JP4817758B2 - 接眼光学系及びそれを用いたファインダー系 - Google Patents

Description

本発明は接眼光学系及びそれを用いたファインダー系に関する。例えばビデオカメラ、デジタルカメラ、放送用カメラ等に用いられるＣＲＴ面又は液晶画面等の表示面上の画像を観察するファインダー系に好適なものである。

この他フィルム用カメラ等において焦点板に形成された物体像を拡大し観察するファインダー系に好適なものである。

従来、ビデオカメラやデジタルカメラなどの光学機器には、電子ビューファインダー（ＥＶＦ）が多く用いられている。

電子ビューファインダー（ＥＶＦ）においては、光学機器内に備え付けられたＣＲＴ面又は液晶画面に画像（ファインダー画像）を表示している。そしてこの画像の虚像を明視の距離に形成して該虚像をアイポイントから接眼光学系を介して観察している。

又、ファインダー光学系を構成する接眼光学系の一部又は全系を光軸に沿って移動させることにより、ファインダー視度の調整を行っている（特許文献１〜４）。
実開平５−４１２７１号公報 特開平１１−２１１９９４号公報 特開２００２−１０１１２号公報 特開２００４−１０９９６１号公報

近年、デジタル放送機器に対応したＨＤ（High Definition）カメラ等の撮像装置は、撮影画像の高解像度化がすすんでいる。

そしてこれらの撮像装置のファインダー系には、大型のＣＲＴ又は液晶等の画像表示装置が用いられている。このような高解像度の撮像装置に用いるファインダー系には観察画像の高解像度化が要望されている。

更にファインダー系には大型の観察画像を観察することができる程度の広視野角で、かつ高い光学性能を有することが要望されている。

ファインダー系の高解像度化を図るための手段として、ファインダー光学系（接眼光学系）の焦点距離を大きくする方法がある。しかしながらこの方法は、ファインダー視度の調整行うためのレンズの移動量が増大し、ファインダー系が大型化してくる。

例えば、特許文献１では接眼光学系を１枚のレンズで構成している。この為、焦点距離を大きくした場合、ファインダー視度の調整に伴うファインダー倍率の変動が大きくなってくる。又、歪曲収差を補正する事が困難となる。

特許文献２，３では、接眼光学系を２枚又は３枚で構成している。これらの公報では接眼光学系を構成する各レンズ又は各レンズ群が正の屈折力を有している。このため、ファインダー光学系の焦点距離が短くなり、焦点距離を長くするのが難しい。

特許文献４のファインダー系は、ＬＣＤ等の画像表示面に表示した画像を接眼光学系で拡大観察している。

この特許文献４では接眼光学系を画像表示面側よりアイポイント側に順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群から構成している。そしていずれか一方のレンズ群を移動させることによってファインダー視度の補正を行っている。

特許文献４では、ファインダー光学系を構成する負の屈折力の第１レンズ群の屈折力が強いためにレンズバックが長くなり大型化する傾向がある。又、ファインダー視度の補正量を十分確保するのが難しい傾向がある。

一般に、ファインダー画像を表示するＣＲＴ又は液晶等の画像表示素子が大型化し、ファインダー視野角が大きくなると、接眼光学系も大型化している。

一方、これらの大型の画像表示素子を用いるファインダー系では、ファインダー視野角の増大に伴い諸収差が増大し、これらを良好に補正する事が大変困難になっている。

本発明は、大型の画像表示素子に対応し、かつファインダー視度の補正量を十分確保しながら、光学系全体がコンパクトで高解像度の接眼光学系及びそれを有するファインダー系の提供を目的とする。

本発明の接眼光学系は、観察物体側からアイポイント側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より構成され、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させて、ファインダー視度を調整する接眼光学系において、前記第１レンズ群は、正レンズと負レンズより成り、前記第２レンズ群は１つの正レンズより成り、前記第１レンズ群の焦点距離をＦ１、前記第２レンズ群の焦点距離をＦ２、前記第１レンズ群の正レンズの焦点距離をｆ１ｐ、前記第２レンズ群の正レンズの焦点距離をｆ２ｐ、前記第１レンズ群の正レンズと負レンズとの間隔をｄａ、ファインダー視度が−２ディオプターのときにおける前記第１レンズ群の最もアイポイント側のレンズ面から前記第２レンズ群の最も観察物体側のレンズ面までの距離をｄｂとするとき、
１．５＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜３
０＜（ｆ１ｐ／ｆ２ｐ）×（ｄａ／ｄｂ）＜１
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、大型の画像表示素子に対応し、かつファインダー視度の補正量を十分確保しながら、光学系全体がコンパクトで高解像度の接眼光学系及びそれを有するファインダー系が得られる。

以下に、本発明の接眼光学系及びそれを有するファインダー系（ビューファインダー）の実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の接眼光学系を有するファインダー系の実施例１のレンズ断面図、図２は本発明の接眼光学系の実施例１の基準状態における収差図である。

図３は、本発明の接眼光学系を有するファインダー系の実施例２のレンズ断面図、図４は本発明の接眼光学系の実施例２の基準状態における収差図である。

図５は、本発明の接眼光学系を有するファインダー系の実施例３のレンズ断面図、図６は本発明の接眼光学系の実施例３の基準状態における収差図である。

図７は、本発明の接眼光学系を有するファインダー系の実施例４のレンズ断面図、図８は本発明の接眼光学系の実施例４の基準状態における収差図である。

ここで、基準状態とは視度が−２ジオプター（ｄｐｔ）状態のときを表している。

図９は本発明のファインダー系を有する撮像装置の概略図である。

各実施例のファインダー系のレンズ断面図において、ＢＦはファインダー系である。Ｆａは接眼光学系である。ＧはＣＲＴ又は液晶画面等の画像表示素子の前面の保護ガラスである。

Ａは観察物体であり、ＣＲＴ又は液晶画面等の画像表示素子の面に形成されている。

ここで観察物体Ａはファインダー像に相当している。

接眼光学系Ｆａ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）より成っている。ＥＰは観測者の瞳位置（アイポイント）であり、ここより接眼光学系Ｆａを介して観察物体Ａを観察している。

収差図中の非点収差において、Ｓはサジタル像面、Ｍはメリジオナル像面を示している。球面収差図及び倍率色収差図において、実線はｄ線、２点鎖線はｇ線を示している。

実施例１〜４における接眼光学系Ｆａは、被観察体ＧからアイポイントＥＰ側へ順に、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を有している。そして第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動することでファインダー視度の調整を行っている。

そして広視野の観察を良好に行い、ファインダー視度の調整が十分となるように接眼光学系Ｆａを次の如く構成している。

第１レンズ群Ｌ１は、１以上の正レンズと負レンズを有している。第２レンズ群Ｌ２は１つの正レンズより成っている。

第１，第２レンズ群Ｌ１，Ｌ２の焦点距離をＦ１，Ｆ２、
第１レンズ群Ｌ１の正レンズと第２レンズ群Ｌ２の正レンズの焦点距離を各々ｆ１ｐ，ｆ２ｐとする。

又第１レンズ群Ｌ１の正レンズと第１レンズ群Ｌ１中の負レンズとの間隔をｄａ、
第１レンズ群Ｌ１１の最もアイポイントＥＰ側のレンズ面から第２レンズ群Ｌ２の最も観察物体Ａ側のレンズ面までの距離をｄｂとする。

このとき
１．５＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜３ ‥‥‥（１）
０＜（ｆ１ｐ／ｆ２ｐ）×（ｄａ／ｄｂ）＜１ ‥‥‥（２）
０．３＜｜ｆ１ｐ／Ｆ１｜＜２．０ ‥‥‥（３）
なる条件の１以上を満足するようにしている。

条件式（１）は第１レンズ群Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離の比を規定した式である。上限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が長くなりすぎるため、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が弱まり、光学系全系の焦点距離が長くなり、光学系が大型化してくる。

下限値を超えると、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離が短くなるため、第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力が強くなる。この結果、ペッツバール和を小さくするために、構成レンズ枚数が増大してくるのが良くない。

条件式（２）は標準状態（ファインダー視度が−２ディオプターのとき）における、近軸量を特定したものである。

即ち第１レンズ群Ｌ１中の正レンズと第２レンズ群Ｌ２中の正レンズの焦点距離の比と、第１レンズ群Ｌ１中の正レンズと負レンズの間隔ｄａと第１レンズ群Ｌ１の最終レンズ面（最もアイポイントＥＰ側の面）と第２レンズ群Ｌ２の第１レンズ面（最も観察物体側の面）までの間隔ｄｂを規定した式である。

上限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１中の正レンズと第２レンズ群Ｌ２の正レンズの焦点距離の比が等しい場合、間隔ｄａが間隔ｄｂより長くなり、光学系全体が大型化してくる。

構成上、下限値を超えることはない。

条件式（３）は、第１レンズ群Ｌ１中の正レンズの焦点距離を規定した式である。

上限値を超えると、該正レンズの焦点距離が長くなり、正レンズの屈折力が弱まるため、色収差の補正が不足してくる。

下限値を超えると、正レンズの焦点距離が短くなり、正レンズの屈折力が強まる。このため、ペッツバール和を小さくするため、レンズ枚数が増大し、光学系が大型化してくる。

尚、各実施例において条件式（１）〜（３）の数値範囲を下記を満足するように設定すると、更に諸収差を良好に補正する上で望ましい。

１．６＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜２．９５ ‥‥‥（１ａ）
０．０３＜（ｆ１ｐ／ｆ２ｐ）×（ｄａ／ｄｂ）＜０．５ ‥‥‥（２ａ）
０．３４＜｜ｆ１ｐ／Ｆ１｜＜１．８ ‥‥‥（３ａ）
尚各実施例では、第１レンズ群Ｌ１を観察物体Ａ側から順に正レンズと負レンズより構成しているが２以上の正レンズと負レンズより構成しても良い。

又、第２レンズ群Ｌ２を単一の正レンズより構成しているが正レンズと負レンズとの接合レンズ又は２以上の正レンズより構成しても良い。

各実施例では以上のように構成することによって観察画像Ａを良好に観察している。

又、各実施例の接眼光学系Ｆａをファインダー系ＢＦに用いるときには、広視野の観察領域で観察物体Ａを良好に観察することができるように次の如く各要素を設定している。

観察物体Ａの最大寸法を２ｈ、即ち接眼光学系Ｆａの光軸Ｌａと垂直な方向の光軸Ｌａからの最大高さをｈ、接眼光学系Ｆａの焦点距離をＦとするとき
０＜ｈ／Ｆ＜０．３ ‥‥‥（４）
なる条件を満足するようにしている。ここで高さｈは観察物体Ａの光軸からの高さ、即ち物体高に相当している。

条件式（４）は全系の焦点距離に対する観察物体Ａの大きさ（即ち接眼光学系Ｆａで良好に観察される観察画角）を規定する式である。上限値を超えると全系の焦点距離が小さくなりすぎて、全系の屈折力が強くなるため、球面収差・像面湾曲等を補正するのが困難となる。

下限値を超えると、全系の焦点距離が大きくなりすぎて、全系の屈折力が弱まるため、光学系全体が大型化してくる。

更に好ましくは条件式（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．２＜ｈ／Ｆ＜０．２５ ‥‥‥（４ａ）
以上のように各実施例によれば、接眼光学系全体を小型化することができ、又広視野の視度調整が容易であり、かつ観察物体を高い光学性能で観察できる。

次に本発明の接眼光学系の数値実施例を示す。各数値実施例においてｉは観察物体Ａ側からのアイポイントＥＰ側への面の順序を示し、Ｒｉはレンズ面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔、Ｎｉ，νｉはそれぞれｄ線を基準とした屈折率，アッベ数を示す。

又、最も観察物体Ａ側の面は観察物体面、その次の２つの面は画像表示素子の保護ガラスである。

又、最もアイポイント側の１つの面はアイポイントＥＰである。ｆは焦点距離である。

又、非球面形状は、光の進行方向を正とし、ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ’，Ｂ，Ｂ’，Ｃ，Ｃ’，Ｄ，Ｄ’，Ｅ，Ｅ’，Ｆを３次、４次、５次、６次、７次、８次、９次、１０次、１１次、１２次の非球面係数とするとき、
ｘ＝（ｈ^２／Ｒ）／［１＋［１−（１＋Ｋ）（ｈ／Ｒ）^２］^１／２］＋Ａ’ｈ^３＋Ｂｈ^４＋Ｂ’ｈ^５＋Ｃｈ^６＋Ｃ’ｈ^７＋Ｄｈ^８＋Ｄ’ｈ^９＋Ｅｈ^１０＋Ｅ’ｈ^１１＋Ｆｈ^１２
で表示される。

但し、「ｅ−Ｘ」は「×１０^−Ｘ」を意味している。尚、非球面は各表中の面番号の左側に＊印を付している。また、前述した条件式（１）乃至（４）に対する数値実施例１乃至４の値を表−１に示す。表−１において条件式（２）はファインダー視度が−２ディオプターのときの値である。

次に本発明のファインダー系を用いたビデオカメラの実施形態を図９を用いて説明する。

図９において、１０はビデオカメラ本体、１１はズームレンズによって構成された撮影光学系、１２は撮影光学系１１によって被写体像を受光するＣＣＤ等の撮像素子、１３は撮像素子１２が受光した被写体像を記録する記録手段、１４は表示素子１５に表示された被写体像を観察するための本発明のファインダー系である。

上記表示素子１５は、液晶パネル等によって構成され、撮像素子１２上に形成された被写体像が表示される。

このように本発明のファインダー系をビデオカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器が実現できる。

本発明の接眼光学系の実施例１のレンズ断面図 本発明の接眼光学系の実施例１の縦収差図 本発明の接眼光学系の実施例２のレンズ断面図 本発明の接眼光学系の実施例２の縦収差図 本発明の接眼光学系の実施例３のレンズ断面図 本発明の接眼光学系の実施例３の縦収差図 本発明の接眼光学系の実施例４のレンズ断面図 本発明の接眼光学系の実施例４の縦収差図 本発明の光学機器の要部概略図

符号の説明

Ｆａ ： 接眼光学系
Ｌ１ ： 第１レンズ群
Ｌ２ ： 第２レンズ群
ＥＰ ： アイポイント
Ａ ： 観察物体
Ｇ ： 保護ガラス
ｄ ： ｄ線
ｇ ： ｇ線
Ｙ ： 像高（ｍｍ）
Ｓ ： サジタル像面
Ｍ ： メリジオナル像面

Claims (5)

1. 観察物体側からアイポイント側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群より構成され、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させて、ファインダー視度を調整する接眼光学系において、前記第１レンズ群は、正レンズと負レンズより成り、前記第２レンズ群は１つの正レンズより成り、前記第１レンズ群の焦点距離をＦ１、前記第２レンズ群の焦点距離をＦ２、前記第１レンズ群の正レンズの焦点距離をｆ１ｐ、前記第２レンズ群の正レンズの焦点距離をｆ２ｐ、前記第１レンズ群の正レンズと負レンズとの間隔をｄａ、ファインダー視度が−２ディオプターのときにおける前記第１レンズ群の最もアイポイント側のレンズ面から前記第２レンズ群の最も観察物体側のレンズ面までの距離をｄｂとするとき、
   １．５＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜３
   ０＜（ｆ１ｐ／ｆ２ｐ）×（ｄａ／ｄｂ）＜１
   なる条件を満足することを特徴とする接眼光学系。
2. 前記第１レンズ群の正レンズは、
   ０．３＜｜ｆ１ｐ／Ｆ１｜＜２．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１の接眼光学系。
3. 各レンズ群は非球面を１面以上有することを特徴とする請求項１または２の接眼光学系。
4. 所定面上に形成される観察物体を請求項１、２または３の接眼光学系で観察するファインダー系において、該観察物体の光軸と垂直な方向の光軸からの最大高さをｈ、前記接眼光学系の焦点距離をＦとするとき、
   ０＜ｈ／Ｆ＜０．３
   なる条件を満足することを特徴とするファインダー系。
5. 請求項４のファインダー系を有することを特徴とする光学機器。