JP4790553B2 - 視覚表示装置 - Google Patents
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Description
10<Rs ・・・(1)
なる条件を満足することを特徴とする。
また、第3光学系4の少なくとも1つの面は、回転対称軸(中心軸)1を含む縦断面と回転対称軸1と直交する横断面での曲率が異なるように構成されていることが望ましい。本発明の光学系においては、副光学系3は、中心軸1に対して同心な円周上に複数並列に配置される。そのため、主光学系2に対して副光学系3は偏心して配置されることになり、偏心収差が発生する。これを少なくするためには、第3光学系4の少なくとも1つの面は、回転対称軸(中心軸)1を含む縦断面と回転対称軸1と直交する横断面での曲率が異なるように構成することにより、この偏心収差を補正することが可能となる。
Rs(mm) 32.00
実施例 2
Rs(mm) 30.00
上記Rsは、
10<Rs ・・・(1)
なる条件を満足することが望ましい。さらに好ましくは、
20<Rs ・・・(1−1)
なる条件を満足することが望ましい。下限を超えると観察像が小さくなってしまい、臨場感のある観察をすることが困難になってしまう。
+C2 Y+C3 Y2 +C4 Y3 +C5 Y4 +C6 Y5 +C7 Y6
+・・・・+C21Y20+・・・・+Cn+1 Yn +・・・
・・・(d)
次いで、この曲線(d)をX軸正方向を向いて左回りを正として角度θ(°)回転した曲線F(Y)が定められる。この曲線F(Y)もY−Z座標面上で原点を通る。
射出瞳径 φ60mm
表示面の大きさ X4.67mm×Y6.03mm
像の大きさ □10mm×10mm
である。
射出瞳径 φ60mm
表示面の大きさ X3.87mm×Y6.42mm
像の大きさ □10mm×10mm
以下に、上記実施例1及び実施例2の構成パラメータを示す。なお、以下の表中の“ERFS”は拡張回転自由曲面を示す。
実施例1
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (1)
1 ∞(瞳面) (2)
2 ERFS[1] (3) 1.5163 64.1
3 ERFS[2] (4)
4 389.66 10.00 (5) 1.8830 40.7
5 -35.83 46.63
6 18.78 3.00 (6) 1.8830 40.7
7 -22.90 11.94
像 面 ∞
ERFS[1]
RY 38.05
θ -65.32
R -24.59
C4 -1.6653 ×10-4
ERFS[2]
RY 19.37
θ -33.64
R -20.99
C4 -2.7966 ×10-4
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -45.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y 212.13 Z -212.13
α -45.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y 24.59 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[4]
X 0.00 Y 19.97 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[5]
X 0.00 Y -33.30 Z 0.00
α -90.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[6]
X 0.00 Y 0.00 Z 18.04
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
実施例2
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ (1)
1 ∞(瞳面) (2)
2 ERFS[1] (3) 1.5163 64.1
3 ERFS[2] (4)
4 -117.07 3.00 (5) 1.4940 66.6
5 22.21 1.00
6 24.43 9.35 1.4875 70.4
7 -31.78 1.00
8 69.27 5.73 1.4875 70.4
9 -35.93 44.68
10 23.63 1.00 (6) 1.7552 27.6
11 8.93 8.21 1.6099 55.9
12 -14.09 1.00
13 12.69 9.52 1.7518 31.2
14 -10.00 1.00 1.7493 27.8
15 -84.18 3.00
像 面 ∞
ERFS[1]
RY 37.29
θ -73.29
R -21.29
C4 2.8026 ×10-13
ERFS[2]
RY -18.22
θ -20.57
R -14.31
C4 4.1927 ×10-13
偏心(1)
X 0.00 Y 0.00 Z 0.00
α -28.89 β 0.00 γ 0.00
偏心(2)
X 0.00 Y 150.00 Z -259.81
α -30.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(3)
X 0.00 Y 12.29 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(4)
X 0.00 Y 4.95 Z 0.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(5)
X 0.00 Y -14.12 Z 0.00
α -90.00 β 0.00 γ 0.00
偏心(6)
X 0.00 Y 0.00 Z 18.75
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
図21(a)は、図10〜図14に示した実施例1の第3光学系4の一例としての回転対称プリズム体40の代わりに、そのプリズム面を中心軸1の周りで回転対称なフレネルプリズム面とした回転対称フレネルプリズム体45を使用して、観察方向を略水平方向にした実施例1の変形例を示す図である。その回転対称フレネルプリズム体45の中心軸1を含む断面の形状は、図21(b)に示すようになっている。ただし、図21(b)は図21(a)のA部の拡大断面図である。
2…主光学系
21、22…主光学系の光学面
2L1…両凹負レンズ
2L2…両凸正レンズ
2L3…両凸正レンズ
25…拡散板
3…副光学系
31、32…副光学系の光学面
3a…両凸レンズ
3b…平面鏡
3L1…凹面を表示面側に向けた負メニスカスレンズ
3L2…両凸正レンズ
3L3…両凸正レンズ
3L4…凸面を表示面側に向けた負メニスカスレンズ
4…第3光学系
40…回転対称プリズム体
41…第1自由曲面
42…第2自由曲面
45…回転対称フレネルプリズム体
5…射出瞳
6…表示素子(像面)
16…表示面
7…中間像
8…虚像(物体面)
50…視覚表示装置の光学系(本発明)
100…物体
101…カメラ
EL、ER…眼球
E…観察者
Claims (11)
- 中心軸に同心に回転対称な主光学系が配置され、前記中心軸に同心な円周上に複数の同一構成の副光学系が並列して配置され、さらに、前記主光学系を挟んで、前記各副光学系の反対側に、前記中心軸に同心に回転対称な第3光学系が配置され、前記各副光学系、前記主光学系及び前記第3光学系により構成される合成光学系の射出瞳が前記第3光学系の前記主光学系側とは反対側であって前記中心軸に対して対応する前記副光学系とは反対側に位置し、前記各副光学系の前記主光学系とは反対側に表示面が配置され、前記各合成光学系による前記表示面の虚像が前記中心軸近傍に結像され、かつ、前記各合成光学系の前記射出瞳が前記中心軸に同心に略連続的に形成され、前記表示面は前記中心軸に垂直な共通の平面上に回転対称に配置されることを特徴とする視覚表示装置。
- 前記各副光学系と前記主光学系との組み合わせによる前記表示面の中間像が前記中心軸近傍に重層して投影されることを特徴とする請求項1に記載の視覚表示装置。
- 前記第3光学系は前記重層され投影された前記中間像を360°全方位に向けて画角を変換する変換作用を有し、前記重層されて投影される前記中間像各々は画角変換後正立した前記虚像になるように回転して重層されていることを特徴とする請求項2に記載の視覚表示装置。
- 前記表示面各々は、複数の異なる映像を表示することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の視覚表示装置。
- 前記複数の異なる映像は、同一物体について複数の視点から撮影された映像であることを特徴とする請求項4に記載の視覚表示装置。
- 前記表示面各々は、各副光学系と対応して配置された複数の表示素子の表示面であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の視覚表示装置。
- 前記表示面各々は、各副光学系と対応して一つの表示素子を各領域に区分した表示面であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の視覚表示装置。
- 前記第3光学系の少なくとも1つの面は、回転対称軸を含む縦断面と回転対称軸と直交する横断面での曲率が異なることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の視覚表示装置。
- 前記合成光学系の中心軸と直交する方向の半径をRsとするとき、
10<Rs ・・・(1)
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の視覚表示装置。 - 前記第3光学系の少なくとも1つの面は、対称面を持たない任意形状の曲線を回転対称軸の周りで回転させて形成される回転対称な形状を有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の視覚表示装置。
- 前記第3光学系の少なくとも1つの面は、奇数次項を含む任意形状の曲線を回転対称軸の周りで回転させて形成される回転対称な形状を有することを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の視覚表示装置。
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JP2006256837A JP4790553B2 (ja) | 2006-09-22 | 2006-09-22 | 視覚表示装置 |
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