JPH0342619A - 変倍ファインダー光学系 - Google Patents

変倍ファインダー光学系

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JPH0342619A
JPH0342619A JP1177361A JP17736189A JPH0342619A JP H0342619 A JPH0342619 A JP H0342619A JP 1177361 A JP1177361 A JP 1177361A JP 17736189 A JP17736189 A JP 17736189A JP H0342619 A JPH0342619 A JP H0342619A
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lens group
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liquid crystal
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Toshiro Kikuchi
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カメラなどに用いられる変倍ファインダー光
学系に関し、特に35mmレンズシャッターカメラに適
した変倍ファインダー光学系に関する。
〔従来の技術〕
近年、35mmレンズシャッターカメラにおいても、二
つの撮影焦点距離を切り換えて使用出来るようにしたも
のが数多く提案されてきている。このような2焦点切り
換え式カメラにおいては、撮影レンズの焦点距離切り換
えに応じてファインダーの倍率も切り換えられるように
構成すれば、実際の撮影画角がファインダーで確認でき
るので使い易い。そこで、ファインダー倍率を切り換え
ることができるファインダー光学系が種々提案されてい
る。例えば、特開昭6(1−166934号公報では、
物体側から順に、負の対物レンズ群及び正の接眼レンズ
群が配置されて成る逆ガリレオフアインダ−であって、
前記負の対物レンズ群を物体側から順に正レンズと負レ
ンズとを配置して成る他の対物レンズ群と交換すること
によって変倍を行なうファインダー光学系が提案されて
いる。
又、特開昭61−87122号公報では、物体側から順
に、全体として正の固定レンズ群、負の移動レンズ群及
び全体として正の固定レンズ群を配置して成り、前記負
の移動レンズ群を光軸上前後方向に移動することによっ
て変倍を行うファインダー光学系が提案されている。又
、特開昭63129312号公報では、物体側から順に
、負の対物レンズ群と正の固定の接眼レンズ群とからな
る逆ガリレオフアインダ−であって、前記負の対物レン
ズ群を二枚の負レンズで構成し、そのうち1枚の負レン
ズをファインダー有効光路外に退避させると共に残る1
枚を光軸上接眼レンズ側に移動することによって変倍を
行うファインダー光学系が提案されている。
又、特開昭61−77820号公報では、対物レンズを
負のレンズ群、接眼レンズを正のレンズ群とし、対物レ
ンズ群を物体側から正の屈折力のレンズと負の屈折力の
レンズとで構威し、対物レンズ群中の少なくとも−っの
レンズを光学弾性体で構成し、その光学弾性体レンズを
変形させて対物レンズ群全体の屈折力を変化させて変倍
を行うファインダー光学系が提案されている。又、特開
昭61−221720号公報には、対物レンズと接眼レ
ンズとを夫々1枚の光学弾性体レンズで構成し、夫々の
屈折力がある一定の関係を保つように、夫々を変形させ
て屈折力を変化させることにより、変倍を行うファイン
ダー光学系が提案されている。又、特開昭62−569
18号公報には、構成レンズ系の一部を液晶レンズで構
成し、その液晶レンズのパワーの変化に応じてレンズ系
の他の一部を移動させて変倍を行うファインダー光学系
が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来例のうち、光学系の一部を移動
させて変倍を行うものは、全て、上記対物レンズ群全体
としての屈折力を変化させるために、−個以上のレンズ
を移動する構成を取っており、そのために倍率切り換え
のための機構が複雑化し且つ高い精度が要求され、ひい
ては部品点数。
組立、調整等を考え合わせれば、その実施化にあたって
はコストアップにつながるという不利な点がある。
具体的には、移動レンズが移動の前後で他の固定レンズ
群との相対距離において正しい位置に停止し且つ光軸に
対して偏心しないように切り換え機構を構成する必要が
ある。さもなければ、ファインダー光学系の倍率、視度
、視野率及び像の見え方などにおいて設計性能を達成す
ることは困難となる。
又、上記従来例のうち、屈折力可変レンズを用いて変倍
を行うものは、駆動装置の物理的力で屈折力可変レンズ
の外形を変形させることにより屈折力の制御を行うので
、駆動装置を精密に制御して安定した変形量を得なけれ
ばならず、そのため駆動機構並びに制御回路が複雑なも
のになり、その実施化にあたってはコストアップにつな
がるという不利な点がある。
本発明は、上記問題点に鑑み、倍率切り換えのための機
構が単純になり且つ高い精度が得られると共に、倍率、
視度、視野率及び像の見え方などにおいて設計性能を容
易に達成でき、更に製造コストも安くなる変倍ファイン
ダー光学系を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明による変
倍ファインダー光学系は、入射光線を直線偏光として射
出させる偏光素子と、入射光線の振動方向によって異な
る屈折力を持つ第1の屈折力可変レンズを有する対物光
学系と、第2の屈折力可変レンズを有する接眼光学系と
を配置して成り、前記偏光素子の振動方向を互いに直交
する二方向の何れかに変更可能にしたことにより、変倍
を切換え自在にしたことにより、移動するレンズをなく
し、変倍切換え機構が単純化されるようにしたものであ
る。
以下、これについて詳細に説明する。
屈折力可変レンズ(複屈折レンズ)の素材としては、液
晶や方解石等の結晶材料が利用できる。
又、光線の偏光方向は何らかの方式で90度向きを変え
られるように制御する。その方式として二つの例をあげ
ると、一つは、第1図(A)及び(B)に示した如く、
偏光板1を光軸を軸として回転させて変える方式で、も
う一つは、第2図(A)及び(B)に示した如く、偏光
板1の後方にTN(ツイストネマチック)液晶層2を配
置して、そのTN液晶層2を電気的に駆動して偏光方向
を回転させる方式である。
ファインダー光学系の構成は、基本的には、対物レンズ
群と接眼レンズ群とに分けられるので、対物レンズ群の
パワーをφ。、接眼レンズ群のパワーをφ6、両者の間
隔を近軸的にeとすると、φ0.φEveは常に以下の
関係をおおよそ満たしていなければならない。
1/φo+1/φE=e よって、2焦点切換えの場合、各群のパワーφ。
φ。及び角倍率γを、長焦点側と短焦点側について夫々
φ。工、φET+  γ0とφ。W、φE W +  
γ7で表わすとすれば、 1/φOW+1/’φaw−1/φOT+1/φF、T
−eγい一一φ、、W/φ。7、γ、−−φF:1/φ
OTとなる。
すると、対物レンズ群の後側主点と接眼レンズ群の前側
主点との間に結像位置がある場合(φ0とφEが同符号
の場合)は、広角側ではφ。が強く(絶対値が大きい)
且つφ6か弱い光学系の構成を、望遠側ではその逆の光
学系の構成をとる必要がある。又、結像位置が対物レン
ズの後側主点よりも前側(γ<1)の場合(φ。とφ5
.が異符号の場合)は、広角側ではφ。、φ、が共に強
く、望遠側ではφ。、φ。が共に弱い光学系の構成をと
る必要があり、結像位置が接眼レンズ群の前側主点より
も後側(γ>1)の場合(φ。とφ。が異符号の場合)
は、広角側ではφ。、φ。が共に弱く、望遠側ではφ。
、φ8が共に強い光学系の構成をとる必要がある。
よって、φ。又はφ。のどちらかに着目して、その着目
した方のパワーが同じ程度変化する時、φ。とφ6とが
同符号の方が異符号である場合に比べて、変倍比γT/
γ1を大きく取れることがわかる。
尚、上記の式の説明(こおいて、「おおよそ満たしてい
なければならない」としたのは、上記の式のままだと視
度が0になるが、実際の設計においては、視度をややマ
イナスめに設定することが多いためである。視度を0と
しない場合でも、上記の視度を0とする場合の式によっ
て定まる値との差は僅かである。
更に、近軸的には、対物レンズ群のパワーφ0と接眼レ
ンズ群のパワーをφ。とは、偏光方向によって変化する
部分と変化しない部分の2通りに分けられる。変化する
部分をφ。7.φEV%変化しない部分をφ。6.φE
Cとすると、φ。、φ。は夫々以下のように表わされる
φ。−φ。。十φ。い φ2=φEC+φイ今、φ。。
−φEC”0と仮定すると、この光学系の望遠時の角倍
率と広角時の角倍率は以下のような関係を持つ。
γ7 ・ γT=1 しかし、一般にファインダー光学系は、観察者の視覚性
能から考え、て望遠、広角の相方とも縮小倍率にした方
がよいためφ。。=φ。E−0では不便である。
よって、φ。。≠0.φo6≠0にして、φ。。とφ。
。を適当な値にすることにより、γ1・γ、≠lにでき
、視覚性能を考慮したγ、とγ1を自由に設定すること
ができる。そういう意味から、液晶の屈折率に依存せず
γ7・γ、≠1とするために、複屈折レンズ以外の部分
にパワーを持たせる(φ。。≠0.φ。6≠0)ことが
実用上重要である。
又、測距枠や視野枠などの表示については、二つの形式
が考えられる。
一つの形式は、それらの表示の見かけの大きさを変倍に
よらず一定に保つもので、そうするには、それらを表示
する光線の偏光方向が、視野系の光線の偏光方向に依存
しないで常に一定であるように構成すればよい。
他の形式は、それらの表示の見かけの大きさが、変倍に
よって変化することを見込んで構成する形式である。
〔実施例〕
以下、図示した実施例に基づき本発明の詳細な説明する
尚、各実施例において変倍について説明する場合、パワ
ーに関する各群の肉厚の寄与は小さいので、簡単にする
ため各群の肉厚を省略した式で説明する。
第1実施例 第3図は第1実施例としてケプラー型の変倍ファインダ
ー光学系を示しており、これは物体側から順に、偏光板
11.対物レンズ群12.正立プリズム13.接眼レン
ズ群14が配置され、接眼レンズ群14の射出瞳位置に
目15が配置されている。そして、偏光板11は、偏光
板駆動装置16によって光軸の回りに90度回転できる
ように保持されている。
又、対物レンズ群12も接眼レンズ群14も共に、ケー
スに相当する複屈折性の少ない部材でできたレンズの中
間に液晶レンズ層を挟んだ接合レンズになっている。図
中、各面のパワーを表現するために液晶レンズ層の前後
の面が単一の球面として描いであるが、実際はそれらの
面はフレネルレンズ面であり、対物レンズ群12を構成
する各面の曲率半径は、物体側からrh +  rt 
+  ri +r6であり、接眼レンズ群14を構成す
る各面の曲率半径は、物体側からr 9 +  r l
O+  r ll+  rであり、液晶レンズのケース
の屈折率はn、(1 1,51633)であり、液晶の異常光に対する屈折率
はn、(−1,7)、液晶の常光に対する屈折率はn。
(−1,5)である。
液晶の配向方向は、対物レンズ群12と接眼レンズ群1
4とで直交するように設定され、偏光板11の向きは、
偏光板11を透過してくる光線の偏光方向が、対物レン
ズ群12の液晶レンズにとって、広角時に常光となり且
つ望遠時に異常光となるように設定されている。尚、液
晶の配向方向を直交させる理由は、次の本実施例のパワ
ー配置の基本的考え方と一緒に説明する。
本実施例のパワー配置の基本的考え方について説明する
本実施例で使用している液晶はアツベ数が約30であり
、ケースに用いるプラスチック材料に比較して小さいの
で、色収差補正のため、ケースは正レンズとして、液晶
レンズは負レンズとして使用する。
又、φ0とφ。とが同符号なので、広角側では対物レン
ズ群12のパワーが強く且つ接眼レンズ2 群14のパワーが弱く、望遠側ではその逆になるように
、光学系を構成する。即ち、広角側では対物レンズ群1
2の液晶レンズの負パワーが弱く且つ接眼レンズ群14
の液晶レンズの負パワーが強くなり、望遠側ではその逆
になるように、光学系を構成するので、広角側では対物
レンズ群12の液晶レンズの屈折率が低く且つ接眼レン
ズ群14の液晶レンズの屈折率が高いことになり、望遠
側ではその逆になる。
尚、本実施例では、液晶の低い方の屈折率がケースの屈
折率よりも低いので、その低い方の屈折率を用いた場合
、液晶レンズが両凹レンズでもパワーは僅かながら正に
なるが、基本的考え方は同じである。
次に、変倍について説明する。
まず、物体からきた光線は、偏光板11.対物1ノンズ
群12.正立プリズム13.接眼レンズ群]4の順に通
ってきて目15に入る。
広角時、偏光板11を透過してくる光線の偏光方向は、
幻物レンズ群12の液晶レンズにとって常光となり、接
眼レンズ群14の液晶レンズにとって異常光となる。よ
って、対物レンズ群12及び接眼レンズ群14の夫々の
パワーと角倍率は次のようになる。
φow= (n+ −]) (I/r+ −1/r+ 
) + (no −1) (1/r、 −1/r+ )
φrw−(n+ −+) (l/r+ −+/r、) 
+ (n、−l) (l/l、、−1/r、、)γ、・
−φ1./φ。。
上記の式により計算されるパワーは、φow−0゜03
982、  φEW=0.01877であり、その角倍
率はγW=−0.4712である。一方、肉厚を考慮し
て正確に計算した場合、パワーはφow−0゜0392
7、  φEw=0.01866であり、視度が1デイ
オプトリーの場合、その角倍率はγッ0、.47517
である。
望遠時、偏光板11は偏光板駆動装置16によって広角
時の向きに対し光軸の回りに90度回転せしめられてい
るので、偏光板11を透過してくる光線の偏光方向は、
対物レンズ群12の液晶レンズにとって異常光となり、
接眼レンズ群14の液晶レンズにとって常光となる。よ
って、対物しアズ群12及び接眼レンズ群14の夫々の
パワーと角倍率は次のようになる。
φo+=(+++−1) (1/r+−1/r+)+[
n、−1) (1/r、−1/r、)φ[1” (n+
 −1) (1/r+  l/r1+) 十(n、  
l) (1#n−]#u)γ7・−φ1□/φ0゜ 上記の式により計算されるパワーは、φ。ニー0゜02
638、  φ、1−0.02543であり、その角倍
率はγT−0,9640である。一方、肉厚を考慮して
正確に計算した場合、パワーはφ。T−0゜02619
、  φET=0.02521であり、視度が1デイオ
プトリーの場合、その角倍率はγ。
0、97530である。
尚、本実施例では液晶レンズの面をフレネルレンズとし
ているが、それは液晶層を薄くするためである。又、偏
光板11としては種々のものが用いられる。
一般に、液晶レンズでは液晶分子の配向方向を安定にす
るために液晶層を薄くする必要があり、有効径の大きな
液晶レンズでは、その解決方法の一つとして液晶層の前
後の面の少なくともどちらか一方をフレネルレンズ面と
する方法がある。逆に、有効径が十分に小さい場合は、
フレネルレンズ面とする必要はなく、単一の球面で構成
してもよい。又、そのような場合は、フレネルレンズ面
とせず、単一の球面で構成したほうが、製作も容易であ
り、見えも良くなる。
本実施例のデータを以下に示す。
■ コ 角倍率γ、 −−0,97530゜ γ、=−0.47517 視度  −1デイオプトリー 第2実施例 第4図は第2実施例として逆ガリレオ型の変倍ファイン
ダー光学系を示しており、これは物体側から順に、偏光
板11.TN液晶層17.対物レンズ群12.接眼レン
ズ群14が配置され、接眼レンズ群14の射出瞳位置に
目15が配置されている。そして、偏光板11は固定さ
れ、TN液晶層17は電圧印加装置18の0N−OFF
によって制御されるようになっている。即ち、TN液晶
層17は、電圧印加装置18がOFFの場合、偏光板1
1からきた直線偏光の偏光面を90度回転させて透過し
、電圧印加装置18がONの場合、偏光板11からきた
直線偏光の偏光面を回転させG ることなく透過するように設定されている。又、対物レ
ンズ群12も接眼レンズ群14も共に、ケースに相当す
る複屈折性の少ない部材でできたレンズの中間に方解石
レンズを挟んだ接合レンズになっている。図中、対物レ
ンズ群12を構成する各面の曲率半径は、物体側からr
a+  r4+  rs+r6であり、接眼レンズ群1
4を構成する各面の曲率半径は、物体側からr7+  
rs+  r9+  rであり、方解石レンズの前後の
レンズの屈折率はn、  (−1,51633)であり
、方解石の異常光に対する屈折率はne (=1.48
640)、方解石の常光に対する屈折率はn。(−1,
65835)である。
結晶の光学軸の方向は、対物レンズ群I2と接眼レンズ
群14とで平行であるようにし、偏光板11の向きは、
偏光板11を透過してくる光線の偏光方向が、対物レン
ズ群12の方解石レンズにとって、広角時に異常光とな
り且つ望遠時に常光となるように設定されている。尚、
結晶の光学軸を平行にする理由は次の本実施例のパワー
配置の基本的考え方と一緒に説明する。
本実施例のパワー配置の基本的考え方について説明する
対物レンズ群12では、方解石の前後のレンズは負レン
ズとして、方解石レンズは正レンズとして構成され、接
眼レンズ群14では、方解石の前後のレンズは正レンズ
として、方解石レンズは負レンズとして構成されている
。方解石のアツベ数は方解石の前後のレンズに用いる硝
材とほぼ等しいので、特に色収差を考慮したわけではな
く、傷つきやすい方解石を保護する意味でこのような構
成にしたのである。
又、φ。とφ。とが異符号なので、広角側では対物レン
ズ群12及び接眼レンズ群14のパワーが共に強く、望
遠側ではその逆になるように光学系を構成する。即ち、
広角側−では対物レンズ群12の方解石レンズの正パワ
ーが弱く且つ接眼レンズ群14の方解石レンズの負パワ
ーも弱くなり、望遠側ではその逆になるように、光学系
を構成するので、広角側では対物レンズ群12の方解石
及び接眼レンズ群14の方解石レンズの屈折率が共に低
く、望遠側ではその逆になる。
次に、変倍について説明する。
まず、物体からきた光線は、偏光板11.TN液晶層1
7.対物レンズ12.接眼レンズ群14の順に通ってき
て目15に入る。
広角時、TN液晶層17は電圧印加装置18により電圧
が印加されず、偏光板11を透過してくる光線の偏光方
向はTN液晶層17を通り抜けたあと入射時の偏光方向
と直交する方向になり、対物レンズ群12の方解石レン
ズにとっても、接眼レンズ群14の方解石レンズにとっ
ても共に異常光となる。よって、対物レンズ群12及び
接眼レンズ群14の夫々のパワーと角倍率は次のように
なる。
φu= (nc −1) (1/r+ −1/r+ )
 + (n、 −1) (1/l、 −1/r+ )φ
u= (nc −1) (I、/r+ −1/rn) 
+(n、−1) (1/r、−1/r、)γマ・−φi
t/φ0嘗 上記の式により計算されるパワーは、φ。10.039
67、  φEV−0,02050であり、その9 角倍率はγw=0.5168である。一方、肉厚を考慮
して正確に計算した場合、パワーはφ。WO,0404
5,φEW=0.02019であり、視度が一1ディオ
プトリーの場合、その角倍率はγい0、52385であ
る。
望遠時、TN液晶層17は電圧印加装置18により電圧
を印加され、偏光板11を透過してくる光線の偏光方向
はTN液晶層17を通り抜けても変わることなく、対物
レンズ群12の方解石レンズにとっても、接眼レンズ群
14の方解石レンズにとっても共に常光となる。よって
、対物レンズ群12及び接眼レンズ群14の夫々のパワ
ーと角倍率は次のようになる。
φo+=(nc−1] (1#、−1/l、)+(no
−1) (1/l、−1/l+)φ!T= (nc −
1) (1,#+ −l/rn) +(no−1) (
1/r+ −l/r+ )γ、−φ。、/φ。。
上記の式により計算されるパワーは、φOTO,012
71,φET= o、 o’o 889であり、その角
倍率はγT = 0.6995である。一方、肉厚を考
慮して正確に計算した場合、パワーはφOT0.012
70.  φF、、=0.08892であり、視度が一
1ディオプトリーの場合、その角倍率はγ10、778
73である。
本実施例で用いた方解石のような結晶材料は高価だが、
屈折率や複屈折の安定性、透明度などの性能が液晶レン
ズに比べて優れており、従ってファインダーの見えも良
くなる。
又、本実施例では、各群は接合レンズであるが、収差補
正等の必要に応じて分離するなどして、より多くのレン
ズで各群を構成することも可能である。
本実施例のデータを以下に示す。
角倍率γT=0.77873゜ 7w  ” 0.52385 視度  −1デイオプトリー 尚、上記各実施例において、偏光素子の位置は対物レン
ズ群と接眼レンズ群との間でも良いし、接眼レンズ群の
後でも良い。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明による変倍ファインダー光学系は
、移動するレンズがないので、精度よくレンズの位置が
決まり、その結果単純な機構で高い精度が得られ、部品
点数は削減でき、ひいては組立、調整等の工数も削減で
き、製造コストが安9 くなる。具体的には、変倍のため変化する素子が光学系
のレンズ群の相対距離及び光軸に対する偏心に関係ない
ため、ファインダー光学系の倍率。
視度、視野率及び像の見え方などの設計性能を容易に達
成できる。又、変倍の切り換えが、偏光板を90度回転
させることや液晶層への印加電圧の0N−OFFなどの
方式によって行なわれるので、2値的に制御すればよく
、その結果駆動機構並びに制御回路が単純なものになり
、製造コストが一層安くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)及び(B)は偏光板を光軸の回りに回転さ
せて光線の偏光方向を変える方式の原理図、第2図(A
)及び(B)は偏光板の後方に配置されたTN液晶層を
電気的に駆動して偏光方向を変える方式の原理図、第3
図は本発明による変倍ファインダー光学系の第1実施例
を示す図、第4図は第2実施例を示す図である。 ■、11・・・・偏光板、2,17・・・・TN液晶層
、12・・・・対物レンズ群、13・・・・正立プリズ
ム、 A 4・・・・接眼レンズ群、 ■ 5・・・・目、 ■ 6・・・・偏 先板駆動装置、 8・・・・電圧印加装置。 手 続 補 正 書(自発) 平成 2年 8月31日 1゜ 事 件 の 表 小 特願平1 177361号 2゜ 発 明 の 名 称 変倍ファインダ 光学系 4゜ 代 理 人 〒105東京都港区新橋5の19 5゜ 補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄及び発明の詳細な説明の欄
。 6 補正の内容 (1)  特許請求の範囲を別紙添付の通り訂正する。 (2)明細書第6頁2行目、5行目の「振動方向」を夫
々「偏光方向」と訂正する。 (3)同第7頁16行目の「すると」を「そこで、簡単
な例として対物レンズ群と接眼レンズ群とを夫々1枚の
薄肉レンズに置き換えた時、それらの主点間隔が正にな
るような場合を考えてみると」と訂正する。 (4)同第8頁15行目の「尚、」の次に下記文章を挿
入する。 「複数のレンズ群を組み合わせることにより、上記以外
の関係を作ることも可能である。 又、」 (5)同第9頁14〜15行目の「縮小倍率」を縮小ぎ
みの倍率」と訂正する。 (6)同第12頁19行目、第19頁13行目の「又、
」を夫々「又、本実施例は前述の簡単な例に当てはまり
、」と訂正する。 以上 特許請求の範囲 入射光線を直線偏光として射出させる偏光素子と、入射
光線の俣光方向によって異なる屈折力を持つ第1の屈折
力可変レンズを有する対物光学系と、第2の屈折力可変
レンズを有する接眼光学系とを配置して成り、前記偏光
素子のmt方向を互いに直交する二方向の何れかに変更
可能にしたことにより、変倍を切換え自在にした変倍フ
ァインダー光学系。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入射光線を直線偏光として射出させる偏光素子と、入射
    光線の振動方向によって異なる屈折力を持つ第1の屈折
    力可変レンズを有する対物光学系と、第2の屈折力可変
    レンズを有する接眼光学系とを配置して成り、前記偏光
    素子の振動方向を互いに直交する二方向の何れかに変更
    可能にしたことにより、変倍を切換え自在にした変倍フ
    ァインダー光学系。
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