JP4210174B2 - 変倍ファインダおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、変倍ファインダに関し、さらに詳しくはデジタルカメラ等に適した小型で良好な光学性能を有する変倍ファインダおよびこれを用いた撮像装置に関するものである。

従来、撮影系とファインダ系とが別体に構成されるカメラにおいて撮影系が変倍機能を有する場合、撮影画角の変動に対応した変倍機能をファインダ系にも構成している。このようなファインダ系として、視野枠の見えが良く所定の変倍比が容易に得られる実像式変倍ファインダが種々提案されている。

実像式変倍ファインダとして、特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。これらは、対物光学系として負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、および正の第３レンズ群から構成されており、対物光学系で結像される倒立像を正立像にするための反転光学系を分割して、対物光学系のバックフォーカス部に反射部材の一部を移動させることで全長の短縮を図っている。

また、特許文献２では第３レンズ群を反転光学系の入射面に形成することでさらなる全長の短縮化を図っている。

特開平１−１１６６１６号公報 特開平４−１９４９１３号公報

しかしながら、近年のデジタルカメラのコンパクト化は想像を上回る速さで進んでおり、対物光学系の更なる全長の短縮化が求められている。そこで、ここから更なる小型化を実現するためには各群の屈折力を強くする必要があるが、所定の変倍比を維持しながら各レンズ群で発生する諸収差を良好に補正することは非常に困難である。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、物体側から順に、正の屈折力を有する対物光学系と、対物光学系で結像される倒立像を正立像にするための反転光学系と、反転光学系によって得られた正立像を観察するための正の屈折力を有する接眼光学系とから構成され、対物光学系は負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、および正の第３レンズ群から成り、第２レンズ群を光軸上に移動させて変倍し、変倍に伴う視度変化を第１レンズ群の移動によって補正する変倍ファインダであり、第３レンズ群が少なくとも１つの反射面を有する１枚のレンズプリズムから構成され、さらにこのレンズプリズムの入射側レンズ面が球面で構成されると共に、中間結像面の直前に位置する像側レンズ面が光軸から遠ざかるにしたがって曲率が小さくなるような非球面で構成され、以下の条件式（１）〜（４）を満足するものである。

（１）f3/fw≧2.5
（２）-1.0＜(R32+R31)/(R32-R31)＜1.0
（３）L1/fw²≦0.45mm ^-1
（４）L2/fw²≧0.03mm ^-1

ここで、上記条件式におけるf3は前記第３レンズ群の焦点距離、fwは前記対物光学系の広角端での焦点距離、R31は前記レンズプリズムの物体側レンズ面の曲率半径、R32は前記レンズプリズムの像側レンズ面の曲率半径、L1は中間結像面から前記レンズプリズムの物体側レンズ面までの空気換算距離、L2は中間結像面から前記レンズプリズムの像側レンズ面までの距離である。

このような本発明では、条件式（１）によって対物光学系の広角端での焦点距離に対する第３レンズ群の焦点距離の比を設定し、条件式（２）によって第３レンズ群を構成するレンズプリズムの形状を両凸のレンズ形状に設定し、条件式（３）によって対物光学系の広角端での焦点距離の２乗と中間結像面からレンズプリズムの物体側レンズ面までの空気換算距離の比を設定し、条件式（４）によって対物光学系の広角端での焦点距離の２乗と中間結像面からレンズプリズムの像側レンズ面までの距離の比を設定しており、これらの条件式を満たすことによって小型かつ量産性に優れ、良好な光学性能を得る変倍ファインダを提供できるようになる。

本発明では、小型で良好な光学性能を有し、ゴミや埃が目立たず、量産性に優れた高変倍の実像式ファインダを実現することができ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置の小型化、高性能化およびコストダウンを図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、第１実施形態に係る変倍ファインダを説明する概略斜視図、図２は、第２実施形態に係る変倍ファインダを説明する概略斜視図である。

すなわち、本実施形態に係る変倍ファインダは、物体側から順に正の屈折力を有する対物光学系１と、対物光学系１で結像される倒立像を正立像にするための反転光学系２と、反転光学系２で得た正立像を観察するための正の屈折力を有する接眼光学系３から構成されている。

このうち、対物光学系１は、１枚の凹レンズから成る負の第１レンズ群Ｇ１と、１枚の凸レンズから成る正の第２レンズ群Ｇ２と、１枚の凸レンズから成る正の第３レンズ群Ｇ３とから構成され、第２レンズ群Ｇ２を瞳側から物体側へ移動させて変倍を行い、それに伴うファインダの視度変化を、第１レンズ群Ｇ１を瞳側に凸の軌跡を描くように移動させることで補正している。なお、第３レンズ群Ｇ３は変倍に際して固定である。

また、第３レンズ群Ｇ３としては、２つの反射面を有するレンズプリズムＰ１によって構成し、変倍ファインダの全長の短縮化を図っている。なお、図１に示す第１実施形態では、第３レンズ群Ｇ３のレンズプリズムＰ１によって像を垂直方向へ反射させ、その後にプリズムＰ２によって像を水平方向へ反射させている。一方、図２に示す第２実施形態では、第３レンズ群Ｇ３のレンズプリズムＰ１によって像を水平方向へ反射させ、その後にプリズムＰ２によって像を垂直方向へ反射させている。

そして、本実施形態では、この対物光学系における第３レンズ群Ｇ３として、以下の条件式（１）〜（４）を満足するように設定されており、これによって小型で良好な光学性能を有しながらも量産性に優れた実像式の変倍ファインダを実現できるようになっている。

（１）f3/fw≧2.5
（２）-1.0＜(R32+R31)/(R32-R31)＜1.0
（３）L1/fw²≦0.45mm ^-1
（４）L2/fw²≧0.03mm ^-1

また、本実施形態では、第３レンズ群Ｇ３のレンズプリズムＰ１として、少なくとも像側レンズ面ｒ６を、光軸から遠ざかるにしたがって曲率が小さくなるような非球面で構成し、対物光学系１の第２レンズ群Ｇ２として、以下の条件式（５）を満足するようにしたものでもある。

（５）β2t/β2w≧2.5
なお、β2wは第２レンズ群Ｇ２の広角端での横倍率、β2tは第２レンズ群Ｇ２の望遠端での横倍率である。

ここで、上記条件式のうち、条件式（１）は、対物光学系１の広角端での焦点距離に対する第３レンズ群Ｇ３の焦点距離の比を設定するものであり、第３レンズ群Ｇ３の屈折力を制限している。この条件式（１）の下限を下回ると、変倍を担う第２レンズ群Ｇ２の屈折力が小さくなってしまう。このため、必要な変倍比を得るために第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、全長が長くなってしまう。同時に、第３レンズ群Ｇ３で発生するアンダー側の球面収差も大きくなり光学性能が悪化する。したがって、この条件式（１）を満たすことで、変倍ファインダの全長の小型化および光学特性の向上を実現できる。

また、条件式（２）は、第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズプリズムＰ１の形状を両凸のレンズ形状に設定するものであり、主に軸外収差の発生量を制限している。この条件式（２）を満たすことによって、軸外での収差、特に像面湾曲と歪曲収差を補正することが可能となる。

また、条件式（３）は、対物光学系１の広角端での焦点距離の２乗と中間結像面からレンズプリズムＰ１の物体側レンズ面ｒ６までの空気換算距離の比を設定するものである。この条件式（３）を満たすことによって、光路長が長くなることを抑制し、小型化を実現することが可能となる。

また、条件式（４）は。対物光学系１の広角端での焦点距離の２乗と中間結像面からレンズプリズムＰ１の像側レンズ面ｒ６までの距離の比を設定するものである。この条件式（４）の下限を下回るとレンズプリズムＰ１の像側レンズ面ｒ６上に付着したゴミや埃に目の焦点が合うようになり、製造時の歩留まりが悪化する。したがって、この条件式（４）を満たすことによって、量産性の高い変倍ファインダを実現できるようになる。

さらに、本実施形態では、第３レンズ群Ｇ３のレンズプリズムＰ１を少なくとも像側レンズ面ｒ６を、光軸から遠ざかるにしたがって曲率が小さくなるような非球面で構成している。つまり、光束の狭まる像側レンズ面ｒ６を非球面で構成することで、主に歪曲収差を補正している。また、この構成は像側レンズ面ｒ６の面偏芯に対する敏感度が低いため製造公差を緩くでき、量産性向上を図ることが可能となる。

また、条件式（５）は、第２レンズ群Ｇ２の広角端と望遠端での横倍率の比を設定するものであり、この条件式（５）を満たすことで高変倍の実像式変倍ファインダを提供することが可能となる。

以下に本発明の数値を挙げた実施例１〜４について記載する。なお、各実施例において使用する記号の意味は次のとおりである。

２ω：対角の全画角
Ｓｉ：物体側から数えてｉ番目の面
Ｒｉ：上記面Ｓｉの曲率半径
ｄｉ：物体側からｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の面間隔
ｎｉ：第ｉレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率
νｉ：第ｉレンズのアッベ数
＊：非球面を使用した面

また、非球面形状は、非球面の深さをＸ、光軸からの高さをＨとすると、以下の数１によって定義されるものとする。なお、数１においてＡ、Ｂ、ＣおよびＤは、それぞれ４次、６次、８次および１０次の非球面係数である。

図３は、実施例１に係る変倍ファインダの光学系構成図、図４は、実施例１に係る変倍ファインダの広角端（ＷＩＤＥ）に対応する収差図、図５は、実施例１に係る変倍ファインダの中間（ＭＩＤ）に対応する収差図、図６は、実施例１に係る変倍ファインダの望遠端（ＴＥＬＥ）に対応する収差図である。ここで、実施例１に係る変倍ファインダの模式的な構成としては、図１に示す第１実施形態に対応した配置となっている。

また、表１は、実施例１に係る光学系の構成を示すデータ、表２は、実施例１に係る非球面係数を示すデータ、表３は、実施例１に係る変倍による群間隔の変化を示すデータ、表４は、実施例１に係る条件式（１）〜（５）の数値を示すデータである。

図７は、実施例２に係る変倍ファインダの光学系構成図、図８は、実施例２に係る変倍ファインダの広角端（ＷＩＤＥ）に対応する収差図、図９は、実施例２に係る変倍ファインダの中間（ＭＩＤ）に対応する収差図、図１０は、実施例２に係る変倍ファインダの望遠端（ＴＥＬＥ）に対応する収差図である。ここで、実施例２に係る変倍ファインダの模式的な構成としては、図１に示す第１実施形態に対応した配置となっている。

また、表５は、実施例２に係る光学系の構成を示すデータ、表６は、実施例２に係る非球面係数を示すデータ、表７は、実施例２に係る変倍による群間隔の変化を示すデータ、表８は、実施例２に係る条件式（１）〜（５）の数値を示すデータである。

図１１は、実施例３に係る変倍ファインダの光学系構成図、図１２は、実施例３に係る変倍ファインダの広角端（ＷＩＤＥ）に対応する収差図、図１３は、実施例３に係る変倍ファインダの中間（ＭＩＤ）に対応する収差図、図１４は、実施例３に係る変倍ファインダの望遠端（ＴＥＬＥ）に対応する収差図である。ここで、実施例３に係る変倍ファインダの模式的な構成としては、図２に示す第２実施形態に対応した配置となっている。

また、表９は、実施例３に係る光学系の構成を示すデータ、表１０は、実施例３に係る非球面係数を示すデータ、表１１は、実施例３に係る変倍による群間隔の変化を示すデータ、表１２は、実施例３に係る条件式（１）〜（５）の数値を示すデータである。

図１５は、実施例４に係る変倍ファインダの光学系構成図、図１６は、実施例４に係る変倍ファインダの広角端（ＷＩＤＥ）に対応する収差図、図１７は、実施例４に係る変倍ファインダの中間（ＭＩＤ）に対応する収差図、図１８は、実施例４に係る変倍ファインダの望遠端（ＴＥＬＥ）に対応する収差図である。ここで、実施例４に係る変倍ファインダの模式的な構成としては、図２に示す第２実施形態に対応した配置となっている。

また、表１３は、実施例４に係る光学系の構成を示すデータ、表１４は、実施例４に係る非球面係数を示すデータ、表１５は、実施例４に係る変倍による群間隔の変化を示すデータ、表１６は、実施例４に係る条件式（１）〜（５）の数値を示すデータである。

上記説明した本発明の変倍ファインダとしては、この変倍ファインダを本体筐体に搭載することで、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置へ適用することが可能となる。

第１実施形態に係る変倍ファインダを説明する概略斜視図である。 第２実施形態に係る変倍ファインダを説明する概略斜視図である。 実施例1に対応する光学系の構成図である。 実施例１の広角端（ＷＩＤＥ）に対応する収差図である。 実施例１の中間（ＭＩＤ）に対応する収差図である。 実施例１の望遠端（ＴＥＬＥ）に対応する収差図である。 実施例２に対応する光学系の構成図である。 実施例２の広角端（ＷＩＤＥ）に対応する収差図である。 実施例２の中間（ＭＩＤ）に対応する収差図である。 実施例２の望遠端（ＴＥＬＥ）に対応する収差図である。 実施例３に対応する光学系の構成図である。 実施例３の広角端（ＷＩＤＥ）に対応する収差図である。 実施例３の中間（ＭＩＤ）に対応する収差図である。 実施例３の望遠端（ＴＥＬＥ）に対応する収差図である。 実施例４に対応する光学系の構成図である。 実施例４の広角端（ＷＩＤＥ）に対応する収差図である。 実施例４の中間（ＭＩＤ）に対応する収差図である。 実施例４の望遠端（ＴＥＬＥ）に対応する収差図である。

符号の説明

１…対物光学系、２…反転光学系、３…接眼光学系、Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群、Ｐ１…レンズプリズム、Ｐ２…レンズプリズム

Claims (4)

1. 物体側から順に、正の屈折力を有する対物光学系と、前記対物光学系で結像される倒立像を正立像にするための反転光学系と、前記反転光学系によって得られた正立像を観察するための正の屈折力を有する接眼光学系とから構成され、前記対物光学系は負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、および正の第３レンズ群から成り、前記第２レンズ群を光軸上に移動させて変倍し、変倍に伴う視度変化を前記第１レンズ群の移動によって補正する変倍ファインダであって、
   前記第３レンズ群が少なくとも１つの反射面を有する１枚のレンズプリズムから構成され、さらに前記レンズプリズムの入射側レンズ面が球面で構成されると共に、中間結像面の直前に位置する像側レンズ面が光軸から遠ざかるにしたがって曲率が小さくなるような非球面で構成され、以下の条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とする変倍ファインダ。
   （１）f3/fw≧2.5
   （２）-1.0＜(R32+R31)/(R32-R31)＜1.0
   （３）L1/fw²≦0.45mm^-1
   （４）L2/fw²≧0.03mm^-1
   ここで、f3は前記第３レンズ群の焦点距離、fwは前記対物光学系の広角端での焦点距離、R31は前記レンズプリズムの物体側レンズ面の曲率半径、R32は前記レンズプリズムの像側レンズ面の曲率半径、L1は前記中間結像面から前記レンズプリズムの物体側レンズ面までの空気換算距離、L2は前記中間結像面から前記レンズプリズムの像側レンズ面までの距離である。
2. 前記対物光学系の第２レンズ群が以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１記載の変倍ファインダ。
   （５）β2t/β2w≧2.5
   ここで、β2wは前記第２レンズ群の広角端での横倍率、β2tは前記第２レンズ群の望遠端での横倍率である。
3. 物体側から順に、正の屈折力を有する対物光学系と、前記対物光学系で結像される倒立像を正立像にするための反転光学系と、前記反転光学系によって得られた正立像を観察するための正の屈折力を有する接眼光学系とから構成され、前記対物光学系は負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、および正の第３レンズ群から成り、前記第２レンズ群を光軸上に移動させて変倍し、変倍に伴う視度変化を前記第１レンズ群の移動によって補正する変倍ファインダを備える撮像装置であって、
   前記変倍ファインダにおける第３レンズ群が少なくとも１つの反射面を有する１枚のレンズプリズムから構成され、さらに前記レンズプリズムの入射側レンズ面が球面で構成されると共に、中間結像面の直前に位置する像側レンズ面が光軸から遠ざかるにしたがって曲率が小さくなるような非球面で構成され、以下の条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とする撮像装置。
   （１）f3/fw≧2.5
   （２）-1.0＜(R32+R31)/(R32-R31)＜1.0
   （３）L1/fw²≦0.45mm^-1
   （４）L2/fw²≧0.03mm^-1
   ここで、f3は前記第３レンズ群の焦点距離、fwは前記対物光学系の広角端での焦点距離、R31は前記レンズプリズムの物体側レンズ面の曲率半径、R32は前記レンズプリズムの像側レンズ面の曲率半径、L1は前記中間結像面から前記レンズプリズムの物体側レンズ面までの空気換算距離、L2は前記中間結像面から前記レンズプリズムの像側レンズ面までの距離である。
4. 前記対物光学系の第２レンズ群が以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
   （５）β2t/β2w≧2.5
   ここで、β2wは前記第２レンズ群の広角端での横倍率、β2tは前記第２レンズ群の望遠端での横倍率である。

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