JP2020170022A - Viewfinder optical system, observation device having the same, and image capturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ファインダー光学系及びそれを有する観察装置、撮像装置に関し、例えばビデオカメラ、スチルカメラ、放送用カメラに用いられる電子ビューファインダーにおいて、画像表示素子に表示される画像を観察するのに好適なものである。 The present invention relates to a finder optical system and an observation device and an imaging device having the same, and is suitable for observing an image displayed on an image display element in an electronic viewfinder used for, for example, a video camera, a still camera, or a broadcasting camera. It is a thing.
従来、液晶パネルなどの画像表示素子に表示された画像を観察するため、複数枚のレンズを用いたファインダー光学系が知られている。これらファインダー光学系は視認性を高めるため、観察視野角が十分に広く（高倍率化）、アイレリーフが長く、諸収差が良好に補正され、高い光学性能を有することが求められている。 Conventionally, a finder optical system using a plurality of lenses is known for observing an image displayed on an image display element such as a liquid crystal panel. In order to enhance visibility, these finder optical systems are required to have a sufficiently wide observation viewing angle (high magnification), a long eye relief, good correction of various aberrations, and high optical performance.
また、昨今のカメラなどの撮像装置に用いられる観察装置では、画像表示素子の画像表示面の対角長が２０ｍｍ以下の比較的小型な画像表示素子を用いてこれらの要求を満たすことが望まれている。 Further, in an observation device used in an imaging device such as a camera these days, it is desired to satisfy these requirements by using a relatively small image display element having a diagonal length of 20 mm or less on the image display surface of the image display element. ing.
従来高倍率のファインダー光学系としては、画像表示面より観察側（アイポイント側）に向かって、正の屈折力のレンズ、負の屈折力のレンズ、正の屈折力のレンズ、正の屈折力のレンズの４枚のレンズを有するものが知られている（特許文献１、２）。 Conventionally, as a high-magnification finder optical system, a positive refractive power lens, a negative refractive power lens, a positive refractive power lens, and a positive refractive power lens are used from the image display surface toward the observation side (eye point side). There are known lenses having four lenses (Patent Documents 1 and 2).
特許文献１では、正の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズ、正の屈折力の第４レンズからなり、第３レンズ、第４レンズの焦点距離を適切に設定した接眼光学系が提案されている。 Patent Document 1 comprises a first lens having a positive refractive power, a second lens having a negative refractive power, a third lens having a positive refractive power, and a fourth lens having a positive refractive power, and the third lens and the fourth lens. An eyepiece optical system in which the focal distance of the lens is appropriately set has been proposed.
また特許文献２では、正の屈折力の第１レンズ、正レンズ及び負レンズを含む２枚または３枚のレンズ、正の屈折力の最終レンズの全体として４枚または５枚のレンズよりなる接眼レンズが提案されている。 Further, in Patent Document 2, an eyepiece composed of a first lens having a positive refractive power, two or three lenses including a positive lens and a negative lens, and a final lens having a positive refractive power as a whole consisting of four or five lenses. Lenses have been proposed.
観察装置に用いられるファインダー光学系において、観察倍率が高く（観察視野角が大きく）、しかもアイレリーフを長く確保しつつ良好な光学性能を得るには、ファインダー光学系のレンズ構成及び各レンズの屈折力等を適切に設定することが重要になってくる。この他、各レンズの材料の屈折率を適切に設定することも重要になってくる。更に小型の画像表示面を有する画像表示素子を用いるときは、画像表示面の大きさに対するファインダー光学系の屈折力の比率を適切に設定することが重要になってくる。 In the finder optical system used in the observation device, in order to obtain good optical performance while maintaining a high observation magnification (large observation viewing angle) and long eye relief, the lens configuration of the finder optical system and the refraction of each lens It is important to set the force appropriately. In addition, it is also important to appropriately set the refractive index of the material of each lens. When an image display element having a smaller image display surface is used, it is important to appropriately set the ratio of the refractive power of the finder optical system to the size of the image display surface.
特許文献１で開示された接眼光学系においては、アイレリーフが必ずしも十分でなく、また諸収差（球面収差、像面収差、非点収差、コマ収差）が多少残存している。 In the eyepiece optical system disclosed in Patent Document 1, the eye relief is not always sufficient, and various aberrations (spherical aberration, image plane aberration, astigmatism, coma) remain to some extent.
また特許文献２で開示された接眼レンズにおいては、レンズの材料に高屈折材料が多く使用されているが必ずしも光学性能が十分でなかった。 Further, in the eyepiece disclosed in Patent Document 2, a high refraction material is often used as the lens material, but the optical performance is not always sufficient.
本発明は、高倍率かつアイレリーフが長く、高い光学性能を有するファインダー光学系の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a finder optical system having high magnification, long eye relief, and high optical performance.
本発明のファインダー光学系は、画像表示面に表示された画像を観察するためのファインダー光学系であって、
前記ファインダー光学系は、画像表示面から観察側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズ、正の屈折力の第４レンズを有し、
前記第１レンズの材料の屈折率をｎｄ１、前記第２レンズの材料の屈折率をｎｄ２、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記ファインダー光学系の焦点距離をｆ
とするとき、
１．７００＜ｎｄ１
ｎｄ２＜１．７００
ｆ１／ｆ＜０．９０
なる条件式を満たすことを特徴としている。
The finder optical system of the present invention is a finder optical system for observing an image displayed on an image display surface.
The finder optical system has a positive refractive power first lens, a negative refractive power second lens, a positive refractive power third lens, and a positive refractive power, which are arranged in order from the image display surface to the observation side. Has a fourth lens
The refractive index of the material of the first lens is nd1, the refractive index of the material of the second lens is nd2, the focal length of the first lens is f1, and the focal length of the finder optical system is f.
When
1.700 <nd1
nd2 <1.77
f1 / f <0.90
It is characterized by satisfying the conditional expression.
本発明によれば高倍率かつアイレリーフが長く、高い光学性能を有するファインダー光学系を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a finder optical system having high magnification, long eye relief, and high optical performance.
以下、本発明のファインダー光学系について、添付の図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the finder optical system of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明のファインダー光学系は画像表示面に表示された画像を観察するためのファインダー光学系である。ファインダー光学系は、画像表示面から観察側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズ、正の屈折力の第４レンズを有している。尚、第４レンズの観察面側に正の屈折力の第５レンズを有する場合もある。 The finder optical system of the present invention is a finder optical system for observing an image displayed on an image display surface. The finder optical system is arranged in order from the image display surface to the observation side, with a positive refractive power first lens, a negative refractive power second lens, a positive refractive power third lens, and a positive refractive power first lens. It has 4 lenses. In some cases, a fifth lens having a positive refractive power is provided on the observation surface side of the fourth lens.
図１は、視度−１．０ディオプター（基準状態）における、実施例１のファインダー光学系のレンズ断面図である。図２は、数値実施例１のファインダー光学系の基準状態における収差図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a lens of the finder optical system of the first embodiment in a diopter −1.0 diopter (reference state). FIG. 2 is an aberration diagram in the reference state of the finder optical system of the numerical embodiment 1.
図３は、視度−１．０ディオプターにおける、実施例２のファインダー光学系のレンズ断面図である。図４は、実施例２のファインダー光学系の基準状態における収差図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a lens of the finder optical system of the second embodiment in a diopter of −1.0 diopter. FIG. 4 is an aberration diagram in the reference state of the finder optical system of the second embodiment.
図５は、視度−１．０ディオプターにおける、実施例３のファインダー光学系のレンズ断面図である。図６は、実施例３のファインダー光学系の基準状態における収差図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view of a lens of the finder optical system of Example 3 in a diopter of −1.0 diopter. FIG. 6 is an aberration diagram in the reference state of the finder optical system of the third embodiment.
図７は、視度−１．０ディオプターにおける、実施例４のファインダー光学系のレンズ断面図である。図８は、実施例４のファインダー光学系の基準状態における収差図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view of a lens of the finder optical system of the fourth embodiment in a diopter of −1.0 diopter. FIG. 8 is an aberration diagram in the reference state of the finder optical system of the fourth embodiment.
図９は、視度−１．０ディオプターにおける、実施例５のファインダー光学系のレンズ断面図である。図１０は、実施例５のファインダー光学系の基準状態における収差図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view of the lens of the finder optical system of Example 5 in a diopter of −1.0 diopter. FIG. 10 is an aberration diagram in the reference state of the finder optical system of Example 5.
図１１は、視度−１．０ディオプターにおける、実施例６のファインダー光学系のレンズ断面図である。図１２は、実施例６のファインダー光学系の基準状態における収差図である。 FIG. 11 is a cross-sectional view of the lens of the finder optical system of Example 6 in a diopter of −1.0 diopter. FIG. 12 is an aberration diagram in the reference state of the finder optical system of Example 6.
図１３は、本発明の観察装置を有する撮像装置の要部概略図である。 FIG. 13 is a schematic view of a main part of an imaging device having the observation device of the present invention.
レンズ断面図において、Ｌ０はファインダー光学系、１は画像表示素子の画像表示面である。Ｇ１はファインダー光学系Ｌ０の第１レンズ、Ｇ２はファインダー光学系Ｌ０の第２レンズ、Ｇ３はファインダー光学系Ｌ０の第３レンズ、Ｇ４はファインダー光学系Ｌ０の第４レンズである。Ｇ５はファインダー光学系Ｌ０の第５レンズである。１０はファインダー光学系Ｌ０を保護する保護部材、ＥＰは観察側のアイポイント位置（観察面）を示す。ここで、観察側の最終レンズ面から観察面ＥＰまでの距離がアイレリーフである。 In the cross-sectional view of the lens, L0 is the finder optical system, and 1 is the image display surface of the image display element. G1 is the first lens of the finder optical system L0, G2 is the second lens of the finder optical system L0, G3 is the third lens of the finder optical system L0, and G4 is the fourth lens of the finder optical system L0. G5 is the fifth lens of the finder optical system L0. Reference numeral 10 denotes a protective member that protects the finder optical system L0, and EP indicates an eye point position (observation surface) on the observation side. Here, the distance from the final lens surface on the observation side to the observation surface EP is the eye relief.
また収差図において、球面収差図では実線のｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、点線のＦはＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）、一点鎖線のｃはｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）、二点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に対する球面収差を示している。 In the aberration diagram, in the spherical aberration diagram, the solid line d is the d line (wavelength 587.56 nm), the dotted line F is the F line (wavelength 486.13 nm), and the alternate long and short dash line c is the c line (wavelength 656.27 nm). The g of the dotted chain line indicates the spherical aberration with respect to the g line (wavelength 435.84 nm).
非点収差図において、実線のＳはｄ線のサジタル像面、点線のＭはｄ線のメリディオナル像面における像面湾曲を示している。歪曲収差はｄ線について示している。色収差図ではｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）を基準とした際の、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）における色収差を示している。 In the astigmatism diagram, solid S indicates curvature of field on the d-line sagittal image plane, and dotted M indicates curvature of field on the d-line meridional image plane. Distortion is shown for line d. The chromatic aberration diagram shows the chromatic aberrations at the F line (wavelength 486.13 nm), c line (wavelength 656.27 nm), and g line (wavelength 435.84 nm) when the d line (wavelength 587.56 nm) is used as a reference. ..
画像表示面の対角長が約２０ｍｍ以下の小型の表示パネル（画像表示素子）を視野角３０度以上の広い視野で観察するためには、ファインダー光学系全体で強い正の屈折力を持つ必要がある。そのためには各レンズには強い正の屈折力、または強い負の屈折力が必要となる。 In order to observe a small display panel (image display element) with a diagonal length of about 20 mm or less on the image display surface in a wide field of view with a viewing angle of 30 degrees or more, it is necessary to have a strong positive refractive power in the entire finder optical system. There is. For that purpose, each lens needs a strong positive refractive power or a strong negative refractive power.
また、アイレリーフを長くするためには、ファインダー光学系のＦナンバーを明るくする必要があり、そのためにはファインダー光学系の光線有効範囲を広くとる必要がある。そうすると多くの場合、球面収差、像面湾曲、非点収差、色収差等の諸収差の補正が難しくなり、特に物体側の周辺像高において光学性能が低下してくる。 Further, in order to lengthen the eye relief, it is necessary to brighten the F number of the finder optical system, and for that purpose, it is necessary to widen the light ray effective range of the finder optical system. Then, in many cases, it becomes difficult to correct various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, astigmatism, and chromatic aberration, and the optical performance deteriorates especially at the peripheral image height on the object side.
そこで本発明のファインダー光学系Ｌ０では、前述の如く、４つのレンズを有する構成とし、かつ最適な屈折力配置を設定している。これにより高倍率かつアイレリーフが長く、高い光学性能を有したファインダー光学系を実現している。 Therefore, in the finder optical system L0 of the present invention, as described above, the configuration has four lenses and the optimum refractive power arrangement is set. As a result, a finder optical system with high magnification, long eye relief, and high optical performance is realized.
各実施例のファインダー光学系は、第１レンズＧ１の材料の屈折率をｎｄ１、第２レンズＧ２の材料の屈折率をｎｄ２、第１レンズＧ１の焦点距離をｆ１、ファインダー光学系Ｌ０の焦点距離をｆ
とする。このとき、
１．７００＜ｎｄ１ ・・・（１）
ｎｄ２＜１．７００ ・・・（２）
ｆ１／ｆ＜０．９０ ・・・（３）
なる条件を満たす。
In the finder optical system of each embodiment, the refractive index of the material of the first lens G1 is nd1, the refractive index of the material of the second lens G2 is nd2, the focal length of the first lens G1 is f1, and the focal length of the finder optical system L0. F
And. At this time,
1.700 <nd1 ... (1)
nd2 <1.70 ... (2)
f1 / f <0.90 ... (3)
Satisfy the conditions.
以下、条件式（１）乃至（３）の技術的意味について説明する。 Hereinafter, the technical meanings of the conditional expressions (1) to (3) will be described.
条件式（１）は、ファインダー光学系Ｌ０の第１レンズＧ１の材料の屈折率を規定している。球面収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差が良好に補正された上で高倍率化かつアイレリーフを長くするためには、各レンズに高屈折材料を使用することが必要となる。しかし一般に全てのレンズに高屈折材料を使用することは例えば色収差の補正より困難である。そのため、高屈折材料よりなるレンズはなるべく少ない方がよい。 The conditional expression (1) defines the refractive index of the material of the first lens G1 of the finder optical system L0. It is necessary to use a high refraction material for each lens in order to increase the magnification and lengthen the eye relief after various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, and astigmatism are satisfactorily corrected. However, it is generally more difficult to use a high refraction material for all lenses than, for example, to correct chromatic aberration. Therefore, it is preferable that the number of lenses made of a high-refractive material is as small as possible.
小型の画像表示素子の画像表示面を拡大して観察するファインダー光学系は、一般に画像表示面から離れるほどレンズの光線有効範囲が拡大するため、レンズの有効径が大きくなる。一方、レンズの有効径が大きくなると、レンズ自体の体積が指数関数的に増加することに加え、使用できる成型機が限られてくることから、製造が困難になる。そのため、各実施例では第１レンズＧ１に高屈折材料を用いることで諸収差が良好に補正された上で、高倍率かつアイレリーフの長いファインダー光学系を実現している。 In a finder optical system for magnifying and observing an image display surface of a small image display element, the effective range of light rays of the lens generally expands as the distance from the image display surface increases, so that the effective diameter of the lens increases. On the other hand, as the effective diameter of the lens increases, the volume of the lens itself increases exponentially, and the molding machines that can be used are limited, which makes manufacturing difficult. Therefore, in each embodiment, by using a high refraction material for the first lens G1, various aberrations are satisfactorily corrected, and a finder optical system having a high magnification and a long eye relief is realized.
条件式（１）の下限値を超えると、第１レンズＧ１のレンズ面の曲率の形状が急になることにより球面収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差の補正が困難になる。 If the lower limit of the conditional expression (1) is exceeded, the shape of the curvature of the lens surface of the first lens G1 becomes steep, and it becomes difficult to correct various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, and astigmatism.
また条件式（１）について、好ましくは以下の条件式（１ａ）を満たすことが好ましい。 Further, regarding the conditional expression (1), it is preferable that the following conditional expression (1a) is satisfied.
１．７００＜ｎｄ１＜１．９００ ・・・（１ａ）
また条件式（１ａ）について、さらに好ましくは以下の条件式（１ｂ）を満たすことが好ましい。
1.700 <nd1 <1.900 ... (1a)
Further, it is more preferable that the conditional expression (1a) satisfies the following conditional expression (1b).
１．７２０＜ｎｄ１＜１．８５０ ・・・（１ｂ）
条件式（２）は、ファインダー光学系Ｌ０の第２レンズＧ２の材料の屈折率を規定している。第２レンズＧ２は負の屈折力を有するが、ファインダー光学系Ｌ０は全体として強い正の屈折力を持つため、負の屈折力を持つ第２レンズＧ２の材料の屈折率を下げなければペッツバール和の補正が困難になる。そのため条件式（２）の上限値を超えると像面湾曲、非点収差が増加してくる。
1.720 <nd1 <1.850 ... (1b)
The conditional expression (2) defines the refractive index of the material of the second lens G2 of the finder optical system L0. The second lens G2 has a negative refractive power, but the finder optical system L0 has a strong positive refractive power as a whole. Therefore, the Petzval sum must be lowered unless the refractive index of the material of the second lens G2 having a negative refractive power is lowered. Is difficult to correct. Therefore, if the upper limit of the conditional expression (2) is exceeded, curvature of field and astigmatism will increase.
また条件式（２）について、好ましくは以下の条件式（２ａ）を満たすことが好ましい。 Further, regarding the conditional expression (2), it is preferable to satisfy the following conditional expression (2a).
１．５８０＜ｎｄ２＜１．７００ ・・・（２ａ）
また条件式（２ａ）について、さらに好ましくは以下の条件式（２ｂ）を満たすことが好ましい。
1.580 <nd2 <1.70 ... (2a)
Further, it is more preferable that the conditional expression (2a) satisfies the following conditional expression (2b).
１．６２０＜ｎｄ２＜１．７００ ・・・（２ｂ）
条件式（３）は、ファインダー光学系Ｌ０の第１レンズＧ１の焦点距離を規定している。条件式（３）はファインダー光学系Ｌ０の高倍率化を図りつつ球面収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差を良好に補正するためのものである。条件式（３）の上限値を超えると、第１レンズＧ１の正の屈折力が弱くなり、球面収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差の補正が不十分となるため、好ましくない。
1.620 <nd2 <1.70 ... (2b)
The conditional expression (3) defines the focal length of the first lens G1 of the finder optical system L0. The conditional expression (3) is for satisfactorily correcting various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, and astigmatism while increasing the magnification of the finder optical system L0. If the upper limit of the conditional expression (3) is exceeded, the positive refractive power of the first lens G1 becomes weak, and various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, and astigmatism become insufficiently corrected, which is not preferable. ..
また条件式（３）について、好ましくは以下の条件式（３ａ）を満たすことが好ましい。 Further, it is preferable that the conditional expression (3) satisfies the following conditional expression (3a).
０．４０＜ｆ１／ｆ＜０．９０ ・・・（３ａ）
また条件式（３ａ）について、さらに好ましくは以下の条件式（３ｂ）を満たすことが好ましい。
0.40 <f1 / f <0.90 ... (3a)
Further, it is more preferable that the conditional expression (3a) satisfies the following conditional expression (3b).
０．５０＜ｆ１／ｆ＜０．８８ ・・・（３ｂ）
各実施例のファインダー光学系において更に好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
0.50 <f1 / f <0.88 ... (3b)
In the finder optical system of each embodiment, it is more preferable that one or more of the following conditional expressions are satisfied.
第１レンズＧ１の画像表示面側のレンズ面の曲率半径をＲ１１、第１レンズＧ１の観察側のレンズ面の曲率半径をＲ１２とする。第３レンズＧ３の焦点距離をｆ３、第４レンズＧ４の焦点距離をｆ４とする。第２レンズＧ２の画像表示面側のレンズ面曲率半径をＲ２１とする。第２レンズＧ２の焦点距離をｆ２とする。 The radius of curvature of the lens surface on the image display surface side of the first lens G1 is R11, and the radius of curvature of the lens surface on the observation side of the first lens G1 is R12. Let the focal length of the third lens G3 be f3 and the focal length of the fourth lens G4 be f4. Let R21 be the radius of curvature of the lens surface of the second lens G2 on the image display surface side. Let the focal length of the second lens G2 be f2.
第３レンズＧ３の観察側のレンズ面の曲率半径をＲ３２、第４レンズＧ４の画像表示面側のレンズ面の曲率半径をＲ４１とする。画像を表示する画像表示素子と、該画像表示素子の画像表示面に表示される画像を観察するために用いられるファインダー光学系を有する観察装置において、画像表示素子の画像表示面の対角長をＨとする。 The radius of curvature of the lens surface on the observation side of the third lens G3 is R32, and the radius of curvature of the lens surface on the image display surface side of the fourth lens G4 is R41. In an observation device having an image display element for displaying an image and a finder optical system used for observing an image displayed on the image display surface of the image display element, the diagonal length of the image display surface of the image display element is determined. Let it be H.
このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。 At this time, it is preferable to satisfy one or more of the following conditional expressions.
０．０＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜２．０ ・・・（４）
０．５＜ｆ４／ｆ３＜１０．０ ・・・（５）
−８．５＜（Ｒ２１＋Ｒ１２）／（Ｒ２１−Ｒ１２）＜０．０ ・・・（６）
０．６＜ｆ３／ｆ＜３．０ ・・・（７）
−１．０＜ｆ２／ｆ＜−０．３ ・・・（８）
０．４＜（Ｒ４１＋Ｒ３２）／（Ｒ４１−Ｒ３２）＜６．０ ・・・（９）
０．３０＜Ｈ／ｆ＜０．４５ ・・・（１０）
以下、条件式（４）乃至（１０）の技術的意味について説明する。
0.0 <(R11 + R12) / (R11-R12) <2.0 ... (4)
0.5 <f4 / f3 <10.0 ... (5)
-8.5 <(R21 + R12) / (R21-R12) <0.0 ... (6)
0.6 <f3 / f <3.0 ... (7)
-1.0 <f2 / f <-0.3 ... (8)
0.4 <(R41 + R32) / (R41-R32) <6.0 ... (9)
0.30 <H / f <0.45 ... (10)
Hereinafter, the technical meanings of the conditional expressions (4) to (10) will be described.
条件式（４）は第１レンズＧ１のレンズ形状を規定し、主に球面収差、像面湾曲、非点収差などの諸収差を良好に補正し、広い視野角を確保しつつアイポイントを長くするためのものである。条件式（４）の上限値を超えると第１レンズＧ１の画像表示面側のレンズ面の曲率形状が急になることにより球面収差、像面湾曲、非点収差などの諸収差の補正が不十分になるため、好ましくない。条件式（４）の下限値を下回ると、画像表示面側のテレセントリック性が崩れることによって周辺光量が低下し、アイポイントが短くなってしまうため、好ましくない。 Conditional expression (4) defines the lens shape of the first lens G1, mainly corrects various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, and astigmatism satisfactorily, and lengthens the eye point while ensuring a wide viewing angle. It is for doing. When the upper limit of the conditional expression (4) is exceeded, the curvature shape of the lens surface on the image display surface side of the first lens G1 becomes steep, so that various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, and astigmatism cannot be corrected. It is not preferable because it will be sufficient. If it is less than the lower limit of the conditional expression (4), the telecentricity on the image display surface side is disrupted, the amount of peripheral light is reduced, and the eye point is shortened, which is not preferable.
条件式（５）は、第３レンズＧ３の焦点距離と第４レンズＧ４の焦点距離の比を規定する式であり、主に像面湾曲、非点収差を良好に補正し、誤差敏感度を低減させるためのものである。条件式（５）の上限値を超えると、ファインダー光学系Ｌ０の誤差敏感度が増加するため、好ましくない。条件式（５）の下限値を超えると、像面湾曲、非点収差が増加してしまい、好ましくない。 The conditional expression (5) is an expression that defines the ratio between the focal length of the third lens G3 and the focal length of the fourth lens G4, and mainly corrects curvature of field and astigmatism satisfactorily to improve error sensitivity. It is for reduction. If the upper limit of the conditional expression (5) is exceeded, the error sensitivity of the finder optical system L0 increases, which is not preferable. If the lower limit of the conditional expression (5) is exceeded, curvature of field and astigmatism increase, which is not preferable.
条件式（６）は、第１レンズＧ１と第２レンズＧ２とで形成される空気間隔の形状を規定しており、主に球面収差、像面湾曲、非点収差、色収差などの諸収差を良好に補正し、広い視野角を確保しつつアイポイントを長くするためのものである。 Conditional expression (6) defines the shape of the air spacing formed by the first lens G1 and the second lens G2, and mainly suppresses various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, astigmatism, and chromatic aberration. This is for making good corrections and lengthening the eye point while ensuring a wide viewing angle.
条件式（６）の上限値を超えると、第２レンズＧ２の画像表示面側のレンズ面の曲率の形状が急になることにより、球面収差、像面湾曲、非点収差などの諸収差の補正が困難になり、好ましくない。条件式（６）の下限値を超えると、第１レンズＧ１の観察側のレンズ面と第２レンズＧ２の画像表示面側のレンズ面が近くなり、像面湾曲、非点収差、色収差の補正が不十分になるため好ましくない。 When the upper limit of the conditional equation (6) is exceeded, the shape of the curvature of the lens surface on the image display surface side of the second lens G2 becomes steep, resulting in various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, and astigmatism. It becomes difficult to correct, which is not preferable. When the lower limit of the conditional expression (6) is exceeded, the lens surface on the observation side of the first lens G1 and the lens surface on the image display surface side of the second lens G2 become close to each other, and correction of curvature of field, astigmatism, and chromatic aberration. Is not preferable because it becomes insufficient.
条件式（７）は、第３レンズＧ３の焦点距離を規定しており、主に像面湾曲、非点収差を良好に補正し、誤差敏感度を低減させるためのものである。条件式（７）の上限値を超えると、ファインダー光学系Ｌ０の誤差敏感度が増加するため、好ましくない。条件式（７）の下限値を超えると、像面湾曲、非点収差が増加するため、好ましくない。 The conditional expression (7) defines the focal length of the third lens G3, and is mainly for satisfactorily correcting curvature of field and astigmatism and reducing error sensitivity. If the upper limit of the conditional expression (7) is exceeded, the error sensitivity of the finder optical system L0 increases, which is not preferable. If the lower limit of the conditional expression (7) is exceeded, curvature of field and astigmatism increase, which is not preferable.
条件式（８）は、第２レンズＧ２の焦点距離を規定しており、主に球面収差、像面湾曲、非点収差、色収差などの諸収差を良好に補正し、広い視野角を確保しつつアイポイントを長くするためのものである。条件式（８）の上限値を超えると、第２レンズＧ２の負の屈折力が過剰に強くなる（負の屈折力の絶対値が大きくなる）ことによって球面収差、像面湾曲、非点収差、色収差などの諸収差が増加するため、好ましくない。条件式（８）の下限値を超えると、第２レンズＧ２の負の屈折力が弱くなる（負の屈折力が小さくなる）ことによりペッツバール和の補正が困難になり、像面湾曲、非点収差が増加するため好ましくない。 Conditional expression (8) defines the focal length of the second lens G2, and mainly corrects various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, astigmatism, and chromatic aberration satisfactorily to secure a wide viewing angle. At the same time, it is for lengthening the eye point. When the upper limit of the conditional equation (8) is exceeded, the negative refractive power of the second lens G2 becomes excessively strong (the absolute value of the negative refractive power becomes large), resulting in spherical aberration, curvature of field, and astigmatism. , Chromatic aberration and other aberrations increase, which is not preferable. When the lower limit of the conditional expression (8) is exceeded, the negative refractive power of the second lens G2 becomes weaker (the negative refractive power becomes smaller), which makes it difficult to correct the Petzval sum, resulting in curvature of field and astigmatism. It is not preferable because the aberration increases.
条件式（９）は、第３レンズＧ３と第４レンズＧ４とで形成される空気間隔の形状を規定しており、主に像面湾曲、非点収差を良好に補正し、誤差敏感度を低減させるためのものである。条件式（９）の上限値を超えると、像面湾曲、非点収差が増加するため、好ましくない。条件式（９）の下限値を超えると、誤差敏感度が増加するため、好ましくない。 The conditional expression (9) defines the shape of the air gap formed by the third lens G3 and the fourth lens G4, and mainly corrects curvature of field and astigmatism satisfactorily to improve error sensitivity. It is for reducing. If the upper limit of the conditional expression (9) is exceeded, curvature of field and astigmatism increase, which is not preferable. If the lower limit of the conditional expression (9) is exceeded, the error sensitivity increases, which is not preferable.
条件式（１０）は画像表示面の最大像高とファインダー光学系の焦点距離の関係を規定し、主に広い視野角を確保しつつ球面収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差を良好に補正するためのものである。条件式（１０）の上限値を超えると、ファインダー光学系の倍率が過剰に大きくなり球面収差、像面湾曲、非点収差等の諸収差を補正することが困難になるため、好ましくない。条件式（１０）の下限値を超えると、広い視野角を実現することが困難になるため、好ましくない。 Conditional expression (10) defines the relationship between the maximum image height of the image display surface and the focal length of the finder optical system, and mainly secures a wide viewing angle while suppressing various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, and astigmatism. This is for good correction. If the upper limit of the conditional expression (10) is exceeded, the magnification of the finder optical system becomes excessively large, and it becomes difficult to correct various aberrations such as spherical aberration, curvature of field, and astigmatism, which is not preferable. If the lower limit of the conditional expression (10) is exceeded, it becomes difficult to realize a wide viewing angle, which is not preferable.
また好ましくは条件式（４）乃至（１０）について、以下の条件式（４ａ）乃至（１０ａ）の数値範囲にあることでより発明の効果が得られるようになる。 Further, preferably, the effects of the invention can be obtained more preferably when the conditional expressions (4) to (10) are within the numerical range of the following conditional expressions (4a) to (10a).
０．２＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜１．７ ・・・（４ａ）
０．５＜ｆ４／ｆ３＜５．０ ・・・（５ａ）
−８．０＜（Ｒ２１＋Ｒ１２）／（Ｒ２１−Ｒ１２）＜−２．０・・・（６ａ）
１．０＜ｆ３／ｆ＜３．０ ・・・（７ａ）
−０．９＜ｆ２／ｆ＜−０．４ ・・・（８ａ）
０．５＜（Ｒ４１＋Ｒ３２）／（Ｒ４１−Ｒ３２）＜３．０ ・・・（９ａ）
０．３２＜Ｈ／ｆ＜０．４５ ・・・（１０ａ）
またさらに好ましくは条件式（４ａ）乃至（１０ａ）について、以下の条件式（４ｂ）乃至（１０ｂ）の数値範囲にあることが好ましい。
0.2 <(R11 + R12) / (R11-R12) <1.7 ... (4a)
0.5 <f4 / f3 <5.0 ... (5a)
-8.0 <(R21 + R12) / (R21-R12) <-2.0 ... (6a)
1.0 <f3 / f <3.0 ... (7a)
-0.9 <f2 / f <-0.4 ... (8a)
0.5 <(R41 + R32) / (R41-R32) <3.0 ... (9a)
0.32 <H / f <0.45 ... (10a)
Further, it is more preferable that the conditional expressions (4a) to (10a) are within the numerical range of the following conditional expression (4b) to (10b).
０．２５＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜１．６０ ・・・（４ｂ）
０．６０＜ｆ４／ｆ３＜４．００ ・・・（５ｂ）
−７．５＜（Ｒ２１＋Ｒ１２）／（Ｒ２１−Ｒ１２）＜−２．０ ・・・（６ｂ）
１．０＜ｆ３／ｆ＜２．５ ・・・（７ｂ）
−０．９０＜ｆ２／ｆ＜−０．４５ ・・・（８ｂ）
０．５＜（Ｒ４１＋Ｒ３２）／（Ｒ４１−Ｒ３２）＜２．８ ・・・（９ｂ）
０．３２＜Ｈ／ｆ＜０．４０ ・・・（１０ｂ）
実施例１乃至３、５、６のファインダー光学系Ｌ０は、画像表示面側より観察側へ順に、正の屈折力の第１レンズＧ１、負の屈折力の第２レンズＧ２、正の屈折力の第３レンズＧ３、正の屈折力の第４レンズＧ４より構成されている。
0.25 <(R11 + R12) / (R11-R12) <1.60 ... (4b)
0.60 <f4 / f3 <4.00 ... (5b)
-7.5 <(R21 + R12) / (R21-R12) <-2.0 ... (6b)
1.0 <f3 / f <2.5 ... (7b)
-0.90 <f2 / f <-0.45 ... (8b)
0.5 <(R41 + R32) / (R41-R32) <2.8 ... (9b)
0.32 <H / f <0.40 ... (10b)
In the finder optical systems L0 of Examples 1 to 3, 5, and 6, the first lens G1 having a positive refractive power, the second lens G2 having a negative refractive power, and the positive refractive power are sequentially arranged from the image display surface side to the observation side. It is composed of the third lens G3 and the fourth lens G4 having a positive refractive power.
実施例４のファインダー光学系Ｌ０は、画像表示面側より観察側へ順に、正の屈折力の第１レンズＧ１、負の屈折力の第２レンズＧ２、正の屈折力の第３レンズＧ３、正の屈折力の第４レンズＧ４、正の屈折力の第５レンズより構成されている。 In the finder optical system L0 of the fourth embodiment, the first lens G1 having a positive refractive power, the second lens G2 having a negative refractive power, and the third lens G3 having a positive refractive power, in order from the image display surface side to the observation side. It is composed of a fourth lens G4 having a positive refractive power and a fifth lens having a positive refractive power.
次に、各実施例に示したファインダー光学系を用いた撮像装置の実施形態について、図１３を用いて説明する。図１３は本発明のファインダー光学系を備える撮像装置の要部概略図である。撮像光学系１０１により形成された物体像は、光電変換素子である撮像素子１０２により電気信号に変換される。撮像素子１０２としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどが用いられる。 Next, an embodiment of the image pickup apparatus using the finder optical system shown in each embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic view of a main part of an image pickup apparatus including the finder optical system of the present invention. The object image formed by the image pickup optical system 101 is converted into an electric signal by the image pickup element 102 which is a photoelectric conversion element. As the image sensor 102, a CCD sensor, a CMOS sensor, or the like is used.
撮像素子１０２からの出力信号が画像処理回路１０３において処理され、画像が形成される。形成された画像は、半導体メモリ、磁気テープ、光ディスクなどの記録媒体１０４に記録される。また、画像処理回路１０３において形成された画像は、観察装置１０５に表示される。観察装置１０５は、画像表示素子１０５１及び各実施例のファインダー光学系１０５２を備える。画像表示素子１０５１は、液晶表示素子ＬＣＤや有機ＥＬ等から構成される。 The output signal from the image sensor 102 is processed by the image processing circuit 103 to form an image. The formed image is recorded on a recording medium 104 such as a semiconductor memory, a magnetic tape, or an optical disk. Further, the image formed in the image processing circuit 103 is displayed on the observation device 105. The observation device 105 includes an image display element 1051 and a finder optical system 1052 of each embodiment. The image display element 1051 is composed of a liquid crystal display element LCD, an organic EL, or the like.
このように本発明のファインダー光学系を、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、広視野角かつ小型であり、高い光学性能を有する撮像装置を得ることができる。 By applying the finder optical system of the present invention to an imaging device such as a digital camera or a video camera in this way, it is possible to obtain an imaging device having a wide viewing angle, a small size, and high optical performance.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and modifications can be made within the scope of the gist thereof.
次に、本発明の実施例１乃至６に対応する数値実施例１乃至６を示す。各数値実施例において、画像表示面ＩＰから観察側ＥＰへ順に「ｒｉ」は第ｉ番目の面の近軸曲率半径を示す。ｒ１は画像表示面である。最も観察側の２つの面は保護部材である。 Next, numerical examples 1 to 6 corresponding to Examples 1 to 6 of the present invention are shown. In each numerical example, "ri" indicates the radius of curvature of the i-th surface in order from the image display surface IP to the observation side EP. r1 is an image display surface. The two surfaces on the most observing side are protective members.
ｄｉは画像表示面ＩＰから順に第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の軸上面間隔を示す。さらに、ｎｄｉは第ｉ番目の材料のｄ線（波長＝５７８．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｉは第ｉ番目の材料のｄ線を基準としたアッベ数を示す。なお、ある材料のアッベ数νｄは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
で表される。
di indicates the axial upper surface distance between the i-th surface and the i + 1-th surface in order from the image display surface IP. Further, ndi indicates the refractive index of the i-th material with respect to the d-line (wavelength = 578.6 nm), and νdi indicates the Abbe number with respect to the d-line of the i-th material. The Abbe number νd of a certain material is determined when the refractive indexes of the Fraunhofer line d-line (587.6 nm), F-line (486.1 nm), and C-line (656.3 nm) are Nd, NF, and NC.
νd = (Nd-1) / (NF-NC)
It is represented by.
また、各数値実施例において近軸曲率半径の欄に非球面と書かれている面は次の（数１）によって定義される非球面形状である。 Further, in each numerical example, the surface described as aspherical surface in the column of the radius of curvature of the paraxial axis is the aspherical shape defined by the following (Equation 1).
なお、（数１）において、ｘはレンズ面の頂点からの光軸方向の距離、ｈは光軸と垂直な方向の高さ、ｒはレンズ面の頂点での近軸曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ２、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０は多項式係数である。 In (Equation 1), x is the distance in the optical axis direction from the apex of the lens surface, h is the height in the direction perpendicular to the optical axis, r is the radius of curvature of the paraxial axis at the apex of the lens surface, and K is a cone. The constants, A2, A4, A6, A8, A10 are paraxial coefficients.
非球面係数において、「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち「１０−ｉ」を表している。 In the aspherical coefficient, " Ei " represents an exponential notation with a base of 10, that is, "10- i ".
表１に各実施例１乃至６における上述の条件式の計算結果を示す。 Table 1 shows the calculation results of the above conditional expressions in Examples 1 to 6.
数値実施例１
単位mm
Numerical Example 1
Unit mm
数値実施例２
単位mm
Numerical Example 2
Unit mm
数値実施例３
単位mm
Numerical Example 3
Unit mm
数値実施例４
単位mm
Numerical Example 4
Unit mm
数値実施例５
単位mm
Numerical Example 5
Unit mm
数値実施例６
単位mm
Numerical Example 6
Unit mm
１ 画像表示面
Ｌ０ ファインダー光学系
Ｇ１ 第１レンズ
Ｇ２ 第２レンズ
Ｇ３ 第３レンズ
Ｇ４ 第４レンズ
Ｇ５ 第５レンズ
ＥＰ 観察面
1 Image display surface L0 Finder optical system G1 1st lens G2 2nd lens G3 3rd lens G4 4th lens G5 5th lens EP observation surface
Claims (11)
前記ファインダー光学系は、画像表示面から観察側へ順に配置された、正の屈折力の第１レンズ、負の屈折力の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズ、正の屈折力の第４レンズを有し、
前記第１レンズの材料の屈折率をｎｄ１、前記第２レンズの材料の屈折率をｎｄ２、前記第１レンズの焦点距離をｆ１、前記ファインダー光学系の焦点距離をｆとするとき、
１．７００＜ｎｄ１
ｎｄ２＜１．７００
ｆ１／ｆ＜０．９０
なる条件式を満たすことを特徴とするファインダー光学系。 A finder optical system for observing the image displayed on the image display surface.
The finder optical system has a positive refractive power first lens, a negative refractive power second lens, a positive refractive power third lens, and a positive refractive power, which are arranged in order from the image display surface to the observation side. Has a fourth lens
When the refractive index of the material of the first lens is nd1, the refractive index of the material of the second lens is nd2, the focal length of the first lens is f1, and the focal length of the finder optical system is f.
1.700 <nd1
nd2 <1.77
f1 / f <0.90
A finder optical system characterized by satisfying the conditional expression.
０．０＜（Ｒ１１＋Ｒ１２）／（Ｒ１１−Ｒ１２）＜２．０
なる条件式を満たす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。 When the radius of curvature of the lens surface on the image display surface side of the first lens is R11 and the radius of curvature of the lens surface on the observation side of the first lens is R12,
0.0 <(R11 + R12) / (R11-R12) <2.0
The finder optical system according to claim 1, wherein the finder optical system satisfies the conditional expression.
０．５＜ｆ４／ｆ３＜１０．０
なる条件式を満たす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。 When the focal length of the third lens is f3 and the focal length of the fourth lens is f4,
0.5 <f4 / f3 <10.0
The finder optical system according to claim 1 or 2, wherein the finder optical system satisfies the conditional expression.
−８．５＜（Ｒ２１＋Ｒ１２）／（Ｒ２１−Ｒ１２）＜０．０
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のファインダー光学系。 When the radius of curvature of the lens surface on the observation side of the first lens is R12 and the radius of curvature of the second lens on the image display surface side is R21,
-8.5 <(R21 + R12) / (R21-R12) <0.0
The finder optical system according to any one of claims 1 to 3, wherein the finder optical system satisfies the conditional expression.
０．６＜ｆ３／ｆ＜３．０
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のファインダー光学系。 When the focal length of the third lens is f3,
0.6 <f3 / f <3.0
The finder optical system according to any one of claims 1 to 4, wherein the finder optical system satisfies the conditional expression.
−１．０＜ｆ２／ｆ＜−０．３
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のファインダー光学系。 When the focal length of the second lens is f2,
-1.0 <f2 / f <-0.3
The finder optical system according to any one of claims 1 to 5, wherein the finder optical system satisfies the conditional expression.
０．４＜（Ｒ４１＋Ｒ３２）／（Ｒ４１−Ｒ３２）＜６．０
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のファインダー光学系。 When the radius of curvature of the lens surface on the observation side of the third lens is R32 and the radius of curvature of the lens surface on the image display surface side of the fourth lens is R41,
0.4 <(R41 + R32) / (R41-R32) <6.0
The finder optical system according to any one of claims 1 to 6, wherein the finder optical system satisfies the conditional expression.
０．３０＜Ｈ／ｆ＜０．４５
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項９に記載の観察装置。 When the diagonal length of the image display surface of the image display element is H,
0.30 <H / f <0.45
The observation device according to claim 9, wherein the observation device satisfies the conditional expression.
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