JP5745186B2

JP5745186B2 - 接眼レンズおよび撮像装置

Info

Publication number: JP5745186B2
Application number: JP2014535364A
Authority: JP
Inventors: 広樹斉藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2033-09-06
Also published as: CN104603669A; WO2014041773A1; US9651768B2; CN104603669B; US20150192770A1; JPWO2014041773A1

Description

本発明は、表示画面に表示された画像を観察するために用いられる接眼レンズおよび該接眼レンズを備えた撮像装置に関するものである。

従来より、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等において、液晶表示画面に表示された画像を拡大して肉眼で観察するためのエレクトロニック・ビューファインダー（Electronic View Finder；EVF）が提案されている。このようなエレクトロニック・ビューファインダーには、液晶表示画面を拡大観察するための接眼レンズが用いられている。

上記のようなエレクトロニック・ビューファインダーに用いることができる接眼レンズとしては、例えば特許文献１〜３に記載されたものが提案されている。

特開２００６−１０６４９１号公報特開２０１０−１３４４４６号公報特開２００７−２６４１７９号公報

特許文献１、２では、小型でありながら見掛け視界の広い接眼レンズを実現するために、観察物体側から順に正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚で構成されたタイプの接眼レンズが提案されている。しかしながら、どちらについても非球面を有するレンズを２枚以上有しており、眼が光軸上から垂直方向にシフトしたときの像の劣化が大きく、また、非球面レンズは面形状の製造誤差が大きいといった問題がある。

非球面レンズの枚数を減らして、３枚のレンズで構成した接眼レンズの例としては特許文献３に記載されるようなレンズが開示されているが、全長が長くなるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型で諸収差を良好に補正しながら、眼が垂直方向にシフトした場合の像の劣化や、面形状の製造誤差による性能変化を抑えた接眼レンズおよび該レンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。

本発明の接眼レンズは、観察物体側より順に、正の屈折力を有する第１球面レンズと、負の屈折力を有する第２球面レンズと、正の屈折力を有し、少なくとも観察物体側の面が非球面形状である第３レンズとからなり、下記条件式を満足することを特徴とする。

０．００９５＜Ａ３ｏ／ｆ３＜０．０５００ …（１）
１．３＜ｆ１／｜ｆ２｜＜２．５ …（２）
ただし、Ａ３ｏ：第３レンズの観察物体側の面の中心から高さ６ｍｍまでの各高さにおける非球面のサグ量とその面の近軸曲率半径で表される球面のサグ量との差の絶対値の最大値、ｆ３：第３レンズの焦点距離、ｆ１：第１球面レンズの焦点距離、ｆ２：第２球面レンズの焦点距離とする。

ここで、「球面レンズ」とは、非球面を含まないレンズを意味し、片平レンズも含むものである。

また、「サグ量」とは、面頂点を通り光軸に垂直な平面を立てたときの、その平面とレンズ面上の点の光軸方向の距離である。

本発明の接眼レンズにおいては、下記条件式を満足することが好ましい。

１．３＜ｆ／ｆ３＜２．０ …（３）
ただし、ｆ：全系の焦点距離、ｆ３：第３レンズの焦点距離とする。

また、下記条件式を満足することが好ましい。

１．８＜ｆ／｜ｆ２｜＜３．２ …（４）
ただし、ｆ：全系の焦点距離、ｆ２：第２球面レンズの焦点距離とする。

また、下記条件式を満足することが好ましい。

１．７３＜Ｎｄ１ …（５）
ただし、Ｎｄ１：第１球面レンズのｄ線における屈折率とする。

また、下記条件式を満足することが好ましい。

０．０１００＜Ａ３o／ｆ３＜０．０２００ …（１−１）
また、下記条件式を満足することが好ましい。

１．５＜ｆ１／｜ｆ２｜＜２．３ …（２−１）
また、下記条件式を満足することが好ましい。

１．７＜ｆ１／｜ｆ２｜＜２．１ …（２−２）
また、下記条件式を満足することが好ましい。

１．４＜ｆ／ｆ３＜１．８ …（３−１）
また、下記条件式を満足することが好ましい。

２．０＜ｆ／｜ｆ２｜＜２．８ …（４−１）
また、下記条件式を満足することが好ましい。

１．７５＜Ｎｄ１ …（５−１）
本発明の撮像装置は、上記記載の本発明の接眼レンズを備えたことを特徴とするものである。

本発明の接眼レンズは、観察物体側より順に、正の屈折力を有する第１球面レンズと、負の屈折力を有する第２球面レンズと、正の屈折力を有し、少なくとも観察物体側の面が非球面形状である第３レンズとからなり、下記条件式を満足するものとしたので、小型で諸収差を良好に補正しながら、眼が垂直方向にシフトした場合の像の劣化や、面形状の製造誤差による性能変化を抑えた接眼レンズとすることが可能となる。

０．００９５＜Ａ３ｏ／ｆ３＜０．０５００ …（１）
また、本発明の撮像装置は、本発明の接眼レンズを備えているため、高画質のビューファインダーとすることができるとともに、装置の小型化も可能となる。

本発明の一実施形態にかかる接眼レンズ（実施例１と共通）のレンズ構成を示す断面図本発明の実施例２の接眼レンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例３の接眼レンズのレンズ構成を示す断面図本発明の実施例１の接眼レンズの各収差図（Ａ〜Ｄ）本発明の実施例２の接眼レンズの各収差図（Ａ〜Ｄ）本発明の実施例３の接眼レンズの各収差図（Ａ〜Ｄ）本発明の実施形態にかかる撮像装置の概略構成図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる接眼レンズのレンズ構成を示す断面図である。図１に示す構成例は、後述の実施例１の接眼レンズの構成と共通である。図１においては、左側が観察物体側、右側がアイポイント側である。

この接眼レンズは、光軸Ｚに沿って、観察物体Ｍ側より順に、正の屈折力を有する第１球面レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２球面レンズＬ２と、正の屈折力を有し、少なくとも観察物体側の面が非球面形状である第３レンズＬ３とからなる。

第１レンズＬ１および第２レンズＬ２を球面レンズとすることにより、これらにおける製造誤差を抑えることができ、また、第３レンズＬ３を非球面レンズとすることにより、諸収差を良好に補正することができる。

また、下記条件式（１）を満足するものである。

０．００９５＜Ａ３ｏ／ｆ３＜０．０５００ …（１）
ただし、Ａ３ｏ：第３レンズの観察物体側の面の中心から高さ６ｍｍまでの各高さにおける非球面のサグ量とその面の近軸曲率半径で表される球面のサグ量との差の絶対値の最大値、ｆ３：第３レンズの焦点距離とする。

第３レンズＬ３は、見掛け視界１５．８°、アイポイント１５ｍｍ、観察者の瞳半径１．７５ｍｍ程度と想定した場合に、約６ｍｍ（１５×ｔａｎ１５．８°＋１．７５）の高さまで光線が通ると考えられるが、条件式（１）は第３レンズＬ３の焦点距離と第３レンズＬ３の観察物体側の面の中心から高さ６ｍｍまでの各高さにおける非球面のサグ量とその面の近軸曲率半径で表される球面のサグ量との差の絶対値の最大値の比率を規定しており、条件式（１）の下限を下回ると、第３レンズＬ３の収差補正の効果が不足し、小型化を実現しながら諸収差を良好に補正することが困難になる。逆に条件式（１）の上限を上回ると、眼が光軸上から垂直方向にシフトしたときの像の劣化を抑えることが困難になる。

上記のようなレンズ構成とするとともに、条件式（１）を満足するものとすることにより、小型で諸収差を良好に補正しながら、眼が垂直方向にシフトした場合の像の劣化を抑えた接眼レンズとすることができ、また、３枚のレンズのうち１枚のみを非球面レンズ（Ｌ３）としても所望の性能を得られるため、面形状の製造誤差による性能変化を抑えるとともに、低コストな接眼レンズとすることができる。

なお、下記条件式（１−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。

０．０１００＜Ａ３o／ｆ３＜０．０２００ …（１−１）
本実施形態の接眼レンズにおいては、下記条件式（２）を満足することが好ましい。この条件式（２）は第１球面レンズＬ１の焦点距離と第２球面レンズＬ２の焦点距離の比率を規定しており、条件式（２）の下限を下回ると、第１球面レンズＬ１に対する第２球面レンズＬ２のパワーが不足し、軸上色収差の補正が困難になる。逆に条件式（２）の上限を上回ると、第１レンズに対する第２レンズのパワーが過剰となり諸収差の補正が困難になる。なお、下記条件式（２−１）、さらに好ましくは条件式（２−２）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。

１．３＜ｆ１／｜ｆ２｜＜２．５ …（２）
１．５＜ｆ１／｜ｆ２｜＜２．３ …（２−１）
１．７＜ｆ１／｜ｆ２｜＜２．１ …（２−２）
ただし、ｆ１：第１球面レンズの焦点距離、ｆ２：第２球面レンズの焦点距離とする。

また、下記条件式（３）を満足することが好ましい。この条件式（３）は全系の焦点距離と第３レンズＬ３の焦点距離の比率を規定しており、条件式（３）の下限を下回ると、第３レンズＬ３のパワーが不足し、十分な倍率を確保することが困難になる。逆に、条件式（３）の上限を上回ると、第３レンズＬ３のパワーが過剰となり諸収差の補正が困難になる。なお、下記条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。

１．３＜ｆ／ｆ３＜２．０ …（３）
１．４＜ｆ／ｆ３＜１．８ …（３−１）
ただし、ｆ：全系の焦点距離、ｆ３：第３レンズの焦点距離とする。

また、下記条件式（４）を満足することが好ましい。この条件式（４）は全系の焦点距離と第２球面レンズＬ２の焦点距離の比率を規定しており、条件式（４）の下限を下回ると、第２球面レンズＬ２のパワーが不足し、十分な長さのアイレリーフを確保することが困難になる。逆に条件式（４）の上限を上回ると、第２球面レンズＬ２のパワーが過剰となり諸収差の補正が困難になる。なお、下記条件式（４−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。

１．８＜ｆ／｜ｆ２｜＜３．２ …（４）
２．０＜ｆ／｜ｆ２｜＜２．８ …（４−１）
ただし、ｆ：全系の焦点距離、ｆ２：第２球面レンズの焦点距離とする。

また、下記条件式（５）を満足することが好ましい。この条件式（５）は第１球面レンズＬ１の屈折率を規定しており、条件式（５）の下限を下回ると、ペッツヴァール和が増大し、像面湾曲を補正することが困難になる。なお、下記条件式（５−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。

１．７３＜Ｎｄ１ …（５）
１．７５＜Ｎｄ１ …（５−１）
ただし、Ｎｄ１：第１球面レンズのｄ線における屈折率とする。

本接眼レンズにおいて、最もアイポイント側に配置される光学部材の材料としては、具体的にはガラスを用いることが好ましく、あるいは透明なセラミックスを用いてもよい。

また、本接眼レンズが厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。

また、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタ等を、接眼レンズの前後、もしくは各レンズの間に配置してもよいし、あるいは、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。

次に、本発明の接眼レンズの数値実施例について説明する。

まず、実施例１の接眼レンズについて説明する。実施例１の接眼レンズのレンズ構成を示す断面図を図１に示す。なお、図１および後述の実施例２、３に対応した図２、３においては、左側が観察物体側、右側がアイポイント側である。

実施例１の接眼レンズは、正の屈折力を有する第１球面レンズＬ１が平凸レンズにより構成され、負の屈折力を有する第２球面レンズＬ２が両凹レンズにより構成され、正の屈折力を有し、少なくとも観察物体側の面が非球面形状である第３レンズＬ３が両凸レンズにより構成される。

実施例１の接眼レンズの基本レンズデータを表１に、諸元に関するデータを表２に、非球面係数に関するデータを表３に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２、３についても基本的に同様である。

表１のレンズデータにおいて、Ｓｉの欄には最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。また、Ｎｄｊの欄には最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄には同じくｊ番目の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数を示す。

なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。また、基本レンズデータには、観察面およびアイポイントも含めて示している。

表２の諸元に関するデータに、焦点距離ｆ´の値を示す。

基本レンズデータ、諸元に関するデータ、および移動面の間隔に関するデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いている。

表１のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表４の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号Ｓｉと、これら非球面に関する非球面係数を示す。非球面係数は、以下の式（Ａ）で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝４、６、８、１０）の値である。

Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ・ｈ^ｍ …（Ｂ）
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝４、６、８、１０）

実施例１の接眼レンズの各収差図を図４（Ａ）〜（Ｄ）に示す。図４（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差を示す。

球面収差、非点収差、ディストーションを表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、一点鎖線、点線で示す。非点収差図にはサジタル方向、タンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線と破線で示す。倍率色収差図にはＣ線(波長６５６．３ｎｍ)、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差をそれぞれ実線、点線で示す。なお、球面収差図のφは設計上の瞳径、その他の収差図のωは見掛け視界を意味する。

次に、実施例２の接眼レンズについて説明する。実施例２の接眼レンズのレンズ構成を示す断面図を図２に示す。

実施例２の接眼レンズは、正の屈折力を有する第１球面レンズＬ１が正メニスカスレンズにより構成される以外は、実施例１の接眼レンズと同様の構成である。

また、実施例２の接眼レンズの基本レンズデータを表４に、諸元に関するデータを表５に、非球面係数に関するデータを表６に、各収差図を図５（Ａ）〜（Ｄ）に示す。

次に、実施例３の接眼レンズについて説明する。実施例３の接眼レンズのレンズ構成を示す断面図を図３に示す。

実施例３の接眼レンズは、正の屈折力を有する第１球面レンズＬ１が両凸レンズにより構成される以外は、実施例１の接眼レンズと同様の構成である。

また、実施例３の接眼レンズの基本レンズデータを表７に、諸元に関するデータを表８に、非球面係数に関するデータを表９に、各収差図を図６（Ａ）〜（Ｄ）に示す。

実施例１〜３の接眼レンズの条件式（１）〜（４）に対応する値を表１０に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表１０に示す値はこの基準波長におけるものである。

以上のデータから、実施例１〜３の接眼レンズは全て、条件式（１）〜（５）を満たしており、小型で諸収差を良好に補正しながら、眼が垂直方向にシフトした場合の像の劣化や、面形状の製造誤差による性能変化を抑えた接眼レンズであることが分かる。

次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置について説明する。図７に、本発明の撮像装置の一実施形態にかかるデジタルカメラ１００の背面側斜視図を示す。

デジタルカメラ１００は、カメラボディの上部に本発明の実施形態にかかる接眼レンズ１０１を備える。また、デジタルカメラ１００は、カメラボディの背面に画像や各種設定画面を表示するモニタ１０２と、各種設定を行うための操作ボタン１０３と、変倍を行うためのズームレバー１０４を備え、カメラボディの上面にシャッターボタン１０５を備える。

デジタルカメラ１００においては、カメラボディの前面に配設された撮像レンズ（不図示）による被写体像が撮像素子（不図示）の撮像面に形成されるとともに、その映像がビューファインダーの液晶表示画面（不図示）に表示される。使用者は、背面側から接眼レンズ１０１を介してエレクトロニック・ビューファインダーの液晶表示画面を観察する。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

Claims

観察物体側より順に、正の屈折力を有する第１球面レンズと、負の屈折力を有する第２球面レンズと、正の屈折力を有し、少なくとも観察物体側の面が非球面形状である第３レンズとからなり、
下記条件式を満足する
ことを特徴とする接眼レンズ。
０．００９５＜Ａ３ｏ／ｆ３＜０．０５００ …（１）
１．３＜ｆ１／｜ｆ２｜＜２．５ …（２）
ただし、
Ａ３ｏ：前記第３レンズの観察物体側の面の中心から高さ６ｍｍまでの各高さにおける非球面のサグ量とその面の近軸曲率半径で表される球面のサグ量との差の絶対値の最大値
ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
ｆ１：前記第１球面レンズの焦点距離
ｆ２：前記第２球面レンズの焦点距離
とする。
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１記載の接眼レンズ。
１．３＜ｆ／ｆ３＜２．０ …（３）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
とする。
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１または２記載の接眼レンズ。
１．８＜ｆ／｜ｆ２｜＜３．２ …（４）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２：前記第２球面レンズの焦点距離
とする。
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の接眼レンズ。
１．７３＜Ｎｄ１ …（５）
ただし、
Ｎｄ１：前記第１球面レンズのｄ線における屈折率
とする。
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の接眼レンズ。
０．０１００＜Ａ３o／ｆ３＜０．０２００ …（１−１）
ただし、
Ａ３ｏ：前記第３レンズの観察物体側の面の中心から高さ６ｍｍまでの各高さにおける非球面のサグ量とその面の近軸曲率半径で表される球面のサグ量との差の絶対値の最大値
ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
とする。
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の接眼レンズ。
１．５＜ｆ１／｜ｆ２｜＜２．３ …（２−１）
ただし、
ｆ１：前記第１球面レンズの焦点距離
ｆ２：前記第２球面レンズの焦点距離
とする。
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の接眼レンズ。
１．７＜ｆ１／｜ｆ２｜＜２．１ …（２−２）
ただし、
ｆ１：前記第１球面レンズの焦点距離
ｆ２：前記第２球面レンズの焦点距離
とする。
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の接眼レンズ。
１．４＜ｆ／ｆ３＜１．８ …（３−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ３：前記第３レンズの焦点距離
とする。
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の接眼レンズ。
２．０＜ｆ／｜ｆ２｜＜２．８ …（４−１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ２：前記第２球面レンズの焦点距離
とする。
下記条件式を満足する
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の接眼レンズ。
１．７５＜Ｎｄ１ …（５−１）
ただし、
Ｎｄ１：前記第１球面レンズのｄ線における屈折率
とする。
請求項１記載の接眼レンズを備えたことを特徴とする撮像装置。