(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の接眼レンズ及びそれを有する観察装置、撮像装置について添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明の接眼レンズは、物体側(画像表示面側)から観察側(アイポイント側)へ順に、正の屈折力の第1レンズ、負の屈折力の第2レンズ、正の屈折力の第3レンズ、負の屈折力の第4レンズを有する。
【0015】
具体的には、実施例1乃至4の接眼レンズは、物体側より観察側へ順に、正の屈折力の第1レンズ、負の屈折力の第2レンズ、正の屈折力の第3レンズ、負の屈折力の第4レンズ、正の屈折力の第5レンズから構成される。
【0016】
実施例5乃至8の接眼レンズは、物体側より観察側へ順に、正の屈折力の第1レンズ、負の屈折力の第2レンズ、正の屈折力の第3レンズ、負の屈折力の第4レンズ、正の屈折力の第5レンズ、正の屈折力の第6レンズから構成される。
【0017】
図1は、実施例1の接眼レンズの視度が−2.0ディオプター(基準状態)、2.5ディオプター、−6.0ディオプターのときのレンズ断面図である。
図2は、実施例1の接眼レンズの基準状態における収差図である。
図3は、実施例2の接眼レンズの視度が−2.0ディオプター(基準状態)、0.7ディオプター、−3.3ディオプターのときのレンズ断面図である。
図4は、実施例2の接眼レンズの基準状態における収差図である。
【0018】
図5は、実施例3の接眼レンズの視度が−2.0ディオプター(基準状態)、2.0ディオプター、−4.0ディオプターのときのレンズ断面図である。
図6は、実施例3の接眼レンズの基準状態における収差図である。
図7は、実施例4の接眼レンズの視度が−2.0ディオプター(基準状態)、2.0ディオプター、−4.0ディオプターのときのレンズ断面図である。
図8は、実施例4の接眼レンズの基準状態における収差図である。
【0019】
図9は、実施例5の接眼レンズの視度が−2.0ディオプター(基準状態)、2.0ディオプター、−4.0ディオプターのときのレンズ断面図である。
図10は、実施例5の接眼レンズの基準状態における収差図である。
図11は、実施例6の接眼レンズの視度が−2.0ディオプター(基準状態)、2.0ディオプター、−4.0ディオプターのときのレンズ断面図である。
図12は、実施例6の接眼レンズの基準状態における収差図である。
【0020】
図13は、実施例7の接眼レンズの視度が−2.0ディオプター(基準状態)、2.0ディオプター、−4.0ディオプターのときのレンズ断面図である。
図14は、実施例7の接眼レンズの基準状態における収差図である。
図15は、実施例8の接眼レンズの視度が−2.0ディオプター(基準状態)、2.4ディオプター、−5.8ディオプターのときのレンズ断面図である。
図16は、実施例8の接眼レンズの基準状態における収差図である。
【0021】
図17は本発明の接眼レンズを備える撮像装置の要部概略図である。
図18は、光学系の屈折力配置により光路が変化することを示す図である。
【0022】
各実施例の接眼レンズは、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の電子ビューファインダーに用いられる。レンズ断面図において左方は画像表示面側(物体側)、右方は観察側である。レンズ断面図においてLは接眼レンズである。Iは、液晶素子や有機EL素子等の画像表示素子の画像表示面である。EPは、ユーザが表示面に表示された像を観察するためのアイポイントである。
【0023】
なお、画像表示面Iから、最も画像表示面側に配置されたレンズの画像表示面側のレンズ面までの間に、画像表示面やレンズを保護するためのプレート等を設けても良い。また、接眼レンズLとアイポイントEPの間に、レンズを保護するためのプレート等を設けても良い。ここで、画像表示面Iから出射された軸外光線が、観察者の瞳を通過することができる範囲で、アイポイントEPを光軸方向に移動させてもよい。
【0024】
各収差図では、ファインダー視度が基準状態であるときに各実施例の接眼レンズにおいて発生する収差を示している。
【0025】
球面収差図においては、d線(波長587.6nm)、g線(波長435.8nm)に対する球面収差を示している。非点収差図においてSはサジタル像面、Mはメリディオナル像面である。歪曲収差はd線について示している。色収差図ではg線における色収差を示している。
【0026】
続いて、接眼レンズの屈折力配置と、接眼レンズを透過する光線の経路の関係について
図18を用いて説明する。
【0027】
まず、
図18を用いて、接眼レンズの最も画像表示面側に正レンズを配置した光学系における光線の経路と、接眼レンズの最も画像表示面側に負レンズを配置した光学系における光線の経路を比較する。
図18(A)は、接眼レンズの最も画像表示面側に正レンズを配置した光学系における光線の経路を示している。
図18(B)は、接眼レンズの最も画像表示面側に負レンズを配置した光学系における光線の経路を示している。
【0028】
図18(A)、(B)に示すように、接眼レンズの中で最も画像表示面側に配置されるレンズ(以下、画像表示面側レンズと記載する)の有効径は、画像表示面の大きさに依存する。さらに、アイポイントEPと視野角ωとアイレリーフ長により、接眼レンズの中で最も観察側に配置されるレンズ(以下、観察側レンズと記載する)の有効径が定められる。このように、画像表示面側レンズや観察側レンズの有効径はファインダーの仕様に応じて決定される。
【0029】
また、接眼レンズを電子ビューファインダーに用いる場合、画像表示面から出射して、画像表示面側レンズに入射する光の角度(画像射出角)をできる限り小さくすることが好ましい。液晶等の画像表示面から斜めに出射する光は輝度が低下しやすいからである。
【0030】
一方、画像表示面側レンズと観察側レンズの間に配置されるレンズ(以下、中間レンズと記載する)の有効径は、光学系の屈折力配置に応じて変化する。
図18(A)のように、画像表示面側レンズと観察側レンズを正レンズとすると、画像表示面から出射した光線が画像表示面側レンズにおいて収斂光となるため、中間レンズの有効径は、画像表示面側レンズや観察側レンズの有効径よりも小さくなる。これに対して、
図18(B)のように、画像表示面側レンズと観察側レンズを負レンズとすると、画像表示面から出射した光線が画像表示面側レンズにおいて発散光となる。その結果、中間レンズの有効径は、画像表示面側レンズや観察側レンズの有効径よりも大きくなる。
【0031】
以上のように、中間レンズの有効径を小さくするためには、画像表示面側レンズや観察側レンズの屈折力が正となるように光学系を構成することが好ましい。
【0032】
また、アイレリーフが長く、広視野角の接眼レンズを実現しようとすると、観察像が不鮮明になるおそれが生じる。本発明では、少なくとも2枚の正レンズと、少なくとも2枚の負レンズを用いて接眼レンズを構成することにより、軸上色収差や倍率色収差が良好に補正された、高精細な観察像を得ることができる。
【0033】
ここで、各実施例の接眼レンズLでは、全てのレンズを光軸方向に一体的に移動させることにより視度調整を行うことができる。各レンズを一体的に移動させることにより、視度変化に伴うコマ収差の変動を小さくすることができる。
【0034】
各実施例において、第2レンズの物体側のレンズ面の近軸の曲率半径をR21、第3レンズの観察側のレンズ面の近軸の曲率半径をR32としたとき、
−12.00<(R21+R32)/(R21−R32)<−3.00…(1)
なる条件式を満足する。
【0035】
条件式(1)の上限値を超えると、第2レンズの物体側のレンズ面の近軸の曲率半径R21と第3レンズの観察側のレンズ面の近軸の曲率半径R32のいずれかの曲率半径が小さくなり過ぎる。その結果、非点隔差を良好に補正することが困難になるため、好ましくない。
【0036】
条件式(1)の下限値を超えると、第2レンズの物体側のレンズ面の近軸の曲率半径R21と第3レンズの観察側のレンズ面の近軸の曲率半径R32の差が小さくなり過ぎる。その結果、コマ収差を良好に補正することが困難になるため、好ましくない。
【0037】
なお、各実施例において、好ましくは条件式(1)の数値範囲を次のようにするのがよい。
−10.50<(R21+R32)/(R21−R32)<−3.10…(1a)
【0038】
また、更に好ましくは条件式(1)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−9.00<(R21+R32)/(R21−R32)<−3.20…(1b)
【0039】
さらに、各実施例において、次の条件式のうち1つ以上を満足することがより好ましい。
−0.95<f2/f3<−0.32…(2)
5.0<νd2<33.1…(3)
5.0<νd4<28.0…(4)
【0040】
ここで、第2レンズの焦点距離をf2、第3レンズの焦点距離をf3、第2レンズの材料のd線を基準としたアッベ数をνd2、第4レンズの材料のd線を基準としたアッベ数をνd4とする。
【0041】
アッベ数νdは、F線(486.1nm)、C線(656.3nm)、d線(587.6nm)に対する材料の屈折率をそれぞれNF、NC、Ndとするとき、
νd=(Nd−1)/(NF−NC)
で表される数値である。
【0042】
条件式(2)は、第2レンズの焦点距離f2と、第3レンズの焦点距離f3の比を規定したものである。条件式(2)の上限値を超えて、第2レンズの焦点距離f2が短くなると、第2レンズの屈折力が強くなりすぎる。その結果、球面収差を補正することが困難になるため、好ましくない。
【0043】
条件式(2)の下限値を超えて、第3レンズの焦点距離f3が短くなると、第3レンズの屈折力が強くなりすぎる。その結果、非点隔差を良好に補正することが困難になるため、好ましくない。
【0044】
条件式(3)は、負の屈折力の第2レンズの材料のd線を基準としたアッベ数νd2を規定した条件式である。全体として正の屈折力を有する接眼レンズにおいて、高分散の材料を用いた負レンズを配置することにより、色収差を良好に補正している。
【0045】
条件式(3)の上限値を超えてアッベ数νd2が大きくなると、接眼レンズにおいて色収差を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。条件式(3)の下限値を超えてアッベ数νd2が小さくなると、色収差が過剰に補正されることになり好ましくない。また、レンズ材料として選択可能な材料が限定されてしまうため好ましくない。
【0046】
条件式(4)は、負の屈折力の第4レンズの材料のd線を基準としたアッベ数νd4を規定した条件式である。全体として正の屈折力を有する接眼レンズにおいて、高分散の材料を用いた負レンズを配置することにより、色収差を良好に補正している。
【0047】
条件式(4)の上限値を超えてアッベ数νd4が大きくなると、接眼レンズにおいて色収差を十分に補正することが困難になるため、好ましくない。条件式(4)の下限値を超えてアッベ数νd4が小さくなると、色収差が過剰に補正されることになり好ましくない。また、レンズ材料として選択可能な材料が限定されてしまうため好ましくない。
【0048】
なお、各実施例において、好ましくは条件式(2)〜(4)の数値範囲を次のようにするのがよい。
−0.93<f2/f3<−0.34…(2a)
10.0<νd2<31.5…(3a)
10.0<νd4<25.0…(4a)
【0049】
また、更に好ましくは条件式(2)〜(4)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−0.90<f2/f3<−0.36…(2b)
15.0<νd2<30.3…(3b)
15.0<νd4<24.0…(4b)
【0050】
また、画像表示面Iに表示される画像を観察する観察装置に各実施例の接眼レンズLを用いるときには、次の条件式を満足するのが良い。
0.52<H/f<0.91 …(5)
【0051】
ここで、接眼レンズ全系の焦点距離をf、画像表示面Iの対角長をHとする。
【0052】
条件式(5)は、画像表示面Iの対角長Hと、接眼レンズの焦点距離fの比を規定した条件式である。
【0053】
条件式(5)の下限値を超えて接眼レンズの焦点距離fが長くなり過ぎると、視野角が狭くなり過ぎてしまうため好ましくない。
【0054】
条件式(5)の上限値を超えて接眼レンズの焦点距離fが短くなり過ぎると、観察側に配置されたレンズの有効径が大きくなり過ぎる。その結果、観察側に配置されたレンズにおいて、コマ収差や非点収差等の軸外収差が多く発生するため好ましくない。
【0055】
なお、各実施例において、好ましくは条件式(5)の数値範囲を次のようにするのがよい。
0.56<H/f<0.87…(5a)
【0056】
また、更に好ましくは条件式(5)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
0.60<H/f<0.85…(5b)
【0057】
次に、本発明の実施例1〜8にそれぞれ対応する数値実施例1〜8を示す。各数値実施例において、iは画像表示面側からの光学面の順序を示す。riは第i番目の光学面(第i面)の曲率半径、diは第i面と第i+1面との間の間隔、ndiとνdiはそれぞれd線に対する第i番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。r1は画像表示面を示し、r2は、画像表示面を保護するためのプレートの観察側の面を示す。最も観察側の面は、各実施例の接眼レンズの基準状態におけるアイポイントEPを示す。
【0058】
また、Kを離心率、A4、A6、A8を非球面係数、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、非球面形状は、
x=(h
2/R)/[1+[1−(1+K)(h/R)
2]
1/2]+A4h
4+A6h
6+A8h
8
で表示される。但しRは近軸曲率半径である。面番号の右側に*を付した面は、非球面であることを示す。また「e−Z」の表示は「10
−Z」を意味する。
【0059】
[数値実施例1]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.51000 60.0
2 ∞ (可変)
3 -65.737 3.95 2.00069 25.5
4 -22.170 3.52
5* -14.334 3.00 1.63550 23.8
6* 110.330 0.30
7* 48.492 6.84 1.53110 55.9
8* -21.874 1.20
9* 128.789 1.41 1.63550 23.8
10* 22.276 1.20
11 39.057 8.21 1.83481 42.7
12 -39.057 27.00
13 (アイポイント)
非球面データ
第5面
K =-7.28787e-001 A 4=-6.03675e-005 A 6= 1.77471e-007
第6面
K = 4.51650e+001 A 4=-1.11796e-005 A 6=-6.19143e-008
第7面
K =-4.38548e+000 A 4=-2.38798e-005 A 6=-2.65742e-008
第8面
K =-1.22703e+000 A 4=-4.69821e-006 A 6= 3.91413e-008
第9面
K =-2.69921e+002 A 4=-1.52881e-007 A 6=-4.63945e-009
第10面
K =-4.63925e+000 A 4= 4.39848e-006 A 6= 5.19693e-010
各種データ
視度[diopter] -2.0 +2.5 -6.0
焦点距離 28.56 28.56 28.56
d 2 9.12 12.79 5.80
【0060】
[数値実施例2]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.51000 60.0
2 ∞ (可変)
3 -65.913 3.14 2.00069 25.5
4 -48.248 10.11
5 -34.250 3.19 1.76182 26.5
6 -1000.301 1.69
7* -4010.368 6.95 1.58313 59.4
8* -44.146 1.21
9* 161.388 5.20 1.63550 23.8
10* 44.387 1.20
11 64.814 8.88 1.83481 42.7
12 -64.313 27.00
13 (アイポイント)
非球面データ
第7面
K = 1.33592e+004 A 4=-7.84416e-006 A 6= 7.50739e-009
第8面
K =-6.98689e-001 A 4= 3.30466e-006 A 6=-8.53288e-009
第9面
K =-2.65944e+002 A 4=-3.33664e-006 A 6=-9.10796e-009
第10面
K =-9.09514e+000 A 4=-5.30646e-006 A 6= 3.91499e-009
各種データ
視度[diopter] -2.0 +0.7 -3.3
焦点距離 61.32 61.32 61.32
d 2 21.46 31.12 17.55
【0061】
[数値実施例3]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.51000 60.0
2 ∞ (可変)
3 -158.559 2.41 2.00069 25.5
4 -77.911 20.00
5 -30.833 8.00 1.95906 17.5
6 -72.834 3.39
7 188.533 7.00 1.83481 42.7
8 -56.340 1.20
9 40.450 1.71 1.84666 23.8
10 23.822 1.20
11 25.956 4.79 1.91082 35.3
12 64.549 27.00
13 (アイポイント)
各種データ
視度[diopter] -2.0 +2.0 -4.0
焦点距離 52.34 52.34 52.34
d 2 11.05 21.99 6.18
【0062】
[数値実施例4]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.51000 60.0
2 ∞ (可変)
3* -98.827 11.19 1.85135 40.1
4* -71.371 20.00
5* -49.765 3.00 1.63550 23.8
6* -407.575 1.11
7* -1171.461 7.94 1.49171 57.4
8* -82.367 1.20
9* 219.883 3.76 1.63550 23.8
10* 74.863 1.23
11* 95.021 8.12 1.80610 40.7
12* -92.616 27.00
13 (アイポイント)
非球面データ
第3面
K = 4.54099e-001 A 4= 3.40725e-008 A 6= 7.53032e-011 A 8=-1.51639e-013
第4面
K = 3.40970e-001 A 4= 8.48720e-008 A 6=-4.76459e-011 A 8= 1.79616e-014
第5面
K = 3.53841e-001
第6面
K =-1.00057e+003
第7面
K =-2.99780e+003 A 4=-5.75156e-006 A 6= 7.03535e-009
第8面
K =-1.18365e+000 A 4= 4.34382e-006 A 6=-5.53385e-009
第9面
K = 1.75400e+001 A 4=-2.52412e-006 A 6=-7.75632e-009
第10面
K =-1.05760e+001 A 4=-6.88282e-006 A 6= 3.02568e-009
第11面
K = 3.83428e+000
第12面
K = 1.63448e+000
各種データ
視度[diopter] -2.0 +2.0 -4.0
焦点距離 91.98 91.98 91.98
d 2 31.59 66.08 20.00
【0063】
[数値実施例5]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.51000 60.0
2 ∞ (可変)
3* 166.099 9.26 1.53110 55.9
4* -34.164 6.60
5* -28.931 3.82 1.63550 23.8
6* -93.400 0.47
7* -153.697 3.79 1.53110 55.9
8* -50.254 2.12
9* -40.174 6.83 1.63550 23.8
10* -56.296 1.20
11 -3131.870 4.55 1.53110 55.9
12 -62.412 1.20
13 110.718 3.36 1.49700 81.5
14 -332.326 27.00
15 (アイポイント)
非球面データ
第3面
K =-9.59406e+001 A 4=-2.43307e-006 A 6=-5.82983e-009
第4面
K = 3.24062e-001 A 4= 2.14830e-006 A 6= 2.81943e-009
第5面
K = 9.32664e-002 A 4=-5.63898e-007 A 6= 2.57659e-008
第6面
K =-8.05489e+000 A 4= 6.49218e-007 A 6=-1.63252e-010
第7面
K =-4.96939e+001 A 4=-1.17845e-006 A 6=-4.58865e-009
第8面
K = 2.90402e-001 A 4=-2.46377e-006 A 6= 5.28440e-009
第9面
K =-1.87452e-001 A 4= 1.66992e-006 A 6=-7.39182e-009
第10面
K = 2.96336e+000 A 4= 4.16642e-007 A 6= 1.08928e-009
各種データ
視度[diopter] -2.0 +2.0 -4.0
焦点距離 52.34 52.34 52.34
d 2 22.29 33.23 17.21
【0064】
[数値実施例6]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.51000 60.0
2 ∞ (可変)
3 -1201.003 20.00 1.48749 70.2
4 -89.718 20.00
5* -64.550 3.06 1.63550 23.8
6* -160.023 2.00
7* -230.109 3.54 1.53110 55.9
8* -119.762 1.20
9* -86.800 12.72 1.63550 23.8
10* -103.753 1.20
11 5354.752 4.23 1.60311 60.6
12 -123.568 1.20
13 178.678 3.96 1.49700 81.5
14 -351.151 27.00
15 (アイポイント)
非球面データ
第5面
K = 2.64919e+000 A 4=-7.42759e-007
第6面
K =-6.77987e+001 A 4=-2.49183e-008
第7面
K = 6.98083e+001 A 4=-1.18509e-006
第8面
K = 5.02189e+000 A 4=-2.98254e-006 A 6=-1.01200e-009
第9面
K = 2.92913e+000 A 4= 1.34769e-006
第10面
K = 1.50370e+000 A 4=-8.31493e-007
各種データ
視度[diopter] -2.0 +2.0 -4.0
焦点距離 104.68 104.68 104.68
d 2 32.12 76.83 17.13
【0065】
[数値実施例7]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.51000 60.0
2 ∞ (可変)
3* 136.125 8.69 1.69350 53.2
4* -43.222 8.67
5* -28.738 3.00 1.63550 23.8
6* -89.027 0.30
7* -231.429 5.74 1.53110 55.9
8* -46.578 2.68
9* -39.537 2.66 1.63550 23.8
10* -55.894 1.84
11* -2299.162 5.94 1.53110 55.9
12* -60.213 1.20
13 110.718 4.00 1.55332 71.7
14 -332.326 27.00
15 (アイポイント)
非球面データ
第3面
K =-6.07439e+000 A 4=-1.82896e-006 A 6=-5.07089e-009
第4面
K = 5.99930e-001 A 4= 1.41427e-006 A 6= 4.25770e-010
第5面
K = 1.13826e-001 A 4=-6.11987e-007 A 6= 2.58066e-008
第6面
K =-7.86704e+000 A 4= 6.27492e-007 A 6=-5.81898e-010
第7面
K =-3.07481e+001 A 4=-8.80513e-007 A 6=-3.57889e-009
第8面
K = 5.53963e-001 A 4=-2.76657e-006 A 6= 4.45282e-009
第9面
K =-1.40844e-001 A 4= 1.47140e-006 A 6=-7.32877e-009
第10面
K = 3.06010e+000 A 4= 6.99258e-007 A 6= 1.21727e-009
第11面
K = 1.00225e+004 A 4=-2.66396e-007 A 6= 8.58565e-011 A 8= 9.72106e-013
第12面
K =-3.51427e-001 A 4= 2.36708e-007 A 6= 2.33340e-010 A 8=-4.05287e-013
各種データ
視度[diopter] -2.0 +2.0 -4.0
焦点距離 45.99 45.99 45.99
d 2 19.29 27.62 15.12
【0066】
[数値実施例8]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.51633 64.1
2 ∞ (可変)
3 547.471 4.04 1.71300 53.9
4 -23.889 2.74
5 -14.779 1.14 1.69895 30.1
6 39.283 9.03 1.91082 35.3
7 -24.063 (可変)
8 -16.665 1.09 1.80809 22.8
9 -94.061 4.60 1.83481 42.7
10 -22.997 0.17
11 184.850 2.92 1.88300 40.8
12 -58.904 27.00
13 (アイポイント)
各種データ
視度[diopter] -2.0 +2.4 -5.8
焦点距離 28.97 29.87 27.10
d 2 6.58 9.93 4.95
d 7 8.39 10.64 3.20
【0067】
続いて、各数値実施例における上述した条件式の数値を表1に示す。
【0069】
次に、各実施例に示した接眼レンズを用いたビデオカメラの実施形態について、
図17を用いて説明する。
【0070】
図17において、10はビデオカメラ本体であり、11は、不図示の撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系、12は集音マイクである。13は、不図示の画像表示素子に表示された被写体像を、本発明の接眼レンズを介して観察するための観察装置(電子ビューファインダー)である。画像表示素子は液晶パネル等により構成され、画像表示素子には、撮影光学系11によって形成された物体像等が表示される。
【0071】
このように本発明の接眼レンズを、ビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、アイレリーフが長く、広視野角かつ小型であり、高い光学性能を有する撮像装置を得ることができる。