JP5587017B2 - ファインダー用接眼レンズ - Google Patents
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Description
本発明は、ファインダー光学系及びそれを用いた光学機器に関するものであり、特にビデオカメラ、スチルカメラ、放送用カメラに用いられるビューファインダー用の接眼レンズに関する。
従来から、ビデオカメラ、スチルカメラ等の光学機器に用いられている電子ビューファインダーにおいては、カメラ内に備え付けられたＣＲＴ面や液晶画面に表示した画像を拡大観察する為のファインダー用接眼レンズが用いられている。
電子ビューファインダーは画像を大きく観測する事が求められる為、ＣＲＴ面や液晶画面等の画像表示面を大きくする、または接眼レンズの拡大倍率を高くする必要がある。しかしながら、画像表示面が大きいとファインダーの大型化を招く為、接眼レンズの拡大倍率を高くする事を重視する方が好ましい。
接眼レンズの拡大倍率を高くするには、接眼レンズの屈折力を強くして観測者の瞳への光線入射角を急にする必要がある為、正の屈折力を有するレンズが多い方が有利である。しかしながら、正の屈折力を有するレンズのみでは軸上色収差、倍率色収差の補正が行なえない為、負の屈折力を有するレンズを用いて色収差を補正する事が好ましい。従って、色収差補正の為の負の屈折力を有するレンズは最少の１枚とし、正の屈折力を有するレンズは負の屈折力を有するレンズより多い２枚とする事が、少ない構成枚数ながらも拡大倍率が高い接眼レンズの構成として有効である。
この様な負の屈折力を有するレンズ１枚、正の屈折力を有するレンズ２枚からなるレンズ構成は従来から提案されている。
例えば、特許文献１では画像表示面側から正の屈折力を有するレンズ、負の屈折力を有するレンズ、正の屈折力を有するレンズ、の３枚構成とし、画像表示面から接眼レンズの観測側面までが短い接眼レンズが開示されている。また、特許文献２では特許文献１と同様のレンズ構成だが、接眼レンズの主点間隔を短くする事で画像表示面からアイポイントまでが短い接眼レンズが開示されている。
接眼レンズは観測者の瞳径が決まっている為、撮影レンズの様に光学系を比例倍しても等価の価値とならない特徴がある。例えば、接眼レンズのコマ収差は、接眼レンズの径が小さくなる程、観測者の瞳径通過後もコマ収差として認識され易くなり、小型の接眼レンズ程、コマ収差を良好に補正する必要がある。
これに対し、特許文献１では焦点距離２０ｍｍ未満と小型でありながら、接眼レンズを構成する３枚全てを近接して配している為、十分な拡大倍率を得るにはコマ収差を良好に補正する事が困難であった。
また、接眼レンズは観測者の視力によって視度を調整する機能が必要である。しかし、特許文献２では接眼レンズを構成する３枚個々のレンズ間隔を広げ、且つ、負の屈折力を有するレンズが画像表示面側に強い負の屈折力を有している事で主点位置が接眼側へ寄る為、画像表示面から最も画像表示面側のレンズまでの距離が近くなっている。従って、接眼レンズ全体で視度調整をする場合、マイナスのディオプター側に視度を調整出来る範囲が狭くなってしまう問題があった。
そこで、本発明では、画像表示面と接眼レンズの大型化を抑えながら、画像を大きく、且つ、良好な画質で観測出来るファインダー用接眼レンズ提供する事を目的としている。
本発明の接眼レンズは、画像表示面側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズより構成された接眼レンズであって、前記第１レンズは、前記画像表示面側のレンズ面が正の屈折力を有し、前記画像表示面側のレンズ面の屈折力の絶対値が前記画像表示面とは反対側のレンズ面の屈折力の絶対値よりも大きく、前記第２レンズは前記画像表示面側に凸のメニスカス形状であり、前記第３レンズは両凸形状であり、前記第１レンズと前記第２レンズと前記３レンズは視度調整に際して光軸方向に移動し、前記接眼レンズ全系の焦点距離をｆ（ｍｍ）、前記画像表示面の対角長をＨ（ｍｍ）、視度が０ディオプターの際の前記画像表示面から前記第１レンズまでの空気換算距離をＬ（ｍｍ）とするとき、
０．４５＜Ｈ／ｆ＜０．７０
２１．０＜ｆ＜２９．０
０．４０＜０．６×Ｈ／Ｌ＜０．７０
なる条件式を満足することを特徴としている。
０．４５＜Ｈ／ｆ＜０．７０
２１．０＜ｆ＜２９．０
０．４０＜０．６×Ｈ／Ｌ＜０．７０
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、画像表示面と接眼レンズの大型化を最小限に抑えながら、画像を大きく、且つ、良好な画質で観測出来るファインダー用接眼レンズ提供する事ができる。
本発明のファインダー用（撮像装置のファインダー用）接眼レンズは、画像表示面側（物体側、被写体側）から観測側（観察側、撮影者側）に向かって順に、正の第１レンズ、負の第２レンズ、正の第３レンズの３枚のレンズより構成されている。ここでの画像表示面とは、液晶表示素子等のように電気的に画像を表示する素子であっても良いし、被写体の像の結像位置、或いはその結像位置に配置された拡散板であっても良い。また、この第１、２、３レンズは全て単レンズである。
ここで、第１レンズは、画像表示面側に強い正の屈折力を有している。言い換えると、第１レンズは、観測側の光学面の正の屈折力よりも画像表示面側の光学面の正の屈折力の方が強い（観測側の光学面が負の屈折力で画像表示面側の光学面が正の屈折力の場合も含む）。第２レンズは、観測側が凹（画像表示面側に凸）のメニスカス形状の負レンズである。第３レンズは、両凸形状の正レンズである。
本発明のファインダー用接眼レンズでは、第１レンズの画像表示面側に強い正の屈折力を持たせ、これ以降のレンズ面での光線高さ（光軸からの距離）を低くし、第１レンズの観測側面以降でのコマ収差の発生量を抑制している。更に、第２レンズを観測側が凹面の負メニスカスレンズとする事で更なるコマ収差補正をしている。また、前述したように、各レンズを接合せずに（単レンズとして）配して各レンズ面の屈折力を上げる事でコマ収差をより効果的に補正している。なお、第２レンズを観測側が凹面の負メニスカスレンズとする事は、コマ収差を良好に補正すると共に、接眼レンズ全系の主点を画像表示面側へ寄せ、視度調整に必要な画像表示面から前記第１レンズまでの距離を確保する事も可能としている。
次に、本発明のファインダー用接眼レンズにおいて、視度調整は第１〜第３の３枚のレンズを一体的に（相対的な位置関係を変えずに）光軸方向に移動させて行ない、視度によらず良好にコマ収差を補正している。この視度調整は、第１〜３のレンズを一体的に移動させる必要は無く、第１〜３のレンズのうち１つ又は２つのレンズを他のレンズとは異なる移動量で移動させても良い。但し、視度調整を行う際には、第１〜３レンズの全てを移動させることが望ましい。
更に、本発明のズームレンズは以下の式を満足している。
０．４５＜Ｈ／ｆ＜０．７…（１）
２１．０（ｍｍ）＜ｆ＜２９．０（ｍｍ）…（２）
但し、ｆ（ｍｍ）は接眼レンズ全系の焦点距離、Ｈ（ｍｍ）は画像表示面（ファインダー用の画像表示素子での表示画像、又は画像表示素子の有効表示部）の対角長である。
０．４５＜Ｈ／ｆ＜０．７…（１）
２１．０（ｍｍ）＜ｆ＜２９．０（ｍｍ）…（２）
但し、ｆ（ｍｍ）は接眼レンズ全系の焦点距離、Ｈ（ｍｍ）は画像表示面（ファインダー用の画像表示素子での表示画像、又は画像表示素子の有効表示部）の対角長である。
条件式（１）は接眼レンズ全系の焦点距離と表示画像の対角長の比を規定した式である。条件式（１）の上限値を超えた場合、コマ収差の補正が困難となる。逆に下限値を超えた場合、表示画像の観測される大きさが小さくなり好ましくない。
条件式（２）は接眼レンズの焦点距離を規定した式である。条件式（２）の上限値を超えた場合、条件式（１）を満たす為に画像表示面を大きくする必要があり、ファインダーの大型化を招き好ましくない。逆に下限値を超えた場合、条件式（１）を満たす為に画像表示面が小さくなると共に接眼レンズの径も小さくなる為、接眼レンズ周辺部を通る光線が観測者の瞳径を通過し易くなり、コマ収差が目立ってしまい好ましくない。
本発明の接眼レンズは、以上の構成を有することにより、課題を解決することができる。さらに、本発明の接眼レンズは第１レンズの少なくとも１面に非球面を有し、以下の式を満足するのが望ましい。
１．０＜ｄ１２／ｄ２３＜３．３…（３）
但し、ｄ１２は前記第１レンズと前記第２レンズの間隔、ｄ２３は前記第２レンズと前記第３レンズの間隔である。
１．０＜ｄ１２／ｄ２３＜３．３…（３）
但し、ｄ１２は前記第１レンズと前記第２レンズの間隔、ｄ２３は前記第２レンズと前記第３レンズの間隔である。
本発明の接眼レンズでは、第１レンズの画像表示面側に強い正の屈折力を持たせて以降の面での光線の光軸からの距離を低くし、第１レンズの観測側面以降でのコマ収差の発生量を抑制している。しかしながら、第１レンズ内でのコマ収差補正が不十分になると、製造時の第１レンズと第２レンズの相対位置誤差によるコマ収差が増えてしまう。従って、第１レンズ内でコマ収差を補正する為に第１レンズの少なくとも１面に非球面を有する事が望ましい。
条件式（３）は第１レンズと第２レンズの間隔に対する第２レンズと第３レンズの間隔を規定した式である。条件式（３）の上限値を超えた場合、第１レンズの屈折力を弱くして第１レンズと第２レンズ間隔を広くすると、第２レンズ以降のコマ収差補正の負担が増えてしまう。もしくは、第２レンズと前記第３レンズとの間隔を狭くすると、第２レンズの観測側面と第３レンズの画像表示面側面の屈折力が近くなり、コマ収差補正の効果が落ちてしまう。逆に下限値を超えた場合、第２レンズへ入射する光線高さが高くなり第２レンズでのコマ収差補正が困難となる。また、接眼レンズの主点位置が観測側に移動する事で画像表示面から前記第１レンズまでの距離が短くなり、反射型の液晶表示装置を配する事が困難となる。使用可能な画像表示装置が限定される事は好ましくない。
尚、第１レンズ以外の第２、３レンズが非球面を有していても構わないが、第１レンズのみが非球面を有し、第２、３レンズは球面レンズであることが望ましい。
また、本発明の接眼レンズは以下の式を満足するのが望ましい。
０．４０＜０．６×Ｈ／Ｌ＜０．７０…（４）
但し、Ｌは視度が０ディオプターの際の画像表示面から第１レンズまでの空気換算距離である。
０．４０＜０．６×Ｈ／Ｌ＜０．７０…（４）
但し、Ｌは視度が０ディオプターの際の画像表示面から第１レンズまでの空気換算距離である。
条件式（４）は表示画像の対角長と画像表示面から第１レンズまでの距離の比を規定した式である。条件式（４）の上限値を超えた場合、反射型の液晶表示装置を配する事が困難となり、使用可能な画像表示装置が限定され好ましくない。逆に下限値を超えた場合、ファインダーが長くなり好ましくない。また、前記第３レンズの観測側の面からアイポイントまでの距離が短くなる為、眼鏡を装着した際の観測が困難となり好ましくない。
なお、条件式（１）、（２）、（３）、（４）の数値範囲は以下の範囲であると更に望ましい。
０．４８＜Ｈ／ｆ＜０．６２…（１ａ）
２１．５＜ｆ＜２７．６…（２ａ）
１．３＜ｄ１２／ｄ２３＜３．２…（３ａ）
０．４５＜０．６×Ｈ／Ｌ＜０．５５…（４ａ）
０．４８＜Ｈ／ｆ＜０．６２…（１ａ）
２１．５＜ｆ＜２７．６…（２ａ）
１．３＜ｄ１２／ｄ２３＜３．２…（３ａ）
０．４５＜０．６×Ｈ／Ｌ＜０．５５…（４ａ）
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。
図１〜３は、後述する数値実施例１〜３のレンズ断面図、図４〜６はそれぞれ各数値実施例の基準状態における収差図である。収差図において、ｄ、Ｆはｄ線及びＦ線、ΔＭ、ΔＳはメリジオナル像面、サジタル像面、倍率色収差はＦ線によって表している。
図１〜３のレンズ断面図において、Ｂはレンズ群、ＥＰはアイポイント、Ｉは画像表示面である。なお、画像表示面からレンズ群の間やレンズ群とアイポイントの間に、画像表示面やレンズを保護するプレート等を設けても良い。また、アイポイントは画像表示面最周辺からの光線が観測者の瞳を通過する範囲内であれば光軸方向に移動しても良い。
以下に本発明の数値実施例を記載する。
数値実施例において、Ｒｉは画像表示面側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間隔（レンズ厚あるいは空気間隔）、Ｎｉとνｉはそれぞれ第ｉ番目のレンズの材質の屈折率とアッベ数である。
非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向ｈ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、各非球面係数をｋ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、Ｅ’としたとき、
なる式で表している。
また、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 (画像表示面) (可変)
2* 17.728 4.90 1.49171 57.4
3 3586.809 6.00
4 146.194 1.30 1.80518 25.4
5 30.001 2.00
6 60.678 5.35 1.69680 55.5
7 -24.840 (可変)
8 (アイポイント)
非球面データ
第2面
K =-3.56359e+000
各種データ
視度[diopter] -5.5 0.0 2.0
焦点距離 26.27 26.27 26.27
d 1 12.61 16.58 17.96
d 7 24.84 20.87 19.50
面データ
面番号 r d nd vd
1 (画像表示面) (可変)
2* 17.728 4.90 1.49171 57.4
3 3586.809 6.00
4 146.194 1.30 1.80518 25.4
5 30.001 2.00
6 60.678 5.35 1.69680 55.5
7 -24.840 (可変)
8 (アイポイント)
非球面データ
第2面
K =-3.56359e+000
各種データ
視度[diopter] -5.5 0.0 2.0
焦点距離 26.27 26.27 26.27
d 1 12.61 16.58 17.96
d 7 24.84 20.87 19.50
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 (画像表示面) (可変)
2* 12.340 7.20 1.49171 57.4
3 101.106 3.50
4 33.240 1.30 1.84666 23.8
5 16.376 2.60
6 23.420 7.70 1.49171 57.4
7* -23.295 (可変)
8 (アイポイント)
非球面データ
第2面
K =-1.74842e+000 B= 1.34893e-005 C= 5.02489e-008 D= 8.30892e-011
第7面
K = 2.30404e+000 B= 5.59243e-005 C=-2.30758e-007 D= 2.88047e-009
各種データ
視度[diopter] -5.5 0.0 2.0
焦点距離 24.16 24.16 24.16
d 1 12.19 15.60 16.75
d 7 20.40 17.00 15.85
面データ
面番号 r d nd vd
1 (画像表示面) (可変)
2* 12.340 7.20 1.49171 57.4
3 101.106 3.50
4 33.240 1.30 1.84666 23.8
5 16.376 2.60
6 23.420 7.70 1.49171 57.4
7* -23.295 (可変)
8 (アイポイント)
非球面データ
第2面
K =-1.74842e+000 B= 1.34893e-005 C= 5.02489e-008 D= 8.30892e-011
第7面
K = 2.30404e+000 B= 5.59243e-005 C=-2.30758e-007 D= 2.88047e-009
各種データ
視度[diopter] -5.5 0.0 2.0
焦点距離 24.16 24.16 24.16
d 1 12.19 15.60 16.75
d 7 20.40 17.00 15.85
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd
1 (画像表示面) (可変)
2* 12.812 12.00 1.49171 57.4
3* -125.406 2.40
4 43.013 1.50 1.84666 23.8
5 16.582 1.60
6* 15.879 7.20 1.49171 57.4
7* -35.745 (可変)
8 (アイポイント)
非球面データ
第2面
K =-1.79988e+000 B= 3.06656e-005 C=-2.25923e-008 D= 1.70587e-010
第3面
K = 5.54314e+000 B= 1.43005e-005 C=-1.27790e-008 D=-4.39255e-011
第6面
K =-1.54392e-001 B=-6.19599e-005 C= 4.05530e-007 D=-4.48876e-010
第7面
K = 1.36022e+000 B= 1.11235e-006 C= 1.21699e-007 D= 2.65862e-009
各種データ
視度[diopter] -6.0 0.0 2.5
焦点距離 22.31 22.31 22.31
d 1 11.89 15.13 16.35
d 7 20.24 17.00 15.78
面データ
面番号 r d nd vd
1 (画像表示面) (可変)
2* 12.812 12.00 1.49171 57.4
3* -125.406 2.40
4 43.013 1.50 1.84666 23.8
5 16.582 1.60
6* 15.879 7.20 1.49171 57.4
7* -35.745 (可変)
8 (アイポイント)
非球面データ
第2面
K =-1.79988e+000 B= 3.06656e-005 C=-2.25923e-008 D= 1.70587e-010
第3面
K = 5.54314e+000 B= 1.43005e-005 C=-1.27790e-008 D=-4.39255e-011
第6面
K =-1.54392e-001 B=-6.19599e-005 C= 4.05530e-007 D=-4.48876e-010
第7面
K = 1.36022e+000 B= 1.11235e-006 C= 1.21699e-007 D= 2.65862e-009
各種データ
視度[diopter] -6.0 0.0 2.5
焦点距離 22.31 22.31 22.31
d 1 11.89 15.13 16.35
d 7 20.24 17.00 15.78
前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
以上説明した様に、各実施例によれば、画像表示面と接眼レンズの大型化を最小限に抑えながら、画像を大きく、且つ、良好な画質で観測出来るファインダー用接眼レンズを実現する事ができる。
次に、本発明の接眼レンズを用いたビデオカメラ（撮像装置）の実施形態について図７を用いて説明する。
図７において、１０はビデオカメラ本体（撮像装置本体）、１１は、不図示の撮像素子上に被写体像を結ぶ撮影光学系（撮像光学系）、１２は集音マイク、１３は本発明の接眼レンズによって不図示の画像表示素子に表示された被写体像を観察するための電子ビューファインダーである。上記表示素子は液晶パネル等によって構成され、撮影光学系１１の撮影像等が表示される。
この様に本発明の電子ビューファインダーをビデオカメラ等の光学機器に適用する事により、被写体像を好適に観測する事が実現できる。
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。また、本実施例で用いた数値の単位は、特に記載しない限りｍｍである。
Ｂ レンズ群
ＥＰ アイポイント
Ｉ 画像表示面
ＥＰ アイポイント
Ｉ 画像表示面
Claims (4)
- 画像表示面側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ、負の屈折力を有する第２レンズ、正の屈折力を有する第３レンズより構成された接眼レンズであって、
前記第１レンズは、前記画像表示面側のレンズ面が正の屈折力を有し、前記画像表示面側のレンズ面の屈折力の絶対値が前記画像表示面とは反対側のレンズ面の屈折力の絶対値よりも大きく、
前記第２レンズは前記画像表示面側に凸のメニスカス形状であり、
前記第３レンズは両凸形状であり、
前記第１レンズと前記第２レンズと前記３レンズは視度調整に際して光軸方向に移動し、
前記接眼レンズ全系の焦点距離をｆ（ｍｍ）、前記画像表示面の対角長をＨ（ｍｍ）、視度が０ディオプターの際の前記画像表示面から前記第１レンズまでの空気換算距離をＬ（ｍｍ）とするとき、
０．４５＜Ｈ／ｆ＜０．７０
２１．０＜ｆ＜２９．０
０．４０＜０．６×Ｈ／Ｌ＜０．７０
なる条件式を満足することを特徴とする接眼レンズ。 - 前記第１レンズが少なくとも１面に非球面を有し、
前記第１レンズと前記第２レンズの間隔をｄ１２、前記第２レンズと前記第３レンズの間隔をｄ２３とするとき、
１．０＜ｄ１２／ｄ２３＜３．３
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の接眼レンズ。 - 請求項１または２に記載の接眼レンズを有することを特徴とする電子ビューファインダー。
- 撮像素子と、
前記撮像素子に被写体の像を結ぶ撮像光学系と、
前記撮像素子で撮影した前記被写体の像を表示する画像表示素子と、
前記画像表示素子で表示された画像を観察するための、請求項１または２に記載の接眼レンズと、を備えることを特徴とする撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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