JP7191005B2 - 接眼レンズ、観察光学系、および光学装置 - Google Patents

Description

本開示は、接眼レンズ、観察光学系、および光学装置に関する。

従来、接眼レンズ又はルーペとして、特許文献１～４に記載のレンズ系が知られている。

特開２０１３－８８６３２号公報 特開昭６０－５７３１５号公報 特開平７－２３４３５７号公報 特開平８－２５４６６０号公報

近年、良好な性能を有しながら、より広い視野角で観察可能な接眼レンズが求められている。

本開示は、上記事情を鑑みてなされたものであり、良好な性能を有しながら、より広い視野角で観察可能な接眼レンズ、観察光学系、および光学装置を提供することを目的とする。

本開示の接眼レンズは、観察物体側からアイポイント側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズとからなり、第１レンズと第２レンズと第３レンズと第４レンズとは全て単レンズであり、第２レンズは両凹形状であり、第４レンズの観察物体側の面は凸形状であり、第３レンズのｄ線における屈折率をＮ３とした場合、下記条件式（１）を満足する。
１．７６＜Ｎ３＜２ （１）

本開示の接眼レンズは、さらに下記条件式（１－１）を満足することが好ましい。
１．８＜Ｎ３＜１．９ （１－１）

本開示の接眼レンズは、第２レンズの焦点距離をｆ２、第４レンズの焦点距離をｆ４とした場合、下記条件式（２）を満足することが好ましく、下記条件式（２－１）を満足することがより好ましい。
－０．４２＜ｆ２／ｆ４＜－０．２ （２）
－０．３５＜ｆ２／ｆ４＜－０．２１ （２－１）

本開示の接眼レンズは、接眼レンズの焦点距離をｆ、第１レンズの焦点距離をｆ１とした場合、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３－１）を満足することがより好ましい。
１．２＜ｆ／ｆ１＜３．５ （３）
１．４＜ｆ／ｆ１＜２．５ （３－１）

本開示の接眼レンズは、第１レンズの焦点距離をｆ１、第４レンズの焦点距離をｆ４とした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４－１）を満足することがより好ましい。
２．７＜ｆ４／ｆ１＜８ （４）
３＜ｆ４／ｆ１＜５ （４－１）

本開示の接眼レンズは、第２レンズのアイポイント側の面の曲率半径をＲ２ｒ、第３レンズの観察物体側の面の曲率半径をＲ３ｆとした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましく、下記条件式（５－１）を満足することがより好ましい。
－２．１＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ３ｆ）＜－０．２ （５）
－１．７５＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ３ｆ）＜－０．６ （５－１）

本開示の接眼レンズにおいては、第１レンズは両凸形状であることが好ましい。本開示の接眼レンズにおいては、第３レンズのアイポイント側の面は凸形状であることが好ましい。本開示の接眼レンズにおいては、第４レンズの観察物体側の面は非球面を有することが好ましい。本開示の接眼レンズにおいては、第２レンズのアイポイント側の面は非球面を有することが好ましい。

本開示の接眼レンズは、観察物体と接眼レンズとの光軸方向の間隔が変化することによって視度調整が行われることが好ましい。

本開示の一態様に係る観察光学系は、表示素子と、本開示の接眼レンズとを備え、表示素子の画像を接眼レンズを介して観察する観察光学系であって、視度調整の際に、接眼レンズは固定され、表示素子と接眼レンズとの光軸方向の間隔を変化させて表示素子が移動する。

本開示の別の態様に係る観察光学系は、表示素子と、複数枚のレンズからなるレンズ群とを備え、表示素子の画像をレンズ群を介して観察する観察光学系であって、視度調整の際に、レンズ群は固定され、表示素子とレンズ群との光軸方向の間隔を変化させて表示素子が移動し、レンズ群のうちの少なくとも１枚のレンズのｄ線における屈折率をＮｘとした場合、下記条件式（６）を満足する。
１．７６＜Ｎｘ＜２ （６）

上記の別の態様に係る観察光学系は、さらに下記条件式（６－１）を満足することが好ましい。
１．８＜Ｎｘ＜１．９ （６－１）

上記の別の態様に係る観察光学系においては、レンズ群は４枚のレンズからなり、条件式（６）を満足するレンズは、４枚のレンズのうち表示素子の側から３番目のレンズであることが好ましい。

本開示の一態様に係る光学装置は、本開示の接眼レンズを備えている。本開示の別の態様に係る光学装置は、本開示の観察光学系を備えている。

なお、本明細書の「～からなり」、「～からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、およびカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル等が含まれていてもよいことを意図する。

なお、本明細書において「正の屈折力を有するレンズ」と「正レンズ」とは同義である。「負の屈折力を有するレンズ」と「負レンズ」とは同義である。「単レンズ」は、接合されていない１枚のレンズを意味する。ただし、複合非球面レンズ（球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として１つの非球面レンズとして機能するレンズ）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱う。非球面を含むレンズに関する、屈折力の符号、曲率半径および面形状は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることにする。曲率半径の符号については、観察物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、アイポイント側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負とする。

条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式で用いている値は、ｄ線を基準とした場合の値である。本明細書に記載の「ｄ線」、「Ｃ線」、および「Ｆ線」は輝線であり、ｄ線の波長は５８７．５６ｎｍ（ナノメートル）、Ｃ線の波長は６５６．２７ｎｍ（ナノメートル）、Ｆ線の波長は４８６．１３ｎｍ（ナノメートル）である。

本開示によれば、良好な性能を有しながら、より広い視野角で観察可能な接眼レンズ、観察光学系、および光学装置を提供することができる。

実施例１の接眼レンズに対応し、一実施形態に係る接眼レンズの構成と光束を示す断面図である。 実施例１の接眼レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例１の接眼レンズの横収差図である。 実施例２の接眼レンズの構成と光束を示す断面図である。 実施例２の接眼レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例２の接眼レンズの横収差図である。 実施例３の接眼レンズの構成と光束を示す断面図である。 実施例３の接眼レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例３の接眼レンズの横収差図である。 実施例４の接眼レンズの構成と光束を示す断面図である。 実施例４の接眼レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例４の接眼レンズの横収差図である。 実施例５の接眼レンズの構成と光束を示す断面図である。 実施例５の接眼レンズの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例５の接眼レンズの横収差図である。 一実施形態に係る光学装置の概略的な構成図である。 表示素子の移動を説明するための図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。図１に、本開示の一実施形態に係る観察光学系５の構成を示す。図１に示す例は、後述の実施例１に対応しており、以下に述べる本開示の第１の実施形態および第２の実施形態に対応している。図１では一例として表示素子１を観察物体としている。図１では左側が観察物体側、右側がアイポイント側として図示している。図１のアイポイントＥＰは形状を示しているのではなく光軸方向の位置を示している。図１では、表示素子１からアイポイントＥＰまでの範囲における軸上光束および最大視野角の光束も図示している。

まず、本開示の第１の実施形態に係る観察光学系５について説明する。観察光学系５は、表示素子１と、接眼レンズ３とを備える。表示素子１は画像を表示する素子である。表示素子１は例えば、液晶表示素子、又は有機ＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示素子等を用いることができる。実際には表示素子は厚みを有するが、図１では便宜上、表示素子１の表示面を表示素子１として図示している。

観察光学系５は、表示素子１に表示された画像を接眼レンズ３を介して観察するように構成されている。図１には、表示素子１と接眼レンズ３との間に平行平板状の屈折力を有しない光学部材２が配置された例を示す。光学部材２は保護用のカバーガラス又は各種フィルタ等を想定したものであり、光学部材２を除いた構成も可能である。

接眼レンズ３は、複数枚のレンズからなる。図１の接眼レンズ３は、観察物体側からアイポイント側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４とからなる。上記４枚のレンズは全て、接合されていない単レンズであり、光軸上で隣接するレンズと空気間隔を隔てて配置されている。接眼レンズ３は上記構成を有することによって、より広い視野角を得ることに有利となる。

接眼レンズ３は、第３レンズＬ３のｄ線における屈折率をＮ３とした場合、下記条件式（１）を満足するように構成される。条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、像面湾曲の補正が容易になる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、低アッベ数以外の材料も第３レンズＬ３に使用可能となるため色収差の補正が容易になる。さらに下記条件式（１－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１．７６＜Ｎ３＜２ （１）
１．８＜Ｎ３＜１．９ （１－１）

以下に、接眼レンズ３の好ましい構成について説明する。第１レンズＬ１は両凸形状であることが好ましい。このようにした場合は、観察物体である表示素子１と接眼レンズ３との間隔を広くすることに有利となる。視度調整の際に表示素子１と第１レンズＬ１との間隔が変化する構成では、表示素子１と接眼レンズ３との間隔は広いほうが視度調整用のスペースを確保しやすくなる。また、表示素子１と接眼レンズ３との間隔が広いほど、表示素子１の面上のゴミおよびキズが見えにくいという長所も得られる。第１レンズＬ１は、より広い視野角で良好に観察するために、少なくとも１面の非球面を有するように構成してもよい。

第２レンズＬ２は両凹形状であることが好ましい。このようにした場合は、視野角を維持しつつ像面湾曲を抑えながらアイレリーフを長くすることに有利となる。第２レンズＬ２のアイポイント側の面は非球面を有することが好ましい。このようにした場合は、軸上色収差を補正しながら、倍率色収差の発生を抑えることに有利となる。より良好な特性を得るために、第２レンズＬ２の観察物体側の面およびアイポイント側の面が非球面を有するように構成してもよい。

第３レンズＬ３のアイポイント側の面は凸形状であることが好ましい。このようにした場合は、球面収差の補正に有利になる。また、第３レンズＬ３のアイポイント側の面を凸形状にし、かつ、条件式（１）を満足する構成にした場合は、球面収差の補正効果を強めることができる。第３レンズＬ３は、両凸形状でもよく、あるいはアイポイント側に凸面を向けたメニスカス形状でもよい。

第４レンズＬ４の観察物体側の面は凸形状であることが好ましい。このようにした場合は、非点収差を抑えながら広い視野角を得ることに有利となる。例えば、第４レンズＬ４は、両凸形状であるように構成することができる。第４レンズＬ４の観察物体側の面は非球面を有することが好ましい。このようにした場合は、広い視野角を確保しながら、レンズ周辺部で発生するコマ収差の補正に有利となる。より良好な特性を得るためには、第４レンズＬ４の観察物体側の面およびアイポイント側の面が非球面を有するように構成してもよい。

接眼レンズ３は、第２レンズＬ２の焦点距離をｆ２、第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４とした場合、下記条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）は、第２レンズＬ２の屈折力と第４レンズＬ４の屈折力との比の好適な範囲に関する式である。条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、第２レンズＬ２の屈折力に対して第４レンズＬ４の屈折力が過剰にならないため、非点収差の発生を抑えることができる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、第２レンズＬ２の屈折力に対して第４レンズＬ４の屈折力が不足しないため、第４レンズＬ４よりアイポイント側の軸外光線が径方向外側に広がるのを抑えることができ、視野周辺部でのコマ収差の発生を抑制することができる。さらに下記条件式（２－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
－０．４２＜ｆ２／ｆ４＜－０．２ （２）
－０．３５＜ｆ２／ｆ４＜－０．２１ （２－１）

接眼レンズ３は、接眼レンズ３の焦点距離をｆ、第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１とした場合、下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、第１レンズＬ１の屈折力が不足しないため、歪曲収差の補正が容易になる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、第１レンズＬ１の屈折力が過剰にならないため、第１レンズＬ１からアイポイント側へ射出される最大視野角の主光線の光軸Ｚ１に対する角度が大きくならないように抑制することが容易になり、倍率色収差の補正に有利となる。さらに下記条件式（３－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１．２＜ｆ／ｆ１＜３．５ （３）
１．４＜ｆ／ｆ１＜２．５ （３－１）

接眼レンズ３は、第１レンズＬ１の焦点距離をｆ１、第４レンズＬ４の焦点距離をｆ４とした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましい。接眼レンズ３は観察物体側から順に、正、負、正、正の屈折力配置になっている。これによって、表示素子１からアイポイント側へ向かう視野周辺側の光線は、第１レンズＬ１から第２レンズＬ２までの間で光線高が下がり、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を通過する際に光線高が上がる様相を概略的に示す。一方、広い視野角を得るためには第４レンズＬ４において、ある程度の高さの光線高を確保しておくことが好ましい。条件式（４）の下限以下とならないようにすることによって、第４レンズＬ４の屈折力に対して第１レンズＬ１の屈折力が不足しないため、第１レンズＬ１からアイポイント側へ射出される視野周辺側の光線の光軸Ｚ１に対する角度が小さくなり過ぎることがない。上述した光線高の上下および第４レンズＬ４での光線高の確保を考慮すると、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を通過する視野周辺側の光線の光軸Ｚ１に対する角度も小さくなり過ぎないため、倍率色収差が補正不足になるのを抑制できる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、第４レンズＬ４の屈折力に対して第１レンズＬ１の屈折力が過剰にならないため、第１レンズＬ１からアイポイント側へ射出される軸外の主光線の光軸Ｚ１に対する角度が大きくなり過ぎることがない。上述した光線高の上下および第４レンズＬ４での光線高の確保を考慮すると、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３を通過する視野周辺側の光線の光軸Ｚ１に対する角度も大きくなり過ぎないため、倍率色収差が補正過剰になるのを抑制できる。すなわち、条件式（４）を満足することによって、倍率色収差の補正に有利となる。さらに下記条件式（４－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
２．７＜ｆ４／ｆ１＜８ （４）
３＜ｆ４／ｆ１＜５ （４－１）

接眼レンズ３は、第２レンズＬ２のアイポイント側の面の曲率半径をＲ２ｒ、第３レンズＬ３の観察物体側の面の曲率半径をＲ３ｆとした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）は、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間に形成される空気レンズのシェイプファクターを規定した式である。条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、この空気レンズにおいて球面収差が補正過剰となるのを抑制できる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、上記空気レンズにおいて球面収差が補正不足となるのを抑制できる。仮に、上記空気レンズにおいて球面収差が補正不足となった場合に他のレンズ面で球面収差を補正しようとすると倍率色収差が発生してしまうが、条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、このような不具合を防ぐことができる。さらに下記条件式（５－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
－２．１＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ３ｆ）＜－０．２ （５）
－１．７５＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ３ｆ）＜－０．６ （５－１）

上述した好ましい構成および可能な構成は任意の組合せが可能である。例えば、上述した構成を組み合わせた好ましい一態様の接眼レンズ３は、観察物体側からアイポイント側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、正の屈折力を有する第４レンズＬ４とからなり、全てのレンズは単レンズであり、第２レンズＬ２は両凹形状であり、第４レンズＬ４の観察物体側の面は凸形状であり、条件式（１）を満足する。

デジタルカメラ等のビューファインダ用の接眼レンズにおいて、最近では液晶表示素子の高画素化が進んだことから、より広い視野角と高い解像性能が求められている。しかし、より広い視野角を得ようとすると、視野周辺部で非点収差および色収差等の諸収差が大きく発生し、高い解像性能と両立することが難しい。そこで、上記の好ましい一態様を採ることによって、非点収差および色収差等の諸収差を抑えつつ、より広い視野角で観察可能な接眼レンズを実現することができる。

接眼レンズ３は、視度調整可能に構成されていることが好ましい。接眼レンズ３は、表示素子１と接眼レンズ３との光軸方向の間隔が変化することによって視度調整が行われるように構成することができる。このようにした場合は、視度調整の際の空気間隔の変化量を少なくすることができる。

図１の例では、視度調整の際に、接眼レンズ３は固定され、表示素子１と接眼レンズ３との光軸方向の間隔を変化させて表示素子１が移動する。図１の表示素子１の下の両矢印は視度調整の際に表示素子１が接眼レンズ３の光軸Ｚ１に沿って移動することを示す。このように構成した場合は、視度調整の際にアイレリーフが減少することを抑制できる。なお、ここでいう「接眼レンズ３は固定され」とは、観察光学系が装置に搭載された際に、接眼レンズ３が装置に対して固定されていることを意味する。このようにした場合は、視度調整の際に、表示素子１と接眼レンズ３との光軸方向の間隔は変化するが、接眼レンズ３とアイポイントＥＰとの間隔はほぼ一定にすることが可能となり、視度調整を行ってもアイレリーフの減少量が小さいので、良好に観察することができる。

次に、本開示の第２の実施形態に係る観察光学系５について説明する。以下の第２の実施形態に係る説明では第１の実施形態と同様の構成については一部説明を省略する。第２の実施形態に係る観察光学系５は、表示素子１と、複数枚のレンズからなるレンズ群とを備え、表示素子１に表示された画像をレンズ群を介して観察するように構成されている。図１では、レンズ群の一例として接眼レンズ３を示す。

第２の実施形態に係る観察光学系５では、視度調整の際に、レンズ群は固定され、表示素子１とレンズ群との光軸方向の間隔を変化させて表示素子１が移動する。さらに、レンズ群のうちの少なくとも１枚のレンズのｄ線における屈折率をＮｘとした場合、下記条件式（６）を満足するように構成される。なお、「レンズ群は固定され」の意味と効果は、第１の実施形態で説明した「接眼レンズ３は固定され」と同様である。条件式（６）の下限以下とならないようにすることによって、像面湾曲の補正が容易になる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、低アッベ数以外の材料もレンズに使用可能となるため色収差の補正が容易になる。さらに下記条件式（６－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１．７６＜Ｎｘ＜２ （６）
１．８＜Ｎｘ＜１．９ （６－１）

条件式（６）は比較的高い屈折率の範囲を示している。条件式（６）を満足する高屈折率のレンズは像面湾曲の補正に有利という長所を有する。一般に、レンズの屈折率が高いほどレンズの屈折力は強くなり、レンズの屈折力が強いほどレンズを通過する光線が変動した際の収差変動は大きくなる。そこで、第２の実施形態に係る観察光学系では、視度調整の際に、接眼レンズ３が固定された状態で表示素子が移動するように構成している。この構成によれば、視度調整の際のレンズを通過する光線の高さの変動を少なくすることができる。すなわち、視度調整の際にレンズ群を固定して表示素子１を移動させ、かつ条件式（６）を満足することによって、高屈折率のレンズを使いながら、視度調整の際の収差変動を抑制することができる。

図１に示すようにレンズ群は４枚のレンズからなるように構成してもよい。その場合、条件式（６）を満足するレンズは、レンズ群を構成する４枚のレンズのうち、表示素子１の側から３番目のレンズであることが好ましい。レンズ群が４枚のレンズからなり、広い視野角を有する構成とした場合、表示素子１の側から３番目のレンズにおける光線高さが高くなりやすい。従って、表示素子１の側から３番目のレンズが条件式（６）を満足することによって、視度調整の際の収差変動を抑制する効果を顕著なものとすることができる。特に、上記レンズ群が、観察物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、正レンズとからなる場合は、上記効果をより顕著なものとすることができる。

以上述べた各実施形態における好ましい構成および可能な構成は、各実施形態において任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。また、第２の実施形態の観察光学系５のレンズ群が、観察物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、正レンズとからなる場合、レンズ群は、第１の実施形態で述べた接眼レンズ３の構成、および、接眼レンズ３の好ましい構成を適宜選択的に採用することができる。

次に、本開示の接眼レンズの数値実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１の接眼レンズ３の構成と光束は図１に示しており、その図示方法と構成は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例１の接眼レンズ３は、観察物体側からアイポイント側へ順に、近軸領域で両凸形状の第１レンズＬ１と、近軸領域で両凹形状の第２レンズＬ２と、両凸形状の第３レンズＬ３と、近軸領域で両凸形状の第４レンズＬ４とからなる。第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚全てのレンズが単レンズである。第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、および第４レンズＬ４が非球面レンズである。視度調整の際に、接眼レンズ３は固定され、表示素子１が光軸方向に移動する。これによって、表示素子１と接眼レンズ３との光軸方向の間隔が変化する。以上が実施例１の接眼レンズ３の概要である。

実施例１の接眼レンズ３の基本レンズデータを表１に示す。表１では表示素子１、光学部材２、およびアイポイントＥＰも示している。表１において、Ｓｎの欄には、表示素子１の面をＯＢＪと示し、光学部材２の観察物体側の面を第１面としアイポイント側に向かうに従い１つずつ番号を増加させた場合の各面の面番号を示し、アイポイントＥＰに対応する面はＥＰと示す。Ｒの欄には各面の曲率半径を示し、Ｄの欄には各面とそのアイポイント側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。Ｎｄの欄には各構成要素のｄ線における屈折率を示し、νｄの欄には各構成要素のｄ線基準のアッベ数を示す。

表１では、観察物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、アイポイント側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表１では、視度調整の際の可変面間隔はＤＤ［２］と示す。

表２に、接眼レンズ３の焦点距離ｆ、および、半画角での視野角の値を示す。視野角の欄の［°］は単位が度であることを意味する。表２には視度が－１．００ｄｉｏｐｔｅｒ(ディオプター）の状態の値を示す。表３に、各視度における可変面間隔の値を示す。

表４に、接眼レンズ３に含まれる非球面レンズの非球面係数を示す。基本レンズデータでは、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表４では、Ｓｎの欄には非球面の面番号を示し、ＫＡおよびＡｍ（ｍ＝３、４、５、・・・１６）の欄には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表４の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^±ｎ」を意味する。ＫＡおよびＡｍは下式で表される非球面式における非球面係数である。
Ｚｄ＝Ｃ×ｈ^２／｛１＋（１－ＫＡ×Ｃ^２×ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ×ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面式のΣはｍに関する総和を意味する。

各表のデータにおいて、角度の単位には度を用い、長さの単位にはｍｍ（ミリメートル）を用い、視度の単位にはｄｉｏｐｔｅｒ（ディオプター）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。

図２および図３に、視度が－１．００ｄｉｏｐｔｅｒ(ディオプター）の状態の実施例１の接眼レンズ３の各収差図を示す。図２では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。球面収差図では、ｄ線、Ｃ線、およびＦ線における収差をそれぞれ実線、長破線、および短破線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、およびＦ線における収差をそれぞれ長破線、および短破線で示す。球面収差図および非点収差図の横軸の単位のｄｐｔはｄｉｏｐｔｅｒ(ディオプター）を意味する。球面収差図のΦは単位をｍｍ（ミリメートル）とした場合のアイポイントＥＰの直径を意味し、その他の収差図のωは半画角での視野角を意味する。

図３では各視野角について、左列にタンジェンシャル方向の横収差を、右列にサジタル方向の横収差を示す。図３では、ｄ線、Ｃ線、およびＦ線における収差をそれぞれ実線、長破線、および短破線で示す。図３のωは半画角での視野角を意味する。

上記の実施例１に関する各データの記号、意味、記載方法、および図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても同様であるので、以下では重複説明を省略する。

［実施例２］
実施例２の接眼レンズ３の構成と光束を図４に示す。実施例２の接眼レンズ３は、実施例１の接眼レンズ３の概要と同様の構成を有する。視度調整の際に、接眼レンズ３を固定し、表示素子１を移動させてもよい。実施例２の接眼レンズ３について、基本レンズデータを表５に、諸元を表６に、可変面間隔を表７に、非球面係数を表８に、各収差図を図５および図６に示す。

［実施例３］
実施例３の接眼レンズ３の構成と光束を図７に示す。実施例３の接眼レンズ３は、第３レンズＬ３がアイポイント側に凸面を向けた正メニスカスレンズである点以外は実施例１の接眼レンズ３の概要と同様の構成を有する。視度調整の際に、接眼レンズ３を固定し、表示素子１を移動させてもよい。実施例３の接眼レンズ３について、基本レンズデータを表９に、諸元を表１０に、可変面間隔を表１１に、非球面係数を表１２に、各収差図を図８および図９に示す。

［実施例４］
実施例４の接眼レンズ３の構成と光束を図１０に示す。実施例４の接眼レンズ３は、実施例１の接眼レンズ３の概要と同様の構成を有する。視度調整の際に、接眼レンズ３を固定し、表示素子１を移動させてもよい。実施例４の接眼レンズ３について、基本レンズデータを表１３に、諸元を表１４に、可変面間隔を表１５に、非球面係数を表１６に、各収差図を図１１および図１２に示す。

［実施例５］
実施例５の接眼レンズ３の構成と光束を図１３に示す。実施例５の接眼レンズ３は、第３レンズＬ３がアイポイント側に凸面を向けた正メニスカスレンズである点以外は実施例１の接眼レンズ３の概要と同様の構成を有する。視度調整の際に、接眼レンズ３を固定し、表示素子１を移動させてもよい。実施例５の接眼レンズ３について、基本レンズデータを表１７に、諸元を表１８に、可変面間隔を表１９に、非球面係数を表２０に、各収差図を図１４および図１５に示す。

表２１に、実施例１～５の接眼レンズ３の条件式（１）～（６）の対応値を示す。条件式（６）の欄には、条件式（６）を満足するレンズの符号を対応値の下に括弧書きで示す。

以上説明したデータからわかるように、実施例１～５の接眼レンズ３は、半画角での視野角が１７度以上であり、広い視野角を有しており、諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。

次に、本開示の実施形態に係る観察光学系５を備えた光学装置について説明する。図１６に、本開示の一実施形態に係る光学装置であるカメラ１０の概略構成図を示す。カメラ１０は、一例としてデジタルカメラである。カメラ１０はカメラボディ３０を備える。

カメラボディ３０の前面にはレンズ鏡筒２０が着脱自在に装着されている。レンズ鏡筒２０は内部に撮像レンズ２２を備える。撮像レンズ２２は実際には複数のレンズおよび開口絞りを含むが、図１６では概念的に図示されている。撮像レンズ２２の光軸Ｚ２の延長上のカメラボディ３０の内部には、シャッタ２４および撮像素子２６が配置されている。

また、カメラボディ３０の内部には、表示素子１および接眼レンズ３が配置されている。接眼レンズ３は実際には複数のレンズからなるが、図１６では概念的に図示されている。表示素子１は接眼レンズ３と対向する面に、接眼レンズ３の光軸Ｚ１に略垂直な表示面を有する。表示素子１および接眼レンズ３は本開示の観察光学系５を構成する。観察光学系５はカメラボディ３０の背面に設けられた覗き窓３４とともに電子ビューファインダを構成する。表示素子１および覗き窓３４は接眼レンズ３を挟んで光軸Ｚ１の延長上に配置されている。

表示素子１は、カメラボディ３０の内部に設けられた不図示の駆動手段によって移動可能に構成されている。図１６において、接眼レンズ３の光軸Ｚ１に平行な方向をＺ方向とし、図１６の紙面に垂直な方向をＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向に垂直な方向をＹ方向とする。表示素子１は、図１６に矢印Ａで示すように、Ｚ方向に平行な方向に直線移動可能である。また、表示素子１は、図１６に矢印Ｂで示すように、表示素子１の中心を通りＸ方向に平行な軸を回転軸として回転移動可能である。理解を容易にするため、図１７の斜視図に表示素子１の直線移動の方向および回転移動の方向をそれぞれ矢印Ａおよび矢印Ｂを付して示す。表示素子１が直線移動する間も、回転移動する間も、接眼レンズ３はカメラボディ３０に対して固定されている。表示素子１の直線移動および／又は回転移動によって、表示素子１と接眼レンズ３との相対位置関係が変化し、これによって視度調整を行うことができる。

カメラボディ３０の背面には、表示素子１を直線移動および／又は回転移動させて視度調整を行うための視度調整ダイヤル３６、および画像を表示するための背面液晶パネル３２が設けられている。また、カメラボディ３０の内部には、画像処理、各種演算処理、および各構成要素の制御等を行うプロセッサ５０が設けられている。

カメラ１０においては、撮像レンズ２２によって撮像された被写体像が撮像素子２６の撮像面に結像される。撮像素子２６は、結像された被写体像を示す画像をプロセッサ５０に出力する。プロセッサ５０は画像に対して画像処理を施す。画像処理が施された画像が背面液晶パネル３２および表示素子１のそれぞれで表示される。

観察者６０は、覗き窓３４を覗いて接眼レンズ３を介して表示素子１に表示された画像を観察する。観察者６０は、観察者６０の視力に応じて、視度調整ダイヤル３６を操作して表示素子１を直線移動および／又は回転移動させることにより視度調整を行う。これにより、観察者６０は、表示素子１に表示される画像を好適な状態で観察することができる。

カメラ１０においては、表示素子１を光軸Ｚ１の方向に直線移動可能なだけではなく、Ｘ方向に平行な軸の周りに回転移動可能な構成としている。このため、例えば観察者６０が覗き窓３４を覗いたときに表示素子１のＹ方向の一部で焦点が合わなくても、観察者６０は表示素子１を回転移動させて調整を行い、より表示素子１を見やすい状態にすることができる。また、遠近両用眼鏡等のレンズの上部と下部で視度が異なる眼鏡を着用している観察者６０が観察する場合も、表示素子１を回転移動させて調整を行い、より表示素子１を見やすい状態にすることができる。

以上、実施形態および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、および非球面係数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。また、本開示の実施形態に係る光学装置は上記例に限定されず、本開示はフィルムカメラ、ビデオカメラ、およびヘッドマウントディスプレイ等に適用することも可能である。

１ 表示素子
２ 光学部材
３ 接眼レンズ
５ 観察光学系
１０ カメラ
２０ レンズ鏡筒
２２ 撮像レンズ
２４ シャッタ
２６ 撮像素子
３０ カメラボディ
３２ 背面液晶パネル
３４ 覗き窓
３６ 視度調整ダイヤル
５０ プロセッサ
６０ 観察者
Ａ、Ｂ 矢印
ＥＰ アイポイント
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｚ１、Ｚ２ 光軸

Claims (16)

1. 観察物体側からアイポイント側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズと、正の屈折力を有する第４レンズとからなり、
   前記第１レンズと前記第２レンズと前記第３レンズと前記第４レンズとは全て単レンズであり、
   前記第２レンズは両凹形状であり、
   前記第４レンズの観察物体側の面は凸形状であり、
   前記第３レンズのｄ線における屈折率をＮ３、
   前記第２レンズの焦点距離をｆ２、
   前記第４レンズの焦点距離をｆ４とした場合、
   １．７６＜Ｎ３＜２ （１）
   －０．３５＜ｆ２／ｆ４＜－０．２１ （２－１）
   で表される条件式（１）および（２－１）を満足する接眼レンズ。
2. 前記接眼レンズの焦点距離をｆ、
   前記第１レンズの焦点距離をｆ１とした場合、
   １．２＜ｆ／ｆ１＜３．５ （３）
   で表される条件式（３）を満足する請求項１に記載の接眼レンズ。
3. 前記第１レンズの焦点距離をｆ１、
   前記第４レンズの焦点距離をｆ４とした場合、
   ２．７＜ｆ４／ｆ１＜８ （４）
   で表される条件式（４）を満足する請求項１又は２に記載の接眼レンズ。
4. 前記第２レンズのアイポイント側の面の曲率半径をＲ２ｒ、
   前記第３レンズの観察物体側の面の曲率半径をＲ３ｆとした場合、
   －２．１＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ３ｆ）＜－０．２ （５）
   で表される条件式（５）を満足する請求項１から３のいずれか１項に記載の接眼レンズ。
5. 前記第１レンズは両凸形状である請求項１から４のいずれか１項に記載の接眼レンズ。
6. 前記第３レンズのアイポイント側の面は凸形状である請求項１から５のいずれか１項に記載の接眼レンズ。
7. 前記第４レンズの観察物体側の面は非球面を有する請求項１から６のいずれか１項に記載の接眼レンズ。
8. 前記第２レンズのアイポイント側の面は非球面を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の接眼レンズ。
9. 観察物体と前記接眼レンズとの光軸方向の間隔が変化することによって視度調整が行われる請求項１から８のいずれか１項に記載の接眼レンズ。
10. １．８＜Ｎ３＜１．９ （１－１）
    で表される条件式（１－１）を満足する請求項１に記載の接眼レンズ。
11. １．４＜ｆ／ｆ１＜２．５ （３－１）
    で表される条件式（３－１）を満足する請求項２に記載の接眼レンズ。
12. ３＜ｆ４／ｆ１＜５ （４－１）
    で表される条件式（４－１）を満足する請求項３に記載の接眼レンズ。
13. －１．７５＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ３ｆ）＜－０．６ （５－１）
    で表される条件式（５－１）を満足する請求項４に記載の接眼レンズ。
14. 表示素子と、
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の接眼レンズとを備え、
    前記表示素子の画像を前記接眼レンズを介して観察する観察光学系であって、
    視度調整の際に、前記接眼レンズは固定され、前記表示素子と前記接眼レンズとの光軸方向の間隔を変化させて前記表示素子が移動する観察光学系。
15. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の接眼レンズを備えた光学装置。
16. 請求項１４に記載の観察光学系を備えた光学装置。

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