JP5288244B2

JP5288244B2 - 光学機器

Info

Publication number: JP5288244B2
Application number: JP2008087174A
Authority: JP
Inventors: 元壽毛利
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-03-28
Also published as: JP2009244292A

Description

本発明は、カメラ等の少なくとも２つの光学系を有する光学機器に関する。

光学機器において、第１の光学系を観察光学系とすると、その近傍に第２の光学系、例えば被写体の測光を行う測光光学系が配置されているものがある（例えば、特許文献１を参照）。
特開平１−２００２４１号公報

近年、測光センサーの高性能化に伴い、測光光学系においては測光範囲の拡大と精度の向上が求められている。しかしながら、従来の測光光学系は、焦点板等の測定面に対して偏芯して配置されるため、測光精度を向上させることは難しかった。さらに、観察倍率の向上やアイポイントの増大に伴い観察光学系が大型化しているため、測光光学系の偏芯量はより増大する傾向にあった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、第１の光学系の光軸に対する第２の光学系の光軸の偏芯量を抑えて配置可能な光学機器を提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明の光学機器は、第１の光学部品を有する第１の光学系と、第２の光学部品を有する第２の光学系とを備え、前記第１の光学部品に向かい前記第１の光学部品の外径よりも小さな光束径である有効光束の一部が前記第２の光学部品に入射する位置関係で、前記第１の光学部品に対して前記第２の光学部品が配置されており、前記第１の光学系は、接眼光学系を構成するレンズの少なくとも一部のレンズであり、前記第２の光学系は、測光光学系を構成する光学素子の少なくとも一部の光学素子であり、前記第２の光学部品は、前記第１の光学部品に形成された凹部に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、第１の光学系の光軸に対する第２の光学系の光軸の偏芯量を抑えて配置可能な光学機器を提供することができる。

以下、好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態に係る光学機器である一眼レフレックスカメラ１は、観察光学系１０と、測光光学系２０とを有して構成されている。

観察光学系１０は、物体側より順に並んだ、撮影レンズ１１と、クイックリターンミラー１２と、焦点板１３と、表示板１４と、正立光学系１５と、最も物体側にレンズ１６Ｌを有する接眼光学系１６とから構成される。観察光学系１０において、撮影レンズ１１により集光された被写体光は、クイックリターンミラー１２を介して上方へ導かれ、集点板１３に結像される。そして、被写体光は表示板１４を通って各種マーク、文字、数字などの記号が重畳され、正立光学系（本実施形態ではペンタプリズム）１５中で複数回反射した後に、接眼光学系１６へと導かれる。これにより、撮影者は、接眼光学系１６を介して被写体像を正立像として観察することができる。また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、クイックリターンミラー１２が光路外へ退避し、撮影レンズ１１で集光された被写体光は、撮像素子１７上に結像される。これにより、被写体光は、撮像素子１７により撮像され、被写体画像として不図示のメモリに記録される。このようにして、撮影者は、観察光学系１によって被写体像を観察しながら撮影を行うことができるようになっている。

測光光学系２０は、正立光学系１５の射出面後方の接眼光学系１６近傍に配置されており、物体側（すなわち正立光学系１５）より順に並んだ、プリズム２１と、集光レンズ２２と、測光センサー２３とからなる。測光センサー２３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子である。測光光学系２０は、焦点板１３に結像した被写体像を、正立光学系１５によりプリズム２１及び集光レンズ２２を介して、測光センサー２３上に導光させることにより、被写界光の測光が行えるようになっている。

本実施形態に係る一眼レフレックスカメラ１においては、図１に示すように、接眼光学系１６を構成するレンズ１６Ｌに向かう有効光束の一部がプリズム２１に入射する位置関係で、該レンズ１６Ｌに対してプリズム２１が配置されている。ここで、有効光束とは、一眼レフレックスカメラ１で撮影される画像と略同じ範囲の像を観察するのに必要な光束のことである。なお、レンズ１６Ｌの光軸Ｘからプリズム２１の入射面２１ａまでの距離が、レンズ１６Ｌの光軸Ｘから外縁までの最短距離よりも短くなるように、レンズ１６Ｌに対するプリズム２１の位置関係が設定されていることが望ましい。

この構成により、観察光学系１０の光軸Ｘに測光光学系２０の光軸Ｙを近づける、すなわち観察光学系１０の光軸Ｘに対する測光光学系２０の光軸Ｙの角度θ（偏芯量）をより小さくすることができる。その結果、測光センサー２３は焦点板１３、すなわち被写界により正対することとなり、測光光学系２０の収差を軽減させることともに、測光センサー２３の観察範囲の拡大と精度の向上を達成することができる。なお、本実施形態においては、観察光学系１０の光軸Ｘと測光光学系２０の光軸Ｙとがなす角度θ（偏芯量）は、θ＝９°であった。

なお、本実施形態において、プリズム２１は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、レンズ１６Ｌに形成された切り欠き１６Ａに配置されることが望ましい。さらに、観察光学系１０を構成する（接眼光学系１６の）レンズ１６Ｌと測光光学系２０を構成するプリズム２１とは不図示の保持部材により別々に保持することで、プリズム２１の配置の自由度が上がり、測光センサー２３に対して該プリズム２１の位置の微調整を行うことが可能となり、測光光学系２０における測光精度の向上に貢献することができる。また、測光光学系２０においてプリズム２１を用いることにより全反射を利用することができるので、測光センサー２３への光量の低下を防止することができる。なお、プリズム２１は、不図示の保持部材により、レンズ１６Ｌの切り欠き１６Ａ表面に接しないように配置したが、レンズ１６Ｌの切り欠き１６Ａの表面に接するように配置してもよい。また、プリズム２１とレンズ１６Ｌとは、不図示の保持部材で保持してもよいし、固着させてもよい。

なお、切り欠き１６Ａは、レンズ１６Ｌの光軸Ｘから外縁までの距離が最も短い辺縁に形成されていることが望ましい。さらに、レンズ１６Ｌの光軸Ｘから外縁までの最短距離をＡとし、レンズ１６Ｌの光軸Ｘから切り欠き１６Ａまでの最短距離をＢとしたとき、次式Ｂ／Ａ＜０．９の条件を満足することがより望ましい。

このように、レンズ１６Ｌにおいてプリズム２１を配置するにあたり必要な部分のみを切り欠くことによって、観察光学系１０の光軸Ｘに測光光学系２０の光軸Ｙを接近させつつも、観察光学系１０に生じる光量低下を必要最小限に抑えることができる。

なお、図３（ａ）は、プリズム２１を配置するための切り欠き１６Ａが形成されたレンズ１６Ｌが、カメラのファインダー等に多く用いられる矩形のレンズであり、Ａ＝８ｍｍ、Ｂ＝５．５ｍｍに設定された例である。また、図３（ｂ）は、プリズム２１を配置するための切り欠き１６Ａが形成されたレンズ１６Ｌが、望遠鏡や双眼鏡等に多く用いられる円形のレンズであり、Ａ＝１０ｍｍ、Ｂ＝８ｍｍに設定された例である。図３に示す例ではいずれも、切り欠き１６Ａはレンズ１６Ｌの上下方向に形成されているが、これに限定されず、レンズ１６Ｌの左右方向であっても同様の効果を得ることができる。

本実施形態において、切り欠き１６Ａは、その表面が蒸着によって鏡面状に形成することも可能である。なお、切り欠き１６Ａの裏面は、できるだけ低反射加工されていることが望ましい。この構成により、レンズ１６Ｌの切り欠き１６Ａにプリズム１６等の光学部品を配置せずに、観察光学系１０の光軸に対する測光光学系２０の光軸の偏芯量を減らすことも可能である。

また、本実施形態において、レンズ１６Ｌは、図４に示すように、観察光学系１０を構成している正立光学系１５の射出面の直後に配置することも可能である。これにより、測光光学系２０の観察光学系１０の光軸Ｘに対する偏芯量（角度θ）を抑えながらも、レンズ１６Ｌを焦点板１３に近づけることができるため、接眼光学系１６の屈折力を大きくすることができ、観察倍率の向上が可能となる。

また、本実施形態において、レンズ１６Ｌは、負の屈折力を有することが望ましい。これは、負の屈折力を有するレンズの方がレンズ周辺部でのレンズ厚が期待できるため、本実施形態のような切り欠き１６Ａが形成しやすく、製造加工上有利となるためである。

最近、カメラの高性能化により、カメラ背面に液晶板等の外部表示部材や操作部材等が配置されようになり、カメラが大型化する傾向にある。これに伴い、カメラの接眼光学系には大型化が求められている。また、接眼光学系には、個々の観察者の視力に対応するため、長いアイレリーフ（接眼レンズからアイポイントまでの距離）が求められている。上記のように、正立光学系１５の直後に配置するレンズ１６Ｌに負の屈折力を持たせることで、接眼光学系１６を負正や負正負といった、アイレリーフを延長させることに有利な負からはじまる屈折力配置とすることが可能となり、接眼光学系１６の大型化に対応することができるとともに、長いアイレリーフを確保して視度調整機能を組み込むことができる（図１、図４及び図５参照）。

また、本実施形態において、レンズ１６Ｌは、樹脂材料で構成されていることが望ましい。これにより、レンズ１６Ｌにおいて、切り欠き１６Ａの形成を容易に行うことができる。

さらに、レンズ１６Ｌを樹脂製とすることで、切り欠き１６Ａに配置する部品を保持するための突起や段差を設けることが容易となる。その結果、図５及び図６に示すように、切り欠き１６Ａに配置する部品を、上記のようにプリズム２１ではなく、集光レンズ２２とすることも可能である。このように、切り欠き１６Ａに直接集光レンズ２２を配置しても、観察光学系１０の光軸Ｘと測光光学系２０の光軸Ｙとがなす角θを小さくすることができる。さらに、切り欠き１６Ａに集光レンズ２２を用いることにより、測光光学系２０を観察光学系１０により隣接して配置することができ、一眼レフレックスカメラ１の小型化が可能となる。なお、レンズ１６Ｌと集光レンズ２２とは、樹脂材料を用いて一体成形した構成としてもよい。

また、本実施形態においては、接眼光学系１６は、最も物体側に位置するレンズ１６Ｌの観察者側に絞りＳを設けることが望ましい（図１参照）。このように、切り欠き１６Ａの部分を観察者側から遮光するように配置することにより、測光光学系２０に入射した光が接眼光学系１６側に侵入して観察者の眼に到達する迷光や、切り欠き１６Ａの部分が光ることで発生するゴースト等を防止して、観察者による像の視認が容易になる。なお、本実施形態では、切り欠き１６Ａに配置する光学系として測光光学系２０について説明したが、これに限るものではなく、例えば不図示の液晶ディスプレイ等の表示部に逐次スルー画像を表示するための撮像素子に結像させるための光学系でもよい。また、本実施形態では、光学機器として一眼レフレックスカメラ１を例に説明したが、これに限るものではなく、例えばレンズ一体型カメラ、望遠鏡、双眼鏡等でもよい。

以上のように本実施形態について説明してきたが、これに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。

本実施形態に係る一眼レフレックスカメラの構成を示す断面図である。接眼光学系の最も物体側に配置されたレンズとプリズムとの位置関係を説明する斜視図であり、（ａ）は前記レンズの切り欠きにプリズムを配置した状態を、（ｂ）は前記レンズの切り欠きからプリズムを分離させた状態をそれぞれ示している。接眼光学系の最も物体側に配置されたレンズにおいて切り欠き量を規定するパラメータＡ，Ｂについて説明する図であり、（ａ）は前記レンズが矩形である場合を、（ｂ）は前記レンズが円形である場合をそれぞれ示している。接眼光学系の最も物体側に配置されたレンズを正立光学系の直後に設けた場合の、一眼レフレックスカメラの構成を示す断面図である。接眼光学系の最も物体側に配置されたレンズの切り欠きに集光レンズを配置した場合の、一眼レフレックスカメラの構成を示す断面図である。接眼光学系の最も物体側に配置されたレンズと集光レンズとの位置関係を説明する斜視図である。

符号の説明

１一眼レフレックスカメラ１
１０観察光学系
１１撮影レンズ
１２クイックリターンミラー
１３焦点板
１４表示板
１５正立光学系
１６接眼光学系
１６Ｌ接眼光学系内の最も物体側に位置するレンズ
１７撮像素子
２０測光光学系
２１プリズム
２２集光レンズ
２３測光センサー

Claims

第１の光学部品を有する第１の光学系と、
第２の光学部品を有する第２の光学系とを備え、
前記第１の光学部品に向かい前記第１の光学部品の外径よりも小さな光束径である有効光束の一部が前記第２の光学部品に入射する位置関係で、前記第１の光学部品に対して前記第２の光学部品が配置されており、
前記第１の光学系は、接眼光学系を構成するレンズの少なくとも一部のレンズであり、
前記第２の光学系は、測光光学系を構成する光学素子の少なくとも一部の光学素子であり、
前記第２の光学部品は、前記第１の光学部品に形成された凹部に配置されていることを特徴とする光学機器。
前記第１の光学部品の光軸から前記第２の光学部品の入射面までの距離が、前記第１の光学部品の光軸から外縁までの最短距離よりも短くなるように、前記第１の光学部品に対する前記第２の光学部品の位置関係が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
前記第１の光学部品の光軸から前記第２の光学部品の入射面と前記第２の光学部品の光軸とが交わる位置までの距離が、前記第１の光学部品の光軸から外縁までの最短距離よりも短くなるように、前記第１の光学部品に対する前記第２の光学部品の位置関係が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
前記凹部は、前記第１の光学部品の光軸から外縁までの距離が最も短い辺縁に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学機器。
前記第１の光学部品の光軸から外縁までの最短距離をＡとし、前記第１の光学部品の光軸から前記凹部までの最短距離をＢとしたとき、次式
Ｂ／Ａ＜０．９
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学機器。
前記凹部は、その表面が蒸着によって鏡面状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学機器。
前記第１の光学部品は、前記第１の光学系を構成する正立光学系の直後に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学機器。
前記第１の光学部品は、負の屈折力を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学機器。
前記第１の光学部品は、樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学機器。
前記第２の光学部品は、プリズムであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学機器。
前記第２の光学部品は、レンズであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学機器。
光軸方向から見て前記凹部は矩形であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学機器。
光軸方向から見て前記凹部は円弧状であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学機器。
光軸方向から見て前記凹部は前記第１光学部品を貫通するように形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学機器。
前記凹部は、光軸方向に対して傾斜する面を有していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光学機器。