JPH02298928A - 撮像光学系 - Google Patents

撮像光学系

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JPH02298928A
JPH02298928A JP1119554A JP11955489A JPH02298928A JP H02298928 A JPH02298928 A JP H02298928A JP 1119554 A JP1119554 A JP 1119554A JP 11955489 A JP11955489 A JP 11955489A JP H02298928 A JPH02298928 A JP H02298928A
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JP
Japan
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aperture
diameter
light
lens
stop
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JP1119554A
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English (en)
Inventor
Toshiro Kikuchi
菊池 寿郎
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は至近距離よりも更に近い距離(マクロ領域)に
ある物体を撮影(マクロ撮影)し得る照明器付きカメラ
の撮像光学系に関する。
〔従来の技術〕
近年、自動合焦機能を有する照明器内蔵型のカメラが普
及しつつあり、この種のカメラは比較的高精度でしかも
コンパクト且つ低価格であることが要求されている。そ
のため、照明器を使用する場合の光量調節は、照明器の
発光量を一定にして、絞りの径を調整することによって
行ない、しかもこの絞りはシャッター兼用になっている
ものが殆どである。
このようなカメラを用いてマクロ撮影を行なう場合、手
軽さを保証するために照明器としてストロボを用いて撮
影時のブレを防止する必要があり、又レンズの繰出し量
が非常に大きくなる。更に光量調節のために絞り径を通
常撮影の場合よりも非常に小さくする必要がある。しか
し、この種カメラの絞りはシャッター兼用であるため、
絞り径の正確なコントロールは困難であり、絞り径をあ
る程度より小さくすると、未露光を起こす危険がある。
このため、次に示すような幾つかの改善手段が提案され
ている。
第一の手段として、レンズを適当な位置に繰り出して固
定すると共に絞り径をある距離で適正露出になる大きさ
に固定し、被写界深度を深くしてピント合わせをし、露
出はフィルムのラティチュ−ドに頼るものであり、特開
昭58−152227号、特開昭59−149334号
、特開昭56−151919号、特開昭59−2010
27号。
実開昭61−88122号等で提案されている。
又第二の手段として、通常撮影用の絞りの他にこれより
小径の近接撮影用の絞りを併設し、近接撮影時に安定し
た小絞りを得られるようにしたものが、特開昭59−2
01027号で提案されている。
又第三の手段として、絞り径を正確にコントロールする
ために、電気又は磁気等によって透過率を変更し得る部
材で構成された液晶絞り等の物性絞りを用いたものが広
く知られており、例えば偏光を利用するもの(実開昭5
4−154741号)や、偏光を利用しないもの(特開
昭62−105125号)等がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、第一の手段は、シャッター兼用の機械式
絞りのものが多くしかも高速で作動するために精度が悪
い。しかも未露光を防止するためには絞り径を大きめに
してマクロ領域の撮影を露光オーバーに設定し、上述の
ようにフィルムのラティチュードを頼りにほぼ適正露出
のプリントを得るか、或いはマクロ領域を遠目に設定せ
ざるを得ない。これらは何れもカメラの撮影精度自体と
しては好ましいものではない。
又、第二の手段は二つの絞りが併設されるために、機構
が大きくなり、カメラが大型化するという欠点がある。
又、第三の手段は、物性絞りを構成する素材の光の散乱
及び吸収が光学硝子と較べて大きいので、通常撮影時の
像の性能が悪化するという重大な欠点がある。又、物性
絞りには遮光性の悪いものが多く、遮光部に対して開口
部が絶対的に大きい場合は絞りの効果が得られるが、絞
り込んで遮光部の割合が大きくなった時に遮光部を透過
する光量が多くなるので、被写界深度を深くする絞り込
み効果が得られなくなり、この透過光量が開口部を通過
する光量より大きくなると、FM。、が0になってしま
う。
一方、撮影距離に応じて発光光量を調節できるような照
明器は、小型のものは製造が困難であり、又高価格にな
ってしまうので、採用できない。
本発明はこのような課題に鑑み、機械式絞りの他に物性
絞りを用いて通常撮影時やマクロ撮影時の光量調節を適
切に行ない得ると共に、機構を小型に維持し得るような
撮像光学系を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による撮像光学系は、機械式絞りの近傍の光路上
に電界又は磁界によって透過率を変化させ得る物性絞り
を配置し、しかもこの物性絞りの遮蔽部の最大径が機械
式絞りの開放時に通過し得る光束の最大径より小さく構
成されている。
〔作 用〕
通常撮影時には機械式絞りによって露出制御が行なわれ
、又マクロ撮影時には主に物性絞りによって露出制御が
行なわれると共に、被写界深度を深くすることもできる
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図乃至第4図に基づいて説
明する。
図中、第1図は撮像光学系の基本構成を示しており、1
.2は夫々光軸O上に配設されているレンズ系、3はレ
ンズ系1.2の間に配設されている機械式絞りであり、
その開口部3aの最大径をao+最小径をalとする(
第2図参照)。4は機械式絞り3に近接して配設されて
いる例えば液晶絞りである物性絞りであり、その遮蔽部
4aの最大径をす、開口部4bの最大径をco、開口部
4bの最小径をclとする(第2図参照)。又、b≧a
1≧C111 とする。5は物性絞り4の後方でしかも機械式絞り3に
近接して配設されている例えば液晶レンズである屈折率
可変レンズであり、その径をdとし、d > c o、 とする。尚、第1図では物性絞り4及び屈折率可変レン
ズ5は線図的に分離して示されているが、第3図に示す
ように一体に配設されていてもよく、このような両部品
の構造を第4図の断面図により更に説明すると、物性絞
り4において、6.7は偏光板、8,8′は電源S1に
接続されている一対の透明導電層、9は透明導電層8,
8′間で遮蔽部lOによって封じ込められたTN液晶、
11は遮蔽部10の外周の透明基板である。又屈折率可
変レンズ5において、12.13は透明基板、14.1
4’は電源S2に接続されている一対の透明導電層、1
5は透明導電層14.14’間でスペーサ16によって
封じ込められたTN液晶である。
尚、物性絞り4及び屈折率可変レンズ5は機械式絞り3
の前後何れの側に配設されていてもよい。
又、物性絞り4又は屈折率可変レンズ5の駆動機構が不
透明な部材から構成されていて、しかもそれら絞り4又
はレンズ5に近接して配置する必要がある場合は、その
駆動機構を物性絞り4の遮光部分であるbとC6の間の
スペースに設ければ、撮影性能に対する影響を最小に抑
えることができる。
又、マクロ撮影時には、レンズ系全体の位置は、通常撮
影時の無限遠合焦位置にあるより、通常撮影時の最至近
合焦位置に合った方が、マクロ領域にある物体を撮影す
るのに都合がよい。そのためマクロ撮影信号の入力等に
より、レンズ系全体が最至近撮影位置へ繰り出されるよ
うになっていることが好ましい。マクロ撮影信号は、マ
クロ領域にある被写体に対し、カメラの距離測定装置に
よって直接出力させてもよく、或いは撮影者の判断でス
イッチを入れることにより出力させてもよい。
又、例えばマクロ撮影信号によって或いは機械式絞り3
の開口部3aの径が所定の大きさに絞られた時に、物性
絞り4.屈折率可変レンズ5が駆動するような方法をと
っている。尚、レンズ系が最至近撮影位置へ移動するこ
とによってマクロ撮影信号が出力されるようにしてもよ
い。
本実施例は上述のように構成されており、次にその作用
を説明する。
まず通常撮影時には、合焦はレンズ系1,2を機械的に
移動せしめて行ない、屈折率可変レンズ5は駆動させな
い。又、光量調節は主として機械式絞り3によって行な
い、物性絞り4は遮蔽部4a及び開口部4bを透過又は
遮蔽状態にしておく。
光量的には、物性絞り4を透過状態にしておいた方が有
利であるが、遮蔽状態にしておいたとしても、遮蔽状態
にある遮蔽部4aの径すが機械式絞り3の開口部3aに
対して十分小さければ実用上問題ない。物性絞り4を遮
蔽状態にしておく場合、径badとして構成しておけば
、屈折率可変レンズ5の屈折率が如何なる値であっても
、撮影には影響を与えなくなる。尚、物性絞り4を透過
状態にしておく場合、屈折率可変レンズ5の屈折率を、
このレンズ5を支持する透明部材の屈折率と等しくする
等して、このレンズ5の屈折力が結像性能に影響を与え
ないようにしておく。
又、マクロ撮影時にはマクロ撮影信号の入力等によって
、レンズ系全体が最至近距離撮影位置に移動し、合焦は
主として屈折率可変レンズ5を駆動せしめて行なわれる
。又、ストロボを強制発光させるので、機械式絞り3の
開口部3aは所定の最小径a、に固定される。光量調節
は主として物性絞り4を駆動せしめて行なわれ、物性絞
り4は遮蔽部4aの径すより光軸に近い側の部分が光を
遮蔽すると同時に、開口部4bの被写体に応じて決定さ
れる所要の径c’  (co≧C′≧C1)より光軸に
近い側の部分が光を透過せしめる。
又、光量調節について第5図及び第6図に基づいて更に
説明する。今機械式絞り3の開放時の開口部3aの形状
(径an)を、物性絞り4の最外周の遮蔽部4aの形状
(径b)と同様に便宜上円形として、その面積を夫々A
ao、Abとし、開口部3aの径a0と遮蔽部4aの径
すの間の部分の透過率を1とし、又遮蔽部4aの内側の
透過率をρ、とする。そして簡単化のために、物性絞り
4の開口部4bの最小開口(径CO)内部の透過率をそ
の周辺部と同一(ρL)とすると、Aa、=π3o” 
/4.Ab=πb” /4となる。
又、物性レンズのみによって通常撮影とマクロ撮影を行
なう従来例と本発明との夫々の光量LN+L、を通常撮
影時の開放状態で比較すると(この場合、遮蔽部4aは
透過状態とする)、L、(従来?り・AalOr”Ka
+’/4”O+sL、(本発明)・(八ml −Ab)
  ・l+^b’h=x (a+ ’ −b’ )/4
+rb’ /4・ρtとなり、 その差り、−L1□ (i−fl+) (Aal −A
b)・r(1−ρtl (a+’−b’)/1となる。
以上の式から、径すが径a0より小さければ、通常撮影
時の開放状態における光量を増大させ得ることが理解で
きる。径すがより小さくなれば、より光量を増大させ得
ることも明らかであるが、径すの大きさはマクロ撮影時
に絞り込み効果を得るための条件(b≧a+≧C0)に
よって限定される。
何れにしても物性絞り4の径すの面積Abは様々な要因
によって決定されるわけであるが、物性絞り4の遮蔽部
4aの面積Abが、機械式絞り3の開放時の開口面積A
 a oより小さければ、通常撮影時における開放状態
の光量を増大させ得ることが理解できる。
、  又、径a0に対して径すの大きさがa。から0ま
で変化した場合の透過光量を透過率ρ、との関係で示す
と第6図のようになり、径すが小さくなるほど透過光量
が増大することになる。
尚、図中、(ao’  b’)/a、”は径すの変化を
図の横軸で簡単化した値(0→1)で表わすための式で
ある。
又、マクロ撮影時における深い被写界深度を得るための
絞り込み効果について第7図により説明する。
物性絞り4の開口部4bを最小径CIまで絞り込む必要
がある場合、開口部4b内を通過する光量をFla、径
b % C、間の遮蔽部4a(且つ機械式絞り3の開口
部3a内)を通過する光量(第7図斜線部分)をF 6
ul とすると、Fl。
の場合は絞り込み効果はない。よって F au+ < F Is        ・・・・(
1)であることが必要であり、特に F 6111 ≦F+−/2      ・・・・(2
)であることが望ましく、これによって被写界深度が深
くなって、鮮明な画像が得られる。又、(2)式によっ
て径a1及びcoの値が限定される。
更にこれを具体的に説明すると、 機械式絞り3の正方形の開口部3aの面積A a + 
= a + ’ / 2       ”(3)物性絞
り4の円形の開口部4bの面積 Ac+ =πc + ” / 4      ・・・・
(4)とすると、上記(1)式は、 (AaI Aal)ρ≦AC3・・・・(1)′となり
、これに(3)、 (4)式を代入すると、となる。又
上記(2)式は、 (Aal−Ac1)ρ≦A c 、 / 2  ・・・
・(21’となり、これに(3)、 (4)、 +5)
式を代入すると、となり、より良い絞り込み効果を得る
ためのal及びcIの関係が定められる。
尚、物性絞り4の開口部4bの径CIの内側に、偏光板
の如き光の透過率を低下させる部材を配置しない方が、
面積Aalの透過光量を大きくすることができる。
又、物性絞り4の径b−c o間の遮蔽部分4a−1(
第8図参照)が鉄等の遮蔽効果の大きい部材からなる場
合、上式(1)’ 、 (2)’の面積Aa、はこの部
分4a−1と機械式絞り3の開口部3aとの共通部分3
bの面積A。を引いた値が適用されることになる。
又、この遮蔽部4a−1がある程度光を透過させる部材
である場合には、 とすると、 lO であれば上記(2)式又は(2)′式に相当する絞り込
み効果が得られることになる。
上述のように、本実施例によれば、通常撮影時には機械
式絞り3及びレンズ系1,2によって光量調節及び合焦
が行なわれ、マクロ撮影時には主として物性絞り4及び
屈折率可変レンズ5によって光量調節及び合焦が行なわ
れる。特にマクロ撮影時の場合、機械式絞り3の径が最
小径a、であるから、物性絞り4の遮蔽部4aの最大径
すはalより大きく且つ開口部4bの最小径C2がa、
より小さいことが必要であるが、物性絞り4の遮蔽部4
aの径すは少なくとも機械式絞り3の最大径a0より小
さいものであればよく、これにより物性絞り4を小型に
できる。
又、マクロ撮影時に、物性絞り4によって径alより小
さい安定した小絞りが得られ、未露光の虞れがなく適正
な露出とより深い被写界深度が得られる。
尚、物性絞り4の遮蔽部4aの遮光能力が低い場合には
、より深い被写界深度は得られないが、光量調節だけは
十分可能であり適正露出が得られる。
尚、通常撮影時でも、絞り径が十分小さくなった場合、
物性絞り4及び屈折率可変レンズ5を用いて光量調節及
び合焦が可能である。
又、本発明が対象とするようなカメラでは、シャッター
が絞り兼用であることが多く、その場合機械式絞り3の
開口部3aの最大径a0をシャッターの最大開口径とし
、最小径a1を露出時のシャッターの最小開口径とすれ
ばよい。
尚、上述の説明では、レンズとしてレンズ系1゜2と屈
折率可変レンズ5の二種のものを配設したが、通常のレ
ンズ系1.2のみであってもよい。
以下、数値限定を施した第一実施例について詳細に説明
する。
!二叉1男 本実施例の構成は第9図の断面図により示されており、
各絞り3,4及び屈折率可変レンズ5は第3図に示され
たものと同様に構成されている。
図中、機械式絞り3はシャッター兼用であり、開口部3
aの最小開口系a、はF’so、  to 〜16の間
の何れかの大きさに制御される。物性絞り4として偏光
を利用する液晶絞り(偏光板、TN液晶、偏光板)を用
い、その外径はFso、10の径より太き(且つFNo
、9の径より内側の光束は液晶絞り4を必ず通過する大
きさに設定する。又液晶絞り4はFNo、16〜64の
範囲で絞り値を制御できるようになっている。
屈折率可変レンズ5として液晶レンズ(偏光板は液晶絞
り4と共用で液晶レンズ層は一層とする一層4図参照)
を用い、その外径はFNo、16より太き(且つFso
、15の径の光束がけられずに通過し得る大きさく半径
1.145)とする。
・ 又、液晶を封入するケースの屈折率は、液晶の屈折
率n0の値と一致する1、5とする。
下記データ中、r++r!y ・・・・は各レンズ面等
の曲率半径、d1+  dt * ・・・・は各レンズ
面等の間隔、nl +  nt + ・・・・は各レン
ズ等の屈折率、シl、シ2.・・・・は各レンズ等のア
ツベ数である。
第1面 rt 〜10.928 、 cL =2.657 、1
1 =1.6968゜ν、 〜55.5、 第2面 r t 〜32.438  、 d −= 1.043
、第3面 rs =−52,226、dx =1.022 、 n
l =1.7552゜νI 〜27.5、 第4面 rt 〜24.328. d、 =1.533、第5面 r、=oo(絞り) 、  d、 =0.269、第6
面 r s =”  、 ds =0.480 、 ns 
=1.5000゜シ、=57.5、 液晶絞り、 第7面 r t ”32.786. d t =0.020 、
 n ? =1.5〜1.7 。
シ、=30〜25、液晶レンズ、 第8面 r *  =”   、ds  =0.500  、 
 rl+  =1.5000  。
シ、=57.5、 第9面 r s =21.906. d e =4.831 、
 n Q =1.6237゜ν* =47.L 第10面 r II)=−29,369、d +o=6.175、
第11面 r z=−7,218,d z=2.044 、 n 
z=1.4922゜ν、 、 = 57.5、 第12面 非球面、 レンズ全長 20.674、 非球面R=−14,761、A、 =0.26946 
Xl0−’。
A、 =−0,92516xlO−″、 As =0.
10629 xlO−’。
A1゜=0.64435 Xl0−”。
次に本実施例におけるカメラの動作を合焦と露光に限定
して説明する。
通常撮影時には、液晶絞り4は透過状態にし、又液晶レ
ンズ5の屈折率をケースの屈折率と等しい1.5にして
おくので、偏光板によって若干の光量低下が生じるが、
近軸的、収差的には両部材4゜5は平行平面板が配設さ
れているのと同様の状態になる。
マクロ撮影時には、マクロ撮影信号の入力により、被写
体の位置に関係な(レンズ全体が最至近撮影位置(物像
間距離100100Oに繰り出され、被写体がその最至
近撮影位置よりも近い位置にある場合は、液晶レンズ5
で合焦が行なわれる。又、シャッターは露光量に関係な
く所定の最小開口径a1まで開くように設定され、露光
量は液晶絞り4で調整される。
液晶レンズ5の屈折率と、撮影レンズの主な近軸量と、
その物像間距離における絞り径等を下記の表に示す。尚
、この液晶絞り4の透過率は30%である。
液晶レンズの!II  焦点距離 前側/後側焦点位置
 物1距離 最適絞半径(14thトl111.5H1
l      3S、On   −4139g/15J
I    IHl、・   1.554  (11式1
す)IJIIIIll      31.765−37
.131/+1516   353.G  ・、!31
  I液晶絞り)1゜70110     2107g
   −34m1/11.111!    !!4.!
   、L5龜ラ (液晶絞り)本実施例の効果として
、液晶絞り4と液晶レンズ5との組合せは、偏光板を共
用できるので構成に無駄がなく、又各電極が透明なので
通常撮影時の光束に与える影響が少ないことが挙げられ
る。
又、光量損失は、通常撮影時、機械式絞り3の開放状態
でFNo、2.8とすれば、液晶レンズ部分の透過率は
30%であるので、 (2,8/9)”  ・0.7 = 0.06775と
なり、約7%であり、従来技術のように偏光板を有効径
全面に用いる場合の光量損失約70%に較べて非常に少
ない。
液晶レンズ5が、液晶の配向方向が互いに直行する複数
の液晶レンズで構成されているような、偏光板の要らな
い形式の物である場合は、液晶絞り4も偏光板を使わな
い形式のものにすると、透過光量の増加が望める。この
場合、非点収差が発生するのであるが、液晶レンズ5を
絞り込んだ状態だけで使うので、実質的に被写界深度が
深くなり、非点収差の影響を軽減することが出来る。
〔発明の効果〕
上述の如く本発明に係る撮像光学系によれば、機械式絞
りとは別に、遮光部の最大径が機械式絞りの開放時に通
過し得る光束の最大径より小さい物性絞りを配置したか
ら、マクロ撮影時及び通常撮影時における光量調節が適
正に行なわれ得ると共に、マクロ撮影時に物性絞りによ
って未露光の危険がなく安定した小絞りが得られる。又
より深い被写界深度を得ることもでき得る。そして、物
性絞りが小型であるから、製造が容易で製造コストを低
廉に出来、しかもカメラの大きさをコンパクトに維持で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る撮像光学系の基本構成図、第2図
は機械式絞り、物性絞り及び屈折率可変レンズの概略平
面図、第3図は機械式絞り、物性絞り及び屈折率可変レ
ンズの概略斜視図、第4図は物性絞り及び屈折率可変レ
ンズの概略断面図、第5図は機械式絞りの開口部と物性
絞りの遮蔽部の関係を示す図、第6図は第5図において
物性絞りの遮蔽部の径と透過光量との関係を示す図、第
7図及び第8図は機械式絞りの開口部と物性絞りの遮蔽
部の光透過部分を説明するための図、第9図は数値限定
した第一実施例の構成図である。 1.2・・・・レンズ系、3・・・・機械式絞り、3a
・・・・開口部、4・・・・物性絞り、4a・・・・遮
蔽部。 牙3図 IP4図 1−5図 31−6図 (b=ag          o) 手続補正書(自発) 1、事件の表示 特願平1−119554号2、発明の
名称 撮像光学系 4、代   理   人   〒105東京都港区新橋
5の196、補正の内容 (1)明細書第4頁19行目の’ F No  が0に
」をrFNo が開放値に近く1と訂正する。 (2)明細書第7頁9行目のrTN液晶」を「ネマティ
ック液晶」と訂正する。 (3)明細書筒19頁4〜11行目の「r、−21,9
06、・・・・・・・・第12面」を下記記載の通り訂
正する。 ’ri =”  、  do =0.1OO1第1O面 rlo=21.906  、 d1o=4.831 、
 n1o=1.6237゜ν1゜= 47.1、 第11面 r z=−29,369、d z=6.175、第12
面 r 1g=−7,218、d +g=2.044 、 
n l!=1.4922゜ν1□= 57.5、 第13面              1(4)図面中
、第9図を別紙添付の通り訂正する。 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 撮像レンズと機械式絞りを備えた撮像光学系において、
    電界又は磁界によって透過率を変化せしめ得る物性絞り
    を前記機械式絞りに近接配置し、該物性絞りの遮蔽部の
    最大径が、前記機械式絞りを開放した時に通過し得る光
    束の最大径より小さく構成されていることを特徴とする
    撮像光学系。
JP1119554A 1989-04-28 1989-05-12 撮像光学系 Pending JPH02298928A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1119554A JPH02298928A (ja) 1989-05-12 1989-05-12 撮像光学系
US07/515,592 US5068679A (en) 1989-04-28 1990-04-27 Imaging system for macrophotography

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1119554A JPH02298928A (ja) 1989-05-12 1989-05-12 撮像光学系

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02298928A true JPH02298928A (ja) 1990-12-11

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ID=14764188

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1119554A Pending JPH02298928A (ja) 1989-04-28 1989-05-12 撮像光学系

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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