WO2013115127A1 - 接眼光学系及び光学装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an eyepiece optical system for observing a real image and an optical apparatus including the eyepiece optical system.
- the present invention effectively reduces ghosts that occur when a light beam emitted from a bright spot or the like in a field of view is reflected on the surface of an optical member closer to the eye than the eyepiece lens system. It is an object of the present invention to provide an eyepiece optical system capable of achieving the above and an optical apparatus including the eyepiece optical system.
- the present invention includes an eyepiece lens system and an optical member on the eye side of the eyepiece lens system, and the optical member has a meniscus shape at least in the periphery, and the eyepiece lens system
- the diopter is 0 [m ⁇ 1 ]
- the focal length of the eyepiece lens system is fe
- the radius of curvature of at least one surface of the meniscus-shaped portion of the optical member is R, 2.00 ⁇
- An eyepiece optical system characterized by satisfying the following conditions is provided.
- the present invention provides an optical device including the above eyepiece optical system.
- the present invention is an eyepiece optical system manufacturing method having an eyepiece lens system and an optical member, Forming the optical member in a meniscus shape such that at least a peripheral portion satisfies the following conditional expression; 2.00 ⁇
- the focal length of the eyepiece lens system when the diopter of the eyepiece lens system is 0 [m ⁇ 1 ] is fe
- the radius of curvature of at least one surface of the meniscus-shaped portion of the optical member is R.
- an eyepiece optical system capable of effectively reducing ghosts generated by reflection of a light beam emitted from a bright spot or the like in the field of view on the optical member surface closer to the eye than the eyepiece lens system, and An optical device including the eyepiece optical system can be provided.
- FIG. 10 is various aberration diagrams of the eyepiece optical system according to the fourth example of the present application.
- FIG. 10 is various aberration diagrams of the eyepiece optical system according to the fifth example of the present application.
- It is process drawing which shows the manufacturing method of the eyepiece optical system of this application.
- It is sectional drawing which shows the structure of the eyepiece optical system which concerns on 2nd Embodiment of this application.
- It is sectional drawing which shows the structure of the eyepiece optical system which concerns on a reference example.
- It is an aberration diagram of the eyepiece optical system according to the reference example It is a figure which shows the structure of the camera provided with the eyepiece optical system of this application.
- This eyepiece optical system is arranged to form an image displayed on a display member such as a liquid crystal on the eyes of an observer.
- the eyepiece optical system according to the first embodiment of the present application includes an eyepiece lens system and a meniscus optical member (hereinafter referred to as “protective window” in the first embodiment) disposed as a protective window member on the eye side of the eyepiece lens system.
- Protective window in the first embodiment
- member the focal length of the eyepiece lens system when the diopter of the eyepiece lens system is 0 [m ⁇ 1 ] is fe, and the radius of curvature of the meniscus surface is R, (1) 2.00 ⁇
- the eyepiece optical system includes a meniscus-shaped protective window member as a final optical member on the eye side of the eyepiece lens system, thereby protecting from a bright spot image (image of a display member) in the field of view.
- a divergent action is given to the light rays that are incident and reflected on the surface of the window member, and the re-image position of the bright spot image can be moved away from the display member.
- the visibility of the ghost image is reduced by making it impossible to gaze at the re-imaged ghost image and the regular real image at the same time.
- conditional expression (1) defines the optimum shape of the protective window member. By satisfying conditional expression (1), it is possible to effectively avoid a ghost based on a high brightness image.
- conditional expression (1) If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, it is easy to avoid ghosts that occur in the field of view, but the refractive power of the protective window member becomes strong, which adversely affects the aberration performance of the entire eyepiece optical system and high imaging performance. Cannot be obtained. In order to secure the effect of the present application, it is more preferable to set the lower limit value of the conditional expression (1) to 4.85, thereby obtaining better optical performance with less aberration. Further, when the lower limit is 5.50, better optical performance can be obtained.
- the upper limit of conditional expression (1) If the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the effect on the aberration performance of the eyepiece optical system is reduced, but the re-imaging position of the ghost light approaches the display member and ghost light is likely to be generated. In this case, ghost light may be easily observed when the eyepiece optical system is moved along the optical axis for diopter adjustment.
- conditional expression (1) defines the optimal shape of the protective window member as the final optical member.
- conditional expression (1) is an optical member arranged on the eye side of the eyepiece optical system. Even if it is not the final optical member, satisfying conditional expression (1) can effectively reduce ghost light and obtain high imaging performance.
- the diopter X [m ⁇ 1 ] is a state in which an image by the eyepiece can be formed at a position 1 / X [m (meter)] from the eye point on the optical axis. (The sign is positive when the image is closer to the viewer than the eyepiece).
- the display member position reimaging position of ghost light 3 ⁇ at least in the optical axis direction (fe 2/1000) it is desirable to set a radius of curvature so as to form an image away.
- This conditional expression indicates three times the amount of movement of the display member necessary to change the 1 [m ⁇ 1 ] diopter at the display member position.
- this means that the diopter of the ghost image is substantially 3 [m -1 ] different in diopter when the diopter is adjusted to the display member in the observation state. In such a state, the ghost image can be made inconspicuous during normal observation. Needless to say, it is more advantageous that the imaging positions are separated from the above conditions.
- the protective window member which is a meniscus-shaped optical member
- the concave surface facing the eye side, that is, convex toward the eyepiece lens system side.
- the projection is convex toward the eyepiece lens
- the concave surface is directed to the eye side, so that the external light from the eye side is reflected by the eye side surface of the protective window member and hardly enters the observer's pupil.
- external light during observation is incident at a large angle with respect to the eyepiece optical axis in relation to the observer's head, by making the optical surface on the eye side concave, it becomes convex toward the eye side.
- the optical surface becomes deeper and external light becomes difficult to enter. And even if it injects, since an incident angle becomes large compared with a convex surface, external light will be easily reflected out of a visual field, and it will become difficult to enter an observer's eyes.
- Conditional expression (2) defines the focal length of the eyepiece lens system
- conditional expression (3) defines the upper limit of the maximum image height of the real image.
- conditional expression (3) Satisfying conditional expressions (2) and (3) can avoid ghosts more effectively.
- the upper limit of conditional expression (3) When the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the real image surface to be observed becomes large, so the curvature of the protective window member affects the aberration performance of the eyepiece lens system. In particular, it affects the peripheral performance of the visual field.
- the protective window member is preferably made of resin.
- a protective window member becomes lightweight, it becomes easy to shape
- the resin for example, acrylic or polycarbonate can be used.
- the optical member is formed in a meniscus shape so that at least the peripheral portion satisfies the following conditional expression, 2.00 ⁇
- the focal length of the eyepiece lens system when the diopter of the eyepiece lens system is 0 [m ⁇ 1 ] is fe
- the radius of curvature of at least one surface of the meniscus-shaped portion of the optical member is R.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an eyepiece optical system according to a first example of the first embodiment.
- the eyepiece optical system according to the first example of the first embodiment includes an eyepiece lens system 11 and a protective window member 12 in order from the object side.
- the eyepiece lens system 11 includes a biconvex positive lens L13, a biconcave negative lens L14, and a positive meniscus lens L15 having a concave surface facing the object side.
- the protective window member 12 is an optical member having a meniscus shape with a concave surface facing the eye side.
- the concave surface By directing the concave surface to the eye side, external light from the eye side is reflected by the final optical member surface, and it becomes difficult to enter the pupil of the observer.
- external light during observation is incident at a large angle with respect to the eyepiece optical axis in relation to the observer's head. Therefore, by making the optical surface of the meniscus-shaped protective window member 12 concave, the optical surface becomes deeper than the convex surface, so that external light is less likely to enter. And even if it injects, since an incident angle becomes large compared with a convex surface, possibility that external light will be reflected out of a visual field can be raised.
- the protective window member 12 has a radius of curvature of 50 mm on both the object side and the eye side. Thus, even when both surfaces have the same radius of curvature, the protective window member 12 is extremely small but has a refractive power.
- the eye point E.E. is changed from the eyepiece by increasing the radius of curvature and by making the curved surface face the convex surface toward the eyepiece. Since the incident angle to the curved surface convex toward the convergent light toward P can be reduced, the aberration performance of the eyepiece lens is hardly affected.
- FIG. 1 shows the optical paths of display light and ghost rays from the display member 16.
- the ghost light is provided with a curvature in the protective window member 12, so that the display member of the protective window member 12 even if the light beam of the image at the point A of the display member 16 is reflected on the surface (point B) of the protective window member 12. Since the surface on the side of 16 acts so as to diverge with respect to the reflected light flux, the image forming position of the reflected light is reflected not on the vicinity of the display member but on the surface of the display member 16 and is thus applied to the eyepiece lens system 11 and the protective window member 12. And is condensed at point D near the eye point. Therefore, although this reflected light beam reaches the eye as stray light, it cannot be observed as a ghost image by the observer.
- Table 1 lists the values of the specifications of the eyepiece optical system according to the first example.
- the focal length fe of the eyepiece lens system is 24.59 mm.
- the maximum object height of the observation object is assumed to be 6.0 mm in the first embodiment and the following embodiments.
- the numerical value in the leftmost column indicates the order of the optical surfaces from the display member, and from the right side, "curvature radius” is the curvature radius of each optical surface (minus is concave on the object side)
- “Interval” indicates the lens interval
- “E.P” indicates an eye point.
- an asterisk (*) attached to the left of the surface number indicates an aspheric surface
- a curvature radius “ ⁇ ” indicates a plane.
- the aspherical surface has a height y in the direction perpendicular to the optical axis, x the amount of displacement in the optical axis direction at height y, r the radius of curvature of the reference sphere (paraxial radius of curvature), and the cone coefficient.
- ⁇ and the n-th order aspheric coefficient are denoted by Cn, they are expressed by the following mathematical formula.
- x (y 2 / r) / [1+ (1-k ⁇ y 2 / r 2 ) 1/2 ] + C4y 4 + C6y 6 + C8y 8 + C10y 10
- the conditional expression corresponding value indicates a corresponding value of each conditional expression.
- the unit of the radius of curvature and the lens interval shown in Table 1 is generally “mm”.
- the optical system is not limited to this because the same optical performance can be obtained even when proportionally enlarged or reduced.
- symbol of Table 1 described above shall be used similarly also in the table
- FIG. 6 is a diagram of various aberrations of the eyepiece optical system according to the first example of the present application.
- Y1 indicates the incident height of the light beam to the erect system
- Y0 indicates the height of the display member.
- the coma aberration “min” indicates an angle unit.
- C”, “F”, and “D” in the figure indicate aberration curves at the C-line (wavelength 656.3 nm), F-line (wavelength 486.1 nm), and d-line (wavelength 587.6 nm), respectively. .
- the unit of the horizontal axis “D” is “m ⁇ 1 ”. Note that the same reference numerals as those in the first embodiment are used in the aberration diagrams of each embodiment described later.
- the eyepiece optical system 10 according to the first example corrects various aberrations and has excellent imaging performance.
- the protective window member 12 having a radius of curvature within the range of the conditional expression (1) is disposed, the aberration performance of the eyepiece optical system 10 is deteriorated. I understand that there is no.
- FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of the eyepiece optical system 20 according to the second example of the first embodiment.
- the second embodiment has the same basic lens configuration as that of the first embodiment, but the radius of curvature of the protective window member 22 is 50 mm in the first embodiment.
- the second embodiment is different in that it is 125 mm.
- FIG. 2 shows optical paths of display light and ghost light from the display member 26. Since the radius of curvature of the protective window member 22 is made larger than that in the first embodiment, the divergence action with respect to the ghost light is weakened, and the reimaging position (point D) of the ghost light is a display member more than that in FIG. It can be seen that the position is close to. However, since the sufficiently apart than the distance a 3 ⁇ the display member as described above (fe 2/1000), the observer eye point, it is difficult to observe that re-imaged as a ghost image. From this, it can be said that the ghost can be effectively reduced unless the lower limit of conditional expression (1) of the present invention is exceeded.
- Table 2 below lists values of specifications of the eyepiece optical system according to the second example.
- the focal length fe of the eyepiece lens system is 24.59 mm.
- FIG. 7 is a diagram showing various aberrations of the eyepiece optical system 20 according to the second example of the present application. From each aberration diagram, it can be seen that the eyepiece optical system 20 according to the second example has excellent imaging performance by properly correcting various aberrations. Further, by comparing with an aberration diagram in a reference example, which will be described later, and FIG. 14, even if the protective window member 22 having a radius of curvature within the range of the conditional expression is disposed, the aberration performance of the eyepiece optical system 20 is not deteriorated. I understand that.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of an eyepiece optical system 30 according to a third example of the first embodiment.
- the eyepiece optical system 30 according to the third example includes an eyepiece lens system 31 and a protective window member 32 in order from the object side.
- the eyepiece lens system 31 includes a positive meniscus lens L33 having a concave surface facing the object side, and a cemented lens L34 of a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side and a biconvex positive lens.
- the protective window member 32 has a meniscus shape with a concave surface facing the eye side, the radius of curvature of the object side surface is 90 mm, and the radius of curvature of the eye side is 95 mm. The curvature is different on the surface.
- a protective window member which is an optical member disposed on the eye side
- a refractive power of about 1/100 of the refractive power of the eyepiece lens it does not affect the aberration of the eyepiece lens system.
- the curvature radius before and after the optical member is changed.
- the curvature is set so that both the object side and the eye side are concentric, it is possible to obtain a ghost avoiding effect without affecting the aberration performance.
- Table 3 lists values of specifications of the eyepiece optical system according to the third example.
- the focal length fe of the eyepiece lens system is 23.16 mm.
- FIG. 8 is a diagram showing various aberrations of the eyepiece optical system 30 according to the third example of the first embodiment. From the respective aberration diagrams, it can be seen that the eyepiece optical system 30 according to the third example corrects various aberrations well and has excellent imaging performance. Further, by comparing with FIG. 6 according to the first embodiment and FIG. 7 according to the second embodiment, the curvature of the object-side surface and the eye-side surface of the protective window member 32 within the range of the conditional expression (1). It can be seen that there is no deterioration in the aberration performance of the eyepiece optical system 30 even if the radii are changed.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of an eyepiece optical system according to a fourth example of the first embodiment.
- the fourth embodiment has the same basic configuration as the third embodiment, but the radius of curvature of the protective window member 42 is 90 mm in the third embodiment, and the eye-side surface in the third embodiment. Is 95 mm, but the fourth embodiment differs in that the object-side surface is 200 mm and the eye-side surface is 240 mm.
- Table 4 below lists values of specifications of the eyepiece optical system according to the fourth example.
- the focal length fe of the eyepiece lens system is 23.16 mm.
- FIG. 9 is a diagram of various aberrations of the eyepiece optical system 40 according to the fourth example of the first embodiment. From the respective aberration diagrams, it can be seen that the eyepiece optical system 40 according to the fourth example corrects various aberrations well and has excellent imaging performance. Further, by comparing with FIG. 8 according to the third embodiment, even if the difference in curvature between the object side surface and the eye side surface of the protective window member 42 is increased within the range of the conditional expression (1), the eyepiece It can be seen that there is no deterioration in the aberration performance of the optical system 40.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of an eyepiece optical system according to Example 5 of the first embodiment.
- the fifth embodiment has the same basic lens configuration as the third and fourth embodiments, but the protective window member 52 has a concave surface facing the object side, the object side and the eye. The difference is that the radius of curvature of the side surfaces is 150 mm.
- Table 5 below lists values of specifications of the eyepiece optical system according to the fifth example.
- the focal length fe of the eyepiece lens system is 23.16 mm.
- FIG. 10 is a diagram of various aberrations of the eyepiece optical system 50 according to the fifth example of the present application. From the respective aberration diagrams, it can be seen that the eyepiece optical system 50 according to the fifth example has excellent imaging performance by properly correcting various aberrations. Further, by comparing with FIG. 8 according to the third embodiment and FIG. 9 according to the fourth embodiment, the eyepiece optical system 50 even if the concave surface of the protective window member 52 is directed to the object side within the range of the conditional expression. It can be seen that there is no deterioration in the aberration performance.
- the eyepiece optical system 110 is arranged to form an image displayed on the display member 116 such as a liquid crystal on the eyes of the observer.
- An eyepiece optical system 110 includes an eyepiece lens system 111, and an optical member (hereinafter referred to as a protection window member 112) arranged as a protection window member on the eye side of the eyepiece lens system 111.
- the protective window member 112 has a meniscus shape at the periphery, and the focal length of the eyepiece lens system 111 when the diopter of the eyepiece lens system 111 is 0 [m ⁇ 1 ] is fe, and the meniscus shape When the radius of curvature of the surface is R, (1) 2.00 ⁇
- the eyepiece optical system 110 includes a protective window member 112 having a meniscus shape at the periphery on the eye side of the eyepiece lens system 111, so that a bright spot image (image of a display member) in the field of view.
- a divergent action is given to light rays that are incident and reflected on the peripheral portion of the protective window member 112, and the re-image position of the bright spot image can be moved away from the display member.
- the visibility of the ghost image is reduced by making it impossible to gaze at the re-imaged ghost image and the regular real image at the same time.
- conditional expression (1) defines an optimum shape of the peripheral portion of the protective window member 112. By satisfying the conditional expression (1), it is possible to effectively avoid the ghost.
- conditional expression (1) If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, it is easy to avoid ghosts that occur in the field of view, but the refractive power of the peripheral part of the protective window member 112 becomes strong, and this adversely affects the aberration performance of the entire eyepiece optical system 110. The high imaging performance cannot be obtained. If the upper limit value of conditional expression (1) is exceeded, the influence on the aberration performance of the eyepiece optical system 110 is reduced, but the re-imaging position of the ghost light approaches the display member 116, and ghost light is likely to be generated. . In this case, ghost light may be easily observed when the eyepiece optical system 110 is moved along the optical axis for diopter adjustment.
- the second embodiment is different from the first embodiment in that the peripheral portion of the protective window member 112 is defined, but ghost light is easily reflected at the peripheral portion of the optical member arranged on the eye side. By adopting such a configuration, it is possible to effectively avoid ghosts.
- the peripheral portion means a portion whose distance from the optical axis is outside a quarter of the effective diameter of the eyepiece lens system 111. This is particularly because this part tends to affect the generation of ghosts.
- the center part of the distance from the optical axis inside the quarter of the effective system of the eyepiece lens system 111 has a flat plate shape perpendicular to the optical axis. Since this portion rarely reflects ghost light, such a shape can suppress aberration compared to a case where the entire surface is curved.
- the meniscus-shaped protective window member 112 is disposed with the concave surface facing the eye side.
- the concave surface By directing the concave surface to the eye side in this way, external light from the eye side is reflected by the eye side surface of the protective window member 112 and is difficult to enter the observer's pupil.
- external light at the time of observation is incident at a large angle with respect to the eyepiece optical axis in relation to the observer's head, so the optical surface on the eye side is made concave so that the optical surface is larger than the convex surface. It becomes deep and it becomes difficult for outside light to enter. And even if it injects, since an incident angle becomes large compared with a convex surface, external light will be easily reflected out of a visual field, and it will become difficult to enter an observer's eyes.
- the eyepiece optical system 110 has a maximum image height Y of a real image to be observed, (2) fe ⁇ 40.00 (3) Y ⁇ fe / 3.00 Satisfy the conditions.
- Conditional expression (2) defines the focal length of the eyepiece lens system 111
- conditional expression (3) defines the upper limit of the maximum image height of the real image.
- conditional expression (3) Satisfying conditional expressions (2) and (3) can avoid ghosts more effectively.
- the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the real image surface to be observed becomes large, so the curvature of the protective window member 112 affects the ocular aberration performance. In particular, it affects the peripheral performance of the visual field.
- the protective window member 112 is preferably made of resin. Thereby, the protective window member 112 becomes lightweight, it becomes easy to shape
- the resin for example, acrylic or polycarbonate can be used.
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of an eyepiece optical system 70 as a reference example for comparison with the embodiment of the present application.
- a display member 76 such as an electronic viewfinder (EVF) is composed of three eyepiece lens systems 71.
- EMF electronic viewfinder
- a protective window member 72 composed of a parallel plate is arranged on the eye side.
- the eyepiece lens system 71 includes a biconvex positive lens L73, a biconcave negative lens L74, a positive meniscus lens L75 having a concave surface facing the object side, Consists of.
- the image of the point A of the display member 76 can be guided to the eye point (EP) through the eyepiece and observed.
- the intensity of the reflected light beam reflected by the surface (point B) of the protective window member 72 increases when the light beam passes through the protective window member 72.
- the reflected light passes through the eyepiece lens 71, and the image of the point A is re-imaged on the surface (point C) of the display member 76. Then, it is reflected again by the surface of the display member 76 and guided to the eye point (EP). At this time, if the brightness of the display near the point C is dark, the re-formed image of the point A is observed as a ghost.
- Table 6 lists values of specifications of the eyepiece optical system according to this reference example.
- the focal length fe of the eyepiece lens system is 24.59 mm.
- Table 6 Surface number Curvature radius Spacing nd ⁇ d 1) ⁇ 18.5 1.0 * 2) 18.46305 4.5 1.49108 57.57 3) -14.09265 1.0 1.0 * 4) -10.86467 1.5 1.58518 30.24 5) 203.88888 1.5 1.0 6) -95.39091 3.0 1.49108 57.57 * 7) -11.57101 1.5 1.0 8) ⁇ 1.0 1.49108 57.57 9) ⁇ 15.0 10) EP Aspheric coefficient surface number K C6 2 -1.7818 0.0 4 1.0000 0.65762E-06 7 0.5034 0.0
- FIG. 14 is a diagram showing various aberrations of the eyepiece optical system 70 according to this reference example. From each aberration diagram, it can be seen that the eyepiece optical system 70 according to the present reference example corrects various aberrations well and has excellent imaging performance. *
- FIG. 15 is a diagram showing a camera equipped with the eyepiece optical system of the present application.
- the camera 60 is a digital single-lens reflex camera provided with the eyepiece optical system according to the first embodiment as the eyepiece optical system 61.
- this camera 60 In this camera 60, light from an object (subject) (not shown) is collected by the taking lens 62 and imaged on the focusing screen 64 via the quick return mirror 63. The light imaged on the focusing screen 64 is reflected a plurality of times in the pentaprism 65 and guided to the eyepiece optical system 61. Thus, the photographer can observe the subject image as an erect image through the eyepiece optical system 61.
- the quick return mirror 63 is retracted out of the optical path, and light from the subject (not shown) reaches the image sensor 66. Thereby, the light from the subject is picked up by the image sensor 66 and recorded as a subject image in a memory (not shown). In this way, the photographer can shoot the subject with the camera 60.
- the eyepiece optical system according to the first example mounted as the eyepiece optical system 61 on the camera 60 avoids the occurrence of ghost without affecting the aberration performance of the eyepiece as described above. Yes. Thereby, this camera 60 can implement
- an eyepiece optical system that can effectively reduce ghosts that are generated when a light beam emitted from a bright spot or the like in the field of view reflects on the surface of an optical member closer to the eye than the eyepiece lens system.
- an optical device including the eyepiece optical system can be provided.
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Abstract
接眼レンズ系11と、該接眼レンズ系11の眼側にメニスカス形状の光学部材12と、を備え、前記接眼レンズ系11の視度が0[m-1]の時の前記接眼レンズ系11の焦点距離をfe、前記メニスカス形状の面の曲率半径をRとしたとき、2.00<|R|/fe<22.00の条件を満足し、前記メニスカス形状の光学部材12は、眼側に凹面を向けて配置してあることを特徴とする接眼光学系10を提供する。
Description
本発明は実像を観察する接眼光学系及び接眼光学系を備えた光学装置に関する。
従来、観察視野内の特に画面内に形成される輝点やコントラストの高い像が、最終光学面に防塵対策等で配置された保護窓部材表面で反射して接眼レンズピント面近傍に再結像してゴーストとして観察されることを防止するために、保護窓表面に反射防止コート等を施した接眼光学系がある。しかし、そのような接眼光学系においても、実像のコントラストが非常に強い場合、ゴーストの改善は困難であった。
そこで、コントラストが非常に強い場合でも視野内のゴーストを回避するために保護窓部材に曲率を持たせたファインダ光学系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来の提案においては、適用方法が不明確で容易に効果が得づらい問題があった。
このような問題に鑑みて、本発明は、視野内の輝点等から射出された光束が接眼レンズ系よりも眼側の光学部材表面で反射することで発生するゴーストを効果的に軽減することができる接眼光学系及び該接眼光学系を備えた光学装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明では、接眼レンズ系と、前記接眼レンズ系の眼側に光学部材と、を有し、前記光学部材は、少なくとも周辺部がメニスカス形状であり、前記接眼レンズ系の視度が0[m-1]の時の前記接眼レンズ系の焦点距離をfe、前記光学部材の前記メニスカス形状部分の少なくとも一方の面の曲率半径をRとしたとき、
2.00<|R|/fe<22.00
の条件を満足することを特徴とする接眼光学系を提供する。
2.00<|R|/fe<22.00
の条件を満足することを特徴とする接眼光学系を提供する。
また、上記課題を解決するために本発明では、上記接眼光学系を備えたことを特徴とする光学装置を提供する。
また、上記課題を解決するために本発明では、接眼レンズ系と、光学部材と、を有する接眼光学系の製造方法であって、
前記光学部材を、少なくとも周辺部が、以下の条件式を満足する様なメニスカス形状に形成するステップと、
2.00<|R|/fe<22.00
前記接眼レンズを鏡筒内に配置するステップと、
前記鏡筒内で前記接眼レンズ系の眼側に前記光学部材を配置するステップと、を有することを特徴とする接眼光学系の製造方法を提供する。
但し、前記接眼レンズ系の視度が0[m-1]の時の前記接眼レンズ系の焦点距離をfe、前記光学部材の前記メニスカス形状部分の少なくとも一方の面の曲率半径をRとする。
前記光学部材を、少なくとも周辺部が、以下の条件式を満足する様なメニスカス形状に形成するステップと、
2.00<|R|/fe<22.00
前記接眼レンズを鏡筒内に配置するステップと、
前記鏡筒内で前記接眼レンズ系の眼側に前記光学部材を配置するステップと、を有することを特徴とする接眼光学系の製造方法を提供する。
但し、前記接眼レンズ系の視度が0[m-1]の時の前記接眼レンズ系の焦点距離をfe、前記光学部材の前記メニスカス形状部分の少なくとも一方の面の曲率半径をRとする。
本発明によれば、視野内の輝点等から射出された光束が接眼レンズ系よりも眼側の光学部材表面で反射することで発生するゴーストを効果的に軽減することができる接眼光学系及び該接眼光学系を備えた光学装置を提供することができる。
(第1実施形態)
以下、本願の第1実施形態に係る接眼光学系について説明する。本接眼光学系は、液晶等の表示部材に表示された像を観察者の眼に結像させるために配置されているものである。
以下、本願の第1実施形態に係る接眼光学系について説明する。本接眼光学系は、液晶等の表示部材に表示された像を観察者の眼に結像させるために配置されているものである。
本願の第1実施形態に係る接眼光学系は、接眼レンズ系と、該接眼レンズ系の眼側に保護窓部材として配置されたメニスカス形状の光学部材(以後、本第1実施形態において「保護窓部材」という)と、を備え、前記接眼レンズ系の視度が0[m-1]の時の前記接眼レンズ系の焦点距離をfe、前記メニスカス形状の面の曲率半径をRとしたとき、
(1)2.00<|R|/fe<22.00
の条件を満足することを特徴とする。
(1)2.00<|R|/fe<22.00
の条件を満足することを特徴とする。
本願の第1実施形態に係る接眼光学系は、接眼レンズ系の眼側に、最終光学部材としてメニスカス形状の保護窓部材を備えることにより、視野内の輝点像(表示部材の像)から保護窓部材の表面に入射して反射する光線に発散作用を与え、輝点像の再結像位置を表示部材から遠ざけることができる。そして、再結像したゴースト像と正規の実像を同時に注視できないようにして、ゴースト像の視認性を減少させている。
上記条件式(1)は、保護窓部材の最適な形状を規定するものである。条件式(1)を満足することにより、効果的に高輝度の像に基づくゴーストを回避することができる。
条件式(1)の下限値を下回ると視野内で生じるゴーストの回避は容易になるが、保護窓部材の屈折力が強くなるため接眼光学系全系の収差性能に悪影響を及ぼし高い結像性能が得られなくなる。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(1)の下限値を4.85とすることがより好ましく、これにより、収差が少ないより良い光学性能が得られる。さらに下限値を5.50とするとより良い光学性能が得られる。
また、条件式(1)の上限値を上回ると接眼光学系の収差性能に与える影響は小さくなるが、ゴースト光の再結像位置が表示部材に近づき、ゴースト光が発生しやすくなる。この場合、視度調整のために接眼光学系を光軸に沿って移動させると容易にゴースト光が観察される可能性がある。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式の上限値を15.00とすることがより好ましく、これにより、ゴーストの影響をより少なくできる。さらに、上限値を10.00とするとゴーストの影響をより少なくできる。
なお、本第1実施形態においては、条件式(1)を最終光学部材としての保護窓部材の最適な形状を規定するものとしているが、接眼光学系よりも眼側に配置された光学部材であれば最終光学部材でなくても、条件式(1)を満たすことにより、効果的にゴースト光を軽減し高い結像性能を得ることができる。
視度の単位[m-1]について、例えば、視度X[m-1]とは、接眼レンズによる像がアイポイントから光軸上に1/X[m(メートル)]の位置にできる状態のことを示す(符号は像が接眼レンズより観察者側にできた時を正とする。)。
視度調整を考慮すると、ゴースト光の再結像位置を表示部材位置から、光軸方向に最低でも3×(fe2/1000)離れて結像するように曲率半径を設定することが望ましい。この条件式は表示部材位置で1[m-1]視度を変化させるのに必要な表示部材の移動量の3倍を示すものである。すなわち、これは観察状態において表示部材に視度を合わせている場合にゴースト像の結像位置を実質3[m-1]程度視度が異なる状態にすることである。このような状態にすることにより、通常観察時にゴースト像を目立たなくすることができる。なお、結像位置を上記条件より大きく離した方が有利なのは言うまでもない。
本第1実施形態に係る接眼光学系では、メニスカス形状の光学部材である保護窓部材は、眼側に凹面を向けて、すなわち、接眼レンズ系側に凸となるように配置することが望ましい。このように接眼レンズに向かって凸となり、眼側に凹面を向けることにより眼側からの外光が保護窓部材の眼側の面で反射して観察者の瞳に入りにくくなる。特に観察時の外光は、観察者の頭部との関係で接眼光軸に対して大きな角度で入射するため、眼側の光学面を凹面状にすることにより、眼側に向かって凸となる凸面にする場合と比べて光学面が奥になり外光が入射しにくくなる。そして、入射したとしても凸面と比べて入射角が大きくなるため、外光が視野外に反射され易くなり観察者の眼に入りにくくなる。
また、本第1実施形態に係る接眼光学系は、観察する実像の最大像高をYとしたとき、
(2)fe<40.00
(3)Y<fe/3.00
の条件を満足する。
(2)fe<40.00
(3)Y<fe/3.00
の条件を満足する。
条件式(2)は接眼レンズ系の焦点距離を規定するものであり、条件式(3)は実像の最大像高の上限を規定するものである。
条件式(2)及び(3)を満たすことで、より効果的にゴーストを回避することができる。条件式(3)の上限を超えた場合、観察する実像面が大きくなるため、保護窓部材の曲率が接眼レンズ系の収差性能に影響する。特に視野の周辺性能に影響する。なお、本願の効果をより確実にするために、条件式(3)の上限をfe/3.5とすることがより好ましく、これにより効果的にゴーストを回避できる。さらに、上限をfe/4.0とすると、さらに効果的にゴーストを回避できる。
本第1実施形態において、保護窓部材は樹脂から成ることが望ましい。これにより、保護窓部材が軽量となり、成形し易くなり、耐衝撃性を高めることができる。樹脂としては、例えば、アクリルやポリカーボネートを用いることができる。
以下、接眼レンズ系と、保護窓部材の光学部材と、を有する接眼光学系の製造方法の概略を図11を参照して説明する。
まず、前記光学部材を、少なくとも周辺部が、以下の条件式を満足する様なメニスカス形状に形成し、
2.00<|R|/fe<22.00
円筒状の鏡筒内に、前記接眼レンズを配置し、
該接眼レンズ系の眼側に前記光学部材を配置する。
但し、前記接眼レンズ系の視度が0[m-1]の時の前記接眼レンズ系の焦点距離をfe、前記光学部材の前記メニスカス形状部分の少なくとも一方の面の曲率半径をRとする。
以下、接眼レンズ系と、保護窓部材の光学部材と、を有する接眼光学系の製造方法の概略を図11を参照して説明する。
まず、前記光学部材を、少なくとも周辺部が、以下の条件式を満足する様なメニスカス形状に形成し、
2.00<|R|/fe<22.00
円筒状の鏡筒内に、前記接眼レンズを配置し、
該接眼レンズ系の眼側に前記光学部材を配置する。
但し、前記接眼レンズ系の視度が0[m-1]の時の前記接眼レンズ系の焦点距離をfe、前記光学部材の前記メニスカス形状部分の少なくとも一方の面の曲率半径をRとする。
以下、本願第1実施形態の実施例に係る接眼光学系を添付図面を参照しつつ説明する。
(第1実施例)
図1は、本第1実施形態の第1実施例に係る接眼光学系の構成を示す断面図である。本第1実施形態の第1実施例に係る接眼光学系は、物体側から順に、接眼レンズ系11と、保護窓部材12とからなる。
(第1実施例)
図1は、本第1実施形態の第1実施例に係る接眼光学系の構成を示す断面図である。本第1実施形態の第1実施例に係る接眼光学系は、物体側から順に、接眼レンズ系11と、保護窓部材12とからなる。
接眼レンズ系11は、両凸形状の正レンズL13と、両凹形状の負レンズL14と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL15と、からなる。
本第1実施例において、保護窓部材12は眼側に凹面を向けたメニスカス形状をしている光学部材である。眼側に凹面を向けることにより眼側からの外光が最終光学部材面で反射して、観察者の瞳に入りにくくなる。特に観察時の外光は観察者の頭部との関係で接眼光軸に対して大きな角度で入射する。そのため、メニスカス形状の保護窓部材12の光学面を凹面形状にすることにより、凸面に比べて、光学面が奥になるため外光が入射しにくくなる。そして、入射したとしても凸面と比べて入射角が大きくなるため、外光が視野外に反射される可能性を高めることができる。
また、本第1実施例において、保護窓部材12は、物体側と眼側の両面とも曲率半径を50mmとしている。このように両面とも同じ曲率半径にした場合であっても、保護窓部材12は、極めて小さいが、屈折力を有する。しかし、本第1実施例のように、曲率半径を大きくすることと、曲面を接眼レンズ側に凸面を向けるように構成することで、接眼レンズからアイポイントE.Pへ向かう収束光に向かって凸となる曲面への入射角を小さくすることができるので、接眼レンズの収差性能にはほとんど影響しない。
図1には、表示部材16からの表示光とゴースト光線の光路を示している。ゴースト光は、保護窓部材12に曲率を持たせることにより、表示部材16のA点の像の光束が保護窓部材12の表面(B点)で反射されても、保護窓部材12の表示部材16側の面が反射光束に対して発散するように作用するため、反射光の結像位置が、表示部材近傍ではなく、表示部材16の表面で反射されて接眼レンズ系11および保護窓部材12に入射してアイポイント近傍のD点に集光する。したがって、この反射光束は迷光として眼に到達するが、観察者にはゴースト像としては観察できなくなる。
下記の表1に、本第1実施例に係る接眼光学系の諸元の値を掲げる。接眼レンズ系の焦点距離fe=24.59mmである。観察物体の最大物体高は本第1実施例及び以降の実施例においても6.0mmを想定している。[面データ]において、一番の左の欄の数値は表示部材からの光学面の順序を示し、その右側から順に、「曲率半径」は各光学面の曲率半径(マイナスは物体側に凹形状を示す)、「間隔」はレンズ間隔、「nd」はd線(波長λ=587.6nm)に対する屈折率、「νd」はd線(波長λ=587.6)に対するアッベ数をそれぞれ示している。「E.P」はアイポイントを示している。また、面番号左に付された*印は非球面を示し、曲率半径「∞」は平面を示す。
非球面データにおいて、非球面は光軸に垂直な方向の高さをy、高さyにおける光軸方向の変位量をx、基準球面の曲率半径(近軸曲率半径)をr、円錐係数をκ、n次の非球面係数をCnとおいたとき、以下の数式で表される。
x=(y2/r)/[1+(1-k・y2/r2)1/2]+C4y4+C6y6+C8y8+C10y10
条件式対応値は、各条件式の対応値を示す。
x=(y2/r)/[1+(1-k・y2/r2)1/2]+C4y4+C6y6+C8y8+C10y10
条件式対応値は、各条件式の対応値を示す。
ここで、表1に掲載されている曲率半径やレンズ間隔の単位は一般に「mm」が使われる。しかしながら、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、これに限られるものではない。なお、以上に述べた表1の符号は、後述する各実施例の表においても同様に用いられるものとする。
(表1)
[面データ]
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 18.5 1.0
*2) 18.46305 4.5 1.49108 57.57
3) -14.09265 1.0 1.0
*4) -10.86467 1.5 1.58518 30.24
5) 203.88888 1.5 1.0
6) -95.39091 3.0 1.49108 57.57
*7) -11.57101 1.5 1.0
8) 50.00000 1.0 1.49108 57.57
9) 50.00000 15.0 1.0
10) E.P
[非球面データ]
面番号 K C6
2 -1.7818 0.0
4 1.0000 0.65762E-06
7 0.5034 0.0
[条件式対応値]
(1)|R|/fe=2.03
(2)fe=24.59
(3)fe/3=8.19
(表1)
[面データ]
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 18.5 1.0
*2) 18.46305 4.5 1.49108 57.57
3) -14.09265 1.0 1.0
*4) -10.86467 1.5 1.58518 30.24
5) 203.88888 1.5 1.0
6) -95.39091 3.0 1.49108 57.57
*7) -11.57101 1.5 1.0
8) 50.00000 1.0 1.49108 57.57
9) 50.00000 15.0 1.0
10) E.P
[非球面データ]
面番号 K C6
2 -1.7818 0.0
4 1.0000 0.65762E-06
7 0.5034 0.0
[条件式対応値]
(1)|R|/fe=2.03
(2)fe=24.59
(3)fe/3=8.19
図6は本願の第1実施例に係る接眼光学系の諸収差図である。球面収差図において「Y1」は正立系への光線の入射高さを示し、非点収差図において「Y0」は表示部材高さを示している。コマ収差の「min」は角度単位の分を示す。図中の「C」、「F」、「D」はそれぞれC線(波長656.3nm)、F線(波長486.1nm)、d線(波長587.6nm)での収差曲線を示している。球面収差図と非点収差図において、横軸「D」の単位は「m-1」である。なお、後述する各実施例の収差図においても、本第1実施例と同様の符号を用いる。
図6に示す各収差図より、本第1実施例に係る接眼光学系10は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。後述する参考例における収差図、図14と比較することにより、上記条件式(1)の範囲内の曲率半径を有する保護窓部材12を配置しても、接眼光学系10の収差性能の劣化がないことが分かる。
(第2実施例)
図2は、本第1実施形態の第2実施例に係る接眼光学系20の構成を示す断面図である。本第2実施例は、上記第1実施例と基本的なレンズ構成は共通しているが、保護窓部材22の曲率半径が、第1実施例においては50mmであったのに対して、本第2実施例においては125mmである点において異なっている。
図2は、本第1実施形態の第2実施例に係る接眼光学系20の構成を示す断面図である。本第2実施例は、上記第1実施例と基本的なレンズ構成は共通しているが、保護窓部材22の曲率半径が、第1実施例においては50mmであったのに対して、本第2実施例においては125mmである点において異なっている。
図2には、表示部材26からの表示光とゴースト光線の光路を示している。第1実施例よりも保護窓部材22の曲率半径を大きくしたため、ゴースト光に対する発散作用が弱くなり、ゴースト光の再結像位置(D点)が、第1実施例の図1よりも表示部材に近い位置になることが分かる。しかし、上述した表示部材から3×(fe2/1000)の距離より十分に離れているので、観察者がアイポイントにおいて、再結像したものをゴースト像として観察することは困難である。これより、本発明の条件式(1)の下限値を下回らなければ、ゴーストを効果的に軽減することができるといえる。
以下の表2に、本第2実施例に係る接眼光学系の諸元の値を掲げる。接眼レンズ系の焦点距離fe=24.59mmである。
(表2)
[面データ]
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 18.5 1.0
*2) 18.46305 4.5 1.49108 57.57
3) -14.09265 1.0 1.0
*4) -10.86467 1.5 1.58518 30.24
5) 203.88888 1.5 1.0
6) -95.39091 3.0 1.49108 57.57
*7) -11.57101 1.5 1.0
8) 125.00000 1.0 1.49108 57.57
9) 125.00000 15.0 1.0
10) E.P
[非球面データ]
面番号 K C6
2 -1.7818 0.0
4 1.0000 0.65762E-06
7 0.5034 0.0
[条件式対応値]
(1)|R|/fe=5.08
(2)fe=24.59
(3)fe/3=8.19
[面データ]
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 18.5 1.0
*2) 18.46305 4.5 1.49108 57.57
3) -14.09265 1.0 1.0
*4) -10.86467 1.5 1.58518 30.24
5) 203.88888 1.5 1.0
6) -95.39091 3.0 1.49108 57.57
*7) -11.57101 1.5 1.0
8) 125.00000 1.0 1.49108 57.57
9) 125.00000 15.0 1.0
10) E.P
[非球面データ]
面番号 K C6
2 -1.7818 0.0
4 1.0000 0.65762E-06
7 0.5034 0.0
[条件式対応値]
(1)|R|/fe=5.08
(2)fe=24.59
(3)fe/3=8.19
図7は本願の第2実施例に係る接眼光学系20の諸収差図である。各収差図より、本第2実施例に係る接眼光学系20は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。また、後述する参考例における収差図、図14と比較することにより、上記条件式の範囲内の曲率半径を有する保護窓部材22を配置しても、接眼光学系20の収差性能の劣化がないことがわかる。
(第3実施例)
図3は、本第1実施形態の第3実施例に係る接眼光学系30の構成を示す断面図である。本第3実施例に係る接眼光学系30は、物体側から順に、接眼レンズ系31と、保護窓部材32とからなる。
図3は、本第1実施形態の第3実施例に係る接眼光学系30の構成を示す断面図である。本第3実施例に係る接眼光学系30は、物体側から順に、接眼レンズ系31と、保護窓部材32とからなる。
接眼レンズ系31は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL33と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸形状の正レンズとの接合レンズL34と、からなる。
本第3実施例において、保護窓部材32は眼側に凹面を向けたメニスカス形状をしており、物体側面の曲率半径が90mm、眼側の曲率半径が95mmであり、物体側と眼側の面において曲率が異なっている。
本発明においては眼側に配置された光学部材である保護窓部材に接眼レンズの屈折力の1/100程度の屈折力を与えても接眼レンズ系の収差に影響しないので、その範囲内で最終光学部材の前後の曲率半径を変化させても問題はない。なお、物体側と眼側の両面を同心円になるように曲率を設定しても、収差性能に影響を与えることなくゴースト回避の効果を得ることは可能である。
以下の表3に、本第3実施例に係る接眼光学系の諸元の値を掲げる。接眼レンズ系の焦点距離fe=23.16mmである。
(表3)
[面データ]
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 20.2 1.0
2) -175.00000 2.2 1.51680 64.14
3) -29.50000 0.3 1.0
4) 38.00000 1.2 1.84666 23.78
5) 14.00000 4.5 1.80400 46.58
6) -78.00000 1.8 1.0
7) 90.00000 1.0 1.49108 57.57
8) 95.00000 15.2 1.0
9) E.P
[条件式対応値]
(1)|R|(物体側の面)/fe=3.88
(1)|R|(眼側の面)/fe=4.09
(2)fe=23.16
(3)fe/3=7.72
[面データ]
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 20.2 1.0
2) -175.00000 2.2 1.51680 64.14
3) -29.50000 0.3 1.0
4) 38.00000 1.2 1.84666 23.78
5) 14.00000 4.5 1.80400 46.58
6) -78.00000 1.8 1.0
7) 90.00000 1.0 1.49108 57.57
8) 95.00000 15.2 1.0
9) E.P
[条件式対応値]
(1)|R|(物体側の面)/fe=3.88
(1)|R|(眼側の面)/fe=4.09
(2)fe=23.16
(3)fe/3=7.72
図8は本第1実施形態の第3実施例に係る接眼光学系30の諸収差図である。各収差図より、本第3実施例に係る接眼光学系30は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。また、第1実施例に係る図6、第2実施例に係る図7と比較することにより、条件式(1)の範囲内において保護窓部材32の物体側の面と眼側の面の曲率半径を異ならせても接眼光学系30の収差性能の劣化がないことが分かる。
(第4実施例)
図4は、本第1実施形態の第4実施例に係る接眼光学系の構成を示す断面図である。本第4実施例は、上記第3実施例と基本的な構成は共通しているが、保護窓部材42の曲率半径が、第3実施例においては物体側の面が90mm、眼側の面が95mmであったのに対し、本第4実施例においては物体側の面が200mm、眼側の面が240mmである点において異なっている。
図4は、本第1実施形態の第4実施例に係る接眼光学系の構成を示す断面図である。本第4実施例は、上記第3実施例と基本的な構成は共通しているが、保護窓部材42の曲率半径が、第3実施例においては物体側の面が90mm、眼側の面が95mmであったのに対し、本第4実施例においては物体側の面が200mm、眼側の面が240mmである点において異なっている。
以下の表4に、本第4実施例に係る接眼光学系の諸元の値を掲げる。接眼レンズ系の焦点距離fe=23.16mmである。
(表4)
[面データ]
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 20.2 1.0
2) -175.00000 2.2 1.51680 64.14
3) -29.50000 0.3 1.0
4) 38.00000 1.2 1.84666 23.78
5) 14.00000 4.5 1.80400 46.58
6) -78.00000 1.8 1.0
7) 200.00000 1.0 1.49108 57.57
8) 240.00000 15.2 1.0
9) E.P
[条件式対応値]
(1)|R|(物体側の面)/fe=8.62
(1)|R|(眼側の面)/fe=10.35
(2)fe=23.16
(3)fe/3=7.72
[面データ]
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 20.2 1.0
2) -175.00000 2.2 1.51680 64.14
3) -29.50000 0.3 1.0
4) 38.00000 1.2 1.84666 23.78
5) 14.00000 4.5 1.80400 46.58
6) -78.00000 1.8 1.0
7) 200.00000 1.0 1.49108 57.57
8) 240.00000 15.2 1.0
9) E.P
[条件式対応値]
(1)|R|(物体側の面)/fe=8.62
(1)|R|(眼側の面)/fe=10.35
(2)fe=23.16
(3)fe/3=7.72
図9は本第1実施形態の第4実施例に係る接眼光学系40の諸収差図である。各収差図より、本第4実施例に係る接眼光学系40は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。また、第3実施例に係る図8と比較することにより、条件式(1)の範囲内において保護窓部材42の物体側の面と眼側の面の曲率の差を大きくしても、接眼光学系40の収差性能の劣化がないことが分かる。
(第5実施例)
図5は、本第1実施形態の第5実施例に係る接眼光学系の構成を示す断面図である。本第5実施例は、上記第3実施例、第4実施例と基本的なレンズ構成は共通しているが、保護窓部材52が物体側に凹面を向けている点と、物体側と眼側の面の曲率半径がいずれも150mmである点において異なっている。
図5は、本第1実施形態の第5実施例に係る接眼光学系の構成を示す断面図である。本第5実施例は、上記第3実施例、第4実施例と基本的なレンズ構成は共通しているが、保護窓部材52が物体側に凹面を向けている点と、物体側と眼側の面の曲率半径がいずれも150mmである点において異なっている。
以下の表5に、本第5実施例に係る接眼光学系の諸元の値を掲げる。接眼レンズ系の焦点距離fe=23.16mmである。
(表5)
[面データ]
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 20.2 1.0
2) -175.00000 2.2 1.51680 64.14
3) -29.50000 0.3 1.0
4) 38.00000 1.2 1.84666 23.78
5) 14.00000 4.5 1.80400 46.58
6) -78.00000 1.8 1.0
7) -150.00000 1.0 1.49108 57.57
8) -150.00000 15.2 1.0
9) E.P
[条件式対応値]
(1)|R|/fe=6.47
(2)fe=23.16
(3)fe/3=7.72
[面データ]
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 20.2 1.0
2) -175.00000 2.2 1.51680 64.14
3) -29.50000 0.3 1.0
4) 38.00000 1.2 1.84666 23.78
5) 14.00000 4.5 1.80400 46.58
6) -78.00000 1.8 1.0
7) -150.00000 1.0 1.49108 57.57
8) -150.00000 15.2 1.0
9) E.P
[条件式対応値]
(1)|R|/fe=6.47
(2)fe=23.16
(3)fe/3=7.72
図10は本願の第5実施例に係る接眼光学系50の諸収差図である。各収差図より、本第5実施例に係る接眼光学系50は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。また、第3実施例に係る図8、第4実施例に係る図9と比較することにより、上記条件式の範囲内において保護窓部材52の凹面を物体側に向けたとしても接眼光学系50の収差性能の劣化がないことがわかる。
(第2実施形態)
以下、本願の第2実施形態に係る接眼光学系110について図12を参照しつつ説明する。本接眼光学系110は、液晶等の表示部材116に表示された像を観察者の眼に結像させるために配置されているものである。
以下、本願の第2実施形態に係る接眼光学系110について図12を参照しつつ説明する。本接眼光学系110は、液晶等の表示部材116に表示された像を観察者の眼に結像させるために配置されているものである。
本願の第2実施形態に係る接眼光学系110は、接眼レンズ系111と、該接眼レンズ系111の眼側に保護窓部材として配置された光学部材(以後、保護窓部材112という)と、を備え、該保護窓部材112は、周辺部がメニスカス形状を有し、前記接眼レンズ系111の視度が0[m-1]の時の前記接眼レンズ系111の焦点距離をfe、前記メニスカス形状の面の曲率半径をRとしたとき、
(1)2.00<|R|/fe<22.00
の条件を満足していることを特徴とする。
(1)2.00<|R|/fe<22.00
の条件を満足していることを特徴とする。
本願の第2実施形態に係る接眼光学系110は、接眼レンズ系111の眼側に、周辺部がメニスカス形状の保護窓部材112を備えることにより、視野内の輝点像(表示部材の像)から保護窓部材112の周辺部に入射して反射する光線に発散作用を与え、輝点像の再結像位置を表示部材から遠ざけることができる。そして、再結像したゴースト像と正規の実像を同時に注視できないようにして、ゴースト像の視認性を減少させている。
上記条件式(1)は、保護窓部材112の周辺部の最適な形状を規定するものである。条件式(1)を満足することにより、効果的にゴーストを回避することができる。
条件式(1)の下限値を下回ると視野内で生じるゴーストの回避は容易になるが、保護窓部材112の周辺部の屈折力が強くなるため接眼光学系110全系の収差性能に悪影響を及ぼし高い結像性能が得られなくなる。また、条件式(1)の上限値を上回ると接眼光学系110の収差性能に与える影響はより小さくなるが、ゴースト光の再結像位置が表示部材116に近づき、ゴースト光が発生しやすくなる。この場合、視度調整のために接眼光学系110を光軸に沿って移動させると容易にゴースト光が観察される可能性がある。
本第2実施形態は、保護窓部材112の周辺部を規定している点において第1実施形態と異なっているが、ゴースト光は眼側に配置された光学部材の周辺部において反射し易いため、このような構成とすることで、効果的にゴーストを回避することができる。
本第2実施形態において周辺部とは、光軸からの距離が接眼レンズ系111の有効径の4分の1よりも外側の部分を意味している。特にこの部分がゴーストの発生に影響を及ぼし易いためである。
一方、光軸からの距離が接眼レンズ系111の有効系の4分の1よりも内側の中心部は光軸と垂直な平板状をしている。この部分がゴースト光を反射することは少ないため、このような形状とすることで、全面を曲面とした場合と比較して収差を抑えることができる。
本第2実施形態に係る接眼光学系110では、メニスカス形状の保護窓部材112は、眼側に凹面を向けて配置することが望ましい。このように眼側に凹面を向けることにより眼側からの外光が保護窓部材112の眼側の面で反射して観察者の瞳に入りにくくなる。特に観察時の外光は、観察者の頭部との関係で接眼光軸に対して大きな角度で入射するため、眼側の光学面を凹面状にすることにより、凸面に比べて光学面が奥になり外光が入射しにくくなる。そして、入射したとしても凸面と比べて入射角が大きくなるため、外光が視野外に反射され易くなり観察者の眼に入りにくくなる。
また、本第2実施形態に係る接眼光学系110は、観察する実像の最大像高をYとしたとき、
(2)fe<40.00
(3)Y<fe/3.00
の条件を満足する。
(2)fe<40.00
(3)Y<fe/3.00
の条件を満足する。
条件式(2)は接眼レンズ系111の焦点距離を規定するものであり、条件式(3)は実像の最大像高の上限を規定するものである。
条件式(2)及び(3)を満たすことで、より効果的にゴーストを回避することができる。条件式(3)の上限を超えた場合、観察する実像面が大きくなるため、保護窓部材112の曲率が接眼収差性能に影響する。特に視野の周辺性能に影響する。
本第2実施形態において、保護窓部材112は樹脂から成ることが望ましい。これにより、保護窓部材112が軽量となり、成形し易くなり、耐衝撃性を高めることができる。樹脂としては、例えば、アクリルやポリカーボネートを用いることができる。
図13は、本願の実施例と比較するための参考例としての接眼光学系70の構成を示す断面図であり、電子ビューファインダー(EVF)などの表示部材76を3枚の接眼レンズ系71で観察し、その眼側に平行平板で構成した保護窓部材72を配置したものである。
接眼レンズ系71は、第1実施例ないし第3実施例と同様に、両凸形状の正レンズL73と、両凹形状の負レンズL74と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL75と、からなる。
図13で示すように表示部材76のA点の像は接眼レンズを介してアイポイント(E.P)に導かれ観察することができる。ところが例えばA点の像の輝度が高いと、その光束が保護窓部材72を通過する際に、保護窓部材72の表面(B点)で反射する反射光束の強度が増す。その反射光は接眼レンズ71を透過して、表示部材76の表面(C点)でA点の像が再結像する。そして、表示部材76の表面で再び反射されアイポイント(E.P)に導かれる。このとき、C点付近の表示の明るさが暗いと、再結像したA点の表示像がゴーストとして観察されてしまう。
以下の表6に、本参考例に係る接眼光学系の諸元の値を掲げる。接眼レンズ系の焦点距離fe=24.59mmである。
(表6)
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 18.5 1.0
*2) 18.46305 4.5 1.49108 57.57
3) -14.09265 1.0 1.0
*4) -10.86467 1.5 1.58518 30.24
5) 203.88888 1.5 1.0
6) -95.39091 3.0 1.49108 57.57
*7) -11.57101 1.5 1.0
8) ∞ 1.0 1.49108 57.57
9) ∞ 15.0
10) E.P
非球面係数
面番号 K C6
2 -1.7818 0.0
4 1.0000 0.65762E-06
7 0.5034 0.0
(表6)
面番号 曲率半径 間隔 nd νd
1) ∞ 18.5 1.0
*2) 18.46305 4.5 1.49108 57.57
3) -14.09265 1.0 1.0
*4) -10.86467 1.5 1.58518 30.24
5) 203.88888 1.5 1.0
6) -95.39091 3.0 1.49108 57.57
*7) -11.57101 1.5 1.0
8) ∞ 1.0 1.49108 57.57
9) ∞ 15.0
10) E.P
非球面係数
面番号 K C6
2 -1.7818 0.0
4 1.0000 0.65762E-06
7 0.5034 0.0
図14は本参考例に係る接眼光学系70の諸収差図である。各収差図より、本参考例に係る接眼光学系70は、諸収差を良好に補正し優れた結像性能を有していることがわかる。
以下、本願実施形態に係る接眼光学系を備えたカメラを図15に基づいて説明する。
図15は、本願の接眼光学系を備えたカメラを示す図である。本カメラ60は、接眼光学系61として上記第1実施例に係る接眼光学系を備えたデジタル一眼レフカメラである。
本カメラ60において、不図示の物体(被写体)からの光は、撮影レンズ62で集光されて、クイックリターンミラー63を介して焦点板64に結像される。そして焦点板64に結像されたこの光は、ペンタプリズム65中で複数回反射されて接眼光学系61へ導かれる。これにより撮影者は、被写体像を接眼光学系61を介して正立像として観察することができる。
また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー63が光路外へ退避し、不図示の被写体からの光は撮像素子66へ到達する。これにより被写体からの光は、当該撮像素子66によって撮像されて、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は本カメラ60による被写体の撮影を行うことができる。
ここで、本カメラ60に接眼光学系61として搭載した上記第1実施例に係る接眼光学系は、上述のように、接眼レンズの収差性能に影響を与えることなく、ゴーストの発生を回避している。これにより本カメラ60は、良好な光学性能を実現することができる。なお、上記第2ないし第5実施例に係る接眼光学系を接眼光学系61として搭載したカメラを構成しても、上記カメラ60と同様の効果を奏することができる。また、クイックリターンミラー63を有しない構成のカメラに上記各実施例に係る接眼光学系を搭載した場合でも、上記カメラ60と同様の効果を奏することができる。
以上のように、本発明によれば、視野内の輝点等から射出された光束が接眼レンズ系よりも眼側の光学部材表面反射することで発生するゴーストを効果的に軽減できる接眼光学系及び該接眼光学系を備えた光学装置を提供することができる。
Claims (18)
- 接眼レンズ系と、
前記接眼レンズ系の眼側に光学部材と、を有し、
前記光学部材は、少なくとも周辺部がメニスカス形状であり、
前記接眼レンズ系の視度が0[m-1]の時の前記接眼レンズ系の焦点距離をfe、前記光学部材の前記メニスカス形状部分の少なくとも一方の面の曲率半径をRとしたとき、
2.00<|R|/fe<22.00
の条件を満足することを特徴とする接眼光学系。 - 前記光学部材は、有効径内がメニスカス形状であることを特徴とする請求項1に記載の接眼光学系。
- 4.85<|R|/fe<22.00
の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の接眼光学系。 - 前記光学部材は、眼側に凹面を向けて配置してあることを特徴とする請求項1に記載の接眼光学系。
- 観察する実像の最大像高をYとしたとき、
fe<40.00
Y<fe/3.00
の条件を満足することを特徴とする請求項1項に記載の接眼光学系。 - 前記光学部材は、樹脂から成ることを特徴とする請求項1に記載の接眼光学系。
- 前記光学部材は、周辺部のみがメニスカス形状であることを特徴とする請求項1に記載の接眼光学系。
- 前記光学部材の前記周辺部は、光軸からの距離が前記接眼レンズ系の有効径の4分の1よりも外側の部分であることを特徴とする請求項7に記載の接眼光学系。
- 前記光学部材の中心部は、光軸と垂直な平板状であることを特徴とする請求項7に記載の接眼光学系。
- 前記光学部材の前記中心部は、光軸からの距離が前記接眼レンズ系の有効径の4分の1よりも内側の部分であることを特徴とする請求項9に記載の接眼光学系。
- 前記光学部材は、眼側に凹面を向けて配置されていることを特徴とする請求項7に記載の接眼光学系。
- 観察する実像の最大像高をYとしたとき、
fe<40.00
Y<fe/3.00
の条件を満足することを特徴とする請求項7に記載の接眼光学系。 - 前記光学部材は、樹脂から成ることを特徴とする請求項7に記載の接眼光学系。
- 請求項1記載の接眼光学系を備えたことを特徴とする光学装置。
- 接眼レンズ系と、光学部材と、を有する接眼光学系の製造方法であって、
前記光学部材を、少なくとも周辺部が、以下の条件式を満足する様なメニスカス形状に形成するステップと、
2.00<|R|/fe<22.00
前記接眼レンズを鏡筒内に配置するステップと、
前記鏡筒内で前記接眼レンズ系の眼側に前記光学部材を配置するステップと、を有することを特徴とする接眼光学系の製造方法。
但し、前記接眼レンズ系の視度が0[m-1]の時の前記接眼レンズ系の焦点距離をfe、前記光学部材の前記メニスカス形状部分の少なくとも一方の面の曲率半径をRとする。 - 前記光学部材の有効径内をメニスカス形状とすることを特徴とする請求項15に記載の接眼光学系の製造方法。
- 観察する実像の最大像高をYとしたとき、
fe<40.00
Y<fe/3.00
の条件を満足するようにすることを特徴とする請求項15に記載の接眼光学系の製造方法。 - 前記光学部材を樹脂から形成することを特徴とする請求項15に記載の接眼光学系の製造方法。
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Legal Events
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NENP | Non-entry into the national phase |
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Ref document number: 2013556384 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 13743815 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |