JP3566698B2 - ファインダー及びそれを用いた光学機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はファインダー及びそれを有する光学機器に関し、特に撮影系とは別体に設けた外部式のファインダーにおいて、そのファインダーを構成する対物レンズ系や接眼レンズ系等のレンズ構成を適切に設定することにより良好なるファインダー像の観察を可能とした、例えばスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、フィルム用カメラ等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より撮影系とファインダー系が別体に構成されているカメラにおいて撮影系が変倍系のときにはファインダー系も変倍系より構成し、撮影系の変倍に伴いファインダー視野倍率が変化するように構成している。一般に変倍ファインダーにはカメラに組み込むことから小型でしかも所望の変倍比が容易に得られる構成のものが要求されている。
【０００３】
本出願人は、例えば、特開昭６１−１５６０１８号公報や特開平１−１１６６１６号公報等において対物レンズを多群のレンズ群で構成し、変倍の際、各レンズ群の空気間隔を変化させることによって変倍を行い、該対物レンズにより倍率を種々と変えた物体像をポロプリズム等の像反転部材を介して正立像とし、該正立像を接眼レンズで観察するようにした実像式の変倍ファインダーを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最近のレンズシャッターカメラの撮影系は、高変倍化の傾向がある。一方、撮影系が高変倍化されてもカメラ本体は小型なものが求められている。従ってそれに伴い搭載するファインダー光学系においても更なる高変倍化、小型化が要望されている。
【０００５】
高変倍化と小型化を実現するファインダーとして、対物光学系を正、負、正の屈折力のレンズ群より構成したものが提案されている。
【０００６】
例えば、特開平２−１７３７１３号公報、特開平８−４３８８５号公報等では対物光学系を物体側より順に、正、負，正の屈折力のレンズ群で構成し、変倍の際は第２群と第３群を移動させ、第１群を固定とした構成を開示している。また、特開平８−１２２８５７号公報では対物光学系を物体側より順に正、負，正、正の屈折力のレンズ群より構成し、第２群で変倍し、第４群で変倍に伴う視度補正を行うように移動させ、第３群を固定とした構成を開示している。また、本出願人は特開平８−１２２８５６号公報、特開平１１−２８１８８９号公報等において、対物光学系を物体側より正、負、正の屈折力のレンズ群より構成した変倍ファインダーを提案している。
【０００７】
これらは、いずれも変倍時に２つのレンズ群が移動する構成であり、その２つの移動群のうち、１つのレンズ群で多くの変倍を担い、他の１つのレンズ群は変倍に伴う視度の変化を補正する為に移動している。
【０００８】
これらの変倍ファインダーにおいてさらに変倍比を大きくしようとすると移動する２つのレンズ群の移動量を増大させることが必要となってくる。レンズ系全体の小型化を図るには各レンズ群の屈折力を強くすれば良いが、単に強くすると変倍の際の収差変動が増大し、特に軸外光束の収差補正が困難となっていくため、全変倍域において良好なるファインダー像の観察が難しくなってくる。
【０００９】
本発明は、変倍部を有する対物レンズ系のレンズ構成を適切に設定することにより、全変倍範囲にわたり良好なるファインダー像の観察ができる小型の実像式のファインダー及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のファインダーは、対物光学系と接眼光学系を有し、該対物光学系により形成した物体像を該接眼光学系により観察するファインダーにおいて、該対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群もしくは正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、変倍に際して固定である第５レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍に際して、該第２レンズ群は像面側に移動し、該第３レンズ群は物体側に移動し、該第４レンズ群は該第３レンズ群との間隔が変化するように移動し、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記対物光学系の広角端での焦点距離をＦｏｗとするとき、
１．０ ＜ ｆ１／Ｆｏｗ ＜ ３．０
０．８ ＜ ｆ３／Ｆｏｗ
を満足するとともに、
前記対物光学系の変倍比をＺ、第２群の変倍比をＺ２、第４群の変倍比をＺ４とするとき、
０．５ ＜ Ｚ２／Ｚ ＜ ０．７
０．０５ ＜ ｜Ｚ４｜／Ｚ ＜ ２．２５
を満足することを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、第１レンズ群は固定されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明の光学機器は、請求項１又は２に記載のファインダーを有していることを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明のデジタルカメラは、請求項１から３のいずれか1項に記載のファインダーを有していることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のファインダーの実施形態１を示す光学系の光路を展開する前の構成略図である。
【００１８】
図中、１０は正の屈折力の対物光学系であり、変倍系より成り、物体像（ファインダー像）を所定面上に形成している。Ｐ１は三角プリズムであり、対物光学系１０からの光を入射面Ｐ１ａより入射させ、第１反射面Ｐ１ｂで物体側へ一旦反射させ、入射面Ｐ１ａと兼ねる全反射面Ｐ１ａａにより効率良く折り曲げ一次結像面へ導光するとともに、射出面Ｐ１ｃに適切な正の屈折力を持たせて射出光束を集光または平行光とするフィールドレンズとしての作用を持たせている。
【００１９】
Ｐ２はダハプリズムであり、三角プリズムＰ１の射出面Ｐ１ｃ近傍の１次結像面Ｓ１ａに形成された物体像を上下左右に反転し正立像に変換している。Ｌｅは正の屈折力の接眼光学系であり、対物光学系１０により１次結像面Ｓ１ａに形成された物体像を三角プリズムＰ１とダハプリズムＰ２を介して正立の物体像としてアイポイントＥより観察している。
【００２０】
Ｓ１は一次結像面Ｓ１ａ又はその近傍（前記三角プリズムＰ１の射出面Ｐ１ｃ近傍）に設けたファインダー視野範囲を示す視野枠である。視野枠Ｓ１はメカ的な物でも良いし、液晶等の表示手段より構成しても良い。
【００２１】
本実施形態における対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群（第１レンズ群）Ｇ１、負の屈折力の第２群（第２レンズ群）Ｇ２、正の屈折力の第３群（第３レンズ群）Ｇ３、正の屈折力の第４群（第４レンズ群）Ｇ４を有し、広角端から望遠端への変倍に際して第２群Ｇ２は像面側に移動し、第３群Ｇ３は物体側に移動し、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との空気間隔を変化するように移動している。
【００２２】
ａｐ１は第１絞りであり、第２群Ｇ２の物体側に配置しており、変倍に際して第２群Ｇ２と共に移動している。ａｐ２は第２絞りであり、第３群Ｇ３の物体側に配置しており、変倍に際して第３群Ｇ３と共に移動している。
【００２３】
本実施形態では正の屈折力の変倍系を有する対物光学系１０により形成した物体像を像反転手段Ｐ１，Ｐ２を介して接眼光学系Ｌｅにより観察する実像式の変倍ファインダーを構成している。
【００２４】
尚、図１のファインダーにおける光学系の配置は一実施形態の一例を示すものであり、三角プリズムＰ１やダハプリズムＰ２による光路の折り返し方はこの限りではなく、任意の方法が適用できる。
【００２５】
図２、図６、図１０、図１４、図１９、図２３、図２７は各々本発明の後述する数値実施例１〜７の光路を展開したときのレンズ断面図である。これらの図では図１に示す三角プリズムＰ１とダハプリズムＰ２は簡単のために光路を展開した２つのプリズムブロックとして示してある。
【００２６】
レンズ断面図において（Ｗ）は広角端、（Ｍ）は中間のズーム位置、（Ｔ）は望遠端を示している。矢印は広角端から望遠端にかけてのレンズ郡の移動軌跡を示している。
【００２７】
図３、図４、図５は数値実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図７、図８、図９は数値実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図１１、図１２、図１３は数値実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図１５、図１６、図１７は数値実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図２０、図２１、図２２は数値実施例５の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図２４、図２５、図２６は数値実施例６の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図２８、図２９、図３０は数値実施例７の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。
【００２８】
図２において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。第４群Ｇ４が移動することで広角端から望遠端の全変倍範囲において特に軸外収差を補正し視野全体を良好なものとしている。第１群Ｇ１は固定である。
【００２９】
図６において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４、正の屈折力の第５群Ｇ５からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。第５群Ｇ５を適切な値の屈折力で配したことにより光束を略平行光にし対物光学系における入射瞳径を小さくすることで第３群Ｇ３で発生する球面収差を抑えつつ、第１〜４群の敏感度を低減している。第１群Ｇ１と第５群Ｇ５は固定である。
【００３０】
図１０において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。本実施形態においては第３群Ｇ３にアッベ数をνｄとしたときνｄ＞６０の低分散硝材からなる単レンズを用いている。これにより広角端から望遠端における倍率色収差の変動を小さく抑えている。第１群Ｇ１は固定である。
【００３１】
図１４において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第１群Ｇ１は物体側に、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。本実施形態は第１群Ｇ１を移動させることで軸外収差を補正しつつ広角端における対物光学系の全長を更に小さくすることで軸外光束の入射高を低く抑え前玉径を小さくしている。
【００３２】
図１９において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。第３群Ｇ３の屈折力を適切に強めつつ第４群Ｇ４を移動させることにより第２群Ｇ２の移動量を小さく抑え、２ω＝４９．８°〜１１．２°の高い変倍比を実現しながらも小型なファインダー光学系を実現している。また、第１群Ｇ１、第３群Ｇ３および第４群Ｇ４の対物光学系の正の屈折力のレンズのアッベ数νｄをすべてνｄ＜５６．５としたことで高変倍化で問題となる望遠端での倍率色収差を小さく抑えることにより良好な視野を実現している。第１群Ｇ１は固定である。
【００３３】
図２３において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。各群の１面だけに適切な面に非球面を設定することで単レンズの製造を容易にしつつ収差補正を良好に行い良好なるファインダー像の観察を可能としている。第１群Ｇ１は固定である。
【００３４】
図２７において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。第４群Ｇ４の屈折力を適切に強め第２群Ｇ２の移動量を小さくすることで、第３群Ｇ３との間隔変化により収差補正と小型化を図っている。第１群Ｇ１は固定である。
【００３５】
また本実施形態のファインダーにおいて第３群Ｇ３と第４群Ｇ４の変倍に伴う移動軌跡は双方の間隔が単調に変化しないように移動させても良い。
【００３６】
本実施形態のファインダーは前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、対物光学系の広角端での焦点距離をＦｏｗとするとき、
１．０ ＜ ｆ１／Ｆｏｗ ＜ ３．０ ・・・（１）
０．８ ＜ ｆ３／Ｆｏｗ ・・・（２）
を満足している。
【００３７】
条件式（１）は対物光学系の広角端での焦点距離と第１群の焦点距離の比に関し、条件式（２）は対物光学系の広角端での焦点距離と第３群の焦点距離の比に関し、いずれも各群の屈折力を適切に設定し、レンズ系全体の小型化を図りつつ、収差変動を抑えるためのものである。
【００３８】
条件式（１）の下限を超えて、第１群の屈折力が強くなりすぎると広角端での軸外収差補正および望遠端での球面収差補正などが難しくなる。また所定の変倍比が得られなくなる。条件式（１）の上限を超えて、第１群の屈折力が弱くなりすぎると望遠端のレンズ全長が増大する傾向にあるため好ましくない。更に好ましくは条件式（１）を以下の範囲とするのが良い。
【００３９】
１．５ ＜ ｆ１／Ｆｏｗ ＜ ２．５ ・・・（１ａ）
条件式（２）の下限を超えて第３群の屈折力が強くなりすぎると、広角端での球面収差の補正が困難となる。また第４群の屈折力が弱くなりすぎて収差変動を小さくおさえることが難しくなってくる。更に好ましくは条件式（２）を以下の範囲とするのが良い。
【００４０】
１．０ ＜ ｆ３／Ｆｏｗ ・・・（２ａ）
本実施形態のファインダーは、対物光学系の変倍比をＺ、第２群の変倍比をＺ２、第４群の変倍比をＺ４とするとき、
０．３ ＜ Ｚ２／Ｚ ＜ ０．９ ・・・（３）
０．０５ ＜｜ Ｚ４｜／Ｚ ＜ ２．２５ ・・・（４）
を満足している。
【００４１】
ここで第２、第４群の変倍比とは広角端から望遠端に至る変倍に伴う結像倍率の比である。
【００４２】
条件式（３）、条件式（４）は第２群と第４群の変倍分担に関し、主にレンズ系全体の小型化と高変倍化を図るためのものである。一般に変倍ファインダーを構成する対物光学系においては、変倍に際して変倍群と変倍群の移動に伴う視度補正のためのレンズ群の２群が移動する。視度補正レンズ群は変倍比を担っていない。このため高変倍化しようとすると変倍群の移動量が増大することになる。また移動する２つのレンズ群で変倍分担している場合もあるが、更なる小型化を図りつつ高変倍化しようとすると、各群の屈折力が強くなり収差補正が難しくなってくる。
【００４３】
本実施形態の変倍ファインダーにおいて変倍の際、第２群、第３群、第４群の少なくとも３群を移動させ、かつ各群が変倍比を適切に担うことで高変倍であっても各群の移動量を小さく抑え、対物光学系のレンズ全長を短くしている。
【００４４】
条件式（３）の上限を超えると第２群の移動量が増大し、対物光学系のレンズ全長を短く出来なくなるため好ましくない。条件式（３）の下限を超えると第３群の移動良が増大し、同様に対物光学系のレンズ全長を短くできなくなるため好ましくない。更に好ましくは条件式（３）を以下の範囲とするのが良い。
【００４５】
０．５ ＜ Ｚ２／Ｚ ＜ ０．７ ・・・（３ａ）
条件式（４）の上限を超えると第４群の移動量が増大し、望遠端でのレンズ全長が増大する傾向にあり、また全変倍域にわたる収差補正が困難となるため好ましくない。条件式（４）の下限を超えると第４群の変倍分担が減少し他の移動群の移動量が増大するため対物光学系の小型化が難しくなる。更に好ましくは条件式（４）を以下の範囲とすることである。
【００４６】
０．０５ ＜ ｜Ｚ４｜／Ｚ ＜ １．２ ・・・（４ａ）
本実施形態においては、対物光学系１０の各レンズ群をそれぞれ単レンズにより構成することが好ましい。コストを抑え、少ないレンズ面数で構成することより面反射による光量損失を低減し明るい視野を得ることができる。
【００４７】
また、前記対物光学系の単レンズの少なくとも３つのレンズ面に所定形状の非球面を施すことが良く、これによれば収差補正を容易にし、良好なる物体像の観察が容易となる。
【００４８】
本実施形態においては、第１の絞りａｐ１を第２群の物体側に、第２の絞りａｐ２を第３群の物体側に設け、変倍に際して一体的に移動させるのが良い。
【００４９】
これによって、軸上光束を適切に制限しつつ、有害光線によるゴースト防止にも有効である。図１においては絞りａｐ１、ａｐ２は各群の物体側の面に配置されているが、この例に限定されるものではなく、像側に配置しても良い。
【００５０】
本実施形態において対物光学系を構成する第１群、第２群、第３群および第４群の各レンズの材質はすべてアクリルでも良い。また、第１群、第２群、第３群、第４群の少なくとも１つのレンズ群の負レンズにアッベ数νｄが３５以下の高分散の材質を用いるのが好ましい。これによれば望遠側での軸上色収差を小さくすることができる。
【００５１】
以下に、本発明の数値実施例を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、Ｒｉは各面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の部材肉厚又は空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、
【００５２】
【数１】
【００５３】
で表される。但しＲは曲率半径、Ｋは円錐定数、Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅは非球面係数である。
【００５４】
又、［ｅ＋Ｘ］は［×１０＋ｘ］を意味し、［ｅ−Ｘ］は［×１０−ｘ］を意味している。
【００５５】
又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
【００５６】
【外１】
【００５７】
【外２】
【００５８】
【外３】
【００５９】
【外４】
【００６０】
【外５】
【００６１】
【外６】
【００６２】
【外７】
【００６３】
【表１】
【００６４】
以上の実施形態で説明したように、対物光学系の構成と変倍の際の移動群を適切に設定することにより、変倍比３倍以上と高変倍であってもファインダー光学系全系の小型化を図りつつ広角端から望遠端にわたり良好なるファインダー像の観察が可能な実像式のファインダーを得ることができる。
【００６５】
次に本発明のファインダーを用いたレンズシャッター形式のコンパクトカメラの実施形態を図１８を用いて説明する。
【００６６】
図１８において、１０はコンパクトカメラ本体、１１はズームレンズによって構成された撮影光学系、１２はカメラ本体に内蔵されたストロボ、１３は本発明に係る外部式のファインダー、１４はシャッターボタンである。
【００６７】
このように本発明のファインダーをレンズシャッターカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現している。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、変倍部を有する対物レンズ系のレンズ構成を適切に設定することにより、全変倍範囲にわたり良好なるファインダー像の観察ができる小型の実像式のファインダー及びそれを有する光学機器を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のファインダーの要部断面図
【図２】数値実施例１の光学系の要部断面図
【図３】数値実施例１の広角端の収差図
【図４】数値実施例１の中間のズーム位置の収差図
【図５】数値実施例１の望遠端の収差図
【図６】数値実施例２の光学系の要部断面図
【図７】数値実施例２の広角端の収差図
【図８】数値実施例２の中間のズーム位置の収差図
【図９】数値実施例２の望遠端の収差図
【図１０】数値実施例３の光学系の要部断面図
【図１１】数値実施例３の広角端の収差図
【図１２】数値実施例３の中間のズーム位置の収差図
【図１３】数値実施例３の望遠端の収差図
【図１４】数値実施例４の光学系の要部断面図
【図１５】数値実施例４の広角端の収差図
【図１６】数値実施例４の中間のズーム位置の収差図
【図１７】数値実施例４の望遠端の収差図
【図１８】本発明のファインダーを有した光学機器の要部概略図
【図１９】数値実施例５の光学系の要部断面図
【図２０】数値実施例５の広角端の収差図
【図２１】数値実施例５の中間のズーム位置の収差図
【図２２】数値実施例５の望遠端の収差図
【図２３】数値実施例６の光学系の要部断面図
【図２４】数値実施例６の広角端の収差図
【図２５】数値実施例６の中間のズーム位置の収差図
【図２６】数値実施例６の望遠端の収差図
【図２７】数値実施例７の光学系の要部断面図
【図２８】数値実施例７の広角端の収差図
【図２９】数値実施例７の中間のズーム位置の収差図
【図３０】数値実施例７の望遠端の収差図
【符号の説明】
（Ｗ） 広角端
（Ｍ） 中間画角
（Ｔ） 望遠端
１０ 対物光学系
Ｌｅ 接眼光学系
Ｅ アイポイント
Ｐ１ 三角プリズム
Ｐ２ ダハプリズム
Ｓ１ 視野枠
ａｐ１ 絞り
ａｐ２ 絞り
ＳＡ 球面収差
ＡＳ 非点収差
ＤＩＳＴ 歪曲収差
ＣＨＲＯ 倍率色収差
ｄ ｄ線
ｃ ｃ線
Ｆ Ｆ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
【発明の属する技術分野】
本発明はファインダー及びそれを有する光学機器に関し、特に撮影系とは別体に設けた外部式のファインダーにおいて、そのファインダーを構成する対物レンズ系や接眼レンズ系等のレンズ構成を適切に設定することにより良好なるファインダー像の観察を可能とした、例えばスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、フィルム用カメラ等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より撮影系とファインダー系が別体に構成されているカメラにおいて撮影系が変倍系のときにはファインダー系も変倍系より構成し、撮影系の変倍に伴いファインダー視野倍率が変化するように構成している。一般に変倍ファインダーにはカメラに組み込むことから小型でしかも所望の変倍比が容易に得られる構成のものが要求されている。
【０００３】
本出願人は、例えば、特開昭６１−１５６０１８号公報や特開平１−１１６６１６号公報等において対物レンズを多群のレンズ群で構成し、変倍の際、各レンズ群の空気間隔を変化させることによって変倍を行い、該対物レンズにより倍率を種々と変えた物体像をポロプリズム等の像反転部材を介して正立像とし、該正立像を接眼レンズで観察するようにした実像式の変倍ファインダーを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最近のレンズシャッターカメラの撮影系は、高変倍化の傾向がある。一方、撮影系が高変倍化されてもカメラ本体は小型なものが求められている。従ってそれに伴い搭載するファインダー光学系においても更なる高変倍化、小型化が要望されている。
【０００５】
高変倍化と小型化を実現するファインダーとして、対物光学系を正、負、正の屈折力のレンズ群より構成したものが提案されている。
【０００６】
例えば、特開平２−１７３７１３号公報、特開平８−４３８８５号公報等では対物光学系を物体側より順に、正、負，正の屈折力のレンズ群で構成し、変倍の際は第２群と第３群を移動させ、第１群を固定とした構成を開示している。また、特開平８−１２２８５７号公報では対物光学系を物体側より順に正、負，正、正の屈折力のレンズ群より構成し、第２群で変倍し、第４群で変倍に伴う視度補正を行うように移動させ、第３群を固定とした構成を開示している。また、本出願人は特開平８−１２２８５６号公報、特開平１１−２８１８８９号公報等において、対物光学系を物体側より正、負、正の屈折力のレンズ群より構成した変倍ファインダーを提案している。
【０００７】
これらは、いずれも変倍時に２つのレンズ群が移動する構成であり、その２つの移動群のうち、１つのレンズ群で多くの変倍を担い、他の１つのレンズ群は変倍に伴う視度の変化を補正する為に移動している。
【０００８】
これらの変倍ファインダーにおいてさらに変倍比を大きくしようとすると移動する２つのレンズ群の移動量を増大させることが必要となってくる。レンズ系全体の小型化を図るには各レンズ群の屈折力を強くすれば良いが、単に強くすると変倍の際の収差変動が増大し、特に軸外光束の収差補正が困難となっていくため、全変倍域において良好なるファインダー像の観察が難しくなってくる。
【０００９】
本発明は、変倍部を有する対物レンズ系のレンズ構成を適切に設定することにより、全変倍範囲にわたり良好なるファインダー像の観察ができる小型の実像式のファインダー及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のファインダーは、対物光学系と接眼光学系を有し、該対物光学系により形成した物体像を該接眼光学系により観察するファインダーにおいて、該対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群もしくは正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、変倍に際して固定である第５レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍に際して、該第２レンズ群は像面側に移動し、該第３レンズ群は物体側に移動し、該第４レンズ群は該第３レンズ群との間隔が変化するように移動し、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記対物光学系の広角端での焦点距離をＦｏｗとするとき、
１．０ ＜ ｆ１／Ｆｏｗ ＜ ３．０
０．８ ＜ ｆ３／Ｆｏｗ
を満足するとともに、
前記対物光学系の変倍比をＺ、第２群の変倍比をＺ２、第４群の変倍比をＺ４とするとき、
０．５ ＜ Ｚ２／Ｚ ＜ ０．７
０．０５ ＜ ｜Ｚ４｜／Ｚ ＜ ２．２５
を満足することを特徴としている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、第１レンズ群は固定されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明の光学機器は、請求項１又は２に記載のファインダーを有していることを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明のデジタルカメラは、請求項１から３のいずれか1項に記載のファインダーを有していることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のファインダーの実施形態１を示す光学系の光路を展開する前の構成略図である。
【００１８】
図中、１０は正の屈折力の対物光学系であり、変倍系より成り、物体像（ファインダー像）を所定面上に形成している。Ｐ１は三角プリズムであり、対物光学系１０からの光を入射面Ｐ１ａより入射させ、第１反射面Ｐ１ｂで物体側へ一旦反射させ、入射面Ｐ１ａと兼ねる全反射面Ｐ１ａａにより効率良く折り曲げ一次結像面へ導光するとともに、射出面Ｐ１ｃに適切な正の屈折力を持たせて射出光束を集光または平行光とするフィールドレンズとしての作用を持たせている。
【００１９】
Ｐ２はダハプリズムであり、三角プリズムＰ１の射出面Ｐ１ｃ近傍の１次結像面Ｓ１ａに形成された物体像を上下左右に反転し正立像に変換している。Ｌｅは正の屈折力の接眼光学系であり、対物光学系１０により１次結像面Ｓ１ａに形成された物体像を三角プリズムＰ１とダハプリズムＰ２を介して正立の物体像としてアイポイントＥより観察している。
【００２０】
Ｓ１は一次結像面Ｓ１ａ又はその近傍（前記三角プリズムＰ１の射出面Ｐ１ｃ近傍）に設けたファインダー視野範囲を示す視野枠である。視野枠Ｓ１はメカ的な物でも良いし、液晶等の表示手段より構成しても良い。
【００２１】
本実施形態における対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群（第１レンズ群）Ｇ１、負の屈折力の第２群（第２レンズ群）Ｇ２、正の屈折力の第３群（第３レンズ群）Ｇ３、正の屈折力の第４群（第４レンズ群）Ｇ４を有し、広角端から望遠端への変倍に際して第２群Ｇ２は像面側に移動し、第３群Ｇ３は物体側に移動し、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との空気間隔を変化するように移動している。
【００２２】
ａｐ１は第１絞りであり、第２群Ｇ２の物体側に配置しており、変倍に際して第２群Ｇ２と共に移動している。ａｐ２は第２絞りであり、第３群Ｇ３の物体側に配置しており、変倍に際して第３群Ｇ３と共に移動している。
【００２３】
本実施形態では正の屈折力の変倍系を有する対物光学系１０により形成した物体像を像反転手段Ｐ１，Ｐ２を介して接眼光学系Ｌｅにより観察する実像式の変倍ファインダーを構成している。
【００２４】
尚、図１のファインダーにおける光学系の配置は一実施形態の一例を示すものであり、三角プリズムＰ１やダハプリズムＰ２による光路の折り返し方はこの限りではなく、任意の方法が適用できる。
【００２５】
図２、図６、図１０、図１４、図１９、図２３、図２７は各々本発明の後述する数値実施例１〜７の光路を展開したときのレンズ断面図である。これらの図では図１に示す三角プリズムＰ１とダハプリズムＰ２は簡単のために光路を展開した２つのプリズムブロックとして示してある。
【００２６】
レンズ断面図において（Ｗ）は広角端、（Ｍ）は中間のズーム位置、（Ｔ）は望遠端を示している。矢印は広角端から望遠端にかけてのレンズ郡の移動軌跡を示している。
【００２７】
図３、図４、図５は数値実施例１の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図７、図８、図９は数値実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図１１、図１２、図１３は数値実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図１５、図１６、図１７は数値実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図２０、図２１、図２２は数値実施例５の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図２４、図２５、図２６は数値実施例６の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。図２８、図２９、図３０は数値実施例７の広角端、中間のズーム位置、望遠端の収差図である。
【００２８】
図２において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。第４群Ｇ４が移動することで広角端から望遠端の全変倍範囲において特に軸外収差を補正し視野全体を良好なものとしている。第１群Ｇ１は固定である。
【００２９】
図６において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４、正の屈折力の第５群Ｇ５からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。第５群Ｇ５を適切な値の屈折力で配したことにより光束を略平行光にし対物光学系における入射瞳径を小さくすることで第３群Ｇ３で発生する球面収差を抑えつつ、第１〜４群の敏感度を低減している。第１群Ｇ１と第５群Ｇ５は固定である。
【００３０】
図１０において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。本実施形態においては第３群Ｇ３にアッベ数をνｄとしたときνｄ＞６０の低分散硝材からなる単レンズを用いている。これにより広角端から望遠端における倍率色収差の変動を小さく抑えている。第１群Ｇ１は固定である。
【００３１】
図１４において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第１群Ｇ１は物体側に、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。本実施形態は第１群Ｇ１を移動させることで軸外収差を補正しつつ広角端における対物光学系の全長を更に小さくすることで軸外光束の入射高を低く抑え前玉径を小さくしている。
【００３２】
図１９において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。第３群Ｇ３の屈折力を適切に強めつつ第４群Ｇ４を移動させることにより第２群Ｇ２の移動量を小さく抑え、２ω＝４９．８°〜１１．２°の高い変倍比を実現しながらも小型なファインダー光学系を実現している。また、第１群Ｇ１、第３群Ｇ３および第４群Ｇ４の対物光学系の正の屈折力のレンズのアッベ数νｄをすべてνｄ＜５６．５としたことで高変倍化で問題となる望遠端での倍率色収差を小さく抑えることにより良好な視野を実現している。第１群Ｇ１は固定である。
【００３３】
図２３において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。各群の１面だけに適切な面に非球面を設定することで単レンズの製造を容易にしつつ収差補正を良好に行い良好なるファインダー像の観察を可能としている。第１群Ｇ１は固定である。
【００３４】
図２７において対物光学系１０は物体側から順に、正の屈折力の第１群Ｇ１、負の屈折力の第２群Ｇ２、正の屈折力の第３群Ｇ３、正の屈折力の第４群Ｇ４からなり、広角端から望遠端への変倍にかけて、第２群Ｇ２は単調に像面側に、第３群Ｇ３は物体側に、第４群Ｇ４は第３群Ｇ３との間隔を変化させながら各々移動している。第４群Ｇ４の屈折力を適切に強め第２群Ｇ２の移動量を小さくすることで、第３群Ｇ３との間隔変化により収差補正と小型化を図っている。第１群Ｇ１は固定である。
【００３５】
また本実施形態のファインダーにおいて第３群Ｇ３と第４群Ｇ４の変倍に伴う移動軌跡は双方の間隔が単調に変化しないように移動させても良い。
【００３６】
本実施形態のファインダーは前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、対物光学系の広角端での焦点距離をＦｏｗとするとき、
１．０ ＜ ｆ１／Ｆｏｗ ＜ ３．０ ・・・（１）
０．８ ＜ ｆ３／Ｆｏｗ ・・・（２）
を満足している。
【００３７】
条件式（１）は対物光学系の広角端での焦点距離と第１群の焦点距離の比に関し、条件式（２）は対物光学系の広角端での焦点距離と第３群の焦点距離の比に関し、いずれも各群の屈折力を適切に設定し、レンズ系全体の小型化を図りつつ、収差変動を抑えるためのものである。
【００３８】
条件式（１）の下限を超えて、第１群の屈折力が強くなりすぎると広角端での軸外収差補正および望遠端での球面収差補正などが難しくなる。また所定の変倍比が得られなくなる。条件式（１）の上限を超えて、第１群の屈折力が弱くなりすぎると望遠端のレンズ全長が増大する傾向にあるため好ましくない。更に好ましくは条件式（１）を以下の範囲とするのが良い。
【００３９】
１．５ ＜ ｆ１／Ｆｏｗ ＜ ２．５ ・・・（１ａ）
条件式（２）の下限を超えて第３群の屈折力が強くなりすぎると、広角端での球面収差の補正が困難となる。また第４群の屈折力が弱くなりすぎて収差変動を小さくおさえることが難しくなってくる。更に好ましくは条件式（２）を以下の範囲とするのが良い。
【００４０】
１．０ ＜ ｆ３／Ｆｏｗ ・・・（２ａ）
本実施形態のファインダーは、対物光学系の変倍比をＺ、第２群の変倍比をＺ２、第４群の変倍比をＺ４とするとき、
０．３ ＜ Ｚ２／Ｚ ＜ ０．９ ・・・（３）
０．０５ ＜｜ Ｚ４｜／Ｚ ＜ ２．２５ ・・・（４）
を満足している。
【００４１】
ここで第２、第４群の変倍比とは広角端から望遠端に至る変倍に伴う結像倍率の比である。
【００４２】
条件式（３）、条件式（４）は第２群と第４群の変倍分担に関し、主にレンズ系全体の小型化と高変倍化を図るためのものである。一般に変倍ファインダーを構成する対物光学系においては、変倍に際して変倍群と変倍群の移動に伴う視度補正のためのレンズ群の２群が移動する。視度補正レンズ群は変倍比を担っていない。このため高変倍化しようとすると変倍群の移動量が増大することになる。また移動する２つのレンズ群で変倍分担している場合もあるが、更なる小型化を図りつつ高変倍化しようとすると、各群の屈折力が強くなり収差補正が難しくなってくる。
【００４３】
本実施形態の変倍ファインダーにおいて変倍の際、第２群、第３群、第４群の少なくとも３群を移動させ、かつ各群が変倍比を適切に担うことで高変倍であっても各群の移動量を小さく抑え、対物光学系のレンズ全長を短くしている。
【００４４】
条件式（３）の上限を超えると第２群の移動量が増大し、対物光学系のレンズ全長を短く出来なくなるため好ましくない。条件式（３）の下限を超えると第３群の移動良が増大し、同様に対物光学系のレンズ全長を短くできなくなるため好ましくない。更に好ましくは条件式（３）を以下の範囲とするのが良い。
【００４５】
０．５ ＜ Ｚ２／Ｚ ＜ ０．７ ・・・（３ａ）
条件式（４）の上限を超えると第４群の移動量が増大し、望遠端でのレンズ全長が増大する傾向にあり、また全変倍域にわたる収差補正が困難となるため好ましくない。条件式（４）の下限を超えると第４群の変倍分担が減少し他の移動群の移動量が増大するため対物光学系の小型化が難しくなる。更に好ましくは条件式（４）を以下の範囲とすることである。
【００４６】
０．０５ ＜ ｜Ｚ４｜／Ｚ ＜ １．２ ・・・（４ａ）
本実施形態においては、対物光学系１０の各レンズ群をそれぞれ単レンズにより構成することが好ましい。コストを抑え、少ないレンズ面数で構成することより面反射による光量損失を低減し明るい視野を得ることができる。
【００４７】
また、前記対物光学系の単レンズの少なくとも３つのレンズ面に所定形状の非球面を施すことが良く、これによれば収差補正を容易にし、良好なる物体像の観察が容易となる。
【００４８】
本実施形態においては、第１の絞りａｐ１を第２群の物体側に、第２の絞りａｐ２を第３群の物体側に設け、変倍に際して一体的に移動させるのが良い。
【００４９】
これによって、軸上光束を適切に制限しつつ、有害光線によるゴースト防止にも有効である。図１においては絞りａｐ１、ａｐ２は各群の物体側の面に配置されているが、この例に限定されるものではなく、像側に配置しても良い。
【００５０】
本実施形態において対物光学系を構成する第１群、第２群、第３群および第４群の各レンズの材質はすべてアクリルでも良い。また、第１群、第２群、第３群、第４群の少なくとも１つのレンズ群の負レンズにアッベ数νｄが３５以下の高分散の材質を用いるのが好ましい。これによれば望遠側での軸上色収差を小さくすることができる。
【００５１】
以下に、本発明の数値実施例を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、Ｒｉは各面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の部材肉厚又は空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、
【００５２】
【数１】
で表される。但しＲは曲率半径、Ｋは円錐定数、Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅは非球面係数である。
【００５４】
又、［ｅ＋Ｘ］は［×１０＋ｘ］を意味し、［ｅ−Ｘ］は［×１０−ｘ］を意味している。
【００５５】
又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表１に示す。
【００５６】
【外１】
【外２】
【外３】
【外４】
【外５】
【外６】
【外７】
【表１】
以上の実施形態で説明したように、対物光学系の構成と変倍の際の移動群を適切に設定することにより、変倍比３倍以上と高変倍であってもファインダー光学系全系の小型化を図りつつ広角端から望遠端にわたり良好なるファインダー像の観察が可能な実像式のファインダーを得ることができる。
【００６５】
次に本発明のファインダーを用いたレンズシャッター形式のコンパクトカメラの実施形態を図１８を用いて説明する。
【００６６】
図１８において、１０はコンパクトカメラ本体、１１はズームレンズによって構成された撮影光学系、１２はカメラ本体に内蔵されたストロボ、１３は本発明に係る外部式のファインダー、１４はシャッターボタンである。
【００６７】
このように本発明のファインダーをレンズシャッターカメラ等の光学機器に適用することにより、小型で高い光学性能を有する光学機器を実現している。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、変倍部を有する対物レンズ系のレンズ構成を適切に設定することにより、全変倍範囲にわたり良好なるファインダー像の観察ができる小型の実像式のファインダー及びそれを有する光学機器を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のファインダーの要部断面図
【図２】数値実施例１の光学系の要部断面図
【図３】数値実施例１の広角端の収差図
【図４】数値実施例１の中間のズーム位置の収差図
【図５】数値実施例１の望遠端の収差図
【図６】数値実施例２の光学系の要部断面図
【図７】数値実施例２の広角端の収差図
【図８】数値実施例２の中間のズーム位置の収差図
【図９】数値実施例２の望遠端の収差図
【図１０】数値実施例３の光学系の要部断面図
【図１１】数値実施例３の広角端の収差図
【図１２】数値実施例３の中間のズーム位置の収差図
【図１３】数値実施例３の望遠端の収差図
【図１４】数値実施例４の光学系の要部断面図
【図１５】数値実施例４の広角端の収差図
【図１６】数値実施例４の中間のズーム位置の収差図
【図１７】数値実施例４の望遠端の収差図
【図１８】本発明のファインダーを有した光学機器の要部概略図
【図１９】数値実施例５の光学系の要部断面図
【図２０】数値実施例５の広角端の収差図
【図２１】数値実施例５の中間のズーム位置の収差図
【図２２】数値実施例５の望遠端の収差図
【図２３】数値実施例６の光学系の要部断面図
【図２４】数値実施例６の広角端の収差図
【図２５】数値実施例６の中間のズーム位置の収差図
【図２６】数値実施例６の望遠端の収差図
【図２７】数値実施例７の光学系の要部断面図
【図２８】数値実施例７の広角端の収差図
【図２９】数値実施例７の中間のズーム位置の収差図
【図３０】数値実施例７の望遠端の収差図
【符号の説明】
（Ｗ） 広角端
（Ｍ） 中間画角
（Ｔ） 望遠端
１０ 対物光学系
Ｌｅ 接眼光学系
Ｅ アイポイント
Ｐ１ 三角プリズム
Ｐ２ ダハプリズム
Ｓ１ 視野枠
ａｐ１ 絞り
ａｐ２ 絞り
ＳＡ 球面収差
ＡＳ 非点収差
ＤＩＳＴ 歪曲収差
ＣＨＲＯ 倍率色収差
ｄ ｄ線
ｃ ｃ線
Ｆ Ｆ線
ΔＳ サジタル像面
ΔＭ メリディオナル像面
Claims (4)
- 対物光学系と接眼光学系を有し、該対物光学系により形成した物体像を該接眼光学系により観察するファインダーにおいて、該対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群もしくは正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、変倍に際して固定である第５レンズ群からなり、広角端から望遠端への変倍に際して、該第２レンズ群は像面側に移動し、該第３レンズ群は物体側に移動し、該第４レンズ群は該第３レンズ群との間隔が変化するように移動し、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記対物光学系の広角端での焦点距離をＦｏｗとするとき、
１．０ ＜ ｆ１／Ｆｏｗ ＜ ３．０
０．８ ＜ ｆ３／Ｆｏｗ
を満足するとともに、
前記対物光学系の変倍比をＺ、第２群の変倍比をＺ２、第４群の変倍比をＺ４とするとき、
０．５ ＜ Ｚ２／Ｚ ＜ ０．７
０．０５ ＜ ｜Ｚ４｜／Ｚ ＜ ２．２５
を満足することを特徴とするファインダー。 - 前記第1レンズ群は固定されていることを特徴とする請求項１に記載のファインダー。
- 請求項１又は２に記載のファインダーを有していることを特徴とする光学機器。
- 請求項１から３のいずれか 1 項に記載のファインダーを有していることを特徴とするデジタルカメラ。
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