JP2012242740A - 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】焦点板から接眼光学系までの距離を十分な長さに維持しつつ、観察倍率が高いファインダー光学系を得ること。
【解決手段】撮影レンズにより所定面に形成した物体像を観察するファインダー光学系において、前記ファインダー光学系は、前記所定面から観察側へ順に、正の屈折力のコンデンサーレンズ、正立像形成用の像反転部材、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群により構成され、前記コンデンサーレンズと前記第１レンズ群の主点間隔をＨ１、前記所定面から前記第３レンズ群の観察側の面までの光軸に沿った空気換算光路長をｄとするとき、０．５０＜Ｈ１／ｄ＜０．７３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、例えばデジタル一眼レフカメラやビデオ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部材を介して正立像とした後、接眼光学系（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、そして視度調整ができること等が求められている。ここでアイレリーフとは、接眼光学系のアイポイント側のレンズ面からアイポイントまでの距離である。

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光学系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、接眼光学系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（ファインダー視度）を−１ディオプトリー（ｄｐｔ）［１／ｍ］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光学系までの距離（接眼光学系の主点位置までの光路長）によって接眼光学系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部材の光路長を短くし、焦点板から接眼光学系の主点までの距離を短くするのが良い。即ち接眼光学系を焦点板側になるべく近接させて配置するのが良い。しかしながら、この方法を用いて、観察倍率を高くしようとするとファインダー光学系がカメラ（撮像装置）の背面より物体側に奥まってしまう。その結果、接眼レンズの最もアイポイント側のレンズ面の頂点からカメラボディの後端面までの距離が長くなり、観察者が眼をファインダー光学系に近づけることが困難となってくる。

また、アイレリーフを十分に長くしようとすると、像反転部材の射出面でのケラレを少なくするために、像反転部材を大型化しなければならない。これにより、像反転部材の光路長が必然的に長くなり、ファインダー光学系の観察倍率が低下してくる。このように、一眼レフカメラのファインダー光学系において、観察倍率を高くすることと、アイレリーフを長くすることは、相反する。

従来より、観察倍率を高くするとともにアイレリーフを長くするために、接眼光学系（接眼レンズ）を物体側から順に負の屈折力のレンズ群、正の屈折力のレンズ群、正または負の屈折力のレンズ群の３群構成としたファインダー光学系が知られている。このうち第１レンズ群と第３レンズ群のシェイプファクターを適切に設定したファインダー光学系が知られている（特許文献１）。またこのような３群構成で第１レンズ群を負のメニスカスレンズ、第３レンズ群を２つのレンズより構成したファインダー光学系が知られている（特許文献２）。

特開平９−３２９７５２号公報 特開２００９−２０２２０号公報

近年、カメラ（撮像装置）のデジタル化に伴い、カメラの背面には液晶画面や様々な電子部品が配置され、撮像素子面からカメラ後端面までの距離が大幅に長くなっている。撮影者が接眼光学系を覗き易くするためには、アイポイントからカメラ後端面までの距離を十分に長くする必要がある。接眼光学系の全長である接眼光学系の最も物体側のレンズ面からアイポイント側の面までの距離が不十分であると、ファインダー像の観察がしづらくなる。

即ち、接眼光学系の最もアイポイント側の面が、カメラの背面に対して奥まった位置に配置されると、観察者が画面全体を見るためには顔をカメラに密着させなければならず、使い勝手が良くない。

一方、接眼光学系をカメラの後端面付近に配置すると、焦点板から接眼光学系までの距離が長くなり、観察倍率を上げることが難しい。また、カメラの後端付近に配置した接眼光学系のアイレリーフを十分な長さにしようとすると、前述したように、像反転部材を大型化しなければならず、像反転部材の光路長が長くなる。すなわち、焦点板から接眼光学系までの距離が長くなり、観察倍率を上げることがさらに難しくなる。

このように、一眼レフカメラのファインダー光学系において、観察倍率が高いこと、アイレリーフが長いこと等の機能を有することは、観察者の利便性の向上に繋がる。しかしながら、撮像装置のデジタル化に伴い、これらの各機能を一つのファインダー光学系で達成しようとすることは、光学系全体が複雑化し、各機能を良好に発揮させるのがより難しくなっている。

本発明は、焦点板から接眼光学系までの距離を十分な長さに維持しつつ、観察倍率が高いファインダー光学系及びそれを有する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、撮影レンズにより所定面に形成した物体像を観察するファインダー光学系において、前記ファインダー光学系は、前記所定面から観察側へ順に、正の屈折力のコンデンサーレンズ、正立像形成用の像反転部材、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群により構成され、前記コンデンサーレンズと前記第１レンズ群の主点間隔をＨ１、前記所定面から前記第３レンズ群の観察側の面までの光軸に沿った空気換算光路長をｄとするとき、
０．５０＜Ｈ１／ｄ＜０．７３
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、焦点板から接眼光学系までの距離を十分な長さに維持しつつ、観察倍率が高いファインダー光学系が得られる。

本発明の実施例１に係るファインダー光学系を備えた一眼レフカメラの概略構成図である。 本発明の実施例１に係るファインダー光学系の光軸に沿った展開図である。 本発明の実施例１に係るファインダー光学系の各収差である。 本発明の実施例２に係るファインダー光学系の光軸に沿った展開図である。 本発明の実施例２に係るファインダー光学系の各収差である。 本発明の実施例３に係るファインダー光学系の光軸に沿った展開図である。 本発明の実施例３に係るファインダー光学系の各収差である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のファインダー光学系は、撮影レンズ（対物レンズ）により所定面、例えば焦点板に形成した物体像（ファインダー像）を接眼レンズを介して観察する。ファインダー光学系は、所定面側から観察側へ順に、正の屈折力のコンデンサーレンズ、ペンタプリズム等の正立像形成用の像反転部材、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群により構成されている。

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、本発明の実施例１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は本発明の実施例１のファインダー光学系の一部分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は本発明の実施例２のファインダー光学系の一部分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は本発明の実施例３のファインダー光学系の一部分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ディオプター（標準視度）のときを示している。光路図において正立像形成用の反転光学系５が位置する左方が物体側（光入射側）、アイポイント７側の右方が観察側（光出射側）である。また、光路図では後述する焦点板３のマット面３ａ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である。２はクイックリターンミラーであり、回転軸２ａを中心に回動可能となっている。３は焦点板であり、そのマット面３ａには撮影レンズ１によるファインダー像（被写体像）（物体像）が形成されている。

４はコンデンサーレンズ、５は正立像形成部材としてのペンタプリズム（像反転部材）であり、焦点板３のマット面３ａ上のファインダー像を正立正像としている。６は接眼光学系である。７はアイポイントの位置（観察位置）（観察者の瞳孔の位置）を表している。ＩＰは撮影レンズ１の像面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサの固体撮像素子（撮像手段）の撮像面またはフィルム（撮像手段）の感光面に相当する。

本実施例におけるファインダー光学系は撮影レンズ１により結像される被写体像をクイックリターンミラー２で反射させて焦点板３上のマット面３ａ（所定面）に形成している。そしてマット面３ａに形成したファインダー像をコンデンサーレンズ４を介し、ペンタプリズム５で正立像として接眼光学系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、接眼光学系６は負の屈折力の第１レンズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、そして正または負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３の３つのレンズ群より成っている。

第１レンズ群Ｌ１は両レンズ面が凹形状の１つの負レンズ６ａよりなっている。第２レンズ群Ｌ２は両レンズ面が凸形状の正レンズ６ｂよりなっている。第３レンズ群Ｌ３は物体側の面が凸形状の正レンズ６ｃと観察側の面が凹形状の負レンズ６ｄより成っている。

第２レンズ群Ｌ２を光軸上移動させてファインダー視度の調整を行っている。本実施例で適用可能な像反転部材としては、ペンタダハプリズムの他、ポロプリズム、ダハプリズム等、像を正立反転することができる光学部材であれば何でも良い。コンデンサーレンズ４は観察側の面が凸でメニスカス形状の正レンズよりなっている。

収差図において球面収差で瞳径はアイポイント７での高さを示す。ｄはｄ線、ＦはＦ線を示す。像高はマット面３ａでのファインダー像の高さを示す。非点収差において、ΔＭはメリディオナル像面、ΔＳはサジタル像面である。色収差は倍率色収差である。最大像高は非点収差図、歪曲収差図、色収差図において全て同じである。

各実施例において、コンデンサーレンズ４と第１レンズ群Ｌ１の主点間隔をＨ１とする。所定面３ａから第３レンズ群の観察側の面までの光軸に沿った空気換算光路長をｄとする。このとき、
０．５０＜Ｈ１／ｄ＜０．７３ ・・・（１）
なる条件式を満足している。

条件式（１）は、コンデンサーレンズ４から負レンズ６ａまでの主点間隔Ｈ１と、焦点板３上の所定面（マット面３ａ）から接眼光学系６の最後のレンズ面までの光軸に沿った空気換算光路長ｄの比に関する式である。

条件式（１）は比較的簡易なレンズ構成でありながら、一眼レフカメラのファインダー光学系として十分な光学全長を確保するものである。更に、接眼光学系の主点位置を物体側（ペンタプリズム側）に位置するようにして、ファインダー光学系の観察倍率を十分大きく設定する条件である。さらには、同時に接眼光学系の射出瞳位置および観察者の瞳孔の位置を十分、接眼光学系６よりも後方に配置して良好なるファインダー像が観察できるようにするための条件である。条件式（１）を外れると前述した効果を得るのが難しくなってくる。

各実施例に係るファインダー光学系は、以上の条件を満足することによりファインダー観察倍率を十分大きくし、かつ十分長いアイレリーフを確保しつつ、ファインダー視度調整を容易にしている。そして良好なるファインダー像の観察を行っている。

各実施例において更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。コンデンサーレンズ４、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を各々ｆｃ，ｆ１，ｆ２とする。ファインダー視度が−１ｄｐｔ（ディオプトリー）のときのファインダー光学系の焦点距離をｆとする。像反転部材５はプリズム部材よりなり、プリズム部材の材料の屈折率をｎｄとする。第１レンズ群Ｌ１の物体側と観察側の面の曲率半径を各々Ｒ１ｓ、Ｒ１ｅとする。第２レンズ群Ｌ２の物体側と観察側の面の曲率半径を各々Ｒ２ｓ、Ｒ２ｅとする。このとき、以下の条件式のうち１以上を満足するのが良い。

０．８０＜｜ｆｃ＊ｆ１｜／Ｈ１^２＜２．０ ・・・（２）
０．４８＜ｆ２／ｆ＜０．６５ ・・・（３）
１．６＜ｎｄ ・・・（４）
−０．７１＜（Ｒ１ｓ＋Ｒ１ｅ）／（Ｒ１ｓ−Ｒ１ｅ）＜０．７１ ・・・（５）
−０．７１＜（Ｒ２ｓ＋Ｒ２ｅ）／（Ｒ２ｓ−Ｒ２ｅ）＜０．７１ ・・・（６）

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（２）はコンデンサーレンズ及び第１レンズ群Ｌ１（第１レンズ群Ｌ１にレンズが複数あるときは合成のパワー）のパワー配分に関する式である。条件式（３）は第２レンズ群Ｌ２のパワー配分に関する式である。これらの条件式（２）、（３）は条件式（１）と同様に比較的簡易なレンズ構成でありながら、一眼レフカメラのファインダー光学系として十分な光学全長を確保するものである。

更に接眼光学系の主点位置を物体側（ペンタプリズム側）に位置するようにして、ファインダー光学系の観察倍率を十分大きく設定する条件である。さらには、同時に接眼光学系の射出瞳位置および観察者の瞳孔の位置を十分、接眼光学系６よりも後方に配置して良好なるファインダー像が観察できるようにするための条件である。これらの条件式（２）、（３）を外れると前述した効果を得るのが難しくなってくる。

条件式（４）は像反転部材をペンタプリズムより構成したとき、その材料の屈折率に関する式である。条件式（５）は、第１レンズ群Ｌ１を１枚の負レンズ６ａにより構成したときの該負レンズ６ａのシェイプファクターに関し、条件式（６）は第２レンズ群Ｌ２を１枚の正レンズ６ｂにより構成したときの該正レンズ６ｂのシェイプファクターに関する式である。

これらの条件式（４），（５），（６）も前述した条件式（１），（２），（３）と同様の効果を持つ。すなわち、比較的簡易なレンズ構成でありながら、一眼レフカメラのファインダー光学系として十分な光学全長を確保するものである。更に、接眼光学系の主点位置を物体側（ペンタプリズム側）に位置するようにして、ファインダー光学系の観察倍率を十分大きく設定する条件である。さらには、同時に接眼レンズ系の射出瞳位置および観察者の瞳孔の位置を十分接眼レンズよりも後方に配置して良好なるファインダー像が観察できるようにするための条件である。

各実施例において、第３レンズ群Ｌ３は少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズより成っている。これによって、ファインダー像の観察を良好に行っている。以上のように各実施例によれば、観察倍率が高く、アイレリーフが長く、高い光学性能が得られる一眼レフカメラに好適な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は焦点板のマット面３ａ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３ａに相当している。ｒ２、ｒ３はコンデンサーレンズ４に相当している。

ｒ４、ｒ５はペンタダハプリズム５の入射面と出射面に相当している。ｒ６乃至ｒ１３は接眼レンズ６に相当している。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ｃ２、ｃ４、ｃ６、ｃ８、ｃ１０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レンズ群Ｌ２で視度調節するときのファインダー視度と間隔変化を示す。またファインダー視度と、接眼レンズ６の焦点距離との関係を示す。また前述の各条件式と数値実施例との関係を表−１に示す。

［数値実施例１］
近軸曲率半径 軸上面間隔 屈折率(Nd) アッベ数(νd)
r1 = ∞ d1 = 4.28
r2 = -131.94 d2 = 4.25 N1 = 1.71 ν1 = 53.87
r3 = -57.15 d3 = 0.67
r4 = ∞ d4 = 93.21 N2 = 1.77 ν2 = 49.60
r5 = ∞ d5 = 2.60
r6 = -40.00 d6 = 3.00 N3 = 1.85 ν3 = 23.78
r7 = 151.56 d7 = 可変
r8 = 59.85 d8 = 6.30 N4 = 1.77 ν4 = 49.60
r9 = -59.85 d9 = 可変
r10 = 31.53 d10 = 6.68 N5 = 1.84 ν5 = 42.71
r11 = -78.46 d11 = 0.60
r12* = 7326.14 d12 = 5.50 N6 = 1.85 ν6 = 40.10
r13* = 25.08 d13 = 20.00
r14 = ∞

非球面係数
r12 r13
k -8.17E+05 5.98E-01
c2 0.00 0.00
c4 -8.81E-06 4.13E-06
c6 -1.09E-07 -2.97E-07
c8 3.04E-10 2.40E-10
c10 0.00 4.04E-12

可変間隔
視度[ディオプタ-] -1.00 -3.00 +1.00
d7 2.40 0.91 3.79
d9 2.92 4.41 1.53

焦点距離
視度[ディオプタ-] -1.00 -3.00 +1.00
焦点距離 66.18 69.08 63.64

［数値実施例２］
近軸曲率半径 軸上面間隔 屈折率(Nd) アッベ数(νd)
r1 = ∞ d1 = 2.80
r2 = -150.00 d2 = 4.80 N1 = 1.80 ν1 = 46.57
r3 = -48.00 d3 = 0.67
r4 = ∞ d4 = 96.00 N2 = 1.81 ν2 = 40.92
r5 = ∞ d5 = 1.80
r6 = -87.17 d6 = 1.51 N3 = 1.85 ν3 = 23.78
r7 = 57.31 d7 = 可変
r8 = 45.16 d8 = 6.43 N4 = 1.77 ν4 = 49.60
r9 = -45.16 d9 = 可変
r10 = 35.52 d10 = 5.00 N5 = 1.83 ν5 = 42.71
r11 = -1066.74 d11 = 0.65
r12* = -251.12 d12 = 6.60 N6 = 1.85 ν6 = 40.39
r13* = 33.52 d13 = 20.00
r14 = ∞

非球面係数
r12 r13
k 195.09 5.55
c2 0.00 0.00
c4 -7.79E-06 -2.10E-05
c6 -2.05E-08 -3.39E-07
c8 7.65E-11 3.60E-09
c10 0.00 -2.22E-11

可変間隔
視度[ディオプタ-] -1.00 -3.00 +1.00
d7 3.06 1.60 4.50
d9 2.96 4.42 1.52

焦点距離
視度[ディオプタ-] -1.00 -3.00 +1.00
焦点距離 59.56 58.99 60.14

［数値実施例３］
近軸曲率半径 軸上面間隔 屈折率(Nd) アッベ数(νd)
r1 = ∞ d1 = 4.30
r2 = -131.94 d2 = 4.25 N1 = 1.80 ν1 = 46.57
r3 = -57.15 d3 = 0.67
r4 = ∞ d4 = 93.21 N2 = 1.66 ν2 = 50.88
r5 = ∞ d5 = 2.80
r6 = -42.28 d6 = 3.26 N3 = 1.85 ν3 = 23.78
r7 = 235.08 d7 = 可変
r8 = 150.41 d8 = 6.20 N4 = 1.83 ν4 = 42.71
r9 = -40.71 d9 = 可変
r10 = 21.12 d10 = 6.30 N5 = 1.77 ν5 = 49.60
r11 = ∞ d11 = 0.60
r12 = -907.84 d12 = 4.50 N6 = 1.85 ν6 = 40.10
r13* = 20.95 d13 = 20.00
r14 = ∞

非球面係数
r13
k -1.63
c2 0.00
c4 3.15E-05
c6 7.31E-08
c8 4.50E-10
c10 -4.57E-12

可変間隔
視度[ディオプタ-] -1.00 -3.00 +1.00
d7 3.05 1.50 4.54
d9 3.29 4.84 1.80

焦点距離
視度[ディオプタ-] -1.00 -3.00 +1.00
焦点距離 65.87 67.28 64.56

１ 撮影レンズ ２ クイックリターンミラー ３ 焦点板
４ コンデンサーレンズ ５ 像反転部材 ６ 接眼光学系
Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群
７ アイポイント

Claims (7)

1. 撮影レンズにより所定面に形成した物体像を観察するファインダー光学系において、前記ファインダー光学系は、前記所定面から観察側へ順に、正の屈折力のコンデンサーレンズ、正立像形成用の像反転部材、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群により構成され、前記コンデンサーレンズと前記第１レンズ群の主点間隔をＨ１、前記所定面から前記第３レンズ群の観察側の面までの光軸に沿った空気換算光路長をｄとするとき、
   ０．５０＜Ｈ１／ｄ＜０．７３
   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. 前記コンデンサーレンズ、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆｃ，ｆ１，ｆ２、ファインダー視度が−１ｄｐｔのときの前記ファインダー光学系の焦点距離をｆとするとき、
   ０．８０＜｜ｆｃ＊ｆ１｜／Ｈ１^２＜２．０
   ０．４８＜ｆ２／ｆ＜０．６５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１のファインダー光学系。
3. 前記像反転部材はプリズム部材よりなり、該プリズム部材の材料の屈折率をｎｄとするとき、
   １．６＜ｎｄ
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２のファインダー光学系。
4. 前記第１レンズ群の物体側と観察側の面の曲率半径を各々Ｒ１ｓ、Ｒ１ｅ、前記第２レンズ群の物体側と観察側の面の曲率半径を各々Ｒ２ｓ、Ｒ２ｅとするとき、
   −０．７１＜（Ｒ１ｓ＋Ｒ１ｅ）／（Ｒ１ｓ−Ｒ１ｅ）＜０．７１
   −０．７１＜（Ｒ２ｓ＋Ｒ２ｅ）／（Ｒ２ｓ−Ｒ２ｅ）＜０．７１
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項のファインダー光学系。
5. 前記第３レンズ群は、少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のファインダー光学系。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項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物体像に相当する像を受光する撮像手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項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物体像に相当する像を形成する撮影レンズと、該像を受光する撮像手段とを有することを特徴とする撮像装置。