JPH06308396A

JPH06308396A - 視覚表示装置用接眼レンズ

Info

Publication number: JPH06308396A
Application number: JP5101368A
Authority: JP
Inventors: Kokichi Kenno; 研野孝吉
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-04
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JP3304497B2

Abstract

(57)【要約】【目的】３０°以上の観察画角が観察でき、周辺まで
フラットで鮮明な観察画像が観察できる視覚表示装置用
接眼レンズ。【構成】観察像を表示する２次元表示素子と、２次元
表示素子の平面像を曲面像３に変換する変換光学素子
と、その曲面像３を拡大投影する正屈折力の接眼レンズ
２とからなる視覚表示装置に用いられる接眼レンズ２に
おいて、接眼レンズ２が少なくとも１つの非球面と２つ
以上の硝種で構成された両凸正レンズ群からなり、アッ
ベ数の差の条件と、曲面像３の曲率半径と接眼レンズ２
の焦点距離の比に関する条件と、非球面が光軸から離れ
るに従って曲率半径が大きくなるとの条件とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポータブル型視覚表示
装置に関し、特に、観察者の頭部又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装置の接眼レンズに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビジョンやコンピュータのデ
ィスプレー等の視覚表示装置として、大画面、高精細の
ものが使用されるようになっている。このため、ＣＲＴ
に代表される表示装置はますます大型化している。これ
は、液晶表示装置においても同様である。そこで、小型
の装置でありながら高精細な大画面の観察像が得られる
頭部装着式視覚表示装置が注目されている。

【０００３】このような従来の頭部装着式視覚表示装置
の接眼レンズとしては、非球面の単レンズのみを用いて
２次元画像表示素子を拡大投影する方法があり（特公平
４−４２６５０号）、その頭部装着式視覚表示装置の光
学系を図１７に示す。図１７において、２次元画像表示
素子を５、２次元画像表示素子５を空中に拡大投影する
接眼レンズを２、観察者眼球位置を１０とする。この従
来技術においては、光学系が簡単ですむ利点があるが、
観察者の頭部から２次元画像表示素子５の突出量が多く
なり、また、観察画角を広くとろうとすると、接眼レン
ズ２の正単レンズが大きくなり、装置全体が大型になっ
てしまい、装着感が悪化する、等の問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以下、このような従来
技術との関連で本発明が解決しようとする問題点につい
て詳しく説明する。頭部装着式視覚装置にとって、装置
全体の大きさを小さくすることと、装置の重量を軽量化
することが、装着性を損なわなくするために重要な点と
なる。これを決定する要因は、接眼光学系をいかに小型
で軽量な構成とするかにかかっている。

【０００５】また、大きな画角を確保することは、画像
観察時の臨場感を上げるために必要であり、画像の臨場
感は、提示画角によって決まってしまうといっても過言
ではない（テレビジョン学会誌Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．１
２，ｐｐ．１５８９〜１５９６（１９９１））。立体感
・迫力感等の臨場感を観察者に与えるためには、水平方
向で３０°（±１５°）以上の提示画角を確保すること
が必要であると同時に、１２０°（±６０°）付近でそ
の効果は飽和してしまうことが知られている。つまり、
３０°以上でなるべく１２０°に近い観察画角にするこ
とが望ましい。

【０００６】しかし、観察画角が広くなると、接眼光学
系の収差の補正が難しくなり、周辺画像の解像力が低下
したり、像歪みの発生が大きくなり観察像が歪んだりす
る問題が発生し、実用上７０°位が観察画角の限界とな
っている。

【０００７】また、この場合でも、レンズ系の構成枚数
が多くなって光学系の大きさが大きくなり、装置全体の
重さも重いものとなってしまう。

【０００８】このような接眼レンズ系を単レンズで構成
し、小型・軽量化をしようとしても、２０°を超える観
察画角では、観察像の周辺でコマ収差と歪曲収差の発生
が無視できなくなり、観察画角の周辺の解像力が低下し
てしまう。

【０００９】そこで、接眼レンズ系を非球面を有する単
レンズで構成することが考えられているが、コマ収差と
歪曲収差の発生は抑えられても、３０°の画角を超える
画角では、非球面単レンズの色収差と像面湾曲収差の補
正能力の限界に近づき、解像力のよい画像を観察者に提
供することができなくなってしまう。これは、単レンズ
の両面を非球面にしても同じである。

【００１０】接眼レンズ系を非球面単レンズで構成した
場合、非球面で補正できる収差は歪曲収差とコマ収差が
主となり、色収差とペッツバール和の補正ができない。
３０°以下の視野角の場合は、非球面単レンズで構成し
ても、実用上の問題は生じない収差レベルとなるが、３
０°を超える画角を確保しようとした場合には、色収差
の中の倍率の色収差とペッツバール和による像面湾曲収
差の発生が著しくなり、いくら非球面を用いても補正不
可能になってしまう。

【００１１】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は、３０°（±１５
°）以上の観察画角が観察でき、かつ、周辺までフラッ
トで鮮明な観察画像が観察できる視覚表示装置用接眼レ
ンズを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の視覚表示装置用接眼レンズは、観察像を表示する２
次元表示素子と、該２次元表示素子の平面像を曲面像に
変換する変換光学素子と、その曲面像を拡大投影する正
屈折力の接眼レンズとからなる視覚表示装置に用いられ
る接眼レンズにおいて、前記接眼レンズが少なくとも１
つの非球面と２つ以上の硝種で構成された両凸正レンズ
群からなり、アッベ数の大きい方の硝材のアッベ数をν
_d1、アッベ数の小さい方の硝材のアッベ数をν_d2とし、
前記変換光学素子によって変換された物体面の曲率半径
をＲ、前記接眼レンズの焦点距離をＦとすると、１４＜ν_d1−ν_d2 …（１）１＜｜Ｒ／Ｆ｜＜３ …（２）なる条件を満足すると共に、前記少なくとも１つの非球
面が光軸から離れるに従って曲率半径が大きくなるよう
に構成された非球面であることを特徴とするものであ
る。

【００１３】

【作用】以下、上記構成をとる理由と作用について説明
する。特開平４−３３６５１５号に示されているよう
に、非球面を少なくとも１面用いた拡大接眼レンズは、
顕微鏡用接眼レンズを始め多くの提案がある。しかし、
頭部装着式視覚表示装置の接眼レンズにおいて、特に重
要となることは、接眼レンズの小型化と重量の軽量化で
ある。このような問題を解決するためには、レンズ構成
枚数を少なくすることが重要であることは一般によく知
られている。しかし、レンズ系の構成枚数を少なくする
ことは、各レンズで発生する収差が大きくなり、また、
発生した収差を補正するレンズ系がなくなることを意味
し、収差補正が困難になってしまう。その結果、観察画
角を大きくとることができなくなってしまう。

【００１４】例えば、単レンズで接眼光学系を構成する
と、大きな歪曲収差が発生すると共に、コマ収差、非点
収差等も発生し、結果として、観察画角は２０°程度が
限界となってしまう。

【００１５】特開平４−３３６５１５号は、このような
問題点を解決するために非球面を導入した例である。非
球面を用いると、特に、歪曲収差とコマ収差の改善は図
れるが、倍率の色収差とペッツバール和による像面湾曲
収差の発生までは補正できない。したがって、観察画角
も３０°程度までが実用上使用できる限界となってしま
う。

【００１６】本発明を構成する重要なポイントは以下の
２点であり、この２点について順に説明する。本発明の
特徴の１点目は、上記倍率の色収差を良好に補正するた
めに、２硝種による色収差補正を行ったことである。こ
れにより、倍率の色収差の補正に対しては、良好な収差
補正が可能となり、この色収差に対しては５０°近くま
で実用上十分な補正をすることができる。

【００１７】本発明の特徴の２点目は、像面湾曲収差を
良好に補正するために、２次元画像表示素子の平面像を
曲面に変換する変換光学素子によって、曲面物点を接眼
レンズで遠方の平面像として空中に拡大投影する構成を
とったことである。この構成は、平面である２次元画像
表示素子の物体面を、接眼光学系の像面湾曲で打ち消す
ように、予め変換光学素子で曲面物点にすることが重要
であるためである。これにより、像面湾曲収差を接眼レ
ンズ系で補正する必要がなくなり、本発明のような１群
のレンズで接眼レンズ系を構成することができる。

【００１８】上記構成をとることによって、１群のレン
ズ系で、像面湾曲収差つまりペッツバール和の補正をし
なくても、非点収差のみ補正されていれば、フラットな
空中拡大像を提供することができる。

【００１９】以下、設計の便宜上、観察者の眼側から逆
に光線追跡した場合の逆追跡法による面番号によって説
明する。倍率の色収差の補正のための条件は、２つの硝
材のアッベ数の差で決まってくる。本発明の場合は、以
下に示す条件式を満足する硝種を選ぶことが重要とな
る。アッベ数の大きい方の硝材のアッベ数をν_d1、アッ
ベ数の小さい方の硝材のアッベ数をν_d2とするとき、１４＜ν_d1−ν_d2 …（１）なる条件を満足することが重要である。

【００２０】この条件式の下限を超えてアッベ数の差が
１４以下になると、色収差量の補正不足となり、倍率の
色収差の発生が補正しきれず、周辺画角の解像力が低下
してしまう。

【００２１】次に、湾曲した物体面の曲率半径について
の条件式について説明する。逆追跡での接眼レンズ系の
像面の曲率半径をＲ、接眼レンズ系の焦点距離をＦとす
ると、１＜｜Ｒ／Ｆ｜＜３ …（２）なる条件を満足することが重要である。

【００２２】この条件式の下限の１を超えると、逆追跡
での接眼レンズ系の像面湾曲を補正するための物体面の
曲率半径が小さくなりすぎ、この物体面に接眼レンズ系
の像面湾曲を合わせようとすると、非点収差が大きくな
りすぎ、周辺画像の解像力が低下する。また、上限の３
を超えた場合は、今度は、非点収差が逆方向に大きくな
り、やはり周辺画像の解像力が低下する。このように、
非点収差とコマ収差のバランスをとる上で、上記条件を
満足するとよい結果が得られる。

【００２３】また、少なくとも１面の非球面の形状は、
光軸から離れるに従って非球面の部分的曲率半径が大き
くなるような非球面にすることが重要である。この非球
面の形状は、コマ収差の発生を少なくするためのもので
あり、他の面で補正することが不可能となるからであ
る。

【００２４】次に、本発明の第２の項目である、変換光
学素子について説明する。上記のような変換光学素子
は、例えば、意図的に像面湾曲を発生させたリレーレン
ズ系で構成することにより、変換光学素子として使用す
ることができる。

【００２５】変換光学素子がない場合は、２次元画像表
示素子を曲面に製作することとなり、製作上の問題から
これは非常に難しい。そこで、平面上に表示された２次
元画像を接眼光学系側に凹面を向けた曲面に変換する変
換光学素子を構成に加えることによって、接眼レンズ系
に像面湾曲収差が残存していても、曲面物点を像面湾曲
のある接眼レンズ系で投影すれば、平面の空中像として
拡大投影することが可能となる。

【００２６】上記のように、変換光学素子は、像面湾曲
を意図的に発生させたリレーレンズ系で構成することが
可能であるし、端面を曲面にしたイメージ・ファイバー
プレート等で構成することも可能である。

【００２７】さらに好ましくは、接眼レンズの少なくと
も１面の非球面は、逆追跡上で最も像側の第３面に設け
ることが収差補正上好ましい。これは、最も軸外マージ
ナル光線高が第３面で最も高くなり、軸外収差のコント
ロールが第３面を非球面にすることによって可能となる
からである。

【００２８】さらに好ましくは、接眼レンズの焦点距離
は、装置全体の大きさから短くする方が有利となるが、
接眼レンズと観察者の瞳位置との距離（アイポイント）
が１２ｍｍ以上必要であることから、接眼レンズの焦点
距離Ｆは、１２＜Ｆ＜２５〔ｍｍ〕 …（３）なる条件を満足することが重要である。

【００２９】この下限の１２ｍｍを超えると、接眼レン
ズの焦点距離が短くなりすぎて、接眼レンズと観察者の
瞳位置との距離（アイポイント）を１２ｍｍ以上確保す
ることが不可能となり、観察者の睫毛が接眼レンズに当
たってしまい、観察し難くなる。また、上限の２５ｍｍ
を超えると、接眼レンズが大きく重くなりすぎ、装置全
体が大きく重くなり、装置を装着したときに観察者に違
和感や疲労感を与えてしまう。

【００３０】次に、第１面の曲率半径をＲ₁、第３面の
曲率半径をＲ₃とするとき、０．４＜｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＜２．５ …（４）なる条件を満足することが重要である。

【００３１】この条件式は、第１面と第３面の屈折力の
比を表しており、接眼レンズ系の主点位置が２次元画像
表示素子側になるのか観察者の眼球位置側にあるのかを
表している。その下限の０．４を超えると、第１面の屈
折力が第３面に比べて強くなり、第１面の屈折力が強く
なりすぎ、第１面で発生するコマ収差が大きくなりすぎ
て周辺の解像力が低下してしまう。また、このコマ収差
を他の面で補正しようとしても、他の面では不可能であ
る。上限の２．５を超えると、接眼レンズ系の主点位置
が観察者の眼側にきて、アイポイントが大きくとれるよ
うになるが、今度は、第３面で発生するコマ収差と非点
収差の発生が大きくなり、非球面を導入しても補正する
ことが不可能となる。

【００３２】

【実施例】以下、図面を参照にして本発明の視覚表示装
置用接眼レンズの実施例１〜１２について説明する。図
１に実施例１の、図２に実施例６のレンズ断面を示す
が、実施例２〜５、７〜１２のレンズ構成は実施例１と
ほぼ同じであるので、図示は省く。

【００３３】図１、２において、符号１は観察者眼球の
虹彩位置にあたる接眼レンズの入射瞳位置、２は接眼レ
ンズ、３は湾曲した像面であり、光線追跡上の利便性か
ら、逆追跡によっている。

【００３４】このような湾曲した像面３は、図３に示し
たような像面湾曲を意図的に発生させたリレー光学系
４、図４に示したようなイメージ・ファイバープレート
６等からなる変換光学素子によって、２次元画像表示素
子５の平面画像面を変換することにより得られる。な
お、２次元画像表示素子５の表示面を湾曲させて曲面像
面３とすることもできる。

【００３５】さて、接眼レンズ２は、実施例１〜５、７
〜１２においては、図１に示すように、入射瞳位置１側
から、入射瞳位置１側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズと両凸レンズからなり、両者は接着されている。ま
た、実施例６においては、図２に示すように、入射瞳位
置１側から、両凸レンズと像面３側に凸面を向けた負メ
ニスカスレンズからなり、両者は接着されている。

【００３６】実施例１は、接眼レンズ２の第３面に非球
面を用いており、観察画角は、水平方向で３０°（±１
５°）で、対角方向で３７．８°であり、焦点距離はＦ
＝２３．３３６５ｍｍ、入射瞳径４ｍｍである。

【００３７】実施例２は、接眼レンズの第１面、第３面
に非球面を用いており、観察画角は、水平方向で３０°
（±１５°）で、対角方向で３７．８°であり、焦点距
離はＦ＝２４．０５２ｍｍ、入射瞳径４ｍｍである。

【００３８】実施例３は、接眼レンズの第１面〜第３面
に非球面を用いており、観察画角は、水平方向で３０°
（±１５°）で、対角方向で３７．８°であり、焦点距
離はＦ＝２２．９６５ｍｍ、入射瞳径４ｍｍである。

【００３９】実施例４は、接眼レンズの第３面に非球面
を用いており、観察画角は、水平方向で３０°（±１５
°）で、対角方向で３７．８°であり、焦点距離はＦ＝
１８．８９５ｍｍ、入射瞳径４ｍｍである。

【００４０】実施例５は、接眼レンズの第３面に非球面
を用いており、観察画角は、水平方向で３０°（±１５
°）で、対角方向で３７．８°であり、焦点距離はＦ＝
２５．７２６ｍｍ、入射瞳径４ｍｍである。

【００４１】実施例６は、接眼レンズ２の第３面に非球
面を用いており、観察画角は、水平方向で３０°（±１
５°）で、対角方向で３７．８°であり、焦点距離はＦ
＝２６．３０４ｍｍ、入射瞳径４ｍｍである。

【００４２】実施例７は、接眼レンズの第１面〜第３面
に非球面を用いており、観察画角は、水平方向で４０°
（±２０°）で、対角方向で５０．４°であり、焦点距
離はＦ＝１９．９９８４ｍｍ、入射瞳径４ｍｍである。

【００４３】実施例８は、接眼レンズの第３面に非球面
を用いており、観察画角は、水平方向で４０°（±２０
°）で、対角方向で５０．４°であり、焦点距離はＦ＝
１５．１８１８ｍｍ、入射瞳径４ｍｍである。

【００４４】実施例９は、接眼レンズの第３面に非球面
を用いており、観察画角は、水平方向で５０°（±２５
°）で、対角方向で６３．１°であり、焦点距離はＦ＝
１７．３１６７ｍｍ、入射瞳径４ｍｍである。

【００４５】実施例１０は、接眼レンズの第１面、第３
面に非球面を用いており、観察画角は、水平方向で５０
°（±２５°）で、対角方向で６３．１°であり、焦点
距離はＦ＝１６．５４０２ｍｍ、入射瞳径４ｍｍであ
る。

【００４６】実施例１１は、接眼レンズの第１面〜第３
面に非球面を用いており、観察画角は、水平方向で５０
°（±２５°）で、対角方向で６３．１°であり、焦点
距離はＦ＝１５．０７９６ｍｍ、入射瞳径４ｍｍであ
る。

【００４７】実施例１２は、接眼レンズの第３面に非球
面を用いており、観察画角は、水平方向で５０°（±２
５°）で、対角方向で６３．１°であり、焦点距離はＦ
＝２０．２９８６ｍｍ、入射瞳径４ｍｍである。

【００４８】以下、上記実施例１〜１２の逆追跡のレン
ズデータを示すが、記号は、上記の外、ｒ₀は瞳位置１
を、ｄ₀はアイポイントを、ｒ₁〜ｒ₃は接眼レンズ２
の各レンズ面の曲率半径を、ｄ₁、ｄ₂は接眼レンズ２
の各レンズ面間の間隔を、ｎ_d1、ｎ_d2は接眼レンズ２の
各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2は接眼レンズ２の
各レンズのアッベ数を表し、ｄ₃は接眼レンズ２の最終
面（第３面）と像面３の間の間隔を、ｒ₄は像面３を表
す。また、非球面形状は、その非球面上の任意の点から
非球面頂点の接平面までの距離をＺ、この任意の点から
光軸までの距離をｈ、基準曲率半径をｒ、円錐定数を
Ｋ、非球面係数をＡ、Ｂ…とした時に、下記の式によっ
て表せられる。Ｚ＝（ｈ²／ｒ）／｛１＋〔１−（１＋Ｋ）（ｈ／ｒ）²〕^1/2｝＋Ａｈ⁴＋Ｂｈ⁶＋・・・・ …（５）ただし、ｈ＝Ｘ² ＋Ｙ² である。

【００４９】実施例１ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.000 ｒ₁= 21.5489 ｄ₁= 5.800 ｎ_d1 =1.84660 ν_d1 =23.9 ｒ₂= 12.5356 ｄ₂= 5.669 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -25.4354（非球面）ｄ₃= 18.551 ｒ₄= -33.5251 非球面係数第３面Ｋ＝-4.816485 Ａ＝-0.102230 ×10^-4 Ｂ＝ 0 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−23.9＝ 36.4 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-33.53／23.34 ｜＝ 1.44 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜21.55 ／-25.44｜＝ 0.85
。

【００５０】実施例２ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.002 ｒ₁= 18.7558（非球面）ｄ₁= 6.299 ｎ_d1 =1.84660 ν_d1 =23.9 ｒ₂= 11.0076 ｄ₂= 5.700 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -33.5874（非球面）ｄ₃= 18.000 ｒ₄= -32.7505 非球面係数第１面Ｋ＝-0.411383 Ａ＝ 0.469754 ×10^-5 Ｂ＝ 0.420315 ×10^-7 第３面Ｋ＝-7.120948 Ａ＝ 0.267076 ×10^-5 Ｂ＝ 0 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−23.9＝ 36.4 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-32.75／24.05 ｜＝ 1.36 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜18.76 ／-33.59｜＝ 0.56
。

【００５１】実施例３ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.001 ｒ₁= 18.0810（非球面）ｄ₁= 5.234 ｎ_d1 =1.84660 ν_d1 =23.9 ｒ₂= 10.6679（非球面）ｄ₂= 6.729 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -30.7567（非球面）ｄ₃= 17.205 ｒ₄= -33.3410 第１面Ｋ＝-0.700102 Ａ＝ 0.106320 ×10^-4 Ｂ＝ 0.283749 ×10^-7 第２面Ｋ＝ 0.064525 Ａ＝ 0.434571 ×10^-4 B=-0.168414 ×10^-5 第３面Ｋ＝-12.193362 Ａ＝-0.442040 ×10^-4 Ｂ＝ 0.623315 ×10^-6 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−23.9＝ 36.4 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-33.34／22.96 ｜＝ 1.45 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜18.08 ／-30.76｜＝ 0.59
。

【００５２】実施例４ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.000 ｒ₁= 17.2162 ｄ₁= 2.500 ｎ_d1 =1.84660 ν_d1 =23.9 ｒ₂= 10.6399 ｄ₂= 7.390 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -21.0275（非球面）ｄ₃= 15.110 ｒ₄= -27.5534 非球面係数第３面Ｋ＝-10.60884 Ａ＝-0.639428 ×10^-4 Ｂ＝ 0.312648 ×10^-6 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−23.9＝ 36.4 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-27.55／18.90 ｜＝ 1.46 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜17.22 ／-21.03｜＝ 0.82
。

【００５３】実施例５ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.000 ｒ₁= 20.3804 ｄ₁= 2.500 ｎ_d1 =1.79500 ν_d1 =45.3 ｒ₂= 11.1948 ｄ₂= 6.794 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -35.8353（非球面）ｄ₃= 21.712 ｒ₄= -65.48284 非球面係数第３面Ｋ＝-21.60884 Ａ＝-0.249510 ×10^-4 Ｂ＝ 0 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−45.3＝ 15.0 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-65.48／25.73 ｜＝ 2.54 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜20.38 ／-35.84｜＝ 0.57
。

【００５４】実施例６ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.000 ｒ₁= 17.3935 ｄ₁= 8.000 ｎ_d1 =1.62041 ν_d1 =60.3 ｒ₂= -15.5421 ｄ₂= 8.000 ｎ_d2 =1.79500 ν_d2 =45.3 ｒ₃= -48.3849（非球面）ｄ₃= 18.575 ｒ₄= -56.31109 非球面係数第３面Ｋ＝-13.415666 Ａ＝ 0.280647 ×10^-4 Ｂ＝ 0 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−45.3＝ 15.0 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-56.31／26.30 ｜＝ 2.14 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜17.39 ／-48.38｜＝ 0.36 実施例７ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.002 ｒ₁= 17.9080（非球面）ｄ₁= 5.470 ｎ_d1 =1.84660 ν_d1 =23.9 ｒ₂= 9.3948（非球面）ｄ₂= 10.909 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -18.0303（非球面）ｄ₃= 13.620 ｒ₄= -32.3658 第１面Ｋ＝ 0.080234 Ａ＝-0.156333 ×10^-4 Ｂ＝-0.431237 ×10^-7 第２面Ｋ＝-0.640682 Ａ＝-0.630077 ×10^-5 Ｂ＝-0.889580 ×10^-7 第３面Ｋ＝-8.207213 Ａ＝-0.682298 ×10^-4 Ｂ＝ 0.460933 ×10^-6 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−23.9＝ 36.4 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-32.37／20.00 ｜＝ 1.62 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜17.91 ／-18.03｜＝ 0.99
。

【００５５】実施例８ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.000 ｒ₁= 15.5682 ｄ₁= 2.500 ｎ_d1 =1.84660 ν_d1 =23.9 ｒ₂= 10.7162 ｄ₂= 12.521 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -13.1358（非球面）ｄ₃= 9.978 ｒ₄= -28.2141 非球面係数第３面Ｋ＝-2.542008 Ａ＝ 0.777350 ×10^-4 Ｂ＝ 0 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−23.9＝ 36.4 |R/F| =|-28.21／15.18 ｜＝ 1.86 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜15.57 ／-13.14｜＝ 1.19
。

【００５６】実施例９ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.000 ｒ₁= 22.8036 ｄ₁= 2.500 ｎ_d1 =1.84660 ν_d1 =23.9 ｒ₂= 15.6474 ｄ₂= 14.739 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -13.3094（非球面）ｄ₃= 12.761 ｒ₄= -35.3690 非球面係数第３面Ｋ＝-2.231257 Ａ＝ 0.192329 ×10^-4 Ｂ＝ 0 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−23.9＝ 36.4 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-35.37／17.32 ｜＝ 2.04 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜22.80 ／-13.31｜＝ 1.71
。

【００５７】実施例１０ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.000 ｒ₁= 20.6169（非球面）ｄ₁= 2.500 ｎ_d1 =1.84660 ν_d1 =23.9 ｒ₂= 14.8332 ｄ₂= 11.179 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -12.4068（非球面）ｄ₃= 11.179 ｒ₄= -34.2441 非球面係数第１面Ｋ＝ 0.056745 Ａ＝-0.894154 ×10^-5 Ｂ＝ 0.724808 ×10^-8 第３面Ｋ＝-2.905002 Ａ＝ 0.442459 ×10^-5 Ｂ＝ 0 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−23.9＝ 36.4 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-34.24／16.54 ｜＝ 2.07 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜20.62 ／-12.41｜＝ 1.66
。

【００５８】実施例１１ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.000 ｒ₁= 22.1333（非球面）ｄ₁= 2.500 ｎ_d1 =1.84660 ν_d1 =23.9 ｒ₂= 18.0466（非球面）ｄ₂= 17.493 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -10.3053（非球面）ｄ₃= 10.006 ｒ₄= -40.2685 第１面Ｋ＝ 0.460822 Ａ＝ 0.133503 ×10^-4 Ｂ＝-0.160835 ×10^-6 第２面Ｋ＝-0.289289 Ａ＝ 0.214610 ×10^-3 Ｂ＝-0.834993 ×10^-6 第３面Ｋ＝-3.278657 Ａ＝-0.600474 ×10^-4 Ｂ＝ 0.223437 ×10^-6 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−23.9＝ 36.4 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-40.27／15.08 ｜＝ 2.67 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜22.13 ／-10.31｜＝ 2.15
。

【００５９】実施例１２ｒ₀= （瞳位置）ｄ₀= 15.000 ｒ₁= 28.8302 ｄ₁= 4.665 ｎ_d1 =1.84660 ν_d1 =23.9 ｒ₂= 17.1240 ｄ₂= 14.697 ｎ_d2 =1.62041 ν_d2 =60.3 ｒ₃= -14.8762（非球面）ｄ₃= 15.638 ｒ₄= -34.7933 非球面係数第３面Ｋ＝-2.658889 Ａ＝-0.117671 ×10^-4 Ｂ＝ 0 ν_d1−ν_d2 ＝60.3−23.9＝ 36.4 ｜Ｒ／Ｆ｜＝｜-34.79／20.30 ｜＝ 1.71 ｜Ｒ₁／Ｒ₃｜＝｜28.83 ／-14.88｜＝ 1.94
。

【００６０】次に、上記実施例１〜１２の球面収差、非
点収差、歪曲収差、横収差を表す収差図をそれぞれ図５
〜図１６に示す。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の視覚表示装置用接眼レンズによると、広い提示画角
で、周辺の画角まで鮮明に観察できるので、広画角で鮮
明な画像観察ができる頭部装着型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の視覚表示装置用接眼レンズ
のレンズ断面図である。

【図２】実施例６のレンズ断面図である。

【図３】変換光学素子としてリレー光学系を用いた視覚
表示装置の光学系を示す図である。

【図４】変換光学素子としてイメージ・ファイバープレ
ートを用いた視覚表示装置の光学系を示す図である。

【図５】実施例１の球面収差、非点収差、歪曲収差、横
収差を表す収差図である。

【図６】実施例２の図５と同様な収差図である。

【図７】実施例３の図５と同様な収差図である。

【図８】実施例４の図５と同様な収差図である。

【図９】実施例５の図５と同様な収差図である。

【図１０】実施例６の図５と同様な収差図である。

【図１１】実施例７の図５と同様な収差図である。

【図１２】実施例８の図５と同様な収差図である。

【図１３】実施例９の図５と同様な収差図である。

【図１４】実施例１０の図５と同様な収差図である。

【図１５】実施例１１の図５と同様な収差図である。

【図１６】実施例１２の図５と同様な収差図である。

【図１７】従来の頭部装着式視覚表示装置の光学系を示
す図である。

【符号の説明】

１…接眼レンズの入射瞳位置２…接眼レンズ３…曲面像面４…リレー光学系５…２次元画像表示素子６…イメージ・ファイバープレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】観察像を表示する２次元表示素子と、該
２次元表示素子の平面像を曲面像に変換する変換光学素
子と、その曲面像を拡大投影する正屈折力の接眼レンズ
とからなる視覚表示装置に用いられる接眼レンズにおい
て、前記接眼レンズが少なくとも１つの非球面と２つ以
上の硝種で構成された両凸正レンズ群からなり、アッベ
数の大きい方の硝材のアッベ数をν_d1、アッベ数の小さ
い方の硝材のアッベ数をν_d2とし、前記変換光学素子に
よって変換された物体面の曲率半径をＲ、前記接眼レン
ズの焦点距離をＦとすると、１４＜ν_d1−ν_d2 …（１）１＜｜Ｒ／Ｆ｜＜３ …（２）なる条件を満足すると共に、前記少なくとも１つの非球
面が光軸から離れるに従って曲率半径が大きくなるよう
に構成された非球面であることを特徴とする視覚表示装
置用接眼レンズ。