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公開番号2025073187
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2023183725
出願日2023-10-26
発明の名称光学系
出願人カンタツ株式会社
代理人
主分類G02B 17/08 20060101AFI20250502BHJP(光学)
要約【課題】広画角および小型化の要求を満足しながらも、良好な光学特性を備える光学系を提供する。
【解決手段】
光学系は、瞳面EP側から表示面IMG側に向かって順に、第1の反射偏光板11と、第1の1/4波長板21と、正の屈折力を有する接眼レンズfLと、ハーフミラーHMIMGと、を備え、前記接眼レンズfLは、近軸において表示面IMG側が凸面であり、接眼レンズfLの焦点距離をfL、光学系全系の焦点距離をfとしたときに、次の条件式を満足する。
(1)2<fL/f<10
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
瞳面側から表示面側に向かって順に、
第１の反射偏光板と、
第１の１／４波長板と、
正の屈折力を有する接眼レンズと、
ハーフミラーと、を備え、
前記接眼レンズは、近軸において表示面側が凸面であり、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする光学系。
（１）２＜ｆＬ／ｆ＜１０
ただし、
ｆＬ：接眼レンズの焦点距離、
ｆ：光学系全系の焦点距離、
とする。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
（２）－７．５０＜ｒ２／ｆ＜－１．７５
ただし、
ｒ２：接眼レンズの表示面側の面の近軸曲率半径、
ｆ：光学系全系の焦点距離、
とする。
【請求項３】
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
（３）－２８．５＜ｒ２／Ｔ１＜－６．００
ただし、
ｒ２：接眼レンズの表示面側の面の近軸曲率半径、
Ｔ１：接眼レンズの光軸上の厚み、
とする。
【請求項４】
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
（４）－９．０＜ｒ２／（ＤＨ１＋Ｔ１）＜－１．６
ただし、
ｒ２：接眼レンズの表示面側の面の近軸曲率半径、
ＤＨ１：瞳面から接眼レンズの瞳面側の面までの光軸上の距離、
Ｔ１：接眼レンズの光軸上の厚み、
とする。
【請求項５】
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
（５）０．１９＜ｆ／νｄ１＜０．５１
ただし、
ｆ：光学系全系の焦点距離、
νｄ１：接眼レンズのｄ線に対するアッべ数、
とする。
【請求項６】
以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
（６）１．０＜ｆＬ／νｄ１＜３．８
ただし、
ｆＬ：接眼レンズの焦点距離、
νｄ１：接眼レンズのｄ線に対するアッべ数、
とする。
【請求項７】
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
（７）３．２＜ＤＨ１／Ｆｎｏ＜９．３
ただし、
ＤＨ１：瞳面から接眼レンズの瞳面側の面までの光軸上の距離、
Ｆｎｏ：Ｆナンバー、
とする。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、像（例えば画像表示素子に表示された画像）を拡大する光学系に関するものである。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
画像表示素子を用いた表示装置として、電子ビューファインダ、電子双眼鏡およびヘッドマウントディスプレイなどが知られている。
【０００３】
このような表示装置では、画像表示素子と眼との間の距離を可能な限り短くしつつ、当該画像表示素子に表示された画像を拡大するための光学系を限られた空間内に収容する必要がある。このため、当該光学系においては諸収差の除去が困難になることが多く、その補正の範囲も限られてしまう。
【０００４】
周知のように、視力は視細胞の錘体の密度に依存しており、眼は、黄斑部中心窩、すなわち瞳の中心付近で鮮明な像を結ぶという特性を有する。そこで、この眼の生理光学的特性を活用して上記光学系の収差補正を補完することで良好な光学性能を得ることが可能になる。具体的には、瞳を絞ることによって焦点深度が深くなり、球面収差やコマ収差の影響が軽減されるため、当該収差や屈折補正に過不足があってもボケに対する感度を軽減することができる。また、周辺から入射した光線の感度が瞳中心部を通った光線の感度よりも低くなるという現象、いわゆるＳｔｉｌｅｓ－Ｃｒａｗｆｏｒｄ効果を利用することにより、球面収差、コマ収差および色収差の影響を軽減できる。さらに、この状態を維持することによって次第に慣れが生じることから、歪曲収差などの影響を軽減することも可能になる。
【０００５】
なお、このような表示装置に搭載される光学系には、小型化とともに画像および映像にひきこまれるような没入感を出すために広画角が求められる。
【０００６】
従来の光学系としては、例えば以下の特許文献１に記載の光学系が知られている。特許文献１には、観察物体側のレンズ面に形成された複数のフレネル輪帯を有するフレネルレンズを備えた接眼光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
中国特許出願公開第１１２４２４６６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のレンズ構成により広画角および小型化を図ろうとしても、周辺部における収差補正が非常に困難であるため、良好な光学性能を得ることはできない。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、広画角および小型化の改善要求をバランスよく満足しながらも、諸収差が良好に補正された高い解像力を備える光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による光学系は、瞳面側から表示面側に向かって順に、第１の反射偏光板と、第１の１／４波長板と、正の屈折力を有する接眼レンズと、ハーフミラーとを有する。なお、本明細書においては、レンズの面の凸面、凹面、平面とは近軸における形状を指すものとし、屈折力は、特に言及しない限り近軸における屈折力を指すものとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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