JP2009003105A - ファインダー光学系及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２．５インチから４インチ程度のやや大きめの画像表示装置を用いた電子ビューファインダーにおいて、レンズの軽量化を図り、さらに大きな視度調整範囲に渡って良好な性能を有するファインダー光学系及び、それを用いた撮像装置を提供する。
【解決手段】プラスチック凹非球面レンズからなる第１のレンズＬ_１と、プラスチック凸非球面レンズからなる第２のレンズＬ_２と、プラスチック凹非球面レンズからなる第３のレンズＬ_３とがアイポイントＥＰ側から画像面５に向かって順に配され、第１のレンズＬ_１と前記第２のレンズＬ_２により構成される正のパワーを有する移動群２が、第３のレンズＬ_３により構成される固定群３に対して、光軸ａに沿って一体に移動するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電子ビューファインダーに用いられるファインダー光学系とそれを用いた撮像装置に関する。

従来、ビデオカメラ等の撮像装置において撮像範囲を確認する為に、ＣＣＤ等の撮像素子から得られた情報を液晶パネル等の画像表示装置に画像として写し、その表示された画像を接眼レンズ系で拡大して見る電子ビューファインダー（ＥＶＦ）が用いられている。特許文献１には、電子ビューファインダーの画像表示装置の小型化に伴い、電子ビューファインダーの光学系を３枚のレンズ構成とすることにより、光学系の小型化を図った撮像装置が記載されている。特許文献１に記載の発明では、３枚のレンズを用いることにより、屈折面の急峻な屈折を防ぎ、収差補正と必要な視野角の確保を両立させることが可能であると記載されている。

ところで、従来の２．５インチ程度の大型の画像表示装置を用いた電子ビューファインダーでは、凹レンズと凸レンズの２枚のガラス球面レンズからなる移動群と、１枚の凹レンズからなるガラス球面レンズを、アイポイント側から画像表示装置の画像面に向かって順に配することにより、ファインダー光学系が構成されている。このとき、２枚のガラス球面レンズからなる移動群は、レンズのパワーの合計が正となるように構成される。このような構成において、移動群と固定群との間隔を変えることにより、アイポイント側からの視度を可変することができる。

上述した従来の構成において、２枚のレンズの合計のパワーが正である移動群と凹レンズからなる固定群の２群に分かれた構成とするのは、大型の画像表示装置を用いる場合、そのファインダー光学系における接眼レンズ群の焦点距離が長くなっているために、２群構成としないと視度補正範囲を広げられないという問題が生じるためである。
特開２００２−３０３８０３号公報

しかしながら、従来の２．５インチ程度の大型の画像表示装置を用いた電子ビューファインダーでは、ファインダー光学系はガラスレンズ３枚から構成されるため、その重量が重く、また、球面ガラスのみで構成されているので、画面中心と周辺では大きく視度が変わってしまうような光学設計にしかできないという問題点があった。

上述の点に鑑み、本発明は、２．５インチから４インチ程度のやや大きめの画像表示装置を用いた電子ビューファインダーにおいて、レンズの軽量化を図り、さらに大きな視度調整範囲に渡って良好な性能を有するファインダー光学系及び、それを用いた撮像装置を提供するものである。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明のファインダー光学系は、プラスチック凹非球面レンズからなる第１のレンズと、プラスチック凸非球面レンズからなる第２のレンズと、プラスチック凹非球面レンズからなる第３のレンズとがアイポイント側から画像面に向かって順に配され、第１のレンズと前記第２のレンズにより構成される正のパワーを有する移動群が、第３のレンズにより構成される固定群に対して、光軸に沿って一体に移動するように構成されたことを特徴とする。

本発明のファインダー光学系では、第１、第２及び第３のレンズが全てプラスチック非球面レンズで構成されるため、良好な収差補正が可能であり、かつ、重量が軽減された光学系に設計することができる。また、プラスチック凹非球面レンズからなる第１のレンズと、プラスチック凸非球面レンズからなる第２のレンズからなる移動群を、正のパワーを有するように構成することにより、移動群の少しの移動量で視度を大きく変化させることができる。

また、本発明の撮像装置は、撮像素子と、撮像素子から得られた光学信号を画像信号に変換する信号処理部と、画像信号による情報を表示する画像表示装置と、画像表示装置に表示された画像を拡大して見ることのできるファインダー光学系とを備え、ファインダー光学系は、プラスチック凹非球面レンズからなる第１のレンズと、プラスチック凸非球面レンズからなる第２のレンズと、プラスチック凹非球面レンズからなる第３のレンズとがアイポイント側から画像表示装置の画像面に向かって順に配され、第１のレンズと前記第２のレンズにより構成される正のパワーを有する移動群が、第３のレンズにより構成される固定群に対して、光軸に沿って一体に移動するように構成されたことを特徴とする。

本発明の撮像装置では、ファインダー光学系において、プラスチック凹非球面レンズからなる第１のレンズと、プラスチック凸非球面レンズからなる第２のレンズからなる移動群を、正のパワーを有するように構成することにより、移動群の少しの移動量で視度を大きく変化させることができる。また、第１、第２及び第３のレンズを全て非球面レンズとすることで、諸収差が良好に補正される。

本発明のファインダー光学系によれば、プラスチック非球面レンズを用いることにより、軽量で、かつ広い視度範囲及び広い視野角に渡り高性能な光学系を構成することができる。

また、本発明の撮像装置によれば、ファインダー光学系において、プラスチック非球面レンズを用いることにより、軽量で、かつ広い視度範囲及び広い視野角に渡り高性能な光学系を構成するので、撮像装置全体の軽量化が図られ、また、ファインダーに大きめの画像表示装置を用いた場合も視野内での視度均一性を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１に本発明のファインダー光学系における一実施の形態の概略構成を示す。本実施形態のファインダー光学系１は、ビデオカメラ等の撮像装置において電子ビューファインダーに用いられる接眼レンズ４からなり、２．５インチから４インチ程度のやや大きめの画像表示装置を電子ビューファインダーに用いた場合に好適に用いられる。

本実施形態におけるファインダー光学系１の接眼レンズ４は、アイポイントＥＰと画像面５との間の光路上に構成されており、第１のレンズＬ_１、第２のレンズＬ_２、第３のレンズＬ_３より構成される。アイポイントＥＰ側から順に、第１のレンズＬ_１、第２のレンズＬ_２、第３のレンズＬ_３とする。第１のレンズＬ_１及び第３のレンズＬ_３は、プラスチック凹非球面レンズであり、第２のレンズＬ_２は、プラスチック凸非球面レンズである。すなわち、本実施形態のファインダー光学系１の構成レンズは、全てプラスチックからなる非球面レンズである。

第１のレンズＬ_１と第２のレンズＬ_２は、一体で移動する移動群２を構成する。また、第３のレンズＬ_３は、固定群３を構成する。そして、移動群２及び固定群３により、ファインダー光学系１の接眼レンズ４が構成される。

そして、第１のレンズＬ_１におけるレンズのパワーをＬ_１ｐ、第２のレンズＬ_２におけるレンズのパワーをＬ_２ｐ、第３のレンズＬ_３におけるレンズのパワーをＬ_３ｐ、第１のレンズＬ_１〜第３のレンズＬ_３の３枚のレンズにおけるレンズのパワーの合計をＬ_ａｐとしたとき、以下の条件を満たす。
（１）−３．０５＜（Ｌ_１ｐ／Ｌ_ａｐ）＜−０．８９
（２）３．５０＜（Ｌ_２ｐ／Ｌ_ａｐ）＜５．０７
（３）−３．５１＜（Ｌ_３ｐ／Ｌ_ａｐ）＜−１．７６
（１）〜（３）の条件は、各収差を緩和する為の条件である。

（１）の条件について、３枚のレンズにおけるレンズのパワーの合計Ｌ_ａｐに対する第１のレンズにおけるレンズのパワーＬ_ｐ１が−３．０５倍より小さい場合は、周辺画質の悪化、特に倍率色収差の増大を招く。また、−０．８９倍よりも大きいと、視度がプラス側における色収差及びコマ収差が増大する。

また、（２）の条件について、３枚のレンズにおけるレンズのパワーの合計Ｌ_ａｐに対する第２のレンズにおけるレンズのパワーＬ_ｐ２が３．５０倍より小さい場合は、視度がプラス側における色収差及びコマ収差が増大する。また、５．０７倍よりも大きい場合は、画面周辺部での色収差及びコマ収差が増大する。

また、（３）の条件について、３枚のレンズにおけるレンズのパワーの合計Ｌ_ａｐに対する第３のレンズにおけるレンズのパワーＬ_ｐ３が−３．５１倍より小さい場合は、視度がプラス側におけるコマ収差が増大する。また、−１．７６倍よりも大きい場合は、視度がプラス側でのコマ収差が増大する。

さらに、移動群２は、２枚のプラスチック非球面レンズＬ_１，Ｌ_２により、そのレンズＬ_１，Ｌ_２のパワーＬ_１ｐ、Ｌ_２ｐの合計が正のパワーとなるように構成されている。

また、第２のレンズＬ_２における屈折率Ｌ_２ｎ及び、第１のレンズＬ_１におけるアッベ数Ｌ_１ｖは以下の条件を満たす。
（４）Ｌ_２ｎ＞１．５０
（５）２０＜Ｌ_１ｖ＜３７

（４）の条件について、屈折率Ｌ_２ｎが１．５０より低いと、レンズにパワーをもたせるときにレンズの曲率が急になりすぎるため、収差補正に不利となり、十分な軸外性能を得られない。
また、（５）の条件について、アッベ数が２０よりも小さいと、適当な材料がなく、３７よりも大きいと、十分な色収差補正ができなくなる。

以上の条件により構成されるファインダー光学系１において、移動群２を光軸ａに沿って矢印６方向に移動させることにより、視度調整がなされる。
本実施形態のファインダー光学系１においては、およそ、視度＋１デオプター（＋１Ｄ）から−３デオプター（−３Ｄ）まで対応することができる。図２Ａ，Ｂに＋１Ｄにおけるファインダー光学系の概略構成と、−３Ｄにおけるフィンダー光学系の概略構成を示す。図２Ａ，Ｂに示すように、移動群２を移動させて、アイポイントＥＰに入射する入射光の角度を変化させることにより、視度が調整される。このような、ファインダー光学系１を介して画像面５をみることにより、アイポイントＥＰからは虚像を視認することができる。

また、本実施形態のファインダー光学系１では、アイポイントＥＰ側からみて、手前にレンズのパワーが正である移動群２があり、その奥に固定群３となる凹レンズがあるため、光学系の全長、すなわち、画像面５から第１のレンズＬ_１面までの長さを焦点距離よりも短くすることができる。従って、画像面５が大きくなった場合、焦点距離も長くなるが、本実施形態におけるファインダー光学系１においては、ファインダー光学系１の全長を短く構成することができる。

そして、移動群２を凹凸の２枚構成とし、２枚ともプラスチック非球面レンズとすることにより、収差量の少ない移動群２とすることができる。また、移動群２を２枚とも非球面プラスチックとすることで、レンズのパワーを強くしても収差補正能力を高くできるため、移動群２として、強い凸パワーを持ちながらも収差発生量の少ない光学系とすることができる。移動群２のレンズのパワーを強くすることができるため、少しの移動量で視度を大きく変化させることができ、視度調整範囲を広げることができる。

さらに、固定群３もプラスチック非球面レンズとすることで、全体の光学系として良好な収差補正が可能となる。このため、広い視度調整範囲及び広い視野角に渡って良好な性能をもつファインダーにすることができ、均質な解像度を得ることができる。また、用いられる３枚のレンズが、全て非球面レンズであるため、大きめの画像面を用いるファインダー光学系においても、画面中心と周辺での視度が均一になるように設計することができ、視野内での視度均一化を図ることができる。
さらに、プラスチックレンズは軽量であり、ファインダー光学系のレンズ重量を軽減することができる。

次に、上述したファインダー光学系の一実施の形態における実施例を示す。

図１に示したファンダー光学系１の実施例に係わる具体的な値を表１に示す。図１に示す接眼レンズ群４のレンズ面をアイポイントＥＰ側から第１面〜第６面とする。

本実施例におけるレンズの第１面〜第６面の非球面形状は、以下の数１で表される。

Ｙは光軸ａからの距離、Ｚは光軸ａからの距離がＹにおける非球面上の点の非球面頂点からの距離、Ｃは曲率半径、Ｋはコーニック係数、Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４はそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。

表１におけるｒ_１〜ｒ_６は各レンズ面の曲率半径、ｄ_１〜ｄ_５は各レンズ面間の距離、ｎ_１〜ｎ_３は各レンズの屈折率、ｖ_１〜ｖ_３は各レンズのアッベ数である。曲率半径、面間の距離、有効半径の単位はそれぞれｍｍである。Ｋ、Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４は前述した数１の非球面形状を表す係数である。また、本実施例において、第６面から画像表示装置までの距離ｄ_０は、１０３．１ｍｍである。

図３Ａ、Ｂに、本実施例のファインダー光学系１において、視度を−３Ｄに調整したときと、視度を＋１Ｄに調整したときの、球面収差（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、非点収差、歪曲収差をそれぞれ示す。球面収差は、縦軸が光線高で、横軸が光軸方向の距離である。ここでは、代表的な波数による球面収差を図示する。また、非点収差は、縦軸が像高で横軸がピントずれ量である。破線はサジタル面で、実線はメリジオナル面である。歪曲収差は、縦軸が像高で、横軸が像の歪み量である。

図３Ａ，Ｂより、各収差はそれぞれの視度において実用十分な値であることがわかる。
すなわち、本実施例の値を用いたファインダー光学系では、移動群２の２枚のプラスチック非球面レンズＬ_１，Ｌ_２の組み合わせにおいて、レンズＬ_１とレンズＬ_２に対して互いに異なるプラスチック素材を選ぶことにより、実用十分な色収差補正がなされ、かつ、固定群もプラスチック非球面レンズとすることにより、良好な収差補正がなされた。また、視度が−３Ｄ及び＋１Ｄにおいてどちらも諸収差が良好であることから、広い視度範囲及び広い視野角にわたり、高性能なファインダー光学系であることがわかる。

次に、図４に本発明における撮像装置の一実施の形態に係る要部の概略構成を示す。
本実施形態における撮像装置は、電子ビューファンインダーに前述したファインダー光学系１が用いられる例である。

図４に示す撮像装置１０には、撮影部１１と、電子ビューファインダー１２のみを示す。撮影部１１は、例えば、ＣＣＤ撮像素子、ＣＭＯＳ撮像素子等の撮像素子１３と信号処理部１４から構成され、電子ビューファインダー１２は、画像表示装置１７と、ファインダー光学系１から構成される。本実施形態で用いられる画像表示装置１７は、２．５インチ〜４インチ程度の大型の表示装置である。

この撮像装置１０では、撮影部１１において、撮像素子１３で得られた光学信号を信号処理部１４により、電気的な画像信号１５に変換する。そして画像信号１５は、電子ビューファインダー１２に送られ、ドライバ１６を介して、例えば液晶ディスプレイパネル等の画像表示装置１７に映し出される。この画像が映し出された画像表示装置１７の画像面５を、ファインダー光学系１の接眼レンズ４を介してアイポイントＥＰ側から見ることにより、拡大された画像を見ることができる。そして、電子ビューファインダー１２のファインダー光学系１において、接眼レンズ４の移動群２を光軸ａに沿って移動することにより、視度を調整することができる。すなわち、観察者の視力に合わせて視度を調整できる。

本実施形態の撮像装置１０では、電子ビューファインダー１２において、ファインダー光学系１が、凹レンズ、及び凸レンズの２枚構成であり正のパワーを有する移動群２と、凹レンズの固定群３により構成される。このため、大型の画像表示装置１７を用いた場合でも、レンズ系の全長を焦点距離よりも短くすることができる。また、非球面レンズを用いることにより移動群２のレンズのパワーを大きく設計することができるので、移動群２の少しの移動量で大きく視度を変化させることができ、そして、広い視度調整範囲を得ることができる。これにより、電子ビューファインダーを小さく構成することができる。

さらに、本実施形態の撮像装置１０によれば、プラスチック非球面レンズを用いることにより、画像表示装置１７が大型化しても、視野内での視度の均一化を図ることができる。すなわち、画像表示装置１７の画面中心と周辺の視度を均一化することができる。また、３枚ともプラスチックレンズで構成されるので、撮像装置１０において、重量の軽減が図られる。また、３枚とも、非球面レンズにより構成されるため、収差補正が良好になされ、電子ビューファインダーにおいて、均質な解像度を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、プラスチック凹非球面レンズ、プラスチック凸非球面レンズにより移動群を構成することにより、２枚のレンズによるレンズのパワーを強くしながらも、低収差なレンズ群とすることができる。また、この移動群とプラスチック凹非球面レンズにより固定群を組み合わせることにより、光学系をその焦点距離よりも短くすることができ、広い視度調整範囲及び広い視野角にわたって高性能なファインダー光学系を実現することができる。従って、本発明のファインダー光学系においては、撮像装置において、２．５インチ〜４インチ程度の大型の画像表示装置を用いた場合でも、視野内の視度均一化を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係るファインダー光学系の概略構成図である。 Ａ，Ｂ本発明の一実施の形態に係るファインダー光学系の、視度を−３Ｄ、＋１Ｄに調整したときの概略構成図である。 本発明の実施例におけるファインダー光学系において、視度を−３Ｄ、＋１Ｄに調整したときの球面収差、非面収差、歪曲収差図である。 本発明の一実施の形態に係る撮像装置の概略構成図である。

符号の説明

１・・ファインダー光学系、２・・移動群、３・・固定群、４・・接眼レンズ、５・・画像面、１０・・撮像装置、１１・・撮影部、１２・・電子ビューファインダー、１３・・撮像素子、１４・・信号処理部、１５・・画像信号、１６・・ドライバ、１７・・画像表示装置、ＥＰ・・アイポイント

Claims (4)

1. プラスチック凹非球面レンズからなる第１のレンズと、
   プラスチック凸非球面レンズからなる第２のレンズと、
   プラスチック凹非球面レンズからなる第３のレンズとがアイポイント側から画像面に向かって順に配され、
   前記第１のレンズと前記第２のレンズにより構成される正のパワーを有する移動群が、
   前記第３のレンズにより構成される固定群に対して、光軸に沿って一体に移動するように構成された
   ことを特徴とするファインダー光学系。
2. 前記第１、第２及び第３のレンズは、次の条件、
   （１）−３．０５＜（Ｌ_１ｐ／Ｌ_ａｐ）＜−０．８９
   （２）３．５０＜（Ｌ_２ｐ／Ｌ_ａｐ）＜５．０７
   （３）−３．５１＜（Ｌ_３ｐ／Ｌ_ａｐ）＜−１．７６
   （４）Ｌ_２ｎ＞１．５０
   （５）２０＜Ｌ_１ｖ＜３７
   但し、
   Ｌ_１ｐ：第１のレンズにおけるレンズのパワー
   Ｌ_２ｐ：第２のレンズにおけるレンズのパワー
   Ｌ_３ｐ：第３のレンズにおけるレンズのパワー
   Ｌ_ａｐ：第１、第２及び第３のレンズにおけるレンズのパワーの合計
   Ｌ_２ｎ：第２のレンズにおける屈折率
   Ｌ_１ｖ：第１のレンズにおけるアッベ数
   を満たす
   ことを特徴とする請求項１記載のファインダー光学系。
3. 撮像素子と、
   前記撮像素子から得られた光学信号を画像信号に変換する信号処理部と、
   前記画像信号による情報を表示する画像表示装置と、
   前記画像表示装置に表示された画像を拡大して見ることのできるファインダー光学系とを備え、
   前記ファインダー光学系は、プラスチック凹非球面レンズからなる第１のレンズと、
   プラスチック凸非球面レンズからなる第２のレンズと、
   プラスチック凹非球面レンズからなる第３のレンズとがアイポイント側から画像表示装置の画像面に向かって順に配され、
   前記第１のレンズと前記第２のレンズにより構成される正のパワーを有する移動群が、
   前記第３のレンズにより構成される固定群に対して、光軸に沿って一体に移動するように構成された
   ことを特徴とする撮像装置。
4. 前記撮像装置における前記第１、第２及び第３のレンズは、次の条件、
   （１）−３．０５＜（Ｌ_１ｐ／Ｌ_ａｐ）＜−０．８９
   （２）３．５０＜（Ｌ_２ｐ／Ｌ_ａｐ）＜５．０７
   （３）−３．５１＜（Ｌ_３ｐ／Ｌ_ａｐ）＜−１．７６
   （４）Ｌ_２ｎ＞１．５０
   （５）２０＜Ｌ_１ｖ＜３７
   但し、
   Ｌ_１ｐ：第１のレンズにおけるレンズのパワー
   Ｌ_２ｐ：第２のレンズにおけるレンズのパワー
   Ｌ_３ｐ：第３のレンズにおけるレンズのパワー
   Ｌ_ａｐ：第１、第２及び第３のレンズにおけるレンズのパワーの合計
   Ｌ_２ｎ：第２のレンズにおける屈折率
   Ｌ_１ｖ：第１のレンズにおけるアッベ数
   を満たす
   ことを特徴とする請求項３記載の撮像装置。

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