JPH07261088A - 共心光学系 - Google Patents
共心光学系Info
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- JPH07261088A JPH07261088A JP6048558A JP4855894A JPH07261088A JP H07261088 A JPH07261088 A JP H07261088A JP 6048558 A JP6048558 A JP 6048558A JP 4855894 A JP4855894 A JP 4855894A JP H07261088 A JPH07261088 A JP H07261088A
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- transmissive reflective
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
-
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- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/011—Head-up displays characterised by optical features comprising device for correcting geometrical aberrations, distortion
-
- G—PHYSICS
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- G02B27/017—Head mounted
- G02B2027/0178—Eyeglass type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 画角９０°前後及び瞳径１０ｍｍ前後までほ
とんど色収差の発生のない、撮像・接眼両光学系に使用
できる共心光学系。 【構成】 夫々の曲率中心を略同位置１に有する第１及
び第２の半透過反射面２、３を有し、第１半透過反射面
２を備えた第１光学成分と、第２半透過反射面３を備え
ると共に、第１光学成分とを異なった分散を有する第２
光学成分とから構成され、第１半透過反射面２を透過し
た光束が第２半透過反射面３によって反射されると共
に、その反射光束が第１半透過反射面２によって反射さ
れた後、第２半透過反射面３を透過するように、第１及
び第２の半透過反射面２、３が構成されており、第１光
学成分のアッベ数をν1 、第２光学成分のアッベ数をν
2 とするとき、０．２＜ν1 ／ν2 ＜１．００なる条件
を満足する。
とんど色収差の発生のない、撮像・接眼両光学系に使用
できる共心光学系。 【構成】 夫々の曲率中心を略同位置１に有する第１及
び第２の半透過反射面２、３を有し、第１半透過反射面
２を備えた第１光学成分と、第２半透過反射面３を備え
ると共に、第１光学成分とを異なった分散を有する第２
光学成分とから構成され、第１半透過反射面２を透過し
た光束が第２半透過反射面３によって反射されると共
に、その反射光束が第１半透過反射面２によって反射さ
れた後、第２半透過反射面３を透過するように、第１及
び第２の半透過反射面２、３が構成されており、第１光
学成分のアッベ数をν1 、第２光学成分のアッベ数をν
2 とするとき、０．２＜ν1 ／ν2 ＜１．００なる条件
を満足する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、接眼光学系又は結像光
学系に関し、特に、観察画角が広くかつ瞳径が大きい場
合にも色収差が少なく解像力の良い共心光学系に関す
る。
学系に関し、特に、観察画角が広くかつ瞳径が大きい場
合にも色収差が少なく解像力の良い共心光学系に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、天体望遠鏡用対物鏡として有名
なシュミット鏡は、凹面鏡の球面中心に平行平面板に近
い非球面レンズを置いて、球面収差を補正し、絞りを球
面中心に置いて、コマ収差、非点収差を補正している。
なシュミット鏡は、凹面鏡の球面中心に平行平面板に近
い非球面レンズを置いて、球面収差を補正し、絞りを球
面中心に置いて、コマ収差、非点収差を補正している。
【０００３】このようなシュミット鏡に代表される共心
光学系は、凹面鏡の曲率中心付近に配置される絞りのた
めに、コマ収差と非点収差が発生しない。しかし、像面
湾曲の発生は補正できないために、大きな像面湾曲が発
生してしまう。
光学系は、凹面鏡の曲率中心付近に配置される絞りのた
めに、コマ収差と非点収差が発生しない。しかし、像面
湾曲の発生は補正できないために、大きな像面湾曲が発
生してしまう。
【０００４】米国再発行特許第２７３５６号は、半透過
凹面鏡と半透過平面鏡により物体面を遠方に投影する接
眼光学系であるが、半透過凹面鏡により発生する像面湾
曲を物体面を湾曲させて補正する構成をとっている。さ
らに、この米国再発行特許第２７３５６号では、半透過
凹面鏡と半透過平面鏡を各々１枚の独立した構成要素と
しており、観察画角が広画角化した場合、非点収差、コ
マ収差等の軸外収差が発生しやすい。また、上記半透過
凹面鏡の曲率半径が小さくなり、実際には製作上好まし
くない。
凹面鏡と半透過平面鏡により物体面を遠方に投影する接
眼光学系であるが、半透過凹面鏡により発生する像面湾
曲を物体面を湾曲させて補正する構成をとっている。さ
らに、この米国再発行特許第２７３５６号では、半透過
凹面鏡と半透過平面鏡を各々１枚の独立した構成要素と
しており、観察画角が広画角化した場合、非点収差、コ
マ収差等の軸外収差が発生しやすい。また、上記半透過
凹面鏡の曲率半径が小さくなり、実際には製作上好まし
くない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的
は、画角９０°前後及び瞳径１０ｍｍ前後までほとんど
色収差の発生のない、撮像・接眼両光学系に使用できる
共心光学系を提供することである。
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的
は、画角９０°前後及び瞳径１０ｍｍ前後までほとんど
色収差の発生のない、撮像・接眼両光学系に使用できる
共心光学系を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の共心光学系は、少なくとも２つの半透過反射面を持
ち、前記の少なくとも２つの半透過反射面は瞳面側に凹
面を向けて配置され、前記の少なくとも２つの半透過反
射面は、各々少なくとも１回の光線の通過と少なくとも
１回の光線の反射をするように配置され、少なくとも２
つ以上の分散の異なる第１の光学成分と第２の光学成分
とで構成されたことを特徴とするものである。
明の共心光学系は、少なくとも２つの半透過反射面を持
ち、前記の少なくとも２つの半透過反射面は瞳面側に凹
面を向けて配置され、前記の少なくとも２つの半透過反
射面は、各々少なくとも１回の光線の通過と少なくとも
１回の光線の反射をするように配置され、少なくとも２
つ以上の分散の異なる第１の光学成分と第２の光学成分
とで構成されたことを特徴とするものである。
【０００７】もう１つの本発明の共心光学系は、略光軸
上に自らの曲率中心を有し、前記曲率中心の方向に凹面
を向けた第１の半透過反射面を備えた屈折率（ｎ）が１
よりも大きい（ｎ＞１）媒質からなる第１の光学成分
と、前記第１の半透過反射面の曲率中心と略同位置に曲
率中心を有する第２の半透過反射面を備えた屈折率
（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質からなる第２の
光学成分とを有し、前記第１の光学成分の媒質の分散と
前記第２の光学成分の媒質の分散とが異なっていること
を特徴とするものである。
上に自らの曲率中心を有し、前記曲率中心の方向に凹面
を向けた第１の半透過反射面を備えた屈折率（ｎ）が１
よりも大きい（ｎ＞１）媒質からなる第１の光学成分
と、前記第１の半透過反射面の曲率中心と略同位置に曲
率中心を有する第２の半透過反射面を備えた屈折率
（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質からなる第２の
光学成分とを有し、前記第１の光学成分の媒質の分散と
前記第２の光学成分の媒質の分散とが異なっていること
を特徴とするものである。
【０００８】さらにもう１つの本発明の共心光学系は、
夫々の曲率中心を略同位置に有する第１及び第２の半透
過反射面を有し、前記第１の半透過反射面を備えた第１
の光学成分と、前記第２の半透過反射面を備えると共
に、前記第１の光学成分とを異なった分散を有する第２
の光学成分とから構成され、前記第１の半透過反射面を
透過した光束が、前記第２の半透過反射面によって反射
されると共に、前記第２の半透過反射面によって反射さ
れた反射光束が前記第１の半透過反射面によって反射さ
れた後、前記第２の半透過反射面を透過するように、前
記第１及び第２の半透過反射面が構成されていることを
特徴とするものである。
夫々の曲率中心を略同位置に有する第１及び第２の半透
過反射面を有し、前記第１の半透過反射面を備えた第１
の光学成分と、前記第２の半透過反射面を備えると共
に、前記第１の光学成分とを異なった分散を有する第２
の光学成分とから構成され、前記第１の半透過反射面を
透過した光束が、前記第２の半透過反射面によって反射
されると共に、前記第２の半透過反射面によって反射さ
れた反射光束が前記第１の半透過反射面によって反射さ
れた後、前記第２の半透過反射面を透過するように、前
記第１及び第２の半透過反射面が構成されていることを
特徴とするものである。
【０００９】
【作用】以下、本発明において上記のような構成をとる
理由とその作用について説明する。以下、説明の都合
上、結像光学系として本発明を説明するが、本発明の光
学系の像面を物点とした接眼光学系として利用すること
は容易であり、本発明はこのような結像光学系の構成を
逆に構成して、接眼光学系としての要件を備えているこ
とは明白である。
理由とその作用について説明する。以下、説明の都合
上、結像光学系として本発明を説明するが、本発明の光
学系の像面を物点とした接眼光学系として利用すること
は容易であり、本発明はこのような結像光学系の構成を
逆に構成して、接眼光学系としての要件を備えているこ
とは明白である。
【００１０】上記した米国再発行特許第２７３５６号で
は、半透過凹面鏡と半透過平面鏡を各々１枚の独立した
構成要素としており、観察画角が広画角化した場合、非
点収差、コマ収差等の軸外収差が発生しやすい。また、
上記半透過凹面鏡の曲率半径が小さくなり、実際には製
作上好ましくない。本出願人による先願の特願平５−２
６４８２８号では、上記構成要素の間を硝子硝材等で埋
め、製作上の有利さを増すと共に、上記半透過平面鏡の
代わりに半透過凹面鏡を配置し、半透過凹面鏡と半透過
凸面鏡の距離を大きくすることによって、像面湾曲とコ
マ収差をほぼ完全に補正することに成功したものであ
る。
は、半透過凹面鏡と半透過平面鏡を各々１枚の独立した
構成要素としており、観察画角が広画角化した場合、非
点収差、コマ収差等の軸外収差が発生しやすい。また、
上記半透過凹面鏡の曲率半径が小さくなり、実際には製
作上好ましくない。本出願人による先願の特願平５−２
６４８２８号では、上記構成要素の間を硝子硝材等で埋
め、製作上の有利さを増すと共に、上記半透過平面鏡の
代わりに半透過凹面鏡を配置し、半透過凹面鏡と半透過
凸面鏡の距離を大きくすることによって、像面湾曲とコ
マ収差をほぼ完全に補正することに成功したものであ
る。
【００１１】しかし、米国再発行特許第２７３５６号に
おいては、半透過面を有する光学素子は薄肉レンズとし
て扱えたため、色収差の問題はさほどなかったが、上記
先願では、半透過曲面を２面持つ厚肉レンズのため、色
収差の問題が無視できなくなり、広い観察画角と大きい
瞳径を満足する光学系を得ることは容易ではなかった。
おいては、半透過面を有する光学素子は薄肉レンズとし
て扱えたため、色収差の問題はさほどなかったが、上記
先願では、半透過曲面を２面持つ厚肉レンズのため、色
収差の問題が無視できなくなり、広い観察画角と大きい
瞳径を満足する光学系を得ることは容易ではなかった。
【００１２】以上のように、広い観察画角と大きい瞳径
を得るためには、軸上の色収差と倍率の色収差の両色収
差の問題を解決しなければならない。以下、上記２つの
色収差の発生原因を図２を用いて説明する。図２におい
て、共心光学系の瞳位置を１、第１の半透過曲面を２、
第２の半透過曲面を３、像面を４とする。軸上上側マー
ジナル光線ａが瞳面１に近い第１の半透過曲面２を通過
する箇所をａ−１、軸上上側マージナル光線が瞳面１か
ら遠い第２の半透過曲面３を通過する箇所をａ−２と
し、軸外主光線ｂが瞳面１に近い第１の半透過曲面２を
通過する箇所をｂ−１、軸外主光線ｂが瞳面１から遠い
第２の半透過曲面３を通過する箇所をｂ−２とする。
を得るためには、軸上の色収差と倍率の色収差の両色収
差の問題を解決しなければならない。以下、上記２つの
色収差の発生原因を図２を用いて説明する。図２におい
て、共心光学系の瞳位置を１、第１の半透過曲面を２、
第２の半透過曲面を３、像面を４とする。軸上上側マー
ジナル光線ａが瞳面１に近い第１の半透過曲面２を通過
する箇所をａ−１、軸上上側マージナル光線が瞳面１か
ら遠い第２の半透過曲面３を通過する箇所をａ−２と
し、軸外主光線ｂが瞳面１に近い第１の半透過曲面２を
通過する箇所をｂ−１、軸外主光線ｂが瞳面１から遠い
第２の半透過曲面３を通過する箇所をｂ−２とする。
【００１３】まず、倍率の色収差の発生原因について述
べる。ここでは、短波長ほど倍率が小さい場合は正の倍
率の色収差、逆に短波長ほど倍率が大きい場合は負の倍
率の色収差と定義する。２つの半透過曲面２、３を持つ
厚肉レンズを単一硝材で構成した場合、ｂ−１とｂ−２
では短波長ほど正の屈折作用を大きく受けるため、像面
での倍率が小さくなり、正の倍率の色収差が発生する。
べる。ここでは、短波長ほど倍率が小さい場合は正の倍
率の色収差、逆に短波長ほど倍率が大きい場合は負の倍
率の色収差と定義する。２つの半透過曲面２、３を持つ
厚肉レンズを単一硝材で構成した場合、ｂ−１とｂ−２
では短波長ほど正の屈折作用を大きく受けるため、像面
での倍率が小さくなり、正の倍率の色収差が発生する。
【００１４】次に、軸上の色収差の発生原因について述
べる。ここでは、短波長ほど焦点距離が短い場合は正の
軸上の色収差、逆に短波長ほど焦点距離が長い場合は負
の軸上の色収差と定義する。ａ−１では半透過曲面２が
負のパワーを持つので、短波長ほど負の屈折作用を大き
く受け、負の軸上の色収差が発生し、ａ−２では半透過
曲面３は正のパワーを持つので、短波長ほど正の屈折作
用を大きく受け、正の軸上の色収差が発生する。ａ−１
とａ−２で発生した軸上の色収差は方向が逆なため、互
いに打ち消し合うことが可能である。しかし、ａ−１と
ａ−２で発生した軸上の色収差は大きく異なり、打ち消
し合うことが不可能である。この理由は、ａ−１におけ
る軸上マージナル光線高の方がａ−２での軸上マージナ
ル光線高よりはるかに大きく、ａ−１で発生した軸上の
色収差量がａ−２で発生した軸上の色収差量よりはるか
に多くなる。結果的に、像面では、短波長ほど焦点距離
が長くなり、負の軸上の色収差が発生する。
べる。ここでは、短波長ほど焦点距離が短い場合は正の
軸上の色収差、逆に短波長ほど焦点距離が長い場合は負
の軸上の色収差と定義する。ａ−１では半透過曲面２が
負のパワーを持つので、短波長ほど負の屈折作用を大き
く受け、負の軸上の色収差が発生し、ａ−２では半透過
曲面３は正のパワーを持つので、短波長ほど正の屈折作
用を大きく受け、正の軸上の色収差が発生する。ａ−１
とａ−２で発生した軸上の色収差は方向が逆なため、互
いに打ち消し合うことが可能である。しかし、ａ−１と
ａ−２で発生した軸上の色収差は大きく異なり、打ち消
し合うことが不可能である。この理由は、ａ−１におけ
る軸上マージナル光線高の方がａ−２での軸上マージナ
ル光線高よりはるかに大きく、ａ−１で発生した軸上の
色収差量がａ−２で発生した軸上の色収差量よりはるか
に多くなる。結果的に、像面では、短波長ほど焦点距離
が長くなり、負の軸上の色収差が発生する。
【００１５】また、半透過曲面２、３を反射する際は色
収差は全く発生しないので、軸上の色収差にも倍率の色
収差にも影響がないことは言うまでもない。
収差は全く発生しないので、軸上の色収差にも倍率の色
収差にも影響がないことは言うまでもない。
【００１６】観察画角が狭い場合は、半透過曲面の曲率
半径は大きいため、軸上の色収差はあまり問題になら
ず、倍率の色収差のみが問題になる。逆に、観察画角が
広くなると、倍率の色収差が更に目立つようになるのに
加えて、半透過曲面の曲率半径が小さくなるため、軸上
の色収差も目立つようになる。つまり、２つの半透過曲
面２、３を持つ厚肉レンズを単一硝材で構成した場合、
倍率の色収差と軸上の色収差の両色収差が問題になり、
隅々までクリアな像を得るためには、特に倍率の色収差
を良好に補正することが重要になる。
半径は大きいため、軸上の色収差はあまり問題になら
ず、倍率の色収差のみが問題になる。逆に、観察画角が
広くなると、倍率の色収差が更に目立つようになるのに
加えて、半透過曲面の曲率半径が小さくなるため、軸上
の色収差も目立つようになる。つまり、２つの半透過曲
面２、３を持つ厚肉レンズを単一硝材で構成した場合、
倍率の色収差と軸上の色収差の両色収差が問題になり、
隅々までクリアな像を得るためには、特に倍率の色収差
を良好に補正することが重要になる。
【００１７】本発明は、２つの半透過曲面を持つ厚肉レ
ンズで共心光学系を構成した場合にも、倍率の色収差と
軸上の色収差をバランス良く補正し、解像力の良い像面
を得ることに成功したものである。
ンズで共心光学系を構成した場合にも、倍率の色収差と
軸上の色収差をバランス良く補正し、解像力の良い像面
を得ることに成功したものである。
【００１８】以下、本発明の色収差の補正手段を図１を
参照にして説明する。色収差を補正するためには、２つ
の半透過曲面２、３の間の硝材を分散（アッベ数）の異
なる硝材で構成する必要があり、その基本的な原理を説
明する。図１において、この異なる硝材の接合面を５と
し、軸上上側マージナル光線ａが瞳面１に近い第１の半
透過曲面２を通過する箇所をａ−１、軸上上側マージナ
ル光線ａが接合面５を１回目、２回目、３回目に通過す
る箇所をそれぞれａ−２、ａ−３、ａ−４、軸上上側マ
ージナル光線ａが瞳面１から遠い第２の半透過曲面３を
通過する箇所をａ−５とし、軸外主光線ｂが瞳面１に近
い第１の半透過曲面２を通過する箇所をｂ−１、軸外主
光線ｂが接合面５を１回目、２回目、３回目に通過する
箇所をそれぞれｂ−２、ｂ−３、ｂ−４、軸外主光線ｂ
が瞳面１から遠い第２の半透過曲面３を通過する箇所を
ｂ−５とする。
参照にして説明する。色収差を補正するためには、２つ
の半透過曲面２、３の間の硝材を分散（アッベ数）の異
なる硝材で構成する必要があり、その基本的な原理を説
明する。図１において、この異なる硝材の接合面を５と
し、軸上上側マージナル光線ａが瞳面１に近い第１の半
透過曲面２を通過する箇所をａ−１、軸上上側マージナ
ル光線ａが接合面５を１回目、２回目、３回目に通過す
る箇所をそれぞれａ−２、ａ−３、ａ−４、軸上上側マ
ージナル光線ａが瞳面１から遠い第２の半透過曲面３を
通過する箇所をａ−５とし、軸外主光線ｂが瞳面１に近
い第１の半透過曲面２を通過する箇所をｂ−１、軸外主
光線ｂが接合面５を１回目、２回目、３回目に通過する
箇所をそれぞれｂ−２、ｂ−３、ｂ−４、軸外主光線ｂ
が瞳面１から遠い第２の半透過曲面３を通過する箇所を
ｂ−５とする。
【００１９】まず、倍率の色収差の補正手段について説
明する。軸外光束ｂは瞳面１に近い半透過曲面２を通過
した後、瞳面１から遠い半透過曲面３を通過するまで、
３回分散の異なる硝材から構成される光学系の接合面５
を通過することになり、ｂ−１とｂ−５で生じた正の倍
率の色収差を、ｂ−２とｂ−３とｂ−４で負の倍率の色
収差を発生させることによって、像面４で倍率の色収差
を打ち消すような構成をとることが可能になる。具体的
には、瞳面１に近い半透過曲面２を構成するレンズ系の
アッベ数をν1 、瞳面１から遠い半透過曲面３を構成す
るレンズ系のアッベ数をν2 としたとき、ν1 ＜ν2 と
することが好ましい。このような構成をとることによっ
て、ｂ−２とｂの３とｂ−４で負の倍率の色収差が発生
するので、ｂ−１とｂ−５で発生した正の倍率の色収差
を打ち消すことになる。
明する。軸外光束ｂは瞳面１に近い半透過曲面２を通過
した後、瞳面１から遠い半透過曲面３を通過するまで、
３回分散の異なる硝材から構成される光学系の接合面５
を通過することになり、ｂ−１とｂ−５で生じた正の倍
率の色収差を、ｂ−２とｂ−３とｂ−４で負の倍率の色
収差を発生させることによって、像面４で倍率の色収差
を打ち消すような構成をとることが可能になる。具体的
には、瞳面１に近い半透過曲面２を構成するレンズ系の
アッベ数をν1 、瞳面１から遠い半透過曲面３を構成す
るレンズ系のアッベ数をν2 としたとき、ν1 ＜ν2 と
することが好ましい。このような構成をとることによっ
て、ｂ−２とｂの３とｂ−４で負の倍率の色収差が発生
するので、ｂ−１とｂ−５で発生した正の倍率の色収差
を打ち消すことになる。
【００２０】しかし、倍率の色収差を補正するν1 ＜ν
2 の構成をとると、軸上の色収差を良好に補正すること
が困難になる。これは、ａ−２とａ−３では負の軸上の
色収差が発生し、ａ−４では正の軸上の色収差が発生す
るため、ａ−１で大きく発生した負の軸上の色収差を完
全に打ち消すことが困難になるからである。
2 の構成をとると、軸上の色収差を良好に補正すること
が困難になる。これは、ａ−２とａ−３では負の軸上の
色収差が発生し、ａ−４では正の軸上の色収差が発生す
るため、ａ−１で大きく発生した負の軸上の色収差を完
全に打ち消すことが困難になるからである。
【００２１】そこで、次に軸上の色収差の補正手段につ
いて説明する。軸上の色収差を完全に補正するために
は、ν1 ＞ν2 とする必要がある。この場合、ａ−２と
ａ−３では正の軸上の色収差、ａ−４では負の軸上の色
収差が発生し、ａ−１で発生した負の軸上の色収差をほ
ぼ完全に打ち消すことができる。
いて説明する。軸上の色収差を完全に補正するために
は、ν1 ＞ν2 とする必要がある。この場合、ａ−２と
ａ−３では正の軸上の色収差、ａ−４では負の軸上の色
収差が発生し、ａ−１で発生した負の軸上の色収差をほ
ぼ完全に打ち消すことができる。
【００２２】しかし、軸上の色収差を補正するν1 ＞ν
2 の構成をとると、倍率の色収差を良好に補正すること
が困難になる。これは、ｂ−２とｂ−３とｂ−４の全て
の箇所で正の倍率の色収差が発生してしまい、ｂ−１と
ｂ−５で発生した正の倍率の色収差を全く打ち消すこと
ができなくなるからである。
2 の構成をとると、倍率の色収差を良好に補正すること
が困難になる。これは、ｂ−２とｂ−３とｂ−４の全て
の箇所で正の倍率の色収差が発生してしまい、ｂ−１と
ｂ−５で発生した正の倍率の色収差を全く打ち消すこと
ができなくなるからである。
【００２３】上述したように、倍率の色収差と軸上の色
収差の補正手段は全く逆行しており、同時に両色収差を
補正することは困難である。観察画角の広画角化に対応
するためには、倍率の色収差を良好に補正しながら、軸
上の色収差の発生をできる限り抑えることが重要であ
り、光学系を構成するアッベ数の関係をν1 ＜ν2 と
し、倍率の色収差を優先的に補正することが重要であ
る。
収差の補正手段は全く逆行しており、同時に両色収差を
補正することは困難である。観察画角の広画角化に対応
するためには、倍率の色収差を良好に補正しながら、軸
上の色収差の発生をできる限り抑えることが重要であ
り、光学系を構成するアッベ数の関係をν1 ＜ν2 と
し、倍率の色収差を優先的に補正することが重要であ
る。
【００２４】光学系を構成するアッベ数の関係をν1 ＜
ν2 とするとき、ν1 ／ν2 の値が小さければ、ｂ−２
とｂ−３とｂ−４で負の倍率の色収差が充分発生し、ｂ
−１とｂ−５で発生した正の倍率の色収差を打ち消すこ
とが可能となるが、これだと、ａ−２とａ−３で負の軸
上の色収差が発生し過ぎて、ａ−１で発生した負の軸上
の色収差に相乗してしまう結果となる。逆に、光学系を
構成するアッベ数の関係をν1 ＜ν2 とするとき、ν1
／ν2 の値が大き過ぎると、ａ−２とａ−３で発生する
負の軸上の色収差の発生を抑えられ、全体の光学系で発
生する負の軸上の色収差量を少なくすることができる
が、これだと、ｂ−２とｂ−３とｂ−４で発生する負の
倍率の色収差量が足りずに、光学系に正の倍率の色収差
が残ってしまう。
ν2 とするとき、ν1 ／ν2 の値が小さければ、ｂ−２
とｂ−３とｂ−４で負の倍率の色収差が充分発生し、ｂ
−１とｂ−５で発生した正の倍率の色収差を打ち消すこ
とが可能となるが、これだと、ａ−２とａ−３で負の軸
上の色収差が発生し過ぎて、ａ−１で発生した負の軸上
の色収差に相乗してしまう結果となる。逆に、光学系を
構成するアッベ数の関係をν1 ＜ν2 とするとき、ν1
／ν2 の値が大き過ぎると、ａ−２とａ−３で発生する
負の軸上の色収差の発生を抑えられ、全体の光学系で発
生する負の軸上の色収差量を少なくすることができる
が、これだと、ｂ−２とｂ−３とｂ−４で発生する負の
倍率の色収差量が足りずに、光学系に正の倍率の色収差
が残ってしまう。
【００２５】倍率の色収差と軸上の色収差をバランス良
く補正するためには、以下の条件式を満足することが重
要である。
く補正するためには、以下の条件式を満足することが重
要である。
【００２６】 ０．２＜ν1 ／ν2 ＜１．００ ・・・ 光学系を構成するレンズの硝材のアッベ数の関係が上記
条件式の下限の０．２を下回ると、軸上の色収差の発生
量が多すぎて色毎の焦点位置のズレ量が大きくなり、逆
に、上記条件式の上限の１．００を上回ると、倍率の色
収差の発生量が多すぎて色毎の倍率のズレ量が大きくな
ってしまい、実用上好ましくない。
条件式の下限の０．２を下回ると、軸上の色収差の発生
量が多すぎて色毎の焦点位置のズレ量が大きくなり、逆
に、上記条件式の上限の１．００を上回ると、倍率の色
収差の発生量が多すぎて色毎の倍率のズレ量が大きくな
ってしまい、実用上好ましくない。
【００２７】更に高解像の映像が必要とされる場合に
は、軸上の色収差と倍率の色収差を更にバランス良く補
正しなければならないので、以下の条件式を満足するこ
とが好ましい。 ０．４＜ν1 ／ν2 ＜０．９８ ・・・’ この条件式の上限と下限は上記の通りである。
は、軸上の色収差と倍率の色収差を更にバランス良く補
正しなければならないので、以下の条件式を満足するこ
とが好ましい。 ０．４＜ν1 ／ν2 ＜０．９８ ・・・’ この条件式の上限と下限は上記の通りである。
【００２８】４０°以上の広い観察画角を必要とする場
合、瞳面１に近い半透過曲面２と瞳面１から遠い半透過
曲面３で軸外主光線ｂの入射角が大きくなるため、非点
収差が発生しやくなる。また、上記両半透過曲面２、３
で軸外上側光束と軸外下側光束の入射角の差異が大きく
なるため、コマ収差の発生は避けられなくなる。４０°
以上の広い観察画角を必要とする場合、非点収差とコマ
収差の発生量を少なくするためには、上記両半透過曲面
２、３の曲率半径を小さくし、上記両半透過曲面２、３
での軸外光束の入射角を小さくしてやることが必要にな
る。しかし、これによって、軸上光束はより大きな屈折
作用を上記両半透過曲面２、３から受けることになり、
必然的に軸上光束の分散が大きくなってしまい、色毎の
焦点位置のズレ量が大きくなる。クリアな像を得るため
には、非点収差、コマ収差といった軸外収差を良好に補
正することは勿論、色毎の焦点位置のズレを小さくしな
ければならない。この色毎の焦点位置の差を小さくする
ためには、上記両半透過曲面２、３を構成する接眼光学
系のアッベ数の差を小さくしてやることが必要である。
このため、４０°以上の広い観察画角を必要とする場
合、以下の条件を満足することが重要である。
合、瞳面１に近い半透過曲面２と瞳面１から遠い半透過
曲面３で軸外主光線ｂの入射角が大きくなるため、非点
収差が発生しやくなる。また、上記両半透過曲面２、３
で軸外上側光束と軸外下側光束の入射角の差異が大きく
なるため、コマ収差の発生は避けられなくなる。４０°
以上の広い観察画角を必要とする場合、非点収差とコマ
収差の発生量を少なくするためには、上記両半透過曲面
２、３の曲率半径を小さくし、上記両半透過曲面２、３
での軸外光束の入射角を小さくしてやることが必要にな
る。しかし、これによって、軸上光束はより大きな屈折
作用を上記両半透過曲面２、３から受けることになり、
必然的に軸上光束の分散が大きくなってしまい、色毎の
焦点位置のズレ量が大きくなる。クリアな像を得るため
には、非点収差、コマ収差といった軸外収差を良好に補
正することは勿論、色毎の焦点位置のズレを小さくしな
ければならない。この色毎の焦点位置の差を小さくする
ためには、上記両半透過曲面２、３を構成する接眼光学
系のアッベ数の差を小さくしてやることが必要である。
このため、４０°以上の広い観察画角を必要とする場
合、以下の条件を満足することが重要である。
【００２９】 ０．５＜ν1 ／ν2 ＜０．９８ ・・・ この条件式の上限下限は上述の通りである。更に高解像
の映像を必要とされる場合には、色毎の焦点位置のズレ
量は更に小さいほうが好ましく、以下の条件式を満足す
ることが重要である。
の映像を必要とされる場合には、色毎の焦点位置のズレ
量は更に小さいほうが好ましく、以下の条件式を満足す
ることが重要である。
【００３０】 ０．６ ＜ ν1 ／ν2 ＜ ０．９８ ・・・’ この条件式の上限下限は上述の通りである。
【００３１】４０°以上の広い観察画角を与えられた場
合、視野の端を観察するためには、瞳を振ることが多く
なり、この時、充分な瞳径が与えられていないと、視野
の端がボケて見え、視野の端を観察することが不可能に
なってしまう。このため、広い観察画角を持ち、かつ、
視野の端を観察する機会が多い場合には、大きな瞳径が
必要となってくる。
合、視野の端を観察するためには、瞳を振ることが多く
なり、この時、充分な瞳径が与えられていないと、視野
の端がボケて見え、視野の端を観察することが不可能に
なってしまう。このため、広い観察画角を持ち、かつ、
視野の端を観察する機会が多い場合には、大きな瞳径が
必要となってくる。
【００３２】瞳径が大きくなると、瞳面１に近い半透過
曲面２と瞳面１から遠い半透過曲面３で軸上光束周縁部
と軸上光束光軸付近部が受ける屈折作用の差が大きくな
り、球面収差が発生しやすくなる。また、上記両半透過
曲面２、３で軸外上側光束と軸外下側光束の入射角の差
が更に大きくなるため、コマ収差が発生しやすくなる。
観察画角が４０°以上と広く、かつ、瞳径が１０ｍｍ以
上と大きい場合、球面収差とコマ収差を良好に補正する
ためにに、上記両半透過曲面２、３の曲率半径を大きく
することが必要になる。これによって、上記両半透過曲
面２、３で軸上光束が受ける屈折作用が小さくなり、軸
外上側光束と軸外下側光束の入射角の差が小さくなるの
で、球面収差とコマ収差の発生量を抑えることが可能に
なる。
曲面２と瞳面１から遠い半透過曲面３で軸上光束周縁部
と軸上光束光軸付近部が受ける屈折作用の差が大きくな
り、球面収差が発生しやすくなる。また、上記両半透過
曲面２、３で軸外上側光束と軸外下側光束の入射角の差
が更に大きくなるため、コマ収差が発生しやすくなる。
観察画角が４０°以上と広く、かつ、瞳径が１０ｍｍ以
上と大きい場合、球面収差とコマ収差を良好に補正する
ためにに、上記両半透過曲面２、３の曲率半径を大きく
することが必要になる。これによって、上記両半透過曲
面２、３で軸上光束が受ける屈折作用が小さくなり、軸
外上側光束と軸外下側光束の入射角の差が小さくなるの
で、球面収差とコマ収差の発生量を抑えることが可能に
なる。
【００３３】しかし、一方で、上記両半透過曲面２、３
で軸外主光線ｂの入射角が大きくなるため、軸外主光線
ｂは上記両半透過曲面２、３で大きく屈折し、その結
果、軸外主光線ｂの分散が大きくなるため、色毎の倍率
のズレ量が大きくなってしまう。この色毎の倍率のズレ
量を小さくするためには、上記両半透過曲面２、３を構
成する接眼光学系のアッベ数の差を大きくしてやること
が重要になる。このため、観察画角が４０°以上で、か
つ、瞳径が１０ｍｍ以上の時には、以下の条件式を満足
することが重要である。 ０．５＜ν1 ／ν2 ＜０．９５ ・・・ この条件式の上限下限は上述の通りである。
で軸外主光線ｂの入射角が大きくなるため、軸外主光線
ｂは上記両半透過曲面２、３で大きく屈折し、その結
果、軸外主光線ｂの分散が大きくなるため、色毎の倍率
のズレ量が大きくなってしまう。この色毎の倍率のズレ
量を小さくするためには、上記両半透過曲面２、３を構
成する接眼光学系のアッベ数の差を大きくしてやること
が重要になる。このため、観察画角が４０°以上で、か
つ、瞳径が１０ｍｍ以上の時には、以下の条件式を満足
することが重要である。 ０．５＜ν1 ／ν2 ＜０．９５ ・・・ この条件式の上限下限は上述の通りである。
【００３４】更に高解像の映像を必要とされる場合に
は、色毎の倍率のズレ量は更に小さいほうが好ましく、
以下の条件式を満足することが重要である。 ０．５＜ν1 ／ν2 ＜０．９０ ・・・’ この条件式の上限下限は上述の通りである。
は、色毎の倍率のズレ量は更に小さいほうが好ましく、
以下の条件式を満足することが重要である。 ０．５＜ν1 ／ν2 ＜０．９０ ・・・’ この条件式の上限下限は上述の通りである。
【００３５】
【実施例】以下、図面を参照にして本発明の共心光学系
の第１実施例〜第９実施例について説明する。 第１実施例 図３を参照にして第１実施例を説明する。図中、１は瞳
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。ただし、ｎｄはレンズのｄ線での屈折率、νｄ
はアッベ数である（以下、同様）。本実施例の画角は２
０°、瞳径は１５ｍｍ、焦点距離は４０ｍｍ、Ｆナンバ
ーは２．７である。条件式ν1 ／ν2 の値は０．４４８
である。
の第１実施例〜第９実施例について説明する。 第１実施例 図３を参照にして第１実施例を説明する。図中、１は瞳
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。ただし、ｎｄはレンズのｄ線での屈折率、νｄ
はアッベ数である（以下、同様）。本実施例の画角は２
０°、瞳径は１５ｍｍ、焦点距離は４０ｍｍ、Ｆナンバ
ーは２．７である。条件式ν1 ／ν2 の値は０．４４８
である。
【００３６】 面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ νｄ １ 瞳位置１ 43.326 ２ -443.9127 4.000 1.7158 29.4 ３ ∞ 21.915 1.5382 65.5 ４ -104.8939（反射面３） -21.915 1.5382 65.5 ５ ∞ -4.000 1.7158 29.4 ６ -443.9127（反射面２） 4.000 1.7158 29.4 ７ ∞ 21.915 1.5382 65.5 ８ -104.8939 6.111 ９ 像面４ 図１２（ａ）に本実施例の球面収差、非点収差、歪曲収
差を表す縦収差図を、図１２（ｂ）に横収差図を示す。
差を表す縦収差図を、図１２（ｂ）に横収差図を示す。
【００３７】第２実施例 図４を参照にして第２実施例を説明する。図中、１は瞳
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。本実施例の画角は２０°、瞳径は６ｍｍ、焦点
距離は４０ｍｍ、Ｆナンバーは６．７である。条件式ν
1 ／ν2 の値は０．９７１である。
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。本実施例の画角は２０°、瞳径は６ｍｍ、焦点
距離は４０ｍｍ、Ｆナンバーは６．７である。条件式ν
1 ／ν2 の値は０．９７１である。
【００３８】 面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ νｄ １ 瞳位置１ 59.272 ２ -60.9542 4.000 1.4904 68.3 ３ ∞ 18.777 1.4870 70.4 ４ -62.4049（反射面３） -18.777 1.4870 70.4 ５ ∞ -4.000 1.4904 68.3 ６ -60.9542（反射面２） 4.000 1.4904 68.3 ７ ∞ 18.777 1.4870 70.4 ８ -62.4049 2.000 ９ 像面４ 図１３に本実施例の図１２と同様な収差図を示す。
【００３９】第３実施例 図５を参照にして第３実施例を説明する。図中、１は瞳
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。本実施例の画角は４０°、瞳径は３ｍｍ、焦点
距離は４０ｍｍ、Ｆナンバーは１３．３である。条件式
ν1 ／ν2 の値は０．９３１である。
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。本実施例の画角は４０°、瞳径は３ｍｍ、焦点
距離は４０ｍｍ、Ｆナンバーは１３．３である。条件式
ν1 ／ν2 の値は０．９３１である。
【００４０】 面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ νｄ １ 瞳位置１ 52.095 ２ -52.7218 4.000 1.4971 65.5 ３ ∞ 13.778 1.4870 70.4 ４ -54.4350（反射面３） -13.778 1.4870 70.4 ５ ∞ -4.000 1.4971 65.5 ６ -52.7218（反射面２） 4.000 1.4971 65.5 ７ ∞ 13.778 1.4870 70.4 ８ -54.4350 9.004 ９ 像面４ 図１４に本実施例の図１２と同様な収差図を示す。
【００４１】第４実施例 図６を参照にして第４実施例を説明する。図中、１は瞳
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。本実施例の画角は８０°、瞳径は６ｍｍ、焦点
距離は４０ｍｍ、Ｆナンバーは６．７である。条件式ν
1 ／ν2 の値は０．８３５である。
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。本実施例の画角は８０°、瞳径は６ｍｍ、焦点
距離は４０ｍｍ、Ｆナンバーは６．７である。条件式ν
1 ／ν2 の値は０．８３５である。
【００４２】 面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ νｄ １ 瞳位置１ 33.277 ２ -54.0726 4.000 1.5181 55.8 ３ ∞ 15.236 1.5227 66.8 ４ -56.9032（反射面３） -15.236 1.5227 66.8 ５ ∞ -4.000 1.5181 55.8 ６ -54.0726（反射面２） 4.000 1.5181 55.8 ７ ∞ 15.236 1.5227 66.8 ８ -56.9032 7.590 ９ 像面４ 図１５に本実施例の図１２と同様な収差図を示す。
【００４３】第５実施例 図７を参照にして第５実施例を説明する。図中、１は瞳
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。本実施例の画角は４０°、瞳径は２０ｍｍ、焦
点距離は４０ｍｍ、Ｆナンバーは２．０である。条件式
ν1 ／ν2 の値は０．６９５である。
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。本実施例の画角は４０°、瞳径は２０ｍｍ、焦
点距離は４０ｍｍ、Ｆナンバーは２．０である。条件式
ν1 ／ν2 の値は０．６９５である。
【００４４】 面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ νｄ １ 瞳位置１ 36.711 ２ -100.9813 4.000 1.5768 41.9 ３ ∞ 22.553 1.6200 60.3 ４ -79.5946（反射面３） -22.553 1.6200 60.3 ５ ∞ -4.000 1.5768 41.9 ６ -100.9813（反射面２） 4.000 1.5768 41.9 ７ ∞ 22.553 1.6200 60.3 ８ -79.5946 2.000 ９ 像面４ 図１６に本実施例の図１２と同様な収差図を示す。
【００４５】第６実施例 図８を参照にして第６実施例を説明する。図中、１は瞳
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。本実施例の画角は８０°、瞳径は１０ｍｍ、焦
点距離は４０ｍｍ、Ｆナンバーは４．０である。条件式
ν1 ／ν2 の値は０．７９８である。
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面である。数値実施例は以下に示す通り
である。本実施例の画角は８０°、瞳径は１０ｍｍ、焦
点距離は４０ｍｍ、Ｆナンバーは４．０である。条件式
ν1 ／ν2 の値は０．７９８である。
【００４６】 面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ νｄ １ 瞳位置１ 31.098 ２ -58.3138 4.000 1.5292 52.2 ３ ∞ 17.350 1.5399 65.4 ４ -60.7829（反射面３） -17.350 1.5399 65.4 ５ ∞ -4.000 1.5292 52.2 ６ -58.3138（反射面２） 4.000 1.5292 52.2 ７ ∞ 17.350 1.5399 65.4 ８ -60.7829 5.150 ９ 像面４ 図１７に本実施例の図１２と同様な収差図を示す。
【００４７】第７実施例 図９を参照にして第７実施例を説明する。図中、１は瞳
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面であり、Ｐ１、Ｐ２は偏光板、４分の
１波長板等の偏光光学素子である（具体的な１例として
は、Ｐ１は瞳１側に偏光板を像面４側に４分の１波長板
を積層した偏光光学素子、Ｐ２は４分の１波長板からな
る。）。この実施例は、第１の半透過面２でも第２の半
透過面３でも１回も反射しないで透過して像面４に達し
てしまうフレアー光をカットするために、偏光光学素子
Ｐ１、Ｐ２を配置した例である。また、この実施例にお
いては、瞳位置１と第１の半透過面２の間に平凸レンズ
Ｌを配置してある。数値実施例は以下に示す通りであ
る。本実施例の画角は９０°、瞳径は１０ｍｍ、焦点距
離は４５ｍｍ、Ｆナンバーは４．５である。条件式ν1
／ν2 の値は０．５５２である。
位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４は
像面、５は接合面であり、Ｐ１、Ｐ２は偏光板、４分の
１波長板等の偏光光学素子である（具体的な１例として
は、Ｐ１は瞳１側に偏光板を像面４側に４分の１波長板
を積層した偏光光学素子、Ｐ２は４分の１波長板からな
る。）。この実施例は、第１の半透過面２でも第２の半
透過面３でも１回も反射しないで透過して像面４に達し
てしまうフレアー光をカットするために、偏光光学素子
Ｐ１、Ｐ２を配置した例である。また、この実施例にお
いては、瞳位置１と第１の半透過面２の間に平凸レンズ
Ｌを配置してある。数値実施例は以下に示す通りであ
る。本実施例の画角は９０°、瞳径は１０ｍｍ、焦点距
離は４５ｍｍ、Ｆナンバーは４．５である。条件式ν1
／ν2 の値は０．５５２である。
【００４８】 面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ νｄ １ 瞳位置１ 28.239 ２ ∞ 4.000 1.5163 64.1 ３ ∞ （レンズＬ） 12.000 1.7550 27.6 ４ -164.4962 5.000 ５ -94.5660 2.000 1.6274 35.6 ６ ∞ 2.000 1.5163 64.1 ７ ∞ 17.969 1.5517 64.5 ８ -79.3677（反射面３） -17.969 1.5517 64.5 ９ ∞ -2.000 1.5163 64.1 １０ ∞ -2.000 1.6274 35.6 １１ -94.5660（反射面２） 2.000 1.6274 35.6 １２ ∞ 2.000 1.5163 64.1 １３ ∞ 17.969 1.5517 64.5 １４ -79.3677 8.085 １５ 像面４ 図１８に本実施例の図１２と同様な収差図を示す。
【００４９】第８実施例 図１０を参照にして第８実施例を説明する。図中、１は
瞳位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４
は像面、５は接合面であり、Ｌ１、Ｌ２はレンズであ
る。この実施例は、コマ収差、非点収差等の軸外収差を
良好に補正するために、２つの半透過曲面２、３を持つ
厚肉レンズの両側にレンズＬ１、Ｌ２を接合した例であ
る。数値実施例は以下に示す通りである。本実施例の画
角は８０°、瞳径は８ｍｍ、焦点距離は２０ｍｍ、Ｆナ
ンバーは２．５である。条件式ν1 ／ν2 の値は０．６
７４である。
瞳位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４
は像面、５は接合面であり、Ｌ１、Ｌ２はレンズであ
る。この実施例は、コマ収差、非点収差等の軸外収差を
良好に補正するために、２つの半透過曲面２、３を持つ
厚肉レンズの両側にレンズＬ１、Ｌ２を接合した例であ
る。数値実施例は以下に示す通りである。本実施例の画
角は８０°、瞳径は８ｍｍ、焦点距離は２０ｍｍ、Ｆナ
ンバーは２．５である。条件式ν1 ／ν2 の値は０．６
７４である。
【００５０】 面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ νｄ １ 瞳位置１ 6.998 ２ ∞ （レンズＬ１）18.000 1.5163 64.1 ３ -39.2062 0.750 1.6209 37.3 ４ ∞ 10.033 1.6480 55.3 ５ -37.5176（反射面３） -10.033 1.6480 55.3 ６ ∞ -0.750 1.6209 37.3 ７ -39.2062（反射面２） 0.750 1.6209 37.3 ８ ∞ 10.033 1.6480 55.3 ９ -37.5176（レンズＬ２） 0.750 1.5163 64.1 １０ ∞ 2.000 １１ 像面４ 図１９に本実施例の図１２と同様な収差図を示す。
【００５１】第９実施例 図１１を参照にして第９実施例を説明する。図中、１は
瞳位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４
は像面、５は接合面である。この実施例は、分散の異な
る硝材の接合面５にパワーを持たせた例である。数値実
施例は以下に示す通りである。本実施例の画角は６０
°、瞳径は１０ｍｍ、焦点距離は４５ｍｍ、Ｆナンバー
は４．０である。条件式ν1 ／ν2 の値は０．８５１で
ある。
瞳位置、２は第１の半透過面、３は第２の半透過面、４
は像面、５は接合面である。この実施例は、分散の異な
る硝材の接合面５にパワーを持たせた例である。数値実
施例は以下に示す通りである。本実施例の画角は６０
°、瞳径は１０ｍｍ、焦点距離は４５ｍｍ、Ｆナンバー
は４．０である。条件式ν1 ／ν2 の値は０．８５１で
ある。
【００５２】 面番号 曲率半径 面間隔 ｎｄ νｄ １ 瞳位置１ 35.012 ２ -61.8973 4.000 1.5139 57.3 ３ 181.9043 16.203 1.5172 67.3 ４ -63.0690（反射面３） -16.203 1.5172 67.3 ５ 181.9043 -4.000 1.5139 57.3 ６ -61.8973（反射面２） 4.000 1.5139 57.3 ７ 181.9043 16.203 1.5172 67.3 ８ -63.0690 10.761 ９ 像面４ 図２０に本実施例の図１２と同様な収差図を示す。
【００５３】なお、本発明の共心光学系は、接眼光学系
や結像光学系の１つのレンズとして設けてもよいし、こ
の共心光学系単独で接眼光学系や結像光学系を構成して
もよい。その一例を以下に示す。結像光学系としては、
例えば、図２１に斜視図を示すように、撮影用光学系Ｏ
ｂとファインダー光学系Ｆｉとが別体にほぼ並設された
コンパクトカメラＣａのファインダー光学系Ｆｉに用い
ることができる。また、図２２に断面を示す如く、前側
レンズ群ＧＦと明るさ絞りＤの後方に、第１半透過反射
面２及び第２半透過反射面３とからなる本発明の共心光
学系ＭＬを、曲率中心を共に上記絞りＤの面と光軸の交
点にほぼ一致させて配置して対物レンズ系Ｌ0 を構成す
ることができる。この対物レンズ系Ｌ0 によって形成さ
れた像は、上記対物レンズ系Ｌ0 の観察者側に設けられ
た４回反射のポロプリズムＰによって正立され、接眼レ
ンズＯｃによって観察可能となっている。
や結像光学系の１つのレンズとして設けてもよいし、こ
の共心光学系単独で接眼光学系や結像光学系を構成して
もよい。その一例を以下に示す。結像光学系としては、
例えば、図２１に斜視図を示すように、撮影用光学系Ｏ
ｂとファインダー光学系Ｆｉとが別体にほぼ並設された
コンパクトカメラＣａのファインダー光学系Ｆｉに用い
ることができる。また、図２２に断面を示す如く、前側
レンズ群ＧＦと明るさ絞りＤの後方に、第１半透過反射
面２及び第２半透過反射面３とからなる本発明の共心光
学系ＭＬを、曲率中心を共に上記絞りＤの面と光軸の交
点にほぼ一致させて配置して対物レンズ系Ｌ0 を構成す
ることができる。この対物レンズ系Ｌ0 によって形成さ
れた像は、上記対物レンズ系Ｌ0 の観察者側に設けられ
た４回反射のポロプリズムＰによって正立され、接眼レ
ンズＯｃによって観察可能となっている。
【００５４】さらに、結像光学系として使用するに際し
ては、フロント絞り光学系として構成することも可能で
ある。次に、接眼光学系としては、例えば図２３（ａ）
に斜視図を示すように、虚像を観察者Ｍの眼球内に拡大
投影して仮想の空中拡大像を観察するようにした頭部装
着型ディスプレイシステムＨＭＤに用いることができ
る。この場合、図２３（ｂ）の断面図に示すように、映
像を表示するための液晶表示素子ＬＣＤと、このＬＣＤ
に表示された映像を観察者眼球内に拡大投影するため
に、第１半透過反射面２と第２半透過反射面３からなる
本発明の共心光学系ＭＬを、曲率中心を共に観察者側の
アイポイント（瞳位置）ＥＰ近傍に位置させて配置し、
接眼光学系を構成している。
ては、フロント絞り光学系として構成することも可能で
ある。次に、接眼光学系としては、例えば図２３（ａ）
に斜視図を示すように、虚像を観察者Ｍの眼球内に拡大
投影して仮想の空中拡大像を観察するようにした頭部装
着型ディスプレイシステムＨＭＤに用いることができ
る。この場合、図２３（ｂ）の断面図に示すように、映
像を表示するための液晶表示素子ＬＣＤと、このＬＣＤ
に表示された映像を観察者眼球内に拡大投影するため
に、第１半透過反射面２と第２半透過反射面３からなる
本発明の共心光学系ＭＬを、曲率中心を共に観察者側の
アイポイント（瞳位置）ＥＰ近傍に位置させて配置し、
接眼光学系を構成している。
【００５５】以上に説明した本発明の共心光学系をまと
めると、次のようになる。 〔１〕 少なくとも２つの半透過反射面を持ち、前記の
少なくとも２つの半透過反射面は瞳面側に凹面を向けて
配置され、前記の少なくとも２つの半透過反射面は、各
々少なくとも１回の光線の通過と少なくとも１回の光線
の反射をするように配置され、少なくとも２つ以上の分
散の異なる第１の光学成分と第２の光学成分とで構成さ
れたことを特徴とする共心光学系。
めると、次のようになる。 〔１〕 少なくとも２つの半透過反射面を持ち、前記の
少なくとも２つの半透過反射面は瞳面側に凹面を向けて
配置され、前記の少なくとも２つの半透過反射面は、各
々少なくとも１回の光線の通過と少なくとも１回の光線
の反射をするように配置され、少なくとも２つ以上の分
散の異なる第１の光学成分と第２の光学成分とで構成さ
れたことを特徴とする共心光学系。
【００５６】〔２〕 略光軸上に自らの曲率中心を有
し、前記曲率中心の方向に凹面を向けた第１の半透過反
射面を備えた屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）
媒質からなる第１の光学成分と、前記第１の半透過反射
面の曲率中心と略同位置に曲率中心を有する第２の半透
過反射面を備えた屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞
１）媒質からなる第２の光学成分とを有し、前記第１の
光学成分の媒質の分散と前記第２の光学成分の媒質の分
散とが異なっていることを特徴とする共心光学系。
し、前記曲率中心の方向に凹面を向けた第１の半透過反
射面を備えた屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）
媒質からなる第１の光学成分と、前記第１の半透過反射
面の曲率中心と略同位置に曲率中心を有する第２の半透
過反射面を備えた屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞
１）媒質からなる第２の光学成分とを有し、前記第１の
光学成分の媒質の分散と前記第２の光学成分の媒質の分
散とが異なっていることを特徴とする共心光学系。
【００５７】〔３〕 夫々の曲率中心を略同位置に有す
る第１及び第２の半透過反射面を有し、前記第１の半透
過反射面を備えた第１の光学成分と、前記第２の半透過
反射面を備えると共に、前記第１の光学成分とを異なっ
た分散を有する第２の光学成分とから構成され、前記第
１の半透過反射面を透過した光束が、前記第２の半透過
反射面によって反射されると共に、前記第２の半透過反
射面によって反射された反射光束が前記第１の半透過反
射面によって反射された後、前記第２の半透過反射面を
透過するように、前記第１及び第２の半透過反射面が構
成されていることを特徴とする共心光学系。
る第１及び第２の半透過反射面を有し、前記第１の半透
過反射面を備えた第１の光学成分と、前記第２の半透過
反射面を備えると共に、前記第１の光学成分とを異なっ
た分散を有する第２の光学成分とから構成され、前記第
１の半透過反射面を透過した光束が、前記第２の半透過
反射面によって反射されると共に、前記第２の半透過反
射面によって反射された反射光束が前記第１の半透過反
射面によって反射された後、前記第２の半透過反射面を
透過するように、前記第１及び第２の半透過反射面が構
成されていることを特徴とする共心光学系。
【００５８】〔４〕 前記少なくとも２つ以上の分散の
異なる光学成分は、相隣接することを特徴とする前記
〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の共心光学系。
異なる光学成分は、相隣接することを特徴とする前記
〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の共心光学系。
【００５９】〔５〕 前記の各半透過反射面は、２０％
以上８０％以下の透過率を有することを特徴とする前記
〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の共心光学系。
以上８０％以下の透過率を有することを特徴とする前記
〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の共心光学系。
【００６０】〔６〕 前記の少なくとも２つの半透過反
射面で１回も反射しないで透過する光線を遮断するため
に、偏光光学素子で構成された遮断手段が配置されてい
ることを特徴とする前記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載
の共心光学系。
射面で１回も反射しないで透過する光線を遮断するため
に、偏光光学素子で構成された遮断手段が配置されてい
ることを特徴とする前記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載
の共心光学系。
【００６１】〔７〕 接眼光学系として用いることを特
徴とする前記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の共心光学
系。
徴とする前記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の共心光学
系。
【００６２】〔８〕 結像光学系として用いることを特
徴とする前記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の共心光学
系。
徴とする前記〔１〕、〔２〕又は〔３〕記載の共心光学
系。
【００６３】
〔９〕 前記の第１の光学成分のアッベ数
をν1 、前記の第２の光学成分のアッベ数をν2 とする
とき、 ０．２＜ν1 ／ν2 ＜１．００ ・・・ なる条件を満足することを特徴とする前記〔１〕、
〔２〕又は〔３〕記載の共心光学系。
をν1 、前記の第２の光学成分のアッベ数をν2 とする
とき、 ０．２＜ν1 ／ν2 ＜１．００ ・・・ なる条件を満足することを特徴とする前記〔１〕、
〔２〕又は〔３〕記載の共心光学系。
【００６４】〔１０〕 上下方向と水平方向の画角が４
０°以上で、 ０．５＜ν1 ／ν2 ＜０．９８ ・・・ なる条件を満足することを特徴とする前記〔１〕、
〔２〕又は〔３〕記載の共心光学系。
０°以上で、 ０．５＜ν1 ／ν2 ＜０．９８ ・・・ なる条件を満足することを特徴とする前記〔１〕、
〔２〕又は〔３〕記載の共心光学系。
【００６５】〔１１〕 上下方向と水平方向の画角が４
０°以上で、かつ、瞳径が１０ｍｍ以上で、 ０．５＜ν1 ／ν2 ＜０．９５ ・・・ なる条件を満足することを特徴とする前記〔１〕、
〔２〕又は〔３〕記載の共心光学系。
０°以上で、かつ、瞳径が１０ｍｍ以上で、 ０．５＜ν1 ／ν2 ＜０．９５ ・・・ なる条件を満足することを特徴とする前記〔１〕、
〔２〕又は〔３〕記載の共心光学系。
【００６６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の共心光学系によると、画角９０°前後及び瞳径１０ｍ
ｍ前後までほとんど色収差の発生のない、撮像・接眼両
光学系に使用できる共心光学系を提供することができ、
このような共心光学系を用いて、例えば、広い提示画角
で、周辺の画角まで鮮明に観察できる頭部装着型ディス
プレイシステムを提供することができる。
の共心光学系によると、画角９０°前後及び瞳径１０ｍ
ｍ前後までほとんど色収差の発生のない、撮像・接眼両
光学系に使用できる共心光学系を提供することができ、
このような共心光学系を用いて、例えば、広い提示画角
で、周辺の画角まで鮮明に観察できる頭部装着型ディス
プレイシステムを提供することができる。
【図１】本発明による共心光学系の基本的構成と色収差
発生が少ない理由を説明するための図である。
発生が少ない理由を説明するための図である。
【図２】単一硝材からなる共心光学系の色収差発生原因
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施例の共心光学系の断面図であ
る。
る。
【図４】第２実施例の断面図である。
【図５】第３実施例の断面図である。
【図６】第４実施例の断面図である。
【図７】第５実施例の断面図である。
【図８】第６実施例の断面図である。
【図９】第７実施例の断面図である。
【図１０】第８実施例の断面図である。
【図１１】第９実施例の断面図である。
【図１２】第１実施例の球面収差、非点収差、歪曲収差
を表す縦収差図（ａ）と横収差図（ｂ）である。
を表す縦収差図（ａ）と横収差図（ｂ）である。
【図１３】第２実施例の図１２と同様な収差図である。
【図１４】第３実施例の図１２と同様な収差図である。
【図１５】第４実施例の図１２と同様な収差図である。
【図１６】第５実施例の図１２と同様な収差図である。
【図１７】第６実施例の図１２と同様な収差図である。
【図１８】第７実施例の図１２と同様な収差図である。
【図１９】第８実施例の図１２と同様な収差図である。
【図２０】第９実施例の図１２と同様な収差図である。
【図２１】本発明の共心光学系をコンパクトカメラのフ
ァインダー光学系の結像光学系に用いる例を説明するた
めの斜視図である。
ァインダー光学系の結像光学系に用いる例を説明するた
めの斜視図である。
【図２２】本発明の共心光学系を対物レンズの一部に用
いる例を説明するための断面図である。
いる例を説明するための断面図である。
【図２３】本発明の共心光学系を頭部装着型ディスプレ
イシステムの接眼光学系として用いる例を説明するため
の図である。
イシステムの接眼光学系として用いる例を説明するため
の図である。
１…瞳位置（瞳面） ２…第１の半透過曲面 ３…第２の半透過曲面 ４…像面 ５…接合面 Ｐ１、Ｐ２…偏光光学素子 Ｌ、Ｌ１、Ｌ２…レンズ Ｏｂ…撮影用光学系 Ｆｉ…ファインダー光学系 Ｃａ…コンパクトカメラ ＧＦ…前側レンズ群 Ｄ …明るさ絞り ＭＬ…共心光学系 Ｌ0 …対物レンズ系 Ｐ …ポロプリズム Ｏｃ…接眼レンズ Ｍ …観察者 ＨＭＤ…頭部装着型ディスプレイシステム ＬＣＤ…液晶表示素子 ＥＰ…アイポイント（瞳位置）
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも２つの半透過反射面を持ち、
前記の少なくとも２つの半透過反射面は瞳面側に凹面を
向けて配置され、前記の少なくとも２つの半透過反射面
は、各々少なくとも１回の光線の通過と少なくとも１回
の光線の反射をするように配置され、少なくとも２つ以
上の分散の異なる第１の光学成分と第２の光学成分とで
構成されたことを特徴とする共心光学系。 - 【請求項２】 略光軸上に自らの曲率中心を有し、前記
曲率中心の方向に凹面を向けた第１の半透過反射面を備
えた屈折率（ｎ）が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質から
なる第１の光学成分と、 前記第１の半透過反射面の曲率中心と略同位置に曲率中
心を有する第２の半透過反射面を備えた屈折率（ｎ）が
１よりも大きい（ｎ＞１）媒質からなる第２の光学成分
とを有し、 前記第１の光学成分の媒質の分散と前記第２の光学成分
の媒質の分散とが異なっていることを特徴とする共心光
学系。 - 【請求項３】 夫々の曲率中心を略同位置に有する第１
及び第２の半透過反射面を有し、 前記第１の半透過反射面を備えた第１の光学成分と、前
記第２の半透過反射面を備えると共に、前記第１の光学
成分とを異なった分散を有する第２の光学成分とから構
成され、 前記第１の半透過反射面を透過した光束が、前記第２の
半透過反射面によって反射されると共に、前記第２の半
透過反射面によって反射された反射光束が前記第１の半
透過反射面によって反射された後、前記第２の半透過反
射面を透過するように、前記第１及び第２の半透過反射
面が構成されていることを特徴とする共心光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6048558A JPH07261088A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 共心光学系 |
| US08/405,711 US5644436A (en) | 1994-03-18 | 1995-03-17 | Concentric optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6048558A JPH07261088A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 共心光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07261088A true JPH07261088A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12806720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6048558A Withdrawn JPH07261088A (ja) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | 共心光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5644436A (ja) |
| JP (1) | JPH07261088A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2019526075A (ja) * | 2016-08-02 | 2019-09-12 | アップル インコーポレイテッドＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ． | ヘッドマウントディスプレイ用光学システム |
| JP2020510238A (ja) * | 2017-03-08 | 2020-04-02 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 光学システム |
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| DE69623362T2 (de) | 1995-02-28 | 2003-08-07 | Canon Kk | Zoomobjektiv mit reflektierenden Flächen |
| JP3792799B2 (ja) * | 1996-08-27 | 2006-07-05 | キヤノン株式会社 | 光学素子を有する光学系及びそれを用いた撮像装置 |
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| CN100462772C (zh) * | 2005-04-01 | 2009-02-18 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 非球面镜片 |
| CN100426037C (zh) * | 2005-04-07 | 2008-10-15 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 非球面会聚镜片 |
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| US8482859B2 (en) | 2010-02-28 | 2013-07-09 | Osterhout Group, Inc. | See-through near-eye display glasses wherein image light is transmitted to and reflected from an optically flat film |
| US9229227B2 (en) | 2010-02-28 | 2016-01-05 | Microsoft Technology Licensing, Llc | See-through near-eye display glasses with a light transmissive wedge shaped illumination system |
| US9366862B2 (en) | 2010-02-28 | 2016-06-14 | Microsoft Technology Licensing, Llc | System and method for delivering content to a group of see-through near eye display eyepieces |
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