(57)【要約】【課題】  超小型ディスプレイにとっては少なくともレンズのＥＦＬと同程度に大きいことが望ましい。射出ひとみ距離とＥＦＬとのこの関係は、より短い焦点距離（より高倍率）のシステムを検討する場合、さらに重要な課題である。【解決手段】  光学的拡大器を提供する。実施形態例の一般形態には、少なくとも２つの非球面表面、および、少なくとも１つの回折性表面が含まれる。他の実施形態例に関する別の一般形態においては、３つのレンズ要素、および、少なくとも３つの非球面である表面が含まれる。その非球面状の表面の少なくとも２つは単円錐形が可能である。電子ディスプレイシステムにおける使用に適したこの光学的拡大器は、少なくとも±１０度の見かけ視野、少なくとも１５倍の倍率、少なくとも５ミリメートルの背面焦点距離、および、その光学的拡大器の実効焦点距離よりも長い射出ひとみ距離、を備える。このレンズ要素はプラスチックを有する。【選択図】図１
2004258653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察眼側より順番に、
非球面である表面を有する、第１正倍率レンズ要素、および、
非球面である表面を有する、第２正倍率レンズ要素、を含む拡大レンズであって、
前記拡大レンズが空気中において背面焦点距離を有し、前記空気中における背面焦点距離が５ミリメートルよりも大きい、ことを特徴とする拡大レンズ。
【請求項２】
さらに、
前記第１正倍率レンズ要素と前記第２正倍率レンズ要素との間に負倍率レンズ要素を備え、前記負倍率レンズ要素が非球面である表面を有する、請求項１に記載の拡大レンズ。
【請求項３】
前記正倍率レンズ要素の少なくとも１つが回折性表面を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の拡大レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、光学的システムに関し、特に、他の光学的構成要素に組み込まれ、かつ／または、他の光学的構成要素とともに使用される、光学的拡大器に関する。
【背景技術】
【０００２】
（「接眼鏡」または「ルーペ」とも称される、）光学的拡大器は周知のものである。一般に、これら光学的デバイスは、スライドや他の小さな物体の直接的観察を可能とする方法で使用されるか、または、例えば、望遠鏡およびファインダーのように、他の光学的システムの部分として使用される。
【０００３】
従来の光学的拡大器は、観察者の目前に、実在する物体の拡大された虚像を与える拡大レンズを利用している。一般に、これらレンズは、観察される物体と併せて±１０度以上の見かけ視野を与え、「トンネル視野」の感覚から逃れることが望ましい。さらに、これら拡大レンズは比較的長い射出ひとみ距離（つまり、レンズを保持可能な目からの距離）を与え、物体を楽に観察できるようにすることが望ましい。
【０００４】
また、例えば携帯型電子デバイスに組み込まれている電子ディスプレイを光学的拡大器で見る、という提案がなされている。電子ディスプレイを見ることに使用される場合、さらに新しい、全対角線(full diagonals)が６ミリメートルまたは未満の、高品質超小型ディスプレイが次々と生産されているが、上記と同じ規準が適用される。±１０度の見かけ視野を得るため、このように小さな超小型ディスプレイは（１５倍以上のオーダの）高倍率レンズを必要とし、このことはおよそ１７ミリメートルまたは未満の実効焦点距離に換算される。周知のように、この種の光学的システムの倍率は、標準公式：Ｍ＝２５４［ｍｍ］／ＥＦＬで計算され、ここでＥＦＬはミリメートル単位で計測したレンズの実効焦点距離である。
【０００５】
使用者が楽に見るため、使用者が眼鏡をかけている場合も含め、一般に妥当な射出ひとみ距離はおよそ１７ミリメートル以上の大きな距離であると認められている。従い、相対的意味において、射出ひとみ距離は、このサイズの超小型ディスプレイにとっては少なくともレンズのＥＦＬと同程度に大きい（例えば、上記１５倍の例における１７ミリメートル）ことが望ましい。射出ひとみ距離とＥＦＬとのこの関係は、さらに短い焦点距離（より高倍率）のシステムを検討する場合には、さらに重要な事項となる。このことは、相応しい低い倍率のレンズを有する大きな電子ディスプレイに対して従来は存在しなかった、新しい、興味深い課題である。
【０００６】
米国特許第４，０９４，５８５号において、Ｅ．Ｉ．ベテンスキー(E. I. Betensky)は、鑑賞端(viewing end)から、単一の要素を有する第１収斂レンズ群、ならびに、両凸要素、および、両凹要素を有し、メニスカス様の全体形状を備えたダブレットを形成する第２レンズ群を備える、３つの要素からなるオールプラスチックの光学的拡大器を開示している（特許文献１）。この拡大器は、１３倍から１４倍の範囲の倍率を有する。６ミリメートルに満たない全対角線を有する超小型ディスプレイに対し、この拡大器では望まれる±１０度の視野を与えない。さらに、２つの要素を固定化してダブレットを形成するための余計な労働費がかかるが、このことは、原価重視の用途にとっては、受け入れ難いもののようである。
【０００７】
米国特許第５，８３５，２７９号において、Ｉ．マーシャル(I. Marshall)およびＲ．ホームズ(R. Holmes)は、ヘッドマウントディスプレイユニットを有する双眼視覚システムにおける、ＬＣＤ鑑賞用の、３つの要素からなるオールプラスチックの拡大器を開示している（特許文献２）。このデザインは、大きな見かけ視野（±３５．８度）、および、長い射出ひとみ距離（１７ミリメートル）を有する。しかし、このＬＣＤはかなり大きく（全対角線３３．６５ミリメートル）、結果としての倍率は、たったの１１倍程度であり、このことは本明細書において検討するスケールの超小型ディスプレイでの使用には不適である。さらに、このシステムを倍率１５倍で作成するならば、射出ひとみ距離は１２．４ミリメートル程度に減少し、これは眼鏡を着用する使用者にとっては非常に短いものである。
【０００８】
米国特許第５，９０９，３２２号、および、米国特許第５，８８６，８２５号において、Ｊ．Ｒ．ビエトリ(J. R. Bietry)は、液晶（ＬＣＤ）、または、発光ダイオード（ＬＥＤ）の超小型ディスプレイシステムにおける使用に適した拡大レンズに関する、２つ、および、３つの要素からなるプラスチック製のデザインを開示している（特許文献３および特許文献４）。これらのレンズは１６倍の倍率を有し、高画質、かつ、長い射出ひとり距離を有するが、これらのデザインには少なくとも１つの回折面が含まれる。なぜなら、２つの要素および３つの要素は共に後方メニスカスレンズ(rear meniscus lens)を形成、かつ／または、含んでいるからである。後方メニスカスレンズは、物体に向かって凹んでおり、物体表面から５ミリメートルの範囲内に配置可能である。例えばＬＣＤデバイスのように、新しい数多くの「超小型ディスプレイ」デバイスは偏光ビームスプリッタデバイスを通してディスプレイの前面から入射する光に依存しているので、５ミリメートル以上の、レンズの背面焦点距離（ＢＦＬ）が、多くの場合に光学的拡大器の設置に必須となる。５ミリメートルより大きなＢＦＬを必要とする超小型ディスプレイの場合、これらのデザインでは絶対に機能しない。
【特許文献１】米国特許第４，０９４，５８５号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８３５，２７９号明細書
【特許文献３】米国特許第５，９０９，３２２号明細書
【特許文献４】米国特許第５，８８６，８２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
使用者が楽に見るため、使用者が眼鏡をかけている場合も含め、一般に妥当な射出ひとみ距離はおよそ１７ミリメートル以上の大きな距離であると認められている。従い、相対的意味において、射出ひとみ距離は、このサイズの超小型ディスプレイにとっては少なくともレンズのＥＦＬと同程度に大きい（例えば、上記１５倍の例における１７ミリメートル）ことが望ましい。射出ひとみ距離とＥＦＬとのこの関係は、さらに短い焦点距離（より高倍率）のシステムを検討する場合には、さらに重要な事項となる。このことは、相応しい低い倍率のレンズを有する大きな電子ディスプレイに対して従来は存在しなかった、新しい、興味深い課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、拡大レンズは観察眼の側から順番に、観察眼側表面および物体側表面を有し、その観察眼側表面および物体側表面の少なくとも１つが非球面である、第１正倍率メニスカスレンズ要素、ならびに、物体側に向かって凸の非球面物体側表面および観察眼側表面を有する、第２正倍率レンズ要素、を有しており、第１正倍率メニスカス要素の物体側表面および第２正倍率要素の観察眼側表面の少なくとも１つは回折性を有する。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、光学システムは観察眼の側から順番に、観察眼側表面および物体側表面を有し、その観察眼側表面および物体側表面の少なくとも１つが非球面である、第１正倍率メニスカスレンズ要素、物体側に向かって凸の非球面物体側表面および観察眼側表面を有する、第２正倍率レンズ要素、ならびに、観察されるべき物体、を有しており、第１正倍率メニスカス要素の物体側表面および第２正倍率要素の観察眼側表面の少なくとも１つは回折性を有する。
【００１２】
本発明の他の態様によれば、拡大レンズは観察眼の側から順番に、非球面観察眼側表面を有する第１正倍率レンズ要素、非球面物体側表面を有する第２負倍率メニスカスレンズ要素、および、少なくとも１つの非球表面を有する第３正倍率両凸レンズ要素、を有する。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、光学システムは観察眼の側から順番に、非球面観察眼側表面を有する第１正倍率レンズ要素、非球面物体側表面を有する第２負倍率メニスカスレンズ要素、少なくとも１つの非球表面を有する第３正倍率両凸レンズ要素、および、観察されるべき物体、を有する。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、拡大レンズは観察眼の側から順番に、非球表面を有する第１正倍率レンズ要素、および、非球表面を有する第２正倍率レンズ要素を有しており、この拡大レンズは空気中において背面焦点距離を有し、この拡大レンズの空気中における背面焦点距離は５ミリメートルよりも大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
添付の図面を参照し、以下、本発明の好適な実施形態に関して詳細に説明する。
【００１６】
この記載は、特に、本発明による装置の一部を成すか、または、より直接的に協働する、要素に対するものである。当然のことながら、特別に図示または記載のない要素は、当業者に周知の様々な形態をとることができる。
【００１７】
以下、本発明の実施形態例に関する記載において、用語、拡大レンズが光学システムを説明するために使用されている。しかしながら、当業界における技能を有する者であれば、例えば、他の光学的構成要素に備わったアイピースとして、本明細書に記載の拡大レンズを使用可能であることを理解するであろう。従い、用語、拡大レンズは特定の利用目的に特に限定されるように解釈されるべきではない。拡大レンズを通して、光はあらゆる方向に向かうことができるので、アイポジションは、ガルバノメータ、または、幾つかの小規模な歪み調整を備えた回転ポリゴンに取って替わられることができることを注記しておく。このようにして、本発明に従って構成される拡大レンズは、例えば、スキャナ用途において使用可能である。また、拡大レンズは、例えば、デジタルまたはハイブリッド（デジタル／フィルム）カメラにおけるビューファインダの一部として使用して、プレビューおよび／またはレビューのために、電子ディスプレイ上に表示される風景を使用者の目に結像させることができる。
【００１８】
図１ないし図７を参照するならば、用語「前」および「後」はそれぞれ、拡大レンズの観察眼側および物体側を意味する。以下の例においては、１０は眼の絞り(diaphragm of an eye)またはその他の機器、２０は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）または光線を分光することに適したその他のデバイス、そして、３０は観察されるべき物体（例えば画像ディスプレイ）４０を保護するカバープレートである。ＰＢＳ２０は、拡大器の光路の外側に位置する光源によって、前面からディスプレイを照らすことに用いられる部分透過／部分反射デバイスであることが望ましい。実際のところ一般に、ＰＢＳ２０（もしくはその他のビームスプリッティングデバイス、または、他の分光デバイス、等、）は、前面照明(front-on illumination)を必要とする観察されるべき物体（例えば、画像ディスプレイ）４０のためだけに、必要である。
【００１９】
本図に示すＰＢＳ２０は光学システム５０の光軸６０と垂直に描かれているが、ＰＢＳ２０は一般に、幾分傾けられているか、または、少なくとも１方向に、もしくは、両方向にカーブが付けられている。さらに、非軸対称構成要素による収差の補正は、少なくとも１つの付加的な非軸対称な形態または構成要素を必要とするかもしれない。これらの理由ならびに光学システム５０の簡素性およびコストへの考慮により、ＰＢＳに関連する収差の補正は、光軸６０に垂直な薄い平板であるＰＢＳ２０を挿入する以外には試みられていない。
【００２０】
本発明の実施形態例はそれぞれ、図１ないし図７、および、表１ないし表７に示されている。図１ないし図７、および、表１ないし表７において、表面の半径Ｒは、拡大レンズ７０の前面から始まって、観察されるべき物体（例えば、画像ディスプレイの表面）４０の表面まで、数字が与えられている。表１ないし表７において、レンズ要素の厚さおよびレンズ要素間の空気層の厚さは、共に「厚さ」と名付けており、その厚みに先行する表面と同じ列に記載している。例えば、表１の第１厚さは眼の絞りから第１要素Ｅ１の第１表面までの距離と対応している。同様に、表１の第２厚さは、このシステムにおける第１要素Ｅ１の厚さと対応している。表１ないし表７に示されている厚さは全てミリメートルで与えられている。全てのインデックスおよびＶ数（アッベ数としても知られている）は、波長５８７．６ナノメートルにおけるヘリウムｄ線スペクトルに対するものである。加えて、実施形態例は、同量の５１０、５６０、および、６１０ナノメートル光を用いてヒトの眼の明反応(photopic response)をモデル化することにより、可視スペクトルに対して色補正される。
【００２１】
第１実施形態例の拡大レンズ７０が図１に示されている。この拡大レンズ７０は２つのレンズ要素Ｅ１およびＥ２を有する。第１レンズ要素Ｅ１は、後方、物体側に向かって凹である、正倍率メニスカス要素である。前方、要素Ｅ１の観察眼側表面は、非球面であり、また、後方、要素Ｅ１の物体側表面は、球面である。第２レンズ要素Ｅ２も、正倍率メニスカスレンズ要素である。前方、要素Ｅ２の観察眼側表面は、回折性を有し、また、後方、要素Ｅ２の物体側表面は、非球面である。要素Ｅ１およびＥ２はプラスチックを有し、モールド可能である。要素Ｅ１およびＥ２、ならびに、それらの間の空気層を含む、拡大レンズ７０全体の厚さは、およそ８．６ミリメートルである。Ｅ１の前方、観察眼側表面から、観察されるべき物体（例えば、画像ディスプレイ表面）４０の表面までの全体の厚さは、およそ１６．７ミリメートルである。
【００２２】
第２実施形態例の拡大レンズ７０が図２に示されている。この拡大レンズ７０は、２つのレンズ要素Ｅ１およびＥ２を有する。第１レンズ要素Ｅ１は、後方、物体側に向かって凹の、正倍率メニスカス要素である。前方、要素Ｅ１の観察眼側表面は、球面であり、また、後方、要素Ｅ１の物体側表面は、非球面である。第２レンズ要素Ｅ２も、正倍率メニスカスレンズ要素である。前方、要素Ｅ２の観察眼側表面は、回折性を有し、また、後方、要素Ｅ２の物体側表面は、非球面である。要素Ｅ１およびＥ２はプラスチックを有し、モールド可能である。要素Ｅ１およびＥ２、ならびに、それらの間の空気層を含む、拡大レンズ７０全体の厚さは、およそ８．６ミリメートルである。Ｅ１の前方、観察眼側表面から、観察されるべき物体（例えば、画像ディスプレイ表面）４０の表面までの全体の厚さは、およそ１６．９ミリメートルである。
【００２３】
第３実施形態例の拡大レンズ７０が図３に示されている。この拡大レンズ７０は、２つのレンズ要素Ｅ１およびＥ２を有する。第１レンズ要素Ｅ１は、後方、物体側に向かって凹の、正倍率メニスカス要素である。前方、要素Ｅ１の観察眼側表面は、非球面であり、また、後方、要素Ｅ１の物体側表面は、回折性を有する。第２レンズ要素Ｅ２も正倍率メニスカスレンズ要素である。前方、要素Ｅ２の観察眼側表面は、球面であり、また、後方、要素Ｅ２の物体側表面は、非球面である。要素Ｅ１およびＥ２はプラスチックを有し、モールド可能である。２つの要素、および、それらの間の空気層を含む、拡大レンズ７０全体の厚さは、およそ８．１ミリメートルである。Ｅ１の前方、観察眼側表面から、観察されるべき物体（例えば、画像ディスプレイ表面）４０の表面までの全体の厚さは、およそ１６．２ミリメートルである。
【００２４】
第４実施形態例の拡大レンズ７０が図４に示されている。この拡大レンズ７０は、２つのレンズ要素Ｅ１およびＥ２を有する。第１レンズ要素Ｅ１は、後方、物体側に向かって凹の、正倍率メニスカス要素である。前方、要素Ｅ１の観察眼側表面は、非球面であり、また、後方、要素Ｅ１の物体側表面は、回折性を有する。第２レンズ要素Ｅ２は、正倍率両凸レンズ要素である。前方、要素Ｅ２の観察眼側表面は、球面であり、また、後方、要素Ｅ２の物体側表面は、非球面である。要素Ｅ１およびＥ２はプラスチックを有し、モールド可能である。２つの要素、および、それらの間の空気層を含む、拡大レンズ７０全体の厚さは、およそ８．４ミリメートルである。Ｅ１の前方、観察眼側表面から、観察されるべき物体（例えば、画像ディスプレイ表面）４０の表面までの全体の厚さは、およそ１６．５ミリメートルである。
【００２５】
第５実施形態例の拡大レンズ７０が図５に示されている。この拡大レンズ７０は、３つのレンズ要素Ｅ１、Ｅ２、および、Ｅ３を有する。第１レンズ要素Ｅ１は、正倍率両凸要素である。前方、要素Ｅ１の観察眼側表面は、非球面（単円錐(simple conic)）であり、また、後方、要素Ｅ１の物体側表面は、球面である。第２レンズ要素Ｅ２は、観察眼側に向かって凸の、負倍率メニスカスレンズ要素である。前方、要素Ｅ２の観察眼側表面は、球面であり、また、後方、要素Ｅ２の物体側表面は、非球面（単円錐）である。第３レンズ要素Ｅ３は、正倍率両凸要素である。前方、要素Ｅ３の観察眼側表面は、球面であり、また、後方、要素Ｅ３の物体側表面は、非球面である。要素Ｅ１、Ｅ２、および、Ｅ３はプラスチックを有し、モールド可能である。３つの要素、および、それらの間の空気層を含む、拡大レンズ７０全体の厚さは、およそ９．８ミリメートルである。Ｅ１の前方、観察眼側表面から、観察されるべき物体（例えば、画像ディスプレイ表面）４０の表面までの全体の厚さは、およそ１７．９ミリメートルである。
【００２６】
第６実施形態例の拡大レンズ７０が図６に示されている。この拡大レンズ７０は、３つのレンズ要素Ｅ１、Ｅ２、および、Ｅ３を有する。第１レンズ要素Ｅ１は、観察眼側に向かって凸の、正倍率メニスカス要素である。前方、要素Ｅ１の観察眼側表面は、非球面であり、また、後方、要素Ｅ１の物体側表面は、球面である。第２レンズ要素Ｅ２は、観察眼側に向かって凸の、負倍率メニスカスレンズ要素である。前方、要素Ｅ２の観察眼側表面は、球面であり、また、後方、要素Ｅ２の物体側表面は、非球面（単円錐）である。第３レンズ要素Ｅ３は、正倍率両凸要素である。前方、要素Ｅ３の観察眼側表面は、球面であり、また、後方、要素Ｅ３の物体側表面は、非球面である。要素Ｅ１、Ｅ２、および、Ｅ３はプラスチックを有し、モールド可能である。３つの要素、および、それらの間の空気層を含む、拡大レンズ７０全体の厚さは、およそ９．５ミリメートルである。Ｅ１の前方、観察眼側表面から、観察されるべき物体（例えば、画像ディスプレイ表面）４０の表面までの全体の厚さは、およそ１７．２ミリメートルである。
【００２７】
第７実施形態例の拡大レンズ７０が図７に示されている。この拡大レンズ７０は、３つのレンズ要素Ｅ１、Ｅ２、および、Ｅ３を有する。第１レンズ要素Ｅ１は、正倍率両凸要素である。前方、要素Ｅ１の観察眼側表面は、非球面（単円錐）であり、また、後方、要素Ｅ１の物体側表面は、球面である。第２レンズ要素Ｅ２は、観察眼側に向かって凸の、負倍率メニスカスレンズ要素である。前方、要素Ｅ２の観察眼側表面は、球面であり、また、後方、要素Ｅ２の物体側表面は、非球面（単円錐）である。第３レンズ要素Ｅ３は、正倍率両凸要素である。前方、要素Ｅ３の観察眼側表面は、非球面であり、また、後方、要素Ｅ３の物体側表面は、球面である。要素Ｅ１、Ｅ２、および、Ｅ３は、プラスチックを有し、モールド可能である。３つの要素、および、それらの間の空気層を含む、拡大レンズ７０全体の厚さは、およそ９．３ミリメートルである。Ｅ１の前方、観察眼側表面から、観察されるべき物体（例えば、画像ディスプレイ表面）４０の表面までの全体の厚さは、およそ１７．６ミリメートルである。
【００２８】
上記、７つの実施形態例は、２．４ミリメートルの半対角線(semi-diagonal)を有する物体に向けてデザインされている。これらの実施形態は、１２．８７ミリメートルから１３．０５ミリメートルまでの有効焦点距離を有し、それらに対応した倍率はそれぞれ、１９．７倍から１９．５倍である。第１ないし第７の実施形態は±１０．５度の見かけ視野、１７ミリメートルの射出ひとみ距離を有し、また、瞳孔の直径を６ミリメートルと想定している。その結果、第１ないし第７の実施形態の口径比(relative aperture)は、およそｆ／２．２である。７つの実施形態での、最大歪み（絶対値）は１％未満であり、また、第１横色収差(primary lateral chromatic aberration)（絶対値）は３ミクロン未満である。さらに、上記の、個々のレンズ要素のいずれか１つ、または、全ては、研削および研磨、または、モールディングによる製造過程を用い、ガラスを用いて製作可能である。
【００２９】
上記実施形態は、ＬＣＤ型超小型ディスプレイ、および、その他のタイプの電子ディスプレイ、例えば、ＬＥＤディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイ、ＰＬＥＤディスプレイとの使用に適している。このことは、拡大レンズ７０を大体、ディスプレイ側テレセントリック（つまり、それ自体がディスプレイ表面の法線に対して平行である、システムの光軸と、主光線をおおよそ平行）になるようにデザインすることにより可能である。そうすることで、（非テレセントリックなレンズでは相当な量になりうる、）ディスプレイ隅部に向かう方向での、知覚される明るさの減少の程度が、小さくなる。第１ないし第７実施形態においては、全ての実施形態に対し、ディスプレイ側の最大主光線角（絶対値）は、３度未満である。さらに、上記実施形態は、例えば、有機発光ダイオードディスプレイ、高分子発光ダイオードディスプレイ、等、といった発光ダイオードディスプレイのような、他タイプの電子ディスプレイおよび超小型ディスプレイとの使用に適している。
【００３０】
さらに、第１ないし第７実施形態は、前方、第１要素Ｅ１の観察眼側表面にビネットを用いている。ビネットは、瞳孔端部付近の正常でない光(aberrated rays)が像平面における軸外の点に到達することをある程度回避する。これにより、像の中心部における照度に対して像の隅部における照度（つまり、相対照度）が減少するかわりに、軸外の像の画質を向上させる。像の隅部におけるビネットは、上記実施形態に対しては２５％から３５％の間である。これは人間の眼が許容し、認知するには至らない、（一般的に受け入れられる）３０％−４０％ビネットの内によく収まっている。
【００３１】
拡大器設計技術分野の技能を有する者であれば周知のことだが、人間の眼は、効果的に視野の別の部分に（眼を）リフォーカスさせることによって、ある程度の視野の湾曲には順応可能である。人間の眼はまた、（一般に、さらに少ない）程度の非点収差を許容可能である。もともと、正接および矢状の視野湾曲(tangential and sagittal field curve)が全て中心的焦点(central focus)に関して１ジオプトリー以内にある場合、像は視野全体にわたってかなりよくその輪郭を示す。また、非点収差がない場合、観察者が若ければ視野の端部に焦点を合わせることも、中心に関しておよそ３ジオプトリーに順応することもできる。第１ないし第７の実施形態においては、像は幾分湾曲することが許されており、よって、拡大レンズ７０における非点収差の減少を容易にしている。その結果は、基本的にはある程度の（レンズからの）視野湾曲、および、ＰＢＳ２０に関連する非点収差に過ぎない。上記実施形態に関し、視野の湾曲は、視野の中心と端部との間、０．６ジオプトリー未満での順応に対応している。
【００３２】
図８ないし図１４に示すスルーフォーカスＭＴＦのプロットは、図１ないし図７ならびに表１ないし表７に示した実施形態のそれぞれに対し、多色（同量５１０ｎｍ、５６０ｎｍ、および、６１０ｎｍ光）である。ＭＴＦプロットは２１線対毎ミリメートルについて示されており、０．０１２平方ミリメートルの画素を有するディスプレイに対するナイキスト周波数の半分である。各ＭＴＦプロットは、表１ないし表７の規定に挙げた半径を有する湾曲した像面を想定している。
【００３３】
注記すべきは、図５ないし図７ならびに表５ないし表７の実施形態のそれぞれに対し、同量の４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、および、６５０ｎｍに対しては多色性ＭＴＦの性能は実質的に同一である、ということである。図１ないし図４ならびに表１ないし表４の実施形態のそれぞれに対し、同量の４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、および、６５０ｎｍに対しては多色性ＭＴＦの性能は幾分下落するが、迅速な再最適化でほぼ完全に回復されればよい。
＜表１＞
表面      開口部          半径           厚さ    インデックス        Ｖ数
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
6.00          絞り           17.000
１       10.20*       非球面（１）    3.710           1.492        57.8
２        9.14       16.4892          1.900
３        8.62      -22.2252（２）    2.972           1.590        30.8
４        7.90        非球面（１）    2.443
５        6.79          平面          0.330           1.550        55.0
６        6.71          平面          4.635
７        4.93          平面          0.725           1.570        55.0
８        4.82      -30.5417
＊超えない
レンズ長    8.582
注）
１）  ＳＡＧ方程式により記述される非球面表面
【数１】
2004258653.tif 000003
表面  １    Ｃ＝  0.1666667    Ｄ＝ -0.28952730E-03    Ｆ＝ -0.93959591E-06
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝  0.90649168E-05    Ｇ＝  0.35556391E-07
頂部半径   （１／Ｃ）＝  6.0000            Ｈ＝ -0.57183989E-09
表面  ４    Ｃ＝ -0.0897376    Ｄ＝  0.79693786E-03    Ｆ＝  0.24127936E-05
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝  0.16847998E-05    Ｇ＝ -0.17226572E-06
頂部半径   （１／Ｃ）＝-11.1436            Ｈ＝  0.65623726E-08
２）  位相方程式により記述される回折面
【数２】
2004258653.tif 000004
表面  ３    λ０＝  560 nm 
Ｃ１＝ -4.12013E-03      Ｃ３＝ -3.46267E-06
Ｃ２＝  7.96815E-05      Ｃ４＝  1.07025E-07
＜表２＞
表面      開口部          半径           厚さ    インデックス        Ｖ数
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
6.00          絞り         17.000
１       10.20*       6.229           3.851           1.492        57.8
２        9.11        非球面（１）    1.807
３        8.69      -13.0221（２）    2.946           1.590        30.8
４        8.14        非球面（１）    2.594
５        6.82          平面          0.330           1.550        55.0
６        6.74          平面          4.635
７        4.93          平面          0.725           1.570        55.0
８        4.82      -30.5417
＊超えない
レンズ長    8.604
注）
３）  ＳＡＧ方程式により記述される非球面表面
【数３】
2004258653.tif 000005
表面  ２    Ｃ＝  0.4044146    Ｄ＝  0.52788255E-03    Ｆ＝  0.48822016E-06
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝ -0.51777047E-05    Ｇ＝ -0.48083647E-07
頂部半径   （１／Ｃ）＝ 24.7271            Ｈ＝  0.36767183E-09
表面  ４    Ｃ＝ -0.1093386    Ｄ＝  0.64198372E-03    Ｆ＝  0.35968081E-05
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝ -0.11253640E-04    Ｇ＝ -0.21871596E-06
頂部半径   （１／Ｃ）＝ -9.1459            Ｈ＝  0.74093706E-08
４）  位相方程式により記述される回折面
【数４】
2004258653.tif 000006
表面  ３    λ０＝  560 nm 
Ｃ１＝ -4.06429E-03      Ｃ３＝ -3.73155E-06
Ｃ２＝  7.15512E-05      Ｃ４＝  1.62241E-07
＜表３＞
表面      開口部          半径           厚さ    インデックス        Ｖ数
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
6.00          絞り         17.000
１       10.20*       非球面（１）    4.091           1.492        57.8
２        8.95       19.2401（２）    1.264
３        8.57      -39.0234          2.750           1.590        30.8
４        7.56        非球面（１）    2.441
５        6.63          平面          0.330           1.550        55.0
６        6.56          平面          4.635
７        4.92          平面          0.725           1.570        55.0
８        4.83      -30.5417
＊超えない
レンズ長    8.105
注）
５）  ＳＡＧ方程式により記述される非球面表面
【数５】
2004258653.tif 000007
表面  １    Ｃ＝  0.1646063    Ｄ＝ -0.20370475E-03    Ｆ＝ -0.70916812E-06
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝  0.86070374E-05    Ｇ＝  0.24289232E-07
頂部半径   （１／Ｃ）＝  6.0751            Ｈ＝ -0.31512663E-09
表面  ４    Ｃ＝ -0.0603912    Ｄ＝  0.95297402E-03    Ｆ＝  0.62224391E-05
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝ -0.15864043E-04    Ｇ＝ -0.47132486E-06
頂部半径   （１／Ｃ）＝-16.5587            Ｈ＝  0.17717982E-07
６）  位相方程式により記述される回折面
【数６】
2004258653.tif 000008
表面  ２    λ０＝  560 nm 
Ｃ１＝ -3.32269E-03      Ｃ３＝ -1.71275E-06
Ｃ２＝  4.52118E-05      Ｃ４＝  5.78513E-08
＜表４＞
表面      開口部          半径           厚さ    インデックス        Ｖ数
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
6.00          絞り         17.000
１       10.20*       非球面（１）    4.294           1.492        57.8
２        8.55        8.1991（２）    1.349
３        8.38       21.6332          2.750           1.590        30.8
４        7.62        非球面（１）    2.441
５        6.67          平面          0.330           1.550        55.0
６        6.59          平面          4.635
７        4.93          平面          0.725           1.570        55.0
８        4.81      -30.5417
＊超えない
レンズ長    8.393
注）
７）  ＳＡＧ方程式により記述される非球面表面
【数７】
2004258653.tif 000009
表面  １    Ｃ＝  0.1682086    Ｄ＝ -0.36386441E-03    Ｆ＝ -0.13188881E-05
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝  0.12936727E-04    Ｇ＝  0.50574451E-07
頂部半径   （１／Ｃ）＝  5.945             Ｈ＝ -0.93964616E-09
表面  ４    Ｃ＝ -0.0426814    Ｄ＝  0.71989155E-03    Ｆ＝  0.27592984E-05
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝ -0.41520397E-05    Ｇ＝ -0.20084234E-06
頂部半径   （１／Ｃ）＝-23.4294            Ｈ＝  0.85266176E-08
８）  位相方程式により記述される回折面
【数８】
2004258653.tif 000010
表面  ２    λ０＝  560 nm 
Ｃ１＝ -3.74332E-03      Ｃ３＝  4.01070E-06
Ｃ２＝ -5.34761E-05      Ｃ４＝ -4.14056E-08
＜表５＞
表面      開口部          半径           厚さ    インデックス        Ｖ数
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
6.00          絞り         17.000
１        9.10*       非球面（１）    3.380           1.492        57.8
２        8.73     -104.3823（２）    0.181
３        8.52       32.1466          1.449           1.583        30.1
４        7.57        非球面（１）    1.053
５        7.99        6.9618          3.698           1.492        57.8
６        7.85        非球面（１）    2.444
７        6.73          平面          0.330           1.550        55.0
８        6.66          平面          4.635
９        4.95          平面          0.725           1.570        55.0
１０        4.82      -28.7621
＊超えない
レンズ長    9.761
注）
１）  ＳＡＧ方程式により記述される非球面表面
【数９】
2004258653.tif 000011
表面  １    Ｃ＝  0.1582487    Ｄ＝  0.0000000E+00     Ｆ＝  0.0000000E+00
ｋ＝ -1.2126760    Ｅ＝  0.0000000E+00     Ｇ＝  0.0000000E+00
頂部半径   （１／Ｃ）＝  6.3194            Ｈ＝  0.0000000E+00
表面  ４    Ｃ＝  0.2284044    Ｄ＝  0.0000000E+00     Ｆ＝  0.0000000E+00
ｋ＝ -0.7743398    Ｅ＝  0.0000000E+00     Ｇ＝  0.0000000E+00
頂部半径   （１／Ｃ）＝  4.3782            Ｈ＝  0.0000000E+00
表面  ６    Ｃ＝ -0.0868644    Ｄ＝  0.4399801E-03     Ｆ＝ -0.3529413E-06
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝  0.4799854E-05     Ｇ＝  0.8495183E-08
頂部半径   （１／Ｃ）＝-11.5122            Ｈ＝  0.0000000E+00
＜表６＞
表面      開口部          半径           厚さ    インデックス        Ｖ数
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
6.00          絞り         17.000
１        9.10*       非球面（１）    3.188           1.492        57.8
２        8.69       95.4845          0.335
３        8.50       26.9536          1.280           1.583        30.1
４        7.66        非球面（１）    0.744
５        7.82        7.1693          3.314           1.492        57.8
６        7.61        非球面（１）    2.657
７        6.56          平面          0.330           1.550        55.0
８        6.49          平面          4.635
９        4.94          平面          0.725           1.570        55.0
１０        4.82      -28.9000
＊超えない
レンズ長    8.861
注）
２）  ＳＡＧ方程式により記述される非球面表面
【数１０】
2004258653.tif 000012
表面  １    Ｃ＝  0.1627657    Ｄ＝ -0.9597174E-05     Ｆ＝  0.8515111E-07
ｋ＝ -1.0784800    Ｅ＝  0.6443622E-07     Ｇ＝ -0.8389589E-09
頂部半径   （１／Ｃ）＝  6.1438            Ｈ＝  0.0000000E+00
表面  ４    Ｃ＝  0.2147075    Ｄ＝  0.0000000E+00     Ｆ＝  0.0000000E+00
ｋ＝ -0.9062283    Ｅ＝  0.0000000E+00     Ｇ＝  0.0000000E+00
頂部半径   （１／Ｃ）＝  4.6575            Ｈ＝  0.0000000E+00
表面  ６    Ｃ＝ -0.0832591    Ｄ＝  0.6436675E-03     Ｆ＝ -0.3216570E-06
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝  0.7271238E-05     Ｇ＝  0.2184924E-07
頂部半径   （１／Ｃ）＝-12.0107            Ｈ＝  0.0000000E+00
＜表７＞
表面      開口部          半径           厚さ    インデックス        Ｖ数
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――
6.00          絞り         17.000
１        9.10*       非球面（１）    3.339           1.492        57.8
２        8.74     -224.8469          0.210
３        8.54       26.8436          1.423           1.583        30.1
４        7.61        非球面（１）    0.939
５        7.85        非球面（１）    3.574           1.492        57.8
６        7.71      -16.4096          2.444
７        6.64          平面          0.330           1.550        55.0
８        6.56          平面          4.635
９        4.91          平面          0.725           1.570        55.0
１０        4.81      -28.7621
＊超えない
レンズ長    9.485
注）
３）  ＳＡＧ方程式により記述される非球面表面
【数１１】
2004258653.tif 000013
表面  １    Ｃ＝  0.1609088    Ｄ＝  0.0000000E+00     Ｆ＝  0.0000000E+00
ｋ＝ -1.3568420    Ｅ＝  0.0000000E+00     Ｇ＝  0.0000000E+00
頂部半径   （１／Ｃ）＝  6.2147            Ｈ＝  0.0000000E+00
表面  ４    Ｃ＝  0.2735529    Ｄ＝  0.0000000E+00     Ｆ＝  0.0000000E+00
ｋ＝ -1.5674930    Ｅ＝  0.0000000E+00     Ｇ＝  0.0000000E+00
頂部半径   （１／Ｃ）＝  3.6556            Ｈ＝  0.0000000E+00
表面  ６    Ｃ＝  0.2075765    Ｄ＝ -0.2473807E-02     Ｆ＝  0.6771738E-06
ｋ＝  0.0000000    Ｅ＝ -0.1801932E-04     Ｇ＝ -0.1057451E-06
頂部半径   （１／Ｃ）＝  4.8616            Ｈ＝  0.0000000E+00
【００３４】
本発明は、その好適な特定の実施形態について具体的に言及することで、詳細な説明がなされているが、当然のことながら、その変形および修正は本発明の範囲内において実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１一般形態の拡大レンズシステムの第１実施形態の断面図である。
【図２】第１一般形態の拡大レンズシステムの第２実施形態の断面図である。
【図３】第１一般形態の拡大レンズシステムの第３実施形態の断面図である。
【図４】第１一般形態の拡大レンズシステムの第４実施形態の断面図である。
【図５】第２一般形態の拡大レンズシステムの第１実施形態の断面図である。
【図６】第２一般形態の拡大レンズシステムの第２実施形態の断面図である。
【図７】第２一般形態の拡大レンズシステムの第３実施形態の断面図である。
【図８】図１に示す拡大レンズのスルーフォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットである。ＭＴＦは、空間頻度２１線対毎ミリメートルにおいて、多色性（同量５１０ｎｍ、５６０ｎｍ、６１０ｎｍ光）である。
【図９】図２に示す拡大レンズのスルーフォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットである。ＭＴＦは、空間頻度２１線対毎ミリメートルにおいて、多色性（同量５１０ｎｍ、５６０ｎｍ、６１０ｎｍ光）である。
【図１０】図３に示す拡大レンズのスルーフォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットである。ＭＴＦは、空間頻度２１線対毎ミリメートルにおいて、多色性（同量５１０ｎｍ、５６０ｎｍ、６１０ｎｍ光）である。
【図１１】図４に示す拡大レンズのスルーフォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットである。ＭＴＦは、空間頻度２１線対毎ミリメートルにおいて、多色性（同量５１０ｎｍ、５６０ｎｍ、６１０ｎｍ光）である。
【図１２】図５に示す拡大レンズのスルーフォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットである。ＭＴＦは、空間頻度２１線対毎ミリメートルにおいて、多色性（同量５１０ｎｍ、５６０ｎｍ、６１０ｎｍ光）である。
【図１３】図６に示す拡大レンズのスルーフォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットである。ＭＴＦは、空間頻度２１線対毎ミリメートルにおいて、多色性（同量５１０ｎｍ、５６０ｎｍ、６１０ｎｍ光）である。
【図１４】図７に示す拡大レンズのスルーフォーカス変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットである。ＭＴＦは、空間頻度２１線対毎ミリメートルにおいて、多色性（同量５１０ｎｍ、５６０ｎｍ、６１０ｎｍ光）である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ・・・  眼の絞り
２０  ・・・  偏光ビームスプリッタ
３０  ・・・  被観察物保護プレート
４０  ・・・  被観察物表面
５０  ・・・  光学システム
６０  ・・・  光軸
７０  ・・・  拡大レンズ
【図１】
2004258653.tif 000014
【図２】
2004258653.tif 000015
【図３】
2004258653.tif 000016
【図４】
2004258653.tif 000017
【図５】
2004258653.tif 000018
【図６】
2004258653.tif 000019
【図７】
2004258653.tif 000020
【図８】
2004258653.tif 000021
【図９】
2004258653.tif 000022
【図１０】
2004258653.tif 000023
【図１１】
2004258653.tif 000024
【図１２】
2004258653.tif 000025
【図１３】
2004258653.tif 000026
【図１４】
2004258653.tif 000027