JP2006047519A - 実像式変倍観察光学系、鏡胴ユニットおよびカメラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 実像式変倍観察光学系は、物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系S1と、該対物光学系S1による像を反転させるプリズムP1からなる反転光学系S2と、正の屈折力を持つ接眼光学系S3とを配置している。負の第1群光学系G1と、正の第2群光学系G2と、負の第3群光学系G3と、正の第4群光学系G4とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して、対物光学系S1を構成する。これら第1群光学系G1〜第4群光学系G4中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍動作を行う。対物光学系S1の第3群光学系G3の望遠端での倍率をMf3Tとし、広角端での倍率をMf3Wとして、条件式:1.8≦Mf3T/Mf3w≦3を満たす。
【選択図】 図1
Description
特許文献1には、物体側から順に配置された、正の屈折力を持つ第1群と、負の屈折力を持つ第2群と、正の屈折力を持つ第3群と、正の屈折力を持つ第4群とからなり全体として正の屈折力を有する対物光学系と、その後方には位置された正立正像光学系と、その後方に配置された正の屈折力を有する接眼光学系とにより構成され、前記第1群は両凸形状のレンズ、第2群は両凹形状のレンズ、第3群は両凸形状のレンズ、第4群は物体側に凹面を向けた正メニスカス形状のレンズよりなり、前記各群に1面以上の非球面を配する構成の実像式変倍ファインダ光学系が示されている。特許文献1のファインダ光学系では、このような構成によって、ファインダユニットの全長短縮を実現するとともに、3倍程度の高変倍比を達成し、且つ高性能が得られるとしている。
例えば、特許文献2、特許文献3および特許文献4等には、特許文献1などとは異なる構成で小型化を図った実像式ファインダの構成が開示されている。特許文献2には、小型化を図った実像式変倍ファインダが示されている。特許文献3には、小型化するとともにフレアを抑制して性能向上を図った実像式ズームファインダが示されている。そして特許文献4には、広角化してしかも対物レンズのバックフォーカスを大きくとった実像式ズームファインダが示されている。しかしながら、これら特許文献2〜特許文献4の構成でも、近年の要請に対して充分な広角化、高変倍比化および薄型化が得られているとはいえない。
すなわち、本発明の請求項1の目的は、特に、第2群光学系と第3群光学系の間隔変化による収差を適切に補正することができ、対物光学系の全長を短く保ちつつ、広角化および高変倍化を可能とするとともに、全ての変倍域を通しての良好な収差補正を可能として、充分な広角および高変倍比を得て、しかも薄型で良好な像性能を得ることが可能な実像式変倍観察光学系を提供することにある。
また、本発明の請求項2の目的は、特に、第2群光学系と第3群光学系の合成焦点距離を適切な値にすることができ、対物光学系の全長を短く保ちつつ、広角化および高変倍化を可能とするとともに、全ての変倍域を通しての良好な収差補正を可能として、充分な広角および高変倍比を得て、しかも薄型で良好な像性能を得ることが可能な実像式変倍観察光学系を提供することにある。
本発明の請求項4の目的は、特に、請求項1〜請求項3のいずれか1項の実像式変倍観察光学系において、対物光学系の全長を短縮することが可能な実像式変倍観察光学系を提供することにある。
本発明の請求項5の目的は、特に、請求項1〜請求項4のいずれか1項の実像式変倍観察光学系において、接眼光学系を薄くすることができ、当該実像式変倍観察光学系の全長を短縮することが可能な実像式変倍観察光学系を提供することにある。
本発明の請求項6の目的は、特に、請求項1〜請求項5のいずれか1項の実像式変倍観察光学系において、観察光学系視野内の指標類を、対物光学系の結像面とほぼ一致させてプリズムの透過面に形成することができ、指標類のための表示部材を新規に必要とすることなく部品点数の削減および全長の短縮が可能な実像式変倍観察光学系を提供することにある。
本発明の請求項8の目的は、特に、第3群光学系の倍率を対物光学系の望遠端の焦点距離に対して適切な値に保って、第3群光学系の位置精度を緩和して良好な組み立て性を得ることを可能として、高変倍比で且つ薄型で良好な像性能を得ることが可能で組み立て性に優れたな実像式変倍観察光学系を提供することにある。
本発明の請求項9の目的は、特に、請求項7または請求項8の実像式変倍観察光学系において、対物光学系の全長を短縮することが可能な実像式変倍観察光学系を提供することにある。
本発明の請求項10の目的は、特に、請求項7〜請求項9のいずれか1項の実像式変倍観察光学系において、接眼光学系を薄くすることができ、当該実像式変倍観察光学系の全長を短縮することが可能な実像式変倍観察光学系を提供することにある。
本発明の請求項12の目的は、特に、実像式変倍観察光学系の工夫により、高変倍比で且つ薄型で良好な像性能を得ることが可能であり、さらには充分な広角を得ることおよび組み立て性を向上することをも可能とする鏡胴ユニットを提供することにある。
本発明の請求項13の目的は、特に、実像式変倍観察光学系の工夫により、高変倍比で且つ薄型で良好な像性能を得ることが可能であり、さらには充分な広角を得ることおよび組み立て性を向上することをも可能とするカメラを提供することにある。
物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置してなる実像式変倍観察光学系において、
前記対物光学系が、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成され、且つ
前記対物光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍を行うとともに、
前記対物光学系の前記第3群光学系の望遠端での倍率をMf3Tとし、前記第3群光学系の広角端での倍率をMf3Wとして、
条件式:
1.8≦Mf3T/Mf3w≦3 (1)
を満足することを特徴としている。
物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置してなる実像式変倍観察光学系において、
前記対物光学系が、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成され、且つ
前記対物光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍を行うとともに、
望遠端における前記対物光学系の前記第2群光学系と第3群光学系の合成焦点距離をf23Tとし、広角端における前記第2群光学系と第3群光学系の合成焦点距離をf23wとして、
条件式:
1<f23T/f23w≦2 (2)
を満足することを特徴としている。
前記対物光学系の第1群光学系〜第3群光学系の3つの群が、変倍に伴って、それぞれ異なる位置変化軌跡を描いて光軸方向に沿って移動することを特徴としている。
請求項4に記載した本発明に係る実像式変倍観察光学系は、請求項1〜請求項3のいずれか1項の実像式変倍観察光学系であって、
前記対物光学系の第1群光学系〜第4群光学系の各群が、それぞれ単レンズで構成されることを特徴としている。
請求項5に記載した本発明に係る実像式変倍観察光学系は、請求項1〜請求項4のいずれか1項の実像式変倍観察光学系であって、
前記反転光学系が、少なくとも2つの反射面と、屈折力を持つ少なくとも1つの透過面とを有するプリズムを含むことを特徴としている。
前記反転光学系が、屈折力を持たない少なくとも1つの透過面を有し且つ前記透過面の最も物体側の面が前記対物光学系の結像面とほぼ一致するプリズムを含むことを特徴としている。
請求項7に記載した本発明に係る実像式変倍観察光学系は、上述した目的を達成するために、
物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置してなる実像式変倍観察光学系において、
前記対物光学系が、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成され、且つ
前記対物光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍を行うとともに、
前記対物光学系の前記第1群光学系の焦点距離をf1とし、前記対物光学系の前記第2群光学系の焦点距離をf2とし、当該変倍観察光学系の最大像倍率をMTとして、
条件式:
2.4≦│f1/f2*MT│≦8 (3)
を満足することを特徴としている。
物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置してなる実像式変倍観察光学系において、
前記対物光学系が、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成され、且つ
前記対物光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍を行うとともに、
前記対物光学系の前記第3群光学系の倍率をMf3Tとし、前記対物光学系の望遠端における焦点距離をfTとして、
条件式:
0.3≦Mf3T 2/fT≦3 (4)
を満足することを特徴としている。
前記対物光学系の第1群光学系〜第4群光学系の各群が、それぞれ単レンズで構成されることを特徴としている。
請求項10に記載した本発明に係る実像式変倍観察光学系は、請求項7〜請求項9のいずれか1項の実像式変倍観察光学系であって、
前記反転光学系が、少なくとも2つの反射面と、屈折力を持つ少なくとも1つの透過面とを有するプリズムを含むことを特徴としている。
請求項11に記載した本発明に係る実像式変倍観察光学系は、請求項7〜請求項10のいずれか1項の実像式変倍観察光学系であって、
前記反転光学系が、屈折力を持たない少なくとも1つの透過面を有し且つ前記透過面の最も物体側の面が前記対物光学系の結像面とほぼ一致するプリズムを含むことを特徴としている。
変倍撮影光学系と、請求項1〜請求項11のいずれか1項の実像式変倍観察光学系を用い且つ該実像式変倍観察光学系を前記変倍撮影光学系に連動させた光学変倍ファインダとを具備することを特徴としている。
請求項13に記載した本発明に係るカメラは、
請求項1〜請求項11のいずれか1項の実像式変倍観察光学系を変倍撮影光学系に連動させた光学変倍ファインダを具備することを特徴としている。
すなわち本発明の請求項1の実像式変倍観察光学系によれば、物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置してなる実像式変倍観察光学系において、前記対物光学系が、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成され、且つ前記対物光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍を行うとともに、前記対物光学系の前記第3群光学系の望遠端での倍率をMf3Tとし、前記第3群光学系の広角端での倍率をMf3Wとして、
条件式:
1.8≦Mf3T/Mf3w≦3 (1)
を満足することにより、特に、第2群光学系と第3群光学系の間隔変化による収差を適切に補正することができ、対物光学系の全長を短く保ちつつ、広角化および高変倍化を可能とするとともに、全ての変倍域を通しての良好な収差補正が可能となり、充分な広角および高変倍比を得て、しかも薄型で良好な像性能を得ることが可能となる。
条件式:
1<f23T/f23w≦2 (2)
を満足することにより、特に、第2群光学系と第3群光学系の合成焦点距離を適切な値にすることができ、対物光学系の全長を短く保ちつつ、広角化および高変倍化が可能となるとともに、全ての変倍域を通しての良好な収差補正を可能として、充分な広角および高変倍比を得て、しかも薄型で良好な像性能を得ることが可能となる。
本発明の請求項4の実像式変倍観察光学系によれば、請求項1〜請求項3のいずれか1項の実像式変倍観察光学系において、前記対物光学系の第1群光学系〜第4群光学系の各群が、それぞれ単レンズで構成されることにより、特に、請求項1〜請求項3のいずれか1項の実像式変倍観察光学系における対物光学系の全長を短縮することが可能となる。
本発明の請求項5の実像式変倍観察光学系によれば、請求項1〜請求項4のいずれか1項の実像式変倍観察光学系において、前記反転光学系が、少なくとも2つの反射面と、屈折力を持つ少なくとも1つの透過面とを有するプリズムを含むことにより、特に、請求項1〜請求項4のいずれか1項の実像式変倍観察光学系における接眼光学系を薄くすることができ、当該実像式変倍観察光学系の全長を短縮することが可能となる。
本発明の請求項7の実像式変倍観察光学系によれば、物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置してなる実像式変倍観察光学系において、前記対物光学系が、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成され、且つ前記対物光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍を行うとともに、前記対物光学系の前記第1群光学系の焦点距離をf1とし、前記対物光学系の前記第2群光学系の焦点距離をf2とし、当該変倍観察光学系の最大増倍率をMTとして、
条件式:
2.4≦│f1/f2*MT│≦8 (3)
を満足することにより、特に、対物光学系の全長を短く保ちつつ、変倍比を大きくとることができるとともに、各変倍域を通しての良好な収差補正が可能となり、高変倍比で且つ薄型で良好な像性能を得ることが可能となり優れた組み立て性をも得ることができる。
条件式:
0.3≦Mf3T 2/fT≦3 (4)
を満足することにより、特に、第3群光学系の倍率を対物光学系の望遠端の焦点距離に対して適切な値に保って、第3群光学系の位置精度を緩和して良好な組み立て性を得ることが可能となり、高変倍比で且つ薄型で良好な像性能を得ることが可能となって、優れた組み立て性をも得ることができる。
本発明の請求項10の実像式変倍観察光学系によれば、請求項7〜請求項9のいずれか1項の実像式変倍観察光学系において、前記反転光学系が、少なくとも2つの反射面と、屈折力を持つ少なくとも1つの透過面とを有するプリズムを含むことにより、特に、請求項7〜請求項9のいずれか1項の実像式変倍観察光学系において、実像式変倍観察光学系における接眼光学系の屈折力をプリズムにも分担させることができ、接眼光学系となる第5群光学系を薄くすることが可能となり、また、通常は、実像面の前後にある空気間隔の片側を省略することになるため、当該実像式変倍観察光学系の全長を短縮することが可能となる。
そして、本発明の請求項12の鏡胴ユニットによれば、変倍撮影光学系と、請求項1〜請求項11のいずれか1項の実像式変倍観察光学系を用い且つ該実像式変倍観察光学系を前記変倍撮影光学系に連動させた光学変倍ファインダとを具備することにより、特に、実像式変倍観察光学系の工夫により、高変倍比で且つ薄型で良好な像性能を得ることが可能となり、さらには充分な広角を得ることおよび組み立て性を向上することも可能となる。 また、本発明の請求項13のカメラによれば、請求項1〜請求項11のいずれか1項の実像式変倍観察光学系を変倍撮影光学系に連動させた光学変倍ファインダを具備することにより、特に、実像式変倍観察光学系の工夫により、高変倍比で且つ薄型で良好な像性能を得ることが可能となり、さらには充分な広角を得ることおよび組み立て性を向上することも可能となるカメラを提供することにある。
本発明に係る実像式変倍観察光学系は、一般的にはズームファインダに用いられるズームレンズであるが、物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置している。前記対物光学系を、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成し、これら対物光学系を構成する第1群光学系〜第4群光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍動作を行うとともに、前記対物光学系の前記第3群光学系の望遠端での倍率をMf3Tとし、前記第3群光学系の広角端での倍率をMf3Wとして、
条件式:
1.8≦Mf3T/Mf3w≦3 (1)
を満たすように構成する(請求項1に対応する)。
なお、上記条件式(1)の範囲の上限を超えると、第3群光学系の倍率変化が過大、つまり第2群光学系と第3群光学系の間隔変化が過大となるため、対物光学系の全長を短く保つことが困難となる。また、条件式(1)の範囲の下限以下では第3群光学系の倍率変化が小さいので、各変倍域における収差補正効果が不充分となり、変倍比を高く設定することや広角端での画角を広く取ることが困難となる。
また、上述した実像式変倍観察光学系において、望遠端における前記対物光学系の前記第2群光学系と第3群光学系の合成焦点距離をf23Tとし、広角端における前記第2群光学系と第3群光学系の合成焦点距離をf23wとして、
条件式:
1<f23T/f23w≦2 (2)
を満たすように構成してもよい(請求項2に対応する)。
なお、条件式(2)の範囲の上限を超えた場合には、第2群光学系と第3群光学系の間隔変化が過大となるため、全長を短く保つことが困難となる。また、条件式(2)の値が1の場合には、第2群光学系と第3群光学系の間隔変化による収差補正効果が得られないため、短い全長の中で良好な収差補正を行なうことや広角端での画角を広く取ることが困難となる。さらに、条件式(2)の値が1未満の場合は望遠側における第2群光学系および第3群光学系の移動量が不足して、同じ全長内では変倍比を高くすることができず、同じ変倍比とした場合には、全長が長くなってしまう。
上述した実像式変倍観察光学系において、前記対物光学系の第1群光学系〜第3群光学系の3つの群が、変倍に伴って、それぞれ異なる位置変化軌跡を描いて光軸方向に沿って移動するように構成することが望ましい(請求項3に対応する)。
このような構成においては、各変倍域において最適な収差補正を行うことが可能となる。また、この場合、前記第4群光学系を固定して、前記対物光学系の実像面を密封構造内に封入する構成とすることが可能となるので、観察光学系内の塵埃または汚れ等が視野内に目立ってしまうという問題を軽減することもできる。
このような構成においては、対物光学系の全長を短縮することが可能となる。
また、上述した条件式(1)または(2)を満足する実像式変倍観察光学系において、前記反転光学系が、少なくとも2つの反射面と、屈折力を持つ少なくとも1つの透過面とを有するプリズムを含むことが望ましい(請求項5に対応する)。
このような構成においては、前記接眼光学系の屈折力をプリズムにも分担させることができ、前記第5群光学系を薄くすることが可能となる。また、この場合、通常は実像面の前後にある空気間隔の片側を省略することになるため、実像式変倍観察光学系の全長を短縮することが可能となる。
さらに、上述した条件式(1)または(2)を満足する実像式変倍観察光学系において、前記反転光学系が、屈折力を持たない少なくとも1つの透過面を有し且つ前記透過面の最も物体側の面が前記対物光学系の結像面とほぼ一致するプリズムを含むことが望ましい(請求項6に対応する)。
一方、上述した実像式変倍観察光学系において、前記対物光学系の前記第1群光学系の焦点距離をf1とし、前記対物光学系の前記第2群光学系の焦点距離をf2とし、当該変倍観察光学系の最大像倍率をMTとして、
条件式:
2.4≦│f1/f2*MT│≦8 (3)
を満たすように構成してもよい(請求項7に対応する)。
このような構成においては、前記対物光学系の全長を短く保ちつつ変倍比を大きく取ることが可能となり、しかも各変倍域を通して良好な収差補正を行うことが可能となる。
また、上述した実像式変倍観察光学系において、前記対物光学系の前記第3群光学系の倍率をMf3Tとし、前記対物光学系の望遠端における焦点距離をfTとして、
条件式:
0.3≦Mf3T 2/fT≦3 (4)
を満たすように構成してもよい(請求項8に対応する)。
なお、条件式(4)の範囲の上限を超えた場合には、前記第3群光学系の倍率が過大になるので、光軸方向の位置精度が厳密になって、像視度のばらつきが大きくなり、組立て時に対物レンズやファインダカムの位置調整が必要となる組立て性の悪い光学系となってしまう。また、条件式(4)の範囲の下限以下の場合には、前記第3群光学系の倍率、ひいては第3群光学系の屈折力が過小となり、変倍による収差の変動に対する充分な補正作用を得ることが困難となる。
上述した条件式(3)または(4)を満足する実像式変倍観察光学系において、前記対物光学系の第1群光学系〜第4群光学系の各群を、それぞれ単レンズで構成することが望ましい(請求項9に対応する)。
このような構成においては、対物光学系の全長を短縮することが可能となる。
このような構成においては、前記接眼光学系の屈折力をプリズムにも分担させることができ、前記第5群光学系を薄くすることが可能となる。また、この場合、通常は実像面の前後にある空気間隔の片側を省略することになるため、実像式変倍観察光学系の全長を短縮することが可能となる。
さらに、上述した条件式(3)または(4)を満足する実像式変倍観察光学系において、前記反転光学系が、屈折力を持たない少なくとも1つの透過面を有し且つ前記透過面の最も物体側の面が前記対物光学系の結像面とほぼ一致するプリズムを含むことが望ましい(請求項11に対応する)。
このような構成においては、当該観察光学系の視野内のAFターゲット指標や近距離補正指標等の指標類を、前記対物光学系の結像面とほぼ一致するプリズムの透過面に形成することができるので、前記指標類用の表示部材を新規に設ける必要がなく、部品点数の削減および全長の短縮が可能となる。
このような構成においては、実像式変倍観察光学系の改善によって、高変倍比で且つ薄型で良好な像性能を得ることが可能で、さらには充分な広角を得ることおよび組み立て性を向上することも可能な撮影鏡胴ユニットを得ることができる。
また、上述したような変倍観察光学系を用い且つ該変倍観察光学系を変倍撮影光学系に連動させた光学変倍ファインダを、変倍撮影光学系と共に設けてカメラを構成するようにしてもよい(請求項13に対応する)。
このような構成においては、実像式変倍観察光学系の改善によって、高変倍比で且つ薄型で良好な像性能を得ることが可能となり、さらには充分な広角を得ることおよび組み立て性を向上することも可能となるカメラを提供することにある。
次に、上述した本発明の第1の実施の形態に基づく、具体的な実施例を詳細に説明する。以下に述べる実施例1、実施例2、実施例3および実施例4は、本発明に係る実像式変倍観察光学系の具体的数値例による具体的構成の実施例であり、実施の形態2は、実施例1〜実施例3に示されるような実像式変倍観察光学系を採用した光学ファインダを変倍撮影光学系と組み合わせて構成した本発明に係る鏡胴ユニットの具体的構成を示す実施の形態、そして実施の形態3は、実施の形態2に示される鏡胴ユニットを組み込むなどして、実施例1〜実施例4に示されるような実像式変倍観察光学系を採用した光学ファインダおよび変倍撮影光学系を含んで構成した本発明に係るカメラの具体的構成を示す実施の形態である。
本発明に係る実像式変倍観察光学系を示す実施例1〜実施例4においては、実像式変倍観察光学系の構成およびその具体的な数値例を示している。
図1〜図16は、本発明に係る実像式変倍観察光学系の実施例1〜実施例4の光学系配置図および収差図である。
図1は、本発明に係る実像式変倍観察光学系の実施例1の光学系配置構成を示す光学系配置図であり、(a)は短焦点広角端(WIDE)、(b)は中間焦点距離(MEAN)、そして(c)は長焦点望遠端(TELE)における光学系配置をそれぞれ示している。図2は、図1に示した実施例1の実像式変倍観察光学系の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差特性をそれぞれ示す収差特性図、図3は、図1に示した実施例1の実像式変倍観察光学系の中間焦点距離端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差特性をそれぞれ示す収差特性図、さらに図4は、図1に示した実施例1の実像式変倍観察光学系の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差特性をそれぞれ示す収差特性図である。
図9は、本発明に係る実像式変倍観察光学系の実施例3の光学系配置構成を示す光学系配置図であり、(a)は広角端、(b)は中間焦点距離、そして(c)は望遠端における光学系配置をそれぞれ示している。図10は、図9に示した実施例3の実像式変倍観察光学系の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差特性をそれぞれ示す収差特性図、図11は、図9に示した実施例3の実像式変倍観察光学系の中間焦点距離端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差特性をそれぞれ示す収差特性図、さらに図12は、図9に示した実施例3の実像式変倍観察光学系の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差およびコマ収差の収差特性をそれぞれ示す収差特性図である。
図1、図5、図9および図13に示される実施例1、実施例2、実施例3および実施例4に係る実像式変倍観察光学系は、基本的にほぼ共通の構成を有し、それぞれ共通の参照符号を付して示しており、概略的な構成を説明する。
広角端から望遠端への変倍時には、少なくとも第1群光学系G1が、光軸に沿って物体側から瞳側へ一旦移動した後、さらに光軸に沿って瞳側から物体側へ移動して、瞳側に向かって凸の移動軌跡を呈し、同時に少なくとも第2群光学系G2と第3群光学系G3が、互いに異なる軌跡で瞳側から物体側へ光軸に沿って移動する。
上述したように実施例1〜実施例4では、いずれも対物光学系S1は、負の第1群光学系G1、正の第2群光学系G2、負の第3群光学系G3および正の第4群光学系G4からなり、各1枚のレンズL1、L2、L3およびL4でそれぞれ構成されているが、本発明は、各群光学系G1〜G4の各々が、2枚以上のレンズ等で構成される場合や、さらに、例えば瞳側にさらなる光学系が追加される場合にも有効であり、同様の効果を得ることができる。
以下において実施例1〜実施例4についてさらに詳細に説明するが、以下の説明および表においては次のような符号を用いている。
D: 面間隔
Nd: 屈折率
νd: アッベ数
K: 非球面の円錐定数
A4: 4次の非球面係数
A6: 6次の非球面係数
A8: 8次の非球面係数
A10: 10次の非球面係数
A12: 12次の非球面係数
ただし、ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数をC、光軸からの高さをHとするとき、次式で定義される。
図1において、例えば被写体等の物体側から、順次、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、反転プリズムP1および第5レンズL5の順で配列されており、第5レンズL5の背後に瞳、すなわちアイポイントEPが位置する。
この実施例1における各光学面の光学特性は、次表の通りである。
第1群光学系G1と第2群光学系G2との間の間隔D2、第2群光学系G2と第3群光学系G3との間の間隔D4、そして第3群光学系G3と反転光学系S2の反転プリズムP1との間の間隔D6は、変倍に伴って次表のように変化する。
対物光学系S1の第1群光学系G1から第4群光学系G4のうちの第1群光学系G1、第2群光学系G2および第3群光学系G3が、それぞれ単独に移動することにより、視度を観察に適した値に保ちつつ像倍率を変化させている。また、対物光学系S1の実像の結像面は反転光学系S2のプリズムP1の入射面と一致しており、プリズムP1内で4回反射をすることにより、対物光学系S1による反転実像を反転させて正立像に戻し、この正立実像を接眼光学系S3である第5群光学系G5の第5レンズL5で拡大観察する構成となっている。その結果、図2〜図4の収差図に示すように、視野角30度以上で変倍比約5倍の仕様でありながら良好な収差補正状況となっている。
これら図2〜図4の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例1に係る図1に示した構成の変倍観察光学系によって、収差は良好に補正されていることがわかる。
第1レンズL1は、物体側に凸に形成された負メニスカスレンズ、第2レンズL2は、アイポイントEP側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズ、第3レンズL3は物体側に強い凹面を向けた両凹レンズからなる負レンズ、そして第4レンズL4は、アイポイントEP側に強い凸面を向けた両凸レンズからなる正レンズであり、これら第1レンズL1〜第4レンズL4によりそれぞれ構成する第1群光学系G1〜第4群光学系G4は、全体として正の屈折力を呈する対物光学系S1を構成する。反転プリズムP1は、物体側の面は平面であるが、アイポイントEP側の面は、アイポイントEP側に凸の凸面として形成して、反転光学系S2を構成する。第5レンズL5は、両凸レンズからなる正レンズであり、第5レンズ群G5を構成する。この第5レンズL5により構成する第5レンズ群G5は、接眼光学系S3を構成する。
この実施例2における各光学面の光学特性は、次表の通りである。
対物光学系S1は、実施例1の場合と同様に、第1群光学系G1から第4群光学系G4のうちの第1群光学系G1、第2群光学系G2および第3群光学系G3が、それぞれ単独に移動することにより、視度を観察に適した値に保ちつつ像倍率を変化させている。また、対物光学系S1の実像の結像面は、反転光学系S2のプリズムP1の入射面と一致しており、プリズムP1における反射面を3面とし、プリズムP1と接眼光学系S3である第5群光学系G5の第5レンズL5との間に図示されていない反射面を配置することによって、第5レンズL5の配置の自由度を高くした構成となっている。その結果、図6〜図8の収差図に示すように、視野角30度以上で変倍比約5倍の仕様でありながら良好な収差補正状況となっている。
これら図6〜図8の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例2に係る図5に示した構成の実像式変倍観察光学系によって、収差が良好に補正されていることがわかる。
図9において、例えば被写体等の物体側から、順次、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、反転プリズムP1および第5レンズL5の順で配列されており、第5レンズL5の背後に瞳すなわちアイポイントEPが位置する。
広角端から中間焦点距離を経て長焦点距離端である望遠端への変倍に際しては、第1群光学系G1は、一旦アイポイントEP側へ移動した後に物体側に移動して、アイポイントEP側へ凸の移動軌跡を示し、第2群光学系G2および第3群光学系G3は、共に物体側へほぼ単調にしかし互いに異なる軌跡を描いて移動し、第4群光学系G4は、この場合も、移動しない。変倍に伴う各群光学系の移動により、各群光学系間の可変間隔、すなわち、第1群光学系G1の第1レンズL1のアイポイントEP側の面(面番号2)、と第2群光学系G2の第2レンズL2の物体側の面(面番号3)との間隔D2、第2群光学系G2の第2レンズL2のアイポイントEP側の面(面番号4)と第3群光学系G3の第3レンズL3の物体側の面(面番号5)との間隔D4および第3群光学系G3の第3レンズL3のアイポイントEP側の面(面番号6)と第4群光学系G4の第4レンズL4の物体側の面(面番号7)との間隔D6が変化する。
この実施例3における各光学面の光学特性は、次表の通りである。
対物光学系S1は、実施例1または実施例2の場合と同様に、第1群光学系G1から第4群光学系G4のうちの第1群光学系G1、第2群光学系G2および第3群光学系G3が、それぞれ単独に移動することにより、視度を観察に適した値に保ちつつ像倍率を変化させている。また、対物光学系S1の実像の結像面は反転光学系S2のプリズムP1の入射面と一致している。この実施例3では、条件式(1)の値が下限に近いため、中間焦点距離位置での像面湾曲の補正状況が、実施例1および実施例2の場合よりも若干劣るが、全体としては、なお良好な像性能を保っている。
これら図10〜図12の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例3に係る図9に示した構成の実像式変倍観察光学系によって、収差が良好に補正されていることがわかる。
なお、以上の実施例1〜実施例3における条件式(1)および条件式(2)に係る各パラメータの値は、次表に示す通り、与えられた条件の範囲を満足している。
図13において、例えば被写体等の物体側から、順次、第1レンズL1、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、反転プリズムP1および第5レンズL5の順で配列されており、第5レンズL5の背後に瞳すなわちアイポイントEPが位置する。
この実施例4における各光学面の光学特性は、次表の通りである。
そして、広角端、中間焦点距離および望遠端それぞれにおける短辺、長辺および対角の光線入射角(ω)すなわち半画角は、次表のようになる。
この実施例4における先に述べた本発明の条件式(3)式および(4)式に係るパラメータの値も、後述する表18に示すように、いずれも各条件式の範囲内である。
対物光学系S1は、実施例1〜実施例3の場合と同様に、第1群光学系G1から第4群光学系G4のうちの第1群光学系G1、第2群光学系G2および第3群光学系G3が、それぞれ単独に移動することにより、視度を観察に適した値に保ちつつ像倍率を変化させている。また、対物光学系S1の実像の結像面は、反転光学系S2のプリズムP1の入射面と一致している。この実施例4では、実施例1〜実施例3の場合よりも広角端の視野角をやや狭い25.6度にとり、実施例1〜実施例3の場合と同様の変倍比約5倍でありながら望遠側の倍率を高く設定しており、広角端、中間焦点距離および望遠端の各ズーミング位置においていずれも良好に収差が補正されている。
これら図14〜図16の収差曲線図によれば、上述した本発明の実施例4に係る図13に示した構成の実像式変倍観察光学系によって、収差が良好に補正されていることがわかる。
なお、以上の実施例1〜実施例4における条件式(3)および条件式(4)に係る各パラメータの値は、次表に示す通り、与えられた条件の範囲を満足している。
上述した実施例1〜実施例4に示されたような本発明に係る実像式変倍観察光学系をズーム撮影レンズのような変倍撮影光学系と組み合わせて構成した実施の形態2に係る鏡胴ユニットの構成を図17に示している。
図17に示す鏡胴ユニットは、撮影レンズ鏡胴TL、光学ファインダFLおよび連動カム板CBを備えている。撮影レンズ鏡胴TLは、変倍撮影光学系を組み込んでおり、光学ファインダFLは、実像式変倍観察光学系を組み込んでいる。カム板CBは、図示されていないカム溝が適宜形成されて湾曲形成された板状をなし、撮影レンズ鏡胴TLの変倍等に伴う所定の角度範囲の回動に連動して円周方向に沿ってスライド回動する。光学ファインダFLに内蔵された実像式変倍観察光学系の各群光学系の少なくとも一部は、図示されていないカムフォロワを介してカム板CBのカム溝に係合しており、カム板CBの動作に伴って光学ファインダの変倍撮影光学系を変倍させる。また、変倍観察光学系の各群光学系の少なくとも他の一部は、その他の連係機構により撮影レンズ鏡胴TLの変倍等に伴う所定の角度範囲の回動に連動して駆動される。このようにして、撮影レンズ鏡胴TLの変倍動作に対応して、光学ファインダFLの変倍観察光学系が連動する。
上述した実施例1〜実施例4に示されたような本発明に係る実像式変倍観察光学系をズーム撮影レンズのような変倍撮影光学系と共に組み込んで構成した実施の形態3に係るカメラの構成を図18、図19および図20に示している。
図18〜図20に示すように、カメラは、撮影レンズユニット101、シャッタボタン102、ズームボタン103、光学ファインダ104、液晶表示部105、液晶モニタ106およびメインスイッチ107等を備えている。
カメラは、変倍撮影光学系を含む撮影レンズユニット101とCCD(電荷結合素子)撮像素子等のエリアセンサとしての受光素子(図示していない)を有しており、撮影光学系である撮影レンズユニット101によって形成される撮影対象となる物体、つまり被写体、の像を受光素子によって読み取るように構成されている。この撮影レンズユニット101としては、実施の形態2において説明したような撮影レンズ鏡胴TLを用いることができる。
撮影レンズユニット101は、カメラの携帯時には沈胴状態にあってカメラのボディー内に埋没しており、ユーザがメインスイッチ107を操作して電源を投入すると、鏡胴が繰り出され、カメラのボディーから突出する構成としてもよい。このとき、撮影レンズユニット101の鏡胴の内部では、可変焦点距離レンズを構成する各群の光学系は、例えば短焦点端の配置となっており、ズームボタン103を操作することによって、各群光学系の配置が変更されて、長焦点端への変倍動作を行うことができる。
多くの場合、シャッタボタン102の半押し操作により、フォーカシングがなされる。シャッタボタン102をさらに押し込み全押し状態とすると撮影が行なわれ、その後に上述した通りの処理がなされる。
上述のようなカメラには、既に述べた通り、実施例1〜実施例4に示されたような変倍観察光学系を光学ファインダ104に内蔵させて使用することができる。
G2 第2群光学系
G3 第3群光学系
G4 第4群光学系
G5 第5群光学系
L1〜L5 レンズ
P1 反転プリズム
S1 対物光学系
S2 反転光学系
S3 接眼光学系
FL 光学ファインダ
TL 撮影レンズ鏡胴
CB カム板
101 撮影レンズ
102 シャッタボタン
103 ズームボタン
104 光学ファインダ
105 液晶表示部
106 液晶モニタ
107 メインスイッチ
Claims (13)
- 物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置してなる実像式変倍観察光学系において、
前記対物光学系が、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成され、且つ
前記対物光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍を行うとともに、
前記対物光学系の前記第3群光学系の望遠端での倍率をMf3Tとし、前記第3群光学系の広角端での倍率をMf3Wとして、
条件式:
1.8≦Mf3T/Mf3w≦3 (1)
を満足することを特徴とする実像式変倍観察光学系。 - 物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置してなる実像式変倍観察光学系において、
前記対物光学系が、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成され、且つ
前記対物光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍を行うとともに、
望遠端における前記対物光学系の前記第2群光学系と第3群光学系の合成焦点距離をf23Tとし、広角端における前記第2群光学系と第3群光学系の合成焦点距離をf23wとして、
条件式:
1<f23T/f23w≦2 (2)
を満足することを特徴とする実像式変倍観察光学系。 - 前記対物光学系の第1群光学系〜第3群光学系の3つの群が、変倍に伴って、それぞれ異なる位置変化軌跡を描いて光軸方向に沿って移動することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の実像式変倍観察光学系。
- 前記対物光学系の第1群光学系〜第4群光学系の各群が、それぞれ単レンズで構成されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の実像式変倍観察光学系。
- 前記反転光学系が、少なくとも2つの反射面と、屈折力を持つ少なくとも1つの透過面とを有するプリズムを含むことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の実像式変倍観察光学系。
- 前記反転光学系が、屈折力を持たない少なくとも1つの透過面を有し且つ前記透過面の最も物体側の面が前記対物光学系の結像面とほぼ一致するプリズムを含むことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の実像式変倍観察光学系。
- 物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置してなる実像式変倍観察光学系において、
前記対物光学系が、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成され、且つ
前記対物光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍を行うとともに、
前記対物光学系の前記第1群光学系の焦点距離をf1とし、前記対物光学系の前記第2群光学系の焦点距離をf2とし、当該変倍観察光学系の最大像倍率をMTとして、
条件式:
2.4≦│f1/f2*MT│≦8 (3)
を満足することを特徴とする実像式変倍観察光学系。 - 物体側から瞳側に向かって、順次、正の屈折力を持つ対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる反転光学系と、正の屈折力を持つ接眼光学系とを配置してなる実像式変倍観察光学系において、
前記対物光学系が、負の屈折力を有する第1群光学系と、正の屈折力を有する第2群光学系と、負の屈折力を有する第3群光学系と、正の屈折力を有する第4群光学系とを、物体側から瞳側に向かって、順次配置して構成され、且つ
前記対物光学系中の少なくとも3つの群を光軸方向に沿って移動させることによって変倍を行うとともに、
前記対物光学系の前記第3群光学系の倍率をMf3Tとし、前記対物光学系の望遠端における焦点距離をfTとして、
条件式:
0.3≦Mf3T 2/fT≦3 (4)
を満足することを特徴とする実像式変倍観察光学系。 - 前記対物光学系の第1群光学系〜第4群光学系の各群が、それぞれ単レンズで構成されることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の実像式変倍観察光学系。
- 前記反転光学系が、少なくとも2つの反射面と、屈折力を持つ少なくとも1つの透過面とを有するプリズムを含むことを特徴とする請求項7〜請求項9のいずれか1項に記載の実像式変倍観察光学系。
- 前記反転光学系が、屈折力を持たない少なくとも1つの透過面を有し且つ前記透過面の最も物体側の面が前記対物光学系の結像面とほぼ一致するプリズムを含むことを特徴とする請求項7〜請求項10のいずれか1項に記載の実像式変倍観察光学系。
- 変倍撮影光学系と、請求項1〜請求項11のいずれか1項の実像式変倍観察光学系を用い且つ該変倍観察光学系を前記変倍撮影光学系に連動させた光学変倍ファインダとを具備することを特徴とする鏡胴ユニット。
- 請求項1〜請求項11のいずれか1項の実像式変倍観察光学系を変倍撮影光学系に連動させた光学変倍ファインダを具備することを特徴とするカメラ。
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