目镜透镜和显示单元的制作方法
【专利摘要】一种目镜透镜包括：具有正折光力的第一透镜，第一透镜具有面朝视点侧的凸面；以及具有正折光力的第二透镜，第二透镜具有面朝视点侧的凸面。从视点侧依次布置第一和第二透镜。满足以下条件表达式，3.0>(h×ω)1/2/E>1.2……(1)，2.3>(L-E)/h>1.5……(2)，其中h是水平端部处的图像的高度，ω是水平方向上的半视角，E是从视点到第一透镜的距离，所述距离是出瞳距离，并且L是从视点到图像的距离。
【专利说明】目镜透镜和显示单元
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年5月23日提交的日本优先权专利申请JP2013-108669的权益，该曰本优先权专利申请的整体内容通过引用被并入于此。
【技术领域】
[0003]本公开涉及放大图像(诸如在图像显示装置上显示的图像)的目镜透镜,并且涉及适合作为使用这种目镜透镜的诸如头戴式显示器之类的单元的显示单元。
【背景技术】
[0004]作为使用图像显示装置的显示单元，已知电子取景器、电子双目镜(binocular)、头戴式显示器等。
【发明内容】
[0005]在头戴式显示器中，特别地,期望的是目镜光学系统和显示单元的主体是紧凑的和重量轻的,这是因为显示单元的主体被戴在一个人的眼睛前面并且被长时间使用。然而，必须允许视角较宽以便产生沉浸的感觉使得用户被吸引到图像或图片。因此,在一些情况下玻璃已经被用于目镜光学系统。此外,在一些情况下为了校正像差(特别地,色差)已经使用具有不同折射率和色散特性的多块玻璃。在这种情况下，可以实现有利的光学性能并且在保证广视角的同时产生高的沉浸感觉。然而，由于玻璃的使用，用户在他的或她的眼睛前面戴较重的目镜光学系统和较重的显示单元主体。这种目镜光学系统和显示单元的长期使用使得用户非常累。
[0006]在日本未经审查的专利申请公开N0.2005-134867和2009-145909中公开的目镜光学系统中的每一个使用多块玻璃实现广视角。具有不同折射率和不同色散特性的多块眼镜被用来有利地校正各种像差，诸如色差。通过如此呈现清楚的图像，成功地产生高的沉浸感觉。然而，由于许多块玻璃的使用，这些目镜光学系统非常重。因此,这种目镜光学系统的长期使用可能导致损害^-个人的健康的症状,诸如颈或肩的疲劳。此外,许多块昂贵的玻璃的使用导致高成本。因此，难以以容易担负得起的价格将这种目镜光学系统提供给顾客。
[0007]在日本未经审查的专利申请公开N0.2010-266776中公开的目镜光学系统使用许多树脂透镜，并且因此它可以被认为是重量轻的。因此，可以认为这种目镜光学系统即使被戴较长时间也不损害一个人的健康,并且具有优良的穿戴特性。可以认为目镜光学系统有利地校正像差，作为光学系统具有高性能，并且实现图像的有利的观看。然而，这种目镜光学系统不利于保证广视角。因此,难以产生高的沉浸感觉。
[0008]因此，期望的是开发如下的目镜光学系统,该目镜光学系统以低成本被制造，尽可能大地放大图像显示装置上的图像,通过实现对于头戴式显示器重要的广视角来产生高的沉浸感觉,具有轻重量，具有有利的穿戴特性，并且即使长时间使用也不导致用户累。还期望的是开发使用这种目镜光学系统的显示单元。
[0009]期望的是提供能够在广视角的情况下放大图像而且能够实现适合用于诸如头戴式显示器之类的单元的性能的目镜透镜和显示单元。
[0010]根据本公开的一个实施例，提供了一种目镜透镜,包括:具有正折光力的第一透镜，第一透镜具有面朝视点(eye point)侧的凸面；以及具有正折光力的第二透镜，第二透镜具有面朝视点侧的凸面。从视点侧依次布置第一和第二透镜。满足以下条件表达式，
[0011]3.0XhX ω)1/2/Ε>1.2......(I)
[0012]2.3>(L-E) /h>l.5......(2)
[0013]其中h是水平端部处的图像的高度，ω是水平方向上的半视角,E是从视点到第一透镜的距离，所述距离是出瞳距离(eye relief),并且L是从视点到图的距离。
[0014]根据本公开的一个实施例，提供了一种显示单元,包括:图像显示装置；以及目镜透镜，被配置为能够放大在图像显示装置上显示的像。所述目镜透镜包括:具有正折光力的第一透镜,第一透镜具有面朝视点侧的凸面；以及具有正折光力的第二透镜,第二透镜具有面朝视点侧的凸面。从视点侧依次布置第^-和第二透镜。满足以下条件表达式，
[0015]3.0XhX ω)1/2/Ε>1.2......(I)
[0016]2.3>(L-E) /h>l.5......(2)
[0017]其中h是水平端部处的图像的高度，ω是水平方向上的半视角,E是从视点到第一透镜的距离，所述距离是出瞳距离，并且L是从视点到像的距离。
[0018]在根据本公开的上述实施例的目镜透镜和显示单元中，从视点侧依次布置第一和第二透镜，并且优化各个透镜的配置。这使得能够在广视角的情况下放大图像。因此，可以实现适合用于诸如头戴式显示器之类的单元的性能。
[0019]依据根据本公开的上述实施例的目镜透镜和显示单元,从视点侧依次布置第^-和第二透镜，并且优化各个透镜的配置。因此,能够在广视角的情况下放大图像。因此,可以实现适合用于诸如头戴式显示器之类的单元的性能。
[0020]要注意在本说明书中公开的效果仅仅是示例，并且本公开的实施例的效果不限于此。此外,本公开的实施例可以具有额外的效果。
[0021]应当理解，先前的一般的描述和下面的详细描述两者是示例性的，并且意图提供如权利要求所述的技术的进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]附图被包括以提供本公开的进一步理解，并且被并入本说明书中且构成本说明书的一部分。附图示出了实施例并且和说明书一起用来说明本技术的原理。
[0023]图1示出根据本公开的一个实施例的目镜透镜的第一配置示例，并且是与数值示例I对应的透镜的截面图。
[0024]图2是示出与数值示例I对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0025]图3示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第二配置示例，并且是与数值示例2对应的透镜的截面图。
[0026]图4是示出与数值示例2对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0027]图5示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第三配置示例，并且是与数值示例3对应的透镜的截面图。
[0028]图6是示出与数值示例3对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0029]图7示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第四配置示例，并且是与数值示例4对应的透镜的截面图。
[0030]图8是示出与数值示例4对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0031]图9示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第五配置示例，并且是与数值示例5对应的透镜的截面图。
[0032]图10是示出与数值示例5对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0033]图11示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第六配置示例，并且是与数值示例6对应的透镜的截面图。
[0034]图12是示出与数值示例6对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0035]图13示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第七配置示例，并且是与数值示例7对应的透镜的截面图。
[0036]图14是示出与数值示例7对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0037]图15示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第八配置示例，并且是与数值示例8对应的透镜的截面图。
[0038]图16是示出与数值示例8对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0039]图17示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第九配置示例，并且是与数值示例9对应的透镜的截面图。
[0040]图18是示出与数值示例9对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0041]图19示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第卜配置示例，并且是与数值示例1对应的透镜的截面图。
[0042]图20是示出与数值示例10对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0043]图21示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第十一配置示例，并且是与数值示例11对应的透镜的截面图。
[0044]图22是示出与数值示例11对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0045]图23示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第十二配置示例，并且是与数值示例12对应的透镜的截面图。
[0046]图24是示出与数值示例12对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0047]图25示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第十三配置示例，并且是与数值示例13对应的透镜的截面图。
[0048]图26是示出与数值示例13对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0049]图27示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第十四配置示例，并且是与数值示例14对应的透镜的截面图。
[0050]图28是示出与数值示例14对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0051]图29示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第十五配置示例，并且是与数值示例15对应的透镜的截面图。
[0052]图30是示出与数值示例15对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0053]图31示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第十六配置示例，并且是与数值示例16对应的透镜的截面图。
[0054]图32是示出与数值示例16对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0055]图33示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第十七配置示例，并且是与数值示例17对应的透镜的截面图。
[0056]图34是示出与数值示例17对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0057]图35示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第十八配置示例，并且是与数值示例18对应的透镜的截面图。
[0058]图36是示出与数值示例18对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0059]图37示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第十九配置示例，并且是与数值示例19对应的透镜的截面图。
[0060]图38是示出与数值示例19对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0061]图39示出根据本公开的实施例的目镜透镜的第二十配置示例，并且是与数值示例20对应的透镜的截面图。
[0062]图40是示出与数值示例20对应的目镜透镜的各种像差的像差图。
[0063]图41是从正面倾斜地观看的作为显示单元的示例的头戴式显示器的外观的透视图。
[0064]图42是从背面倾斜地观看的作为显示单元的示例的头戴式显示器的外观的透视图。
【具体实施方式】
[0065]下面将参考附图详细描述本公开的实施例。将按以下顺序提供描述。
[0066]1、透镜的基本配置
[0067]2、功能和效果
[0068]3、到显示单元的应用示例
[0069]4、透镜的数值示例
[0070]5、其它实施例
[0071][1、透镜的基本配置]
[0072]图1示出根据本公开的一个实施例的目镜透镜的第一配置示例。该配置示例对应于将在稍后描述的数值示例I中的透镜的配置。下面将与图1中示出的配置示例对应地适当地描述根据本实施例的目镜透镜的配置。然而,本公开的技术不限于在附图中示出的配置示例。
[0073]根据本实施例的目镜透镜基本上由两个透镜构成，这两个透镜是沿着光轴Zl从视点E.P.侧依次布置的第一透镜LI和第二透镜L2。
[0074]这个目镜透镜可以例如适用作为将在稍后描述的显示单元(诸如头戴式显示器200(图41和42))中的目镜光学系统。在这个目镜透镜被应用于诸如头戴式显示器200之类的显示单元的情况下，这个目镜透镜被用于放大图像显示装置100 (诸如如图1所示的有机EL显示器和LCD (液晶显示器))上显示的图像。诸如密封玻璃之类的用于保护图像显示装置100的组件可以被布置在图像显示装置100的正表面上。
[0075]视点E.P.对应于观看者的瞳孔的位置,并且也用作孔径光阑ST0。第一透镜LI具有正折光力，并且具有面朝视点E.P.侧的凸面。第二透镜L2具有正折光力，并且具有面朝视点E.P.侧的凸面。
[0076]第一透镜LI的像侧表面和第二透镜L2的像侧表面中的每一个可以期望地具有非球面形状。第一透镜LI的视点E.P.侧表面可以期望地具有非球面形状，该非球面形状具有拐点(inflect1n point) 0第一透镜LI和第二透镜1..2中的每一个可以期望地由具有20 X 10_6/°C或更大的线膨胀系数的材料构成。
[0077]除了....t述之外，根据本实施例的目镜透镜还可以期望地满足将在稍后描述的预定的条件表达式等。
[0078][2、功能和效果]
[0079]接下来,将描述根据本实施例的目镜透镜的功能和效果。
[0080]根据本实施例的目镜透镜，作为基本配置，更接近于视点E.P.的第一透镜LI是凸透镜，其具有面朝视点E.P.侧的凸面。因此,可以保证用于产生高沉浸感觉的广视角。此夕卜，作为基本配置，更接近于图像显示装置100的第二透镜L2是凸透镜，其具有面朝视点E.P.侧的凸面。因此,与第一透镜LI结合的第二透镜L2允许进一步放大图像。因此,保证广视角。
[0081]此外,作为优选的配置，通过允许第一透镜LI的像侧表面和第二透镜L2的像侧表面具有非球面形状,在少量透镜的情况下有利地校正像差,特别是彗形像差。此外，即使在一个人的眼睛的位置在观看期间相对于光轴Zi移动时,例如，即使在观看位置在横向或垂直方向上偏移时，图像显示装置100上的图像也不被千扰(disturb)很多。因此,这种配置有助于保证有利的可见性(visibility)。特别是，第二透镜L2的像侧表面的非球面形状允许来自图像显示装置100的光线以不太大的角度进入光学系统。结果，防止可能由图像显示装置100中的滤色器引起的色移。因此,这种配置有助于在更少色移的情况下有利地放大图像或图片。
[0082]作为优选的配置,通过允许第一透镜LI的视点E.P.侧表面具有含拐点的非球面形状,可以在一个人的眼睛的位置在观看期间相对于光轴Zl移动的情况下有利地校正像差的出现。因此,这种配置有助于即使在一个人的眼睛的位置在观看期间移动时也在没有使得图像显示装置100上的图像被千扰很多的情况下保证有利的可见性。
[0083]此外，通过有利地由具有20X 10 7°C的线膨胀系数的材料构成第一透镜LI和第二透镜L2中的每一个,可以提供非常轻的目镜透镜,其即使在一个人的眼睛前面长时间戴目镜透镜的情况下也更少可能导致用户累，并且较大地放大来自图像显示装置100的图像并且保证广视角。
[0084][条件表达式的描述]
[0085]根据本实施例的目镜透镜通过优化各个透镜的配置使得满足下面的条件表达式中的至少一个(优选地，结合地满足两个或更多个)来实现更有利的性能。
[0086]3.0XhX ω)1/2/Ε>1.2......(I)
[0087]在上述条件表达式(I)中，h是水平端部处的图像的高度(参见图1) , ω是水平方向上的半视角，并且E是从视点Ε.P.到第一透镜LI的距离(出瞳距离)(参见图1)。
[0088]要注意，当根据本实施例的目镜透镜被应用于显示单元(诸如将在稍后描述的头戴式显示器200 (图41和42))时，h是图像显示装置100....t显示的图像的水平端部处的高度。例如，当图像显示装置100具有四边形的形状时，图像的最大高度是对角线端部处的高度h’。水平端部处的高度h具有比对角线端部处的高度h’的值小的值,如图1所示。考虑在目镜透镜被应用于诸如头戴式显示器200之类的显示单元的情况下的可见性，水平端部处的高度h被用在条件表达式中。
[0089]条件表达式(I)示出基于上述基本配置的水平半视角ω和出瞳距离E相对于图像的水平端部处的高度h的关系。基本上,要被放大的图像越大,越易于保证广视角。此外，视点E.P.和第一透镜LI之间的距离越短，也越易于保证广视角。具体地，当0ιΧω)1/2/E的值比条件表达式(1)中示出的范围小时,难以在保持有利的图像质量的同时实现广视角。这可能例如导致在目镜透镜被应用于头戴式显示器的情况下作为显示单元的吸引力的损失。当0ιΧω)1/2/Ε的值大于条件表达式(I)中示出的范围时,视点Ε.Ρ.和第^-透镜LI之间的距离变得过度地短。这可能例如导致在目镜透镜被应用于头戴式显示器的情况F的穿戴特性的劣化。例如,这可能设定穿戴头戴式显示器时的条件。这种条件的示例可以包括当观看者戴眼镜时头戴式显示器是不可穿戴的。
[0090]要注意,条件表达式⑴的数值范围可以优选地被设定为以下条件表达式(I)’中的数值范围以便在保持更有利的图像质量的同时实现广视角。
[0091 ] 2.6> (h X ω) 1/2/Ε>1.4......(I)’
[0092]2.3>([厂E)/h>l.5......(2)
[0093]在上述条件表达式(2)中，L是从视点E.P.到像的距离(参见图1)。
[0094]条件表达式⑵示出基于....t述基本配置的通过从光学系统的总长度L中减去出瞳距离E的长度获得的值相对于图像的水平端部处的高度h的关系。当(L-E)/h的值大于条件表达式(2)中示出的范围时,从第一透镜LI的视点E.P.侧表面到图像显示装置100的长度变长。因此,虽然有利地校正像差，但是例如在目镜透镜被应用于头戴式显示器的情况下，头戴式显示器变得太长而不能戴在一个人的眼睛前面。因此，这种配置使穿戴特性劣化。此外,在这种配置中，作为重量物的图像显示装置100位于离开一个人的眼睛的位置。因此，导致以一个人的眼睛的位置为起点的力矩,其进一步使穿戴特性劣化。当(L-E)/h的值小于条件表达式(2)中示出的范围时,上述的点被改善并且穿戴特性被改善。然而，相反，变得难以通过光学系统校正像差，并且因此，光学性能劣化。结果，例如，在目镜透镜被应用于头戴式显示器的情况下，难以在清楚的图像的情况下产生沉浸感觉。
[0095]要注意条件表达式(2)的数值范围可以优选地被设定为以下条件表达式(2)’中的数值范围以便实现更有利的穿戴特性和高光学性能。
[0096]2.D(L-E)/h>1.7......(2)，
[0097]3.7>(flXf2)1/2/f>l.4......(3)
[0098]在上述的条件表达式(3)中，f是总焦距，fl是第一透镜LI的焦距,并且?’2是第二透镜L2的焦距。
[0099]条件表达式(3)示出第一透镜LI的焦距Π和第二透镜L2的焦距f2相对于这个目镜透镜的总焦距f的关系。当(flXf2)1/2/f的值大于条件表达式⑶中示出的范围时,第一透镜LI和第二透镜L2中的一个的焦度(power)变得过度地弱。因此,难以维持广视角。例如，当目镜透镜被应用于头戴式显示器时,可以期望的是允许在一些程度上发生畸变,并且产生屏幕中心附近的聚集状(aggregat1n-like)状态以便产生高分辨率状的状态。当(flXf2)1/2/f的值小于条件表达式(3)中示出的范围时，第一透镜LI的焦度变得过度地接近于第二透镜L2的焦度。因此,难以产生屏幕中心附近的聚集状状态并且产生高分辨率状的状态。
[0100]要注意条件表达式(3)的数值范围可以优选地被设定为以下条件表达式(3)’中的数值范围以便实现更高光学性能。
[0101]3.3>(flXf2)i/2/f>l.7......(3)，
[0102]40> I (R3+R5) / (R3-R5) |......(4)
[0103]在上述条件表达式(4)中，R3是第一透镜LI的像侧表面的近轴曲率半径,并且R5是第二透镜L2的像侧表面的近轴曲率半径。
[0104]条件表达式(4)示出第一透镜LI的像侧表面的近轴曲率半径R3与第二透镜L2的像侧表面的近轴曲率半径R5之间的关系。通过允许满足条件表达式(4)，调节各种像差，特别是匹兹伐和(Petzval sum),并且校正像散。
[0105]要注意条件表达式(4)的数值范围可以优选地被设定为以下条件表达式(4)’中的数值范围以便实现更高光学性能。
[0106]35> I (R3+R5) / (R3-R5) |......⑷，
[0107]1.9>R4/f2>0.4......(5)
[0108]在上述条件表达式(5)中，R4是第二透镜L2的视点E.P.侧表面的近轴曲率半径。
[0109]条件表达式(5)示出第二透镜L2的焦距f2相对于第二透镜L2的视点E.P.侧表面的近轴曲率半径R2的关系。通过允许满足条件表达式(5),可以在没有允许第二透镜L2的焦度如此强的情况下校正像差并且在保证有利的可见性的同时保证广视角。当R4/f2的值大于条件表达式(5)中的上限时,第二透镜L2的焦度变得过度地强。因此,虽然保证广视角，但是对于制造误差的误差敏感度(error sensitivity)由于强焦度而变得较高,其导致制造特性的劣化。当R4/f2的值小于条件表达式(5)中的下限时，第二透镜L2的焦度变得过度地弱。因此,难以保持广视角。此外,难以通过允许发生畸变而在屏幕中产生聚集状状态。
[0110]要注意条件表达式(5)的数值范围可以优选地被设定为以下条件表达式(5)，中的数值范围以便实现更高光学性能。
[0111]1.8>R4/f2>0.6......(5)，
[0112]1.0>R2/fl>().1......(6)
[0113]在上述条件表达式(6)中，R2是第一透镜LI的视点E.P.侧表面的近轴曲率半径。
[0114]条件表达式(6)不出第一透镜LI的焦距fl相对于第一透镜LI的视点E.P.侧表面的近轴曲率半径的关系。当R2/H的值大于条件表达式(6)的上限时,第一透镜LI的焦度变得过度地强。因此,对于制造误差的误差敏感度变得较高,其导致制造特性的劣化。当R2/fl的值小于条件表达式(6)的下限时,第^-透镜LI的焦度变得过度地弱。因此,难以校正像差。特别地，当在观看期间一个人的眼睛的位置相对于光轴Zl移动时，例如，当观看位置在横向或垂直方向上偏移时，结果可见性劣化。
[0115]要注意条件表达式(6)的数值范围可以优选地被设定为以下条件表达式00’中的数值范围以便实现更高光学性能。
[0116]0.8>R2/fl>0.19......(6)，
[0117]1.2> (D2+D4) / (D3+D5) >0.2......(7)
[0118]在上述条件表达式(7)中，D2是第一透镜LI的中心厚度，D3是第一透镜LI和第二透镜L2之间的间距，D4是第二透镜L2的中心厚度,并且D5是第二透镜L2和像之间的间距。
[0119]条件表达式(7)示出第一透镜LI和第二透镜L2之间的间距D3与第二透镜L2和像之间的间距D5相对于第^-透镜LI的中心厚度D2与第二透镜L2的中心厚度D4的关系，这些间距是空气透镜的厚度(D3和D5)。当(D2+D4)/(D3+D5)的值大于条件表达式(7)中的上限时,第一透镜LI的中心厚度D2和第二透镜L2的中心厚度D4变得过度地厚。结果，光学系统的重量增大。由于光学系统的重量重，因此例如，在目镜透镜被应用于头戴式显不器的情况下，结果穿戴特性劣化。当(D2+D4)/(D3+D5)的值小于条件表达式(7)中的下限时，第一透镜LI或第二透镜L2的厚度或两者变得过度地薄。因此,不允许焦度足够地强以便保持广视角。结果，广视角和高沉浸感觉劣化。
[0120]要注意条件表达式(7)的数值范围可以优选地被设定为以下条件表达式(7)’中的数值范围以便实现更高光学性能。
[0121]1.0> (D2+D4) / (D3+D5) >0.4......(7)，
[0122]如上所述,根据本实施例,可以以低成本尽可能大地放大图像显示装置100上的图像。此外,例如,可以实现如下的目镜光学系统,该目镜光学系统重量轻,具有有利的穿戴特性,并且即使长期使用也不使得用户累,而同时实现广视角并且创建高沉浸感觉,这例如在目镜光学系统被应用于诸如头戴式显示器之类的单元的情况下是重要的。
[0123][3、到显示单元的应用示例]
[0124]图41和图42示出作为根据本实施例的目镜透镜被应用到的显示单元的示例的头戴式显示器200的配置示例。头戴式显示器200包括主体部201、前额支撑部202、鼻子支撑部203、头带204和头戴耳机(headphone) 205 0前额支撑部202被提供在主体部201的上中部处。鼻子支撑部203被提供在主体部201的下中部处。
[0125]当用户在一个人的头部处戴头戴式显示器200时,前额支撑部202变得与用户的前额接触,并且鼻子支撑部203变得与用户的鼻子接触。此外，头带204变得与用户的头的后部接触。因此，在这个头戴式显示器200中单元的重量被分散到整个头部。因此，可以在减少用户上的负荷的情况下戴这个头戴式显示器200。
[0126]提供用于左耳和右耳的头戴耳机205。这允许音频声音被独立地提供到一个人的左耳和一个人的右耳。
[0127]主体部201包括用于显示图像的电路衬底、光学系统等。主体部201包括左眼显示部210L和右眼显示部210R,如图42所示。这允许图像被独立地提供到一个人的左眼和一个人的右眼。左眼显示部210L包括用于左眼的图像显示装置100和放大用于左眼的图像显示装置100上显示的图像的用于左眼的目镜光学系统。右眼显示部210R包括用于右眼的图像显示装置100和放大用于右眼的图像显示装置100....t显示的图像的用于右眼的目镜光学系统。根据本实施例的目镜透镜可应用作为上述的用于左眼和右眼的相应目镜光学系统。
[0128]要注意从未示出的图像再现单元向图像显示装置100供应图像数据。还可以通过从图像再现单元供应三维图像数据并且在左眼显示部210L和右眼显示部210R上显示具有视差的图像来执行三维显示。
[0129]要注意，虽然上面已经描述了其中显示单元被应用于头戴式显示器200的示例，但是根据本实施例的显示单元的应用的范围不限于头戴式显示器200。根据本实施例的显示单元可应用于诸如电子双目镜和照相机中的电子取景器之类的单元。
[0130]此外,根据本实施例的目镜透镜不限于被用于放大在图像显示装置100上显示的图像,并且还可应用于诸如放大由物镜透镜形成的光学像的那些之类的观看单元。
[0131]示例
[0132][4、透镜的数值示例]
[0133]接下来,将描述根据本实施例的目镜透镜的具体的数值示例。
[0134]下面表和描述中的符号等表示以下。“Si”表示第i个表面的编号,其中I附于视点E.P.，并且该编号随着相关的表面更接近于像侧而依次变大。“Ri”表示第i个表面的曲率半径(臟)。“Di”表不第i个表面和第(i+Ι)个表面之间的光轴上的间距(mm)。“Ndi”表示具有第i个表面的光学组件的材料(介质)的d线(具有587.6nm的波长)的折射率的值。“ V di”表示具有第i个表面的光学组件的材料的相对于d线的阿贝数(Abbe number)的值。具有的曲率半径的表面是平坦表面或孔径表面(孔径光阑ST0)。
[0135]非球面表面的形状由以下表达式表示。在示出非球面表面系数的后面描述的各个表中，例如，“E-1”表示具有10为底的指数表示，即，“1(产。举例来说，“0.12345E-05”表示 “0.12345 X 1(Γ5”。
[0136][非球面表面的表达式]
[0137]Z = (Y2ZR) / [1+ {I— (1+K) (Y2/R2)}1/2] + Σ Ai * Yi
[0138]在上述的表达式中,Z是非球面表面的深度,Y是距离光轴的高度,R是近轴曲率半径，K是圆锥常数,并且Ai是第i次(order)的非球面表面系数(i是3或更大的整数)。
[0139][各个数值示例共有的配置]
[0140]根据下面各个数值示例的目镜透镜中的任意一个具有满足透镜的上述的基本配置的配置。此外,第一透镜LI和第二透镜L2的各个透镜表面是非球面的。
[0141][数值示例I]
[0142]表I和2示出与根据图1中示出的第一配置示例的目镜透镜I对应的具体的透镜数据。特别地，表I示出其基本透镜数据，并且表2示出与非球面表面有关的数据。图2示出作为根据该数值示例I的目镜透镜1.的各种像差的球面像差、像散和畸变。每个像差是通过跟踪来自视点E.P.侧的光线而获得的。在每个像差图中，实线表示545nm的波长处的像差，点划线表示460nm的波长处的像差，虚线表示620nm的波长处的像差。在像散图中,X表示弧矢方向上的像差，并且Y表示子午方向上的像差。同样适用于稍后将描述的数值示例2-20中的像差图。
[0143][表 I]
【权利要求】
1.一种目镜透镜,包括: 具有正折光力的第^-透镜，第一透镜具有面朝视点侧的凸面?’以及 具有正折光力的第二透镜，第二透镜具有面朝视点侧的凸面， 从视点侧依次布置第一透镜和第二透镜，用于放大像,其中 满足以下条件表达式， 3.0XhX ω)1/2/Ε>1.2......(I)
2.3> (L-E) /h>l.5......(2) 其中h是水平端部处的像的高度， ω是水平方向上的半视角， E是从视点到第一透镜的距离,所述距离是出瞳距离，并且 L是从视点到像的距离。
2.根据权利要求1所述的目镜透镜，其中满足以下条件表达式，
3.7>(f.lXf.2)1/2/f.>l.4......(3) 其中f是总焦距， Π是第一透镜的焦距，以及 Γ2是第二透镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的目镜透镜,其中满足以下条件表达式，
40> I (R3+R5) / (R3-R5) |......(4) 其中R3是第一透镜的像侧表面的近轴曲率半径，以及 R5是第二透镜的像侧表面的近轴曲率半径。
4.根据权利要求1所述的目镜透镜,其中满足以下条件表达式， 1.9>R4/f2>0.4......(5) 其中R4是第二透镜的视点侧表面的近轴曲率半径。
5.根据权利要求1所述的目镜透镜,其中满足以下条件表达式，
1.0>R2/fl>().1......(6) 其中R2是第一透镜的视点侧表面的近轴曲率半径。
6.根据权利要求1所述的目镜透镜,其中满足以下条件表达式，其中
1.2> (D2+D4) / (D3+D5) >0.2......(7) 其中1)2是第一透镜的中心厚度， D3是第一透镜和第二透镜之间的间距， D4是第二透镜的中心厚度，以及 D5是第二透镜和像之间的间距。
7.根据权利要求1所述的目镜透镜，其中第一透镜的像侧表面和第二透镜的像侧表面中的每一个具有非球面形状。
8.根据权利要求1所述的目镜透镜，其中第一透镜的视点侧表面具有非球面形状，该非球面形状具有拐点。
9.根据权利要求1所述的目镜透镜，其中第一透镜和第二透镜中的每一个由具有20 X 10_6/°C或更大的线膨胀系数的材料构成。
10.一种显示单元,包括: 图像显示装置；以及 目镜透镜，被配置为能够放大在图像显示装置--1显示的像， 所述目镜透镜包括 具有正折光力的第一透镜，第一透镜具有面朝视点侧的凸面，以及具有正折光力的第二透镜,第二透镜具有面朝视点侧的凸面，从视点侧依次布置第--透镜和第二透镜，其中满足以下条件表达式， .3.0XhX ω)1/2/Ε>1.2......(I) . 2.3> (L-E) /h>l.5......(2) 其中h是水平端部处的像的高度， ω是水平方问上的半视角， E是从视点到第一透镜的距离，所述距离是出瞳距离，并且L是从视点到像的距离。
【文档编号】G02B25/00GK104181689SQ201410206560
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2013年5月23日
【发明者】冈野英晓 申请人:索尼公司