JP2008197411A - 実像式ズームファインダ - Google Patents

Abstract

【課題】物体側から順に、負の第１レンズ群と、正の第２レンズ群と、正のプリズムレンズからなる第３レンズと、第１、第２レンズ群及び第３レンズによる像が結像するピント面と、第３の反射面と、第４の反射面と、ピント面の像を観察するアイピースとを有し、第１、第２レンズ群を移動させて観察倍率を変化させる実像式ズームファインダにおいて、歪曲収差、像面湾曲を十分に補正でき、小型化が可能な実像式ズームファインダを得る。
【解決手段】次の条件式（１）及び（２）を満足する実像式ズームファインダ。
（１）０．５＜ＳＦ_L3≦１．０
（２）０．７＜ｆ３／ｆ₀Ｔ＜０．９
但し、
ｒ１；第３レンズの入射面の曲率半径、
ｒ２；第３レンズの出射面の曲率半径、
ｆ３：第３レンズの焦点距離、
ｆ₀Ｔ：全系の最大倍率時の第１、第２レンズ群及び第３レンズの合成焦点距離。
【選択図】図１９

Description

本発明は、実像式ズームファインダに関する。

対物光学系による１次像を正立光学系及び接眼光学系によって正立像として観察する実像式ファインダは従来、コンパクトカメラに広く用いられている。対物光学系内の変倍レンズ群を光軸方向に移動させることで、倍率を変化させる実像式ズームファインダも知られている。
特開平９-２３０２４４号公報 特開平１０-１０４４０号公報 特開平１０-３０１１６３号公報 特開平１１-３４４６７９号公報 特開２００１-１７４８７６号公報 特許第３３６５７８０号公報

このような実像式ズームファインダでは従来、諸収差、特に歪曲収差、像面湾曲の補正が十分ではなく、また小型化も十分ではなかった。また小型化した場合、それによって視野枠近傍に付着するゴミが観察される問題が顕著となるが、従来から提案されているゴミ対策は視野枠近傍のゴミが目立たなくする構造も複雑であった。

本発明は、特に歪曲収差、像面湾曲を十分に補正でき、さらに小型化が可能な実像式ズームファインダを得ることを目的とする。また本発明は、視野枠近傍のゴミが目立たない２群ズーム式の実像式ズームファインダを得ることを目的とする。

本発明は、物体側から順に、負のパワーを持つ第１レンズ群と、正のパワーを持つ第２レンズ群と、入射面、出射面及び第１、第２の反射面を有する正のパワーのプリズムレンズからなる第３レンズと、上記第１、第２レンズ群及び第３レンズによる像が結像するピント面と、第３の反射面と、第４の反射面と、上記ピント面の像を観察するアイピースとを有し、第１レンズ群と第２レンズ群を移動させて観察倍率を変化させる実像式ズームファインダにおいて、次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴としている。
（１）０．５＜ＳＦ_L3≦１．０
（２）０．７＜ｆ３／ｆ₀Ｔ＜０．９
但し、
）
ＳＦ_L3；第３レンズのシェーピングファクター、
ＳＦ_L3＝（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１-ｒ２）
ｒ１；第３レンズの入射面の曲率半径、
ｒ２；第３レンズの出射面の曲率半径、
ｆ３：第３レンズの焦点距離、
ｆ₀Ｔ：全系の最大倍率時の第１、第２レンズ群及び第３レンズの合成焦点距離、
である。

第３の反射面及び第４の反射面はそれぞれ第１ミラー及び第２ミラーから構成し、次の条件式（３）及び（４）を満足させることが望ましい。
（３）Ｄ１／（ｆｅ²／１０００）＞３（ディオプタ−）
（４）Ｄ２／（ｆｅ²／１０００）＞４（ディオプタ−）
但し、
Ｄ１：第３レンズ出射面からピント面までの光軸に沿った距離（ｍｍ）、
Ｄ２：ピント面から第１ミラーまでの光軸方向に沿った最短距離（ｍｍ）、
ｆe：アイピースの焦点距離（ｍｍ）、
である。

第１群レンズは負の単レンズで構成し、第２群レンズは正の単レンズで構成することが望ましい。

正立光学系を構成する４つの反射面の位置関係としては、第３レンズの第１反射面は光軸を下に曲げ、第２反射面は光軸を横に曲げ、第３の反射面は光軸を上に曲げ、第４の反射面は光軸をアイピース側に曲げる関係とすることができる。

本発明によれば、実像式ズームファインダの諸収差、特に歪曲収差、像面湾曲を十分に補正でき、さらに小型化を図ることができる。また本発明の実像式ズームファインダによれば、視野枠近傍のゴミが目立たない。

本発明による実像式ズームファインダは、図１９、図２０に示すように、物体側から順に、負のパワーの第１レンズ群１１、正のパワーの第２レンズ群１２、レンズプリズムからなる正のパワーの第３レンズ１３、視野枠（ピント面）１４、第１ミラー（第３反射面）１５、第２ミラー（第４反射面）１６及びアイピース（接眼レンズ）１７を備えている。第１レンズ群１１と第２レンズ群１２は、可動（変倍）レンズであり、本実施形態ではそれぞれ両凹の単レンズと両凸単レンズからなっており、最小倍率（ワイド端）から最大倍率（テレ端）への倍率変更（ズーミング）に際し、第１レンズ群１１は、一旦眼側に移動してから物体側にＵターンし、第２レンズ群１２は、単調に眼側に移動する。第３レンズ１３の２つの反射面と、第１ミラー１５、第２ミラー１６の反射面の合計４面の反射面は正立光学系を構成している。第１レンズ群１１、第２レンズ群１２及び第３レンズ１３は全体で対物光学系を構成し、アイピース１７は接眼光学系を構成する。

図１９では、第３レンズ１３の入射面１３ａと出射面１３ｂがともに凸面（正のパワー）からなっており、図２０では、入射面１３ａが平面、出射面１３ｂが凸面からなっている。このように、第３レンズ１３は、少なくとも入射面１３ａを凸面（正のパワー）とすることにより、一般に別に配置するコンデンサーレンズと、正立系の一部とを一体化しコストダウンと小型化を図ることができる。

第１、第２のミラー１５、１６（第３、第４の反射面）は、一つのプリズムに形成することも可能であるが、ミラーとすることで、視野枠１４（ピント面）とアイピース１７の間隔を小さくし、小型化を図ることができる。すなわち、アイピースの焦点距離はあまり短くすると拡大率（ｍ＝250／fe）がアップしてゴミが目立ちやすくなるので、あまり短くできない。アイピースの焦点距離一定という条件では、プリズムよりミラーのほうが、アイピースを焦点面に近づけることができる。従ってミラーのほうが小型化できる。またミラーにすることによって、プリズム有効径の制限や、プリズムの全反射条件から外れる光線によるケラレや光量低下の問題や、ゴーストの問題から開放される。

条件式（１）は、第３レンズ１３の形状に関する条件である。第３レンズ１３のピント面の近くの第２面（出射面）はコンデンサーの役割を持つことでケラレ防止に役立つので、凸面が望ましい。また、第３レンズはある程度の正のパワーを持たないと、対物光学系のバックフォーカスが伸びて全長が長くなり、また、パワーを持つ面は入射面よりもピント面近傍の出射面である方が像面湾曲の補正に有効である。これらを考慮すると、第３レンズのシェーピングファクターは、０．５＜ＳＦ≦１．０（条件式（１））を満足するのがよい。すなわち、条件式（１）の下限を下回ると、出射面が十分な正のパワーの凸面ではなくなり、上限を上回ると、負のパワーとなる。いずれにしても、像面湾曲の補正とケラレを両立させることが困難となる。

条件式（２）は、この第３レンズ１３の焦点距離に関する条件である。第３レンズ１３はコンデンサーであるから正のパワー（が必要）であり、小型化のためにはパワーを強くしてバックフォーカスを短くしたいが、パワーを強くすると球面収差がマイナス側に大きくなり、また負の歪曲収差と像面のマイナス方向への倒れが強くなる。また第３レンズ１３が正のパワーを持つことで、第２レンズの正のパワーを弱くすることができる。そこで条件式（２）で上限を超えると、対物光学系のバックフォーカスが伸びて正の歪曲収差が大きくなり、また像面湾曲がプラス側に大きくなり、球面収差もプラス側に大きくなる。条件式（２）の下限を超えると、倍率が下がったりマイナスの歪曲収差が大きくなり、第２レンズ群の正のパワーが相対的に強くなり過ぎ、変倍に伴い、特に球面収差、コマ収差の変動が大きくなる。

条件式（３）と（４）は、視野枠１４近傍に付着するゴミがアイピース１７を介して観察されにくくするための条件である。条件式（３）のＤ１と条件式（４）のＤ２は、図１９、図２０及び図２１に示されて（定義されて）いる。

従来の実像式ズームファインダにおける視野枠近傍のゴミ対策は、１）ピント面の前後を密閉構造にして、組立時に視野枠近傍の面にゴミがつかないように注意する、２）視野枠をプリズムや平行平面などと貼合せにする、３）プリズムの端面から（視度的に）十分離れたプリズム内部にピント面を置く、がほとんどだった。また帯電防止樹脂を用いるというのもあった。１）は構造が大掛かりになり、小型化・コストダウンには適さない。また組立時にごみの少ない環境が要求される。２）は貼合せをするときに、１）と同様に組立時にごみの少ない環境が要求され、また視野枠に貼合せる光学素子の内部のゴミ（内ゴミ）の問題には対処できない。その上、貼合せる光学素子の厚み分だけ大きくなるという問題があった。３）もプリズム内部のゴミ（内ゴミ）の問題には対処できない。帯電防止樹脂を用いるというものもあるが、コストの問題や、ゴミが絶対付かないわけではないので、絶対的な解決策にはならない。

条件式（３）、（４）は、ピント面とその前後の光学素子を離して、たとえピント面の前後の光学素子の面にゴミが付いても視度がずれて目立たないようにするための条件である。条件式（３）と（４）はピント面の前後の光学素子の面のピント面との視度ズレ（単位：ディオプタ−）を表すものである。この条件を満足させると、組立時にゴミの少ない環境を必要とせず、コストダウンにつながる。特にピント面に平行平面ガラスを置かず、中抜けの視野枠だけを配置する場合は、全くゴミの問題を無視することができる。条件式（３）はピント面より物体側の面の視度ズレに関する式で、ピント面より物体側の面は視度がプラス側にずれるため、眼側に比べて条件式の値を大きくずらす必要はない。人間の眼は一般的に平行光か収束光にしかピントを合わせることができないため、発散光にあたるプラス側の視度ズレにはマイナス側より条件が緩くてもよい。逆に眼側の面は、条件式（４）のように、少し条件を厳しくする必要がある。

次に具体的な実施例を示す。諸収差図及び表中、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件、球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色収差図中のｄ線はｄ線に対する収差、ＥＲ（EYE RING）は瞳径、Ｂは見かけ視界（゜）、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、foは対物光学系の焦点距離、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎ_d はｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。
また、回転対称非球面は次式で定義される。
x=cy²/[1+[1-(1+K)c²y²]^1/2]+A4y⁴+A6y⁶+A8y⁸+A10y¹⁰+A12y¹²・・・
（但し、cは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・・・は各次数の非球面係数）

図１ないし図６（及び図１９）と表１は本発明による実像式ズームファインダの実施例１を示している。図１は最小倍率時のレンズ構成図、図２、図３は、最小倍率時の諸収差図と横収差図、図４は最大倍率時のレンズ構成図、図５、図６は、最大倍率時の諸収差図と横収差図である。表１はその数値データである。
表１及び図１、図４の面No.１、２は、カバーガラスＣＧであるが、図１９、図２０では、このカバーガラスを描いていない。
（表１）
fo=3.27-5.56-8.97
D1=1.00
D2=2.28
fe=12.00
面No. ｒ ｄ Ｎ_d ν
1 ∞ 1.20 1.49176 57.4
2 ∞ 1.26-2.77-1.26
3* -6.693 1.00 1.58547 29.9
4 14.248 6.94-2.96-0.80
5* 6.468 1.40 1.52538 56.3
6 -5.400 1.00-3.47-7.14
7 18.400 8.11 1.52538 56.3
8* -4.048 12.29
9* 17.731 1.30 1.52538 56.3
10 -9.537 -
*は回転対称非球面。
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）
面NO Ｋ Ａ４ Ａ６
3 0.00 0.12000×10^-2
5 0.00 -0.29700×10^-2
8 0.00 0.24820×10^-1 -0.24820×10^-2
9 0.00 -0.40300×10^-3 0.55300×10^-5

図７ないし図１２（及び図２０）と表２は本発明による実像式ズームファインダの実施例２を示している。図７は最小倍率時のレンズ構成図、図８、図９は、最小倍率時の諸収差図と横収差図、図１０は最大倍率時のレンズ構成図、図１１、図１２は、最大倍率時の諸収差図と横収差図である。表２はその数値データである。基本的な光学構成は実施例１と同様である。
（表２）
fo=3.36-5.74-9.26
D1=0.50
D2=0.60
fe=12.00
面No. ｒ ｄ Ｎ_d ν
1 ∞ 1.20 1.49176 57.4
2 ∞ 1.20-3.58-3.15
3* -6.635 1.00 1.58547 29.9
4 12.360 7.09-2.88-0.63
5* 5.208 1.50 1.52538 56.3
6 -4.971 1.37-3.19-5.87
7 ∞ 8.01 1.52538 56.3
8* -3.458 11.79
9* 17.610 1.30 1.52538 56.3
10 -9.571 -
*は回転対称非球面。
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）；
面NO Ｋ Ａ４ Ａ６
3 0.00 0.16300×10^-2 -0.14800×10^-3
5 0.00 -0.49300×10^-2 0.15700×10^-3
8 0.00 0.54300×10^-1 -0.81000×10^-2
9 0.00 -0.32500×10^-3

図１３ないし図１８（及び図１９）と表３は本発明による実像式ズームファインダの実施例３を示している。図１３は最小倍率時のレンズ構成図、図１４、図１５は、最小倍率時の諸収差図と横収差図、図１６は最大倍率時のレンズ構成図、図１７、図１８は、最大倍率時の諸収差図と横収差図である。表３はその数値データである。基本的な光学構成は実施例１と同様である。
（表３）
fo=3.26-5.55-8.95
D1=1.00
D2=1.00
fe=12.00
面No. ｒ ｄ Ｎ_d ν
1 ∞ 1.200 1.49176 57.4
2 ∞ 1.260-2.870-1.163
3* -7.054 1.000 1.58547 29.9
4 17.667 7.499-3.145-0.800
5* 7.777 1.400 1.52538 56.3
6 -5.576 1.033-3.777-7.829
7 12.504 8.108 1.52538 56.3
8* -4.000 12.295
9* 17.731 1.300 1.52538 56.3
10 -9.537 -
*は回転対称非球面。
非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）；
面NO Ｋ Ａ４ Ａ６
3 0.00 0.10980×10^-2
5 0.00 -0.23920×10^-2
8 0.00 0.26580×10^-1 -0.31950×10^-2
9 0.00 -0.40300×10^-3 0.55300×10^-5

各実施例の各条件式に対する値を表４に示す。
（表４）
実施例１ 実施例２ 実施例３
条件式（１） 0.64 1.00 0.52
条件式（２） 0.80 0.71 0.78
条件式（３） 6.94 3.47 6.94
条件式（４） 15.83 4.17 6.94

表４から明らかなように、実施例１ないし３は条件式（１）〜（４）を満足しており、また諸収差図及び横収差図から明らかなように諸収差は比較的よく補正されている。

本発明による実像式ズームファインダの実施例１の最小倍率時のレンズ構成図である。 図１のレンズ構成における諸収差図である。 図１のレンズ構成における横収差図（コマ収差図）である。 本発明による実像式ズームファインダの実施例１の最大倍率時のレンズ構成図である。 図４のレンズ構成における諸収差図である。 図４のレンズ構成における横収差図（コマ収差図）である。 本発明による実像式ズームファインダの実施例２の最小倍率時のレンズ構成図である。 図７のレンズ構成における諸収差図である。 図７のレンズ構成における横収差図（コマ収差図）である。 本発明による実像式ズームファインダの実施例２の最大倍率時のレンズ構成図である。 図１０のレンズ構成における諸収差図である。 図１０のレンズ構成における横収差図（コマ収差図）である。 本発明による実像式ズームファインダの実施例３の最小倍率時のレンズ構成図である。 図１３のレンズ構成における諸収差図である。 図１３のレンズ構成における横収差図（コマ収差図）である。 本発明による実像式ズームファインダの実施例３の最大倍率時のレンズ構成図である。 図１６のレンズ構成における諸収差図である。 図１５のレンズ構成における横収差図（コマ収差図）である。 本発明による実像式ズームファインダの光学要素の一配置形態を示す、第３レンズ（レンズプリズム）の入射面が凸面からなるときの斜視図である。 本発明による実像式ズームファインダの光学要素の別の配置形態を示す、第３レンズ（レンズプリズム）の入射面が平面からなるときの斜視図である。 本発明による実像式ズームファインダの光学要素の配置形態を示す、図１９、図２０の視野枠の前後の平面図である。

符号の説明

１１ 第１レンズ群
１２ 第２レンズ群
１３ 第３レンズ
１３ａ 入射面
１３ｂ 出射面
１４ 視野枠（ピント面）
１５ 第１ミラー（第３反射面）
１６ 第２ミラー（第４反射面）
１７ アイピース

Claims (4)

1. 物体側から順に、負のパワーを持つ第１レンズ群と、正のパワーを持つ第２レンズ群と、入射面、出射面及び第１、第２の反射面を有する正のパワーのプリズムレンズからなる第３レンズと、上記第１、第２レンズ群及び第３レンズによる像が結像するピント面と、第３の反射面と、第４の反射面と、上記ピント面の像を観察するアイピースとを有し、第１レンズ群と第２レンズ群を移動させて観察倍率を変化させる実像式ズームファインダにおいて、
   次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする実像式ズームファインダ。
   （１）０．５＜ＳＦ_L3≦１．０
   （２）０．７＜ｆ３／ｆ₀Ｔ＜０．９
   但し、
   ）
   ＳＦ_L3；第３レンズのシェーピングファクター、
   ＳＦ_L3＝（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１-ｒ２）
   ｒ１；第３レンズの入射面の曲率半径、
   ｒ２；第３レンズの出射面の曲率半径、
   ｆ３：第３レンズの焦点距離、
   ｆ₀Ｔ：全系の最大倍率時の第１、第２レンズ群及び第３レンズの合成焦点距離。
2. 請求項１記載の実像式ズームファインダにおいて、第３の反射面及び第４の反射面はそれぞれ第１ミラー及び第２ミラーからなり、次の条件式（３）及び（４）を満足する実像式ズームファインダ。
   （３）Ｄ１／（ｆｅ²／１０００）＞３（ディオプタ−）
   （４）Ｄ２／（ｆｅ²／１０００）＞４（ディオプタ−）
   但し、
   Ｄ１：第３レンズ出射面からピント面までの光軸に沿った距離（ｍｍ）、
   Ｄ２：ピント面から第１ミラーまでの光軸方向に沿った最短距離（ｍｍ）、
   ｆe：アイピースの焦点距離（ｍｍ）。
3. 請求項１または２記載の実像式ズームファインダにおいて、第１群レンズは負の単レンズで構成され、第２群レンズは正の単レンズで構成されている実像式ズームファインダ。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載の実像式ズームファインダにおいて、第３レンズの第１反射面は光軸を下に曲げ、第２反射面は光軸を横に曲げ、第３の反射面は光軸を上に曲げ、第４の反射面は光軸をアイピース側に曲げる実像式ズームファインダ。