JP2007093890A - 縮小光学系及びこれを搭載する光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の結像面上の実像を接眼レンズを介して観察するファインダ光学系に配置され、結像面上の実像を電子画像に変換する、小型で高性能な縮小光学系及びこれを搭載する光学機器を提供する。
【解決手段】縮小光学系２は、対物レンズ１１によって焦点板１４上に結像された被写体像を、ペンタプリズム１６によって正立像とし、この正立像を接眼レンズ１７を介して観察する観察光学系１を有するファインダ光学系に配置され、ペンタプリズム１６と接眼レンズ１７の最もアイポイント側のレンズとの間に配置され、観察光学系１の光軸より光路を分割し、この分割した光束を全反射させる光学プリズム２１と、光学プリズム２１によって全反射され、射出された光束を、正の屈折力を有するレンズによって固体撮像素子等（撮像素子）２４に再結像させる撮影レンズ２２と、撮影レンズ２２により再結像された被写体像を電子画像に変換する撮像素子とで構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定の結像面上の実像を接眼レンズを介して観察する観察光学系を有するファインダ光学系に配置され、所定の結像面上の実像を電子画像に変換するための縮小光学系及びこれを搭載する光学機器に関する。

従来、カメラには、対物レンズによって所定結像面（焦点板）上に結像された実像（被写体像）を、正立光学系によって正立像とし接眼レンズを介して観察する観察光学系と、焦点板上の実像を画像情報として取り込むため、測光レンズによって集光された被写体からの光を、測光センサにより測光し、露出制御を行う測光光学系とからなるファインダ光学系とを有するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示のファインダ光学系では、対物レンズ（撮影レンズ）から入射した光束を、ミラーで反射して焦点板上に結像させ、その像をペンタプリズムで正立像にし、接眼レンズ（ファインダルーペ）を介して観察できるように構成されている。更に、ペンタプリズムの上方には、接眼レンズの光軸から傾斜した光軸を持つ測光光学系が設けられ、焦点板上の実像が、ペンタプリズム及び測光レンズを介して測光センサの受光面に形成され、被写体像の輝度を測光できるように構成されている。
特開２０００−１６２６６６号公報

ところで、最近のデジタルカメラでは、ユーザーの撮影を支援するため多機能化が進み、例えば、被写体の顔にピントを合わせる顔認識機能、画像内での主被写体の移動に追従してフォーカス位置が変化して主被写体への合焦を容易とする自動追尾機能、カメラ本体の背面液晶画面にリアルタイムで画像表示するリアルタイム表示機能等が搭載されているものがある。しかしながら、一般的な一眼レフタイプのデジタルカメラでは、対物レンズによって形成された被写体像は、クイックリターンミラーのために、シャッターレリーズ時のみ撮像素子に結像させている。このため、リアルタイムに撮像素子から被写体像の電子画像を取得することができず、リアルタイムに画像を背面液晶画面に表示することができなかった。

しかしながら、特許文献１に開示のファインダ光学系において、上記機能を展開するため既存の測光光学系を利用しようとすると、この光学系では焦点板に対して測光レンズの光軸が垂直な構成となっていないため、焦点板上に形成される被写体像について測光センサで情報を取得する際に、被写体像が歪んでしまったり、被写体像の一部が暗くなってしまったりするおそれがある。これは、測光を目的とするならば問題は殆どないが、本発明のように取得した電子画像を用いて詳細な解析を目的するならば好ましくない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、所定の結像面上の実像を接眼レンズを介して観察する観察光学系を有するファインダ光学系に配置され、所定結像面上の実像を電子画像に変換する、小型で高性能な縮小光学系及びこれを搭載する光学機器を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係る縮小光学系は、対物レンズによって所定結像面上に結像された被写体像を、正立光学系によって正立像とし、この正立像を接眼レンズを介して観察する観察光学系を有するファインダ光学系に配置され、前記正立光学系と前記接眼レンズの最もアイポイント側のレンズとの間に配置され、前記観察光学系の光軸より光路を分割し、この分割した光束を内部で少なくとも１回全反射させる光路分割手段と、前記光路分割手段によって全反射された後に該光路分割手段から射出された光束を、正の屈折力を有するレンズによって再結像する撮影レンズと、前記撮影レンズにより再結像された前記被写体像を電子画像に変換する撮像素子とから構成される。また、本発明に係る光学機器では、前記縮小光学系を搭載して構成されている。

以上説明したように、本発明によれば、所定の結像面上の実像を接眼レンズを介して観察する観察光学系を有するファインダ光学系に配置され、所定結像面上の実像を電子画像に変換する、小型で高性能な縮小光学系、及び、これを搭載する光学機器を提供できる。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。まず、本発明に係る縮小光学系を備えるファインダ光学系について説明する。

ファインダ光学系は、一眼レフカメラ等の光学機器に搭載されるものであり、観察光学系と、縮小光学系とを有している。

観察光学系は、物体側から順に、対物レンズ、ミラー、焦点板、コンデンサレンズ、正立光学系（ペンタプリズム）、接眼レンズが配置されている。

対物レンズは、被写体像を焦点板上に結像する。対物レンズと焦点板との間にはミラーが設けられており、ミラーは、対物レンズの光軸を直角に偏向する。

ペンタプリズムは、対物レンズによって結像された焦点板上の被写体像（倒立像）を、上下左右反転して正立像にする。なお、ペンタプリズムは、観察者が被写体像を正立像として観察できるようにするとともに、本ファインダ光学系をコンパクトに構成できるようにしている。

なお、焦点板とペンタプリズムとの間にはコンデンサレンズが設けられており、焦点板上の被写体像をペンタプリズムに導いている。コンデンサレンズは、光束の発散を抑える正の屈折力を有しており、対物レンズの射出瞳から離れるに従い、光束の広がりが大きくなって、正立光学系や接眼光学系が大型化するのを防ぐため、対物レンズによって形成される被写体像の結像位置の近傍（例えば、上記のように焦点板とペンタプリズムとの間）に配置されている。

接眼レンズは、ペンタプリズムで正立像となった被写体像を観察者の目に導く。

なお、接眼レンズは、該接眼レンズを構成する一部のレンズ群又は複数のレンズ群を、前記接眼レンズの光軸方向に移動させることによって、視度調整を行うことが望ましい。特に、正の屈折力を有するレンズ群を移動させることにより、少ない移動量で効果的に視度調整を行うことができる。より好ましくは、接眼レンズを、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とから構成し、前記第２レンズ群を移動させて、視度調整を行うことが望ましい。

このような構成の観察光学系では、被写体からの光は、対物レンズを透過し、ミラーで反射され、焦点板上に結像される。その後、コンデンサレンズを介してペンタプリズムに入射し、ペンタプリズムで正立像とした後、接眼レンズを介して観察者に観察される。

次に、本発明に係る縮小光学系について説明する。なお、本発明の縮小光学系は、一眼レフカメラのユーザーの撮影支援を行うため、例えば、被写体の顔にピントを合わせる顔認識機能、画像内での主被写体の移動に追従してフォーカス位置が変化して主被写体への合焦を容易とする自動追尾機能、カメラ本体の背面液晶画面にリアルタイムで画像表示するリアルタイム表示機能など、今まで一眼レフカメラになかった新たな機能を展開するために、上記ファインダ光学系に搭載されるものである。

縮小光学系は、物体側から順に、光路分割手段（光学プリズム）、撮影レンズ、フィルター群、固体撮像素子等（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ）が配置されている。

光路分割手段は、観察光学系の光軸より光路を分割し、被写体からの光を縮小光学系（より具体的には、撮影レンズ）に導く。

なお、光路分割手段は、正立光学系と、接眼レンズを構成する最もアイポイント側のレンズとの間に配置されることが望ましい。本発明では、被写体からの光は接眼レンズの近傍で収束するため、上記のように、光路分割手段を、正立光学系と接眼レンズの最もアイポイント側のレンズとの間に配置することによって、光路分割手段や縮小光学系の小型に構成することができる。

また、光路分割手段は、観察光学系に対する入射面及び射出面が平面からなる（換言すると、観察光学系に対して屈折力を有さない）光学プリズムであることが望ましい。このような構成により、光路分割手段の製造や観察光学系内への光路分割手段の配置を容易に行うことができる。また、光路分割手段を観察光学系内に容易に装脱可能な構成とすることもできる。

また、光路分割手段は、観察光学系から入射する光束を反射及び透過する光分割面を有する光学プリズム（ハーフミラー膜等を密閉した構成の光学プリズム）であることが望ましい。この構成により、光路分割手段の耐久性を向上させることができる。

更に、光路分割手段は、光分割面で反射した光を、該光路分割手段内で少なくとも１回全反射されることが望ましい。この構成により、光路分割手段において光軸方向の薄型化を図り、効果的に光路分割手段や縮小光学系の小型化を行うことができる。

撮影レンズは、光学プリズム（光路分割手段）により分割された観察光学系からの光を、（後述のフィルター群を介して受光し、）固体撮像素子等に被写体像を結像する。

なお、撮影レンズは、所定結像面側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とから構成されることが望ましい。このような構成により、撮影レンズにおいて、少ない構成レンズ枚数で、軸上収差及び軸外収差を良好に補正することができる。

あるいは、撮影レンズは、非球面を持った、正の屈折力を有する単一のレンズのみで構成されることが望ましい。この構成により、撮影レンズの更なる小型化・簡素化及び高性能化を図ることができる。

また、撮影レンズは、構成するレンズのいずれかに、少なくとも１面の非球面を配置することが望ましい。このような構成により、軸上収差及び軸外収差を良好に補正することができるとともに、前述のように撮影レンズを単一のレンズのみで構成することも可能となる。

フィルター群は、ローパスフィルターや赤外カットフィルタ等を備えて構成されている。

固体撮像素子等は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等であり、撮影レンズによって結像された被写体像を電子画像に変換する。

このような構成の縮小光学系では、被写体からの光は、光学プリズムで観察光学系の光軸から分割された後、フィルター群を介して撮影レンズで結像され、固体撮像素子等で電子画像に変換される。

なお、本発明においては、撮影レンズ及び接眼レンズを以下のように構成することが望ましい。

本発明においては、撮影レンズは、接眼レンズにより行われる視度調整と連動し、該撮影レンズを構成する一部のレンズ又はレンズ全体を、撮影レンズの光軸方向に移動させることによって、撮影レンズの焦点調節を行うことが望ましい。若しくは、撮影レンズは、接眼レンズにより行われる視度調整と連動し、固体撮像素子等を撮影レンズの光軸方向に移動させることによって、撮影レンズの焦点調節を行うことが望ましい。

上記いずれかの構成により、例えば後述の実施例のように、接眼レンズを構成する第２レンズ群を、該接眼レンズの光軸方向に移動させて視度調整を行う場合に、光路分割手段が視度調整レンズ（第２レンズ群）の後方に配置されると、縮小光学系に向かう光路長が変化し、固体撮像素子等上でのピント位置が変化してしまうという問題があった。しかしながら、上記のように、接眼レンズにより行われる視度調整と連動し、撮影レンズを構成する一部のレンズ又はレンズ全体、若しくは固体撮像素子等を撮影レンズの光軸方向に移動させて焦点調節を行うことにより、この問題を回避することができる。

本発明に係る縮小光学系は、以下に示す条件式（１）〜（３）を満足することが望ましい。

光路分割手段の縮小光学系の光軸に沿った硝路長をＰＬ２とし、光路分割手段（光学プリズム）の入射面から固体撮像素子等の結像面までの全長をＴＬ２としたとき、次式（１）を満足することが望ましい。

０．４５ ＜ ＰＬ２／ＴＬ２ ＜０．８５ …（１）

上記条件式（１）は、光路分割手段である光学プリズムの縮小光学系の光軸に沿った硝路長ＰＬ２と、光路分割手段の入射面から固体撮像素子等の結像面までの全長ＴＬ２の適切な比を規定している。条件式（１）の上限値を上回ると、光学プリズムの硝路長が長くなってしまい、大型化してしまう。結果として、縮小光学系全体も大型化してしまい、好ましくない。逆に、条件式（１）の下限値を下回ると、小型化・薄型化し過ぎてしまい、全反射できなくなってしまうおそれがある。なお、上限値は０．８であることが望ましい。また、下限値は０．５であることが望ましい。更に好ましくは、上限値は０．７５であることが望ましい。また、下限値は０．５５であることが望ましい。

また、本発明においては、光学プリズムの光分割面と観察光学系の光軸とがなす角をθｐとしたとき、次式（２）を満足することが望ましい。

５０° ＜ θｐ ＜ ７０° …（２）

上記条件式（２）は、観察光学系の光軸に対する、光学プリズムにおける光分割面がなす角度の適切な範囲を規定している。条件式（２）の上限値を上回ると、光学プリズムの小型化・薄型化には有利であるが、光学プリズムで全反射した光束が該プリズムの光分割面（ハーフミラー膜）に干渉してしまったり、或いは撮影光学系へ向かう光路のプリズムの射出面が確保できなくなってしまったりする等、固体撮像素子等への光線が遮断されてしまい、好ましくない。逆に、条件式（２）の下限値を下回ると、全反射面において全反射する光線の高さが接眼レンズの光軸から離れ、結果として光学プリズムが大型化してしまい、好ましくない。なお、より好ましくは、光学プリズムの光分割面と観察光学系の光軸とがなす角θｐが６５°程度となるように、光分割面（ハーフミラー膜）を配置することが望ましい。

また、本発明においては、更なる小型化を図るため、光学プリズムのｄ線に対する屈折率をｎｄｐとしたとき、次式（３）を満足することが望ましい。

１．５５ ＜ ｎｄｐ …（３）

上記条件式（３）は、光分割面で反射された光束が、光学プリズム内部で少なくとも１回全反射するための、該光学プリズムのｄ線に対する屈折率ｎｄｐの適切な範囲を規定している。ここで、縮小光学系に導かれる光線には、観察光学系の光軸上の光線、すなわち光学プリズムに垂直に入射する光線（以下、軸上光線と称する）と、画角を持った軸外光線とがある。これら全ての縮小光学系に導かれる光線を、光学プリズム内部で全反射させるためには、全反射面での臨界角を小さくしなければならない。上記条件式（３）の下限値を下回ると、必要な屈折率が得られず、縮小光学系へ向かう光束の一部（若しくは全部）が全反射しなくなって、固体撮像素子等への一部の光線が遮られしまい、好ましくない。なお、下限値は、１．５９程度であることがより望ましい。

更に、本発明においては、画面視野の光線の影響を受けることなく、ファインダ光学系内で発生する乱反射やゴースト等を軽減するために、光路分割手段（光学プリズム）の入射面及び射出面を、接眼レンズ光軸に対して垂直ではなく、数度傾けることが望ましい。これは、ファインダ光学系内に平面が存在すると、接眼レンズのアイポイント側より強い光源に照らされたときなどに、光路分割手段の入射面が反射して、ゴーストとなってしまうおそれがあるからである。

なお、本発明においては、以下の各実施例で、レンズ系が複数のレンズ群から構成されているが、各レンズ群の間に他のレンズ群を付加したり、或いはレンズ系の像側または物体（被写体）側に隣接させて他のレンズ群を付加することも可能である。

本発明の光学機器（具体的には一眼レフカメラ）には、上記構成の縮小光学系が搭載されていることが望ましい。その結果、本発明に係る光学機器は、優れた光学性能を確保することができる。

以下、本発明に係る実施例について、図面を用いて説明する。

各実施例において非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をＲとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣ_ｎとしたとき、以下の式（４）で表す。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ^２／Ｒ）／｛１＋（１−κ×y^２／Ｒ^２）^１／２｝
＋Ｃ_４ｙ^４＋Ｃ_６ｙ^６＋Ｃ_８ｙ^８＋Ｃ_１０ｙ^１０ …（４）

また、各実施例において、２次の非球面係数Ｃ_２は０である。また、各実施例の諸元の表において、非球面には面番号の左側に＊印を付している。

（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係る縮小光学系を有するファインダ光学系を搭載した、一眼レフカメラの概略構成図である。図１に示すファインダ光学系は、観察光学系１と、縮小光学系２とを有している。

観察光学系１は、物体側から順に、対物レンズ１１、ミラー１２、撮影用の撮像素子１３、焦点板１４、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム（正立光学系）１６、及び、接眼レンズ１７が配置されている。

なお、撮影用の撮像素子１３と焦点板１４とは、光学的に共役な位置に配設されている。また、ミラー１２は、観察光学系１の光軸に対して４５度の角度で挿入されており、通常時（撮影待機状態）には、対物レンズ１１を通った被写体（不図示）からの光を反射して焦点板１３に結像させ、シャッターレリーズ時にはミラーアップ状態となって跳ね上がり、対物レンズ１１を通った被写体（不図示）からの光は、撮影用の撮像素子１３に結像するようになっている。

接眼レンズ１７は、物体側から順に、負メニスカスレンズからなる第１レンズ群Ｌ１と、両凸形状の正レンズからなる第２レンズ群Ｌ２と、両凸形状の正レンズからなる第３レンズ群Ｌ３と、負メニスカスレンズからなる第４レンズ群Ｌ４とから構成されている。なお、本実施例では、第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させ、視度調整を行っている。

また、ペンタプリズム１６と接眼レンズ１７の最も物体側のレンズである第１レンズ群Ｌ１との間には、後述する本発明に係る縮小光学系２を構成する光学プリズム（光路分割手段）２１が配置されている。光学プリズム２１は、観察光学系１から入射する光束を透過及び反射するハーフミラー膜ＨＭ（光分割面）を有しており、ハーフミラー膜ＨＭにおいて透過した光は接眼レンズ１７へと導き、反射した光は縮小光学系２へと導く。

このような構成の観察光学系１では、被写体（不図示）からの光は、対物レンズ１１を通り、ミラー１２で反射され焦点板１４方向に反射され、焦点板１４上に被写体像が結像される。そして、焦点板１４上の被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５及びペンタプリズム１６を介し、光学プリズム２１へ入射する。そして、光学プリズム２１に入射した光のうち、ハーフミラー膜ＨＭ（光分割面）を透過した光は、接眼レンズ１７を通り、アイポイントＥＰに導かれ、このアイポイントＥＰにて観察者は被写体（不図示）の実像を観察できるようになっている。

なお、シャッターレリーズ時には、対物レンズ１１を通った被写体（不図示）からの光は、ミラー１２がミラーアップ状態となり、撮影用の撮像素子１３上に結像されるようになっている。

図２は、本実施例に係る縮小光学系２を主としたファインダ光学系の概略構成図である（但し、光路に沿った展開図となっている。また、後述する面番号は括弧付けで示している）。図２に示すように、縮小光学系２は、（観察光学系１を構成する焦点板１４、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６を経た後に、）物体側から順に、光学プリズム２１、撮影レンズ２２、フィルター群２３（例えば、ローパスフィルターや赤外カットフィルタ等）、固体撮像素子等２４（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）が配置されている。

撮影レンズ２２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ群Ｇ１と、両凸形状の正レンズからなる第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。しかしながら、撮影レンズ２２は、この枚数に限定されるものではない。なお、第１レンズ群Ｇ１の物体側に、開口絞りＳが配置される。

なお、本実施例において、撮影レンズ２２の光軸は、光学プリズム２１に射出後、反射等をしていないが、撮影レンズ２２の前後又は内部に反射部材等を配置することも可能である。このことは、以下の実施例でも同様であり、縮小光学系２の小型化を図る上でも有利である。

このような構成の縮小光学系２では、焦点板１４上に結像される被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５及びペンタプリズム１６を経て、光学プリズム２１に入射し、ハーフミラー膜ＨＭ（図２では不図示）で反射した後に、該プリズム２１内部で１回全反射して射出し、撮影レンズ２２に入射する。そして、撮影レンズ２２に入射した光は収束し、フィルター群２３を介して、固体撮像素子等２４の撮像面上に再結像し、電子画像としての情報を得ることができるようになっている。

表１は、本発明の第１実施例の縮小光学系２における各レンズの諸元値を示す。表１に示すように、諸元の表において、第１欄ｍは物体側からの各光学面の番号（以下、面番号と称する）、第２欄ｒは各光学面の曲率半径、第３欄ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離（以下、面間隔と称する）、第４欄ｎｄはｄ線（波長587.6nm）に対する屈折率、第５欄νｄはｄ線に対するアッベ数をそれぞれ表している。

なお、表１に示す諸元の表において、面番号８が開口絞りＳである。また、面番号１１及び面番号１２が非球面形状に形成されている。また、表中では、βは撮像倍率を、ＮＡは開口数を、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォーカスを示す。また、上記の条件式（１）〜（３）に対応する値、すなわち条件対応値も以下に示す。

なお、長さの単位は特記の無い場合は「ｍｍ」が使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。また、曲率半径0.0000は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。以上の表の説明は、他の実施例においても同様である。

表１に示す諸元の表から分かるように、本実施例に係る縮小光学系２では、上記条件式（１）〜（３）を全て満たすことが分かる。

図３は、本発明の第１実施例の縮小光学系２に係る諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差）を示す図であり、これらはｄ線（波長λ＝587.6ｎｍ）に対するものである。各収差図において、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、Ａは各像高に対する半画角をそれぞれ示している。なお、球面収差図では、実線は球面収差を示し、点線はサインコンディション（正弦条件）を示している。また、非点収差図では、実線はサジタル像面、点線はメリディオナル像面をそれぞれ示している。以上、収差図の説明は他の実施例においても同様である。

図３に示す各収差図から明らかであるように、本発明に係る第１実施例の縮小光学系２では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。

（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例に係る縮小光学系を有するファインダ光学系を搭載した、一眼レフカメラの概略構成図である。図４に示すファインダ光学系は、観察光学系１と、縮小光学系２とを有している。

観察光学系１は、物体側から順に、対物レンズ１１、ミラー１２、撮影用の撮像素子１３、焦点板１４、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム（正立光学系）１６、及び、接眼レンズ１７が配置されている。なお、対物レンズ１１、ミラー１２及び撮影用の撮像素子１３は、第１実施例とほぼ同様の構成及び機能を有しているため、ここでの説明を省略する。

接眼レンズ１７は、物体側から順に、負メニスカスレンズからなる第１レンズ群Ｌ１と、両凸形状の正レンズからなる第２レンズ群Ｌ２と、負メニスカスレンズからなる第３レンズ群Ｌ３とから構成されている。なお、本実施例では、第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させ、視度調整を行っている。

また、接眼レンズ１７の内部、具体的には第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間には、後述の縮小光学系２を構成する光学プリズム（光路分割手段）２１が配置されている。光学プリズム２１は、観察光学系１から入射する光束を透過及び反射するハーフミラー膜ＨＭ（光分割面）を有しており、ハーフミラー膜ＨＭにおいて透過した光は接眼レンズ１７（を構成する第３レンズ群Ｌ３）へと導き、反射した光は縮小光学系２へと導く。

このような構成の観察光学系１では、被写体（不図示）からの光は、対物レンズ１１を通り、ミラー１２で反射され焦点板１４方向に反射され、焦点板１４上に被写体像が結像される。そして、焦点板１４上の被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５及びペンタプリズム１６を経て、接眼レンズ１７に入射し、順に第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２を通り、光学プリズム２１に入射する。ここで、光学プリズム２１に入射した光のうち、ハーフミラー膜ＨＭ（光分割面）を透過した光は、接眼レンズ１７を構成する第３レンズ群Ｌ３から射出され、アイポイントＥＰに導かれ、このアイポイントＥＰにて観察者は被写体（不図示）の実像を観察できるようになっている。

図５は、本実施例に係る縮小光学系２を主としたファインダ光学系の概略構成図である（但し、光路に沿った展開図となっている）。図５に示すように、縮小光学系２は、物体側から順に、（観察光学系１を構成する焦点板１４、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６、接眼レンズ１７を構成する第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２を順に経た後に、）光学プリズム２１、撮影レンズ２２、フィルター群２３（例えば、ローパスフィルターや赤外カットフィルタ等）、固体撮像素子等２４（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）が配置されている。

撮影レンズ２２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズからなる第１レンズ群Ｇ１から構成されている。しかしながら、撮影レンズ２２は、この枚数に限定されるものではない。なお、第１レンズ群Ｇ１の物体側に、開口絞りＳが配置される。

このような構成の縮小光学系２では、焦点板１４上に結像される被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６、接眼レンズ１７を構成する第１レンズ群及び第２レンズ群を経て、光学プリズム２１に入射し、ハーフミラー膜ＨＭ（図５では不図示）で反射した後に、該プリズム２１内部で１回全反射して射出し、撮影レンズ２２に入射する。そして、撮影レンズ２２に入射した光は収束し、フィルター群２３を介して、固体撮像素子等２４の撮像面上に再結像し、電子画像としての情報を得ることができるようになっている。

表２は、本発明の第２実施例の縮小光学系２における各レンズの諸元値を示す。なお、表２に示す諸元の表において、面番号１２が開口絞りＳである。また、面番号８、面番号１３及び面番号１４が非球面形状に形成されている。また、表２に、上記の条件式（１）〜（３）に対応する値、すなわち条件対応値も以下に示す。

表２に示す諸元の表から分かるように、本実施例に係る縮小光学系２では、上記条件式（１）〜（３）を全て満たすことが分かる。

図６は、本発明の第２実施例の縮小光学系２に係る諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差）を示す図である。図６に示す各収差図から明らかであるように、本発明に係る第２実施例の縮小光学系２では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。

（第３実施例）
本発明の第３実施例に係る縮小光学系を有するファインダ光学系は、観察光学系１と、縮小光学系２とを有している。

観察光学系１は、物体側から順に、対物レンズ１１、ミラー１２、撮影用の撮像素子１３、焦点板１４、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム（正立光学系）１６、及び、接眼レンズ１７が配置されている（図１参照）。なお、本実施例に係る観察光学系１は、上記第１実施例とほぼ同様の構成及び機能を有しているため、ここでの説明を省略する。

図７は、本実施例に係る縮小光学系２を主としたファインダ光学系の概略構成図である（但し、光路に沿った展開図となっている）。図７に示すように、縮小光学系２は、物体側から順に、（観察光学系１を構成する焦点板１４、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６を順に経た後に、）光学プリズム２１、撮影レンズ２２、フィルター群２３（例えば、ローパスフィルターや赤外カットフィルタ等）、固体撮像素子等２４（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）が配置されている。

撮影レンズ２２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズからなる第１レンズ群Ｇ１から構成されている。しかしながら、撮影レンズ２２は、この枚数に限定されるものではない。なお、第１レンズ群Ｇ１の物体側に、開口絞りＳが配置される。

このような構成の縮小光学系２では、焦点板１４上に結像される被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６を経て、光学プリズム２１に入射し、ハーフミラー膜ＨＭ（図７では不図示）で反射した後に、該プリズム２１内部で１回全反射して射出し、撮影レンズ２２に入射する。そして、撮影レンズ２２に入射した光は収束し、フィルター群２３を介して、固体撮像素子等２４の撮像面上に再結像し、電子画像としての情報を得ることができるようになっている。

表３は、本発明の第３実施例の縮小光学系２における各レンズの諸元値を示す。なお、表３に示す諸元の表において、面番号８が開口絞りＳである。また、面番号９及び面番号１０が非球面形状に形成されている。また、表３に、上記の条件式（１）〜（３）に対応する値、すなわち条件対応値も以下に示す。

表３に示す諸元の表から分かるように、本実施例に係る縮小光学系２では、上記条件式（１）〜（３）を全て満たすことが分かる。

図８は、本発明の第３実施例の縮小光学系２に係る諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差）を示す図である。図８に示す各収差図から明らかであるように、本発明に係る第３実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。

（第４実施例）
本発明の第４実施例に係る縮小光学系を有するファインダ光学系は、観察光学系１と、縮小光学系２とを有している。

観察光学系１は、物体側から順に、対物レンズ１１、ミラー１２、撮影用の撮像素子１３、焦点板１４、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム（正立光学系）１６、及び、接眼レンズ１７が配置されている（図４参照）。接眼レンズ１７は、物体側から順に、負メニスカスレンズからなる第１レンズ群Ｌ１と、両凸形状の正レンズからなる第２レンズ群Ｌ２と、負メニスカスレンズからなる第３レンズ群Ｌ３とから構成され、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間には、後述の縮小光学系２を構成する光学プリズム（光路分割手段）２１が配置されている。なお、本実施例に係る観察光学系１は、上記第２実施例とほぼ同様の構成及び機能を有しているため、ここでの説明を省略する。

図９は、本実施例に係る縮小光学系２を主としたファインダ光学系の概略構成図である（但し、光路に沿った展開図となっている）。図９に示すように、縮小光学系２は、物体側から順に、（観察光学系１を構成する焦点板１４、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６、接眼レンズ１７を構成する第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２を順に経た後に、）光学プリズム２１、撮影レンズ２２、フィルター群２３（例えば、ローパスフィルターや赤外カットフィルタ等）、固体撮像素子等２４（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）が配置されている。

撮影レンズ２２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ群Ｇ１と、両凸形状の正レンズからなる第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。しかしながら、撮影レンズ２２は、この枚数に限定されるものではない。なお、第１レンズ群Ｇ１の物体側に、開口絞りＳが配置される。

このような構成の縮小光学系２では、焦点板１４上に結像される被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６、接眼レンズ１７を構成する第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２を経て、光学プリズム２１に入射し、ハーフミラー膜ＨＭ（図９では不図示）で反射した後に、該プリズム２１内部で１回全反射して射出し、撮影レンズ２２に入射する。そして、撮影レンズ２２に入射した光は収束し、フィルター群２３を介して、固体撮像素子等２４の撮像面上に再結像し、電子画像としての情報を得ることができるようになっている。

表４は、本発明の第４実施例の縮小光学系２における各レンズの諸元値を示す。なお、表４に示す諸元の表において、面番号１２が開口絞りＳである。また、面番号８、面番号１５及び面番号１６が非球面形状に形成されている。また、表４に、上記の条件式（１）〜（３）に対応する値、すなわち条件対応値も以下に示す。

表４に示す諸元の表から分かるように、本実施例に係る縮小光学系２では、上記条件式（１）〜（３）を全て満たすことが分かる。

図１０は、本発明の第４実施例の縮小光学系２に係る諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差）を示す図である。図１０に示す各収差図から明らかであるように、本発明に係る第４実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。

（第５実施例）
本発明の第５実施例に係る縮小光学系を有するファインダ光学系は、観察光学系１と、縮小光学系２とを有している。

観察光学系１は、物体側から順に、対物レンズ１１、ミラー１２、撮影用の撮像素子１３、焦点板１４、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム（正立光学系）１６、及び、接眼レンズ１７が配置されている（図４参照）。接眼レンズ１７は、物体側から順に、負メニスカスレンズからなる第１レンズ群Ｌ１と、両凸形状の正レンズからなる第２レンズ群Ｌ２と、負メニスカスレンズからなる第３レンズ群Ｌ３とから構成され、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間には、後述の縮小光学系２を構成する光学プリズム（光路分割手段）２１が配置されている。なお、本実施例に係る観察光学系１は、上記第２実施例とほぼ同様の構成及び機能を有しているため、ここでの説明を省略する。

図１１は、本実施例に係る縮小光学系２を主としたファインダ光学系の概略構成図である（但し、光路に沿った展開図となっている）。図１１に示すように、縮小光学系２は、物体側から順に、（観察光学系１を構成する焦点板１４、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６、接眼レンズ１７を構成する第１レンズ群Ｌ１及び第２レンズ群Ｌ２を順に経た後に、）光学プリズム２１、撮影レンズ２２、フィルター群２３（例えば、ローパスフィルターや赤外カットフィルタ等）、固体撮像素子等２４（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等）が配置されている。

撮影レンズ２２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１レンズ群Ｇ１と、両凸形状の正レンズからなる第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。しかしながら、撮影レンズ２２は、この枚数に限定されるものではない。なお、第１レンズ群Ｇ１の物体側に、開口絞りＳが配置される。

このような構成の縮小光学系２では、焦点板１４上に形成される被写体像からの光束は、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６、接眼レンズ１７を構成する第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２を経て、光学プリズム２１に入射し、ハーフミラー膜ＨＭ（図１１では不図示）で反射した後に、該プリズム２１内部で１回全反射して射出し、撮影レンズ２２に入射する。そして、撮影レンズ２２に入射した光は収束し、フィルター群２３を介して、固体撮像素子等２４の撮像面上に再結像し、電子画像としての情報を得ることができるようになっている。

表５は、本発明の第５実施例の縮小光学系２における各レンズの諸元値を示す。なお、表５に示す諸元の表において、面番号１２が開口絞りＳである。また、面番号８、面番号１５及び面番号１６が非球面形状に形成されている。また、表５に、上記の条件式（１）〜（３）に対応する値、すなわち条件対応値も以下に示す。

表５に示す諸元の表から分かるように、本実施例に係る縮小光学系２では、上記条件式（１）〜（３）を全て満たすことが分かる。

図１２は、本発明の第５実施例の縮小光学系２に係る諸収差図（球面収差、非点収差、歪曲収差及びコマ収差）を示す図である。図１２に示す各収差図から明らかであるように、本発明に係る第５実施例の縮小光学系２では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。

以上のような本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。

本発明に係る縮小光学系を備えた一眼レフカメラのファインダ光学系の概略構成図である。 本発明の第１実施例に係る縮小光学系の概略構成図である。 上記第１実施例に係る縮小光学系における諸収差図である。 本発明に係る他の縮小光学系を備えた一眼レフカメラのファインダ光学系の概略構成図である。 本発明の第２実施例に係る縮小光学系の概略構成図である。 上記第２実施例に係る縮小光学系における諸収差図である。 本発明の第３実施例に係る縮小光学系の概略構成図である。 上記第３実施例に係る縮小光学系における諸収差図である。 本発明の第４実施例に係る縮小光学系の概略構成図である。 上記第４実施例に係る縮小光学系における諸収差図である。 本発明の第５実施例に係る縮小光学系の概略構成図である。 上記第５実施例に係る縮小光学系における諸収差図である。

符号の説明

１ 観察光学系 １１ 対物レンズ １２ ミラー
１３ 撮影用の撮像素子 １４ 焦点板 １５ コンデンサレンズ
１６ ペンタプリズム（正立光学系） １７ 接眼レンズ
２ 縮小光学系 ２１ 光学プリズム（光路分割手段）
２２ 撮影レンズ ２３ フィルター群
２４ 固体撮像素子等（撮像素子）
ＨＭ ハーフミラー膜（光分割面） ＥＰ アイポイント

Claims (12)

1. 対物レンズによって所定結像面上に結像された被写体像を、正立光学系によって正立像とし、この正立像を接眼レンズを介して観察する観察光学系を有するファインダ光学系に配置され、
   前記正立光学系と前記接眼レンズの最もアイポイント側のレンズとの間に配置され、前記観察光学系の光軸より光路を分割し、この分割した光束を内部で少なくとも１回全反射させる光路分割手段と、
   前記光路分割手段によって全反射された後に該光路分割手段から射出された光束を、正の屈折力を有するレンズによって再結像する撮影レンズと、
   前記撮影レンズにより再結像された前記被写体像を電子画像に変換する撮像素子とから構成されることを特徴とする縮小光学系。
2. 前記撮影レンズは、所定結像面側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とを有することを特徴とする請求項１に記載の縮小光学系。
3. 前記撮影レンズは、正の屈折力を有する単一のレンズのみで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の縮小光学系。
4. 前記撮影レンズは、少なくとも１面の非球面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の縮小光学系。
5. 前記光路分割手段における前記縮小光学系の光軸に沿った硝路長をＰＬ２とし、前記光路分割手段の入射面から撮像素子等の結像面までの全長をＴＬ２としたとき、次式
   ０．４５ ＜ ＰＬ２／ＴＬ２ ＜０．８５
   を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の縮小光学系。
6. 前記接眼レンズは、該接眼レンズを構成する一部のレンズ群又は複数のレンズ群を、前記接眼レンズの光軸方向に移動させることによって、視度調整を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の縮小光学系。
7. 前記撮影レンズは、前記接眼レンズにより行われる視度調整と連動し、該撮影レンズを構成する一部のレンズ又はレンズ全体を、前記撮影レンズの光軸方向に移動させることによって、焦点調節を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の縮小光学系。
8. 前記撮影レンズは、前記接眼レンズにより行われる視度調整と連動し、前記撮像素子を前記撮影レンズの光軸方向に移動させることによって、焦点調節を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の縮小光学系。
9. 前記光路分割手段は、前記観察光学系に対する入射面及び射出面が平面からなる光学プリズムであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の縮小光学系。
10. 前記光路分割手段は、前記観察光学系から入射する光束を透過及び反射する光分割面を有し、前記光分割面と前記観察光学系の光軸とがなす角をθｐとしたとき、次式
    ５０° ＜ θｐ ＜ ７０°
    を満足することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の縮小光学系。
11. 前記光学プリズムのｄ線に対する屈折率をｎｄｐとしたとき、次式
    １．５５ ＜ ｎｄｐ
    を満足することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の縮小光学系。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の縮小光学系を搭載することを特徴とする光学機器。

Images