(57)【要約】  接眼レンズおよび表示装置である。接眼レンズは、正のパワー又は負のパワーを有し、少なくとも２つのレンズ、すなわち画像ソースに近づく方向に沿う第１レンズ（１０）および第２レンズ（２０）を含むレンズコンポーネントと、第１レンズの画像ソースに近い表面に設けられるか、或いは、第２レンズの表面に設けられる反射型直線偏光子と、第１レンズの表面に設けられ、反射型直線偏光子の画像ソースから遠い側に位置する反射型円偏光子と、反射型直線偏光子と反射型円偏光子との間に設けられる１／４λ波長板と、を含み、第１レンズは正のパワー又は負のパワーを有し、第２レンズは負のパワーを有し、第１レンズの材料のアッベ数Ｖｄ１＞５０であり、第２レンズの材料のアッベ数Ｖｄ２＜３０である。接眼レンズのワーキングディスタンスが短く、レンズのサイズが小さく、レンズの軽量薄型化が実現され、結像の品質が高い。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正のパワー又は負のパワーを有し、少なくとも２つのレンズ、すなわち画像ソースに近づく方向に沿う第１レンズおよび第２レンズを含むレンズコンポーネントと、
前記第１レンズの前記画像ソースに近い表面に設けられるか、或いは、前記第２レンズの表面に設けられる反射型直線偏光子と、
前記第１レンズの表面に設けられ、前記反射型直線偏光子の前記画像ソースから遠い側に位置する反射型円偏光子と、
前記反射型直線偏光子と前記反射型円偏光子との間に設けられる１／４λ波長板と、を含み、
前記第１レンズは正のパワー又は負のパワーを有し、前記第２レンズは負のパワーを有し、前記第１レンズの材料のアッベ数Ｖｄ１＞５０であり、前記第２レンズの材料のアッベ数Ｖｄ２＜３０であることを特徴とする接眼レンズ。
【請求項２】
前記接眼レンズの最大の横方向の色収差をＬＡＣＬとしたとき、ＬＡＣＬ＜６０μｍを満たしていることを特徴とする請求項１に記載の接眼レンズ。
【請求項３】
前記第１レンズの前記画像ソースに近い表面は第２表面であり、前記第１レンズの第２表面は凸面であることを特徴とする請求項１に記載の接眼レンズ。
【請求項４】
前記第１レンズの第２表面の曲率半径をＲ２とし、前記接眼レンズの有効焦点距離をｆとしたとき、−３＜Ｒ２／ｆ＜０を満たしていることを特徴とする請求項３に記載の接眼レンズ。
【請求項５】
前記第１レンズの物体側面の中心と前記画像ソースの表面との光軸における距離をＴＴＬとし、前記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分をＩｍｇＨとしたとき、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜１．３を満たしていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の接眼レンズ。
【請求項６】
前記接眼レンズの最大画角をＨＦＯＶとしたとき、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＞１を満たしていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の接眼レンズ。
【請求項７】
前記レンズコンポーネントは、前記第２レンズの前記第１レンズから遠い側に位置する第３レンズをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の接眼レンズ。
【請求項８】
正のパワー又は負のパワーを有し、少なくとも２つのレンズ、すなわち画像ソースに近づく方向に沿う第１レンズおよび第２レンズを含むレンズコンポーネントと、
前記第１レンズの前記画像ソースに近い表面に設けられるか、或いは、前記第２レンズの表面に設けられる反射型直線偏光子と、
前記第１レンズの任意の表面に設けられ、前記反射型直線偏光子の前記画像ソースから遠い側に位置する反射型円偏光子と、
前記反射型直線偏光子と前記反射型円偏光子との間に設けられる１／４λ波長板と、
を含むことを特徴とする接眼レンズ。
【請求項９】
前記第１レンズは正のパワー又は負のパワーを有し、前記第２レンズは負のパワーを有することを特徴とする請求項８に記載の接眼レンズ。
【請求項１０】
前記第１レンズの材料のアッベ数Ｖｄ１＞５０であり、前記第２レンズの材料のアッベ数Ｖｄ２＜３０であることを特徴とする請求項８に記載の接眼レンズ。
【請求項１１】
前記接眼レンズの最大の横方向の色収差をＬＡＣＬとしたとき、ＬＡＣＬ＜６０μｍを満たしていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の接眼レンズ。
【請求項１２】
前記第１レンズの前記画像ソースに近い表面は第２表面であり、前記第１レンズの第２表面は凸面であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の接眼レンズ。
【請求項１３】
前記第１レンズの第２表面の曲率半径をＲ２とし、前記接眼レンズの有効焦点距離をｆとしたとき、−３＜Ｒ２／ｆ＜０を満たしていることを特徴とする請求項１２に記載の接眼レンズ。
【請求項１４】
前記第１レンズの物体側面の中心と前記画像ソースの表面との光軸における距離をＴＴＬとし、前記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分をＩｍｇＨとしたとき、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜１．３を満たしていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の接眼レンズ。
【請求項１５】
前記接眼レンズの最大画角をＨＦＯＶとしたとき、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＞１を満たしていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の接眼レンズ。
【請求項１６】
前記レンズコンポーネントは、前記第２レンズの前記第１レンズから遠い側に位置する第３レンズをさらに含むことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の接眼レンズ。
【請求項１７】
接眼レンズを備えた表示装置であって、
前記接眼レンズは、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の接眼レンズ又は請求項８乃至１６のいずれか一項に記載の接眼レンズであることを特徴とする表示装置。
【請求項１８】
頭部装着型仮想現実表示装置であることを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、光学分野に関し、具体的には、接眼レンズおよび表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ技術の急速な発展に伴い、仮想現実（ＶＲ）は日増しに成熟し完全に整っていき、専門分野及び消費分野での応用もますます多くなる。ＶＲ接眼レンズは、頭部装着型表示装置のコア光学素子として、デバイスの応用及び体験効果に直接影響するため、接眼レンズの結像品質及び外観品質に対する要求が高い。
【０００３】
ＶＲウェアラブルデバイスは、良好なユーザ体験を提供するために、優れた画角、目の動きの範囲、高品質の結像効果及び小型でかつ超薄型の構造等を実現する必要があり、上記目的を達成するために、光学増幅モジュール構造のレンズ群の設計を最適化することが必要となる。
【０００４】
高倍率化を実現するために、一般的には、ＶＲ撮像用の接眼レンズは長いワーキングディスタンスを有するとともに、大きい色収差及び歪みを有する。これは、頭部装着型デバイスの薄型化、高性能のニーズを満足することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願は、少なくとも、従来技術における接眼レンズのワーキングディスタンスが長い問題を解決するように、接眼レンズおよび表示装置を提供することをその主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本願の一態様は、正のパワー又は負のパワーを有し、少なくとも２つのレンズ、すなわち画像ソースに近づく方向に沿う第１レンズおよび第２レンズを含むレンズコンポーネントと、上記第１レンズの上記画像ソースに近い表面に設けられるか、或いは、上記第２レンズの表面に設けられる反射型直線偏光子と、上記第１レンズの表面に設けられ、上記反射型直線偏光子の上記画像ソースから遠い側に位置する反射型円偏光子と、上記反射型直線偏光子と上記反射型円偏光子との間に設けられる１／４λ波長板と、を含み、上記第１レンズは正のパワー又は負のパワーを有し、上記第２レンズは負のパワーを有し、上記第１レンズの材料のアッベ数Ｖｄ１＞５０であり、上記第２レンズの材料のアッベ数Ｖｄ２＜３０である接眼レンズを提供する。
【０００７】
さらに、上記接眼レンズの最大の横方向の色収差（ｌａｔｅｒａｌ  ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）をＬＡＣＬとしたとき、ＬＡＣＬ＜６０μｍを満たしている。
【０００８】
さらに、上記第１レンズの上記画像ソースに近い表面は第２表面であり、上記第１レンズの第２表面は凸面である。
【０００９】
さらに、上記第１レンズの第２表面の曲率半径をＲ２とし、上記接眼レンズの有効焦点距離をｆとしたとき、−３＜Ｒ２／ｆ＜０を満たしている。
【００１０】
さらに、上記第１レンズの物体側面の中心と上記画像ソースの表面との光軸における距離をＴＴＬとし、上記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分をＩｍｇＨとしたとき、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜１．３を満たしている。
【００１１】
さらに、上記接眼レンズの最大画角をＨＦＯＶとしたとき、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＞１を満たしている。
【００１２】
さらに、上記レンズコンポーネントは、上記第２レンズの上記第１レンズから遠い側に位置する第３レンズをさらに含む。
【００１３】
本願の他の態様は、正のパワー又は負のパワーを有し、少なくとも２つのレンズ、すなわち画像ソースに近づく方向に沿う第１レンズおよび第２レンズを含むレンズコンポーネントと、上記第１レンズの上記画像ソースに近い表面に設けられるか、或いは、上記第２レンズの表面に設けられる反射型直線偏光子と、上記第１レンズの任意の表面に設けられ、上記反射型直線偏光子の上記画像ソースから遠い側に位置する反射型円偏光子と、上記反射型直線偏光子と上記反射型円偏光子との間に設けられる１／４λ波長板と、を含む接眼レンズを提供する。
【００１４】
さらに、上記第１レンズは正のパワー又は負のパワーを有し、上記第２レンズは負のパワーを有する。
【００１５】
さらに、上記第１レンズの材料のアッベ数Ｖｄ１＞５０であり、上記第２レンズの材料のアッベ数Ｖｄ２＜３０である。
【００１６】
さらに、上記接眼レンズの最大の横方向の色収差をＬＡＣＬとしたとき、ＬＡＣＬ＜６０μｍを満たしている。
【００１７】
さらに、上記第１レンズの上記画像ソースに近い表面は第２表面であり、上記第１レンズの第２表面は凸面である。
【００１８】
さらに、上記第１レンズの第２表面の曲率半径をＲ２とし、上記接眼レンズの有効焦点距離をｆとしたとき、−３＜Ｒ２／ｆ＜０を満たしている。
【００１９】
さらに、上記第１レンズの物体側面の中心と上記画像ソースの表面との光軸における距離をＴＴＬとし、上記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分をＩｍｇＨとしたとき、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜１．３を満たしている。
【００２０】
さらに、上記接眼レンズの最大画角をＨＦＯＶとしたとき、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＞１を満たしている。
【００２１】
さらに、上記レンズコンポーネントは、上記第２レンズの上記第１レンズから遠い側に位置する第３レンズをさらに含む。
【００２２】
本願の更なる態様は、接眼レンズを備えた表示装置であって、該接眼レンズは、上述したいずれかの接眼レンズである表示装置を提供する。
【００２３】
さらに、上記表示装置は、頭部装着型仮想現実表示装置である。
【発明の効果】
【００２４】
本願の技術的構成によれば、上記接眼レンズは、人間の目に入る前に、２回の反射によって人間の目から画像ソースまでの光軸方向の物理的距離を縮め、レンズの薄型化を実現する。そして、本願の接眼レンズでは、第１レンズのパワーを正のパワー又は負のパワーとし、第２レンズのパワーを負のパワーとし、第１レンズの材料のアッベ数Ｖｄ１をＶｄ１＞５０とし、上記第２レンズの材料のアッベ数Ｖｄ２をＶｄ２＜３０とすることにより、レンズを小型化し、さらにレンズの薄型化を実現することができるとともに、結像の色収差を小さくし、さらにレンズの結像品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本願の一部を構成する明細書用図面は、本願をさらに理解させるためのものであり、本願における例示的な実施例及びその説明は本願を解釈するものであり、本願を不当に限定するものではない。図面において、
【００２６】
【図１】実施例１に係る接眼レンズの構造模式図を示している。
【図２】実施例１に係る接眼レンズの倍率色収差曲線を示している。
【図３】実施例２に係る接眼レンズの構造模式図を示している。
【図４】実施例２に係る接眼レンズの倍率色収差曲線を示している。
【図５】実施例３に係る接眼レンズの構造模式図を示している。
【図６】実施例３に係る接眼レンズの倍率色収差曲線を示している。
【図７】実施例４に係る接眼レンズの構造模式図を示している。
【図８】実施例４に係る接眼レンズの倍率色収差曲線を示している。
【図９】実施例５に係る接眼レンズの構造模式図を示している。
【図１０】実施例５に係る接眼レンズの倍率色収差曲線を示している。
【図１１】実施例６に係る接眼レンズの構造模式図を示している。
【図１２】実施例６に係る接眼レンズの倍率色収差曲線を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の詳細な説明はいずれも例示的なものであり、本願をさらに説明するためであることは、指摘されるべきである。特別な説明がない限り、本明細書で使用されるすべての技術的及び科学的用語は、当業者が通常に理解した意味と同じである。
【００２８】
ここに使用される用語は、あくまでも具体的な実施形態を説明するためのものであり、本願による例示的な実施形態を限定することを意図していないことに注意が必要である。ここに使用されるように、文脈上、そうでないとする明確な指示がない限り、単数形が使用されていても、複数形を含むものとする。また、本明細書に「含む」及び／又は「有する」といった用語が使用される場合、特徴、ステップ、操作、デバイス、アセンブリ及び／又はそれらの組み合わせがあることを示す。
【００２９】
ある要素（例えば、層、膜、領域、又は基板）が他の要素の「上」にあると記述されている場合、該要素が該他の要素上に直接存在することが可能であれば、中間要素が存在することも可能であることは、理解されるべきである。
【００３０】
特に限定されない限りにおいて、本明細書で使用されるすべての用語（技術的用語及び科学的用語を含む）は、それぞれ、当業者が通常に理解した意味と同じである。また、用語（例えば、一般的な辞書で定義されたもの）は、本明細書で明確に限定した場合を除き、関連技術の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を持つと解釈されるべきであり、理想的又は過度に正式的な意味で解釈されないことも、理解されるべきである。
【００３１】
なお、衝突しない限り、本願の実施例及び実施例中の構成要件を互いに組み合わせることができる。
【００３２】
背景技術欄で紹介されたように、従来技術におけるＶＲの接眼レンズはワーキングディスタンスが長い。以上のような技術的課題を解決するために、本願は接眼レンズおよび表示装置を提案した。
【００３３】
本願の代表的な実施形態において、接眼レンズを提供する。図１、図３、図５、図７、図９及び図１１に示すように、該接眼レンズは、レンズコンポーネント、反射型直線偏光子、反射型円偏光子および１／４λ波長板を含み、レンズコンポーネントは、少なくとも２つのレンズ、すなわち第１レンズ１０および第２レンズ２０を含み、第１レンズ１０および第２レンズ２０は、画像ソースに近づく方向に沿って順次設けられている。反射型直線偏光子は、上記第１レンズ１０の上記画像ソースに近い表面に設けられるか、或いは、上記第２レンズ２０の表面に設けられる。反射型円偏光子は上記第１レンズ１０の表面に設けられ、上記反射型直線偏光子の上記画像ソースから遠い側に位置する。１／４λ波長板は、上記反射型直線偏光子と上記反射型円偏光子との間に設けられる。上記第１レンズ１０は正のパワー又は負のパワーを有し、上記第２レンズ２０は負のパワーを有し、上記第１レンズ１０の材料のアッベ数Ｖｄ１はＶｄ１＞５０とし、上記第２レンズ２０の材料のアッベ数Ｖｄ２はＶｄ２＜３０とする。
【００３４】
説明の便宜上、第１レンズにおける、人間の目に近い（即ち、画像ソースから遠い）表面をその第１表面とし、画像ソースに近い（即ち、人間の目から遠い）表面をその第２表面として定義し、また、第２レンズにおける、人間の目に近い（即ち、画像ソースから遠い）表面をその第１表面とし、画像ソースに近い（即ち、人間の目から遠い）表面をその第２表面として定義する。
【００３５】
上記接眼レンズの各構成は、複数の配列形態を有する。例えば、図１に示される実施例１では、反射型円偏光子および反射型直線偏光子が図示されていないが、光路図によると、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第１表面に設けられ、反射型直線偏光子は第１レンズ１０の第２表面に設けられることが明らかとなる。
【００３６】
例えば、図３の実施例２では、光路図によると、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第１表面に設けられ、反射型直線偏光子は第２レンズ２０の第２表面に設けられることが明らかとなる。
【００３７】
例えば、図５に示される実施例３では、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第１表面に設けられ、反射型直線偏光子は第２レンズ２０の第１表面に設けられる。
【００３８】
例えば、図７に示される実施例４では、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第２表面に設けられ、反射型直線偏光子は第２レンズ２０の第２表面に設けられる。
【００３９】
例えば、図９に示される実施例５では、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第１表面に設けられ、反射型直線偏光子は第２レンズ２０の第１表面に設けられる。
【００４０】
例えば、図１１に示される実施例６では、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第１表面に設けられ、反射型直線偏光子は第２レンズ２０の第１表面に設けられる。
【００４１】
もちろん、本願に係る上記接眼レンズの各構成の配列設置形態は、上述した６つの実施例の形態に限られず、他の設置形態であってもよく、例えば、反射型円偏光子が第１レンズの第２表面に設けられ、反射型直線偏光子が反射型円偏光子の第１レンズから遠い表面に設けられ、即ち、実際には、反射型直線偏光子も第１レンズの第２表面に設けられる。当業者は、実際の状況に応じて適切な配列設置形態を選択して本願の接眼レンズを形成することができ、上述した配列設置要求を満足すればよい。
【００４２】
実施例２に係る接眼レンズを例として、本願における接眼レンズの動作過程について説明する。画像ソース側からの光は反射型直線偏光子、第２レンズ２０、１／４波長板及び第１レンズ１０を順次通過し、反射型円偏光子に到達し、反射された後、第１レンズ１０、１／４波長板及び第２レンズ２０を通過し、その後反射型直線偏光子によって反射され、再び第２レンズ２０、１／４波長板、第１レンズ１０及び反射型円偏光子を順次通過した後、人間の目に入る。
【００４３】
上記接眼レンズは、人間の目に入る前に、２回の反射によって人間の目から画像ソースまでの光軸方向の物理的距離を縮め、レンズの軽量薄型化を実現する。そして、本願の接眼レンズでは、第１レンズのパワーを正のパワー又は負のパワーとし、第２レンズのパワーを負のパワーとし、かつ第１レンズの材料のアッベ数Ｖｄ１をＶｄ１＞５０とし、上記第２レンズの材料のアッベ数Ｖｄ２をＶｄ２＜３０とすることにより、レンズを小型化し、さらにレンズの軽量薄型化を実現することができるとともに、結像の色収差を小さくし、さらにレンズの結像品質を向上させることができる。
【００４４】
本願の一実施例において、上記接眼レンズの最大の横方向の色収差をＬＡＣＬとしたとき、ＬＡＣＬ＜６０μｍを満たしている。該実施例において、ＬＡＣＬが小さいため、接眼レンズの結像品質を効果的に向上させることができ、これにより人間の目で見られる画像の色収差が小さくなり、色が均一であるので、人間の目の視覚的快適性を改善する。
【００４５】
接眼レンズの像面湾曲及び球面収差を効果的に小さくし、優れた結像性能を取得するために、本願の一実施例において、図１、図３、図５、図７、図９及び図１１に示すように、上記第１レンズ１０の上記画像ソースに近い表面は第２表面であり、上記第１レンズ１０の第２表面は凸面である。
【００４６】
本願の他の実施例において、上記第１レンズの第２表面の曲率半径をＲ２とし、上記接眼レンズの有効焦点距離をｆとしたとき、−３＜Ｒ２／ｆ＜０を満たしている。これにより、接眼レンズの像面湾曲及び歪みをより効果的に小さくするとともに、接眼レンズをさらに小型化することができ、そのうえ接眼レンズの結像品質を向上させ、接眼レンズの軽量薄型化をさらに実現することができる。
【００４７】
接眼レンズの全長をさらに短くし、軽量薄型化のニーズに応えるために、本願の一実施例において、上記第１レンズの物体側面の中心と上記画像ソースの表面との光軸における距離をＴＴＬとし、上記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分をＩｍｇＨとしたとき、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜１．３を満たしている。
【００４８】
本願の更なる実施例において、上記接眼レンズの最大画角をＨＦＯＶとしたとき、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＞１を満たしている。これにより、接眼レンズは優れた没入感を実現することができる。
【００４９】
接眼レンズの結像品質の向上をさらに保証するために、本願の一実施例において、図１１に示される実施例６では、上記レンズコンポーネントは、上記第２レンズ２０の上記第１レンズ１０から遠い側に位置する第３レンズ３０をさらに含む。
【００５０】
もちろん、本願におけるレンズの数は、２つ又は３つに限られず、これ以上であってもよく、当業者は、実際の状況に応じて適切な数のレンズを設けることができ、ここではその説明は繰り返さない。
【００５１】
本願の他の代表的な実施形態において、接眼レンズを提供する。図１、図３、図５、図７、図９及び図１１に示すように、該接眼レンズは、レンズコンポーネント、反射型直線偏光子、反射型円偏光子および１／４λ波長板を含み、レンズコンポーネントは、少なくとも２つのレンズ、すなわち第１レンズ１０および第２レンズ２０を含み、かつ第１レンズ１０および第２レンズ２０は、画像ソースに近づく方向に沿って順次設けられている。反射型直線偏光子は、上記第１レンズ１０の上記画像ソースに近い表面に設けられるか、或いは、上記第２レンズ２０の表面に設けられる。反射型円偏光子は上記第１レンズ１０の表面に設けられ、上記反射型直線偏光子の上記画像ソースから遠い側に位置する。１／４λ波長板は、上記反射型直線偏光子と上記反射型円偏光子との間に設けられる。
【００５２】
同様に、上記接眼レンズの各構成は、複数の配列形態を有する。図１に示される実施例１では、反射型円偏光子および反射型直線偏光子が図示されていないが、光路図によると、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第１表面に設けられ、反射型直線偏光子は第１レンズ１０の第２表面に設けられることが明らかとなる。図３の実施例２では、光路図によると、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第１表面に設けられ、反射型直線偏光子は第２レンズ２０の第２表面に設けられることが明らかとなる。図５に示される実施例３では、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第１表面に設けられ、反射型直線偏光子は第２レンズ２０の第１表面に設けられる。図７に示される実施例４では、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第２表面に設けられ、反射型直線偏光子は第２レンズ２０の第２表面に設けられる。図９に示される実施例５では、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第１表面に設けられ、反射型直線偏光子は第２レンズ２０の第１表面に設けられる。図１１に示される実施例６では、反射型円偏光子は第１レンズ１０の第１表面に設けられ、反射型直線偏光子は第２レンズ２０の第１表面に設けられる。
【００５３】
もちろん、本願の上記接眼レンズの各構成の配列設置形態は、上述した６つの実施例に記載の形態に限られず、他の設置形態であってもよく、例えば、反射型円偏光子が第１レンズの第２表面に設けられ、反射型直線偏光子が反射型円偏光子の第１レンズから遠い表面に設けられ、即ち、実際には、反射型直線偏光子も第１レンズの第２表面に設けられる。当業者は、実際の状況に応じて適切な配列設置形態を選択して本願の接眼レンズを形成することができ、上述した配列設置要求を満足すればよい。
【００５４】
同様に実施例２の接眼レンズを例として、該接眼レンズの動作過程について説明する。画像ソース側からの光は反射型直線偏光子、第２レンズ２０、１／４波長板及び第１レンズ１０を順次通過し、反射型円偏光子に到達し、反射された後、第１レンズ１０、１／４波長板及び第２レンズ２０を通過し、その後反射型直線偏光子によって反射され、再び第２レンズ２０、１／４波長板、第１レンズ１０及び反射型円偏光子を順次通過した後、人間の目に入る。
【００５５】
上記接眼レンズは、人間の目に入る前に、２回の反射によって人間の目から画像ソースまでの光軸方向の物理的距離を縮め、レンズの軽量薄型化を実現する。
【００５６】
レンズを小型化し、接眼レンズの軽量薄型化をさらに実現すると同時に、接眼レンズによる結像の色収差を小さくし、接眼レンズの結像品質を向上させるために、本願の一実施例において、上記第１レンズは正のパワー又は負のパワーを有し、上記第２レンズは負のパワーを有する。
【００５７】
レンズをさらに小型化すると同時に、接眼レンズによる結像の色収差をさらに小さくするために、本願の一実施例において、上記第１レンズの材料のアッベ数Ｖｄ１をＶｄ１＞５０とし、上記第２レンズの材料のアッベ数Ｖｄ２をＶｄ２＜３０とする。
【００５８】
本願の一実施例において、上記接眼レンズの最大の横方向の色収差をＬＡＣＬとしたとき、ＬＡＣＬ＜６０μｍを満たしている。該実施例において、ＬＡＣＬが小さいため、接眼レンズの結像品質を効果的に向上させることができ、人間の目の視覚的快適性を改善する。
【００５９】
接眼レンズの像面湾曲及び球面収差を効果的に小さくし、優れた結像性能を取得するために、本願の一実施例において、図１、図３、図５、図７、図９及び図１１に示すように、上記第１レンズ１０の上記画像ソースに近い表面は第２表面であり、上記第１レンズ１０の第２表面は凸面である。
【００６０】
本願の他の実施例において、上記第１レンズの第２表面の曲率半径をＲ２とし、上記接眼レンズの有効焦点距離をｆとしたとき、−３＜Ｒ２／ｆ＜０を満たしている。これにより、接眼レンズの像面湾曲及び歪みをより効果的に小さくするとともに、接眼レンズをさらに小型化することができ、そのうえ接眼レンズの結像品質を向上させ、接眼レンズの軽量薄型化をさらに実現することができる。
【００６１】
接眼レンズの全長をさらに短くし、軽量薄型化のニーズに応えるために、本願の一実施例において、上記第１レンズの物体側面の中心と上記画像ソースの表面との光軸における距離をＴＴＬとし、上記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分をＩｍｇＨとしたとき、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＜１．３を満たしている。
【００６２】
本願の更なる実施例において、上記接眼レンズの最大画角をＨＦＯＶとしたとき、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＞１を満たしている。これにより、接眼レンズは優れた没入感を実現することができる。
【００６３】
接眼レンズの結像品質の向上をさらに保証するために、本願の一実施例において、図１１に示される実施例６では、上記レンズコンポーネントは、上記第２レンズ２０の上記第１レンズ１０から遠い側に位置する第３レンズ３０をさらに含む。
【００６４】
本願の更なる代表的な実施形態において、表示装置を提供し、該表示装置は接眼レンズを備え、該接眼レンズは、上述したいずれかの接眼レンズである。
【００６５】
上記表示装置は上記接眼レンズを備えるため、該接眼レンズが軽量薄型化のニーズを満足することができ、かつ表示される画像の品質が良い。
【００６６】
具体的な一実施例において、上記表示装置は、頭部装着型仮想現実表示装置である。
【００６７】
当業者が本願の技術的構成及び技術効果をより明確に理解できるように、以下、具体的な実施例を用いて説明する。
【００６８】
実施例１
画像ソースに近づく方向に沿って、接眼レンズは、順次設けられた反射型円偏光子、第１レンズ１０、１／４λ波長板、反射型直線偏光子及び第２レンズ２０からなり、具体的には図１を参照することができ、この図には反射型直線偏光子、反射型円偏光子及び１／４λ波長板が示されていない。
【００６９】
該実施例の光路について図１を参照することができ、人間の目０１側から、光線はＳ１を順次通過し、中間の２回の反射を経て、結像面Ｓ７に到達する。各光学面のパラメータは表１に示されており、Ｓ１は第１レンズ１０の第１表面を示し、Ｓ２は反射型直線偏光子の反射面を示し、Ｓ３は反射型円偏光子の反射面を示し、Ｓ４は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ５は第２レンズ２０の第１表面を示し、Ｓ６は第２レンズ２０の第２表面を示し、Ｓ７は画像ソースの表面を示す。
【００７０】
【表１】
2021512356.tif 000003
【００７１】
該実施例において、接眼レンズの焦点距離ｆ＝３２．４１ｍｍであり、第１レンズ１０の焦点距離ｆ１＝９．０４ｍｍであり、第２レンズ２０の焦点距離ｆ２＝−１６９．５３であり、該接眼レンズの最大画角ＨＦＯＶ＝５０°であり、上記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分ＩｍｇＨ＝３２．００ｍｍであり、接眼レンズの最大の横方向の色収差ＬＡＣＬ＝１９．５１μｍである。具体的には表７を参照する。
【００７２】
上記データから、該実施例において、Ｒ２／ｆ＝−０．７６、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＝０．７８、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＝１．１９と算出する。具体的には表８を参照する。
【００７３】
上記データによると、該実施例の接眼レンズはワーキングディスタンスが短く、小型化及び軽量薄型化のニーズを満足していることが明らかとなる。該実施例の接眼レンズの倍率色収差曲線（ｌａｔｅｒａｌ  ｃｏｌｏｒ  ｃｕｒｖｅ）は図２に示されており、この図から分かるように、該接眼レンズの倍率色収差が小さく、結像品質が良い。
【００７４】
実施例２
画像ソースに近づく方向に沿って、接眼レンズは、順次設けられた反射型円偏光子、第１レンズ１０、１／４λ波長板、第２レンズ２０及び反射型直線偏光子からなり、具体的には図３を参照することができ、この図には反射型直線偏光子、反射型円偏光子及び１／４λ波長板が示されていない。
【００７５】
該実施例の光路について図３を参照することができ、人間の目０１側から、光線はＳ１を順次通過し、中間の２回の反射を経て、結像面Ｓ１１に到達する。各光学面のパラメータは表２に示されており、Ｓ１は第１レンズ１０の第１表面を示し、Ｓ２は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ３は第２レンズ２０の第１表面を示し、Ｓ４は反射型直線偏光子の反射面を示し、Ｓ５は第２レンズ２０の第１表面を示し、Ｓ６は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ７は反射型円偏光子の反射面を示し、Ｓ８は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ９は第２レンズ２０の第１表面を示し、Ｓ１０は第２レンズ２０の第２表面を示し、Ｓ１１は画像ソースの表面を示す。
【００７６】
【表２】
2021512356.tif 000004
【００７７】
該実施例において、接眼レンズの焦点距離ｆ＝３０．７４ｍｍであり、第１レンズの焦点距離ｆ１＝１４５．７０ｍｍであり、第２レンズの焦点距離ｆ２＝−３０６．７２であり、該接眼レンズの最大画角ＨＦＯＶ＝５０°であり、上記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分ＩｍｇＨ＝３２．００ｍｍであり、接眼レンズの最大の横方向の色収差ＬＡＣＬ＝１１．６２μｍである。具体的には表７を参照する。
【００７８】
上記データから、該実施例において、Ｒ２／ｆ＝−１．０２、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＝０．５５、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＝１．１９と算出する。具体的には表８を参照する。
【００７９】
上記データによると、該実施例の接眼レンズはワーキングディスタンスが短く、小型化及び軽量薄型化のニーズを満足していることが明らかとなる。該実施例の接眼レンズの倍率色収差曲線は図４に示されており、この図から分かるように、該接眼レンズの倍率色収差が小さく、結像品質が良い。
【００８０】
実施例３
画像ソースに近づく方向に沿って、接眼レンズは、順次設けられた反射型円偏光子、第１レンズ１０、１／４λ波長板、反射型直線偏光子及び第２レンズ２０からなり、具体的には図５を参照することができ、この図には反射型直線偏光子、反射型円偏光子及び１／４λ波長板が示されていない。
【００８１】
該実施例の光路について図５を参照することができ、人間の目０１側から、光線はＳ１を順次通過し、中間の２回の反射を経て、結像面Ｓ９に到達する。各光学面のパラメータは表３に示されており、Ｓ１は第１レンズ１０の第１表面を示し、Ｓ２は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ３は反射型直線偏光子の反射面を示し、Ｓ４は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ５は反射型円偏光子の反射面を示し、Ｓ６は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ７は第２レンズ２０の第１表面を示し、Ｓ８は第２レンズ２０の第２表面を示し、Ｓ９は画像ソースの表面を示す。
【００８２】
【表３】
2021512356.tif 000005
【００８３】
該実施例において、接眼レンズの焦点距離ｆ＝３７．３７ｍｍであり、第１レンズの焦点距離ｆ１＝１１９．７９ｍｍであり、第２レンズの焦点距離ｆ２＝−１０４．３０であり、該接眼レンズの最大画角ＨＦＯＶ＝５０°であり、上記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分ＩｍｇＨ＝３２．００ｍｍであり、接眼レンズの最大の横方向の色収差ＬＡＣＬ＝５５．７３μｍである。具体的には表７を参照する。
【００８４】
上記データから、該実施例において、Ｒ２／ｆ＝−１．４４、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＝１．０６、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＝１．１９と算出する。具体的には表８を参照する。
【００８５】
上記データによると、該実施例の接眼レンズはワーキングディスタンスが短く、小型化及び軽量薄型化のニーズを満足していることが明らかとなる。該実施例の接眼レンズの倍率色収差曲線は図６に示されており、この図から分かるように、該接眼レンズの倍率色収差が小さく、結像品質が良い。
【００８６】
実施例４
画像ソースに近づく方向に沿って、接眼レンズは、順次設けられた第１レンズ１０、反射型円偏光子、１／４λ波長板、第２レンズ２０及び反射型直線偏光子からなり、具体的には図７を参照することができ、この図には反射型直線偏光子、反射型円偏光子及び１／４λ波長板が示されていない。
【００８７】
該実施例の光路について図７を参照することができ、人間の目０１側から、光線はＳ１を順次通過し、中間の２回の反射を経て、結像面Ｓ９に到達する。各光学面のパラメータは表４に示されており、Ｓ１は第１レンズ１０の第１表面を示し、Ｓ２は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ３は第２レンズ２０の第１表面を示し、Ｓ４は反射型直線偏光子の反射面を示し、Ｓ５は第２レンズ２０の第１表面を示し、Ｓ６は反射型円偏光子の反射面を示し、Ｓ７は第２レンズ２０の第１表面を示し、Ｓ８は第２レンズ２０の第２表面を示し、Ｓ９は画像ソースの表面を示す。
【００８８】
【表４】
2021512356.tif 000006
【００８９】
該実施例において、接眼レンズの焦点距離ｆ＝３１．２３ｍｍであり、第１レンズ１０の焦点距離ｆ１＝−３１０．９６ｍｍであり、第２レンズ２０の焦点距離ｆ２＝−８１６．２９であり、該接眼レンズの最大画角ＨＦＯＶ＝５０°であり、上記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分ＩｍｇＨ＝３２．００ｍｍであり、接眼レンズの最大の横方向の色収差ＬＡＣＬ＝５．８９μｍである。具体的には表７を参照する。
【００９０】
上記データから、該実施例において、Ｒ２／ｆ＝−１．０２、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＝０．９８、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＝１．１９と算出する。具体的には表８を参照する。
【００９１】
上記データによると、該実施例の接眼レンズはワーキングディスタンスが短く、小型化及び軽量薄型化のニーズを満足していることが明らかとなる。該実施例の接眼レンズの倍率色収差曲線は図８に示されており、この図から分かるように、該接眼レンズの倍率色収差が小さく、結像品質が良い。
【００９２】
実施例５
画像ソースに近づく方向に沿って、接眼レンズは、順次設けられた反射型円偏光子、第１レンズ１０、１／４λ波長板、反射型直線偏光子及び第２レンズ２０からなり、具体的には図９を参照することができ、この図には反射型直線偏光子、反射型円偏光子及び１／４λ波長板が示されていない。
【００９３】
該実施例の光路について図９を参照することができ、人間の目０１側から、光線はＳ１を順次通過し、中間の２回の反射を経て、結像面Ｓ９に到達する。各光学面のパラメータは表３に示されており、Ｓ１は第１レンズ１０の第１表面を示し、Ｓ２は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ３は反射型直線偏光子の反射面を示し、Ｓ４は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ５は反射型円偏光子の反射面を示し、Ｓ６は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ７は第２レンズ２０の第１表面を示し、Ｓ８は第２レンズ２０の第２表面を示し、Ｓ９は画像ソースの表面を示す。
【００９４】
【表５】
2021512356.tif 000007
【００９５】
該実施例において、接眼レンズの焦点距離ｆ＝３６．６５ｍｍであり、第１レンズの焦点距離ｆ１＝１１３．５３ｍｍであり、第２レンズの焦点距離ｆ２＝−８４．２１であり、該接眼レンズの最大画角ＨＦＯＶ＝５０°であり、上記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分ＩｍｇＨ＝３２．００ｍｍであり、接眼レンズの最大の横方向の色収差ＬＡＣＬ＝２２．１５μｍである。具体的には表７を参照する。
【００９６】
上記データから、該実施例において、Ｒ２／ｆ＝−２．２５、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＝１．０９、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＝１．１９と算出する。具体的には表８を参照する。
【００９７】
上記データによると、該実施例の接眼レンズはワーキングディスタンスが短く、小型化及び軽量薄型化のニーズを満足していることが明らかとなる。該実施例の接眼レンズの倍率色収差曲線は図１０に示されており、この図から分かるように、該接眼レンズの倍率色収差が小さく、結像品質が良い。
【００９８】
実施例６
画像ソースに近づく方向に沿って、接眼レンズは、順次設けられた反射型円偏光子、第１レンズ１０、１／４λ波長板、反射型直線偏光子、第２レンズ２０及び第３レンズ３０からなり、具体的には図１１を参照することができ、この図には反射型直線偏光子、反射型円偏光子及び１／４λ波長板が示されていない。
【００９９】
該実施例の光路について図１１を参照することができ、人間の目０１側から、光線はＳ１を順次通過し、中間の２回の反射を経て、結像面１１に到達する。各光学面のパラメータは表３に示されており、Ｓ１は第１レンズ１０の第１表面を示し、Ｓ２は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ３は反射型直線偏光子の反射面を示し、Ｓ４は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ５は反射型円偏光子の反射面を示し、Ｓ６は第１レンズ１０の第２表面を示し、Ｓ７は第２レンズ２０の第１表面を示し、Ｓ８は第２レンズ２０の第２表面を示し、Ｓ９は第３レンズ３０の第１表面を示し、Ｓ１０は第３レンズ３０の第２表面を示し、Ｓ１１は画像ソースの表面を示す。
【０１００】
【表６】
2021512356.tif 000008
【０１０１】
該実施例において、接眼レンズの焦点距離ｆ＝３６．７８ｍｍであり、第１レンズの焦点距離ｆ１＝１４５．３２ｍｍであり、第２レンズの焦点距離ｆ２＝−８２．６５であり、第３レンズの焦点距離ｆ３＝１２３．７２であり、該接眼レンズの最大画角ＨＦＯＶ＝５０°であり、上記画像ソースの表面の有効画素領域の対角線の長さの半分ＩｍｇＨ＝３２．００ｍｍであり、接眼レンズの最大の横方向の色収差ＬＡＣＬ＝３０．８６μｍである。具体的には表７を参照する。
【０１０２】
上記データから、該実施例において、Ｒ２／ｆ＝−１．４９、ＴＴＬ／ＩｍｇＨ＝１．１５、ｔａｎ（ＨＦＯＶ）＝１．１９と算出する。具体的には表８を参照する。
【０１０３】
上記データによると、該実施例の接眼レンズはワーキングディスタンスが短く、小型化及び軽量薄型化のニーズを満足していることが明らかとなる。該実施例の接眼レンズの倍率色収差曲線は図１２に示されており、この図から分かるように、該接眼レンズの倍率色収差が小さく、結像品質が良い。
【０１０４】
なお、各実施例に対応する具体的な設計パラメータテーブルでは、ＯＢＪは光学系におけるオブジェクトを表し、ＥＹＥは人間の目を表し、厚さはＳｉ面からＳ（ｉ＋１）面までの間隔を表し、そして人間の目から画像ソースへの方向を「正」として定義する。光線は、材料として挙げられたＭＩＲＲＯＲに当たって反射され反対方向へ進行し、２つ目のＭＩＲＲＯＲに反射して再び反対方向へ反射され、それから左から右へ進行し、最終的に画像ソースの表面に到達する。
【０１０５】
なお、各実施例では、ｉが同じであるＳｉは異なる光学面を表すかもしれないが、具体的にどの光学面であるかは、各実施例における光路によって決められる。
【０１０６】
なお、各実施例に対応する接眼レンズの構造図において、反射型円偏光子及び反射型直線偏光子が示されていないが、光路によると、該２つの偏光子が第１レンズ又は第２レンズに貼り付けられていることが分かり、各構造図において、偏光子が貼り付けられたレンズの表面は、対応する偏光子の表面及びレンズの表面の両方を表す。
【０１０７】
なお、表１〜表６における各光学面Ｓｉと同じ行の「材料又は材料の屈折率／分散係数」は、該光学表面と次の行の光学表面との間の材料又は材料の屈折率／分散係数を表す。例えば、表２におけるＳ５と同じ行の「−」は、Ｓ５とＳ６との間の材料が空気であることを表す。また、例えば、Ｓ６とＳ７との間の材料が第１レンズの材料であるため、表２におけるＳ６と同じ行の「１．４９／５７．４」は、第１レンズの材料の対応するパラメータを表す。
【０１０８】
【表７】
2021512356.tif 000009
【０１０９】
【表８】
2021512356.tif 000010
【０１１０】
以上の説明から分かるように、本願の上述した実施例は、以下の技術効果を達成している。
【０１１１】
１）本願に係る接眼レンズは、人間の目に入る前に、２回の反射によって人間の目から画像ソースまでの光軸方向の物理的距離を縮め、レンズの軽量薄型化を実現する。そして、本願に係る接眼レンズでは、第１レンズのパワーを正のパワー又は負のパワーとし、第２レンズのパワーを負のパワーとし、第１レンズの材料のアッベ数Ｖｄ１をＶｄ１＞５０とし、上記第２レンズの材料のアッベ数Ｖｄ２をＶｄ２＜３０とすることにより、レンズを小型化し、さらにレンズの軽量薄型化を実現することができるとともに、結像の色収差を小さくし、さらにレンズの結像品質を向上させることができる。
【０１１２】
２）本願に係る接眼レンズは、人間の目に入る前に、２回の反射によって人間の目から画像ソースまでの光軸方向の物理的距離を縮め、レンズの軽量薄型化を実現する。
【０１１３】
以上は、本願の好適な実施例に過ぎず、本願を限定することは意図していない。当業者であれば、本願に様々な変更や変形が可能である。本願の思想や原則内の如何なる修正、均等の置き換え、改良なども、本願の保護範囲内に含まれるべきである。
【符号の説明】
【０１１４】
１０…第１レンズ、２０…第２レンズ、３０…第３レンズ、０１…人間の目。
【図１】
2021512356.tif 000011
【図２】
2021512356.tif 000012
【図３】
2021512356.tif 000013
【図４】
2021512356.tif 000014
【図５】
2021512356.tif 000015
【図６】
2021512356.tif 000016
【図７】
2021512356.tif 000017
【図８】
2021512356.tif 000018
【図９】
2021512356.tif 000019
【図１０】
2021512356.tif 000020
【図１１】
2021512356.tif 000021
【図１２】
2021512356.tif 000022
【国際調査報告】
2021512356.tif 000023
2021512356.tif 000024
2021512356.tif 000025
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