JP4077579B2 - 実像式変倍ファインダー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮影光学系とファインダー光学系とが別体に構成された写真用カメラやビデオカメラなどに用いるのに好適な実像式変倍ファインダーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮影光学系とファインダー光学系とが別体に構成されたカメラに用いられるファインダーは虚像式と実像式の２つに大別される。虚像式ファインダーでは、変倍比が大きくなると前玉径が大きくなってしまい、また視野枠の見えが不明瞭であるといった欠点がある。
これに対して、実像式ファインダーは、入射瞳位置を前方に配することができるため、前玉径を小さくすることができる。また、対物レンズ系によって結像された中間像を接眼光学系で観察するので、視野枠の見えの良いファインダーを実現することができる。
近年、カメラの小型化、高変倍化に伴い、ファインダー光学系も小型化、高変倍化が必要となり、それらに適した実像式変倍ファインダーが採用される場合が多くなっている。従来より、対物光学系の構成として、２群ズームタイプ、３群ズームタイプあるいは４群ズームタイプなどが提案されている。このうち、変倍比が３．５を超えるような高変倍の実像式変倍ファインダーにおいては、対物光学系の構成を４群ズームタイプとするのが収差補正を良好に行なう上では好ましい。さらに、小型化のために、対物光学系の各レンズ群は１枚のレンズ（入射面あるいは射出面に曲率をもつプリズムを含む）で構成するのが好ましい。またここで、４群ズームタイプのうち、第１レンズ群を負の屈折力を有するレンズで構成すると対物光学系のバックフォーカスが長くとれるため、対物光学系内に像反転光学系の反射部材の一部を配置でき、ファインダー光学系全系の小型化や構成の簡素化に有利である。
このように対物光学系の構成を４群ズームタイプとし、第１レンズ群を負レンズで構成すると共に、各レンズ群が１枚のレンズで構成され、変倍比が３．５以上である実像式変倍ファインダーとして、特開平８−２４０７６９号公報，特開平１０−３１９３２０号公報に記載のファインダーが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、より一層のカメラの小型化に伴い、カメラの厚み方向の薄型化が望まれている。この薄型化のために、ファインダー光学系に求められることは、対物光学系の全長を短くすることである。特に、対物光学系の第１レンズ群の物体側の面から、対物光学系を構成するレンズ群のうちで最も接眼光学系側に位置する固定レンズ群の物体側の面までの長さ（以下ズームスペースという）を短くすることが望まれる。これは、移動するレンズ群がある光学系の途中で光軸を折り曲げることは困難であるためである。
特開平８−２４０７６９号公報，特開平１０−３１９３２０号公報に記載のファインダーは、変倍比は３．５程度以上と高変倍比を有するもののズームスペースが十分に小さいとは言えず薄型化という点で不十分である。
そこで本発明は、変倍比が３．５より大きい高変倍比を有しながらも、小型で、薄型のファインダー光学系を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の実像式変倍ファインダーは、正の屈折力を有する対物光学系と、該対物光学系によって結像する中間像の上下左右を反転させる像反転光学系と、前記中間像の結像位置近傍に配置された正の屈折力を有するフィールドレンズ群と、正の屈折力を有する接眼光学系を有する実像式ファインダーにおいて、前記対物光学系は、物体側から順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群は、それぞれ１枚の単レンズで構成され、広角端から望遠端までの変倍は、前記第４レンズ群を固定し、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群を光軸上を移動させることによって行ない、且つ、次の条件式（１），（２），（３）を満足することを特徴とする。
３．７２４≦ｆｔ／ｆｗ＜６．０ ・・・・・（１）
１．１＜ｆ３／ｆｗ＜２．１ ・・・・・（２）
０．５＜ｆｔ／ｆｒ＜１．５ ・・・・・（３）
但し、ｆｗは対物光学系の広角端での焦点距離、ｆｔは対物光学系の望遠端での焦点距離、ｆ３は対物光学系の第３レンズ群の焦点距離、ｆｒは対物光学系の第４レンズ群とフィールドレンズ群との合成焦点距離を示す。
【０００５】
このように構成することにより、高変倍、小型、薄型、高性能である実像式変倍ファインダーにすることができる。
広角端から望遠端までの変倍は、正の屈折力を有する第２レンズ群および正の屈折力を有する第３レンズ群を移動することで行なう。ここで、変倍作用は、主に第３レンズ群の移動で行ない、第２レンズ群は、第３レンズ群の移動で生じる視度のずれ（あるいは中間像の結像位置のずれ）を補償する作用をもつように、第２レンズ群、第３レンズ群をそれぞれ構成する。
広角端では、第２レンズ群、第３レンズ群、及び第４レンズ群が接近するため、これらのレンズ群を１つの正レンズ群とみなすことができ、対物光学系全体としては負、正のレトロフォーカスとなる。従って、対物光学系のバックフォーカス部を長く確保して、そこに像反転光学系の反射部材の一部を配置することができ、ファインダー光学系全系を小型化することができる。一方、望遠端では、第１レンズ群、第２レンズ群、及び第３レンズ群が接近するため、これらのレンズ群を１つの正レンズ群とみなすことができ、対物光学系全体としては正、負のテレフォトタイプとなり対物光学系の全長を短くすることができる。
また、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群をそれぞれ１枚の単レンズで構成することにより対物光学系を小型化、薄型化することができる。
また、条件式(1) ，(2) ，(3) を満たすことにより小型化、薄型化と性能とのバランスをとることができる。
３．５＜ｆｔ／ｆｗ＜６．０ ・・・・・(1)
１．１＜ｆ３／ｆｗ＜２．１ ・・・・・(2)
０．５＜ｆｔ／ｆｒ＜１．５ ・・・・・(3)
【０００６】
条件式(1) は、本発明に必要な変倍比を規定する条件を表わす式である。条件式(1) の下限を超えると、本発明の目的とする変倍比が得られない。また条件式(1) の上限を超えると、小型化、薄型化と性能とのバランスをとることが困難となる。
条件式(2) は、対物光学系の薄型化と性能とのバランスをとるための条件を表わす式である。条件式(2) の下限を超えると、第３レンズ群の屈折力が大きくなり収差補正が困難となると同時に変倍による収差変動が大きくなってしまう。また条件式(2) の上限を超えると、第３レンズ群の屈折力が小さくなり所定の変倍比を得るための移動量が大きくなり対物光学系の全長が長くなってしまう。
条件式(3) は、対物光学系を小型化するための条件、特にレンズ径を小さくするための条件を表わす式である。
望遠端では、第１レンズ群、第２レンズ群、及び第３レンズ群が接近するため、１つの正レンズ群とみなすことができ、対物光学系全体としては正、負のテレフォトタイプとなる。図１に示すように、対物光学系によって結像する中間像の結像位置近傍にあるフィールドレンズ群Ｐにおいては主光線の傾きは小さく光軸とほぼ平行となるので、対物光学系の第１レンズ群Ｌ１〜第３レンズ群Ｌ３中の軸外光束の主光線の傾きは、対物光学系の第４レンズ群Ｌ４からフィールドレンズ群Ｐまでの合成焦点距離により決まる。
条件式(3) の上限を超えると、合成屈折力（＝１／合成焦点距離）が大きくなり、このときの対物光学系の第１レンズ群Ｌ１〜第３レンズ群Ｌ３中の軸外光束の主光線の傾きは大きくなるので、軸外光束の光量を十分確保しようとすると対物光学系における上側光束を十分確保しなければならず特に第１レンズ群Ｌ１のレンズ径が大きくなってしまう。
また条件式(3) の下限を超えると、合成屈折力が小さくなり、このときの軸外光束の主光線の傾きは小さくなるので、軸外光束の光量を十分確保するためには、対物光学系における下側光束を十分確保しなければならず、特に第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３のレンズ径を大きくしなければならない。
【０００７】
また、本発明の実像式変倍ファインダーは、請求項１に記載の構成において、次の条件式(5) を満足することが望ましい。
２．６＜ｄ１２ｗ／ｄ２３ｗ ・・・・・(5)
但し、ｄ１２ｗは対物光学系の広角端における第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、ｄ２３ｗは対物光学系の広角端における第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を示す。
本発明では、広角端においては第２レンズ群、第３レンズ群は接眼光学系側へ移動した状態となる。第３レンズ群は、変倍作用を持つため可能な限り接眼光学系側へ移動する。第２レンズ群は、第３レンズ群の移動で生じる視度のずれを補償する作用をもつが、広角端において接眼光学系側に寄ることができればできるほど、画角が広いときの広角端における収差補正、特に軸外収差の補正に有効的になる。
条件式(5) は、広角端における軸外収差の補正を有効にするための条件を表わす式である。条件式(5) の下限を超えると広角端における軸外収差の補正に対する効きが弱まる。
【０００８】
また、本発明の実像式変倍ファインダーは、請求項１に記載の構成において、変倍時には、第１レンズ群を固定して行なうように構成するのが好ましい。
第１レンズ群を固定すると、変倍時に、移動する群を１つ減らすことができるので、ズーミング機構の簡素化に有効となる。
【０００９】
また、本発明の実像式変倍ファインダーは、請求項１に記載の構成において、第１レンズ群乃至第４レンズ群の各レンズ群は、少なくとも非球面を１面有することが望ましい。
第１レンズ群乃至第４レンズ群の各レンズ群を、少なくとも非球面を１面有するように構成すると、変倍による収差変動を減少させるのに有効となる。
【００１０】
また、本発明の実像式変倍ファインダーは、請求項１に記載の構成において、フィールドレンズ群は中間像面より接眼光学系側に配置することが望ましい。
フィールドレンズ群が中間像面より接眼光学系側にあると、中間像面より対物光学系側にある場合に比べて、軸外光束を光軸に近づけることができるので対物光学系の第４レンズ群のレンズ径を小さくするのに有効となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
第１実施例
図１は本発明による実像式変倍ファインダーの第１実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。図２は第１実施例における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。
【００１６】
本実施例の実像式変倍ファインダーは、正の屈折力を有する対物光学系と、該対物光学系によって結像する像の上下左右を反転させる像反転光学系と、中間像の近傍に配置された正の屈折力を有するフィールドレンズ群と、正の屈折力を有する接眼光学系を有する構成となっている。
対物光学系は、図１に示すように、物体側（図において左側）から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｌ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｌ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｌ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４とから構成されている。
像反転光学系は、対物光学系を構成するレンズ群のうち負の屈折力を有する第４レンズ群Ｌ４と、プリズムＰとで構成されている。プリズムＰは第４レンズ群Ｌ４の後段に配され、対物光学系による中間像はプリズムＰの入射面近傍に結像するようになっている。また、プリズムＰはフィールドレンズ群の役目を果している。
また、Ｅ１は接眼光学系であり、ＥＰはアイポイントである。
【００１７】
広角端から望遠端までの変倍は、第１レンズ群Ｌ１、及び第４レンズ群Ｌ４を固定し、第２レンズ群Ｌ２、及び第３レンズ群Ｌ３を光軸上を移動させて行なうようになっている。
例えば、広角端から望遠端への変倍に際し、図１（ａ）に示す状態から第２レンズ群Ｌ２及び第３レンズ群Ｌ３は、物体側へと光軸上を移動する。ここで、変倍作用は、主に第３レンズ群Ｌ３の移動で行ない、第２レンズ群Ｌ２は、第３レンズ群Ｌ３の移動で生じる視度のずれ（あるいは中間像の結像位置のずれ）を補償する作用をもつように構成されている。
図１（ａ）に示すように、広角端では、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、及び第４レンズ群Ｌ４が接近するため、これらで１つの正レンズ群とみなすことができ、対物光学系全体としては負、正のレトロフォーカスとなり、対物光学系のバックフォーカス部を長く確保して、そこに像反転光学系の反射部材の一部を配置することができ、ファインダー光学系全体を小型化することができる。一方、図１（ｃ）に示すように、望遠端では、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、及び第３レンズ群Ｌ３が接近するため、これらのレンズ群を１つの正レンズ群とみなすことができ、対物光学系全体としては正、負のテレフォトタイプとなるように構成されており、対物光学系の全長を短くでき、ファインダー光学系全体を小型化することができる。
【００１８】
また、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３はそれぞれ１枚のレンズで構成されており、対物光学系の小型化、薄型化ができるという効果を得ている。第４レンズ群Ｌ４はプリズムから構成されている。接眼光学系Ｅ１は１枚のレンズから構成されている。
像反転光学系である対物光学系の第４レンズ群Ｌ４とプリズムＰは、実際には光路の途中に反射面が設けられ、光軸が折り曲げられるようになっている。具体的には、ポロプリズムとポロプリズムあるいは、ダハプリズムとペンタプリズムの組み合わせなどがよい。反射部材としては、プリズムのほかにミラーを用いてもよい。
なお、本実施例のこれらの構成は後述の第２及び第３実施例においても同様である。
また、第１実施例では、第１レンズ群Ｌ１の両面、第２レンズ群Ｌ２の物体側の面、第３レンズ群Ｌ３の接眼側の面、第４レンズ群Ｌ４の物体側の面、及び接眼レンズＥ１の物体側の面が非球面になっている。
【００１９】
次に、本実施例にかかる実像式変倍ファインダーを構成している光学部材の数値データを示す。本実施例の数値データにおいて、ωは視野角、ｍはファインダー倍率、ｒ₁ 、ｒ₂ 、・・・は各レンズ面またはプリズム面の曲率半径、ｄ₁ 、ｄ₂ 、・・・は各レンズまたはプリズムの肉厚または空気間隔、ｎ₁ 、ｎ₂ 、・・・は各レンズまたはプリズムのｄ線での屈折率、ν₁ 、ν₂ 、・・・は各レンズまたはプリズムのアッベ数である。
なお非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向にｙをとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ₄ 、Ａ₆ 、Ａ₈ 、Ａ₁₀としたとき、次の式で表わされる。
ｚ＝（ｙ² ／ｒ）／［１＋√｛１−（１＋ｋ）・（ｙ／ｒ）² ｝］＋Ａ₄ ｙ⁴ ＋Ａ₆ ｙ⁶ ＋Ａ₈ ｙ⁸ ＋Ａ₁₀ｙ¹⁰
なお、これらの記号は後述の第２〜第６実施例の数値データにおいても共通である。
【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】
第２実施例
図３は本発明による実像式変倍ファインダーの第２実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。図４は第２実施例における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。
【００２４】
本実施例では、第１レンズ群Ｌ１の接眼側の面、第２レンズ群Ｌ２の物体側の面、第３レンズ群Ｌ３の接眼側の面、第４レンズ群Ｌ４の物体側の面、接眼レンズＥ１の物体側の面が非球面になっている。
【００２５】
次に、本実施例にかかる実像式変倍ファインダーを構成している光学部材の数値データを示す。

【００２６】

【００２７】

【００２８】
図５は本発明による実像式変倍ファインダーの第３実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。図６は第３実施例における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。
【００２９】
本実施例では、第１レンズ群Ｌ１の両面、第２レンズ群Ｌ２の物体側の面、第３レンズ群Ｌ３の接眼側の面、第４レンズ群Ｌ４の物体側の面、接眼レンズＥ１の物体側の面が非球面になっている。
【００３０】
次に、本実施例にかかる実像式変倍ファインダーを構成している光学部材の数値データを示す。

【００３１】

【００３２】

【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、変倍比が３．５より大きい高変倍比を有しながらも、小型で、薄型のファインダー光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実像式変倍ファインダーの第１実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。
【図２】 本実施例における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。
【図３】 本発明に係る実像式変倍ファインダーの第２実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。
【図４】 本実施例における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。
【図５】 本発明に係る実像式変倍ファインダーの第３実施例のレンズ構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。
【図６】 本実施例における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図であり、（ａ）は広角端、（ｂ）は中間、（ｃ）は望遠端での状態を示す図である。
【符号の説明】
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｐ フィールドレンズ群
Ｅ１ 接眼光学系
ＥＰ アイポイント

Claims (5)

1. 正の屈折力を有する対物光学系と、該対物光学系によって結像する中間像の上下左右を反転させる像反転光学系と、前記中間像の結像位置近傍に配置された正の屈折力を有するフィールドレンズ群と、正の屈折力を有する接眼光学系を有する実像式ファインダーにおいて、
   前記対物光学系は、物体側から順に配置された、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群とからなり、
   前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群は、それぞれ１枚の単レンズで構成され、
   広角端から望遠端までの変倍は、前記第４レンズ群を固定し、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群を光軸上を移動させることによって行ない、且つ、
   次の条件式（１），（２），（３）を満足することを特徴とする実像式変倍ファインダー。
   ３．７２４≦ｆｔ／ｆｗ＜６．０ ・・・・・（１）
   １．１＜ｆ３／ｆｗ＜２．１ ・・・・・（２）
   ０．５＜ｆｔ／ｆｒ＜１．５ ・・・・・（３）
   但し、ｆｗは対物光学系の広角端での焦点距離、ｆｔは対物光学系の望遠端での焦点距離、ｆ３は対物光学系の第３レンズ群の焦点距離、ｆｒは対物光学系の第４レンズ群とフィールドレンズ群との合成焦点距離を示す。
2. 次の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の実像式変倍ファインダー。
   ２．６＜ｄ１２ｗ／ｄ２３ｗ ・・・・・（５）
   但し、ｄ１２ｗは対物光学系の広角端における第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、ｄ２３ｗは対物光学系の広角端における第２レンズ群と第３レンズ群との間隔を示す。
3. 変倍時には、前記第１レンズ群を固定して行うように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の実像式変倍ファインダー。
4. 前記第１レンズ群乃至第４レンズ群の各レンズ群は、少なくとも非球面を１面有していることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の実像式変倍ファインダー。
5. 前記フィールドレンズ群は中間像面より接眼光学系側にあることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の実像式変倍ファインダー。

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