(57)【要約】      （修正有）【課題】広視野角で小型な電子ビューファインダーに最適な接眼光学系を備えたファインダー装置を提供する。【解決手段】画像表示面Ｄ１に表示された画像を観察するための観察光学系Ｌ０であって、観察光学系Ｌ０は、２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズを有し、材料の屈折率をＮｄ，材料のアッベ数をνｄとするとき、前記２枚以上の正レンズのうち２枚の正レンズはＮｄ＞１．８５、νｄ＜４１．０の条件式を満たし、正レンズの焦点距離をｆｐ、観察光学系Ｌ０の焦点距離をｆとするとき、０．２＜ｆｐ／ｆ＜１．０なる条件式を満足し、観察光学系Ｌ０は回折光学面を含むレンズを有する。【選択図】図１
2020154190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系であって、前記観察光学系は、２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズ有し、材料の屈折率をＮｄ，材料のアッベ数をνｄとするとき、前記２枚以上の正レンズのうち２枚の正レンズは
Ｎｄ＞１．８５
νｄ＜４１．０
の条件式を満たし、正レンズの焦点距離をｆｐ、前記観察光学系の焦点距離をｆとするとき、
０．２＜ｆｐ／ｆ＜１．０
なる条件式を満足し、前記観察光学系は回折光学面を含むレンズを有することを特徴とする観察光学系。
【請求項２】
前記２枚以上の正レンズのうち最も屈折力の強い第１正レンズの材料の屈折率とアッベ数をそれぞれＮｄｐ１，νｄｐ１、前記２枚以上の正レンズのうち２番目に屈折力の強い第２正レンズの材料の屈折率とアッベ数をそれぞれＮｄｐ２，νｄｐ２、前記屈折率Ｎｄｐ１と前記屈折率Ｎｄｐ２の平均値を（Ｎｄｐ１，Ｎｄｐ２）ａｖｅ、前記アッベ数νｄｐ１と前記アッベ数νｄｐ２の平均値を（νｄｐ１，νｄｐ２）ａｖｅとするとき、
０．０３＜（Ｎｄｐ１，Ｎｄｐ２）ａｖｅ／（νｄｐ１，νｄｐ２）ａｖｅ＜０．１２
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。
【請求項３】
前記２枚以上の正レンズのうち最も屈折力の強い第１正レンズの焦点距離をｆｐ１、前記２枚以上の正レンズのうち２番目に屈折力の強い第２正レンズの焦点距離をｆｐ２、焦点距離ｆｐ１と焦点距離ｆｐ２の平均値を（ｆｐ１，ｆｐ２）ａｖｅ、前記観察光学系の焦点距離をｆとするとき、
０．１＜（ｆｐ１，ｆｐ２）ａｖｅ／ｆ＜１．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の観察光学系。
【請求項４】
前記回折光学面を含むレンズの焦点距離をｆｄ、前記観察光学系の焦点距離をｆとするとき、
０．８＜ｆｄ／ｆ＜８００．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項５】
前記観察光学系の画像表示面側から前記回折光学面を有するレンズの画像表示面側のレンズ面までの距離をＬｄｄ、前記観察光学系の画像表示面側から前記回折光学面を有するレンズの観察面側のレンズ面までの距離をＴ１ｄとするとき、
０．２＜Ｌｄｄ／Ｔｌｄ＜４．０   
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項６】
前記１枚以上の負レンズのうち最も屈折力の強い第１負レンズの焦点距離をｆｎ１、前記観察光学系の焦点距離をｆとするとき、
−１．１＜ｆｎ１／ｆ＜−０．１   
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項７】
前記１枚以上の負レンズのうち最も屈折力の強い第１負レンズの材料の屈折率をＮｄｎ１とするとき、
１．５０＜Ｎｄｎ１＜２．１５     
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項８】
前記１枚以上の負レンズのうち最も屈折力の強い第１負レンズの材料のアッベ数をνｄｎ１とするとき、
１７＜νｄｎ１＜３０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項９】
前記観察光学系は画像表示面から観察面側に順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、回折光学面を有する正レンズより構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項１０】
前記観察光学系は画像表示面から観察面側に順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ、回折光学面を有する正レンズより構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項１１】
前記観察光学系は画像表示面から観察面側に順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、回折光学面を有する正レンズより構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項１２】
前記観察光学系は画像表示面から観察面側に順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、回折光学面を有する正レンズより構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の観察光学系。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の観察光学系と、画像情報を表示する画像表示素子を有し、前記観察光学系によって拡大された前記画像表示素子の画像情報を観察面から観察することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
前記画像表示面の対角線長の半分をＹ、前記観察光学系の焦点距離をｆとするとき、
０．２４＜Ｙ／ｆ＜０．７０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１３に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
物体像を撮像する撮像光学系と、前記撮像光学系で撮像された物体像を表示する画像表示素子と、該画像表示素子で表示される画像を観察するための請求項１３または１４に記載の画像表示装置を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察光学系及びそれを有する画像表示装置に関し、例えばビデオカメラ、スチルカメラ、放送用カメラ等に用いられる電子ビューファインダーにおいて、画像表示素子の画像表示面に表示される画像を観察するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶パネルなどの画像表示素子の画像表示面に表示された画像を観察するため、複数枚のレンズを有する観察光学系が知られている。これら観察ー光学系は視認性を高めるため、視野が十分に大きく（高倍率化）、アイレリーフ（観察側のレンズ面から観察面（アイポイント）までの距離）が長く、諸収差が良好に補正されていること等が求められている。さらに画像表示装置の小型化の要望より、画像表示装置に用いる画像表示素子は小さな寸法（例えば対角線長で２０ｍｍ以下）であることが要求されている。
【０００３】
従来、高倍率の観察光学系としては、画像表示面側（観察物体側）よりアイポイント側（観察者側）に向かって、正の屈折力のレンズ、負の屈折力のレンズ、正の屈折力のレンズの３枚のレンズを有する構成のものが知られている（特許文献１乃至３）。
【０００４】
特許文献１では、コマ収差と歪曲収差が良好に補正された観察光学系が開示されている。また特許文献２では、視野角が大きく諸収差が良好に補正された観察光学系が開示されている。また特許文献３では、小型で視野角が十分に広く高画素化に対応可能な高い光学性能を有する観察光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０７４８１５号公報
【特許文献２】特開２０１４−２２８５８３号公報
【特許文献３】特開２０１５−１３５４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像表示装置に用いられる観察光学系において、視野角が広く、高倍率でしかもアイレリーフを長く確保するには、観察光学系のレンズ構成及び各レンズの屈折力や材料等を適切に設定することが重要になってくる。この他、小型の画像表示面を有する画像表示素子を用いるときは、画像表示面の大きさに対する観察光学系の屈折力の比等を適切に設定することが重要になってくる。
【０００７】
また従来、光学系に回折光学面を用いると色収差を良好に補正しつつ、高い光学性能を有し、全系の小型化、軽量化を図ることができることが知られている。しかしながら観察光学系に回折光学面を用いても、回折光学面を適切に設定しないと良好な光学性能を得るのが困難になる。この他、小型の画像表示面を有する画像表示素子を用いるときには、画像表示面の大きさの対する観察光学系の屈折力などを適切に設定することが重要になってくる。
【０００８】
本発明は、画像表示面に表示された画像を高い視野角で観察でき、しかも色収差を含め、諸収差を良好に補正し高い光学性能が容易に得られる観察光学系の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の観察光学系は、
画像表示面に表示された画像を観察するための観察光学系であって、前記観察光学系は、２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズ有し、材料の屈折率をＮｄ、材料のアッベ数をνｄとするとき、前記２枚以上の正レンズのうち２枚の正レンズは
Ｎｄ＞１．８５
νｄ＜４１．０
の条件式を満たし、正レンズの焦点距離をｆｐ、前記観察光学系の焦点距離をｆとするとき、
０．２＜ｆｐ／ｆ＜１．０
なる条件式を満足し、前記観察光学系は回折光学面を含むレンズを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像表示面に表示された画像を高い視野角で観察でき、しかも色収差を含め、諸収差を良好に補正し高い光学性能が容易に得られる観察光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の観察光学系のレンズ構成を示すレンズ断面図
【図２】実施例１の観察光学系の収差図
【図３】実施例２の観察光学系のレンズ構成を示すレンズ断面図
【図４】実施例２の観察光学系の収差図
【図５】実施例３の観察光学系のレンズ構成を示すレンズ断面図
【図６】実施例３の観察光学系の収差図
【図７】実施例４の観察光学系のレンズ構成を示すレンズ断面図
【図８】実施例４の観察光学系の収差図
【図９】実施例５の観察光学系のレンズ構成を示すレンズ断面図
【図１０】実施例５の観察光学系の収差図
【図１１】実施例６の観察光学系のレンズ構成を示すレンズ断面図
【図１２】実施例６の観察光学系の収差図
【図１３】実施例７の観察光学系のレンズ構成を示すレンズ断面図
【図１４】実施例７の観察光学系の収差図
【図１５】実施例８の観察光学系のレンズ構成を示すレンズ断面図
【図１６】実施例８の観察光学系の収差図
【図１７】本発明に係る回折光学面を有するレンズの説明図
【図１８】本発明に係る回折光学面を有するレンズの説明図
【図１９】本発明に係る回折光学面を有するレンズの説明図
【図２０】本発明の撮像装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例にかかる観察光学系及びそれを有する画像表示装置について説明する。
【００１３】
本発明の観察光学系は、画像表示面に表示された画像を観察するためのものである。観察光学系は、２枚以上の正レンズと１枚以上の負レンズ有している。材料の屈折率をＮｄ、材料のアッベ数をνｄとするとき、２枚以上の正レンズのうち２枚の正レンズは
Ｎｄ＞１．８５
νｄ＜４１．０
の条件式を満たす。
【００１４】
また正レンズの焦点距離をｆｐ、観察光学系の焦点距離をｆとするとき、
０．２＜ｆｐ／ｆ＜１．０
なる条件式を満足する。
【００１５】
観察光学系は回折光学面を含むレンズを有する。
【００１６】
図１は本発明の観察光学系の実施例１のレンズ断面図である。図２は本発明の観察光学系の実施例１の視度が−１．０ディオプター（標準視度）における収差図である。
【００１７】
図３は本発明の観察光学系の実施例２のレンズ断面図である。図４は本発明の観察光学系の実施例２の視度が−１．０ディオプターにおける収差図である。
【００１８】
図５は本発明の観察光学系の実施例３のレンズ断面図である。図６は本発明の観察光学系の実施例３の視度が−１．０ディオプターにおける収差図である。
【００１９】
図７は本発明の観察光学系の実施例４のレンズ断面図である。図８は本発明の観察光学系の実施例４の視度が−１．０ディオプターにおける収差図である。
【００２０】
図９は本発明の観察光学系の実施例５のレンズ断面図である。図１０は本発明の観察光学系の実施例５の視度が−１．０ディオプターにおける収差図である。
【００２１】
図１１は本発明の観察光学系の実施例６のレンズ断面図である。図１２は本発明の観察光学系の実施例６の視度が−１．０ディオプターにおける収差図である。
【００２２】
図１３は本発明の観察光学系の実施例７のレンズ断面図である。図１４は本発明の観察光学系の実施例７の視度が−１．０ディオプターにおける収差図である。
【００２３】
図１５は本発明の観察光学系の実施例８のレンズ断面図である。図１６は本発明の観察光学系の実施例８の視度が−１．０ディオプターにおける収差図である。
図１７、図１８、図１９は、本発明に係る回折光学面を有するレンズの説明図である。図２０は本発明の撮像装置の要部概略図である。
【００２４】
各実施例の観察光学系は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の電子ビューファインダー（観察装置）に用いられる。レンズ断面図において左方は画像表示面側、右方は観察側（射出瞳側）である。レンズ断面図においてＬ０は観察光学系である。Ｌｉは第ｉレンズである。Ｄ１は液晶又は有機ＥＬ等よりなる画像表示素子の画像表示面である。ＥＰは観察のための観察面（アイポイント）（射出瞳）である。ＣＧはカバーガラスである。
【００２５】
各収差図のうち球面収差図の瞳径は最大１０．２４７ｍｍである。球面収差図において、実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、点線のＣはＣ線（波長６５６．３ｎｍ）を示す。非点収差図においてΔＳ（実線）はｄ線のサジタル像面、ΔＭ（破線）はｄ線のメリディオナル像面を示す。
【００２６】
歪曲はｄ線について示している。倍率色収差はＣ線について示している。最大像高は画像表示面の対角線長の半分（最大像高）である。数値は後述する数値データをｍｍ単位で表したときの値である。
【００２７】
レンズ断面図においてＬ１は第１レンズ、Ｌ２は第２レンズ、Ｌ３は第３レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｌ５は第５レンズ、Ｌ６は第６レンズである。
【００２８】
アイポイントＥＰの位置は画像表示面の最周辺からの光線が観測者の瞳を通過する範囲内であれば光軸方向に移動しても良い。また、レンズ最終面からアイポインＥＰトまでの距離をアイレリーフとする。カバーガラスＣＧは画像表示面やレンズを保護するプレートであり、画像表示面からレンズの間やレンズとアイポイントＥＰの間に設けても良いし、必ずしも設置する必要はない。
【００２９】
レンズ断面図と収差図においてはアイポイントＥＰの位置に焦点距離約３２ｍｍの理想レンズを配置して、結像させた状態で表示している。波長はｄ線のものである。
【００３０】
各実施例では視度調整に際し、実施例１、５、６は第１レンズＬ１から第５レンズＬ５を移動させている。実施例２、３、４、７は第１レンズＬ１から第４レンズＬ４を移動させている。実施例８は第１レンズ群Ｌ１から第３レンズＬ３を移動させている。いずれも各レンズを一体的に光軸に沿って移動させることにより視度を変化させている。
【００３１】
各実施例ともにレンズをアイポイントＥＰ側に移動させることで視度を＋側から−側に変化させている。尚、各実施例においては３つ又は、４つ又は、５つのレンズを移動させて視度調整を行っているが、１つのレンズ、あるいは隣接した２つのレンズの移動により視度を調整してもよい。
【００３２】
実施例１、５、６において、観察光学系Ｌ０は画像表示面から観察面側に順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、回折光学面を有する正レンズより構成されている。
【００３３】
実施例２乃至４において、観察光学系Ｌ０は画像表示面から観察面側に順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ、回折光学面を有する正レンズより構成されている。
【００３４】
実施例７において、観察光学系Ｌ０は画像表示面から観察面側に順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、、回折光学面を有する正レンズより構成されている。
【００３５】
実施例８において、観察光学系Ｌ０は画像表示面から観察面側に順に配置された、正レンズ、負レンズ、正レンズ、回折光学面を有する正レンズより構成されている。
【００３６】
画像表示面の対角線長が約２０ｍｍ以下の小型の画像表示面（表示パネル）を広い観察視野（視野角約３０度以上）で観察するためには、観察光学系全体で強い正の屈折力（パワー）を持つ必要がある。そのためには正レンズの焦点距離をｆｐとしたとき、少なくとも２つの正レンズは
０．２＜ｆｐ／ｆ＜１．０
の条件式を満たすのが良い。
【００３７】
これにより観察光学系全体で強い正の屈折力を持ちつつ諸収差のうち、特に球面収差を良好に補正することができる。さらには、観察光学系全体で強い正の屈折力を持ちつつコマ収差などの諸収差を良好に補正するために、２枚以上の正レンズを有するようにしている。
【００３８】
さらに、像面湾曲、倍率色収差などの諸収差を良好に補正するために材料の屈折率とアッベ数をそれぞれＮｄ、νｄとしたとき、
Ｎｄ＞１．８５、νｄ＜４１．０
の条件式を満たす正レンズを２枚以上有する構成としている。そうすることで像面湾曲を良好に補正している。
【００３９】
さらには、観察光学系が少なくとも１つの回折光学面を有するようにして倍率色収差を良好に補正している。
【００４０】
各実施例において、２枚以上の正レンズのうち最も屈折力の強い第１正レンズの材料の屈折率とアッベ数をそれぞれＮｄｐ１、νｄｐ１とする。
【００４１】
２枚以上の正レンズのうち２番目に屈折力の強い第２正レンズの材料の屈折率とアッベ数をそれぞれＮｄｐ２、νｄｐ２とする。
【００４２】
屈折率Ｎｄｐ１と屈折率Ｎｄｐ２の平均値を（Ｎｄｐ１，Ｎｄｐ２）ａｖｅ、アッベ数νｄｐ１とアッベ数νｄｐ２の平均値を（νｄｐ１，νｄｐ２）ａｖｅとする。
【００４３】
２枚以上の正レンズのうち最も屈折力の強い第１正レンズの焦点距離をｆｐ１、２枚以上の正レンズのうち２番目に屈折力の強い第２正レンズの焦点距離をｆｐ２とする。
【００４４】
焦点距離ｆｐ１と焦点距離ｆｐ２の平均値を（ｆｐ１，ｆｐ２）ａｖｅ、観察光学系の焦点距離をｆとする。
【００４５】
回折光学面を含むレンズの焦点距離をｆｄとする。
【００４６】
観察光学系の画像表示面側から回折光学面を有するレンズの画像表示面側のレンズ面までの距離をＬｄｄ、観察光学系の画像表示面側から回折光学面を有するレンズの観察面側のレンズ面までの距離をＴ１ｄとする。
１枚以上の負レンズのうち最も屈折力の強い第１負レンズの焦点距離をｆｎ１、１枚以上の負レンズのうち最も屈折力の強い第１負レンズの材料の屈折率をＮｄｎ１とする。
【００４７】
１枚以上の負レンズのうち最も屈折力の強い第１負レンズの材料のアッベ数をνｄｎ１とする。
【００４８】
画像情報を表示する画像表示素子を有し、観察光学系によって拡大された画像表示素子の画像情報を観察面から観察する画像表示装置において、画像表示面の対角線長の半分をＹとする。
【００４９】
このとき各実施例においては次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
【００５０】
０．０３＜（Ｎｄｐ１，Ｎｄｐ２）ａｖｅ／（νｄｐ１，νｄｐ２）ａｖｅ＜０．１２                                                          ・・・（１）
０．１＜（ｆｐ１，ｆｐ２）ａｖｅ／ｆ＜１．０            ・・・（２）
０．８＜ｆｄ／ｆ＜８００．０                            ・・・（３）
０．２＜Ｌｄｄ／Ｔｌｄ＜４．０                          ・・・（４）
−１．１＜ｆｎ１／ｆ＜−０．１                          ・・・（５）
１．５０＜Ｎｄｎ１＜２．１５                            ・・・（６）
１７＜νｄｎ１＜３０                                    ・・・（７）
０．２４＜Ｙ／ｆ＜０．７０                              ・・・（８）
次に前述の条件式の技術的説明について説明する。
【００５１】
条件式（１）は２枚以上の正レンズのうち最も正の屈折力の強い第１正レンズ、２番目に正の屈折力の強い第２正レンズの材料のｄ線における屈折率の平均値と第１正レンズと第２正レンズの材料のアッベ数の平均値との関係を規定している。これらはペッツバール和と相関のある値である。
【００５２】
条件式（１）の下限を超えて値が小さくなると、ペッツバール和は減少されるが、正レンズの屈折力が強くなり、かつ正レンズの材料の屈折率が小さくなる。このため、正レンズのレンズ面の曲率半径が小さくなり、コマ収差等の諸収差の発生が多くなり、諸収差を良好に補正するのが困難となる。あるいは全系の焦点距離が大きくなるため、所望の視野角を得られなくなる。条件式（１）の上限を超えて値が大きくなると、材料の製造が困難になる。
【００５３】
条件式（２）は２枚以上の正レンズのうち最も屈折力の強い第１レンズと、２番目に屈折力の強い第２レンズの焦点距離の平均値と全系の焦点距離の関係を規定している。これらはペッツバール和と相関のある値である。
【００５４】
条件式（２）の下限を超えて値が小さくなると、ペッツバール和は減少されるが、正レンズの屈折力が強くなり、かつ正レンズの材料の屈折率が小さくなる。このため、正レンズのレンズ面の曲率半径が小さくなるため、コマ収差等の諸収差の発生が多くなり諸収差の補正が困難となる。条件式（２）の上限を超えて値が大きくなると、ペッツバール和の補正効果が弱くなりすぎるため、像面湾曲が多くなりまた、画像表示面からの射出光線の角度がきつくなるので画像を見づらくなるため良くない。
【００５５】
条件式（３）は、回折光学面を有するレンズの焦点距離と観察光学系の焦点距離の関係を規定している。
【００５６】
上限値を超えて値が大きくなると、回折光学面に入射する不要光は少なくなるが、回折光学面での倍率色収差等の補正を効果的に行うが困難になる。また、下限値超えて値が小さくなると、不要光の効果に抑制するのが困難になる。
【００５７】
条件式（４）は、最も画像表示面側のレンズ面から、回折光学面を有するレンズの観察面側のレンズ面までの距離との比に関する。
【００５８】
条件式（４）を満足することで、画像表示面の画面外にある不要光が、回折光学面子に入射し難くし、フレアを抑制している。また、軸上及び周辺光線の入射光が比較的高い位置に回折光学面を用いて、軸上色収差及び倍率色収差の補正している。条件式（４）を満足することにより回折光学面により色収差を良好に補正している。
【００５９】
条件式（５）は、１枚以上の負レンズのうち最も屈折力の強い第１負レンズの焦点距離と観察光学系の焦点距離の関係を規定している。
【００６０】
条件式（５）の下限を超えて値が小さくなると、ペッツバール和は減少されるが
第１負レンズの屈折力が弱くなる。このため、１枚以上の負レンズのうち最も屈折力の強い第１負レンズのレンズ面の曲率半径が小さくなるため、コマ収差等の諸収差の補正が困難となる。
【００６１】
条件式（５）の上限を超えて値が大きくなると、ペッツバール和の補正効果が弱くなる。このため像面湾曲が増大し、また画像表示面からの射出光線の角度がきつくなるので画像を見づらくなるため良くない。
【００６２】
条件式（６）は、１枚以上の負レンズのうち最も屈折力の強い第１負レンズの材料のｄ線における屈折率の関係を規定している。
【００６３】
条件式（６）の下限を超えて値が小さくなると、ペッツバール和は減少されるが第１負レンズの材料の屈折率が小さくなる。このため第１負レンズのレンズ面の曲率半径が小さくなるため、コマ収差等の諸収差の補正が困難となる。
【００６４】
条件式（７）は、１枚以上の負レンズのうち最も屈折力の強い第１負レンズの材料のｄ線におけるアッベ数の関係を規定している。
【００６５】
条件式（７）を満足することで、軸上及び周辺光線の入射光が比較的高い位置に回折光学面を用いて、軸上色収差及び倍率色収差の補正を良好に行っている。これにより回折光学面の本来の色収差を良好に補正している。
【００６６】
条件式（８）は画像表示素子の画像表示面の大きさと観察光学系Ｌ０の焦点距離の関係を規定している。
【００６７】
条件式（８）の下限を超えて値が小さくなると、所望の観察視野角を得るのが困難になる。また観察光学系の焦点距離が長くなると大きな観察視野角を得るためには大きな画像表示素子が必要となるが、画像表示素子が大きくなると条件式（８）の値は小さくなる。
【００６８】
条件式（８）の上限を超えて値が大きくなると、観察光学系Ｌ０の焦点距離が短くなりすぎるため諸収差の補正が困難となる。特に色収差や像面湾曲が増大する。あるいは画像表示素子が大きくなりすぎるため、画像表示装置が大型化するため良くない。
更に好ましくは、条件式（１）乃至（８）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００６９】
０．０４＜（Ｎｄｐ１，Ｎｄｐ２）ａｖｅ／（νｄｐ１，νｄｐ２）ａｖｅ＜０．１１                                                          ・・・（１ａ）
０．２６＜（ｆｐ１，ｆｐ２）ａｖｅ／ｆ＜０．９０        ・・・（２ａ）
１．６５＜ｆｄ／ｆ＜４１０．００                        ・・・（３ａ）
０．４５＜Ｌｄｄ／Ｔｌｄ＜１．９６                      ・・・（４ａ）
−０．９１＜ｆｎ１／ｆ＜−０．１７                      ・・・（５ａ）
１．５５＜Ｎｄｎ１＜２．１５                            ・・・（６ａ）
１７＜νｄｎ１＜２７．０                                ・・・（７ａ）
０．２６＜Ｙ／ｆ＜０．６０                              ・・・（８ａ）
更に好ましくは、各条件式（１ａ）乃至（８ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００７０】
０．０４５＜（Ｎｄｐ１，Ｎｄｐ２）ａｖｅ／（νｄｐ１，νｄｐ２）ａｖｅ＜０．１０５                                                      ・・・（１ｂ）
０．５２０＜（ｆｐ１，ｆｐ２）ａｖｅ／ｆ＜０．８９０    ・・・（２ｂ）
３．２５＜ｆｄ／ｆ＜２０５．００                        ・・・（３ｂ）
０．８５＜Ｌｄｄ／Ｔｌｄ＜１．００                      ・・・（４ｂ）
−０．７３＜ｆｎ１／ｆ＜−０．２５                      ・・・（５ｂ）
１．６０＜Ｎｄｎ１＜２．１５                            ・・・（６ｂ）
１７＜νｄｎ１＜２４                                    ・・・（７ｂ）
０．３０＜Ｙ／ｆ＜０．５５                              ・・・（８ｂ）
次に各実施例のレンズ構成について説明する。
【００７１】
実施例１の観察光学系Ｌ０は、画像表示面Ｄ１から観察面ＩＰ側に順に配置された次のレンズより構成されている。正の屈折力の第１レンズＬ１、負の屈折力の第２レンズＬ２、正の屈折力の第３レンズＬ３、負の屈折力の第４レンズＬ４、正の屈折力の第５レンズＬ５、回折光学面を有する正の屈折力の第６レンズＬ６より構成されている。
【００７２】
第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５は軸上及び周辺の光線が共に高い位置を通るため、諸収差の発生が多い。
【００７３】
このときの諸収差に対して周辺の光線の入射高が高い位置を通過する第２レンズを負の屈折力とすることで、色収差及び球面収差などの諸収差を補正している。さらに、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を軽減している。
【００７４】
また、近軸光線の入射高が高い位置を通過する第３レンズＬ３と第５レンズＬ５を正の屈折力とすることで、コマ収差、非点収差等を良好に補正している。このように負の屈折力のレンズを挟んで対称なレンズ構成とすることで非対称の補正している。
【００７５】
実施例１では第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５に非球面を使用し、球面収差、コマ収差及び像面湾曲の補正を良好に行っている。
【００７６】
実施例２の観察光学系Ｌ０は、画像表示面Ｄ１から観察面ＩＰ側に順に配置された次のレンズより構成されている。正の屈折力の第１レンズＬ１、負の屈折力の第２レンズＬ２、正の屈折力の第３レンズＬ３、正の屈折力の第４レンズＬ４、回折光学面を有する正の屈折力の第５レンズＬ５、より構成されている。
【００７７】
第３レンズＬ３、第４レンズＬ４は軸上及び周辺の光線が共に高い位置を通るため、諸収差の発生が多いい。このときの諸収差に対して周辺の光線の入射高が高い位置を通過する第２レンズを負の屈折力とすることで、色収差及び球面収差などの諸収差を補正している。さらに、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を軽減している。
【００７８】
また、近軸光線の入射高が高い位置を通過する第３レンズＬ３と第４レンズＬ４を正の屈折力とすることで、コマ収差、非点収差等を良好に補正している。このように負の屈折力のレンズを挟んで対称なレンズ構成とすることで非対称の補正している。
【００７９】
実施例２では第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４に非球面を使用し、球面収差、コマ収差及び像面湾曲の補正を良好に行っている。
【００８０】
実施例３の観察光学系Ｌ０は、画像表示面Ｄ１から観察面ＩＰ側に順に配置された次のレンズより構成されている。正の屈折力の第１レンズＬ１、負の屈折力の第２レンズＬ２、正の屈折力の第３レンズＬ３、正の屈折力の第４レンズＬ４、回折光学面を有する正の屈折力の第５レンズＬ５より構成されている。
【００８１】
第３レンズＬ３、第４レンズＬ４は軸上及び周辺の光線が共に高い位置を通るため、諸収差の発生が多い。このときの諸収差に対して周辺の光線の入射高が高い位置を通過する第２レンズを負の屈折力とすることで、色収差及び球面収差などの諸収差を補正している。さらに、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を軽減している。
【００８２】
また、近軸光線の入射高が高い位置を通過する第３レンズＬ３と第４レンズＬ４を正の屈折力とすることで、コマ収差、非点収差等を良好に補正している。このように負の屈折力のレンズを挟んで対称なレンズ構成とすることで非対称の補正している。
【００８３】
実施例３では第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４に非球面を使用し、球面収差、コマ収差及び像面湾曲の補正を良好に行っている。
【００８４】
実施例４の観察光学系Ｌ０は、画像表示面Ｄ１から観察面ＩＰ側に順に配置された次のレンズより構成されている。正の屈折力の第１レンズＬ１、負の屈折力の第２レンズＬ２、正の屈折力の第３レンズＬ３、正の屈折力の第４レンズＬ４、回折光学面を有する正の屈折力の第５レンズＬ５より構成されている。
【００８５】
第３レンズＬ３、第４レンズＬ４は軸上及び周辺の光線が共に高い位置を通るため、諸収差の発生が多い。このときの諸収差に対して周辺の光線の入射高が高い位置を通過する第２レンズを負の屈折力とすることで、色収差及び球面収差などの諸収差を補正している。さらに、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を軽減している。
【００８６】
また、近軸光線の入射高が高い位置を通過する第３レンズＬ３と第４レンズＬ４を正の屈折力とすることで、コマ収差、非点収差等を良好に補正している。このように負の屈折力のレンズを挟んで対称なレンズ構成とすることで非対称の補正している。
【００８７】
実施例４では第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４に非球面を使用し、球面収差、コマ収差及び像面湾曲の補正を良好に行っている。
【００８８】
実施例５の観察光学系Ｌ０は、画像表示面Ｄ１から観察面ＩＰ側に順に配置された次のレンズより構成されている。正の屈折力の第１レンズＬ１、負の屈折力の第２レンズＬ２、正の屈折力の第３レンズＬ３、負の屈折力の第４レンズＬ４、正の屈折力の第５レンズＬ５、回折光学面を有する正の屈折力の第６レンズＬ６より構成されている。
【００８９】
第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５は軸上及び周辺の光線が共に高い位置を通るため、諸収差の発生が多い。このときの諸収差に対して周辺の光線の入射高が高い位置を通過する第２レンズを負の屈折力とすることで、色収差及び球面収差などの諸収差を補正している。さらに、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を軽減している。
【００９０】
また、近軸光線の入射高が高い位置を通過する第３レンズＬ３と第５レンズＬ５を正の屈折力とすることで、コマ収差、非点収差等を良好に補正している。このように負の屈折力のレンズを挟んで対称なレンズ構成とすることで非対称の補正している。
【００９１】
実施例５では第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５に非球面を使用し、球面収差、コマ収差及び像面湾曲の補正を良好に行っている。
【００９２】
実施例６の観察光学系Ｌ０は、画像表示面Ｄ１から観察面ＩＰ側に順に配置された次のレンズより構成されている。正の屈折力の第１レンズＬ１、負の屈折力の第２レンズＬ２、正の屈折力の第３レンズＬ３、負の屈折力の第４レンズＬ４、正の屈折力の第５レンズＬ５、回折光学面を有する正の屈折力の第６レンズＬ６より構成されている。
【００９３】
第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５は軸上及び周辺の光線が共に高い位置を通るため、諸収差の発生が多い。このときの諸収差に対して周辺の光線の入射高が高い位置を通過する第２レンズを負の屈折力とすることで、色収差及び球面収差などの諸収差を補正している。さらに、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を軽減している。
【００９４】
また、近軸光線の入射高が高い位置を通過する第３レンズＬ３と第５レンズＬ５を正の屈折力とすることで、コマ収差、非点収差等を良好に補正している。このように負の屈折力のレンズを挟んで対称なレンズ構成とすることで非対称の補正している。
【００９５】
実施例６では第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５に非球面を使用し、球面収差、コマ収差及び像面湾曲の補正を良好に行っている。
【００９６】
実施例７の観察光学系Ｌ０は、画像表示面Ｄ１から観察面ＩＰ側に順に配置された次のレンズより構成されている。正の屈折力の第１レンズＬ１、負の屈折力の第２レンズＬ２、正の屈折力の第３レンズＬ３、正の屈折力の第４レンズＬ４、回折光学面を有する正の屈折力の第５レンズＬ５より構成されている。
【００９７】
第３レンズＬ３、第４レンズＬ４は軸上及び周辺の光線が共に高い位置を通るため、諸収差の発生が多いい。このときの諸収差に対して周辺の光線の入射高が高い位置を通過する第２レンズを負の屈折力とすることで、色収差及び球面収差などの諸収差を補正している。さらに、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を軽減している。
【００９８】
また、近軸光線の入射高が高い位置を通過する第３レンズＬ３を正の屈折力とすることで、コマ収差、非点収差等を良好に補正している。このように負の屈折力のレンズを挟んで対称なレンズ構成とすることで非対称の補正している。
【００９９】
実施例７では第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４に非球面を使用し、球面収差、コマ収差及び像面湾曲の補正を良好に行っている。実施例７では第５レンズＬ５の凸面を回折光学面としている。
【０１００】
実施例８の観察光学系Ｌ０は、画像表示面Ｄ１から観察面ＩＰ側に順に配置された、正の屈折力の第１レンズＬ１、負の屈折力の第２レンズＬ２、正の屈折力の第３レンズＬ３、回折光学面を有する正の屈折力の第４レンズＬ４より構成されている。
【０１０１】
第３レンズＬ３は軸上及び周辺の光線が共に高い位置を通るため、諸収差の発生が多いい。このときの諸収差に対して周辺の光線の入射高が高い位置を通過する第２レンズを負の屈折力とすることで、色収差及び球面収差などの諸収差を補正している。さらに、負の屈折力でペッツバール和を補正し、像面湾曲を軽減している。
【０１０２】
また、近軸光線の入射高が高い位置を通過する第３レンズＬ３を正の屈折力とすることで、コマ収差、非点収差等を良好に補正している。このように負の屈折力のレンズを挟んで対称なレンズ構成とすることで非対称の補正している。実施例８では第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３に非球面を使用し、球面収差、コマ収差及び像面湾曲の補正を良好に行っている。
【０１０３】
次に本発明に係る回折光学面を有するレンズの構成について説明する。
【０１０４】
図１７は本発明に係る回折光学面を有するレンズの説明図である。
【０１０５】
図１７においてＬａは回折光学面を有するレンズである。図１７においてレンズＬａはエアギャップ１０１をはさんだ２つの回折光学面１０６、１０７を有する。図１７では基材１０２’上に紫外線硬化樹脂からなる第１の回折光学面１０６を形成し、基材１０２上に紫外線硬化樹脂からなる第２の回折光学面１０７を形成している。
【０１０６】
図１８は本発明に係る回折光学面を有するレンズの説明図である。
【０１０７】
図１８においてＬａは回折光学面を有するレンズである。図１８においてレンズＬａはエアギャップ１０１をはさんだ３つの回折光学面１０６〜１０８を有する。図１８では基材１０２’上に紫外線硬化樹脂からなる第１の回折光学面１０６を形成し、基材１０２上に紫外線硬化樹脂からなる第２の回折光学面１０７とその格子光学面を埋めた層１０８を有する。
【０１０８】
図１９は本発明に係る回折光学面を有するレンズの説明図である。
【０１０９】
図１９は格子厚の異なる（または、同一の）２つの回折光学面１０４、１０５を有する。図１９では基材１０２上に紫外線硬化樹脂からなる第１の回折光学面１０４を形成し、その上に別の紫外線硬化樹脂からなる第２の回折光学面１０５を形成している。ｄ１、ｄ２はそれぞれ回折光学面１０４、１０５の光軸方向の高さを示す。
【０１１０】
次に、各実施例に示した観察装置を用いた撮像装置の実施形態について、図２０を用いて説明する。
【０１１１】
撮像光学系１１０１により形成された物体像は、光電変換素子である撮像素子１１０２により電気信号に変換される。撮像素子１１０２としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどが用いられる。
【０１１２】
撮像素子１１０２からの出力信号が画像処理回路１１０３において処理され、画像が形成される。形成された画像は、半導体メモリ、磁気テープ、光ディスクなどの記録媒体１１０４に記録される。また、画像処理回路１１０３において形成された画像は、画像表示装置１１０５に表示される。画像表示装置１１０５は、画像表示素子１０５１及び各実施例の観察光学系１０５２を備える。画像表示素子１０５１は、液晶表示素子ＬＣＤや有機ＥＬ素子等から構成される。１１０６は観察面である。
【０１１３】
このように本発明の画像表示装置を、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、高視野角かつ小型であり、高い光学性能を有する撮像装置を得ている。
【０１１４】
以下に本発明の各実施例に対する数値データを示す。
【０１１５】
数値データにおいて、画像表示面ＩＰから観察側ＥＰへ順に「ｒｉ」は第ｉ番目の面の近軸曲率半径を示す。ｒ１、ｒ２は画像表示素子の面であり、ｒ１は画像表示面である。最後の面は観察面ＥＰである。ｄｉは画像表示面ＩＰから順に第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示す。さらに、ｎｄｉは第ｉ番目の材料のｄ線（波長＝５７８．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｉは第ｉ番目の材料のｄ線に対するアッベ数を示す。
【０１１６】
なお、数値データでは、記載されている長さの単位は、特記の無い場合［ｍｍ］が使われている。ただし、ファインダー光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は［ｍｍ］に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが出来る。なお、数値データにおいて曲率半径の欄に「＊」の添え字が書かれている面は次の数１式によって定義される非球面形状である。
【０１１７】
【数１】
2020154190.tif 000003
【０１１８】
なお、数１において、ｘはレンズ面の頂点からの光軸方向の距離、ｈは光軸と垂直な方向の高さ、Ｒはレンズ面の頂点での近軸曲率半径、ｋは円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０は多項式係数である。非球面係数において、「ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち「１０−ｉ」を表している。
【０１１９】
さらに、また各実施例の回折光学面の格子部位相形状ψは、回折光の回折次数をｍ、設計波長をλ０、光軸に対して垂直方向の高さをｈ、位相係数をＣｉ（ｉ＝１，２，３…）としたとき、次式によって表される。
【０１２０】
ψ（ｈ，ｍ）＝（２π／ｍλ０）×（Ｃ１・ｈ２＋Ｃ２・ｈ４＋Ｃ３・ｈ６＋…）
各数値データにおける前述の各条件式に関する各パラメータの値と各条件式の計算結果を表１乃至４に示す。
【０１２１】
表３において、［ｄｏｅ面の焦点距離の定義］を下記する。回折光学素子Ｌｄｏｅの回折光学面における焦点距離ｆｄｏｅとは、後述の撮像光学系における位相係数Ｃ１、設計回折次数ｍ、設計波長λ０、任意の波長λとした際、
ｆｄｏｅ＝−１（２×ｍ×Ｃ１×λ／λ０）
の式によって表される。
【０１２２】
【表１】
2020154190.tif 000004
【０１２３】
【表２】
2020154190.tif 000005
【０１２４】
【表３】
2020154190.tif 000006
【０１２５】
【表４】
2020154190.tif 000007
【符号の説明】
【０１２６】
Ｌ１  第１レンズ
Ｌ２  第２レンズ
Ｌ３  第３レンズ
Ｌ４  第４レンズ
Ｌ５  第５レンズ
Ｄ１  画像表示面
ＥＰ  観察面
【図１】
2020154190.tif 000008
【図２】
2020154190.tif 000009
【図３】
2020154190.tif 000010
【図４】
2020154190.tif 000011
【図５】
2020154190.tif 000012
【図６】
2020154190.tif 000013
【図７】
2020154190.tif 000014
【図８】
2020154190.tif 000015
【図９】
2020154190.tif 000016
【図１０】
2020154190.tif 000017
【図１１】
2020154190.tif 000018
【図１２】
2020154190.tif 000019
【図１３】
2020154190.tif 000020
【図１４】
2020154190.tif 000021
【図１５】
2020154190.tif 000022
【図１６】
2020154190.tif 000023
【図１７】
2020154190.tif 000024
【図１８】
2020154190.tif 000025
【図１９】
2020154190.tif 000026
【図２０】
2020154190.tif 000027