KR100296337B1 - 실상식고정초점파인더 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 실상식 고정 초점 파인더에 관한 것으로, 대물 렌즈군과 접압 렌즈군 사이에 정보를 표시하는 마스크가 위치되는 실상식 고정 초점 파인더에 있어서, 상기 대물 렌즈군은 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈와, 정의 굴절력을 가지고 입사면과 출사면이 볼록한 제1프리즘을 포함하고, 상기 접안 렌즈군은 정의 굴절력을 가지고 입사면과 출사면이 평면으로 이루어진 제2프리즘과, 정의 굴력을 가지고 양면이 볼록한 제2렌즈로 이루어진 접안 렌즈군을 포함하며, 상기 제1렌즈와 제2렌즈는 적어도 하나의 비구면을 포함한다.
이러한 이 발명에 따르면, 시야율이 크면서 성능이 좋고 구성이 간단한 실상식 고정 초점 파인더가 제공된다.

Description

실상식 고정 초점 파인더{FIXED FOCUS REAL-IMAGE FINDER}
이 발명은 실상식 고정 초점 파인더에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 디지탈 스틸 카메라의 파인더 광학계로 사용되거나, 일반 카메라의 고정 파인더 광학계로 사용되는 것으로, 시야율(visual field ratio)이 큰 실상식 고정 초점 파인더에 관한 것이다.
일반적으로 광학 장치의 접안경, 쌍안경, 현미경 등에는 광학계에 따라서 소정의 위치에서 형성된 상을 눈으로 관찰하는데 필요한 접안 광학 시스템인 파인더가 사용되고 있다.
종래의 컴팩트 카메라에 사용되는 파인더로는 알바다식이나 역갈릴레오식 등의 허상식이 대부분이었으나, 이러한 파인더들은 비교적 시계를 넓게 할 수 있고 정립 프리즘도 필요가 없기 때문에 파인더의 소형화가 가능하나, 허상식 파인더는 물체측 첫 렌즈의 크기가 커지고 시야테의 경계가 불분명하여 윤곽이 흐려지는 단점이 있다.
상기와 같은 단점으로 인하여 최근에는 허상식 파인더 대신에 실상식 파인더를 채용하고, 카메라의 소형화와 촬영 렌즈의 광각화 진보에 대응하는 실상식 파인더가 더욱 요구되고 있다.
실상식 파인더는 대물 렌즈부와 접안 렌즈부로 구성되어 있으며, 대물 렌즈부를 통하여 결상된 피사체 상을 접안 렌즈부를 통하여 확대해서 사용자가 관찰할 수 있는 형태로 되어 있다. 대물 렌즈부에서 결상된 상은 역상으로 맺히게 되어, 사용자가 접안 렌즈부를 통하여 상을 관찰하는 경우에는 원래 피사체가 거꾸로 된 상이 보이게 된다. 그러므로 파인더에는 대물 렌즈부를 통하여 결상된 상을 정립시키는 광학계가 요구된다.
그러나 종래의 실상식 파인더는 크기를 소형화하면서 넓은 시야를 관찰 가능하게 하고자 하는 경우에는, 광각단에 대한 대물 렌즈군의 초점 거리를 짧게 하여 대물 렌즈에 의하여 결상되는 상을 작게 하면 어느 정도 파인더의 구성을 간단화시키는데 효과가 있으나, 대물 렌즈군의 굴절력이 커져서 이로 인하여 발생되는 수차를 보정하기가 대단히 어려워지게 된다.
따라서 종래에는 전장이 짧고 구조가 간단하면서 배율이 크고 성능이 종은 실상식 파인더를 설계하는 것이 용이하지 않은 단점이 있다.
이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 시야율이 크면서 성능이 좋은 실상식 고정 초점 파인더를 제공하고자 하는데 있다.
또한 이 발명의 목적은 구성이 컴팩트한 실상식 고정 초점 파인더를 제공하고자 하는데 있다.
도1은 이 발명의 실시예에 따른 실상식 고정 초점 파인더의 렌즈 구성도,
도2a, 2b는 이 발명의 실시예에 따른 실상식 고정 초점 파인더의 수차도.
상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은,
대물 렌즈군과 접압 렌즈군 사이에 정보를 표시하는 마스크가 위치되는 실상식 고정 초점 파인더에 있어서, 상기 대물 렌즈군은 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈와, 정의 굴절력을 가지고 입사면과 출사면이 볼록한 제1프리즘을 포함하고,
상기 접안 렌즈군은 정의 굴절력을 가지고 입사면과 출사면이 평면으로 이루어진 제2프리즘과, 정의 굴력을 가지고 양면이 볼록한 제2렌즈로 이루어진 접안 렌즈군을 포함하며, 상기 제1렌즈와 제2렌즈는 적어도 하나의 비구면을 포함한다. 상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은 다음의 조건을 만족한다.
0.2 < Fb/Fo < 0.3
상기 Fo는 대물 렌즈군의 초점 거리를 나타내고, Fb는 대물 렌즈군의 후초점 거리를 나타낸다.
상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은 다음의 조건을 더 포함하여 만족한다.
0.1 < d6/d5 < 0.3
상기 d5는 대물 렌즈군의 제1프리즘과 마스크 사이의 중심 거리를 나타내고, d6은 접안 렌즈군의 제2프리즘과 마스크 사이의 중심 거리를 나타낸다.
상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은 다음의 조건을 더 포함하여 만족한다.
0.2 < d10/vd2 < 0.4
상기 d10은 상면(동공면)과 접안 렌즈군의 상면에 가장 가까운 렌즈면 사이의 거리를 나타내고, vd2는 제2렌즈의 아베수를 나타낸다.
상기한 구성에 의하여 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
첨부한 도1에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 실상식 고정 초점 파인더의 구성은,
물체측으로부터 순차적으로,
정의 굴절력을 가지는 제1렌즈(1)와, 정의 굴절력을 가지는 제1프리즘(2)으로 이루어진 대물 렌즈군(I)과;
정의 굴절력을 가지는 제2프리즘(3)과, 정의 굴절력을 가지는 제2렌즈(4)로 이루어진 접안 렌즈군(II)으로 이루어진다.
상기 제1렌즈(1)와 제2렌즈(4)는 적어도 한 면이 비구면으로 이루어지며, 상기 제1렌즈(1)는 물체측면이 볼록하고, 제2렌즈(4)는 양면이 볼록한 형상으로 이루어진다.
상기 제1프리즘(2)은 입사면과 출사면이 볼록하고, 제2프리즘(4)은 입사면과 출사면이 평면인 형태로 이루어진다.
상기 대물 렌즈군(I)과 접안 렌즈군(II) 사이에 마스크(10)가 장착된다. 여기서, 마스크(10)는 일반적으로 주변 잡광을 제거하고, 사용자가 파인더를 통하여 피사체를 관찰하는 경우에 피사체를 보다 명확하고 뚜렷하게 관찰할 수 있도록 하는 가이드 기능을 수행하고, 이외에도 사용자가 시야율을 맞추도록 하는 기능을 수행한다.
상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 실상식 고정 초점 파인더의 작용은 다음과 같다.
이 발명에서는 배율, 시도, 시차, 시야의 4가지 요소가 적절한 성능을 유지하도록 파인더를 구성하였으며, 대물 렌즈군(I)의 비구면에 대해서는 비구면 렌즈 계수를 10차 계수까지 적용하고, 접안 렌즈군(II)의 비구면에 대해서는 K값만을 적용하여 설계시에 반영하도록 한다.
프리즘 구성시에, 상기 대물 렌즈군(I)의 제1프리즘(2)이 컨덴서 렌즈의 역할 즉, 집광 렌즈로서 작용하도록, 상기 제1프리즘(2)의 입사면과 출사면에 곡률을 주었다.
기존의 파인더에 사용되는 프리즘은 전부 평면으로 구성되고, 렌즈로만 설계 변수를 잡아서 요구되는 성능을 구현하지만, 이 발명에서는 최소한의 렌즈 2매로 파인더를 구성하기 위하여, 하나의 프리즘에 곡률을 주었다. 즉, 광학계는 틸트(tilt)나 디센터(decenter)에 매우 민감하기 때문에, 프리즘의 입사면과 출사면에 곡률을 주어서 조립시의 공차에 덜 민감하도록 하였다.
이 발명에 따른 제1프리즘(2)의 소재 및 곡률 특성을 나타내면 다음과 같다.
40 < VdG2/(r4+r5) < 41
상기 VdG2는 곡률을 가지는 제1프리즘(2) 재질의 아베수를 나타내고, r4는 제1프리즘(2)의 입사면의 곡률 반경을 나타내고, r5는 제1프리즘(2)의 출사면의 곡률 반경을 나타낸다.
이 발명의 실시예에 따른 실상식 고정 초점 파인더는 상기한 수학식1∼3을 만족하는 형태로 이루어진다.
상기 수학식1은 대물 렌즈군(I)의 초점 거리와 후초점 거리를 규정하는 것으로, 상기 수학식1을 만족하면 렌즈가 컴팩트해지면서 성능이 향상된다.
그러나 상기 수학식1의 상한값을 초과하는 경우에는 왜곡 수차(distortion)값이 커지게 되기 때문에, 왜곡 수차 보정이 어려워진다.
이와 반대로, 상기 수학식1의 하한값을 벗어나는 경우에는 성능 즉, 해상도가 저하된다.
상기 수학식2는 제1프리즘(2)과 제2프리즘(3) 사이에 마스크(10)(예를 들어 촬영 가능한 영역 등을 표시하는 액정 표시 장치)가 들어가기 위한 거리를 확보하기 위한 것으로, 상기 수학식2의 상한값을 초과하는 경우에는 마스크(10)가 들어갈 수 있는 거리가 충분히 확보되지만, 수차 보정이 용이하지 않게 된다.
이와 반대로, 상기 수학식2의 하한값을 벗어나는 경우에는 수차 보정이 용이해져서 성능은 좋아지지만, 마스크(10)가 들어갈 수 있는 거리 확보가 어려워진다.
상기 수학식3은 접안 렌즈군(II)의 코마 수차를 보정하기 위한 것으로, 상기 수학식3을 만족하지 않는 경우에는 상면위의 광축 이외의 부분(방사선상 부분)에서 코마 플레어(coma flare)가 발생되며, 또한 이것을 보정하기가 어렵게 된다.
상기 구성으로 상기한 수학식1∼3을 만족하는 이 발명의 다수 실시예는 다음과 같다.
다음의 f는 초점 거리를 나타내며, 1/ri(i=1∼11)는 굴절면의 곡률, di(i=1∼11)는 렌즈의 두께 또는 렌즈간의 거리를 나타내며, N은 렌즈의 d-line 굴절률, ν는 렌즈의 아베수, m(-Fo/Fe:fo는 대물 렌즈군의 초점 거리, fe는 접안 렌즈군의 초점 거리)은 전체 렌즈계의 배율, 2ω는 화각을 나타낸다.
그리고 이 발명의 실시예에 따른 비구면 계수는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
CY2
X = -----------------------+ AY4+ BY6+ CY8+ DY10
1 + [1-(1+K)C2Y2)]1/2
X : 광축 방향
Y : 광축에 수직한 방향
K : 코닉(conic) 상수
A, B, C, D : 비구면 계수
C : 렌즈 곡률 반경
이 발명의 제1실시예에 따른 실상식 고정 초점 파인더의 배율 m은 0.43이고, 화각 2ω은 55°이고, 실시예값은 다음 표1과 같다.
면번호 곡률(1/r) 두께,거리(d) 굴절률(nd) 아베수(ν)
1 ∞ 4.0000
2 23.50075 4.5000 1.49176 57.40
* 3 -6.12261 1.0000
4 30.00000 8.5000 1.49176 57.40
5 -28.58869 1.8848
6 ∞ 0.9000
7 ∞ 25.3000 1.49176 57.40
8 ∞ 0.3500
* 9 22.94697 5.0000 1.49176 57.40
10 -16.32970 17.0000
11 ∞
상기 곡률 반경 r1은 파인더로 입사되는 광량을 조절하는 더미면(dummy surface)을 나타낸다.
상기 비구면 계수는 다음 표2와 같다.
제3면의 비구면계수 제9면의 비구면 계수
K -0.1412453980486E+2 -0.7753893738285E+1
A1 -0.5927924289003E-2 0
A2 0.47826544253E-3 0
A3 -0.211820204799E-4 0
A4 0.3840940048305E-6 0
이 발명의 제2실시예에 따른 실상식 고정 초점 파인더의 배율 m은 0.44이고, 화각 2ω은 54°이고, 실시예값은 다음 표3과 같다.
면번호 곡률(1/r) 두께,거리(d) 굴절률(nd) 아베수(ν)
1 ∞ 4.0000
2 23.50075 4.5000 1.49176 57.40
* 3 -6.12261 1.0000
4 30.00000 8.5000 1.49176 57.40
5 -28.58869 1.8848
6 ∞ 0.9000
7 ∞ 25.3000 1.49176 57.40
8 ∞ 0.3500
* 9 20.50000 3.3000 1.49176 57.40
10 -17.00000 17.0000
11 ∞
상기 비구면 계수는 다음 표4와 같다.
제3면의 비구면계수 제9면의 비구면 계수
K -0.1412453980486E+2 -0.1029102385021E+2
A1 -0.5927924289003E-2 0
A2 0.47826544253E-3 0
A3 -0.211820204799E-4 0
A4 0.3840940048305E-6 0
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에 따라, 디지탈 스틸 카메라의 파인더 광학계로 사용되거나, 일반 카메라의 고정 파인더로서, 시야율이 크면서 성능이 좋은 실상식 고정 초점 파인더를 제공할 수 있다.
또한 구성이 컴팩트한 실상식 고정 초점 파인더를 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 대물 렌즈군과 접압 렌즈군 사이에 정보를 표시하는 마스크가 위치되는 실상식 고정 초점 파인더에 있어서,
    상기 대물 렌즈군은 정의 굴절력을 가지는 제1렌즈와, 정의 굴절력을 가지고 입사면과 출사면이 볼록한 제1프리즘을 포함하고,
    상기 접안 렌즈군은 정의 굴절력을 가지고 입사면과 출사면이 평면으로 이루어진 제2프리즘과, 정의 굴력을 가지고 양면이 볼록한 제2렌즈로 이루어진 접안 렌즈군을 포함하며,
    상기 제1렌즈와 제2렌즈는 적어도 하나의 비구면을 포함하고, 다음의 조건을 만족하는 실상식 고정 초점 파인더.
    0.1 < d6/d5 < 0.3
    d5 : 대물 렌즈군의 제1프리즘과 마스크 사이의 거리
    d6 : 접안 렌즈군의 제2프리즘과 마스크 사이의 거리
  2. 제1항에 있어서, 다음의 조건을 만족하는 실상식 고정 초점 파인더.
    0.2 < Fb/Fo < 0.3
    Fo : 대물 렌즈군의 초점 거리
    Fb : 대물 렌즈군의 후초점 거리
  3. 제1항에 있어서, 다음의 조건을 더 포함하여 만족하는 실상식 고정 초점 파인더.
    0.2 < d10/vd2 < 0.4
    d10 : 상면과 접안 렌즈군의 상면에 가장 가까운 렌즈면 사이의 거리
    vd2 : 제2렌즈의 아베수
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