JP5576746B2 - 偏心光学系、偏心光学系を用いた画像表示装置及び撮像装置 - Google Patents
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Description
5°≦α ≦ 45°
を満たすことを特徴とする。
することを特徴とする。
5°≦α ≦ 45°
を満たすことが好ましい。
の特殊な手段を講じる必要がない。
の射出瞳および射出面の直前に位置するため、射出角(画角)の異なる各光束の断面積は略同等で比較的大きく、この面の偏心(チルト)によるコマ収差が発生しやすい。偏心収差が発生する面でその収差補正を行うこと、つまり、偏心収差を大きく発生させないようにすることが光学系全体の性能向上に有利となる。
とすることが好ましい。
Z=(r2 /R)/[1+√{1−(1+k)(r/R)2 }]
∞
+Σ Cj Xm Yn ・・・(a)
j=1
ここで、(a)式の第1項は球面項、第2項は自由曲面項である。
R:頂点の曲率半径
k:コーニック定数(円錐定数)
r=√(X2 +Y2 )
である。
66
Σ Cj Xm Yn
j=1
=C1
+C2 X+C3 Y
+C4 X2 +C5 XY+C6 Y2
+C7 X3 +C8 X2 Y+C9 XY2 +C10Y3
+C11X4 +C12X3 Y+C13X2 Y2 +C14XY3 +C15Y4
+C16X5 +C17X4 Y+C18X3 Y2 +C19X2 Y3 +C20XY4
+C21Y5
+C22X6 +C23X5 Y+C24X4 Y2 +C25X3 Y3 +C26X2 Y4
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+C29X7 +C30X6 Y+C31X5 Y2 +C32X4 Y3 +C33X3 Y4
+C34X2 Y5 +C35XY6 +C36Y7
・・・・・・
ただし、Cj (jは1以上の整数)は係数である。
に対して偏心しており、かつ、少なくとも1面はY−Z面と直交するX−Z面内において偏心した面であり、複数の光学面のうち少なくとも2面は回転非対称面であり、少なくとも2面の回転非対称面のうち、少なくとも1面はXの奇数次数項を有する回転非対称面としている。
る。第3面13は、第2面12、後述する第4面14及び第5面15に対向し、画像表示素子2側に配置され、2回の内部反射作用と1回の透過作用を有する。
画角:水平 6.84°垂直 9.12°
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -1000.00
r1 ∞(ダミー面) 0.00
r2 ∞(射出瞳) 0.00 偏心(1)
r3 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
r4 FFS[2] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
r5 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
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r7 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
r8 ∞ 0.00 偏心(5) 1.5254 56.2
r9 ∞ 0.00 偏心(6)
像 面 ∞ 0.00 偏心(7)
FFS[1]
C4 -2.291e-002 C5 -1.765e-003 C6 2.612e-003
C7 -3.974e-005 C8 3.471e-004 C9 5.867e-005
C10 2.178e-004 C11 -3.281e-005 C12 -1.364e-005
C13 2.202e-005 C14 1.069e-006 C15 -3.903e-005
C16 -1.009e-006 C17 4.788e-008 C18 1.970e-006
C19 -6.284e-007 C20 -1.241e-008 C21 1.527e-006
C22 2.716e-007 C23 5.949e-008 C24 7.843e-008
C25 -5.576e-008 C26 -7.025e-009 C27 -1.111e-009
C28 -2.061e-008
FFS[2]
C4 -1.197e-002 C5 -8.411e-004 C6 2.154e-003
C7 -4.091e-005 C8 3.916e-004 C9 1.137e-004
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FFS[3]
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C10 -3.166e-005 C11 -1.155e-005 C13 -8.948e-006
C15 -1.338e-005 C17 1.453e-006 C19 -4.042e-007
C21 2.479e-007
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 18.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y -2.61 Z 18.07
α 2.01 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y -1.09 Z 21.72
α -25.72 β 0.00 γ 0.00
偏心[4]
X 0.00 Y 9.82 Z 24.73
α 2.02 β 0.00 γ 0.00
偏心[5]
X 0.00 Y 27.99 Z 22.00
α 17.89 β 7.50 γ 0.00
偏心[6]
X 0.00 Y 30.77 Z 15.22
α -25.91 β 8.66 γ 0.00
偏心[7]
X 3.65 Y 32.75 Z 9.59
α -19.69 β 15.00 γ 0.00
画角 :水平 6.84°垂直 9.12°
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ -640.00
r1 ∞(ダミー面) 0.00
r2 ∞(射出瞳) 0.00 偏心(1)
r3 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
r4 FFS[2] 0.00 偏心(3) 1.5254 56.2
r5 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
r6 FFS[3] 0.00 偏心(4) 1.5254 56.2
r7 FFS[1] 0.00 偏心(2) 1.5254 56.2
r8 FFS[4] 0.00 偏心(5) 1.5254 56.2
r9 ∞ 0.00 偏心(6)
像 面 ∞ 0.00 偏心(7)
FFS[1]
C4 -4.128e-002 C5 -9.216e-004 C6 -4.297e-003
C7 1.134e-004 C8 3.066e-003 C9 2.687e-005
C10 9.480e-004 C11 5.238e-005 C12 -1.052e-005
C13 -1.010e-004 C14 3.545e-007 C15 -1.564e-004
C16 3.767e-007 C17 5.254e-006 C18 1.824e-007
C19 -6.216e-006 C20 5.878e-009 C21 7.764e-006
C22 -1.755e-006 C23 -1.766e-008 C24 3.193e-007
C25 2.088e-009 C26 2.403e-007 C27 -6.327e-010
C28 -1.274e-007
FFS[2]
C4 -8.733e-003 C5 -2.991e-004 C6 -5.071e-003
C7 1.043e-005 C8 -3.405e-004 C9 -2.968e-006
C10 -3.611e-005 C11 2.212e-005 C12 -2.694e-006
C13 -1.312e-004 C14 -1.222e-006 C15 1.223e-005
FFS[3]
C4 -3.133e-002 C6 -9.781e-003 C8 3.977e-004
C10 2.969e-004 C11 -2.128e-006 C13 -3.871e-005
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FFS[4]
C4 -6.772e-003 C5 2.483e-004 C6 -3.547e-003
C7 1.216e-004 C8 -3.862e-004 C9 -2.906e-004
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C13 6.418e-005 C14 -5.529e-006 C15 -4.316e-005
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偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z 18.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y -0.71 Z 17.99
α -0.80 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y 4.60 Z 24.57
α -21.26 β 0.00 γ 0.00
偏心[4]
X 0.00 Y 7.45 Z 24.62
α 2.03 β 0.00 γ 0.00
偏心[5]
X 0.00 Y 27.66 Z 21.08
α 19.23 β 7.50 γ 0.00
偏心[6]
X 0.00 Y 31.72 Z 12.66
α -35.00 β 5.73 γ 0.00
偏心[7]
X 3.63 Y 32.98 Z 8.95
α -19.66 β 15.00 γ 0.00
るいは、インターフェイス部などを備えて個構成される。本実施形態では、画像表示素子2と一体となって構成されており、眼鏡Gのテンプル部(つる)G1に対してネジなどで固定される。
きる。観察者は、下方、すなわち、偏心光学系1の方向に視線を向けたときにも外界の様子を観察することができる。
11…第1面
12…第2面
13…第3面
14…第4面
15…第5面
2…画像表示素子
3…電装系
4…デジタルカメラ(撮像装置)
41…シャッター
42…スイッチ
43…背面表示パネル
44…撮像装置(CCD)
45…画像記録メモリー
46…開口絞り
47…入射窓
P…画像表示装置
G…眼鏡
G1…テンプル部
G2…眼鏡レンズ
Claims (18)
- 5面の光学面を有する偏心光学系であり、
虚像面から射出側に任意の距離だけ離れた位置に仮想面を設定し、仮想面と中心光線の交点を原点とし、原点から当該光学系側へ向かう軸上主光線の方向をZ軸正方向とし、原点から像面側でZ軸に直交する方向をY軸正方向とし、Y軸、Z軸と右手直交座標系を構成する軸をX軸正方向とするとき、
前記光学面は、XYZ座標空間におけるY−Z面内において軸上主光線に対して偏心しており、かつ、少なくとも1面は前記Y−Z面と直交するX−Z面内において軸上主光線に対して偏心した面であり、
前記複数の光学面のうち少なくとも2面は回転非対称面であり、
前記少なくとも2面の回転非対称面のうち、少なくとも1面はXの奇数次数項を有する回転非対称面であり、
画像を表示する画像表示面から射出した光が前記偏心光学系に入射し、その後前記偏心光学系から射出し、射出瞳を形成して観察者の眼球に投影するとともに、
前記偏心光学系に入射し、前記偏心光学系から射出するまでの光の経路に沿って順に、入射面である透過面の第1面、前記第1面に対向した内部反射面である第2面、前記第2面に対向した内部反射面かつ透過面である第3面、前記第3面に対向した内部反射面である第4面、前記第4面に隣接しかつ前記第3面に対向した内部反射面である第5面によって構成される
ことを特徴とする偏心光学系。 - 前記偏心光学系に入射する軸上主光線と、前記偏心光学系から射出する軸上主光線のX−Z面内における角度をαとした場合に、
5°≦α ≦ 45°
を満たすことを特徴とする
請求項1に記載の偏心光学系 - 前記5面の光学面により形成された空間は、屈折率1.3以上の光学媒質で満たされていることを特徴とする
請求項1または請求項2に記載の偏心光学系。 - 前記第3面において、少なくとも1回の内部反射は全反射作用を有することを特徴とする
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第3面は、回転非対称面であることを特徴とする
請求項1から請求項4の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第3面は、Y−Z面内において負のパワーを有することを特徴とする
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第4面は、回転非対称面であることを特徴とする
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第5面は、回転非対称面であることを特徴とする
請求項1から請求項7の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第5面は、Y−Z面内において正のパワーを有することを特徴とする
請求項1から請求項8の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第2面は、回転非対称面であることを特徴とする
請求項1から請求項9の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第2面は、X−Z面内においてチルトまたはシフトした面であることを特徴とする
請求項1から請求項10の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第5面は、X−Z面内においてチルトまたはシフトした面であることを特徴とする
請求項1から請求項11の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第1面は、X−Z面内においてチルトまたはシフトした面であることを特徴とする
請求項1から請求項12の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第3面は、X奇数次数項を有する回転非対称面であることを特徴とする
請求項1から請求項13の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第5面は、X奇数次数項を有する回転非対称面であることを特徴とする
請求項1から請求項14の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 前記第2面は、X奇数次数項を有する回転非対称面であることを特徴とする
請求項1から請求項15の何れか1項に記載の偏心光学系。 - 請求項1から請求項16の何れか1項に記載の偏心光学系を有し、
前記第1面に対向して画像表示素子を配備し、
前記第3面の透過領域に対向して観察者の眼球を配備させたとき、前記観察者に拡大した虚像を呈示する
ことを特徴とする画像表示装置。 - 前記偏心光学系の射出瞳は、前記第3面の射出窓近傍、または、前記第3面と観察者の眼球の間に形成されることを特徴とする
請求項17に記載の画像表示装置。
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