KR20040040907A

KR20040040907A - 쌍안용 뷰파인더 광학계 및 이를 채용한 카메라

Info

Publication number: KR20040040907A
Application number: KR1020020069255A
Authority: KR
Inventors: 김용욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-05-13

Abstract

디스플레이소자로부터 나오는 상을 2개의 상으로 나누어주는 프리즘 디바이스와, 프리즘 디바이스에 의해 나뉘어진 2개의 상의 진행 경로 상에 각각 위치되며 적절히 파워를 분배하도록 제1 내지 제4렌즈를 구비하는 제1 및 제2렌즈유니트를 포함하여, 디스플레이소자에 디스플레이되는 화상을 양눈을 통하여 볼 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 쌍안용 뷰파인더 광학 시스템 및 이를 채용한 카메라가 개시되어 있다.

개시된 쌍안용 뷰파인더 광학계는, 1매의 프리즘 디바이스와 4매의 렌즈로 이루어진 한쌍의 렌즈유니트를 이용하는 간단한 광학계 구조에 의해, 디스플레이소자로부터 나오는 상을 동일한 2개의 상으로 나누어 전달할 수 있으며, 충분한 아이 릴리프를 가지며, 고배율의 밝은 상을 제공할 수 있다. 따라서, 이 쌍안용 뷰파인더 광학계를 카메라 즉, 비데오 카메라 특히, 캠코더 나 디지털 카메라 등에 적용하면, 촬영자가 양눈을 이용해 상을 보면서 촬영할 수 있다.

Description

쌍안용 뷰파인더 광학계 및 이를 채용한 카메라{Binocular view finder optical system and camera appling it}

본 발명은 쌍안용 뷰파인더 광학계 및 이를 채용한 카메라에 관한 것이다.

일반적으로, 비데오 카메라 예컨대, 캠코더는 하나의 아이-컵(eye cup)을 이용하여 촬영자가 한쪽 눈은 감고 나머지 한쪽 눈으로만 보면서 촬영하도록 된 뷰파인더 광학계(view finder optical system)를 구비한다.

캠코더에는 줌렌즈 기능이 있어서, 운동 경기 및 원거리에 있는 피사체를 촬영할 때 망원경의 역할을 충분히 할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 현재의 캠코더에는 아이-컵이 하나만 설치되어 사용자들이 운동경기 및 원거리에 있는 피사체를 촬영할 때 망원경의 효과를 느끼기에는 한계가 있는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 디스플레이소자에서 나오는 상을 2갈래로 동일한 상을 전달함으로써 촬영자가 양눈을 이용해 촬영이 가능하도록 하는 쌍안용 뷰파인더 광학계 및 이를 채용한 카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계를 적용한 카메라의 일 실시예의 주요 구성을 개략적으로 보인 도면,

도 2는 표 1의 설계 데이터로 형성된 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계에서의 광의 경로를 보인 도면,

도 3은 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계를 표 1의 설계 데이터로 제작할 때의 규격을 보인 도면,

도 4는 0.0 필드 높이(on axis)에서의 R(656.3000nm), G(587.6000nm), B(486.1000nm) 삼색광에 대한 수차도,

도 5는 0.5 필드 높이에서의 R(656.3000nm), G(587.6000nm), B(486.1000nm) 삼색광에 대한 수차도,

도 6은 0.7 필드 높이에서의 R(656.3000nm), G(587.6000nm), B(486.1000nm) 삼색광에 대한 수차도,

도 7은 1.0 필드 높이에서의 R(656.3000nm), G(587.6000nm), B(486.1000nm) 삼색광에 대한 수차도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1...디스플레이소자 5...쌍안용 뷰파인더 광학계

10...프리즘 디바이스 11,13,15...제1 내지 제3프리즘부

20,30...제1 및 제2렌즈 유니트 21,23,25,27...제1 내지 제4렌즈

30a,30b...아이 컵(Eye Cup)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계는, 디스플레이소자로부터 나오는 상을 2개의 상으로 나누어주는 프리즘 디바이스와; 상기 프리즘 디바이스에 의해 나뉘어진 2개의 상의 진행 경로 상에 각각 위치되며, 적절히 파워를 분배하도록 제1 내지 제4렌즈를 구비하는 제1 및 제2렌즈유니트;를 포함하여, 디스플레이소자에 디스플레이되는 화상을 양눈을 통하여 볼 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 프리즘 디바이스는 입사되는 광을 소정 비율로 투과 및 반사시켜, 상기 디스플레이소자로부터 나오는 상을 동일한 2개의 상으로 나누어주는 분리면을 구비하는 제1프리즘부와; 상기 분리면에서 반사된 상을 반전시켜 출력시키는 제2프리즘부와; 상기 분리면을 투과한 상을 상기 제2프리즘부를 경유한 상과 동일 광경로 길이를 거친 후에 출력시키는 제3프리즘부;를 포함한다.

상기 제1 내지 제4렌즈는 각각 양의 파워, 음의 파워, 양의 파워, 음의 파워를 갖는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제1, 제3 및 제4렌즈는 비구면 렌즈인 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카메라는, 촬영된 상을 디스플레이하는 디스플레이소자와; 상기 디스플레이소자에 디스플레이되는 상을 두 눈으로 볼 수 있도록 하는 쌍안용 뷰파인더 광학 시스템;을 포함하며, 상기 쌍안용 뷰파인더 광학 시스템은, 디스플레이소자로부터 나오는 상을 동일한 2개의 상으로 나누어주는 프리즘 디바이스와, 상기 프리즘 디바이스에 의해 나뉘어진 2개의 상의 진행경로 상에 각각 위치되며, 적절히 파워를 분배하도록 제1 내지 제4렌즈를 구비하는 제1 및 제2렌즈유니트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 디스플레이소자는 LCD 및 CRT 중 어느 하나이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계 및 이를 채용한 카메라의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계는, 고체촬상소자로 촬영되는 화상을 촬영자가 볼 수 있도록, 디스플레이소자로 LCD(Liquid Crystal Display) 또는 CRT를 구비하는 비데오 카메라나 디지털 카메라(이하, 카메라로 나타냄)에 적용되며, 디스플레이소자에서 나오는 상을 2갈래로 동일한 상을 전달한다. 따라서, 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계를 채용한 카메라는 촬영자가 양눈을 이용해 촬영하는 것이 가능하다. 이때, 카메라에는 촬영자가 양눈으로 화상을 보면서 촬영할 수 있도록 2개의 아이-컵(Eye Cup)이 구비된다.

도 1은 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계를 적용한 카메라의 일 실시예의 주요 구성을 개략적으로 보여준다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)는, LCD 또는 CRT로 된 디스플레이소자(1)로부터 나오는 상을 동일한 2개의 상으로 나누어주는 프리즘 디바이스(10)와, 상기 프리즘 디바이스(10)에 의해 나뉘어진 2개의 상의 진행경로 상에 각각 위치되며 적절히 파워를 분배하는 제1 내지 제4렌즈(21)(23)(25)(27)로 이루어진 제1 및 제2렌즈 유니트(20)(30)를 포함하여 구성된다. 상기 제1 내지 제4렌즈(21)(23)(25)(27)는 프리즘 디바이스(10)로부터순차적으로 배치되어 있다.

상기 프리즘 디바이스(10)는, 제1 내지 제3프리즘부(11)(13)(15)로 구성된다.

상기 제1프리즘부(11)는 디스플레이소자(1)와 마주하는 입사면(11a)을 통하여 입사되는 광을 소정 비율로 투과 및 반사시켜 상기 디스플레이소자(1)로부터 나오는 상을 동일한 2개의 상으로 나누어주는 분리면(11b)을 구비한다.

상기 제2프리즘부(13)는 하나의 반사면(13a)을 구비하여, 상기 분리면(11b)에서 반사된 광을 1회 반사시켜 출력시킨다. 상기 제2프리즘부(13)는 상기 분리면(11b)에서 반사되어 역상으로 된 상을 상기 반사면(13a)에서 반사시켜 반전시킴으로써 원래의 상으로 복원시킨다. 이 복원된 상은 출사면(13b)을 통하여 출력된다.

상기 제3프리즘부(15)는, 상기 분리면(11b)을 투과한 상을 순차로 반사시키는 2개의 반사면(15a)(15b)을 구비하여, 상기 분리면(11b)을 투과한 상을 2회 반사시킨다. 이 2회 반사된 상은 출사면(15c)을 통하여 출력된다.

상기 제3프리즘부(15)는 상기 분리면(11b)에서 분리된 상들의 광경로 길이를 맞춰주는 역할을 한다. 즉, 상기 제3프리즘부(15)는, 상기 분리면(11b)에서 반사된 상이 상기 프리즘 디바이스(10)에서 출력될 때까지의 광 경로 길이와 상기 분리면(11b)을 투과한 상이 상기 프리즘 디바이스(10)에서 출력될 때까지의 광 경로 길이를 동일하게 한다.

상기 제2 및 제3프리즘부(13)(15)의 출사면(13b)(15c)을 통해 출력된 상은제1 및 제2렌즈 유니트(20)(30)를 경유하여 아이-컵(30a)(30b)쪽으로 진행하고, 촬영자 또는 사용자는 한쌍의 아이-컵(30a)(30b)을 통하여 양눈으로 상을 보게 된다.

싱기 제1 및 제2렌즈 유니트(20)(30)는 각각 제1 내지 제4렌즈(21)(23)(25)(27)로 이루어져 있다.

상기 제1 내지 제4렌즈(21)(23)(25)(27)는 양산이 가능하도록 유리재질 및/또는 플라스틱 재질로 형성된다. 상기 제1 내지 제4렌즈(21)(23)(25)(27)는 적절히 파워가 분배되고, 수차 특히, 구면수차와 자오상면 만곡(tangential field curvature)의 보정 상태가 양호하게 2갈래로 갈라진 동일한 상을 전달할 수 있도록 형성된 것이 바람직하다.

이를 위하여, 상기 제1 내지 제4렌즈(21)(23)(25)(27)는 각각 양의 파워, 음의 파워, 양의 파워, 음의 파워를 갖도록 형성된 것이 바람직하다. 또한, 표 1에 나타낸 바와 같이, 제1, 제3 및 제4렌즈(21)(25)(27)는 양호한 수차 특성을 가질 수 있도록 비구면 렌즈로 형성된 것이 바람직하다. 표 1에서는 제1렌즈(21)의 프리즘 디바이스(10)를 향하는 렌즈면(비구면3), 제3렌즈(25)의 프리즘 디바이스(10)쪽을 향하는 렌즈면(비구면2), 제4렌즈(27)의 아이-컵을 향하는 렌즈면(비구면1)이 비구면으로 형성된 예를 보여준다.

여기서, 비구면 렌즈인 상기 제1, 제3 및 제4렌즈(21)(25)(27)를 플라스틱으로 형성할 수도 있는데, 이와 같이 플라스틱으로 비구면 렌즈를 형성하는 경우에는, 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)를 소형 경량화할 수 있는 이점이 있다.

상기한 바와 같은 광학적 구성을 갖는 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)는 하나의 디스플레이소자(1)에서 나오는 상을 쌍안용 뷰파인더 광학계를 통하여 2갈래로 동일한 상 전달을 함으로써, 촬영자가 양 눈을 이용해 상을 보면서 촬영할 수 있도록 한다.

이때, 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)는 충분한 아이 릴리프(eye relief)를 가지며, 양호한 수차 보정을 실현하여 고배율과 밝은 상을 제공할 수 있다.

표 1은 충분한 아이 릴리프를 가지며 양호한 수차 보정을 실현하여 고배율과 밝은 상을 제공할 수 있도록 된 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)의 설계 예를 보여주며, 표 2는 표 1에서의 비구면1,2,3의 비구면 데이터를 보여준다.

도 2는 표 1의 설계 데이터로 형성된 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)에서의 광의 경로를 보여주며, 도 3은 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)를 표 1의 설계 데이터로 제작할 때의 규격을 보여준다. 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)에서 제1 및 제2렌즈 유니트(20)(30)는 동일 렌즈 구성을 가지며, 프리즘 디바이스(10)의 입사면을 통해 입사되고 2갈래로 나누어진 동일한 상이 동일 광경로 길이를 거쳐 프리즘 디바이스(10)로부터 출사되는 점을 고려하여, 표 1 및 도 2는 프리즘 디바이스(10)의 입사면(11a)에서 출사면(13b)(15c)까지의 상이 진행하는 광경로 길이에 해당하는 두께만을 고려하였다.

표 1 및 도 2에서 면 S1, S2는 제4렌즈(27)의 두 렌즈면, 면 S3, S4는 제3렌즈의 두 렌즈면, 면 S5, S6은 제2렌즈의 두 렌즈면, 면 S7, S8은 제1렌즈의 두 렌즈면, 면 S9, S10은 프리즘 디바이스(10)의 출사면과 입사면을 나타낸다.

면	곡률반경[mm]	간격/두께[mm]	굴절율	분산	비고
S1	-15.94	2	1.585	29.9	비구면1
S2	64.81	17.4
S3	43.92	8.6	1.49	57.4
S4	-39.38	0.2			비구면2
S5	73.79	1.5	1.84	23.7
S6	34.49	0.2
S7	-35.1	12	1.49	57.4
S8	35.1	1.0			비구면3
S9	∞	90	1.517	64.1	프리즘
S10	∞	-

비구면1	A:0.234944E-04 B:0.173200E-06
비구면2	A:0.154852E-04 B:0.490415E-08 C:0.982932E-11 D:-.800016E-13
비구면3	A:-.380360E-05 B:0.149990E-07 C:-.454213E-10 D:0.893873E-13

여기서, 렌즈의 비구면에 대한 비구면식은 비구면의 정점으로부터의 깊이를 z라 할 때, 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

수학식 4에서 h는 광축으로부터의 높이, c는 곡율, K는 원추 상수(Conic Coefficient), A∼D는 비구면 계수이다.

표 1 및 표 2의 설계 예에서는 비구면1,2,3을 설계하는데 비구면 계수 A∼D까지만 사용하였으므로, 수학식 1에서도 비구면식을 나타내는데 비구면 계수를 A∼D까지만 나타내었다.

상기와 같이 표 1 및 표 2의 설계 예에 의해 제작된 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)를 보인 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)는 컴팩트한 구조를 가진다.

표 1 및 표 2에 예시한 바와 같은 설계 데이터로 제작된 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)는 도 4 내지 도 7에서와 같은 수차 특성을 가진다.

도 4, 도 5, 도 6 및 도 7은 각각 0.0 필드 높이(on axis), 0.5 필드 높이, 0.7 필드 높이, 1.0 필드 높이에서의 R(656.3000nm), G(587.6000nm), B(486.1000nm) 삼색광에 대한 수차도를 보여준다.

뷰파인더로서 사람의 눈에 선명한 상을 보여줄 수 있으려면, 자오상면만곡과 구결상면 만곡은 0.0 필드 높이에서 0.15mm 미만, 0.5 필드 높이에서 0.20 mm 미만, 0.7 필드 높이에서 0.23mm 미만, 1.0 필드 높이에서 0.25mm 미만이 되어야 한다.

도 4 내지 도 7에서 meridional fan으로 나타낸 수차는 주로 자오상면 만곡, sagital fan으로 나타낸 수차는 주로 구결상면만곡에 기인하는데, 도 4 내지 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 표 1 및 표 2의 설계 데이터로 제작된 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)는 자오상면 만곡 및 구결상면 만곡에 대한 수차 요구치를 충분히 만족하기 때문에, 촬영자 또는 사용자의 눈에 선명한 상을 보여줄 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)는, 1매의 프리즘과 4매의 렌즈(양안을 고려하면, 8매의 렌즈)를 사용하여, 수차 보정 상태가 양호하여, 충분한 아이 릴리프를 가지며, 고배율의 밝은 상을 제공하는 것이 가능하다.

따라서, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)를 예를 들어, 비데오 카메라의 일종인 캠코더에 적용하는 경우, 캠코더는 줌렌즈 기능을 가지고 있기 때문에, 이를 통하여 축구, 야구 경기 등을 운동장에서 관람할 때, 별도의 망원경을 소지하지 않고 캠코더를 통하여 촬영과 동시에 망원경을 이용하여 보는 효과를 충분히 느낄 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계(5)를 채용한 캠코더는 2개의 아이-컵을 구비한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계는, 1매의 프리즘 디바이스와 4매의 렌즈로 이루어진 한쌍의 렌즈유니트를 이용하는 간단한 광학계 구조에 의해, 디스플레이소자로부터 나오는 상을 동일한 2개의 상으로 나누어 전달한다.

또한, 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계는 충분한 아이 릴리프를 가지며, 고배율의 밝은 상을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 쌍안용 뷰파인더 광학계를 카메라 즉, 비데오 카메라 특히, 캠코더 나 디지털 카메라 등에 적용하면, 촬영자가 양눈을 이용해 상을 보면서 촬영할 수 있다.

Claims

디스플레이소자로부터 나오는 상을 2개의 상으로 나누어주는 프리즘 디바이스와;

상기 프리즘 디바이스에 의해 나뉘어진 2개의 상의 진행 경로 상에 각각 위치되며, 적절히 파워를 분배하도록 제1 내지 제4렌즈를 구비하는 제1 및 제2렌즈유니트;를 포함하여, 디스플레이소자에 디스플레이되는 화상을 양눈을 통하여 볼 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 쌍안용 뷰파인더 광학 시스템.
제1항에 있어서, 상기 프리즘 디바이스는

입사되는 광을 소정 비율로 투과 및 반사시켜, 상기 디스플레이소자로부터 나오는 상을 동일한 2개의 상으로 나누어주는 분리면을 구비하는 제1프리즘부와;

상기 분리면에서 반사된 상을 반전시켜 출력시키는 제2프리즘부와;

상기 분리면을 투과한 상을 상기 제2프리즘부를 경유한 상과 동일 광경로 길이를 거친 후에 출력시키는 제3프리즘부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌍안용 뷰파인더 광학 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 내지 제4렌즈는 각각 양의 파워, 음의 파워, 양의 파워, 음의 파워를 갖는 것을 특징으로 하는 쌍안용 뷰파인더 광학 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제1, 제3 및 제4렌즈는 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 쌍안용 뷰파인더 광학 시스템.
촬영된 상을 디스플레이하는 디스플레이소자와;

상기 디스플레이소자에 디스플레이되는 상을 두 눈으로 볼 수 있도록 하는 쌍안용 뷰파인더 광학 시스템;을 포함하며,

상기 쌍안용 뷰파인더 광학 시스템은,

디스플레이소자로부터 나오는 상을 동일한 2개의 상으로 나누어주는 프리즘 디바이스와,

상기 프리즘 디바이스에 의해 나뉘어진 2개의 상의 진행 경로 상에 각각 위치되며, 적절히 파워를 분배하도록 제1 내지 제4렌즈를 구비하는 제1 및 제2렌즈유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 비데오 카메라.
제5항에 있어서, 상기 프리즘 디바이스는

입사되는 광을 소정 비율로 투과 및 반사시켜, 상기 디스플레이소자로부터 나오는 상을 동일한 2개의 상으로 나누어주는 분리면을 구비하는 제1프리즘부와;

상기 분리면에서 반사된 상을 반전시켜 출력시키는 제2프리즘부와;

상기 분리면을 투과한 상을 상기 제2프리즘부를 경유한 상과 동일 광경로 길이를 거친 후에 출력시키는 제3프리즘부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제1 내지 제4렌즈는 각각 양의 파워, 음의 파워, 양의 파워, 음의 파워를 갖는 것을 특징으로 하는 카메라.
제7항에 있어서, 상기 제1, 제3 및 제4렌즈는 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 카메라.
제7항에 있어서, 상기 디스플레이소자는 LCD 및 CRT 중 어느 하나인 것을 특징으로 카메라.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 디스플레이소자는 LCD 및 CRT 중 어느 하나인 것을 특징으로 카메라.