(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物光学系の像面近傍またはファインダ光学系を通して見たときにその視度が前記対物光学系の像面と略等価になる位置に表示手段を配置して、前記対物光学系の視野外に視野縁部に沿って表示像が見えるようにしたファインダ内表示光学系において、
ファインダ内表示光路の途中に非点隔差補正のための補正面を少なくとも一つ配置し、該補正面を、ファインダ光学系の光軸を原点として、該光軸方向をＸ軸、該Ｘ軸と垂直で前記補正面の短手方向をＹ軸、長手方向をＺ軸、該補正面の中心の座標を（α、β）とし、該補正面の座標（ｙ、ｚ）におけるＸ−Ｚ平面と平行な断面内の曲率Ｃの絶対値を｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜とするとき、少なくともｙ＝αにおいてｚの絶対値が大きくなるに従って曲率の絶対値｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜も増加するように形成したこと、を特徴とするファインダ内表示光学系。
【請求項２】
請求項１記載のファインダ内表示光学系において、前記補正面の座標（ｙ、ｚ）におけるＸ−Ｙ平面と平行な断面内の曲率Ｃの絶対値を｜ＣＹ（ｙ、ｚ）｜とすると、ｙ＝α、ｚ＝βにおいて、以下の条件式（１）を満足することを特徴とするファインダ内表示光学系。
｜ＣＹ（ｙ、ｚ）｜／｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜≧１      ・・・（１）
【請求項３】
請求項１または２記載のファインダ内表示光学系において、前記補正面よりも射出側に位置するファインダ光学系を構成する光学系の合成焦点距離をｆｒ、前記表示手段から前記補正面までの空気換算距離をＳとしたとき、以下の条件式（２）を満足することを特徴とするファインダ内表示光学系。
Ｓ／ｆｒ＜０．５      ・・・（２）
【請求項４】
請求項３記載のファインダ内表示光学系において、さらに以下の条件式（３）を満足することを特徴とするファインダ内表示光学系。
０．１＜Ｓ／ｆｒ      ・・・（３）
【請求項５】
請求項３または４記載のファインダ内表示光学系はプリズムを備え、前記補正面は前記プリズムの入射側面、反射面または射出側面の少なくとも一つの面に形成されていることを特徴とするファインダ内表示光学系。
【請求項６】
請求項２、３、４および５のいずれか一項記載のファインダ内表示光学系において、前記補正面は、回転軸が前記ファインダ光学系の光軸Ｏと一致する回転対称非球面の一部からなることを特徴とするファインダ内表示光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、カメラ、特にいわゆるデジタルカメラなど、小型カメラのファインダ内表示装置に適したファインダ内表示光学系に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
従来のカメラのファインダ、特に一眼レフカメラのファインダでは、対物光学系（撮影レンズ）の像面（フォーカシングスクリーン）近傍、またはその像面と等価の位置に表示手段を配置し、対物光学系によって形成された被写体像と共に、その視野外において表示手段の表示を見ることができるようにしている。
【０００３】
しかし、対物光学系の像が銀塩一眼レフカメラに比べて小さいコンパクトカメラの実像式ファインダや一眼レフカメラタイプのデジタルカメラのファインダは、対物光学系によって形成された像を観察するファインダ光学系内のルーペ（接眼光学系）の倍率が高く小型である一方、低コスト化のためレンズ枚数が少なく視野周辺の像性能を良好に保つのが難しい。しかし、対物光学系によって形成された被写体像をルーペを介して観察する場合、通常、視野周辺部を注視することは少ないので視野周辺の像性能の劣化は目立たない。ところが、この視野周辺部のみを使うファインダ内表示において、特にコントラストの高い表示を見ると、収差、特に非点隔差によるメリジオナルまたはサジタル方向の像の流れが目立ってしまう問題があった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来のファインダ内表示装置の問題に鑑みてなされたものであり、ファインダ内表示光学系の光路に非点隔差補正手段を配置し、表示像の流れを軽減し、良好なファインダ内表示像を見ることができる光学系を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
この目的を達成する本発明は、対物光学系の像面近傍またはファインダ光学系を通して見たときにその視度が前記対物光学系の像面と略等価になる位置に表示手段を配置して、前記対物光学系の視野外に視野縁部に沿って表示像が見えるようにしたファインダ内表示光学系において、ファインダ内表示光路の途中に非点隔差補正のための補正面を少なくとも一つ配置し、該補正面を、ファインダ光学系の光軸を原点として、光軸方向をＸ軸、該Ｘ軸と垂直で前記補正面の短手方向をＹ軸、長手方向をＺ軸、該補正面の中心の座標を（α、β）とし、該補正面の座標（ｙ、ｚ）におけるＸ−Ｚ平面と平行な断面内の曲率Ｃの絶対値を｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜とするとき、少なくともｙ＝αにおいてｚの絶対値が大きくなるに従って曲率の絶対値｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜も増加するように形成したこと、に特徴を有する。
この本発明によれば、ファインダ内表示光学系の光路途中に補正面を備えた光学部材を配置し、該補正面によって、対物光学系の像を見るのに適した収差バランスからファインダ内表示を見るのに適した収差バランスとしたことにより、良好なファインダ内表示像を得ることができる。
【０００６】
本発明は、補正面の座標（ｙ、ｚ）におけるＸ−Ｙ平面と平行な断面内の曲率Ｃの絶対値を｜ＣＹ（ｙ、ｚ）｜とすると、ｙ＝α、ｚ＝βにおいて、条件式（１）を満足することが望ましい。
｜ＣＹ（ｙ、ｚ）｜／｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜≧１      ・・・（１）
この条件式（１）を満足することで、歪曲収差を小さく保つことができる。
【０００７】
本発明は、前記補正面よりも射出側に位置するファインダ光学系を構成する射出側光学系の合成焦点距離をｆｒ、該射出側光学系の対物側焦点から前記補正面までの空気換算距離をＳとしたとき、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
Ｓ／ｆｒ＜０．５      ・・・（２）
Ｓの値が上限を越えて大きくなると、非点収差を小さくすることができず、コマ収差が大きくなってしまう。
さらに、歪曲収差による文字表示等の歪みを大きくしないためには、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
０．１＜Ｓ／ｆｒ      ・・・（３）
Ｓの値が下限を越えて小さくなると、歪曲収差による表示文字等の歪みが大きくなり過ぎて、例えば液晶等による表示系を変形させて歪曲収差を打ち消す場合でも変形量が大き過ぎて、表示部の大型化を招いてしまう。
【０００８】
さらに本発明は、ファインダ内表示光学系がプリズムを備え、前記補正面をプリズムの入射側面、反射面または射出側面の少なくとも一つの面に形成することができる。さらにこの補正面は回転対称非球面の一部として形成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明のファインダ内表示光学系を適用した実像式ファインダのレンズ構成の一実施例を示す図である。ファインダ光学系１０は、対物光学系（図示せず）によって一次結像面２１に形成される被写体像を、コンデンサレンズ１１、リレーレンズ系１３および接眼レンズ系１５を介して、二次結像面２３に形成して観察する実像式ファインダ光学系である。このファインダ光学系１０は、符号２５で指し示す位置にアイポイントが形成される。
【００１０】
ファインダ内表示光学系３０は、一次結像面２１の近傍であって、ファインダ光学系１０の光路外の、一次結像面２１と光学的に等価な位置に表示面が位置するように配置された表示装置３１と、一次結像面２１とコンデンサレンズ１１との間であって、一次結像面２１の上縁部付近に配置されたプリズム３３を備えている。表示装置３１は、シャッタ速度などの撮影情報を表示する表示素子群、例えば発光ダイオードアレイを備え、表示素子群から発せられた表示光は、ファインダ光学系１０光路内に配置されたプリズム３３によってファインダ光学系１０の光路に沿って反射され、ファインダ視野内において被写体像の下方にファインダ内表示を形成する。図２には、ファインダ視野４１の様子を示している。対物光学系によって形成される被写体像は、ファインダ視野枠４３内に表示され、表示装置３１によって表示されたシャッタ速度などのファインダ内表示は、ファインダ視野枠４３の下方に配置されたファインダ内表示枠４５内に表示される。
【００１１】
ここで、従来のコンパクトカメラに使われる実像式ファインダの接眼レンズ（ルーペ）は、ほとんど単レンズまたは２枚程度で構成されている。また、一眼レフタイプのデジタルカメラ用接眼光学系の多くは、リレー式の正立系に１枚ないし３枚程度の接眼レンズで構成されている。低コスト化のためこのように少ない枚数で接眼光学系を構成した場合、ペッツバール和の補正が非常に困難であり、像面湾曲が大きくなる。多くの場合、平均像面をなるべく平坦にするために非点隔差を発生させる手法がとられている。この場合、視野周辺では、この非点隔差によりサジタル像面湾曲が大きくなり、同心円状の像の流れが発生する。
【００１２】
本発明の実施の形態に対応させると、ファインダ視野枠４３の中心、つまりファインダ光学系１０の光軸Ｏを中心として、ファインダ視野枠４３の長手方向縁部に接する小径の円弧４７、および円弧４７と同心で、ファインダ視野枠４３の４個の角部を通る円弧４９の間において像の流れが大きい。しかし、矩形のファインダ視野枠４３の場合、像の流れはファインダ視野枠４３の角部付近の一部でしかないので、被写体像を観察するときはさほど目立たない。
【００１３】
ところが、ファインダ内表示枠４５はファインダ視野枠４３より外側の周辺部（像高の高い限られた範囲）で使用されるため、非点隔差の影響がファインダ内表示枠４５の全面に亘って影響し、メリジオナルまたはサジタル方向の像の流れが表示情報を読み取りづらくさせてしまう。また、明暗により文字や記号を示す表示は、対物光学系が形成する外景（被写体）の像に比べて非常にコントラストが高く、非点隔差の影響が強く出やすい。
ここで、視野周辺部のみしか使わないファインダ内表示に着目すると、像面湾曲が大であっても非点隔差を小さくする方がよい。つまり、大きな像面湾曲も視野周辺部の限られた像高の範囲内で見ればその差は比較的小さく、その範囲で使われるファインダ内表示はあまり影響を受けないからである。また、人の目による視度調整力により、像面湾曲は非点隔差より一般に観察者にとって許容範囲が広い。
【００１４】
そこで本発明の実施の形態では、ファインダ内表示光学系３０の光路途中に非点隔差を補正するための補正面を設け、対物光学系による被写体像を見るのに適した収差バランスからファインダ内表示を見るのに適した収差バランスとしたことにより、良好なファインダ内表示像を得ている。このとき、補正が必要なのはファインダ内表示光学系だけであるから、ファインダ内表示用の光線のみが透過する部分に補正面を配置すればよい。図１に示す実施の形態では、ファインダ内表示光学系３０の光路途中に設けたプリズム３３の射出側面を補正面３４としている。
【００１５】
図７（Ａ）は、図１に示す実像式ファインダの、プリズム３３の反射面を展開した状態でファインダ光学系の光軸Ｏと補正面３４とを示している。この図に示すように、光軸Ｏを原点（０、０）として、光線の進む方向をＸ軸（光軸Ｏと平行）、該Ｘ軸と垂直で前記補正面の短手方向をＹ軸、長手方向をＺ軸とし、補正面３４の中心の座標を（α、β）とすると、補正面３４は、補正面の座標（ｙ、ｚ）におけるＸ−Ｚ平面と平行な断面内の曲率Ｃの絶対値を｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜とするとき、少なくともｙ＝αにおいてｚの絶対値が大きくなるに従って曲率の絶対値｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜も増加するように形成した。
【００１６】
また、一般に物体面または結像面近くに置かれた面の特性として、非点収差や歪曲収差に大きく作用するが、球面収差やコマ収差についてはあまり作用しないことが知られている。さらにこの結像面近くに置かれた面を非球面とすることで、より強くこの特性を発揮させることができる。この特性を利用すると、対物光学系の像を見るために適した収差バランスのファインダ光学系の接眼レンズ系の物体面（一次結像面または二次結像面）近くに補正面を付加すれば、コマ収差を変化させずにファインダ内表示を見るのに適した収差バランスに変換可能であることが分かった。そこで本実施の形態では補正面３４をファインダ光学系の光軸Ｏを回転軸とする回転対称非球面５１の一部として形成している。このように形成すると、補正面３４の長手方向の曲率（すなわちＸ−Ｚ平面と平行な断面内の曲率ＣＺ）の絶対値は補正面の長手方向で周辺にいくに従い大きくなる。
【００１７】
本実施の形態において歪曲収差を小さく保つためには、補正面３４上の点（ｙ、ｚ）におけるＸ−Ｙ平面と平行な断面内の曲率Ｃの絶対値を｜ＣＹ（ｙ、ｚ）｜とすると、ｙ＝α、ｚ＝βにおいて、以下の条件式（１）
｜ＣＹ（ｙ、ｚ）｜／｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜≧１      ・・・（１）
を満足させることが望ましい。
条件式（１）は歪曲収差についての条件である。このように補正面中心での｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜を小さく設定することで、補正面長手方向周辺部での曲率ＣＺを小さく保ち、歪曲収差を小さく保つものである。ただし、歪曲収差の影響については、これが比較的大きくなった場合でも、表示そのものの形状を予め歪曲収差に応じて歪曲収差を打ち消すように変形させることで小さくすることが可能である。
【００１８】
さらに本実施の形態は、補正面３４を付加する位置を、ファインダ光学系、すなわち前記補正面３４よりも射出側に位置するコンデンサレンズ１１、リレーレンズ系１３および接眼レンズ系１５からなる光学系の合成焦点距離をｆｒ、表示装置３１の表示面から前記補正面３４までの空気換算距離をＳとしたとき、条件式（２）を満足するにように設定することが望ましい。なお、この距離Ｓは補正面３４の中心点からの、ファインダ光学系の光軸と平行な方向の距離であり、ファインダ内表示光学系中に反射面を含む場合は光路を展開した状態での距離である。
Ｓ／ｆｒ＜０．５      ・・・（２）
【００１９】
収差変換作用を有する補正面３４は、ファインダ光学系の接眼レンズ系１５の非点収差を補正するものであるが、この補正面３４よりも射出側に置かれたファインダ光学系１０の物体面から補正面３４までの距離と諸収差の影響力は密接に関係している。つまり、補正面３４は、可能な限り、コマ収差の変化が小さく、非点収差の影響が大きい位置に置くことが望ましい。
【００２０】
ファインダ光学系１０を介して観察する被写体像およびファインダ内表示像の視度はおよそ０〜−１Ｄｐｔｒ程度に設定されるため、その物体面はおよそファインダ光学系１０の前側焦点位置にあるとしてもよい。また、表示装置３１の表示面はファインダ光学系の物体面と光学的に等価な位置に置かれる。ここで、条件式（２）はファインダ光学系１０の焦点距離ｆｒで規格化した表示装置３１の表示面から回転対称非球面の一部からなる補正面３４までの距離を特定したものである。よって、条件式（２）の上限を越えて空気換算距離Ｓが大きくなると非点収差を小さくできず、コマ収差が大きく変化してしまう。
【００２１】
歪曲収差を小さく保つために、さらに以下の条件式を満たすことが望ましい。
Ｓ／ｆｒ＜０．１      ・・・（３）
Ｓの値が下限を越えて小さくなると、歪曲収差による表示文字等の歪みが大きくなり過ぎて、例えば液晶等による表示系を変形させて歪曲収差を打ち消す場合でも変形量が大き過ぎて、表示部の大型化を招いてしまう。
【００２２】
また、コンパクトカメラの実像式ファインダやデジタルカメラのファインダの対物レンズ像は銀塩一眼レフカメラに比べて非常に小さく、基板の大きな液晶等による表示系を視野枠と並列に並べることは困難なので、多くの場合、プリズムなどにより光路を曲げ、視野枠と干渉することを避ける手法が取られる。そこで本実施の形態は、光路を曲げるプリズム３３の射出側の面を補正面３４とした。なお、プリズム３３の入射側面または反射面を補正面とすることも可能であるし、プリズム３３とは別体の光学素子に補正面を形成することも可能である。
【００２３】
次に、具体的な数値実施例を説明する。表および図中、ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、Ｎｄはｄ線の屈折率、νはアッベ数を表す。また、諸収差図中、ＥＲは射出瞳径（ｍｍ）、Ｂは射出光線が光軸Ｏとなす角度（゜）、ｄ線、ｇ線およびｃ線はそれぞれの波長における、球面収差によって示される色収差、倍率色収差を、Ｓはサジタル、Ｍはメリジオナルを示している。また、回転対称非球面は、次式で定義される。
ｘ＝ｃｙ２／（１＋（１−（１＋ｋ）ｃ２ｙ２）１／２）＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８・・・
ただし、ｃは曲率（１／ｒ）、ｙは光軸Ｏからの高さ、ｋは円錐係数、Ａ４、Ａ６、Ａ８・・・は各次数の非球面係数である。
【００２４】
表１において、面ＮＯ．１、２はファインダ内表示光学系３０、面ＮＯ．３〜１３はファインダ光学系１０である。具体的には、面ＮＯ．１、２はプリズム３３、面ＮＯ．３、４はコンデンサレンズ１１、面ＮＯ．５〜９はリレーレンズ１２、面ＮＯ．１０〜１３は接眼光学系１５の各面である。面ＮＯ．２が補正面３４である。なお、表１では補正面３４の形状を決定する回転対称非球面の近軸曲率半径および非球面係数を示している。
【表１】
0003600770.tif 000002
【００２５】
この実施例におけるファインダー光学系１０の諸収差は、図４に示した通りであり、ファインダ内表示光学系３０とファインダ光学系１０とを合わせた非点収差および歪曲収差は、図６に示した通りである。
【００２６】
上述の通り本実施の形態の補正面３４は、回転軸がファインダ光学系１０の光軸Ｏと一致する回転対称非球面の一部として形成されている。現在の加工技術によると、回転対称非球面の研磨加工や、樹脂成形型の非球面加工は比較的容易である。そこで、補正面３４を有する収差変換光学部材として、回転対称非球面５１を有する光学素子から補正面３４を有するプリズム３３を切り出すことができる。
ここで、補正面３４を規定する回転対称非球面５１は、ｙ＝α＝４．４４、ｚ＝β＝０のとき、
｜ＣＹ（ｙ、ｚ）｜／｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜＝２．９８
となる。すなわちこの実施の形態は、条件式（１）を満足している。
なお、｜ＣＹ（ｙ、ｚ）｜、｜ＣＺ（ｙ、ｚ）｜は、下記の数１式によって求めることができる。
【００２７】
【数１】
0003600770.tif 000003
【００２８】
さらにこの実施例において、補正面３４よりも射出側に位置するＦＲ光学系１７の合成焦点距離をｆｒ、該光学系の対物側焦点から回転対称非球面５１までの空気換算距離をＳとすると、
ｆｒ＝１８．９９、Ｓ＝４．６２、
よって、Ｓ／ｆｒ＝０．２４である。
このようにこの実施例は、条件式（２）および（３）を満足している。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り本発明によると、ファインダ内表示光学系の光路に非点隔差補正のための補正面を配置したので、ファインダ内表示像の流れが軽減され、良好なファインダ内表示像を見ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したファインダ内表示光学系を備えたファインダ光学系の一実施例の、対物光学系をよりも後方のレンズ構成図である。
【図２】ファインダ内表示光学系を備えたファインダ光学系のファインダ内視野を示す図である。
【図３】同ファインダ内表示光学系を備えたファインダ光学系からファインダ内表示光学系を除いたレンズ構成図である。
【図４】同ファインダ光学系の諸収差図である。
【図５】同ファインダ内表示光学系の補正面として、回転対称非球面を適用した一実施例のレンズ構成図である。
【図６】同ファインダ内表示光学系の諸収差を示す図である。
【図７】（Ａ）および（Ｂ）は、同ファインダ内表示光学系の補正面として回転対称非球面を適用した実施例の、曲率をグラフで示す図およびレンズの形状を示す図である
【符号の説明】
１０  ファインダ光学系
１１  コンデンサレンズ
１３  リレーレンズ系
１５  接眼レンズ系
２１  一次結像面
２３  二次結像面
３０  ファインダ内表示光学系
３１  表示装置
３３  プリズム
４１  ファインダ視野
４３  ファインダ視野枠
５１  回転対称非球面
【図１】
0003600770.tif 000004
【図２】
0003600770.tif 000005
【図３】
0003600770.tif 000006
【図４】
0003600770.tif 000007
【図５】
0003600770.tif 000008
【図６】
0003600770.tif 000009
【図７】
0003600770.tif 000010