが設けられている。このウインドウWには、ここでは、ポリアクリルレート樹脂(PMMA)が用いられ、その厚さは2mmである。 In FIG. 1, 1 is a support base, and 2 is a housing. The housing 2 is disposed on the upper portion of the support base 1. Here, the support base 1 and the housing 2 are integrated to form a main body of the vision device. A window W is provided on the front surface of the housing 2. Here, a polyacrylate resin (PMMA) is used for the window W, and its thickness is 2 mm.
その支持台1と筐体2とからなる本体の内部には、画像提示光学系3が設けられている。この画像提示光学系3は、図2に示すように、表示装置4と、反射ミラーM1と、凸レンズ系L1と、光路折り曲げミラーM2とが設けられている。 An image presentation optical system 3 is provided inside the main body including the support 1 and the housing 2. As shown in FIG. 2, the image presentation optical system 3 is provided with a display device 4, a reflection mirror M1, a convex lens system L1, and an optical path bending mirror M2.
表示装置4は、例えば、液晶ディスプレイから構成され、物点Oの位置に存在する表示画面4aに図3に示すようにランドルト環等の検眼用の画像を表示する。その図3において、yは像高を示す。
反射ミラーM1はこの表示装置4に表示された画像からの光束を凸レンズ系L1に向けて反射する。
The display device 4 is composed of a liquid crystal display, for example, and displays an image for optometry such as a Landolt ring as shown in FIG. 3 on a display screen 4a existing at the position of the object point O. In FIG. 3, y indicates the image height.
The reflection mirror M1 reflects the light beam from the image displayed on the display device 4 toward the convex lens system L1.
凸レンズ系L1は、ここでは、1個の凸レンズにより構成されている。この凸レンズにはBK7等のガラス材料が用いられている。この凸レンズ系L1の焦点距離fは、ここでは、f=1157.7mm(ミリメートル)である。その図2において、符号f0は凸レンズ系L1の焦点を示している。物点Oは凸レンズ系L1の焦点距離以内にある。
この凸レンズ系L1は、反射ミラーM1により反射された反射光束により虚像を形成する。
Here, the convex lens system L1 is constituted by one convex lens. A glass material such as BK7 is used for this convex lens. Here, the focal length f of the convex lens system L1 is f = 1157.7 mm (millimeters). In FIG. 2, the symbol f0 indicates the focal point of the convex lens system L1. The object point O is within the focal length of the convex lens system L1.
The convex lens system L1 forms a virtual image by the reflected light beam reflected by the reflecting mirror M1.
光路折り曲げミラーM2は、凸レンズ系L1を透過した反射光束の光路を折り曲げて眼のアイポイントIの前方の所定距離の像点位置に虚像を提示する。
ここでは、凸レンズ系L1の焦点距離fは、f=1157.7mmとされている。しかしながら、凸レンズ系L1の焦点距離fは800mm(ミリメートル)よりも大きければ、表示装置4の表示画面4aに表示された画像の歪みを小さくできる。
The optical path bending mirror M2 bends the optical path of the reflected light beam that has passed through the convex lens system L1, and presents a virtual image at an image point position at a predetermined distance in front of the eye point I of the eye.
Here, the focal length f of the convex lens system L1 is f = 1157.7 mm. However, if the focal length f of the convex lens system L1 is greater than 800 mm (millimeters), the distortion of the image displayed on the display screen 4a of the display device 4 can be reduced.
また、表示装置4の像高yと焦点距離fとの関係は、10y<f<24yであるのが望ましい。
ライカ版の大きさの液晶ディスプレイから14インチ相当のサイズのテレビ画面等に表示された画像を被検眼に提示する場合でも、画像歪みを小さくして提供できるからである。
The relationship between the image height y and the focal length f of the display device 4 is preferably 10y <f <24y.
This is because even when an image displayed on a television screen or the like having a size equivalent to 14 inches is presented to the subject's eye from a liquid crystal display of a Leica size, it can be provided with reduced image distortion.
下記の表1は、その図2に示す画像提示光学系の光学データを示している。
ここでは、物点Oから反射ミラーM1までの面間距離d1は70mm、反射ミラーM1の曲率半径r1は無限大、反射ミラーM1の面1から凸レンズ系L1の後面2までの面間距離d2は814.819mm、凸レンズ系L1の後面2の曲率半径r2は無限大、凸レンズ1の後面2から凸レンズ系L1の前面3までの面間距離(厚さ)d3は16mm、凸レンズ系L1の前面3の曲率半径r3は600mm、光路折り曲げミラーM2の面4の曲率半径r4は無限大、凸レンズ系L1の前面3から光路折り曲げミラーM2の面4までの面間距離d4は150mm、光路折り曲げミラーM2の面4からウインドウWの内面5までの面間距離d5は98.000mm、ウインドウWの内面5の曲率半径r5は無限大、ウインドウWの内面5からウインドウWの外面6までの面間距離d6は2mm、ウインドウWの外面6の曲率半径r6は無限大、ウインドウWの外面6からアイポイントIまでの面間距離d7は800mmであり、虚像は−5000.000ミリメートル(5m)の像点位置O’に提示される。その像高yは82.6mmである。 Here, the distance d1 between the object point O and the reflecting mirror M1 is 70 mm, the radius of curvature r1 of the reflecting mirror M1 is infinite, and the distance d2 between the surface 1 of the reflecting mirror M1 and the rear surface 2 of the convex lens system L1 is 814.88 mm, the radius of curvature r2 of the rear surface 2 of the convex lens system L1 is infinite, the inter-surface distance (thickness) d3 from the rear surface 2 of the convex lens 1 to the front surface 3 of the convex lens system L1 is 16 mm, and the front surface 3 of the convex lens system L1. The radius of curvature r3 is 600 mm, the radius of curvature r4 of the surface 4 of the optical path bending mirror M2 is infinite, the inter-surface distance d4 from the front surface 3 of the convex lens system L1 to the surface 4 of the optical path bending mirror M2 is 150 mm, and the surface of the optical path bending mirror M2 The distance d5 between 4 and the inner surface 5 of the window W is 98.000 mm, the radius of curvature r5 of the inner surface 5 of the window W is infinite, and the distance between the inner surface 5 of the window W and the outer surface 6 of the window W is The inter-surface distance d6 is 2 mm, the radius of curvature r6 of the outer surface 6 of the window W is infinite, the inter-surface distance d7 from the outer surface 6 of the window W to the eye point I is 800 mm, and the virtual image is −5000.000 millimeters (5 m) Is presented at the image point position O ′. Its image height y is 82.6 mm.
凸レンズ系L1は、図4に示すように、2枚の凸レンズL1’、L1”から構成しても良い。
下記の表2は、その図3に示す画像提示光学系の光学データを示している。
この凸レンズ系L1の焦点距離fは1075.8mmであり、像高yは48.8mmである。
The convex lens system L1 may be composed of two convex lenses L1 ′ and L1 ″ as shown in FIG.
Table 2 below shows optical data of the image presentation optical system shown in FIG.
The focal length f of this convex lens system L1 is 1075.8 mm, and the image height y is 48.8 mm.
この図4に示す画像提示光学系によれば、被検眼に提示される画像に対して色消し効果がある。
以上、実施例について説明したが、本発明に係る画像提示光学系は、画像を表示する表示装置4と、この表示装置4からの光束により虚像を形成する凸レンズ系L1とを少なくとも備えていれば成り立つものである。
また、実施例に係る画像提示光学系によれば、支持台1の内部に画像提示光学系の光学要素の一部を配設することにしたので、省スペース化を図ることができる。
The image presentation optical system shown in FIG. 4 has an achromatic effect on the image presented to the eye to be examined.
Although the embodiments have been described above, the image presentation optical system according to the present invention has at least the display device 4 that displays an image and the convex lens system L1 that forms a virtual image by the light flux from the display device 4. It holds.
In addition, according to the image presentation optical system according to the embodiment, since a part of the optical elements of the image presentation optical system is arranged inside the support base 1, space saving can be achieved.
f0…焦点
M1…反射ミラー
M2…光路折り曲げミラー
L1…凸レンズ系
I…アイポイント
f…焦点距離
4…表示装置
4a…表示画面
f0: Focus
M1 ... reflection mirror
M2 ... Optical path bending mirror
L1 ... Convex lens system
I ... Eye point f ... Focal length 4 ... Display device 4a ... Display screen
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