CN113031245A - 观察光学系统及光学装置 - Google Patents

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CN113031245A CN202011542712.8A CN202011542712A CN113031245A CN 113031245 A CN113031245 A CN 113031245A CN 202011542712 A CN202011542712 A CN 202011542712A CN 113031245 A CN113031245 A CN 113031245A
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Abstract

本发明提供一种兼顾了小型化和取景器倍率的高倍率化的观察光学系统及具备该观察光学系统的光学装置。观察光学系统具备显示元件和配置于显示元件的眼点侧的目镜。目镜从显示元件侧朝向眼点侧依次包括具有正屈光力的第1透镜、具有负屈光力的第2透镜及具有正屈光力的第3透镜。满足预先确定的条件式。

Description

观察光学系统及光学装置
技术领域
本发明涉及一种观察光学系统及光学装置。
背景技术
以往，在数码相机等摄像装置的取景器中，使用一种用于以肉眼观察显示在液晶显示元件等显示元件上的图像的观察光学系统。在下述专利文献1～7中记载了能够用作观察光学系统的透镜系统。
专利文献1：日本特开2015-135471号公报
专利文献2：日本专利第5745186号公报
专利文献3：日本特开2019-133055号公报
专利文献4：日本特开2011-085872号公报
专利文献5：日本专利第6436680号公报
专利文献6：日本特开2016-166969号公报
专利文献7：日本专利第5886707号公报
近年来，要求一种更小型且能够使取景器倍率高倍率化的观察光学系统。
发明内容
本发明是鉴于以上情况完成的，其目的在于提供一种兼顾了小型化和取景器倍率的高倍率化的观察光学系统及具备该观察光学系统的光学装置。
本发明的观察光学系统具备显示元件和配置于显示元件的眼点侧的目镜，目镜从显示元件侧朝向眼点侧依次包括具有正屈光力的第1透镜、具有负屈光力的第2透镜及具有正屈光力的第3透镜，在将显示元件中的显示区域的最长直径设为H、将目镜的焦距设为fA的情况下，满足由以下表示的条件式(1)。
0.7＜H/fA＜0.8 (1)
另外，在本发明的观察光学系统中，优选满足下述条件式(1-1)，更优选满足下述条件式(1-2)。
0.72＜H/fA＜0.78 (1-1)
0.735＜H/fA＜0.77 (1-2)
并且，在本发明的观察光学系统中，在将第1透镜的显示元件侧的面至第3透镜的眼点侧的面的光轴上的距离设为TL的情况下，优选满足下述条件式(2)，更优选满足下述条件式(2-1)。
1.075＜TL/fA＜1.16 (2)
1.085＜TL/fA＜1.15 (2-1)
并且，在本发明的观察光学系统中，在将第1透镜相对于d线的折射率和第3透镜相对于d线的折射率的平均值设为NdA的情况下，优选满足下述条件式(3)，更优选满足下述条件式(3-1)。
1.64＜NdA＜1.8 (3)
1.65＜NdA＜1.79 (3-1)
并且，在本发明的观察光学系统中，在将第1透镜的焦距设为f1的情况下，优选满足下述条件式(4)，更优选满足下述条件式(4-1)。
0.63＜f1/fA＜0.75 (4)
0.64＜f1/fA＜0.74 (4-1)
并且，在本发明的观察光学系统中，在将第2透镜的焦距设为f2的情况下，优选满足下述条件式(5)，更优选满足下述条件式(5-1)。
0.62＜-f2/fA＜0.77 (5)
0.63＜-f2/fA＜0.76 (5-1)
并且，在本发明的观察光学系统中，优选第1透镜、第2透镜及第3透镜分别为单透镜。
并且，在本发明的观察光学系统中，优选第1透镜为双凸透镜。
并且，在本发明的观察光学系统中，优选第2透镜为双凹透镜。
并且，在本发明的观察光学系统中，优选第3透镜为双凸透镜。
并且，在本发明的观察光学系统中，优选第1透镜的至少一个面为非球面。
并且，在本发明的观察光学系统中，优选第2透镜的至少一个面为非球面。
并且，在本发明的观察光学系统中，优选第3透镜的至少一个面为非球面。
本发明的光学装置具备本发明的观察光学系统。
另外，本说明书的“由～构成”、“由～构成”表示除所举出的构成要件以外，还可以实质上包括不具有屈光力的透镜、以及光圈、滤光片及盖玻璃等透镜以外的光学要件、以及透镜凸缘、镜筒等。
并且，在本说明书中，“单透镜”是指未接合的1片透镜。但是，复合非球面透镜(球面透镜和形成在该球面透镜上的非球面形状的膜构成为一体，整体作为一个非球面透镜发挥功能的透镜)不被视为接合透镜，而是被视为1片透镜。关于包括非球面的透镜，只要没有特别说明，则屈光力的符号及透镜面的面形状将在近轴区域中考虑。
并且，在本说明书中，条件式中使用的“焦距”为近轴焦距。条件式的值为以d线为基准的情况的值。本说明书中记载的“d线”、“C线”及“F线”为明线，d线的波长为587.56nm(纳米)、C线的波长为656.27nm(纳米)、F线的波长为486.13nm(纳米)。
发明效果
根据本发明，能够提供一种兼顾了小型化和取景器倍率的高倍率化的观察光学系统及具备该观察光学系统的光学装置。
附图说明
图1是表示一实施方式所涉及的观察光学系统(实施例1的观察光学系统)的结构和光路的剖视图。
图2是实施例1的观察光学系统的球面像差图、像散图、畸变像差图及倍率色差图。
图3是实施例1的观察光学系统的横向像差图。
图4是表示实施例2的观察光学系统的结构和光路的剖视图。
图5是实施例2的观察光学系统的球面像差图、像散图、畸变像差图及倍率色差图。
图6是实施例2的观察光学系统的横向像差图。
图7是表示实施例3的观察光学系统的结构和光路的剖视图。
图8是实施例3的观察光学系统的球面像差图、像散图、畸变像差图及倍率色差图。
图9是实施例3的观察光学系统的横向像差图。
图10是表示一实施方式所涉及的光学装置的硬件结构的图。
图11是表示校正表的一例的图。
图12是表示一实施方式所涉及的光学装置的功能性结构的图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的观察光学系统5的包括光轴Z的截面中的结构和光路的图，对应于后述的实施例1的透镜结构。在图1所示的例子中，将显示元件1作为观察物体，并且也一并示出了从显示元件1上的光轴上的点及最高点朝向眼点EP的光束。另外，图1所示的眼点EP并不表示大小及形状，而是表示在光轴方向上的位置。在图1中，图示为左侧为观察物体侧，右侧为眼点侧。
本实施方式的观察光学系统5具备显示元件1和配置于显示元件1的眼点侧的目镜3。显示元件1包括在其上显示图像的显示区域1a。作为显示元件1，例如能够举出液晶显示元件及有机EL(Electro Luminescence，电致发光)显示元件等图像显示元件。目镜3能够在放大显示在显示元件1的显示区域1a中的图像来进行观察时使用。另外，在图1的例子中，在显示元件1与目镜3之间及目镜3与眼点EP之间分别配置有不具有入射面和出射面平行的屈光力的光学部件2、4。光学部件2、4为设想保护用盖玻璃或各种滤光片等的部件，在本实施方式中，也可以使用除了光学部件2、4以外的结构。
目镜3沿着光轴Z从观察物体侧朝向眼点侧依次包括具有正屈光力的第1透镜L1、具有负屈光力的第2透镜L2及具有正屈光力的第3透镜L3。通过将目镜3设为包括这样的3片透镜的结构，成为三重结构，并且容易控制各种像差。并且，通过将目镜3设为三重结构，与包括4片以上的透镜的结构相比较，能够缩短从目镜3的最靠近观察物体侧的透镜面至最靠近眼点侧的透镜面的光轴方向的长度，因此有利于小型化。
优选第1透镜L1、第2透镜L2及第3透镜L3分别为单透镜。根据这样的结构，能够增加设计自由度，因此有利于校正各种像差。
优选第1透镜L1为双凸透镜。通过将第1透镜L1设为双凸透镜，能够加强屈光力，有利于小型化。并且，通过将第1透镜L1的眼点侧的面设为凸面，有利于校正在比第1透镜L1更靠眼点侧的透镜中产生的畸变像差。并且，优选第1透镜L1的至少一个面为非球面。通过将第1透镜L1的至少一个面设为非球面，能够容易地校正像散、高次球面像差及畸变像差。
优选第2透镜L2为双凹透镜。通过将第2透镜L2设为双凹透镜，能够具有较强的负屈光力，因此有利于确保足够的视场角，并且有利于校正彗形像差及像面弯曲等各种像差。并且，优选第2透镜L2的至少一个面为非球面。通过将第2透镜L2的至少一个面设为非球面，能够容易地校正像散、高次球面像差及畸变像差。
优选第3透镜L3为双凸透镜。通过将第3透镜L3设为双凸透镜，能够加强屈光力，有利于小型化。并且，通过将第3透镜L3的眼点侧的面设为凸面，有利于校正球面像差。并且，优选第3透镜L3的至少一个面为非球面。通过将第3透镜L3的至少一个面设为非球面，能够容易地校正像散、高次球面像差及畸变像差。
本发明的观察光学系统5构成为，在将显示元件1中的显示区域1a的最长直径设为H，将目镜3的焦距设为fA的情况下，满足下述条件式(1)。通过避免成为条件式(1)的下限以下，能够抑制显示在显示元件1中的显示区域1a的图像的观测到的大小变小，因此有利于取景器倍率的高倍率化。通过避免成为条件式(1)的上限以上，容易校正彗形像差。另外，为了获得更良好的特性，优选满足下述条件式(1-1)，更优选满足下述条件式(1-2)。
0.7＜H/fA＜0.8 (1)
0.72＜H/fA＜0.78 (1-1)
0.735＜H/fA＜0.77 (1-2)
另外，“显示元件1中的显示区域1a的最长直径”是指在重心与光轴Z一致的显示区域1a中，径向上的最远离光轴Z的点与光轴Z之间的距离的2倍的值。例如，在显示区域1a为矩形的情况下，能够将显示区域1a的对角线的长度设为H。并且，例如，在显示区域1a为正圆的情况下，能够将显示区域1a的直径设为H，在显示区域1a为椭圆的情况下，能够将显示区域1a的直径中的最长直径(长径)设为H。
并且，显示区域1a是指实际显示图像的区域。例如，在显示元件1具备配置有多个像素的纵横比为4∶3的显示部，显示部的一部分中显示纵横比为3∶2的图像的情况下，显示区域1a是指显示纵横比为3∶2的图像的区域。因此，显示元件1的直径和显示区域1a的最长直径H并不限于如图1的例子那样一致的方式，也可以是不同的方式。
并且，本发明的观察光学系统5在将第1透镜L1的显示元件侧的面至第3透镜L3的眼点侧的面的光轴上的距离设为TL的情况下，优选满足下述条件式(2)。通过避免成为条件式(2)的下限以下，有利于确保屈光度调整宽度及校正彗形像差。通过避免成为条件式(2)的上限以上，有利于光轴Z方向上的小型化。另外，为了获得更良好的特性，优选满足下述条件式(2-1)。
1.075＜TL/fA＜1.16 (2)
1.085＜TL/fA＜1.15 (2-1)
并且，本发明的观察光学系统5在将第1透镜L1相对于d线的折射率和第3透镜L3相对于d线的折射率的平均值设为NdA的情况下，优选满足下述条件式(3)。通过避免成为条件式(3)的下限以下，能够减小佩兹伐和，有利于抑制像面弯曲。通过避免成为条件式(3)的上限以上，能够选择适当的阿贝数的材料，有利于校正色像差。另外，为了获得更良好的特性，优选满足下述条件式(3-1)。
1.64＜NdA＜1.8 (3)
1.65＜NdA＜1.79 (3-1)
并且，本发明的观察光学系统5在将第1透镜L1的焦距设为f1的情况下，优选满足下述条件式(4)。通过避免成为条件式(4)的下限以下，能够抑制第1透镜L1的屈光力变得过强，有利于校正畸变像差。通过避免成为条件式(4)的上限以上，能够抑制第1透镜L1的屈光力变弱，因此能够抑制第1透镜L1与第2透镜L2之间的间隔增大，有利于光轴Z方向上的小型化。另外，为了获得更良好的特性，优选满足下述条件式(4-1)。
0.63＜f1/fA＜0.75 (4)
0.64＜f1/fA＜0.74 (4-1)
并且，本发明的观察光学系统5在将第2透镜的焦距设为f2的情况下，优选满足下述条件式(5)。通过避免成为条件式(5)的下限以下，能够抑制第2透镜L2的屈光力变得过强，有利于校正彗形像差、像散及像面弯曲。通过避免成为条件式(5)的上限以上，能够抑制第2透镜L2的屈光力变弱，因此有利于确保足够的视场角。另外，为了获得更良好的特性，优选满足下述条件式(5-1)。
0.62＜-f2/fA＜0.77 (5)
0.63＜-f2/fA＜0.76 (5-1)
上述优选的结构及可能的结构能够任意组合，优选根据所要求的规格适当选择性地采用。
接着，对本发明的观察光学系统5的数值实施例进行说明。
[实施例1]
图1示出了表示实施例1的观察光学系统5的结构和光路的剖视图，其图示方法如上所述，因此在此省略重复说明。关于实施例1的观察光学系统5，将基本透镜数据示于表1，将可变面间隔示于表2，将规格示于表3，将非球面系数示于表4。
在表1中，在Sn的栏中，示出将显示元件1的观察物体侧的面(配置有显示区域1a的面)作为第1面，随着朝向眼点侧逐一增加编号时的面编号。在表1中还记载了显示元件1、光学部件2、4及眼点EP，在相当于眼点EP的面的Sn的栏中记载了面编号和语句(EP)。在R的栏中示出各面的曲率半径，关于曲率半径的符号，将使凸面朝向观察物体侧的面形状的半径符号设为正，将凸面朝向眼点侧的面形状的半径符号设为负。另外，在非球面的面编号上附加*标记，在非球面的曲率半径的栏中记载了近轴的曲率半径的数值。
并且，在表1中，D的栏中示出各面与和其眼点侧相邻的面的光轴Z上的面间隔，关于屈光度调整时的可变面间隔，使用标记dd[]，在[]中附加该间隔的观察物体侧的面编号来记载。在Nd的栏中示出各构成要件相对于d线的折射率。在νd的栏中示出各构成要件的d线基准的阿贝数。
在表2中示出各屈光度的可变面间隔的值。表2的“dpt”是指diopter(屈光度)。另外，实施例1的观察光学系统5通过使目镜3一体地沿光轴Z方向移动，能够在-4dpt～+2dpt的范围内调整屈光度。
在表3中示出目镜3的焦距fA、显示元件1中的显示区域1a的最长直径H及取景器倍率的值。在表3中示出的值是屈光度为-1dpt时的值。并且，取景器倍率为安装了焦距为50mm(毫米)的成像透镜时的、相对于全尺寸(24mm(毫米)×36mm(毫米))的成像元件的取景器倍率。
在表4中，在Sn的栏中示出非球面的面编号。在KA及Am(m为3以上的整数，根据面而不同。)的栏中示出关于各非球面的非球面系数的数值。非球面系数的数值的“E±n”(n为整数)是指“×10±n”。KA及Am为由下式表示的非球面式中的非球面系数。
Zd＝C×h2/{1+(1-KA×C2×h2)1/2}+∑Am×hm
其中，
Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点到垂直于非球面顶点所接触的光轴的平面划出的垂线的长度)
h：高度(从光轴到透镜面的距离)
C：近轴曲率
KA、Am：非球面系数，非球面式的∑是指与m相关的总和。
以下，在各表及各图的数据中，作为角度的单位使用了度，作为长度的单位使用了mm(毫米)，但即使进行比例放大或比例缩小也能够使用光学系统，因此也能够使用其他适当的单位。并且，在以下所示的各表中记载了舍入到预先确定的位数的数值。
[表1]
实施例1
Figure BDA0002853682860000081
Figure BDA0002853682860000091
[表2]
实施例1
屈光度 +2dpt -1dpt -4dpt
dd[4] 2.4893 1.4873 0.4854
dd[10] 0.9980 2.0000 3.0020
[表3]
实施例1
fA 17.05
H 12.81
取景器倍率 0.83
[表4]
实施例1
Sn 5 6
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A3 6.9216316E-04 4.8506862E-04
A4 -3.2171020E-04 1.0056522E-04
A5 -3.2993820E-05 -7.3476840E-05
A6 1.5313698E-05 2.0929413E-05
A7 -1.4947398E-06 -1.8972398E-06
A8 -1.5590193E-07 -6.9349964E-08
A9 -6.3861916E-09 -2.2661059E-08
A10 4.6034657E-09 6.5489130E-09
A11 -8.0493375E-11 1.8478622E-10
A12 -6.5592997E-11 2.1377768E-12
A13 9.6124067E-12 -5.6211993E-12
A14 1.5079980E-12 -2.5420101E-13
A15 -2.6005121E-14 -5.5311989E-14
A16 -3.5918844E-14 2.8423269E-15
A17 -1.1490078E-15 -1.3915850E-16
A18 4.4197799E-17 8.4020502E-17
A19 2.7174300E-18 2.0061156E-17
A20 3.3240781E-18 -2.1682810E-18
Sn 7 8 9 10
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A4 1.3899615E-04 -2.7023970E-05 -4.9310076E-05 2.1362106E-05
A6 -1.8644415E-06 1.1995181E-06 1.7542443E-07 2.2724185E-09
A8 4.9573857E-08 -2.3734790E-08 8.6803823E-09 2.4857547E-09
A10 1.3976821E-09 -3.0549515E11 5.7656500E-11 -1.6958512E-11
A12 -2.0973660E-11 3.5870389E-12 -6.5413266E-13 -1.8228669E-13
A14 -5.6454084E-13 4.3983495E-14 -7.1906207E-15 4.2807141E-15
A16 -3.4110745E-15 -1.1538080E-15 5.9862936E-17 -6.2535493E-18
A18 4.2433336E-16 2.1087573E-18 -1.6643714E-19 -2.4082303E-19
A20 -4.0821887E-18 2.9593585E-20 1.0560399E-21 1.3492906E-21
关于实施例1所涉及的观察光学系统5，图2中示出屈光度为-1.00diopter的状态的球面像差图、像散图、畸变像差图及倍率色差图。在球面像差图中，将d线、C线及F线上的像差分别用实线、短虚线及长虚线示出。在像散图中，将弧矢方向的d线上的像差用实线示出，将子午方向的d线上的像差用短虚线示出。在畸变像差图中，将d线上的像差用实线示出。在倍率色差图中，将C线及F线上的像差分别用短虚线及长虚线示出。球面像差图及像散图的横轴的单位为diopter。球面像差图的φ是指将单位设为mm(毫米)时的眼点的直径，其他像差图的ω是指半视角下的视场角。
关于实施例1所涉及的观察光学系统5，图3中示出屈光度为-1.00diopter的状态的横向像差图。关于各视角，在左列示出子午方向的像差，在右列示出弧矢方向的像差。在图3中，将d线、C线及F线上的像差分别用实线、短虚线及长虚线示出。图3的ω是指半视角下的视场角。
只要没有特别说明，则与上述实施例1相关的各数据的标记、含义及记载方法在以下实施例中也相同，因此在以下省略重复说明。
[实施例2]
关于实施例2的观察光学系统5，将结构和光路的剖视图示于图4，将各像差图示于图5，将横向像差图示于图6。并且，关于实施例2的观察光学系统5，将基本透镜数据示于表5，将可变面间隔示于表6，将规格示于表7，将非球面系数示于表8。
[表5]
实施例2
Sn R D Nd νd
1 ∞ 0.7000 1.51680 64.20
2 ∞ 4.3000
3 ∞ 0.5000 1.49023 57.49
4 ∞ dd[4]
*5 27.0386 6.0000 1.69569 56.72
*6 -11.2818 0.9960
*7 -10.9914 2.0824 1.67775 31.59
*8 42.2252 0.9000
*9 63.8196 9.1762 1.63648 59.68
*10 -12.0790 dd[10]
11 ∞ 1.2000 1.49023 57.50
12 ∞ 20.6000
13(EP) ∞
[表6]
实施例2
屈光度 +2dpt -1dpt -4dpt
dd[4] 2.5239 1.5279 0.5320
dd[10] 1.0040 2.0000 2.9960
[表7]
实施例2
fA 16.98
H 12.81
取景器倍率 0.84
[表8]
实施例2
Sn 5 6
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A3 6.7931360E-04 2.0130397E-04
A4 -4.1911342E-04 1.5418747E-04
A5 -2.1370564E-05 -8.2575975E-05
A6 1.4238223E-05 2.0586825E-05
A7 -1.4947398E-06 -1.8972398E-06
A8 -1.5590193E-07 -6.9349964E-08
A9 -6.3861916E-09 -2.2661059E-08
A10 4.6034657E-09 6.5489130E-09
A11 -8.0493375E-11 1.8478622E-10
A12 -6.5592997E-11 2.1377768E-12
A13 9.6124067E-12 -5.6211993E-12
A14 1.5079980E-12 -2.5420101E-13
A15 -2.6005121E-14 -5.5311989E-14
A16 -3.5918844E-14 2.8423269E-15
A17 -1.1490078E-15 -1.3915850E-16
A18 4.4197799E-17 8.4020502E-17
A19 2.7174300E-18 2.0061156E-17
A20 3.3240781E-18 -2.1682810E-18
Sn 7 8 9 10
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A4 7.0044628E-05 -7.7986421E-06 2.8165078E-05 4.2191814E-05
A6 -2.3381040E-06 1.5668618E-06 7.3739130E-08 8.4131994E-09
A8 4.9581629E-08 -1.3911791E-08 4.8409282E-10 3.0131724E-09
A10 1.7415233E-09 -1.0757491E-10 2.1303049E-12 -1.4451463E-11
A12 -1.3582433E-11 -1.1385447E-12 -3.4556919E-13 -1.1184443E-13
A14 -6.0419383E-13 6.8962261E-14 1.8448391E-15 3.9140013E-15
A16 -5.7000808E-15 6.4888121E-16 5.8675879E-17 -3.4307541E-18
A18 3.5240227E-16 1.3440670E-18 -7.2609314E-19 2.6591309E-19
A20 2.7050338E-18 3.4577392E-21 2.3539422E-21 1.8020909E-21
[实施例3]
关于实施例3的观察光学系统5，将结构和光路的剖视图示于图7，将各像差图示于图8，将横向像差图示于图9。并且，关于实施例3的观察光学系统5，将基本透镜数据示于表9，将可变面间隔示于表10，将规格示于表11，将非球面系数示于表12。
[表9]
实施例3
Figure BDA0002853682860000121
Figure BDA0002853682860000131
[表10]
实施例3
屈光度 +2dpt -1dpt -4dpt
dd[4] 2.5532 1.5384 0.5236
dd[10] 0.9852 2.0000 3.0148
[表11]
实施例3
fA 17.16
H 12.81
取景器倍率 0.83
[表12]
实施例3
Sn 5 6
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A3 -1.1861428E-04 7.6654943E-05
A4 -1.5861301E-05 2.1292211E-04
A5 -5.9580393E-05 -8.2176597E-05
A6 1.5625272E-05 2.0216333E-05
A7 -1.4947398E-06 -1.8972398E-06
A8 -1.5590193E-07 -6.9349964E-08
A9 -6.3861916E-09 -2.2661059E-08
A10 4.6034657E-09 6.5489130E-09
A11 -8.0493375E-11 1.8478622E-10
A12 -6.5592997E-11 2.1377768E-12
A13 9.6124067E-12 -5.6211993E-12
A14 1.5079980E-12 -2.5420101E-13
A15 -2.6005121E-14 -5.5311989E-14
A16 -3.5918844E-14 2.8423269E-15
A17 -1.1490078E-15 -1.3915850E-16
A18 4.4197799E-17 8.4020502E-17
A19 2.7174300E-18 2.0061156E-17
A20 3.3240781E-18 -2.1682810E-18
Sn 7 8 9 10
KA 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00 1.0000000E+00
A4 4.3615015E-05 -2.0827493E-06 3.2182451E-05 3.2975141E-05
A6 -2.6473691E-06 1.5588570E-06 -7.0586880E-08 1.3760120E-07
A8 5.7554797E-08 -1.4878102E-08 -2.1748428E-10 3.2318971E-09
A10 1.9221272E-09 -1.2314097E-10 -4.9473924E-12 -2.2134047E-11
A12 -1.6737736E-11 -1.4547032E-12 -3.9078466E-13 -1.3438702E-13
A14 -6.8547955E-13 7.1265945E-14 1.9500532E-15 5.0198175E-15
A16 -6.0994352E-15 -6.2218036E-16 6.6150477E-17 -6.6093657E-18
A18 4.1064370E-16 1.4048183E-18 -6.5371577E-19 -3.1112633E-19
A20 -3.2773775E-18 1.7234307E-21 1.6465746E-21 2.0029872E-21
在表13中示出实施例1～实施例3的观察光学系统5的条件式(1)～(5)的对应值。表13所示的值为以d线为基准的值。
[表13]
式编号 条件式 实施例1 实施例2 实施例3
(1) H/fA 0.7515 0.7546 0.7465
(2) TL/fA 1.1337 1.1284 1.0977
(3) NdA 1.771795 1.666083 1.681150
(4) f1/fA 0.6505 0.7203 0.7311
(5) -f2/fA 0.6442 0.7462 0.6884
由以上的数据可知，实施例1～实施例3的观察光学系统5分别满足条件式(1)～(5)，小型且取景器倍率为0.8倍以上，构成为高倍率。
另外，本发明并不限定于上述实施方式及实施例，能够进行各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数及非球面系数并不限定于在上述各数值实施例中示出的值，能够采用其他值。
接着，对作为具有本发明的实施方式所涉及的观察光学系统5的光学装置的一例的相机10进行说明。本实施方式所涉及的相机10为具备EVF(Electronic View Finder，电子取景器)的摄像装置，该EVF构成为包括具备本发明的显示元件1和目镜3的观察光学系统5。并且，相机10具备校正显示在显示元件1上的图像的功能，以减小观察光学系统5的光学特性等对由用户通过观察光学系统5观察到的图像(即，显示在显示元件1上的图像)带来的影响。通过这样的图像校正，用户能够观察减小了由观察光学系统5的光学特性等带来的影响的图像。另外，观察光学系统5的光学特性中，作为一例，除了倍率色差及畸变像差等各种像差以外，还包括周边光量的减少程度等。
首先，参考图10对本实施方式所涉及的相机10的硬件结构进行说明。如图10所示，相机10在相机机身30的内部具备本发明的观察光学系统5、成像透镜LO、成像元件11及屈光度调整机构18。并且，相机10具备眼杯24及屈光度调整部26。屈光度调整部26为用于调整观察光学系统5的屈光度的转盘式等操作部。并且，相机10具备CPU(Central ProcessingUnit，中央处理单元)12、作为临时存储区域的存储器13及非易失性存储部14。显示元件1、成像元件11、CPU12、存储器13、存储部14及屈光度调整机构18与总线19连接。
在相机10中，被摄体图像通过成像透镜LO在成像元件11的摄像面上成像。成像元件11输出显示成像的被摄体图像的图像。对于通过成像元件11拍摄的图像，实施各种图像校正，校正后的图像显示在显示元件1上。用户经由眼杯24观察EVF，通过观察光学系统5观察显示在显示元件1上的图像。并且，根据用户进行的屈光度调整部26的操作，屈光度调整机构18使目镜3的位置沿光轴Z方向移动。由此，能够根据近视或远视等用户的屈光度来调整焦点。
存储部14通过HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive，固态驱动器)及闪存等来实现。存储部14中存储校正表15及图像处理程序16。CPU12从存储部14读出图像处理程序16之后，在存储器13中打开，并执行打开的图像处理程序16。
参考图11对校正表15的一例进行说明。在校正表15中，按相机10所具备的EVF的种类、相机机身30的种类、眼杯24的种类及观察光学系统5的屈光度调整量等各条件的每种组合而存储有用于校正由用户通过观察光学系统5观察到的图像的校正用数据。
在图11的例子中，作为EVF的种类的一例，例示了E1及E2。关于E1及E2等各个EVF，例如EVF所包括的观察光学系统5的光学特性不同。
并且，在图11的例子中，作为相机机身30的种类的一例，例示了C1及C2。关于C1及C2等各个相机机身30，例如成像透镜LO不同。若成像透镜LO不同，则包括成像透镜LO的各种像差的光学特性不同。成像透镜LO的光学特性中，与观察光学系统5的光学特性同样地，作为一例，除了倍率色差及畸变像差等各种像差以外，还包括周边光量的减少程度等。在相机10中，显示在显示元件1上的图像是通过成像透镜LO及成像元件11获取的图像，因此成像透镜LO的光学特性对于显示在显示元件1上的图像也带来影响。如此，由用户通过观察光学系统5观察到的图像除了受到由观察光学系统5的光学特性带来的影响以外，还受到由成像透镜LO的光学特性带来的影响。
并且，在图11的例子中，作为眼杯24的种类的一例，例示了eye1及eye2。eye1及eye2等各个眼杯24例如在观察光学系统5的光轴Z方向上的厚度及用于用户观察EVF的开口部的大小上不同。由于这些差异，由用户通过观察光学系统5观察到的图像中的畸变像差及倍率色差等的出现方式以及周边光量的减少程度等也发生变化。如此，由用户通过观察光学系统5观察到的图像除了受到由观察光学系统5的光学特性带来的影响以外，还受到由眼杯24的种类带来的影响。
并且，在图11的例子中，作为屈光度调整量的一例，例示了+2dpt、-1dpt及-4dpt。当屈光度调整量发生变化时，相对于显示元件1的目镜3的位置发生变化，因此例如相对于观察光学系统5的光线的路径发生变化。由于该变化，由用户通过观察光学系统5观察到的图像中的畸变像差及倍率色差等的出现方式以及周边光量的减少程度等也发生变化。如此，由用户通过观察光学系统5观察到的图像除了受到由观察光学系统5的光学特性带来的影响以外，还受到由屈光度调整量带来的影响。
如上所述，由用户通过观察光学系统5观察到的图像受到与各条件对应的影响。因此，按各条件的每种组合，畸变像差及倍率色差等的出现方式以及周边光量的减少程度等也发生变化。因此，本实施方式所涉及的校正表15中存储有按各条件的每种组合而不同且能够分别适当地校正由用户通过观察光学系统5观察到的图像的校正用数据。校正用数据是为了减小畸变像差及倍率色差等各种像差以及周边光量的减少等，按成为校正对象的图像的每个像素限定如何改变像素值的数据。
在图11的例子中，作为校正用数据的一例，例示了d1至d24。例如，校正用数据d1是在EVF为E1、相机机身30为C1、眼杯24为eye1及屈光度调整量为“+2dpt”的各条件组合时的校正用数据。
参考图12对本实施方式所涉及的相机10的功能性结构进行说明。如图12所示，相机10包括图像获取部21、条件获取部22及图像处理部23。通过CPU12执行图像处理程序16，相机发挥作为图像获取部21、条件获取部22及图像处理部23的功能。
图像获取部21获取从成像元件11输出的图像。条件获取部22获取与在校正表15中限定的各条件相关的信息。与EVF的种类(E1及E2等)、相机机身的种类(C1及C2等)及眼杯的种类(eye1及eye2等)的各条件相关的信息例如在制造相机10时预先存储在存储部14中。关于与屈光度调整量的条件相关的信息，例如通过用户的调整设定的当前的值存储在存储部14中。此时，条件获取部22从存储部14获取与各条件的组合相关的信息。
图像处理部23根据由条件获取部22获取的各条件，从校正表15读出与该条件对应的校正用数据，并根据读出的校正用数据，对图像进行图像校正。并且，图像处理部23将校正后的图像输出到显示元件1。在显示元件1上显示校正后的图像。另外，图像处理部23可以对图像进行白平衡校正、亮度校正及对比度调整等各种图像处理。
如以上说明，本实施方式所涉及的相机10对根据由成像元件11获取的图像而生成的图像进行图像校正之后，将校正后的图像显示在显示元件1上，该图像校正减小由观察光学系统5的光学特性等带来的对图像的影响。图像校正根据校正用数据来进行，该校正用数据考虑了对由用户通过观察光学系统5观察到的图像带来影响的因素。用于图像校正的校正用数据选择与选自包括限定观察光学系统5的光学特性的条件、限定成像透镜LO的光学特性的条件、眼杯24的种类及屈光度调整量的多个条件中的条件的组合对应的数据。因此，即使在具备兼顾了小型化和取景器倍率的高倍率化的观察光学系统5的相机10中，根据构成相机10的各种要件，能够适当地校正由观察光学系统5的光学特性等带来的对图像的影响。
另外，上述校正表15仅为一例，能够进行各种变形。例如，上述各条件中，可以采用选择性地使用任意条件的方式，也可以采用使用其他条件的方式。
例如，在相对于相机机身30眼杯24能够装卸，且用户能够选择是否使用的情况下，可以根据眼杯24的有无来变更校正用数据。此时，眼杯24的有无的信息例如可以由用户通过相机10中具备的输入部(未图示)输入，并且所输入的信息作为眼杯24的条件存储在存储部14中。
并且，眼杯24的种类及眼杯24的有无是限定观察光学系统5的眼点EP的位置的条件的一例。因此，除此以外或取而代之，可以在相机10中设置获取眼点EP的位置的机构，将通过该机构获取的眼点EP的位置用作选择校正用数据的条件。作为获取眼点EP的位置的机构，例如可以是设置在相机10中的输入部等受理通过用户手动操作的输入的机构。并且，也可以在相机机身30的目镜部等中设置光学检测用户的瞳孔位置的传感器，将该传感器用作获取眼点EP的位置的机构。
并且，屈光度调整量是限定观察光学系统5的屈光度的条件的一例。因此，除此以外或取而代之，也可以将安装装卸式屈光度调整透镜时的屈光度调整透镜的屈光度用作选择校正用数据的条件。此时，屈光度调整透镜的屈光度的信息例如可以由用户通过相机10中具备的输入部(未图示)输入，并且所输入的信息作为屈光度调整透镜的屈光度的条件存储在存储部14中。
并且，图10所示的相机10的硬件结构仅为一例，相机10所具备的观察光学系统5可以具备光学部件2、4。并且，摄像光学系统中可以具备光圈以及用于控制成像透镜LO及光圈的机构等。并且，也可以是去除屈光度调整机构18、眼杯24及屈光度调整部26等的结构。并且，在图10中示出了内置于相机10中的取景器的例子，但本发明也能够适用于外部取景器。
并且，在上述实施方式中，例如，作为执行图像获取部21、条件获取部22及图像处理部23之类的各种处理的处理部(Processing Unit)的硬件结构，能够适用以下所示的各种处理器(Processor)。如上所述，上述各种处理器中，除了执行软件(程序)而作为各种处理部发挥功能的通用的处理器即CPU以外，还包括FPGA(Field Programmable Gate Array)等在制造后能够变更电路结构的处理器即可编程逻辑器件(Programmable Logic Device：PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等为了执行特定的处理而进行专用设计的具有电路结构的处理器即专用电路等。
一个处理部可以由这些各种处理器中的一个构成，也可以由相同种类或不同种类的两个以上的处理器的组合(例如，多个FPGA的组合或CPU和FPGA的组合)构成。并且，也可以由1个处理器构成多个处理部。作为由一个处理器构成多个处理部的例子，第1，有如下方式：如以客户端及服务器等计算机为代表那样，由一个以上的CPU和软件的组合构成一个处理器，该处理器作为多个处理部发挥功能。第2，有如下方式：如以片上系统(Sys tem OnChip：SoC)等为代表那样，使用由一个IC(Integrated Circuit，集成电路)芯片实现包括多个处理部的系统整体的功能的处理器。如此，各种处理部使用一个以上的上述各种处理器作为硬件结构而构成。
而且，作为这些各种处理器的硬件结构，更具体而言，能够使用组合了半导体元件等电路元件的电路(Circuitry)。
根据上述说明，能够掌握以下附注项中记载的光学装置。
“附注项1”
一种光学装置，其具备：
成像元件，输出示出通过成像透镜成像的被摄体的图像；
观察光学系统，其具备：显示元件，显示从所述成像元件输出的图像；及目镜，将显示在所述显示元件上的图像作为观察对象；以及
处理器，对显示在所述显示元件上的图像进行图像校正，
所述处理器根据校正用数据对显示在所述显示元件上的图像进行所述图像校正，所述校正用数据考虑了对由用户通过所述观察光学系统观察到的图像带来影响的因素，且与选自包括限定所述观察光学系统的光学特性的条件、限定所述成像透镜的光学特性的条件、眼杯的种类及屈光度调整量的多个条件中的条件的组合对应。
另外，本发明的观察光学系统5不仅适用于本实施方式所涉及的相机10，例如也可以适用于不包括校正显示在显示元件1上的图像的处理的光学装置。并且，也能够将本发明的观察光学系统5适用于胶片相机、摄像机及头戴式显示器等光学装置。
符号说明
1-显示元件，1a-显示区域，2、4-光学部件，3-目镜，5-观察光学系统，10-相机，11-成像元件，12-CPU，13-存储器，14-存储部，15-校正表，16-图像处理程序，18-屈光度调整机构，19-总线，21-图像获取部，22-条件获取部，23-图像处理部，24-眼杯，26-屈光度调整部，30-相机机身，EP-眼点，H-显示区域的最长直径，L1-第1透镜，L2-第2透镜，L3-第3透镜，LO-成像透镜，Z-光轴。

Claims (19)

1.一种观察光学系统，其具备显示元件和配置于所述显示元件的眼点侧的目镜，
所述目镜从显示元件侧朝向眼点侧依次包括具有正屈光力的第1透镜、具有负屈光力的第2透镜及具有正屈光力的第3透镜，
在将所述显示元件中的显示区域的最长直径设为H、将所述目镜的焦距设为fA的情况下，满足由以下表示的条件式(1)，
0.7＜H/fA＜0.8 (1)。
2.根据权利要求1所述的观察光学系统，其中，
在将所述第1透镜的显示元件侧的面至所述第3透镜的眼点侧的面的光轴上的距离设为TL的情况下，满足由以下表示的条件式(2)，
1.075＜TL/fA＜1.16 (2)。
3.根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其中，
在将所述第1透镜相对于d线的折射率和所述第3透镜相对于d线的折射率的平均值设为NdA的情况下，满足由以下表示的条件式(3)，
1.64＜NdA＜1.8 (3)。
4.根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其中，
在将所述第1透镜的焦距设为f1的情况下，满足由以下表示的条件式(4)，
0.63＜f1/fA＜0.75 (4)。
5.根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其中，
在将所述第2透镜的焦距设为f2的情况下，满足由以下表示的条件式(5)，
0.62＜-f2/fA＜0.77 (5)。
6.根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其中，
所述第1透镜、所述第2透镜及所述第3透镜分别为单透镜。
7.根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其中，
所述第1透镜为双凸透镜。
8.根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其中，
所述第2透镜为双凹透镜。
9.根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其中，
所述第3透镜为双凸透镜。
10.根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其中，
所述第1透镜的至少一个面为非球面。
11.根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其中，
所述第2透镜的至少一个面为非球面。
12.根据权利要求1或2所述的观察光学系统，其中，
所述第3透镜的至少一个面为非球面。
13.根据权利要求1所述的观察光学系统，其满足由以下表示的条件式(1-1)，
0.72＜H/fA＜0.78 (1-1)。
14.根据权利要求1所述的观察光学系统，其满足由以下表示的条件式(1-2)，
0.735＜H/fA＜0.77 (1-2)。
15.根据权利要求2所述的观察光学系统，其满足由以下表示的条件式(2-1)，
1.085＜TL/fA＜1.15 (2-1)。
16.根据权利要求3所述的观察光学系统，其满足由以下表示的条件式(3-1)，
1.65＜NdA＜1.79 (3-1)。
17.根据权利要求4所述的观察光学系统，其满足由以下表示的条件式(4-1)，
0.64＜f1/fA＜0.74 (4-1)。
18.根据权利要求5所述的观察光学系统，其满足由以下表示的条件式(5-1)，
0.63＜-f2/fA＜0.76 (5-1)。
19.一种光学装置，其具备权利要求1至18中任一项所述的观察光学系统。
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