JP2004333937A - ファインダー光学系及びそれを備えたカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】正レンズと負レンズの配置を適切に行うことによって、物体の像を良好に観察できる観察光学系、視度調整時の収差変動が少ない観察光学系、さらには、その観察光学系を備えたカメラを提供する。
【解決手段】像正立光学系Ｇ１と、接眼光学系Ｇ２を備えている。像正立光学系Ｇ１は物体像側入射面が凸面を有するプリズムＰで構成されている。接眼光学系Ｇ２は、両凸正レンズＬ２１と、アイポイント側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ２２とで構成され次の条件式を満足する。
０ ＜ Ｓ ＜ ０．３
０．０５ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１５
ただし、Ｓ＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）、ｒ１は負レンズの物体像側の面の曲率半径、ｒ２は負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ｄ１は両凸正レンズと負レンズとの空気間隔で、変更される場合は視度が−０．８ディオプターに調整されたときの空気間隔、ｆは接眼光学系の焦点距離である。
【選択図】 図１
【解決手段】像正立光学系Ｇ１と、接眼光学系Ｇ２を備えている。像正立光学系Ｇ１は物体像側入射面が凸面を有するプリズムＰで構成されている。接眼光学系Ｇ２は、両凸正レンズＬ２１と、アイポイント側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ２２とで構成され次の条件式を満足する。
０ ＜ Ｓ ＜ ０．３
０．０５ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１５
ただし、Ｓ＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）、ｒ１は負レンズの物体像側の面の曲率半径、ｒ２は負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ｄ１は両凸正レンズと負レンズとの空気間隔で、変更される場合は視度が−０．８ディオプターに調整されたときの空気間隔、ｆは接眼光学系の焦点距離である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真用カメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に搭載して使用するのに好適なファインダー光学系及びそれを備えたカメラに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、カメラ等の観察光学系の接眼レンズとしては、１枚の正レンズで構成したものと正、負のパワーを持つ２枚のレンズで構成したものが良く知られている。
このうち、１枚の正レンズで構成した接眼レンズでは、光線高が大きくなると球面収差等の収差補償が困難になってくるという不都合がある。
これに対して、正、負の２枚構成の接眼レンズは、正レンズによって生じる収差を負レンズによってキャンセルすることができるため、良好な性能が確保できる。
このような正、負の２枚構成の接眼レンズとしては、例えば、次の特許文献１や特許文献２に記載のものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１３３１２７号公報
【特許文献２】
特開平０２−３０４４０９号公報（第１図〜第７図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１，２に記載の接眼レンズのように正、負の２枚構成の場合、正レンズのパワーのみを強くしていくと、接眼レンズ全体のパワーが強くなっていくためファインダー倍率が上がっていく反面、発生する収差が増加する。このため、正レンズのパワーを強くするに伴い負レンズのパワーも強くしなければならず、視度調整を行うために正レンズを光軸に沿って動かしたときに収差の変動が大きくなってしまうという不都合が生じていた。
また、負レンズのアイポイント側の面を凹面として曲率半径を小さくすると、太陽等の強い光源を背にして被写体を観察したときに観察者側からファインダーに入射してくる光束が、負レンズのアイポイント側の面で反射して瞳に入射してくるといった状況が起こりうるため好ましくない。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、正レンズと負レンズの配置を適切に行うことによって、物体の像を良好に観察できる観察光学系を提供することを目的としている。また、視度調整時の収差変動が少ない観察光学系を提供することを目的としている。さらには、その観察光学系を備えたカメラを提供することを目的としている。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明による観察光学系は、物体像を正立正像化する像正立光学系と、前記正立正像化された物体像を観察するための接眼光学系を備えた観察光学系において、前記像正立光学系は、少なくとも一つのプリズムを有して構成され、前記プリズムの物体像側入射面が凸面を有し、前記接眼光学系は、物体像側から順に、両面が凸形状の正の単レンズと、アイポイント側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとから構成され、次の条件式（１），（２）を満足することを特徴としている。
０ ＜ Ｓ ＜ ０．３ …（１）
０．０５ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１５ …（２）
ただし、Ｓ＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）であり、ｒ１は前記負レンズの物体像側の面の曲率半径、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ｄ１は前記正レンズと負レンズとの空気間隔であって、ｄ１が変更される観察光学系の場合は視度が−０．８ディオプターに調整されたときの空気間隔、ｆは接眼光学系の焦点距離である。
【０００７】
また、本発明による観察光学系は、前記正の単レンズの物体像側の面が非球面であることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明による観察光学系は、前記負レンズを固定し、前記正の単レンズを移動させることにより視度調整を行なうようにしたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明による観察光学系は、前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から１７．４ｍｍ離れた位置で前記物体像が観察でき、且つ、次の条件式（３）を満足することを特徴としている。
０．８６ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．７２ …（３）
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。
【００１０】
また、本発明による観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための対物光学系を備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明による観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための液晶表示素子を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明による観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するためのスクリーンマットを備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明によるカメラは、上記いずれかの発明の観察光学系と、撮影光学系とを備えている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明のように、像正立光学系をプリズムで構成し、この正立正像プリズムの物体像側入射面にフィールドレンズを一体化させて凸面を形成すれば、部品点数を削減しコストダウンを図ることができる。そして、このフィールドレンズの効果により、正立正像プリズムに入射する光束の入射角を小さくして光束を効率よく接眼レンズに導くことができる。
【００１５】
また、本発明では、接限レンズは、物体像側から順に、両面が凸形状の正の単レンズと、アイポイント側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとから構成されている。負レンズを両側または物体像側に凹面を持つ形状とするのではなく、物体像側の面を凸面を向けた（即ち、アイポイント側に凹面を向けた）メニスカス形状にすれば、正レンズ（両面が凸形状の正の単レンズ）の両面にかかる正パワーの負荷を、該正レンズの両面と上記負レンズの物体像側の面との３つの面に分担させることができる。このため、正レンズの曲率半径を緩くすることができ、収差の発生を抑えることができ、収差の補正も良好に行うことができる。
【００１６】
条件式（１）は、上記負レンズの形状を規定する条件式である。
０ ＜ Ｓ ＜ ０．３ …（１）
ただし、Ｓ＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）であり、ｒ１は前記負レンズの物体像側の面の曲率半径、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径である。
条件式（１）の下限値を下回ると、アイポイント側に凹面を向けた負レンズではなくなってしまう。
一方、条件式（１）の上限値を上回ると、負パワーが強くなりすぎ、接眼光学系全体でのパワーが弱くなってしまいファインダー倍率が小さくなってしまう。また、接眼光学系のパワーを強く保つために正レンズのパワーを強くすると、視度調整で正レンズを動かしたときの収差の変動が大きくなってしまうので好ましくない。
【００１７】
なお、次の条件式（１’）を満足すると収差補正により好ましい。
０．１ ＜ Ｓ ＜ ０．２ …（１’）
また、条件式（１）に対して、条件式（１’）の下限値、上限値のいずれか一方のみを限定してもよい。
【００１８】
条件式（２）は、正レンズと負レンズとの距離を規定する条件式であり、接眼光学系全体のパワーを強く保ち、且つ、収差の補正を良好に行うための条件式である。
０．０５ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１５ …（２）
ただし、ｄ１は前記正レンズと負レンズとの空気間隔であって、ｄ１が変更される観察光学系の場合は視度が−０．８ディオプターに調整されたときの空気間隔、ｆは接眼光学系の焦点距離である。
条件式（２）の下限値を下回ると、正レンズと負レンズとの距離が小さくなってしまい、接眼光学系全体のパワーを強くするためには正レンズのパワーを強くしなければならず、結果として球面収差の補正を十分に行うことができない。
一方、条件式（２）の上限値を上回ると、正レンズと負レンズとの距離が不必要に大きく離れてしまい、接眼光学系を小型化することができなくなる。
【００１９】
なお、次の条件式（２’）を満足するとより好ましい。
０．０８ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１４ …（２’）
条件式（２’）を満足すれば、接眼光学系の小型化と収差補正とのバランスがとりやすくなる。
【００２０】
条件式（３）は、負レンズのアイポイント側の面を規定する条件式であり、負レンズのアイポイント側から入射してくる光束によって発生するゴースト光を防ぐための条件式である。
０．８６ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．７２ …（３）
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。
即ち、負レンズのアイポイント側の面の曲率半径ｒ２は、具体的には、ほぼ
１５ｍｍ＜ｒ２＜３０ｍｍ
を満足するのが好ましい。
【００２１】
条件式（３）の下限値を下回ると、負レンズのアイポイント側の面の曲率半径が小さくなりすぎ、太陽等の強い光源を背にして観察したときに、アイポイント側から入射してくる光束が負レンズのアイポイント側の面で反射し、その反射光束がゴースト光となり瞳に入射してくるため良好な観察像が得られない。また、負レンズのアイポイント側の面の曲率半径が小さくなると、実質的にアイレリーフが短くなってしまうため望ましくない。
一方、条件式（３）の上限値を上回ると、カメラ上部から入射してくる光が瞳で反射し、さらにその光束が負レンズのアイポイント側の面で反射を起こしてゴースト光となり、瞳に再び入射してくるため良好な観察像が得られない。
【００２２】
また、本発明の観察光学系においては、前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から１７．４ｍｍ離れた位置での物体像の射出半画角ω（度）が、９．１度から５．０度の範囲内であるのが好ましい。
上記物体像の射出半画角ω（度）が上記範囲の下限値を下回ると、観察視野が小さくなってしまう。
一方、上記物体像の射出半画角ω（度）が上記範囲の上限値を上回ると、光学系が大型化してしまう傾向がある。
【００２３】
また、本発明の観察光学系は、次の条件式（３’）を満足するとさらに良い。
１．０ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．６ …（３’）
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。
条件式（３’）を満足すれば、アイレリーフの確保とゴースト低減のためにより好ましい。
【００２４】
また、本発明のように正レンズの物体像側の面に非球面を用いれば、良好な収差の補正を行うことができる。
正レンズのパワーを強くすると、球面収差の発生量が大きくなるため収差補正不足となり観察像の劣化につながる。そこで、本発明では、正レンズの物体像側の面に非球面を用い、光軸から離れるにしたがってパワーが弱くなる非球面形状とすることで球面収差の発生を抑えている。
【００２５】
また、本発明の観察光学系では、負レンズを固定し、視度調整を正レンズを移動させることで行うようにしている。視度調整のために正レンズと負レンズの両方を光軸に沿って移動させると負レンズよりアイポイント側にスペースが必要になってくると同時に、正レンズのみを移動させたときと比べて視度調整のためのパワーが小さいために移動量が大きくなってしまう。
【００２６】
その他、本発明の観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための対物光学系を備えると良い。
【００２７】
また、本発明の観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための液晶表示素子を備えても良い。
【００２８】
また、本発明の観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するためのスクリーンマットを備えても良い。
【００２９】
また、本発明の観察光学系は、次の条件式（４）を満足すれば、小型化を行うことができる。
１．０ ＜ Ｙ／Ｙｐ ＜ ３．０ …（４）
ただし、Ｙは物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長、Ｙｐは仮定した入射瞳径であり、Ｙｐ＝４．０ｍｍと定義する。
条件式（４）は、物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長と入射瞳径の比を規定する条件式である。
条件式（４）の下限値を下回ると、視野系として目視できる範囲が小さくなり、観察しづらくなってしまう。もしくは、倍率を大きくすると接眼光学系のパワーが強くなり、収差が発生しやすくなってしまう。
一方、条件式（４）の上限値を上回ると、全体の径が大きくなってしまい、小型化が困難になる。
なお、条件式（４）の上限値を２．３とした条件式を満足すれば、より小型化に有利となる。
また、条件式（４）の下限値を１．３とした条件式を満足すれば、より観察しやすい視野が得やすくなる。
【００３０】
また、本発明の観察光学系は、撮影光学系を備えたカメラに用いるのが好ましい。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第１実施例〜第３実施例
図１は本発明の観察光学系の第１実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図、図２は第１実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。図３は本発明の観察光学系の第２実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図、図４は第２実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。図５は本発明の観察光学系の第３実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図、図６は第３実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。図中、ＩＭは物体像の像面、ＩＰはアイポイント、Ｙは物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長である。
【００３２】
第１〜第３実施例の観察光学系は、いずれも、物体像側から順に、物体像を正立正像化する像正立光学系Ｇ１と、正立正像化された物体像を観察するための接眼光学系Ｇ２を備えている。
像正立光学系Ｇ１は、プリズムＰで構成されている。プリズムＰの物体像側の面は凸面を有している。
接眼光学系Ｇ２は、物体像側から順に、両面が凸形状の正の単レンズＬ２１と、アイポイント側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２２とで構成されている。
正の単レンズＬ２１は、物体像側の面が光軸から離れるにつれてパワーが弱くなる非球面形状に形成されている。
また、上記各実施例の観察光学系では、視度調整は、負レンズＬ２２を固定し、正の単レンズＬ２１を移動させて行うようになっている。
【００３３】
次に、第１〜第３実施例の観察光学系を構成する光学部材の数値データを示す。数値データ中、ｒ１、ｒ２…は物体像側から順に示した各光学部材の面の曲率半径、ｄ１、ｄ２…は物体像側から順に示した各光学部材の肉厚又は各光学部材面間の間隔（単位：ｍｍ）、ｎｄ１、ｎｄ２…は物体側から順に示した各光学部材のｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２…は物体側から順に示した各光学部材のアッベ数を表している。
また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０・・・としたとき、次の式で表される。
なお、これらの記号は、各実施例において共通である。
また、各実施例に共通して、物体像面はプリズムＰの物体像側の面頂と接しており、物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長Ｙを６．７２ｍｍとしている。
【００３４】
数値データ１（第１実施例）
【００３５】
【００３６】
数値データ２（第２実施例）
【００３７】
【００３８】
数値データ３（第３実施例）
【００３９】
【００４０】
次に各実施例における条件式の対応値を次の表１に示す。
なお、表１中の条件式（４）の対応値は瞳径Ｙｐ＝４．０ｍｍで計算してある。
表１
【００４１】
なお、上記各実施例の観察光学系において、プリズムＰ内の反射面数は１つでも、２つでも、３つでもよい。
また、例えば、上記各実施例の観察光学系をフイルム用、電画撮影用の一眼レフレックスカメラのファインダーとして用いる場合は、スクリーンマット、ペンタダハプリズム、接眼光学系の順に配置するのが好ましい。そして、スクリーンマットの物体側には、撮影レンズ系と、スクリーンマット側に像を反射させるクイックリターンミラーやハーフプリズム等の光路分割光学素子とを配置するとよい。
【００４２】
また、上記構成においてスクリーンマットに換えて、液晶表示素子を用いて電子ビューファインダーとしてもよい。
液晶表示素子に表示する物体像は、観察光学系とは別体に設けられた撮影光学系と、その被写体の像側に撮像素子（例えばＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサー）を配置し、撮像素子からの被写体像の電気信号をコントローラーを介して液晶表示素子に伝送し、物体像を表示させるようにしてもよい。
このように構成すれば、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ用の電子ファインダーとすることができる。
【００４３】
また、フイルム用のコンパクトカメラ、電画撮影用のコンパクトなデジタルカメラに本発明の観察光学系を用いる場合は、対物レンズで物体像を形成し、観察光学系を実像式ファインダーとして構成することが好ましい。
この場合、撮影レンズ系と観察光学系は別体で構成される。
【００４４】
また、本発明に用いる像正立正像プリズムとしては、ポロプリズムや、ポロプリズムを複数に分離させた複数のプリズムで構成してもよい。また、ダハプリズムとペンタプリズムの２つのプリズムの組み合わせで構成してもよい。その他、像を正立化するために利用できる反射構成であれば本発明のその他の構成要件を満たす範囲内でどのように変更しても構わない。
【００４５】
次に、本発明の観察光学系を用いた装置の実施例について説明する。
図７は本発明の観察光学系を備えた一眼レフカメラの一実施例を示す概略構成図である。
図７に示す実施例の一眼レフカメラ１は、図示しないマウント部により、カメラに対して撮影レンズ２が交換可能に構成されている。なお、本発明では、撮影レンズを含まない構成であっても、撮影レンズが装着可能に構成されていれば一眼レフカメラであるものと定義する。
【００４６】
図７において、４は電子撮像素子としてのＣＣＤであり、このＣＣＤ４からの信号をもとに処理回路で画像処理を行い、メモリーに画像情報を記憶させる。記憶された画像情報は、図示しないパソコン等により画像表示を行ったり、種々の情報記憶媒体に情報を記録し、保管することができる。
５は撮影レンズ２の光軸３上に撮影レンズ２とＣＣＤ４との間に配置されたクイックリターンミラーである。６はクイックリターンミラー５より反射された光路に配置されたファインダースクリーンであり、入射面又は射出面側は砂ずり面等で構成されている。７は本発明の像正立光学系としてのペンタダハプリズムであり、ペンタダハプリズム７は光路順に、凸面入射面７ａ、ダハ反射面７ｂ、平面反射面７ｃ、平面射出面７ｄを備えて構成されている。８は接眼レンズである。ペンタダハプリズム７、接眼レンズ８は、本発明の観察光学系として、上記第１〜第３実施例に示す何れかの態様で構成されている。
接眼レンズ８の射出側には、カバーガラスとしての平行平面板９が設けられている。そして、射出した光束は観察者の瞳１０に導かれ、撮影しようとする画像が観察される。
【００４７】
なお、本発明の一眼レフカメラは、撮影レンズ２が一眼レフカメラ本体と一体化した交換可能でない構成であっても構わない。
また、図８に示すように、ＣＣＤ４の代わりに写真用フイルムを配置した構成であっても構わない。図８は本発明の観察光学系を備えた一眼レフカメラの他の実施例を示すフィルム用一眼レフカメラの概略構成図である。
また、クイックリターンミラー５の代わりにハーフミラーや光路分割プリズムを用いた構成であっても構わない。
また、スクリーン面６は砂ずり面のほかに、微小プリズムの集合した面や、ホログラム面等で構成してもよい。
また、スクリーン面６に対向する面をフレネルレンズ面や凸面等の収斂作用を持つ光学面で構成し、画面周辺の集光作用を高めるようにしてもよい。
【００４８】
また、カバーガラス９はあってもなくてもよいが、カバーガラス９を有する構成においては、射出半画角の定義において、接眼レンズ８の第２レンズ成分８ｂの射出面から空気換算長でもって光軸方向に１７．４ｍｍ離れた光軸上の点での最軸外主光線と光軸とのなす角とする。
また、視度調整を行う構成とする場合は、接眼レンズ８の第１レンズ成分８ａを光軸上で移動させて行うようにし、第２レンズ成分８ｂを固定する。
なお、レンズ移動による視度調節を行わない構成としてもよい。例えば、接眼レンズを固定し、視度調整の際はカバーガラスを図示しない視度補正レンズに交換するように構成してもよい。
【００４９】
図９は図７、図８に示す実施例のカメラにおける砂ずり面等で構成されるスクリーン面６を示したものである。スクリーン面６上若しくはその近傍には、視野範囲を制限するための構成（例えば黒塗り、視野枠等）が施されている。なお、Ｙは、スクリーン面６上における観察可能な範囲の画面対角長である。
【００５０】
図９〜１２は本発明の観察光学系を用いた実像式ファインダーの実施例を示す概略構成図である。図中、１１は対物光学系、１３は視野枠、１５は本発明の観察光学系における接眼レンズである。
本発明の観察光学系に適用可能な像正立光学系の構成は、上記各実施例における構成に限定されるものではなく、例えば、図１０に示すようにペンタプリズム１２と物体像側入射面１４ａが凸面形状のダハプリズム１４とを組み合わせた構成や、図１１に示すように鈍角反射面１６と物体像側入射面１７ａが凸面形状であるとともに、Ｚ字光路をとるダハ反射面を有するプリズム１７とを組み合わせた構成や、図１２に示すようにダハプリズム１８と物体像側入射面１９ａが凸面形状であるペンタプリズム１９とを組み合わせた構成や、図１３に示すように入射面が凸面形状である三角プリズム２０と物体像側入射面２１ａが凸面形状であるペンタダハプリズム２１の組み合わせ等種々の構成が可能である。
【００５１】
図１４〜図１６は本発明による観察光学系をコンパクトタイプのデジタルカメラに組み込んだ実施例の概念図であり、図１４はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１５は同後方斜視図、図１６はデジタルカメラ４０の内部構成を示す断面図である。
デジタルカメラ４０は、この実施例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、平行平面板群Ｆ中の近赤外カットフィルターと光学的ローパスフィルターを介してＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５１には記録手段５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【００５２】
さらに、ファインダー用光路４４上にはファインダー用対物光学系５３が配置してある。このファインダー用対物光学系５３によって形成された物体像は、本発明の観察光学系における像正立光学系として構成された、物体像側入射面５５ａが凸面形状に形成されたプリズム群５５の視野枠５７上に形成される。このプリズム群５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く、本発明の観察光学系における接眼光学系５９が配置されている。なお、撮影光学系４１及びファインダー用対物光学系５３の入射側、接眼光学系５９の射出側にそれぞれカバー部材５０が配置されている。
なお、図１６の例では、カバー部材５０として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
【００５３】
以上のように、本発明の観察光学系及びそれを用いたカメラによれば、特許請求の範囲に記載した発明の他に、下記のような特徴を備えている。
【００５４】
（１）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。
０．１ ＜ Ｓ ＜ ０．２
ただし、Ｓ＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）であり、ｒ１は前記負レンズの物体像側の面の曲率半径、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径である。
【００５５】
（２）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は上記（１）に記載の観察光学系。
０．８ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１４
ただし、ｄ１は前記正の単レンズと負レンズとの空気間隔であって、ｄ１が変更される観察光学系の場合は視度が−０．８ディオプターに調整されたときの空気間隔、ｆは接眼光学系の焦点距離である。
【００５６】
（３）前記正の単レンズの物体像側の面が非球面であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の観察光学系。
【００５７】
（４）前記非球面が、光軸から離れるにつれてパワーが弱くなる非球面形状であることを特徴とする請求項２又は上記（３）に記載の観察光学系。
【００５８】
（５）前記負レンズを固定し、前記正の単レンズを移動させることにより視度調整を行なうようにしたことを特徴とする上記（４）に記載の観察光学系。
【００５９】
（６）前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から１７．４ｍｍ離れた位置で前記物体像が観察でき、且つ、次の条件式を満足するようにしたことを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の観察光学系。
０．８６ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．７２
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。
【００６０】
（７）前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から１７．４ｍｍ離れた位置での物体像の射出半画角ω（度）が、９．１度〜１５．０度の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の観察光学系。
【００６１】
（８）次の条件式を満足することを特徴とする請求項４又は上記（７）に記載の観察光学系。
１．０ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．６
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。
【００６２】
（９）前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための対物光学系を備えたことを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の観察光学系。
【００６３】
（１０）前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための液晶表示素子を備えたことを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の観察光学系。
【００６４】
（１１）前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するためスクリーンマットを備えたことを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の観察光学系。
【００６５】
（１２）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜８、上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の観察光学系。
１．０ ＜ Ｙ／Ｙｐ ＜ ３．０
ただし、Ｙは物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長、Ｙｐは仮定した入射瞳径であり、Ｙｐ＝４．０ｍｍと定義する。
【００６６】
（１３）上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の観察光学系と、撮影光学系とを備えたカメラ。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の観察光学系及びそれを備えたカメラによれば、正レンズと負レンズの配置を適切に行うことによって、物体の像を良好に観察できる観察光学系を提供することができる。また、視度調整時の収差変動が少ない観察光学系を提供することができる。さらには、そのような観察光学系を備えたカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の観察光学系の第１実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図である。
【図２】第１実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３】本発明の観察光学系の第２実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図である。
【図４】第２実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図５】本発明の観察光学系の第３実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図である。
【図６】第３実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図７】本発明の観察光学系を備えた一眼レフカメラの一実施例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の観察光学系を備えた一眼レフカメラの一実施例を示す概略構成図である。
【図９】図７、図８に示す実施例のカメラにおける砂ずり面等で構成されるスクリーン面６を示す説明図である。
【図１０】本発明の観察光学系に適用可能な像正立光学系の一変形例を示すファインダー光学系の概略構成図である。
【図１１】本発明の観察光学系に適用可能な像正立光学系の他の変形例を示すファインダー光学系の概略構成図である。
【図１２】本発明の観察光学系に適用可能な像正立光学系のさらに他の変形例を示すファインダー光学系の概略構成図である。
【図１３】本発明の観察光学系に適用可能な像正立光学系のさらに他の変形例を示すファインダー光学系の概略構成図である。
【図１４】本発明による観察光学系をコンパクトタイプのデジタルカメラに組み込んだ実施例の概念図であり、デジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図である。
【図１５】図１４のデジタルカメラの同後方斜視図である。
【図１６】図１４のデジタルカメラ４０の内部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 像正立光学系
Ｐ 物体像側の面が凸面形状の正像正立プリズム
Ｇ２ 接眼光学系
Ｌ２１ 両面が凸形状の正の単レンズ
Ｌ２２ アイポイント側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ
ＩＭ 物体像の像面
ＩＰ アイポイント
Ｙ 物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長
１ 一眼レフカメラ
２ 撮影レンズ
３ 光軸
４ 電子撮像素子（ＣＣＤ）
５ クイックリターンミラー
６ ファインダースクリーン
７ ペンタダハプリズム
７ａ 凸面入射面
７ｂ ダハ反射面
７ｃ 平面反射面
７ｄ 平面射出面
８ 接眼レンズ
９ 平行平面板
１０ 観察者の瞳
１１ 対物光学系
１２ ペンタプリズム
１３ 視野枠
１４，１８ ダハプリズム
１４ａ，１７ａ，１９ａ，２１ａ 物体像側入射面
１５ 接眼レンズ
１６ 鈍角反射面
１７ プリズム
１９ ペンタプリズム
２０ 三角プリズム
２１ ペンタダハプリズム
４０ コンパクトタイプのデジタルカメラ
４１ 撮影光学系
４２ 撮影用光路
４３ ファインダー光学系
４４ ファインダー用光路
４５ シャッター
４６ フラッシュ
４７ 液晶表示モニター
４９ ＣＣＤ
５０ カバー部材
５１ 処理手段
５２ 記録手段
５３ ファインダー用対物光学系
５５ プリズム群（像正立光学系）
５５ａ 物体像側入射面
５７ 視野枠
５９ 接眼光学系
【発明の属する技術分野】
本発明は、写真用カメラ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に搭載して使用するのに好適なファインダー光学系及びそれを備えたカメラに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、カメラ等の観察光学系の接眼レンズとしては、１枚の正レンズで構成したものと正、負のパワーを持つ２枚のレンズで構成したものが良く知られている。
このうち、１枚の正レンズで構成した接眼レンズでは、光線高が大きくなると球面収差等の収差補償が困難になってくるという不都合がある。
これに対して、正、負の２枚構成の接眼レンズは、正レンズによって生じる収差を負レンズによってキャンセルすることができるため、良好な性能が確保できる。
このような正、負の２枚構成の接眼レンズとしては、例えば、次の特許文献１や特許文献２に記載のものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１３３１２７号公報
【特許文献２】
特開平０２−３０４４０９号公報（第１図〜第７図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１，２に記載の接眼レンズのように正、負の２枚構成の場合、正レンズのパワーのみを強くしていくと、接眼レンズ全体のパワーが強くなっていくためファインダー倍率が上がっていく反面、発生する収差が増加する。このため、正レンズのパワーを強くするに伴い負レンズのパワーも強くしなければならず、視度調整を行うために正レンズを光軸に沿って動かしたときに収差の変動が大きくなってしまうという不都合が生じていた。
また、負レンズのアイポイント側の面を凹面として曲率半径を小さくすると、太陽等の強い光源を背にして被写体を観察したときに観察者側からファインダーに入射してくる光束が、負レンズのアイポイント側の面で反射して瞳に入射してくるといった状況が起こりうるため好ましくない。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、正レンズと負レンズの配置を適切に行うことによって、物体の像を良好に観察できる観察光学系を提供することを目的としている。また、視度調整時の収差変動が少ない観察光学系を提供することを目的としている。さらには、その観察光学系を備えたカメラを提供することを目的としている。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明による観察光学系は、物体像を正立正像化する像正立光学系と、前記正立正像化された物体像を観察するための接眼光学系を備えた観察光学系において、前記像正立光学系は、少なくとも一つのプリズムを有して構成され、前記プリズムの物体像側入射面が凸面を有し、前記接眼光学系は、物体像側から順に、両面が凸形状の正の単レンズと、アイポイント側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとから構成され、次の条件式（１），（２）を満足することを特徴としている。
０ ＜ Ｓ ＜ ０．３ …（１）
０．０５ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１５ …（２）
ただし、Ｓ＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）であり、ｒ１は前記負レンズの物体像側の面の曲率半径、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ｄ１は前記正レンズと負レンズとの空気間隔であって、ｄ１が変更される観察光学系の場合は視度が−０．８ディオプターに調整されたときの空気間隔、ｆは接眼光学系の焦点距離である。
【０００７】
また、本発明による観察光学系は、前記正の単レンズの物体像側の面が非球面であることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明による観察光学系は、前記負レンズを固定し、前記正の単レンズを移動させることにより視度調整を行なうようにしたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明による観察光学系は、前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から１７．４ｍｍ離れた位置で前記物体像が観察でき、且つ、次の条件式（３）を満足することを特徴としている。
０．８６ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．７２ …（３）
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。
【００１０】
また、本発明による観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための対物光学系を備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明による観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための液晶表示素子を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明による観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するためのスクリーンマットを備えたことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明によるカメラは、上記いずれかの発明の観察光学系と、撮影光学系とを備えている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明のように、像正立光学系をプリズムで構成し、この正立正像プリズムの物体像側入射面にフィールドレンズを一体化させて凸面を形成すれば、部品点数を削減しコストダウンを図ることができる。そして、このフィールドレンズの効果により、正立正像プリズムに入射する光束の入射角を小さくして光束を効率よく接眼レンズに導くことができる。
【００１５】
また、本発明では、接限レンズは、物体像側から順に、両面が凸形状の正の単レンズと、アイポイント側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとから構成されている。負レンズを両側または物体像側に凹面を持つ形状とするのではなく、物体像側の面を凸面を向けた（即ち、アイポイント側に凹面を向けた）メニスカス形状にすれば、正レンズ（両面が凸形状の正の単レンズ）の両面にかかる正パワーの負荷を、該正レンズの両面と上記負レンズの物体像側の面との３つの面に分担させることができる。このため、正レンズの曲率半径を緩くすることができ、収差の発生を抑えることができ、収差の補正も良好に行うことができる。
【００１６】
条件式（１）は、上記負レンズの形状を規定する条件式である。
０ ＜ Ｓ ＜ ０．３ …（１）
ただし、Ｓ＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）であり、ｒ１は前記負レンズの物体像側の面の曲率半径、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径である。
条件式（１）の下限値を下回ると、アイポイント側に凹面を向けた負レンズではなくなってしまう。
一方、条件式（１）の上限値を上回ると、負パワーが強くなりすぎ、接眼光学系全体でのパワーが弱くなってしまいファインダー倍率が小さくなってしまう。また、接眼光学系のパワーを強く保つために正レンズのパワーを強くすると、視度調整で正レンズを動かしたときの収差の変動が大きくなってしまうので好ましくない。
【００１７】
なお、次の条件式（１’）を満足すると収差補正により好ましい。
０．１ ＜ Ｓ ＜ ０．２ …（１’）
また、条件式（１）に対して、条件式（１’）の下限値、上限値のいずれか一方のみを限定してもよい。
【００１８】
条件式（２）は、正レンズと負レンズとの距離を規定する条件式であり、接眼光学系全体のパワーを強く保ち、且つ、収差の補正を良好に行うための条件式である。
０．０５ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１５ …（２）
ただし、ｄ１は前記正レンズと負レンズとの空気間隔であって、ｄ１が変更される観察光学系の場合は視度が−０．８ディオプターに調整されたときの空気間隔、ｆは接眼光学系の焦点距離である。
条件式（２）の下限値を下回ると、正レンズと負レンズとの距離が小さくなってしまい、接眼光学系全体のパワーを強くするためには正レンズのパワーを強くしなければならず、結果として球面収差の補正を十分に行うことができない。
一方、条件式（２）の上限値を上回ると、正レンズと負レンズとの距離が不必要に大きく離れてしまい、接眼光学系を小型化することができなくなる。
【００１９】
なお、次の条件式（２’）を満足するとより好ましい。
０．０８ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１４ …（２’）
条件式（２’）を満足すれば、接眼光学系の小型化と収差補正とのバランスがとりやすくなる。
【００２０】
条件式（３）は、負レンズのアイポイント側の面を規定する条件式であり、負レンズのアイポイント側から入射してくる光束によって発生するゴースト光を防ぐための条件式である。
０．８６ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．７２ …（３）
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。
即ち、負レンズのアイポイント側の面の曲率半径ｒ２は、具体的には、ほぼ
１５ｍｍ＜ｒ２＜３０ｍｍ
を満足するのが好ましい。
【００２１】
条件式（３）の下限値を下回ると、負レンズのアイポイント側の面の曲率半径が小さくなりすぎ、太陽等の強い光源を背にして観察したときに、アイポイント側から入射してくる光束が負レンズのアイポイント側の面で反射し、その反射光束がゴースト光となり瞳に入射してくるため良好な観察像が得られない。また、負レンズのアイポイント側の面の曲率半径が小さくなると、実質的にアイレリーフが短くなってしまうため望ましくない。
一方、条件式（３）の上限値を上回ると、カメラ上部から入射してくる光が瞳で反射し、さらにその光束が負レンズのアイポイント側の面で反射を起こしてゴースト光となり、瞳に再び入射してくるため良好な観察像が得られない。
【００２２】
また、本発明の観察光学系においては、前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から１７．４ｍｍ離れた位置での物体像の射出半画角ω（度）が、９．１度から５．０度の範囲内であるのが好ましい。
上記物体像の射出半画角ω（度）が上記範囲の下限値を下回ると、観察視野が小さくなってしまう。
一方、上記物体像の射出半画角ω（度）が上記範囲の上限値を上回ると、光学系が大型化してしまう傾向がある。
【００２３】
また、本発明の観察光学系は、次の条件式（３’）を満足するとさらに良い。
１．０ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．６ …（３’）
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。
条件式（３’）を満足すれば、アイレリーフの確保とゴースト低減のためにより好ましい。
【００２４】
また、本発明のように正レンズの物体像側の面に非球面を用いれば、良好な収差の補正を行うことができる。
正レンズのパワーを強くすると、球面収差の発生量が大きくなるため収差補正不足となり観察像の劣化につながる。そこで、本発明では、正レンズの物体像側の面に非球面を用い、光軸から離れるにしたがってパワーが弱くなる非球面形状とすることで球面収差の発生を抑えている。
【００２５】
また、本発明の観察光学系では、負レンズを固定し、視度調整を正レンズを移動させることで行うようにしている。視度調整のために正レンズと負レンズの両方を光軸に沿って移動させると負レンズよりアイポイント側にスペースが必要になってくると同時に、正レンズのみを移動させたときと比べて視度調整のためのパワーが小さいために移動量が大きくなってしまう。
【００２６】
その他、本発明の観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための対物光学系を備えると良い。
【００２７】
また、本発明の観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための液晶表示素子を備えても良い。
【００２８】
また、本発明の観察光学系は、前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するためのスクリーンマットを備えても良い。
【００２９】
また、本発明の観察光学系は、次の条件式（４）を満足すれば、小型化を行うことができる。
１．０ ＜ Ｙ／Ｙｐ ＜ ３．０ …（４）
ただし、Ｙは物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長、Ｙｐは仮定した入射瞳径であり、Ｙｐ＝４．０ｍｍと定義する。
条件式（４）は、物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長と入射瞳径の比を規定する条件式である。
条件式（４）の下限値を下回ると、視野系として目視できる範囲が小さくなり、観察しづらくなってしまう。もしくは、倍率を大きくすると接眼光学系のパワーが強くなり、収差が発生しやすくなってしまう。
一方、条件式（４）の上限値を上回ると、全体の径が大きくなってしまい、小型化が困難になる。
なお、条件式（４）の上限値を２．３とした条件式を満足すれば、より小型化に有利となる。
また、条件式（４）の下限値を１．３とした条件式を満足すれば、より観察しやすい視野が得やすくなる。
【００３０】
また、本発明の観察光学系は、撮影光学系を備えたカメラに用いるのが好ましい。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第１実施例〜第３実施例
図１は本発明の観察光学系の第１実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図、図２は第１実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。図３は本発明の観察光学系の第２実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図、図４は第２実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。図５は本発明の観察光学系の第３実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図、図６は第３実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。図中、ＩＭは物体像の像面、ＩＰはアイポイント、Ｙは物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長である。
【００３２】
第１〜第３実施例の観察光学系は、いずれも、物体像側から順に、物体像を正立正像化する像正立光学系Ｇ１と、正立正像化された物体像を観察するための接眼光学系Ｇ２を備えている。
像正立光学系Ｇ１は、プリズムＰで構成されている。プリズムＰの物体像側の面は凸面を有している。
接眼光学系Ｇ２は、物体像側から順に、両面が凸形状の正の単レンズＬ２１と、アイポイント側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズＬ２２とで構成されている。
正の単レンズＬ２１は、物体像側の面が光軸から離れるにつれてパワーが弱くなる非球面形状に形成されている。
また、上記各実施例の観察光学系では、視度調整は、負レンズＬ２２を固定し、正の単レンズＬ２１を移動させて行うようになっている。
【００３３】
次に、第１〜第３実施例の観察光学系を構成する光学部材の数値データを示す。数値データ中、ｒ１、ｒ２…は物体像側から順に示した各光学部材の面の曲率半径、ｄ１、ｄ２…は物体像側から順に示した各光学部材の肉厚又は各光学部材面間の間隔（単位：ｍｍ）、ｎｄ１、ｎｄ２…は物体側から順に示した各光学部材のｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２…は物体側から順に示した各光学部材のアッベ数を表している。
また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０・・・としたとき、次の式で表される。
また、各実施例に共通して、物体像面はプリズムＰの物体像側の面頂と接しており、物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長Ｙを６．７２ｍｍとしている。
【００３４】
数値データ１（第１実施例）
数値データ２（第２実施例）
数値データ３（第３実施例）
次に各実施例における条件式の対応値を次の表１に示す。
なお、表１中の条件式（４）の対応値は瞳径Ｙｐ＝４．０ｍｍで計算してある。
表１
なお、上記各実施例の観察光学系において、プリズムＰ内の反射面数は１つでも、２つでも、３つでもよい。
また、例えば、上記各実施例の観察光学系をフイルム用、電画撮影用の一眼レフレックスカメラのファインダーとして用いる場合は、スクリーンマット、ペンタダハプリズム、接眼光学系の順に配置するのが好ましい。そして、スクリーンマットの物体側には、撮影レンズ系と、スクリーンマット側に像を反射させるクイックリターンミラーやハーフプリズム等の光路分割光学素子とを配置するとよい。
【００４２】
また、上記構成においてスクリーンマットに換えて、液晶表示素子を用いて電子ビューファインダーとしてもよい。
液晶表示素子に表示する物体像は、観察光学系とは別体に設けられた撮影光学系と、その被写体の像側に撮像素子（例えばＣＣＤ、Ｃ−ＭＯＳセンサー）を配置し、撮像素子からの被写体像の電気信号をコントローラーを介して液晶表示素子に伝送し、物体像を表示させるようにしてもよい。
このように構成すれば、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ用の電子ファインダーとすることができる。
【００４３】
また、フイルム用のコンパクトカメラ、電画撮影用のコンパクトなデジタルカメラに本発明の観察光学系を用いる場合は、対物レンズで物体像を形成し、観察光学系を実像式ファインダーとして構成することが好ましい。
この場合、撮影レンズ系と観察光学系は別体で構成される。
【００４４】
また、本発明に用いる像正立正像プリズムとしては、ポロプリズムや、ポロプリズムを複数に分離させた複数のプリズムで構成してもよい。また、ダハプリズムとペンタプリズムの２つのプリズムの組み合わせで構成してもよい。その他、像を正立化するために利用できる反射構成であれば本発明のその他の構成要件を満たす範囲内でどのように変更しても構わない。
【００４５】
次に、本発明の観察光学系を用いた装置の実施例について説明する。
図７は本発明の観察光学系を備えた一眼レフカメラの一実施例を示す概略構成図である。
図７に示す実施例の一眼レフカメラ１は、図示しないマウント部により、カメラに対して撮影レンズ２が交換可能に構成されている。なお、本発明では、撮影レンズを含まない構成であっても、撮影レンズが装着可能に構成されていれば一眼レフカメラであるものと定義する。
【００４６】
図７において、４は電子撮像素子としてのＣＣＤであり、このＣＣＤ４からの信号をもとに処理回路で画像処理を行い、メモリーに画像情報を記憶させる。記憶された画像情報は、図示しないパソコン等により画像表示を行ったり、種々の情報記憶媒体に情報を記録し、保管することができる。
５は撮影レンズ２の光軸３上に撮影レンズ２とＣＣＤ４との間に配置されたクイックリターンミラーである。６はクイックリターンミラー５より反射された光路に配置されたファインダースクリーンであり、入射面又は射出面側は砂ずり面等で構成されている。７は本発明の像正立光学系としてのペンタダハプリズムであり、ペンタダハプリズム７は光路順に、凸面入射面７ａ、ダハ反射面７ｂ、平面反射面７ｃ、平面射出面７ｄを備えて構成されている。８は接眼レンズである。ペンタダハプリズム７、接眼レンズ８は、本発明の観察光学系として、上記第１〜第３実施例に示す何れかの態様で構成されている。
接眼レンズ８の射出側には、カバーガラスとしての平行平面板９が設けられている。そして、射出した光束は観察者の瞳１０に導かれ、撮影しようとする画像が観察される。
【００４７】
なお、本発明の一眼レフカメラは、撮影レンズ２が一眼レフカメラ本体と一体化した交換可能でない構成であっても構わない。
また、図８に示すように、ＣＣＤ４の代わりに写真用フイルムを配置した構成であっても構わない。図８は本発明の観察光学系を備えた一眼レフカメラの他の実施例を示すフィルム用一眼レフカメラの概略構成図である。
また、クイックリターンミラー５の代わりにハーフミラーや光路分割プリズムを用いた構成であっても構わない。
また、スクリーン面６は砂ずり面のほかに、微小プリズムの集合した面や、ホログラム面等で構成してもよい。
また、スクリーン面６に対向する面をフレネルレンズ面や凸面等の収斂作用を持つ光学面で構成し、画面周辺の集光作用を高めるようにしてもよい。
【００４８】
また、カバーガラス９はあってもなくてもよいが、カバーガラス９を有する構成においては、射出半画角の定義において、接眼レンズ８の第２レンズ成分８ｂの射出面から空気換算長でもって光軸方向に１７．４ｍｍ離れた光軸上の点での最軸外主光線と光軸とのなす角とする。
また、視度調整を行う構成とする場合は、接眼レンズ８の第１レンズ成分８ａを光軸上で移動させて行うようにし、第２レンズ成分８ｂを固定する。
なお、レンズ移動による視度調節を行わない構成としてもよい。例えば、接眼レンズを固定し、視度調整の際はカバーガラスを図示しない視度補正レンズに交換するように構成してもよい。
【００４９】
図９は図７、図８に示す実施例のカメラにおける砂ずり面等で構成されるスクリーン面６を示したものである。スクリーン面６上若しくはその近傍には、視野範囲を制限するための構成（例えば黒塗り、視野枠等）が施されている。なお、Ｙは、スクリーン面６上における観察可能な範囲の画面対角長である。
【００５０】
図９〜１２は本発明の観察光学系を用いた実像式ファインダーの実施例を示す概略構成図である。図中、１１は対物光学系、１３は視野枠、１５は本発明の観察光学系における接眼レンズである。
本発明の観察光学系に適用可能な像正立光学系の構成は、上記各実施例における構成に限定されるものではなく、例えば、図１０に示すようにペンタプリズム１２と物体像側入射面１４ａが凸面形状のダハプリズム１４とを組み合わせた構成や、図１１に示すように鈍角反射面１６と物体像側入射面１７ａが凸面形状であるとともに、Ｚ字光路をとるダハ反射面を有するプリズム１７とを組み合わせた構成や、図１２に示すようにダハプリズム１８と物体像側入射面１９ａが凸面形状であるペンタプリズム１９とを組み合わせた構成や、図１３に示すように入射面が凸面形状である三角プリズム２０と物体像側入射面２１ａが凸面形状であるペンタダハプリズム２１の組み合わせ等種々の構成が可能である。
【００５１】
図１４〜図１６は本発明による観察光学系をコンパクトタイプのデジタルカメラに組み込んだ実施例の概念図であり、図１４はデジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図、図１５は同後方斜視図、図１６はデジタルカメラ４０の内部構成を示す断面図である。
デジタルカメラ４０は、この実施例の場合、撮影用光路４２を有する撮影光学系４１、ファインダー用光路４４を有するファインダー光学系４３、シャッター４５、フラッシュ４６、液晶表示モニター４７等を含み、カメラ４０の上部に配置されたシャッター４５を押圧すると、それに連動して撮影光学系４１を通して撮影が行われる。撮影光学系４１によって形成された物体像が、平行平面板群Ｆ中の近赤外カットフィルターと光学的ローパスフィルターを介してＣＣＤ４９の撮像面上に形成される。このＣＣＤ４９で受光された物体像は、処理手段５１を介し、電子画像としてカメラ背面に設けられた液晶表示モニター４７に表示される。また、この処理手段５１には記録手段５２が接続され、撮影された電子画像を記録することもできる。なお、この記録手段５２は処理手段５１と別体に設けてもよいし、フレキシブルディスクやメモリーカード、ＭＯ等により電子的に記録書込を行うように構成してもよい。また、ＣＣＤ４９に代わって銀塩フィルムを配置した銀塩カメラとして構成してもよい。
【００５２】
さらに、ファインダー用光路４４上にはファインダー用対物光学系５３が配置してある。このファインダー用対物光学系５３によって形成された物体像は、本発明の観察光学系における像正立光学系として構成された、物体像側入射面５５ａが凸面形状に形成されたプリズム群５５の視野枠５７上に形成される。このプリズム群５５の後方には、正立正像にされた像を観察者眼球Ｅに導く、本発明の観察光学系における接眼光学系５９が配置されている。なお、撮影光学系４１及びファインダー用対物光学系５３の入射側、接眼光学系５９の射出側にそれぞれカバー部材５０が配置されている。
なお、図１６の例では、カバー部材５０として平行平面板を配置しているが、パワーを持ったレンズを用いてもよい。
【００５３】
以上のように、本発明の観察光学系及びそれを用いたカメラによれば、特許請求の範囲に記載した発明の他に、下記のような特徴を備えている。
【００５４】
（１）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。
０．１ ＜ Ｓ ＜ ０．２
ただし、Ｓ＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）であり、ｒ１は前記負レンズの物体像側の面の曲率半径、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径である。
【００５５】
（２）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は上記（１）に記載の観察光学系。
０．８ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１４
ただし、ｄ１は前記正の単レンズと負レンズとの空気間隔であって、ｄ１が変更される観察光学系の場合は視度が−０．８ディオプターに調整されたときの空気間隔、ｆは接眼光学系の焦点距離である。
【００５６】
（３）前記正の単レンズの物体像側の面が非球面であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の観察光学系。
【００５７】
（４）前記非球面が、光軸から離れるにつれてパワーが弱くなる非球面形状であることを特徴とする請求項２又は上記（３）に記載の観察光学系。
【００５８】
（５）前記負レンズを固定し、前記正の単レンズを移動させることにより視度調整を行なうようにしたことを特徴とする上記（４）に記載の観察光学系。
【００５９】
（６）前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から１７．４ｍｍ離れた位置で前記物体像が観察でき、且つ、次の条件式を満足するようにしたことを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の観察光学系。
０．８６ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．７２
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。
【００６０】
（７）前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から１７．４ｍｍ離れた位置での物体像の射出半画角ω（度）が、９．１度〜１５．０度の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の観察光学系。
【００６１】
（８）次の条件式を満足することを特徴とする請求項４又は上記（７）に記載の観察光学系。
１．０ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．６
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。
【００６２】
（９）前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための対物光学系を備えたことを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の観察光学系。
【００６３】
（１０）前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための液晶表示素子を備えたことを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の観察光学系。
【００６４】
（１１）前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するためスクリーンマットを備えたことを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の観察光学系。
【００６５】
（１２）次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜８、上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の観察光学系。
１．０ ＜ Ｙ／Ｙｐ ＜ ３．０
ただし、Ｙは物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長、Ｙｐは仮定した入射瞳径であり、Ｙｐ＝４．０ｍｍと定義する。
【００６６】
（１３）上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の観察光学系と、撮影光学系とを備えたカメラ。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の観察光学系及びそれを備えたカメラによれば、正レンズと負レンズの配置を適切に行うことによって、物体の像を良好に観察できる観察光学系を提供することができる。また、視度調整時の収差変動が少ない観察光学系を提供することができる。さらには、そのような観察光学系を備えたカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の観察光学系の第１実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図である。
【図２】第１実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３】本発明の観察光学系の第２実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図である。
【図４】第２実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図５】本発明の観察光学系の第３実施例の光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、観察光学系における反射面の記載を省略して展開した、対角方向での断面図である。
【図６】第３実施例にかかる観察光学系の球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図７】本発明の観察光学系を備えた一眼レフカメラの一実施例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の観察光学系を備えた一眼レフカメラの一実施例を示す概略構成図である。
【図９】図７、図８に示す実施例のカメラにおける砂ずり面等で構成されるスクリーン面６を示す説明図である。
【図１０】本発明の観察光学系に適用可能な像正立光学系の一変形例を示すファインダー光学系の概略構成図である。
【図１１】本発明の観察光学系に適用可能な像正立光学系の他の変形例を示すファインダー光学系の概略構成図である。
【図１２】本発明の観察光学系に適用可能な像正立光学系のさらに他の変形例を示すファインダー光学系の概略構成図である。
【図１３】本発明の観察光学系に適用可能な像正立光学系のさらに他の変形例を示すファインダー光学系の概略構成図である。
【図１４】本発明による観察光学系をコンパクトタイプのデジタルカメラに組み込んだ実施例の概念図であり、デジタルカメラ４０の外観を示す前方斜視図である。
【図１５】図１４のデジタルカメラの同後方斜視図である。
【図１６】図１４のデジタルカメラ４０の内部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 像正立光学系
Ｐ 物体像側の面が凸面形状の正像正立プリズム
Ｇ２ 接眼光学系
Ｌ２１ 両面が凸形状の正の単レンズ
Ｌ２２ アイポイント側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズ
ＩＭ 物体像の像面
ＩＰ アイポイント
Ｙ 物体像の像面上における観察可能な範囲の画面対角長
１ 一眼レフカメラ
２ 撮影レンズ
３ 光軸
４ 電子撮像素子（ＣＣＤ）
５ クイックリターンミラー
６ ファインダースクリーン
７ ペンタダハプリズム
７ａ 凸面入射面
７ｂ ダハ反射面
７ｃ 平面反射面
７ｄ 平面射出面
８ 接眼レンズ
９ 平行平面板
１０ 観察者の瞳
１１ 対物光学系
１２ ペンタプリズム
１３ 視野枠
１４，１８ ダハプリズム
１４ａ，１７ａ，１９ａ，２１ａ 物体像側入射面
１５ 接眼レンズ
１６ 鈍角反射面
１７ プリズム
１９ ペンタプリズム
２０ 三角プリズム
２１ ペンタダハプリズム
４０ コンパクトタイプのデジタルカメラ
４１ 撮影光学系
４２ 撮影用光路
４３ ファインダー光学系
４４ ファインダー用光路
４５ シャッター
４６ フラッシュ
４７ 液晶表示モニター
４９ ＣＣＤ
５０ カバー部材
５１ 処理手段
５２ 記録手段
５３ ファインダー用対物光学系
５５ プリズム群（像正立光学系）
５５ａ 物体像側入射面
５７ 視野枠
５９ 接眼光学系
Claims (7)
- 物体像を正立正像化する像正立光学系と、前記正立正像化された物体像を観察するための接眼光学系を備えた観察光学系において、
前記像正立光学系は、少なくとも一つのプリズムを有して構成され、
前記プリズムの物体像側入射面が凸面を有し、
前記接眼光学系は、物体像側から順に、両面が凸形状の正の単レンズと、アイポイント側に凹面を向けたメニスカス形状の負レンズとから構成され、
次の条件式を満足することを特徴とする観察光学系。
０ ＜ Ｓ ＜ ０．３
０．０５ ＜ ｄ１／ｆ ＜ ０．１５
ただし、Ｓ＝（ｒ１−ｒ２）／（ｒ１＋ｒ２）であり、ｒ１は前記負レンズの物体像側の面の曲率半径、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ｄ１は前記正の単レンズと負レンズとの空気間隔であって、ｄ１が変更される観察光学系の場合は視度が−０．８ディオプターに調整されたときの空気間隔、ｆは接眼光学系の焦点距離である。 - 前記正の単レンズの物体像側の面が非球面であることを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。【請求項３】前記負レンズを固定し、前記正の単レンズを移動させることにより視度調整を行なうようにしたことを特徴とする請求項１に記載の観察光学系。
- 前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から１７．４ｍｍ離れた位置で前記物体像が観察でき、且つ、次の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の観察光学系。
０．８６ ＜ ｒ２／ＩＰ ＜ １．７２
ただし、ｒ２は前記負レンズのアイポイント側の面の曲率半径、ＩＰは前記接眼光学系の最もアイポイント側の面から仮想したアイポイントまでの距離であり、ＩＰ＝１７．４ｍｍと定義する。 - 前記プリズムの物体側に前記物体像を形成するための対物光学系を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の観察光学系。
- 前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するための液晶表示素子を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の観察光学系。
- 前記プリズムの物体像側に前記物体像を形成するためのスクリーンマットを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の観察光学系。
- 請求項１〜７のいずれかに記載の観察光学系と、撮影光学系とを備えたカメラ。
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