JP7218202B2 - 観察光学系およびそれを備えた画像表示装置 - Google Patents

観察光学系およびそれを備えた画像表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、電子ビューファインダ等の画像表示装置に好適な観察光学系に関する。
従来、液晶パネルなどの画像表示面を観察するため、複数のレンズを有する観察光学系が知られている。このような観察光学系は、視認性を高めるために広い視野（高倍率）とアイレリーフを確保し、諸収差が良好に補正されていることが求められている。また、観察光学系を小型化（薄型化）するため、小型の画像表示面を用いることが望まれている。
特許文献１には、広視野かつ小型の観察光学系が開示されている。特許文献２には、接眼レンズに回折光学素子を適用し、回折効率の高い設計波長を好適に設定する電子ビューファインダが開示されている。
特開２０１８－１０１１３１号公報 特開２００３－３２９９３５号公報
しかしながら、特許文献１および特許文献２のそれぞれに開示された観察光学系では、光学性能を高めるために正レンズのパワーを強めると、正レンズの中心肉厚が増大する。このため、観察光学系の小型化（薄型化、軽量化）を図ることが難しい。
そこで本発明は、高い光学性能を有する、小型の観察光学系および画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面としての観察光学系は、画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系であって、負レンズと正レンズとを有し、前記負レンズと前記正レンズの少なくとも一方は、フレネル形状を有するレンズ面を有し、前記フレネル形状の前記レンズ面のパワー（ただし、前記フレネル形状の前記レンズ面が複数存在する場合には前記パワーの最大値）をΦｒ、前記観察光学系の全系のパワーをΦｆ、前記フレネル形状の前記レンズ面における最大の壁面の長さ（ｍｍ）をｈｓａｇ、ｄ線の波長（ｍｍ）をλ、前記観察光学系に含まれる前記負レンズのうちで最も強い負のパワーを有する負レンズのパワーをΦｌｎとするとき、所定の条件式を満足する。
本発明の他の側面としての画像表示装置は、画像表示素子と、前記画像表示素子の画像表示面に表示された画像を観察するための上記観察光学系とを有する。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
本発明によれば、高い光学性能を有する、小型の観察光学系および画像表示装置を提供することができる。
実施例１における観察光学系の断面図である。 実施例１における観察光学系の収差図である。 実施例２における観察光学系の断面図である。 実施例２における観察光学系の収差図である。 実施例３における観察光学系の断面図である。 実施例３における観察光学系の収差図である。 実施例４における観察光学系の断面図である。 実施例４における観察光学系の収差図である。 実施例５における観察光学系の断面図である。 実施例５における観察光学系の収差図である。 実施例６における観察光学系の断面図である。 実施例６における観察光学系の収差図である。 実施例７における観察光学系の断面図である。 実施例７における観察光学系の収差図である。 実施例８における観察光学系の断面図である。 実施例８における観察光学系の収差図である。 実施例９における観察光学系の断面図である。 実施例９における観察光学系の収差図である。 実施例１０における観察光学系の断面図である。 実施例１０における観察光学系の収差図である。 実施例１１における観察光学系の断面図である。 実施例１１における観察光学系の収差図である。 実施例１２における観察光学系の断面図である。 実施例１２における観察光学系の収差図である。 実施例１３における観察光学系の断面図である。 実施例１３における観察光学系の収差図である。 各実施例におけるフレネルレンズの説明図である。 各実施例におけるフレネルレンズの説明図である。 本実施形態における撮像システムのブロック図である。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、実施例１における観察光学系のレンズ構成を示す断面図である。図２は、実施例１における観察光学系の各収差（球面収差、非点収差、歪曲、色収差）を示す収差図である。同様に、図３および図４はそれぞれ、実施例２における観察光学系の断面図および収差図である。図５および図６はそれぞれ、実施例３における観察光学系の断面図および収差図である。図７および図８はそれぞれ、実施例４における観察光学系の断面図および収差図である。図９および図１０はそれぞれ、実施例５における観察光学系の断面図および収差図である。図１１および図１２はそれぞれ、実施例６における観察光学系の断面図および収差図である。図１３および図１４はそれぞれ、実施例７における観察光学系の断面図および収差図である。図１５および図１６はそれぞれ、実施例８における観察光学系の断面図および収差図である。図１７および図１８はそれぞれ、実施例９における観察光学系の断面図および収差図である。図１９および図２０はそれぞれ、実施例１０における観察光学系の断面図および収差図である。図２１および図２２はそれぞれ、実施例１１における観察光学系の断面図および収差図である。図２３および図２４はそれぞれ、実施例１２における観察光学系の断面図および収差図である。図２５および図２６はそれぞれ、実施例１３における観察光学系の断面図および収差図である。図２７および図２８は、各実施例におけるフレネルレンズＬＦの説明図である。図２７および図２８は、フレネルレンズＬＦの中心輪帯の面頂点から端部までの光軸方向の長さと壁面の長さ(段差)、および、フレネルレンズＬＦの中心輪帯の面頂点から端部までの直径、フレネルレンズＬＦの有効径の定義の説明図を示している。
画像表示面の対角長が約２０ｍｍ以下の小型の表示パネル（画像表示素子）を広い視野（視野角約３０度以上）で観察するには、観察光学系の全体は強い正のパワーを持つ必要がある。このため、観察光学系を構成する各レンズ群に強い正の屈折力、負の屈折力が必要になる。ただし、各レンズのパワーを強めると、レンズの中心部または周辺部の肉厚が増大するため、小型化（薄型化）の観点で改善の余地がある。そこで本実施形態の観察光学系は、図１乃至図２６に示されるように、負レンズと正レンズとを有し、負レンズと正レンズの少なくとも一方はフレネル形状を有するレンズ面（フレネル面）を有し、所定の条件を満足する。
図２７および図２８において、Ｆｒｅはフレネル面（フレネル形状のレンズ面）であり、同心円状の複数のフレネル格子ＦＰが所定の格子ピッチで配列されている。Ｌａは光軸である。ｈｅａはフレネルレンズＬＦの有効径である。Ｆｒはフレネル格子が形成されたフレネル輪帯である。また図２７および図２８では、フレネルレンズＬＦの面頂点ＦＬ１から端部ＦＬ２までの光軸Ｌａに沿った方向（光軸方向）の長さをｈ１、光軸Ｌａから数えたときの第ｎ番目のフレネル格子（輪帯）の壁面の長さをｈｎとしている。
各収差図（図２、図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０、図２２、図２４、図２６）は、観察光学系の視度が－１ディオプター（標準視度）のときを示している。各実施例の観察光学系は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の観察光学系に適して用いられる。観察光学系のレンズ構成を示す各断面図（図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９、図２１、図２３、図２５）において、左方が画像表示面側、右方が観察側である。
各断面図において、Ｌ１は第１レンズ群、Ｌ２は第２レンズ群、Ｌ３は第３レンズ群、Ｌ４は第４レンズ群、Ｌ５は第５レンズ群、ＤＩは画像表示面、ＥＰはアイポイント、ＣＧ１、ＣＧ２はカバーガラスを示している。アイポイントＥＰは、画像表示面の最周辺からの光線が観測者の瞳を通過する範囲内であれば光軸方向に移動してもよい。また、レンズ最終面からアイポイントＥＰまでの距離をアイレリーフとする。カバーガラスＣＧ１、ＣＧ２は、画像表示面やレンズを保護するプレートであり、画像表示面からレンズ群との間やレンズ群とアイポイントＥＰとの間に設けてもよい。なお、カバーガラスＣＧ１、ＣＧ２は必須ではないため、観察光学系に設けなくてもよい。
各収差図において、ｄ、ｃはｄ線およびｃ線、ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面およびサジタル像面、倍率色収差はｃ線によりそれぞれ表されている。光路図と収差図においては、アイポイントＥＰの位置に焦点距離約３２ｍｍの理想レンズを配置し、さらに結像させた状態で表示している。波長は、ｄ線の波長を示している。
各実施例では、視度調整に際し、第１から第２レンズ群、もしくは、第１から第３レンズ群、または、第１から第４レンズ群、もしくは、第２から第４レンズ群を一体的に光軸に沿って移動させることにより視度を変化させている。各実施例において、レンズ群を観察側に移動させることで、視度を＋側から－側に変化させる。なお各実施例において、例えば、１つのレンズ、隣接する２つのレンズ群、または、３つのレンズ群を一体的に移動させて視度調整を行うことができる。
実施例１から実施例５において、第１レンズ群Ｌ１は１枚の負レンズにより構成される。第２レンズ群Ｌ２は、１枚の正レンズにより構成される。第１レンズ群Ｌ１および第２レンズ群Ｌ２は、瞳近軸光線および物体近軸光線が共に高い位置を通るため、全ての諸収差を発生させている。これらの収差に対して第１レンズ群Ｌ１の瞳近軸光線が高い位置に負レンズを配置することで、色収差および球面収差を補正する。また、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を制御する。また、物体近軸光線の高い第２レンズ群Ｌ２を配置することで、コマ収差および非点収差を補正する。このように負レンズに対して正レンズを並べて配置することにより、非対称収差をキャンセルして収差補正が容易になる。
実施例１において、第１レンズ群Ｌ１および第２レンズ群Ｌ２は非球面を有する。実施例２～実施例５において、第２レンズ群Ｌ２は非球面を有する。これにより、球面収差、コマ収差、および、像面湾曲を補正することができる。実施例１における正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２は、フレネル構造（フレネル形状のレンズ面）を有する。実施例２および実施例５における負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１は、フレネル構造を有する。実施例３および実施例４における負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１、および、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２は、フレネル構造を有する。実施例１は第１レンズＬ１を球面として設計を行ってもよい。これにより、製造難易度を下げて製造容易な観察光学系を実現することができる。
実施例６および実施例７において、第１レンズ群Ｌ１は１枚の正レンズにより構成される。第２レンズ群Ｌ２は、１枚の負レンズにより構成される。第３レンズ群Ｌ３は、１枚の正レンズにより構成される。第２レンズ群Ｌ２および第３レンズ群Ｌ３は、瞳近軸光線および物体近軸光線が共に高い位置を通るため、全ての諸収差を発生させている。これらの収差に対して第２レンズ群Ｌ２の瞳近軸光線が高い位置に負レンズを配置することで、色収差および球面収差を補正する。また、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を制御する。また、物体近軸光線の高い第３レンズ群Ｌ３を配置することで、コマ収差および非点収差を補正する。このように負レンズに対して正レンズを並べて配置することにより、非対称収差をキャンセルして収差補正が容易になる。
実施例６および実施例７において、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、および、第３レンズ群Ｌ３は、非球面を有する。これにより、球面収差、コマ収差、および、像面湾曲を補正することができる。実施例６における正の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１は、フレネル構造（フレネル形状のレンズ面）を有する。実施例７における正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３は、フレネル構造を有する。実施例６および実施例７は第２レンズＬ２を球面として設計を行ってもよい。これにより、製造難易度を下げて製造容易な観察光学系を実現することができる。
実施例８から実施例１１において、第１レンズ群Ｌ１は、１枚の正レンズにより構成される。第２レンズ群Ｌ２は、１枚の負レンズにより構成される。第３レンズ群Ｌ３は、１枚の正レンズにより構成される。第４レンズ群Ｌ４は、１枚の正レンズにより構成される。第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、および、第４レンズ群Ｌ４は、瞳近軸光線および物体近軸光線が共に高い位置を通るため、全ての諸収差を発生させている。これらの収差に対して第２レンズ群Ｌ２の瞳近軸光線が高い位置に負レンズを配置することで、色収差および球面収差を補正する。また、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を制御する。また、物体近軸光線の高い第３レンズ群Ｌ３を配置することで、コマ収差および非点収差を補正する。このように負レンズに対して正レンズを並べて配置することにより、非対称収差をキャンセルして収差補正が容易になる。
実施例８および実施例９は、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、および、第４レンズ群Ｌ４は、非球面を有する。これにより、球面収差、コマ収差、および、像面湾曲を補正することができる。実施例９における正の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４は、フレネル構造（フレネル形状のレンズ面）を有する。実施例１０における負の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２は、フレネル構造を有する。実施例１１における第１レンズ群Ｌ１および第２レンズ群Ｌ２は、フレネル構造を有する。実施例８から実施例１１は、第２レンズ群Ｌ２を球面として設計を行ってもよい。これにより、製造難易度を下げて製造容易な観察光学系を実現することができる。
実施例１２において、第１レンズ群Ｌ１は、１枚の負レンズにより構成される。第２レンズ群Ｌ２は、１枚の正レンズにより構成される。第３レンズ群Ｌ３は、１枚の負レンズにより構成される。第４レンズ群Ｌ４は、１枚の正レンズにより構成される。第５レンズ群Ｌ５は、１枚の正レンズにより構成される。第３レンズ群Ｌ３および第４レンズ群Ｌ４は、瞳近軸光線および物体近軸光線が共に高い位置を通るため、全ての諸収差を発生させている。これらの収差に対して第３レンズ群Ｌ３の瞳近軸光線が高い位置に負レンズを配置することで、色収差および球面収差を補正する。また、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を制御する。また、物体近軸光線の高い第４レンズ群Ｌ４を配置することで、コマ収差および非点収差を補正する。このように負レンズに対して正レンズを並べて配置することにより、非対称収差をキャンセルして収差補正が容易になる。
実施例１２において、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、および、第５レンズ群Ｌ５は、非球面を有する。これにより、球面収差、コマ収差、および、像面湾曲を補正することができる。実施例１２における第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第４レンズ群Ｌ４、および、第５レンズ群Ｌ５は、フレネル構造（フレネル形状のレンズ面）を有する。実施例１２は、第３レンズ群Ｌ３を球面として設計を行ってもよい。これにより、製造難易度を下げて製造容易な観察光学系を実現することができる。
実施例１３において、第１レンズ群Ｌ１は、１枚の正レンズにより構成される。第２レンズ群Ｌ３は、１枚の負レンズにより構成される。第３レンズ群Ｌ３は、１枚の正レンズにより構成される。第４レンズ群Ｌ４は、１枚の正レンズにより構成される。第５レンズ群Ｌ５は、１枚の正レンズにより構成される。第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、おおび、第４レンズ群Ｌ４は、瞳近軸光線および物体近軸光線が共に高い位置を通るため、全ての諸収差を発生させている。これらの収差に対して第３レンズ群Ｌ３の瞳近軸光線が高い位置に負レンズを配置することで、色収差および球面収差を補正する。また、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を制御する。また、物体近軸光線の高い第４レンズ群Ｌ４を配置することで、コマ収差および非点収差を補正する。このように負レンズに対して正レンズを並べて配置することにより、非対称収差をキャンセルして収差補正が容易になる。
実施例１３において、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、および、第５レンズ群Ｌ５は、非球面を有する。これにより、球面収差、コマ収差、および、像面湾曲を補正することができる。実施例１３における第５レンズ群Ｌ５は、フレネル構造（フレネル形状のレンズ面）を有する。実施例１３は、第２レンズ群Ｌ２を球面として設計を行ってもよい。これにより、製造難易度を下げて製造容易な観察光学系を実現することができる。
次に、各実施例における観察光学系が満足する条件について説明する。各実施例の観察光学系は、負レンズと正レンズとを有し、負レンズと正レンズの少なくとも一方はフレネル形状を有するレンズ面（フレネル面）を有する。フレネル形状のレンズ面のパワーをΦｒ、観察光学系の全系のパワーをΦｆ、フレネル形状のレンズ面における最大の壁面の長さ、すなわち段差量（ｍｍ）をｈｓａｇ、ｄ線の波長（ｍｍ）をλとするとき、以下の条件式（１）、（２）を満足する。なお、フレネル形状のレンズ面が複数存在する場合には、パワーΦｒは、パワーの最大値である。
０．１＜｜Φｒ／Φｆ｜＜５．０ ・・・（１）
２０＜ｈｓａｇ／λ＜１８０ ・・・（２）
フレネル形状のレンズ面における最大のレンズ面のパワーΦｒは、以下のように表される。
（ｉ）レンズ面が光入斜側の場合
Figure 0007218202000001
（ｉｉ）レンズ面が光射出側の場合
Figure 0007218202000002
ここで、Ｎ’は、フレネル形状のレンズ面の光射出側の媒質の屈折率である。Ｎは、フレネル形状のレンズ面の光入射側の媒体の屈折率である。Ｒは、フレネル形状のレンズ面の曲率半径である。なお、レンズ面が非球面の場合、曲率半径Ｒはレンズ面の近軸の曲率半径である。次に、条件式（１）、（２）の技術的意味について説明する。条件式（１）は、フレネル形状のレンズ面における最大の壁面の長さ（段差量）と観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式（１）の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面のパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式（１）の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面のパワーが弱くなり過ぎ、第１レンズ面からアイポイントＥＰまでの光軸上の長さが増大してしまう。
条件式（２）は、フレネル形状のレンズ面における最大の壁面の長さ（段差量）とｄ線の波長との比を適切に設定するための条件式である。条件式（２）の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面における最大の壁面の長さ（段差量）が大きくなり過ぎ、壁面に入射する光の割合が増加するため、不要光（ゴースト）が増加し、結果光学性能が低下する。一方、条件式（２）の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面における壁面の長さ（段差量）が小さくなり過ぎ、回折光の強度が増加し、光学性能が低下する。
更に小型の観察光学系を実現するため、好ましくは、観察光学系は、以下の条件式（１ａ）、（２ａ）を満足する。
０．０９＜｜Φｒ／Φｆ｜＜４．５０ ・・・（１ａ）
２３＜ｈｓａｇ／λ＜１７６ ・・・（２ａ）
より好ましくは、観察光学系は、以下の条件式（１ｂ）、（２ｂ）を満足する。
０．０８５＜｜Φｒ／Φｆ｜＜４．０００ ・・・（１ｂ）
２５．５２＜ｈｓａｇ／λ＜１７０．２０ ・・・（２ｂ）
更に好ましくは、観察光学系は、以下の条件式（３）～（１２）の少なくとも一つを満足する。
０．０１＜｜Φｆｌ／Φｆ｜＜３．００ ・・・（３）
０．０２＜Φｆｐ／Φｆ＜３．００ ・・・（４）
―０．３０＜Φｆｎ／Φｆ＜－０．２０ ・・・（５）
０．０５＜Ｔｆｄ／ｆ＜３．００ ・・・（６）
０．０１＜Ｔｆｒ／ｆ＜０．３０ ・・・（７）
０．０５＜Ｙｐ／ｆ＜０．６０ ・・・（８）
０．１＜ａｔａｎ（（α－β）／（１－αβ））＊６０＜１２．０ （単位：ｍｉｎ） ・・・（９）
０．２＜｜Φｌ｜／Φｆ＜６．０ ・・・（１０）
１．０＜Φｌｐ／Φｆ＜３．０ ・・・（１１）
－５．０＜Φｌｎ／Φｆ＜－０．５ ・・・（１２）
前述の各条件式において、Φｆｌはフレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワー、Φｆｐはフレネル形状のレンズ面を有する正レンズのパワー、Φｆｎはフレネル形状のレンズ面を有する負レンズのパワーである。なおパワーΦｆｎは、フレネル形状のレンズ面が複数存在する場合にはパワーの最小値である。Ｔｆｄは観察光学系の画像表示面側のレンズ面から観察側のレンズ面までの光軸上の長さ、Ｔｆｒは観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みである。ｆは観察光学系の全系の焦点距離、Ｙｐは画像表示面の対角線長の半分の長さである。α＝（ｅｐ＋ｈｓａｇ）／（ｈｅａ／２）、β＝ｅｐ／（ｈｅａ／２）を満足する。ここで、ｅｐは観察光学系の最終レンズ面（観察光学系において屈折力を有するレンズのうち最も観察側のレンズ）からアイポイントＥＰまでの距離（アイレリーフ）、ｈｅａはフレネル形状のレンズ面における有効径である。Φｌは観察光学系のレンズのパワーの最大値、Φｌｐは観察光学系の正レンズのパワーの最大値、Φｌｎは観察光学系の負レンズのパワーの最大値である。
次に、条件式（３）～（１２）の技術的意味について説明する。条件式（３）は、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式（３）の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式（３）の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが弱くなり過ぎ、第１レンズ面からアイポイントＥＰまでの光軸上の長さが増大する。
条件式（４）は、フレネル形状のレンズ面を有する正レンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式（４）の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有する正レンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式（４）の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有する正レンズの面のパワーが弱くなり過ぎ、第１レンズ面からアイポイントＥＰまでの光軸上の長さが増大する。
条件式（５）は、フレネル形状のレンズ面を有する負レンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式（５）の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有する正レンズのパワーが弱くなり過ぎ、第１レンズ面からアイポイントＥＰまでの光軸上の長さが増大する。一方、条件式（５）の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有する正レンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
条件式（６）は、観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みと観察光学系の焦点距離との比を適切に設定するための条件式である。条件式（６）の上限を超えると、観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みが増大し過ぎ、第１レンズ面からアイポイントＥＰまでの光軸上の長さが増大する。一方、条件式（６）の下限を超えると、観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みが減少し過ぎ、各レンズのコバ厚および中心肉厚の確保が困難となる。
条件式（７）は、観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みと観察光学系の焦点距離との比を適切に設定するための条件式である。条件式（７）の上限を超えると、観察光学系のフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける光軸上の厚みが増大し過ぎ、第１レンズ面からアイポイントＥＰまでの光軸上の長さが増大する。一方、条件式（７）の下限を超えると、コバ厚および中心肉厚の確保が困難となる。
条件式（８）は、画像表示面の対角線長の半分の長さと観察光学系の焦点距離との比を適切に設定するための条件式である。条件式（８）の上限を超えると、観察光学系の焦点距離が短くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式（８）の下限を超えると、所望の視野角を得ることが困難となる。
条件式（９）は、観察光学系の最終レンズ面からアイポイントＥＰまでの距離（アイレリーフ）とフレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける有効径と最大の壁面の長さ（段差量）との関係を適切に設定するための条件式である。条件式（９）の上限を超えると、壁面に入射する光の割合が増加するため、不要光が増加し、光学性能が低下する。一方、条件式（９）の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズにおける最大の壁面の長さ（段差量）の量が小さくなり過ぎ、回折光の強度が増加し、光学性能が低下する。
条件式（１０）は、観察光学系のレンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式（１０）の上限を超えると、観察光学系のレンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式（１０）の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが弱くなり過ぎ、第１レンズ面からアイポイントＥＰまでの光軸上の長さが増大する。
条件式（１１）は、観察光学系の正レンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式（１１）の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。一方、条件式（１１）の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが弱くなり過ぎ、第１レンズ面からアイポイントＥＰまでの光軸上の長さが増大する。
条件式（１２）は、観察光学系の負レンズのパワーと観察光学系の全系のパワーとの比を適切に設定するための条件式である。条件式（１２）の上限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが弱くなり過ぎ、第１レンズ面からアイポイントＥＰまでの光軸上の長さが増大する。一方、条件式（１２）の下限を超えると、フレネル形状のレンズ面を有するレンズのパワーが強くなり過ぎ、倍率色収差、コマ収差、および、像面湾曲が増大し、これらの諸収差の補正が困難となる。
より好ましくは、観察光学系は、以下の条件式（３ａ）～（１２ａ）の少なくとも一つを満足する。
０．０４＜｜Φｆｌ／Φｆ｜＜２．５０ ・・・（３ａ）
０．０４＜Φｆｐ／Φｆ＜２．４０ ・・・（４ａ）
―２．４０＜Φｆｎ／Φｆ＜－０．６０ ・・・（５ａ）
０．１＜Ｔｆｄ／ｆ＜２．２０ ・・・（６ａ）
０．０３＜Ｔｆｒ／ｆ＜０．２ ・・・（７ａ）
０．１３＜Ｙｐ／ｆ＜０．５０ ・・・（８ａ）
０．４＜ａｔａｎ（（α－β）／（１－αβ））＊６０＜９．９（単位：ｍｉｎ） ・・・（９ａ）
０．６６＜｜Φｌ｜／Φｆ＜５．０ ・・・（１０ａ）
０．９６＜Φｆｌｐ／Φｆ＜２．７ ・・・（１１ａ）
－４．４３＜Φｆｌｎ／Φｆ＜－０．７ ・・・（１２ａ）
更に好ましくは、観察光学系は、以下の条件式（３ｂ）～（１２ｂ）の少なくとも一つを満足する。
０．０７６＜｜Φｆｌ／Φｆ｜＜１．８１３ ・・・（３ｂ）
０．０７６＜Φｆｐ／Φｆ＜１．７８３ ・・・（４ｂ）
－１．８１３＜Φｆｎ／Φｆ＜－０．８９２ ・・・（５ｂ）
０．１５１＜Ｔｆｄ／ｆ＜１．３４ ・・・（６ｂ）
０．０６６＜Ｔｆｒ／ｆ＜０．１０２ ・・・（７ｂ）
０．２２１＜Ｙｐ／ｆ＜０．３５８ ・・・（８ｂ）
０．７１５＜ａｔａｎ（（α－β）／（１－αβ））＊６０＜７．７４（単位：ｍｉｎ） ・・・（９ｂ）
１．１２７＜｜Φｌ｜／Φｆ＜３．８７８ ・・・（１０ｂ）
０．９３１＜Φｌｐ／Φｆ＜２．２９２ ・・・（１１ｂ）
－３．８７８＜Φｌｎ／Φｆ＜－０．８５８ ・・・（１２ｂ）
なお、各実施例の観察光学系は、諸収差のうち歪曲収差および倍率色収差を電気的な画像処理により補正してもよい。
次に、本発明の実施例１～１６のそれぞれに対応する数値実施例１～１６を示す。各数値実施例において、画像表示面側から面番号を順に示し、ｒは曲率半径、ｄは間隔、ｎｄ、ｖｄはそれぞれｄ線を基準とした屈折率、アッベ数を示す。ある材料のアッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣ、Ｎｇとするとき、νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）で表される。また、各数値実施例において最像側の２面は光学ブロックＧに相当する平面である。また、Ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。非球面は面番号の右隣に＊と表記している。
非球面形状は、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を、面頂点を基準にしてｘとするとき、ｘ＝（ｈ２／ｒ）／［１＋｛１－（１＋Ｋ）（ｈ／ｒ）２｝１／２］＋Ａ４・ｈ４＋Ａ６・ｈ６＋Ａ８・ｈ８＋Ａ１０・ｈ１０で表される。ただし、ｒは近軸曲率半径である。また、例えば「ｅ－Ｚ」の表示は「１０－Ｚ」を意味する。フレネル面（フレネル形状のレンズ面）は、非球面効果を有する理想的な薄肉状態を表しており、実形状としては、表記した中心厚ｄ内でフレネル形状とする。フレネル面は面番号の右隣にｆｒｅと表記している。表１～１２は、各数値実施例における前述の各条件式との対応を示す。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

面データ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

面データ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

面データ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

フレネル格子Bにおける壁面の長さｈ1：0.1
フレネル格子Bにおける壁面の長さｈｎ：0.1
Figure 0007218202000003
Figure 0007218202000004
Figure 0007218202000005
Figure 0007218202000006
Figure 0007218202000007
Figure 0007218202000008
Figure 0007218202000009
Figure 0007218202000010
Figure 0007218202000011
Figure 0007218202000012
Figure 0007218202000013
Figure 0007218202000014
次に、図２９を参照して、本実施形態における撮像システムについて説明する。図２９は、撮像システム１００のブロック図である。撮像システム１００は、撮像光学系１０１、撮像素子１０２、画像処理回路１０３、記録媒体１０４、および、ファインダ光学系ユニット（画像表示装置）１０５を有する。
撮像光学系１０１は、レンズ装置（交換レンズ）に含まれている。撮像素子１０２、画像処理回路１０３、記録媒体１０４、および、ファインダ光学系ユニット（画像表示装置）１０５は、撮像装置本体に含まれている。本実施形態において、撮像システム１００は、撮像装置本体と、撮像装置本体に着脱可能なレンズ装置とを備えて構成される。ただし本発明は、これに限定されるものではなく、撮像装置本体とレンズ装置とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。
撮像素子１０２は、撮像光学系１０１を介して形成された光学像（被写体像）を光電変換して画像データを出力する。画像処理回路１０３は、撮像素子１０２から出力された画像データに対して所定の画像処理を行い、画像を形成する。形成された画像は、半導体メモリ、磁気テープ、光ディスクなどの記録媒体１０４に記録される。また、画像処理回路１０３において形成された画像は、ファインダ光学系ユニット１０５に表示される。ファインダ光学系ユニット１０５は、画像表示素子１０５１およびファインダ光学系（各実施例の観察光学系）１０５２を有する。画像表示素子１０５１は、液晶表示素子ＬＣＤや有機ＥＬ素子等から構成される。ファインダ光学系１０５２は、画像表示素子１０５１の画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系である。
各実施例によれば、高い光学性能を有する、小型の観察光学系および画像表示装置を提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
１０５２ ファインダ光学系（観察光学系）

Claims (11)

  1. 画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系であって、
    負レンズと正レンズとを有し、
    前記負レンズと前記正レンズの少なくとも一方は、フレネル形状を有するレンズ面を有し、
    前記フレネル形状の前記レンズ面のパワー（ただし、前記フレネル形状の前記レンズ面が複数存在する場合には前記パワーの最大値）をΦｒ、前記観察光学系の全系のパワーをΦｆ、前記フレネル形状の前記レンズ面における最大の壁面の長さ（ｍｍ）をｈｓａｇ、ｄ線の波長（ｍｍ）をλ、前記観察光学系に含まれる負レンズのうちで最も強い負のパワーを有する負レンズのパワーをΦｌｎとするとき、
    ０．０８５＜｜Φｒ／Φｆ｜＜４．０００
    ２０＜ｈｓａｇ／λ＜１８０
    －５．０＜Φｌｎ／Φｆ＜－０．５
    なる条件式を満足することを特徴とする観察光学系。
  2. 前記負レンズと前記正レンズのうち前記フレネル形状の前記レンズ面を有するレンズのパワー（ただし、前記フレネル形状の前記レンズ面が複数存在する場合には前記パワーの最大値）をΦｆｌとするとき、
    ０．０１＜｜Φｆｌ／Φｆ｜＜３．００
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。
  3. 前記正レンズが前記フレネル形状の前記レンズ面を有する場合において、前記正レンズのパワー（ただし、前記フレネル形状の前記レンズ面が複数存在する場合には前記パワーの最大値）をΦｆｐとするとき、
    ０．０２＜Φｆｐ／Φｆ＜３．００
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の観察光学系。
  4. 前記負レンズが前記フレネル形状の前記レンズ面を有する場合において、前記負レンズのパワー（ただし、前記フレネル形状の前記レンズ面が複数存在する場合には前記パワーの最小値）をΦｆｎとするとき、
    －２．４０＜Φｆｎ／Φｆ＜－０．６０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の観察光学系。
  5. 前記観察光学系の画像表示面側のレンズ面から観察側のレンズ面までの光軸上の長さをＴｆｄ、前記観察光学系の全系の焦点距離をｆとするとき、
    ０．０５＜Ｔｆｄ／ｆ＜３．００
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の観察光学系。
  6. 前記負レンズと前記正レンズのうち前記フレネル形状の前記レンズ面を有するレンズの光軸上の厚みをＴｆｒ、前記観察光学系の全系の焦点距離をｆとするとき、
    ０．０１＜Ｔｆｒ／ｆ＜０．３０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の観察光学系。
  7. 前記画像表示面の対角線長の半分の長さをＹｐ、前記観察光学系の全系の焦点距離をｆとするとき、
    ０．０５＜Ｙｐ／ｆ＜０．６０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の観察光学系。
  8. 前記観察光学系において屈折力を有するレンズのうち最も観察側のレンズからアイポイントまでの距離をｅｐ、前記フレネル形状のレンズ面の有効径をｈｅａとするとき、
    ０．１＜ａｔａｎ（（α－β）／（１－αβ））＊６０＜１２．０（ｍｉｎ）
    α＝（ｅｐ＋ｈｓａｇ）／（ｈｅａ／２）
    β＝ｅｐ／（ｈｅａ／２）
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の観察光学系。
  9. 前記観察光学系に含まれるレンズのパワーの絶対値のうち最大値を｜Φｌ｜とするとき、
    ０．２＜｜Φｌ｜／Φｆ＜６．０
    なる条件式を満足する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の観察光学系。
  10. 前記観察光学系に含まれる正レンズのうちパワーが最も強い正レンズのパワーをΦｌｐとするとき、
    ０．９６＜Φｌｐ／Φｆ＜２．７
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の観察光学系。
  11. 画像表示素子と、
    前記画像表示素子の画像表示面に表示された画像を観察するための請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の観察光学系と、を有することを特徴とする画像表示装置。
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