[发明专利]目镜透镜和显示单元

说明书

相关申请的交叉引用

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，该日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

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

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

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。

在日本未经审查的专利申请公开No.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一个人的健康的症状，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。

在日本未经审查的专利申请公开No.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。

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。

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。

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，

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(eye relief)，并且L是从视点到图的距离。

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是从视点到像的距离。

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。