WO2022044675A1 - 観察光学系および光学装置 - Google Patents

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WO2022044675A1
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observation optical
diopter
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広樹 斉藤
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富士フイルム株式会社
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    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features

Definitions

  • This disclosure relates to an observation optical system and an optical device.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and provides an observation optical system capable of observing with a wider viewing angle while having good performance, and an optical device provided with this observation optical system.
  • the purpose is to provide an observation optical system capable of observing with a wider viewing angle while having good performance, and an optical device provided with this observation optical system. The purpose.
  • the observation optical system includes a display element and an eyepiece lens arranged on the eyepoint side of the display element, and the eyepieces are continuously continuous from the display element side to the eyepoint side.
  • the first lens having a positive refractive power, the second lens having a negative refractive power, and the third lens are included, and the half value of the longest diameter of the display region in the display element is H, and the diopter is -1 diopter.
  • At least three lenses in the eyepiece move along the optical axis when adjusting the diopter.
  • the lens surface on the display element side of the first lens has a shape in which the negative refractive power becomes stronger as the distance from the optical axis increases, or a shape in which the positive refractive power becomes weaker as the distance from the optical axis increases.
  • the lens surface on the eye point side of the second lens has a shape in which the positive refractive power becomes stronger as the distance from the optical axis increases, or a shape in which the negative refractive power becomes weaker as the distance from the optical axis increases.
  • the eyepiece may be configured to consist of four or more lenses.
  • the eyepiece may be configured to consist of four lenses.
  • the observation optical system of the above aspect preferably satisfies at least one of the following conditional expressions (1) to (25) and (1-1) to (6-1). 0.35 ⁇ H / f ⁇ 0.6 (1) 0.03 ⁇ (R2r + R2f) / (R2r-R2f) ⁇ 0.9 (2) -0.13 ⁇ (R2f-R1r) / (R2f + R1r) ⁇ 0.2 (3) -5 ⁇ (R1r + R1f) / (R1r-R1f) ⁇ -0.2 (4) -2.5 ⁇ (R3r + R3f) / (R3r-R3f) ⁇ 8 (5) 1.61 ⁇ Nmax ⁇ 2.2 (6) -4 ⁇ f / f2 ⁇ -0.9 (7) -1 ⁇ f / f12 ⁇ 0.12 (8) 0.83 ⁇ f / fr ⁇ 2 (9) -2.2 ⁇ f1 / f2 ⁇ -0.73 (10) 0.66 ⁇ f1 / fr ⁇
  • Air conversion distance on the axis d12 Distance on the optical axis from the surface on the eye point side of the first lens to the surface on the display element side of the second lens in the state where the diopter is -1 diopter d2: Light of the second lens Axial thickness dL: Distance on the optical axis from the surface on the display element side of the first lens to the lens surface on the most eye point side of the eyepiece lens in the state of diopter -1 diopter dL12: Diopter -1 diopter Distance on the optical axis from the surface on the display element side of the first lens to the surface on the eye point side of the second lens in the state of T2: The first lens from the display surface of the display element in the state where the diopter is -1 diopter.
  • TL Diopter of the sum of the air conversion distance on the optical axis to the surface on the display element side of the first lens and the distance on the optical axis from the surface on the display element side of the first lens to the surface on the eye point side of the second lens. Is the air conversion distance on the optical axis from the display surface of the display element to the surface of the first lens on the display element side in the state of -1 diopter, and the most eye point of the eyepiece lens from the surface of the first lens on the display element side. Sum Nmax with the distance on the optical axis to the side lens surface: The maximum value of the refractive index of all the lenses included in the eyepiece lens with respect to the d-line.
  • the optical device includes the observation optical system of the above aspect.
  • Consisting of and “consisting of” in the present specification refer to lenses having substantially no refractive power other than the listed components, and lenses such as an aperture, a filter, and a cover glass. It is intended that optical elements other than the above, as well as a lens flange, a lens barrel, and the like may be included.
  • a lens having a positive refractive power and “a positive lens” are synonymous.
  • “Lens with negative refractive power” and “negative lens” are synonymous.
  • “Single lens” means a single lens that is not joined.
  • a compound aspherical lens a lens in which a spherical lens and an aspherical film formed on the spherical lens are integrally formed and function as one aspherical lens as a whole
  • a bonded lens is a bonded lens. Is not considered and is treated as a single lens.
  • the sign of refractive power, radius of curvature and surface shape of a lens including an aspherical surface will be considered in the paraxial region.
  • the sign of the radius of curvature of the surface having the convex surface facing the display element side is positive, and the sign of the radius of curvature of the surface having the convex surface facing the eye point side is negative.
  • the "focal length” used in the conditional expression is the paraxial focal length.
  • the value used in the conditional expression is a value when the d line is used as a reference.
  • the "d-line”, “C-line”, and “F-line” described herein are emission lines, with a d-line wavelength of 587.56 nm (nanometers) and a C-line wavelength of 656.27 nm (nanometers). ), The wavelength of the F line is 486.13 nm (nanometers).
  • an observation optical system capable of observing with a wider viewing angle while having good performance
  • an optical device provided with this observation optical system.
  • FIG. 3 is a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a chromatic aberration of magnification diagram of the observation optical system of the first embodiment. It is a lateral aberration diagram of the observation optical system of Example 1.
  • FIG. 2 is a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a chromatic aberration of magnification diagram of the observation optical system of the second embodiment.
  • FIG. 2 It is a lateral aberration diagram of the observation optical system of Example 2.
  • FIG. 3 is a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a chromatic aberration of magnification diagram of the observation optical system of the third embodiment.
  • FIG. 4 is a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a chromatic aberration of magnification diagram of the observation optical system of the fourth embodiment.
  • FIG. 4 is a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a chromatic aberration of magnification diagram of the observation optical system of the fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a spherical aberration diagram, an astigmatism diagram, a distortion diagram, and a chromatic aberration of magnification diagram of the observation optical system of the seventh embodiment. It is a lateral aberration diagram of the observation optical system of Example 7. It is a perspective view of the back side of the optical apparatus which concerns on one Embodiment.
  • FIG. 1 shows the configuration of the observation optical system 5 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows the configuration and the luminous flux of the observation optical system 5.
  • FIG. 2 illustrates an axial luminous flux and a luminous flux having a maximum viewing angle as the luminous flux.
  • the examples shown in FIGS. 1 and 2 correspond to the first embodiment described later.
  • the left side is shown as the display element side, and the right side is shown as the eye point side.
  • the EPs of FIGS. 1 and 2 do not show the shape but the position in the optical axis direction.
  • the observation optical system 5 includes a display element 1 and an eyepiece 3 arranged on the eye point side of the display element 1.
  • the display element 1 is an element that displays an image.
  • the display element 1 includes a display area 1a on which an image is displayed. Examples of the display element 1 include a liquid crystal display element, an organic EL (organic electroluminescence) display element, and the like.
  • the display element 1 and the eyepiece lens 3 are arranged with a predetermined air spacing. This makes it possible to secure an interval for diopter adjustment.
  • the display element 1 is an example of an observation object, and the eyepiece 3 is used for observing an image displayed in the display area 1a of the display element 1. That is, the observation optical system 5 is configured to observe the image displayed on the display element 1 via the eyepiece lens 3.
  • FIG. 1 shows an example in which the optical member 2 is arranged between the display element 1 and the eyepiece lens 3, and the optical member 4 is arranged between the eyepiece lens 3 and the eye point EP. Both the optical member 2 and the optical member 4 are parallel plate-shaped members having no refractive power, and are assumed to be a protective cover glass or various filters. In the technique of the present disclosure, a configuration in which at least one of the optical member 2 and the optical member 4 is excluded is also possible.
  • the eyepiece 3 has a first lens L1 having a positive refractive power, a second lens L2 having a negative refractive power, and a second lens L2 having a positive refractive power continuously in order from the display element side to the eye point side along the optical axis Z. It is configured to include the three lenses L3.
  • the eyepiece 3 is configured to be composed of three or more lenses, which is advantageous for good aberration correction. It is preferable that each of the above three lenses is a single lens. According to such a configuration, the degree of freedom in design can be increased, which is advantageous for correcting various aberrations and also for obtaining a wider viewing angle.
  • the eyepiece 3 is composed of four or more lenses. In this case, it is advantageous to satisfactorily correct the overall aberration.
  • the eyepiece 3 of FIG. 1 includes a first lens L1 having a positive refractive power, a second lens L2 having a negative refractive power, and a third lens L3 in order from the display element side to the eye point side. It consists of a fourth lens L4.
  • the eyepiece 3 is configured to be composed of four lenses, it is advantageous to reduce the number of lenses and to make the eyepiece compact while satisfactorily correcting the overall aberration. All four lenses constituting the eyepiece 3 of FIG. 1 are single lenses, and are arranged on the optical axis with an air gap from the adjacent lenses. With this configuration, the degree of freedom in design can be increased, which is advantageous for correcting various aberrations and also for obtaining a wider viewing angle.
  • At least three lenses in the eyepiece move along the optical axis Z when adjusting the diopter. In this case, it is advantageous to suppress aberration fluctuations during diopter adjustment.
  • the four lenses of the first lens L1 to the fourth lens L4 move integrally when the diopter is adjusted.
  • integral movement means moving in the same direction and the same amount at the same time.
  • the eyepiece 3 may be configured to include an aspherical lens.
  • the lens surface on the display element side of the first lens L1 may have a shape in which the negative refractive power becomes stronger as the distance from the optical axis Z increases, or a shape in which the positive refractive power becomes weaker as the distance from the optical axis Z increases. preferable. In this case, it is advantageous to correct the distortion.
  • the lens surface on the eye point side of the second lens L2 may have a shape in which the positive refractive power becomes stronger as the distance from the optical axis Z increases, or a shape in which the negative refractive power becomes weaker as the distance from the optical axis Z increases. preferable. In this case, it is advantageous to correct the chromatic aberration of magnification.
  • the observation optical system 5 preferably satisfies at least one of the following conditional expressions (1) to (25). 0.35 ⁇ H / f ⁇ 0.6 (1) 0.03 ⁇ (R2r + R2f) / (R2r-R2f) ⁇ 0.9 (2) -0.13 ⁇ (R2f-R1r) / (R2f + R1r) ⁇ 0.2 (3) -5 ⁇ (R1r + R1f) / (R1r-R1f) ⁇ -0.2 (4) -2.5 ⁇ (R3r + R3f) / (R3r-R3f) ⁇ 8 (5) 1.61 ⁇ Nmax ⁇ 2.2 (6) -4 ⁇ f / f2 ⁇ -0.9 (7) -1 ⁇ f / f12 ⁇ 0.12 (8) 0.83 ⁇ f / fr ⁇ 2 (9) -2.2 ⁇ f1 / f2 ⁇ -0.73 (10) 0.66 ⁇ f1 / fr ⁇ 1.6 (11)
  • Air conversion distance on the axis d12 Distance on the optical axis from the surface on the eye point side of the first lens to the surface on the display element side of the second lens in the state where the diopter is -1 diopter d2: Light of the second lens Axial thickness dL: Distance on the optical axis from the surface on the display element side of the first lens to the lens surface on the most eye point side of the eyepiece lens in the state of diopter -1 diopter dL12: Diopter -1 diopter Distance on the optical axis from the surface on the display element side of the first lens to the surface on the eye point side of the second lens in the state of T2: The first lens from the display surface of the display element in the state where the diopter is -1 diopter.
  • TL Diopter of the sum of the air conversion distance on the optical axis to the surface on the display element side of the first lens and the distance on the optical axis from the surface on the display element side of the first lens to the surface on the eye point side of the second lens. Is the air conversion distance on the optical axis from the display surface of the display element to the surface of the first lens on the display element side in the state of -1 diopter, and the most eye point of the eyepiece lens from the surface of the first lens on the display element side. Sum Nmax with the distance on the optical axis to the side lens surface: The maximum value of the refractive index of all the lenses included in the eyepiece lens with respect to the d-line.
  • the "longest diameter of the display region in the display element" with respect to H is the point in the display region 1a whose center of gravity coincides with the optical axis Z and the point farthest from the optical axis Z in the radial direction and the optical axis Z. It means a value that is twice the distance.
  • the length of half the diagonal line of the display area 1a can be H.
  • the radius of the display area 1a can be H, and when the display area 1a is an ellipse, the longest diameter (major diameter) of the diameter of the display area 1a.
  • Half can be H.
  • the display area 1a means an area where an image is actually displayed.
  • the display element 1 includes a display unit having an aspect ratio of 4: 3 in which a plurality of pixels are arranged and displays an image having an aspect ratio of 3: 2 in a part of the display unit
  • the display area 1a is , Refers to the area where an image with an aspect ratio of 3: 2 is displayed. Therefore, the diameter of the display element 1 and the longest diameter of the display area 1a do not always match.
  • conditional expression (1) It is advantageous to obtain a wide viewing angle by not falling below the lower limit of the conditional expression (1). By not exceeding the upper limit of the conditional expression (1), it is advantageous to suppress aberrations such as curvature of field.
  • the refraction of light rays on the surface of the second lens L2 on the eye point side does not become too strong, which is advantageous in suppressing chromatic aberration of magnification.
  • the refraction of light rays on the surface of the second lens L2 on the display element side does not become too strong, which is advantageous in suppressing curvature of field.
  • the refraction of the surface of the second lens L2 on the display element side becomes stronger than the refraction of the off-axis light rays on the surface of the first lens L1 on the eye point side. Since it does not go too far, it is possible to prevent the chromatic aberration of magnification from being overcorrected.
  • the refraction of the surface of the second lens L2 on the display element side becomes weaker than the refraction of the off-axis light rays on the surface of the first lens L1 on the eye point side. Since it does not go too far, it is possible to prevent the chromatic aberration of magnification from becoming insufficiently corrected.
  • the refraction of the off-axis light rays on the surface of the first lens L1 on the eye point side does not become too strong, which is advantageous for correcting coma aberration.
  • the positive refractive power of the surface of the first lens L1 on the display element side does not become too strong, or the surface of the first lens L1 on the display element side. Since the negative refractive power does not become too weak, it is advantageous to suppress barrel-shaped distortion.
  • the positive refractive power of the surface of the third lens L3 on the display element side does not become too strong, or the surface of the third lens L3 on the display element side. Since the negative refractive power does not become too weak, it is advantageous for correcting curvature of field.
  • conditional expression (6) By making sure that the value does not fall below the lower limit of the conditional expression (6), it is possible to suppress an increase in the Petzval sum, which is advantageous for correcting curvature of field. By not exceeding the upper limit of the conditional expression (6), it is possible to prevent the material that can be selected as the lens material from being limited to a material having a small Abbe number, which is advantageous for correcting chromatic aberration. Further, by not exceeding the upper limit of the conditional expression (6), it is possible to contribute to the improvement of productivity when processing the material.
  • conditional expressions (1) to (25) are in the range of the following conditional expressions (1-1) to (25-1), respectively. 0.37 ⁇ H / f ⁇ 0.5 (1-1) 0.06 ⁇ (R2r + R2f) / (R2r-R2f) ⁇ 0.65 (2-1) -0.09 ⁇ (R2f-R1r) / (R2f + R1r) ⁇ 0.14 (3-1) -3 ⁇ (R1r + R1f) / (R1r-R1f) ⁇ -0.4 (4-1) -1.5 ⁇ (R3r + R3f) / (R3r-R3f) ⁇ 5 (5-1) 1.66 ⁇ Nmax ⁇ 2 (6-1) -3 ⁇ f / f2 ⁇ -1.15 (7-1) -0.7 ⁇ f / f12 ⁇ 0.03 (8-1) 0.96 ⁇ f / fr ⁇ 1.75 (9-1) -1.9 ⁇ f1
  • conditional expressions (1) to (25) are in the range of the following conditional expressions (1-2) to (25-2), respectively. 0.38 ⁇ H / f ⁇ 0.45 (1-2) 0.08 ⁇ (R2r + R2f) / (R2r-R2f) ⁇ 0.45 (2-2) -0.06 ⁇ (R2f-R1r) / (R2f + R1r) ⁇ 0.09 (3-2) -1.85 ⁇ (R1r + R1f) / (R1r-R1f) ⁇ -0.55 (4-2) -0.87 ⁇ (R3r + R3f) / (R3r-R3f) ⁇ 2.5 (5-2) 1.7 ⁇ Nmax ⁇ 1.9 (6-2) -2.5 ⁇ f / f2 ⁇ -1.41 (7-2) -0.5 ⁇ f / f12 ⁇ -0.03 (8-2) 1.11 ⁇ f / fr ⁇ 1.6 (9-2)
  • an observation optical system of a preferred embodiment in which the above-described configurations are combined includes a display element 1 and an eyepiece 3 arranged on the eye point side of the display element 1, and the eyepiece 3 is located from the most display element side.
  • the condition equation (1) is satisfied by including the first lens L1 having a positive refractive power, the second lens L2 having a negative refractive power, and the third lens L3 continuously in order toward the eye point side.
  • observation optical systems for viewfinders such as digital cameras
  • the number of pixels in liquid crystal display elements has increased recently, so a wider viewing angle and higher resolution performance are required.
  • various aberrations such as curvature of field and chromatic aberration of magnification occur greatly, and it is difficult to achieve both high resolution performance. Therefore, by adopting the above-mentioned preferable aspect, it is possible to realize an observation optical system capable of observing with a wider viewing angle while suppressing various aberrations such as curvature of field and chromatic aberration of magnification.
  • the configuration of the observation optical system 5 of the first embodiment is shown in FIG. 1, and the method and configuration thereof are as described above. Therefore, some duplication will be omitted here.
  • the eyepiece 3 included in the observation optical system 5 of the first embodiment is composed of four lenses, a first lens L1 to a fourth lens L4, in order from the display element side to the eye point side.
  • the first lens L1 is a biconvex positive lens in the paraxial region
  • the second lens L2 is a biconcave negative lens in the paraxial region
  • the third lens L3 is concave on the display element side in the paraxial region.
  • the fourth lens L4 is a positive lens having a biconvex shape in the paraxial region. All of the first lens L1 to the fourth lens L4 are single lenses. Both sides of the first lens L1 to the fourth lens L4 are aspherical. At the time of diopter adjustment, the four lenses of the first lens L1 to the fourth lens L4 move integrally.
  • the surface of the display element 1 on the observation object side (the surface on which the display area 1a is arranged) is set as the first surface, and the numbers are increased one by one toward the eye point side.
  • the surface number of each surface of the case is shown.
  • the display element 1, the optical member 2, the optical member 4, and the eye point EP are also described, and the surface number and the phrase (EP) are described in the Sn column of the surface corresponding to the eye point EP. is doing.
  • the column of R indicates the radius of curvature of each surface, and the sign of the radius of curvature is positive for a surface shape with a convex surface facing the display element side and negative for a surface shape with a convex surface facing the eye point side.
  • the surface numbers of the aspherical surface are marked with *, and the numerical value of the radius of curvature of the near axis is described in the column of the radius of curvature of the aspherical surface.
  • the surface spacing on the optical axis between each surface and the surface adjacent to the eye point side is shown, and the variable surface spacing at the time of diopter adjustment is referred to as DD [].
  • the surface number on the display element side of this interval is added in [].
  • the column of Nd indicates the refractive index of each component with respect to the d line.
  • the Abbe number based on the d-line of each component is shown.
  • Table 2 shows the focal length f of the eyepiece 3 at each diopter and the values of the viewing angle at all angles of view. “Dpt” in Tables 2 and 3 means diopter. [°] in the viewing angle column means that the unit is degrees. Table 2 also shows the half value H of the longest diameter of the display region 1a in the display element 1.
  • Table 3 shows the values of the variable surface spacing at each diopter.
  • the observation optical system 5 of the first embodiment can adjust the diopter in the range of -4 dpt to +2 dpt by integrally moving the eyepiece 3 in the optical axis direction.
  • KA and Am are aspherical coefficients in the aspherical expression expressed by the following equation.
  • Zd C ⁇ h 2 / ⁇ 1 + (1-KA ⁇ C 2 ⁇ h 2 ) 1/2 ⁇ + ⁇ Am ⁇ h m
  • Zd Aspherical depth (length of a perpendicular line drawn from a point on the aspherical surface at height h to a plane perpendicular to the optical axis where the aspherical apex touches)
  • h Height (distance from the optical axis to the lens surface)
  • C The reciprocal of the radius of curvature of the near axis KA
  • Am the aspherical coefficient
  • the aspherical ⁇ means the sum with respect to m.
  • FIG. 3 and 4 show each aberration diagram of the observation optical system 5 of the first embodiment in the state where the diopter is ⁇ 1.00 diopter (diopter).
  • spherical aberration, astigmatism, distortion, and chromatic aberration of magnification are shown in order from the left.
  • the aberrations on the d-line, C-line, and F-line are shown by solid lines, long dashed lines, and short dashed lines, respectively.
  • the aberration on the d-line in the sagittal direction is shown by a solid line
  • the aberration on the d-line in the tangential direction is shown by a short dashed line.
  • the aberration on the d line is shown by a solid line.
  • the aberrations in the C line and the F line are shown by a long broken line and a short broken line, respectively.
  • the unit dpt on the horizontal axis of the spherical aberration diagram and the astigmatism diagram means diopter.
  • ⁇ in the spherical aberration diagram means the diameter of the eye point EP when the unit is mm (millimeter), and ⁇ in the other aberration diagrams means the viewing angle at a half angle of view.
  • FIG. 4 for each viewing angle, the lateral aberration in the tangential direction is shown in the left column, and the lateral aberration in the sagittal direction is shown in the right column.
  • the aberrations on the d-line, C-line, and F-line are shown by solid lines, long dashed lines, and short dashed lines, respectively.
  • ⁇ in FIG. 4 means a viewing angle at a half angle of view.
  • Example 2 The configuration of the observation optical system of Example 2 is shown in FIG.
  • the observation optical system of the second embodiment includes a display element 1, an optical member 2, an eyepiece 3, and an optical member 4 in this order from the display element side to the eye point side.
  • the eyepiece 3 is composed of four lenses, the first lens L1 to the fourth lens L4, in order from the display element side to the eye point side.
  • the first lens L1 is a meniscus-shaped positive lens with a concave surface facing the display element side in the paraxial region
  • the second lens L2 is a biconcave negative lens in the paraxial region
  • the third lens L3 is biconvex. It is a positive lens having a shape
  • the fourth lens L4 is a positive lens having a biconvex shape in the paraxial region. All of the first lens L1 to the fourth lens L4 are single lenses. Both sides of the first lens L1, the second lens L2, and the fourth lens L4 are aspherical surfaces. At the time of diopter adjustment, the four lenses of the first lens L1 to the fourth lens L4 move integrally.
  • the basic lens data is shown in Table 5
  • the specifications are shown in Table 6
  • the variable surface spacing is shown in Table 7
  • the aspherical coefficient is shown in Table 8
  • the aberration diagrams are shown in FIGS. 6 and 7. show.
  • Example 3 The configuration of the observation optical system of Example 3 is shown in FIG.
  • the observation optical system of the third embodiment includes a display element 1, an optical member 2, an eyepiece lens 3, and an optical member 4 in this order from the display element side to the eye point side.
  • the eyepiece 3 is composed of four lenses, the first lens L1 to the fourth lens L4, in order from the display element side to the eye point side.
  • the first lens L1 is a meniscus-shaped positive lens with a concave surface facing the display element side in the paraxial region
  • the second lens L2 is a negative lens having both concave shapes in the paraxial region
  • the third lens L3 is a paraxial region. It is a biconvex positive lens in the region
  • the fourth lens L4 is a meniscus-shaped positive lens with a concave surface facing the display element side in the paraxial region. All of the first lens L1 to the fourth lens L4 are single lenses. Both sides of the first lens L1 to the fourth lens L4 are aspherical. At the time of diopter adjustment, the three lenses of the first lens L1 to the third lens L3 move integrally, and the fourth lens L4 is immovable.
  • the basic lens data is shown in Table 9
  • the specifications are shown in Table 10
  • the variable surface spacing is shown in Table 11
  • the aspherical coefficient is shown in Table 12
  • the aberration diagrams are shown in FIGS. 9 and 10. show.
  • Example 4 The configuration of the observation optical system of Example 4 is shown in FIG.
  • the observation optical system of the fourth embodiment includes a display element 1, an optical member 2, an eyepiece 3, and an optical member 4 in this order from the display element side to the eye point side.
  • the eyepiece 3 is composed of three lenses, a first lens L1 to a third lens L3, in order from the display element side to the eye point side.
  • the first lens L1 is a biconvex positive lens in the paraxial region
  • the second lens L2 is a biconcave negative lens in the paraxial region
  • the third lens L3 is a biconvex positive in the paraxial region. It is a lens. All of the first lens L1 to the third lens L3 are single lenses. All sides of the first lens L1 to the third lens L3 are aspherical surfaces. At the time of diopter adjustment, the three lenses of the first lens L1 to the third lens L3 move integrally.
  • the basic lens data is shown in Table 13
  • the specifications are shown in Table 14
  • the variable surface spacing is shown in Table 15
  • the aspherical coefficient is shown in Table 16
  • the aberration diagrams are shown in FIGS. 12 and 13. show.
  • Example 5 The configuration of the observation optical system of Example 5 is shown in FIG.
  • the observation optical system of the fifth embodiment includes a display element 1, an optical member 2, an eyepiece 3, and an optical member 4 in this order from the display element side to the eye point side.
  • the eyepiece 3 is composed of five lenses, the first lens L1 to the fifth lens L5, in order from the display element side to the eye point side.
  • the first lens L1 is a meniscus-shaped positive lens with a concave surface facing the display element side in the near-axis region
  • the second lens L2 is a negative lens having both concave shapes in the near-axis region
  • the third lens L3 is a near-axis.
  • the fourth lens L4 is a positive lens with a biconvex shape in the region
  • the fourth lens L4 is a meniscus-shaped positive lens with the concave surface facing the display element side in the near-axis region
  • the fifth lens L5 is a concave surface toward the display element side in the near-axis region.
  • first lens L1 to the fifth lens L5 are aspherical surfaces. At the time of diopter adjustment, the four lenses of the first lens L1 to the fourth lens L4 move integrally, and the fifth lens L5 is immovable.
  • the basic lens data is shown in Table 17, the specifications are shown in Table 18, the variable surface spacing is shown in Table 19, the aspherical coefficient is shown in Table 20, and the aberration diagrams are shown in FIGS. 15 and 16. show.
  • Example 6 The configuration of the observation optical system of Example 6 is shown in FIG.
  • the observation optical system of the sixth embodiment includes a display element 1, an optical member 2, an eyepiece 3, and an optical member 4 in this order from the display element side to the eye point side.
  • the eyepiece 3 is composed of four lenses, the first lens L1 to the fourth lens L4, in order from the display element side to the eye point side.
  • the first lens L1 is a biconvex positive lens in the paraxial region
  • the second lens L2 is a biconcave negative lens in the paraxial region
  • the third lens L3 is concave on the display element side in the paraxial region.
  • the fourth lens L4 is a positive lens having a biconvex shape in the paraxial region. All of the first lens L1 to the fourth lens L4 are single lenses. Both sides of the first lens L1 to the fourth lens L4 are aspherical. At the time of diopter adjustment, the four lenses of the first lens L1 to the fourth lens L4 move integrally.
  • the basic lens data is shown in Table 21, the specifications are shown in Table 22, the variable surface spacing is shown in Table 23, the aspherical coefficient is shown in Table 24, and the aberration diagrams are shown in FIGS. 18 and 19. show.
  • Example 7 The configuration of the observation optical system of Example 7 is shown in FIG.
  • the observation optical system of the seventh embodiment includes a display element 1, an optical member 2, an eyepiece 3, and an optical member 4 in this order from the display element side to the eye point side.
  • the eyepiece 3 is composed of four lenses, the first lens L1 to the fourth lens L4, in order from the display element side to the eye point side.
  • the first lens L1 is a meniscus-shaped positive lens with a concave surface facing the display element side in the paraxial region
  • the second lens L2 is a negative lens having both concave shapes in the paraxial region
  • the third lens L3 is a paraxial region. It is a biconvex positive lens in the region
  • the fourth lens L4 is a meniscus-shaped positive lens with a concave surface facing the display element side in the paraxial region. All of the first lens L1 to the fourth lens L4 are single lenses. Both sides of the first lens L1 to the fourth lens L4 are aspherical. At the time of diopter adjustment, the four lenses of the first lens L1 to the fourth lens L4 move integrally.
  • the basic lens data is shown in Table 25
  • the specifications are shown in Table 26
  • the variable surface spacing is shown in Table 27
  • the aspherical coefficient is shown in Table 28, and the aberration diagrams are shown in FIGS. 21 and 22. show.
  • Tables 29 and 30 show the corresponding values of the conditional expressions (1) to (25) of the observation optical system of Examples 1 to 7.
  • Table 31 shows the focal lengths of the lenses of Examples 1 to 7.
  • F3, f4, and f5 in Table 31 are the focal length of the third lens L3, the focal length of the fourth lens L4, and the focal length of the fifth lens L5, respectively.
  • the values shown in Tables 29 to 31 are values based on the d-line.
  • the observation optical systems of Examples 1 to 7 have a viewing angle of 20 degrees or more at a half angle of view, more specifically, 21 degrees or more, and have a wide viewing angle. There is. Further, in the observation optical systems of Examples 1 to 7, various aberrations are satisfactorily corrected to realize high optical performance.
  • FIG. 23 is a perspective view showing a schematic configuration on the back side of the camera 100, which is an optical device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the camera 100 is, for example, a digital camera.
  • the camera 100 includes a finder 101 according to an embodiment of the present disclosure on the upper part of the camera body 102.
  • the finder 101 is an example of an observation optical device, and includes an observation optical system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the camera 100 includes an operation button 103 for performing various settings, a zoom lever 104 for performing scaling, and a monitor 106 for displaying images and various setting screens on the back surface of the camera body 102, and the camera body 102.
  • a shutter button 105 is provided on the upper surface of the above.
  • the camera 100 includes an image pickup lens (not shown) on the front surface of the camera body 102, and an image pickup element (not shown) for capturing a subject image formed by the image pickup lens inside the camera body 102. The user looks into the finder 101 from the back side and observes the subject image.
  • the techniques of the present disclosure have been described above with reference to embodiments and examples, the techniques of the present disclosure are not limited to the above embodiments and examples, and various modifications are possible.
  • the radius of curvature, the interplanar spacing, the refractive index, the Abbe number, the aspherical coefficient, and the like of each lens are not limited to the values shown in the above numerical examples, and may take other values.
  • the optical device according to the embodiment of the present disclosure is not limited to the above example, and the present disclosure can be applied to a film camera, a video camera, a head-mounted display, and the like.

Landscapes

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Abstract

観察光学系は、表示素子と、表示素子のアイポイント側に配置された接眼レンズとを備える。接眼レンズは、最も表示素子側からアイポイント側へ順に連続して、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、第３レンズとを含む。表示素子における表示領域最長の径の半値をＨ、視度が－１ディオプターの状態における接眼レンズの焦点距離をｆとした場合、観察光学系は、０．３５＜Ｈ／ｆ＜０．６で表される条件式を満足する。

Description

観察光学系および光学装置
　本開示は、観察光学系、および光学装置に関する。
　従来、接眼レンズとして、特開２０１６－００１２０９号公報および特開２０１７－０６８１２９号公報に記載のレンズ系が知られている。
　近年、良好な性能を有しながら、より広い視野角で観察可能な観察光学系が求められている。
　本開示は、上記事情を鑑みてなされたものであり、良好な性能を有しながら、より広い視野角で観察可能な観察光学系、およびこの観察光学系を備えた光学装置を提供することを目的とする。
　本開示の技術の一態様に係る観察光学系は、表示素子と、表示素子のアイポイント側に配置された接眼レンズとを備え、接眼レンズは、最も表示素子側からアイポイント側へ順に連続して、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、第３レンズとを含み、表示素子における表示領域最長の径の半値をＨ、視度が－１ディオプターの状態における接眼レンズの焦点距離をｆとした場合、下記条件式（１）を満足する。
　　０．３５＜Ｈ／ｆ＜０．６　　（１）
　視度調整の際に、接眼レンズ内の少なくとも３枚のレンズが光軸に沿って移動することが好ましい。
　第１レンズの表示素子側のレンズ面は、光軸から離れるに従い負の屈折力が強くなる形状、もしくは、光軸から離れるに従い正の屈折力が弱くなる形状を有することが好ましい。
　第２レンズのアイポイント側のレンズ面は、光軸から離れるに従い正の屈折力が強くなる形状、もしくは、光軸から離れるに従い負の屈折力が弱くなる形状を有することが好ましい。
　接眼レンズは４枚以上のレンズからなるように構成してもよい。接眼レンズは４枚のレンズからなるように構成してもよい。
　上記態様の観察光学系は、下記条件式（１）～（２５）および（１－１）～（６－１）の少なくとも１つを満足することが好ましい。
　　０．３５＜Ｈ／ｆ＜０．６　　（１）
　　０．０３＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ２ｆ）＜０．９　　（２）
　　－０．１３＜（Ｒ２ｆ－Ｒ１ｒ）／（Ｒ２ｆ＋Ｒ１ｒ）＜０．２　　（３）
　　－５＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ１ｆ）／（Ｒ１ｒ－Ｒ１ｆ）＜－０．２　　（４）
　　－２．５＜（Ｒ３ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ３ｒ－Ｒ３ｆ）＜８　　（５）
　　１．６１＜Ｎｍａｘ＜２．２　　（６）
　　－４＜ｆ／ｆ２＜－０．９　　（７）
　　－１＜ｆ／ｆ１２＜０．１２　　（８）
　　０．８３＜ｆ／ｆｒ＜２　　（９）
　　－２．２＜ｆ１／ｆ２＜－０．７３　　（１０）
　　０．６６＜ｆ１／ｆｒ＜１．６　　（１１）
　　－０．９８＜ｆ２／ｆｒ＜－０．４　　（１２）
　　－０．６＜（Ｒ３ｆ－Ｒ２ｒ）／（Ｒ３ｆ＋Ｒ２ｒ）＜９　　（１３）
　　１．６＜ｄＬ／ｆ＜２．２５　　（１４）
　　０．２５＜ｄＬ１２／Ｔ２＜０．８１　　（１５）
　　０．１８＜Ｈ／ＴＬ＜０．６５　　（１６）
　　０．２４＜ｄ０１／ｆ＜０．８　　（１７）
　　－１．１５＜Ｈ／ｆ２＜－０．３５　　（１８）
　　０．３２＜Ｈ／ｆｒ＜０．７８　　（１９）
　　０．７＜ｆ／ｆ１＜２．２　　（２０）
　　－４＜（Ｒ４ｆ－Ｒ３ｒ）／（Ｒ４ｆ＋Ｒ３ｒ）＜４．２　　（２１）
　　－１５＜（Ｒ４ｒ＋Ｒ４ｆ）／（Ｒ４ｒ－Ｒ４ｆ）＜０．５　　（２２）
　　０．１５＜ｄ１２／ｄ２＜５．８　　（２３）
　　０．０１＜ｄ１２／ＴＬ＜０．１６　　（２４）
　　０．２５＜Ｈ／ｆ１＜０．９　　（２５）
　　０．３７＜Ｈ／ｆ＜０．５　　（１－１）
　　０．０６＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ２ｆ）＜０．６５　　（２－１）
　　－０．０９＜（Ｒ２ｆ－Ｒ１ｒ）／（Ｒ２ｆ＋Ｒ１ｒ）＜０．１４　　（３－１）
　　－３＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ１ｆ）／（Ｒ１ｒ－Ｒ１ｆ）＜－０．４　　（４－１）
　　－１．５＜（Ｒ３ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ３ｒ－Ｒ３ｆ）＜５　　（５－１）
　　１．６６＜Ｎｍａｘ＜２　　（６－１）
ただし、
Ｈ：表示素子における表示領域最長の径の半値
ｆ：視度が－１ディオプターの状態における接眼レンズの焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ１２：視度が－１ディオプターの状態における第１レンズと第２レンズとの合成焦点距離
ｆｒ：視度が－１ディオプターの状態における第２レンズよりアイポイント側の全てのレンズの合成焦点距離
Ｒ１ｆ：第１レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径
Ｒ１ｒ：第１レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径
Ｒ２ｆ：第２レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径
Ｒ２ｒ：第２レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径
Ｒ３ｆ：第３レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径
Ｒ３ｒ：第３レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径
Ｒ４ｆ：第４レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径
Ｒ４ｒ：第４レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径
ｄ０１：視度が－１ディオプターの状態における表示素子の表示面から第１レンズの表示素子側の面までの光軸上の空気換算距離
ｄ１２：視度が－１ディオプターの状態における第１レンズのアイポイント側の面から第２レンズの表示素子側の面までの光軸上の距離
ｄ２：第２レンズの光軸上の厚み
ｄＬ：視度が－１ディオプターの状態における第１レンズの表示素子側の面から接眼レンズの最もアイポイント側のレンズ面までの光軸上の距離
ｄＬ１２：視度が－１ディオプターの状態における第１レンズの表示素子側の面から第２レンズのアイポイント側の面までの光軸上の距離
Ｔ２：視度が－１ディオプターの状態における、表示素子の表示面から第１レンズの表示素子側の面までの光軸上の空気換算距離と、第１レンズの表示素子側の面から第２レンズのアイポイント側の面までの光軸上の距離との和
ＴＬ：視度が－１ディオプターの状態における、表示素子の表示面から第１レンズの表示素子側の面までの光軸上の空気換算距離と、第１レンズの表示素子側の面から接眼レンズの最もアイポイント側のレンズ面までの光軸上の距離との和
Ｎｍａｘ：接眼レンズに含まれる全てのレンズのｄ線に対する屈折率の最大値
とする。
　本開示の別の態様に係る光学装置は、上記態様の観察光学系を備えている。
　なお、本明細書の「～からなり」、「～からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、およびカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル等が含まれていてもよいことを意図する。
　なお、本明細書において「正の屈折力を有するレンズ」と「正レンズ」とは同義である。「負の屈折力を有するレンズ」と「負レンズ」とは同義である。「単レンズ」は、接合されていない１枚のレンズを意味する。ただし、複合非球面レンズ（球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として１つの非球面レンズとして機能するレンズ）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱う。非球面を含むレンズに関する、屈折力の符号、曲率半径および面形状は、特に断りが無い限り、近軸領域で考えることにする。曲率半径の符号については、表示素子側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、アイポイント側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負とする。
　条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式で用いている値は、ｄ線を基準とした場合の値である。本明細書に記載の「ｄ線」、「Ｃ線」、および「Ｆ線」は輝線であり、ｄ線の波長は５８７．５６ｎｍ（ナノメートル）、Ｃ線の波長は６５６．２７ｎｍ（ナノメートル）、Ｆ線の波長は４８６．１３ｎｍ（ナノメートル）である。
　本開示によれば、良好な性能を有しながら、より広い視野角で観察可能な観察光学系、およびこの観察光学系を備えた光学装置を提供することができる。
実施例１の観察光学系に対応し、一実施形態に係る観察光学系の構成を示す断面図である。 図１の観察光学系の構成と光束を示す断面図である。 実施例１の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例１の観察光学系の横収差図である。 実施例２の観察光学系の構成を示す断面図である。 実施例２の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例２の観察光学系の横収差図である。 実施例３の観察光学系の構成を示す断面図である。 実施例３の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例３の観察光学系の横収差図である。 実施例４の観察光学系の構成を示す断面図である。 実施例４の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例４の観察光学系の横収差図である。 実施例５の観察光学系の構成を示す断面図である。 実施例５の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例５の観察光学系の横収差図である。 実施例６の観察光学系の構成を示す断面図である。 実施例６の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例６の観察光学系の横収差図である。 実施例７の観察光学系の構成を示す断面図である。 実施例７の観察光学系の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。 実施例７の観察光学系の横収差図である。 一実施形態に係る光学装置の背面側の斜視図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。図１に、本開示の一実施形態に係る観察光学系５の構成を示す。図２に、この観察光学系５の構成と光束を示す。図２では、光束として、軸上光束および最大視野角の光束を図示している。図１および図２に示す例は、後述の実施例１に対応している。図１および図２では左側を表示素子側、右側をアイポイント側として図示している。図１および図２のＥＰは形状を示しているのではなく光軸方向の位置を示している。
　観察光学系５は、表示素子１と、表示素子１のアイポイント側に配置された接眼レンズ３とを備える。表示素子１は画像を表示する素子である。表示素子１は、画像が表示される表示領域１ａを含む。表示素子１としては例えば、液晶表示素子、又は有機ＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示素子等を挙げることができる。表示素子１と接眼レンズ３とは、予め定められた空気間隔を隔てて配置されている。これにより、視度調整用の間隔を確保することができる。
　表示素子１は、観察物体の一例であり、接眼レンズ３は、表示素子１の表示領域１ａに表示される画像を観察するために用いられる。すなわち、観察光学系５は、表示素子１に表示された画像を接眼レンズ３を介して観察するように構成されている。図１には、表示素子１と接眼レンズ３との間に光学部材２が配置され、接眼レンズ３とアイポイントＥＰとの間に光学部材４が配置された例を示す。光学部材２および光学部材４はともに、平行平板状の屈折力を有しない部材であり、保護用のカバーガラス又は各種フィルタ等を想定したものである。本開示の技術においては、光学部材２および光学部材４の少なくとも一方を除いた構成も可能である。
　接眼レンズ３は、光軸Ｚに沿って最も表示素子側からアイポイント側へ順に連続して、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とを含むように構成される。接眼レンズ３は、３枚以上のレンズからなるように構成することによって、良好な収差補正に有利となる。上記３枚のレンズはそれぞれ単レンズであることが好ましい。このような構成によれば、設計自由度を高くすることができるので、諸収差の補正に有利となり、また、より広い視野角を得ることに有利となる。
　より良好な特性を得るためには、接眼レンズ３は４枚以上のレンズからなることが好ましい。このようにした場合は、全体の収差を良好に補正することに有利となる。一例として図１の接眼レンズ３は、表示素子側からアイポイント側へ順に、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３と、第４レンズＬ４とからなる。接眼レンズ３が４枚のレンズからなるように構成した場合は、全体の収差を良好に補正しつつ、レンズ枚数を抑えて小型に構成することに有利となる。図１の接眼レンズ３を構成する４枚のレンズは全て、単レンズであり、光軸上で隣接するレンズと空気間隔を隔てて配置されている。この構成によって、設計自由度を高くすることができるので、諸収差の補正に有利となり、また、より広い視野角を得ることに有利となる。
　視度調整の際に、接眼レンズ内の少なくとも３枚のレンズが光軸Ｚに沿って移動することが好ましい。このようにした場合は、視度調整の際の収差変動を抑制することに有利となる。図１の例では、視度調整の際に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズが一体的に移動する。なお、本明細書において「一体的に移動」とは、同時に同方向に同量移動することを意味する。
　接眼レンズ３は非球面レンズを含んで構成されていてもよい。例えば、第１レンズＬ１の表示素子側のレンズ面は、光軸Ｚから離れるに従い負の屈折力が強くなる形状、もしくは、光軸Ｚから離れるに従い正の屈折力が弱くなる形状を有することが好ましい。このようにした場合は、歪曲収差の補正に有利となる。
　また、第２レンズＬ２のアイポイント側のレンズ面は、光軸Ｚから離れるに従い正の屈折力が強くなる形状、もしくは、光軸Ｚから離れるに従い負の屈折力が弱くなる形状を有することが好ましい。このようにした場合は、倍率色収差の補正に有利となる。
　本開示の技術に係る観察光学系５は、下記条件式（１）～（２５）の少なくとも１つを満足することが好ましい。
　　０．３５＜Ｈ／ｆ＜０．６　　（１）
　　０．０３＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ２ｆ）＜０．９　　（２）
　　－０．１３＜（Ｒ２ｆ－Ｒ１ｒ）／（Ｒ２ｆ＋Ｒ１ｒ）＜０．２　　（３）
　　－５＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ１ｆ）／（Ｒ１ｒ－Ｒ１ｆ）＜－０．２　　（４）
　　－２．５＜（Ｒ３ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ３ｒ－Ｒ３ｆ）＜８　　（５）
　　１．６１＜Ｎｍａｘ＜２．２　　（６）
　　－４＜ｆ／ｆ２＜－０．９　　（７）
　　－１＜ｆ／ｆ１２＜０．１２　　（８）
　　０．８３＜ｆ／ｆｒ＜２　　（９）
　　－２．２＜ｆ１／ｆ２＜－０．７３　　（１０）
　　０．６６＜ｆ１／ｆｒ＜１．６　　（１１）
　　－０．９８＜ｆ２／ｆｒ＜－０．４　　（１２）
　　－０．６＜（Ｒ３ｆ－Ｒ２ｒ）／（Ｒ３ｆ＋Ｒ２ｒ）＜９　　（１３）
　　１．６＜ｄＬ／ｆ＜２．２５　　（１４）
　　０．２５＜ｄＬ１２／Ｔ２＜０．８１　　（１５）
　　０．１８＜Ｈ／ＴＬ＜０．６５　　（１６）
　　０．２４＜ｄ０１／ｆ＜０．８　　（１７）
　　－１．１５＜Ｈ／ｆ２＜－０．３５　　（１８）
　　０．３２＜Ｈ／ｆｒ＜０．７８　　（１９）
　　０．７＜ｆ／ｆ１＜２．２　　（２０）
　　－４＜（Ｒ４ｆ－Ｒ３ｒ）／（Ｒ４ｆ＋Ｒ３ｒ）＜４．２　　（２１）
　　－１５＜（Ｒ４ｒ＋Ｒ４ｆ）／（Ｒ４ｒ－Ｒ４ｆ）＜０．５　　（２２）
　　０．１５＜ｄ１２／ｄ２＜５．８　　（２３）
　　０．０１＜ｄ１２／ＴＬ＜０．１６　　（２４）
　　０．２５＜Ｈ／ｆ１＜０．９　　（２５）
ただし、
Ｈ：表示素子における表示領域最長の径の半値
ｆ：視度が－１ディオプターの状態における接眼レンズの焦点距離
ｆ１：第１レンズの焦点距離
ｆ２：第２レンズの焦点距離
ｆ１２：視度が－１ディオプターの状態における第１レンズと第２レンズとの合成焦点距離
ｆｒ：視度が－１ディオプターの状態における第２レンズよりアイポイント側の全てのレンズの合成焦点距離
Ｒ１ｆ：第１レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径
Ｒ１ｒ：第１レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径
Ｒ２ｆ：第２レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径
Ｒ２ｒ：第２レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径
Ｒ３ｆ：第３レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径
Ｒ３ｒ：第３レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径
Ｒ４ｆ：第４レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径
Ｒ４ｒ：第４レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径
ｄ０１：視度が－１ディオプターの状態における表示素子の表示面から第１レンズの表示素子側の面までの光軸上の空気換算距離
ｄ１２：視度が－１ディオプターの状態における第１レンズのアイポイント側の面から第２レンズの表示素子側の面までの光軸上の距離
ｄ２：第２レンズの光軸上の厚み
ｄＬ：視度が－１ディオプターの状態における第１レンズの表示素子側の面から接眼レンズの最もアイポイント側のレンズ面までの光軸上の距離
ｄＬ１２：視度が－１ディオプターの状態における第１レンズの表示素子側の面から第２レンズのアイポイント側の面までの光軸上の距離
Ｔ２：視度が－１ディオプターの状態における、表示素子の表示面から第１レンズの表示素子側の面までの光軸上の空気換算距離と、第１レンズの表示素子側の面から第２レンズのアイポイント側の面までの光軸上の距離との和
ＴＬ：視度が－１ディオプターの状態における、表示素子の表示面から第１レンズの表示素子側の面までの光軸上の空気換算距離と、第１レンズの表示素子側の面から接眼レンズの最もアイポイント側のレンズ面までの光軸上の距離との和
Ｎｍａｘ：接眼レンズに含まれる全てのレンズのｄ線に対する屈折率の最大値
とする。
　なお、上記のＨに関する「表示素子における表示領域の最長の径」とは、重心が光軸Ｚと一致する表示領域１ａにおいて、径方向における最も光軸Ｚから離れた点と光軸Ｚとの距離の２倍の値を意味する。例えば、表示領域１ａが矩形の場合は、表示領域１ａの対角線の半分の長さをＨとすることができる。また、例えば、表示領域１ａが正円の場合は、表示領域１ａの半径をＨとすることができ、表示領域１ａが楕円の場合は、表示領域１ａの径のうち最長の径（長径）の半分をＨとすることができる。
　また、表示領域１ａとは、実際に画像が表示される領域を意味する。例えば、表示素子１が、複数の画素が配置されたアスペクト比が４：３の表示部を備え、表示部のうち一部にアスペクト比が３：２の画像を表示する場合、表示領域１ａは、アスペクト比が３：２の画像が表示される領域を指す。したがって、表示素子１の径と表示領域１ａの最長の径とは、必ずしも一致しない。
　以下に、上述した条件式の作用効果について述べる。条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、広い視野角を得ることに有利となる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、像面湾曲等の収差の抑制に有利となる。
　条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、第２レンズＬ２のアイポイント側の面での光線の屈折が強くなり過ぎないため、倍率色収差の抑制に有利となる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、第２レンズＬ２の表示素子側の面での光線の屈折が強くなり過ぎないため、像面湾曲の抑制に有利となる。
　条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、第１レンズＬ１のアイポイント側の面の軸外光線の屈折に対し、第２レンズＬ２の表示素子側の面の屈折が強くなり過ぎることがないため、倍率色収差が補正過剰になるのを抑制できる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、第１レンズＬ１のアイポイント側の面の軸外光線の屈折に対し、第２レンズＬ２の表示素子側の面の屈折が弱くなり過ぎることがないため、倍率色収差が補正不足になるのを抑制できる。
　条件式（４）の下限以下とならないようにすることによって、第１レンズＬ１のアイポイント側の面の軸外光線の屈折が強くなり過ぎないため、コマ収差の補正に有利となる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、第１レンズＬ１の表示素子側の面の正の屈折力が強くなり過ぎないため、又は第１レンズＬ１の表示素子側の面の負の屈折力が弱くなり過ぎないため、樽型の歪曲収差を抑えることに有利となる。
　条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、第３レンズＬ３のアイポイント側の面のうち軸外光線の通る部分がアイポイントＥＰとの距離が長くなる形状になるのを抑制できるため、小型化に有利となる。仮に、上記部分とアイポイントＥＰとの距離が長くなると、第３レンズＬ３のアイポイント側の面における軸外光線の光軸Ｚからの高さが高くなり、第３レンズＬ３が大径化し、小型化に不利となる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、第３レンズＬ３の表示素子側の面の正の屈折力が強くなり過ぎないため、又は第３レンズＬ３の表示素子側の面の負の屈折力が弱くなり過ぎないため、像面湾曲の補正に有利となる。
　条件式（６）の下限以下とならないようにすることによって、ペッツバール和が大きくなるのを抑制できるため、像面湾曲の補正に有利となる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、レンズ材料として選択可能な材料がアッベ数の小さいものに限定されるのを防止できるため、色収差の補正に有利となる。また、条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、材料を加工する際の生産性の向上に寄与できる。
　より良好な特性を得るためには、上記条件式（１）～（２５）はそれぞれ下記条件式（１－１）～（２５－１）の範囲とすることがより好ましい。
　　０．３７＜Ｈ／ｆ＜０．５　　（１－１）
　　０．０６＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ２ｆ）＜０．６５　　（２－１）
　　－０．０９＜（Ｒ２ｆ－Ｒ１ｒ）／（Ｒ２ｆ＋Ｒ１ｒ）＜０．１４　　（３－１）
　　－３＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ１ｆ）／（Ｒ１ｒ－Ｒ１ｆ）＜－０．４　　（４－１）
　　－１．５＜（Ｒ３ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ３ｒ－Ｒ３ｆ）＜５　　（５－１）
　　１．６６＜Ｎｍａｘ＜２　　（６－１）
　　－３＜ｆ／ｆ２＜－１．１５　　（７－１）
　　－０．７＜ｆ／ｆ１２＜０．０３　　（８－１）
　　０．９６＜ｆ／ｆｒ＜１．７５　　（９－１）
　　－１．９＜ｆ１／ｆ２＜－０．８７　　（１０－１）
　　０．７３＜ｆ１／ｆｒ＜１．４５　　（１１－１）
　　－０．９＜ｆ２／ｆｒ＜－０．５　　（１２－１）
　　－０．３＜（Ｒ３ｆ－Ｒ２ｒ）／（Ｒ３ｆ＋Ｒ２ｒ）＜６．５　　（１３－１）
　　１．３５＜ｄＬ／ｆ＜１．９４　　（１４－１）
　　０．３＜ｄＬ１２／Ｔ２＜０．６７　　（１５－１）
　　０．２１＜Ｈ／ＴＬ＜０．４５　　（１６－１）
　　０．３１＜ｄ０１／ｆ＜０．６５　　（１７－１）
　　－０．９９＜Ｈ／ｆ２＜－０．５　　（１８－１）
　　０．４＜Ｈ／ｆｒ＜０．６９　　（１９－１）
　　０．９＜ｆ／ｆ１＜１．９　　（２０－１）
　　－２．５＜（Ｒ４ｆ－Ｒ３ｒ）／（Ｒ４ｆ＋Ｒ３ｒ）＜２．７　　（２１－１）
　　－１０＜（Ｒ４ｒ＋Ｒ４ｆ）／（Ｒ４ｒ－Ｒ４ｆ）＜０．２５　　（２２－１）
　　０．２５＜ｄ１２／ｄ２＜４．５　　（２３－１）
　　０．０２＜ｄ１２／ＴＬ＜０．１３　　（２４－１）
　　０．３５＜Ｈ／ｆ１＜０．７８　　（２５－１）
　さらにより良好な特性を得るためには、上記条件式（１）～（２５）はそれぞれ下記条件式（１－２）～（２５－２）の範囲とすることがさらにより好ましい。
　　０．３８＜Ｈ／ｆ＜０．４５　　（１－２）
　　０．０８＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ２ｆ）＜０．４５　　（２－２）
　　－０．０６＜（Ｒ２ｆ－Ｒ１ｒ）／（Ｒ２ｆ＋Ｒ１ｒ）＜０．０９　　（３－２）
　　－１．８５＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ１ｆ）／（Ｒ１ｒ－Ｒ１ｆ）＜－０．５５　　（４－２）
　　－０．８７＜（Ｒ３ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ３ｒ－Ｒ３ｆ）＜２．５　　（５－２）
　　１．７＜Ｎｍａｘ＜１．９　　（６－２）
　　－２．５＜ｆ／ｆ２＜－１．４１　　（７－２）
　　－０．５＜ｆ／ｆ１２＜－０．０３　　（８－２）
　　１．１１＜ｆ／ｆｒ＜１．６　　（９－２）
　　－１．８＜ｆ１／ｆ２＜－１．１　　（１０－２）
　　０．８４＜ｆ１／ｆｒ＜１．３１　　（１１－２）
　　－０．８２＜ｆ２／ｆｒ＜－０．５８　　（１２－２）
　　０．１＜（Ｒ３ｆ－Ｒ２ｒ）／（Ｒ３ｆ＋Ｒ２ｒ）＜５　　（１３－２）
　　１．２＜ｄＬ／ｆ＜１．８　　（１４－２）
　　０．３８＜ｄＬ１２／Ｔ２＜０．６１　　（１５－２）
　　０．２３＜Ｈ／ＴＬ＜０．３１　　（１６－２）
　　０．３５＜ｄ０１／ｆ＜０．５８　　（１７－２）
　　－０．９４＜Ｈ／ｆ２＜－０．５９　　（１８－２）
　　０．４６＜Ｈ／ｆｒ＜０．６５　　（１９－２）
　　１．０２＜ｆ／ｆ１＜１．７１　　（２０－２）
　　－１．８３＜（Ｒ４ｆ－Ｒ３ｒ）／（Ｒ４ｆ＋Ｒ３ｒ）＜２．０５　　（２１－２）
　　－６．５７＜（Ｒ４ｒ＋Ｒ４ｆ）／（Ｒ４ｒ－Ｒ４ｆ）＜０．１１　　（２２－２）
　　０．３２＜ｄ１２／ｄ２＜３．３　　（２３－２）
　　０．０３＜ｄ１２／ＴＬ＜０．１１５　　（２４－２）
　　０．４１＜Ｈ／ｆ１＜０．６６　　（２５－２）
　以上述べた実施形態における好ましい構成および可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。例えば、上述した構成を組み合わせた好ましい一態様の観察光学系は、表示素子１と、表示素子１のアイポイント側に配置された接眼レンズ３とを備え、接眼レンズ３は、最も表示素子側からアイポイント側へ順に連続して、正の屈折力を有する第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、第３レンズＬ３とを含み、条件式（１）を満足する。
　デジタルカメラ等のビューファインダ用の観察光学系において、最近では液晶表示素子の高画素化が進んだことから、より広い視野角と高い解像性能が求められている。しかし、より広い視野角を得ようとすると、像面湾曲および倍率色収差等の諸収差が大きく発生し、高い解像性能と両立することが難しい。そこで、上記の好ましい一態様を採ることによって、像面湾曲および倍率色収差等の諸収差を抑えつつ、より広い視野角で観察可能な観察光学系を実現することができる。
　次に、本開示の観察光学系の数値実施例について説明する。
［実施例１］
　実施例１の観察光学系５の構成は図１に示しており、その図示方法と構成は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例１の観察光学系５が備える接眼レンズ３は、表示素子側からアイポイント側へ順に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズからなる。第１レンズＬ１は近軸領域で両凸形状の正レンズであり、第２レンズＬ２は近軸領域で両凹形状の負レンズであり、第３レンズＬ３は近軸領域で表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズであり、第４レンズＬ４は近軸領域で両凸形状の正レンズである。第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の全てが単レンズである。第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の全ての両面が非球面である。視度調整の際に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズが一体的に移動する。
　実施例１の観察光学系５について、基本レンズデータを表１に、諸元を表２に、可変面間隔を表３に、非球面係数を表４に示す。
　表１において、Ｓｎの欄には、表示素子１の観察物体側の面（表示領域１ａが配設された面）を第１面とし、アイポイント側に向かうに従い１つずつ番号を増加させた場合の各面の面番号を示す。表１では、表示素子１、光学部材２、光学部材４、およびアイポイントＥＰも記載しており、アイポイントＥＰに相当する面のＳｎの欄には、面番号と（ＥＰ）という語句を記載している。Ｒの欄には、各面の曲率半径を示し、曲率半径の符号は、表示素子側に凸面を向けた面形状のものを正、アイポイント側に凸面を向けた面形状のものを負としている。なお、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。
　また、表１において、Ｄの欄には、各面とそのアイポイント側に隣接する面との光軸上の面間隔を示し、視度調整の際の可変面間隔については、ＤＤ［　］という記号を用いて、［　］の中にこの間隔の表示素子側の面番号を付して記載している。Ｎｄの欄には、各構成要素のｄ線に対する屈折率を示す。νｄの欄には、各構成要素のｄ線基準のアッベ数を示す。
　表２に、各視度における接眼レンズ３の焦点距離ｆ、および、全画角での視野角の値を示す。表２および表３の「ｄｐｔ」は、ディオプター（diopter）を意味する。視野角の欄の［°］は単位が度であることを意味する。また、表２には表示素子１における表示領域１ａの最長の径の半値Ｈも示す。
　表３に、各視度における可変面間隔の値を示す。実施例１の観察光学系５は、接眼レンズ３を一体的に光軸方向に移動させることにより、－４ｄｐｔ～＋２ｄｐｔの範囲で視度調整が可能である。
　表４において、Ｓｎの欄には、非球面の面番号を示す。ＫＡおよびＡｍ（ｍ＝３、４、５、・・・１６）の欄には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表４の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０±ｎ」を意味する。ＫＡおよびＡｍは下式で表される非球面式における非球面係数である。
　　Ｚｄ＝Ｃ×ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ×Ｃ２×ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ×ｈｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
　　　下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面式のΣはｍに関する総和を意味する。
　以下、各表のデータにおいて、角度の単位には度を用い、長さの単位にはｍｍ（ミリメートル）を用い、視度の単位にはｄｉｏｐｔｅｒ（ディオプター）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　図３および図４に、視度が－１．００ｄｉｏｐｔｅｒ(ディオプター）の状態の実施例１の観察光学系５の各収差図を示す。図３では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。球面収差図では、ｄ線、Ｃ線、およびＦ線における収差をそれぞれ実線、長破線、および短破線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、およびＦ線における収差をそれぞれ長破線、および短破線で示す。球面収差図および非点収差図の横軸の単位のｄｐｔはｄｉｏｐｔｅｒ(ディオプター）を意味する。球面収差図のΦは単位をｍｍ（ミリメートル）とした場合のアイポイントＥＰの直径を意味し、その他の収差図のωは半画角での視野角を意味する。
　図４では各視野角について、左列にタンジェンシャル方向の横収差を、右列にサジタル方向の横収差を示す。図４では、ｄ線、Ｃ線、およびＦ線における収差をそれぞれ実線、長破線、および短破線で示す。図４のωは半画角での視野角を意味する。
　上記の実施例１に関する各データの記号、意味、記載方法、および図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても同様であるので、以下では重複説明を省略する。
［実施例２］
　実施例２の観察光学系の構成を図５に示す。実施例２の観察光学系は、表示素子側からアイポイント側へ順に、表示素子１と、光学部材２と、接眼レンズ３と、光学部材４とを備える。
　接眼レンズ３は、表示素子側からアイポイント側へ順に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズからなる。第１レンズＬ１は近軸領域で表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、第２レンズＬ２は近軸領域で両凹形状の負レンズであり、第３レンズＬ３は両凸形状の正レンズであり、第４レンズＬ４は近軸領域で両凸形状の正レンズである。第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の全てが単レンズである。第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、および第４レンズＬ４の全ての両面が非球面である。視度調整の際に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズが一体的に移動する。
　実施例２の観察光学系について、基本レンズデータを表５に、諸元を表６に、可変面間隔を表７に、非球面係数を表８に、各収差図を図６および図７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
［実施例３］
　実施例３の観察光学系の構成を図８に示す。実施例３の観察光学系は、表示素子側からアイポイント側へ順に、表示素子１と、光学部材２と、接眼レンズ３と、光学部材４とを備える。
　接眼レンズ３は、表示素子側からアイポイント側へ順に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズからなる。第１レンズＬ１は近軸領域で表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、第２レンズＬ２は近軸領域で両凹形状の負レンズであり、第３レンズＬ３は近軸領域で両凸形状の正レンズであり、第４レンズＬ４は近軸領域で表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の全てが単レンズである。第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の全ての両面が非球面である。視度調整の際に、第１レンズＬ１～第３レンズＬ３の３枚のレンズが一体的に移動し、第４レンズＬ４は不動である。
　実施例３の観察光学系について、基本レンズデータを表９に、諸元を表１０に、可変面間隔を表１１に、非球面係数を表１２に、各収差図を図９および図１０に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
［実施例４］
　実施例４の観察光学系の構成を図１１に示す。実施例４の観察光学系は、表示素子側からアイポイント側へ順に、表示素子１と、光学部材２と、接眼レンズ３と、光学部材４とを備える。
　接眼レンズ３は、表示素子側からアイポイント側へ順に、第１レンズＬ１～第３レンズＬ３の３枚のレンズからなる。第１レンズＬ１は近軸領域で両凸形状の正レンズであり、第２レンズＬ２は近軸領域で両凹形状の負レンズであり、第３レンズＬ３は近軸領域で両凸形状の正レンズである。第１レンズＬ１～第３レンズＬ３の全てが単レンズである。第１レンズＬ１～第３レンズＬ３の全ての両面が非球面である。視度調整の際に、第１レンズＬ１～第３レンズＬ３の３枚のレンズが一体的に移動する。
　実施例４の観察光学系について、基本レンズデータを表１３に、諸元を表１４に、可変面間隔を表１５に、非球面係数を表１６に、各収差図を図１２および図１３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
［実施例５］
　実施例５の観察光学系の構成を図１４に示す。実施例５の観察光学系は、表示素子側からアイポイント側へ順に、表示素子１と、光学部材２と、接眼レンズ３と、光学部材４とを備える。
　接眼レンズ３は、表示素子側からアイポイント側へ順に、第１レンズＬ１～第５レンズＬ５の５枚のレンズからなる。第１レンズＬ１は近軸領域で表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、第２レンズＬ２は近軸領域で両凹形状の負レンズであり、第３レンズＬ３は近軸領域で両凸形状の正レンズであり、第４レンズＬ４は近軸領域で表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、第５レンズＬ５は近軸領域で表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第１レンズＬ１～第５レンズＬ５の全ての両面が非球面である。視度調整の際に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズが一体的に移動し、第５レンズＬ５は不動である。
　実施例５の観察光学系について、基本レンズデータを表１７に、諸元を表１８に、可変面間隔を表１９に、非球面係数を表２０に、各収差図を図１５および図１６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
［実施例６］
　実施例６の観察光学系の構成を図１７に示す。実施例６の観察光学系は、表示素子側からアイポイント側へ順に、表示素子１と、光学部材２と、接眼レンズ３と、光学部材４とを備える。
　接眼レンズ３は、表示素子側からアイポイント側へ順に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズからなる。第１レンズＬ１は近軸領域で両凸形状の正レンズであり、第２レンズＬ２は近軸領域で両凹形状の負レンズであり、第３レンズＬ３は近軸領域で表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズであり、第４レンズＬ４は近軸領域で両凸形状の正レンズである。第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の全てが単レンズである。第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の全ての両面が非球面である。視度調整の際に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズが一体的に移動する。
　実施例６の観察光学系について、基本レンズデータを表２１に、諸元を表２２に、可変面間隔を表２３に、非球面係数を表２４に、各収差図を図１８および図１９に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
［実施例７］
　実施例７の観察光学系の構成を図２０に示す。実施例７の観察光学系は、表示素子側からアイポイント側へ順に、表示素子１と、光学部材２と、接眼レンズ３と、光学部材４とを備える。
　接眼レンズ３は、表示素子側からアイポイント側へ順に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズからなる。第１レンズＬ１は近軸領域で表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズであり、第２レンズＬ２は近軸領域で両凹形状の負レンズであり、第３レンズＬ３は近軸領域で両凸形状の正レンズであり、第４レンズＬ４は近軸領域で表示素子側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズである。第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の全てが単レンズである。第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の全ての両面が非球面である。視度調整の際に、第１レンズＬ１～第４レンズＬ４の４枚のレンズが一体的に移動する。
　実施例７の観察光学系について、基本レンズデータを表２５に、諸元を表２６に、可変面間隔を表２７に、非球面係数を表２８に、各収差図を図２１および図２２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
　表２９および表３０に、実施例１～７の観察光学系の条件式（１）～（２５）の対応値を示す。表３１に実施例１～７の各レンズの焦点距離を示す。表３１のｆ３、ｆ４、およびｆ５はそれぞれ、第３レンズＬ３の焦点距離、第４レンズＬ４の焦点距離、および第５レンズＬ５の焦点距離である。表２９～表３１に示す値はｄ線を基準とした値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
　以上説明したデータからわかるように、実施例１～７の観察光学系は、半画角での視野角が２０度以上であり、より詳しくは２１度以上であり、広い視野角を有している。また、実施例１～７の観察光学系は、諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。
　次に、本開示の実施形態に係る観察光学系を備えた光学装置について説明する。図２３は、本開示の一実施形態に係る光学装置であるカメラ１００の背面側の概略構成を示す斜視図である。カメラ１００は、一例としてデジタルカメラである。カメラ１００は、カメラボディ１０２の上部に本開示の一実施形態に係るファインダ１０１を備える。ファインダ１０１は、観察光学装置の一例であり、本開示の一実施形態に係る観察光学系を備える。
　カメラ１００は、カメラボディ１０２の背面に、各種設定を行うための操作ボタン１０３と、変倍を行うためのズームレバー１０４と、画像および各種設定画面を表示するモニタ１０６とを備え、カメラボディ１０２の上面にシャッターボタン１０５を備える。また、カメラ１００は、カメラボディ１０２の前面に撮像レンズ（不図示）を備え、カメラボディ１０２の内部に撮像レンズによって形成された被写体像を撮像する撮像素子（不図示）を備える。使用者は、背面側からファインダ１０１を覗いて被写体像を観察する。
　以上、実施形態および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、および非球面係数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。また、本開示の実施形態に係る光学装置は上記例に限定されず、本開示はフィルムカメラ、ビデオカメラ、およびヘッドマウントディスプレイ等に適用することも可能である。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (37)

  1. 　表示素子と、前記表示素子のアイポイント側に配置された接眼レンズとを備え、
    　前記接眼レンズは、最も表示素子側からアイポイント側へ順に連続して、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、第３レンズとを含み、
    　前記表示素子における表示領域最長の径の半値をＨ、
    　視度が－１ディオプターの状態における前記接眼レンズの焦点距離をｆとした場合、
    　　０．３５＜Ｈ／ｆ＜０．６　　（１）
    で表される条件式（１）を満足する観察光学系。
  2. 　視度調整の際に、前記接眼レンズ内の少なくとも３枚のレンズが光軸に沿って移動する請求項１に記載の観察光学系。
  3. 　前記第１レンズの表示素子側のレンズ面は、光軸から離れるに従い負の屈折力が強くなる形状、もしくは、光軸から離れるに従い正の屈折力が弱くなる形状を有する請求項１又は２に記載の観察光学系。
  4. 　前記第２レンズのアイポイント側のレンズ面は、光軸から離れるに従い正の屈折力が強くなる形状、もしくは、光軸から離れるに従い負の屈折力が弱くなる形状を有する請求項１から３のいずれか１項に記載の観察光学系。
  5. 　前記接眼レンズは４枚以上のレンズからなる請求項１から４のいずれか１項に記載の観察光学系。
  6. 　前記接眼レンズは４枚のレンズからなる請求項１から５のいずれか１項に記載の観察光学系。
  7. 　前記第２レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ２ｆ、
    　前記第２レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ２ｒとした場合、
    　　０．０３＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ２ｆ）＜０．９　　（２）
    で表される条件式（２）を満足する請求項１から６のいずれか１項に記載の観察光学系。
  8. 　前記第２レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ２ｆ、
    　前記第１レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ１ｒとした場合、
    　　－０．１３＜（Ｒ２ｆ－Ｒ１ｒ）／（Ｒ２ｆ＋Ｒ１ｒ）＜０．２　　（３）
    で表される条件式（３）を満足する請求項１から７のいずれか１項に記載の観察光学系。
  9. 　前記第１レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ１ｆ、
    　前記第１レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ１ｒとした場合、
    　　－５＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ１ｆ）／（Ｒ１ｒ－Ｒ１ｆ）＜－０．２　　（４）
    で表される条件式（４）を満足する請求項１から８のいずれか１項に記載の観察光学系。
  10. 　前記第３レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ３ｆ、
    　前記第３レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ３ｒとした場合、
    　　－２．５＜（Ｒ３ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ３ｒ－Ｒ３ｆ）＜８　　（５）
    で表される条件式（５）を満足する請求項１から９のいずれか１項に記載の観察光学系。
  11. 　前記接眼レンズに含まれる全てのレンズのｄ線に対する屈折率の最大値をＮｍａｘとした場合、
    　　１．６１＜Ｎｍａｘ＜２．２　　（６）
    で表される条件式（６）を満足する請求項１から１０のいずれか１項に記載の観察光学系。
  12. 　前記第２レンズの焦点距離をｆ２とした場合、
    　　－４＜ｆ／ｆ２＜－０．９　　（７）
    で表される条件式（７）を満足する請求項１から１１のいずれか１項に記載の観察光学系。
  13. 　視度が－１ディオプターの状態における前記第１レンズと前記第２レンズとの合成焦点距離をｆ１２とした場合、
    　　－１＜ｆ／ｆ１２＜０．１２　　（８）
    で表される条件式（８）を満足する請求項１から１２のいずれか１項に記載の観察光学系。
  14. 　視度が－１ディオプターの状態における前記第２レンズよりアイポイント側の全てのレンズの合成焦点距離をｆｒとした場合、
    　　０．８３＜ｆ／ｆｒ＜２　　（９）
    で表される条件式（９）を満足する請求項１から１３のいずれか１項に記載の観察光学系。
  15. 　前記第１レンズの焦点距離をｆ１、
    　前記第２レンズの焦点距離をｆ２とした場合、
    　　－２．２＜ｆ１／ｆ２＜－０．７３　　（１０）
    で表される条件式（１０）を満足する請求項１から１４のいずれか１項に記載の観察光学系。
  16. 　前記第１レンズの焦点距離をｆ１、
    　視度が－１ディオプターの状態における前記第２レンズよりアイポイント側の全てのレンズの合成焦点距離をｆｒとした場合、
    　　０．６６＜ｆ１／ｆｒ＜１．６　　（１１）
    で表される条件式（１１）を満足する請求項１から１５のいずれか１項に記載の観察光学系。
  17. 　前記第２レンズの焦点距離をｆ２、
    　視度が－１ディオプターの状態における前記第２レンズよりアイポイント側の全てのレンズの合成焦点距離をｆｒとした場合、
    　　－０．９８＜ｆ２／ｆｒ＜－０．４　　（１２）
    で表される条件式（１２）を満足する請求項１から１６のいずれか１項に記載の観察光学系。
  18. 　前記第３レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ３ｆ、
    　前記第２レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ２ｒとした場合、
    　　－０．６＜（Ｒ３ｆ－Ｒ２ｒ）／（Ｒ３ｆ＋Ｒ２ｒ）＜９　　（１３）
    で表される条件式（１３）を満足する請求項１から１７のいずれか１項に記載の観察光学系。
  19. 　視度が－１ディオプターの状態における前記第１レンズの表示素子側の面から前記接眼レンズの最もアイポイント側のレンズ面までの光軸上の距離をｄＬとした場合、
    　　１．６＜ｄＬ／ｆ＜２．２５　　（１４）
    で表される条件式（１４）を満足する請求項１から１８のいずれか１項に記載の観察光学系。
  20. 　視度が－１ディオプターの状態における前記第１レンズの表示素子側の面から前記第２レンズのアイポイント側の面までの光軸上の距離をｄＬ１２、
    　視度が－１ディオプターの状態における、前記表示素子の表示面から前記第１レンズの表示素子側の面までの光軸上の空気換算距離と、前記第１レンズの表示素子側の面から前記第２レンズのアイポイント側の面までの光軸上の距離との和をＴ２とした場合、
    　　０．２５＜ｄＬ１２／Ｔ２＜０．８１　　（１５）
    で表される条件式（１５）を満足する請求項１から１９のいずれか１項に記載の観察光学系。
  21. 　視度が－１ディオプターの状態における、前記表示素子の表示面から前記第１レンズの表示素子側の面までの光軸上の空気換算距離と、前記第１レンズの表示素子側の面から前記接眼レンズの最もアイポイント側のレンズ面までの光軸上の距離との和をＴＬとした場合、
    　　０．１８＜Ｈ／ＴＬ＜０．６５　　（１６）
    で表される条件式（１６）を満足する請求項１から２０のいずれか１項に記載の観察光学系。
  22. 　視度が－１ディオプターの状態における前記表示素子の表示面から前記第１レンズの表示素子側の面までの光軸上の空気換算距離をｄ０１とした場合、
    　　０．２４＜ｄ０１／ｆ＜０．８　　（１７）
    で表される条件式（１７）を満足する請求項１から２１のいずれか１項に記載の観察光学系。
  23. 　前記第２レンズの焦点距離をｆ２とした場合、
    　　－１．１５＜Ｈ／ｆ２＜－０．３５　　（１８）
    で表される条件式（１８）を満足する請求項１から２２のいずれか１項に記載の観察光学系。
  24. 　視度が－１ディオプターの状態における前記第２レンズよりアイポイント側の全てのレンズの合成焦点距離をｆｒとした場合、
    　　０．３２＜Ｈ／ｆｒ＜０．７８　　（１９）
    で表される条件式（１９）を満足する請求項１から２３のいずれか１項に記載の観察光学系。
  25. 　前記第１レンズの焦点距離をｆ１とした場合、
    　　０．７＜ｆ／ｆ１＜２．２　　（２０）
    で表される条件式（２０）を満足する請求項１から２４のいずれか１項に記載の観察光学系。
  26. 　前記接眼レンズは、最も表示素子側からアイポイント側へ順に連続して、前記第１レンズと、前記第２レンズと、前記第３レンズと、第４レンズとを含み、
    　前記第４レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ４ｆ、
    　前記第３レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ３ｒとした場合、
    　　－４＜（Ｒ４ｆ－Ｒ３ｒ）／（Ｒ４ｆ＋Ｒ３ｒ）＜４．２　　（２１）
    で表される条件式（２１）を満足する請求項１から２５のいずれか１項に記載の観察光学系。
  27. 　前記接眼レンズは、最も表示素子側からアイポイント側へ順に連続して、前記第１レンズと、前記第２レンズと、前記第３レンズと、第４レンズとを含み、
    　前記第４レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ４ｆ、
    　前記第４レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ４ｒとした場合、
    　　－１５＜（Ｒ４ｒ＋Ｒ４ｆ）／（Ｒ４ｒ－Ｒ４ｆ）＜０．５　　（２２）
    で表される条件式（２２）を満足する請求項１から２６のいずれか１項に記載の観察光学系。
  28. 　視度が－１ディオプターの状態における前記第１レンズのアイポイント側の面から前記第２レンズの表示素子側の面までの光軸上の距離をｄ１２、
    　前記第２レンズの光軸上の厚みをｄ２とした場合、
    　　０．１５＜ｄ１２／ｄ２＜５．８　　（２３）
    で表される条件式（２３）を満足する請求項１から２７のいずれか１項に記載の観察光学系。
  29. 　視度が－１ディオプターの状態における前記第１レンズのアイポイント側の面から前記第２レンズの表示素子側の面までの光軸上の距離をｄ１２、
    　視度が－１ディオプターの状態における、前記表示素子の表示面から前記第１レンズの表示素子側の面までの光軸上の空気換算距離と、前記第１レンズの表示素子側の面から前記接眼レンズの最もアイポイント側のレンズ面までの光軸上の距離との和をＴＬとした場合、
    　　０．０１＜ｄ１２／ＴＬ＜０．１６　　（２４）
    で表される条件式（２４）を満足する請求項１から２８のいずれか１項に記載の観察光学系。
  30. 　前記第１レンズの焦点距離をｆ１とした場合、
    　　０．２５＜Ｈ／ｆ１＜０．９　　（２５）
    で表される条件式（２５）を満足する請求項１から２９のいずれか１項に記載の観察光学系。
  31. 　　０．３７＜Ｈ／ｆ＜０．５　　（１－１）
    で表される条件式（１－１）を満足する請求項１から３０のいずれか１項に記載の観察光学系。
  32. 　前記第２レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ２ｆ、
    　前記第２レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ２ｒとした場合、
    　　０．０６＜（Ｒ２ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ２ｒ－Ｒ２ｆ）＜０．６５　　（２－１）
    で表される条件式（２－１）を満足する請求項１から３１のいずれか１項に記載の観察光学系。
  33. 　前記第２レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ２ｆ、
    　前記第１レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ１ｒとした場合、
    　　－０．０９＜（Ｒ２ｆ－Ｒ１ｒ）／（Ｒ２ｆ＋Ｒ１ｒ）＜０．１４　　（３－１）
    で表される条件式（３－１）を満足する請求項１から３２のいずれか１項に記載の観察光学系。
  34. 　前記第１レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ１ｆ、
    　前記第１レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ１ｒとした場合、
    　　－３＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ１ｆ）／（Ｒ１ｒ－Ｒ１ｆ）＜－０．４　　（４－１）
    で表される条件式（４－１）を満足する請求項１から３３のいずれか１項に記載の観察光学系。
  35. 　前記第３レンズの表示素子側の面の近軸曲率半径をＲ３ｆ、
    　前記第３レンズのアイポイント側の面の近軸曲率半径をＲ３ｒとした場合、
    　　－１．５＜（Ｒ３ｒ＋Ｒ３ｆ）／（Ｒ３ｒ－Ｒ３ｆ）＜５　　（５－１）
    で表される条件式（５－１）を満足する請求項１から３４のいずれか１項に記載の観察光学系。
  36. 　前記接眼レンズに含まれる全てのレンズのｄ線に対する屈折率の最大値をＮｍａｘとした場合、
    　　１．６６＜Ｎｍａｘ＜２　　（６－１）
    で表される条件式（６－１）を満足する請求項１から３５のいずれか１項に記載の観察光学系。
  37. 　請求項１から３６のいずれか１項に記載の観察光学系を備えた光学装置。
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