JP2008241795A - ファインダー光学系及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い光学性能を保ちつつ観察倍率が大きく、大きなファインダー像の観察ができ、しかもアイレリーフを十分に長く確保することのできるファインダー光学系及びそれを用いた撮像装置を得ること。
【解決手段】 対物レンズによって形成された像を接眼レンズを介して観察するファインダー光学系において、該接眼レンズは物体側から観察側へ順に、物体側が凸面でメニスカス形状の負の第１レンズ、正の第２レンズ、正の第３レンズ、負の第４レンズから構成されており、
該第１レンズの物体側と観察側の面の曲率半径を各々Ｒｏ、Ｒｅとするとき
１．００＜（Ｒｏ＋Ｒｅ）/（Ｒｏ−Ｒｅ）＜１．２０
なる条件式を満足すること。
【選択図】図１

Description

本発明は、ファインダー光学系及びそれを用いた撮像装置に関し、特にファインダー光学系の観察倍率が大きくファインダー像を良好に観察することができる、例えば一眼レフカメラ等の撮像装置に好適なものである。

従来、一眼レフカメラでは撮影レンズ（対物レンズ）によって、焦点板上に形成した被写体像(ファインダー像)をファインダー光学系を介して観察している。このファインダー光学系は、焦点板上に形成された被写体像をペンタプリズムやペンタダハミラー等の像反転手段を介して正立像とした後、接眼レンズによって拡大して観察するように構成されている。

このようなファインダー光学系に用いられる接眼レンズには、高い観察倍率を有すること、十分な長さのアイレリーフがあること、そして高い光学性能を有すること等が求められている。

一般にこのようなファインダー光学系において、観察倍率は撮影レンズと接眼レンズの焦点距離の比で求められる。このため観察倍率を大きくする為には、接眼レンズの焦点距離を短くすることが必要となる。

しかしながら一眼レフカメラのファインダー光学系においては、一般に視度を−１ディオプトリー付近に設定することが必要となる。このため、物体像が形成される焦点板から接眼レンズまでの距離（接眼レンズの主点位置までの光路長）によって接眼レンズの焦点距離は実質的に決定される。

従って一眼レフカメラにおいてファインダー光学系の観察倍率を大きくするには像反転手段の光路長を短くし、接眼レンズを焦点板側になるべく近接させて配置するのが良い。

中空のペンタダハミラーはペンタダハプリズムに比べて軽量であるため、ファインダー光学系全体を軽量にするのに大変有効である。

しかしながらペンタダハミラーを用いた場合には、ペンタダハプリズムを用いた場合に比べて、反射光路長がｎ倍（ペンタダハプリズムの材料の屈折率をｎとした時）になり、接眼レンズの焦点距離が長くなる為、ファインダー倍率が低下する傾向となる。
このようなペンタダハミラーを用いたファインダー光学系において、ファインダー倍率の高倍率化を図りつつ、長いアイレリーフを得るようにした接眼レンズが知られている（特許文献１）。特許文献１では、接眼レンズを物体側から観察側へ順に負、正、正、負レンズの４枚のレンズで構成している。 一方、像反転手段としてペンタダハプリズムを用いたファインダー光学系において、観察倍率の高倍率化を図るために、接眼レンズを４枚のレンズで構成したものが知られている（特許文献２）。
特開2000−111810号公報 特開2003−215471号公報

最近のデジタル一眼レフカメラでは、３５ｍｍ銀塩フィルムに比べてイメージサークルの小さい所謂ＡＰＳ−Ｃサイズと同様程度の大きさの撮像手段が用いられている。

一眼レフカメラではファインダー光学系で観察されるファインダー像が撮像手段面上に形成される物体像と同一または略同一であるように構成されている。このためイメージサークルの小さな撮像手段を用いたデジタル一眼レフカメラではファインダー光学系を介して観察されるファインダー像が従来の銀塩カメラで観察されるファインダー像よりも小さくなってくる。

ファインダー光学系の観察倍率が小さく、ファインダー像が小さいと、ファインダー像が観察しづらくなる。

中空のペンタダハミラーを用いたファインダー光学系では、接眼レンズの焦点距離が長くなる傾向があるため、ファインダー倍率を高くすることが難しい。

又、接眼レンズの焦点距離を短くして接眼レンズを焦点距離に近づけようとすると、ファインダー光学系の観察部（アイポイント）がカメラの後面より物体側に移動してしまい、実質的にアイレリーフが短くなってくる。この結果、ファインダー像の観察がしづらくなる。

尚、ファインダー光学系の観察倍率を高くし、かつアイレリーフを長くし、ファインダー像を拡大して、良好に観察することができるようにしたファインダー光学系は、ペンタダハプリズムを用いたファインダー光学系にも同様に要望されている。

本発明は高い光学性能を保ちつつ観察倍率が大きく、大きなファインダー像の観察ができ、しかもアイレリーフを十分に長く確保することのできるファインダー光学系及びそれを用いた撮像装置の提供を目的とする。

本発明のファインダー光学系は、対物レンズによって形成された像を接眼レンズを介して観察するファインダー光学系において、該接眼レンズは物体側から観察側へ順に、物体側が凸面でメニスカス形状の負の第１レンズ、正の第２レンズ、正の第３レンズ、負の第４レンズから構成されており、
該第１レンズの物体側と観察側の面の曲率半径を各々Ｒｏ、Ｒｅとするとき
１．００＜（Ｒｏ＋Ｒｅ）/（Ｒｏ−Ｒｅ）＜１．２０
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、高い光学性能を保ちつつ観察倍率が大きく、大きなファインダー像の観察ができ、しかもアイレリーフを十分に長く確保することのできるファインダー光学系が得られる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

本発明のファインダー光学系は、対物レンズ（撮影レンズ）によって形成された像を接眼レンズを介して観察するファインダー光学系である。この接眼レンズは物体側から観察側へ順に、物体側が凸面でメニスカス形状の負の第１レンズ、正の第２レンズ、正の第３レンズ、負の第４レンズから構成されている。

又、本発明の撮像装置は、ファインダー光学系と、ファインダー光学系で表示される被写体像に相当する像を受光する撮像手段を有している。

この他、本発明の撮像装置は、ファインダー光学系とファインダー光学系で表示される被写体像に相当する像を形成する撮影レンズと、像を受光する撮像手段と、を有している。

図１は本発明のファインダー光学系を一眼レフカメラ（撮像装置）に適用したときの要部断面図である。

図２，図３は本発明の数値実施例１のマット面４からアイポイント７までの光学要素の光路を展開した光路図と収差図である。

図４，図５は本発明の数値実施例２のマット面４からアイポイント７までの光学要素の光路を展開した光路図と収差図である。

図６，図７は本発明の数値実施例３のマット面４からアイポイント７までの光学要素の光路を展開した光路図と収差図である。

光路図と収差図においてはファインダー視度が−１ディオプトリー（標準視度）のときを示している。

又、光路図では後述するマット面４からアイポイント７までの光路をペンタダハミラー５の各反射面を省略して示している。

図１において、１はカメラ本体（不図示）に固定され、または着脱可能に装着される撮影レンズ（対物レンズ）である。

２はクイックリターンミラー（光路折り曲げミラー）であり、回転軸２ａを中心に回動可能となっている。

３は焦点板（ピント板）であり、クイックリターンミラー２側の面にフレネルレンズ、反対側の面にマット面４が設けられており、その面上に撮影レンズ１による被写体像（ファインダー像、物体像）が形成されている。

５は像反転手段（像反転光学系）としてのペンタダハミラーであり、マット面４上に形成された被写体像を正立正像としている。

尚、本実施例において、像反転手段としてペンタダハプリズムを用いても良い。

６は接眼レンズであり、ペンタダハミラー５側から順に、負の屈折力の第１レンズ６ａ、正の屈折力の第２レンズ６ｂ、正の屈折力の第３レンズ６ｃ、そして負の屈折力の第４レンズ６ｃより構成されている。

第１レンズ６ａは物体側が凸面でメニスカス形状より成っている。第２レンズ６ｂは両面が凸形状より成っている。第３レンズ６ｃは物体側が凸面でメニスカス形状又は両面が凸形状より成っている。

第４レンズ６ｄは両面が凹形状より成っている。

第２レンズ６ｂを接眼レンズ６の光軸方向に沿って移動することで視度調節を行っている。

６は観察者の瞳孔の位置（アイポイント）である。

ＩＰは撮影レンズ１の像面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（撮像手段）の撮像面またはフィルム（撮像手段）等の感光面に相当する。

収差図において、Ｈは瞳面上の高さ、Ｙは像高である。又、ΔＭはメリディオナル像面、ΔＳはサジタル像面である。

本実施例におけるファインダー光学系は、撮影レンズ１による被写体像をクイックリターンミラー２で反射させてマット面４上に形成している。そしてマット面４に形成したファインダー像をペンタダハミラー５で正立像として接眼レンズ６を介してアイポイント７より観察している。

各実施例において、第１レンズ６ａの物体側と観察側の面の曲率半径を各々Ｒｏ、Ｒｅとする。このとき
１．００＜（Ｒｏ＋Ｒｅ）/（Ｒｏ−Ｒｅ）＜１．２０ ‥‥‥（１）
なる条件式を満足している。

条件式（１）は高い観察倍率を実現し、ファインダー像を大きくしながらも高い光学性能を保つためのものである。

条件式（１）は負の屈折力の第１レンズ６ａのレンズ形状を特定している。ファインダー光学系の観察倍率を大きくする為には、マット面４から接眼レンズ６までの距離（接眼レンズ６の主点位置までの光路長）を短くすることが必要である。そのためには、負の屈折力の第１レンズ６ａは物体側に凸面を向けたメニスカス形状であることが望ましい。

その一方で、負の屈折力の第１レンズ６ａの物体側の凸面の屈折力を強くしすぎると歪曲が大きくなりすぎてしまう。

条件式（１）はこのときのバランスを良好に維持し、高い観察倍率を実現しながら、高い光学性能を確保する為の条件である。条件式（１）の下限を超えると、物体側に向けた凸面の屈折力が弱くなりすぎてしまい、接眼レンズ６の主点位置を焦点板３側に近づけることが困難になる。そのため高い観察倍率を実現することが困難になる。また、上限を超えて物体側に向けた凸面の屈折力を強くしすぎると、歪曲収差を良好に補正することが困難になる。

更に好ましくは条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．０１＜（Ｒｏ＋Ｒｅ）/（Ｒｏ−Ｒｅ）＜１．１９ ‥‥‥（１ａ）
各実施例において更に好ましくは、第３レンズ６ｃの焦点距離をｆ３、第４レンズ６ｄの焦点距離をｆ４とする。このとき
−４．０＜ｆ３／ｆ４＜−２．０ ‥‥‥（２）
なる条件式を満足するのがより好ましい。

条件式（２）は、ファインダー像を大きくしながらも十分な長さのアイレリーフを保つためのものである。

条件式（２）は正の屈折力の第３レンズ６ｃ及び負の屈折力の第4レンズ６ｄの屈折力比を特定している。条件式（２）の下限を超えると第３レンズ６ｃ及び第４レンズ６ｄによる高倍率化の効果が少なくなってしまう。又、条件式（２）の上限を超えると、高倍率化の効果は得られるものの、正の屈折力の第２レンズ６ｄを移動させて視度調節を行う際の倍率変化が大きくなりすぎてしまうので良くない。

更に好ましくは条件式（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−３．９５＜ｆ３／ｆ４＜−２．１ ‥‥‥（２ａ）
以上のように各実施例によれば、簡易な構成で、高い光学性能を保ちつつ観察倍率を大きくし、大きなファインダー像を得ながら、アイレリーフを十分に長く確保することのできるファインダー光学系が得られる。

以下に、図２、図４、図６の各実施例の数値実施例の諸元を示す。数値実施例においてＲiは焦点板側より観察側へ順に、第i番目のレンズ面の曲率半径、Ｄiはi番目のレンズ厚及び空気間隔である。Niとνiは各々第i番目のレンズの材料の屈折率とアッベ数である。Ｒ１はマット面４に相当している。Ｒ２は仮想の面の曲率半径であり、無限大である。

なお、各数値実施例において＊印は非球面を表している。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＹ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数とする。又Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを非球面係数とする。

このとき、

によって定義されるものである。また、「e-0X」の表示は「10^-X」を意味している。

第２レンズ２ｂで視度調節するときの視度と間隔変化を示す。

アイポイント７での瞳径とマット面でのファインダー像の像高を示す。

また、各数値実施例のファインダー光学系を実現した際のファインダー倍率（観察倍率）とアイレリーフの長さ（アイポイントとして示している）の概略の計算結果を示す。

ファインダー倍率は焦点距離が５０mmの標準レンズを撮影レンズとして装着したときのアフォーカル系の角倍率で表している。ここでは近似的に撮影レンズの焦点距離とファインダー光学系の焦点距離の比で表している。

また、前述の条件式（１）、（２）と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。

数値実施例１
R1 = ∞ D1 = 73.7647
R2 = ∞ D2 = 0.50002
R3* = 551.87616 D3 = 1.79760 N1 = 1.58306 ν1 = 30.23
R4* = 23.49186 D4 = 可変
R5* = 14.20211 D5 = 5.36595 N2 = 1.52470 ν2 = 56.20
R6 = -31.58965 D6 = 可変
R7* = 28.15538 D7 = 5.08581 N3 = 1.49171 ν3 = 57.4
R8 = 389.92958 D8 = 2.40318
R9 = -40.97995 D9 = 1.79942 N4 = 1.49171 ν4 = 57.4
R10 = 13.32534

非球面係数
第3面 K B C D E
-3.541171e+2 2.036354e-4 -2.743393e-6 1.352592e-8 -2.444399e-11
第4面 K B C D E
1.309789 1.494237e-4 -2.797967e-6 1.521712e-8 -3.222029e-11
第5面 K B C D E
2.224808e-1 -1.366464e-4 5.665134e-8 1.486077e-9 -2.050402e-11
第7面 K B C D E
-4.892723 9.502987e-5 -2.709884e-7 -5.454502e-10 6.971275e-12

視度 -3.000 1.0185 -1.01
焦点距離 58.290619 55.777368 56.933679
可変間隔
D4 0.497680 2.774198 1.573981
D6 5.050348 2.773830 3.974047

アイポイント 18.7mm
最大像高 12.4
瞳径 φ10
観察倍率（−１ディオプトリー時） 0.878

数値実施例2
R1 = ∞ D1 = 73.7647
R2 = ∞ D2 = 0.49396
R3* = 1862.88612 D3 = 1.79741 N1 = 1.58306 ν1 = 30.23
R4* = 22.97547 D4 = 可変
R5* = 13.36224 D5 = 5.70488 N2 = 1.52470 ν2 = 56.20
R6 = -28.49140 D6 = 可変
R7* = 29.30084 D7 = 5.01088 N3 = 1.49171 ν3 = 57.4
R8 = 108.20685 D8 = 1.79377
R9 = -40.97995 D9 = 2.28267 N4 = 1.49171 ν4 = 57.4
R10 = 13.52740

非球面係数
第3面 K B C D E
-2.914742e+5 2.379486e-4 -3.344998e-6 1.877023e-8 -4.479753e-11
第4面 K B C D E
2.354486 1.660409e-4 -3.442510e-6 2.077391e-8 -6.104211e-11
第5面 K B C D E
9.303997e-2 -1.482612e-4 9.421421e-8 1.165172e-9 -2.122302e-11
第7面 K B C D E
7.025737 3.954589e-5 -6.631777e-7 3.156249e-9 -4.236157 e-11

視度 -3.004 1.0333 -1.01
焦点距離 57.728623 56.026665 56.735435
可変間隔
D4 0.496723 2.863484 1.585063
D6 4.919710 2.552950 3.831369
アイポイント 18.7mm
最大像高 12.4
瞳径 φ10
観察倍率（−１ディオプトリー時） 0.881

数値実施例3
R1 = ∞ D1 = 73.7647
R2 = ∞ D2 = 0.50000
R3* = 250.00000 D3 = 1.80092 N1 = 1.58306 ν1 = 30.23
R4* = 21.03795 D4 = 可変
R5* = 14.54075 D5 = 5.39869 N2 = 1.52470 ν2 = 56.20
R6 = -34.67537 D6 = 可変
R7* = 29.70588 D7 = 5.26982 N3 = 1.49171 ν3 = 57.4
R8 = -80.36079 D8 = 1.87972
R9 = -40.97995 D9 = 1.93703 N4 = 1.49171 ν4 = 57.4
R10 = 13.43262

非球面係数
第3面 K B C D E
-5.059686e+2 1.715731e-4 -2.885493e-6 2.093148e-8 -6.373880e-11
第4面 K B C D E
8.181981e-1 1.164124e-4 -3.021321e-6 2.326377e-8 -7.675191e-11
第5面 K B C D E
2.837632e-1 -1.216583e-4 -3.909057e-8 9.534398e-10 -1.677941e-11
第7面 K B C D E
2.665110 3.802063e-5 -2.043111e-7 5.299467e-10 6.348564e-13

視度 -3.000 1.1000 -1.008
焦点距離 63.100844 57.944192 60.427889
可変間隔
D4 0.499815 2.540414 1.474968
D6 5.214005 3.173406 4.238852
アイポイント 18.7mm
最大像高 12.4
瞳径 φ10
観察倍率（−１ディオプトリー時） 0.827

本発明のファインダー光学系を用いた撮像装置の要部断面図 本発明の数値実施例１の光路を展開した時の断面図 本発明の数値実施例１の収差図 本発明の数値実施例２の光路を展開した時の断面図 本発明の数値実施例２の収差図 本発明の数値実施例３の光路を展開した時の断面図 本発明の数値実施例３の収差図

符号の説明

１：撮影レンズ
２：クイックリターンミラー
３：ピント板（フレネル）
４：ピント板（マット面）
５：ペンタダハミラー
６ａ：接眼レンズを構成する負の第１レンズ
６ｂ：接眼レンズを構成する正の第２レンズ
６ｃ：接眼レンズを構成する正の第３レンズ
６ｄ：接眼レンズを構成する負の第４レンズ
７：アイポイント

Claims (6)

1. 対物レンズによって形成された像を接眼レンズを介して観察するファインダー光学系において、該接眼レンズは物体側から観察側へ順に、物体側が凸面でメニスカス形状の負の第１レンズ、正の第２レンズ、正の第３レンズ、負の第４レンズから構成されており、
   該第１レンズの物体側と観察側の面の曲率半径を各々Ｒｏ、Ｒｅとするとき
   １．００＜（Ｒｏ＋Ｒｅ）/（Ｒｏ−Ｒｅ）＜１．２０
   なる条件式を満足することを特徴とするファインダー光学系。
2. 前記第３レンズの焦点距離をｆ３、前記第４レンズの焦点距離をｆ４とするとき
   −４．０＜ｆ３／ｆ４＜−２．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のファインダー光学系。
3. 前記第３レンズは物体側が凸面でメニスカス形状又は両面が凸形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のファインダー光学系。
4. 前記第２レンズは両面が凸形状であり、前記第４レンズは両面が凹形状であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のファインダー光学系。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のファインダー光学系と、該ファインダー光学系で表示される被写体像に相当する像を受光する撮像手段と、を有していることを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のファインダー光学系と、該ファインダー光学系で表示される被写体像に相当する像を形成する対物レンズと、該像を受光する撮像手段と、を有していることを特徴とする撮像装置。