JP3010813B2 - ファインダ光学系 - Google Patents
ファインダ光学系Info
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Description
るものであり、より特定的には一眼レフカメラにおいて
ズーム可能に構成されたファインダ光学系に関する。
が提案されているが、このトリミングシステムは、図6
(a)に示すフィルム5の像形成領域B内の所定の範
囲、即ち一部の領域Aを特定する情報をフィルム5の乳
剤面の所定部分51に写し込んでおくことにより、プリ
ントの際に領域Aを引き延ばして同図(b)に示す印画
紙52の領域A’にプリントできるようにしたシステム
である。具体的にいえば、トリミングモード撮影のとき
トリミング情報がフィルム5の所定部分51に記録さ
れ、プリントの際には読み取り装置によって、この情報
が読み取られ、その情報に応じてプリント装置で拡大ズ
ーミングが行われるのである。このトリミング情報によ
る拡大ズーミングを「電子ズーム」又は「擬似ズ−ム」
といい、フィルムの対角線長に対する電子ズームによっ
て特定される領域の対角線長の比をトリミング倍率(E
Z)という。
光学系を介して見る被写体はどの部分がトリミングされ
るのか分からないと、撮影しにくい。これを解決するた
め、ファインダ光学系をトリミング倍率に応じた分だけ
擬似ズーミングさせて、ファインダの視野枠一杯に見え
るものが、トリミングされる部分に対応するようになす
ことが提案されている。
うにファインダ光学系を変倍可能に構成したときに問題
となるのはファインダ光学系の一部を移動させるための
スペースを取るためカメラ本体の前後方向の寸法が大き
くなってしまうということである。
するものとして、特開平1−103071号、特開平1
−231013号、特開平2−3530号などが挙げら
れるが、これらはいずれもズーム方式となっておらず、
しかもそのリレー光学系の光軸は上下方向となっている
ので、仮にリレー光学系をズーム可能とすると、上下方
向長がかなり大きくなってしまう。
であって、リレー光学系をズーム式にしたファインダ光
学系において、その変倍を司るレンズ群の移動量が少な
く且つ全体の光軸方向長を可及的に小さくすることを目
的とする。
め本発明では、撮影レンズにより形成された1次像の2
次像をリレ−光学系により形成し、該2次像を接眼レン
ズを通して観察するファインダ光学系において、前記リ
レ−光学系は、移動する移動レンズ群と、前記1次像が
形成される1次像面と前記移動レンズ群との間に配され
た補助レンズとから成り、前記補助レンズが前記1次像
面を縮小し且つ像位置が瞳側にシフトした虚像を形成す
る構成となっている。その際、前記補助レンズは1枚の
凹レンズで構成されている。また、前記移動レンズ群の
WIDE端における補助レンズにより縮小像に対する前
記2次像の倍率は1より小さく、TELE端における該
倍率は1より大きいものとする。更に、前記リレ−光学
系は前記1次像よりも2次像を小さくなす縮小光学系と
なっている。尚、前記補助レンズと前記移動レンズ群と
の間に光路を曲げる光路曲折手段を設けるとよい。前記
リレー光学系は変倍リレー光学系である。
が縮小光学系となっているので、その分、移動レンズ群
の倍率を上げてリレ−光学系を縮小系に維持しながら、
移動レンズ群の倍率をWIDE端とTELE端の間で等
倍近傍で変化させることができる。それによって、移動
レンズ群の移動量は小さくなり、変倍可能なリレ−光学
系がコンパクトになる。尚、リレ−光学系全体を縮小光
学系とすることにより2次像を接眼レンズで拡大するべ
く接眼レンズの倍率は高くなるが、これにより接眼レン
ズの焦点距離は短くて済むことになり、2次像面と接眼
レンズの距離は短くできる。
光学系の構成を示しており、同図において、1は撮影レ
ンズであり、通常カメラボディ4に対し着脱自在となっ
ている。2は前記撮影レンズ1を通ってきた光を上方の
ファインダ光学系3に向け導くメインミラーであり、カ
メラボディ4内に設けられている。5はフィルムを示し
ている。6は撮影レンズ1からの光の一部をAF(焦点
検出)モジュール7に向けるAFサブミラーである。
1次像が形成される1次像面となる焦点板8と、第1の
コンデンサレンズ9と、このコンデンサレンズ9からの
光を前方に向ける第1ミラー10と、該第1ミラー10
からの光を上方に向ける第2ミラー11と、前記焦点板
8の1次像の縮小虚像を前記焦点板8よりも光の下流側
へ形成するためのリレー系補助レンズ12と、このリレ
ー系補助レンズ12からの光を撮影レンズ1の光軸と平
行とし、且つ後方に向ける第3ミラー13と、擬似ズー
ムに用いられるズームリレーレンズ系14と、このズー
ムリレーレンズ系14からの光を下方へ向ける第4ミラ
ー15と、第2のコンデンサレンズ16と、第2次像が
形成される2次像面の位置に配された視野枠17と、視
野枠17を通った光を撮影レンズ1の光軸と平行で且つ
後方に向くようになす第5ミラー18と、固定の接眼レ
ンズ19と、から成っており、更に、視野外にシャッタ
速度や絞り値等を表示する所謂インファインダ表示のた
め表示用文字等を形成するLCD(液晶表示素子)2
0、インファインダサブミラー21、インファインダプ
リズム22がそれぞれ図示の位置に設けられている。
尚、23は瞳位置を示している。
はメインミラー2で上方に曲げられ焦点板8上で結像す
る。焦点板8上の1次像面に1次像を形成した光束はコ
ンデンサレンズ9を介して第1ミラー10により前方
(被写体側)に曲げられ、更に第2ミラー11で上方に
曲げられ、リレー系補助レンズ12を通った後、第3ミ
ラー13により後方に曲げられる。次にズームリレーレ
ンズ系14を通って、第4ミラー15により下方に曲げ
られ、コンデンサレンズ16を介して視野枠17上に再
結像する。この視野枠17上に2次像を形成した光束は
第5ミラー18によって後方に向けられ、接眼レンズ1
9を介して瞳位置23に至る。尚、本実施例では、メイ
ンミラー2と第1〜第5ミラー10、11、13、1
5、18の合計6個のミラーを用いており、その数が偶
数であるためファインダ光学系として最終的に見える像
の倒立関係は変わらない。
影レンズの光軸方向)に移動することによって、1次像
面から2次像面への共役長が一定のまま、1次像面から
2次像面への像倍率がトリミング倍率に合わせて変化す
るようになっている。本実施例では後でも述べるように
ズームリレーレンズ系14の像倍率は0.34(WID
E)〜0.578(TELE)まで変化する。視野枠1
7によって光束が規制されるため、WIDE時は撮影レ
ンズ1から実線の範囲で通過し、TELE時は破線の範
囲で通過する。これにより、WIDE時はフィルム5上
で実線の範囲が撮影域であることを示し、TELE時は
破線の範囲であることを示す。ズームリレーレンズ系1
4の倍率による撮影範囲の情報はフィルム5の適当な位
置(例えば図6に示す所定部分51)に撮影と同時に記
録され、プリント時にこの撮影範囲の引き延ばしを行う
ことでトリミング撮影による擬似的なズーム撮影を可能
にする。
ズ構成図であり、この図に従って本実施例のリレー光学
系(リレー系補助レンズ12+ズームリレーレンズ系1
4)の詳細を説明する。ここで、リレー系補助レンズ1
2は1枚の凹レンズから成っており、ズームリレーレン
ズ系14は物体側より順に両凸の正レンズから成る第1
群G1と、両凸の正レンズ及び像側に凹の負レンズから
成る第2群G2とで構成されており、これらの群はズー
ム時にWIDE端からTELE端へ矢印24、25に従
って光軸上を動く。
0.34倍、TELE時で0.578倍と縮小光学系に
なっており、これによって1次像面より2次像面を小さ
くすることができ、且つ光路を狭くできる。また、従来
のファインダ光学系と同等の倍率にするのに接眼レンズ
19の焦点距離が短くなるので全体的にコンパクトに仕
上げることができる。リレー系補助レンズ12は1次像
面を縮小し、且つその像位置が瞳側に近づいた虚像を作
る。これによってズームリレーレンズ系14の実質的な
共役長を短くし、WIDE→TELEでの倍率を等倍近
傍で変化させることでズームによるズームリレーレンズ
系14の移動量を少なくすることができる。
リレーレンズ系14がWIDE端で1次像面を0.34
倍の2次像面に縮小する光学系として設計される場合
に、本実施例の如く凹レンズより成るリレー系補助レン
ズ12を1次像面とズームリレーレンズ系14との間に
挿入すると、図3の(b)に示すように縮小された1次
像26が虚像として焦点板8(1次像面)よりも下流側
(瞳側)の点に形成される。そして、この縮小された1
次像26が約0.485倍であるとすると、ズームリレ
ーレンズ系14の倍率は約0.7倍でよい。
578を実現するのには、ズームリレーレンズ系は約
1.19倍の倍率でよいことになる。
その倍率が1を挟んで変化するように設計したときに、
ズーム移動量が最も少なくて済むので、上記のようにリ
レー系補助レンズ12を挿入することにより0.7(W
IDE)〜1.19(TELE)の倍率とすることがで
きるので、ズームリレーレンズ系14の移動量を少なく
することができ、その分、一層ファインダ光学系の前後
方向の寸法をコンパクトにできる。即ち、図1のように
リレー系補助レンズ12とズームリレ−レンズ系14の
間に第3ミラー13を配置することによってズームリレ
ーレンズ系14が一軸に並ぶ必要があるのは正、正、負
レンズの3枚だけであり、前後方向の長さは短くなる
が、更にこれらのレンズの移動量を少なくて済むように
しているため、レンズの移動スペースを考慮しても前後
方向に必要な長さが短くて済みコンパクトな構成が可能
となるのである。
に縮小形成された2次像は接眼レンズ19で拡大されて
観察されるが、このとき或る程度の拡大を確保するため
接眼レンズ19の倍率は高くなるため、その接眼レンズ
19の焦点距離は短くて済む。
述べると、まず、LCD20からの表示光はインファイ
ンダサブミラー21で反射され、インファインダプリズ
ム22に入射する。インファインダプリズム22は入射
面に負のパワーを持つレンズになっており、これにより
LCD20を縮小した像を2次像面と光学的な距離が同
一になる位置に形成する。インファインダプリズム22
によって縮小されたLCD像は第5ミラー18の一部の
素通しになった部分を通り接眼レンズ19を通して視野
の下部に見える。
は従来の一眼レフカメラの接眼レンズに比べて本実施例
の接眼レンズ19は焦点距離が1/3位であるため、従
来の一眼レフカメラ等に用いているLCDを縮小せずに
使うと約3倍くらい大きく見えてしまう。これでは視野
の大きさの制限等より多くの情報量を持たせることがで
きない。この場合LCD20のパターンをより細かくす
れば従来と同等の情報量を持たせることができるが、現
状の技術レベルでは困難であるので、従来の細かさのパ
ターンで多くの情報量を持たせるため本実施例ではイン
ファインダ表示光学系に縮小光学系を用いているのであ
る。
っていて、種々の焦点距離のものがカメラボディ4に装
着される。また、仮に交換式になっていなくても、ズー
ム式の撮影レンズの場合は、焦点距離が異なるという点
では交換式レンズの場合と同じである。本実施例では、
このような撮影レンズを装着した場合においても、ファ
インダ光学系3の変倍に伴うファインダ像のケラレが生
じないようにしているので、以下この点について詳述す
る。
学的な様子を示す。撮影レンズ1は交換可能であり、さ
まざまな焦点距離、FNO(エフナンバー)のものが装
着される。これらは異なった射出瞳を持っており、焦点
板8に至るレンズ光束の方向が異なっている。従来の一
眼レフカメラ(135フィルム)の撮影レンズは主に射
出瞳位置は焦点面から50mm〜100mm、FNOの
大きいものはFNO=4〜5.6程度である。図5に 射出瞳位置 D1=50mm、 FN1=4 射出瞳位置 D2=100mm、FN2=5.6 の射出瞳E1、E2を示す。焦点板8上で高さhの位置
において、どちらの射出瞳からも光束がくる範囲は斜線
部30であり、この光束のなす角をαとする。標準時
(WIDE)の最大高さhは135フィルムで約20m
mで、トリミング時(TELE)には、トリミング倍率
が最大で約1.7倍とすると、トリミング時の高さhは
11.8mmとなる。αはおよそ α≒(1/2FN2)+(1/2FN1)+{(1/D2)−(1/D1)}h =0.096(ラジアン)……(1) で表される。
よってファインダ光学系3を通して光が瞳に達するよう
に曲げられる。フレネルレンズによって光束が曲げられ
ても光束の角度α(斜線部分31の光束のなす角)はほ
とんど変化しない。実際の焦点板8はさらに拡散面がつ
いているが最近の焦点板はファインダ光学系の明るさを
向上させるため拡散性が低く、拡散による光束幅の広が
りは期待できない。
ズームリレーレンズ系14の倍率が変わることによりフ
ァインダ光学系3の焦点距離が変化し、ファインダ倍率
を変化させるが、このときファインダ光学系3を通して
焦点板8側からみた瞳(即ち目を置いて観察する場所)
の虚像(以下ファインダ光学系3の入射瞳)の位置が変
化してしまう。
WIDE時にファインダ光学系入射瞳に向けたとしても
ズームでTELEにしたとき、ファインダ光学系の入射
瞳が動くことで光束からはずれると、結局瞳まで光が届
かないことになり、ファインダ像のケラレが生じる。ケ
ラレが起こらないためにはWIDEからTELEへ又は
その逆へ変化しても図5のファインダ光学系3の入射瞳
許容域W内でのみ入射瞳が動けばよい。
点板8からファインダ光学系への前方主点位置までの距
離(焦点板から測って右側(瞳側)を正とする)をF、
瞳位置からファインダ光学系への後方主点位置までの距
離(瞳から測る)をBとすると、 INT=F+1/{(1/−B)−1/F}=F2/(F+B) ……(2) WIDE、TELEそれぞれに対して添字W、Tをつけ
ると、焦点板8上の高さhからWIDE、TELEのフ
ァインダ入射瞳へのなす角の差はおよそ α’=(h/INTW)−(h/INTT) =h{(FW+BW)/FW2−(FT+BT)/FT2}……(3) となる。
αに対し−α≦α’≦αであれば、ファインダ光学系の
入射瞳をファインダ入射瞳許容範囲Wに入れることがで
きる。トリミング倍率が1.7のとき、高さhはh=1
1.8であり、且つ上記(1)式よりα=0.096で
あるので、 (FW+BW)/FW2−(FT+BT)/FT2 ……(4) は、 −0.008≦(FW+BW)/FW2 −(FT+BT)/FT2≦0.008……(5) を充足すればよい。
似ズームによる変倍比(トリミング倍率)、即ちWID
Eに対するTELEの倍率EZにより変化し、 ±(EZ×0.0107−0.01) …(6) となる。即ち、(5)式はより一般的には、 −(EZ×0.0107−0.01)≦(FW+BW)/FW2 −(FT+BT)/FT2≦(EZ×0.0107−0.01)……(7) と表される。
下表のようになる。 EZ (2)式の値 1.4 ±0.005 1.7 ±0.008 2.0 ±0.011 (6)式はEZの値が大きくなると大きくなる(許容範
囲Wが広くなる)が、変倍のためのレンズの移動量等が
大きくなるのでファインダ入射瞳がより大きく動く可能
性があり設計は困難となる。
インダ光学系の場合、(4)式の値は第2のコンデンサ
レンズ16のパワーを調整することで条件(7)の中に
入れることができる。リレー光学系の倍率をβW、βT
(共に負)、リレー光学系の部分パワーをφW、φT、
とすると、 EXT=(βW2−βT2)/(βW・φW−βT・φT) をリレー光学系の射出瞳位置(2次像面から測って)と
して、接眼系の入射瞳位置と共役関係に近くなるように
第2のコンデンサレンズ16のパワーを調節すれば、W
IDEとTELEでファインダ光学系全体の入射瞳が同
じとなり、(4)式の値は0に近づけることができる。
学系として特開昭57−74719号のようにペンタプ
リズムと接眼レンズとの間に拡大レンズを挿入するタイ
プが考えられているが、これは本発明のように擬似ズー
ムのため倍率を上げるのではなく、ファインダの中央部
のみを拡大して見るためのもので標準時をWIDE、拡
大時をTELEと考えて、上記(7)式の条件を満足す
るか否か計算してみると、例えばその公知例の実施例3
では拡大倍率1.538と本発明より低く(6)式の値
は±0.006となるが、 FT= 36.02 BT=−36.38 FW= 55.96 BW=−25.2 で (FW+BW)/FW2−(FT+BT)/FT2 =0.0101>+0.006 となり、条件(7)からはずれてしまう。このような光
学系を擬似ズームの変倍用として用いると拡大時に画面
の周辺でケラレがおこることになり、適当でない。
−319724号及び特開平1−319725号はいず
れも従来のペンタプリズムを持つファインダ光学系で接
眼レンズの焦点距離を可変とするタイプであるが、すべ
て拡大倍率が1.2未満と小さいのにかかわらず、上記
条件式(7)に対しぎりぎりであり、同様の手法でより
変倍比を上げようとすると条件式(7)からはずれてし
まう。尚、擬似ズームとして1.2倍未満では仕上がり
の写真での拡大の効果は非常に少なく、効果が感じられ
るのは拡大の倍率が面積で約2倍、即ち変倍比が約1.
4倍以上は必要である。
変倍を持つ光学系は構成自体困難であるが、できたとし
てもファインダ入射瞳の移動が大きく、条件(7)から
はずれる。下表はこれらの公知例の計算結果(但し、い
ずれも各公知例の第1実施例について)を示している。 EZ (6)式の値 (4)式の値 H1−319723 1.10 ±0.0018 +0.0019 H1−319724 1.11 ±0.0019 +0.0015 H1−319725 1.17 ±0.0025 +0.0027 この表から分かるように、特開平1−319724号は
ぎりぎりで条件に入っているが、特開平1−31972
3号及び特開平1−319725号はいずれも条件から
外れている。
ンデンサレンズ9はこれがないと、前記のようにして設
計したときのファインダ入射瞳が短く(約50mm)な
るので、図5のように焦点板8上のフレネルレンズのみ
によってファインダ光学系の入射瞳の方向に曲げてやる
ことができない。そこで、第1のコンデンサレンズ9が
フレネルレンズによって曲げた光束を更に曲げてやる役
目を果たすために導入されている。第1のコンデンサレ
ンズ9をファインダ光学系に加えるとファインダ光学系
の入射瞳位置は約95mm(WIDE)〜110mm
(TELE)となる。この入射瞳の位置は第2のコンデ
ンサレンズ16により条件式(7)を充足するように調
整される。
タを表1に示す。この表1においてr1、r2、‥‥r
20は図2に示すように物体側から数えた面の曲率半径
である。尚、r6、r9、r16に対応する面は非球面
となっており、その非球面係数A4、A6、A8を表2
に示す。表1において、d1、d2、‥‥d19は各軸
上面間隔であり、N1、N2、‥‥N9は屈折率、ν
1、ν2、‥‥ν9はd線に対するアッベ数である。
助レンズが縮小光学系となっているので、その分、移動
レンズ群の倍率を上げてリレ−光学系を縮小系に維持し
ながら、移動レンズ群の倍率をWIDE端とTELE端
の間で等倍近傍で変化させることができる。それによっ
て、移動レンズ群の移動量は小さくなり、変倍可能なリ
レ−光学系がコンパクトになる。尚、リレ−光学系全体
を縮小光学系とすることにより2次像を接眼レンズで拡
大するべく接眼レンズの倍率は高くなるが、これにより
接眼レンズの焦点距離は短くて済むことになり、2次像
面と接眼レンズの距離は短くできるので、一層コンパク
ト化が期待できる。
示す図。
て描いたレンズ構成図。
によりファインダ像のケラレが生じない条件等について
説明するための図。
図。
Claims (6)
- 【請求項1】撮影レンズにより形成された1次像の2次
像をリレ−光学系により形成し、該2次像を接眼レンズ
を通して観察するファインダ光学系において、前記リレ
−光学系は、移動する移動レンズ群と、前記1次像が形
成される1次像面と前記移動レンズ群との間に配された
補助レンズとから成り、前記補助レンズは前記1次像面
を縮小し且つ像位置が瞳側にシフトした虚像を形成する
ことを特徴とするファインダ光学系。 - 【請求項2】前記補助レンズは1枚の凹レンズで構成さ
れていることを特徴とする請求項1に記載のファインダ
光学系。 - 【請求項3】前記移動レンズ群のWIDE端における補
助レンズにより縮小像に対する前記2次像の倍率は1よ
り小さく、TELE端における該倍率は1より大きいこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のファイン
ダ光学系。 - 【請求項4】前記リレ−光学系は前記1次像よりも2次
像を小さくなす縮小光学系となっていることを特徴とす
る請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のファインダ
光学系。 - 【請求項5】前記補助レンズと前記移動レンズ群との間
に光路を曲げる光路曲折手段を設けたことを特徴とする
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のファインダ光
学系。 - 【請求項6】前記リレー光学系は変倍リレー光学系であ
ることを特徴とする請求項1に記載のファインダ光学
系。
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JP2007132973A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Nikon Corp | 観察装置 |
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