目鏡光學系統(tǒng)和光學設備的制作方法
【專利摘要】提供了一種目鏡光學系統(tǒng)(10)，包括：目鏡透鏡系統(tǒng)(11)；和在目鏡透鏡系統(tǒng)(11)的眼側(cè)上為彎月形的光學部件(12)。這個目鏡光學系統(tǒng)(10)滿足條件2.00<│R│/fe<22.00，其中fe是當目鏡透鏡系統(tǒng)(11)的視度為0(m-1)時目鏡透鏡系統(tǒng)(11)的焦距，并且R是彎月形表面的曲率半徑。彎月形光學部件(12)被布置為使得凹表面面對眼側(cè)。
【專利說明】目鏡光學系統(tǒng)和光學設備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于觀察實像的目鏡光學系統(tǒng)和一種配備有該目鏡光學系統(tǒng)的光學設備。

【背景技術(shù)】
[0002]為了防止在觀察場中、特別地在畫面中形成的光點或者高對比度像被從設置在最后光學表面上的用于防塵等的保護窗口的表面反射、在目鏡的焦平面的附近被再次聚焦、并且被觀察為幻像，已經(jīng)存在一種目鏡光學系統(tǒng)，其中抗反射涂層等施加在保護窗口的表面上。然而，在這種目鏡光學系統(tǒng)中，過去當實像的對比度極強時難以抑制幻像。
[0003]相應地，為了當對比度極強時防止視場中的幻像，已經(jīng)提出了保護窗口部件具有曲率的取景器光學系統(tǒng)(例如見，專利文獻I)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006][專利文獻I]日本專利申請公開N0.2001-51319


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問題
[0008]然而，在傳統(tǒng)的提議中，應用的方式是不明確的，從而效果難以實現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述問題而得以做出的，并且目的在于提供一種目鏡光學系統(tǒng)和一種配備有該目鏡光學系統(tǒng)的光學設備，該目鏡光學系統(tǒng)能夠有效地減少在視場中從光點等發(fā)出的光線被從設置于目鏡系統(tǒng)的眼側(cè)的光學表面反射而產(chǎn)生的幻像。
[0010]解決問題的方式
[0011]為了解決該問題，本發(fā)明提供一種目鏡光學系統(tǒng)，包括:目鏡系統(tǒng)；和設置于目鏡系統(tǒng)的眼側(cè)的光學部件，該光學部件至少在其周邊上具有彎月形狀并且滿足以下條件表達式:
[0012]2.00< I R I /fe<22.00
[0013]其中fe表示當目鏡系統(tǒng)的視度為O (πm1)時目鏡系統(tǒng)的焦距，并且R表示光學部件的彎月形部分的至少一個表面的曲率半徑。
[0014]而且，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種配備有上述目鏡光學系統(tǒng)的光學設備。
[0015]而且，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于制造具有目鏡系統(tǒng)和光學部件的目鏡光學系統(tǒng)的方法，該方法包括；
[0016]將光學部件至少在其周邊上形成為彎月形狀從而滿足以下條件表達式的步驟:
[0017]2.00< I R I /fe<22.00
[0018]將目鏡系統(tǒng)設置于鏡筒中的步驟，
[0019]在鏡筒中將光學部件設置于目鏡系統(tǒng)的眼側(cè)上的步驟，
[0020]其中fe表示當目鏡系統(tǒng)的視度為O (πm1)時目鏡系統(tǒng)的焦距，并且R表示光學部件的彎月形部分的至少一個表面的曲率半徑。
[0021]本發(fā)明的效果
[0022]本發(fā)明使得提供一種目鏡光學系統(tǒng)和一種配備有該目鏡光學系統(tǒng)的光學設備成為可能，該目鏡光學系統(tǒng)能夠有效地減少在視場中從光點等發(fā)出的光線被從設置于目鏡系統(tǒng)的眼側(cè)的光學表面反射而產(chǎn)生的幻像。
[0023]附圖簡要說明
[0024]圖1是示出根據(jù)本申請的實例I的目鏡光學系統(tǒng)的鏡頭配置的截面視圖。
[0025]圖2是示出根據(jù)本申請的實例2的目鏡光學系統(tǒng)的鏡頭配置的截面視圖。
[0026]圖3是示出根據(jù)本申請的實例3的目鏡光學系統(tǒng)的鏡頭配置的截面視圖。
[0027]圖4是示出根據(jù)本申請的實例4的目鏡光學系統(tǒng)的鏡頭配置的截面視圖。
[0028]圖5是示出根據(jù)本申請的實例5的目鏡光學系統(tǒng)的鏡頭配置的截面視圖。
[0029]圖6顯示示出根據(jù)本申請的實例I的目鏡光學系統(tǒng)的各種像差的曲線圖。
[0030]圖7顯示示出根據(jù)本申請的實例2的目鏡光學系統(tǒng)的各種像差的曲線圖。
[0031]圖8顯示示出根據(jù)本申請的實例3的目鏡光學系統(tǒng)的各種像差的曲線圖。
[0032]圖9顯示示出根據(jù)本申請的實例4的目鏡光學系統(tǒng)的各種像差的曲線圖。
[0033]圖10顯示示出根據(jù)本申請的實例5的目鏡光學系統(tǒng)的各種像差的曲線圖。
[0034]圖11是示出用于制造本申請的目鏡光學系統(tǒng)的方法的過程圖表。
[0035]圖12是示出根據(jù)本申請第二實施例的目鏡光學系統(tǒng)的鏡頭配置的截面視圖。
[0036]圖13是示出根據(jù)參考實例的目鏡光學系統(tǒng)的鏡頭配置的截面視圖。
[0037]圖14顯示示出根據(jù)參考實例的目鏡光學系統(tǒng)的各種像差的曲線圖。
[0038]圖15是示出配備有根據(jù)本申請的目鏡光學系統(tǒng)的照相機的構(gòu)造的視圖。

【具體實施方式】
[0039](第一實施例)
[0040]在下面解釋根據(jù)本申請第一實施例的目鏡光學系統(tǒng)。該目鏡光學系統(tǒng)提供用于將在諸如液晶的顯示部件上顯示的像聚焦到觀察者的眼睛上。
[0041]根據(jù)本申請第一實施例的目鏡光學系統(tǒng)包括目鏡系統(tǒng)，和作為保護窗口部件設置于目鏡系統(tǒng)的眼側(cè)的、具有彎月形狀的光學部件(在第一實施例中在下文中稱為“保護窗口部件”)，并且滿足以下條件表達式:
[0042]2.00< | R | /fe<22.00 (1)
[0043]其中fe表示當目鏡系統(tǒng)的視度為O (m-1)時目鏡系統(tǒng)的焦距，并且R表示具有彎月形狀的表面的曲率半徑。
[0044]在根據(jù)本申請第一實施例的目鏡光學系統(tǒng)中，通過向目鏡系統(tǒng)的眼側(cè)提供作為最后光學部件的、具有彎月形狀的保護窗口部件，向從視場中的光點的像(顯示部件的像)發(fā)出的、入射在保護窗口部件的表面上并且從那里反射的光線賦予發(fā)散效果成為可能，從而其中光點被再次聚焦的位置能夠被從顯示部件分離。結(jié)果，使得被再次聚焦的幻像和正常實像不被同時地觀察到，從而幻像的可視性減小。
[0045] 上述條件表達式⑴限定保護窗口部件的最佳形狀。通過滿足條件表達式⑴，有效地避免從高亮度像產(chǎn)生的幻像成為可能。
[0046]當條件表達式(I)的值等于或者降至低于下限時，變得易于避免在視場中產(chǎn)生的幻像。然而，保護窗口部件的光焦度變強，從而在整個目鏡光學系統(tǒng)的像差性能上造成不利的效果。結(jié)果，不能獲得高的光學性能。為了確保本申請的效果，優(yōu)選的是將條件表達式(I)的下限設為4.85，從而能夠獲得帶有減小的像差的更好的光學性能。而且，優(yōu)選的是將下限設為5.50，從而能夠獲得更好的光學性能。
[0047]在另一方面，當條件表達式(I)的值等于或者超過上限時，雖然對于目鏡光學系統(tǒng)的影響變小，但是形成幻像的光線被再次聚焦的位置變得更加靠近顯示部件，從而趨向于產(chǎn)生幻像。在此情形中，當目鏡光學系統(tǒng)沿著光軸移動以調(diào)節(jié)視度時，存在幻像變得易于觀察的高度可能性。為了確保本申請的效果，優(yōu)選的是將條件表達式的上限設為15.00，從而幻像的影響能夠降低。而且，當上限被設定為10.00時，能夠進一步降低幻像的影響。
[0048]附帶說一句，在第一實施例中，雖然條件表達式(I)限定作為最后光學部件的保護窗口部件的最佳形狀，但是它不必是最后光學部件，只要該光學部件設置于目鏡系統(tǒng)的眼側(cè)，通過滿足條件表達式(I)，能夠有效地減少幻像并且能夠獲得高的光學性能。
[0049]關(guān)于視度的單位OiT1)，例如，視度XOiT1)示意在在光軸上以1/X(m)與眼點分離的位置處由目鏡形成像(其中當像形成于目鏡的觀察者一側(cè)時，符號為正)。
[0050]考慮到視度調(diào)節(jié)，曲率半徑優(yōu)選地被設定為使得形成幻像的光線被再次聚焦的位置從顯示部件的位置沿著光軸分離至少3 X (fe2/1000)。這個條件示意顯示部件的移動量的三倍在顯示部件的位置處改變I OiT1)視度。換言之，該條件意味著當在觀察狀態(tài)中對于顯示部件調(diào)節(jié)視度時，幻像的位置位于以基本30ΙL-1)視度的數(shù)量不同的狀態(tài)中。通過在這種狀態(tài)中定位，能夠使得在普通觀察狀態(tài)中幻像是不顯眼的。附帶說一句，顯然比上述條件更遠地放置幻像的位置是有利的。
[0051]在根據(jù)第一實施例的目鏡光學系統(tǒng)中，優(yōu)選地作為具有彎月形狀的光學部件的保護窗口部件被設置有面對眼側(cè)的凹表面，即使得在目鏡系統(tǒng)一側(cè)上是凸形的。通過設置面對目鏡系統(tǒng)的凸表面以及面對眼側(cè)的凹表面，來自眼側(cè)的外部光線變得幾乎不被從保護窗口部件的眼側(cè)表面反射并且進入觀察者的光瞳。特別地，由于觀察者的頭部，在觀察時外部光線相對于目鏡的光軸以大的入射角入射。相應地，通過使得眼側(cè)光學表面為凹形形狀，與朝向眼睛一側(cè)為凸形的凸形形狀相比，光學表面向后定位，從而外部光線變得難以進入。即使在進入時，與凸表面相比，入射角仍然變得更大，從而外部光線趨向于向視場的外側(cè)反射，并且變得難以進入觀察者的眼睛。
[0052]而且，根據(jù)第一實施例的目鏡光學系統(tǒng)滿足以下條件表達式:
[0053]fe<40.00 (2)
[0054]Y<fe/3.00 (3)
[0055]其中Y表示所要觀察的實像的最大像高。
[0056]條件表達式(2)限定目鏡系統(tǒng)的焦距。條件表達式(3)限定實像的最大像高的上限。
[0057]通過滿足條件表達式(2)和(3)，有效地避免幻像成為可能。當條件表達式(3)的值等于或者超過上限時，所要觀察的實像平面變大，從而保護窗口部件的曲率影響目鏡系統(tǒng)的像差性能，特別地，視場的周邊性能。為了確保本申請的效果，優(yōu)選的是將條件表達式
(3)的上限設為fe/3.5，從而有效地避免幻像成為可能。而且，通過將條件表達式(3)的上限設定為fe/4.0，進一步有效地避免幻像成為可能。
[0058]在第一實施例中，保護窗口部件優(yōu)選地由樹脂制成。利用這種構(gòu)造，保護窗口部件變輕并且易于形成，從而抗沖擊性能夠增加。關(guān)于樹脂，例如，可以使用丙烯酸和聚碳酸酯。
[0059]將在下面參考圖11解釋用于制造具有目鏡系統(tǒng)和保護窗口部件的光學部件的目鏡光學系統(tǒng)的方法的簡介。
[0060]首先，至少光學部件的周邊形成為彎月形狀以滿足以下條件表達式:
[0061]2.00< I R I /fe<22.00
[0062]目鏡系統(tǒng)設置在柱形鏡筒中，
[0063]光學部件設置在目鏡系統(tǒng)的眼側(cè)上，
[0064]其中fe表示當目鏡系統(tǒng)的視度為O (πM1)時目鏡系統(tǒng)的焦距，并且R表示光學部件的彎月形部分的至少一個表面的曲率半徑。
[0065]在下面參考附圖解釋根據(jù)本申請第一實施例的每一個實例的目鏡光學系統(tǒng)。
[0066]< 實例 1>
[0067]圖1是示出根據(jù)第一實施例的實例I的目鏡光學系統(tǒng)的鏡頭配置的截面視圖。根據(jù)第一實施例的實例I的目鏡光學系統(tǒng)按照從物體側(cè)的次序包括目鏡系統(tǒng)11和保護窗口部件12。
[0068]目鏡系統(tǒng)11由雙凸正透鏡L13、雙凹負透鏡L14和具有面向物體側(cè)的凹形表面的正彎月形透鏡L15構(gòu)成。
[0069]在實例I中，保護窗口部件12是具有帶有面對眼側(cè)的凹表面的彎月形狀的光學部件。通過設置面對眼側(cè)的凹表面，來自眼側(cè)的外部光線變得難以被從最后光學部件的表面反射并且進入觀察者的光瞳。特別地，由于觀察者的頭部，在觀察時外部光線相對于目鏡的光軸以大的入射角入射。相應地，通過使得具有彎月形狀的保護窗口部件12的光學表面為凹形形狀，與光學表面具有凸形形狀的情形相比，光學表面向后定位，從而外部光線變得難以進入。即使在進入時，與凸表面相比，入射角仍然變得更大，從而能夠增加向視場外側(cè)反射外部光線的可能性。
[0070]而且，在實例I中，保護窗口部件12的物體側(cè)和眼側(cè)的兩個表面具有50mm的相同的曲率半徑。即便這兩個側(cè)表面以此方式具有相同的曲率半徑，保護窗口部件12仍然具有光焦度，雖然它是極小的。然而，通過使得曲率半徑是大的并且將彎曲表面構(gòu)造為具有面對目鏡側(cè)的凸表面，如在第一實施例中所示，入射到對著會聚光線束為凸形的彎曲表面上的、從目鏡到眼點E.P的會聚光線束的角度能夠是小的，從而目鏡的像差性能幾乎不受影響。
[0071]來自顯示部件16的顯示光和形成幻像的光線的光路在圖1中示出。通過將保護窗口部件12構(gòu)造為具有曲率，雖然來自顯示部件16上的點A的光線束在保護窗口部件12的表面(點B)上反射，但是保護窗口部件12的顯示部件16側(cè)表面相對于反射的光線束具有發(fā)散的效果，從而反射光不在顯示部件的附近形成像，并且在顯示部件16的表面上反射，并且入射在目鏡系統(tǒng)11和保護窗口部件12上，并且在眼點附近的點D上會聚。相應地，雖然反射的光線束作為雜散光到達眼睛，但是它不能被觀察者觀察為幻像。
[0072]在下面在表格I中列出與根據(jù)實例I的目鏡光學系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的各種值。目鏡系統(tǒng)的焦距是fe = 24.59mm。在實例I和以下實例中假設被觀察物體的最大物體高度為6.0mm。在(表面數(shù)據(jù))中，最左列中的數(shù)值是按照從物體側(cè)的次序數(shù)起的表面編號。按照從其右側(cè)的次序，“曲率半徑”是每一個光學表面的曲率半徑(負號表示面向物體側(cè)的凹形表面)，“距離”是透鏡表面的距離，“nd”表示在d線(波長λ = 587.6nm)處的折射率，并且“ vd”表示在d線(波長λ = 587.6nm)處的阿貝數(shù)?！癊.P”表示眼點。而且，附于表面編號的左側(cè)的“ * ”表示非球面，并且曲率半徑“-”示意平表面。
[0073]在(非球面數(shù)據(jù))中，非球面由以下表達式表達:
[0074]X= (y2/r)/(1+(1-K (y2/r2))1/2)
[0075]+C4 X y4+C6 X y6+C8 X y8+C 10 X y10
[0076]其中“y”表示從光軸的垂直高度，X表示在高度y處沿著光軸的位移，r表示參考球體的曲率半徑(近軸曲率半徑)，K表示錐形系數(shù)，并且Cn表示第η階的非球面系數(shù)。
[0077](用于條件表達式的值)不出每一個條件表達式的相應的值。
[0078]這里，一般地被用于表格I所示的、諸如曲率半徑和在透鏡表面之間的距離的長度的單位。然而，因為成比例地放大或者減小光學系統(tǒng)的尺寸，光學系統(tǒng)能夠獲得類似的光學性能，所以單位并不是必要地限制于此。在表格I中描述的參考符號的解釋在以后描述的其它實例中是相同的。
[0079](表格I)
[0080](表面數(shù)據(jù))
[0081]

【權(quán)利要求】
1.一種目鏡光學系統(tǒng)，包括: 目鏡系統(tǒng)；和 設置于所述目鏡系統(tǒng)的眼側(cè)的光學部件， 所述光學部件至少在其周邊上具有彎月形狀，并且滿足以下條件表達式: . 2.00< I R I /fe<22.0O 其中fe表示當所述目鏡系統(tǒng)的視度為O (m-1)時所述目鏡系統(tǒng)的焦距，并且R表示所述光學部件的所述彎月形狀的部分的至少一個表面的曲率半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，所述光學部件在有效直徑內(nèi)為彎月形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，滿足以下條件表達式: . 4.85< I R I /fe〈22.00。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，具有彎月形狀的所述光學部件具有面對眼側(cè)的凹表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，滿足以下條件表達式: fe<40.00
Y<fe/3.00 其中Y表不所要觀察的實像的最大像聞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，所述光學部件由樹脂制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，所述光學部件僅在其周邊上具有彎月形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，所述光學部件的所述周邊是距光軸的距離在所述目鏡系統(tǒng)的有效直徑的四分之一外側(cè)的部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，所述光學部件的中央部分具有垂直于光軸的平面形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，所述光學部件的所述中央部分是距光軸的距離在所述目鏡系統(tǒng)的有效直徑的四分之一內(nèi)側(cè)的部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，所述光學部件被設置有面對眼側(cè)的凹表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，滿足以下條件表達式: fe<40.00
Y<fe/3.00 其中Y表不所要觀察的實像的最大像聞。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的目鏡光學系統(tǒng)，其中，所述光學部件由樹脂制成。
14.一種光學設備，所述光學設備配備有根據(jù)權(quán)利要求1所述的目鏡光學系統(tǒng)。
15.一種用于制造目鏡光學系統(tǒng)的方法，所述目鏡光學系統(tǒng)具有目鏡系統(tǒng)和光學部件，所述方法包括； 將所述光學部件至少在其周邊上形成為彎月形狀從而滿足以下條件表達式的步驟:
.2.00< I R I /fe<22.00, 將所述目鏡系統(tǒng)設置到鏡筒中的步驟，和在所述鏡筒中在所述目鏡系統(tǒng)的眼側(cè)上設置所述光學部件的步驟， 其中fe表示當所述目鏡系統(tǒng)的視度為O (m-1)時所述目鏡系統(tǒng)的焦距，并且R表示所述光學部件的所述彎月形狀的部分的至少一個表面的曲率半徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于制造目鏡光學系統(tǒng)的方法， 其中，所述光學部件在其有效直徑中形成為彎月形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于制造目鏡光學系統(tǒng)的方法， 其中，滿足以下條件表達式:
fe<40.0O
Y<fe/3.00 其中Y表不所要觀察的實像的最大像聞。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于制造目鏡光學系統(tǒng)的方法，其中，所述光學部件由樹脂制成。
【文檔編號】G02B25/00GK104081251SQ201380007231
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月30日
【發(fā)明者】毛利元壽, 松尾拓, 久保田幸雄, 佐藤琢也 申請人:株式會社尼康