JP6436673B2 - ファインダー光学系及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、ファインダー光学系及びそれを用いた撮像装置に関し、特にファインダー光学系の観察倍率が大きくファインダー像を良好に観察することができる、例えばデジタル一眼レフカメラやビデオカメラ等の撮像装置に好適なものである。

従来、一眼レフカメラ等の撮像装置では撮影レンズによって、焦点板上に形成した被写体像(ファインダー像)をファインダー光学系を介して観察している。このファインダー光学系は、焦点板上に形成された被写体像をペンタプリズムやペンタダハミラー等の像反転部材を介して正立像とした後、接眼光学系（接眼レンズ）によって拡大して観察するように構成されている。

このようなファインダー光学系に用いられる接眼レンズには、高い観察倍率を有すること、十分な長さのアイレリーフがあること、そして視度調整ができること等が求められている。ここでアイレリーフとは、接眼光学系のアイポイント側のレンズ面からアイポイントまでの距離である。

従来、観察倍率を高くかつアイレリーフを長くするために接眼光学系を物体側から順に負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群より構成したファインダー光学系が知られている（特許文献１，２）。特許文献１，２ではファインダー視度調整に際して第２レンズ群が移動し、第３レンズ群を物体側から像側へ順に正レンズと負レンズより構成したファインダー光学系を開示している。

特開平９−３２９７５２号公報 特開２００９−２０２２０号公報

ファインダー像の観察を良好に行うには、観察倍率が高いこと、アイレリーフが長いことが必要である。一眼レフカメラ等の撮像装置に用いるファインダー光学系において、観察倍率は撮影レンズと接眼光学系の焦点距離の比で求められる。このため観察倍率を大きくする為には、接眼光学系の焦点距離を短くすることが必要となる。接眼光学系の焦点距離は物体像が形成される焦点板から接眼光学系までの距離（接眼光学系の主点位置までの光路長）によって実質的に決定される。

従って一眼レフカメラにおいてファインダー光学系の観察倍率を大きくするには像反転部材の光路長を短くし、焦点板から接眼光学系の主点までの距離を短くするのが良い。また、アイレリーフを長くする際、像反転部材の射出面でのケラレを少なくするためには、像反転部材を大型化する必要がある。そうすると、像反転部材の光路長が必然的に長くなり、ファインダー光学系の観察倍率が低下してくる。このように、一眼レフカメラのファインダー光学系において、観察倍率を高くすることと、アイレリーフを長くすることは、相反する。

一眼レフカメラのファインダー光学系において、観察倍率が高く、またアイレリーフが長くなるようにするには、焦点板から接眼光学系に至る各光学部材、特に接眼光学系の構成を適切に設定することが重要になってくる。

本発明は、アイレリーフが十分長く、しかも観察倍率が高いファインダー光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明のファインダー光学系は、物体側から観察側へ順に配置された、正の屈折力のコンデンサーレンズ、正立像を形成するための像反転部材、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群より構成され、前記第３レンズ群は正レンズを有し、視度調節に際して、前記第２レンズ群が移動し、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記正レンズの焦点距離をｆ３ｐ、視度が−１ｄｐｔｒのときの全系の焦点距離をｆ、前記コンデンサーレンズの焦点距離をｆｃとするとき、
−２．５＜ｆ１／ｆ＜−１．４
１．０＜ｆ３ｐ／ｆ＜１．５
１．７＜ｆｃ／ｆ＜２．５
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、アイレリーフが十分長く、しかも観察倍率が高いファインダー光学系が得られる。

本発明のファインダー光学系を一眼レフカメラに適用したときの要部断面図 本発明の実施例１の光学要素の光路を展開した断面図 本発明の実施例１の収差図 本発明の実施例２の光学要素の光路を展開した断面図 本発明の実施例２の収差図 本発明の実施例３の光学要素の光路を展開した断面図 本発明の実施例３の収差図 本発明の実施例４の光学要素の光路を展開した断面図 本発明の実施例４の収差図

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。本発明のファインダー光学系は、撮影レンズ（対物レンズ）（撮影光学系）により所定面、例えば焦点板に形成された物体像（ファインダー像）を接眼レンズを介して観察する。ファインダー光学系は、所定面側から観察側へ順に、正の屈折力のコンデンサーレンズ、ペンタプリズム等の正立像形成用の像反転部材、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群により構成されている。

本発明の撮像装置は、ファインダー光学系とファインダー光学系で表示される被写体像に相当する像を形成する撮影レンズと、像を受光する撮像手段とを有している。

図１は、本発明の実施例１のファインダー光学系を一眼レフカメラ（撮像装置）に適用したときの要部断面図である。図２、図３は本発明の実施例１のファインダー光学系の光学要素の光路を展開した光路図と収差図である。図４、図５は本発明の実施例２のファインダー光学系の光学要素の光路を展開した光路図と収差図である。図６、図７は本発明の実施例３のファインダー光学系の光学要素の光路を展開した光路図と収差図である。図８、図９は本発明の実施例４のファインダー光学系の光学要素の光路を展開した光路図と収差図である。

光路図と収差図においてはファインダー視度が−１ディオプター（標準視度）のときを示している。光路図において正立像形成用の反転光学系５が位置する左方が物体側（光入射側）、アイポイント７側の右方が観察側（光出射側）である。また、光路図では後述する焦点板３のマット面３ａからアイポイント７までの光路をペンタダハミラー５の各反射面を省略して示している。

図１において、１はカメラ本体（不図示）に固定され、または、着脱可能に装着される撮影レンズである。２はクイックリターンミラーであり、回転軸２ａを中心に回動可能となっている。３は焦点板であり、そのマット面３ａには撮影レンズ１によるファインダー像（被写体像）（物体像）が形成されている。

４はコンデンサーレンズ、５は正立像形成部材としてのペンタプリズム（像反転部材）であり、焦点板３のマット面３ａ上のファインダー像を正立正像としている。６は接眼光学系である。７はアイポイントの位置（観察位置）（観察者の瞳孔の位置）を表している。ＩＰは撮影レンズ１の像面であり、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサの固体撮像素子（撮像手段）の撮像面またはフィルム（撮像手段）の感光面に相当する。

本実施例におけるファインダー光学系は撮影レンズ１により結像される被写体像をクイックリターンミラー２で反射させて焦点板３上のマット面３ａ（所定面）に形成している。そしてマット面３ａに形成したファインダー像をコンデンサーレンズ４を介し、ペンタプリズム５で正立像として接眼光学系６を介してアイポイント７より観察している。

各実施例において、接眼光学系６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、そして正または負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３の３つのレンズ群より成っている。第１レンズ群Ｌ１は観察側のレンズ面が凹形状の１つの負レンズＧ１よりなっている。第２レンズ群Ｌ２は両レンズ面が凸形状の正レンズＧ２よりなっている。第３レンズ群Ｌ３は物体側の面が凸形状の正レンズＧ３ｐと観察側の面が凹形状の負レンズＧ３ｎより成っている。

第２レンズ群Ｌ２を光軸上移動させてファインダー視度の調整を行っている。本実施例で適用可能な像反転部材としては、ペンタダハプリズムの他、ポロプリズム、ダハプリズム等、像を正立反転することができる光学部材であれば何でも良い。コンデンサーレンズ４は観察側の面が凸でメニスカス形状の正レンズよりなっている。

収差図において球面収差における瞳径φはアイポイント７での高さを示す。ｄはｄ線（波長587.6nm）、ＦはＦ線（波長487.13nm）を示す。像高Ｙはマット面３ａでのファインダー像の高さを示す。非点収差において、ΔＭはｄ線のメリディオナル像面、ΔＳはｄ線のサジタル像面である。色収差は倍率色収差である。最大像高は非点収差図、歪曲収差図、色収差図において全て同じである。

本発明に係る接眼レンズ６は物体側から観察側へ順に、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、正または負の屈折力の第３レンズ群Ｌ３により構成されている。ファインダー視度調節に際して第２レンズ群Ｌ２が移動する。ここでアイレリーフは接眼レンズ６の観察側のレンズ面からアイポイント７までの距離である。本発明に係る接眼レンズ６の構成において等倍前後の倍率（観察倍率）を得ようとした場合、第３レンズ群Ｌ３の正レンズＧ３ｐと負レンズＧ３ｎの焦点距離の比を大きくとり正レンズＧ３ｐと負レンズＧ３ｎで構成される望遠鏡倍率を大きくする必要がある。

第１レンズ群Ｌ１を構成する負レンズＧ１は高倍率化のためには負の屈折力を弱くする（負の屈折力の絶対値を小さくする）必要がある。一方で長いアイレリーフを確保する為には負の屈折力を強くする（負の屈折力の絶対値を大きくする）必要がある。このため、負の屈折力を弱くするのには限界がある。負レンズＧ１の負の屈折力を単に弱くすることができないために、高倍率化に必要なファインダー系全系の焦点距離を短くする為には、第３レンズ群Ｌ３内の正レンズＧ３ｐの正の屈折力を強くする必要がある。しかしながら、そのようにすると歪曲収差が増加してくる。

そこで、本発明では、コンデンサーレンズ４を焦点板３近傍に設けることで、負レンズＧ１の負の屈折力を弱くしても長いアイレリーフが確保できるような構成としている。また、第３レンズ群Ｌ３内の正レンズＧ３ｐは負レンズＧ１の負の屈折力が弱い為に、正の屈折力を弱く設定することができ、これにより歪曲収差を良好に補正している。各実施例において、第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、第３レンズ群Ｌ３の正レンズＧ３ｐの焦点距離をｆ３ｐ、ファインダー光学系（全系）の焦点距離をｆとする。

このとき、
−２．５＜ｆ１／ｆ＜−１．４ ・・・（１）
１．０＜ｆ３ｐ／ｆ＜１．５ ・・・（２）
なる条件式を満足する。ここで焦点距離ｆは、ファインダー視度が−１ｄｐｔ（ディオプトリー）のときのファインダー光学系の焦点距離である。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は高い観察倍率を実現しながら、十分な長さのアイレリーフを確保する為のものである。条件式（１）の下限値を超えて、第１レンズ群Ｌ１を構成する負レンズＧ１の負の屈折力が弱くなりすぎると、十分な長さのアイレリーフを確保するのが困難になる。一方、上限値を超えて負レンズＧ１の負の屈折力が強くなりすぎると、接眼レンズ６の主点位置が焦点板３から遠ざかってしまい、高い観察倍率を実現することが困難になる。

条件式（２）は高い観察倍率を実現しながら、十分な長さのアイレリーフを確保しつつ歪曲収差を良好に補正する為のものである。条件式（２）の下限値を超えて、第３レンズ群Ｌ３を構成する正レンズＧ３ｐの正の屈折力が強くなりすぎると、十分な長さのアイレリーフを確保するのが難しくなると共に歪曲収差が増加してくる。一方、上限値を超えて正レンズＧ３ｐの正の屈折力が弱くなりすぎると、接眼レンズ６の主点位置が焦点板３から遠ざかってしまい、高い観察倍率を実現することが困難になる。更に好ましくは条件式（１），（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

−２．３０＜ｆ１／ｆ＜−１．４２ ・・・（１ａ）
１．０１＜ｆ３ｐ／ｆ＜１．４０ ・・・（２ａ）
各実施例に係るファインダー光学系は、以上の条件を満足することによりファインダー観察倍率を十分大きくし、かつ十分長いアイレリーフを確保しつつ、ファインダー視度調整を容易にしている。そして良好なるファインダー像の観察を行っている。

本発明のファインダー光学系において、更に好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。コンデンサーレンズ４の焦点距離をｆｃとする。第３レンズ群Ｌ３の負レンズＧ３ｎの焦点距離をｆ３ｎとする。このとき、
１．７＜ｆｃ／ｆ＜２．５ ・・・（３）
１．３＜｜ｆ３ｐ／ｆ３ｎ｜＜２．０ ・・・（４）
なる条件式を満足することである。

条件式（３）は十分な長さのアイレリーフを確保しながら、良好な像性能を実現する為の条件である。条件式（３）の下限を超えてコンデンサーレンズ４の正の屈折力が強くなりすぎると、像面湾曲、非点収差等が増加する。また、歪曲収差がマイナス側に大きくなってしまう。

一方、条件式（３）の上限を超えて、コンデンサーレンズ４の正の屈折力が弱くなりすぎると、十分な長さのアイレリーフを確保するのが困難になる。また、コンデンサーレンズ４の正の屈折力が弱くなりすぎると、十分な長さのアイレリーフを確保する為に第１レンズ群Ｌ１の負の屈折力を強くしなくてはならなくなる。そうすると、第３レンズ群Ｌ３中の正レンズＧ３ｐの正の屈折力が強くなってきて、歪曲収差の補正が困難となる。

条件式（４）は高い観察倍率を実現しながら、十分な長さのアイレリーフを確保する為の条件である。条件式（４）の下限を超えて、第３レンズ群Ｌ３中の正レンズＧ３ｐと負レンズＧ３ｎの焦点距離の比が小さくなると、高倍率化するのが困難となる。一方、条件式（４）の上限を超えると、十分な長さのアイレリーフを確保するのが困難となる。更に好ましくは条件式（３），（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．７３＜ｆｃ／ｆ＜２．４６ ・・・（３ａ）
１．４＜｜ｆ３ｐ／ｆ３ｎ｜＜１．９ ・・・（４ａ）

各実施例のファインダー光学系は焦点板３側から順に、コンデンサーレンズ４、ペンタダハプリズム５、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、１枚の正レンズと１枚の負レンズから構成される第３レンズ群Ｌ３から構成されている。

本発明の撮像装置は、ファインダー光学系と、ファインダー光学系で表示される物体像に相当する像を受光する撮像手段と、を有する。この他、本発明の撮像装置は、ファインダー光学系と、ファインダー光学系で表示される物体像に相当する像を形成する撮影レンズと、像を受光する撮像手段とを有する。

以上のように本発明によれば、例えばＡＰＳ−Ｃサイズ等の３５ｍｍフイルムよりも小さな撮像素子を用いた撮像装置において、高い光学性能を保ちつつ観察倍率を大きくしながらも、長いアイレリーフを有するファインダー光学系及び撮像装置が得られる。

以下に、各実施例に対応する数値実施例の諸元を示す。数値実施例においてｒiは焦点板３のマット面３ａ側より観察側へ順に、第i番目のレンズ面の曲率半径、ｄiはi番目のレンズ厚及び空気間隔である。Ndiとνdiは各々第i番目のレンズの材料の屈折率とアッベ数である。ｒ１はマット面３ａに相当している。ｒ２、ｒ３はコンデンサーレンズ４に相当している。

ｒ４、ｒ５はペンタダハプリズム５の入射面と出射面に相当している。ｒ６乃至ｒ１３は接眼レンズ６に相当している。r14はアイポイント７に相当している。なお、各数値実施例において＊印は非球面を表している。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＹ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数とする。又A4、A6、A8、A10を非球面係数とする。このとき、

によって定義されるものである。また、「e-0X」の表示は「10^-X」を意味している。第２レンズ群Ｌ２で視度調節するときのファインダー視度と間隔変化ｄ７，ｄ９を示す。またファインダー視度と、接眼レンズ６の焦点距離との関係を示す。 また、各数値実施例のファインダー光学系を実現した際のファインダー倍率（倍率）とアイレリーフの概略の計算結果を示す。ファインダー倍率は焦点距離が５０ｍｍの標準レンズを撮影レンズとして装着したときのアフォーカル系の角倍率で表すことができ、ここでは近似的に撮影レンズの焦点距離とファインダー光学系の焦点距離の比で表している。また、前述の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。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 4.53
2 -68.000 4.00 1.71300 53.9
3 -40.000 1.10
4 ∞ 81.67 1.51633 64.1
5 ∞ 1.11
6 -10137.472 1.70 1.92286 18.9
7* 72.661 (可変)
8* 41.703 4.33 1.63256 61.2
9 -39.824 (可変)
10* 29.843 9.68 1.83474 42.2
11 62.016 1.01
12* -581.565 0.91 1.51891 64.1
13 18.106
14 (アイポイント)

非球面データ
第7面
K =-9.68072e-001 A 4=-3.08321e-007 A 6= 1.27445e-008 A 8=-1.30692e-012 A10=-4.82323e-014

第8面
K =-3.66338e+000 A 4=-2.18791e-006 A 6= 3.26213e-008 A 8=-1.82766e-011 A10=-1.42438e-013

第10面
K = 2.49720e-001 A 4=-7.79224e-007 A 6=-4.46719e-008 A 8=-1.45384e-010 A10= 7.80467e-014

第12面
K =-6.63724e+002 A 4= 9.79826e-006 A 6= 2.57672e-007 A 8=-1.34626e-009 A10= 7.05052e-012

各種データ
視度 −１ −３ ＋１
焦点距離 52.82 51.96 53.76
アイレリーフ 22.0 22.0 22.0
d 7 3.34 1.28 5.49
d 9 2.71 4.76 0.56
倍率 0.95 0.96 0.93

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 4.50
2 -68.000 4.00 1.71300 53.9
3 -35.000 1.10
4 ∞ 81.67 1.51633 64.1
5 ∞ 1.11
6 -10162.490 1.70 1.92285 18.9
7* 70.066 (可変)
8* 38.807 4.51 1.62648 62.1
9 -39.261 (可変)
10* 30.747 8.93 1.76954 37.1
11 61.978 1.05
12* -1668.213 0.90 1.51633 64.1
13 19.523
14 (アイポイント)

非球面データ
第7面
K =-9.61147e+000 A 4= 1.35945e-006 A 6= 3.46186e-008 A 8=-1.23290e-010 A10= 1.90201e-013

第8面
K =-4.03399e+000 A 4=-9.76134e-007 A 6= 4.70164e-008 A 8=-9.37952e-011 A10=-6.08241e-014

第10面
K = 4.55343e-002 A 4=-1.97091e-006 A 6=-3.44010e-008 A 8=-3.50034e-010 A10= 1.13405e-012

第12面
K =-3.27183e+003 A 4= 9.07325e-006 A 6= 2.66968e-007 A 8=-1.61970e-009 A10= 6.44055e-012

各種データ
視度 −１ −３ ＋１
焦点距離 52.81 51.10 54.69
アイレリーフ 22.0 22.0 22.0
d 7 3.29 1.18 5.50
d 9 2.74 4.85 0.53
倍率 0.95 0.98 0.91

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 4.50
2 -68.000 4.00 1.71300 53.9
3 -34.000 1.10
4 ∞ 81.67 1.51633 64.1
5 ∞ 1.29
6 -403.992 1.70 1.92286 18.9
7* 142.755 (可変)
8* 44.025 5.00 1.60300 65.4
9 -41.561 (可変)
10* 23.906 6.41 1.75500 52.3
11 53.032 1.22
12* 383.136 1.51 1.65160 58.5
13 18.751
14 (アイポイント)

非球面データ
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-3.31558e-006 A 6= 1.41110e-007 A 8=-8.47992e-010 A10= 1.55539e-012

第8面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.55473e-006 A 6= 1.84745e-007 A 8=-1.09801e-009 A10= 1.87296e-012

第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.25083e-006 A 6=-6.99827e-008 A 8=-3.53013e-010 A10= 2.34429e-012
第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 8.33380e-006 A 6= 1.25360e-007 A 8=-9.17361e-011 A10=-7.21808e-013

各種データ
視度 −１ −３ ＋１
焦点距離 51.70 49.04 54.88
アイレリーフ 22.00 22.00 22.00
d 7 3.64 0.73 6.85
d 9 3.88 6.79 0.67
倍率 0.97 1.02 0.91

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 4.50
2 -68.000 4.00 1.71300 53.9
3 -34.000 1.10
4 ∞ 81.67 1.51633 64.1
5 ∞ 1.11
6 -10142.921 1.70 1.63200 23.0
7* 72.207 (可変)
8* 46.485 3.55 1.53300 56.2
9 -44.804 (可変)
10* 18.807 7.39 1.53300 56.2
11 39.340 1.17
12* 36.114 2.50 1.85026 32.3
13 17.127
14 (アイポイント)

非球面データ
第7面
K = 0.00000e+000 A 4=-6.36952e-006 A 6=-5.10814e-008 A 8=-5.62796e-011 A10= 8.33838e-013

第8面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.31630e-006 A 6=-1.06263e-007 A 8=-4.91567e-011 A10= 1.27606e-012

第10面
K = 0.00000e+000 A 4=-7.24125e-006 A 6=-4.28144e-008 A 8= 1.39819e-009 A10=-5.60924e-012

第12面
K = 0.00000e+000 A 4= 3.64705e-006 A 6= 7.29935e-008 A 8=-1.62465e-009 A10= 8.15899e-012

各種データ
視度 −１ −３ ＋１
焦点距離 51.70 49.92 53.62
アイレリーフ 22.00 22.00 22.00
d 7 4.27 1.51 7.07
d 9 3.31 6.07 0.51
倍率 0.97 1.00 0.93

１ 撮影レンズ ２ クイックリターンミラー ３ 焦点板
４ コンデンサーレンズ ５ ペンタダハプリズム ６ 接眼レンズ
７ アイポイント Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群 Ｇ３ｐ 正レンズ Ｇ３ｎ 負レンズ

Claims (4)

1. 物体側から観察側へ順に配置された、正の屈折力のコンデンサーレンズ、正立像を形成するための像反転部材、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正または負の屈折力の第３レンズ群より構成され、
   前記第３レンズ群は正レンズを有し、
   視度調節に際して、前記第２レンズ群が移動し、
   前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記正レンズの焦点距離をｆ３ｐ、視度が−１ｄｐｔｒのときの全系の焦点距離をｆ、前記コンデンサーレンズの焦点距離をｆｃとするとき、
   −２．５＜ｆ１／ｆ＜−１．４
   １．０＜ｆ３ｐ／ｆ＜１．５
   １．７＜ｆｃ／ｆ＜２．５
   なる条件式を満足することを特徴とするファインダー光学系。
2. 前記第３レンズ群は負レンズを有し、該負レンズの焦点距離をｆ３ｎとするとき、
   １．３＜｜ｆ３ｐ／ｆ３ｎ｜＜２．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のファインダー光学系。
3. 前記第３レンズ群は、１枚の正レンズと１枚の負レンズより構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のファインダー光学系。
4. 撮像手段と、
   前記撮像手段に物体の像を形成する撮影光学系と、
   前記撮影光学系により形成された像を観察するために用いられる請求項１乃至３のいずれか１項に記載のファインダー光学系を有することを特徴とする撮像装置。