目镜光学系统和成像装置的制作方法

专利名称：目镜光学系统和成像装置的制作方法
技术领域：
其中，实现在径向方向上的小型化，并且抑制有害光的发生，而不提闻制造成本。
背景技术：
诸如数字静止照相机、数字摄像机等的成像装置近来也普及用于家庭使用。用作用于观看被摄体的取景器的目镜光学系统通常被设置在成像装置中。被形成为小型化或者抑制有害光的发生的目镜光学系统被已知为设置在这种成像装置中的现有技术中的目镜光学系统(例如，参见日本特开公报N0.2007-264179 (在下文中称为专利文献I)和日本特开公报N0.2008-146087 (在下文中称为专利文献2))。在专利文献I中描述的目镜光学系统是通过调节焦距和主点间隔而在光轴的方向上被小型化的。在专利文献2中描述的目镜光学系统通过设置在两个透镜之间的孔径光阑来抑制有害光的发生。

发明内容
但是，在专利文献I中描述的目镜光学系统中，焦距和主点间隔被调节，需要增大光瞳直径以确保性能，并且在透镜的径向方向上不能实现足够的小型化。另外，在专利文献2中描述的目镜光学系统中，孔径光阑被设置在两个透镜之间。这也相应地增加了部件的数量和用于组装的人工小时数，因此增加制造成本。另外，设置孔径光阑所需的空间增加了透镜在径向方向上的大小。此外，还存在一种成像装置，其中，黑色等的涂层(黑涂层)被施加到透镜的边缘表面，以吸收到达边缘表面的杂散光，从而防止杂散光作为有害光可以被观察者看见。但是，当施加黑色等的涂层时，需要在制造透镜后的诸如涂布等的二次处理，由此导致制造成本的提闻。因此，希望克服上述问题，并且提供这样的目镜光学系统和成像装置，其中，实现在径向方向上的小型化并且抑制有害光的发生，而不提高制造成本。首先，根据本技术的实施例，提供一种目镜光学系统，其包括透镜，最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且目镜光学系统满足下面的条件式(I):(I) |RL/DH|<1.7其中RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且DH是最接近观察者侧的透镜的从光轴到边缘表面的径向方向上的最短距离。这样，在目镜光学系统中，到达最接近观察者侧设置的透镜的边缘表面的杂散光被最接近观察者侧的表面全反射。第二，在前述的目镜光学系统中，期望地，在最接近观察者侧设置的透镜与同最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜之间的空气间隔是0.5mm或更小，而无论离光轴的径向方向上的距离如何。当无论离光轴的径向方向上的距离如何，在最接近观察者侧设置的透镜与同最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜之间的空气间隔是0.5mm或更小时，到达与最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜的边缘表面的杂散光被最接近观察者侧的表面全反射。第三，在前述的目镜光学系统中，期望地，从物侧到观察者侧依次地布置正透镜、负透镜和正透镜。当从物侧到观察者侧依次地布置正透镜、负透镜和正透镜时，在最接近观察者侧的表面的曲率半径被减小的状态中，视角变宽。第四，根据本技术的实施例，提供另一种目镜光学系统，其包括透镜，最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且目镜光学系统满足下面的条件式(2):(2) I RL/KLI >2.0其中RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且KL是最接近观察者侧的透镜的边缘表面的厚度。这样，在该另一种目镜光学系统中，到达最接近观察者侧设置的透镜的边缘表面的杂散光被最接近观察者侧的表面全反射。第五，在前述的另一种目镜光学系统中，期望地，无论离光轴的径向方向上的距离如何，在最接近观察者侧设置的透镜与同最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜之间的空气间隔是0.5mm或更小。当无论离光轴的径向方向上的距离如何，在最接近观察者侧设置的透镜与同最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜之间的空气间隔是0.5mm或更小时，到达与最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜的边缘表面的杂散光被最接近观察者侧的表面全反射。第六，在前述的另一种目镜光学系统中，期望地，从物侧到观察者侧依次地布置正透镜、负透镜和正透镜。当从物侧到观察者侧依次地布置正透镜、负透镜和正透镜时，在最接近观察者侧的表面的曲率半径被减小的状态中，视角变宽。根据本技术的实施例，提供一种成像装置，其包括:成像光学系统，用于捕获被摄体的像作为光学像；目镜光学系统，用于观看被摄体的像；以及成像元件，用于将由成像光学系统形成的光学像转换为电信号；该目镜光学系统包括透镜，最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且目镜光学系统满足下面的条件式(I):(I) |RL/DH|〈1.7其中
RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且DH是最接近观察者侧的透镜的从光轴到边缘表面的径向方向上的最短距离。这样，在成像装置中，到达最接近观察者侧设置的透镜的边缘表面的杂散光被最接近观察者侧的表面全反射。根据本技术的实施例，提供另一种成像装置，其包括:成像光学系统，用于捕获被摄体的像作为光学像；目镜光学系统，用于观看被摄体的像；以及成像元件，用于将由成像光学系统形成的光学像转换为电信号；该目镜光学系统包括透镜，最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且目镜光学系统满足下面的条件式(2):(2) I RL/KL | >2.0其中RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且KL是最接近观察者侧的透镜的边缘表面的厚度。这样，在该另一种成像装置中，到达最接近观察者侧设置的透镜的边缘表面的杂散光被最接近观察者侧的表面全反射。根据本技术的实施例的目镜光学系统和成像装置可以在径向方向上被小型化并抑制有害光的发生，而不提闻制造成本。


图1与图2到图7 —同示出用于实现根据本技术实施例的目镜光学系统和成像装置的最佳方式，并且图1是示意性地示出该目镜光学系统的示图；图2是示出第三透镜组的示图；图3是示出由第三透镜的边缘表面反射的光的行进方向的概念图；图4是辅助解释在第三透镜组的径向方向上的小型化的示图；图5是示出由第二透镜的边缘表面反射的光的行进方向的概念图；图6是示出目镜光学系统的实施例的透镜配置的示图；以及图7是示出成像装置的例子的框图。
具体实施例方式将在下文中描述用于实现根据本技术实施例的目镜光学系统和成像装置的最佳方式。[目镜光学系统的概要]首先将(参考图1到图5)描述根据本技术实施例的目镜光学系统的概要。如图1所示，例如，目镜光学系统10具有从物侧到观察者侧依次地布置的第一透镜组GR1、第二透镜组GR2和第三透镜组GR3。例如，第一透镜组GR1、第二透镜组GR2和第三透镜组GR3分别由具有正折光力的第一透镜Gl、具有负折光力的第二透镜G2和具有正折光力的第三透镜G3形成。顺便提一下，目镜光学系统10的透镜组数量是任意的，并且第一透镜组GR1、第二透镜组GR2和第三透镜组GR3的每个都可以具有两个或更多透镜。
目镜光学系统10具有设置在第一透镜Gl的物侧上的图像显示表面R0。图像显示表面RO显示被摄体的光学像，该光学像由未在图1中示出的成像光学系统捕获。观察者从第三透镜G3侧经由第一透镜G1、第二透镜G2和第三透镜G3观看显示在图像显示表面RO上的图像或视频。
第一透镜G1、第二透镜G2和第三透镜G3的外圆周表面的每个都被形成为边缘表面。这些边缘表面的厚度(在光轴AX方向上的宽度)分别为K1、K2和Κ3。
第一透镜Gl在物侧具有曲率半径为Rl的表面，并且在观察者侧具有曲率半径为R2的表面。第二透镜G2在物侧具有曲率半径为R3的表面，并且在观察者侧具有曲率半径为R4的表面。第三透镜G3在物侧具有曲率半径为R5的表面，并且在观察者侧具有曲率半径为R6的表面。
最接近观察者侧的透镜(B卩，透镜G3)的从光轴AX到边缘表面Κ3的径向方向上的最短距离是DH (参见图2)。
根据本技术实施例的目镜光学系统包括至少一个透镜，最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且目镜光学系统满足下面的条件式(I):
(I) |RL/DH|〈1.7
其中
RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且
DH是最接近观察者侧的透镜的从光轴到边缘表面的径向方向上的最短距离。
如上所述，在根据本技术实施例的目镜光学系统中，最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且目镜光学系统被形成为满足条件式(I)。在条件式(I)中的RL是图1的例子中的R6。
条件式(I)定义了最接近观察者侧的表面的曲率半径与最接近观察者侧的透镜的从光轴到边缘表面的径向方向上的最短距离之比。条件式(I)表示与光的行进方向有关的条件(全反射条件)，在该光到 达最接近观察者侧的表面时，该光到达了边缘表面并且被该边缘表面反射了(杂散光)。
当超出条件式(I)的上限时，到达最接近观察者侧的透镜的边缘表面的杂散光被最接近观察者侧的表面透射，并到达观察者。
根据本技术实施例的目镜光学系统被形成为满足条件式(I)。这样，如图3的概念图所示，例如，到达第三透镜组GR3 (第三透镜G3)的边缘表面K3的杂散光以大的角度入射到第三透镜组GR3的最接近观察者侧的表面上。
因此，杂散光被最接近观察者侧的表面全反射并且不被透射到观察者侧，并且杂散光不会作为对观察者有害的光发生，从而可以确保目镜光学系统的良好的质量。
另外，为了防止到达边缘表面并被边缘表面反射的杂散光被最接近观察者侧的表面透射，以前的目镜光学系统需要在透镜的外围部分中的正常光(作为显示在图像显示表面RO上的图像或视频被观看的光)所通过的区域的外部的外圆周侧上具有边部(margin)M(参见图4)。
但是，在根据本技术实施例的目镜光学系统中，到达边缘表面的杂散光不会到达观察者的眼睛。这样，可以减少以前所要求的边部M，并且透镜可以在径向方向上被相应地小型化。特别地，当要实现小型化和放大率的增大时，设置在观察者侧的透镜的直径被增大。这样，除了抑制有害光的发生以外，满足条件式(I)还能够确保小型化和放大率的增大。
另外，可以使透镜的全部(S卩，直到透镜的外圆周)成为正常光通过的区域。因此，可以在确保小型化的同时实现宽视角(例如，31°或更大的视角)以及高眼点。
视角是从目镜光学系统向观察者发射的光线中的到达观察者的眼睛的最外侧光与光轴的角度。
眼点是在目镜光学系统中最接近观察者侧设置的保护玻璃与观察者的眼睛之间的距离。观察者可以在离保护玻璃较大的距离处观看显示在图像显示表面上的图像或视频，这样可以实现高眼点。
此外，消除了在制造透镜之后的诸如黑色等的涂布(黑涂布)的二次处理的需要。这样，可以降低透镜的制造成本、提高产量并确保稳定的质量。
顺便提一下，更期望地，目镜光学系统满足下面的条件式(I)’:
(I)，RL/DH|<1.5
当目镜光学系统满足条件式(I)’时，防止了有害光的发生，并且可以确保目镜光学系统的更好的质量。
根据本技术实施例的另一种目镜光学系统至少包括透镜，最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且目镜光学系统满足下面的条件式(2):
(2) I RL/KL | >2.0
其中
RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且
KL是最接近观察者侧的透镜的边缘表面的厚度。
条件式(2 )表示最接近观察者侧的表面的曲率半径与最接近观察者侧的透镜的边缘表面的厚度之间的关系。在条件式(2)中的RL和KL分别是图1的例子中的R6和K3。
当最接近观察者侧的表面的曲率半径被增大到超出条件式(2)的上限时，全反射条件不被满足，并且到达边缘表面的杂散光被最接近观察者侧的表面透射并到达观察者。
另一方面，此外，当最接近观察者侧的透镜的边缘表面的厚度增大时，出现其中全反射条件不被满足的区域，并且到达边缘表面的杂散光被最接近观察者侧的表面透射并到达观察者。
因此，当目镜光学系统满足条件式(2)时，如图3的概念图所示，例如，到达第三透镜组GR3 (第三透镜G3)的边缘表面K3的杂散光以大的角度入射到第三透镜组GR3的最接近观察者侧的表面上。
因此，杂散光被最接近观察者侧的表面全反射并且不被透射到观察者侧，并且杂散光不会作为对观察者有害的光发生，从而可以确保目镜光学系统的良好的质量。
另外，为了防止到达边缘表面并被该边缘表面反射的杂散光被最接近观察者侧的表面透射，以前的目镜光学系统需要在透镜的外围部分中的正常光(作为显示在图像显示表面RO上的图像或视频被观看的光)所通过的区域的外部的外圆周侧上具有边部M (参见图4)。
但是，在根据本技术实施例的另一种目镜光学系统中，到达边缘表面的杂散光不会到达观察者的眼睛。这样，可以减少以前所要求的边部M，并且透镜可以在径向方向上被相应地小型化。特别地，当要实现小型化和放大率的增大时，设置在观察者侧的透镜的直径被增大。这样，除了抑制有害光的发生以外，满足条件式(2)还能够确保小型化和放大率的增大。
另外，可以使透镜的全部(S卩，直到透镜的外圆周)成为正常光通过的区域。因此，可以在确保小型化的同时实现宽视角(例如，31°或更大的视角)以及高眼点。
视角是从目镜光学系统向观察者发射的光线中的到达观察者的眼睛的最外侧光与光轴的角度。
眼点是在目镜光学系统中最接近观察者侧设置的保护玻璃与观察者的眼睛之间的距离。观察者可以在离保护玻璃较大的距离处观看显示在图像显示表面上的图像或视频，这样可以实现高眼点。
此外，消除了在制造透镜之后的诸如黑色等的涂布(黑涂布)的二次处理的需要。这样，可以降低透镜的制造成本、提高产量并确保稳定的质量。
顺便提一下，更期望地，目镜光学系统满足下面的条件式(2)’:
(2) ’ I RL/KL | >2.5
当目镜光学系统满足条件式(2)’时，防止了有害光的发生，并且可以确保目镜光学系统的更好的质量。
在根据本技术的一个实施例的目镜光学系统中，期望地，无论离光轴的径向方向上的距离如何，在最接近观察者侧设置的透镜与同最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜之间的空气间隔是0.5mm或更小。
在图1和图2的例子中，最接近观察者侧设置的透镜是第三透镜G3，与最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜是第二透镜G2。
当如上所述，无论离光轴的径向方向上的距离如何，在最接近观察者侧设置的透镜与同最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜之间的空气间隔是0.5mm或更小时，已经到达第二透镜组GR2 (第二透镜G2)的边缘表面K2并且已经被边缘表面K2反射的杂散光被最接近观察者侧的表面全反射，并且不到达观察者，如图5中概念性地所示。
因此，杂散光不会作为对观察者有害的光发生，从而可以确保目镜光学系统的良好的质量。
另外，可以减少第二透镜G2的边部M，并且透镜可以在径向方向上被相应地小型化。
顺便提一下，在该目镜光学系统中，更期望地，无论离光轴的径向方向上的距离如何，在最接近观察者侧设置的透镜与同最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜之间的空气间隔是0.2mm或更小。
当无论离光轴的径向方向上的距离如何，在最接近观察者侧设置的透镜与同最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜之间的空气间隔是0.2mm或更小时，防止有害光的发生，并且可以确保目镜光学系统的更好的质量。
在根据本技术的一个实施例的目镜光学系统中，期望地，从物侧到观察者侧依次地布置正透镜、负透镜和正透镜。
从物侧到观察者侧依次的正透镜、负透镜和正透镜的这样配置可以确保在这样一种状态中的宽视角，在该状态中，在条件式(I)和条件式(2 )中的最靠近观察者侧的表面的曲率半径RL被减小。
[目镜光学系统的数值例]
在下文中将参考附图和表格来描述根据本技术的目镜光学系统的具体实施例和具体的数值被应用到这些实施例的数值例。
顺便提一下，在以下的表格和描述中示出的符号的含义等如下。
“Si”指从物侧向观察者侧计数的第i个表面的表面编号。“Ri”指第i个表面的旁轴曲率半径。“Di”指第i个表面与第(i+Ι)个表面之间的轴向表面间隔(空气间隔或透镜中心的厚度)。“Ni”指起始于第i个表面处的透镜等在d线(λ =587.6nm)处的折射率。“ i”指起始于第i个表面处的透镜等在d线处的阿贝数。
与“表面编号”有关的“ASP”指关注的表面是非球面表面。
“K ”指圆锥常量。“A4”、“A6”、“A8”、“A10”、“A12”和“A14”分别指第四阶、第六阶、第八阶、第十阶、第12阶和第14阶的非球面系数。
顺便提一下，在示出下列非球面系数的表格中，“E-n”指基数为10的指数表示，即，“10的负η次幂”。例如，“0.12345Ε-05”指“0.12345X (10的负五次幂)”。
在各实施例中使用的目镜光学系统包括具有形成为非球面表面的透镜表面的透镜。假设“X”是在光轴方向上离透镜表面的顶点的距离(下垂量)，“y”是在垂直于光轴方向的方向上的高度(像高)，“ c ”是在透镜的顶点处的旁轴曲率(曲率半径的倒数)，“ K ”指圆锥常量，并且，“A4”、“A6”、“A8”、“A10”、“A12”和“A14”分别指第四阶、第六阶、第八阶、第十阶、第12阶和第14阶的非球面系数，那么非球面形状由下面的公式I来定义。
[公式I]
权利要求
1.一种目镜光学系统，包括: 透镜， 最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且 目镜光学系统满足下面的条件式(I):(1)|RL/DH|〈1.7其中 RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且 DH是最接近观察者侧的透镜的从光轴到边缘表面的径向方向上的最短距离。
2.根据权利要求1所述的目镜光学系统， 其中，在最接近观察者侧设置的透镜与同最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜之间的空气间隔是0.5mm或更小，而无论离光轴的径向方向上的距离如何。
3.根据权利要求1所述的目镜光学系统， 其中，从物侧到观察者侧依次地布置正透镜、负透镜和正透镜。
4.一种目镜光学系统，包括: 透镜， 最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且 目镜光学系统满足下面的条件式(2): (2)I RL/KLI >2.0 其中 RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且 KL是最接近观察者侧的透镜的边缘表面的厚度。
5.根据权利要求4所述的目镜光学系统， 其中，在最接近观察者侧设置的透镜与同最接近观察者侧设置的透镜相邻地设置的透镜之间的空气间隔是0.5mm或更小，而无论离光轴的径向方向上的距离如何。
6.根据权利要求4所述的目镜光学系统， 其中，从物侧到观察者侧依次地布置正透镜、负透镜和正透镜。
7.一种成像装置，包括: 成像光学系统，用于捕获被摄体的像作为光学像。
目镜光学系统，用于观看被摄体的像；以及 成像元件，用于将由成像光学系统形成的光学像转换为电信号； 目镜光学系统包括透镜， 最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且 目镜光学系统满足下面的条件式(I):(I)|RL/DH|〈1.7其中 RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且 DH是最接近观察者侧的透镜的从光轴到边缘表面的径向方向上的最短距离。
8.一种成像装置，包括: 成像光学系统，用于捕获被摄体的像作为光学像。目镜光学系统，用于观看被摄体的像；以及成像元件，用于将由成像光学系统形成的光学像转换为电信号；目镜光学系统包括透镜，最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且目镜光学系统满足下面的条件式(2):(2)I RL/KLI >2.0其中RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且KL是最接近观察者侧的透镜的边缘表面的厚度。
全文摘要
本技术涉及目镜光学系统和成像装置。提供一种包括透镜的目镜光学系统，最接近观察者侧设置的透镜的最接近观察者侧的表面在观察者侧被形成为凸形，并且目镜光学系统满足条件式(1)|RL/DH|<1.7，其中RL是最接近观察者侧的表面的曲率半径，并且DH是最接近观察者侧的透镜的从光轴到边缘表面的径向方向上的最短距离。
文档编号G02B25/00GK103217782SQ20131001671
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月17日 优先权日2012年1月24日
发明者日和千春 申请人:索尼公司