特許第6060808号(P6060808)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】6060808
(24)【登録日】2016年12月22日
(45)【発行日】2017年1月18日
(54)【発明の名称】接眼光学系
(51)【国際特許分類】
   G02B 25/00 20060101AFI20170106BHJP
   G02B 13/18 20060101ALI20170106BHJP
【FI】
   G02B25/00 A
   G02B13/18
【請求項の数】11
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2013-102896(P2013-102896)
(22)【出願日】2013年5月15日
(65)【公開番号】特開2014-224850(P2014-224850A)
(43)【公開日】2014年12月4日
【審査請求日】2016年3月23日
(73)【特許権者】
【識別番号】311015207
【氏名又は名称】リコーイメージング株式会社
【住所又は居所】東京都大田区中馬込一丁目3番6号
(74)【代理人】
【識別番号】100083286
【弁理士】
【氏名又は名称】三浦 邦夫
(74)【代理人】
【識別番号】100166408
【弁理士】
【氏名又は名称】三浦 邦陽
(72)【発明者】
【氏名】村山 稔
【住所又は居所】東京都板橋区前野町2丁目35番7号 ペンタックスリコーイメージング株式会社内
【審査官】 殿岡 雅仁
(56)【参考文献】
【文献】 特開平07−063997(JP,A)
【文献】 特開平09−054259(JP,A)
【文献】 特開平09−197298(JP,A)
【文献】 特開平07−311351(JP,A)
【文献】 特開昭52−072242(JP,A)
【文献】 特開昭52−018341(JP,A)
【文献】 特開平09−251130(JP,A)
【文献】 特開昭50−151163(JP,A)
【文献】 特開平09−080325(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2010/0290129(US,A1)
【文献】 特開2008−203290(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 9/00 − 17/08
G02B 21/02 − 21/04
G02B 25/00 − 25/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から眼側に向かって順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第1レンズと、正の屈折力の第2レンズと、負の屈折力の第3レンズと、正の屈折力の第4レンズとからなり、次の条件式(2)及び条件式(3)を満足することを特徴とする接眼光学系。
(2)−1.55<f/R12<−0.7
(3)−1.25<f/f3<−0.8
但し、
f:視度が−1ディオプターのときの全系の焦点距離、
R12:第1レンズの眼側の面の近軸曲率半径、
f3:第3レンズの焦点距離。
【請求項2】
請求項1記載の接眼光学系において、次の条件式(6)を満足する接眼光学系。
(6)−2.5<SF4<−0.8
但し、
SF4=(r42+r41)/(r42−r41)
r41:第4レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
r42:第4レンズの眼側の面の近軸曲率半径。
【請求項3】
請求項1または2記載の接眼光学系において、次の条件式(1)を満足する接眼光学系。
(1)−1.0<f/f1<0.07
但し、
f:視度が−1ディオプターのときの全系の焦点距離、
f1:第1レンズの焦点距離。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか1項記載の接眼光学系において、次の条件式(4)を満足する接眼光学系。
(4)−0.45<SF2<0.25
但し、
SF2=(r22+r21)/(r22−r21)
r21:第2レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
r22:第2レンズの眼側の面の近軸曲率半径。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれか1項記載の接眼光学系において、次の条件式(5)を満足する接眼光学系。
(5)0.8<SF3<1.55
但し、
SF3=(r32+r31)/(r32−r31)
r31:第3レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
r32:第3レンズの眼側の面の近軸曲率半径。
【請求項6】
請求項1ないし5のいずれか1項記載の接眼光学系において、第2レンズは、その眼側の面に、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる非球面を有している接眼光学系。
【請求項7】
請求項1ないし6のいずれか1項記載の接眼光学系において、第3レンズは、その物体側の面に、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる非球面を有している接眼光学系。
【請求項8】
請求項1ないし7のいずれか1項記載の接眼光学系において、第4レンズは、その眼側の面に、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる非球面を有している接眼光学系。
【請求項9】
請求項1ないし8のいずれか1項記載の接眼光学系において、第1レンズは物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、第2レンズは両凸正レンズからなり、第3レンズは物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、第4レンズは物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる接眼光学系。
【請求項10】
請求項1ないし8のいずれか1項記載の接眼光学系において、第1レンズは物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなり、第2レンズは両凸正レンズからなり、第3レンズは物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、第4レンズは物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる接眼光学系。
【請求項11】
請求項1ないし8のいずれか1項記載の接眼光学系において、第1レンズは物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、第2レンズは両凸正レンズからなり、第3レンズは両凹負レンズからなり、第4レンズは両凸正レンズからなる接眼光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、物体を拡大して観察する接眼光学系、さらにはデジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタル望遠鏡、デジタル双眼鏡などの電子ビューファインダーに最適な接眼光学系に関する。
【背景技術】
【0002】
スクリーン、焦点板、液晶、有機ELなどの小型の画像表示素子に表示される物体を拡大して観察する接眼光学系として、例えば、物体側から眼側に向かって順に、負正正の3枚レンズ構成のもの(特許文献1)、正負正の3枚レンズ構成のもの(特許文献2、3)、負正負正の4枚レンズ構成のもの(特許文献4)が知られている。
【0003】
このような接眼光学系では物体をある程度大きく拡大することで見かけ視界を広くして観察することが求められる。特に電子ビューファインダーで物体を表示する画像表示素子がアスペクト比16:9などの横長形状である場合、同じ拡大率だとアスペクト比4:3の画像表示素子と比べて縦方向が小さく見えるため、より高い拡大率が求められる。そこで接眼光学系の焦点距離を短くして見掛け視界を広くすることが考えられる。また電子ビューファインダーでは装置の小型化を図るべく小型の画像表示素子を用いており、この点でも接眼光学系の焦点距離が短くなる。その一方、接眼光学系は観察者の目で直接的に観察するものであるため、アイポイントまでの距離や瞳径を焦点距離に比例して小さくすると、観察者の眼の位置の僅かなずれでケラレが生じたり、収差が大きくなったりして、観察し難くなる。
【0004】
特許文献1の接眼光学系は、負正正の3枚レンズ構成であるが、見掛け視界が25°程度と狭く、また瞳径が小さいため観察者の眼の位置が光軸直交方向にずれたときにケラレや光学性能の劣化が生じやすい。
【0005】
特許文献2の接眼光学系は、正負正のトリプレットタイプであり、特許文献1の接眼光学系より見掛け視界が広いが、真ん中の負レンズのパワーが弱すぎるため収差補正が不十分であり、また瞳径が小さい。
【0006】
特許文献3の接眼光学系も、正負正のトリプレットタイプであり、真ん中の負レンズのパワーを強くしているが、見掛け視界が28°程度と狭い。また、収差性能とアイポイント位置を保ったまま見掛け視界を広げるためには各レンズのパワーを強くする必要があり、収差補正が不十分となって光学性能が劣化する。
【0007】
特許文献4の接眼光学系は、負正負正の4枚レンズ構成であるが、対角90mm程度の大型の画像表示素子を用いているため、接眼光学系を含む装置全体の大型化が避けられない。また、最も物体側の負レンズの形状とパワーが不適切であるため、テレセントリック性が悪く、大型の画像表示素子を用いなければ見掛け視界を広くできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2010−217589号公報
【特許文献2】特開2010−134446号公報
【特許文献3】特開2010−266776号公報
【特許文献4】特開2008−203290号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、小型の画像表示素子に表示される物体に対応しつつこれを高い拡大率で拡大し、焦点距離が短くて広い見掛け視界を持ちながらアイポイントまでの距離が長く、諸収差を良好に補正して優れた光学性能を達成すると共に瞳径を大きくすることができる接眼光学系を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の接眼光学系は、物体側から眼側に向かって順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第1レンズと、正の屈折力の第2レンズと、負の屈折力の第3レンズと、正の屈折力の第4レンズとからなり、次の条件式(2)及び条件式(3)を満足することを特徴としている。
(2)−1.55<f/R12<−0.7
(3)−1.25<f/f3<−0.8
但し、
f:視度が−1ディオプターのときの全系の焦点距離、
R12:第1レンズの眼側の面の近軸曲率半径、
f3:第3レンズの焦点距離、
である。
【0011】
本発明の接眼光学系は、次の条件式(6)を満足することが好ましい。
(6)−2.5<SF4<−0.8
但し、
SF4=(r42+r41)/(r42−r41)
r41:第4レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
r42:第4レンズの眼側の面の近軸曲率半径、
である。
【0012】
本発明の接眼光学系は、次の条件式(1)を満足することが好ましい。
(1)−1.0<f/f1<0.07
但し、
f:視度が−1ディオプターのときの全系の焦点距離、
f1:第1レンズの焦点距離、
である。
【0013】
本発明の接眼光学系は、次の条件式(4)を満足することが好ましい。
(4)−0.45<SF2<0.25
但し、
SF2=(r22+r21)/(r22−r21)
r21:第2レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
r22:第2レンズの眼側の面の近軸曲率半径、
である。
【0014】
本発明の接眼光学系は、次の条件式(5)を満足することが好ましい。
(5)0.8<SF3<1.55
但し、
SF3=(r32+r31)/(r32−r31)
r31:第3レンズの物体側の面の近軸曲率半径、
r32:第3レンズの眼側の面の近軸曲率半径、
である。
【0015】
第2レンズは、その眼側の面に、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる非球面を有することができる。
【0016】
第3レンズは、その物体側の面に、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる非球面を有することができる。
【0017】
第4レンズは、その眼側の面に、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる非球面を有することができる。
【0018】
第1レンズは物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、第2レンズは両凸正レンズからなり、第3レンズは物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、第4レンズは物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなることができる。
【0019】
第1レンズは物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなり、第2レンズは両凸正レンズからなり、第3レンズは物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、第4レンズは物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなることができる。
【0020】
第1レンズは物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなり、第2レンズは両凸正レンズからなり、第3レンズは両凹負レンズからなり、第4レンズは両凸正レンズからなることができる。
【0023】
本発明の接眼光学系は、次の条件式(7)を満足することが好ましい。
(7)0.28<H/f
但し、
H:画像表示素子等の物体高(対角長の1/2)、
f:全系の焦点距離、
である。
【0024】
本発明の接眼光学系は、第1レンズの物体側の面、及び/又は、第2レンズの物体側の面に非球面を形成することができる。
【0025】
本発明の接眼光学系は、視度調整の際に第1レンズないし第4レンズを一体に移動させることが好ましい。
【0026】
本発明の接眼光学系は、第1レンズと第3レンズを同一材料から構成し、第2レンズと第4レンズを同一材料から構成することが好ましい。
【0027】
本発明は、電子ビューファインダー装置の態様では、電気的な画像信号によって画像を表示する画像表示素子と、この画像表示素子に表示された画像を拡大して観察するための上述したいずれかの接眼光学系とを備えている。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、小型の画像表示素子に表示される物体に対応しつつこれを高い拡大率で拡大し、焦点距離が短くて広い見掛け視界を持ちながらアイポイントまでの距離が長く、諸収差を良好に補正して優れた光学性能を達成すると共に瞳径を大きくすることができる接眼光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
図1】本発明による接眼光学系の数値実施例1のレンズ構成図である。
図2図1の構成において視度が−1ディオプターの時の諸収差図である。
図3図1の構成において視度が−4ディオプターの時の諸収差図である。
図4図1の構成において視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。
図5】本発明による接眼光学系の数値実施例2のレンズ構成図である。
図6図5の構成において視度が−1ディオプターの時の諸収差図である。
図7図5の構成において視度が−4ディオプターの時の諸収差図である。
図8図5の構成において視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。
図9】本発明による接眼光学系の数値実施例3のレンズ構成図である。
図10図9の構成において視度が−1ディオプターの時の諸収差図である。
図11図9の構成において視度が−4ディオプターの時の諸収差図である。
図12図9の構成において視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。
図13】本発明による接眼光学系の数値実施例4のレンズ構成図である。
図14図13の構成において視度が−1ディオプターの時の諸収差図である。
図15図13の構成において視度が−4ディオプターの時の諸収差図である。
図16図13の構成において視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。
図17】本発明による接眼光学系の数値実施例5のレンズ構成図である。
図18図17の構成において視度が−1ディオプターの時の諸収差図である。
図19図17の構成において視度が−4ディオプターの時の諸収差図である。
図20図17の構成において視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。
図21】本発明による接眼光学系の数値実施例6のレンズ構成図である。
図22図21の構成において視度が−1ディオプターの時の諸収差図である。
図23図21の構成において視度が−4ディオプターの時の諸収差図である。
図24図21の構成において視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。
図25】本発明による接眼光学系の数値実施例7のレンズ構成図である。
図26図25の構成において視度が−1ディオプターの時の諸収差図である。
図27図25の構成において視度が−4ディオプターの時の諸収差図である。
図28図25の構成において視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
図1図5図9図13図17図21図25に示す各数値実施例1−7の接眼光学系よりも物体側の所定の位置には、スクリーン、焦点板、液晶、有機ELなどの画像表示素子(図示せず)が位置しており、液晶や有機ELなどでは、この画像表示素子に、電気的な画像信号によって観察対象である物体の画像が表示される。接眼光学系は、この画像表示素子に表示された画像を拡大して観察するためのものである。EPはアイポイントである。なお、図示は省略しているが、接眼光学系よりも物体側に画像表示素子のカバーガラスを設け、接眼光学系よりも眼側に保護用のカバーガラスを設ける態様も可能である。
【0031】
本実施形態の接眼光学系は、図1図5図9図13図21に示す数値実施例1−4、6では、物体側から眼側に向かって順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、両凸正レンズからなる第2レンズL2と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズL4とから構成されている。
【0032】
本実施形態の接眼光学系は、図17に示す数値実施例5では、物体側から眼側に向かって順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第1レンズL1’と、両凸正レンズからなる第2レンズL2と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズL4とから構成されている。
【0033】
本実施形態の接眼光学系は、図25に示す数値実施例7では、物体側から眼側に向かって順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、両凸正レンズからなる第2レンズL2と、両凹負レンズからなる第3レンズL3’と、両凸正レンズからなる第4レンズL4’とから構成されている。
【0034】
第1レンズL1及び第1レンズL1’はその物体側の面が非球面である。第2レンズL2はその両面が非球面である。第3レンズL3及び第3レンズL3’はその物体側の面が非球面である。第4レンズL4及び第4レンズL4’はその眼側の面が非球面である。第2レンズL2の眼側の非球面は、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる性質を有している。第3レンズL3及び第3レンズL3’の物体側の非球面は、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる性質を有している。第4レンズL4及び第4レンズL4’の眼側の非球面は、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる性質を有している。
【0035】
本実施形態の接眼光学系は、アイポイントEPまでの距離を長くしながら見掛け視界を広く確保するためにはレンズ最終面での軸外光線の高さを高くすればよいとの着眼に基づき、物体側から眼側に向かって順に、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第1レンズL1又は第1レンズL1’と、負正負のトリプレット(第2レンズL2、第3レンズL3又は第3レンズL3’、第4レンズL4又は第4レンズL4’)とを組み合わせたレンズ構成を必須としている。これにより、物体側のテレセントリック性を維持すると同時に、軸外光線の高さをスムーズに高くすることでアイポイントEPまでの距離を長くしながら見掛け視界を広く確保し、さらに諸収差を良好に補正して優れた光学性能を達成することに成功している。
【0036】
第1レンズL1及び第1レンズL1’は、その物体側の面が強い負のパワーを有する凹面となっているため、この凹面を非球面とすることで歪曲収差などの諸収差を良好に補正している。
【0037】
軸外光線の第2レンズL2への入射高さがメニスカス形状の第1レンズL1又は第1レンズL1’によって高められているため、本実施形態では、第2レンズL2を両凸正レンズから構成することで、軸外光線を光軸側にスムーズに屈折させている。また、第2レンズL2の両面を非球面とし、特に第2レンズL2の眼側の非球面を、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなるように構成することで、良好な収差補正を実現している。
【0038】
負の屈折力の第3レンズは、仮にこれを眼側に強いパワーの凹面を持つ形状としたときには、第2レンズL2での軸外光線の高さが必要以上に高くなり、コマ収差などの諸収差が大きく発生してしまう。そこで本実施形態では、第3レンズL3及び第3レンズL3’を、物体側に小さい近軸曲率半径の凹面を持つ形状(物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ又は両凹負レンズ)としている。また、第3レンズL3及び第3レンズL3’の強いパワーを持つ物体側の面に、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる非球面を形成することで、良好な収差補正を実現している。
【0039】
正の屈折力の第4レンズL4及び第4レンズL4’は、アイポイントEPまでの長い距離と広い見掛け視界を確保するために、眼側の面で軸外光線の高さを高くなり且つ射出角も大きくなる。つまり本実施形態では、仮に第4レンズの物体側の面の正のパワーが強すぎると眼側の面での軸外光線の高さが低くなってしまうので、第4レンズL4及び第4レンズL4’の眼側の面に強い正のパワーを持たせている。さらに、第4レンズL4及び第4レンズL4’の強いパワーを持つ眼側の面に、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる非球面を形成することで、歪曲収差、コマ収差、非点収差などの諸収差を良好に補正している。
【0040】
本実施形態の接眼光学系は、視度調整の際に、第1レンズL1又は第1レンズL1’、第2レンズL2、第3レンズL3又は第3レンズL3’、第4レンズL4又は第4レンズL4’を一体に移動させるのが好ましい。これは、軸外光線が各レンズの高い位置を通るため、仮に一部のレンズを動かして視度調整を行うと、他のレンズとのバランスが崩れて収差の変動が大きくなってしまうからである。
【0041】
本実施形態の接眼光学系を構成する各レンズは、非球面成形のコスト低減や軽量化などの観点から、樹脂材料を用いることが好ましい。その際、第1レンズL1及び第1レンズL1’と第3レンズL3及び第3レンズL3’とを同一材料から構成し、第2レンズL2と第4レンズL4及び第4レンズL4’とを同一材料から構成することで、より一層のコスト低減を図ることができる。
【0042】
本実施形態の接眼光学系を、電気的な画像信号によって画像を表示する画像表示素子と組み合わせて、電子ビューファインダー装置を構成すれば、アイポイントEPまでの距離を長く確保して見掛け視界も広く、諸収差が良好に補正された電子ビューファインダー装置を得ることができる。
【0043】
条件式(1)は、全系の焦点距離と、第1レンズL1又は第1レンズL1’の焦点距離との比を規定している。条件式(1)を満足することで、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、コマ収差などの諸収差を良好に補正するとともに、テレセントリック性を維持することで、優れた光学性能を達成することができる。
条件式(1)の上限を超えると、ペッツバール和が大きくなって像面湾曲が大きくなる。また、第1レンズL1’の物体側の凹面の負のパワーが弱くなって歪曲収差の補正が困難になる。
条件式(1)の下限を超えると、第1レンズL1の負のパワーが強くなりすぎて、倍率色収差が過剰補正になり、また軸外光線の高さを必要以上に高くしないためにテレセントリック性が悪化する。さらに、第2レンズL2の正のパワーが強くなり(せざるを得ず)、大きなコマ収差が発生する。
【0044】
条件式(2)は、全系の焦点距離と、第1レンズL1又は第1レンズL1’の眼側の面の近軸曲率半径との比を規定している。条件式(2)を満足することで、像面湾曲、非点収差、倍率色収差などの諸収差を良好に補正して優れた光学性能を達成するとともに、視度調整をできる範囲を広く確保することができる。
条件式(2)の上限を超えると、第1レンズL1又は第1レンズL1’の物体側の凹面の負のパワーが弱くなりすぎて、像面湾曲や非点収差が大きくなる。
条件式(2)の下限を超えると、倍率色収差が大きくなる。また、第1レンズL1又は第1レンズL1’の物体側の凹面の近軸曲率半径がきつくなりすぎて、物体(画像表示素子)と第1レンズL1又は第1レンズL1’との間隔が狭くなり、視度調整をできる範囲が狭くなる。
【0045】
条件式(3)は、全系の焦点距離と、第3レンズL3又は第3レンズL3’の焦点距離との比を規定している。条件式(3)を満足することで、像面湾曲、コマ収差、球面収差、軸上色収差、倍率色収差などの諸収差を良好に補正して、優れた光学性能を達成することができる。
条件式(3)の上限を超えると、第3レンズL3又は第3レンズL3’の負のパワーが弱くなりすぎて、像面湾曲、コマ収差の補正が不十分となる。
条件式(3)の下限を超えると、第3レンズL3又は第3レンズL3’の負のパワーが強くなりすぎて、球面収差、軸上色収差、倍率色収差が過剰補正になり、また高次のコマ収差が発生する。
【0046】
条件式(4)は、第2レンズL2の形状(シェーピングファクター)を規定している。条件式(4)を満足することで、球面収差、コマ収差、非点収差などの諸収差を良好に補正して、優れた光学性能を達成することができる。
条件式(4)の上限を超えると、第2レンズL2の物体側の面のパワーが強くなりすぎて、大きな球面収差が発生する。
条件式(4)の下限を超えると、第2レンズL2の眼側の面のパワーが強くなりすぎて、高次のコマ収差や非点収差が大きくなる。
【0047】
条件式(5)は、第3レンズL3又は第3レンズL3’の形状(シェーピングファクター)を規定している。条件式(5)を満足することで、コマ収差、軸上色収差、倍率色収差などの諸収差を良好に補正して、優れた光学性能を達成することができる。
条件式(5)の上限を超えると、第3レンズL3又は第3レンズL3’の物体側の面の負のパワーが強くなりすぎて、高次のコマ収差が大きくなる。
条件式(5)の下限を超えると、軸上色収差が過剰補正となり、倍率色収差とのバランスをとるのが困難になる。
【0048】
条件式(6)は、第4レンズL4又は第4レンズL4’の形状(シェーピングファクター)を規定している。条件式(6)を満足することで、像面湾曲、コマ収差、非点収差などの諸収差を良好に補正して、優れた光学性能を達成することができる。
条件式(6)の上限を超えると、ペッツバール和が大きくなって像面湾曲が大きくなる。
条件式(6)の下限を超えると、第4レンズL4又は第4レンズL4’の物体側の面の負のパワーが強くなりすぎて、軸外光線の高さが第3レンズL3又は第3レンズL3’から第4レンズL4又は第4レンズL4’の眼側の面にかけて大きく変化する結果、コマ収差や非点収差が大きくなる。
【0049】
条件式(7)は、画像表示素子等の物体高(対角長の1/2)と、全系の焦点距離との比、すなわち広い見掛け視界を確保するための全系の焦点距離を規定している。条件式(7)の下限を超えると、広い見掛け視界を確保することができない。
【実施例】
【0050】
次に具体的な数値実施例1−7を示す。諸収差図及び表中において、d線、g線、C線はそれぞれの波長に対する収差、Sはサジタル、Mはメリディオナル、ERは瞳径、fは全系の焦点距離、Hは画像表示素子等の物体高(対角長の1/2)、Bは射出角(゜)、Rは曲率半径、dはレンズ厚または間隔、N(d)はd線に対する屈折率、ν(d)はd線に対するアッベ数を示す。長さの単位は[mm]である。瞳径ER、焦点距離f、物体高H、射出角B及びレンズ間隔dは、視度が−1ディオプターの時、−4ディオプターの時、+2ディオプターの時の順に示している。
回転対称非球面は次式で定義される。
x=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8+A10y10+A12y12・・・
(但し、cは曲率(1/r)、yは光軸からの高さ、Kは円錐係数、A4、A6、A8、・・・・・は各次数の非球面係数、xはサグ量)
【0051】
[数値実施例1]
図1図4と表1−表4は、本発明による接眼光学系の数値実施例1を示している。図1はレンズ構成図、図2は視度が−1ディオプターの時の諸収差図、図3は視度が−4ディオプターの時の諸収差図、図4は視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。表1は面データ、表2は非球面データ、表3は各種データ、表4は間隔データである。
【0052】
接眼光学系よりも物体側には、スクリーン、焦点板、液晶、有機ELなどの画像表示素子(図示せず)が位置しており、この画像表示素子に、液晶や有機ELでは電気的な画像信号によって観察対象である物体の画像が表示される。接眼光学系は、この画像表示素子に表示された画像を拡大して観察するためのものである。EPはアイポイントである。
【0053】
本数値実施例1の接眼光学系は、物体側から眼側に向かって順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズL1と、両凸正レンズからなる第2レンズL2と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズL3と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズL4とから構成されている。
【0054】
第1レンズL1はその物体側の面が非球面である。第2レンズL2はその両面が非球面である。第3レンズL3はその物体側の面が非球面である。第4レンズL4はその眼側の面が非球面である。第2レンズL2の眼側の非球面は、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる性質を有している。第3レンズL3の物体側の非球面は、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる性質を有している。第4レンズL4の眼側の非球面は、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる性質を有している。
【0055】
(表1)
面データ
面番号 R d N(d) ν(d)
物体 ∞ d0
1* -5.936 3.736 1.62133 24.9
2 -15.838 0.100
3* 8.966 6.342 1.52538 56.3
4* -9.409 2.260
5* -8.408 1.700 1.62133 24.9
6 -42.864 0.500
7 -41.540 4.425 1.52538 56.3
8* -9.640 d8
EP ∞ -
(表2)
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 0.5818E-03 0.2065E-04 -0.5040E-06 0.1996E-07
3 0.000 -0.4635E-03 0.2405E-05 -0.1404E-07 -0.4128E-09
4 0.000 0.6187E-03 -0.2784E-05 0.4633E-07 -0.1025E-09
5 0.000 0.3351E-03 0.1164E-05 0.6606E-08 0.5481E-09
8 0.000 0.7655E-04 0.2200E-05 -0.1626E-07 0.2334E-09
(表3)
各種データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
ER φ8 φ8 φ8
f 16.01 16.01 16.01
H 4.89 4.89 4.89
B 17.1 17.4 16.7
アイレリーフ 14.424 15.194 13.654
(表4)
間隔データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
d0 5.370 4.600 6.140
d8 14.424 15.194 13.654
【0056】
[数値実施例2]
図5図8と表5−表8は、本発明による接眼光学系の数値実施例2を示している。図5はレンズ構成図、図6は視度が−1ディオプターの時の諸収差図、図7は視度が−4ディオプターの時の諸収差図、図8は視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。表5は面データ、表6は非球面データ、表7は各種データ、表8は間隔データである。
【0057】
この数値実施例2のレンズ構成は、数値実施例1のレンズ構成と同様である。
【0058】
(表5)
面データ
面番号 R d N(d) ν(d)
物体 ∞ d0
1* -6.128 4.177 1.63278 23.3
2 -10.807 0.100
3* 9.591 6.380 1.52538 56.3
4* -13.875 2.042
5* -9.285 1.700 1.63278 23.3
6 -50.190 0.596
7 -40.361 3.972 1.52538 56.3
8* -10.045 d8
EP ∞ -
(表6)
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 0.2363E-03 0.2010E-04 -0.4108E-06 0.1124E-07
3 0.000 -0.1392E-03 -0.3733E-05 0.8004E-07 -0.9368E-09
4 0.000 0.4224E-03 -0.4805E-05 0.8716E-07 -0.8254E-09
5 0.000 0.2128E-03 0.3806E-07 0.6958E-07 -0.4402E-09
8 0.000 0.1065E-03 0.8161E-06 0.2316E-07 -0.7340E-10
(表7)
各種データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
ER φ8 φ8 φ8
f 16.00 16.00 16.00
H 4.89 4.89 4.89
B 17.0 17.2 16.8
アイレリーフ 15.202 15.980 14.434
(表8)
間隔データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
d0 6.150 5.372 6.918
d8 15.202 15.980 14.434
【0059】
[数値実施例3]
図9図12と表9−表12は、本発明による接眼光学系の数値実施例3を示している。図9はレンズ構成図、図10は視度が−1ディオプターの時の諸収差図、図11は視度が−4ディオプターの時の諸収差図、図12は視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。表9は面データ、表10は非球面データ、表11は各種データ、表12は間隔データである。
【0060】
この数値実施例3のレンズ構成は、数値実施例1のレンズ構成と同様である。
【0061】
(表9)
面データ
面番号 R d N(d) ν(d)
物体 ∞ d0
1* -7.731 5.589 1.63278 23.3
2 -11.893 0.104
3* 11.780 5.939 1.52538 56.3
4* -11.718 1.598
5* -9.127 1.768 1.63278 23.3
6 -763.903 1.208
7 -46.617 4.393 1.52538 56.3
8* -10.427 d8
EP ∞ -
(表10)
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 0.1271E-03 -0.6176E-05 0.6013E-06 -0.1114E-07
3 0.000 -0.1168E-03 0.1096E-05 -0.1354E-07 -0.1830E-09
4 0.000 0.4346E-03 0.7328E-06 0.1183E-07 -0.5137E-09
5 0.000 0.4651E-03 0.1506E-05 -0.1745E-07 0.1867E-09
8 0.000 0.1161E-03 0.1067E-05 -0.7413E-08 0.8186E-10
(表11)
各種データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
ER φ8 φ8 φ8
f 16.65 16.65 16.65
H 4.89 4.89 4.89
B 16.4 16.6 16.2
アイレリーフ 14.494 15.330 13.662
(表12)
間隔データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
d0 5.909 5.073 6.741
d8 14.494 15.330 13.662
【0062】
[数値実施例4]
図13図16と表13−表16は、本発明による接眼光学系の数値実施例4を示している。図13はレンズ構成図、図14は視度が−1ディオプターの時の諸収差図、図15は視度が−4ディオプターの時の諸収差図、図16は視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。表13は面データ、表14は非球面データ、表15は各種データ、表16は間隔データである。
【0063】
この数値実施例4のレンズ構成は、数値実施例1のレンズ構成と同様である。
【0064】
(表13)
面データ
面番号 R d N(d) ν(d)
物体 ∞ d0
1* -7.757 4.460 1.62133 24.9
2 -20.458 0.098
3* 9.671 6.584 1.52538 56.3
4* -8.671 1.689
5* -8.390 1.666 1.62133 24.9
6 -44.103 0.931
7 -27.233 3.944 1.52538 56.3
8* -9.547 d8
EP ∞ -
(表14)
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 0.3108E-03 0.5082E-05 -0.5033E-06 0.1325E-07
3 0.000 -0.4201E-03 0.2370E-05 0.1952E-07 -0.4422E-09
4 0.000 0.5559E-03 -0.1453E-05 0.6833E-07 0.7113E-10
5 0.000 0.3788E-03 0.1427E-05 -0.1306E-07 0.7963E-09
8 0.000 0.9304E-04 0.1651E-05 -0.1311E-07 0.2710E-09
(表15)
各種データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
ER φ8 φ8 φ8
f 15.69 15.69 15.69
H 4.89 4.89 4.89
B 17.4 17.6 17.2
アイレリーフ 14.635 15.377 13.896
(表16)
間隔データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
d0 5.220 4.478 5.959
d8 14.635 15.377 13.896
【0065】
[数値実施例5]
図17図20と表17−表20は、本発明による接眼光学系の数値実施例5を示している。図17はレンズ構成図、図18は視度が−1ディオプターの時の諸収差図、図19は視度が−4ディオプターの時の諸収差図、図20は視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。表17は面データ、表18は非球面データ、表19は各種データ、表20は間隔データである。
【0066】
この数値実施例5のレンズ構成は、数値実施例1のレンズ構成において、第1レンズL1に代えて、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第1レンズL1’を設けたものである。第1レンズL1’はその物体側の面が非球面である。
【0067】
(表17)
面データ
面番号 R d N(d) ν(d)
物体 ∞ d0
1* -10.185 5.427 1.63278 23.3
2 -11.659 0.100
3* 20.779 5.377 1.52538 56.3
4* -8.955 1.637
5* -8.230 1.692 1.63278 23.3
6 -168.167 1.040
7 -42.542 4.477 1.52538 56.3
8* -9.754 d8
EP ∞ -
(表18)
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 -0.5971E-03 0.1214E-04 -0.3283E-06 0.5334E-08
3 0.000 0.1542E-03 -0.8198E-05 0.2191E-06 -0.2195E-08
4 0.000 0.4589E-03 -0.7348E-06 0.1109E-06 -0.1140E-08
5 0.000 0.4188E-03 0.6501E-05 -0.1314E-06 0.1579E-08
8 0.000 0.1016E-03 0.1418E-05 -0.1573E-07 0.1891E-09
(表19)
各種データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
ER φ8 φ8 φ8
f 15.93 15.93 15.93
H 4.89 4.89 4.89
B 17.1 17.3 16.9
アイレリーフ 14.412 15.181 13.651
(表20)
間隔データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
d0 5.469 4.700 6.230
d8 14.412 15.181 13.651
【0068】
[数値実施例6]
図21図24と表21−表24は、本発明による接眼光学系の数値実施例6を示している。図21はレンズ構成図、図22は視度が−1ディオプターの時の諸収差図、図23は視度が−4ディオプターの時の諸収差図、図24は視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。表21は面データ、表22は非球面データ、表23は各種データ、表24は間隔データである。
【0069】
この数値実施例6のレンズ構成は、数値実施例1のレンズ構成と同様である。
【0070】
(表21)
面データ
面番号 R d N(d) ν(d)
物体 ∞ d0
1* -9.831 5.703 1.63278 23.3
2 -12.822 0.102
3* 16.792 5.489 1.52538 56.3
4* -9.121 1.549
5* -8.320 1.734 1.63278 23.3
6 -368.548 1.124
7 -45.886 4.620 1.52538 56.3
8* -9.979 d8
EP ∞ -
(表22)
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 -0.1799E-03 -0.2918E-05 0.2131E-06 -0.2541E-08
3 0.000 -0.6763E-04 -0.1996E-05 0.1147E-06 -0.1439E-08
4 0.000 0.4375E-03 0.1453E-05 0.7849E-07 -0.1053E-08
5 0.000 0.5088E-03 0.5310E-05 -0.1182E-06 0.1359E-08
8 0.000 0.1200E-03 0.7596E-06 -0.8277E-08 0.1195E-09
(表23)
各種データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
ER φ8 φ8 φ8
f 16.33 16.33 16.33
H 4.89 4.89 4.89
B 16.7 16.9 16.5
アイレリーフ 14.456 15.262 13.656
(表24)
間隔データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
d0 5.475 4.669 6.275
d8 14.456 15.262 13.656
【0071】
[数値実施例7]
図25図28と表25−表28は、本発明による接眼光学系の数値実施例7を示している。図25はレンズ構成図、図26は視度が−1ディオプターの時の諸収差図、図27は視度が−4ディオプターの時の諸収差図、図28は視度が+2ディオプターの時の諸収差図である。表25は面データ、表26は非球面データ、表27は各種データ、表28は間隔データである。
【0072】
この数値実施例7のレンズ構成は、数値実施例1のレンズ構成において、第3レンズL3に代えて、両凹負レンズからなる第3レンズL3’を設け、第4レンズL4に代えて、両凸正レンズからなる第4レンズL4’を設けたものである。第3レンズL3’はその物体側の面が非球面であり、この非球面は、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる性質を有している。第4レンズL4’はその眼側の面が非球面であり、この非球面は、近軸球面に比して、光軸から離れるに従って曲率が緩くなる性質を有している。
【0073】
(表25)
面データ
面番号 R d N(d) ν(d)
物体 ∞ d0
1* -6.695 4.346 1.62133 24.9
2 -11.405 0.100
3* 9.716 6.244 1.52538 56.3
4* -14.240 1.827
5* -9.366 1.700 1.62133 24.9
6 588.235 0.594
7 222.500 4.601 1.52538 56.3
8* -10.697 d8
EP ∞ -
(表26)
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8 A10
1 0.000 0.1817E-03 0.1502E-04 -0.2586E-06 0.2820E-08
3 0.000 -0.1450E-03 -0.3489E-05 0.8000E-07 -0.1007E-08
4 0.000 0.4161E-03 -0.4326E-05 0.7561E-07 -0.8003E-09
5 0.000 0.3082E-03 -0.7022E-06 0.6635E-07 -0.4050E-09
8 0.000 0.1323E-03 0.3607E-06 0.2447E-07 -0.1391E-09
(表27)
各種データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
ER φ8 φ8 φ8
f 15.93 15.93 15.93
H 4.89 4.89 4.89
B 17.1 17.3 16.9
アイレリーフ 14.412 15.182 13.653
(表28)
間隔データ
視度 −1ディオプター −4ディオプター +2ディオプター
d0 5.897 5.127 6.656
d8 14.412 15.182 13.653
【0074】
各数値実施例の各条件式に対する値を表29に示す。
(表29)
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4
条件式(1) -0.896 -0.468 -0.229 -0.675
条件式(2) -1.011 -1.481 -1.400 -0.767
条件式(3) -0.933 -0.875 -1.139 -0.924
条件式(4) 0.024 0.183 -0.003 -0.055
条件式(5) 1.488 1.454 1.024 1.470
条件式(6) -1.604 -1.663 -1.576 -2.080
条件式(7) 0.305 0.306 0.294 0.312
実施例5 実施例6 実施例7
条件式(1) 0.053 -0.064 -0.395
条件式(2) -1.366 -1.273 -1.396
条件式(3) -1.160 -1.211 -1.075
条件式(4) -0.398 -0.296 0.189
条件式(5) 1.103 1.046 0.969
条件式(6) -1.595 -1.556 -0.908
条件式(7) 0.307 0.299 0.307
【0075】
表29から明らかなように、数値実施例1〜数値実施例7は、条件式(1)〜(7)を満足しており、諸収差図から明らかなように諸収差は比較的よく補正されている。
【符号の説明】
【0076】
L1 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第1レンズ
L1’ 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第1レンズ
L2 両凸正レンズからなる第2レンズ
L3 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第3レンズ
L3’ 両凹負レンズからなる第3レンズ
L4 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる第4レンズ
L4’ 両凸正レンズからなる第4レンズ
EP アイポイント
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22
図23
図24
図25
図26
図27
図28