(57)【要約】【課題】広い画角で像を拡大でき、例えばヘッドマウントディスプレイに好適に使用可能な性能を得ることができるようにする。【解決手段】アイポイント側から順に、正の屈折力を有する第１レンズと、アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズと、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第４レンズと、アイポイント側に凸面を向けた第５レンズとで構成する。【選択図】図１
2013250506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイポイント側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズと、
像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第４レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた第５レンズと
から構成されている接眼レンズ。
【請求項２】
以下の条件式を満足する
請求項１に記載の接眼レンズ。
ｈ×ω／Ｅ＞４  ……（１）
ただし、
ｈ：像の水平端の高さ
ω：アイポイント側の水平方向の半画角
Ｅ：アイポイントから前記第１レンズまでの距離（アイレリーフ）
とする。
【請求項３】
以下の条件式を満足する
請求項１に記載の接眼レンズ。
５＜｜（ｆ１＋ｆ２＋ｆ３）／ｆ４｜＜１８  ……（２）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
とする。
【請求項４】
以下の条件式を満足する
請求項１に記載の接眼レンズ。
（νｄ１＋νｄ２＋νｄ３）／３−νｄ４＞２２  ……（３）
ただし、
νｄ１：前記第１レンズのアッベ数
νｄ２：前記第２レンズのアッベ数
νｄ３：前記第３レンズのアッベ数
νｄ４：前記第４レンズのアッベ数
とする。
【請求項５】
以下の条件式を満足する
請求項１に記載の接眼レンズ。
０．８＜｜ｆ５／ｆ４｜＜２．０  ……（４）
ただし、
ｆ５：前記第５レンズの焦点距離
とする。
【請求項６】
以下の条件式を満足する
請求項１に記載の接眼レンズ。
−５０＜（Ｒ８／Ｒ９）／ｆ４＜５０  ……（５）
ただし、
Ｒ８：前記第４レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径
Ｒ９：前記第４レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。
【請求項７】
前記第１ないし第５レンズがすべて、線膨張係数５０×１０-6／℃以上の材料で構成されている
請求項１に記載の接眼レンズ。
【請求項８】
画像表示素子と、前記画像表示素子に表示された像を拡大する接眼レンズとを含み、
前記接眼レンズは、
アイポイント側から順に、
正の屈折力をもつ第１レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力をもつ第２レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力をもつ第３レンズと、
像側に凹面を向けた負の屈折力をもつ第４レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた第５レンズと
から構成されている表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、像（例えば画像表示素子に表示された画像）を拡大する接眼レンズ、およびそのような接眼レンズを用いたヘッドマウントディスプレイ等に好適な表示装置に関する。
【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やヘッドマウントディスプレイなどがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８６５９０６号公報
【特許文献２】特許第３９２４３４８号公報
【特許文献３】特許第３４５４２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特にヘッドマウントディスプレイにおいては、装置本体を眼前に装着して長時間使用するため、接眼光学系および装置本体が小さく軽量であることが要求されている。しかしながら、画像・映像にひきこまれるような没入感を出すために画角を広くする必要があり、そのために接眼光学系にガラスを用いるケースがあった。そうした場合、高い没入感が演出できるものの、ガラスを使っていることにより眼前に重量のある接眼光学系および装置本体を装着することになり、長時間の使用においては非常に疲れを伴うものとなっている。
【０００５】
特許文献１および特許文献２に記載の接眼光学系は、光学系を折り曲げて光路長をかせぎ、屈折面に自由曲面を使用することで、良好な歪曲収差補正と長いアイレリーフを確保するものである。レンズが１枚であることから軽量であり、長時間の使用においても健康を害するような疲れは出にくいことが特徴である。しかしながらこの接眼光学系は、基本的に単レンズであることから、色収差の改善ができず、画像表示素子の画像を拡大することには向かない。ヘッドマウントディスプレイとして重要な広い画角を維持するためには、画像表示素子そのものを大きくしておかなければならないため、画像表示素子にコストがかかってしまうことが懸念事項である。
【０００６】
特許文献３に記載の接眼光学系は、共軸光学系を用いており、焦点距離を短くし、画角を拡大することで発生する諸収差を良好に補正することができる。接合レンズを用いることで、製造性、色消しにも優れている。また、画像表示素子からの光線をテレセントリック性を保ったままレンズに入射させることで、画像表示素子の色ずれを防ぐことができ、優れた画質を提供できる。しかしながらこの接眼光学系は、ガラスを使っていることから重くなってしまい、ファインダなどの短時間での使用に関しては、健康上の害はないと考えられるものの、ヘッドマウントディスプレイなど長時間の使用を前提とする用途に対しては、不向きであることが考えられる。
【０００７】
本開示の目的は、広い画角で像を拡大でき、例えばヘッドマウントディスプレイに好適に使用可能な性能を得ることができる接眼レンズおよび表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示による接眼レンズは、アイポイント側から順に、正の屈折力を有する第１レンズと、アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズと、像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第４レンズと、アイポイント側に凸面を向けた第５レンズとから構成されているものである。
【０００９】
本開示による表示装置は、画像表示素子と、画像表示素子に表示された像を拡大する接眼レンズとを含み、接眼レンズを、上記本開示による接眼レンズによって構成したものである。
【００１０】
本開示による接眼レンズまたは表示装置では、アイポイント側から順に、第１ないし第５レンズを配設し、各レンズの構成が最適化されていることで、広い画角で像が拡大可能となり、例えばヘッドマウントディスプレイに好適に使用可能な性能が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の接眼レンズまたは表示装置によれば、アイポイント側から順に、第１ないし第５レンズを配設し、各レンズの構成を最適化するようにしたので、広い画角で像を拡大でき、例えばヘッドマウントディスプレイに好適に使用可能な性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の一実施の形態に係る接眼レンズの第１の構成例を示すものであり、数値実施例１に対応するレンズ断面図である。
【図２】数値実施例１に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図３】接眼レンズの第２の構成例を示すものであり、数値実施例２に対応するレンズ断面図である。
【図４】数値実施例２に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図５】接眼レンズの第３の構成例を示すものであり、数値実施例３に対応するレンズ断面図である。
【図６】数値実施例３に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図７】接眼レンズの第４の構成例を示すものであり、数値実施例４に対応するレンズ断面図である。
【図８】数値実施例４に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図９】接眼レンズの第５の構成例を示すものであり、数値実施例５に対応するレンズ断面図である。
【図１０】数値実施例５に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図１１】接眼レンズの第６の構成例を示すものであり、数値実施例６に対応するレンズ断面図である。
【図１２】数値実施例６に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図１３】接眼レンズの第７の構成例を示すものであり、数値実施例７に対応するレンズ断面図である。
【図１４】数値実施例７に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図１５】接眼レンズの第８の構成例を示すものであり、数値実施例８に対応するレンズ断面図である。
【図１６】数値実施例８に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図１７】接眼レンズの第９の構成例を示すものであり、数値実施例９に対応するレンズ断面図である。
【図１８】数値実施例９に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図１９】接眼レンズの第１０の構成例を示すものであり、数値実施例１０に対応するレンズ断面図である。
【図２０】数値実施例１０に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図２１】接眼レンズの第１１の構成例を示すものであり、数値実施例１１に対応するレンズ断面図である。
【図２２】数値実施例１１に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図２３】接眼レンズの第１２の構成例を示すものであり、数値実施例１２に対応するレンズ断面図である。
【図２４】数値実施例１２に対応する接眼レンズの諸収差を示す収差図である。
【図２５】表示装置の一例としてのヘッドマウントディスプレイを斜め前方から見た外観斜視図である。
【図２６】表示装置の一例としてのヘッドマウントディスプレイを斜め後方から見た外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．レンズの基本構成
２．作用・効果
３．表示装置への適用例
４．レンズの数値実施例
５．その他の実施の形態
【００１４】
［１．レンズの基本構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る接眼レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の数値実施例１のレンズ構成に対応している。図１を適宜参照して本実施の形態に係る接眼レンズの基本構成を説明する。
【００１５】
本実施の形態に係る接眼レンズは、光軸Ｚ１に沿ってアイポイントＥ．Ｐ．側より順に、第１レンズＬ１と、第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４と、第５レンズＬ５とが配置された、実質的に５つのレンズで構成されている。
【００１６】
この接眼レンズは、例えば後述のヘッドマウントディスプレイ２００（図２５、図２６）等の表示装置における接眼光学系に適用可能なものである。ヘッドマウントディスプレイ２００等の表示装置に適用する場合、図１に示したように、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬディスプレイ等の画像表示素子１００に表示された画像を拡大表示するために用いられる。画像表示素子１００の前面には、画像表示素子１００を保護するためのシールガラスＳＧが配置されていても良い。
【００１７】
アイポイントＥ．Ｐ．は、観察者の瞳孔位置に対応し、開口絞りＳＴＯとしても機能する。第１レンズＬ１は、正の屈折力を有している。第２レンズＬ２は、正の屈折力を有し、アイポイントＥ．Ｐ．側に凸面を向けている。第３レンズＬ３は、正の屈折力を有し、アイポイントＥ．Ｐ．側に凸面を向けている。第４レンズＬ４は、負の屈折力を有し、像側（画像表示素子１００側）に凹面を向けている。第５レンズＬ５は、正の屈折力を有し、アイポイントＥ．Ｐ．側に凸面を向けている。各レンズは非球面であることが好ましい。
【００１８】
その他、本実施の形態に係る接眼レンズは、後述する所定の条件式を満足することが好ましい。
【００１９】
［２．作用・効果］
次に、本実施の形態に係る接眼レンズの作用および効果を説明する。
【００２０】
本実施の形態に係る接眼レンズでは、アイポイントＥ．Ｐ．側より順に、正、正、正、負、正の構成とされ、正の屈折力が先行する。画像表示素子１００に近い第５レンズＬ５から説明すると、第５レンズＬ５がアイポイントＥ．Ｐ．側に凸面を向けていることにより、画像表示素子１００から出射された光線をテレセントリック性を保ったまま接眼光学系に取り込むことができる。これにより、テレセントリック性が維持されない、すなわち斜めからの光線が入射することによる、画像表示素子１００のカラーフィルタによる色ずれを防止することができ、色ずれのない良好な画像・映像を拡大することに貢献する。
【００２１】
第４レンズＬ４が負の屈折力を持つことで、続く第３レンズＬ３、第２レンズＬ２、第１レンズＬ１が正の屈折力を持つ。このことで良好な色収差補正を行いつつ、画像表示素子１００からの画像を拡大することに優れ、ヘッドマウントディスプレイで重要な広い画角を提供し、高い没入感を得ることができる。
【００２２】
（条件式の説明）
本実施の形態に係る接眼レンズでは、以下の条件式を少なくとも１つ、好ましくは２つ以上の条件式を組み合わせて満足するように各レンズの構成の最適化を図ることで、より良好な性能を得ることができる。
【００２３】
本実施の形態に係る接眼レンズは、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
ｈ×ω／Ｅ＞４  ……（１）
ただし、
ｈ：像の水平端の高さ
ω：アイポイントＥ．Ｐ．側の水平方向の半画角
Ｅ：アイポイントＥ．Ｐ．から第１レンズＬ１までの距離（アイレリーフ）（図１参照）
とする。
なお、後述のヘッドマウントディスプレイ２００（図２５、図２６）等の表示装置に適用する場合には、ｈは画像表示素子１００に表示された画像の水平端の高さである。
【００２４】
条件式（１）は、上記した構成のもとで、像の水平端の高さｈに対する、水平半画角ωおよびアイレリーフＥの関係を表す条件式である。基本的に拡大しようとする像（画像表示素子１００）が大きければ大きいほど、広い画角を確保しやすく、またアイポイントＥ．Ｐ．からの第１レンズＬ１の距離を近づければ、同じく広い画角を確保しやすい。すなわち条件式（１）の範囲を下回れば、良好な画質を保ったまま広い画角を提供できなくなることになり、ヘッドマウントディスプレイの魅力を失うことに繋がる。
【００２５】
なお、より良好な画質を保ったまま広い画角を提供するために、上記条件式（１）の数値範囲を以下の条件式（１）’の通り、設定することが好ましい。
ｈ×ω／Ｅ＞５  ……（１）’
【００２６】
本実施の形態に係る接眼レンズは、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
５＜｜（ｆ１＋ｆ２＋ｆ３）／ｆ４｜＜１８  ……（２）
ただし、
ｆ１：第１レンズＬ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズＬ２の焦点距離
ｆ３：第３レンズＬ３の焦点距離
ｆ４：第４レンズＬ４の焦点距離
とする。
【００２７】
条件式（２）は、負の屈折力をもつ第４レンズＬ４と、正の屈折力をもつ第３レンズＬ３、第２レンズＬ２および第１レンズＬ１との関連性を表した条件式である。条件式（２）が上限値を超えると、第３レンズＬ３から第１レンズＬ１までの正の屈折力に対する、第４レンズＬ４の負の屈折力が強くなりすぎ、良好な色収差補正ができるものの、広い画角を確保できなくなる。反対に条件式（２）が下限値を超えると、第４レンズＬ４の負の屈折力が弱くなりすぎ、広い画角は確保できるものの、色収差補正を行うことが困難となる。また全系の焦点距離が強くなりすぎ、ペッツバール和も大きくなりがちであることから、像面湾曲も多大に発生し、補正が困難となり、良好な画質が提供できなくなる。さらに、全系の焦点距離が短くなるということは充分なアイレリーフを確保することが困難となることも懸念事項である。
【００２８】
なお、より良好な光学性能を得るために、上記条件式（２）の数値範囲を以下の条件式（２）’の通り、設定することが好ましい。
７＜｜（ｆ１＋ｆ２＋ｆ３）／ｆ４｜＜１６  ……（２）’
【００２９】
本実施の形態に係る接眼レンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（νｄ１＋νｄ２＋νｄ３）／３−νｄ４＞２２  ……（３）
ただし、
νｄ１：第１レンズＬ１のアッベ数
νｄ２：第２レンズＬ２のアッベ数
νｄ３：第３レンズＬ３のアッベ数
νｄ４：第４レンズＬ４のアッベ数
とする。
【００３０】
条件式（３）は、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４のｄ線におけるアッベ数を規定する条件式である。アッベ数が条件式（３）の範囲の硝材を第１レンズＬ１から第４レンズＬ４に使用することで、レンズのパワーをそれほど強くすることなく良好な色収差補正を行うことができる。レンズのパワーが強くないことで周辺部で発生するコマ収差、および像面湾曲の発生を抑えることもできる。さらに、レンズのパワーが強くないことで製造敏感度、すなわち設計値からのシフトずれなどが起こった場合の収差発生量を抑制することができ、優れた製造性をもたせることができる。
【００３１】
なお、より良好な光学性能を得るために、上記条件式（３）の数値範囲を以下の条件式（３）’の通り、設定することが好ましい。
（νｄ１＋νｄ２＋νｄ３）／３−νｄ４＞２５  ……（３）’
【００３２】
本実施の形態に係る接眼レンズは、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．８＜｜ｆ５／ｆ４｜＜２．０  ……（４）
ただし、
ｆ５：第５レンズＬ５の焦点距離
とする。
【００３３】
条件式（４）は、第５レンズＬ５に対する、第４レンズＬ４の関係を表した条件式である。この条件式の上限を超えると、負の屈折力をもつ第４レンズＬ４の屈折力が強くなりすぎ、第５レンズＬ５の屈折力が弱くなることで、画像表示素子１００から第５レンズＬ５へ入射する光線に対してテレセントリック性を保つことが困難となる。また、第５レンズＬ５は歪曲収差の補正についても大きな役割を担っていることから、第５レンズＬ５の屈折力が弱くなることは歪曲収差の補正にも支障をきたし、良好な画質を提供することが困難となる。反対に条件式（４）が下限値を超えると、第４レンズＬ４の屈折力が弱くなりすぎることから、色収差補正を行うことが困難となり、良好な画質を提供することが困難となる。
【００３４】
なお、より良好な光学性能を得るために、上記条件式（４）の数値範囲を以下の条件式（４）’の通り、設定することが好ましい。
０．９＜｜ｆ５／ｆ４｜＜１．７  ……（４）’
【００３５】
本実施の形態に係る接眼レンズは、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
−５０＜（Ｒ８／Ｒ９）／ｆ４＜５０  ……（５）
ただし、
Ｒ８：第４レンズＬ４のアイポイントＥ．Ｐ．側の面の近軸曲率半径
Ｒ９：第４レンズＬ４の像側の面の近軸曲率半径
とする。
【００３６】
条件式（５）は、第４レンズＬ４のそれぞれのレンズ面の曲率半径に対する、第４レンズＬ４の屈折力の関係を規定する条件式である。条件式（５）がこの範囲のなかに入っていないと、球面収差の補正が困難となる。
【００３７】
なお、より良好な光学性能を得るために、上記条件式（５）の数値範囲を以下の条件式（５）’の通り、設定することが好ましい。
−４０＜（Ｒ８／Ｒ９）／ｆ４＜４０  ……（５）’
【００３８】
また、第１レンズＬ１ないし第５レンズＬ５がすべて、線膨張係数５０×１０-6／℃以上の材料で構成されていることが望ましい。これにより、レンズ材料として軽量な樹脂レンズを使うことができ、画像表示素子１００からの像を大きく拡大し、広い画角を確保しつつ、非常に軽量で長時間眼前に装着して使用しても疲れにくい接眼光学系となる。
【００３９】
以上のように本実施の形態によれば、アイポイントＥ．Ｐ．側から順に、第１レンズＬ１ないし第５レンズＬ５を配設し、各レンズの構成を最適化するようにしたので、広い画角で像を拡大でき、例えばヘッドマウントディスプレイに好適に使用可能な性能を得ることができる。
【００４０】
［３．表示装置への適用例］
図２５および図２６は、本実施の形態に係る接眼レンズを適用した表示装置の一例としてのヘッドマウントディスプレイ２００の一構成例を示している。ヘッドマウントディスプレイ２００は、本体部２０１と、額当て部２０２と、鼻当て部２０３と、ヘッドバンド２０４と、ヘッドフォン２０５とを備えている。額当て部２０２は、本体部２０１の中央上部に設けられている。鼻当て部２０３は、本体部２０１の中央下部に設けられている。
【００４１】
ユーザがヘッドマウントディスプレイ２００を頭部に装着したとき、額当て部２０２がユーザの額に当接するとともに、鼻当て部２０３が鼻に当接する。さらに、ヘッドバンド２０４が頭部の後方に当接する。これにより、このヘッドマウントディスプレイ２００では、装置の荷重を頭部全体に分散させて、ユーザの負担を軽減して装着することができる。
【００４２】
ヘッドフォン２０５は、左耳用のものと右耳用のものとが設けられ、左耳と右耳とに独立して音声を提供可能となっている。
【００４３】
本体部２０１には、映像を表示するための回路基板や光学系等が内蔵されている。本体部２０１には、左眼表示部２１０Ｌおよび右眼表示部２１０Ｒが設けられ、左眼と右眼とに独立して映像を提供可能となっている。左眼表示部２１０Ｌには、左眼用の画像表示素子１００と、左眼用の画像表示素子１００に表示された画像を拡大する左眼用の接眼レンズとが設けられている。右眼表示部２１０Ｒには、右眼用の画像表示素子１００と、右眼用の画像表示素子１００に表示された画像を拡大する右眼用の接眼レンズとが設けられている。これら左眼用の接眼レンズおよび右眼用の接眼レンズとして、本実施の形態に係る接眼レンズを適用可能である。
【００４４】
なお、画像表示素子１００には、図示しない画像再生装置から画像データが供給される。画像再生装置から３次元画像データを供給し、左眼表示部２１０Ｌと右眼表示部２１０Ｒとで互いに視差のある画像を表示することで、３次元表示を行うことも可能である。
【００４５】
なお、ここでは表示装置をヘッドマウントディスプレイ２００に適用した例を示したが、表示装置の適用範囲はヘッドマウントディスプレイ２００に限られることはなく、例えば、カメラの電子ビューファインダ等に適用しても良い。
【００４６】
また、本実施の形態に係る接眼レンズは、画像表示素子１００に表示された画像を拡大する用途だけでなく、対物レンズによって形成された光学像を拡大するような観察装置にも適用可能である。
【実施例】
【００４７】
＜４．レンズの数値実施例＞
次に、本実施の形態に係る接眼レンズの具体的な数値実施例について説明する。
なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。「Ｓｉ」は、アイポイントＥ．Ｐ．を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の番号を示している。「Ｒｉ」は、ｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）を示す。「Ｄｉ」はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。「Ｎｄｉ」はｉ番目の面を有する光学要素の材質（媒質）のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率の値を示す。「νｄｉ」はｉ番目の面を有する光学要素の材質のｄ線におけるアッベ数の値を示す。また、ｈ’は像（画像表示素子１００に表示された画像）の対角端の高さ、Ｅはアイレリーフ、ωはアイポイントＥ．Ｐ．側の水平方向の半画角を示す。曲率半径が「∞」である面は平面または絞り面であることを示す。
【００４８】
以下の各数値実施例に係る接眼レンズはいずれも、上記したレンズの基本構成および、望ましい条件を満足した構成となっている。また、第１レンズＬ１ないし第５レンズＬ５の各レンズ面が非球面となっている。
【００４９】
非球面の形状は次式で表される。非球面係数のデータにおいて、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０５」であれば、「１．０×１０-5」であることを示す。
【００５０】
（非球面の式）
Ｚ＝（Ｙ2／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ2／Ｒ2）｝1/2］＋ΣＡｉ・Ｙi
ただし、
Ｚ：非球面の深さ
Ｙ：光軸からの高さ
Ｒ：近軸曲率半径
Ｋ：円錐定数
Ａｉ：第ｉ次（ｉは３以上の整数）の非球面係数
とする。
【００５１】
［数値実施例１］
［表１］、［表２］は、図１に示した第１の構成例に係る接眼レンズ１に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２］には非球面に関するデータを示す。
【００５２】
【表１】
2013250506.tif 000003
【００５３】
【表２】
2013250506.tif 000004
【００５４】
［数値実施例２］
［表３］、［表４］は、図３に示した第２の構成例に係る接眼レンズ２に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表３］にはその基本的なレンズデータを示し、［表４］には非球面に関するデータを示す。
【００５５】
【表３】
2013250506.tif 000005
【００５６】
【表４】
2013250506.tif 000006
【００５７】
［数値実施例３］
［表５］、［表６］は、図５に示した第３の構成例に係る接眼レンズ３に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表５］にはその基本的なレンズデータを示し、［表６］には非球面に関するデータを示す。
【００５８】
【表５】
2013250506.tif 000007
【００５９】
【表６】
2013250506.tif 000008
【００６０】
［数値実施例４］
［表７］、［表８］は、図７に示した第４の構成例に係る接眼レンズ４に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表７］にはその基本的なレンズデータを示し、［表８］には非球面に関するデータを示す。
【００６１】
【表７】
2013250506.tif 000009
【００６２】
【表８】
2013250506.tif 000010
【００６３】
［数値実施例５］
［表９］、［表１０］は、図９に示した第５の構成例に係る接眼レンズ５に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表９］にはその基本的なレンズデータを示し、［表１０］には非球面に関するデータを示す。
【００６４】
【表９】
2013250506.tif 000011
【００６５】
【表１０】
2013250506.tif 000012
【００６６】
［数値実施例６］
［表１１］、［表１２］は、図１１に示した第６の構成例に係る接眼レンズ６に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１１］にはその基本的なレンズデータを示し、［表１２］には非球面に関するデータを示す。
【００６７】
【表１１】
2013250506.tif 000013
【００６８】
【表１２】
2013250506.tif 000014
【００６９】
［数値実施例７］
［表１３］、［表１４］は、図１３に示した第７の構成例に係る接眼レンズ７に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１３］にはその基本的なレンズデータを示し、［表１４］には非球面に関するデータを示す。
【００７０】
【表１３】
2013250506.tif 000015
【００７１】
【表１４】
2013250506.tif 000016
【００７２】
［数値実施例８］
［表１５］、［表１６］は、図１５に示した第８の構成例に係る接眼レンズ８に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１５］にはその基本的なレンズデータを示し、［表１６］には非球面に関するデータを示す。
【００７３】
【表１５】
2013250506.tif 000017
【００７４】
【表１６】
2013250506.tif 000018
【００７５】
［数値実施例９］
［表１７］、［表１８］は、図１７に示した第９の構成例に係る接眼レンズ９に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１７］にはその基本的なレンズデータを示し、［表１８］には非球面に関するデータを示す。
【００７６】
【表１７】
2013250506.tif 000019
【００７７】
【表１８】
2013250506.tif 000020
【００７８】
［数値実施例１０］
［表１９］、［表２０］は、図１９に示した第１０の構成例に係る接眼レンズ１０に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表１９］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２０］には非球面に関するデータを示す。
【００７９】
【表１９】
2013250506.tif 000021
【００８０】
【表２０】
2013250506.tif 000022
【００８１】
［数値実施例１１］
［表２１］、［表２２］は、図２１に示した第１１の構成例に係る接眼レンズ１１に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表２１］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２２］には非球面に関するデータを示す。
【００８２】
【表２１】
2013250506.tif 000023
【００８３】
【表２２】
2013250506.tif 000024
【００８４】
［数値実施例１２］
［表２３］、［表２４］は、図２３に示した第１２の構成例に係る接眼レンズ１２に対応する具体的なレンズデータを示している。特に［表２３］にはその基本的なレンズデータを示し、［表２４］には非球面に関するデータを示す。
【００８５】
【表２３】
2013250506.tif 000025
【００８６】
【表２４】
2013250506.tif 000026
【００８７】
［各実施例のその他の数値データ］
［表２５］、［表２６］には、上述の各条件式に関する値を、各数値実施例についてまとめたものを示す。［表２５］から分かるように、各条件式について、各数値実施例の値がその数値範囲内となっている。
【００８８】
【表２５】
2013250506.tif 000027
【００８９】
【表２６】
2013250506.tif 000028
【００９０】
［収差性能］
図２、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０、図２２、および図２４に、各数値実施例の収差性能を示す。各収差は、アイポイントＥ．Ｐ．側から光線追跡したものである。
【００９１】
これらの各図には収差図として、球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示す。各収差図は、５３８ｎｍにおける収差を実線で、４５８ｎｍにおける収差を一点鎖線で、６２９ｎｍにおける収差を破線で示す。非点収差図において、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３はサジタル方向、Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３はメリディオナル方向の収差を示す。
【００９２】
以上の各収差図から分かるように、各実施例について、良好に収差補正された接眼レンズを実現できている。
【００９３】
＜５．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記実施の形態および実施例の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、上記各数値実施例において示した各部の形状および数値は、いずれも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【００９４】
また、上記実施の形態および実施例では、５つのレンズからなる構成について説明したが、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた構成であっても良い。
【００９５】
また例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
［１］
アイポイント側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力を有する第２レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力を有する第３レンズと、
像側に凹面を向けた負の屈折力を有する第４レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた第５レンズと
から構成されている接眼レンズ。
［２］
以下の条件式を満足する上記［１］に記載の接眼レンズ。
ｈ×ω／Ｅ＞４  ……（１）
ただし、
ｈ：像の水平端の高さ
ω：アイポイント側の水平方向の半画角
Ｅ：アイポイントから前記第１レンズまでの距離（アイレリーフ）
とする。
［３］
以下の条件式を満足する、上記［１］または［２］に記載の接眼レンズ。
５＜｜（ｆ１＋ｆ２＋ｆ３）／ｆ４｜＜１８  ……（２）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
ｆ２：前記第２レンズの焦点距離
ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
ｆ４：前記第４レンズの焦点距離
とする。
［４］
以下の条件式を満足する、上記［１］ないし［３］のいずれか１つに記載の接眼レンズ。
（νｄ１＋νｄ２＋νｄ３）／３−νｄ４＞２２  ……（３）
ただし、
νｄ１：前記第１レンズのアッベ数
νｄ２：前記第２レンズのアッベ数
νｄ３：前記第３レンズのアッベ数
νｄ４：前記第４レンズのアッベ数
とする。
［５］
以下の条件式を満足する、上記［１］ないし［４］のいずれか１つに記載の接眼レンズ。
０．８＜｜ｆ５／ｆ４｜＜２．０  ……（４）
ただし、
ｆ５：前記第５レンズの焦点距離
とする。
［６］
以下の条件式を満足する、上記［１］ないし［５］のいずれか１つに記載の接眼レンズ。
−５０＜（Ｒ８／Ｒ９）／ｆ４＜５０  ……（５）
ただし、
Ｒ８：前記第４レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径
Ｒ９：前記第４レンズの像側の面の近軸曲率半径
とする。
［７］
前記第１ないし第５レンズがすべて、線膨張係数５０×１０-6／℃以上の材料で構成されている
上記［１］ないし［６］のいずれか１つに記載の接眼レンズ。
［８］
実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備えた
上記［１］ないし［７］のいずれか１つに記載の接眼レンズ。
［９］
画像表示素子と、前記画像表示素子に表示された像を拡大する接眼レンズとを含み、
前記接眼レンズは、
アイポイント側から順に、
正の屈折力をもつ第１レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力をもつ第２レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた正の屈折力をもつ第３レンズと、
像側に凹面を向けた負の屈折力をもつ第４レンズと、
アイポイント側に凸面を向けた第５レンズと
から構成されている表示装置。
［１０］
前記接眼レンズは、実質的に屈折力を有さないレンズをさらに備える
上記［９］に記載の表示装置。
【符号の説明】
【００９６】
Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ、Ｌ４…第４レンズ、ＳＧ…シールガラス、Ｅ…アイレリーフ、Ｅ．Ｐ．…アイポイント、ｈ…像の水平端の高さ、ｈ’…像の対角端の高さ、Ｚ１…光軸、１〜１２…接眼レンズ、１００…画像表示素子、２００…ヘッドマウントディスプレイ、２０１…本体部、２０２…額当て部、２０３…鼻当て部、２０４…ヘッドバンド、２０５…ヘッドフォン、２１０Ｌ…左眼表示部、２１０Ｒ…右眼表示部。
【図１】
2013250506.tif 000029
【図２】
2013250506.tif 000030
【図３】
2013250506.tif 000031
【図４】
2013250506.tif 000032
【図５】
2013250506.tif 000033
【図６】
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【図７】
2013250506.tif 000035
【図８】
2013250506.tif 000036
【図９】
2013250506.tif 000037
【図１０】
2013250506.tif 000038
【図１１】
2013250506.tif 000039
【図１２】
2013250506.tif 000040
【図１３】
2013250506.tif 000041
【図１４】
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【図１５】
2013250506.tif 000043
【図１６】
2013250506.tif 000044
【図１７】
2013250506.tif 000045
【図１８】
2013250506.tif 000046
【図１９】
2013250506.tif 000047
【図２０】
2013250506.tif 000048
【図２１】
2013250506.tif 000049
【図２２】
2013250506.tif 000050
【図２３】
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【図２４】
2013250506.tif 000052
【図２５】
2013250506.tif 000053
【図２６】
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