JP6642022B2 - 接眼光学系 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば一眼レフカメラなどの撮影機器に搭載される接眼光学系（ファインダー光学系）に関する。
一眼レフカメラの接眼光学系では、撮影レンズによる被写体像を焦点板（ピント板）上に形成している。そして焦点板上に形成した被写体像をペンタゴナルダハプリズム（以下、ペンタプリズムと言う）等の像反転手段を介して正立像とした後、接眼レンズ（ルーペ光学系）によって拡大表示して、観察者がこれを観察するように構成されている。
このような接眼光学系では、観察者の視力にあわせて視度調整ができ十分な長さのアイレリーフ（接眼レンズのアイポイント側最終面の頂点からアイポイントまでの距離）を確保すること、そして高い観察倍率を有するとともに撮影レンズによる被写体像を歪みなく観察できるよう歪曲収差の小さい良好な光学性能が求められている。
特許文献１には、ピント板（焦点板）と正立プリズム（ペンタプリズム）の間に位置させて、ルーペ光学系の最も眼側に配置された負のパワーのレンズ群に起因する歪曲収差を補正するための負のパワーの歪曲収差補正レンズ（フィールドレンズ）を設けた接眼光学系が開示されている。
特許文献２には、撮影レンズによる被写体像を形成する面（焦点板）と正立像形成用の像反転部材（プリズム）の間に正のパワーのコンデンサーレンズを配置して高い観察倍率を狙った接眼光学系が開示されている。
特開２０１０−２３７４３０号公報 特開２０１２−２４２７４０号公報
特許文献１では、歪曲収差補正レンズの近軸パワーが負であることから、接眼光学系の全系の焦点距離は、像反転手段である正立プリズム（ペンタプリズム）より眼側に配置されるルーペ光学系の焦点距離より長くなる。そのため歪曲収差補正レンズが無い状態より観察倍率が低くなるという問題がある。また歪曲収差補正レンズの非球面により接眼光学系の歪曲収差が小さく保たれているものの、この非球面は近軸パワーが負である上に光軸から離れるに従って負のパワーを強める性質を有していることから、周辺部での発散作用が強くなりすぎてしまう。このため、焦点板（一般に出射面が被写体像を形成する焦点面）の入射面に配置されるコンデンサーレンズとして機能するフレネルレンズの周辺部の収束作用をより強めることが要求されることから、周辺部で極めて強い正のパワーが必要となる。その結果、フレネルレンズの周辺部の輪帯傾斜角度が大きくなり過ぎて、加工が困難になるという問題がある。
特許文献２では、近軸パワーが正のコンデンサーレンズを像反転部材（プリズム）の前方に配置することで、接眼光学系の全系の焦点距離は、像反転部材（プリズム）より眼側に配置されるルーペ光学系の焦点距離より短くなり、よってコンデンサーレンズが無い状態より観察倍率を高くすることができる。しかし、ルーペ光学系に起因する歪曲収差を補正することはできていない。
本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、高い観察倍率を持ちながらも、歪曲収差を良好に補正して優れた光学性能を得ることができる接眼光学系を得ることを目的とする。
本発明の接眼光学系は、第１の態様では、被写体側から眼側に向かう光路に沿って順に、一方の面は正の屈折力を有し他方の面には拡散面を有する焦点板と、該拡散面に結像された被写体像からの光束を所定回反射する反射手段と、該被写体像を観察する接眼光学群とを有していること；前記焦点板と前記反射手段の間に位置させて、少なくとも片面に非球面が形成された正の屈折力のコンデンサーレンズを設けたこと；前記コンデンサーレンズの非球面のうち少なくとも一面は、巨視的に見て、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱くなること；前記焦点板の正の屈折力を有する前記一方の面は、前記焦点板の入射面に非球面として形成されており、前記拡散面は、前記焦点板の出射面に形成されていること；及び次の条件式（２）を満足すること；を特徴としている。
（２）−０．５＜ｔａｎθ0／（ｔａｎθ1−ｔａｎθ2）＜３．０
但し、
ｔａｎθn（ｎ＝０、１、２）：光軸からの高さｈ1における（総サグ量−近軸球面サグ量）により計算する非球面サグ量から以下のようにして求めた非球面量の傾きで、
ｔａｎθ0＝焦点板の正の屈折力の面の（高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
ｔａｎθ1＝コンデンサーレンズ入射側面の（高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
ｔａｎθ2＝コンデンサーレンズ射出側面の（高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
高さ０．９９ｈ1非球面サグ量＝高さ０．９９ｈ1総サグ量−高さ０．９９ｈ1近軸球面サグ量
高さ１．０１ｈ1非球面サグ量＝高さ１．０１ｈ1総サグ量−高さ１．０１ｈ1近軸球面サグ量
（サグ量：接平面と光学面との変位量）、
である。
本発明の接眼光学系は、第１の態様では、前記接眼光学群が、被写体側から眼側に向かう光路に沿って順に、負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する両凸形状の第２レンズと、眼側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズとからなり、第２レンズを光軸方向に移動させることにより前記焦点板に対する視度変更を行い、次の条件式（５）及び（６）を満足することが好ましい。
（５）−０．２＜ｆ／ｆ３＜０．２
（６）１．１５＜[Ｌ３ｂ／（Ｌ３ｎ−１）＋Ｌ３ｄ／Ｌ３ｎ]／｛Ｌ３ｂ／（Ｌ３ｎ−１）｝＜１．３０
但し、
ｆ：接眼光学系を通した焦点板に対する視度が−１ディオプターになる状態における接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離、
ｆ３：第３レンズの焦点距離、
Ｌ３ｎ：第３レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｌ３ｂ：第３レンズの眼側の面の曲率半径、
Ｌ３ｄ：第３レンズのレンズ厚、
である。
本発明の接眼光学系は、第２の態様では、被写体側から眼側に向かう光路に沿って順に、一方の面は正の屈折力を有し他方の面には拡散面を有する焦点板と、該拡散面に結像された被写体像からの光束を所定回反射する反射手段と、該被写体像を観察する接眼光学群とを有していること；前記焦点板と前記反射手段の間に位置させて、少なくとも片面に非球面が形成された正の屈折力のコンデンサーレンズを設けたこと；前記コンデンサーレンズの非球面のうち少なくとも一面は、巨視的に見て、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱くなること；前記接眼光学群は、被写体側から眼側に向かう光路に沿って順に、負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する両凸形状の第２レンズと、眼側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズとからなり、第２レンズを光軸方向に移動させることにより前記焦点板に対する視度変更を行うこと；及び次の条件式（５）及び（６）を満足すること；を特徴としている。
（５）−０．２＜ｆ／ｆ３＜０．２
（６）１．１５＜[Ｌ３ｂ／（Ｌ３ｎ−１）＋Ｌ３ｄ／Ｌ３ｎ]／｛Ｌ３ｂ／（Ｌ３ｎ−１）｝＜１．３０
但し、
ｆ：接眼光学系を通した焦点板に対する視度が−１ディオプターになる状態における接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離、
ｆ３：第３レンズの焦点距離、
Ｌ３ｎ：第３レンズのｄ線に対する屈折率、
Ｌ３ｂ：第３レンズの眼側の面の曲率半径、
Ｌ３ｄ：第３レンズのレンズ厚、
である。
本明細書において「コンデンサーレンズの非球面が巨視的に見て光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化するような形状を有している」とは、マクロな視点（巨視的な視点）で見たときに、コンデンサーレンズの非球面が光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化することを意味している。このため、たとえ、ミクロな視点（局所的な視点）で見たときに、コンデンサーレンズの非球面が光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化していない箇所（正のパワーが微増または変化しないような箇所）があったとしても、「コンデンサーレンズの非球面が巨視的に見て光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化するような形状を有している」こととなり、本発明の技術的範囲に含まれる（本発明の技術的範囲を回避したことにはならない）。
前記接眼光学群は、前記接眼光学系を通した前記焦点板に対する視度が調整可能であり、次の条件式（１）を満足することが好ましい。
（１）−０．０３０＜ｄ・（ｎ−１）・ｔａｎθ1／ｈ1＋（ｔ／ｎ＋ｄ）・（１−ｎ）・ｔａｎθ2／ｈ1＜−０．００５
但し、
ｈ1：接眼光学系を通した焦点板面に対する視度を−１ディオプターに調節した状態にお
ける接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離をｆとしたときｈ1＝ｆ・ｔａｎ（１４°）で計算される焦点板面上における光軸からの高さ、
ｄ：焦点板の拡散面からコンデンサーレンズ入射面までの空気換算距離、
ｔ：コンデンサーレンズの中心厚、
ｎ：コンデンサーレンズのｄ線に対する屈折率、
ｔａｎθn（ｎ＝１、２）：光軸から高さｈ1における（総サグ量−近軸球面サグ量）により計算する非球面サグ量から以下のようにして求めた非球面量の傾き、
ｔａｎθ1＝コンデンサーレンズ入射側面の光軸からの（高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
ｔａｎθ2＝コンデンサーレンズ射出側面の光軸からの（高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量＝高さ０．９９ｈ1総サグ量−高さ０．９９ｈ1近軸球面サグ量
高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量＝高さ１．０１ｈ1総サグ量−高さ１．０１ｈ1近軸球面サグ量
（サグ量：接平面と光学面との変位量）、
である。
前記接眼光学群は、前記接眼光学系を通した前記焦点板に対する視度が調節可能であり、次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）−０．１＜ｔａｎφ1−ｔａｎφ2
但し、
ｔａｎφ1：所定の平面による光軸を含む断面内において、コンデンサーレンズ入射面側の光軸からの高さｈ2における接線の法線の光軸に対する傾き、
ｔａｎφ2：前記断面内において、コンデンサーレンズ出射面側の光軸からの高さｈ2における接線の法線の光軸に対する傾き、
ｈ2：接眼光学系を通した焦点板に対する視度を−１ディオプターに調整した状態における接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離をｆとしたときｈ2＝ｆ・ｔａｎ（１６°）で計算される光軸からの高さ、
である。
前記接眼光学群は、前記接眼光学系を通した前記焦点板に対する視度が調整可能であり、次の条件式（４）を満足することが好ましい。
（４）０．０１＜ｔ／ｆ＜０．２
但し、
ｆ：接眼光学系を通した焦点板に対する視度を−１ディオプターに調整した状態における接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離、
ｔ：コンデンサーレンズの中心厚、
である。
本発明の接眼光学系は、前記焦点板の正の屈折力を有する前記一方の面の有効対角長を半量１０ｍｍ以上とすることができる。
本発明によれば、高い観察倍率を持ちながらも、歪曲収差を良好に補正して優れた光学性能を得ることができる接眼光学系が得られる。
本発明による接眼光学系を搭載した一眼レフカメラの概略構成図である。 本発明の数値実施例１による接眼光学系の焦点板（ピント板）に対する視度を−１ディオプターに調整した時のレンズ構成図である。 図２のように構成された接眼光学系の諸収差図である。 本発明の数値実施例２による接眼光学系の焦点板（ピント板）に対する視度を−１ディオプターに調整した時のレンズ構成図である。 図４のように構成された接眼光学系の諸収差図である。 本発明の数値実施例３による接眼光学系の焦点板（ピント板）に対する視度を−１ディオプターに調整した時のレンズ構成図である。 図６のように構成された接眼光学系の諸収差図である。
図１は、本発明による接眼光学系を搭載した一眼レフカメラの概略構成図である。
本発明による接眼光学系（ファインダー光学系）を搭載した一眼レフカメラは、被写体側から眼側に向かって順に、ミラー１０と、焦点板（ピント板）２０と、コンデンサーレンズ（視野レンズ）３０と、ペンタプリズム（反射手段、像反転手段）４０と、接眼光学群（ルーペ光学系）５０と、カバーガラス６０とを有している。
ミラー１０は、その表面に、交換可能な撮影レンズ７０の入射瞳位置（撮影レンズ７０の射出瞳）からの入射光の一部を反射して残部を透過するハーフミラー面からなる反射面１１を有している。ミラー１０は、回動駆動機構（図示せず）によって、撮影光路上に挿入されて被写体光を焦点板２０に向けて反射させるミラーダウン位置と、撮影光路から退避して被写体光を撮像素子（図示せず）に向けて通過させるミラーアップ位置との間で回動可能となっている。ミラー１０の背面側にはサブミラー（図示せず）が設けられており、このサブミラーは、ミラー１０のミラーダウン位置で該ミラー１０を透過した被写体光の一部を反射して焦点検出センサ（図示せず）に導き、ミラー１０のミラーアップ位置で該ミラー１０の背面側に格納されて撮影光路から退避する。図１では、ミラー１０のミラーダウン位置を描いており、ミラーアップ位置を省略している。
焦点板２０は、撮影レンズ７０による被写体像が結像してファインダー視野を形成するものである。焦点板２０の入射面（被写体側の面、一方の面）には、近軸が正のパワーの非球面をフレネル化したフレネル面（フレネルレンズ部）２１が形成されている。焦点板２０の出射面（眼側の面、他方の面）には、撮影レンズ７０による被写体像の結像状態をモニターする為に被写体像が投影される結像面２２が拡散面として形成されている。焦点板２０（フレネル面２１）の有効対角長は、半量１０ｍｍ以上（全量２０ｍｍ以上）に設定されている。
コンデンサーレンズ３０は、少なくとも１面（被写体側の片面、眼側の片面または被写体側と眼側の両面）に非球面が形成された近軸が正のパワーのコンデンサーレンズからなる。このコンデンサーレンズ３０の非球面は、光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化するような形状（非球面形状）を有している。つまりコンデンサーレンズ３０の非球面は、マクロな視点（巨視的な視点）で見たときに、光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化する。このため、たとえ、ミクロな視点（局所的な視点）で見たときに、コンデンサーレンズ３０の非球面が光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化していない箇所（正のパワーが微増または変化しないような箇所）があったとしても、コンデンサーレンズ３０の非球面は、巨視的に見て、光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化するような形状を有していることになる。
ペンタプリズム４０は、撮影レンズ７０によって焦点板２０の結像面２２に結像された被写体像を正立像に反転するものである。反射手段や像反転手段としては、ペンタプリズム４０の他にも、ホロプリズム等の像反転機能を持つ種々の光学部材を用いることができる。
接眼光学群５０は、ペンタプリズム４０による正立像を拡大して観察するためのものである。接眼光学群５０は、被写体側から眼側に向かう光路に沿って順に、負の屈折力の第１レンズ５１と、正の屈折力の第２レンズ５２と、弱い正の屈折力の第３レンズ５３とを有している。第１レンズ５１と第２レンズ５２と第３レンズ５３は、いずれも、その少なくとも１面に非球面を有している。第２レンズ５２は、視度調整の際に光軸方向に移動する視度調整用レンズである。
カバーガラス６０は、接眼光学群５０（第３レンズ５３）とアイポイント（射出瞳位置）ＥＰの間に配置されており、光学フィルタとしての役割を兼ねている。
接眼光学系は、射出瞳（アイポイントＥＰ）を接眼光学群の外側後方に位置させる設計のため、一般に正の歪曲収差（観察像が糸巻きに見える状態）が大きくなりやすい。双眼鏡や顕微鏡など射出瞳光束径が小さい接眼光学群では一部の面に非球面を採用することで歪曲収差を補正する例もあるが、焦点板の拡散面上に投影された像を観察する接眼光学系の接眼光学群は射出瞳光束径が大きくコマ収差が増大してしまい歪曲収差補正は困難である。
本実施形態の接眼光学系では、コマ収差の増大を抑え、歪曲収差を補正するために、焦点板（ピント板）２０を物点と想定（規定）した場合の光束が細い位置、すなわち焦点板２０とペンタプリズム（反射手段、像反転手段）４０の間に非球面レンズ（コンデンサーレンズ３０）を採用している。すなわち、図１の光路は「瞳の結像を示す光路（撮影レンズの射出瞳を物点とした光路がアイポイントに集光しているように見える）」のに対し、ここで言う「光束が細い」は「焦点板（ピント板）を物点とした光束」を意味しており、この光束は、アイポイントを略アフォーカル（略平行光）で通過する光束である（「瞳の結像」に対して「物体の結像」とも呼ばれる）。そして、この「焦点板（ピント板）を物点とした光束」は、焦点板（ピント板）を起点として発散する発散光なので、焦点板（ピント板）の起点に近い程「細い」ということになる。
また本実施形態の接眼光学系では、全系の観察倍率を維持又は高めるために、すなわち接眼光学系の全系の焦点距離を接眼光学群５０の焦点距離より短くするために、焦点板２０とペンタプリズム４０の間の非球面レンズ（コンデンサーレンズ３０）を少なくとも近軸パワーが正のパワーとしている。そして本実施形態の接眼光学系では、焦点板２０とペンタプリズム４０の間の非球面レンズ（コンデンサーレンズ３０）を光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化する非球面形状とすることで、周辺部での収束パワーを緩くする特性としている。これにより、接眼光学群５０で発生した正の歪曲収差を、コマ収差を増大させることなく補正することができる。
条件式（１）は、コンデンサーレンズ３０の非球面形状を規定するものである。接眼光学群５０から射出角１４°でアイポイントを通過する光線は、一般的な交換可能な撮影レンズと組み合わされる撮影装置（３５ミリ判、ＡＰＳ−Ｃ判）の接眼光学系において視野中心（射出角０°でアイポイントを通過）に対して、３５ミリ判の場合で約２／３、ＡＰＳ−Ｃ判の場合で略周辺部（約２／３よりも周辺部）に相当する光線である。そして接眼光学群５０で発生する歪曲収差による焦点板の像の歪が目立つ部分である。
条件式（１）の説明における「射出角」は、後述する各数値実施例１−３の各諸収差図（図３、図５、図７）中の縦軸「Ｂ」に相当する角度である。視野の最も隅（対角線の隅）から目に入射する光線の角度が「（最大）見かけ視界」であり、各数値実施例１−３の各諸収差図（図３、図５、図７）から、
数値実施例１：「Ｂ＝17.8°」、
数値実施例２：「Ｂ＝17.9°」、
数値実施例３：「Ｂ＝16.1°」
が、それぞれの「（最大）見かけ視界」となる。視野中心からの光束は言うまでもなく「Ｂ＝0.0°」である。「見かけ視界」とは、物体から光学系そして観察者の目に至る光路において、観察者の目に入射する光線（つまり光学系から射出する光線）の、光学系の光軸に対する角度である。
また上記「一般的な交換可能な撮影レンズと組み合わされる撮影装置の接眼光学系」とは、例えば、現在普及している撮像素子サイズ（例えば３５ミリ判では半量で18mm×12mm、対角＝（182×122）1/2＝21.64）を意味している。各数値実施例１−３の「射出角Ｂ」がピント板（サイズは撮像素子と同じ）の対角部（つまり最周辺部）からの光線の角度なので、
数値実施例１：tan14°/tan17.8°=0.78→78％
数値実施例２：tan14°/tan17.9°=0.77→77％
数値実施例３：tan14°/tan16.1°=0.86→86％
から、「射出角１４°の光線」は、ピント板中心を「0％」、ピント板の最周辺部（対角21.64mm）を「100％」とした時、概ねピント板の「80％前後」の辺りから目に入る光線のことになる。
歪曲収差は、中心に近い部分からの光束では殆ど発生しないので考慮する必要はなく、また周辺部は（隅であるため）比較的重要度が低いので、中間部（例えばピント板の「80％前後」の辺り）から目に入る光線で評価するのが最も適しているという着眼に基づいて、「射出角１４°」を使用している。そして「視野中心に対して２／３から略周辺部」はピント板の「80％前後」を意味している。
条件式（１）を満足するようにコンデンサーレンズ３０の非球面形状を最適設定することで、歪曲収差を良好に補正することができる。
条件式（１）の上限を上回ると、歪曲収差補正が不十分で補正不足となるため観察像の糸巻き型の歪が残存してしまう。
条件式（１）の下限を下回ると、歪曲収差補正が強くなりすぎて過補正となるため観察像がタル型（樽型）に歪んでしまう。
ここで、条件式（１）の「ｔａｎθn（ｎ＝１、２）」の“ｎ”は、接眼光学系の面を特定するための概念で使用しており、“ｎ＝１”はコンデンサーレンズ３０の入射面（表１、４、７における面番号３の面）に対応し、“ｎ＝２”はコンデンサーレンズ３０の出射面（表１、４、７における面番号４の面）に対応している。
本実施形態の接眼光学系では、焦点板２０とペンタプリズム４０の間の非球面レンズ（コンデンサーレンズ３０）に、撮影レンズ７０の射出瞳をアイポイントＥＰに単独でリレーする程の強い正のパワーを持たせていない。そこで本実施形態の接眼光学系では、焦点板２０の入射面に正のパワーのフレネル面（フレネルレンズ部）２１を形成し、このフレネル面（フレネルレンズ部）２１と非球面レンズ（コンデンサーレンズ３０）の合成パワーによって、撮影レンズ７０の射出瞳をアイポイントＥＰにリレーしている。
そして本実施形態では、焦点板２０のフレネル面（フレネルレンズ部）２１の非球面量と、非球面レンズ（コンデンサーレンズ３０）の非球面量とを最適にバランスさせることで、歪曲収差を良好に補正しつつ、瞳の収差を小さくして光量ムラを抑制しながら、撮影レンズ７０の射出瞳をアイポイントＥＰにリレーすることに成功している。
条件式（２）は、焦点板２０のフレネル面（フレネルレンズ部）２１と非球面レンズ（コンデンサーレンズ３０）の合成系として、瞳の収差を小さく保つためのものである。
条件式（２）の上限を上回っても下限を下回っても、瞳の収差が増大して撮影レンズ７０の射出瞳をアイポイントＥＰにリレーすることができず、観察像の周辺部が暗くなるなど明るさにムラが生じてしまう。
ここで、条件式（２）の「ｔａｎθn（ｎ＝０、１、２）」の“ｎ”は、接眼光学系の面を特定するための概念で使用しており、“ｎ＝０”は焦点板２０の入射面に形成されたフレネル面（表１、４、７における面番号１の面）に対応し、“ｎ＝１”はコンデンサーレンズ３０の入射面（表１、４、７における面番号３の面）に対応し、“ｎ＝２”はコンデンサーレンズ３０の出射面（表１、４、７における面番号４の面）に対応している。
条件式（１）及び条件式（２）の「ｔａｎθn（ｎ＝０、１、２）」は、以下に示す手順で算出される。
視度調整用レンズを視度−１ディオプターに調節した状態における焦点板より眼側の光学系（接眼光学系全系）の合成焦点距離（接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離）をｆとしたときｈ1＝ｆ・ｔａｎ（１４°）で計算されるｈ1を用いて
高さ０．９９ｈ1非球面サグ量＝高さ０．９９ｈ1総サグ量−高さ０．９９ｈ1近軸球面サグ量
高さ１．０１ｈ1非球面サグ量＝高さ１．０１ｈ1総サグ量−高さ１．０１ｈ1近軸球面サグ量
ｔａｎθn＝（高さ１．０１ｈ1非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
但し、光学面がフレネル面化されている場合には、仮想的にフレネル面を連続面化した上で各サグ量を算出する。また、回転対称非球面の総サグ量を次式で定義した場合、
総サグ量x=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8 +A10y10+A12y12・・・
近軸球面サグ量＝cy2/[1+[1-c2y2]1/2]
非球面サグ量＝総サグ量−近軸球面サグ量、で算出できる。（但し、cは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・・・は各次数の非球面係数である。）
条件式（３）は、非球面コンデンサーレンズ３０の周辺部を通過する光線の屈折力を規定するものである。非球面コンデンサーレンズ３０は周辺部で正のパワーが弱くなる方向に変化する非球面形状であり、焦点板２０のフレネル面２１は周辺部のパワー不足を補うべく周辺部で光線の収束作用を強く保たなければならない。このとき、周辺光線の収束作用が大きくなり過ぎるとフレネル面２１の周辺部の輪帯傾斜角度が大きくなり過ぎ、加工が困難になるという問題がある。ここで非球面コンデンサーレンズ３０の周辺部の屈折力が収束作用から発散作用に変わり、さらに強い発散作用をもつ非球面形状になると、フレネル面２１の周辺部はさらに強い収束作用が必要となり、フレネル面２１の周辺部の加工が不可能になる。
条件式（３）は、非球面コンデンサーレンズ３０の周辺部の屈折力が強い発散作用を持たないための条件を規定している。
条件式（３）の下限を下回ると、非球面コンデンサーレンズ３０の周辺部で発散作用が強くなりすぎるため、フレネル面２１の周辺部で光線の収束作用が強くなりすぎてフレネル面２１の加工性が悪くなってしまう。
条件式（３）の「ｔａｎφn（ｎ＝１、２）」は、以下に示す手順で算出される。
視度調整用レンズを視度−１ディオプターに調節した状態における焦点板より眼側の光学系（接眼光学系全系）の合成焦点距離（接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離）をｆとしたときｈ2＝ｆ・ｔａｎ（１６°）で計算されるｈ2を用いて、
ｔａｎφ1：所定の平面による光軸を含む断面内において、コンデンサーレンズ入射面側の光軸からの高さｈ2における接線の法線の光軸に対する傾き、
ｔａｎφ2：前記断面内において、コンデンサーレンズ出射面側の光軸からの高さｈ2における接線の法線の光軸に対する傾き。
条件式（４）は、非球面コンデンサーレンズ３０のレンズ厚を規定するものである。本実施形態では、歪曲収差を補正する為に条件式（１）に規定する比較的大きな非球面量をコンデンサーレンズ３０に持たせている。一方、条件式（３）で規定したようにコンデンサーレンズ３０の周辺部で強い発散作用を持たせないようにしている。これらを両立するためには、非球面コンデンサーレンズ３０を中心のレンズ厚に比べてレンズの周辺部（コバ部）が薄くなる形状とすることが要求される。そこでレンズの周辺部（コバ部）を確保するために、非球面コンデンサーレンズ３０に条件式（４）を満足するような一定の中心厚を持たせている。
条件式（４）の上限を上回ると、非球面コンデンサーレンズ３０のレンズ厚が大きくなりすぎて、焦点板２０とペンタプリズム４０の間隔を大きくしなければならないため、接眼光学群５０の焦点距離が長くなり、よって接眼光学系の全系の観察倍率が低下してしまう。
条件式（４）の下限を下回ると、必要なレンズのコバ厚を確保できず非球面コンデンサーレンズ３０の加工が困難になってしまう。
本実施形態の接眼光学系では、非球面コンデンサーレンズ３０によって歪曲収差を小さく保つことができるため、接眼光学群５０を簡素な３枚構成とすることができる。条件式（５）及び条件式（６）は、３枚構成の接眼光学群５０について規定したものである。
上述したように、接眼光学群５０は、被写体側から眼側に向かって順に、負の屈折力の第１レンズ５１と、正の屈折力の第２レンズ５２と、弱い正の屈折力の第３レンズ５３とを有している。第１レンズ５１を負とすることで、第２レンズ５２の正の屈折力を接眼光学群５０の屈折力より大としてこれを視度調整時に光軸上を移動させることで、接眼光学群５０の全体を移動させるより少ない移動量とすることができる。さらに条件式（５）を満足するように第３レンズ５３を設計することで、第２レンズ５２の視度調整時の移動量をより少なくできると共に、良好な光学性能を保つことができる。
条件式（５）は、第３レンズ５３の屈折力を規定するものである。
条件式（５）の上限を上回ると、第３レンズ５３が正の屈折力を持つことになり、第２レンズ５２の正の屈折力が小さくなる結果、視度調整時の第２レンズ５２の移動量が増大してしまう。
条件式（５）の下限を下回ると、第３レンズ５３の負の屈折力が大きくなりすぎて、第２レンズ５２の正の屈折力が大きくなる結果、視度調整時の収差（特に非点隔差）が−１ディオプターの時以外の視度で大きく変化してしまう。
条件式（６）は、第３レンズ５３の角倍率相当量を規定したものである。条件式（５）で規定されるように、第３レンズ５３は、接眼光学群５０の全系の屈折力に対して、弱い正の屈折力を有している（あるいはゼロを挟んだ弱い負の屈折力を有することも可能）。このため、第３レンズ５３は、アフォーカル系として機能する性質を強く持つ。なお、条件式（５）の値がゼロのとき、第３レンズ５３は完全なアフォーカル系となる。アフォーカル系は入射側の視度を角倍率の２乗だけ変化させて射出すると共に、屈折力がゼロであるため横倍率は視度調整によって変化しない性質がある。この性質を利用して、第２レンズ５２による視度変化のみを拡大させることが可能となる。条件式（６）を満足することで、第３レンズＬＰ５３のレンズ厚を抑えて光学系全体を小型化するとともに、第２レンズ５２（視度調整用レンズ）の少ない移動量で広い視度調整範囲を確保することができる。
条件式（６）の上限を超えて第３レンズ５３の角倍率が大きくなると、第３レンズ５３のレンズ厚が大きくなり、光学系全体が大型化してしまう。
条件式（６）の下限を超えて第３レンズ５３の角倍率が小さくなると、視度調整時の第２レンズ５２の移動量が増大してしまう。
次に具体的な数値実施例１−３を示す。諸収差図及び表中において、Ｄ線、Ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する収差、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、ERは瞳径、Bは射出角（゜）、fは全系の焦点距離、Rは曲率半径、Dはレンズ厚またはレンズ間隔、N(d)はｄ線に対する屈折率、νdはｄ線に対するアッベ数を示す。長さの単位は[mm]である。焦点距離f及びレンズ間隔Dは、視度が−１ディオプターの時、−３ディオプターの時、＋１ディオプターの時の順に示している。
回転対称非球面は次式で定義される。
x=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8 +A10y10+A12y12・・・
（但し、cは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・・・は各次数の非球面係数、ｘは総サグ量）
［数値実施例１］
図２−図３と表１−表３は、本発明による接眼光学系の数値実施例１を示している。図２は視度が−１ディオプターの時のレンズ構成図、図３はその諸収差図である。表１は面データ、表２は非球面データ、表３は各種データである。
本数値実施例１の接眼光学系は、被写体側から眼側に向かって順に、焦点板（ピント板）２０と、コンデンサーレンズ（視野レンズ）３０と、ペンタプリズム（反射手段、像反転手段）４０と、接眼光学群（ルーペ光学系）５０と、カバーガラス６０とを有している。
焦点板２０は、撮影レンズ７０（図１）による被写体像が結像してファインダー視野を形成するものである。焦点板２０の入射面（被写体側の面）には、正のパワーのフレネル面（フレネルレンズ部）２１が形成されている。焦点板２０の出射面（眼側の面）には、撮影レンズ７０による被写体像が結像する結像面２２が拡散面として形成されている。
コンデンサーレンズ３０は、眼側に凸面を向けた平凸正レンズからなり、その眼側の凸面に非球面が形成されている。コンデンサーレンズ３０の眼側の非球面は、巨視的に見て、光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化するような形状を有している。
ペンタプリズム４０は、撮影レンズ７０（図１）によって焦点板２０の結像面２２に結像された被写体像を正立像に反転するものである。
接眼光学群５０は、ペンタプリズム４０による正立像を拡大して観察するためのものである。接眼光学群５０は、被写体側から眼側に向かって順に、両凹負レンズからなる第１レンズ５１と、両凸正レンズからなる第２レンズ５２と、被写体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第３レンズ５３とを有している。第１レンズ５１はその被写体側の面に非球面を有しており、第２レンズ５２はその眼側の面に非球面を有しており、第３レンズ５３はその被写体側の面に非球面を有している。第２レンズ５２は、視度調整の際に光軸方向に移動する視度調整用レンズである。
カバーガラス６０は、接眼光学群５０（第３レンズ５３）とアイポイント（射出瞳位置）ＥＰの間に配置されており、光学フィルタとしての役割を兼ねている。
（表１）
Figure 0006642022
（表２）
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8
1 -1.0000 1.52700E-06 -4.04300E-09 0.00000
4 0.0000 0.00000 1.20000E-08 0.00000
7 0.0000 -4.17000E-06 9.52000E-09 -2.20000E-11
10 0.0000 1.47000E-06 9.59000E-09 0.00000
11 0.0000 -5.42000E-06 -7.38000E-09 1.00000E-11
（表３）
各種データ
視度 −１ディオプター −３.０ディオプター ＋１．０ディオプター
ｆ 66.796 69.081 64.6818
D8 3.350 1.470 5.200
D10 2.500 4.380 0.650
［数値実施例２］
図４−図５と表４−表６は、本発明による接眼光学系の数値実施例２を示している。図４は視度が−１ディオプターの時のレンズ構成図、図５はその諸収差図である。表４は面データ、表５は非球面データ、表６は各種データである。
この数値実施例２のレンズ構成は、以下の点を除き、数値実施例１のレンズ構成と同様である。
（１）コンデンサーレンズ３０が、被写体側に凸面を向けた平凸正レンズからなり、その被写体側の凸面に非球面が形成されている。コンデンサーレンズ３０の被写体側の非球面は、巨視的に見て、光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化するような形状を有している。
（表４）
Figure 0006642022
（表５）
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8
1 -1.0000 4.13400E-06 0.00000 0.00000
3 0.0000 -6.55000E-06 0.00000 0.00000
7 0.0000 -4.17000E-06 9.52000E-09 -2.20000E-11
10 0.0000 1.47000E-06 9.59000E-09 0.00000
11 0.0000 -5.42000E-06 -7.38000E-09 1.00000E-11
（表６）
各種データ
視度 −１ディオプター −３.０ディオプター ＋１．０ディオプター
ｆ 67.4161 69.6820 65.3164
D8 3.350 1.470 5.200
D10 2.500 4.380 0.650
［数値実施例３］
図６−図７と表７−表９は、本発明による接眼光学系の数値実施例３を示している。図６は視度が−１ディオプターの時のレンズ構成図、図７はその諸収差図である。表７は面データ、表８は非球面データ、表９は各種データである。
この数値実施例３のレンズ構成は、以下の点を除き、数値実施例１のレンズ構成と同様である。
（１）コンデンサーレンズ３０が、両凸正レンズからなり、その被写体側の凸面と眼側の凸面の両面に非球面が形成されている。コンデンサーレンズ３０の被写体側と眼側の両面の非球面は、巨視的に見て、光軸から離れるに従って正のパワーが弱くなる方向に変化するような形状を有している。
（２）接眼光学群５０が、被写体側から眼側に向かって順に、両凹負レンズからなる第１レンズ５１と、両凸正レンズからなる第２レンズ５２と、第３レンズ５３とを有している。第１レンズ５１はその被写体側と眼側の両面に非球面を有しており、第２レンズ５２はその被写体側の面に非球面を有しており、第３レンズ５３はその被写体側の面に非球面を有している。
（表７）
Figure 0006642022
（表８）
非球面データ
面番号 K A4 A6 A8
1 -1.0000 4.80000E-06 0.00000 0.00000
3 0.0000 -7.00000E-06 0.00000 0.00000
4 0.0000 0.00000 1.50000E-09 0.00000
7 0.0000 1.38900E-05 -1.65400E-07 4.40000E-11
8 0.0000 0.00000 -1.06500E-07 0.00000
9 0.0000 -4.43500E-05 2.39700E-07 -4.80000E-10
11 0.0000 2.38700E-05 -9.10000E-08 1.00000E-11
（表９）
各種データ
視度 −１ディオプター −３.０ディオプター ＋１．０ディオプター
ｆ 74.6142 77.5445 71.9358
D8 4.550 2.650 6.420
D10 2.500 4.400 0.730
各数値実施例の各条件式に対する値を表１０に示す。
（表１０）
Figure 0006642022
表１０から明らかなように、数値実施例１〜数値実施例３は、条件式（１）〜（６）を満足しており、諸収差図から明らかなように諸収差は比較的よく補正され、特に歪曲収差は良好に補正されている。
以上の実施形態では、撮影レンズ７０が交換可能な場合を例示して説明したが、撮影レンズ７０が交換不能な場合にも本発明の接眼光学系を適用することができる。
１０ ミラー
１１ 反射面（ハーフミラー面）
２０ 焦点板（ピント板）
２１ フレネル面（フレネルレンズ部）
２２ 拡散面（結像面）
３０ コンデンサーレンズ（視野レンズ）
４０ ペンタプリズム（反射手段、像反転手段）
５０ 接眼光学群（ルーペ光学系）
５１ 第１レンズ
５２ 第２レンズ
５３ 第３レンズ
６０ カバーガラス
７０ 撮影レンズ
ＥＰ アイポイント（射出瞳位置）

Claims (7)

  1. 被写体側から眼側に向かう光路に沿って順に、一方の面は正の屈折力を有し他方の面には拡散面を有する焦点板と、該拡散面に結像された被写体像からの光束を所定回反射する反射手段と、該被写体像を観察する接眼光学群とを有していること；
    前記焦点板と前記反射手段の間に位置させて、少なくとも片面に非球面が形成された正の屈折力のコンデンサーレンズを設けたこと；
    前記コンデンサーレンズの非球面のうち少なくとも一面は、巨視的に見て、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱くなること；
    前記焦点板の正の屈折力を有する前記一方の面は、前記焦点板の入射面に非球面として形成されており、前記拡散面は、前記焦点板の出射面に形成されていること；及び
    次の条件式（２）を満足すること；
    を特徴とする接眼光学系。
    （２）−０．５＜ｔａｎθ0／（ｔａｎθ1−ｔａｎθ2）＜３．０
    但し、
    ｔａｎθn（ｎ＝０、１、２）：光軸からの高さｈ1における（総サグ量−近軸球面サグ量）により計算する非球面サグ量から以下のようにして求めた非球面量の傾きで、
    ｔａｎθ0＝焦点板の正の屈折力の面の（高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
    ｔａｎθ1＝コンデンサーレンズ入射側面の（高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
    ｔａｎθ2＝コンデンサーレンズ射出側面の（高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
    高さ０．９９ｈ1非球面サグ量＝高さ０．９９ｈ1総サグ量−高さ０．９９ｈ1近軸球面サグ量
    高さ１．０１ｈ1非球面サグ量＝高さ１．０１ｈ1総サグ量−高さ１．０１ｈ1近軸球面サグ量
    （サグ量：接平面と光学面との変位量）。
  2. 請求項１記載の接眼光学系において、前記接眼光学群は、被写体側から眼側に向かう光路に沿って順に、負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する両凸形状の第２レンズと、眼側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズとからなり、第２レンズを光軸方向に移動させることにより前記焦点板に対する視度変更を行い、次の条件式（５）及び（６）を満足する接眼光学系。
    （５）−０．２＜ｆ／ｆ３＜０．２
    （６）１．１５＜[Ｌ３ｂ／（Ｌ３ｎ−１）＋Ｌ３ｄ／Ｌ３ｎ]／｛Ｌ３ｂ／（Ｌ３ｎ−１）｝＜１．３０
    但し、
    ｆ：接眼光学系を通した焦点板に対する視度が−１ディオプターになる状態における接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離、
    ｆ３：第３レンズの焦点距離、
    Ｌ３ｎ：第３レンズのｄ線に対する屈折率、
    Ｌ３ｂ：第３レンズの眼側の面の曲率半径、
    Ｌ３ｄ：第３レンズのレンズ厚。
  3. 被写体側から眼側に向かう光路に沿って順に、一方の面は正の屈折力を有し他方の面には拡散面を有する焦点板と、該拡散面に結像された被写体像からの光束を所定回反射する反射手段と、該被写体像を観察する接眼光学群とを有していること；
    前記焦点板と前記反射手段の間に位置させて、少なくとも片面に非球面が形成された正の屈折力のコンデンサーレンズを設けたこと；
    前記コンデンサーレンズの非球面のうち少なくとも一面は、巨視的に見て、光軸から離れるに従って正の屈折力が弱くなること；
    前記接眼光学群は、被写体側から眼側に向かう光路に沿って順に、負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する両凸形状の第２レンズと、眼側に凹面を向けたメニスカス形状の第３レンズとからなり、第２レンズを光軸方向に移動させることにより前記焦点板に対する視度変更を行うこと；及び
    次の条件式（５）及び（６）を満足すること；
    を特徴とする接眼光学系。
    （５）−０．２＜ｆ／ｆ３＜０．２
    （６）１．１５＜[Ｌ３ｂ／（Ｌ３ｎ−１）＋Ｌ３ｄ／Ｌ３ｎ]／｛Ｌ３ｂ／（Ｌ３ｎ−１）｝＜１．３０
    但し、
    ｆ：接眼光学系を通した焦点板に対する視度が−１ディオプターになる状態における接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離、
    ｆ３：第３レンズの焦点距離、
    Ｌ３ｎ：第３レンズのｄ線に対する屈折率、
    Ｌ３ｂ：第３レンズの眼側の面の曲率半径、
    Ｌ３ｄ：第３レンズのレンズ厚。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載の接眼光学系において、前記接眼光学群は、前記接眼光学系を通した前記焦点板に対する視度が調整可能であり、次の条件式（１）を満足する接眼光学系。
    （１）−０．０３０＜ｄ・（ｎ−１）・ｔａｎθ1／ｈ1＋（ｔ／ｎ＋ｄ）・（１−ｎ）・ｔａｎθ2／ｈ1＜−０．００５
    但し、
    ｈ1：接眼光学系を通した焦点板面に対する視度を−１ディオプターに調節した状態にお
    ける接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離をｆとしたときｈ1＝ｆ・ｔａｎ（１４°）で計算される焦点板面上における光軸からの高さ、
    ｄ：焦点板の拡散面からコンデンサーレンズ入射面までの空気換算距離、
    ｔ：コンデンサーレンズの中心厚、
    ｎ：コンデンサーレンズのｄ線に対する屈折率、
    ｔａｎθn（ｎ＝１、２）：光軸から高さｈ1における（総サグ量−近軸球面サグ量）により計算する非球面サグ量から以下のようにして求めた非球面量の傾き、
    ｔａｎθ1＝コンデンサーレンズ入射側面の光軸からの（高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
    ｔａｎθ2＝コンデンサーレンズ射出側面の光軸からの（高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量−高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量）／０．０２ｈ1、
    高さ０．９９ｈ1における非球面サグ量＝高さ０．９９ｈ1総サグ量−高さ０．９９ｈ1近軸球面サグ量
    高さ１．０１ｈ1における非球面サグ量＝高さ１．０１ｈ1総サグ量−高さ１．０１ｈ1近軸球面サグ量
    （サグ量：接平面と光学面との変位量）。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載の接眼光学系において、前記接眼光学群は、前記接眼光学系を通した前記焦点板に対する視度が調節可能であり、次の条件式（３）を満足する接眼光学系。
    （３）−０．１＜ｔａｎφ1−ｔａｎφ2
    但し、
    ｔａｎφ1：所定の平面による光軸を含む断面内において、コンデンサーレンズ入射面側の光軸からの高さｈ2における接線の法線の光軸に対する傾き、
    ｔａｎφ2：前記断面内において、コンデンサーレンズ出射面側の光軸からの高さｈ2における接線の法線の光軸に対する傾き、
    ｈ2：接眼光学系を通した焦点板に対する視度を−１ディオプターに調整した状態における接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離をｆとしたときｈ2＝ｆ・ｔａｎ（１６°）で計算される光軸からの高さ。
  6. 請求項１ないし５のいずれか１項記載の接眼光学系において、前記接眼光学群は、前記接眼光学系を通した前記焦点板に対する視度が調整可能であり、次の条件式（４）を満足する接眼光学系。
    （４）０．０１＜ｔ／ｆ＜０．２
    但し、
    ｆ：接眼光学系を通した焦点板に対する視度を−１ディオプターに調整した状態における接眼光学系の焦点板を除いたコンデンサーレンズ及び接眼光学群の合成焦点距離、
    ｔ：コンデンサーレンズの中心厚。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項記載の接眼光学系において、前記焦点板の正の屈折力を有する前記一方の面の有効対角長が半量１０ｍｍ以上である接眼光学系。
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