特許 5769304 画像提示光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5769304

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】画像提示光学系

(51)【国際特許分類】

   A61B 3/032 20060101AFI20150806BHJP

【ＦＩ】

   A61B3/02 C

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-188714(P2011-188714)

(22)【出願日】2011年8月31日

(65)【公開番号】特開2013-48754(P2013-48754A)

(43)【公開日】2013年3月14日

【審査請求日】2014年8月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】100082670

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 民雄

(72)【発明者】

【氏名】秋山 久則

(72)【発明者】

【氏名】大森 和宏

【審査官】 後藤 順也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−３１４１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０９８９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０８９７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４０７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２１７７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７５５８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ３／００−３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像を表示する表示装置と、該表示装置からの光束により虚像を形成する凸レンズ系とを少なくとも備え、前記凸レンズ系はその焦点距離ｆが８００ミリメートルよりも大きく、かつ、前記表示装置の像高をｙミリメートルとして、前記焦点距離ｆと前記像高ｙとが、１０ｙ＜ｆ＜２４ｙの条件式を満足するものであり、前記表示装置の表示画面の位置が前記凸レンズ系の焦点距離以内にあることを特徴とする画像提示光学系。

【請求項2】

ウインドウを有する筐体と該筐体を支持する支持台とからなる本体の内部に、画像を表示する表示装置と、該表示装置に表示された画像からの光束を反射する反射ミラーと、該反射ミラーにより反射された反射光束により虚像を形成する凸レンズ系と、該凸レンズ系を通過した反射光束の光路を折り曲げて眼のアイポイントの前方の所定距離の位置に前記虚像を提示する光路折り曲げミラーとが設けられ、前記凸レンズ系はその焦点距離ｆが８００ミリメートルよりも大きく、かつ、前記表示装置の像高をｙミリメートルとして、前記焦点距離ｆと前記像高ｙとが、１０ｙ＜ｆ＜２４ｙの条件式を満足するものであり、前記表示装置の表示画面の位置が前記凸レンズ系の焦点距離以内にあることを特徴とする画像提示光学系。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検眼に検眼用の画像を提示する画像提示光学系の改良に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、被検眼に検眼用画像を提示する画像提示光学系として、筐体の内部に液晶表示装置と、反射ミラーと、ハーフミラーと、凹面鏡とを配設したものが知られている。
その液晶表示装置の表示画面には、検眼用の画像が表示される。
その液晶表示装置の表示画面に表示された検眼用画像からの光束は、反射ミラーによりハーフミラーに向けて反射される。このハーフミラーに導かれた反射光束はこのハーフミラーを透過して凹面鏡に導かれる。

【0003】

この凹面鏡に導かれた反射光束は、この凹面鏡により再びハーフミラーに向けて反射される。その凹面鏡により反射された反射光束は、そのハーフミラーにより被検眼の存在する方向に向けて反射される。そのハーフミラーにより反射された反射光束は、被検眼のアイポイントの前方５ｍの位置に検眼用の画像として虚像を形成する（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−８９７９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、この従来の画像提示光学系は、ハーフミラーと凹面鏡との組み合わせの配置であり、凹面鏡の焦点距離が３００ｍｍよりも短いため、視界が狭くてアイポイントのずれによる画像の歪みの変化が大きい。

【0006】

また、凹面鏡やハーフミラーの光学素子の精度を高精度に仕上げなければならず、概してコスト高となる不都合がある。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、単純な光学構成でアイポイントのずれによる画像歪みの少ない画像提示光学系を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の特徴は、画像を表示する表示装置と、該表示装置からの光束により虚像を形成する凸レンズ系とを少なくとも備え、前記凸レンズ系はその焦点距離ｆが８００ミリメートルよりも大きく、かつ、前記表示装置の像高をｙミリメートルとして、前記焦点距離ｆと前記像高ｙとが、１０ｙ＜ｆ＜２４ｙの条件式を満足するものであり、前記表示装置の表示画面の位置が前記凸レンズ系の焦点距離以内にあることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、凸レンズ系の焦点距離を長くしたので、単純な光学構成でアイポイントのずれによる画像歪みの少ない画像提示光学系を提供できる。また、視界の広い画像歪みの少ない画像提示光学系を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は本発明に係る画像提示光学系を用いた視力表示装置の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は本発明に係る画像提示光学系の一例を示す光学系の構成図である。

【図3】図３は図２に示す表示装置の表示画面に表示された画像の一例を示す説明図である。

【図4】図４は本発明に係る画像提示光学系の他の例を示す光学系の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0010】

以下に、図１ないし図４を参照しつつ本発明に係る画像提示光学系を用いた視力表示装置の実施例を図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明に係る画像提示光学系を内蔵する視力表示装置の一例を示す斜視図である。

【0011】

その図１において、１は支持台であり、２は筐体である。筐体２は支持台１の上部に配設される。ここでは、支持台１と筐体２とは一体化されて視力装置の本体を構成している。筐体２の前面にはウインドウWが設けられている。このウインドウWには、ここでは、ポリアクリルレート樹脂（PMMA）が用いられ、その厚さは２ｍｍである。

【0012】

その支持台１と筐体２とからなる本体の内部には、画像提示光学系３が設けられている。この画像提示光学系３は、図２に示すように、表示装置４と、反射ミラーM１と、凸レンズ系L1と、光路折り曲げミラーM２とが設けられている。

【0013】

表示装置４は、例えば、液晶ディスプレイから構成され、物点Oの位置に存在する表示画面４aに図３に示すようにランドルト環等の検眼用の画像を表示する。その図３において、ｙは像高を示す。
反射ミラーM1はこの表示装置４に表示された画像からの光束を凸レンズ系L1に向けて反射する。

【0014】

凸レンズ系L1は、ここでは、１個の凸レンズにより構成されている。この凸レンズにはBK７等のガラス材料が用いられている。この凸レンズ系L１の焦点距離ｆは、ここでは、ｆ＝１１５７．７ｍｍ（ミリメートル）である。その図２において、符号ｆ０は凸レンズ系L1の焦点を示している。物点Oは凸レンズ系L1の焦点距離以内にある。
この凸レンズ系L1は、反射ミラーM1により反射された反射光束により虚像を形成する。

【0015】

光路折り曲げミラーM2は、凸レンズ系L１を透過した反射光束の光路を折り曲げて眼のアイポイントIの前方の所定距離の像点位置に虚像を提示する。
ここでは、凸レンズ系L1の焦点距離ｆは、ｆ＝１１５７．７ｍｍとされている。しかしながら、凸レンズ系L１の焦点距離ｆは８００ｍｍ（ミリメートル）よりも大きければ、表示装置４の表示画面４aに表示された画像の歪みを小さくできる。

【0016】

また、表示装置４の像高ｙと焦点距離ｆとの関係は、１０ｙ＜ｆ＜２４ｙであるのが望ましい。
ライカ版の大きさの液晶ディスプレイから１４インチ相当のサイズのテレビ画面等に表示された画像を被検眼に提示する場合でも、画像歪みを小さくして提供できるからである。

【0017】

下記の表１は、その図２に示す画像提示光学系の光学データを示している。

【表1】

この表１において、符号Oは物点の位置、面番号１は反射ミラーM１の面、面番号２は凸レンズ系L１の後面、面番号３は凸レンズ系L１の前面、面番号４は光路折り曲げミラーM２の面、面番号５はウインドウWの内面、面番号６はウインドウWの外面、Iはアイポイント、O’は虚像が形成される像点位置を示す。

【0018】

ここでは、物点Oから反射ミラーM１までの面間距離ｄ１は７０ｍｍ、反射ミラーM１の曲率半径ｒ１は無限大、反射ミラーM１の面１から凸レンズ系L１の後面２までの面間距離ｄ２は８１４．８１９ｍｍ、凸レンズ系L１の後面２の曲率半径ｒ２は無限大、凸レンズ１の後面２から凸レンズ系L１の前面３までの面間距離（厚さ）ｄ３は１６ｍｍ、凸レンズ系L１の前面３の曲率半径ｒ３は６００ｍｍ、光路折り曲げミラーM２の面４の曲率半径ｒ４は無限大、凸レンズ系L１の前面３から光路折り曲げミラーM２の面４までの面間距離ｄ４は１５０ｍｍ、光路折り曲げミラーM２の面４からウインドウWの内面５までの面間距離ｄ５は９８．０００ｍｍ、ウインドウWの内面５の曲率半径ｒ５は無限大、ウインドウWの内面５からウインドウWの外面６までの面間距離ｄ６は２ｍｍ、ウインドウWの外面６の曲率半径ｒ６は無限大、ウインドウWの外面６からアイポイントIまでの面間距離ｄ７は８００ｍｍであり、虚像は−５０００．０００ミリメートル（５ｍ）の像点位置O’に提示される。その像高ｙは８２．６ｍｍである。

【0019】

凸レンズ系L１は、図４に示すように、２枚の凸レンズL１’、L１”から構成しても良い。
下記の表２は、その図３に示す画像提示光学系の光学データを示している。

【表2】

この実施例では、物点Oから反射ミラーM１の面１までの面間距離ｄ１は６５ｍｍ、反射ミラーM1のミラー面１の曲率半径ｒ１は無限大、反射ミラーM１の面１から凸レンズ系L１の凸レンズL１’の後面２までの面間距離ｄ２は、７９１．５００ｍｍ、凸レンズL１’の後面２の曲率半径ｒ２は−４５４．２２６５ｍｍ、凸レンズL１’の後面２から凸レンズL1’の前面３までの面間距離ｄ３は、３５．０００ｍｍ、凸レンズL１’の前面３の曲率半径ｒ３は、４５４．２２６５ｍｍ、凸レンズL１’の前面３から凸レンズL１”の後面４までの面間距離ｄ４は５ｍｍ、凸レンズL１”の後面４の曲率半径ｒ４は４５４．２２６５ｍｍ、凸レンズL１”の後面４から凸レンズL１”の前面５までの面間距離ｄ５は５ｍｍ、凸レンズL１”の前面５の曲率半径ｒ５は無限大、凸レンズL１”の前面５から光路折り曲げミラーM２の面６までの面間距離ｄ６は１５０ｍｍ、光路折り曲げミラーM２の面６の曲率半径ｒ６は無限大、光路折り曲げミラーM２の面６からウインドウWの内面７までの面間距離ｄ７は９８ｍｍ、ウインドウWの内面７の曲率半径ｒ７は無限大、ウインドウWの内面７からウインドウWの外面８までの面間距離ｄ８は２ｍｍ、ウインドウWの外面８の曲率半径ｒ８は無限大、ウインドウWの外面８からアイポイントIまでの面間距離ｄ９は８００ｍｍであり、虚像は−５０００．０００ミリメートルの像点位置O’に提示される。
この凸レンズ系L１の焦点距離ｆは１０７５．８ｍｍであり、像高ｙは４８．８ｍｍである。

【0020】

この図４に示す画像提示光学系によれば、被検眼に提示される画像に対して色消し効果がある。
以上、実施例について説明したが、本発明に係る画像提示光学系は、画像を表示する表示装置４と、この表示装置４からの光束により虚像を形成する凸レンズ系L1とを少なくとも備えていれば成り立つものである。
また、実施例に係る画像提示光学系によれば、支持台１の内部に画像提示光学系の光学要素の一部を配設することにしたので、省スペース化を図ることができる。

【符号の説明】

【0021】

ｆ０…焦点
M1…反射ミラー
M２…光路折り曲げミラー
L１…凸レンズ系
I…アイポイント
ｆ…焦点距離
４…表示装置
４a…表示画面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】