CN105319700A

CN105319700A - 目镜以及摄像装置

Info

Publication number: CN105319700A
Application number: CN201510303442.8A
Authority: CN
Inventors: 齐藤广树
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2016-02-10
Also published as: US9678328B2; US20150362720A1; JP2016001209A

Abstract

本发明提供一种目镜及搭载该目镜的摄像装置。该目镜从观察物体侧依次由具有正光焦度的第1透镜(L1)、具有负光焦度的第2透镜(L2)、具有正光焦度的第3透镜(L3)、具有正光焦度的第4透镜(L4)在实质上构成。在将整个系统的焦距设为f，将第1透镜(L1)与第2透镜(L2)的合成焦距设为fA时，满足条件式(1)：-3.5＜f/fA＜0.0。

Description

目镜以及摄像装置

技术领域

本发明涉及目镜以及摄像装置，更详细而言，涉及在图像显示面显示的图像的放大观察上所适宜的目镜以及搭载有该目镜的摄像装置。

背景技术

以往，在数码照相机、摄像机等取景器中，使用了用于将在液晶显示元件等图像显示面上所显示的图像进行放大而由肉眼进行观察的目镜。例如，提出了如下述专利文献1中记载那样的从观察物体侧依次配置有正透镜、负透镜、正透镜的三枚结构的目镜。另外，在下述专利文献2、3中提出了四枚结构的目镜。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-106491号公报

专利文献2：日本特开2002-48985号公报

专利文献3：日本特开2007-264179号公报

对于数码照相机等取景器用的目镜要求小型。最近，由于液晶显示元件的高像素化日益发展，要求小型且具有高成像性能。并且，为了应对小型的图像显示面、欲得到大的观察图像的迫切期望，要求能够实现高倍率的观察的目镜。然而，在高倍率的目镜中，难以确保观察物体侧的远心性，在将液晶显示元件这种具有指向性的构件设为观察物体的情况下，若观察物体侧的远心性较低则会发生减光、色调的变动，难以得到良好的观察图像的问题存在。

在专利文献1所记载的这种目镜中，若欲在保持良好的光学性能的情况下实现高倍率化，则对于三枚的透镜而言难以实现。在专利文献2、3中记载了四枚结构的目镜，但在应对近年来的高像素化上期望更加良好的像差补正。

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种如下的目镜以及具备该目镜的摄像装置，该目镜构成为小型、且能够实现高倍率的观察，并且确保观察物体侧的远心性、还使诸像差被良好地补正且具有高光学性能。

用于解决课题的方法

本发明的目镜从观察物体侧依次由具有正光焦度的第1透镜、具有负光焦度的第2透镜、具有正光焦度的第3透镜、具有正光焦度的第4透镜在实质上构成，在将整个系统的焦距设为f，将第1透镜与第2透镜的合成焦距设为fA时，满足下述条件式(1)。

-3.5＜f/fA＜0.0(1)

在本发明的目镜中，优选满足下述条件式(1-2)，更优选满足下述条件式(1-3)。

-2.0＜f/fA＜0.0(1-2)

-1.5＜f/fA＜-0.5(1-3)

在本发明的目镜中，在将第3透镜与第4透镜的合成焦距设为fB时，优选满足下述条件式(2)，更优选满足下述条件式(2-2)。

1.0＜f/fB＜2.1(2)

1.5＜f/fB＜2.0(2-2)

在本发明的目镜中，在将第2透镜的焦距设为f2时，优选满足下述条件式(3)，更优选满足下述条件式(3-2)。

-5.0＜f/f2＜-1.2(3)

-2.5＜f/f2＜-1.5(3-2)

在本发明的目镜中，在将第2透镜的物体侧的面的近轴曲率半径设为R2f时，优选满足下述条件式(4)，更优选满足下述条件式(4-2)。

-4.0＜f/R2f＜-2.0(4)

-3.5＜f/R2f＜-2.5(4-2)

本发明的摄像装置具备上述记载的本发明的目镜。

需要说明的是，上述的“在实质上”是指，除作为构成要素所列举的透镜以外，还可以包括在实质上不具有光焦度的透镜、光阑或保护玻璃等透镜以外的光学要素、透镜凸缘、透镜镜筒等。

需要说明的是，就上述的透镜的光焦度的符号、焦距而言，在对于包括非球面的情况下，在近轴区域考虑透镜的光焦度的符号、焦距。另外，就近轴曲率半径的符号而言，在面形状朝向物体侧凸出的情况下为正，在朝向眼点侧凸出的情况下为负。

发明效果

根据本发明，在由四枚的透镜构成的透镜系统中，按照适当设定正负透镜的个数以及它们的排列、且满足规定的条件式的方式构成，因此能够实现如下的目镜以及具备该目镜的摄像装置，该目镜构成为小型，能够实现高倍率的观察，并且确保观察物体侧的远心性，诸像差被良好地补正且具有高光学性能。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1的目镜的结构和光路的剖视图。

图2是表示本发明的实施例2的目镜的结构和光路的剖视图。

图3是表示本发明的实施例3的目镜的结构和光路的剖视图。

图4是本发明的实施例1的目镜的诸像差图，从纸面左侧起分别是球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。

图5是本发明的实施例2的目镜的诸像差图，从纸面左侧起分别是球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。

图6是本发明的实施例3的目镜的诸像差图，从纸面左侧起分别是球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。

图7是表示本发明的一实施方式的摄像装置的背面侧的简略结构的立体图。

图8是表示本发明的其他实施方式的摄像装置的正面侧的简略结构的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是表示本发明的一实施方式的目镜的结构的剖视图。图1所示的结构例对应于后述的实施例1的目镜。同样地，在图2、图3中示出对应于后述的实施例2、实施例3的目镜的结构例的剖视图。在图1～图3中图示方法、基本结构相同，因此以下主要参照图1进行说明。

在图1中，将图像显示面1设为观察物体，并且还一并示出了从图像显示面1上的各点朝向眼点EP的光束。图1所示的眼点EP并不表示其大小、形状，而是表示其在光轴方向上的位置。在图1中，将左侧设为观察物体侧、且将右侧设为眼点侧而进行图示。需要说明的是，在以下的说明中，将观察物体侧称为物体侧。

该目镜3是当将显示装置的图像显示面1所显示的图像进行放大而进行观察时所使用的构件。作为显示装置，例如能够列举液晶显示元件等。在图1中，示出了在图像显示面1与目镜3之间、目镜3与眼点EP之间分别配置有平行平板状的光学部件2、4的例子。光学部件2、4是假定为保护用的保护玻璃、各种滤光器等的构件，在本发明的目镜中也可以是将它们去除了的结构。

该目镜3由沿着光轴Z从物体侧向眼点侧依次排列的、具有正光焦度的第1透镜L1、具有负光焦度的第2透镜L2、具有正光焦度的第3透镜L3、具有正光焦度的第4透镜L4在实质上构成。通过采用这样的四枚结构，能够实现良好地补正诸像差并且放大倍率高的目镜。

目镜3的构成为，将整个系统的焦距设为f，将第1透镜L1与第2透镜L2的合成焦距设为fA时，满足下述条件式(1)。

-3.5＜f/fA＜0.0(1)

条件式(1)规定整个系统的焦距对第1透镜L1与第2透镜L2的合成焦距之比，换言之，规定第1透镜L1与第2透镜L2的合成光焦度对整个系统的光焦度之比。通过满足条件式(1)，第1透镜L1与第2透镜L2的合成光学系统在整体上具有负光焦度。通过构成为不在条件式(1)的上限以上，能够适当得到基于第1透镜L1、第2透镜L2的像差补正的效果，容易进行像面弯曲的补正。通过构成为不在条件式(1)的下限以下，能够避免第1透镜L1与第2透镜L2的合成光焦度过强，容易在维持高倍率的情况下确保物体侧的远心性。

为了进一步提高与条件式(1)相关的效果，优选满足下述条件式(1-2)，此外为了进一步提高该效果，更优选满足下述条件式(1-3)。

-2.0＜f/fA＜0.0(1-2)

-1.5＜f/fA＜-0.5(1-3)

另外，作为优选，该目镜3在将第3透镜L3与第4透镜L4的合成焦距设为fB时满足下述条件式(2)。

1.0＜f/fB＜2.1(2)

条件式(2)规定整个系统的焦距对第3透镜L3与第4透镜L4的合成焦距之比，换言之，规定第3透镜L3与第4透镜L4的合成光焦度对整个系统的光焦度之比。通过构成为不在条件式(2)的上限以上，从而容易良好地补正球面像差并且抑制枕形的畸变像差。通过构成为不在条件式(2)的下限以下，从而容易良好地补正球面像差并且抑制桶形的畸变像差。

为了进一步提高与条件式(2)相关的效果，更优选满足下述条件式(2-2)。

1.5＜f/fB＜2.0(2-2)

另外，作为优选，该目镜3在将整个系统的焦距设为f、将第2透镜L2的焦距设为f2时满足下述条件式(3)。

-5.0＜f/f2＜-1.2(3)

条件式(3)规定整个系统的焦距对第2透镜L2的焦距之比，换言之，规定第2透镜L2的光焦度对整个系统的光焦度之比。通过构成为不在条件式(3)的上限以上，能够避免第2透镜L2的光焦度不足，色像差的补正变得容易。通过构成为不在条件式(3)的下限以下，能够避免第2透镜L2的光焦度过大，容易抑制色像差。

为了进一步提高与条件式(3)相关的效果，优选满足下述条件式(3-2)。

-2.5＜f/f2＜-1.5(3-2)

另外，作为优选，该目镜3在将整个系统的焦距设为f、将第2透镜L2的物体侧的面的近轴曲率半径设为R2f时满足下述条件式(4)。

-4.0＜f/R2f＜-2.0(4)

条件式(4)规定整个系统的焦距对第2透镜L2的物体侧的面的近轴曲率半径之比。通过构成为不在条件式(4)的上限以上，能够适当得到基于第2透镜L2的物体侧的面的像差补正的效果，特别是容易良好地进行像散的补正。通过构成为不在条件式(4)的下限以下，能够避免第2透镜L2的物体侧的面的近轴曲率半径的绝对值过小，容易抑制像散的过度补正。

为了进一步提高与条件式(4)相关的效果，更优选满足下述条件式(4-2)。

-3.5＜f/R2f＜-2.5(4-2)

就目镜3而言，例如如图1所示，其构成方式为，由使凸面朝向眼点侧的正弯月透镜的第1透镜L1、使凸面朝向眼点侧的负弯月透镜的第2透镜L2、使平面朝向物体侧的平凸透镜的第3透镜L3、使凸面朝向眼点侧的正弯月透镜的第4透镜L4构成。或者，目镜3如图2所示那样其构成方式为，由双凸透镜的第1透镜L1、双凹透镜的第2透镜L2、使凸面朝向眼点侧的正弯月透镜的第3透镜L3、使凸面朝向眼点侧的正弯月透镜的第4透镜L4构成。或者，目镜3如图3所示那样其构成方式为，由使凸面朝向眼点侧的正弯月透镜的第1透镜L1、双凹透镜的第2透镜L2、双凸透镜的第3透镜L3、使凸面朝向眼点侧的正弯月透镜的第4透镜L4构成。

构成目镜3的四枚的透镜可以设为均不接合的单透镜，在这样的情况下，与包括接合透镜的情况相比，设计自由度变高且容易得到更加良好的成像性能。特别是，优选第1透镜L1与第2透镜L2在隔着空气间隔下配置，这样的情况有利于像面弯曲的补正。

目镜3也可以具有非球面透镜。通过使用非球面透镜而有利于确保远心性、实现良好的成像性能。例如，图1所示的例子的目镜3使用了两枚非球面透镜。也可以将最物体侧的透镜以及最眼点侧的透镜的至少一方设为非球面透镜。通过将最物体侧的透镜设为非球面透镜，从而容易良好地补正高次像散。通过将最眼点侧的透镜设为非球面透镜，从而容易良好地补正高次球面像差。

上述优选结构、可能的结构能够任意组合，优选根据所要求的规格而适当选择采用。

接下来，对本发明的目镜的数值实施例进行说明。

[实施例1]

在图1中示出实施例1的目镜的透镜结构图。在表1、表2中分别示出实施例1的目镜的基本透镜数据和诸要素、非球面系数。在表1的Si一栏中示出在以将图像显示面1的面设为第0个而随着朝向眼点侧依次增加的方式对构成要素的各面标注面编号时的第i个(i＝0、1、2、3、…)面编号，在Ri一栏中示出第i个面的曲率半径，在Di一栏中示出第i个面与第i+1个面的光轴Z上的面间隔，在Ndj一栏中示出从物体侧起第j个(j＝1、2、3、…)光学要素的对d线(波长587.6nm)的折射率，在vdj一栏中示出从物体侧起第j个光学要素的对d线的阿贝数。

需要说明的是，在基本透镜数据中还包括光学部件2、4而记载。在与图像显示面1对应的面、与眼点EP对应的面的Si一栏中除面编号以外还分别记载了(OBJ)、(EP)。就曲率半径的符号而言，在面形状朝向物体侧凸出的情况下为正，在朝向眼点侧凸出的情况下为负。

在表1的框外下方，作为实施例1的目镜的诸要素，示出整个系统的焦距f、屈光度、表观视场的值。在表1中，长度的单位使用mm，屈光度的单位使用diopter，表观视场的单位使用度。表1所示的诸要素为对d线的值。

在表1的基本透镜数据的面编号中标注有＊标识的面为非球面，在曲率半径一栏中示出近轴曲率半径的数值。在表2中示出这些非球面的非球面系数。表2的非球面系数的数值的“E-n”(n：整数)是指“×10^-n”。非球面系数为通过下式表示的非球面式中的各系数KA、Am(m＝4、6、8、10)的值。

【数学式1】

Zd = \frac{C \times h^{2}}{1 + \sqrt{1 - KA \times C^{2} \times h^{2}}} + \underset{m}{Σ} Am \times h^{m}

其中，

Zd：非球面深度(从高度h的非球面上的点下垂到与非球面顶点相切的且与光轴垂直的平面的垂线的长度)

h：高度(从光轴到透镜面的距离)

C：近轴曲率

KA、Am：非球面系数(m＝4、6、8、10)

【表1】

实施例1

Si	Ri	Di	Ndj	vdj
					0(OBJ)	∞	4.19
1	∞	1.3000	1.51680	64.20
					2	∞	2.0468
^＊3	-25.6675	2.5700	1.53389	55.98
					^＊4	-8.2457	2.4265
5	-5.6743	2.1800	1.80809	22.76
					6	-20.3567	0.1006
7	∞	3.7400	1.80400	46.58
					8	-10.9768	0.1000
^＊9	-12.2349	1.8000	1.53389	55.98
					^＊10	-8.9793	1.5511
11	∞	1.0000	1.51680	64.20
					12	∞	11.0000
13(EP)	∞

f17.80

屈光度-1.01

表观视场31.51

【表2】

实施例1

面编号	3	4	9	10
					KA	1.0000000E+00	1.0000000E+00	1.0000000E+00	1.0000000E+00
A4	2.7873093E-04	4.2861299E-04	1.6013906E-04	2.4758224E-04
					A6	-4.5377734E-05	-3.1974298E-05	1.2486656E-06	1.7338243E-06
A8	2.6509064E-06	2.0906020E-06	7.8031746E-08	8.8390205E-08
					A10	-3.9901547E-08	-3.4250517E-08	-1.1821549E-09	-7.7934814E-10

在图4中从纸面左侧起依次示出实施例1的目镜的球面像差图、像散图、畸变像差(畸变)图、倍率色像差(倍率的色像差)图。在球面像差图中分别用实线、长虚线、短虚线示出关于d线(波长587.6nm)、C线(波长656.3nm)、F线(波长486.1nm)的像差，在像散图中用实线、短虚线分别示出弧矢方向、子午方向上的关于d线的像差，在畸变像差图中用实线示出关于d线的像差，在倍率色像差图中分别用长虚线、短虚线示出关于C线、F线的像差。球面像差图、像散图的横轴的单位为diopter，畸变像差图的横轴的单位为％，倍率色像差图的横轴的单位为分。球面像差图的是指将单位设为mm时的眼点的直径，其他的像差图的ω是指表观视场的一半的角度。

与上述的实施例1相关的各种数据的符号、含义、记载方法在没有特别说明的情况下与以下的实施例的各种数据的符号、含义、记载方法相同，因此以下省略重复说明。

[实施例2]

在图2中示出实施例2的目镜的透镜结构图。在表3、表4中分别示出实施例2的目镜的基本透镜数据和诸要素、非球面系数。在图5中从纸面左侧起依次示出实施例2的目镜的球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。

【表3】

实施例2

Si	Ri	Di	Ndj	vdj
					0(OBJ)	∞	4.19
1	∞	1.2000	1.51680	64.20
					2	∞	1.7500
^＊3	87.3155	3.6243	1.53389	55.98
					^＊4	-8.0416	2.0768
^＊5	-5.9154	1.3569	1.63351	23.63
					^＊6	31.1960	0.9014
7	-25.4245	2.6529	1.80400	46.58
					8	-10.6179	0.1000
9	-38.2913	2.7480	1.83481	42.73
					10	-12.2297	1.4883
11	∞	1.0000	1.51680	64.20
					12	∞	11.0000
13(EP)	∞

f17.52

屈光度-1.01

表观视场31.70

【表4】

实施例2

面编号	3	4	5	6
					KA	1.0000000E+00	1.0000000E+00	1.0000000E+00	1.0000000E+00
A4	-3.3491403E-04	4.7681939E-04	2.8817659E-04	-3.1080604E-04
					A6	2.4819583E-05	1.6832141E-05	-3.5332394E-07	-1.9660410E-06
A8	-6.4214025E-07	-5.9040830E-07	-8.8367233E-07	1.4256614E-07
					A10	1.0088799E-08	5.9078728E-09	1.8941621E-08	-1.4248960E-09

[实施例3]

在图3中示出实施例3的目镜的透镜结构图。在表5、表6中分别示出实施例3的目镜的基本透镜数据和诸要素、非球面系数。在图6中从纸面左侧起依次示出实施例3的目镜的球面像差图、像散图、畸变像差图、倍率色像差图。

【表5】

实施例3

Si	Ri	Di	Ndj	vdj
					0(OBJ)	∞	4.19
1	∞	1.2000	1.51680	64.20
					2	∞	2.5000
3	-19.5314	1.9031	1.85026	32.27
					4	-10.6974	2.9112
^＊5	-5.9196	1.4502	1.63351	23.63
					^＊6	50.5339	0.1000
7	29.1727	4.3873	1.83481	42.73
					8	-12.7774	0.1000
^＊9	-16.1858	1.8000	1.53389	55.98
					^＊10	-9.0924	1.4885
11	∞	1.0000	1.51680	64.20
					12	∞	11.0000
13(EP)	∞

f17.77

屈光度-1.02

表观视场31.46

【表6】

实施例3

面编号	5	6	9	10
					KA	1.0000000E+00	1.0000000E+00	1.0000000E+00	1.0000000E+00
A4	-7.9724763E-04	-3.8318206E-04	1.3771696E-04	2.4070790E-04
					A6	1.7596716E-05	9.3858121E-06	-4.8015866E-06	2.6951344E-07
A8	-7.7786105E-07	-1.4975246E-07	1.5493942E-08	2.0487119E-08
					A10	3.6408688E-08	1.3648071E-09	-1.1586252E-10	-9.4610163E-11

在表7中示出上述实施例1～3的上述条件式(1)～(4)的对应值。表7的数据是关于d线的数据。

【表7】

根据以上的数据可知，实施例1～3的目镜的表观视场约为31°具有足够的宽度，能够以四枚的透镜这样的较少的透镜枚数构成为小型，整个系统的焦距为17mm左右成为能够实现高倍率的观察的结构，并且确保了物体侧的远心性，诸像差被良好地补正且具有高光学性能。

接下来，对本发明的摄像装置的实施方式进行说明。图7是表示本发明的摄像装置的一实施方式的照相机100的背面侧的简略结构的立体图。照相机100在照相机主体102的上部具备取景器101。取景器101具有本发明的实施方式的目镜。另外，照相机100在照相机主体102的背面具备：用于进行各种设定的操作按钮103、用于进行变倍的变焦杆104、显示图像及/或各种设定画面的显示器106，在照相机主体102的上表面具备快门按钮105。在照相机100中，由在照相机主体102的前表面所配设的摄像透镜(未图示)拍摄的被摄体图像被形成在摄像元件(不图示)的摄像面上。使用者从背面侧经由取景器101观察被摄体的取景器图像。

图8是表示本发明的摄像装置的其他实施方式的照相机200的正面侧的简略结构的立体图。就照相机200而言，并非内置取景器，而是具备本发明的实施方式的取景器作为外置取景器201。外置取景器201具有本发明的实施方式的目镜。照相机200在照相机主体202的上表面具备快门按钮205、电源按钮207、触点式插座(hotshoe)208，在照相机主体202的前表面中央部安装有摄像透镜209。外置取景器201以拆装自如的方式安装于触点式插座208。在照相机200中，由摄像透镜209拍摄的被摄体图像被形成在摄像元件(未图示)的摄像面上。使用者从背面侧经由取景器201观察被摄体的取景器图像。

以上，列举实施方式以及实施例对本发明进行了说明，然而本发明并不限定于上述实施方式以及实施例，而能够进行各种变形。例如各透镜的曲率半径、面间隔、折射率、阿贝数、非球面系数等的值不限定于上述各数值实施例中示出的值，也可以采用其他值。

Claims

1.一种目镜，其特征在于，

从观察物体侧依次由具有正光焦度的第1透镜、具有负光焦度的第2透镜、具有正光焦度的第3透镜、具有正光焦度的第4透镜构成，

在将整个系统的焦距设为f，将所述第1透镜与所述第2透镜的合成焦距设为fA时，满足下述条件式(1)，

-3.5＜f/fA＜0.0(1)。

2.根据权利要求1所述的目镜，其中，

在将所述第3透镜与所述第4透镜的合成焦距设为fB时，满足下述条件式(2)，

1.0＜f/fB＜2.1(2)。

3.根据权利要求1或2所述的目镜，其中，

在将所述第2透镜的焦距设为f2时，满足下述条件式(3)，

-5.0＜f/f2＜-1.2(3)。

4.根据权利要求1或2所述的目镜，其中，

在将所述第2透镜的物体侧的面的近轴曲率半径设为R2f时，满足下述条件式(4)，

-4.0＜f/R2f＜-2.0(4)。

5.根据权利要求3所述的目镜，其中，

-4.0＜f/R2f＜-2.0(4)。

6.根据权利要求1所述的目镜，其中，

满足下述条件式(1-2)，

-2.0＜f/fA＜0.0(1-2)。

7.根据权利要求1所述的目镜，其中，

满足下述条件式(1-3)，

-1.5＜f/fA＜-0.5(1-3)。

8.根据权利要求2所述的目镜，其中，

满足下述条件式(2-2)，

1.5＜f/fB＜2.0(2-2)。

9.根据权利要求3所述的目镜，其中，

满足下述条件式(3-2)，

-2.5＜f/f2＜-1.5(3-2)。

10.根据权利要求4所述的目镜，其中，

满足下述条件式(4-2)，

-3.5＜f/R2f＜-2.5(4-2)。

11.根据权利要求5所述的目镜，其中，

满足下述条件式(4-2)，

-3.5＜f/R2f＜-2.5(4-2)。

12.一种摄像装置，

具备权利要求1至11中任一项所述的目镜。