JP5880230B2 - Optical device - Google Patents
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Description
本発明は、カメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、望遠鏡などの光学装置に関する。 The present invention relates to an optical apparatus such as a camera, a video camera, a microscope, and a telescope.
従来、カメラやビデオカメラの光学ファインダー、顕微鏡、望遠鏡などの光学装置においては、撮影用の結像光学系と目視観察用のアフォーカル光学系とを独立して設けたり、アフォーカル光学系を結像光学系の光路の途中で分岐させて設けたりするなど、種々の構成が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, in an optical device such as an optical viewfinder, a microscope, and a telescope of a camera or a video camera, an imaging optical system for photographing and an afocal optical system for visual observation are provided independently, or an afocal optical system is connected. Various configurations have been proposed such as branching in the middle of the optical path of the image optical system (see, for example, Patent Document 1).
従来のように、結像光学系とアフォーカル光学系とを別個に設けると、装置が大型化するという問題があった。 If the image forming optical system and the afocal optical system are provided separately as in the prior art, there is a problem that the apparatus becomes large.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、構成レンズ要素の屈折・反射作用を利用して、同一光学系内に異なる機能を持つ2つの光路を形成することにより、小型化を図った光学装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and is miniaturized by forming two optical paths having different functions in the same optical system by utilizing the refraction and reflection action of the constituent lens elements. It is an object of the present invention to provide an optical device that achieves the above.
このような目的を達成するため、本発明を例示する第一の態様に従えば、複数のレンズ要素からなる透過光学系を備えて構成される光学装置であって、前記透過光学系への入射光束の一部を透過させるとともに一部を反射させる第1反射面と、前記透過光学系への入射光束を透過させるとともに前記第1反射面において反射された反射光を射出側に反射させる第2反射面とを備え、前記透過光学系を構成する前記レンズ要素の屈折作用により、前記透過光学系に入射して前記第1および前記第2反射面を透過して射出する光路が第1の光学系を構成し、前記透過光学系に入射して前記第1反射面で反射され且つ前記第2反射面で反射された後に射出する光路が第2の光学系を構成し、前記第1および前記第2の光学系は、いずれか一方が結像光学系であり、他方がアフォーカル光学系であることを特徴とする光学装置が提供される。 In order to achieve such an object, according to a first aspect illustrating the present invention, an optical apparatus configured to include a transmission optical system including a plurality of lens elements, which is incident on the transmission optical system. A first reflecting surface that transmits a part of the light beam and reflects a part thereof; a second reflecting surface that transmits the incident light beam to the transmission optical system and reflects the reflected light reflected by the first reflecting surface to the emission side; An optical path that is incident on the transmissive optical system, is transmitted through the first and second reflective surfaces, and is emitted by the refracting action of the lens element constituting the transmissive optical system. An optical path that is incident on the transmission optical system, is reflected by the first reflecting surface, and is emitted after being reflected by the second reflecting surface, constitutes a second optical system, and Either one of the second optical systems forms an image An academic system, the other optical device which is a afocal optical system is provided.
本発明によれば、構成レンズ要素の屈折・反射作用を利用して、同一光学系内に異なる機能を持つ2つの光路を形成することにより、小型化を図った光学装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical device that is miniaturized by forming two optical paths having different functions in the same optical system by utilizing the refraction and reflection action of the constituent lens elements. .
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。図1に示すように、本実施形態に係る光学装置1は、複数のレンズ要素からなる透過光学系OPSを備えて構成され、透過光学系OPSへの入射光束の一部を透過させるとともに一部を反射させる第1反射面R1と、透過光学系OPSへの入射光束を透過させるとともに第1反射面R1において反射された反射光を射出側に反射させる第2反射面R2とを備え、透過光学系OPSを構成するレンズ要素の屈折作用により、透過光学系OPSに入射して第1反射面R1および第2反射面R2を透過して射出する光路10が第1の光学系を構成し、透過光学系OPSに入射して第1反射面R1で反射され且つ第2反射面R2で反射された後に射出する光路20が第2の光学系を構成する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
このように光学装置1は、透過光学系OPS内に2つの反射面R1,R2を備えるとともに、透過光学系OPSを構成するレンズ要素の屈折作用を利用することにより、光束が全ての光学面を透過する光路10と、光束が偶数回反射してから射出する光路20とを形成し、これらに異なる機能を持たせる(例えば、第1および第2の光学系に、結像光学系およびアフォーカル光学系としての機能を持たせる)ことができる。つまり、光学装置1は、同一光学系内に2つの異なる機能を持つ光路(光学系)を備えることができ、装置の小型化を図ることが可能となる。
As described above, the
なお、本実施形態に係る光学装置1では、透過光学系OPS内に、上記とは別の偶数回の反射を起こすように反射面を設ければ、同一光学系内に2つ以上の異なる機能を持つ光路(光学系)を備えることも可能である。
In the
本実施形態に係る光学装置1において、透過光学系OPSは、光路10(第1の光学系)でも、光路20(第2の光学系)でも、入射光束に対する収差が良好であるように設計されていることが望ましい。
In the
本実施形態に係る光学装置1では、第1の光学系および第2の光学系のいずれか一方が結像光学系であり(図2(a)参照)、他方がアフォーカル光学系である(図2(b)参照)ことが好ましい。例えば、図2(a)に示すように、結像光学系の結像位置に撮像素子Sを設置すれば、物体像の撮像が可能となり、図2(b)に示すように、アフォーカル光学系の射出瞳位置に観察者の眼Eを置けば、物体像の目視観察が可能となる。すなわち、光学装置1を用いれば、撮像素子Sと観察者の眼Eとの位置を切り替えるだけで、物体像の撮像と目視観察を行うことができる。
In the
図2では、(a)図に示す結像光学系の結像位置と、(b)図に示すアフォーカル光学系の射出瞳位置とを一致させて描いているが、これらの位置を一致させない設計をすることも可能である。例えば、図3に示すように、結像光学系の結像位置S´よりも、アフォーカル光学系の射出瞳位置E´を後方にすることもできる。 In FIG. 2, the imaging position of the imaging optical system shown in FIG. 2 (a) and the exit pupil position of the afocal optical system shown in FIG. 2 (b) are drawn to match, but these positions are not matched. It is also possible to design. For example, as shown in FIG. 3, the exit pupil position E ′ of the afocal optical system can be set behind the imaging position S ′ of the imaging optical system.
本実施形態において、第1および第2の光学系のいずれか一方をアフォーカル光学系として機能させる場合、目視観察時に像が、正立像になるようにも、倒立像になるようにも設計することが可能である。例えば、目視観察にて倒立像が見えていた場合に、ポロプリズム等のプリズムをアフォーカル光学系内部に配置すれば、正立像に直すことができる。 In the present embodiment, when any one of the first and second optical systems is made to function as an afocal optical system, the image is designed to be an upright image or an inverted image during visual observation. It is possible. For example, when an inverted image is visible by visual observation, a prism such as a Porro prism can be placed inside the afocal optical system to make it an erect image.
なお、図2では、(a)図に示す結像光学系と(b)図に示すアフォーカル光学系とにおいて、物体(図示略)からの光線の入射角を一致させて描いているが、光学系ごとに入射角が異なる設計も可能である。 In FIG. 2, in the imaging optical system shown in FIG. 2 (a) and the afocal optical system shown in FIG. 2 (b), the incident angles of light rays from an object (not shown) are made to coincide with each other. Designs with different incident angles for each optical system are also possible.
また、図2では、(a)図に示す結像光学系と(b)図に示すアフォーカル光学系とにおいて、入射光束径を同じ大きさで描いているが、光学系ごとに光束径を変えた設計も可能である。 In FIG. 2, the incident light beam diameter is drawn with the same size in the imaging optical system shown in FIG. 2 (a) and the afocal optical system shown in FIG. 2 (b). Different designs are possible.
本実施形態に係る光学装置1では、第1反射面R1および第2反射面R2がそれぞれ、レンズ要素のいずれかのレンズ面に設けられていることが好ましい。このような構成により、構成要素を増やすことなく、1つの光学系に様々な機能を持たせることができ、装置の小型化に貢献することが可能である。なお、後述の第1実施例では、第1反射面R1および第2反射面R2が、レンズL9の像側レンズ面(表1の面番号18)およびレンズL7の像側レンズ面(表1の面番号14)に設けられている。第2実施例では、第1反射面R1および第2反射面R2が、レンズL5の像側レンズ面(表2の面番号10)およびレンズL3の像側レンズ面(表2の面番号6)に設けられている。第3実施例では、第1反射面R1および第2反射面R2が、レンズL9の像側レンズ面(表3の面番号18)およびレンズL7の像側レンズ面(表3の面番号14)に設けられている。
In the
本実施形態に係る光学装置1では、第1反射面R1および第2反射面R2以外の光学面に、反射防止膜が設けられていることが好ましい。この構成により、光学系内での光束の不要な反射を防止して、良好な光学性能を確保することができる。
In the
本実施形態に係る光学装置1では、図4に示すように、第1反射面R1および第2反射面R2の少なくとも一方に、ハーフミラーが形成されていることが好ましい。この構成により、入射光束を2つの光束に分離するだけでなく、使用目的に応じて光路ごとに射出する光束の光量調整を行うことが可能である。
In the
図4では、第1反射面R1および第2反射面R2のそれぞれに、透過率50%、反射率50%のハーフミラーを採用し、光量比が、おおよそ光路10:光路20=4:1となるようにした場合を例示している。光路10では、入射光束が第1反射面R1および第2反
射面R2を透過すると、ハーフミラーを計2回経ることになるため、入射光束に対して射出光束の光量が約(0.5)2になる。また、光路20では、入射光束が第2反射面R2を透過し第1反射面R1および第2反射面R2で反射された後に第1反射面R1を透過して射出すると、ハーフミラーを計4回経ることになるため、入射光束に対して射出光束の光量が約(0.5)4になる。
In FIG. 4, a half mirror having a transmittance of 50% and a reflectance of 50% is employed for each of the first reflecting surface R1 and the second reflecting surface R2, and the light amount ratio is approximately optical path 10: optical path 20 = 4: 1. The case where it becomes is illustrated. In the optical path 10, when the incident light beam passes through the first reflecting
このように光量調整された図4に示す光学系は、例えば、カメラと望遠鏡として使用することが考えられる。最近のカメラは感度が良いため、カメラの方の光量を望遠鏡に対して小さくすることが可能である。図4に示す光学系では、光量比がおおよそ光路10:光路20=4:1となっているため、光路10をアフォーカル光学系として望遠鏡に使用し、光路20を結像光学系としてカメラに使用することが好ましい。 The optical system shown in FIG. 4 with the light amount adjusted in this way can be used as a camera and a telescope, for example. Since recent cameras have good sensitivity, the amount of light on the camera can be reduced relative to the telescope. In the optical system shown in FIG. 4, since the light quantity ratio is approximately optical path 10: optical path 20 = 4: 1, the optical path 10 is used as a focal optical system for a telescope, and the optical path 20 is used as an imaging optical system for a camera. It is preferable to use it.
なお、光路ごとの射出光量の調整は、使用目的に応じて、(例えば、透過率30%、反射率70%のハーフミラーなど)特性が異なるハーフミラーを採用することで、適宜設定することが可能である。 The adjustment of the amount of emitted light for each optical path can be appropriately set by employing a half mirror having different characteristics (for example, a half mirror having a transmittance of 30% and a reflectance of 70%) according to the purpose of use. Is possible.
本実施形態に係る光学装置1では、上述のハーフミラーに代わって、第1反射面R1および第2反射面R2の少なくとも一方に偏光膜を形成しても、同様の効果を得ることができる。
In the
本実施形態に係る光学装置1では、第1反射面R1および第2反射面R2が、略平面であることが好ましい。この構成により、第1反射面R1および第2反射面R2に、ハーフミラーや偏光膜の設置が容易となる。
In the
本実施形態に係る光学装置1では、第1反射面R1および第2反射面R2を、図5、図6および図7に示すように、使用目的に応じて、透過領域(図中、濃色でのハッチング部分)と反射領域とに分けて設計し、この面を通る入射光束が2つの光路に分離するように構成することも可能である。
In the
本実施形態に係る光学装置1では、透過光学系OPSの入射瞳の位置を、目的に応じて、光学系の前方,中央,後方に設計することが可能である。特に、入射瞳位置を前方にすると、他の光学機器との組み合わせが容易となる。
In the
本実施形態に係る光学装置1では、入射光束を2つの光路に分離する際に、偏光素子を利用することも可能である。例えば、光学系内で(偏光素子を利用せずに)ハーフミラーのみを使用すると、分離した2つの光束が重なり合うため、このままでも十分使用に耐え得ることも多いが、場合によっては観察者にとって見え方が芳しくないことがある。後者の場合、使用目的に応じた(例えば、偏光度と透過率とのバランスをとった)偏光素子を光学系内に組み込むことで、偏光を利用して見え方の改善を図ることができる。また、光路ごとに射出する光束の光量調整も可能である。
In the
図8(a)では、入射光束を2つ(すなわち光路10aと光路20a)に分離するとともに、各光路10a,20aにおいて、それぞれ偏光方向が90度異なり、光量比がおおよそ4:1となるように構成された偏光素子の使用例を示している。具体的には、この偏光素子は、最も物体側に設けた第1の偏光板31と、第1の偏光板31と第2反射面R2との間に設けた第1の1/4波長板32と、第2反射面R2と第1反射面R1との間に設けた第2の1/4波長板33と、第1反射面R1の後方に設けた第2の偏光板34とを有して構成している。そして、第1の偏光板31と第2の偏光板34とは、互いの方位が平行または直交するように配置している。また、第1および第2反射面R1,R2には、透過率50%、反射率50%のハーフミラーをそれぞれ設けている。 In FIG. 8A, the incident light beam is separated into two (that is, the optical path 10a and the optical path 20a), the polarization directions are different by 90 degrees in each of the optical paths 10a and 20a, and the light quantity ratio is approximately 4: 1. The usage example of the polarizing element comprised in 1 is shown. Specifically, the polarizing element includes a first polarizing plate 31 provided on the most object side, and a first quarter-wave plate provided between the first polarizing plate 31 and the second reflecting surface R2. 32, a second quarter-wave plate 33 provided between the second reflecting surface R2 and the first reflecting surface R1, and a second polarizing plate 34 provided behind the first reflecting surface R1. Configured. And the 1st polarizing plate 31 and the 2nd polarizing plate 34 are arrange | positioned so that a mutual direction may be parallel or orthogonal. The first and second reflecting surfaces R1 and R2 are provided with half mirrors having a transmittance of 50% and a reflectance of 50%, respectively.
入射光束は、第1の偏光板31、第1の1/4波長板32、第2反射面R2、第2の1/4波長板33、第1反射面R1および第2の偏光板34を順に透過して射出する光路10aと、第1の偏光板31、第1の1/4波長板32、第2反射面R2、第2の1/4波長板33を透過し、第1反射面R1で反射され、第2の1/4波長板33を経て第2反射面R2で反射され、再度第2の1/4波長板33を経て、第1反射面R1および第2の偏光板34を透過した後に射出する光路20aとの、異なる2つの光束に分離される。 The incident light beam passes through the first polarizing plate 31, the first quarter-wave plate 32, the second reflecting surface R2, the second quarter-wave plate 33, the first reflecting surface R1, and the second polarizing plate 34. The light path 10a that is transmitted and emitted in sequence, the first polarizing plate 31, the first quarter-wave plate 32, the second reflection surface R2, and the second quarter-wave plate 33 are transmitted through the first reflection surface. Reflected by R1, reflected by the second reflecting surface R2 through the second quarter-wave plate 33, and again through the second quarter-wave plate 33, the first reflecting surface R1 and the second polarizing plate 34. Are separated into two different light fluxes from the optical path 20a that exits after passing through.
ここで、各光路での光束の振る舞いを説明すると、光路10aでは、非偏光光である入射光束が、第1偏光板31を透過して紙面直交方向の直線偏光となり、第1の1/4波長板32を透過して円偏光に変換され、ハーフミラー(第2反射面)R2を介して第2の1/4波長板33を透過して紙面平行方向の直線偏光に変換された後に、ハーフミラー(第1反射面)R1を透過し、第2の偏光板34に入射する。このときの偏光方向が、第2の偏光板34と平行であった場合はこれを透過し、第2の偏光板34と直交する場合はここでブロックされる。
Here, the behavior of the light flux in each optical path will be described. In the optical path 10a, the incident light flux, which is non-polarized light, passes through the first polarizing plate 31 and becomes linearly polarized light in the direction orthogonal to the plane of the drawing. After being transmitted through the wave plate 32 and converted into circularly polarized light, and after passing through the second quarter wave plate 33 through the half mirror (second reflecting surface) R2, it is converted into linearly polarized light in the direction parallel to the paper surface. The light passes through the half mirror (first reflecting surface)
光路20aでは、非偏光光である入射光束が、第1偏光板31を透過して紙面直交方向の直線偏光となり、第1の1/4波長板32を透過して円偏光に変換され、ハーフミラー(第2反射面)R2を介して第2の1/4波長板33を透過して紙面平行方向の直線偏光に変換され、ハーフミラー(第1反射面)R1で反射され第2の1/4波長板33を透過して円偏光に変換され、ハーフミラー(第2反射面)R2で反射され第2の1/4波長板33を透過して紙面直交方向の直線偏光に変換された後に、ハーフミラー(第1反射面)R1を透過し、第2の偏光板34に入射する。このときの偏光方向が、第2の偏光板34と平行であった場合はこれを透過し、第2の偏光板34と直交する場合はここでブロックされる。
In the optical path 20a, the incident light beam which is non-polarized light is transmitted through the first polarizing plate 31 to become linearly polarized light in the direction orthogonal to the plane of the drawing, is transmitted through the first quarter wavelength plate 32 and is converted into circularly polarized light, and half-polarized light. The light is transmitted through the second quarter-wave plate 33 through the mirror (second reflection surface) R2 and converted into linearly polarized light in the direction parallel to the paper surface, and is reflected by the half mirror (first reflection surface) R1 and the second 1 / 4 wavelength plate 33 is transmitted to be converted into circularly polarized light, reflected by half mirror (second reflection surface) R2, transmitted through second quarter wavelength plate 33, and converted to linearly polarized light in the direction perpendicular to the paper surface. Later, the light passes through the half mirror (first reflection surface)
図8(a)に示す偏光素子を利用すれば、入射光束を偏光方向が90度異なる2つの光束に分離することができる。また、光路ごとの射出時の光量は、入射時と比べて、光路10aで約(0.5)3となり、光路20aで約(0.5)5となる。つまり、光量比は、おおよそ光路10a:光路20a=4:1となる。 If the polarizing element shown in FIG. 8A is used, the incident light beam can be separated into two light beams whose polarization directions are different by 90 degrees. Further, the light amount at the time of injection for each optical path, compared with the time of the incident, about an optical path 10a (0.5) 3, and becomes about (0.5) 5 in the optical path 20a. That is, the light quantity ratio is approximately optical path 10a: optical path 20a = 4: 1.
このように、図8(a)に示す偏光素子を利用することで、入射光束を2つの光束に分離するとともに、光路ごとに使用目的に応じて偏光状態を設定し、光量を調整することが可能である。 In this way, by using the polarizing element shown in FIG. 8A, the incident light beam can be separated into two light beams, and the polarization state can be set according to the purpose of use for each optical path to adjust the light amount. Is possible.
仮に、この偏光素子を利用した装置をカメラと望遠鏡として使用する場合、最近のカメラの感度の良さを利用して、光量の少ない光路の方をカメラにあてがい、光量の多い光路の方を望遠鏡にあてがうことができる。図8(a)の装置では、光量比が、おおよそ光路10a:光路20a=4:1であるため、光路10をアフォーカル光学系として望遠鏡に使用し、光路20を結像光学系としてカメラに使用することが考えられる。装置の小型化という観点からは、光学系を2つ用意して、2つの機能(カメラ、望遠鏡)を持たせるよりも、上述のように1つの光学系内に偏光素子を組み込んで、2つの機能を持たせる方が、より有利であると考える。 If a device using this polarizing element is used as a camera and a telescope, using the good sensitivity of recent cameras, the light path with the least amount of light is assigned to the camera, and the light path with the greater amount of light is used as the telescope. Can be assigned. In the apparatus of FIG. 8A, since the light quantity ratio is approximately optical path 10a: optical path 20a = 4: 1, the optical path 10 is used for a telescope as an afocal optical system, and the optical path 20 is used as an imaging optical system for a camera. It is possible to use it. Rather than providing two optical systems and providing two functions (camera, telescope) from the viewpoint of downsizing the apparatus, a polarizing element is incorporated into one optical system as described above. We think that it is more advantageous to have a function.
なお、本実施形態では、図8(a)の第1反射面R1および第2の偏光板34に代わって、これらの機能を併せ持つ、偏光ビームスプリッタ35を配置することも可能である(図8(b)参照)。 In this embodiment, instead of the first reflecting surface R1 and the second polarizing plate 34 in FIG. 8A, it is also possible to arrange a polarizing beam splitter 35 having both functions (FIG. 8). (See (b)).
図8(b)では、偏光素子を、最も物体側に設けた第1の偏光板31と、第1の偏光板31と第2反射面R2との間に設けた第1の1/4波長板32と、第2反射面R2と第1
反射面R1との間に設けた第2の1/4波長板33と、その後方に(第1反射面R1および第2の偏光板34に代わって)設けた偏光ビームスプリッタ35とを有する構成にしている。そして、第1の偏光板31と偏光ビームスプリッタ35とは、互いの方位が平行または直交するように配置している。また、第2反射面R2には、ハーフミラーを設けている。
In FIG. 8B, the polarizing element includes a first polarizing plate 31 provided on the most object side, and a first quarter wavelength provided between the first polarizing plate 31 and the second reflecting surface R2. The plate 32, the second reflecting surface R2, and the first
A configuration having a second quarter-wave plate 33 provided between the reflecting surface R1 and a polarizing beam splitter 35 provided behind the second quarter-wave plate 33 (in place of the first reflecting surface R1 and the second polarizing plate 34). I have to. The first polarizing plate 31 and the polarizing beam splitter 35 are arranged so that their directions are parallel or orthogonal to each other. In addition, a half mirror is provided on the second reflecting surface R2.
入射光束は、第1の偏光板31、第1の1/4波長板32、第2反射面R2、第2の1/4波長板33、および偏光ビームスプリッタ35(第1反射面R1)を順に透過して射出する光路10bと、第1の偏光板31、第1の1/4波長板32、第2反射面R2、第2の1/4波長板33を透過し、偏光ビームスプリッタ35(第1反射面R1)で反射され、第2の1/4波長板33を経て第2反射面R2で反射され、第2の1/4波長板33を経て偏光ビームスプリッタ35(第1反射面R1)を透過した後に射出する光路20bとの、異なる2つの光束に分離される。 The incident light beam passes through the first polarizing plate 31, the first quarter-wave plate 32, the second reflecting surface R2, the second quarter-wave plate 33, and the polarizing beam splitter 35 (first reflecting surface R1). The light passes through the optical path 10b that is sequentially transmitted and exits, the first polarizing plate 31, the first quarter-wave plate 32, the second reflecting surface R2, and the second quarter-wave plate 33, and the polarizing beam splitter 35. Reflected by (first reflecting surface R1), reflected by second reflecting surface R2 through second quarter-wave plate 33, and polarized beam splitter 35 (first reflecting plate by way of second quarter-wave plate 33). The light is separated into two different light beams from the optical path 20b that exits after passing through the surface R1).
各光路での光束の振る舞いを説明すると、光路10bでは、非偏光光である入射光束が、第1偏光板31を透過して紙面直交方向の直線偏光となり、第1の1/4波長板32を透過して円偏光に変換され、ハーフミラー(第2反射面)R2を介して第2の1/4波長板33を透過して紙面平行方向の直線偏光に変換された後に、偏光ビームスプリッタ35(第1反射面R1)に入射する。このときの偏光方向が、偏光ビームスプリッタ35と平行であった場合はこれを透過し、偏光ビームスプリッタ35と直交する場合はここでブロックされる。 The behavior of the light flux in each optical path will be described. In the optical path 10b, the incident light flux which is non-polarized light passes through the first polarizing plate 31 and becomes linearly polarized light in the direction orthogonal to the paper surface, and the first quarter-wave plate 32. Is then converted into circularly polarized light, transmitted through the second quarter-wave plate 33 through the half mirror (second reflecting surface) R2, and converted into linearly polarized light in the direction parallel to the paper surface, and then the polarization beam splitter. 35 (first reflecting surface R1). If the polarization direction at this time is parallel to the polarization beam splitter 35, it is transmitted, and if it is orthogonal to the polarization beam splitter 35, it is blocked here.
光路20bでは、非偏光光である入射光束が、第1偏光板31を透過して紙面直交方向の直線偏光となり、第1の1/4波長板32を透過して円偏光に変換され、ハーフミラー(第2反射面)R2を介して第2の1/4波長板33を透過して紙面平行方向の直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ35(第1反射面R1)で反射され第2の1/4波長板33を透過して円偏光に変換され、ハーフミラー(第2反射面)R2で反射され第2の1/4波長板33を透過して紙面直交方向の直線偏光に変換された後に、偏光ビームスプリッタ35(第1反射面R1)に入射する。このときの偏光方向が、偏光ビームスプリッタ35と平行であった場合はこれを透過し、偏光ビームスプリッタ35と直交する場合はここでブロックされる。 In the optical path 20b, the incident light beam, which is non-polarized light, passes through the first polarizing plate 31 and becomes linearly polarized light in the direction orthogonal to the plane of the paper, passes through the first quarter-wave plate 32, and is converted into circularly polarized light. The light is transmitted through the second quarter-wave plate 33 through the mirror (second reflection surface) R2, converted into linearly polarized light in the direction parallel to the paper surface, reflected by the polarization beam splitter 35 (first reflection surface R1), and second. Is transmitted through the quarter-wave plate 33 and converted into circularly polarized light, reflected by the half mirror (second reflecting surface) R2 and transmitted through the second quarter-wave plate 33 and converted into linearly polarized light in the direction orthogonal to the paper surface. Then, the light enters the polarizing beam splitter 35 (first reflection surface R1). If the polarization direction at this time is parallel to the polarization beam splitter 35, it is transmitted, and if it is orthogonal to the polarization beam splitter 35, it is blocked here.
図8(b)に示す偏光素子を利用すれば、入射光束を偏光方向が90度異なる2つの光束に分離することができる。また、第1反射面R1および第2反射面R2に設けた偏光ビームスプリッタ35およびハーフミラーに、使用目的に応じた性能のものを採用すれば、光路ごとに光量調整が可能である。例えば、光路ごとの光量比が、おおよそ光路10b:光路20b=2:1となるようにしたい場合は、偏光ビームスプリッタ35およびハーフミラーにそれぞれ、透過率50%、反射率50%であるものを採用すればよい。射出時の光量は入射時と比べて、光路10bで約(0.5)2となり、光路20bで約(0.5)3となる。つまり、光量比は、おおよそ光路10b:光路20b=2:1となる。 If the polarizing element shown in FIG. 8B is used, the incident light beam can be separated into two light beams whose polarization directions are different by 90 degrees. Further, if the polarizing beam splitter 35 and the half mirror provided on the first reflecting surface R1 and the second reflecting surface R2 have performances according to the purpose of use, the light amount can be adjusted for each optical path. For example, when it is desired that the light quantity ratio for each optical path is approximately optical path 10b: optical path 20b = 2: 1, the polarizing beam splitter 35 and the half mirror have transmittance of 50% and reflectance of 50%, respectively. Adopt it. Amount of time of injection as compared with the time of incidence, about an optical path 10b (0.5) 2, and becomes an optical path 20b about (0.5) 3. That is, the light quantity ratio is approximately optical path 10b: optical path 20b = 2: 1.
このように、図8(b)に示す偏光素子を利用することで、入射光束を2つの光束に分離するとともに、光路ごとに使用目的に応じて偏光状態を設定し、光量を調整することが可能である。 In this way, by using the polarizing element shown in FIG. 8B, the incident light beam can be separated into two light beams, and the polarization state can be set according to the purpose of use for each optical path to adjust the light amount. Is possible.
なお、上述の偏光ビームスプリッタ35は、ワイヤーグリッド型の偏光分離素子であることが望ましい。この構成により、装置の小型化により貢献できる。 The polarizing beam splitter 35 is preferably a wire grid type polarization separating element. This configuration can contribute to downsizing of the device.
以下、本実施形態に係る光学装置の各実施例について、図面に基づいて説明する。以下
に表1〜表3を示すが、これらは第1実施例〜第3実施例における各レンズの諸元の表である。
Hereinafter, examples of the optical device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Tables 1 to 3 are shown below, but these are tables of specifications of each lens in the first to third examples.
表中の[全体諸元]において、fは光学系のd線における焦点距離(mm)を、φは入射瞳直径(mm)を、FNoはFナンバーを示す。 In [Overall specifications] in the table, f represents the focal length (mm) at the d-line of the optical system, φ represents the entrance pupil diameter (mm), and FNo represents the F number.
表中の[レンズデータ]において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序を、Rは各光学面の曲率半径を、dは各光学面から次の光学面(又は像面)までの光軸上の距離である面間隔を、ndはレンズに用いる硝材のd線(波長587.562nm)に対する屈折率を、νdはレンズに用いる硝材のd線を基準とするアッベ数を示す。表中、空気の屈折率(d線)「1.000000」の記載は省略する。 In [Lens data] in the table, the surface number indicates the order of the optical surfaces from the object side along the direction in which the light beam travels, R indicates the radius of curvature of each optical surface, and d indicates the next optical surface from each optical surface. The distance between the surfaces, which is the distance on the optical axis to (or the image plane), nd is the refractive index with respect to the d-line (wavelength 587.562 nm) of the glass material used for the lens, and νd is the d-line of the glass material used for the lens. Indicates the Abbe number. In the table, the description of the refractive index of air (d-line) “1.000000” is omitted.
表中の焦点距離f、曲率半径R、面間隔d、その他の長さの単位は「mm」である。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。 The units of the focal length f, the radius of curvature R, the surface interval d, and other lengths in the table are “mm”. However, since the optical system can obtain the same optical performance even if it is proportionally enlarged or reduced, the unit is not limited to “mm”, and other appropriate units can be used.
(第1実施例)
第1実施例に係る光学装置について、図9〜図11および表1を用いて説明する。第1実施例に係る光学装置100では、透過光学系OPS1を、結像光学系として機能させる場合に、入射光束が全てのレンズ要素を透過するように構成し(請求項1の第1の光学系に相当)、アフォーカル光学系として機能させる場合に、入射光束が表1の面番号18で示すレンズ面および面番号14で示すレンズ面(請求項1の第1および第2反射面に相当)の合計2回反射してから射出するように構成している(請求項1の第2の光学系に相当)。
(First embodiment)
The optical device according to the first example will be described with reference to FIGS. 9 to 11 and Table 1. FIG. In the
第1実施例に係る光学装置100は、図9に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、11枚のレンズL1〜L11からなる透過光学系OPS1と、撮像素子S1とから構成される。
As shown in FIG. 9, the
撮像素子S1は、レンズL1〜L11からなる透過光学系OPS1の結像位置に撮像面が位置するように設けられている。また、光路上から挿脱可能に設けられている。 The imaging element S1 is provided so that the imaging surface is positioned at the imaging position of the transmission optical system OPS1 including the lenses L1 to L11. Moreover, it is provided so that it can be inserted and removed from the optical path.
以下の表1に、本実施例に係るレンズデータを示す。表1における面番号1〜22は、図9に示す曲率半径R1〜R22の各光学面に対応している。
Table 1 below shows lens data according to this example.
本実施例では、明るさを調整するための絞り(図示略)を、表1の[レンズデータ]の面番号13の位置に設けている。 In this embodiment, a diaphragm (not shown) for adjusting the brightness is provided at the position of surface number 13 in [Lens data] in Table 1.
(表1)
[全体諸元]
f=50
φ=10
Fno=5
[レンズデータ]
面番号 R d nd νd
1 157.333 6.0 1.717000 47.98
2 -111.795 18.0
3 22.697 6.0 2.000690 25.46
4 344.012 2.0
5 -43.839 6.0 1.755200 27.57
6 6.817 8.1
7 -10.852 3.9 1.720000 43.61
8 -9.078 6.0
9 19.486 2.0 1.638540 55.34
10 -19.122 0.1
11 -25.848 2.0 2.000690 25.46
12 18.358 6.8
13 48.511 6.0 1.640000 60.2
14 -322.708 15.0
15 -290.377 6.0 2.000690 25.46
16 -77.946 20.0
17 77.519 6.0 1.697000 48.45
18 291.524 5.0
19 -15.000 6.0 1.539960 59.52
20 -19.025 3.9
21 36.168 5.0 1.456000 91.36
22 -48.925 29.7
(Table 1)
[Overall specifications]
f = 50
φ = 10
Fno = 5
[Lens data]
Surface number R d nd νd
1 157.333 6.0 1.717000 47.98
2 -111.795 18.0
3 22.697 6.0 2.000690 25.46
4 344.012 2.0
5 -43.839 6.0 1.755200 27.57
6 6.817 8.1
7 -10.852 3.9 1.720000 43.61
8 -9.078 6.0
9 19.486 2.0 1.638540 55.34
10 -19.122 0.1
11 -25.848 2.0 2.000690 25.46
12 18.358 6.8
13 48.511 6.0 1.640000 60.2
14 -322.708 15.0
15 -290.377 6.0 2.000690 25.46
16 -77.946 20.0
17 77.519 6.0 1.697000 48.45
18 291.524 5.0
19 -15.000 6.0 1.539960 59.52
20 -19.025 3.9
21 36.168 5.0 1.456000 91.36
22 -48.925 29.7
第1実施例に係る光学装置100は、入射瞳直径を10mmとし、半画角6.16度の無限遠からの光束が入射するように設計されている。また、本実施例に係る光学装置100は、C線,d線,F線,g線の各波長に対して、収差性能が良好になるように設計されている。すなわち、可視域全般の波長の光に対しては収差性能が良好となっている。
The
上記構成を有する第1実施例に係る光学装置100では、図10に示すように、無限遠から装置内に入射した光束が、透過光学系OPS1を構成するレンズL1〜L11を順に透過し、レンズL11から29.7mm後方の位置に結像する。すなわち、透過光学系OPS1は、結像光学系として振る舞う。前出の結像位置に撮像面がくるように撮像素子S1を配置すれば、像の撮影が可能となる。つまり、第1実施例に係る光学装置100は、結像光学系としての機能を利用して、カメラやビデオカメラなどとして使用することができる。
In the
なお、第1実施例に係る光学装置100では、半画角6.16度で入射した光線が、像高約5.3mmの位置に結像するため、撮像素子S1として、例えば2/3インチのCMOSセンサーを用いることが好ましい。
In the
また、第1実施例に係る光学装置100では、図11に示すように、無限遠から装置内に入射した光束が、レンズL1〜レンズL8を介してレンズL9に入射し、このレンズL9の裏面(表1の面番号18)で一度反射し(紙面左方向へ進み)、レンズL8を介してレンズL7へ進み、このレンズL7の表面(表1の面番号14)で再び反射した後に、(紙面右方向へ進み)レンズL8〜L11を順に透過し、平行光束となって射出する。すなわち、透過光学系OPS1はアフォーカル光学系として振る舞う。透過光学系OPS1から射出された平行光束は収差が良好であるため、第1実施例に係る光学装置100では、(撮像素子S1が光路上にある場合は抜去して)レンズL11から後方(紙面右方向)の29.7mmの位置に観察者の眼E1を合わせれば、無限遠からの入射光束が観察者の眼E1の網膜上に結像し、観察者は無限遠方を目視観察することができる。
Further, in the
第1実施例に係る光学装置100では、表1の面番号14および面番号18に、使用目的に応じた透過率・反射率が設定されている偏光膜やハーフミラー等を設ければ、光路ごとの射出光束の光量を調整することが可能である。また、(表1の面番号14および面番
号18以外の)他の光学面には、不必要な光束の反射が起こらないように、反射防止膜を施すことが望ましい。また、図8(a),(b)に示すような偏光素子を本実施例の光学系内に組み込み、使用目的に応じて、光路ごとに偏光状態や射出光量を変更することも可能である。
In the
(第2実施例)
第2実施例に係る光学装置について、図12〜図14および表2を用いて説明する。第2実施例に係る光学装置200では、透過光学系OPS2を、結像光学系として機能させる場合に、入射光束が全てのレンズ要素を透過するように構成し(請求項1の第1の光学系に相当)、アフォーカル光学系として機能させる場合に、入射光束が表2の面番号10で示すレンズ面および面番号6で示すレンズ面(請求項1の第1および第2反射面に相当)の合計2回反射してから射出するように構成している(請求項1の第2の光学系に相当)。
(Second embodiment)
The optical device according to the second example will be described with reference to FIGS. In the
第2実施例に係る光学装置200は、図12に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、7枚のレンズL1〜L7からなる透過光学系OPS2と、撮像素子S2とから構成される。
As shown in FIG. 12, the
撮像素子S2は、レンズL1〜L7からなる透過光学系OPS2の結像位置に撮像面が位置するように設けられている。また、光路上から挿脱可能に設けられている。 The imaging element S2 is provided so that the imaging surface is positioned at the imaging position of the transmission optical system OPS2 including the lenses L1 to L7. Moreover, it is provided so that it can be inserted and removed from the optical path.
以下の表2に、本実施例に係るレンズデータを示す。表2における面番号1〜14は、図12に示す曲率半径R1〜R14の各光学面に対応している。
Table 2 below shows lens data according to this example.
本実施例では、明るさを調整するための絞り(図示略)を、表2の[レンズデータ]の面番号1の位置に設けている。この構成により、入射瞳をレンズL1〜L7からなる透過光学系OPS2の前側(紙面左方向)に出して、第2実施例に係る光学装置200を他の光学系と容易に組み合わせて使用することができる。
In this embodiment, a diaphragm (not shown) for adjusting the brightness is provided at the position of
(表2)
[全体諸元]
f=50
φ=10
Fno=5
[レンズデータ]
面番号 R d nd νd
1 54.929 2.7 2.000690 25.46
2 60.708 18.9
3 51.025 4.4 2.000690 25.46
4 -30.715 2.7
5 -21.064 2.6 2.000690 25.46
6 143.353 15.0
7 -26.674 7.0 2.000690 25.46
8 -251.911 5.0
9 -261.555 6.0 2.000690 25.46
10 -62.905 6.0
11 -149.239 8.0 2.000690 25.46
12 -52.730 0.1
13 52.560 6.0 2.000690 25.46
14 234.070 37.9
(Table 2)
[Overall specifications]
f = 50
φ = 10
Fno = 5
[Lens data]
Surface number R d nd νd
1 54.929 2.7 2.000690 25.46
2 60.708 18.9
3 51.025 4.4 2.000690 25.46
4 -30.715 2.7
5 -21.064 2.6 2.000690 25.46
6 143.353 15.0
7 -26.674 7.0 2.000690 25.46
8 -251.911 5.0
9 -261.555 6.0 2.000690 25.46
10 -62.905 6.0
11 -149.239 8.0 2.000690 25.46
12 -52.730 0.1
13 52.560 6.0 2.000690 25.46
14 234.070 37.9
第2実施例に係る光学装置200は、入射瞳直径を10mmとし、半画角10度の無限遠からの光束が入射するように設計されている。また、本実施例に係る光学装置200は、波長632.8nm(He-Neレーザー)に対して、収差性能が良好になるように設計されている。
The
上記構成を有する第2実施例に係る光学装置100では、図13に示すように、無限遠から装置内に入射した光束が、透過光学系OPS2を構成するレンズL1〜L7を順に透過し、レンズL7から37.9mm後方の位置に結像する。すなわち、透過光学系OPS2は、結像光学系として振る舞う。前出の結像位置に撮像面がくるように撮像素子S2を配置すれば、像の撮影が可能となる。つまり、第2実施例に係る光学装置200は、結像光学系としての機能を利用して、レーザー光学系の光学素子などとして使用することができる。
In the
なお、第2実施例に係る光学装置200では、半画角10度で入射した光線が、像高約8.7mmの位置に結像するため、撮像素子S2として、例えばCCDセンサーを用いることが好ましい。
In the
また、第2実施例に係る光学装置200では、図14に示すように、無限遠から装置内に入射した光束が、レンズL1〜レンズL4を介してレンズL5に入射し、このレンズL5の裏面(表2の面番号10)で一度反射し(紙面左方向へ進み)、レンズL4を介してレンズL3へ進み、このレンズL3の表面(表2の面番号6)で再び反射した後に、(紙面右方向へ進み)レンズL4〜L7を順に透過し、平行光束となって射出する。すなわち、透過光学系OPS2はアフォーカル光学系として振る舞う。透過光学系OPS2から射出された平行光束は収差が良好であるため、第2実施例に係る光学装置200では、(撮像素子S2が光路上にある場合は抜去して)レンズL7から後方(紙面右方向)の37.9mmの位置に観察者の眼E2を合わせれば、無限遠からの入射光束が観察者の眼E2の網膜上に結像し、観察者は無限遠方を目視観察することができる。
Further, in the
第2実施例に係る光学装置200は、表2の面番号6および面番号10に、使用目的に応じた透過率・反射率が設定されている偏光膜やハーフミラー等を設ければ、光路ごとの射出光束の光量を調整することが可能である。また、(表2の面番号6および面番号10以外の)他の光学面には、不必要な光束の反射が起こらないように、反射防止膜を施すことが望ましい。また、図8(a),(b)に示すような偏光素子を本実施例の光学系内に組み込み、使用目的に応じて、光路ごとに偏光状態や射出光量を変更することも可能である。
The
(第3実施例)
第3実施例に係る光学装置について、図15〜図17および表3を用いて説明する。第3実施例に係る光学装置300では、透過光学系OPS3を、結像光学系として機能させる場合に、入射光束が表3の面番号18で示すレンズ面および面番号14で示すレンズ面(請求項1の第1および第2反射面に相当)の合計2回反射してから射出するように構成し(請求項1の第2の光学系に相当)、アフォーカル光学系として機能させる場合に、入射光束が全てのレンズ要素を透過するように構成している(請求項1の第1の光学系に相当)。
(Third embodiment)
The optical apparatus according to the third example will be described with reference to FIGS. 15 to 17 and Table 3. FIG. In the
第3実施例に係る光学装置300は、図15に示すように、光軸に沿って物体側から順に並んだ、11枚のレンズL1〜L11からなる透過光学系OPS3と、撮像素子S3とから構成される。
As shown in FIG. 15, the
撮像素子S3は、レンズL1〜L11からなる透過光学系OPS3の結像位置に撮像面が位置するように設けられている。また、光路上から挿脱可能に設けられている。 The imaging element S3 is provided so that the imaging surface is positioned at the imaging position of the transmission optical system OPS3 including the lenses L1 to L11. Moreover, it is provided so that it can be inserted and removed from the optical path.
以下の表3に、本実施例に係るレンズデータを示す。表3における面番号1〜22は、図15に示す曲率半径R1〜R22の各光学面に対応している。
Table 3 below shows lens data according to this example.
本実施例では、明るさを調整するための絞り(図示略)を、表3の[レンズデータ]の面番号15の位置に設けている。また、本実施例では、光学装置300を結像光学系として機能させる場合に、反射面として利用する表3の面番号18の面を、平面(無限大の曲率)として設計している。この構成により、偏光膜やハーフミラー等の設置を容易にしている。
In this embodiment, a diaphragm (not shown) for adjusting the brightness is provided at the position of surface number 15 of [Lens data] in Table 3. Further, in this embodiment, when the
(表3)
[全体諸元]
(結像光学系として使用時)
f=28
φ=4
Fno=7
(アフォーカル光学系として使用時)
f=∞
φ=4.5
[レンズデータ]
面番号 R d nd νd
1 62.088 12.5 1.487703 70.31
2 -105.927 0.3
3 -116.573 5.0 1.795040 28.69
4 126.595 20.0
5 43.914 4.2 1.761820 26.58
6 75.547 20.0
7 27.610 2.0 1.487703 70.31
8 33.037 20.0
9 -86.892 4.2 1.487703 70.31
10 261.829 20.0
11 -69.518 3.0 1.698950 30.13
12 -10.303 0.2
13 -9.394 1.0 1.744000 44.81
14 30.944 5.0
15 12.108 3.0 1.603420 38.03
16 8.539 1.8
17 -31.820 1.0 1.456000 91.36
18 ∞ 0.2
19 13.188 2.0 1.497820 82.57
20 -21.609 0.2
21 11.400 1.2 2.000690 25.46
22 9.899 20.0
(Table 3)
[Overall specifications]
(When used as an imaging optical system)
f = 28
φ = 4
Fno = 7
(When used as an afocal optical system)
f = ∞
φ = 4.5
[Lens data]
Surface number R d nd νd
1 62.088 12.5 1.487703 70.31
2 -105.927 0.3
3 -116.573 5.0 1.795040 28.69
4 126.595 20.0
5 43.914 4.2 1.761820 26.58
6 75.547 20.0
7 27.610 2.0 1.487703 70.31
8 33.037 20.0
9 -86.892 4.2 1.487703 70.31
10 261.829 20.0
11 -69.518 3.0 1.698950 30.13
12 -10.303 0.2
13 -9.394 1.0 1.744000 44.81
14 30.944 5.0
15 12.108 3.0 1.603420 38.03
16 8.539 1.8
17 -31.820 1.0 1.456000 91.36
18 ∞ 0.2
19 13.188 2.0 1.497820 82.57
20 -21.609 0.2
21 11.400 1.2 2.000690 25.46
22 9.899 20.0
上記構成の第3実施例に係る光学装置300は、図16に示す結像光学系として用いる場合、入射瞳直径を4mmとし、半画角5度までの無限遠からの光束が入射するように設計されている。図17に示すアフォーカル光学系として用いる場合、入射瞳直径を4.5mm
とし、半画角6度までの無限遠からの光束が入射するように設計されている。また、本実施例に係る光学装置300は、C線,d線,F線,g線の各波長に対して、収差性能が良好になるように設計されている。すなわち、可視域全般の波長の光に対しては収差性能が良好となっている。
When the
And a light beam from infinity up to a half angle of view of 6 degrees is designed to be incident. In addition, the
上記構成を有する第3実施例に係る光学装置300では、図16に示すように、無限遠から装置内に入射した光束が、レンズL1〜レンズL8を介してレンズL9に入射し、このレンズL9の裏面(表3の面番号18)で一度反射し(紙面左方向へ進み)、レンズL8を介してレンズL7へ進み、このレンズL7の表面(表3の面番号14)で再び反射した後に、(紙面右方向へ進み)レンズL8〜L11を順に透過し、レンズL11から20.0mm後方の位置に結像する。すなわち、透過光学系OPS3は、結像光学系として振る舞う。前出の結像位置に撮像面がくるように撮像素子S3を配置すれば、像の撮影が可能となる。つまり、第3実施例に係る光学装置300は、結像光学系としての機能を利用して、カメラやビデオカメラなどとして使用することができる。
In the
なお、第3実施例に係る光学装置300では、半画角5度で入射した光線が、像高約2.4mmの位置に結像するため、撮像素子S3として、例えばCMOSセンサーを用いることが好ましい。
In the
また、第3実施例に係る光学装置300では、図17に示すように、無限遠から装置内に入射した光束が、透過光学系OPS3を構成するレンズL1〜L11を順に透過し、平行光束となって射出する。すなわち、透過光学系OPS3はアフォーカル光学系として振る舞う。透過光学系OPS3から射出された平行光束は収差が良好であるため、第3実施例に係る光学装置300では、(撮像素子S3が光路上にある場合には抜去して)レンズL11から後方(紙面右方向)の20.0mmの位置に観察者の眼E3を合わせれば、無限遠からの入射光束が観察者の眼E3の網膜上に結像し、観察者は無限遠方を目視観察することができる。
Further, in the
第3実施例に係る光学装置300は、表3の面番号14および面番号18に、使用目的に応じた透過率・反射率が設定されている偏光膜やハーフミラー等を設ければ、光路ごとの射出光束の光量を調整することが可能である。また、(表3の面番号14および面番号18以外の)他の光学面には、不必要な光束の反射が起こらないように、反射防止膜を施すことが望ましい。また、図8(a),(b)に示すような偏光素子を本実施例の光学系内に組み込み、使用目的に応じて、光路ごとに偏光状態や射出光量を変更することも可能である。
The
以上のような構成である本実施形態に係る光学装置によれば、構成レンズ要素の屈折・反射作用を利用して、同一光学系内に異なる機能を持つ2つの光路(例えば、一方が結像光学系、他方がアフォーカル光学系)を形成することにより、装置の小型化を達成することができる。 According to the optical device according to the present embodiment having the above-described configuration, two optical paths having different functions (for example, one image is formed) using the refraction / reflection action of the constituent lens elements. By forming an optical system and the other is an afocal optical system, it is possible to reduce the size of the apparatus.
ここまで、本発明を分かりやすくするために実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。 So far, in order to make the present invention easy to understand, the configuration requirements of the embodiment have been described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this.
OPS(OPS1,OPS2,OPS3) 透過光学系
R1 第1反射面
R2 第2反射面
10 光路(第1の光学系)
20 光路(第2の光学系)
1(100,200,300) 光学装置
S(S1,S2,S3) 撮像素子
E(E1,E2,E3) 観察者の眼
Li レンズ(i=1,2,3・・・)
OPS (OPS1, OPS2, OPS3) Transmission optical system R1 First reflection surface R2 Second reflection surface 10 Optical path (first optical system)
20 optical path (second optical system)
1 (100, 200, 300) Optical device S (S1, S2, S3) Image sensor E (E1, E2, E3) Observer eye Li lens (i = 1, 2, 3,...)
Claims (7)
前記透過光学系への入射光束の一部を透過させるとともに一部を反射させる第1反射面と、前記透過光学系への入射光束を透過させるとともに前記第1反射面において反射された反射光を射出側に反射させる第2反射面とを備え、
前記透過光学系を構成する前記レンズ要素の屈折作用により、前記透過光学系に入射して前記第1および前記第2反射面を透過して射出する光路が第1の光学系を構成し、前記透過光学系に入射して前記第1反射面で反射され且つ前記第2反射面で反射された後に射出する光路が第2の光学系を構成し、
前記第1および前記第2の光学系は、いずれか一方が結像光学系であり、他方がアフォーカル光学系であることを特徴とする光学装置。 An optical device configured to include a transmission optical system including a plurality of lens elements,
A first reflecting surface that transmits and reflects a part of the incident light beam to the transmission optical system; and a reflected light that is transmitted by the incident light beam to the transmission optical system and reflected by the first reflection surface. A second reflecting surface for reflecting on the exit side,
Due to the refractive action of the lens element constituting the transmissive optical system, an optical path that enters the transmissive optical system and passes through and exits the first and second reflecting surfaces constitutes the first optical system, and An optical path that enters the transmission optical system, is reflected by the first reflecting surface, and exits after being reflected by the second reflecting surface constitutes the second optical system ,
One of the first and second optical systems is an imaging optical system, and the other is an afocal optical system .
前記透過光学系への入射光束の一部を透過させるとともに一部を反射させる第1反射面と、前記透過光学系への入射光束を透過させるとともに前記第1反射面において反射された反射光を射出側に反射させる第2反射面とを備え、 A first reflecting surface that transmits and reflects a part of the incident light beam to the transmission optical system; and a reflected light that is transmitted by the incident light beam to the transmission optical system and reflected by the first reflection surface. A second reflecting surface for reflecting on the exit side,
前記透過光学系を構成する前記レンズ要素の屈折作用により、前記透過光学系に入射して前記第1および前記第2反射面を透過して射出する光路が第1の光学系を構成し、前記透過光学系に入射して前記第1反射面で反射され且つ前記第2反射面で反射された後に射出する光路が第2の光学系を構成し、 Due to the refractive action of the lens element constituting the transmissive optical system, an optical path that enters the transmissive optical system and passes through and exits the first and second reflecting surfaces constitutes the first optical system, and An optical path that enters the transmission optical system, is reflected by the first reflecting surface, and exits after being reflected by the second reflecting surface constitutes the second optical system,
前記第1の光学系を構成する光路および前記第2の光学系を構成する光路の偏光状態が互いに異なるように、前記透過光学系への入射光束を変化させる偏光素子を有することを特徴とする光学装置。 A polarizing element is provided that changes the incident light beam to the transmission optical system so that the polarization states of the optical path constituting the first optical system and the optical path constituting the second optical system are different from each other. Optical device.
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