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技術 観察光学系およびそれを備えた画像表示装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 茂木修一
出願日 2019年2月14日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-024086
公開日 2020年8月31日 (2ヶ月経過) 公開番号 2020-134570
状態 未査定
技術分野 ファインダー 光学要素・レンズ レンズ系
主要キーワード フレネル構造 製造難易度 フレネル形状 段差量 理想レンズ 対角線長 画像表示面側 可変間隔
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月31日)のものです。
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図面 (20)

課題

高い光学性能を有する、小型の観察光学系を提供する。

解決手段

画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系であって、負レンズ正レンズとを有し、負レンズと正レンズの少なくとも一方は、フレネル形状を有するレンズ面を有し、フレネル形状のレンズ面のパワー(ただし、フレネル形状のレンズ面が複数存在する場合にはパワーの最大値)をΦr、観察光学系の全系のパワーをΦf、フレネル形状のレンズ面における最大の壁面の長さ(mm)をhsag、d線の波長(mm)をλとするとき、所定の条件式満足する。

概要

背景

従来、液晶パネルなどの画像表示面を観察するため、複数のレンズを有する観察光学系が知られている。このような観察光学系は、視認性を高めるために広い視野(高倍率)とアイレリーフを確保し、諸収差が良好に補正されていることが求められている。また、観察光学系を小型化(薄型化)するため、小型の画像表示面を用いることが望まれている。

特許文献1には、広視野かつ小型の観察光学系が開示されている。特許文献2には、接眼レンズ回折光学素子を適用し、回折効率の高い設計波長を好適に設定する電子ビューファインダが開示されている。

概要

高い光学性能を有する、小型の観察光学系を提供する。画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系であって、負レンズ正レンズとを有し、負レンズと正レンズの少なくとも一方は、フレネル形状を有するレンズ面を有し、フレネル形状のレンズ面のパワー(ただし、フレネル形状のレンズ面が複数存在する場合にはパワーの最大値)をΦr、観察光学系の全系のパワーをΦf、フレネル形状のレンズ面における最大の壁面の長さ(mm)をhsag、d線の波長(mm)をλとするとき、所定の条件式満足する。

目的

また、観察光学系を小型化(薄型化)するため、小型の画像表示面を用いることが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系であって、負レンズ正レンズとを有し、前記負レンズと前記正レンズの少なくとも一方は、フレネル形状を有するレンズ面を有し、前記フレネル形状の前記レンズ面のパワー(ただし、前記フレネル形状の前記レンズ面が複数存在する場合には前記パワーの最大値)をΦr、前記観察光学系の全系のパワーをΦf、前記フレネル形状の前記レンズ面における最大の壁面の長さ(mm)をhsag、d線の波長(mm)をλとするとき、0.1<|Φr/Φf|<5.020<hsag/λ<180なる条件式満足することを特徴とする観察光学系。

請求項2

前記負レンズと前記正レンズのうち前記フレネル形状の前記レンズ面を有するレンズのパワー(ただし、前記フレネル形状の前記レンズ面が複数存在する場合には前記パワーの最大値)をΦflとするとき、0.01<|Φfl/Φf|<3.00なる条件式を満足することを特徴とする請求項1に記載の観察光学系。

請求項3

前記正レンズが前記フレネル形状の前記レンズ面を有する場合において、前記正レンズのパワー(ただし、前記フレネル形状の前記レンズ面が複数存在する場合には前記パワーの最大値)をΦfpとするとき、0.02<Φfp/Φf<3.00なる条件式を満足することを特徴とする請求項1または2に記載の観察光学系。

請求項4

前記負レンズが前記フレネル形状の前記レンズ面を有する場合において、前記負レンズのパワー(ただし、前記フレネル形状の前記レンズ面が複数存在する場合には前記パワーの最小値)をΦfnとするとき、−0.30<Φfn/Φf<−0.20なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の観察光学系。

請求項5

前記観察光学系の画像表示面側のレンズ面から観察側のレンズ面までの光軸上の長さをTfd、前記観察光学系の全系の焦点距離をfとするとき、0.05<Tfd/f<3.00なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の観察光学系。

請求項6

前記負レンズと前記正レンズのうち前記フレネル形状の前記レンズ面を有するレンズの光軸上の厚みをTfr、前記観察光学系の全系の焦点距離をfとするとき、0.01<Tfr/f<0.30なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の観察光学系。

請求項7

前記画像表示面の対角線長の半分の長さをYp、前記観察光学系の全系の焦点距離をfとするとき、0.05<Yp/f<0.60なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の観察光学系。

請求項8

前記観察光学系において屈折力を有するレンズのうち最も観察側のレンズからアイポイントまでの距離をep、前記フレネル形状のレンズ面の有効径をheaとするとき、0.1<atan((α−β)/(1−αβ))*60<12.0(min)α=(ep+hsag)/(hea/2)β=ep/(hea/2)なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の観察光学系。

請求項9

前記観察光学系のレンズのパワーの最大値をΦflとするとき、0.2<|Φfl/Φf|<6.0なる条件式を満足する請求項1乃至8のいずれか一項に記載の観察光学系。

請求項10

前記正レンズのパワーの最大値をΦlpとするとき、1.0<Φlp/Φf<3.0なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の観察光学系。

請求項11

前記負レンズのパワーの最小値をΦflnとするとき、−5.0<Φln/Φf<−0.5なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の観察光学系。

請求項12

画像表示素子と、前記画像表示素子の画像表示面に表示された画像を観察するための請求項1乃至11のいずれか一項に記載の観察光学系と、を有することを特徴とする画像表示装置

技術分野

0001

本発明は、電子ビューファインダ等の画像表示装置に好適な観察光学系に関する。

背景技術

0002

従来、液晶パネルなどの画像表示面を観察するため、複数のレンズを有する観察光学系が知られている。このような観察光学系は、視認性を高めるために広い視野(高倍率)とアイレリーフを確保し、諸収差が良好に補正されていることが求められている。また、観察光学系を小型化(薄型化)するため、小型の画像表示面を用いることが望まれている。

0003

特許文献1には、広視野かつ小型の観察光学系が開示されている。特許文献2には、接眼レンズ回折光学素子を適用し、回折効率の高い設計波長を好適に設定する電子ビューファインダが開示されている。

先行技術

0004

特開2018−101131号公報
特開2003−329935号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1および特許文献2のそれぞれに開示された観察光学系では、光学性能を高めるために正レンズパワーを強めると、正レンズの中心肉厚が増大する。このため、観察光学系の小型化(薄型化、軽量化)を図ることが難しい。

0006

そこで本発明は、高い光学性能を有する、小型の観察光学系および画像表示装置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

0007

本発明の一側面としての観察光学系は、画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系であって、負レンズと正レンズとを有し、前記負レンズと前記正レンズの少なくとも一方は、フレネル形状を有するレンズ面を有し、前記フレネル形状の前記レンズ面のパワー(ただし、前記フレネル形状の前記レンズ面が複数存在する場合には前記パワーの最大値)をΦr、前記観察光学系の全系のパワーをΦf、前記フレネル形状の前記レンズ面における最大の壁面の長さ(mm)をhsag、d線の波長(mm)をλとするとき、所定の条件式満足する。

0008

本発明の他の側面としての画像表示装置は、画像表示素子と、前記画像表示素子の画像表示面に表示された画像を観察するための請求項1乃至10のいずれか一項に記載の観察光学系とを有する。

0009

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

発明の効果

0010

本発明によれば、高い光学性能を有する、小型の観察光学系および画像表示装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0011

実施例1における観察光学系の断面図である。
実施例1における観察光学系の収差図である。
実施例2における観察光学系の断面図である。
実施例2における観察光学系の収差図である。
実施例3における観察光学系の断面図である。
実施例3における観察光学系の収差図である。
実施例4における観察光学系の断面図である。
実施例4における観察光学系の収差図である。
実施例5における観察光学系の断面図である。
実施例5における観察光学系の収差図である。
実施例6における観察光学系の断面図である。
実施例6における観察光学系の収差図である。
実施例7における観察光学系の断面図である。
実施例7における観察光学系の収差図である。
実施例8における観察光学系の断面図である。
実施例8における観察光学系の収差図である。
実施例9における観察光学系の断面図である。
実施例9における観察光学系の収差図である。
実施例10における観察光学系の断面図である。
実施例10における観察光学系の収差図である。
実施例11における観察光学系の断面図である。
実施例11における観察光学系の収差図である。
実施例12における観察光学系の断面図である。
実施例12における観察光学系の収差図である。
実施例13における観察光学系の断面図である。
実施例13における観察光学系の収差図である。
各実施例におけるフレネルレンズの説明図である。
各実施例におけるフレネルレンズの説明図である。
本実施形態における撮像ステムブロック図である。

実施例

0012

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

0013

図1は、実施例1における観察光学系のレンズ構成を示す断面図である。図2は、実施例1における観察光学系の各収差(球面収差非点収差歪曲色収差)を示す収差図である。同様に、図3および図4はそれぞれ、実施例2における観察光学系の断面図および収差図である。図5および図6はそれぞれ、実施例3における観察光学系の断面図および収差図である。図7および図8はそれぞれ、実施例4における観察光学系の断面図および収差図である。図9および図10はそれぞれ、実施例5における観察光学系の断面図および収差図である。図11および図12はそれぞれ、実施例6における観察光学系の断面図および収差図である。図13および図14はそれぞれ、実施例7における観察光学系の断面図および収差図である。図15および図16はそれぞれ、実施例8における観察光学系の断面図および収差図である。図17および図18はそれぞれ、実施例9における観察光学系の断面図および収差図である。図19および図20はそれぞれ、実施例10における観察光学系の断面図および収差図である。図21および図22はそれぞれ、実施例11における観察光学系の断面図および収差図である。図23および図24はそれぞれ、実施例12における観察光学系の断面図および収差図である。図25および図26はそれぞれ、実施例13における観察光学系の断面図および収差図である。図27および図28は、各実施例におけるフレネルレンズLFの説明図である。図27および図28は、フレネルレンズLFの中心輪帯面頂点から端部までの光軸方向の長さと壁面の長さ(段差)、および、フレネルレンズLFの中心輪帯の面頂点から端部までの直径、フレネルレンズLFの有効径の定義の説明図を示している。

0014

画像表示面の対角長が約20mm以下の小型の表示パネル(画像表示素子)を広い視野(視野角約30度以上)で観察するには、観察光学系の全体は強い正のパワーを持つ必要がある。このため、観察光学系を構成する各レンズ群に強い正の屈折力、負の屈折力が必要になる。ただし、各レンズのパワーを強めると、レンズの中心部または周辺部の肉厚が増大するため、小型化(薄型化)の観点で改善の余地がある。そこで本実施形態の観察光学系は、図1乃至図26に示されるように、負レンズと正レンズとを有し、負レンズと正レンズの少なくとも一方はフレネル形状を有するレンズ面(フレネル面)を有し、所定の条件を満足する。

0015

図27および図28において、Freはフレネル面(フレネル形状のレンズ面)であり、同心円状の複数のフレネル格子FPが所定の格子ピッチで配列されている。Laは光軸である。heaはフレネルレンズLFの有効径である。Frはフレネル格子が形成されたフレネル輪帯である。また図27および図28では、フレネルレンズLFの面頂点FL1から端部FL2までの光軸Laに沿った方向(光軸方向)の長さをh1、光軸Laから数えたときの第n番目のフレネル格子(輪帯)の壁面の長さをhnとしている。

0016

各収差図図2図4図6図8図10図12図14図16図18図20図22図24図26)は、観察光学系の視度が−1ディオプター標準視度)のときを示している。各実施例の観察光学系は、デジタルカメラビデオカメラ等の撮像装置の観察光学系に適して用いられる。観察光学系のレンズ構成を示す各断面図図1図3図5図7図9図11図13図15図17図19図21図23図25)において、左方が画像表示面側右方観察側である。

0017

各断面図において、L1は第1レンズ群、L2は第2レンズ群、L3は第3レンズ群、L4は第4レンズ群、L5は第5レンズ群、DIは画像表示面、EPはアイポイントCG1、CG2はカバーガラスを示している。アイポイントEPは、画像表示面の最周辺からの光線観測者の瞳を通過する範囲内であれば光軸方向に移動してもよい。また、レンズ最終面からアイポイントEPまでの距離をアイレリーフとする。カバーガラスCG1、CG2は、画像表示面やレンズを保護するプレートであり、画像表示面からレンズ群との間やレンズ群とアイポイントEPとの間に設けてもよい。なお、カバーガラスCG1、CG2は必須ではないため、観察光学系に設けなくてもよい。

0018

各収差図において、d、cはd線およびc線、ΔM、ΔSはメリディナル像面およびサジタル像面、倍率色収差はc線によりそれぞれ表されている。光路図と収差図においては、アイポイントEPの位置に焦点距離約32mmの理想レンズを配置し、さらに結像させた状態で表示している。波長は、d線の波長を示している。

0019

各実施例では、視度調整に際し、第1から第2レンズ群、もしくは、第1から第3レンズ群、または、第1から第4レンズ群、もしくは、第2から第4レンズ群を一体的に光軸に沿って移動させることにより視度を変化させている。各実施例において、レンズ群を観察側に移動させることで、視度を+側から−側に変化させる。なお各実施例において、例えば、1つのレンズ、隣接する2つのレンズ群、または、3つのレンズ群を一体的に移動させて視度調整を行うことができる。

0020

実施例1から実施例5において、第1レンズ群L1は1枚の負レンズにより構成される。第2レンズ群L2は、1枚の正レンズにより構成される。第1レンズ群L1および第2レンズ群L2は、瞳近軸光線および物体近軸光線が共に高い位置を通るため、全ての諸収差を発生させている。これらの収差に対して第1レンズ群L1の瞳近軸光線が高い位置に負レンズを配置することで、色収差および球面収差を補正する。また、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を制御する。また、物体近軸光線の高い第2レンズ群L2を配置することで、コマ収差および非点収差を補正する。このように負レンズに対して正レンズを並べて配置することにより、非対称収差キャンセルして収差補正が容易になる。

0021

実施例1において、第1レンズ群L1および第2レンズ群L2は非球面を有する。実施例2〜実施例5において、第2レンズ群L2は非球面を有する。これにより、球面収差、コマ収差、および、像面湾曲を補正することができる。実施例1における正の屈折力を有する第2レンズ群L2は、フレネル構造(フレネル形状のレンズ面)を有する。実施例2および実施例5における負の屈折力を有する第1レンズ群L1は、フレネル構造を有する。実施例3および実施例4における負の屈折力を有する第1レンズ群L1、および、正の屈折力を有する第2レンズ群L2は、フレネル構造を有する。実施例1は第1レンズL1を球面として設計を行ってもよい。これにより、製造難易度下げて製造容易な観察光学系を実現することができる。

0022

実施例6および実施例7において、第1レンズ群L1は1枚の正レンズにより構成される。第2レンズ群L2は、1枚の負レンズにより構成される。第3レンズ群L3は、1枚の正レンズにより構成される。第2レンズ群L2および第3レンズ群L3は、瞳近軸光線および物体近軸光線が共に高い位置を通るため、全ての諸収差を発生させている。これらの収差に対して第2レンズ群L2の瞳近軸光線が高い位置に負レンズを配置することで、色収差および球面収差を補正する。また、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を制御する。また、物体近軸光線の高い第3レンズ群L3を配置することで、コマ収差および非点収差を補正する。このように負レンズに対して正レンズを並べて配置することにより、非対称収差をキャンセルして収差補正が容易になる。

0023

実施例6および実施例7において、第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、および、第3レンズ群L3は、非球面を有する。これにより、球面収差、コマ収差、および、像面湾曲を補正することができる。実施例6における正の屈折力を有する第1レンズ群L1は、フレネル構造(フレネル形状のレンズ面)を有する。実施例7における正の屈折力を有する第3レンズ群L3は、フレネル構造を有する。実施例6および実施例7は第2レンズL2を球面として設計を行ってもよい。これにより、製造難易度を下げて製造容易な観察光学系を実現することができる。

0024

実施例8から実施例11において、第1レンズ群L1は、1枚の正レンズにより構成される。第2レンズ群L2は、1枚の負レンズにより構成される。第3レンズ群L3は、1枚の正レンズにより構成される。第4レンズ群L4は、1枚の正レンズにより構成される。第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、および、第4レンズ群L4は、瞳近軸光線および物体近軸光線が共に高い位置を通るため、全ての諸収差を発生させている。これらの収差に対して第2レンズ群L2の瞳近軸光線が高い位置に負レンズを配置することで、色収差および球面収差を補正する。また、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を制御する。また、物体近軸光線の高い第3レンズ群L3を配置することで、コマ収差および非点収差を補正する。このように負レンズに対して正レンズを並べて配置することにより、非対称収差をキャンセルして収差補正が容易になる。

0025

実施例8および実施例9は、第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、および、第4レンズ群L4は、非球面を有する。これにより、球面収差、コマ収差、および、像面湾曲を補正することができる。実施例9における正の屈折力を有する第4レンズ群L4は、フレネル構造(フレネル形状のレンズ面)を有する。実施例10における負の屈折力を有する第2レンズ群L2は、フレネル構造を有する。実施例11における第1レンズ群L1および第2レンズ群L2は、フレネル構造を有する。実施例8から実施例11は、第2レンズ群L2を球面として設計を行ってもよい。これにより、製造難易度を下げて製造容易な観察光学系を実現することができる。

0026

実施例12において、第1レンズ群L1は、1枚の負レンズにより構成される。第2レンズ群L2は、1枚の正レンズにより構成される。第3レンズ群L3は、1枚の負レンズにより構成される。第4レンズ群L4は、1枚の正レンズにより構成される。第5レンズ群L5は、1枚の正レンズにより構成される。第3レンズ群L3および第4レンズ群L4は、瞳近軸光線および物体近軸光線が共に高い位置を通るため、全ての諸収差を発生させている。これらの収差に対して第3レンズ群L3の瞳近軸光線が高い位置に負レンズを配置することで、色収差および球面収差を補正する。また、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を制御する。また、物体近軸光線の高い第4レンズ群L4を配置することで、コマ収差および非点収差を補正する。このように負レンズに対して正レンズを並べて配置することにより、非対称収差をキャンセルして収差補正が容易になる。

0027

実施例12において、第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、および、第5レンズ群L5は、非球面を有する。これにより、球面収差、コマ収差、および、像面湾曲を補正することができる。実施例12における第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第4レンズ群L4、および、第5レンズ群L5は、フレネル構造(フレネル形状のレンズ面)を有する。実施例12は、第3レンズ群L3を球面として設計を行ってもよい。これにより、製造難易度を下げて製造容易な観察光学系を実現することができる。

0028

実施例13において、第1レンズ群L1は、1枚の正レンズにより構成される。第2レンズ群L3は、1枚の負レンズにより構成される。第3レンズ群L3は、1枚の正レンズにより構成される。第4レンズ群L4は、1枚の正レンズにより構成される。第5レンズ群L5は、1枚の正レンズにより構成される。第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、おおび、第4レンズ群L4は、瞳近軸光線および物体近軸光線が共に高い位置を通るため、全ての諸収差を発生させている。これらの収差に対して第3レンズ群L3の瞳近軸光線が高い位置に負レンズを配置することで、色収差および球面収差を補正する。また、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を制御する。また、物体近軸光線の高い第4レンズ群L4を配置することで、コマ収差および非点収差を補正する。このように負レンズに対して正レンズを並べて配置することにより、非対称収差をキャンセルして収差補正が容易になる。

0029

実施例13において、第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4、および、第5レンズ群L5は、非球面を有する。これにより、球面収差、コマ収差、および、像面湾曲を補正することができる。実施例13における第5レンズ群L5は、フレネル構造(フレネル形状のレンズ面)を有する。実施例13は、第2レンズ群L2を球面として設計を行ってもよい。これにより、製造難易度を下げて製造容易な観察光学系を実現することができる。

0030

次に、各実施例における観察光学系が満足する条件について説明する。各実施例の観察光学系は、負レンズと正レンズとを有し、負レンズと正レンズの少なくとも一方はフレネル形状を有するレンズ面(フレネル面)を有する。フレネル形状のレンズ面のパワーをΦr、観察光学系の全系のパワーをΦf、フレネル形状のレンズ面における最大の壁面の長さ、すなわち段差量(mm)をhsag、d線の波長(mm)をλとするとき、以下の条件式(1)、(2)を満足する。なお、フレネル形状のレンズ面が複数存在する場合には、パワーΦrは、パワーの最大値である。

0031

0.1<|Φr/Φf|<5.0 ・・・(1)
20<hsag/λ<180 ・・・(2)
フレネル形状のレンズ面における最大のレンズ面のパワーΦrは、以下のように表される。

0032

(i)レンズ面が光入斜側の場合

0033

0034

(ii)レンズ面が光射出側の場合

0035

0036

ここで、N’は、フレネル形状のレンズ面の光射出側の媒質屈折率である。Nは、フレネル形状のレンズ面の光入射側の媒体の屈折率である。Rは、フレネル形状のレンズ面の曲率半径である。なお、レンズ面が非球面の場合、曲率半径Rはレンズ面の近軸の曲率半径である。次に、条件式(1)、(2)の技術的意味について説明する。条件式(1)は、フレネル形状のレンズ面における最大の壁面の長さ(段差量)と観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式(1)の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面のパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式(1)の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面のパワーが弱くなり過ぎ、第1レンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の長さが増大してしまう。

0037

条件式(2)は、フレネル形状のレンズ面における最大の壁面の長さ(段差量)とd線の波長との比を適切に設定するための条件式である。条件式(2)の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面における最大の壁面の長さ(段差量)が大きくなり過ぎ、壁面に入射する光の割合が増加するため、不要光(ゴースト)が増加し、結果光学性能が低下する。一方、条件式(2)の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面における壁面の長さ(段差量)が小さくなり過ぎ、回折光の強度が増加し、光学性能が低下する。

0038

更に小型の観察光学系を実現するため、好ましくは、観察光学系は、以下の条件式(1a)、(2a)を満足する。

0039

0.09<|Φr/Φf|<4.50 ・・・(1a)
23<hsag/λ<176 ・・・(2a)
より好ましくは、観察光学系は、以下の条件式(1b)、(2b)を満足する。

0040

0.085<|Φr/Φf|<4.000 ・・・(1b)
25.52<hsag/λ<170.20 ・・・(2b)
更に好ましくは、観察光学系は、以下の条件式(3)〜(12)の少なくとも一つを満足する。

0041

0.01<|Φfl/Φf|<3.00 ・・・(3)
0.02<Φfp/Φf<3.00 ・・・(4)
—0.30<Φfn/Φf<−0.20 ・・・(5)
0.05<Tfd/f<3.00 ・・・(6)
0.01<Tfr/f<0.30 ・・・(7)
0.05<Yp/f<0.60 ・・・(8)
0.1<atan((α−β)/(1−αβ))*60<12.0 (単位:min) ・・・(9)
0.2<|Φl|/Φf<6.0 ・・・(10)
1.0<Φlp/Φf<3.0 ・・・(11)
−5.0<Φln/Φf<−0.5 ・・・(12)
前述の各条件式において、Φflはフレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワー、Φfpはフレネル形状のレンズ面を有する正レンズのパワー、Φfnはフレネル形状のレンズ面を有する負レンズのパワーである。なおパワーΦfnは、フレネル形状のレンズ面が複数存在する場合にはパワーの最小値である。Tfdは観察光学系の画像表示面側のレンズ面から観察側のレンズ面までの光軸上の長さ、Tfrは観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みである。fは観察光学系の全系の焦点距離、Ypは画像表示面の対角線長の半分の長さである。α=(ep+hsag)/(hea/2)、β=ep/(hea/2)を満足する。ここで、epは観察光学系の最終レンズ面(観察光学系において屈折力を有するレンズのうち最も観察側のレンズ)からアイポイントEPまでの距離(アイレリーフ)、heaはフレネル形状のレンズ面における有効径である。Φlは観察光学系のレンズのパワーの最大値、Φlpは観察光学系の正レンズのパワーの最大値、Φlnは観察光学系の負レンズのパワーの最大値である。

0042

次に、条件式(3)〜(12)の技術的意味について説明する。条件式(3)は、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式(3)の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式(3)の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが弱くなり過ぎ、第1レンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の長さが増大する。

0043

条件式(4)は、フレネル形状のレンズ面を有する正レンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式(4)の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有する正レンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式(4)の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有する正レンズの面のパワーが弱くなり過ぎ、第1レンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の長さが増大する。

0044

条件式(5)は、フレネル形状のレンズ面を有する負レンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式(5)の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有する正レンズのパワーが弱くなり過ぎ、第1レンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の長さが増大する。一方、条件式(5)の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有する正レンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。

0045

条件式(6)は、観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みと観察光学系の焦点距離との比を適切に設定するための条件式である。条件式(6)の上限を超えると、観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みが増大し過ぎ、第1レンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の長さが増大する。一方、条件式(6)の下限を超えると、観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みが減少し過ぎ、各レンズのコバ厚および中心肉厚の確保が困難となる。

0046

条件式(7)は、観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みと観察光学系の焦点距離との比を適切に設定するための条件式である。条件式(7)の上限を超えると、観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みが増大し過ぎ、第1レンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の長さが増大する。一方、条件式(7)の下限を超えると、コバ厚および中心肉厚の確保が困難となる。

0047

条件式(8)は、画像表示面の対角線長の半分の長さと観察光学系の焦点距離との比を適切に設定するための条件式である。条件式(8)の上限を超えると、観察光学系の焦点距離が短くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式(8)の下限を超えると、所望の視野角を得ることが困難となる。

0048

条件式(9)は、観察光学系の最終レンズ面からアイポイントEPまでの距離(アイレリーフ)とフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける有効径と最大の壁面の長さ(段差量)との関係を適切に設定するための条件式である。条件式(9)の上限を超えると、壁面に入射する光の割合が増加するため、不要光が増加し、光学性能が低下する。一方、条件式(9)の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける最大の壁面の長さ(段差量)の量が小さくなり過ぎ、回折光の強度が増加し、光学性能が低下する。

0049

条件式(10)は、観察光学系のレンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式(10)の上限を超えると、観察光学系のレンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式(10)の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが弱くなり過ぎ、第1レンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の長さが増大する。

0050

条件式(11)は、観察光学系の正レンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式(11)の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式(11)の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが弱くなり過ぎ、第1レンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の長さが増大する。

0051

条件式(12)は、観察光学系の負レンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式(12)の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが弱くなり過ぎ、第1レンズ面からアイポイントEPまでの光軸上の長さが増大する。一方、条件式(12)の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。

0052

より好ましくは、観察光学系は、以下の条件式(3a)〜(12a)の少なくとも一つを満足する。

0053

0.04<|Φfl/Φf|<2.50 ・・・(3a)
0.04<Φfp/Φf<2.40 ・・・(4a)
—2.40<Φfn/Φf<−0.60 ・・・(5a)
0.1<Tfd/f<2.20 ・・・(6a)
0.03<Tfr/f<0.2 ・・・(7a)
0.13<Yp/f<0.50 ・・・(8a)
0.4<atan((α−β)/(1−αβ))*60<9.9(単位:min) ・・・(9a)
0.66<|Φl|/Φf<5.0 ・・・(10a)
0.96<Φflp/Φf<2.7 ・・・(11a)
−4.43<Φfln/Φf<−0.7 ・・・(12a)
更に好ましくは、観察光学系は、以下の条件式(3b)〜(12b)の少なくとも一つを満足する。

0054

0.076<|Φfl/Φf|<1.813 ・・・(3b)
0.076<Φfp/Φf<1.783 ・・・(4b)
−1.813<Φfn/Φf<−0.892 ・・・(5b)
0.151<Tfd/f<1.34 ・・・(6b)
0.066<Tfr/f<0.102 ・・・(7b)
0.221<Yp/f<0.358 ・・・(8b)
0.715<atan((α−β)/(1−αβ))*60<7.74(単位:min) ・・・(9b)
1.127<|Φl|/Φf<3.878 ・・・(10b)
0.931<Φlp/Φf<2.292 ・・・(11b)
−3.878<Φln/Φf<−0.858 ・・・(12b)
なお、各実施例の観察光学系は、諸収差のうち歪曲収差および倍率色収差を電気的な画像処理により補正してもよい。

0055

次に、本発明の実施例1〜16のそれぞれに対応する数値実施例1〜16を示す。各数値実施例において、画像表示面側から面番号を順に示し、rは曲率半径、dは間隔、nd、vdはそれぞれd線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。ある材料のアッベ数νdは、フラウンホーファ線のd線(587.6nm)、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)、g線(波長435.8nm)における屈折率をNd、NF、NC、Ngとするとき、νd=(Nd−1)/(NF−NC)で表される。また、各数値実施例において最像側の2面は光学ブロックGに相当する平面である。また、Kを円錐定数、A4、A6、A8、A10はそれぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。非球面は面番号の右隣に*と表記している。

0056

球面形状は、光軸からの高さhの位置での光軸方向の変位を、面頂点を基準にしてxとするとき、x=(h2/r)/[1+{1−(1+K)(h/r)2}1/2]+A4・h4+A6・h6+A8・h8+A10・h10で表される。ただし、rは近軸曲率半径である。また、例えば「e−Z」の表示は「10−Z」を意味する。フレネル面(フレネル形状のレンズ面)は、非球面効果を有する理想的な薄肉状態を表しており、実形状としては、表記した中心厚d内でフレネル形状とする。フレネル面は面番号の右隣にfreと表記している。表1〜12は、各数値実施例における前述の各条件式との対応を示す。

0057

(数値実施例1)
単位 mm
全体緒元
焦点距離21.89
表示対角長9.98
2ω[deg] 26.17

面データ
面番号r d nd vd有効径
1 ∞ 0.7 1.52310 65.0 20.0
2 ∞ 1.35 20.0
3 ∞ 0.8 1.49171 57.4 20.0
4 ∞ (可変) 20.0
5* -11.8870 1.7 1.63550 23.9 10.0
6 -61.5263 0.1 10.7
7*fre 14.5041 1.501 1.53160 55.8 11.0
8*fre -11.4468 (可変) 11.0
9 ∞ 0.8 1.49171 57.4 10.5
10 ∞ 16.0 10.4
EP 7.5

非球面データ
第5面
K=0.0 A4=1.06325e-004
第7面
K=0.0 A4=-2.95063e-004 A6=8.34934e-006 A8=-1.73516e-007
A10=1.81211e-009
第8面
K=0.0 A4=9.19120e-005 A6=1.93888e-006

可変間隔
0dptr +1dptr -1dptr
D4 16.232 16.762 15.794
D8 2.696 2.167 3.134

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.05
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.05

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.08
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.08

(数値実施例2)
全体緒元
焦点距離 21.82
表示対角長 9.98
2ω[deg] 26.16

単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 0.7 1.52310 65.0 20.0
2 ∞ 1.35 20.0
3 ∞ 0.8 1.49171 57.4 20.0
4 ∞ (可変) 20.0
5fre -11.2667 1.7 1.63550 23.9 10.0
6fre -58.1379 0.1 10.7
7* 15.8160 3.795 1.53160 55.8 11.0
8* -10.5072 (可変) 11.0
9 ∞ 0.8 1.49171 57.4 10.5
10 ∞ 16.0 10.4
EP 7.5

非球面データ
第7面
K=0.0 A4=-1.94884e-004 A6=4.16216e-006 A8=-1.44112e-007
A10=1.61792e-009
第8面
K=0.0 A4=9.93356e-005 A6=-2.89266e-007

可変間隔
0dptr +1dptr -1dptr
D4 14.469 14.997 14.036
D10 1.185 0.657 1.619

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.04
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.04

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.07
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.07

(数値実施例3)
単位 mm
全体緒元
焦点距離 21.80
表示対角長 9.98
2ω[deg] 26.16

面データ

面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.5 1.52310 65.0 20.0
2 ∞ 1.35 20.0
3 ∞ (可変) 20.0
4fre -9.6061 1.7 1.63550 23.9 10.0
5fre -26.9385 0.3 10.7
6*fre 20.7423 1.5011 1.53160 55.8 11.0
7*fre -9.8387 (可変) 11.0
8 ∞ 0.8 1.49171 57.4 10.5
9 ∞ 16.0 10.4
EP 7.5

第6面
K=0.0 A4=-2.47882e-004 A6=9.35287e-006 A8=-1.90201e-007
A10=1.96341e-009
第7面
K=0.0 A4=-1.14659e-006 A6=3.23812e-006

可変間隔
0dptr 1dptr -1dptr
D3 15.452 15.978 15.018
D7 2.636 2.110 3.070

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.034
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.034

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.065
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.065

(数値実施例4)
単位 mm
全体緒元
焦点距離 21.78
表示対角長 9.98
2ω[deg] 26.16

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.5 1.52310 65.0 20.0
2 ∞ 1.35 20.0
3 ∞ (可変) 20.0
4fre -11.8756 1.7 1.63550 23.9 10.0
5 -47.5094 0.1 10.7
6*fre 16.7894 1.5014 1.53160 55.8 11.0
7*fre -10.9428 (可変) 11.0
8 ∞ 0.8 1.49171 57.4 10.5
9 ∞ 16.0 10.4
EP 7.5

第6面
K=0.0 A4=-3.08279e-004 A6=1.04626e-005 A8=-1.94268e-007
A10=2.03695e-009
第7面
K=0.0 A4=-4.77431e-005 A6=3.86916e-006

可変間隔
0dptr 1dptr -1dptr
D4 16.093 16.618 15.660
D10 2.623 2.097 3.055

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.048
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.048

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.08
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.08

(数値実施例5)
全体緒元
焦点距離 21.80
表示対角長 9.98
2ω[deg] 26.16

単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 0.7 1.52310 65.0 20.0
2 ∞ 1.35 20.0
3 ∞ 0.8 1.49171 57.4 20.0
4 ∞ (可変) 20.0
5fre -9.8384 1.7 1.63550 23.9 10.0
6 -35.4628 0.1 10.7
7* 17.8086 3.8008 1.53160 55.8 11.0
8* -9.8996 (可変) 11.0
9 ∞ 0.8 1.49171 57.4 10.5
10 ∞ 16.0 10.4
EP 7.5

第7面
K=0.0 A4=-1.60262e-004 A6=3.66117e-006 A8=-1.39628e-007
A10=1.58356e-009
第8面
K=0.0 A4=1.09095e-004 A6=-2.78560e-007

可変間隔
0dptr +1 dptr -1 dptr
D4 14.160 14.687 13.727
D8 1.089 0.562 1.522

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.035
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.035

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.068
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.068

(数値実施例6)
単位 mm
全体緒元
焦点距離 16.09
表示対角長 9.98
2ω[deg] 34.15

面データ

面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.2 1.51680 64.2 20.0
2 ∞ 4.0 20.0
3 ∞ (可変) 20.0
4fre 31.1922 1.5001 1.85135 40.1 14.3
5*fre -16.0024 3.3887 14.3
6* -8.4382 2.7 1.63550 23.9 14.5
7 166.0096 0.554 16.5
8 29.0269 6.5 1.53480 55.7 17.7
9* -10.0612 (可変) 17.7
10 ∞ 0.8 1.49171 57.4 20.0
11 ∞ 19.0 20.0
EP 9.0

第5面
K=2.07138e+000 A4=1.34595e-004 A6=8.71566e-007
第6面
K=-1.24408e+000 A4=-1.60114e-004
第9面
K=-2.37653e+000 A4=-1.56240e-004 A6=1.01492e-006 A8=-2.12223e-009

0dptr 1dptr -1dptr
D3 3.832 4.062 3.541
D9 1.000 0.770 1.291

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.053
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.053

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.09
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.09

(数値実施例7)
全体緒元
焦点距離 16.25
表示対角長 9.98
2ω[deg] 34.15

単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.2 1.51680 64.2 20.0
2 ∞ 4.0 20.0
3 ∞ (可変) 20.0
4 360.5328 3.98 1.85135 40.1 14.3
5* -10.741 3.4941 14.3
6* -3.9583 2.7 1.63550 23.9 14.5
7 -24.0245 1.1973 16.5
8*fre 15.7773 1.5013 1.53480 55.7 17.7
9*fre -8.5918 (可変) 17.7
10 ∞ 0.8 1.49171 57.4 20.0
11 ∞ 19.0 20.0
EP 9.0

第5面
K=0.0 A4=1.41723e-004 A6=8.71566e-007
第6面
K=-1.58996e+000 A4=-4.43891e-005
第8面
K=0.0 A4=-2.16380e-004 A6=1.23073e-006
第9面
K=-2.37653e+000 A4=2.80757e-004 A6=-6.01656e-006 A8=7.36244e-008
A10=-3.23183e-010

可変間隔
0dptr 1dptr -1dptr
D3 2.653 2.888 2.356
D9 1.000 0.765 1.296

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.05
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.05

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.08
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.08

(数値実施例8)
単位 mm
全体緒元
焦点距離 19.00
表示対角長 12.87
2ω[deg] 37.40

面データ

面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.2 1.52100 65.1 15.5
2 ∞ 4.0 15.5
3 ∞ (可変) 15.5
4fre 35.0816 1.5 1.53480 56.0 16.0
5*fre -15.3885 4.1534 16.0
6* -9.0437 1.9 1.65100 21.5 16.0
7* -55.8029 0.3 21.0
8 1182.3437 6.6 1.76802 49.2 21.7
9* -14.4515 0.3 21.7
10 -38.6615 1.9 1.53480 56.0 21.0
11* -20.3385 (可変) 21.0
12 ∞ 0.8 1.49171 57.4 20.0
13 ∞ 23.0 20.0
EP 10.0

第5面
K=-1.90130e+000 A4=1.44492e-004 A6=-1.56292e-006 A8=1.24662e-008
第6面
K=-1.09467e+000 A4=2.56093e-005 A6=-4.44964e-006 A8=5.09270e-008
A10=-4.41561e-010
第7面
K=-4.63251e-001 A4=3.88818e-005 A6=-1.72257e-007 A8=3.11891e-010
第9面
K=-2.08074e+000 A4=-8.72954e-005 A6=2.69143e-007 A8=-1.93777e-009
A10=4.42260e-012
第11面
K=-9.75863e+000 A4=-7.63496e-005 A6=1.44143e-007 A8=6.49972e-010
A10=-3.70039e-012

可変間隔
0dptr 2dptr -1dptr
D3 3.936 4.659 3.576
D11 1.760 1.038 2.121

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.06
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.06

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.1
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.1

(数値実施例9)
単位 mm
全体緒元
焦点距離 19.04
表示対角長 12.87
2ω[deg] 37.40

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.2 1.52100 65.1 15.5
2 ∞ 4.0 15.5
3 ∞ (可変) 15.5
4 176.4372 5.06 1.53480 56.0 16.0
5* -9.6425 2.83 16.0
6* -6.8394 1.9 1.65100 21.5 16.0
7* -25.541 0.3 21.0
8 -73.8443 6.6 1.76802 49.2 21.7
9* -12.0165 0.3 21.7
10fre 117.3179 1.5 1.53480 56.0 21.0
11*fre -1701.0019 (可変) 21.0
12 ∞ 0.8 1.49171 57.4 20.0
13 ∞ 23.0 20.0
EP 10.0

第5面
K=-1.45977e-001 A4=2.72146e-004 A6=-1.73561e-006 A8=2.19236e-008
第6面
K=-1.09467e+000 A4=2.56093e-005 A6=-4.44964e-006 A8=5.09270e-008
A10=-4.41561e-010
第7面
K=-4.63251e-001 A4=3.88818e-005 A6=-1.72257e-007 A8=3.11891e-010
第9面
K=-2.08074e+000 A4=-8.72954e-005 A6=2.69143e-007 A8=-1.93777e-009
A10=4.42260e-012
第11面
K=-2.28176e+006 A4=-1.19689e-005 A6=-4.67141e-007 A8=5.52036e-009
A10=-1.99171e-011

可変間隔
0dptr 2dptr -1dptr
D3 2.989 3.718 2.627
D11 1.487 0.758 1.849

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.05
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.05

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.09
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.09

(数値実施例10)
単位 mm
全体緒元
焦点距離 18.63
表示対角長 12.87
2ω[deg] 37.40

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.2 1.52100 65.1 15.5
2 ∞ 4.0 15.5
3 ∞ (可変) 15.5
4 53.3049 5.06 1.53480 56.0 16.0
5* -12.5161 2.83 16.0
6* -8.6235 1.9 1.65100 21.5 16.0
7*fre -70.5875 0.3 21.0
8 311.0313 7.0 1.76802 49.2 21.7
9* -14.8901 0.3 21.7
10 -53.539 2.7 1.53480 56.0 21.0
11* -20.9022 (可変) 21.0
12 ∞ 0.8 1.49171 57.4 20.0
13 ∞ 23.0 20.0
EP 10.0

第5面
K=-1.45977e-001 A4=2.72146e-004 A6=-1.73561e-006 A8=2.19236e-008
第6面
K=-1.09467e+000 A4=2.56093e-005 A6=-4.44964e-006 A8=5.09270e-008
A10=-4.41561e-010
第7面
K=-4.63251e-001 A4=3.88818e-005 A6=-1.72257e-007 A8=3.11891e-010
第9面
K=-2.08074e+000 A4=-8.72954e-005 A6=2.69143e-007 A8=-1.93777e-009
A10=4.42260e-012
第11面
K=-9.75863e+000 A4=-7.63496e-005 A6=1.44143e-007 A8=6.49972e-010
A10=-3.70039e-012

可変間隔
0dptr 2dptr -1dptr
D3 1.581 2.273 1.233
D11 4.767 4.075 5.115

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.09
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.09

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.1
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.1

(数値実施例11)
単位 mm
全体緒元
焦点距離 18.83
表示対角長 12.87
2ω[deg] 37.40

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.2 1.52100 65.1 15.5
2 ∞ 4.0 15.5
3 ∞ (可変) 15.5
4fre -83.7739 1.5 1.53480 56.0 16.0
5*fre -9.1108 2.1818 16.0
6*fre -7.9417 1.9 1.65100 21.5 16.0
7*fre -123.7592 0.3 21.0
8 201.5594 8.4938 1.76802 49.2 21.7
9* -16.5682 0.3 21.7
10 -125.9546 4.705 1.53480 56.0 21.0
11* -19.5914 (可変) 21.0
12 ∞ 0.8 1.49171 57.4 20.0
13 ∞ 23.0 20.0
EP 10.0

第5面
K=-7.79739e+000 A4=-4.73562e-004 A6=4.06421e-006 A8=2.58803e-008
第6面
K=-4.79729e+000 A4=-6.05517e-004 A6=2.42123e-006 A8=5.09270e-008
A10=-4.41561e-010
第7面
K=0.0 A4=1.19583e-004 A6=-8.70038e-007 A8=3.11891e-010
第9面
K=-2.08074e+000 A4=-1.14944e-004 A6=3.43704e-007 A8=-1.93777e-009
A10=4.42260e-012
第11面
K=-9.75863e+000 A4=-7.63496e-005 A6=1.44143e-007 A8=6.49972e-010
A10=-3.70039e-012

可変間隔
0dptr 2dptr -1dptr
D3 2.205 2.920 1.852
D11 1.000 0.285 1.353

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.03
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.03

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.063
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.063

(数値実施例12)
単位 mm
全体緒元
焦点距離 22.57
表示対角長 9.98
2ω[deg] 25.42

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 0.7 1.51680 64.2 10.0
2 ∞ 1.8825 9.9
3 ∞ 1.5 1.48749 70.4 9.3
4*fre 25.8763 (可変) 9.0
5fre -4.657 1.4986 1.74397 44.9 7.9
6*fre -4.2025 2.0916 9.4
7* -5.5419 2.0 1.68190 31.3 9.3
8 16.0227 1.2716 11.0
9fre 15.117 1.5004 1.64838 55.4 11.4
10*fre -10.6245 (可変) 11.9
11*fre 18.6506 1.0 1.56069 63.9 10.6
12 ∞ 19.0 10.3
EP 4.2

第4面
K=0.0 A4=3.26544e-004 A6=-2.58067e-005
第6面
K=-5.04712e-001 A4=1.55251e-004 A6=8.71566e-007
第7面
K=-1.24408e+000 A4=-1.60114e-004
第10面
K=-2.37653e+000 A4=-1.56240e-004 A6=1.01492e-006 A8=-2.12223e-009
第11面
K=0.0 A4=-1.20623e-004 A6=1.29036e-006

可変間隔
0dptr 1dptr -1dptr
D4 5.240 5.927 4.392
D10 4.411 3.724 5.259

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.015
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.015

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.035
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.035

(数値実施例13)
全体緒元
焦点距離 17.45
表示対角長 12.48
2ω[deg] 38.82
単位 mm
面データ

面番号 r d nd vd 有効径
1 ∞ 1.2 1.52100 65.1 20.0
2 ∞ 4.0 20.0
3 ∞ (可変) 20.0
4 38.776 6.3687 1.81600 46.6 20.2
5* -12.5871 3.5857 20.4
6* -6.6567 1.9 1.80810 22.8 18.7
7 -32.3748 0.3 22.2
8 -57.5405 4.834 1.81600 46.6 22.7
9* -10.639 0.3 23.3
10 -25.5308 2.9964 1.51633 64.1 23.2
11* -23.8389 (可変) 23.6
12*fre 96.2992 1.5 1.49171 57.4 19.6
13* 648.2457 23.0 19.0
EP 10.0

第5面
K=-1.08884e+000 A4=8.42000e-005 A6=-8.15000e-007
A8=5.98000e-009 A10=-2.31000e-011
第6面
K=-9.03298e-001 A4=1.76342e-004 A6=-6.18000e-007
A8=-1.99000e-011 A10=1.23000e-011
第9面
K=-1.06676e+000 A4=9.97000e-005 A6=-1.37000e-007
A8=-1.31000e-009 A10=9.42000e-012
第11面
K=0.0 A4=-1.25046e-004 A6=7.77000e-007 A8=-2.66000e-009
第12面
K=0.0 A4=-4.76149e-006 A6=3.10404e-007 A8=-8.18407e-010
第13面
K=0.0 A4=0.0 A6=1.81911e-007

可変間隔
0dptr 2dptr -1dptr
D3 2.334 2.930 2.022
D11 1.595 1.000 1.905

フレネル格子Aにおける壁面の長さh1:0.050
フレネル格子Aにおける壁面の長さhn:0.050

フレネル格子Bにおける壁面の長さh1:0.1
フレネル格子Bにおける壁面の長さhn:0.1

0058

0059

0060

0061

0062

0063

0064

0065

0066

0067

0068

0069

0070

次に、図29を参照して、本実施形態における撮像システムについて説明する。図29は、撮像システム100のブロック図である。撮像システム100は、撮像光学系101、撮像素子102、画像処理回路103、記録媒体104、および、ファインダ光学系ユニット(画像表示装置)105を有する。

0071

撮像光学系101は、レンズ装置交換レンズ)に含まれている。撮像素子102、画像処理回路103、記録媒体104、および、ファインダ光学系ユニット(画像表示装置)105は、撮像装置本体に含まれている。本実施形態において、撮像システム100は、撮像装置本体と、撮像装置本体に着脱可能なレンズ装置とを備えて構成される。ただし本発明は、これに限定されるものではなく、撮像装置本体とレンズ装置とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。

0072

撮像素子102は、撮像光学系101を介して形成された光学像被写体像)を光電変換して画像データを出力する。画像処理回路103は、撮像素子102から出力された画像データに対して所定の画像処理を行い、画像を形成する。形成された画像は、半導体メモリ磁気テープ光ディスクなどの記録媒体104に記録される。また、画像処理回路103において形成された画像は、ファインダ光学系ユニット105に表示される。ファインダ光学系ユニット105は、画像表示素子1051およびファインダ光学系(各実施例の観察光学系)1052を有する。画像表示素子1051は、液晶表示素子LCDや有機EL素子等から構成される。ファインダ光学系1052は、画像表示素子1051の画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系である。

0073

各実施例によれば、高い光学性能を有する、小型の観察光学系および画像表示装置を提供することができる。

0074

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

0075

L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群
L4 第4レンズ群
L5 第5レンズ群
1052ファインダ光学系(観察光学系)

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