JP2022026276A - 観察装置及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】視野の拡大と十分なアイポイント長を確保しつつ、視線検出系の像倍率と像倍率変動を抑制する機能を有する観察装置及びそれを有する撮像装置を提供すること。【解決手段】観察装置は、観察光学系と視線検出系とを有する観察装置であって、観察光学系は、表示素子側から観察側へ順に配置された、光路を分岐する光路分岐手段、正の屈折力の第１レンズ群から成り、視線検出系は、第１レンズ群に入射して光路分岐手段によって分岐された光を結像するための第２レンズ群を備え、第１レンズ群の後ろ側主点位置から第２レンズ群の最も観察側のレンズ面までの光軸上の距離、第１レンズ群の焦点距離、第１レンズ群のルーペ倍率を各々適切に設定すること。【選択図】図１

Description

本発明は、観察装置及びそれを有する撮像装置に関する。
従来、液晶パネルや有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）膜を用いた有機ＥＬパネル等の表示素子で表示された画像を拡大して観察するために、複数枚のレンズを含む観察光学系を有する観察装置が提案されている。近年、光路を分岐する光路分岐手段が配置され、撮影者の視線の方向を検出する視線検出系を搭載した観察装置が開示されている（特許文献１，２参照）。
特開平７－９２３７５号公報 特許第３１４３５５３号公報
特許文献１の観察装置のようにプリズムによって光路を分岐する場合、観察光学系の焦点距離が適切に設定されていないことからミラーレス一眼レフカメラ等に使用する電子ビューファインダとして十分な視野角及びルーペ倍率を確保することが困難である。また、特許文献２の観察装置のようにミラーによって光路を分岐する場合、観察光学系内の光路長を増大させる必要があるため、観察光学系の高性能化（高精細化、ルーペ倍率の拡大によるファインダー像の拡大、視野の拡大、ハイアイポイント化）を狙いにくい。また、比較的小型の表示素子を拡大して観察する場合、観察光学系の焦点距離が短くなりやすいことから、観察光学系の光路長増大は観察光学系の高性能化をより大きく阻害してしまう。
本発明は、視野の拡大と十分なアイポイント長を確保しつつ、視線検出系の像倍率と像倍率変動を抑制する機能を有する観察装置及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面としての観察装置は、観察光学系と視線検出系とを有する観察装置であって、観察光学系は、表示素子側から観察側へ順に配置された、光路を分岐する光路分岐手段、正の屈折力の第１レンズ群から成り、視線検出系は、第１レンズ群に入射して光路分岐手段によって分岐された光を結像するための第２レンズ群を備え、第１レンズ群の後ろ側主点位置から第２レンズ群の最も観察側のレンズ面までの光軸上の距離をＬ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第１レンズ群のルーペ倍率をβｒとするとき、
０．４＜Ｌ／ｆ１＜２．０
１１＜βｒ＜１６
βｒ＝２５０［ｍｍ］／ｆ１
なる条件式を満足することを特徴とする。
本発明によれば、視野の拡大と十分なアイポイント長を確保しつつ、視線検出系の像倍率と像倍率変動を抑制する機能を有する観察装置及びそれを有する撮像装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係る観察装置の概略図である。 観察装置の接眼部の正面図である。 実施例１の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例１の観察装置における基準位置の諸収差図である。 実施例２の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例２の観察装置における基準位置の諸収差図である。 実施例３の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例３の観察装置における基準位置の諸収差図である。 実施例４の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例４の観察装置における基準位置の諸収差図である。 実施例５の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例５の観察装置における基準位置の諸収差図である。 実施例６の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例６の観察装置における基準位置の諸収差図である。 実施例７の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例７の観察装置における基準位置の諸収差図である。 実施例８の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例８の観察装置における基準位置の諸収差図である。 実施例９の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例９の観察装置における基準位置の諸収差図である。 実施例１０の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例１０の観察装置における基準位置の諸収差図である。 実施例１１の観察装置の視線検出系の概略図である。 実施例１１の観察装置における基準位置の諸収差図である。 撮像装置の概略図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態に係る観察装置１の概略図である。撮像装置は、観察装置１、信号処理系３、撮像素子４、及び撮影レンズ（光学系）５を有する。撮像素子４は、ＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサー等で構成され、撮影レンズ５によって形成される像を受光し、受光した像を電気信号に変換する。
観察装置１は、赤外光発光光源（赤外ＬＥＤ）１１、液晶表示素子や有機ＥＬ等の表示素子（表示パネル）１２６に表示される画像を観察者の眼球２に導く観察光学系１２、及び観察者の眼球２を撮像して視線（視線の方向）を検出する視線検出系１３を有する。
観察光学系１２は、表示素子１２６の側（表示素子側）から観察者の眼球２の側（観察側）へ順に配置された、光路を分岐する光路分岐手段１２２、正の屈折力の第１レンズ群１２１から成る。本実施形態では、光路分岐手段１２２は、プリズムを含んでいる。表示素子１２６に表示される画像は、光路分岐手段１２２、及び第１レンズ群１２１により拡大された状態で観察者の眼球２に導かれる。また、第１レンズ群１２１が一体となって光軸方向へ移動することにより、観察光学系１２の視度調節をすることが可能である。なお、光路分岐手段１２２は、小型化や薄型化のためにダハプリズムを含んでいてもよい。また、光路分岐手段１２２は、軽量化のためにダイクロイックミラーを含んでいてもよい。
視線検出系１３は、絞り１２３、第２レンズ群１２４、視線検出用撮像素子１２５を有する。第２レンズ群１２４は、第１レンズ群１２１に入射して光路分岐手段１２２によって分岐された光を結像する。具体的には、まず、図２に示される、光学部材ＧＰに取り付けられた赤外発光光源１１が発光観察者の眼球２に赤外光を照射する。その後、観察者の角膜からの反射光は、第１レンズ群１２１を通過し、光路分岐手段１２２で反射され、第２レンズ群１２４によって集光され、視線検出用撮像素子１２５に結像される。なお、第２レンズ群１２４は、観察光学系１２の光路外であればどの位置にも配置可能であるが、撮像装置の高さの増大を防ぐために他部品との干渉を避けた上で撮像装置の下側に配置することが好ましい。また、視線検出系１３は、観察者の眼球２そのものを撮影して観察者の視線を検出してもよい。
上述した構成により、観察光学系１２及び視線検出系１３の配置を適切に設定することが可能になり、観察者のまつげや眼球形状に起因する眼球の画像のけられを回避することが可能となる。また、観察者の眼球を斜めから撮影することで生じるパース等の歪みを抑制することが可能となる。
なお、観察装置１は、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）、仮想現実感（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）システム、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）、複合現実感（ＭＲ：Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）システム等に使用してもよい。
図３，５，７，９，１１，１３，１５，１７，１９，２１，２３はそれぞれ、実施例１乃至１１の観察装置の視線検出系の概略図である。各図において左方が観察側で、右方が表示素子側である。
図４，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４はそれぞれ、実施例１乃至１１の観察装置における基準位置の諸収差図である。各諸収差図において、基準位置は－１ディオプタ（以降ｄｐｔｒと記載）、アイポイント長は２３ｍｍである。アイポイント長は、最も観察側の面（各実施例においては観察側の保護ガラスの観察側の面）から観察者の眼までの光軸上の距離を指す。アイポイント長は５ｍｍ～３５ｍｍであれば観察者の眼球を撮影可能であるが、アイポイント長が２３ｍｍである場合が最も観察者の眼球を撮影する状態に適している。
球面収差図においてＦｎｏはＦナンバーであり、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する球面収差量を示している。非点収差図においてＳはサジタル像面における非点収差量、Ｍはメリディオナル像面における非点収差量を示している。歪曲収差図においてｄ線に対する歪曲収差量を示している。ωは撮像半画角（°）である。
次に、各実施例の観察装置における特徴的な構成について述べる。
各実施例の観察光学系は、以下の条件式（１）乃至（３）を満足する。ここで、Ｌは、第１レンズ群１２１の後ろ側主点位置から第２レンズ群１２４の最も観察側のレンズ面までの光軸上の距離である。なお、第１レンズ群１２１の後ろ側主点位置から第２レンズ群１２４の最も観察側のレンズ面までの間に、光路分岐手段１２２や保護ガラス等の光学ブロックが配置される場合は光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。ｆ１は、第１レンズ群１２１の焦点距離である。βｒは、第１レンズ群１２１のルーペ倍率である。
０．４＜Ｌ／ｆ１＜２．０ （１）
１１＜βｒ＜１６ （２）
βｒ＝２５０［ｍｍ］／ｆ１ （３）
条件式（１）は、第１レンズ群１２１の後ろ側主点位置から第２レンズ群１２４の最も観察側のレンズ面までの光軸上の距離と第１レンズ群ｆ１の焦点距離との関係を規定している。条件式（１）を満足しない場合、観察側のテレセントリック性を確保することが難しくなることから、光軸方向における観察者の眼球位置が変動した際の倍率変動を抑制することが困難となる。
条件式（２）は、条件式（３）で表される第１レンズ群１２１のルーペ倍率を規定している。条件式（２）の上限値を上回ると、観察光学系１２の球面収差、像面湾曲、及び倍率色収差を抑制することが困難となる。条件式（２）の下限値を下回ると、所望の視野角及び観察光学系のルーペ倍率を確保することが困難となる。
なお、条件式（１）及び（２）の数値範囲を以下の条件式（１ａ）及び（２ａ）の数値範囲とすることが好ましい。
０．５５＜Ｌ／ｆ１＜１．９３ （１ａ）
１１．５＜βｒ＜１５．５ （２ａ）
また、条件式（１）及び（２）の数値範囲を以下の条件式（１ｂ）及び（２ｂ）の数値範囲とすることが更に好ましい。
０．７０＜Ｌ／ｆ１＜１．８５ （１ｂ）
１２＜βｒ＜１５ （２ｂ）
次に、各実施例の観察装置において、満足することが好ましい構成について述べる。
各実施例の観察装置において、観察者の眼球を撮像する際に可視領域光で眼球を照明すると観察者が観察装置を視認する妨げとなるため、近赤外領域光で観察者の眼球を照明するのが好ましい。そのため、光路分岐手段１２２の反射面における近赤外領域光の反射率は、可視領域光の反射率よりも高いことが好ましい。例えば、レンズ表面に誘電体膜によるコーティングを塗布することにより特定波長の反射率を選択的に高めるダイクロイックミラーの機能を持たせることで、近赤外領域光の反射率を高めることができる。
なお、外光や画像表示面の発光を光源として可視領域光で観察者の眼球を撮像してもよい。しかしながら、照明装置が不要になり低コスト化が可能になるが、外部環境に依存して照明強度が大きく変化することにより眼球の撮像結果にばらつきが発生する恐れがある。
そのため、上述したように、近赤外領域光で観察者の眼球を照明したほうがよい。
また、観察光学系１２の設計と撮影レンズ５の配置を工夫することにより、光路分岐手段１２２の反射面において全反射条件を満たした状態で観察者の眼球を撮像することができる。ただし、そのような場合、観察者の眼球位置によっては全反射条件を満足できない恐れがあり、観察者の眼球の撮像結果の露出が大きくばらつくことが想定される。その際、光路の異なる複数の撮影レンズ５を使用することにより、撮像結果の露出のばらつきを吸収することが可能になる。
次に、各実施例の観察光学系が満足することが好ましい条件について述べる。各実施例の観察光学系は、以下の条件式（４）乃至（１０）のうち１つ以上を満足することが好ましい。ここで、ｆ２Ｒ１は、第２レンズ群１２４の最も観察側に配置された正レンズの観察側のレンズ面の曲率半径である。ｆ２Ｒ２は、第２レンズ群１２４の最も観察側に配置された正レンズの視線検出系１３の結像面側のレンズ面の曲率半径である。Ｎｄｐ１は、光路分岐手段１２２に含まれるプリズムのｄ線に対する屈折率である。νｄｐ１は、光路分岐手段１２２に含まれるプリズムのｄ線に対するアッベ数である。ｄは、第２レンズ群１２４の最も観察側のレンズ面から第２レンズ群１２４の最も視線検出系１３の結像面側のレンズ面までの光軸上の距離である。ｆ２は、第２レンズ群１２４の焦点距離である。ｆは、観察装置１の焦点距離（－１ディオプタ時）である。
０．０５＜（ｆ２Ｒ１＋ｆ２Ｒ２）／（ｆ２Ｒ１－ｆ２Ｒ２）＜３．００ （４）
１．４５＜Ｎｄｐ１＜２．１０ （５）
２０＜νｄｐ１＜６０ （６）
０．３＜ｄ／ｆ２＜１．５ （７）
４＜ｆ１／ｆ２＜２０ （８）
０．０１＜ｆ１／｜ｆ｜＜１５．００ （９）
０．００２＜ｆ２／｜ｆ｜＜１．１００ （１０）
条件式（４）は、第２レンズ群１２４のシェイプファクタを規定している。条件式（４）を満足しない場合、視線検出系１３の球面収差及び像面湾曲を抑制することが困難となる。
条件式（５）は、光路分岐手段１２２に含まれるプリズムのｄ線に対する屈折率を規定している。条件式（５）の上限値を上回ると、光路分岐手段１２２に含まれるプリズムを高精度で加工することが困難となる。条件式（５）の下限値を下回ると、所望の光路長を確保することが困難となり、視線検出系１３を所望の位置に配置することが困難となる。
条件式（６）は、光路分岐手段１２２に含まれるプリズムのｄ線に対するアッベ数を規定している。条件式（６）を満足しない場合、観察光学系１２の倍率色収差、及び色収差を抑制することが困難となる。
条件式（７）は、第２レンズ群１２４の最も観察側のレンズ面から第２レンズ群１２４の最も視線検出系１３の結像面側のレンズ面までの光軸上の距離と第２レンズ群１２４の焦点距離との関係を規定している。条件式（７）の上限値を上回ると、視線検出系１３の倍率を適切に設定することが困難となる。条件式（７）の下限値を下回ると、視線検出系１３の球面収差、像面湾曲、及び倍率色収差を抑制することが困難となる。
条件式（８）は、第１レンズ群１２１の焦点距離と第２レンズ群１２４の焦点距離との関係を規定している。条件式（８）の上限値を上回って第１レンズ群１２１の焦点距離が長くなると、所望の視野角、及び観察光学系１２のルーペ倍率を確保することが困難となる。条件式（８）の下限値を下回ると、観察光学系１２の焦点距離が短くなりすぎてしまうため、観察光学系１２の倍率色収差、球面収差、及び像面湾曲を抑制することが困難となる。
条件式（９）は、第１レンズ群１２１の焦点距離と観察装置１の焦点距離との関係を規定している。条件式（９）の上限値を上回って第１レンズ群１２１の焦点距離が長くなると、所望の視野角、及び観察光学系１２のルーペ倍率を確保することが困難となる。条件式（９）の下限値を下回ると、観察光学系１２の焦点距離が短くなりすぎてしまうことから観察光学系１２の倍率色収差、球面収差、及び像面湾曲を抑制することが困難となる。
条件式（１０）は、第２レンズ群１２４の焦点距離と観察装置１の焦点距離との関係を規定している。条件式（１０）の上限値を上回って第２レンズ群１２４の焦点距離が長くなると、視線検出系１３の倍率を適切に設定することが困難となる。条件式（１０）の下限値を下回ると、視線検出系１３の焦点距離が短くなりすぎてしまうことから視線検出系１３の像面湾曲、及び球面収差を抑制することが困難となる。
なお、条件式（４）乃至（１０）の数値範囲を以下の条件式（４ａ）乃至（１０ａ）の数値範囲とすることが好ましい。
０．１＜（ｆ２Ｒ１＋ｆ２Ｒ２）／（ｆ２Ｒ１－ｆ２Ｒ２）＜２．３ （４ａ）
１．５＜Ｎｄｐ１＜２．０ （５ａ）
２８＜νｄｐ１＜５６ （６ａ）
０．４＜ｄ／ｆ２＜１．４ （７ａ）
５＜ｆ１／ｆ２＜１６ （８ａ）
０．０３＜ｆ１／｜ｆ｜＜１２．５０ （９ａ）
０．００５＜ｆ２／｜ｆ｜＜１．０００ （１０ａ）
また、条件式（４）乃至（１０）の数値範囲を以下の条件式（４ｂ）乃至（１０ｂ）の数値範囲とすることが更に好ましい。
０．１５＜（ｆ２Ｒ１＋ｆ２Ｒ２）／（ｆ２Ｒ１－ｆ２Ｒ２）＜１．６０（４ｂ）
１．６＜Ｎｄｐ１＜１．９ （５ｂ）
３５＜νｄｐ１＜５２ （６ｂ）
０．５０＜ｄ／ｆ２＜１．３５ （７ｂ）
６＜ｆ１／ｆ２＜１２ （８ｂ）
０．０６＜ｆ１／｜ｆ｜＜１０．００ （９ｂ）
０．００９＜ｆ２／｜ｆ｜＜０．９００ （１０ｂ）
次に、各実施例の観察装置について詳細に述べる。
実施例１乃至４，６乃至１０の観察装置では、第１レンズ群１２１は、観察側から表示素子側の順に配置された、正の屈折力の第１レンズＬ１１、負の屈折力の第２レンズＬ１２、正の屈折力の第３レンズＬ１３からなる。第２レンズ群１２４は、正の屈折力のレンズＬ２１からなる。
実施例５，１１の観察装置では、第１レンズ群１２１は、観察側から表示素子側の順に配置された、正の屈折力の第１レンズＬ１１、正の屈折力の第２レンズＬ１２、負の屈折力の第３レンズＬ１３、正の屈折力の第４レンズＬ１４からなる。第２レンズ群１２４は、正の屈折力のレンズＬ２１からなる。
以下に、実施例１乃至１１にそれぞれ対応する数値実施例１乃至１１を示す。
各数値実施例の面データにおいて、ｒは各光学面の曲率半径、ｄは第ｍ面と第（ｍ＋１）面との間の軸上間隔（光軸上の距離）を表わしている。ただし、ｍは表示素子側から数えた面の番号である。また、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは光学部材のアッベ数を表わしている。なお、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。
「バックフォーカス」は、レンズ最終面（最も像側のレンズ面）から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。「レンズ群」は、複数のレンズから構成される場合に限らず、１枚のレンズから構成される場合も含むものとする。
また、光学面が非球面の場合は、面番号の右側に、＊の符号を付している。非球面形状は、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０を各次数の非球面係数とするとき、
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）2｝1/2＋Ａ４×ｈ4＋Ａ６×ｈ6
＋Ａ８×ｈ8＋Ａ１０×ｈ10
で表している。なお、各非球面係数における「ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味している。

［数値実施例１］
単位mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 13.712 6.00 1.76802 49.2
4 -187.742 0.15
5* 16.198 2.20 1.63550 23.9
6* 5.523 3.52
7* 14.293 4.45 1.76802 49.2
8 -58.830 (可変)
9 ∞ 18.25 1.83400 37.2
10 ∞ 0.60
11*(絞り) 2.498 2.00 1.49171 57.4
12* -0.825 1.06
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 13.712 6.00 1.76802 49.2
4 -187.742 0.15
5* 16.198 2.20 1.63550 23.9
6* 5.523 3.52
7* 14.293 4.45 1.76802 49.2
8 -58.830 (可変)
9 ∞ 7.50 1.83400 37.2
10 ∞ 2.40
11 ∞ 0.70 1.52100 65.1
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K =-1.83270e+000 A 4= 1.51941e-005 A 6= 4.23288e-007 A 8=-3.98958e-009 A10= 1.14377e-011
第5面
K =-7.67553e+000 A 4=-2.88147e-004 A 6= 3.08918e-006 A 8=-1.32371e-008 A10= 1.78749e-011
第6面
K =-1.89824e+000 A 4=-4.01320e-005 A 6= 1.65020e-006 A 8= 8.03262e-009 A10=-8.75967e-011
第7面
K =-7.01803e-001 A 4=-8.40229e-005 A 6= 6.12255e-007 A 8=-7.74356e-009 A10= 4.18240e-011
第11面
K = 4.15727e+000 A 4=-9.50353e-001 A 6= 1.93448e+000 A 8=-1.86456e+000 A10= 6.25846e-001
第12面
K =-1.29048e+000 A 4=-6.72136e-002 A 6=-8.51031e-002 A 8= 3.20341e-002 A10=-1.55152e-002

各種データ
焦点距離 -10.03(-1dptr時)
Ｆナンバー 4.62
半画角(°) 3.86
BF 1.06

0dptr -1dptr +2dptr
d 2 1.45 1.80 0.62
d 8 2.72 2.36 3.55

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 18.70
2 11 1.57

［数値実施例２］
単位 mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 16.724 5.27 1.85135 40.1
4 -36.577 1.12
5 -33.437 2.65 1.63550 23.9
6* 7.971 3.47
7* 19.285 5.11 1.85135 40.1
8 -24.766 (可変)
9 ∞ 18.56 1.65844 50.9
10 ∞ 0.60
11(絞り) 29.478 2.00 1.58306 30.2
12* -1.441 2.16
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 16.724 5.27 1.85135 40.1
4 -36.577 1.12
5 -33.437 2.65 1.63550 23.9
6* 7.971 3.47
7* 19.285 5.11 1.85135 40.1
8 -24.766 (可変)
9 ∞ 15.00 1.65844 50.9
10 ∞ 0.76
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.37321e-005 A 6=-4.91699e-008
第6面
K =-7.14300e-001 A 4=-2.40436e-004
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.65184e-005
第12面
K =-9.58889e-001 A 4=-7.99335e-002 A 6= 2.40004e-001 A 8=-2.58203e-001

各種データ
焦点距離 7.49(-1dptr時)
Ｆナンバー 4.09
半画角(°) 4.22
BF 2.16

0dptr -1dptr +2dptr
d 2 1.16 1.58 0.80
d 8 1.98 1.56 2.33

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 19.28
2 11 2.41

［数値実施例３］
単位mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 16.724 5.27 1.85135 40.1
4 -36.577 1.12
5 -33.437 2.65 1.63550 23.9
6* 7.971 3.47
7* 19.285 5.11 1.85135 40.1
8 -24.766 (可変)
9 ∞ 18.56 1.65844 50.9
10 ∞ 0.60
11(絞り) 9.803 2.00 1.58306 30.2
12* -1.331 1.79
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 16.724 5.27 1.85135 40.1
4 -36.577 1.12
5 -33.437 2.65 1.63550 23.9
6* 7.971 3.47
7* 19.285 5.11 1.85135 40.1
8 -24.766 (可変)
9 ∞ 12.00 1.65844 50.9
10 ∞ 2.22
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.37321e-005 A 6=-4.91699e-008
第6面
K =-7.14300e-001 A 4=-2.40436e-004
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.65184e-005
第12面
K =-1.55871e+001 A 4=-6.60841e-001 A 6= 9.71729e-001 A 8=-5.71702e-001

各種データ
焦点距離 -43.99(-1dptr時)
Ｆナンバー 8.89
半画角(°) 1.60
BF 1.79

0dptr -1dptr +2dptr
d 2 1.16 1.58 0.80
d 8 1.98 1.56 2.33

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 19.28
2 11 2.15

［数値実施例４］
単位mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.83 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 14.261 6.24 1.76802 49.2
4 -195.251 0.16
5* 16.845 2.29 1.63550 23.9
6* 5.744 3.66
7* 14.864 4.63 1.76802 49.2
8 -61.184 (可変)
9 ∞ 18.99 1.83400 37.2
10 ∞ 0.62
11*(絞り) 2.598 2.08 1.49171 57.4
12* -0.880 0.62
13 ∞ 0.78 1.55300 38.0
14 ∞ 1.13
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.83 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 14.261 6.24 1.76802 49.2
4 -195.251 0.16
5* 16.845 2.29 1.63550 23.9
6* 5.744 3.66
7* 14.864 4.63 1.76802 49.2
8 -61.184 (可変)
9 ∞ 10.00 1.83400 37.2
10 ∞ 1.78
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K =-1.83270e+000 A 4= 1.35075e-005 A 6= 3.47912e-007 A 8=-3.03175e-009 A10= 8.03597e-012
第5面
K =-7.67553e+000 A 4=-2.56161e-004 A 6= 2.53908e-006 A 8=-1.00591e-008 A10= 1.25586e-011
第6面
K =-1.89824e+000 A 4=-3.56772e-005 A 6= 1.35635e-006 A 8= 6.10413e-009 A10=-6.15443e-011
第7面
K =-7.01803e-001 A 4=-7.46960e-005 A 6= 5.03229e-007 A 8=-5.88447e-009 A10= 2.93850e-011
第11面
K = 4.15727e+000 A 4=-8.44860e-001 A 6= 1.59000e+000 A 8=-1.41692e+000 A10= 4.39711e-001
第12面
K =-1.29048e+000 A 4=-5.97527e-002 A 6=-6.99486e-002 A 8= 2.43433e-002 A10=-1.09008e-002

各種データ
焦点距離 -10.75(-1dptr時)
Ｆナンバー 4.85
半画角(°) 3.60
BF 1.13

0dptr -1dptr +2dptr -4dptr
d 2 1.51 1.87 0.64 3.22
d 8 2.82 2.46 3.69 1.11

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 19.45
2 11 1.67

［数値実施例５］
単位mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* -202.682 3.00 1.76802 49.2
4 128.381 0.50
5* 10.149 5.49 1.76802 49.2
6 100.513 0.81
7 77.355 3.00 1.63550 23.9
8* 6.247 3.18
9* 11.214 5.33 1.76802 49.2
10 -45.774 (可変)
11 ∞ 19.14 1.65844 50.9
12 ∞ 0.60
13(絞り) 2.212 2.00 1.58306 30.2
14* -1.410 1.10
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* -202.682 3.00 1.76802 49.2
4 128.381 0.50
5* 10.149 5.49 1.76802 49.2
6 100.513 0.81
7 77.355 3.00 1.63550 23.9
8* 6.247 3.18
9* 11.214 5.33 1.76802 49.2
10 -45.774 (可変)
11 ∞ 10.00 1.65844 50.9
12 ∞ 1.92
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.00393e-004 A 6=-2.32790e-006 A 8= 1.55572e-008 A10=-4.40310e-011
第5面
K =-9.72705e-001 A 4=-2.12458e-004 A 6= 1.84920e-006 A 8=-9.08050e-009 A10= 1.93848e-011
第8面
K =-6.95456e-001 A 4=-5.91390e-004 A 6= 4.13474e-006 A 8=-2.54986e-008 A10=-5.81970e-012
第9面
K =-1.51121e-001 A 4=-2.37140e-004 A 6= 7.84258e-007 A 8=-3.54325e-009 A10=-1.94097e-011
第14面
K =-9.37044e-001 A 4=-1.73405e-002 A 6= 2.56245e-002 A 8= 4.36260e-002

各種データ
焦点距離 10.20(-1dptr時)
Ｆナンバー 2.92
半画角(°) 2.43
BF 1.10

0dptr -1dptr +2dptr
d 2 2.11 1.77 0.50
d10 1.20 1.54 2.81

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 18.72
2 13 1.85

［数値実施例６］
単位 mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 16.933 4.49 1.85135 40.1
4 -53.991 0.93
5 -38.052 2.64 1.63550 23.9
6* 9.289 3.11
7 23.348 5.33 1.85135 40.1
8* -23.350 (可変)
9 ∞ 18.56 1.65844 50.9
10 ∞ 0.60
11(絞り) -15.000 2.00 1.58306 30.2
12* -1.399 2.46
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 16.933 4.49 1.85135 40.1
4 -53.991 0.93
5 -38.052 2.64 1.63550 23.9
6* 9.289 3.11
7 23.348 5.33 1.85135 40.1
8* -23.350 (可変)
9 ∞ 15.00 1.65844 50.9
10 ∞ 2.23
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.01307e-005
第6面
K =-6.58187e-001 A 4=-1.54027e-004
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.39388e-005
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 9.64550e-003 A 6= 1.23319e-001 A 8=-1.61973e-001

各種データ
焦点距離 6.12(-1dptr時)
Ｆナンバー 3.71
半画角(°) 4.21
BF 2.46

0dptr -1dptr +2dptr
d 2 1.18 1.61 0.80
d 8 1.67 1.24 2.05

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 19.63
2 11 2.51

［数値実施例７］
単位 mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 16.933 4.49 1.85135 40.1
4 -53.991 0.93
5 -38.052 2.64 1.63550 23.9
6* 9.289 3.11
7 23.348 5.33 1.85135 40.1
8* -23.350 (可変)
9 ∞ 18.56 1.65844 50.9
10 ∞ 0.60
11(絞り) -7.117 2.00 1.58306 30.2
12* -1.598 3.11
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 16.933 4.49 1.85135 40.1
4 -53.991 0.93
5 -38.052 2.64 1.63550 23.9
6* 9.289 3.11
7 23.348 5.33 1.85135 40.1
8* -23.350 (可変)
9 ∞ 15.00 1.65844 50.9
10 ∞ 2.23
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.01307e-005
第6面
K =-6.58187e-001 A 4=-1.54027e-004
第8面
K = 0.00000e+000 A 4= 4.39388e-005
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.13994e-003 A 6= 7.65736e-002 A 8=-8.54562e-002

各種データ
焦点距離 38.32(-1dptr時)
Ｆナンバー 2.06
半画角(°) 0.164
BF 3.11

0dptr -1dptr +2dptr
d 2 1.18 1.61 0.80
d 8 1.67 1.24 2.05

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 19.63
2 11 3.12

［数値実施例８］
単位 mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 16.724 5.27 1.85135 40.1
4 -36.577 1.12
5 -33.437 2.65 1.63550 23.9
6* 7.971 3.47
7* 19.285 5.11 1.85135 40.1
8 -24.766 (可変)
9 ∞ 18.05 1.65844 50.9
10 ∞ 0.60
11(絞り) 29.478 2.00 1.58306 30.2
12* -1.441 2.16
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 16.724 5.27 1.85135 40.1
4 -36.577 1.12
5 -33.437 2.65 1.63550 23.9
6* 7.971 3.47
7* 19.285 5.11 1.85135 40.1
8 -24.766 (可変)
9 ∞ 12.00 1.65844 50.9
10 ∞ 2.22
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-8.37321e-005 A 6=-4.91699e-008
第6面
K =-7.14300e-001 A 4=-2.40436e-004
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.65184e-005
第12面
K =-9.58889e-001 A 4=-7.99335e-002 A 6= 2.40004e-001 A 8=-2.58203e-001

各種データ
焦点距離 7.57(-1dptr時)
Ｆナンバー 4.08
半画角(°) 4.18
BF 2.16

0dptr -1dptr +2dptr
d 2 1.16 1.58 0.80
d 8 1.98 1.56 2.33

レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 19.28
2 11 2.41

［数値実施例９］
単位mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 13.712 6.00 1.76802 49.2
4 -187.742 0.15
5* 16.198 2.20 1.63550 23.9
6* 5.523 3.52
7* 14.293 4.45 1.76802 49.2
8 -58.830 (可変)
9 ∞ 3.00 1.83400 37.2
10 ∞ 0.60
11*(絞り) 2.498 2.00 1.49171 57.4
12* -0.825 0.60
13 ∞ 0.75 1.55300 38.0
14 ∞ 1.20
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 13.712 6.00 1.76802 49.2
4 -187.742 0.15
5* 16.198 2.20 1.63550 23.9
6* 5.523 3.52
7* 14.293 4.45 1.76802 49.2
8 -58.830 (可変)
9 ∞ 12.00 1.83400 37.2
10 ∞ 0.41
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K =-1.83270e+000 A 4= 1.51941e-005 A 6= 4.23288e-007 A 8=-3.98958e-009 A10= 1.14377e-011
第5面
K =-7.67553e+000 A 4=-2.88147e-004 A 6= 3.08918e-006 A 8=-1.32371e-008 A10= 1.78749e-011
第6面
K =-1.89824e+000 A 4=-4.01320e-005 A 6= 1.65020e-006 A 8= 8.03262e-009 A10=-8.75967e-011
第7面
K =-7.01803e-001 A 4=-8.40229e-005 A 6= 6.12255e-007 A 8=-7.74356e-009 A10= 4.18240e-011
第11面
K = 4.15727e+000 A 4=-9.50353e-001 A 6= 1.93448e+000 A 8=-1.86456e+000 A10= 6.25846e-001
第12面
K =-1.29048e+000 A 4=-6.72136e-002 A 6=-8.51031e-002 A 8= 3.20341e-002 A10=-1.55152e-002

各種データ
焦点距離 5.46(-1dptr時)
Ｆナンバー 5.13
半画角(°) 6.18
BF 1.20

0dptr -1dptr +2dptr -4dptr
d 2 1.45 1.80 0.62 3.09
d 8 2.72 2.36 3.55 1.07

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 18.70
2 11 1.57

［数値実施例１０］
単位mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 13.712 6.00 1.76802 49.2
4 -187.742 0.15
5* 16.198 2.20 1.63550 23.9
6* 5.523 3.52
7* 14.293 4.45 1.76802 49.2
8 -58.830 (可変)
9 ∞ 40.00 1.83400 37.2
11 ∞ 0.10
12 ∞ 0.50
13*(絞り) 2.498 2.00 1.49171 57.4
14* -0.825 0.60
15 ∞ 0.75 1.55300 38.0
16 ∞ 0.99
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 13.712 6.00 1.76802 49.2
4 -187.742 0.15
5* 16.198 2.20 1.63550 23.9
6* 5.523 3.52
7* 14.293 4.45 1.76802 49.2
8 -58.830 (可変)
9 ∞ 10.00 1.83400 37.2
11 ∞ 1.50
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K =-1.83270e+000 A 4= 1.51941e-005 A 6= 4.23288e-007 A 8=-3.98958e-009 A10= 1.14377e-011
第5面
K =-7.67553e+000 A 4=-2.88147e-004 A 6= 3.08918e-006 A 8=-1.32371e-008 A10= 1.78749e-011
第6面
K =-1.89824e+000 A 4=-4.01320e-005 A 6= 1.65020e-006 A 8= 8.03262e-009 A10=-8.75967e-011
第7面
K =-7.01803e-001 A 4=-8.40229e-005 A 6= 6.12255e-007 A 8=-7.74356e-009 A10= 4.18240e-011
第13面
K = 4.15727e+000 A 4=-9.50353e-001 A 6= 1.93448e+000 A 8=-1.86456e+000 A10= 6.25846e-001
第14面
K =-1.29048e+000 A 4=-6.72136e-002 A 6=-8.51031e-002 A 8= 3.20341e-002 A10=-1.55152e-002

各種データ
焦点距離 -1.99(-1dptr時)
Ｆナンバー 4.93
半画角(°) 13.5
BF 0.24

0dptr -1dptr +2dptr -4dptr
d 2 1.45 1.80 0.62 3.09
d 8 2.72 2.36 3.55 1.07

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 18.70
2 13 1.57

［数値実施例１１］
単位 mm
（視線検出系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 14.988 3.62 1.53480 55.7
4 199.217 0.20
5* 24.619 5.51 1.69350 53.2
6 -33.755 0.20
7 30.413 2.65 1.63550 23.9
8* 5.788 3.32
9* 9.853 5.50 1.69350 53.2
10 804.888 (可変)
11 ∞ 5.48 1.83400 37.2
12 ∞ 0.60
13*(絞り) 2.498 2.00 1.49171 57.4
14* -0.825 0.60
15 ∞ 0.75 1.55300 38.0
16 ∞ 1.03
像面 ∞

（観察光学系）
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.80 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3* 14.988 3.62 1.53480 55.7
4 199.217 0.20
5* 24.619 5.51 1.69350 53.2
6 -33.755 0.20
7 30.413 2.65 1.63550 23.9
8* 5.788 3.32
9* 9.853 5.50 1.69350 53.2
10 804.888 (可変)
11 ∞ 5.00 1.83400 37.2
12 ∞ 0.06
表示パネル面 ∞

非球面データ
第3面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.71727e-004 A 6= 1.43175e-007
第5面
K = 0.00000e+000 A 4= 2.14950e-005 A 6=-2.09458e-007
第8面
K =-9.99847e-001 A 4= 1.21742e-004
第9面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.55543e-004 A 6=-1.15473e-006
第13面
K = 4.15727e+000 A 4=-9.50353e-001 A 6= 1.93448e+000 A 8=-1.86456e+000 A10= 6.25846e-001
第14面
K =-1.29048e+000 A 4=-6.72136e-002 A 6=-8.51031e-002 A 8= 3.20341e-002 A10=-1.55152e-002

各種データ
焦点距離 -133.49(-1dptr時)
Ｆナンバー 16.5
半画角(°) 0.28
BF 5.19

0dptr -1dptr +2dptr -4dptr
d 2 1.05 1.34 0.50 2.22
d10 1.85 1.56 2.40 0.69

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 3 16.75
2 13 1.57

各数値実施例における種々の値を、以下の表１乃至３にまとめて示す。
Figure 2022026276000002
Figure 2022026276000003
Figure 2022026276000004
［撮像装置］
次に、図１で説明した観察装置１（各実施例の観察装置のいずれかもよい）を備える撮像装置の実施形態について、図２５を用いて説明する。図２５は、観察装置１を備える撮像装置の概略図である。撮影光学系１０１により形成された物体像は、光電変換素子である撮像素子１０２により電気信号に変換される。撮像素子１０２としては、ＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサー等が用いられる。
撮像素子１０２からの出力信号が画像処理回路１０３において処理され、画像が形成される。形成された画像は、半導体メモリ、磁気テープ、光ディスク等の記録媒体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、観察装置１において表示される。
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。
１ 観察装置
１２ 観察光学系
１３ 視線検出系
１２１ 第１レンズ群
１２２ 光路分岐手段
１２４ 第２レンズ群

Claims (9)

  1. 観察光学系と視線検出系とを有する観察装置であって、
    前記観察光学系は、表示素子側から観察側へ順に配置された、光路を分岐する光路分岐手段、正の屈折力の第１レンズ群から成り、
    前記視線検出系は、前記第１レンズ群に入射して前記光路分岐手段によって分岐された光を結像するための第２レンズ群を備え、
    前記第１レンズ群の後ろ側主点位置から前記第２レンズ群の最も観察側のレンズ面までの光軸上の距離をＬ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第１レンズ群のルーペ倍率をβｒとするとき、
    ０．４＜Ｌ／ｆ１＜２．０
    １１＜βｒ＜１６
    βｒ＝２５０［ｍｍ］／ｆ１
    なる条件式を満足することを特徴とする観察装置。
  2. 前記第２レンズ群の最も観察側に配置された正レンズの観察側のレンズ面の曲率半径をｆ２Ｒ１、前記正レンズの前記視線検出系の結像面側のレンズ面の曲率半径をｆ２Ｒ２とするとき、
    ０．０５＜（ｆ２Ｒ１＋ｆ２Ｒ２）／（ｆ２Ｒ１－ｆ２Ｒ２）＜３．００
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
  3. 前記光路分岐手段は、プリズムを含み、
    前記プリズムのｄ線に対する屈折率をＮｄｐ１とするとき、
    １．４５＜Ｎｄｐ１＜２．１０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の観察装置。
  4. 前記光路分岐手段は、プリズムを含み、
    前記プリズムのｄ線に対するアッベ数をνｄｐ１とするとき、
    ２０＜νｄｐ１＜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３の何れか一項に記載の観察装置。
  5. 前記第２レンズ群の最も観察側のレンズ面から前記第２レンズ群の最も前記視線検出系の結像面側のレンズ面までの光軸上の距離をｄ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    ０．３＜ｄ／ｆ２＜１．５
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の観察装置。
  6. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
    ４＜ｆ１／ｆ２＜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５の何れか一項に記載の観察装置。
  7. 前記観察装置の焦点距離をｆとするとき、
    ０．０１＜ｆ１／｜ｆ｜＜１５．００
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の観察装置。
  8. 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、前記観察装置の焦点距離をｆとするとき、
    ０．００２＜ｆ２／｜ｆ｜＜１．１００
    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の何れか一項に記載の観察装置。
  9. 光学系によって形成される像を受光する撮像素子と、
    前記像に基づく画像を観察するために用いられる請求項１乃至８の何れか一項に記載の観察装置とを有することを特徴とする撮像装置。
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