JPH10282421A - Eccentric prism optical system - Google Patents
Eccentric prism optical systemInfo
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- JPH10282421A JPH10282421A JP9211809A JP21180997A JPH10282421A JP H10282421 A JPH10282421 A JP H10282421A JP 9211809 A JP9211809 A JP 9211809A JP 21180997 A JP21180997 A JP 21180997A JP H10282421 A JPH10282421 A JP H10282421A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、偏心プリズム光学
系に関し、特に、接眼光学系又は撮像光学系に利用でき
る製作性の良い偏心プリズム光学系に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an eccentric prism optical system, and more particularly to an eccentric prism optical system having good manufacturability which can be used for an eyepiece optical system or an imaging optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】偏心プリズム光学系として従来の周知な
ものとして、特開平7−333551号と特開平8−2
34137号のものがある。また、本出願人の特開平8
−320452号、特開平8−313829号のものが
ある。これらのものは、何れも反射作用を有する面に回
転非対称な面形状を使用したものである。2. Description of the Related Art Conventionally known well-known decentered prism optical systems are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-333551 and 8-2.
No. 34137. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No.
JP-A-320452 and JP-A-8-313829. Each of these uses a rotationally asymmetric surface shape for a surface having a reflecting action.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術では、透過と反射作用を有する瞳側の第1面を
回転非対称面で構成すると同時に、反射作用のみを有す
る瞳から遠い側の第2面も共に回転非対称面であるアナ
モルフィック面やトーリック面等で構成している。この
ために、光学系を製作する上で設計値通りの形状が出来
ているかどうかの測定を行う場合、回転非対称であるた
めに干渉計等の方法により面の精度を測定することがで
きず、3次元座標測定器で測定する必要がある。しか
し、3次元座標測定器は点の座標を1点1点測定するた
めに、測定精度が不足することと、測定に非常に時間が
かかる問題点があった。However, in these prior arts, the first surface on the pupil side having the transmission and reflection functions is constituted by a rotationally asymmetric surface, and the second surface on the side far from the pupil having only the reflection function is formed. Both are composed of rotationally asymmetric surfaces such as an anamorphic surface and a toric surface. For this reason, when measuring whether the shape according to the design value is made in manufacturing the optical system, the accuracy of the surface can not be measured by a method such as an interferometer because it is rotationally asymmetric, It is necessary to measure with a three-dimensional coordinate measuring device. However, since the three-dimensional coordinate measuring device measures the coordinates of points one by one, there are problems that the measurement accuracy is insufficient and the measurement takes a very long time.
【0004】また、透過作用のみを有する第3面を回転
対称に設計することが、上記の従来技術に示されている
が、この透過作用のみを有する面は面の有効領域か狭
く、光学系全体が正しい形状に作製されているかをこの
面だけを基準として推定することは難しい。上記の瞳に
近い方の反射と透過作用を有する第1面は、その有効面
積が大きいことから、光学系全体に歪みがあるかどうか
を推定する場合に基準とすると都合が良い。特に、プラ
スチックの射出成形(モールド成形)を行う場合は、光
学系全体の形状の変化を少なくすることが重要であり、
有効面(面の全領域中で光束が透過あるいは反射の少な
くとも一方を行う領域)の大きい面を測定し、光学系全
体の形状を推定することが、量産を行う場合に有効な手
段となる。It is disclosed in the above-mentioned prior art that the third surface having only the transmitting action is designed to be rotationally symmetric. However, the surface having only the transmitting action has a narrow effective area, and the optical system has a small area. It is difficult to estimate whether or not the whole is formed in the correct shape based on only this surface. Since the first surface having the reflection and transmission functions closer to the pupil has a large effective area, it is convenient to use it as a reference when estimating whether or not the entire optical system is distorted. In particular, when performing plastic injection molding (molding), it is important to reduce the change in the shape of the entire optical system.
Estimating the shape of the entire optical system by measuring a surface having a large effective surface (a region where a light flux transmits or reflects at least one of the entire region of the surface) is an effective means for mass production.
【0005】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、瞳に近い側の透
過作用と反射作用を有する第1面の有効域の広い面を回
転対称な球面又は非球面で構成した偏心プリズム光学系
を提供することである。The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to rotate a surface having a wide effective area of a first surface having a transmitting action and a reflecting action near a pupil. An object of the present invention is to provide a decentered prism optical system constituted by a symmetric spherical or aspherical surface.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の偏心プリズム光学系は、少なくとも3つの面が互い
に偏心して配置され、その3つの面の間が屈折率が1.
3以上の透明媒質で埋められた構成の偏心プリズム光学
系において、前記光学系は少なくとも2回の内部反射を
行うように、前記3つの面の中の少なくとも2つの面を
反射作用を有する面で形成すると共に、前記の2つの反
射作用を有する面によって反射された光線が前記光学系
内部で交差しないような位置に前記の2つの反射作用を
有する面を配置し、前記反射作用を有する2つの面の
中、1つの面の形状は面内及び面外共に回転対称軸を有
さない回転非対称面にて形成され、他の1つの面の少な
くとも有効面(面の全領域中で光束が透過及び/又は反
射をする領域)の形状が有効面内に回転対称軸を有する
回転対称面にて構成されていることを特徴とするもので
ある。The eccentric prism optical system according to the present invention, which achieves the above object, has at least three surfaces decentered from each other, and a refractive index between the three surfaces is 1.0.
In a decentered prism optical system configured to be filled with three or more transparent media, at least two of the three surfaces are reflected by a surface having a reflecting action so that the optical system performs internal reflection at least twice. While forming, the two reflective surfaces are arranged at positions where the light rays reflected by the two reflective surfaces do not intersect inside the optical system. Among the surfaces, the shape of one surface is formed by a rotationally asymmetric surface having no rotationally symmetric axis both in-plane and out-of-plane, and at least the effective surface of another surface (light flux is transmitted through the entire area of the surface). And / or the area of reflection) is constituted by a rotationally symmetric surface having a rotationally symmetric axis in the effective plane.
【0007】この場合、その回転対称面が、光学系を通
過する光束を入射若しくは射出させる透過作用と光学系
の内部でその光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ第
1面として形成され、回転非対称面が第1面と対向配置
された第2面として形成され、さらに、光学系を通過す
る光束を射出若しくは入射させる透過作用を有する第3
面が、第1面と第2面との対向方向に対して略垂直方向
の位置に配置され、少なくとも偏心プリズム光学系が第
1面と第2面と第3面とを含む構成とすることができ
る。In this case, the rotationally symmetric surface is formed as a first surface having both a transmitting action for entering or emitting a light beam passing through the optical system and a reflecting action for bending the light beam inside the optical system. Is formed as a second surface opposed to the first surface, and further has a transmission function of emitting or entering a light beam passing through the optical system.
The surface is disposed at a position substantially perpendicular to the direction in which the first surface and the second surface face each other, and at least the eccentric prism optical system includes the first surface, the second surface, and the third surface. Can be.
【0008】その際、第1面が有効面内にてその透過作
用と反射作用とが少なくとも一部の領域で重なり合うよ
うに形成されていると共に、少なくとも第1面の有効面
内の透過作用と反射作用との重なり合う領域での反射作
用が全反射作用によるように構成することが望ましい。In this case, the first surface is formed so that the transmission function and the reflection function overlap in at least a part of the effective surface, and at least the transmission function and the reflection function in the effective surface of the first surface are provided. It is desirable that the reflection action in the area overlapping with the reflection action is based on the total reflection action.
【0009】以下に、本発明において、上記のような構
成をとる理由と作用について説明する。まず、最初に、
本発明の偏心プリズム光学系の原理を説明する。その説
明に際し、内容をより理解しやすいものとするために、
本発明の中で構成の最も単純な3面構成プリズムの光路
図を図1に例示し、これを用いて説明する。図1の場合
は、偏心プリズム光学系7の光路上に配置された面は、
3つの面3、4、5からなっている。この光学系7は、
不図示の物体から発した光線束がまず光学系7の瞳1を
通過し、透過作用と反射作用を有する光学系7の第1面
3に入射する。そして、その入射光線は、瞳1から遠い
側の反射作用のみを有する反射面である第2面4で瞳1
に近づく方向に反射され、瞳1の近い方に配置されてい
る透過作用と反射作用を有する第1面3で今度は瞳1か
ら遠ざかる方向に再び反射される。そして、その反射光
線は、第1面3と第2面4の対向方向(図のZ軸方向)
に大して略垂直方向(図のY軸方向)の位置に配置され
透過作用のみを有する第3面5を透過して像面6に到達
し、結像する。なお、符号2は光軸である。このよう
に、本発明における光学系の面番号は、原則として瞳1
から像面6に到る順番で追跡を行っている。In the following, the reason and operation of the above-described configuration in the present invention will be described. First of all,
The principle of the decentered prism optical system of the present invention will be described. In explaining, to make the content more understandable,
The optical path diagram of the simplest three-sided prism in the present invention is illustrated in FIG. 1 and will be described with reference to FIG. In the case of FIG. 1, the surface arranged on the optical path of the decentered prism optical system 7 is:
It consists of three faces 3, 4, 5. This optical system 7
A light beam emitted from an object (not shown) first passes through the pupil 1 of the optical system 7 and enters the first surface 3 of the optical system 7 having a transmitting action and a reflecting action. Then, the incident light is reflected on the second surface 4, which is a reflection surface having only a reflection action on the side far from the pupil 1, by the pupil 1.
Is reflected again in the direction away from the pupil 1 this time by the first surface 3 having a transmitting action and a reflecting action arranged closer to the pupil 1. Then, the reflected light is directed in the direction in which the first surface 3 and the second surface 4 face each other (the Z-axis direction in the figure).
The light passes through the third surface 5 which is arranged at a position substantially in the vertical direction (Y-axis direction in the drawing) and has only a transmitting action, reaches the image plane 6, and forms an image. Note that reference numeral 2 is an optical axis. Thus, the surface number of the optical system in the present invention is, in principle, the pupil 1
The tracking is performed in the order from to the image plane 6.
【0010】ただし、上記図1は例示であり、本発明の
偏心プリズム光学系7は、図2に示すように光学面が4
面あるものや、反射回数が2回より多いものであっても
よい。図2(a)は、第1面3、第2面4、第3面5に
加えて第4面8の面が4つある偏心プリズム光学系7で
あり、反射作用を有する第4面8は回転対称球面や回転
対称非球面でもよいが、望ましくはアナモルフィック面
や対称面を1つのみ有する回転非対称非球面で構成す
る。また、図2(b)は、第1面3と第3面5とが同一
面で兼用されている例である。However, FIG. 1 is an example, and the decentered prism optical system 7 of the present invention has four optical surfaces as shown in FIG.
It may have a surface, or may have more than two reflections. FIG. 2A shows an eccentric prism optical system 7 having four surfaces of a fourth surface 8 in addition to the first surface 3, the second surface 4, and the third surface 5, and the fourth surface 8 having a reflecting action. May be a rotationally symmetric spherical surface or a rotationally symmetric aspherical surface, but is preferably formed of a rotationally asymmetrical aspherical surface having only one anamorphic surface or one symmetrical surface. FIG. 2B is an example in which the first surface 3 and the third surface 5 are shared by the same surface.
【0011】さて、このような偏心プリズム光学系を構
成する少なくとも3つの面の中、瞳側に配置された透過
作用と反射作用を有する第1面を回転対称な面で構成
し、瞳から遠い反射作用のみを有する第2面を回転非対
称な面で構成することが好ましい。Now, of at least three surfaces constituting such an eccentric prism optical system, a first surface having a transmitting action and a reflecting action arranged on the pupil side is constituted by a rotationally symmetric face, and is far from the pupil. It is preferable that the second surface having only the reflection function is constituted by a rotationally asymmetric surface.
【0012】これは、物体中心を射出して瞳中心を通過
し、像面中心に到達する光線を軸上主光線とするとき、
透過と反射作用を有する第1面の軸上主光線が反射する
点は、反射作用のみを有する第2面で軸上主光線が反射
する点より屈折力(パワー)が弱いためである。このた
め、基本的に第1面で偏心により発生する偏心収差が少
なく、この面を回転対称面で構成しても偏心収差を他の
面で補正することが可能なためである。This is because, when a light ray that exits the center of the object, passes through the center of the pupil, and reaches the center of the image plane is defined as an axial principal ray,
The point at which the axial principal ray of the first surface having the transmitting and reflecting actions is reflected is because the refractive power is lower than the point at which the axial principal ray is reflected at the second face having only the reflecting action. For this reason, eccentric aberration generated by eccentricity on the first surface is basically small, and even if this surface is configured by a rotationally symmetric surface, eccentric aberration can be corrected by another surface.
【0013】次に、以下の説明において用いる座標系に
ついて説明する。図1に示すように、偏心プリズム光学
系7の瞳1の中心を通り、像面6(接眼光学系として用
いる場合は、画像表示素子)中心に到達する軸上主光線
が瞳1を射出し偏心プリズム光学系7の第1面3に交差
するまでの直線(光軸2と一致。接眼光学系として用い
る場合は、観察者視軸となる。)によって定義される軸
をZ軸とし、このZ軸と直交しかつ偏心プリズム光学系
7を構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸
と直交しかつY軸と直交する軸をX軸とする。また、瞳
1の中心をこの座標系の原点とする。そして、軸上主光
線がが物点から像面に到る方向をZ軸の正方向、像面6
が位置する方向をY軸の正方向、Y軸とZ軸と右手系を
構成するX軸の方向をX軸の正方向とする。Next, a coordinate system used in the following description will be described. As shown in FIG. 1, an axial principal ray that passes through the center of the pupil 1 of the decentered prism optical system 7 and reaches the center of the image plane 6 (image display element when used as an eyepiece optical system) exits the pupil 1. An axis defined by a straight line (coinciding with the optical axis 2; when used as an eyepiece optical system, becomes an observer's visual axis) until it intersects the first surface 3 of the eccentric prism optical system 7 is defined as a Z-axis. An axis orthogonal to the Z axis and within the eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system 7 is defined as a Y axis, and an axis orthogonal to the Z axis and orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. The center of the pupil 1 is set as the origin of this coordinate system. Then, the direction in which the axial chief ray reaches the image plane from the object point is defined as the positive direction of the Z-axis.
Is defined as the positive direction of the Y axis, and the direction of the X axis forming the right hand system with the Y axis, the Z axis, and the positive direction of the X axis.
【0014】さて、一般に、偏心プリズム光学系は研磨
により製作することは難しく、研削により1面ずつ形成
するか、プラスチックの射出成形又はガラスモールド成
形により作製することになる。このとき、偏心プリズム
光学系の面が所定の形状に作製されているかどうかを確
認する必要がある。このような3次元の回転非対称な形
状の測定には、一般的に3次元座標測定器が使用される
が、測定時間がかかり、現実的ではない。In general, it is difficult to manufacture an eccentric prism optical system by polishing, and it is necessary to form one by one by grinding, or to manufacture by plastic injection molding or glass molding. At this time, it is necessary to confirm whether the surface of the decentered prism optical system is formed in a predetermined shape. A three-dimensional coordinate measuring device is generally used for measuring such a three-dimensional rotationally asymmetric shape, but it takes a long measurement time and is not practical.
【0015】本発明では、偏心プリズム光学系を構成す
る少なくとも3つの面の中、少なくとも1面を回転対称
面で構成することが重要である。In the present invention, it is important that at least one of the at least three surfaces constituting the decentered prism optical system be a rotationally symmetric surface.
【0016】さらに好ましくは、最も有効面積が広く、
比較的収差の劣化が大きい瞳に近い側の透過作用と内部
反射作用を有する面を回転対称面として構成することに
より、面形状の出来上がり具合を簡単に短時間で評価す
ることが可能な偏心プリズム光学系を構成することに成
功したものである。[0016] More preferably, the effective area is widest,
An eccentric prism that can easily evaluate the finished shape of the surface shape in a short time by configuring the surface having the transmission function and the internal reflection function on the side close to the pupil where the aberration degradation is relatively large as a rotationally symmetric surface The optical system has been successfully constructed.
【0017】本発明の偏心プリズム光学系を結像光学系
として説明する。なお、当然、物点と像点を逆に配置し
て(図1の像面6に画像表示素子を配置し、瞳1に観察
者の瞳孔を位置させて)、接眼光学系として利用できる
ことはいうまでもない。もちろん、瞳1側に画像表示素
子を配置し、像面6側からこの画像表示素子の像を観察
する構成にもできる。The decentered prism optical system of the present invention will be described as an image forming optical system. It should be noted that, naturally, the object point and the image point are arranged in reverse (the image display element is arranged on the image plane 6 in FIG. 1 and the pupil of the observer is located on the pupil 1), and can be used as the eyepiece optical system. Needless to say. Of course, an image display element may be arranged on the pupil 1 side, and an image of this image display element may be observed from the image plane 6 side.
【0018】上述の定義に従ってX軸、Y軸、Z軸が決
まったとき、瞳位置中心を射出し、像面に入射する主光
線の中、X方向画角ゼロ、X方向最大画角、Y正方向最
大画角、Y方向画角ゼロ、Y負方向最大画角のX方向、
Y方向の組み合わせにより、次の表−1のように、6つ
の主光線〜が定まる。When the X-axis, Y-axis, and Z-axis are determined according to the above definition, the center of the pupil position is emitted, and among the principal rays incident on the image plane, the angle of view in the X direction is zero, the maximum angle of view in the X direction, Y The maximum angle of view in the positive direction, the angle of view in the Y direction is zero, the maximum angle of view in the Y negative direction is the X direction,
Six principal rays are determined by the combination in the Y direction as shown in Table 1 below.
【0019】 [0019]
【0020】すなわち、上記の表−1中に記載したよう
に、画面中心の軸上主光線をとし、X方向画角ゼロ、
Y正方向最大画角を通る主光線を、X方向画角ゼロ、
Y負方向最大画角を通る主光線を、X方向最大画角、
Y正方向最大画角を通る主光線を、X方向最大画角、
Y方向画角ゼロを通る主光線を、X方向最大画角、Y
負方向最大画角を通る主光線をとする。これらの主光
線〜が各面と交差する領域を有効領域と定義し、そ
の有効領域で各面の形状を定義する式(Z軸を面の軸と
して表した式、あるいは、その面を偏心がないとして、
Z=f(X,Y)の形式で表した式)の面の偏心方向に
当たるY軸と平行な方向の前記各主光線〜が面に当
たる位置でのその面の法線を含む面内の曲率をCy1〜
Cy6とする。また、Y軸と直交するX軸方向の面の法
線を含む面内の曲率をCx1〜Cx6とする。That is, as described in Table 1 above, the on-axis principal ray at the center of the screen is defined as,
The principal ray passing through the Y positive direction maximum angle of view is defined as the X direction angle of view zero,
The principal ray passing through the Y negative direction maximum angle of view is converted into the X direction maximum angle of view,
The principal ray passing through the Y positive direction maximum angle of view is converted into the X direction maximum angle of view,
The principal ray passing through the zero angle of view in the Y direction is defined as the maximum angle of view in the X direction, Y
Let the principal ray pass through the maximum angle of view in the negative direction. An area in which these principal rays intersect each surface is defined as an effective area, and an expression defining the shape of each surface in the effective area (an expression expressing the Z axis as an axis of the surface, or an eccentricity of the surface Not as
Z = f (X, Y)) In-plane curvature including the normal of the surface at a position where each of the principal rays 〜 hits the surface in a direction parallel to the Y-axis corresponding to the eccentric direction of the surface. To Cy1
Let it be Cy6. In addition, curvatures in a plane including a normal to a plane in the X-axis direction orthogonal to the Y-axis are defined as Cx1 to Cx6.
【0021】まず、本発明の光学系全体に対する反射作
用のみを有する第2面の焦点距離に関する条件式を示
す。本発明の反射作用のみを有する第2面は偏心してお
り、その面の形状が面内及び面外共に回転対称軸を有し
ない回転非対称面形状であることが特徴であるので、近
軸計算から焦点距離を導くことは意味がないので、焦点
距離を次のように定義する。First, a conditional expression relating to the focal length of the second surface having only a reflecting effect on the entire optical system of the present invention will be described. The second surface having only the reflection function of the present invention is eccentric, and its shape is a rotationally asymmetric surface shape having no rotationally symmetric axis both in-plane and out-of-plane. Since it is meaningless to derive the focal length, the focal length is defined as:
【0022】物点中心から光学系の入射瞳中心を通る軸
上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に微小量H(m
m)の点を通り、その軸上主光線と平行に光学系に入射
する光線を光線追跡したときの射出光線のNA(軸上主
光線となす角のsinの値)を上記Hで割った値を光学
系全体のX方向の焦点距離Fx(mm)と定義する。ま
た、瞳中心からY方向にH(mm)の点を通り、その軸
上主光線と平行に光学系に入射する光線を光線追跡した
ときの射出光線NA(軸上主光線となす角のsinの
値)を上記Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距
離Fy(mm)と定義する。The minute amount H (m
m), the NA of the emitted light (the value of the sin of the angle formed with the on-axis principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the on-axis principal ray is traced by the above H. The value is defined as the focal length Fx (mm) in the X direction of the entire optical system. Also, the exit ray NA (the sin of the angle formed with the on-axis principal ray) when the ray passing through the point of H (mm) in the Y direction from the pupil center and entering the optical system in parallel with the on-axis principal ray is traced. Is defined as the focal length Fy (mm) of the entire optical system in the Y direction.
【0023】Fx、Fyを用いて、Fx/FyをFAと
すると 0.7<FA<1.3 ・・・(A−1) なる条件式を満足することが重要となってくる。When Fx / Fy is FA using Fx and Fy, it is important to satisfy the following conditional expression: 0.7 <FA <1.3 (A-1)
【0024】本条件は像の縦横比に関する条件であり、
その下限の0.7を越えると、X方向の像が小さくな
り、正方形を結像した場合に縦長の画像になり、上限の
1.3を越えると、横長の像になってしまう。FAの値
は当然1が最も好ましいが、像歪みを補正するために
は、面の高次係数との関係で、1からずらした上記条件
式の範囲でバランス良く補正することが重要になる。This condition relates to the aspect ratio of the image.
If the lower limit of 0.7 is exceeded, the image in the X direction will be small, and if a square is formed, the image will be vertically long. If the upper limit of 1.3 is exceeded, the image will be horizontally long. Naturally, the FA value is most preferably 1. However, in order to correct the image distortion, it is important to perform the correction in a well-balanced manner within the range of the conditional expression shifted from 1 in relation to the higher order coefficient of the surface.
【0025】さらに好ましくは、 0.8<FA<1.2 ・・・(A−2) なる条件を満足することが重要である。More preferably, it is important to satisfy the following condition: 0.8 <FA <1.2 (A-2)
【0026】次に、物点中心を出て瞳中心を通る軸上主
光線が反射作用のみを有する第2面に当たる位置での面
のX方向、Y方向の屈折力(パワー)Pxn、Pyn
と、光学系全体のX方向、Y方向の焦点距離Fx、Fy
の逆数である屈折力(パワー)Px、Pyとの関係は、
Pxn/PxをPxB、Pyn/PyをPyCとすると
き、 0.8<|PxB|<1.3 ・・・(B−1) 0.8<|PyC|<1.3 ・・・(C−1) なる条件のどちらかを満足することが好ましい。Next, the refracting power (power) Pxn, Pyn in the X and Y directions of the surface at the position where the axial principal ray passing through the center of the object point and passing through the center of the pupil hits the second surface having only the reflecting action.
And the focal lengths Fx and Fy in the X and Y directions of the entire optical system.
The relationship with the refraction power (power) Px, Py, which is the reciprocal of
When Pxn / Px is PxB and Pyn / Py is PyC, 0.8 <| PxB | <1.3 (B-1) 0.8 <| PyC | <1.3 (C -1) It is preferable to satisfy one of the following conditions.
【0027】これらの条件の下限の0.8を越えると、
X方向、Y方向共に反射作用のみを有する第2面の反射
面が有するパワーが光学系全体のパワーに比べて小さく
なりすぎ、他の面にパワーを負担させることになり、収
差補正上好ましくない。When the lower limit of 0.8 of these conditions is exceeded,
The power of the second reflecting surface, which has only a reflecting action in both the X and Y directions, is too small compared to the power of the entire optical system, causing the other surfaces to bear the power, which is not preferable for aberration correction. .
【0028】また、上限の1.3を越えると、その第2
面の反射面のパワーが強くなりすぎ、この第2面で発生
する像歪みと像面湾曲収差をバランス良く補正すること
が不可能になる。さらに好ましくは、上記条件式(B−
1)と(C−1)を両方満足することが好ましい。If the upper limit of 1.3 is exceeded, the second
The power of the reflecting surface of the surface becomes too strong, and it becomes impossible to correct the image distortion and the field curvature occurring on the second surface in a well-balanced manner. More preferably, conditional expression (B-
It is preferable that both 1) and (C-1) be satisfied.
【0029】次に、反射作用のみを有する第2面に当た
る位置での面曲率についての条件を説明する。この条件
は第2面で発生する非点収差を少なくするために必要と
なる条件であり、軸上主光線が当たる位置での第2面の
法線を含むX方向の曲率Cx2とY方向の曲率Cy2の
比Cx2/Cy2をCxyDとするとき、 0.8<CxyD<1.2 ・・・(D−1) なる条件を満足することが重要となる。Next, the condition for the surface curvature at the position corresponding to the second surface having only the reflecting action will be described. This condition is a condition necessary for reducing astigmatism generated on the second surface. The X-direction curvature Cx2 including the normal of the second surface and the Y-direction curvature Cx2 at the position where the axial principal ray falls. When the ratio Cx2 / Cy2 of the curvature Cy2 is CxyD, it is important to satisfy the following condition: 0.8 <CxyD <1.2 (D-1).
【0030】反射作用のみを有する第2面は偏心して配
置された面であり、この面を回転対称な面で構成する
と、像歪みを初め、非点収差、コマ収差等が大きく発生
するため、収差を良好に補正することは不可能である。
そのため、この反射作用のみを有する第2面を回転非対
称面で構成することが重要になってくるが、回転対称な
面で構成すると、この面で発生する非点収差の発生が大
きくなり、他の面で補正することが不可能になる。そこ
で、これらを補正するためには、対称面を1面しか持た
ない面で反射作用のみを有する第2面を構成し、なおか
つ、上記条件式(D−1)を満足することにより、初め
て各収差が良好に補正され、しかも、軸上においても非
点収差のない像を得ることあるいは観察像を観察するこ
とが可能となる。下限の0.8と上限の1.2について
は、非点収差が大きく発生しないための限界である。The second surface having only the reflecting action is a surface which is arranged eccentrically. If this surface is constituted by a rotationally symmetric surface, image distortion, astigmatism, coma and the like will be largely generated. It is impossible to satisfactorily correct aberrations.
For this reason, it is important to form the second surface having only the reflection function as a rotationally asymmetric surface. However, if the second surface has a rotationally symmetric surface, astigmatism occurring on this surface increases, and It becomes impossible to correct in terms of Therefore, in order to correct them, a second surface having only a reflection function is constituted by a surface having only one symmetric surface, and the above condition (D-1) is satisfied. It is possible to obtain an image free of astigmatism and to observe an observation image even on the axis, in which aberration is well corrected. The lower limit of 0.8 and the upper limit of 1.2 are limits at which astigmatism does not significantly occur.
【0031】さらに好ましくは、 0.95<CxyD<1.1 ・・・(D−2) なる条件を満足することが重要である。More preferably, it is important to satisfy the following condition: 0.95 <CxyD <1.1 (D-2)
【0032】さらに好ましくは、 1<CxyD<1.05 ・・・(D−3) なる条件を満足することが重要である。More preferably, it is important to satisfy the following condition: 1 <CxyD <1.05 (D-3)
【0033】次に、反射作用のみを有する第2面は、各
像位置毎に異なる収差が発生するので、反射面の形状を
変化させて各収差の補正を行わなければならなく、その
量は反射面の場所により微妙に異なり、次の述べる条件
式を満足させることが重要になる。Next, since the second surface having only the reflecting action causes different aberrations at each image position, it is necessary to correct the aberrations by changing the shape of the reflecting surface. It depends slightly on the location of the reflecting surface, and it is important to satisfy the following conditional expression.
【0034】軸上主光線が反射作用のみを有する第2
面で反射するときのX方向の曲率をCx2とし、画角の
最大主光線、〜が各面と当たる有効領域のX方向
の曲率Cxn(nは1、3〜6)との差Cxn−Cx2
を光学系全体のX方向のパワーPxで割った値(Cxn
−Cx2)/Pxの中、最大のものをCxMaxE、最
小のものをCxMinE、同様にY方向の曲率Cyn−
Cy2を光学系のY方向のパワーPyで割った値(Cy
n−Cy2)/Pyの中、最大のものをCyMaxF、
最小のものをCyMinFとすると、 −0.05<CxMinE (1/mm) ・・・(E−1) CxMaxE<0.05 (1/mm) ・・・(E−1') −0.1<CyMinF (1/mm) ・・・(F−1) CyMaxF<0.1 (1/mm) ・・・(F−1') なる条件式の(E−1)、(E−1’)又は(F−
1)、(F−1’)のどちらか一方を満足することが収
差補正上好ましい。The second principal axis has only a reflecting action.
The curvature in the X direction at the time of reflection on the surface is Cx2, and the difference between the maximum principal ray of the angle of view, the curvature Cxn in the X direction (n is 1, 3 to 6) of the effective area where each surface 〜 hits each surface is Cxn-Cx2.
Divided by the power Px in the X direction of the entire optical system (Cxn
Of Cx2) / Px, the largest one is CxMaxE, the smallest one is CxMinE, and similarly the curvature Cyn in the Y direction.
The value obtained by dividing Cy2 by the power Py in the Y direction of the optical system (Cy
Among n-Cy2) / Py, the largest one is CyMaxF,
If the smallest one is CyMinF, −0.05 <CxMinE (1 / mm) (E-1) CxMaxE <0.05 (1 / mm) (E-1 ′) −0.1 <CyMinF (1 / mm) (F-1) CyMaxF <0.1 (1 / mm) (F-1 ′) Conditional expressions (E-1) and (E-1 ′) Or (F-
It is preferable to satisfy either one of (1) and (F-1 ′) for aberration correction.
【0035】上記条件式(E−1)、(F−1)の下
限、(E−1’)、(F−1’)の上限を越えると、有
効領域内の面の曲率が大きく異なりすぎ、光学系の中で
最も強い屈折力を有する第2面の有効域全体の曲率が大
きく変化しすぎてしまい、画角全体で広く平坦な像を得
ることあるいは観察像を観察することができなくなって
しまう。If the lower limits of conditional expressions (E-1) and (F-1) and the upper limits of (E-1 ') and (F-1') are exceeded, the curvatures of the surfaces in the effective area will be too different. However, the curvature of the entire effective area of the second surface having the strongest refracting power in the optical system changes too much, and it becomes impossible to obtain a wide flat image over the entire angle of view or to observe an observation image. Would.
【0036】さらに好ましくは、 −0.03<CxMinE (1/mm) ・・・(E−2) CxMaxE<0.015 (1/mm) ・・・(E−2') −0.08<CyMinF (1/mm) ・・・(F−2) CyMaxF<0.07 (1/mm) ・・・(F−2') なる条件式を全て満足することが、画角が30°を越え
る場合に重要になってくる。さらに好ましくは、上記条
件式の両方を同時に満足することが好ましい。More preferably, -0.03 <CxMinE (1 / mm) (E-2) CxMaxE <0.015 (1 / mm) (E-2 ') -0.08 < CyMinF (1 / mm) (F-2) CyMaxF <0.07 (1 / mm) (F-2 ′) Satisfying all of the following conditional expressions requires that the angle of view exceeds 30 °. When it comes to importance. More preferably, it is preferable to satisfy both of the above conditional expressions at the same time.
【0037】次に、第2面のY方向の曲率の有効領域の
上と下の差、Cy1−Cy3をPyで割ったものをCy
Gとするとき、 −0.05<CyG<0.5 ・・・(G−1) なる条件を満足することが重要である。この条件は、像
面の上と下の上下方向の像歪みを良好に補正するために
必要となる条件で、下限の−0.05を越えると、画面
下の倍率が小さくなってしまい、上限の0.5を越える
と、画面上のY(上下)方向の倍率が画面の他の部分に
比べて小さくなってしまい、像が歪んでしまう。特に、
本発明のように反射作用と透過作用を有する第1面を回
転対称面で構成し、製作性を向上させた偏心プリズム光
学系においては、この像歪みを他の面で補正するには、
最も像に近い透過作用のみを有する第3面で補正しない
と、基本的上記像歪みを補正することができない。しか
し、その透過作用のみを有する第3面は、像面湾曲を主
に補正するために、反射作用のみを有する第2面が本条
件を満足しないと、光学系全体として像面湾曲と像歪み
を同時に補正することができなくなってしまう。Next, the difference between the upper and lower effective areas of the curvature of the second surface in the Y direction, that is, Cy1-Cy3 divided by Py, is Cy.
When G, it is important to satisfy the following condition: -0.05 <CyG <0.5 (G-1) This condition is a condition necessary for satisfactorily correcting image distortion in the vertical direction above and below the image plane. If the lower limit of -0.05 is exceeded, the magnification below the screen becomes small, and the upper limit of 0 is set. If it exceeds 0.5, the magnification in the Y (up / down) direction on the screen will be smaller than that of other parts of the screen, and the image will be distorted. Especially,
In the decentered prism optical system in which the first surface having the reflection function and the transmission function as the present invention has a rotationally symmetric surface and the manufacturability is improved, in order to correct this image distortion on another surface,
Unless the correction is made on the third surface having only the transmission function closest to the image, the above-described image distortion cannot be corrected basically. However, since the third surface having only the transmission function mainly corrects the field curvature, if the second surface having only the reflection function does not satisfy this condition, the field curvature and the image distortion as a whole of the optical system are caused. Cannot be corrected at the same time.
【0038】さらに好ましくは、 0<CyG<0.2 ・・・(G−2) なる条件を満足することが収差補正上好ましい。More preferably, it is preferable to satisfy the following condition: 0 <CyG <0.2 (G-2) from the viewpoint of aberration correction.
【0039】さらに好ましくは、 0<CyG<0.15 ・・・(G−3) なる条件を満足することが収差補正上好ましい。More preferably, it is preferable to satisfy the following condition: 0 <CyG <0.15 (G-3) for aberration correction.
【0040】次に、第2面のX方向の曲率の有効領域の
上と下の差Cx1−Cx3をPxで割ったものをCxH
とするとき、 −0.01<CxH<0.1 ・・・(H−1) なる条件を満足することが重要である。この条件も、像
面の上と下の左右方向の像歪みを良好に補正するために
必要となる条件で、下限の−0.01を越えると、画面
下の倍率が小さくなってしまい、上限0.1を越える
と、画面上のX(左右)方向の倍率が画面の他の部分に
比べて小さくなってしまい、台形に像が歪んでしまう。Next, the value obtained by dividing the difference Cx1-Cx3 between the upper and lower effective areas of the curvature in the X direction of the second surface by Px to CxH
It is important to satisfy the following condition: -0.01 <CxH <0.1 (H-1) This condition is also a condition necessary for satisfactorily correcting the image distortion in the horizontal direction above and below the image plane. If the lower limit of -0.01 is exceeded, the magnification below the screen becomes small, and the upper limit of 0. If it exceeds 1, the magnification in the X (left / right) direction on the screen becomes smaller than that of other parts of the screen, and the image is distorted into a trapezoid.
【0041】さらに好ましくは、 0<CxH<0.05 ・・・(H−2) なる条件を満足することが収差補正上好ましい。More preferably, it is more preferable to satisfy the following condition: 0 <CxH <0.05 (H-2) from the viewpoint of aberration correction.
【0042】さらに好ましくは、 0.01<CxH<0.05 ・・・(H−3) なる条件を満足することが収差補正上好ましい。More preferably, it is more preferable to satisfy the following condition: 0.01 <CxH <0.05 (H-3) for aberration correction.
【0043】次に、像面に対向して配置される透過作用
のみを有する第3面は下記に述べる条件を満足すること
が重要になる。透過作用をのみを有する第3面を定義す
る座標(Z軸を面の軸とし、その面をZ=f(X,Y)
の形式で表す場合の座標)のY軸正の方向を瞳に近づく
方向に取ると、Y軸正の方向のY方向曲率に比べてY軸
負の方向のY方向曲率が負の方向に大きくなるのが好ま
しい。Next, it is important that the third surface having only the transmission function, which is disposed to face the image plane, satisfies the following conditions. Coordinates defining a third surface having only a transmissive action (the Z axis is the axis of the surface, and the surface is Z = f (X, Y)
When the positive direction of the Y-axis of the coordinates in the form of () is taken in the direction approaching the pupil, the Y-direction curvature in the negative Y-axis direction is larger in the negative direction than the Y-direction curvature in the Y-axis positive direction. Is preferred.
【0044】さらに、第3面の画角との主光線が第
3面を透過する部分のY方向の曲率をCy1、Cy3と
したとき、Cy1−Cy3をPyで割ったものをCyI
とするとき、 0<CyI<5 ・・・(I−1) なる条件式を満足することが収差補正上好ましい。Further, when the curvature in the Y direction of the portion where the principal ray with the angle of view of the third surface passes through the third surface is Cy1, Cy3, the value obtained by dividing Cy1-Cy3 by Py is CyI.
In this case, it is preferable from the viewpoint of aberration correction that the following conditional expression is satisfied: 0 <CyI <5 (I-1)
【0045】本発明のように偏心した反射面が光学系の
主なパワーを有する光学系は、偏心による像歪みが発生
するが、この像歪みの補正には、収差に余り大きく影響
をしない面である第3面での補正が効果的である。上記
条件式において、CyIが下限の0を越えると、Y軸が
正のY方向曲率に比べてY軸負の方向のY方向の曲率が
負の方向に大きくならないので、反射作用のみを有する
第2面で発生する画面の上下方向の像歪みをバランスを
とって補正することができなくなる。また、上限の5を
越えると、同様に上下方向の像歪みにおいて良い結果を
得られず、偏心による像歪みの補正がし切れなくなる。In an optical system in which the decentered reflecting surface has the main power of the optical system as in the present invention, image distortion due to eccentricity occurs. Is effective on the third surface. In the above conditional expression, when CyI exceeds the lower limit of 0, the curvature of the Y axis in the negative direction of the Y axis in the negative direction of the Y axis does not increase in the negative direction as compared with the curvature of the positive Y direction. It becomes impossible to balance and correct image distortion in the vertical direction of the screen generated on two surfaces. On the other hand, when the value exceeds the upper limit of 5, good results cannot be obtained for image distortion in the vertical direction, and image distortion due to eccentricity cannot be completely corrected.
【0046】さらに好ましくは、 0<CyI<2 ・・・(I−2) なる条件を満足するとさらに良い結果を得る。It is more preferable that the following condition is satisfied: 0 <CyI <2 (I-2)
【0047】次に、透過作用のみを有する第3面を定義
する座標のY軸正の方向を瞳に近づく方向に取ると、Y
軸正の方向のX方向曲率に比べてY軸負の方向のX方向
曲率が負の方向に大きくなるのが好ましい。Next, when the positive direction of the Y axis of the coordinates defining the third surface having only the transmissive action is taken in the direction approaching the pupil, Y
Preferably, the X-direction curvature in the negative Y-axis direction is greater in the negative direction than the X-direction curvature in the positive axis direction.
【0048】さらに、第3面の画角との主光線が第
3面を透過する部分のX方向の曲率をCx1、Cx3と
したとき、Cx1−Cx3をPxで割ったものをCxJ
とするとき、 0<CxJ<1 ・・・(J−1) なる条件式を満足することが収差補正上好ましい。Further, when the curvature in the X direction of the portion where the principal ray with the angle of view of the third surface passes through the third surface is Cx1 and Cx3, the value obtained by dividing Cx1−Cx3 by Px is CxJ.
In this case, it is preferable from the viewpoint of aberration correction that the following conditional expression is satisfied: 0 <CxJ <1 (J-1)
【0049】上記条件式において、CxJが下限の0を
越えると、Y軸が正のX方向曲率に比べてY軸負の方向
のX方向曲率が負の方向に大きくならないので、反射作
用のみを有する第2面で発生する台形の像歪みをバラン
スをとって補正することができなくなる。また、上限の
1を越えると、同様に台形の像歪みにおいて良い結果を
得られず、偏心による像歪みの補正がし切れなくなる。In the above conditional expression, when CxJ exceeds the lower limit of 0, the curvature of the Y axis in the negative direction of the Y axis does not increase in the negative direction as compared with the curvature of the positive X direction. This makes it impossible to balance and correct trapezoidal image distortion generated on the second surface. If the upper limit of 1 is exceeded, similarly, good results cannot be obtained for trapezoidal image distortion, and it becomes impossible to correct image distortion due to eccentricity.
【0050】さらに好ましくは、 0<CxJ<0.3 ・・・(J−2) なる条件を満足することがさらに良い結果を得る。It is more preferable that the following condition is satisfied: 0 <CxJ <0.3 (J-2)
【0051】さて、以上の条件(A−1)から(J−
2)については、反射作用と透過作用を有する第1面を
回転対称面で構成し、反射作用のみを有する第2面をそ
の面内及び面外共に回転対称軸を有せずしかも対称面を
1つのみ有する面対称自由曲面で構成することが好まし
い。さらに、面対称自由曲面だけでなくアナモルフィッ
ク面で構成した場合にも、すなわち、その面内及び面外
共に回転対称軸を有しない回転非対称面形状にした何れ
の場合にも適用できる。さらに、反射作用のみを有する
第2面をトーリック面で構成することも可能である。The conditions (A-1) to (J-
Regarding 2), the first surface having the reflecting action and the transmitting action is constituted by a rotationally symmetric surface, and the second face having only the reflecting action is defined as having no rotationally symmetric axis both in-plane and out-of-plane. It is preferable to configure a plane symmetric free-form surface having only one. Further, the present invention can be applied not only to a plane symmetric free-form surface but also to an anamorphic surface, that is, to any rotationally asymmetric surface shape having no rotational symmetry axis both inside and outside the surface. Further, the second surface having only the reflection function can be constituted by a toric surface.
【0052】ところで、以上においては、偏心プリズム
光学系7は、図1において、像面6側にテレセントリッ
クになっていること、すなわち、瞳1の偏心プリズム光
学系7による像(射出瞳。接眼光学系として用いる場合
は、入射瞳になる。)の位置が無限遠にできることを前
提にしていたが、像面6の第3面5とは反対側の有限位
置に結像する(像側非テレセントリック)ように構成す
ることができる。この場合は、偏心プリズム光学系7を
特に接眼光学系として用いるとき、像面6に配置する画
像表示素子としてより小型のLCD(液晶表示素子)等
を用いることができる。その理由は、上記のように瞳1
の像位置が像面6の第3面5とは反対側の有限の位置で
あると、像面6に配置された画像表示素子の表示面の各
点から射出し瞳1の中心に到る主光線は発散しながら偏
心プリズム光学系7の第3面5に入射することになるの
で、画像表示素子自体を小型にすることができる。それ
に伴って、偏心プリズム光学系7もより小型に構成する
ことができ、偏心プリズム光学系7を接眼光学系として
用いる画像表示装置全体も小型で広画角なものとするこ
とができる。In the above description, the eccentric prism optical system 7 is telecentric on the image plane 6 side in FIG. 1, that is, the image of the pupil 1 by the eccentric prism optical system 7 (exit pupil, eyepiece optics). When used as a system, it is assumed that the position of the entrance pupil can be at infinity, but an image is formed at a finite position on the opposite side of the image plane 6 from the third surface 5 (image-side non-telecentric). ). In this case, when the eccentric prism optical system 7 is used particularly as an eyepiece optical system, a smaller LCD (liquid crystal display element) or the like can be used as an image display element arranged on the image plane 6. The reason is that pupil 1
Is located at a finite position on the opposite side of the third surface 5 of the image plane 6, the light exits from each point on the display surface of the image display element arranged on the image plane 6 and reaches the center of the pupil 1. The chief ray enters the third surface 5 of the eccentric prism optical system 7 while diverging, so that the size of the image display element itself can be reduced. Accordingly, the eccentric prism optical system 7 can be configured to be smaller, and the entire image display device using the eccentric prism optical system 7 as the eyepiece optical system can be reduced in size and wide in angle of view.
【0053】このように、像側非テレセントリックに構
成した場合、偏心プリズム光学系7は、前記の条件(B
−1)と(C−1)の代わりに、以下の条件(K−1)
〜(L−2)の少なくとも1つを満たすことが望まし
い。As described above, when the image side is non-telecentric, the decentered prism optical system 7 operates under the above condition (B
Instead of (-1) and (C-1), the following condition (K-1)
It is desirable to satisfy at least one of (L-2) to (L-2).
【0054】すなわち、物点中心を出て瞳中心を通る軸
上主光線が反射作用のみを有する第2面に当たる位置で
の面のX方向、Y方向の屈折力(パワー)Pxn、Py
nと、光学系全体のX方向、Y方向の焦点距離Fx、F
yの逆数である屈折力(パワー)Px、Pyとの関係
は、Pxn/PxをPxB、Pyn/PyをPyCとす
るとき、 0.8<|PxB|<5 ・・・(K−1) 0.8<|PyC|<5 ・・・(L−1) なる条件のどちらかを満足することが好ましい。That is, the refracting powers (powers) Pxn, Py in the X and Y directions of the surface at the position where the axial principal ray passing through the center of the object point and passing through the center of the pupil hits the second surface having only the reflecting action.
n and focal lengths Fx and F in the X and Y directions of the entire optical system.
The relationship between refractive powers (powers) Px and Py, which are the reciprocals of y, is as follows: when Pxn / Px is PxB and Pyn / Py is PyC, 0.8 <| PxB | <5 (K-1) 0.8 <| PyC | <5 (L-1) It is preferable that one of the following conditions is satisfied.
【0055】上記条件(L−1)の上限の5を越える
と、第1反射面(第2面4)の持つY方向のパワーが全
系のパワーに比べて強くなりすぎてしまい、像位置をプ
リズム光学系の外に出すことができず、画像表示素子を
配置することができなくなる。逆に、下限の0.8を越
えると、第1反射面以外の面の正パワーが強くなりす
ぎ、第1反射面で発生する像面湾曲が補正過剰になった
り、色収差の発生が大きくなってしまう。If the upper limit of 5 to condition (L-1) is exceeded, the power in the Y direction of the first reflecting surface (second surface 4) becomes too strong as compared with the power of the entire system, and the image position Cannot be taken out of the prism optical system, and the image display element cannot be arranged. Conversely, if the lower limit of 0.8 is exceeded, the positive power of the surfaces other than the first reflecting surface becomes too strong, and the curvature of field generated on the first reflecting surface becomes excessively corrected, and the occurrence of chromatic aberration increases. Would.
【0056】また、条件(K−1)の上限の5を越える
と、第1反射面(第2面4)の持つX方向のパワーが全
系のパワーに比べて強くなりすぎてしまい、像面湾曲が
過剰補正され、その他の収差が取り切れなくなり、収差
補正上好ましくない。逆に、下限の0.8を越えると、
光学系そのものが大きくなってしまう。When the value exceeds the upper limit of 5 to condition (K-1), the power in the X direction of the first reflecting surface (second surface 4) becomes too strong as compared with the power of the entire system. The surface curvature is excessively corrected, and other aberrations cannot be completely removed, which is not preferable for aberration correction. Conversely, if the lower limit of 0.8 is exceeded,
The optical system itself becomes large.
【0057】さらに小型にするには、 1.2<|PxB|<2.5 ・・・(K−2) 1.2<|PyC|<2.5 ・・・(L−2) なる条件式を満たす方が好ましい。To further reduce the size, 1.2 <| PxB | <2.5 (K-2) 1.2 <| PyC | <2.5 (L-2) It is preferable to satisfy the formula.
【0058】上記条件(L−2)の上限の2.5を越え
ると、像面湾曲が過剰補正され、収差補正上好ましくな
い。下限の1.2を越えると、光学系が大きくなってし
まう。上記条件(K−2)の上限の2.5を越えると、
像面湾曲が過剰補正され、収差補正上好ましくない。下
限の1.2を越えると、光学系が大きくなってしまう。When the value exceeds the upper limit of 2.5 of the condition (L-2), the curvature of field is excessively corrected, which is not preferable for aberration correction. If the lower limit of 1.2 is exceeded, the optical system will be large. When the value exceeds the upper limit of 2.5 of the above condition (K-2),
The field curvature is excessively corrected, which is not preferable for aberration correction. If the lower limit of 1.2 is exceeded, the optical system will be large.
【0059】さらに、上記のように、反射作用と透過作
用を有する第1面を回転対称非球面で構成し、反射作用
のみを有する第2面をアナモルフィック面又はトーリッ
ク面で構成する場合には、特に、第2反射面(第1面
3)の光軸に対する傾きをα(後記の実施例のαに相
当)とすると、 5°<α<30° ・・・(M−1) の条件式を満たすことが収差補正上望ましい。Further, as described above, when the first surface having the reflection function and the transmission function is constituted by a rotationally symmetric aspherical surface, and the second surface having only the reflection function is constituted by an anamorphic surface or a toric surface. In particular, assuming that the inclination of the second reflection surface (first surface 3) with respect to the optical axis is α (corresponding to α in the embodiment described later), 5 ° <α <30 ° (M-1) It is desirable to satisfy the conditional expression in order to correct aberration.
【0060】上記条件(M−1)の下限の5°を越える
と、光軸に対する第2反射面の傾きが小さくなりすぎ、
第1反射面で発生する回転非対称な収差を補正し切れな
くなる。また、上限の30°を越えると、光軸に対する
第2反射面の傾きが大きくなりすぎるため、第1面を透
過するときに色分散が大きく発生してしまい、光学性能
を劣化させてしまう。When the lower limit of 5 ° to the above condition (M-1) is exceeded, the inclination of the second reflecting surface with respect to the optical axis becomes too small.
It becomes impossible to correct rotationally asymmetric aberration generated on the first reflecting surface. On the other hand, when the angle exceeds the upper limit of 30 °, the inclination of the second reflection surface with respect to the optical axis becomes too large, so that a large chromatic dispersion occurs when the light passes through the first surface, thereby deteriorating the optical performance.
【0061】[0061]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の偏心プリズム光
学系の実施例1〜8について説明する。後述する各実施
例の構成パラメータにおいては、図1に示すように、光
学系7の瞳1の中心を光学系の原点として、光軸2を物
体中心から瞳1の中心(原点)を通る光線で定義し、瞳
1から光軸2に進む方向をZ軸方向、このZ軸に直交し
瞳1中心を通り、光線が光学系7によって折り曲げられ
る面内の方向をY軸方向、Y軸、Z軸に直交し、瞳1中
心を通る方向をX軸方向とし、瞳1から光学系7に向か
う方向をZ軸の正方向、光軸2から像面6の側をY軸の
正方向、そしてこれらY軸、Z軸と右手系を構成する方
向をX軸の正方向とする。なお、光線追跡は光学系7の
瞳1側の物体側から光学系7に入射する方向としてい
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments 1 to 8 of the decentered prism optical system according to the present invention will be described below. In the configuration parameters of each embodiment to be described later, as shown in FIG. 1, a light ray passing from the center of the pupil 1 of the optical system 7 to the origin of the optical system and passing the optical axis 2 from the center of the object to the center of the pupil 1 (origin). The direction from the pupil 1 to the optical axis 2 is the Z-axis direction, the direction in the plane perpendicular to the Z-axis and passing through the center of the pupil 1 and where the light beam is bent by the optical system 7 is the Y-axis direction, the Y-axis direction, The direction orthogonal to the Z axis and passing through the center of the pupil 1 is the X axis direction, the direction from the pupil 1 toward the optical system 7 is the positive direction of the Z axis, the direction from the optical axis 2 to the image plane 6 is the positive direction of the Y axis, The direction forming the right-handed system with these Y axis and Z axis is defined as the positive direction of the X axis. Note that the ray tracing is a direction in which the light enters the optical system 7 from the object side of the optical system 7 on the pupil 1 side.
【0062】そして、偏心が与えられている面について
は、その面の面頂位置の光学系7の原点である瞳1の中
心からのX軸方向、Y軸方向、Z軸方向の偏心量と、そ
の面の中心軸(アナモルフィック面、Xトーリック面、
Yトーリック面、自由曲面、回転対称非球面について
は、それぞれ以下の(a)式、(b)式、(c)式、
(d)式、(g)式のZ軸)のX軸、Y軸、Z軸それぞ
れを中心とする傾き角(それぞれα、β、γ)とが与え
られている。なお、その場合、αとβの正はそれぞれの
軸の正方向に対しての反時計回りを、γの正はZ軸の正
方向に対しての時計回りを意味する。その他、球面の曲
率半径、面間隔、媒質の屈折率、アッベ数が慣用法に従
って与えられている。For a plane with eccentricity, the amount of eccentricity in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions from the center of the pupil 1, which is the origin of the optical system 7 at the top of the surface, is determined. , The central axis of the plane (anamorphic plane, X toric plane,
For the Y toric surface, free-form surface, and rotationally symmetric aspheric surface, the following expressions (a), (b), (c),
The inclination angles (α, β, and γ) of the X axis, the Y axis, and the Z axis of equations (d) and (g), respectively, are given. In this case, the positive α and β mean counterclockwise in the positive direction of each axis, and the positive γ means clockwise in the positive direction of the Z axis. In addition, the radius of curvature of the spherical surface, the spacing between the surfaces, the refractive index of the medium, and the Abbe number are given according to conventional methods.
【0063】なお、アナモルフィック面の形状は以下の
式により定義する。面形状の原点を通り、光学面に垂直
な直線がアナモルフィック面の軸となる。The shape of the anamorphic surface is defined by the following equation. A straight line passing through the origin of the surface shape and perpendicular to the optical surface is the axis of the anamorphic surface.
【0064】Z=(Cx・X2 +Cy・Y2 )/[1+
{1−(1+Kx)Cx2 ・X2−(1+Ky)Cy2
・Y2 }1/2 ]+ΣRn{(1−Pn)X2 +(1+P
n)Y2 }(n+1) ここで、例としてn=4(4次項)を考えると、展開し
たとき、以下の式(a)で表すことができる。Z = (Cx · X 2 + Cy · Y 2 ) / [1+
{1- (1 + Kx) Cx 2 · X 2 − (1 + Ky) Cy 2
・ Y 2 } 1/2 ] + {Rn} (1-Pn) X 2 + (1 + P
n) Y 2 } (n + 1) Here, when n = 4 (fourth-order term) is considered as an example, when expanded, it can be expressed by the following equation (a).
【0065】 Z=(Cx・X2 +Cy・Y2 )/[1+{1−(1+Kx)Cx2 ・X2 −(1+Ky)Cy2 ・Y2 }1/2 ] +R1{(1−P1)X2 +(1+P1)Y2 }2 +R2{(1−P2)X2 +(1+P2)Y2 }3 +R3{(1−P3)X2 +(1+P3)Y2 }4 +R4{(1−P4)X2 +(1+P4)Y2 }5 ・・・(a) ただし、Zは面形状の原点に対する接平面からのずれ
量、CxはX軸方向曲率、CyはY軸方向曲率、Kxは
X軸方向円錐係数、KyはY軸方向円錐係数、Rnは非
球面項回転対称成分、Pnは非球面項回転非対称成分で
ある。なお、X軸方向曲率半径Rx、Y軸方向曲率半径
Ryと曲率Cx、Cyとの間には、 Rx=1/Cx,Ry=1/Cy の関係にある。Z = (Cx · X 2 + Cy · Y 2 ) / [1+ {1− (1 + Kx) Cx 2 · X 2 − (1 + Ky) Cy 2 · Y 2 } 1/2 ] + R1} (1-P1) X 2 + (1 + P1) Y 2} 2 + R2 {(1-P2) X 2 + (1 + P2) Y 2} 3 + R3 {(1-P3) X 2 + (1 + P3) Y 2} 4 + R4 {(1-P4 ) X 2 + (1 + P4) Y 2 } 5 (a) where Z is the amount of deviation from the tangent plane to the origin of the surface shape, Cx is the curvature in the X-axis direction, Cy is the curvature in the Y-axis direction, and Kx is X An axial conic coefficient, Ky is a Y-axial conic coefficient, Rn is an aspherical term rotationally symmetric component, and Pn is an aspherical term rotationally asymmetric component. The X-axis curvature radius Rx, the Y-axis curvature radius Ry, and the curvatures Cx, Cy have a relationship of Rx = 1 / Cx, Ry = 1 / Cy.
【0066】また、トーリック面にはXトーリック面と
Yトーリック面があり、それぞれ以下の式により定義す
る。面形状の原点を通り、光学面に垂直な直線がトーリ
ック面の軸となる。Xトーリック面は、 F(X)=Cx・X2 /[1+{1−(1+K)Cx2 ・X2 }1/2 ] +AX4 +BX6 +CX8 +DX10・・・ Z=F(X)+(1/2)Cy{Y2 +Z2 −F(X)2 }・・・(b) Yトーリック面は、 F(Y)=Cy・Y2 /[1+{1−(1+K)Cy2 ・Y2 }1/2 ] +AY4 +BY6 +CY8 +DY10・・・ Z=F(Y)+(1/2)Cx{X2 +Z2 −F(Y)2 }・・・(c) ただし、Zは面形状の原点に対する接平面からのずれ
量、CxはX軸方向曲率、CyはY軸方向曲率、Kは円
錐係数、A、B、C、Dは非球面係数である。なお、X
軸方向曲率半径Rx、Y軸方向曲率半径Ryと曲率C
x、Cyとの間には、 Rx=1/Cx,Ry=1/Cy の関係にある。The toric surface includes an X toric surface and a Y toric surface, each of which is defined by the following equation. A straight line passing through the origin of the surface shape and perpendicular to the optical surface is the axis of the toric surface. X toric surface, F (X) = Cx · X 2 / [1+ {1- (1 + K) Cx 2 · X 2} 1/2] + AX 4 + BX 6 + CX 8 + DX 10 ··· Z = F (X) + (1/2) Cy {Y 2 + Z 2 −F (X) 2 } (b) The Y toric surface is expressed as follows: F (Y) = Cy · Y 2 / [1+ {1− (1 + K) Cy 2・ Y 2 } 1/2 ] + AY 4 + BY 6 + CY 8 + DY 10 ... Z = F (Y) + (1 /) Cx {X 2 + Z 2 -F (Y) 2 } (c) Here, Z is the amount of deviation of the surface shape from the tangent plane to the origin, Cx is the curvature in the X-axis direction, Cy is the curvature in the Y-axis direction, K is the conic coefficient, and A, B, C, and D are the aspherical coefficients. Note that X
Axial radius of curvature Rx, Y-axis radius of curvature Ry and curvature C
x and Cy have a relationship of Rx = 1 / Cx, Ry = 1 / Cy.
【0067】また、回転非対称面である自由曲面の形状
は以下の式により定義する。その定義式のZ軸が回転非
対称面の軸となる。 Z=Σn Σm CnmXn Yn-m ただし、Σn はΣのnが0〜k、Σm はΣのmが0〜n
を表す。The shape of a free-form surface that is a rotationally asymmetric surface is defined by the following equation. The Z axis of the definition formula is the axis of the rotationally asymmetric surface. Z = Σ n Σ m proviso C nm X n Y nm, n is 0~k of sigma n is sigma, m of sigma m is sigma is 0~n
Represents
【0068】また、面対称自由曲面(対称面を1つのみ
有する自由曲面)を、この自由曲面を表す式により定義
する場合は、その対称面により生ずる対称性をX方向に
求める場合は、Xの奇数次項を0に(例えばX奇数次項
の係数を0にする)、その対称面により生ずる対称性を
Y方向に求める場合は、Yの奇数次項を0に(例えばY
奇数次項の係数を0にする)すればよい。When a plane-symmetric free-form surface (a free-form surface having only one symmetry surface) is defined by an expression representing this free-form surface, when the symmetry caused by the symmetry surface is determined in the X direction, X Is set to 0 (for example, the coefficient of the X odd order is set to 0) and the symmetry caused by the symmetry plane is obtained in the Y direction, the odd order of Y is set to 0 (for example, Y
The coefficient of the odd-order term may be set to 0).
【0069】ここで、例としてk=7(7次項)で、X
方向に対称な面対称自由曲面を上記定義式を展開した形
で表すと、以下の式となる。Here, as an example, if k = 7 (7th order term), X
When a plane-symmetric free-form surface symmetrical in the direction is expressed in a form in which the above-described definition expression is expanded, the following expression is obtained.
【0070】 Z=C2 +C3 Y+C4 X +C5 Y2 +C6 YX+C7 X2 +C8 Y3 +C9 Y2 X+C10YX2 +C11X3 +C12Y4 +C13Y3 X+C14Y2 X2 +C15YX3 +C16X4 +C17Y5 +C18Y4 X+C19Y3 X2 +C20Y2 X3 +C21YX4 +C22X5 +C23Y6 +C24Y5 X+C25Y4 X2 +C26Y3 X3 +C27Y2 X4 +C28YX5 +C29X6 +C30Y7 +C31Y6 X+C32Y5 X2 +C33Y4 X3 +C34Y3 X4 +C35Y2 X5 +C36YX6 +C37X7 ・・・(d) そして、X奇数次項の係数C4 ,C6 ,C9 ・・・を0
とする(後記の実施例)。なお、後記する構成のパラメ
ータ中において、記載のない非球面に関する係数は0で
ある。Z = C 2 + C 3 Y + C 4 X + C 5 Y 2 + C 6 YX + C 7 X 2 + C 8 Y 3 + C 9 Y 2 X + C 10 YX 2 + C 11 X 3 + C 12 Y 4 + C 13 Y 3 X + C 14 Y 2 X 2 + C 15 YX 3 + C 16 X 4 + C 17 Y 5 + C 18 Y 4 X + C 19 Y 3 X 2 + C 20 Y 2 X 3 + C 21 YX 4 + C 22 X 5 + C 23 Y 6 + C 24 Y 5 X + C 25 Y 4 X 2 + C 26 Y 3 X 3 + C 27 Y 2 X 4 + C 28 YX 5 + C 29 X 6 + C 30 Y 7 + C 31 Y 6 X + C 32 Y 5 X 2 + C 33 Y 4 X 3 + C 34 Y 3 X 4 + C 35 Y 2 X 5 + C 36 YX 6 + C 37 X 7 ... (D) And the coefficients C 4 , C 6 , C 9.
(Examples described later). In the parameters of the configuration described later, a coefficient relating to an aspheric surface not described is 0.
【0071】また、面対称自由曲面の他の定義式とし
て、Zernike多項式がある。この面の形状は以下
の式(e)により定義する。その定義式のZ軸がZer
nike多項式の軸となる。 X=R×cos(A) Y=R×sin(A) Z=D2 +D3 Rcos(A)+D4 Rsin(A) +D5 R2 cos(2A)+D6 (R2 −1)+D7 R2 sin(2A) +D8 R3 cos(3A) +D9 (3R3 −2R)cos(A) +D10(3R3 −2R)sin(A)+D11R3 sin(3A) +D12R4cos(4A)+D13(4R4 −3R2 )cos(2A) +D14(6R4 −6R2 +1)+D15(4R4 −3R2 )sin(2A) +D16R4 sin(4A) +D17R5 cos(5A) +D18(5R5 −4R3 )cos(3A) +D19(10R5 −12R3 +3R)cos(A) +D20(10R5 −12R3 +3R)sin(A) +D21(5R5 −4R3 )sin(3A) +D22R5 sin(5A) +D23R6cos(6A)+D24(6R6 −5R4 )cos(4A) +D25(15R6 −20R4 +6R2 )cos(2A) +D26(20R6 −30R4 +12R2 −1) +D27(15R6 −20R4 +6R2 )sin(2A) +D28(6R6 −5R4 )sin(4A) +D29R6sin(6A)・・・・・ ・・・(e) なお、上記においてX方向に対称な面として表した。た
だし、Dm (mは2以上の整数)は係数である。Another definition of a plane-symmetric free-form surface is a Zernike polynomial. The shape of this surface is defined by the following equation (e). The Z axis of the definition formula is Zer
This is the axis of the Nike polynomial. X = R × cos (A) Y = R × sin (A) Z = D 2 + D 3 R cos (A) + D 4 R sin (A) + D 5 R 2 cos (2A) + D 6 (R 2 -1) + D 7 R 2 sin (2A) + D 8 R 3 cos (3A) + D 9 (3R 3 -2R) cos (A) + D 10 (3R 3 -2R) sin (A) + D 11 R 3 sin (3A) + D 12 R 4 cos (4A) + D 13 ( 4R 4 -3R 2) cos (2A) + D 14 (6R 4 -6R 2 +1) + D 15 (4R 4 -3R 2) sin (2A) + D 16 R 4 sin (4A) + D 17 R 5 cos (5A) + D 18 (5R 5 -4R 3) cos (3A) + D 19 (10R 5 -12R 3 + 3R) cos (A) + D 20 (10R 5 -12R 3 + 3R) sin (A) + D 21 ( 5R 5 -4R 3) sin (3A ) + D 22 R 5 sin (5A) + D 23 R 6 cos (6A) + D 24 (6R 6 -5R 4) cos (4A) + D 25 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) cos (2A) + D 26 ( 20R 6 -30R 4 + 12R 2 -1) + D 27 (15R 6 -20R 4 + 6R 2) sin (2A) + D 28 (6R 6 −5R 4 ) sin (4A) + D 29 R 6 sin (6A) (E) In the above description, the plane is symmetric in the X direction. Here, D m (m is an integer of 2 or more) is a coefficient.
【0072】本発明において使用可能なその他の面の表
現例として、上記定義式(Z=ΣnΣm CnmX
n Yn-m )を、(d)式と同様、X方向に対称な面で、
k=7とした面を表す場合、以下の(f)式のように展
開することもできる。As an expression example of another surface that can be used in the present invention, the above defined expression (Z = {n} m C nm X
n Y nm ) in the plane symmetric to the X direction, as in the equation (d).
In the case of representing a plane where k = 7, it can be expanded as in the following equation (f).
【0073】 Z=C2 +C3 Y+C4 |X| +C5 Y2 +C6 Y|X|+C7 X2 +C8 Y3 +C9 Y2 |X|+C10YX2 +C11|X3 | +C12Y4 +C13Y3 |X|+C14Y2 X2 +C15Y|X3 |+C16X4 +C17Y5 +C18Y4 |X|+C19Y3 X2 +C20Y2 |X3 | +C21YX4 +C22|X5 | +C23Y6 +C24Y5 |X|+C25Y4 X2 +C26Y3 |X3 | +C27Y2 X4 +C28Y|X5 |+C29X6 +C30Y7 +C31Y6 |X|+C32Y5 X2 +C33Y4 |X3 | +C34Y3 X4 +C35Y2 |X5 |+C36YX6 +C37|X7 | ・・・(f) また、回転対称非球面の形状は以下の式により定義す
る。その定義式のZ軸が回転対称非球面の軸となる。 Z=(Y2 /R)/[1+{1−P(Y2 /R2 )}1/2 ] +A4 Y4 +A6 Y6 +A8 Y8 +A10Y10・・・ ・・・(g) ただし、YはZに垂直な方向であり、Rは近軸曲率半
径、Pは円錐係数、A4、A6 、A8 、A10は非球面係
数である。Z = C 2 + C 3 Y + C 4 | X | + C 5 Y 2 + C 6 Y | X | + C 7 X 2 + C 8 Y 3 + C 9 Y 2 | X | + C 10 YX 2 + C 11 | X 3 | + C 12 Y 4 + C 13 Y 3 | X | + C 14 Y 2 X 2 + C 15 Y | X 3 | + C 16 X 4 + C 17 Y 5 + C 18 Y 4 | X | + C 19 Y 3 X 2 + C 20 Y 2 | X 3 | + C 21 YX 4 + C 22 | X 5 | + C 23 Y 6 + C 24 Y 5 | X | + C 25 Y 4 X 2 + C 26 Y 3 | X 3 | + C 27 Y 2 X 4 + C 28 Y | X 5 | + C 29 X 6 + C 30 Y 7 + C 31 Y 6 | X | + C 32 Y 5 X 2 + C 33 Y 4 | X 3 | + C 34 Y 3 X 4 + C 35 Y 2 | X 5 | + C 36 YX 6 + C 37 | X 7 | (f) The shape of the rotationally symmetric aspheric surface is defined by the following equation. The Z axis in the definition formula is the axis of the rotationally symmetric aspherical surface. Z = (Y 2 / R) / [1+ {1-P (Y 2 / R 2)} 1/2] + A 4 Y 4 + A 6 Y 6 + A 8 Y 8 + A 10 Y 10 ··· ··· ( g) where Y is a direction perpendicular to Z, R is a paraxial radius of curvature, P is a conic coefficient, and A 4 , A 6 , A 8 , and A 10 are aspherical coefficients.
【0074】なお、後記する構成パラメータにおいて、
データの記載されていない非球面に関する項は0であ
る。屈折率についてはd線(波長587.56nm)に
対するものを表記してある。長さの単位はmmである。In the configuration parameters described below,
The term relating to an aspheric surface for which no data is described is zero. The refractive index for d-line (wavelength 587.56 nm) is shown. The unit of the length is mm.
【0075】次に、図3〜図10にそれぞれ実施例1〜
8の偏心プリズム光学系7の光軸2を含むY−Z断面図
を示す。何れの実施例の偏心プリズム光学系7も、図1
の場合と同様に、3つの面3、4、5からなっており、
その3つの面3〜5の間が屈折率が1より大きい透明媒
質で埋められていて、不図示の物体から発した光線束が
光軸2に沿って光学系7の瞳1をまず通過し、透過作用
と反射作用を有する第1面3に入射して光学系7内に入
り、その入射光線は瞳1から遠い側の反射作用のみを有
する反射面である第2面4で瞳1に近づく方向に反射さ
れ、今度は第1面3で瞳1から遠ざかる方向に再び反射
され、その反射光線は、透過作用のみを有する第3面5
を透過して像面6に到達し、結像する。Next, FIG. 3 to FIG.
8 is a YZ sectional view including the optical axis 2 of the eccentric prism optical system 7 of FIG. The decentered prism optical system 7 of any of the embodiments is the same as that shown in FIG.
As in the case of, it consists of three faces 3, 4, 5;
A space between the three surfaces 3 to 5 is filled with a transparent medium having a refractive index larger than 1, and a light beam emitted from an object (not shown) first passes through the pupil 1 of the optical system 7 along the optical axis 2. Incident on the first surface 3 having a transmitting action and a reflecting action and entering the optical system 7, and the incident light is incident on the pupil 1 at a second face 4, which is a reflecting face having a reflecting action only on the side farther from the pupil 1. The light is reflected in the approaching direction, and is again reflected on the first surface 3 in the direction away from the pupil 1, and the reflected light is transmitted through the third surface 5 having only the transmitting action.
And reaches the image plane 6 to form an image.
【0076】そして、実施例1〜3においては、第1面
3は瞳1側に凹面を向けて偏心した球面でなり、実施例
4においては、第1面3は瞳1側に凹面を向けて偏心し
た前記の(g)式で定義される回転対称非球面でなり、
また、実施例1〜4の何れの実施例においても、第2面
4、第3面5は前記の(d)式で定義される自由曲面か
らなる。In the first to third embodiments, the first surface 3 is a spherical surface eccentric with the concave surface facing the pupil 1 side. In the fourth embodiment, the first surface 3 has the concave surface facing the pupil 1 side. A rotationally symmetric aspherical surface defined by the above equation (g),
Further, in any of the first to fourth embodiments, the second surface 4 and the third surface 5 are formed by free-form surfaces defined by the above equation (d).
【0077】実施例5においては、実施例4と同様に、
第1面3は瞳1側に凹面を向けて偏心した前記の(g)
式で定義される回転対称非球面でなり、第2面4、第3
面5は前記の(d)式で定義される自由曲面からなる
が、像面6側で非テレセントリックになっており(他の
実施例はテレセントリックになっている。)、画像表示
装置の接眼光学系として用いるとき、像面6に配置する
LCDを小型にし、それに伴って偏心プリズム光学系7
もより小型に構成できるようにしている。In the fifth embodiment, similar to the fourth embodiment,
The first surface 3 is eccentric with the concave surface facing the pupil 1 (g).
The second surface 4 and the third surface
The surface 5 is composed of a free-form surface defined by the above equation (d), but is non-telecentric on the image surface 6 side (other embodiments are telecentric), and the eyepiece optics of the image display device. When used as a system, the size of the LCD disposed on the image plane 6 is reduced, and accordingly, the eccentric prism optical system 7
Can be configured to be smaller.
【0078】実施例6においては、第1面3は瞳1側に
凹面を向けて偏心した前記の(g)式で定義される回転
対称非球面でなり、第2面4は前記の(a)で定義され
るアナモルフィック面でなり、第3面5は前記の(d)
式で定義される自由曲面からなる。In the sixth embodiment, the first surface 3 is a rotationally symmetric aspheric surface defined by the above equation (g), which is decentered with the concave surface facing the pupil 1 side, and the second surface 4 is the above (a ), And the third surface 5 is the anamorphic surface defined in (d) above.
It consists of a free-form surface defined by an equation.
【0079】実施例7においては、第1面3は瞳1側に
凹面を向けて偏心した前記の(g)式で定義される回転
対称非球面でなり、第2面4は前記の(b)で定義され
るXトーリック面でなり、第3面5は前記の(d)式で
定義される自由曲面からなる。In the seventh embodiment, the first surface 3 is a rotationally symmetric aspheric surface defined by the above equation (g), which is decentered with the concave surface facing the pupil 1 side, and the second surface 4 is the above (b) ), And the third surface 5 is a free-form surface defined by the above equation (d).
【0080】実施例8においては、第1面3は瞳1側に
凹面を向けて偏心した前記の(g)式で定義される回転
対称非球面でなり、第2面4は前記の(c)で定義され
るYトーリック面でなり、第3面5は前記の(d)式で
定義される自由曲面からなる。In the eighth embodiment, the first surface 3 is a rotationally symmetric aspheric surface defined by the above equation (g), which is decentered with the concave surface facing the pupil 1 side, and the second surface 4 is the (c) ), And the third surface 5 is a free-form surface defined by the above equation (d).
【0081】また、画像表示装置の接眼光学系として構
成するときには、像面6に配置するLCDは、実施例1
〜4、6〜8は0.7インチタイプの縦横14.4mm
×10.7mmの画面のものを、また、実施例5は0.
55インチタイプの縦横11.2mm×8.3mmの画
面のものを使用するようになっており、実施例1〜4
は、水平画角37°、垂直画角27.6°、瞳径4mm
であり、実施例5〜8は、水平画角35°、垂直画角2
6.6°、瞳径4mmである。以下に、上記実施例1〜
8の構成パラメータを示す。When the image display device is configured as an eyepiece optical system, the LCD disposed on the image plane 6 is the same as that of the first embodiment.
~ 4,6 ~ 8 are 0.7 inch type 14.4mm length and width
X10.7 mm screen, and Example 5 had a screen size of 0.1 mm.
A 55-inch screen with a vertical and horizontal 11.2 mm × 8.3 mm screen is used.
Is horizontal view angle 37 °, vertical view angle 27.6 °, pupil diameter 4mm
In Examples 5 to 8, the horizontal angle of view was 35 ° and the vertical angle of view was 2
6.6 °, pupil diameter 4 mm. The following Examples 1 to
8 shows the configuration parameters of FIG.
【0082】 実施例1 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(瞳) 2 -167.559 偏心(1) 1.4922 57.5 3 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 4 -167.559 偏心(1) 1.4922 57.5 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 自由曲面 C5 -8.2644×10-3 C7 -8.9985×10-3 C8 3.7852×10-5 C10 1.3727×10-5 C12 3.4753×10-8 C14 -3.2511×10-6 C16 -7.6369×10-7 C17 1.5767×10-7 C19 -6.2172×10-8 C21 2.9399×10-8 C23 5.8293×10-9 C25 4.0550×10-9 C27 1.7532×10-9 C29 -9.2932×10-10 C30 7.9948×10-11 C32 4.2710×10-10 C34 2.2002×10-10 C36 -1.1987×10-10 自由曲面 C5 -2.4569×10-2 C7 -9.2271×10-3 C8 1.8803×10-3 C10 9.0656×10-4 C12 5.3303×10-5 C14 1.8144×10-4 C16 8.6739×10-6 C17 -1.1351×10-5 C19 -1.6466×10-5 C21 -9.3221×10-7 X Y Z α(°) β(°) γ(°) 偏心(1) 0.000 7.108 25.777 19.22 0.00 0.00 偏心(2) 0.000 4.756 37.554 -8.06 0.00 0.00 偏心(3) 0.000 19.525 30.305 86.90 0.00 0.00 偏心(4) 0.000 23.309 33.150 61.64 0.00 0.00 。Example 1 Surface number Curvature radius Interval Eccentricity Refractive index Abbe number Object plane 数 ∞ 1 ∞ (pupil) 2 -167.559 Eccentricity (1) 1.4922 57.5 3 Free-form surface Eccentricity (2) 1.4922 57.5 4 -167.559 Eccentricity (1) 1.4922 57.5 5 Free-form surface Eccentricity (3) Image plane ∞ Eccentricity (4) Free-form surface C 5 -8.2644 × 10 -3 C 7 -8.9985 × 10 -3 C 8 3.7852 × 10 -5 C 10 1.3727 × 10 -5 C 12 3.4753 × 10 -8 C 14 -3.2 511 × 10 -6 C 16 -7.6369 × 10 -7 C 17 1.5767 × 10 -7 C 19 -6.2172 × 10 -8 C 21 2.9 399 × 10 -8 C 23 5.8 293 × 10 -9 C 25 4.0550 × 10 -9 C 27 1.7532 × 10 -9 C 29 -9.2932 × 10 -10 C 30 7.9948 × 10 -11 C 32 4.2710 × 10 -10 C 34 2.2002 × 10 -10 C 36 -1.1987 × 10 - 10 free-form surface C 5 -2.4569 × 10 -2 C 7 -9.2271 × 10 -3 C 8 1.8803 × 10 -3 C 10 9.0656 × 10 -4 C 12 5.3303 × 10 -5 C 14 1.8144 × 10 -4 C 16 8.6739 × 10 -6 C 17 -1.1351 × 10 -5 C 19 -1.6466 × 10 -5 C 21 -9.3221 × 10 -7 XYZ Zα (°) β (°) γ (°) Eccentricity (1) 0.000 7.108 25.777 19.22 0.00 0.00 Eccentricity (2) 0.0 00 4.756 37.554 -8.06 0.00 0.00 Eccentricity (3) 0.000 19.525 30.305 86.90 0.00 0.00 Eccentricity (4) 0.000 23.309 33.150 61.64 0.00 0.00.
【0083】 実施例2 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(瞳) 2 -109.365 偏心(1) 1.4922 57.5 3 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 4 -109.365 偏心(1) 1.4922 57.5 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 自由曲面 C5 -1.0133×10-2 C7 -1.0025×10-2 C8 5.6608×10-5 C10 2.5415×10-5 C12 -2.1481×10-6 C14 -3.4315×10-6 C16 -1.3836×10-6 C17 -4.1483×10-8 C19 6.6703×10-8 C21 3.5615×10-8 C23 8.7397×10-9 C25 -1.2505×10-8 C27 -4.5501×10-10 C29 2.6484×10-10 C30 -1.9631×10-10 C32 4.6259×10-10 C34 -4.9439×10-12 C36 -1.1870×10-10 自由曲面 C5 -1.6101×10-2 C7 8.9510×10-3 C8 -2.3326×10-3 C10 -7.6454×10-5 C12 -1.8499×10-4 C14 -5.5035×10-4 C16 2.0491×10-5 C19 -3.6151×10-5 C21 1.5782×10-6 X Y Z α(°) β(°) γ(°) 偏心(1) 0.000 7.977 25.617 14.61 0.00 0.00 偏心(2) 0.000 -2.742 35.528 -19.28 0.00 0.00 偏心(3) 0.000 19.605 22.719 93.54 0.00 0.00 偏心(4) 0.000 22.522 33.564 58.60 0.00 0.00 。Example 2 Surface number Curvature radius Interval Eccentricity Refractive index Abbe number Object plane 面 ∞ 1 ∞ (pupil) 2 -109.365 Eccentricity (1) 1.4922 57.5 3 Free-form surface Eccentricity (2) 1.4922 57.5 4 -109.365 Eccentricity (1) 1.4922 57.5 5 Free-form surface Eccentricity (3) Image surface ∞ Eccentricity (4) Free-form surface C 5 -1.0133 × 10 -2 C 7 -1.0025 × 10 -2 C 8 5.6608 × 10 -5 C 10 2.5415 × 10 -5 C 12 -2.1481 × 10 -6 C 14 -3.4315 × 10 -6 C 16 -1.3836 × 10 -6 C 17 -4.1483 × 10 -8 C 19 6.6703 × 10 -8 C 21 3.5615 × 10 -8 C 23 8.7397 × 10 - 9 C 25 -1.2505 × 10 -8 C 27 -4.5501 × 10 -10 C 29 2.6484 × 10 -10 C 30 -1.9631 × 10 -10 C 32 4.6259 × 10 -10 C 34 -4.9439 × 10 -12 C 36 - 1.1870 × 10 -10 Free-form surface C 5 -1.6101 × 10 -2 C 7 8.9 510 × 10 -3 C 8 -2.3326 × 10 -3 C 10 -7.6454 × 10 -5 C 12 -1.8499 × 10 -4 C 14 -5.5035 × 10 -4 C 16 2.0491 × 10 -5 C 19 -3.6151 × 10 -5 C 21 1.5782 × 10 -6 XYZ Zα (°) β (°) γ (°) Eccentricity (1) 0.000 7.977 25.617 14.61 0.00 0.00 Eccentricity (2) 0.000 -2.742 35. 528 -19.28 0.00 0.00 Eccentricity (3) 0.000 19.605 22.719 93.54 0.00 0.00 Eccentricity (4) 0.000 22.522 33.564 58.60 0.00 0.00.
【0084】 実施例3 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(瞳) 2 -131.243 偏心(1) 1.4922 57.5 3 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 4 -131.243 偏心(1) 1.4922 57.5 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 自由曲面 C5 -8.9284×10-3 C7 -9.2053×10-3 C8 3.8229×10-5 C10 4.2262×10-5 C12 -7.2223×10-7 C14 -1.3031×10-6 C16 -1.9520×10-6 C17 1.1271×10-7 C19 -3.6870×10-8 C21 -1.1768×10-7 C23 1.6276×10-9 C25 -6.7166×10-9 C27 -7.7763×10-9 C29 3.4606×10-9 C30 -2.4515×10-10 C32 2.9077×10-10 C34 -1.8189×10-10 C36 -1.8698×10-10 自由曲面 C5 -4.9779×10-3 C7 -1.7671×10-2 C8 -7.3015×10-4 C10 2.7601×10-3 C12 -1.6689×10-4 C14 -3.4904×10-4 C16 2.3877×10-4 C19 -2.6265×10-5 C21 -1.7550×10-5 C25 -4.7065×10-7 C27 3.7320×10-6 C29 -1.1090×10-6 C32 -1.0260×10-7 C34 2.4355×10-7 C36 1.6830×10-7 X Y Z α(°) β(°) γ(°) 偏心(1) 0.000 8.065 25.582 15.00
0.00 0.00 偏心(2) 0.000 1.394 37.156 -13.88
0.00 0.00 偏心(3) 0.000 20.169 24.811 92.24 0.00 0.00 偏心(4) 0.000 23.024 33.868 57.68 0.00 0.00 。Example 3 Surface Number Curvature Radius Interval Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ ∞ 1 ∞ (pupil) 2 -131.243 Eccentricity (1) 1.4922 57.5 3 Free-form Surface Eccentricity (2) 1.4922 57.5 4 -131.243 Eccentricity (1) 1.4922 57.5 5 Free-form surface Eccentricity (3) Image surface ∞ Eccentricity (4) Free-form surface C 5 -8.9284 × 10 -3 C 7 -9.2053 × 10 -3 C 8 3.8229 × 10 -5 C 10 4.2262 × 10 -5 C 12 -7.2223 × 10 -7 C 14 -1.3031 × 10 -6 C 16 -1.9520 × 10 -6 C 17 1.1271 × 10 -7 C 19 -3.6870 × 10 -8 C 21 -1.1768 × 10 -7 C 23 1.6276 × 10 -9 C 25 -6.7166 × 10 -9 C 27 -7.7763 × 10 -9 C 29 3.4606 × 10 -9 C 30 -2.4515 × 10 -10 C 32 2.9077 × 10 -10 C 34 -1.8189 × 10 -10 C 36 -1.8698 × 10 -10 free curved surface C 5 -4.9779 × 10 -3 C 7 -1.7671 × 10 -2 C 8 -7.3015 × 10 -4 C 10 2.7601 × 10 -3 C 12 -1.6689 × 10 -4 C 14 - 3.4904 × 10 -4 C 16 2.3877 × 10 -4 C 19 -2.6265 × 10 -5 C 21 -1.7550 × 10 -5 C 25 -4.7065 × 10 -7 C 27 3.7320 × 10 -6 C 29 -1.1090 × 10 - 6 C 32 -1.0 260 × 10 -7 C 34 2.4355 × 10 -7 C 36 1 .6830 × 10 -7 XYZ α (°) β (°) γ (°) Eccentricity (1) 0.000 8.065 25.582 15.00
0.00 0.00 Eccentricity (2) 0.000 1.394 37.156 -13.88
0.00 0.00 Eccentricity (3) 0.000 20.169 24.811 92.24 0.00 0.00 Eccentricity (4) 0.000 23.024 33.868 57.68 0.00 0.00.
【0085】 実施例4 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ ∞ 1 ∞(瞳) 2 -121.590(非球面) 偏心(1) 1.4922 57.5 3 自由曲面 偏心(2) 1.4922 57.5 4 -121.590(非球面) 偏心(1) 1.4922 57.5 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号:2,4 P = 1 A4 =-0.47078 ×10-5 A6 = 0.91622 ×10-8 A8 = 0.14049 ×10-10 A10=-0.31035 ×10-13 自由曲面 C5 -9.8116×10-3 C7 -9.9228×10-3 C8 3.0681×10-5 C10 4.5462×10-5 C12 -3.8345×10-6 C14 -4.1008×10-6 C16 -4.6317×10-6 C17 2.1625×10-7 C19 1.6597×10-7 C21 -1.6454×10-7 C23 1.0751×10-8 C25 4.0250×10-9 C27 3.4501×10-9 C29 8.6519×10-9 C30 -5.3805×10-10 C32 -1.0139×10-9 C34 -5.5962×10-10 C36 2.7231×10-10 自由曲面 C5 -4.7478×10-2 C7 -1.8423×10-2 C8 -5.2664×10-3 C10 5.1605×10-4 C12 -2.4447×10-4 C14 -5.4622×10-4 C16 4.7482×10-4 C19 -1.2350×10-4 C21 -2.0224×10-5 C25 -1.1895×10-5 C27 3.5172×10-7 C29 -2.4403×10-6 C32 -3.8988×10-7 C34 -1.1605×10-8 C36 2.3716×10-7 X Y Z α(°) β(°) γ(°) 偏心(1) 0.000 7.771 25.658 15.00 0.00 0.00 偏心(2) 0.000 1.049 36.261 -14.93 0.00 0.00 偏心(3) 0.000 19.049 21.405 98.38 0.00 0.00 偏心(4) 0.000 22.022 33.091 59.19 0.00 0.00 。Example 4 Surface Number Curvature Radius Interval Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ ∞ 1 ∞ (pupil) 2 -121.590 (aspherical surface) Eccentricity (1) 1.4922 57.5 3 Free-form surface Eccentricity (2) 1.4922 57.5 4 -121.590 (Aspherical surface) Eccentricity (1) 1.4922 57.5 5 Free-form surface Eccentricity (3) Image surface 偏 Eccentricity (4) Aspherical surface coefficient Surface number: 2,4 P = 1 A 4 = -0.47078 × 10 -5 A 6 = 0.91622 × 10 -8 A 8 = 0.14049 × 10 -10 A 10 = -0.31035 × 10 -13 Free-form surface C 5 -9.8116 × 10 -3 C 7 -9.9228 × 10 -3 C 8 3.0681 × 10 -5 C 10 4.5462 × 10 -5 C 12 -3.8345 × 10 -6 C 14 -4.1008 × 10 -6 C 16 -4.6317 × 10 -6 C 17 2.1625 × 10 -7 C 19 1.6597 × 10 -7 C 21 -1.6454 × 10 -7 C 23 1.0751 × 10 -8 C 25 4.0 250 × 10 -9 C 27 3.4501 × 10 -9 C 29 8.6 519 × 10 -9 C 30 -5.3805 × 10 -10 C 32 -1.0 139 × 10 -9 C 34 -5.5962 × 10 -10 C 36 2.7231 × 10 -10 Free-form surface C 5 -4.7478 × 10 -2 C 7 -1.8423 × 10 -2 C 8 -5.2664 × 10 -3 C 10 5.1605 × 10 -4 C 12 -2.4447 × 10 -4 C 14 -5.4622 × 10 -4 C 16 4.7482 × 10 -4 C 19 -1.2350 × 10 -4 C 21 -2.0224 × 10 -5 C 25 -1.1895 × 10 -5 C 27 3.5172 × 10 -7 C 29 -2.4403 × 10 -6 C 32 -3.8988 × 10 - 7 C 34 -1.1605 × 10 -8 C 36 2.3716 × 10 -7 XYZ α (°) β (°) γ (°) Eccentricity (1) 0.000 7.771 25.658 15.00 0.00 0.00 Eccentricity (2) 0.000 1.049 36.261 -14.93 0.00 0.00 Eccentricity (3) 0.000 19.049 21.405 98.38 0.00 0.00 Eccentricity (4) 0.000 22.022 33.091 59.19 0.00 0.00.
【0086】 実施例5 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞(瞳) 2 -72.86 (非球面) 偏心(1) 1.5254 56.2 3 自由曲面 偏心(2) 1.5254 56.2 4 -72.86 (非球面) 偏心(1) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号:2,4 P = 1 A4 = 7.3202×10-6 A6 =-4.5848×10-8 A8 = 1.2150×10-10 A10=-1.1619×10-13 自由曲面 C5 -1.2157×10-2 C7 -1.2440×10-2 C8 7.1548×10-5 C10 2.6433×10-5 C12 -6.0201×10-7 C14 -2.9464×10-6 C16 -1.8443×10-6 C17 1.0037×10-7 C19 2.5993×10-7 C21 9.7975×10-8 自由曲面 C5 -4.1183×10-2 C7 -2.1928×10-3 C12 -1.0567×10-4 C1 1.4766×10-5 X Y Z α(°) β(°) γ(°) 偏心(1) 0.00 7.45 27.79 14.47 0.00 0.00 偏心(2) 0.00 0.43 37.36 -16.58 0.00 0.00 偏心(3) 0.00 17.08 32.25 69.19 0.00 0.00 偏心(4) 0.00 19.49 33.47 61.09 0.00 0.00 。Example 5 Surface Number Curvature Radius Interval Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ -1000.00 1 ∞ (pupil) 2 -72.86 (aspherical surface) Eccentricity (1) 1.5254 56.2 3 Free-form surface Eccentricity (2) 1.5254 56.2 4- 72.86 (Aspherical surface) Eccentricity (1) 1.5254 56.2 5 Free-form surface Eccentricity (3) Image surface ∞ Eccentricity (4) Aspherical surface coefficient Surface number: 2,4 P = 1 A 4 = 7.3202 × 10 -6 A 6 = -4.5848 × 10 -8 A 8 = 1.2150 × 10 -10 A 10 = -1.1619 × 10 -13 Free-form surface C 5 -1.2157 × 10 -2 C 7 -1.2440 × 10 -2 C 8 7.1548 × 10 -5 C 10 2.6433 × 10 -5 C 12 -6.0201 × 10 -7 C 14 -2.9464 × 10 -6 C 16 -1.8443 × 10 -6 C 17 1.0037 × 10 -7 C 19 2.5993 × 10 -7 C 21 9.7975 × 10 -8 Free-form surface C 5 -4.1183 × 10 -2 C 7 -2.1928 × 10 -3 C 12 -1.0567 × 10 -4 C 1 1.4766 × 10 -5 XYZ α (°) β (°) γ (°) Eccentricity (1) 0.00 7.45 27.79 14.47 0.00 0.00 Eccentricity (2) 0.00 0.43 37.36 -16.58 0.00 0.00 Eccentricity (3) 0.00 17.08 32.25 69.19 0.00 0.00 Eccentricity (4) 0.00 19.49 33.47 61.09 0.00 0.00.
【0087】 実施例6 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞(瞳) 2 -135.92 (非球面) 偏心(1) 1.5254 56.2 3 Rx -53.99 偏心(2) 1.5254 56.2 Ry -54.82 (アナモルフィック面) 4 -135.92 (非球面) 偏心(1) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号:2,4 P = 1 A4 = 3.0229×10-6 A6 =-2.0717×10-9 アナモルフィック面 Kx= 0 Ky= 0 R1= 4.7325×10-8 R2= 8.6594×10-10 P1= 0 P2= 0 自由曲面 C5 -1.8749×10-3 C7 9.1597×10-3 C8 8.2909×10-4 C10 -8.4394×10-5 C12 5.2728×10-5 C14 -1.6639×10-5 C16 -3.2691×10-5 X Y Z α(°) β(°) γ(°) 偏心(1) 0.00 8.04 27.45 21.43 0.00 0.00 偏心(2) 0.00 1.00 39.30 -12.15 0.00 0.00 偏心(3) 0.00 18.33 30.49 91.46 0.00 0.00 偏心(4) 0.00 23.20 32.92 68.80 0.00 0.00 。Example 6 Surface Number Curvature Radius Interval Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ -1000.00 1 ∞ (pupil) 2 -135.92 (aspheric) Eccentricity (1) 1.5254 56.2 3 Rx -53.99 Eccentricity (2) 1.5254 56.2 Ry -54.82 (anamorphic surface) 4 -135.92 (aspherical) eccentric (1) 1.5254 56.2 5 free curved eccentric (3) image surface ∞ eccentricity (4) aspheric coefficient surface number: 2,4 P = 1 A 4 = 3.0229 × 10 -6 A 6 = -2.0717 × 10 -9 Anamorphic surface Kx = 0 Ky = 0 R1 = 4.7325 × 10 -8 R2 = 8.6594 × 10 -10 P1 = 0 P2 = 0 Free-form surface C 5 -1.8749 × 10 -3 C 7 9.1597 × 10 -3 C 8 8.2909 × 10 -4 C 10 -8.4394 × 10 -5 C 12 5.2728 × 10 -5 C 14 -1.6639 × 10 -5 C 16 -3.2691 × 10 -5 X YZ α (°) β (°) γ (°) Eccentricity (1) 0.00 8.04 27.45 21.43 0.00 0.00 Eccentricity (2) 0.00 1.00 39.30 -12.15 0.00 0.00 Eccentricity (3) 0.00 18.33 30.49 91.46 0.00 0.00 Eccentricity (4) 0.00 23.20 32.92 68.80 0.00 0.00.
【0088】 実施例7 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞(瞳) 2 -114.15 (非球面) 偏心(1) 1.5254 56.2 3 Rx -50.16 偏心(2) 1.5254 56.2 Ry -51.55 (Xトーリック面) 4 -114.15 (非球面) 偏心(1) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号:2,4 P = 1 A4 = 3.5141×10-6 A6 =-2.6064×10-9 Xトーリック面 K = 0 A = 3.0895×10-6 B =-8.2732×10-9 自由曲面 C5 -2.0345×10-3 C7 1.0406×10-2 C8 1.4416×10-3 C10 -3.0693×10-5 C12 3.7247×10-5 C14 -1.5925×10-6 C16 -4.7704×10-5 X Y Z α(°) β(°) γ(°) 偏心(1) 0.00 8.22 27.43 19.91 0.00 0.00 偏心(2) 0.00 0.86 38.81 -13.66 0.00 0.00 偏心(3) 0.00 17.87 30.43 88.91 0.00 0.00 偏心(4) 0.00 22.24 32.58 70.07 0.00 0.00 。Example 7 Surface Number Curvature Radius Interval Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ -1000.00 1 ∞ (pupil) 2 -114.15 (aspheric) Eccentricity (1) 1.5254 56.2 3 Rx -50.16 Eccentricity (2) 1.5254 56.2 Ry -51.55 (X toric surface) 4 -114.15 (aspherical) eccentric (1) 1.5254 56.2 5 free curved eccentric (3) image surface ∞ eccentricity (4) aspheric coefficient surface number: 2,4 P = 1 A 4 = 3.5141 × 10 -6 A 6 = -2.6064 × 10 -9 X toric surface K = 0 A = 3.0895 × 10 -6 B = -8.2732 × 10 -9 free curved surface C 5 -2.0345 × 10 -3 C 7 1.0406 × 10 - 2 C 8 1.4416 × 10 -3 C 10 -3.0693 × 10 -5 C 12 3.7247 × 10 -5 C 14 -1.5925 × 10 -6 C 16 -4.7704 × 10 -5 XYZ α (°) β (°) γ (°) Eccentricity (1) 0.00 8.22 27.43 19.91 0.00 0.00 Eccentricity (2) 0.00 0.86 38.81 -13.66 0.00 0.00 Eccentricity (3) 0.00 17.87 30.43 88.91 0.00 0.00 Eccentricity (4) 0.00 22.24 32.58 70.07 0.00 0.00.
【0089】 実施例8 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ -1000.00 1 ∞(瞳) 2 -180.53 (非球面) 偏心(1) 1.5254 56.2 3 Rx -57.08 偏心(2) 1.5254 56.2 Ry -60.96 (Yトーリック面) 4 -180.53 (非球面) 偏心(1) 1.5254 56.2 5 自由曲面 偏心(3) 像 面 ∞ 偏心(4) 非球面係数 面番号:2,4 P = 1 A4 = 1.1219×10-6 A6 =-4.6751×10-10 Yトーリック面 K = 0 A =-3.7067×10-6 B = 8.2099×10-9 自由曲面 C5 -2.3428×10-2 C7 7.0092×10-3 C8 1.1904×10-3 C10 7.4712×10-5 C12 3.3526×10-4 C14 4.6065×10-5 C16 -2.4730×10-5 X Y Z α(°) β(°) γ(°) 偏心(1) 0.00 8.16 27.28 25.23 0.00 0.00 偏心(2) 0.00 1.35 40.47 -9.67 0.00 0.00 偏心(3) 0.00 19.09 29.65 96.11 0.00 0.00 偏心(4) 0.00 23.55 31.50 74.19 0.00 0.00 。Example 8 Surface Number Curvature Radius Interval Eccentricity Refractive Index Abbe Number Object Surface ∞ -1000.00 1 ∞ (pupil) 2 -180.53 (aspheric) Eccentricity (1) 1.5254 56.2 3 Rx -57.08 Eccentricity (2) 1.5254 56.2 Ry -60.96 (Y toric surface) 4 -180.53 (aspherical) eccentric (1) 1.5254 56.2 5 free curved eccentric (3) image surface ∞ eccentricity (4) aspheric coefficient surface number: 2,4 P = 1 A 4 = 1.1219 × 10 -6 A 6 = -4.6751 × 10 -10 Y toric surface K = 0 A = -3.7067 × 10 -6 B = 8.2099 × 10 -9 free curved surface C 5 -2.3428 × 10 -2 C 7 7.0092 × 10 - 3 C 8 1.1904 × 10 -3 C 10 7.4712 × 10 -5 C 12 3.3526 × 10 -4 C 14 4.6065 × 10 -5 C 16 -2.4730 × 10 -5 XYZ α (°) β (°) γ ( °) Eccentricity (1) 0.00 8.16 27.28 25.23 0.00 0.00 Eccentricity (2) 0.00 1.35 40.47 -9.67 0.00 0.00 Eccentricity (3) 0.00 19.09 29.65 96.11 0.00 0.00 Eccentricity (4) 0.00 23.55 31.50 74.19 0.00 0.00.
【0090】以上の実施例1〜8の像歪みを表す収差図
をそれぞれ図11〜図18に示す。これら収差図中、縦
軸はX方向の像高、横軸はY方向の像高を表す。また、
実施例1の収差補正状態を表すスポットダイアグラムを
図19〜図21に示す。これらの図において、スポット
ダイアグラムの左側の4つの数字の中、上段2つの数字
は、長方形の画面中央の座標(X,Y)を(0.00,
0.00)、右端中央の座標を(0、00,−1.0
0)、右上隅の座標を(1.00,−1.00)、上端
中央の座標を(1.00,0.00)のように表現した
場合の座標(X,Y)を示し、下段の2つの数字は、光
軸(画面中央)に対して上記座標(X,Y)方向がなす
角度(画角)のX成分、Y成分(度表示)を示す。ま
た、実施例5の横収差図を図22〜図24に示す。これ
らの横収差図において、括弧内に示された数字は(水平
(X方向)画角,垂直(Y方向)画角)を表し、その画
角における横収差を示す。FIGS. 11 to 18 show aberration diagrams representing image distortions in the above-described Examples 1 to 8, respectively. In these aberration diagrams, the vertical axis represents the image height in the X direction, and the horizontal axis represents the image height in the Y direction. Also,
19 to 21 show spot diagrams representing the aberration correction state of the first embodiment. In these figures, among the four numbers on the left side of the spot diagram, the upper two numbers indicate coordinates (X, Y) of the center of the rectangular screen at (0.00, 0.00).
0.00), and the coordinates at the center of the right end are (0, 00, -1.0).
0), coordinates (X, Y) when the coordinates of the upper right corner are expressed as (1.00, -1.00) and the coordinates of the center of the upper end are expressed as (1.00, 0.00). Indicate the X component and the Y component (degree display) of the angle (angle of view) formed by the above-mentioned coordinate (X, Y) direction with respect to the optical axis (center of the screen). 22 to 24 show lateral aberration diagrams of the fifth embodiment. In these lateral aberration diagrams, the numbers in parentheses indicate (horizontal (X direction) angle of view, vertical (Y direction) angle of view), and indicate the lateral aberration at that angle of view.
【0091】次に、上記実施例1〜8の前記条件式(A
−1)〜(J−1)に関するパラメータの値を示す。 Next, the conditional expressions (A)
-1) to (J-1) are shown.
【0092】以上のような本発明の偏心プリズム光学系
は、画像表示装置に利用することができる。その一例と
して、図25に頭部装着型の画像表示装置を観察者頭部
に装着した状態を、図26にその断面図を示す。この構
成は、本発明の偏心プリズム光学系を図26に示すよう
に接眼光学系100として用いており、接眼光学系10
0と画像表示素子101からなる組みを左右一対用意
し、それらを眼輻距離だけ離して支持することにより、
両眼で観察できる据え付け型又は頭部装着型画像表示装
置のようなポータブル型の画像表示装置102として構
成されている。The eccentric prism optical system of the present invention as described above can be used for an image display device. As an example, FIG. 25 shows a state in which the head-mounted image display device is mounted on the observer's head, and FIG. 26 is a cross-sectional view thereof. In this configuration, the decentered prism optical system of the present invention is used as an eyepiece optical system 100 as shown in FIG.
By preparing a pair consisting of 0 and the image display element 101 on the left and right, and supporting them at a distance of the eye distance,
It is configured as a portable image display device 102 such as a stationary or head mounted image display device that can be observed with both eyes.
【0093】すなわち、表示装置本体102には、上記
のような接眼光学系100が左右一対備えられ、それら
に対応して像面に液晶表示素子からなる画像表示素子1
01が配置されている。そして、表示装置本体102に
は、図25に示すように、左右に連続して図示のような
側頭フレーム103が設けられ、表示装置本体102を
観察者の眼前に保持できるようになっている。That is, the display device main body 102 is provided with a pair of left and right eyepiece optical systems 100 as described above, and the image display element 1 comprising a liquid crystal display element on the image plane corresponding to them.
01 is arranged. Then, as shown in FIG. 25, the display device main body 102 is provided with a temporal frame 103 as shown in the figure continuously on the left and right, so that the display device main body 102 can be held in front of the observer. .
【0094】また、側頭フレーム103にはスピーカ1
04が付設されており、画像観察と共に立体音響を聞く
ことができるようになっている。このようにスピーカ1
04を有する表示装置本体102には、映像音声伝達コ
ード105を介してポータブルビデオカセット等の再生
装置106が接続されているので、観察者はこの再生装
置106を図示のようにベルト箇所等の任意の位置に保
持して、映像音響を楽しむことができるようになってい
る。図25の符号107は再生装置106のスイッチ、
ボリューム等の調節部である。なお、表示装置本体10
2の内部に映像処理、音声処理回路等の電子部品を内蔵
させてある。The speaker 1 is provided on the temporal frame 103.
04 is provided so that stereophonic sound can be heard together with image observation. Thus, the speaker 1
Since the playback device 106 such as a portable video cassette is connected to the display device main body 102 having the video signal 04 via the video / audio transmission code 105, the observer can attach the playback device 106 to an arbitrary portion such as a belt as shown in the figure. , So that the user can enjoy video and audio. Reference numeral 107 in FIG. 25 denotes a switch of the playback device 106,
This is an adjustment unit for adjusting the volume and the like. The display device body 10
2, electronic components such as a video processing circuit and an audio processing circuit are incorporated.
【0095】なお、コード105は先端をジャックにし
て、既存のビデオデッキ等に取り付け可能としてもよ
い。さらに、TV電波受信用チューナーに接続してTV
鑑賞用としてもよいし、コンピュータに接続してコンピ
ュータグラフィックスの映像や、コンピュータからのメ
ッセージ映像等を受信するようにしてもよい。また、邪
魔なコードを排斥するために、アンテナを接続して外部
からの信号を電波によって受信するようにしてもよい。
さらに、本発明の偏心プリズム光学系は、接眼光学系を
左右何れか一方の眼前に配置した片眼用の頭部装着型画
像表示装置に用いてもよい。The cord 105 may have a jack at the tip so that it can be attached to an existing video deck or the like. Furthermore, it is connected to a tuner for TV radio wave reception,
It may be used for viewing, or may be connected to a computer to receive computer graphics images, message images from the computer, and the like. Also, in order to reject an obstructive code, an antenna may be connected to receive an external signal by radio waves.
Further, the decentered prism optical system of the present invention may be used in a head mounted image display device for one eye in which an eyepiece optical system is disposed in front of one of the left and right eyes.
【0096】また、本発明の偏心プリズム光学系は、撮
影光学装置や観察光学装置にも利用できる。その例とし
て、図27に示したような撮影光学系とファインダー光
学系とを有するカメラへの利用があげられる。まず、図
28に光路図を示すように、瞳位置(絞り又は仮想絞り
位置)152を挟んで前群151と後群153からなる
対物レンズ150の後群153として本発明の偏心プリ
ズム光学系を配置する。こうすることにより、従来の撮
影光学系では光軸Lbに対して垂直にしか配置できなか
ったフィルム154を光軸Lbに対して斜めに配置で
き、配置の自由度が増し、コンパクト化が図れる。な
お、フィルム154の代わりにCCD等の電子受光素子
を配置すれば、電子カメラにも利用できる。次に、図2
9に光路図を示すように、ファインダー光学系の対物レ
ンズ群200により形成される像を正立させる手段とし
て偏心プリズム光学系201とダハ面202を有するダ
ハプリズム203とを配置し、正立した像を接眼レンズ
204により観察者眼球205に導く構成とする。この
構成により、従前のポロプリズムよりも高さ方向が低く
でき、コンパクト化が図れる。なお、図中、Leはファ
インダー光学系の光軸である。The eccentric prism optical system of the present invention can also be used for a photographing optical device and an observation optical device. As an example, there is a use in a camera having a photographing optical system and a finder optical system as shown in FIG. First, as shown in the optical path diagram in FIG. 28, the decentered prism optical system of the present invention is formed as a rear group 153 of an objective lens 150 including a front group 151 and a rear group 153 with a pupil position (aperture or virtual diaphragm position) 152 interposed therebetween. Deploy. By doing so, the film 154, which can be arranged only perpendicularly to the optical axis Lb in the conventional photographing optical system, can be arranged obliquely to the optical axis Lb, so that the degree of freedom of arrangement increases and the size can be reduced. If an electronic light receiving element such as a CCD is arranged instead of the film 154, it can be used for an electronic camera. Next, FIG.
As shown in FIG. 9, an eccentric prism optical system 201 and a roof prism 203 having a roof surface 202 are arranged as means for erecting an image formed by the objective lens group 200 of the finder optical system. Is guided to the observer's eyeball 205 by the eyepiece 204. With this configuration, the height direction can be made lower than that of the conventional Porro prism, and compactness can be achieved. In the drawing, Le is the optical axis of the finder optical system.
【0097】さらに、リレーレンズを用いて接眼レンズ
に像を伝達する硬性型内視鏡の対物レンズや、光ファイ
バー束を用いて像を接眼レンズに伝達する軟性型内視鏡
の対物レンズ、CCDによって像を受光する電子内視鏡
の対物レンズにも利用できる。その一例を図30、図3
1に示す。図30は、硬性型内視鏡(いわゆる硬性鏡)
を用いた内視鏡装置の全体の構成図である。図30に示
す内視鏡装置30は対物レンズ及び照明光学系を内装す
る挿入部22を有する内視鏡20とカメラ24とモニタ
ー25と光源装置27とを有している。上記内視鏡20
は、その挿入部22の先端部21には、図31に示すよ
うに、本発明の偏心プリズム光学系31を用いた対物レ
ンズ32とその視野方向を照射するライトガイド33と
が組み込まれている。上記挿入部22には、対物レンズ
32に続き、像や瞳の伝達光学系であるリレーレンズ系
が設けられている。内視鏡20の基部23には、図示し
ない接眼光学系が配置され、その接続光学系の後には、
撮像手段としてのカメラ24を取り付けることが可能で
ある。ここで、内視鏡20の基部23及びカメラ24は
一体式又は脱着式で構成されている。カメラ24で撮像
された被写体は、最終的にモニター25で内視鏡画像と
して観察者に観察可能に表示される。上記光源装置27
からの照明光は、ライトガイドケーブル26を通し、上
記基部23、挿入部22及び先端部21を経て視野方向
を照明する。Further, an objective lens of a rigid endoscope for transmitting an image to an eyepiece using a relay lens, an objective lens of a flexible endoscope for transmitting an image to the eyepiece using an optical fiber bundle, and a CCD. It can also be used for an objective lens of an electronic endoscope that receives an image. One example is shown in FIGS.
It is shown in FIG. FIG. 30 shows a rigid endoscope (a so-called rigid endoscope).
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an endoscope apparatus that uses an electronic device. An endoscope apparatus 30 shown in FIG. 30 includes an endoscope 20 having an insertion section 22 that houses an objective lens and an illumination optical system, a camera 24, a monitor 25, and a light source device 27. Endoscope 20
As shown in FIG. 31, an objective lens 32 using an eccentric prism optical system 31 of the present invention and a light guide 33 for irradiating the visual field direction are incorporated in the distal end portion 21 of the insertion portion 22. . Following the objective lens 32, the insertion section 22 is provided with a relay lens system that is a transmission optical system for an image and a pupil. An eyepiece optical system (not shown) is arranged at the base 23 of the endoscope 20, and after the connection optical system,
It is possible to attach a camera 24 as an imaging means. Here, the base 23 and the camera 24 of the endoscope 20 are configured as an integral type or a detachable type. The subject imaged by the camera 24 is finally displayed on the monitor 25 as an endoscope image so as to be observable to an observer. The light source device 27
Illuminates the viewing direction through the light guide cable 26, the base 23, the insertion section 22 and the tip 21.
【0098】以上の本発明の偏心プリズム光学系は、例
えば次のように構成することができる。 〔1〕 少なくとも3つの面が互いに偏心して配置さ
れ、その3つの面の間が屈折率が1.3以上の透明媒質
で埋められた構成の偏心プリズム光学系において、前記
光学系は少なくとも2回の内部反射を行うように、前記
3つの面の中の少なくとも2つの面を反射作用を有する
面で形成すると共に、前記の2つの反射作用を有する面
によって反射された光線が前記光学系内部で交差しない
ような位置に前記の2つの反射作用を有する面を配置
し、前記反射作用を有する2つの面の中、1つの面の形
状は面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対称
面にて形成され、他の1つの面の少なくとも有効面(面
の全領域中で光束が透過及び/又は反射をする領域)の
形状が有効面内に回転対称軸を有する回転対称面にて構
成されていることを特徴とする偏心プリズム光学系。The above-described decentered prism optical system of the present invention can be constituted, for example, as follows. [1] In an eccentric prism optical system having a configuration in which at least three surfaces are eccentrically arranged with respect to each other and a space between the three surfaces is filled with a transparent medium having a refractive index of 1.3 or more, the optical system is at least twice. At least two of the three surfaces are formed of surfaces having a reflective action so that the internal reflection of the light is performed, and light rays reflected by the two surfaces having a reflective action are reflected inside the optical system. The two surfaces having the reflecting action are arranged at positions where they do not intersect, and among the two surfaces having the reflecting action, the shape of one face has no rotational symmetry axis both in-plane and out-of-plane. The shape of at least the effective surface of the other one surface (the area where the light beam is transmitted and / or reflected in the entire surface) formed of the asymmetric surface is a rotationally symmetric surface having an axis of rotational symmetry in the effective surface. It is characterized by comprising Decentered prism optical system.
【0099】〔2〕 上記〔1〕記載の偏心プリズム光
学系において、前記回転対称面が、前記光学系を通過す
る光束を入射若しくは射出させる透過作用と前記光学系
の内部で前記光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ第
1面として形成され、前記回転非対称面が前記第1面と
対向配置された第2面として形成され、さらに、前記光
学系を通過する光束を射出若しくは入射させる透過作用
を有する第3面が、前記第1面と前記第2面との対向方
向に対して略垂直方向の位置に配置され、少なくとも前
記偏心プリズム光学系が前記第1面と前記第2面と前記
第3面とを含む構成であることを特徴とする偏心プリズ
ム光学系。[2] In the decentered prism optical system according to the above [1], the rotationally symmetric surface has a transmission function of causing a light beam passing through the optical system to enter or exit, and a reflection function of bending the light beam inside the optical system. It is formed as a first surface having both functions, and the rotationally asymmetric surface is formed as a second surface disposed opposite to the first surface, and further has a transmission function of emitting or entering a light beam passing through the optical system. A third surface is arranged at a position substantially perpendicular to a direction in which the first surface and the second surface face each other, and at least the eccentric prism optical system includes the first surface, the second surface, and the third surface. And a decentered prism optical system having a configuration including a surface.
【0100】〔3〕 上記〔2〕記載の偏心プリズム光
学系において、前記第1面が有効面内にてその透過作用
と反射作用とが少なくとも一部の領域で重なり合うよう
に形成されていると共に、少なくとも前記第1面の有効
面内の透過作用と反射作用との重なり合う領域での反射
作用が全反射作用によるように構成されていることを特
徴とする偏心プリズム光学系。[3] In the decentered prism optical system according to the above [2], the first surface is formed such that the transmission function and the reflection function thereof overlap in at least a part of the effective surface. The decentered prism optical system is characterized in that at least a reflection action in a region where the transmission action and the reflection action in the effective surface of the first surface overlaps is a total reflection action.
【0101】〔4〕 上記〔2〕又は〔3〕記載の偏心
プリズム光学系において、前記第1面の回転対称面は回
転対称な非球面で形成されていることを特徴とする偏心
プリズム光学系。[4] The decentered prism optical system according to the above [2] or [3], wherein the rotationally symmetric surface of the first surface is formed by a rotationally symmetric aspherical surface. .
【0102】〔5〕 上記〔2〕から〔4〕の何れか1
項記載の偏心プリズム光学系において、前記第2面がア
ナモルフィック面にて形成されていることを特徴とする
偏心プリズム光学系。[5] Any one of the above [2] to [4]
3. The decentered prism optical system according to claim 1, wherein said second surface is formed by an anamorphic surface.
【0103】〔6〕 上記〔5〕記載の偏心プリズム光
学系において、前記第1面の光軸に対する傾きをαとす
るとき、 5°<α<30° ・・・(M−1) の条件を満たすことを特徴とする偏心プリズム光学系。[6] In the decentered prism optical system according to the above [5], when the inclination of the first surface with respect to the optical axis is α, the following condition is satisfied: 5 ° <α <30 ° (M-1) An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following.
【0104】〔7〕 上記〔5〕又は〔6〕記載の偏心
プリズム光学系において、前記アナモルフィック面の有
する2つの対称面の中、少なくとも1つの対称面内に前
記第1面の回転対称面の回転対称軸が位置するように、
前記第1面と前記第2面とが配置されていることを特徴
とする偏心プリズム光学系。[7] In the decentered prism optical system according to the above [5] or [6], among the two symmetry planes of the anamorphic surface, the rotational symmetry of the first surface is provided in at least one symmetry plane. So that the rotational symmetry axis of the surface is located
The decentered prism optical system, wherein the first surface and the second surface are arranged.
【0105】〔8〕 上記〔2〕から〔4〕の何れか1
項記載の偏心プリズム光学系において、前記第2面が対
称面を1つのみ有する回転非対称面にて形成されている
ことを特徴とする偏心プリズム光学系。[8] Any one of the above [2] to [4]
3. The decentered prism optical system according to claim 1, wherein the second surface is formed by a rotationally asymmetric surface having only one symmetric surface.
【0106】[0106]
〔9〕 上記〔7〕記載の偏心プリズム光
学系において、前記の対称面を1つのみ有する回転非対
称面の対称面内に前記第1面の回転対称面の回転対称軸
が位置するように、前記第1面と前記第2面とが配置さ
れていることを特徴とする偏心プリズム光学系。[9] In the decentered prism optical system according to the above [7], the rotational symmetry axis of the first surface is located within the symmetry plane of the rotationally asymmetric surface having only one of the symmetry surfaces. The decentered prism optical system, wherein the first surface and the second surface are arranged.
【0107】〔10〕 上記〔2〕から[10] From the above [2]
〔9〕の何れか
1項記載の偏心プリズム光学系において、前記第3面か
ら光束が入射し、その入射した光束が前記光学系内部を
通過して前記第1面で反射され、その第1面で反射され
た光束が前記第2面で反射され、その第2面で反射され
た光束が前記第1面から射出するように、前記第1面と
前記第2面と前記第3面とが配置されていることを特徴
とする偏心プリズム光学系。[9] In the eccentric prism optical system according to any one of [9], a light beam enters from the third surface, and the incident light beam passes through the inside of the optical system, is reflected by the first surface, and is reflected by the first surface. The first surface, the second surface, and the third surface are configured such that the light beam reflected by the surface is reflected by the second surface, and the light beam reflected by the second surface is emitted from the first surface. An eccentric prism optical system characterized by the fact that is disposed.
【0108】〔11〕 上記〔10〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第3面は画像を表示する手段か
らの光束が入射する位置に配置されると共に、前記第1
面は前記第1面から射出された光束が観察者眼球に導か
れるような位置に配置され、前記光束の形成する画像を
観察できるようにした画像観察装置用に用いられること
を特徴とする偏心プリズム光学系。[11] In the eccentric prism optical system according to the above [10], the third surface is arranged at a position where a light beam from the means for displaying an image is incident, and the third surface is arranged at the first surface.
The eccentricity is characterized in that the surface is arranged at a position where a light beam emitted from the first surface is guided to an observer's eyeball, and is used for an image observation device that enables observation of an image formed by the light beam. Prism optics.
【0109】〔12〕 上記〔2〕から[12] From the above [2]
〔9〕の何れか
1項記載の偏心プリズム光学系において、前記第1面か
ら光束が入射し、その入射した光束が前記第2面で反射
され、その第2面で反射された光束が前記第1面で反射
され、その第1面で反射された光束が前記光学系内部を
通過して前記第3面から射出するように、前記第1面と
前記第2面と前記第3面とが配置されていることを特徴
とする偏心プリズム光学系。[9] In the eccentric prism optical system according to any one of [9], the light beam enters from the first surface, the incident light beam is reflected by the second surface, and the light beam reflected by the second surface is the light beam. The first surface, the second surface, and the third surface are arranged such that a light beam reflected by the first surface and reflected by the first surface passes through the optical system and exits from the third surface. An eccentric prism optical system characterized by the fact that is disposed.
【0110】〔13〕 上記〔12〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第1面は物体からの光束が入射
する位置に配置されると共に、前記第3面は前記第3面
から射出された光束が観察者眼球に導かれるような位置
に配置され、前記光束の形成する画像を観察できるよう
にした画像観察装置用に用いられることを特徴とする偏
心プリズム光学系。[13] In the eccentric prism optical system according to the above [12], the first surface is arranged at a position where a light beam from an object is incident, and the third surface is emitted from the third surface. An eccentric prism optical system, which is used for an image observation device which is arranged at a position where a light beam is guided to an observer's eyeball and enables observation of an image formed by the light beam.
【0111】〔14〕 上記〔12〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第1面は物体からの光束が入射
する位置に配置されると共に、前記第3面は前記第3面
から射出された光束が物体像を受光する手段に導かれる
ような位置に配置され、前記光束の形成する物体像を撮
影できるようにした撮影光学装置用に用いられることを
特徴とする偏心プリズム光学系。[14] In the eccentric prism optical system according to the above [12], the first surface is arranged at a position where a light beam from an object enters, and the third surface is emitted from the third surface. An eccentric prism optical system, which is used for a photographing optical device which is arranged at a position where a light beam is guided to a means for receiving an object image and is capable of photographing an object image formed by the light beam.
【0112】〔15〕 上記〔2〕から[15] From the above [2]
〔9〕の何れか
1項記載の偏心プリズム光学系において、前記偏心プリ
ズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する軸上
主光線が瞳を射出し前記第1面に交差するまでの直線に
よって定義される軸をZ軸とし、このZ軸と直交しかつ
前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内の軸
をY軸と定義し、Z軸と直交しかつY軸と直交する軸を
X軸と定義するとき、次の条件を満足することを特徴と
する偏心プリズム光学系。 0.7<FA<1.3 ・・・(A−1) ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、Fx/FyをFAとする。[9] In the eccentric prism optical system according to any one of [9], an axial principal ray passing through the center of a pupil of the eccentric prism optical system and reaching the center of an image plane exits the pupil and intersects the first surface. An axis defined by a straight line up to is defined as a Z axis, an axis orthogonal to the Z axis and within an eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as a Y axis, orthogonal to the Z axis and Y An eccentric prism optical system which satisfies the following condition when an axis orthogonal to the axis is defined as an X axis. 0.7 <FA <1.3 (A-1) However, the light passes through a point of a small amount H in the X-axis direction from the pupil center in parallel with the axial principal ray and in parallel with the axial principal ray. NA of an emitted light ray when a light ray incident on the optical system is traced.
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length is defined as Fy, and Fx / Fy is defined as FA.
【0113】〔16〕 上記〔2〕から[16] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に
到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第1面に交差する
までの直線によって定義される軸をZ軸とし、このZ軸
と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の
偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直交しかつY軸と
直交する軸をX軸と定義するとき、次の条件を満足する
ことを特徴とする偏心プリズム光学系。 0.8<|PxB|<1.3 ・・・(B−1) ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、前記軸上主光線が前記第2面に当たる位置での面
のX方向、Y方向の屈折力(パワー)をそれぞれPx
n、Pynとし、前記X方向の焦点距離Fx、Y方向の
焦点距離Fyの逆数をそれぞれPx、Pyとし、Pxn
/PxをPxBとする。[9], [1
5] In the decentered prism optical system according to any one of [5],
An axis defined by a straight line from the center of the pupil of the eccentric prism optical system to the axial principal ray reaching the center of the image plane exiting the pupil and intersecting the first surface is defined as a Z axis. When an axis in the eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as the Y axis, and an axis orthogonal to the Z axis and orthogonal to the Y axis is defined as the X axis, the following conditions are satisfied. An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following. 0.8 <| PxB | <1.3 (B-1) However, the light passes through a point of a small amount H in the X-axis direction from the pupil center in parallel with the on-axis principal ray, and NA of the exit ray when the ray incident on the optical system is traced in parallel
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length Fy is defined as the refractive power (power) in the X and Y directions of the surface at the position where the axial principal ray hits the second surface, respectively, Px
n and Pyn, and the reciprocals of the focal length Fx in the X direction and the focal length Fy in the Y direction are Px and Py, respectively, and Pxn
/ Px is set to PxB.
【0114】〔17〕 上記〔2〕から[17] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕、〔16〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学系
において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、
像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第1面
に交差するまでの直線によって定義される軸をZ軸と
し、このZ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構
成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直交
しかつY軸と直交する軸をX軸と定義するとき、次の条
件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 0.8<|PyC|<1.3 ・・・(C−1) ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、前記軸上主光線が前記第2面に当たる位置での面
のX方向、Y方向の屈折力(パワー)をそれぞれPx
n、Pynとし、前記X方向の焦点距離Fx、Y方向の
焦点距離Fyの逆数をそれぞれPx、Pyとし、Pyn
/PyをPyCとする。[9], [1
5] In the decentered prism optical system according to any one of [16], the center of the pupil of the decentered prism optical system is passed,
An axis defined by a straight line from the on-axis principal ray reaching the center of the image plane to exiting the pupil and intersecting the first surface is defined as a Z-axis. An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following conditions when an axis in an eccentric plane of each surface is defined as a Y axis, and an axis orthogonal to the Z axis and orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. . 0.8 <| PyC | <1.3 (C-1) However, the light passes through a point of a small amount H in the X-axis direction from the pupil center in parallel with the on-axis principal ray. NA of the exit ray when the ray incident on the optical system is traced in parallel
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length Fy is defined as the refractive power (power) in the X and Y directions of the surface at the position where the axial principal ray hits the second surface, respectively, Px
n and Pyn, and the reciprocals of the focal length Fx in the X direction and the focal length Fy in the Y direction are Px and Py, respectively, and Pyn
/ Py is PyC.
【0115】〔18〕 上記〔2〕から[18] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学系において、
前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に
到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第1面に交差する
までの直線によって定義される軸をZ軸とし、このZ軸
と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の
偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直交しかつY軸と
直交する軸をX軸と定義するとき、前記第3面側に非テ
レセントリックな光学系として構成され、次の条件を満
足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 0.8<|PxB|<5 ・・・(K−1) ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、前記軸上主光線が前記第2面に当たる位置での面
のX方向、Y方向の屈折力(パワー)をそれぞれPx
n、Pynとし、前記X方向の焦点距離Fx、Y方向の
焦点距離Fyの逆数をそれぞれPx、Pyとし、Pyn
/PyをPyCとする。[9], [1
5] In the decentered prism optical system according to any one of [5],
An axis defined by a straight line from the center of the pupil of the eccentric prism optical system to the axial principal ray reaching the center of the image plane exiting the pupil and intersecting the first surface is defined as a Z axis. When the axis in the eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as the Y axis, and the axis orthogonal to the Z axis and orthogonal to the Y axis is defined as the X axis, A decentered prism optical system which is configured as a non-telecentric optical system on the surface side and satisfies the following conditions. 0.8 <| PxB | <5 (K-1) However, the light passes through a point of a small amount H in the X-axis direction from the center of the pupil in parallel with the axial principal ray and in parallel with the axial principal ray. NA of an emitted light ray when a light ray incident on the optical system is traced.
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length Fy is defined as the refractive power (power) in the X and Y directions of the surface at the position where the axial principal ray hits the second surface, respectively, Px
n and Pyn, and the reciprocals of the focal length Fx in the X direction and the focal length Fy in the Y direction are Px and Py, respectively, and Pyn
/ Py is PyC.
【0116】〔19〕 上記〔2〕から[19] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕、〔18〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学系
において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通り、
像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第1面
に交差するまでの直線によって定義される軸をZ軸と
し、このZ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を構
成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直交
しかつY軸と直交する軸をX軸と定義するとき、前記第
3面側に非テレセントリックな光学系として構成され、
次の条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学
系。 0.8<|PyC|<5 ・・・(L−1) ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、前記軸上主光線が前記第2面に当たる位置での面
のX方向、Y方向の屈折力(パワー)をそれぞれPx
n、Pynとし、前記X方向の焦点距離Fx、Y方向の
焦点距離Fyの逆数をそれぞれPx、Pyとし、Pyn
/PyをPyCとする。[9], [1
5] In the eccentric prism optical system according to any one of [18], the eccentric prism optical system passes through the center of a pupil of the eccentric prism optical system,
An axis defined by a straight line from the on-axis principal ray reaching the center of the image plane to exiting the pupil and intersecting the first surface is defined as a Z axis, and is orthogonal to the Z axis and constitutes the eccentric prism optical system. When the axis in the eccentric plane of each surface is defined as the Y axis, and the axis orthogonal to the Z axis and the axis orthogonal to the Y axis is defined as the X axis, the third surface side is configured as a non-telecentric optical system,
An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following conditions. 0.8 <| PyC | <5 (L-1) However, the light passes through a point of a small amount H in the X-axis direction from the pupil center in parallel with the axial principal ray and in parallel with the axial principal ray. NA of an emitted light ray when a light ray incident on the optical system is traced.
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length Fy is defined as the refractive power (power) in the X and Y directions of the surface at the position where the axial principal ray hits the second surface, respectively, Px
n and Pyn, and the reciprocals of the focal length Fx in the X direction and the focal length Fy in the Y direction are Px and Py, respectively, and Pyn
/ Py is PyC.
【0117】〔20〕 上記〔2〕から[20] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕から〔19〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
1面に交差するまでの直線によって定義される軸をZ軸
とし、このZ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直
交しかつY軸と直交する軸をX軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 0.8<CxyD<1.2 ・・・(D−1) ただし、前記軸上主光線が前記第2面に当たる位置での
その面の法線を含むX方向の曲率Cx2、Y方向の曲率
Cy2との比Cx2/Cy2をCxyDとする。[9], [1
5] In the eccentric prism optical system according to any one of [19], an axial principal ray passing through the center of the pupil of the eccentric prism optical system and reaching the center of the image plane exits the pupil, and the first surface An axis defined by a straight line that intersects with the axis is defined as a Z-axis, an axis orthogonal to the Z-axis and within the eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as a Y-axis, and orthogonal to the Z-axis. An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following condition when an axis orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. 0.8 <CxyD <1.2 (D-1) Here, the curvature Cx2 in the X direction including the normal of the surface at the position where the axial principal ray hits the second surface, and the curvature in the Y direction The ratio Cx2 / Cy2 to Cy2 is defined as CxyD.
【0118】〔21〕 上記〔2〕から[21] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕から〔20〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
1面に交差するまでの直線によって定義される軸をZ軸
とし、このZ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直
交しかつY軸と直交する軸をX軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 −0.05<CxMinE (1/mm) ・・・(E−1) CxMaxE<0.05 (1/mm) ・・・(E−1') ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、前記X方向の焦点距離Fx、Y方向の焦点距離F
yの逆数をそれぞれPx、Pyとし、かつ、前記軸上主
光線が前記第2面に当たる位置でのその面の法線を含む
X方向の曲率Cx2、Y方向の曲率Cy2とし、X方向
画角ゼロでY正方向最大画角を通る主光線、X方向画角
ゼロでY負方向最大画角を通る主光線、X方向最大画角
でY正方向最大画角を通る主光線、X方向最大画角でY
方向画角ゼロを通る主光線、X方向最大画角でY負方向
最大画角を通る主光線が前記第2面と当たる有効領域の
X方向の曲率Cxn、Y方向の曲率Cynとし、(Cx
n−Cx2)/Pxの中、最大のものをCxMaxE、
最小のものをCxMinE、(Cyn−Cy2)/Py
の中、最大のものをCyMaxF、最小のものをCyM
inFとする。[9], [1
5] In the decentered prism optical system according to any one of [20] to [20], an axial principal ray passing through the center of the pupil of the decentered prism optical system and reaching the center of the image plane exits the pupil, and the first surface An axis defined by a straight line that intersects with the axis is defined as a Z-axis, an axis orthogonal to the Z-axis and within the eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as a Y-axis, and orthogonal to the Z-axis. An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following condition when an axis orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. −0.05 <CxMinE (1 / mm) (E-1) CxMaxE <0.05 (1 / mm) (E-1 ′) However, the pupil center is parallel to the axial principal ray. Of the exit ray when a ray passing through the point of the minute amount H in the X-axis direction and entering the optical system in parallel with the axial principal ray is traced.
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length Fy is defined as the focal length Fx in the X direction and the focal length F in the Y direction.
The reciprocals of y are Px and Py, respectively, and a curvature Cx2 in the X direction and a curvature Cy2 in the Y direction including the normal to the second surface at the position where the axial principal ray hits the second surface, and the angle of view in the X direction A chief ray passing through the maximum Y positive direction view angle at zero, a chief ray passing through the Y negative direction maximum view angle at zero X direction view angle, a principal ray passing through the Y positive direction maximum view angle at the X direction maximum view angle, and the X direction maximum. Y at angle of view
A principal ray passing through the zero direction angle of view, a principal ray passing through the maximum negative angle of view in the X direction at the maximum angle of view in the X direction, and a curvature Cxn in the X direction and a curvature Cyn in the Y direction of the effective area corresponding to the second surface, (Cx
n-Cx2) / Px, the largest one is CxMaxE,
The smallest one is CxMinE, (Cyn-Cy2) / Py
Among them, the largest one is CyMaxF and the smallest one is CyM
inF.
【0119】〔22〕 上記〔2〕から[22] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕から〔20〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
1面に交差するまでの直線によって定義される軸をZ軸
とし、このZ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直
交しかつY軸と直交する軸をX軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 −0.1<CyMinF (1/mm) ・・・(F−1) CyMaxF<0.05 (1/mm) ・・・(F−1') ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、前記X方向の焦点距離Fx、Y方向の焦点距離F
yの逆数をそれぞれPx、Pyとし、かつ、前記軸上主
光線が前記第2面に当たる位置でのその面の法線を含む
X方向の曲率Cx2、Y方向の曲率Cy2とし、X方向
画角ゼロでY正方向最大画角を通る主光線、X方向画角
ゼロでY負方向最大画角を通る主光線、X方向最大画角
でY正方向最大画角を通る主光線、X方向最大画角でY
方向画角ゼロを通る主光線、X方向最大画角でY負方向
最大画角を通る主光線が前記第2面と当たる有効領域の
X方向の曲率Cxn、Y方向の曲率Cynとし、(Cx
n−Cx2)/Pxの中、最大のものをCxMaxE、
最小のものをCxMinE、(Cyn−Cy2)/Py
の中、最大のものをCyMaxF、最小のものをCyM
inFとする。[9], [1
5] In the decentered prism optical system according to any one of [20] to [20], an axial principal ray passing through the center of the pupil of the decentered prism optical system and reaching the center of the image plane exits the pupil, and the first surface An axis defined by a straight line that intersects with the axis is defined as a Z-axis, an axis orthogonal to the Z-axis and within the eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as a Y-axis, and orthogonal to the Z-axis. An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following condition when an axis orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. −0.1 <CyMinF (1 / mm) (F-1) CyMaxF <0.05 (1 / mm) (F-1 ′) However, the pupil center is parallel to the axial principal ray. Of the exit ray when a ray passing through the point of the minute amount H in the X-axis direction and entering the optical system in parallel with the axial principal ray is traced.
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length Fy is defined as the focal length Fx in the X direction and the focal length F in the Y direction.
The reciprocals of y are Px and Py, respectively, and a curvature Cx2 in the X direction and a curvature Cy2 in the Y direction including the normal to the second surface at the position where the axial principal ray hits the second surface, and the angle of view in the X direction A chief ray passing through the maximum Y positive direction view angle at zero, a chief ray passing through the Y negative direction maximum view angle at zero X direction view angle, a principal ray passing through the Y positive direction maximum view angle at the X direction maximum view angle, and the X direction maximum. Y at angle of view
A principal ray passing through the zero direction angle of view, a principal ray passing through the maximum negative angle of view in the X direction at the maximum angle of view in the X direction, and a curvature Cxn in the X direction and a curvature Cyn in the Y direction of the effective area corresponding to the second surface, (Cx
n-Cx2) / Px, the largest one is CxMaxE,
The smallest one is CxMinE, (Cyn-Cy2) / Py
Among them, the largest one is CyMaxF and the smallest one is CyM
inF.
【0120】〔23〕 上記〔2〕から[23] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕から〔22〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
1面に交差するまでの直線によって定義される軸をZ軸
とし、このZ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直
交しかつY軸と直交する軸をX軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 −0.05<CyG<0.5 ・・・(G−1) ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、前記X方向の焦点距離Fx、Y方向の焦点距離F
yの逆数をそれぞれPx、Pyとし、X方向画角ゼロで
Y正方向最大画角を通る主光線が前記第2面と当たる有
効領域のY方向の曲率Cy1と、X方向画角ゼロでY負
方向最大画角を通る主光線が前記第2面と当たる有効領
域のY方向の曲率Cy3との差Cy1−Cy3を前記P
yで割ったものをCyGとする。[9], [1
5] In the decentered prism optical system according to any one of [22], an axial principal ray passing through the center of the pupil of the decentered prism optical system and reaching the center of the image plane exits the pupil, and the first surface An axis defined by a straight line that intersects with the axis is defined as a Z-axis, an axis orthogonal to the Z-axis and within the eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as a Y-axis, and orthogonal to the Z-axis. An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following condition when an axis orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. −0.05 <CyG <0.5 (G-1) However, the light passes through a point of a small amount H in the X-axis direction from the center of the pupil in parallel with the axial principal ray, and is parallel to the axial principal ray. The NA of the exit ray when the ray incident on the optical system is traced
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length Fy is defined as the focal length Fx in the X direction and the focal length F in the Y direction.
Let Px and Py be the reciprocals of y, respectively, the curvature Cy1 in the Y direction of the effective area where the principal ray passing through the maximum field angle in the positive Y direction at the angle of view in the X direction and the second surface, and Y at the field angle of zero in the X direction. The difference Cy1-Cy3 from the curvature Cy3 in the Y direction of the effective area where the principal ray passing through the maximum angle of view in the negative direction hits the second surface is defined as P
The value obtained by dividing by y is CyG.
【0121】〔24〕 上記〔2〕から[24] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕から〔23〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
1面に交差するまでの直線によって定義される軸をZ軸
とし、このZ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直
交しかつY軸と直交する軸をX軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 −0.01<CxH<0.1 ・・・(H−1) ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、前記X方向の焦点距離Fx、Y方向の焦点距離F
yの逆数をそれぞれPx、Pyとし、X方向画角ゼロで
Y正方向最大画角を通る主光線が前記第2面と当たる有
効領域のX方向の曲率Cx1と、X方向画角ゼロでY負
方向最大画角を通る主光線が前記第2面と当たる有効領
域のX方向の曲率Cx3との差Cx1−Cx3を前記P
xで割ったものをCxHとする。[9], [1
5] In the eccentric prism optical system according to any one of [23], an axial principal ray passing through the center of the pupil of the eccentric prism optical system and reaching the center of the image plane exits the pupil, and the first surface An axis defined by a straight line that intersects with the axis is defined as a Z-axis, an axis orthogonal to the Z-axis and within the eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as a Y-axis, and orthogonal to the Z-axis. An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following condition when an axis orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. −0.01 <CxH <0.1 (H-1) However, the light passes through a point of a small amount H in the X-axis direction from the pupil center in parallel with the axial principal ray, and is parallel to the axial principal ray. The NA of the exit ray when the ray incident on the optical system is traced
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length Fy is defined as the focal length Fx in the X direction and the focal length F in the Y direction.
The reciprocals of y are Px and Py, respectively. The curvature Cx1 in the X direction of the effective area where the principal ray passing through the maximum field angle in the Y positive direction at the angle of view in the X direction is zero and the Y angle at the field angle in the X direction is zero. The difference Cx1-Cx3 between the effective area where the principal ray passing through the maximum angle of view in the negative direction hits the second surface and the curvature Cx3 in the X direction is defined as P
The value obtained by dividing x is CxH.
【0122】〔25〕 上記〔2〕から[25] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕から〔24〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
1面に交差するまでの直線によって定義される軸をZ軸
とし、このZ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直
交しかつY軸と直交する軸をX軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 0<CyI<5 ・・・(I−1) ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、前記X方向の焦点距離Fx、Y方向の焦点距離F
yの逆数をそれぞれPx、Pyとし、X方向画角ゼロで
Y正方向最大画角を通る主光線が前記第3面と当たる有
効領域のY方向の曲率Cy1と、X方向画角ゼロでY負
方向最大画角を通る主光線が前記第3面と当たる有効領
域のY方向の曲率Cy3との差Cy1−Cy3を前記P
yで割ったものをCyIとする。[9], [1
5] In the decentered prism optical system according to any one of the items [24] to [24], an axial principal ray passing through the center of the pupil of the decentered prism optical system and reaching the center of the image plane exits the pupil and the first surface An axis defined by a straight line that intersects with the axis is defined as a Z-axis, an axis orthogonal to the Z-axis and within the eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as a Y-axis, and orthogonal to the Z-axis. An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following condition when an axis orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. 0 <CyI <5 (I-1) However, the light passes through a point of a minute amount H in the X-axis direction from the pupil center in parallel with the axial principal ray, and enters the optical system in parallel with the axial principal ray. NA of exit ray when ray tracing the incident ray
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length Fy is defined as the focal length Fx in the X direction and the focal length F in the Y direction.
Let Px and Py be the reciprocals of y, respectively, the curvature Cy1 in the Y direction of the effective area in which the principal ray passing through the maximum field angle in the positive Y direction at the angle of view in the X direction and the third surface, and Y at the angle of view in the X direction are zero. The difference Cy1-Cy3 from the curvature Cy3 in the Y direction of the effective area where the principal ray passing through the maximum angle of view in the negative direction hits the third surface is defined as P
The value obtained by dividing y is referred to as CyI.
【0123】〔26〕 上記〔2〕から[26] From the above [2]
〔9〕、〔1
5〕から〔25〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学
系において、前記偏心プリズム光学系の瞳の中心を通
り、像面中心に到達する軸上主光線が瞳を射出し前記第
1面に交差するまでの直線によって定義される軸をZ軸
とし、このZ軸と直交しかつ前記偏心プリズム光学系を
構成する各面の偏心面内の軸をY軸と定義し、Z軸と直
交しかつY軸と直交する軸をX軸と定義するとき、次の
条件を満足することを特徴とする偏心プリズム光学系。 0<CxJ<1 ・・・(J−1) ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、前記X方向の焦点距離Fx、Y方向の焦点距離F
yの逆数をそれぞれPx、Pyとし、X方向画角ゼロで
Y正方向最大画角を通る主光線が前記第3面と当たる有
効領域のX方向の曲率Cx1と、X方向画角ゼロでY負
方向最大画角を通る主光線が前記第3面と当たる有効領
域のX方向の曲率Cx3との差Cx1−Cx3を前記P
xで割ったものをCxJとする。[9], [1
5] In the decentered prism optical system according to any one of the items [25] to [25], an axial principal ray passing through the center of the pupil of the decentered prism optical system and reaching the center of the image plane exits the pupil, and the first surface An axis defined by a straight line that intersects with the axis is defined as a Z-axis, an axis orthogonal to the Z-axis and within the eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as a Y-axis, and orthogonal to the Z-axis. An eccentric prism optical system characterized by satisfying the following condition when an axis orthogonal to the Y axis is defined as an X axis. 0 <CxJ <1 (J-1) However, the light passes through a point of a small amount H in the X-axis direction from the pupil center in parallel with the axial principal ray, and passes through the optical system in parallel with the axial principal ray. NA of exit ray when ray tracing the incident ray
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length Fy is defined as the focal length Fx in the X direction and the focal length F in the Y direction.
Let Px and Py be the reciprocals of y, respectively, the curvature Cx1 in the X direction of the effective area where the principal ray passing through the maximum field angle in the Y positive direction at the angle of view in the X direction is zero and the angle of view in the X direction is zero. The difference Cx1-Cx3 from the curvature Cx3 in the X direction of the effective area in which the principal ray passing through the maximum angle of view in the negative direction hits the third surface is represented by P
The value divided by x is defined as CxJ.
【0124】〔27〕 少なくとも3つの面が互いに偏
心して配置され、その3つの面の間が屈折率が1.3以
上の透明媒質で埋められた構成の偏心プリズム光学系に
おいて、前記光学系は少なくとも2回の内部反射を行う
ように、前記3つの面の中の少なくとも2つの面を反射
作用を有する面で形成すると共に、前記の2つの反射作
用を有する面によって反射された光線が前記光学系内部
で交差しないような位置に前記の2つの反射作用を有す
る面を配置し、前記反射作用を有する2つの面の中、1
つの面の形状はトーリック面として形成され、他の1つ
の面の少なくとも有効面(面の全領域中で光束が透過及
び/又は反射をする領域)の形状が有効面内に回転対称
軸を有する回転対称面にて構成されており、前記回転対
称面が、前記光学系を通過する光束を入射若しくは射出
させる透過作用と前記光学系の内部で前記光束を折り曲
げる反射作用とを併せ持つ第1面として形成され、前記
トーリック面が前記第1面と対向配置された第2面とし
て形成され、さらに、前記光学系を通過する光束を射出
若しくは入射させる透過作用を有する第3面が、前記第
1面と前記第2面との対向方向に対して略垂直方向の位
置に配置され、少なくとも前記偏心プリズム光学系が前
記第1面と前記第2面と前記第3面とを含む構成である
ことを特徴とする偏心プリズム光学系。[27] An eccentric prism optical system in which at least three surfaces are arranged eccentrically to each other and a space between the three surfaces is filled with a transparent medium having a refractive index of 1.3 or more. At least two of the three surfaces are formed as reflective surfaces so as to perform at least two internal reflections, and the light reflected by the two reflective surfaces is reflected by the optical surface. The two surfaces having the reflecting action are arranged at positions where they do not intersect inside the system, and among the two surfaces having the reflecting action,
The shape of one surface is formed as a toric surface, and the shape of at least the effective surface of the other surface (the region through which light is transmitted and / or reflected in the entire area of the surface) has an axis of rotational symmetry in the effective surface. It is constituted by a rotationally symmetric surface, and the rotationally symmetric surface serves as a first surface having both a transmission function of causing a light beam passing through the optical system to enter or exit and a reflection function of bending the light beam inside the optical system. The toric surface is formed as a second surface facing the first surface, and the third surface having a transmission function of emitting or entering a light beam passing through the optical system is the first surface. And at least the eccentric prism optical system is configured to include the first surface, the second surface, and the third surface. Feature Heart prism optical system.
【0125】〔28〕 上記〔27〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第1面が有効面内にてその透過
作用と反射作用とが少なくとも一部の領域で重なり合う
ように形成されていると共に、少なくとも前記第1面の
有効面内の透過作用と反射作用との重なり合う領域での
反射作用が全反射作用によるように構成されていること
を特徴とする偏心プリズム光学系。[28] In the eccentric prism optical system according to the above [27], the first surface is formed such that the transmission function and the reflection function thereof overlap in at least a part of the effective plane. The decentered prism optical system is characterized in that at least a reflection action in a region where the transmission action and the reflection action in the effective surface of the first surface overlaps is a total reflection action.
【0126】〔29〕 上記〔27〕又は〔28〕記載
の偏心プリズム光学系において、前記第1面の回転対称
面は回転対称な非球面で形成されていることを特徴とす
る偏心プリズム光学系。[29] The decentered prism optical system according to the above [27] or [28], wherein the rotationally symmetric surface of the first surface is formed by a rotationally symmetric aspherical surface. .
【0127】〔30〕 上記〔27〕から〔29〕の何
れか1項記載の偏心プリズム光学系において、前記第3
面から光束が入射し、その入射した光束が前記光学系内
部を通過して前記第1面で反射され、その第1面で反射
された光束が前記第2面で反射され、その第2面で反射
された光束が前記第1面から射出するように、前記第1
面と前記第2面と前記第3面とが配置されていることを
特徴とする偏心プリズム光学系。[30] The eccentric prism optical system according to any one of [27] to [29], wherein the third
A light beam enters from the surface, the incident light beam passes through the inside of the optical system and is reflected on the first surface, and the light beam reflected on the first surface is reflected on the second surface, and the second surface So that the light beam reflected by the light exits from the first surface.
A decentered prism optical system, wherein a surface, the second surface, and the third surface are arranged.
【0128】〔31〕 上記〔30〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第3面は画像を表示する手段か
らの光束が入射する位置に配置されると共に、前記第1
面は前記第1面から射出された光束が観察者眼球に導か
れるような位置に配置され、前記光束の形成する画像を
観察できるようにした画像観察装置用に用いられること
を特徴とする偏心プリズム光学系。[31] In the eccentric prism optical system according to the above [30], the third surface is disposed at a position where a light beam from a means for displaying an image is incident, and the third surface is arranged at the first surface.
The eccentricity is characterized in that the surface is arranged at a position where a light beam emitted from the first surface is guided to an observer's eyeball, and is used for an image observation device that enables observation of an image formed by the light beam. Prism optics.
【0129】〔32〕 上記〔27〕から〔29〕の何
れか1項記載の偏心プリズム光学系において、前記第1
面から光束が入射し、その入射した光束が前記第2面で
反射され、その第2面で反射された光束が前記第1面で
反射され、その第1面で反射された光束が前記光学系内
部を通過して前記第3面から射出するように、前記第1
面と前記第2面と前記第3面とが配置されていることを
特徴とする偏心プリズム光学系。[32] The eccentric prism optical system according to any one of [27] to [29], wherein the first
A light beam enters from a surface, the incident light beam is reflected by the second surface, a light beam reflected by the second surface is reflected by the first surface, and a light beam reflected by the first surface is reflected by the optical surface. The first surface so as to pass through the inside of the system and exit from the third surface.
A decentered prism optical system, wherein a surface, the second surface, and the third surface are arranged.
【0130】〔33〕 上記〔32〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第1面は物体からの光束が入射
する位置に配置されると共に、前記第3面は前記第3面
から射出された光束が観察者眼球に導かれるような位置
に配置され、前記光束の形成する画像を観察できるよう
にした画像観察装置用に用いられることを特徴とする偏
心プリズム光学系。[33] In the decentered prism optical system according to the above [32], the first surface is arranged at a position where a light beam from an object is incident, and the third surface is emitted from the third surface. An eccentric prism optical system, which is used for an image observing device which is arranged at a position where a light beam is guided to an observer's eyeball and enables observation of an image formed by the light beam.
【0131】〔34〕 上記〔32〕記載の偏心プリズ
ム光学系において、前記第1面は物体からの光束が入射
する位置に配置されると共に、前記第3面は前記第3面
から射出された光束が物体像を受光する手段に導かれる
ような位置に配置され、前記光束の形成する物体像を撮
影できるようにした撮影光学装置用に用いられることを
特徴とする偏心プリズム光学系。[34] In the eccentric prism optical system according to the above [32], the first surface is arranged at a position where a light beam from an object is incident, and the third surface is emitted from the third surface. An eccentric prism optical system, which is used for a photographing optical device which is arranged at a position where a light beam is guided to a means for receiving an object image and which can photograph an object image formed by the light beam.
【0132】〔35〕 上記〔27〕から〔29〕の何
れか1項記載の偏心プリズム光学系において、前記偏心
プリズム光学系の瞳の中心を通り、像面中心に到達する
軸上主光線が瞳を射出し前記第1面に交差するまでの直
線によって定義される軸をZ軸とし、このZ軸と直交し
かつ前記偏心プリズム光学系を構成する各面の偏心面内
の軸をY軸と定義し、Z軸と直交しかつY軸と直交する
軸をX軸と定義するとき、次の条件を満足することを特
徴とする偏心プリズム光学系。 0.7<FA<1.3 ・・・(A−1) ただし、前記軸上主光線と平行に瞳中心からX軸方向に
微小量Hの点を通り、その軸上主光線と平行に前記光学
系に入射する光線を光線追跡したときの射出光線のNA
(軸上主光線となす角のsinの値)を前記Hで割った
値を光学系全体のX方向の焦点距離Fxとし、また、瞳
中心からY方向にHの点を通り、その軸上主光線と平行
に前記光学系に入射する光線を光線追跡したときの射出
光線のNA(軸上主光線となす角のsinの値)を前記
Hで割った値を光学系全体のY方向の焦点距離Fyと定
義し、Fx/FyをFAとする。[35] In the decentered prism optical system according to any one of the above [27] to [29], an axial principal ray passing through the center of a pupil of the decentered prism optical system and reaching the center of an image plane can be used. An axis defined by a straight line from the exit of the pupil to the intersection with the first surface is defined as a Z axis, and an axis perpendicular to the Z axis and within an eccentric plane of each surface constituting the eccentric prism optical system is defined as a Y axis. And an axis orthogonal to the Z axis and orthogonal to the Y axis is defined as an X axis, wherein the following condition is satisfied. 0.7 <FA <1.3 (A-1) However, the light passes through a point of a small amount H in the X-axis direction from the pupil center in parallel with the axial principal ray and in parallel with the axial principal ray. NA of an emitted light ray when a light ray incident on the optical system is traced.
The value obtained by dividing (the value of the sine of the angle formed by the on-axis principal ray) by the above H is defined as the focal length Fx of the entire optical system in the X direction. The value obtained by dividing the NA of the exit ray (the value of the sin of the angle formed with the axial principal ray) when the ray incident on the optical system in parallel with the principal ray by the ray tracing is divided by the H is used in the Y direction of the entire optical system. The focal length is defined as Fy, and Fx / Fy is defined as FA.
【0133】〔36〕 上記〔27〕から〔29〕、
〔35〕の何れか1項記載の偏心プリズム光学系におい
て、前記第1面の光軸に対する傾きをαとするとき、 5°<α<30° ・・・(M−1) の条件を満たすことを特徴とする偏心プリズム光学系。[36] From the above [27] to [29],
[35] In the eccentric prism optical system according to any one of [35], when the inclination of the first surface with respect to the optical axis is α, the following condition is satisfied: 5 ° <α <30 ° (M-1) An eccentric prism optical system characterized in that:
【0134】[0134]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、広い画角においても明瞭で歪みの少ない像を
得られる撮像光学系又は眼光学系に使用可能であって、
1つの有効領域の広い面が回転対称面により構成され、
製作時の評価が簡単に行える偏心プリズム光学系を提供
することができる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the present invention can be used in an imaging optical system or an eye optical system capable of obtaining an image with a clear and less distortion even at a wide angle of view.
A wide surface of one effective area is constituted by a rotationally symmetric surface,
An eccentric prism optical system that can be easily evaluated at the time of manufacture can be provided.
【図1】本発明の偏心プリズム光学系を3面構成とした
ときの光路図である。FIG. 1 is an optical path diagram when a decentered prism optical system according to the present invention has a three-plane configuration.
【図2】本発明の偏心プリズム光学系の別の構成を例示
するための光路図である。FIG. 2 is an optical path diagram illustrating another configuration of the decentered prism optical system of the present invention.
【図3】本発明の実施例1の偏心プリズム光学系の断面
図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the decentered prism optical system according to the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例2の偏心プリズム光学系の断面
図である。FIG. 4 is a sectional view of an eccentric prism optical system according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施例3の偏心プリズム光学系の断面
図である。FIG. 5 is a sectional view of an eccentric prism optical system according to a third embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施例4の偏心プリズム光学系の断面
図である。FIG. 6 is a sectional view of an eccentric prism optical system according to a fourth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施例5の偏心プリズム光学系の断面
図である。FIG. 7 is a sectional view of an eccentric prism optical system according to a fifth embodiment of the present invention.
【図8】本発明の実施例6の偏心プリズム光学系の断面
図である。FIG. 8 is a sectional view of an eccentric prism optical system according to a sixth embodiment of the present invention.
【図9】本発明の実施例7の偏心プリズム光学系の断面
図である。FIG. 9 is a sectional view of an eccentric prism optical system according to a seventh embodiment of the present invention.
【図10】本発明の実施例8の偏心プリズム光学系の断
面図である。FIG. 10 is a sectional view of an eccentric prism optical system according to an eighth embodiment of the present invention.
【図11】実施例1の像歪みを表す収差図である。FIG. 11 is an aberration diagram illustrating image distortion of the first embodiment.
【図12】実施例2の像歪みを表す収差図である。FIG. 12 is an aberration diagram illustrating image distortion of the second embodiment.
【図13】実施例3の像歪みを表す収差図である。FIG. 13 is an aberration diagram illustrating image distortion of the third embodiment.
【図14】実施例4の像歪みを表す収差図である。FIG. 14 is an aberration diagram illustrating image distortion of the fourth embodiment.
【図15】実施例5の像歪みを表す収差図である。FIG. 15 is an aberration diagram illustrating image distortion of the fifth embodiment.
【図16】実施例6の像歪みを表す収差図である。FIG. 16 is an aberration diagram illustrating image distortion of the sixth embodiment.
【図17】実施例7の像歪みを表す収差図である。FIG. 17 is an aberration diagram illustrating image distortion of the seventh embodiment.
【図18】実施例8の像歪みを表す収差図である。FIG. 18 is an aberration diagram illustrating image distortion of the eighth embodiment.
【図19】実施例1の収差補正状態を表すスポットダイ
アグラムの一部の図である。FIG. 19 is a partial view of a spot diagram showing an aberration correction state according to the first embodiment.
【図20】実施例1の収差補正状態を表すスポットダイ
アグラムの別の一部の図である。FIG. 20 is another partial diagram of the spot diagram showing the aberration correction state in the first embodiment.
【図21】実施例1の収差補正状態を表すスポットダイ
アグラムの残りの部分の図である。FIG. 21 is a diagram of the remaining portion of the spot diagram showing the aberration correction state of the first embodiment.
【図22】実施例5の収差補正状態を表す横収差図の一
部の図である。FIG. 22 is a partial view of a lateral aberration diagram showing an aberration correction state in Example 5.
【図23】実施例5の収差補正状態を表す横収差図の別
の一部の図である。FIG. 23 is another partial diagram of a lateral aberration diagram showing an aberration correction state in Example 5.
【図24】実施例5の収差補正状態を表す横収差図の残
りの部分の図である。FIG. 24 is a diagram of the remaining part of the lateral aberration diagram showing the aberration correction state in the fifth embodiment.
【図25】本発明の偏心プリズム光学系を用いた頭部装
着型画像表示装置を観察者頭部に装着した状態を示す図
である。FIG. 25 is a diagram showing a state in which the head-mounted image display device using the eccentric prism optical system of the present invention is mounted on the observer's head.
【図26】図25の頭部近傍の断面図である。26 is a sectional view of the vicinity of the head in FIG. 25.
【図27】本発明の偏心プリズム光学系を用いたカメラ
の構成を示す斜視図である。FIG. 27 is a perspective view showing a configuration of a camera using the decentered prism optical system of the present invention.
【図28】本発明の偏心プリズム光学系を用いた撮影光
学系の光路図である。FIG. 28 is an optical path diagram of a photographing optical system using the decentered prism optical system of the present invention.
【図29】本発明の偏心プリズム光学系を用いたファイ
ンダー光学系の光路図である。FIG. 29 is an optical path diagram of a finder optical system using the decentered prism optical system of the present invention.
【図30】内視鏡装置の全体の構成図である。FIG. 30 is an overall configuration diagram of the endoscope apparatus.
【図31】本発明の偏心プリズム光学系を用いた硬性型
内視鏡の先端部の断面図である。FIG. 31 is a sectional view of a distal end portion of a rigid endoscope using the eccentric prism optical system of the present invention.
1…瞳 2…光軸 3…第1面 4…第2面 5…第3面 6…像面 7…偏心プリズム光学系 8…題4面 20…内視鏡 21…先端部 22…挿入部 23…基部 24…カメラ 25…モニター 26…ライトガイドケーブル 27…光源装置 30…内視鏡装置 31…偏心プリズム光学系 32…対物レンズ 33…ライトガイド 100…接眼光学系 101…画像表示素子 102…画像表示装置(表示装置本体) 103…側頭フレーム 104…スピーカ 105…映像音声伝達コード 106…再生装置 107…調節部 150…対物レンズ 151…前群 152…瞳位置 153…後群 154…フィルム 200…対物レンズ群 201…偏心プリズム光学系 202…ダハ面 203…ダハプリズム 204…接眼レンズ 205…観察者眼球 La…ファインダー光学系のの光軸 Lb…撮影光学系の光軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pupil 2 ... Optical axis 3 ... 1st surface 4 ... 2nd surface 5 ... 3rd surface 6 ... Image surface 7 ... Eccentric prism optical system 8 ... Subject 4 surfaces 20 ... Endoscope 21 ... Tip 22 ... Insertion part Reference Signs List 23 base 24 camera 25 monitor 26 light guide cable 27 light source device 30 endoscope device 31 eccentric prism optical system 32 objective lens 33 light guide 100 eyepiece optical system 101 image display element 102 Image display device (display device main body) 103 temporal frame 104 speaker 105 video / audio transmission code 106 reproducing device 107 adjusting unit 150 objective lens 151 front group 152 pupil position 153 rear group 154 film 200 ... Objective lens group 201 ... Eccentric prism optical system 202 ... Dach surface 203 ... Dach prism 204 ... Eyepiece lens 205 ... Observer eye La ... Finder Optical axis Lb ... the optical axis of the photographing optical system of the optical system
Claims (3)
置され、その3つの面の間が屈折率が1.3以上の透明
媒質で埋められた構成の偏心プリズム光学系において、
前記光学系は少なくとも2回の内部反射を行うように、
前記3つの面の中の少なくとも2つの面を反射作用を有
する面で形成すると共に、前記の2つの反射作用を有す
る面によって反射された光線が前記光学系内部で交差し
ないような位置に前記の2つの反射作用を有する面を配
置し、前記反射作用を有する2つの面の中、1つの面の
形状は面内及び面外共に回転対称軸を有さない回転非対
称面にて形成され、他の1つの面の少なくとも有効面
(面の全領域中で光束が透過及び/又は反射をする領
域)の形状が有効面内に回転対称軸を有する回転対称面
にて構成されていることを特徴とする偏心プリズム光学
系。1. An eccentric prism optical system in which at least three surfaces are arranged decentered from each other, and a space between the three surfaces is filled with a transparent medium having a refractive index of 1.3 or more.
The optical system performs at least two internal reflections,
At least two of the three surfaces are formed by surfaces having a reflection effect, and the light is reflected by the two surfaces having a reflection effect at a position where they do not intersect inside the optical system. Two surfaces having a reflecting action are arranged, and among the two faces having the reflecting action, the shape of one face is formed by a rotationally asymmetric face having no rotationally symmetric axis both in-plane and out-of-plane. The shape of at least an effective surface of one of the surfaces (a region through which light flux is transmitted and / or reflected in the entire surface) is constituted by a rotationally symmetric surface having an axis of rotational symmetry in the effective surface. Decentered prism optical system.
いて、前記回転対称面が、前記光学系を通過する光束を
入射若しくは射出させる透過作用と前記光学系の内部で
前記光束を折り曲げる反射作用とを併せ持つ第1面とし
て形成され、前記回転非対称面が前記第1面と対向配置
された第2面として形成され、さらに、前記光学系を通
過する光束を射出若しくは入射させる透過作用を有する
第3面が、前記第1面と前記第2面との対向方向に対し
て略垂直方向の位置に配置され、少なくとも前記偏心プ
リズム光学系が前記第1面と前記第2面と前記第3面と
を含む構成であることを特徴とする偏心プリズム光学
系。2. The eccentric prism optical system according to claim 1, wherein said rotationally symmetric surface has a transmission function of causing a light beam passing through said optical system to enter or exit, and a reflection function of bending said light beam inside said optical system. And the rotation-asymmetric surface is formed as a second surface opposed to the first surface, and further has a transmission function of emitting or entering a light beam passing through the optical system. A surface is disposed at a position substantially perpendicular to a direction in which the first surface and the second surface are opposed to each other, and at least the eccentric prism optical system includes the first surface, the second surface, and the third surface. A decentered prism optical system characterized by comprising:
いて、前記第1面が有効面内にてその透過作用と反射作
用とが少なくとも一部の領域で重なり合うように形成さ
れていると共に、少なくとも前記第1面の有効面内の透
過作用と反射作用との重なり合う領域での反射作用が全
反射作用によるように構成されていることを特徴とする
偏心プリズム光学系。3. The decentered prism optical system according to claim 2, wherein the first surface is formed such that the transmission function and the reflection function thereof overlap in at least a part of the effective plane. An eccentric prism optical system, wherein a reflection action in a region where a transmission action and a reflection action in the effective surface of the first surface overlaps is a total reflection action.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9211809A JPH10282421A (en) | 1997-02-07 | 1997-08-06 | Eccentric prism optical system |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2513497 | 1997-02-07 | ||
JP9-25134 | 1997-02-07 | ||
JP9211809A JPH10282421A (en) | 1997-02-07 | 1997-08-06 | Eccentric prism optical system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10282421A true JPH10282421A (en) | 1998-10-23 |
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ID=26362736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9211809A Pending JPH10282421A (en) | 1997-02-07 | 1997-08-06 | Eccentric prism optical system |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH10282421A (en) |
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