專利名稱：觀察光學(xué)系統(tǒng)、配備有該觀察光學(xué)系統(tǒng)的取景器和用于制造觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于觀察緊湊顯示板的觀察光學(xué)系統(tǒng)、一種配備有該觀察光學(xué)系統(tǒng)的取景器，和一種用于制造該觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了能夠以高放大率觀察緊湊顯示板的取景器(例如，參見日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_ No. 2002-048985)。然而，在傳統(tǒng)取景器中安設(shè)的傳統(tǒng)觀察光學(xué)系統(tǒng)具有像差校正不充分的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而得以作出的，并且目的在于提供一種具有優(yōu)良光學(xué)性能的緊湊觀察光學(xué)系統(tǒng)、一種配備有該觀察光學(xué)系統(tǒng)的取景器，和一種用于制造該觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于觀察物體的觀察光學(xué)系統(tǒng)，按照從物側(cè)的次序包括具有正光焦度的第一透鏡；具有負(fù)光焦度和面向物側(cè)的凹形表面的第二透鏡；和具有正光焦度和面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡，在至少一個(gè)透鏡表面上包括非球面，并且以下條件表達(dá)式得以滿足0. 80 < (R22+R21)/(R22-R21) < 2. 001. 30 < fl/(-f2) < 2. 00這里R21表示第二透鏡的物側(cè)透鏡表面的曲率半徑，R22表示第二透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面的曲率半徑，Π表示第一透鏡的焦距，并且f2表示第二透鏡的焦距。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種根據(jù)第一方面的觀察光學(xué)系統(tǒng)和配備有圖像顯示板的取景器。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種配備有根據(jù)第一方面的觀察光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種取景器，包括圖像顯示板；和用于觀察在圖像顯示板上顯示的圖像的觀察光學(xué)系統(tǒng)，該觀察光學(xué)系統(tǒng)按照從圖像顯示板側(cè)的次序，由以下組成，具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度和面向圖像顯示板側(cè)的凹形表面的第二透鏡，和具有正光焦度和面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡，在第一透鏡和第三透鏡中任一個(gè)之上形成非球面，并且以下條件表達(dá)式得以滿足0. 20 < h/TL < 0. 35
這里h表示物高，并且TL表示在物平面(object plane)和最眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面(the most eyepoint side lens surface)之|、司的足巨離。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種配備有根據(jù)第四方面的取景器的光學(xué)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種用于制造觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法，該觀察光學(xué)系統(tǒng)按照從物側(cè)的次序，包括具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡，和具有正光焦度的第三透鏡，該方法包括以下步驟在第二透鏡的物側(cè)透鏡表面上置放(dispose) 凹形表面；在第三透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面上置放凸形表面；在第一透鏡到第三透鏡中的至少一個(gè)上置放非球面；和，在滿足以下條件表達(dá)式的情況下置放每一個(gè)透鏡0. 80 < (R22+R21)/(R22-R21) < 2. 001. 30 < fl/(-f2) < 2. 00這里R21表示第二透鏡的物側(cè)透鏡表面的曲率半徑，R22表示第二透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面的曲率半徑，Π表示第一透鏡的焦距，并且f2表示第二透鏡的焦距。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種用于制造取景器的方法，該取景器包括圖像顯示板和用于觀察在圖像顯示板上顯示的圖像的觀察光學(xué)系統(tǒng)，該方法包括以下步驟按照從圖像顯示板側(cè)的次序，將具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度和面向圖像顯示板側(cè)的凹形表面的第二透鏡，和具有正光焦度和面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡置放到觀察光學(xué)系統(tǒng)中；在第一透鏡和第三透鏡中的任一個(gè)之上置放非球面；和在滿足以下條件表達(dá)式的情況下置放每一個(gè)透鏡0. 20 < h/TL < 0. 35這里h表示物高，并且TL表示在物平面和最眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面之間的距離。本發(fā)明使得提供一種具有優(yōu)良光學(xué)性能的緊湊觀察光學(xué)系統(tǒng)、一種配備有該觀察光學(xué)系統(tǒng)的取景器，和一種用于制造該觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法成為可能。


圖1是示出根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例1的觀察光學(xué)系統(tǒng)的配置的截面視圖；圖2示出在將屈光度調(diào)節(jié)為-1 OiT1)時(shí)，根據(jù)實(shí)例1的觀察光學(xué)系統(tǒng)的各種像差；圖3是示出根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例2的觀察光學(xué)系統(tǒng)的配置的截面視圖；圖4示出在將屈光度調(diào)節(jié)為-1 OiT1)時(shí)，根據(jù)實(shí)例2的觀察光學(xué)系統(tǒng)的各種像差；圖5是示出根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例3的觀察光學(xué)系統(tǒng)的配置的截面視圖；圖6示出在將屈光度調(diào)節(jié)為-1 OiT1)時(shí)根據(jù)實(shí)例3的觀察光學(xué)系統(tǒng)的各種像差；圖7是示出根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例4的觀察光學(xué)系統(tǒng)的配置的截面視圖；圖8示出在將屈光度調(diào)節(jié)為-1 OiT1)時(shí)根據(jù)實(shí)例4的觀察光學(xué)系統(tǒng)的各種像差；圖9是示出根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例5的觀察光學(xué)系統(tǒng)的配置的截面視圖；圖10示出在將屈光度調(diào)節(jié)為-1 OiT1)時(shí)根據(jù)實(shí)例5的觀察光學(xué)系統(tǒng)的各種像差；圖11是示出配備有根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)的取景器的配置的截面視圖；圖12是示出根據(jù)本申請(qǐng)的、用于制造觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法的概要的流程圖。
具體實(shí)施例方式將在下面解釋根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)、配備有該觀察光學(xué)系統(tǒng)的取景器和用于制造該觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法。首先，解釋根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)是用于觀察顯示圖像的圖像顯示板的觀察光學(xué)系統(tǒng)。 這里，圖像顯示板包括用于顯示在諸如照相機(jī)的成像設(shè)備中拍攝的物體的圖像的液晶面板、屏幕和對(duì)焦屏。以下對(duì)作為實(shí)例的用于觀察液晶面板的觀察光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行解釋。根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)是用于觀察作為圖像顯示板的物體的觀察光學(xué)系統(tǒng)， 并且按照從物側(cè)的次序，包括具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度和面向物側(cè)的凹形表面的第二透鏡，和具有正光焦度和面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡。包括了至少一個(gè)非球面。以下條件表達(dá)式得以滿足0. 80 < (R22+R21)/(R22-R21) < 2. 00(1)1. 10 < fl/(-f2) < 2. 00(2)其中，R21表示第二透鏡的物側(cè)透鏡表面的曲率半徑，R22表示第二透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面的曲率半徑，Π表示第一透鏡的焦距，并且f2表示第二透鏡的焦距。通過(guò)將具有正光焦度的第一透鏡置于物側(cè)，根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)使得實(shí)現(xiàn)確保物空間遠(yuǎn)心度和使得觀察光學(xué)系統(tǒng)是緊湊的這兩者成為可能。而且，通過(guò)置放具有負(fù)光焦度和面向物側(cè)的凹形表面的第二透鏡，校正在第一透鏡中產(chǎn)生的球面像差和畸變成為可能。進(jìn)而，通過(guò)置放具有正光焦度和面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡，實(shí)現(xiàn)高放大率和緊湊度這兩者，并且校正彗差和畸變成為可能。通常，當(dāng)要實(shí)現(xiàn)具有20度或者更大的表觀視角和所要觀察的物體的對(duì)角長(zhǎng)度為大約15mm的高放大率觀察光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，主要地彗差和畸變變得難以被校正。特別地，在外周視角上的彗差的變差是顯著的，從而在視場(chǎng)的周邊上的分辨率下降。而且，為了確保放大率，要求強(qiáng)的正光焦度，從而正畸變產(chǎn)生并且視場(chǎng)畸變從而變成枕形形狀。結(jié)果，觀察者產(chǎn)生不適感。利用根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)的這種配置，優(yōu)良地校正這些像差成為可能。條件表達(dá)式(1)用于限定第二透鏡的形狀。通過(guò)將強(qiáng)凹形表面置于第二透鏡的物側(cè)并且滿足條件表達(dá)式(1)，盡管縮短了光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)(total length)，但是同樣能確保適當(dāng)?shù)姆糯舐屎脱埸c(diǎn)，并且優(yōu)良地校正彗差和場(chǎng)曲成為可能。這里，強(qiáng)凹形表面意味著透鏡表面的曲率半徑是小的，換言之，透鏡表面的曲率是大的。附帶說(shuō)一句，當(dāng)透鏡表面是非球面時(shí)，近軸曲率半徑將被用作曲率半徑。當(dāng)比率(R22+R21)/(R22_R21)等于或者降至低于條件表達(dá)式(1)的下限時(shí)，主點(diǎn)的位置變得靠近物側(cè)，從而整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)變大。相應(yīng)地，這是不理想的。而且，當(dāng)要維持光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)時(shí)，焦距變短，從而變得難以確保眼點(diǎn)。而且，畸變的校正變得不足，從而這是不理想的。為了確保本申請(qǐng)的效果，理想的是將條件表達(dá)式(1)的下限設(shè)為1.00。在另一方面，當(dāng)比率(R22+R21)/(R22_R21)等于或者超過(guò)條件表達(dá)式(1)的上限時(shí)，對(duì)應(yīng)于大視角的光射線以大角度在透鏡表面上入射，從而彗差和場(chǎng)曲被過(guò)度地產(chǎn)生。相應(yīng)地，這些像差變得難以被校正，從而這是不理想的。為了確保本申請(qǐng)的效果，理想的是將條件表達(dá)式(1)的上限設(shè)為1.80。條件表達(dá)式( 用于限定第一透鏡的焦距與第二透鏡的焦距的比率。通過(guò)滿足條件表達(dá)式O)，實(shí)現(xiàn)高放大率和物空間遠(yuǎn)心度這兩者，并且優(yōu)良地校正彗差成為可能。特別地，當(dāng)觀察光學(xué)系統(tǒng)用于觀察液晶面板時(shí)，因?yàn)橐壕姘宓恼瓐?chǎng)視角，所以遠(yuǎn)心度必須得以
7確保。否則，因?yàn)轭伾埸c(diǎn)和光量不足，觀察液晶面板的周邊部分的圖像變得是極其困難的。當(dāng)比率fl/(_f2)等于或者降至低于條件表達(dá)式(2)的下限時(shí)，與第一透鏡的光焦度相比，第二透鏡的光焦度變?nèi)?，從而不能獲得充分高度的在第三透鏡上入射的光射線。相應(yīng)地，不能增加放大率。結(jié)果，視場(chǎng)變小，并且變得難以觀察圖像，從而這是不理想的。為了在其中比率fl/(-f2)等于或者降至低于條件表達(dá)式(2)的下限的條件下增加放大率，必須通過(guò)破壞遠(yuǎn)心度來(lái)增加在第一透鏡上入射的射線的高度，從而實(shí)現(xiàn)高放大率和遠(yuǎn)心度這兩者變得是不可能的。而且，在第一透鏡中產(chǎn)生的畸變變得過(guò)大從而變得難以在第二透鏡中得以校正，從而這是不理想的。為了確保本申請(qǐng)的效果，理想的是將條件表達(dá)式( 的下限設(shè)為1. 30。在另一方面，當(dāng)比率fl/(_f2)等于或者超過(guò)條件表達(dá)式O)的上限時(shí)，第二透鏡的光焦度變強(qiáng)。結(jié)果，從物側(cè)在第一透鏡上入射的射線的高度不可避免地變低，從而不能確保遠(yuǎn)心度。而且，畸變的校正變得不足，從而這是不理想的。為了確保本申請(qǐng)的效果，理想的是將條件表達(dá)式O)的上限設(shè)為1.90。在根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)中，以下條件表達(dá)式C3)優(yōu)選地得以滿足0. 50 < (-1) X ((R32+R31)/(R32-R31)) < 1. 00 (3)其中，R31表示第三透鏡的物側(cè)透鏡表面的曲率半徑，并且R32表示第三透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面的曲率半徑。條件表達(dá)式(3)用于限定第三透鏡的形狀。通過(guò)將強(qiáng)凸形表面置于第三透鏡的眼點(diǎn)側(cè)并且滿足條件表達(dá)式(3)，盡管縮短了光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)，但是確保適當(dāng)?shù)姆糯舐屎脱埸c(diǎn)仍成為可能。而且，彗差和場(chǎng)曲能夠被優(yōu)良地校正。附帶說(shuō)一句，強(qiáng)凸形表面意味著透鏡表面的曲率半徑是小的，換言之，透鏡表面的曲率是大的。當(dāng)數(shù)值(-1) X ((R32+R31)/(R32_R31))等于或者降至低于條件表達(dá)式(3)的下限時(shí)，主點(diǎn)的位置變得靠近物側(cè)，從而整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)變大。因此，這是不理想的。當(dāng)強(qiáng)制光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)得以維持時(shí)，焦距變短，從而變得難以確保眼點(diǎn)。而且，畸變的校正變得不足，從而這是不理想的。為了確保本申請(qǐng)的效果，優(yōu)選的是將條件表達(dá)式(3)的下限設(shè)為0.60。在另一方面，當(dāng)數(shù)值(-1) X ((R32+R31)/(R32_R31))等于或者超過(guò)條件表達(dá)式 (3)的上限時(shí)，對(duì)應(yīng)于大視角的光射線以大角度在透鏡表面上入射，從而彗差和場(chǎng)曲被過(guò)度地產(chǎn)生。相應(yīng)地，這些像差變得難以被校正，從而這是不理想的。為了確保本申請(qǐng)的效果， 理想的是將條件表達(dá)式(3)的上限設(shè)為0.90。進(jìn)而，最優(yōu)選的是條件表達(dá)式(1)和(3)被同時(shí)地滿足。在根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)中，以下條件表達(dá)式(4)優(yōu)選地得以滿足0. 05 < dl2/TL < 0. 30(4)這里dl2表示在第一透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面和第二透鏡的物側(cè)透鏡表面之間的距離，并且TL表示在物平面和最眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面之間的距離。條件表達(dá)式(4)用于限定在第一透鏡組和第二透鏡組之間的距離。通過(guò)滿足條件表達(dá)式G)，優(yōu)良地校正彗差成為可能。通過(guò)在第一透鏡和第二透鏡之間提供適當(dāng)?shù)木嚯x， 在第一透鏡中過(guò)度地產(chǎn)生的彗差能夠被第二透鏡的負(fù)光焦度表面校正。相應(yīng)地，在增加放大率時(shí)優(yōu)良地校正彗差成為可能。附帶說(shuō)一句，當(dāng)插入平面平行板時(shí)，TL將是空氣換算全長(zhǎng)。當(dāng)比率dl2/TL等于或者降至低于條件表達(dá)式(4)的下限時(shí)，在第一透鏡和第二透鏡之間的距離變小，并且在周邊上的彗差校正變得不足，從而這是不理想的。為了確保本申請(qǐng)的效果，優(yōu)選的是將條件表達(dá)式的下限設(shè)為0.08。在另一方面，當(dāng)比率dl2/TL等于或者超過(guò)條件表達(dá)式的上限時(shí)，在第一透鏡和第二透鏡之間的距離變大，并且在周邊上的彗差的校正變得過(guò)度，從而這是不理想的。為了確保本申請(qǐng)的效果，優(yōu)選的是將條件表達(dá)式的上限設(shè)為0.20。在根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)中，以下條件表達(dá)式( 優(yōu)選地得以滿足0. 90 < fl/f3 < 2. 30(5)這里f3表示第三透鏡的焦距。條件表達(dá)式( 用于對(duì)伴隨著增加光學(xué)系統(tǒng)的放大率而增加第一透鏡和第三透鏡的正光焦度時(shí)變差的畸變和彗差進(jìn)行優(yōu)良地校正。通過(guò)滿足條件表達(dá)式(5)，在很大程度上由第一透鏡中產(chǎn)生的畸變有點(diǎn)過(guò)多地被第二透鏡校正，并且過(guò)度量能夠利用在第三透鏡中產(chǎn)生的畸變得到校正。當(dāng)比率fl/f3等于或者降至低于條件表達(dá)式(5)的下限時(shí)，第二透鏡的校正量變得不足，從而進(jìn)一步在第三透鏡中產(chǎn)生的畸變變得難以被校正。結(jié)果，正畸變得以保留，從而這是不理想的。而且，由于第三透鏡的強(qiáng)正光焦度，對(duì)于正屈光度側(cè)產(chǎn)生像平面的傾斜， 從而這是不理想的。為了確保本申請(qǐng)的效果，優(yōu)選的是將條件表達(dá)式( 的下限設(shè)為1.00。在另一方面，當(dāng)比率fl/f3等于或者超過(guò)條件表達(dá)式( 的上限時(shí)，通過(guò)第二透鏡的畸變校正量變得過(guò)度，并且產(chǎn)生負(fù)畸變。結(jié)果，視場(chǎng)變得被畸變成桶形形狀，從而這是不理想的。而且，在第二透鏡中產(chǎn)生的彗差變得過(guò)大，從而變得難以通過(guò)第三透鏡校正彗差。 相應(yīng)地，這是不理想的。為了確保本申請(qǐng)的效果，優(yōu)選的是將條件表達(dá)式(5)的上限設(shè)為 1. 70。在根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)中，第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡全部?jī)?yōu)選地由塑料材料制成。通過(guò)利用塑料材料構(gòu)造全部透鏡，從而減少制造成本并且節(jié)約重量成為可能。而且，塑料材料易于被加工，從而能夠制造具有優(yōu)良光學(xué)性能的透鏡。在根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選地在第二透鏡的物側(cè)透鏡表面上形成非球面。利用這種配置，彗差、畸變和球面像差能夠被優(yōu)良地校正。在根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選地在第三透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面上形成非球面。利用這種配置，畸變、彗差和球面像差能夠被優(yōu)良地校正。在根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)中，以下條件表達(dá)式(6)優(yōu)選地得以滿足0. 20 < h/TL < 0. 35(6)這里h表示物高，并且TL表示在物體和最眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面之間的距離。條件表達(dá)式(6)用于相對(duì)于物體(圖像顯示板)高度限定光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)。通過(guò)滿足條件表達(dá)式(6)，能夠以適當(dāng)?shù)姆糯舐蔬M(jìn)行觀察。當(dāng)比率h/TL等于或者降至低于條件表達(dá)式(6)的下限時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)的正光焦度變小，結(jié)果，光學(xué)系統(tǒng)變大，從而這是不理想的。而且，這使得放大率極度下降，從而所觀察的圖像變小并且難以被辨識(shí)。為了確保本申請(qǐng)的效果，優(yōu)選的是將條件表達(dá)式(6)的下限設(shè)為 0. 22。
在另一方面，當(dāng)比率h/TL等于或者超過(guò)條件表達(dá)式(6)的上限時(shí)，因?yàn)殚_始進(jìn)行觀察直至圖像顯示板的周邊，所以放大率趨向于變大。在這種情形，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光焦度變強(qiáng)，并且會(huì)產(chǎn)生很大的枕型畸變和彗差，從而這種像差變得難以被校正。為了確保本申請(qǐng)的效果，優(yōu)選的是將條件表達(dá)式(6)的上限設(shè)為0^6。在根據(jù)本申請(qǐng)的觀察光學(xué)系統(tǒng)中，以下條件表達(dá)式(7)優(yōu)選地得以滿足5. 60 < h < 12. 00(7)。條件表達(dá)式(7)限定所要觀察的物體(圖像顯示板)的尺寸。通過(guò)滿足條件表達(dá)式(7)，能夠以適當(dāng)?shù)姆糯舐蔬M(jìn)行觀察。當(dāng)數(shù)值h等于或者降至低于條件表達(dá)式(7)的下限時(shí)，物高變得太小，從而變得難以在確保觀察放大率時(shí)維持物空間遠(yuǎn)心度。因此，這是不理想的。在另一方面，當(dāng)數(shù)值h等于或者超過(guò)條件表達(dá)式(7)的上限時(shí)，為了在確保觀察放大率時(shí)對(duì)各種像差進(jìn)行校正，光學(xué)系統(tǒng)變大，從而這是不理想的。而且，根據(jù)本申請(qǐng)的取景器配備有圖像顯示板和上述觀察光學(xué)系統(tǒng)。利用這種配置，實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良光學(xué)性能的緊湊取景器成為可能。在根據(jù)本申請(qǐng)的取景器中，在圖像顯示板和第一透鏡的物側(cè)透鏡表面之間的距離改變，由此執(zhí)行屈光度調(diào)節(jié)。在根據(jù)本申請(qǐng)的取景器中，在執(zhí)行屈光度調(diào)節(jié)時(shí)，在第一到第三透鏡之間的相應(yīng)距離并不改變。而且，根據(jù)本申請(qǐng)的取景器包括圖像顯示板和用于觀察在圖像顯示板上顯示的圖像的觀察光學(xué)系統(tǒng)。按照從圖像顯示板側(cè)的次序，該觀察光學(xué)系統(tǒng)由以下組成具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度和面向圖像顯示板側(cè)的凹形表面的第二透鏡，和具有正光焦度和面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡。在第一透鏡和第三透鏡中的任一個(gè)之上形成非球面。以下條件表達(dá)式(6)得以滿足0. 20 < h/TL < 0. 35(6)這里h表示物高，并且TL表示在物平面和最眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面之間的距離。利用這種配置，實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良光學(xué)性能的緊湊取景器成為可能。如上所述，條件表達(dá)式(6)用于相對(duì)于物體(圖像顯示板)高度來(lái)限定光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)。通過(guò)滿足條件表達(dá)式(6)，能夠以適當(dāng)?shù)姆糯舐蔬M(jìn)行觀察。當(dāng)比率h/TL等于或者降至低于條件表達(dá)式(6)的下限時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)的正光焦度變小，結(jié)果，光學(xué)系統(tǒng)變大。而且，這使得放大率極度下降，從而所觀察的圖像變小并且難以被辨識(shí)。為了確保本申請(qǐng)的效果，優(yōu)選的是將條件表達(dá)式(6)的下限設(shè)為0.22。在另一方面，當(dāng)比率h/TL等于或者超過(guò)條件表達(dá)式(6)的上限時(shí)，因?yàn)殚_始進(jìn)行觀察直至圖像顯示板的周邊，所以放大率趨向于變大。在這種情形，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光焦度變強(qiáng)，并且在很大程度上產(chǎn)生枕型畸變和彗差，從而這種像差變得難以被校正。為了確保本申請(qǐng)的效果，優(yōu)選的是將條件表達(dá)式(6)的上限設(shè)為0^6。在根據(jù)本申請(qǐng)的取景器中，以下條件表達(dá)式(7)優(yōu)選地得以滿足5. 60 < h < 12. 00(7)。如上所述，條件表達(dá)式(7)限定所要觀察的物體(圖像顯示板)的尺寸。通過(guò)滿足條件表達(dá)式(7)，能夠以適當(dāng)?shù)姆糯舐蔬M(jìn)行觀察。
當(dāng)數(shù)值h等于或者降至低于條件表達(dá)式(7)的下限時(shí)，物高變得太小，從而變得難以在確保觀察放大率時(shí)維持物空間遠(yuǎn)心度。因此，這是不理想的。在另一方面，當(dāng)數(shù)值h等于或者超過(guò)條件表達(dá)式(7)的上限時(shí)，為了在確保觀察放大率時(shí)校正各種像差，光學(xué)系統(tǒng)變大，從而這是不理想的。根據(jù)本申請(qǐng)的、一種用于制造觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法是用于制造如下觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法，該觀察光學(xué)系統(tǒng)按照從物側(cè)的次序，包括，具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡，和具有正光焦度的第三透鏡，該方法包括以下步驟置放具有面向物側(cè)的凹形表面的第二透鏡；置放具有面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡；在第一到第三透鏡的透鏡表面上置放至少一個(gè)非球面；和在滿足以下條件表達(dá)式(1)和O)的情況下置放每一個(gè)透鏡0. 80 < (R22+R21)/(R22-R21) < 2. 00 (1)1. 10 < fl/(-f2) < 2. 00(2)其中，R21表示第二透鏡的物側(cè)透鏡表面的曲率半徑，R22表示第二透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面的曲率半徑，Π表示第一透鏡的焦距，并且f2表示第二透鏡的焦距。利用用于制造觀察光學(xué)系統(tǒng)的這種方法，實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良光學(xué)性能的緊湊觀察光學(xué)系統(tǒng)成為可能。將在下面參考附圖解釋根據(jù)本申請(qǐng)的每一個(gè)數(shù)值實(shí)例的觀察光學(xué)系統(tǒng)?！磳?shí)例1>圖1是示出根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)例1的觀察光學(xué)系統(tǒng)的配置的截面視圖。如在圖1中所示，按照從圖像顯示板的顯示平面0側(cè)的次序，根據(jù)實(shí)例1的觀察光學(xué)系統(tǒng)由以下構(gòu)成具有正光焦度的第一透鏡G1、具有負(fù)光焦度和面向顯示平面0側(cè)的凹形表面的第二透鏡G2，和具有正光焦度和面向眼點(diǎn)(ey印oint)EP側(cè)的凸形表面的第三透鏡G3。在實(shí)例1中，第一透鏡G1、第二透鏡G2和第三透鏡G3全部是塑料透鏡。在實(shí)例1 中，在第二透鏡G2的顯示平面0側(cè)和第三透鏡G3的眼點(diǎn)EP側(cè)上使用非球面。第一透鏡Gl、第二透鏡G2和第三透鏡G3沿著光軸一體地移動(dòng)，由此執(zhí)行屈光度調(diào)節(jié)。在這種情形，在第一透鏡Gl到第三透鏡G3之間的相應(yīng)距離并不改變。在以下表格1中列出了與根據(jù)實(shí)例1的觀察光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的各種數(shù)值。在表格1中的(透鏡表面數(shù)據(jù))中，“0”表示圖像顯示平面，表面編號(hào)“i”代表沿著光束沿其行進(jìn)的方向從顯示平面0側(cè)起的透鏡表面的次序，“r”表示每一個(gè)光學(xué)表面的曲率半徑，“d”示意沿著光軸的距離，并且折射率“nd”和阿貝(Abbe)數(shù)“ ν d”代表相對(duì)于 d線(波長(zhǎng)λ = 587. 6nm)的數(shù)值。附帶說(shuō)一句，曲率半徑“r =⑴”示意平表面，并且省略了空氣的折射率“nd= 1.00000”。當(dāng)透鏡表面是非球面時(shí)，“* ”被附于表面編號(hào)的左側(cè)， 并且在第二列“r”中示出近軸曲率半徑。非球面由以下表達(dá)式表達(dá)，其中χ是光軸的方向，y是沿著垂直于光軸的方向的高度，非球面的頂點(diǎn)將是坐標(biāo)原點(diǎn)，r是參考球體的曲率半徑(近軸曲率半徑)，k是錐形系數(shù)并且A4、A6、A8和AlO是非球面系數(shù)x(y) = (y2/r)/[l+(l-kXy2/r2)1/2]
+A4 X y4+A6 X y6+A8 X y8+A10 X y10。在(規(guī)格)中，fl表示第一透鏡Gl的焦距，f2表示第二透鏡G2的焦距，f3表示第三透鏡G3的焦距，h表示物高，并且TL表示光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)。這里，光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)TL 是在圖像顯示平面0和最眼點(diǎn)EP側(cè)透鏡表面之間沿著光軸的距離。附帶說(shuō)一句，當(dāng)在光學(xué)系統(tǒng)中插入平面平行板時(shí)，TL表示空氣換算全長(zhǎng)。在表格1所示關(guān)于各種數(shù)值的、相應(yīng)表格中，“mm” 一般地被用于長(zhǎng)度諸如焦距、 曲率半徑和到下一透鏡表面的距離的單位。然而，因?yàn)槟軌蚶贸杀壤胤糯蠡蛘呖s小它的尺寸的光學(xué)系統(tǒng)來(lái)獲得類似的光學(xué)性能，所以該單位并不是必要地被限制為“mm”，并且能夠使用任何其它適當(dāng)?shù)膯挝?。表?所示參考符號(hào)的解釋在其它實(shí)例中是相同的。表格1(透鏡表面數(shù)據(jù))
權(quán)利要求
1. 一種用于觀察物體的觀察光學(xué)系統(tǒng)，按照從物側(cè)的次序，所述觀察光學(xué)系統(tǒng)包括 具有正光焦度的第一透鏡；具有負(fù)光焦度和面向物側(cè)的凹形表面的第二透鏡；和具有正光焦度和面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡， 在至少一個(gè)透鏡表面上包括非球面，并且以下條件表達(dá)式得以滿足0.80 < (R22+R21)/(R22-R21) < 2. 001.30 < fl/(-f2) < 2. 00其中，R21表示所述第二透鏡的物側(cè)透鏡表面的曲率半徑，R22表示所述第二透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面的曲率半徑，Π表示所述第一透鏡的焦距，并且f2表示所述第二透鏡的焦距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的觀察光學(xué)系統(tǒng)，其中，以下條件表達(dá)式得以滿足 0. 50 < (-1) X ((R32+R31)/(R32-R31)) < 1. 00其中，R31表示所述第三透鏡的物側(cè)透鏡表面的曲率半徑，并且R32表示所述第三透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面的曲率半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的觀察光學(xué)系統(tǒng)，其中，以下條件表達(dá)式得以滿足 0. 05 < dl2/TL < 0. 30其中，dl2表示在所述第一透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面和所述第二透鏡的物側(cè)透鏡表面之間的距離，并且TL表示在物平面和最眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的觀察光學(xué)系統(tǒng)，其中，以下條件表達(dá)式得以滿足 0. 90 < fl/f3 < 2. 30其中，fl表示所述第一透鏡的焦距并且f3表示所述第三透鏡的焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的觀察光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡、所述第二透鏡和所述第三透鏡全部由塑料透鏡構(gòu)造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的觀察光學(xué)系統(tǒng)，其中，在所述第二透鏡的物側(cè)表面上置放非球面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的觀察光學(xué)系統(tǒng)，其中，在所述第三透鏡的眼點(diǎn)側(cè)表面上置放非球
8.根據(jù)權(quán)利要求1的觀察光學(xué)系統(tǒng)，其中，以下條件表達(dá)式得以滿足 0. 20 < h/TL < 0. 35這里h表示物高，并且TL表示在物平面和最眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面之間的距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的觀察光學(xué)系統(tǒng)，其中，以下條件表達(dá)式得以滿足 5. 60 < h < 12. 00這里h表示物高。
10.一種取景器，所述取景器配備有圖像顯示板，和根據(jù)權(quán)利要求1的所述觀察光學(xué)系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的取景器，其中，通過(guò)改變?cè)谒鰣D像顯示板和所述第一透鏡的物側(cè)透鏡表面之間的距離來(lái)執(zhí)行屈光度調(diào)節(jié)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的取景器，其中，在調(diào)節(jié)屈光度時(shí)，在所述第一透鏡至所述第三透鏡之間的距離不被改變。
13.一種光學(xué)設(shè)備，所述光學(xué)設(shè)備配備有根據(jù)權(quán)利要求1的所述觀察光學(xué)系統(tǒng)。
14.一種取景器，包括 圖像顯示板；和用于觀察在所述圖像顯示板上顯示的圖像的觀察光學(xué)系統(tǒng)，按照從圖像顯示板側(cè)的次序，所述觀察光學(xué)系統(tǒng)由以下組成具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度和面向圖像顯示板側(cè)的凹形表面的第二透鏡，和具有正光焦度和面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡，在所述第一透鏡和所述第三透鏡中的任一個(gè)之上形成非球面，并且以下條件表達(dá)式得以滿足 0. 20 < h/TL < 0. 35這里h表示物高，并且TL表示在物平面和最眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面之間的距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的取景器，其中，以下條件表達(dá)式得以滿足 5. 60 < h < 12. 00這里h表示物高。
16.一種光學(xué)設(shè)備，所述光學(xué)設(shè)備配備有根據(jù)權(quán)利要求14的所述取景器。
17.一種用于制造觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法，所述觀察光學(xué)系統(tǒng)包括具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡，和具有正光焦度的第三透鏡，所述方法包括以下步驟在所述第二透鏡的物側(cè)透鏡表面上置放凹形表面； 在所述第三透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面上置放凸形表面； 在所述第一透鏡到所述第三透鏡中的至少一個(gè)之上置放非球面；和在滿足以下條件表達(dá)式的情況下置放每一個(gè)透鏡0.80 < (R22+R21)/(R22-R21) < 2. 001.30 < fl/(-f2) < 2. 00其中，R21表示所述第二透鏡的物側(cè)透鏡表面的曲率半徑，R22表示所述第二透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面的曲率半徑，Π表示所述第一透鏡的焦距，并且f2表示所述第二透鏡的焦距。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 在滿足以下條件表達(dá)式的情況下置放所述第三透鏡 0. 50 < (-1) X ((R32+R31)/(R32-R31)) < 1. 00其中，R31表示所述第三透鏡的物側(cè)透鏡表面的曲率半徑，并且R32表示所述第三透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面的曲率半徑。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 在滿足以下條件表達(dá)式的情況下置放每一個(gè)透鏡 0. 05 < dl2/TL < 0. 30其中，dl2表示在所述第一透鏡的眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面和所述第二透鏡的物側(cè)透鏡表面之間的距離，并且TL表示在物平面和最眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面之間的距離。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 在滿足以下條件表達(dá)式的情況下置放每一個(gè)透鏡 0. 90 < fl/f3 < 2. 30其中，fl表示所述第一透鏡的焦距并且f3表示所述第三透鏡的焦距。
21.一種用于制造取景器的方法，所述取景器包括圖像顯示板和用于觀察在所述圖像顯示板上顯示的圖像的觀察光學(xué)系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟按照從圖像顯示板側(cè)的次序，將具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度和面向圖像顯示板側(cè)的凹形表面的第二透鏡，和具有正光焦度和面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡置放到所述觀察光學(xué)系統(tǒng)中；在所述第一透鏡和所述第三透鏡中的任一個(gè)之上置放非球面；和在滿足以下條件表達(dá)式的情況下置放每一個(gè)透鏡 0. 20 < h/TL < 0. 35其中，h表示物高，并且TL表示在物平面和最眼點(diǎn)側(cè)透鏡表面之間的距離。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 在滿足以下條件表達(dá)式的情況下置放每一個(gè)透鏡 5. 60 < h < 12. 00其中，h表示物高。
全文摘要
本發(fā)明涉及觀察光學(xué)系統(tǒng)、配備有該觀察光學(xué)系統(tǒng)的取景器和用于制造觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法。一種用于觀察物體的觀察光學(xué)系統(tǒng)，按照從物側(cè)的次序，其包括具有正光焦度的第一透鏡；具有負(fù)光焦度和面向物側(cè)的凹形表面的第二透鏡；和具有正光焦度和面向眼點(diǎn)側(cè)的凸形表面的第三透鏡。在至少一個(gè)透鏡表面上包括非球面，并且給定的條件表達(dá)式得以滿足，由此提供具有優(yōu)良光學(xué)性能的緊湊觀察光學(xué)系統(tǒng)、配備有該觀察光學(xué)系統(tǒng)的取景器，和用于制造該觀察光學(xué)系統(tǒng)的方法。
文檔編號(hào)G02B1/04GK102411191SQ20111029348
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者松尾拓 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康