特許 7610062 光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-23

(45)【発行日】2025-01-07

(54)【発明の名称】光学系

(51)【国際特許分類】

   G02B 25/00 20060101AFI20241224BHJP

   G02B 17/08 20060101ALI20241224BHJP

   G02B 27/02 20060101ALI20241224BHJP

【ＦＩ】

G02B25/00

G02B17/08

G02B27/02 Z

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2024089800

(22)【出願日】2024-06-03

【審査請求日】2024-07-04

(31)【優先権主張番号】202410202541.6

(32)【優先日】2024-02-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520357958

【氏名又は名称】ジョウシュウシ エーエーシー レイテック オプトロニクス カンパニーリミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100230086

【弁理士】

【氏名又は名称】譚 粟元

(72)【発明者】

【氏名】姜思遠

【審査官】森内 正明

(56)【参考文献】

【文献】特許第７４０６０２８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０２４－１０４３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－８６６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２３／１５３２６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１７４２０６６０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１７２７０２１８（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１６８８００７４（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１６８８００７３（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１６８５９６１０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１６５９４１７０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１６５４０３９７（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１５５７６１０３（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１４９４２４８９（ＣＮ，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

Ｇ０２Ｂ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

裏側から前側に向かって、順に、光学系の裏側に位置する絞りと、第１レンズ、第２レンズ及び第３レンズのみから構成されたレンズ群と、円偏光板と、映像面とを備え、
ここで、前記円偏光板は、前記映像面の裏側表面に貼り付けられるように設けられ、前記第１レンズの前側表面または前記第２レンズの裏側表面に複合フィルムが設けられており、前記複合フィルムは、反射型偏光フィルム及び１／４波長板を含み、前記反射型偏光フィルムが前記１／４波長板の裏側に設けられ、
前記光学系の焦点距離をｆと定義し、前記第２レンズの焦点距離をｆ２と定義し、前記第１レンズの裏側表面の中心曲率半径をＲ１と定義し、前記第１レンズの前側表面の中心曲率半径をＲ２と定義し、前記第３レンズの裏側表面の中心曲率半径をＲ５と定義し、前記第３レンズの前側表面の中心曲率半径をＲ６と定義し、前記光学系における各レンズの最大有効半径をＳＤｍａｘと定義したときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする光学系。
５．００≦ｆ２／ｆ≦９．００
１．３０≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１－Ｒ２）≦４．８０
０．９０≦Ｒ５／Ｒ６≦２．８０
ＳＤｍａｘ≦２３．００ｍｍ

【請求項2】

前記光学系のアイボックスのサイズをＥｙｅｂｏｘと定義したときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
Ｅｙｅｂｏｘ≧１２．００ｍｍ

【請求項3】

人間の目から前記第１レンズの裏側表面までの軸上距離をｅｙｅｒｅｌｉｅｆと定義したときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
ｅｙｅｒｅｌｉｅｆ≦１６．５０ｍｍ

【請求項4】

前記第１レンズの裏側表面から前記映像面までの軸上距離をＴＬと定義したときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
ＴＬ≦１８．４０ｍｍ

【請求項5】

前記光学系の光学全長をＴＴＬと定義したときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
ＴＴＬ≦３４．８０ｍｍ

【請求項6】

前記第１レンズの裏側表面と前側表面、前記第２レンズの裏側表面と前側表面、及び前記第３レンズの裏側表面と前側表面はいずれも非球面であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項7】

前記光学系の画角をＦＯＶと定義したときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
８５．００°≦ＦＯＶ≦９５．００°

【請求項8】

前記第２レンズの前側表面に半透過半反射膜がめっきされていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項9】

記半透過半反射膜の透過率と反射率はいずれも４０．００％～６０．００％であることを特徴とする請求項８に記載の光学系。

【請求項10】

前記反射型偏光フィルムの透過率は９５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【請求項11】

前記光学系の歪曲収差をＭＩＳＴと定義したときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
ＭＩＳＴ≦３５．００％

【請求項12】

前記光学系の色収差をＬＣと定義したときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
ＬＣ≦１００μｍ

【請求項13】

前記光学系の光学全長をＴＴＬと定義したときに、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
ＴＴＬ／ｆ≦２．１０

【請求項14】

前記映像面は、ディスプレイであり、そのサイズが１．０～１．３インチであることを特徴とする請求項１に記載の光学系。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接眼ディスプレイ技術の分野に関し、特に光学系に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートヘッドマウントデバイスに関する技術が急速に発展しており、光学レンズを搭載した電子機器の応用がより広くなり、光学レンズに対する要求もより多様化になり、仮想現実、拡張現実や複合現実などの分野での応用が急速に成長し、ユーザー体験の観点から、小型で優れた結像方式を兼ね備えた光学系に対する需要が非常に急務となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

上記の問題に鑑みて、本発明は、優れた光学性能を有するとともに、小型で軽量の設計要件を満たす光学系を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記の技術的課題を解決するために、本発明の実施形態には、光学系が提供され、前記光学系は、裏側から前側に向かって、順に、光学系の裏側に位置する絞り、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、円偏光板、映像面を備え、ここで、前記円偏光板は、前記映像面の裏側表面に貼り付けられるように設けられ、前記第１レンズの前側表面または前記第２レンズの裏側表面に複合フィルムが設けられており、前記複合フィルムは、反射型偏光フィルム及び１／４波長板を含み、前記反射型偏光フィルムが前記１／４波長板の裏側に設けられ、前記光学系の焦点距離をｆと定義し、前記第２レンズの焦点距離をｆ２と定義し、前記第１レンズの裏側表面の中心曲率半径をＲ１と定義し、前記第１レンズの前側表面の中心曲率半径をＲ２と定義し、前記第３レンズの裏側表面の中心曲率半径をＲ５と定義し、前記第３レンズの前側表面の中心曲率半径をＲ６と定義し、前記光学系における各レンズの最大有効半径をＳＤｍａｘと定義したときに、以下の関係式を満たす。
５．００≦ｆ２／ｆ≦９．００
１．３０≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１－Ｒ２）≦４．８０
０．９０≦Ｒ５／Ｒ６≦２．８０
ＳＤｍａｘ≦２３．００ｍｍ

【0005】

好ましくは、前記光学系のアイボックスのサイズをＥｙｅｂｏｘと定義したときに、以下の関係式を満たす。
Ｅｙｅｂｏｘ≧１２．００ｍｍ

【0006】

好ましくは、人間の目から前記第１レンズの裏側表面までの軸上距離をｅｙｅｒｅｌｉｅｆと定義したときに、以下の関係式を満たす。
ｅｙｅｒｅｌｉｅｆ≦１６．５０ｍｍ

【0007】

好ましくは、前記第１レンズの裏側表面から前記映像面までの軸上距離をＴＬと定義したときに、以下の関係式を満たす。
ＴＬ≦１８．４０ｍｍ

【0008】

好ましくは、前記光学系の光学全長をＴＴＬと定義したときに、以下の関係式を満たす。
ＴＴＬ≦３４．８０ｍｍ

【0009】

好ましくは、前記第１レンズの裏側表面と前側表面、前記第２レンズの裏側表面と前側表面、及び前記第３レンズの裏側表面と前側表面はいずれも非球面である。

【0010】

好ましくは、前記光学系の画角をＦＯＶと定義したときに、以下の関係式を満たす。
８５．００°≦ＦＯＶ≦９５．００°

【0011】

好ましくは、前記第２レンズの前側表面に半透過半反射膜がめっきされている。

【0012】

好ましくは、前記半透過半反射膜の透過率と反射率はいずれも４０．００％～６０．００％である。

【0013】

好ましくは、前記反射型偏光フィルムの透過率は９５％以上である。

【0014】

好ましくは、前記光学系の歪曲収差をＭＩＳＴと定義したときに、以下の関係式を満たす。
ＭＩＳＴ≦３５．００％

【0015】

好ましくは、前記光学系の色収差をＬＣと定義したときに、以下の関係式を満たす。
ＬＣ≦１００μｍ

【0016】

好ましくは、前記光学系の光学全長をＴＴＬと定義したときに、以下の関係式を満たす。
ＴＴＬ／ｆ≦２．１０

【0017】

好ましくは、前記映像面は、ディスプレイであり、そのサイズが１．０～１．３インチである。

【発明の効果】

【0018】

本発明の有益な効果は、以下のことにある。
第１レンズの前側表面または第２レンズの裏側表面に反射型偏光フィルムと１／４波長板からなる複合フィルムが設けられ、かつ第２レンズの前側表面に半透過半反射膜が設けられることで、２枚のレンズを光路折り畳み構造の実現に関与させ、光学系の光学全長ＴＴＬを大幅に短縮し、光学結像モジュールの体積を小さくし、ＶＲ機器の小型化、軽量化の設計要求を満たすことができる。同時に、本発明に提供された光学系によって、ユーザーは、面倒な調整をせずに最適な位置で最適な表示効果を見ることができ、光学系は小型化及び優れた結像性能を兼ね備えた。

【図面の簡単な説明】

【0019】

本発明の実施形態における技術案をより明確に説明し、以下、実施形態の説明に必要な図面を簡単に説明する。明らかに、以下の図面の説明が、本発明のいくつかの実施形態のみを説明するためのものであり、当業者にとっては、創造的な努力を払わなくても、これらの図面からほかの図面も得られる。ここで、

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る光学系の構成を示す図である。

【図2】図２は、図１に示す光学系のスポットダイヤグラムである。

【図3】図３は、図１に示す光学系の倍率色収差を示す図である。

【図4】図４は、図１に示す光学系の像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。

【図5】図５は、図１に示す光学系が膜層構造を備える模式図である。

【図6】図６は、本発明の第２実施形態に係る光学系の一部の構成を示す図である。

【図7】図７は、図６に示す光学系のスポットダイヤグラムである。

【図8】図８は、図６に示す光学系の倍率色収差を示す図である。

【図9】図９は、図６に示す光学系の像面湾曲及び歪曲収差を示す図である。

【図10】図１０は、図６に示す光学系が膜層構造を備える模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明の各実施形態において、本発明に対する理解を便宜にするために、多くの技術的細部まで記載されているが、これらの技術的細部および以下の各実施形態に基づく種々の変化及び修正がなくても、本発明が保護しようとする技術案を実現可能であることは、当業者にとっては自明なことである。

【0021】

図１～図１０に示すように、本発明の技術案では、光学系１００、２００が提供されている。図１、図６に示されたのは、本発明の光学系１００、２００であり、この光学系１００、２００は合わせて３枚のレンズを備える。具体的に、前記光学系１００、２００は、裏側から前側に向かって、順に、絞り１１、第１レンズ１２、反射型偏光フィルム１３、１／４波長板１４、第２レンズ１５、半透過半反射膜１６、第３レンズ１７、円偏光板１８、映像面１９を備える。本実施形態では、映像面１９は、ディスプレイであり、そのサイズが１．０～１．３インチである。なお、本発明において、裏側は人間の目側、前側はディスプレイ側であり、前側表面とは、光軸の方向においてディスプレイ側に向かう表面を指し、裏側表面とは、光軸の方向において人間の目側に向かう表面を指す。

【0022】

具体的に、前記映像面１９から発せられた光線は、円偏光板１８を通過した後、左回り円偏光ＬＣＰを形成して第３レンズ１７に入射し、第２レンズ１５の前側表面に半透過半反射膜１６がめっきされ、第３レンズ１７の裏側表面から出射された左回り円偏光ＬＣＰが半透過半反射膜１６に入射し、一部の光線が反射され、一部の光線が第２レンズ１５に入射し、このとき、第２レンズ１５に入射した光線は左回り円偏光ＬＣＰである。

【0023】

第１レンズ１２の前側表面に反射型偏光フィルム１３と１／４波長板１４からなる複合フィルムが設けられている場合、前記反射型偏光フィルム１３は、前記１／４波長板１４よりも前記第１レンズ１２の前側表面に近く、第２レンズ１５から出射された左回り円偏光ＬＣＰは、１／４波長板１４を初回に通過した後に直線偏光Ｓに変換され、その後、反射型偏光フィルム１３にて反射され、このときの反射光は依然として直線偏光Ｓであり、２回目に１／４波長板１４を通過した後に左回り円偏光ＬＣＰに変換され、２回目に第２レンズ１５に入射した後に、半透過半反射膜１６にて部分的に反射され、反射された光線が右回り円偏光ＲＣＰに変換されて３回目に第２レンズ１５に入射し、右回り円偏光ＲＣＰは第２レンズ１５から出射されてから、１／４波長板１４に入射し、１／４波長板１４によって直線偏光Ｐに変換されて反射型偏光フィルム１３に入射し、反射型偏光フィルム１３が直線偏光Ｓを反射しかつ直線偏光Ｐを透過させる特性を有しているため、直線偏光Ｐは第１レンズを透過してから絞り１９に入射する。ここで、絞り１１の位置は人間の目の表面をシミュレーションする位置である。

【0024】

第２レンズ１５の裏側表面に反射型偏光フィルム１３と１／４波長板１４からなる複合フィルムが設けられている場合、前記反射型偏光フィルム１３は、前記１／４波長板１４よりも前記第２レンズ１５の裏側表面から遠く、第２レンズ１５から出射された左回り円偏光ＬＣＰは、１／４波長板１４を初回に通過した後に直線偏光Ｓに変換され、その後、反射型偏光フィルム１３にて反射され、このときの反射光は依然として直線偏光Ｓであり、２回目に１／４波長板１４を通過した後に左回り円偏光ＬＣＰに変換され、２回目に第２レンズ１５に入射した後に、半透過半反射膜１６にて部分的に反射され、反射された光線が右回り円偏光ＲＣＰに変換されて３回目に第２レンズ１５に入射し、右回り円偏光ＲＣＰは第２レンズ１５から出射されてから、１／４波長板１４に入射し、１／４波長板１４によって直線偏光Ｐに変換されて反射型偏光フィルム１３に入射し、反射型偏光フィルム１３が直線偏光Ｓを反射しかつ直線偏光Ｐを透過させる特性を有しているため、直線偏光Ｐは第１レンズを透過してから絞り１９に入射する。

【0025】

第１レンズ１２の前側表面に反射型偏光フィルム１３と１／４波長板１４からなる複合フィルムが設けられ、光路折り畳み構造を利用して光学系の体積を小さくしている。また、第２レンズ１５の前側表面に半透過半反射膜１６が設置され、第１レンズ１２と第２レンズ１５を同時に折り返し光路案に関与させることで、光学系の光学全長を大幅に短縮し、ＶＲ機器の小型化と軽量化の発展に有利である。

【0026】

光学系の焦点距離をｆと定義し、第２レンズ１５の焦点距離をｆ２と定義したときに、５．００≦ｆ２／ｆ≦９．００の関係式が設立され、第２レンズ１５の焦点距離と光学系の総焦点距離の比が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、焦点距離を配分することにより、軸外画角の収差の問題の補正に有利である。

【0027】

第１レンズ１２の裏側表面の中心曲率半径をＲ１と定義し、第１レンズ１２の前側表面の中心曲率半径をＲ２と定義したときに、１．３０≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１－Ｒ２）≦４．８０の関係式が設立され、第１レンズの形状が規定されている。この関係式の範囲内にあれば、表面形状を合理的に制御することにより、反射過程における光線の収差を補正するのに有利であると同時に、光学系の全長を短縮するのに有利である。

【0028】

第３レンズ１７の裏側表面の中心曲率半径をＲ５と定義し、第３レンズ１７の前側表面の中心曲率半径をＲ６と定義したときに、０．９０≦Ｒ５／Ｒ６≦２．８０の関係式が設立され、この関係式の範囲内にあれば、第３レンズ１７の表面形状を制御することにより、第３レンズ１７からの光線の出射角を効果的に大きくすることができ、光学系が大きな視野範囲を持つようになり、大きな眼球運動範囲を提供することができる。

【0029】

光学系における各レンズの最大有効半径をＳＤｍａｘと定義したときに、ＳＤｍａｘ≦２３．００ｍｍの関係式が設立され、この関係式の範囲内にあれば、光学系の体積を減らすことに役立つ。

【0030】

光学系のアイボックスのサイズをＥｙｅｂｏｘと定義したときに、Ｅｙｅｂｏｘ≧１２．００ｍｍの関係式が設立され、この関係式の範囲内にあれば、ユーザーは、面倒な調整をせずに最適な位置で最適な表示効果を見ることができ、ＦＯＶが９０°に達するようにＦＯＶを大きくする。さらに理解しやすいように、アイボックスのサイズｅｙｅｂｏｘは、光学系の入射瞳径ＥＮＰＤ±４ｍｍと眼球運動範囲ｅｙｅｓｈｉｆｔ±４ｍｍの和と見なされることができる。ｅｙｅｂｏｘ≧１２ｍｍのように設定することにより、光学系の全視野の性能がより良くなり、メガネの位置調整が悪い場合のユーザーの表示体験を向上させることができる。

【0031】

人間の目から第１レンズ１２の裏側表面までの軸上距離をｅｙｅｒｅｌｉｅｆ、すなわち絞り１１から第１レンズ１２の裏側表面までの軸上距離（他の構造、例えば、機械的機構、メガネなどを置くことができる空間である）と定義したときに、ｅｙｅｒｅｌｉｅｆ≦１６．５０ｍｍの関係式が設立され、この関係式の範囲内にあれば、目の順調さを満たしている場合、光学系の光学全長をより小さくすることができ、小型化に有利である。

【0032】

第１レンズ１２の裏側表面から映像面１９までの軸上距離をＴＬと定義したときに、ＴＬ≦１８．４０ｍｍの関係式が設立され、この関係式の範囲内にあれば、光学系の小型化に有利である。

【0033】

光学系の光学全長（人間の目から映像面１９までの軸上距離、すなわち絞り１１から映像面１９までの軸上距離）をＴＴＬと定義したときに、ＴＴＬ≦３４．８０ｍｍの関係式が設立され、この関係式の範囲内にあれば、光学系の小型化に有利である。

【0034】

第１レンズ１２の裏側表面と前側表面、第２レンズ１５の裏側表面と前側表面、及び第３レンズ１７の裏側表面と前側表面はいずれも非球面である。非球面に設計されることで、表示画像のフォーカス位置を調整し、表示画像の色収差と歪曲収差を小さくし、結像品質を向上させることができる。

【0035】

本発明では、半透過半反射膜１６の透過率と反射率はいずれも４０．００％～６０．００％であり、例えば、各実施例では、５０：５０、４０：６０、６０：４０などであってもよい。

【0036】

本発明では、反射型偏光フィルム１３の透過率は９５％以上であり、より高い透過率によって、光学系の光線効能を高め、表示輝度を増加させることができる。

【0037】

光学系の光学歪曲収差をＭＩＳＴと定義したときに、ＭＩＳＴ≦３５．００％の関係式が設立され、この関係式の範囲内にあれば、光学系の歪曲収差が小さくなり、ユーザーによりリアルなＶＲ環境を提供することができる。

【0038】

光学系の色収差をＬＣと定義したときに、ＬＣ≦１００μｍの関係式が設立され、この関係式の範囲内にあれば、光学系の色収差が小さくなり、ユーザーによりリアルなＶＲ環境を提供することができる。

【0039】

光学系の焦点距離をｆと定義し、ＴＴＬ／ｆ≦２．１０の関係式が設立され、この関係式の範囲内にあれば、光学系の体積を減らすことに有利である。
（第１実施形態）

【0040】

以下、実施例を用いて本発明の光学系１００を説明する。各実施例に記載された記号は下記の通りである。焦点距離、軸上距離、中心曲率半径、軸上厚み、変曲点位置、停留点位置の単位はｍｍである。

【0041】

図１及び図５には、本発明の第１実施形態の光学系１００が示されている。

【0042】

図５に示すように、第１実施形態では、前記反射型偏光フィルム１３と前記１／４波長板１４からなる複合フィルムが前記第１レンズ１２の前側表面１２２に設けられている。

【0043】

表１、表２には、本発明の第１実施形態における光学系１００の設定データを示す。

【0044】

【表1】

【0045】

ここで、各記号の意味は下記の通りである。
Ｒ：光学面の中心における曲率半径
Ｒ１：第１レンズ１２の裏側表面の中心曲率半径
Ｒ２：第１レンズ１２の前側表面の中心曲率半径
Ｒ３：第２レンズ１５の裏側表面の中心曲率半径
Ｒ４：第２レンズ１５の前側表面の中心曲率半径
Ｒ５：第３レンズ１７の裏側表面の中心曲率半径
Ｒ６：第３レンズ１７の前側表面の中心曲率半径
ｄ：レンズの軸上厚み、レンズ間の軸上距離（光路を分かりやすくするために、光が裏側から前側に伝播することをプラス値とし、光が前側から裏側に伝播することをマイナス値とする）
ｄ０：絞り１１から第１レンズ１２の裏側表面１２１までの軸上距離
ｄ１：第１レンズ１２の軸上厚み
ｄ２：反射型偏光フィルム１３の軸上厚み
ｄ３：１／４波長板１４の軸上厚み
ｄ４：１／４波長板１４の前側表面１４１から第２レンズ１５の裏側表面１５１までの軸上距離
ｄ５：第２レンズ１５のの軸上厚み
ｄ６：第２レンズ１５の軸上厚みのマイナス値
ｄ７：１／４波長板１４の前側表面１４１から第２レンズ１５の裏側表面１５１までの軸上距離のマイナス値
ｄ８：１／４波長板１４の軸上厚みのマイナス値
ｄ９：第２レンズ１５の前側表面１５２から第３レンズ１７の裏側表面１７１までの軸上距離
ｄ１０：第３レンズ１７の軸上厚み
ｄ１１：第３レンズ１７の前側表面１７２から円偏光板１８の裏側表面１８１までの軸上距離
ｄ１２：円偏光板１８の軸上厚み
ｎｄ：ｄ線の屈折率（ｄ線は波長５４０ｎｍの緑色光である）
ｎｄ１：第１レンズ１２のｄ線の屈折率
ｎｄ２：第２レンズ１５のｄ線の屈折率
ｎｄ３：第３レンズ１７のｄ線の屈折率
ｎｇ：円偏光板１８のｄ線の屈折率
ｖｄ：アッベ数
ｖ１：第１レンズ１２のアッベ数
ｖ２：第２レンズ１５のアッベ数
ｖ３：第３レンズ１７のアッベ数
ｖｇ：円偏光板１８のアッベ数

【0046】

表２には、本発明の第１実施形態における光学系１００の各レンズの非球面データを示す。

【0047】

【表2】

【0048】

便宜上、各レンズ面の非球面は下記の式（１）に示す非球面を使用する。ただし、本発明は、この式（１）に示す非球面多項式形式に限定されていない。
ｚ＝（ｃｒ^２）／｛１＋［１－（ｋ＋１）（ｃ^２ｒ^２）］^１／２｝＋Ａ４ｒ^４＋Ａ６ｒ^６＋Ａ８ｒ^８＋Ａ１０ｒ^１０＋Ａ１２ｒ^１２＋Ａ１４ｒ^１４＋Ａ１６ｒ^１６ （１）

【0049】

ここで、ｋは円錐係数であり、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６は非球面係数であり、ｃは光学面の中心の曲率であり、ｒは非球面曲線上の点と光軸との垂直距離であり、ｚは非球面深さ（非球面における光軸から離れた距離がｒである点と、非球面光軸上の頂点に接する接平面との垂直距離）である。

【0050】

図２と図３は、それぞれ、波長４７０ｎｍ、５４０ｎｍ、６３０ｎｍの光が第１実施形態における光学系１００を通過した後のスポットダイアグラム及び倍率色収差を示す図である。図４は、波長５４０ｎｍの光が第１実施形態の光学系１００を通過した後の像面湾曲および歪曲収差を示す図であり、図４の像面湾曲Ｓはサジタル方向の像面湾曲、Ｔは子午方向の像面湾曲である。

【0051】

本実施形態では、前記光学系１００の入射瞳径ＥＮＰＤは４．００ｍｍ、全視野像高ＩＨは１１．５００ｍｍ、対角線方向の画角ＦＯＶは８９．９４°であり、光学系１００は、小型化、軽量化の設計要求を満たし、その軸上、軸外色収差が十分に補正され、優れた光学特性を備えている。
（第２実施形態）

【0052】

第２実施形態は第１実施形態と基本的に同じであり、その記号の意味が第１実施形態と同じであり、以下では相違点のみを列挙する。

【0053】

図６及び図１０には、本発明の第２実施形態における光学系２００が示されている。

【0054】

図１０に示すように、第２実施形態の光学系２００では、前記反射型偏光フィルム１３と前記１／４波長板１４からなる複合フィルムが前記第２レンズ１５の裏側表面１５１に設けられている。

【0055】

表３と表４には、本発明の第２実施形態における光学系２００の設定データを示す。

【0056】

この第２実施形態では、複合フィルムの設置位置が第１実施形態と異なるため、第１実施形態と異なるのは、表３中のｄ４が第１レンズ１２の前側表面１２２から反射型偏光フィルム１３の裏側表面１３１までの軸上距離を表していることである。

【0057】

【表3】

【0058】

表４には、本発明の第２実施形態における光学系２００の各レンズの非球面データを示す。

【0059】

【表4】

【0060】

図７と図８は、それぞれ、波長４７０ｎｍ、５４０ｎｍ、６３０ｎｍの光が第２実施形態の光学系２００を通過した後のスポットダイアグラム及び倍率色収差を示す図である。図９は、波長５４０ｎｍの光が第２実施形態の光学系２００を通過した後の像面湾曲および歪曲収差を示す図である。図９の像面湾曲Ｓはサジタル方向の像面湾曲、Ｔは子午方向の像面湾曲である。

【0061】

本実施形態では、前記光学系１０の入射瞳径ＥＮＰＤは４．００ｍｍ、全視野像高ＩＨは１１．２００ｍｍ、対角線方向の画角ＦＯＶは９４．９５°であり、光学系２００は、小型化、軽量化の設計要求を満たし、その軸上、軸外色収差が十分に補正され、優れた光学特性を備えている。

【0062】

【表5】

【0063】

上記の各実施形態は本発明を実現するための具体的な実施形態であるが、実際の応用において、本発明の主旨及び範囲から逸脱しない範囲での形式及び細部に対する各種の変更は、いずれも本発明の保護範囲に属することは、当業者であれば理解できるはずである。

【要約】      （修正有）

【課題】本発明は、光学系を開示する。
【解決手段】裏側から前側に向かって順に、絞り、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、円偏光板、映像面を備え、円偏光板は、映像面の裏側に設けられ、第１レンズの表面または第２レンズの裏側表面に複合フィルムが設けられており、複合フィルムは、反射型偏光フィルム及び１／４波長板を含み、反射型偏光フィルムが１／４波長板の裏側に設けられ、光学系の焦点距離をｆ、第２レンズの焦点距離をｆ２、第１レンズの裏側表面の中心曲率半径をＲ１、第１レンズの前側表面の中心曲率半径をＲ２、第３レンズの裏側表面の中心曲率半径をＲ５、第３レンズの前側表面の中心曲率半径をＲ６、光学系における各レンズの最大有効半径をＳＤｍａｘと定義したときに、５．００≦ｆ２／ｆ≦９．００、１．３０≦（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１－Ｒ２）≦４．８０、０．９０≦Ｒ５／Ｒ６≦２．８０、ＳＤｍａｘ≦２３．００ｍｍなる式を満たす。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】