JP5462588B2 - 撮像装置における接眼レンズ系、ファインダ光学系、電子ビューファインダ、および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、テレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置に搭載され、撮影に際して被写体にピントを合わせたり、構図を決めたりするため被写体を観察するための表示装置である電子ビューファインダ（ＥＶＦ）において、接眼レンズ系、この接眼レンズ系を備えたファインダ光学系、このファインダ光学系を備えた電子ビューファインダ、および電子ビューファインダを備える撮像装置に関するものである。

電子ビューファインダは、ＬＣＤ（液晶表示ディスプレイ）と、ファインダ光学系とを備えている。ＬＣＤは、撮像装置内の撮像素子からの画像信号に応じてファインダ内で被写体画像を液晶表示面に表示するものであり、その画像表示を行うＬＣＤにはそれを照明する照明光学系を必要とする。そして、近年では照明光学系の設置上の省スペース化要求のため透過型から反射型のＬＣＤが用いられてきている。この反射型ＬＣＤは、液晶表示面の前方から照明光を当てるようにしたものである。ファインダ光学系の従来技術として特開２００２−４８９８５号公報がある。同公報には、液晶表示面側から観察者の瞳位置（アイポイント）までの間の光軸上に、液晶表示面側から観察者瞳位置（アイポイント）側に向けて、正の屈折率を有する第１レンズ、負の屈折率を有する第２レンズ、および正の屈折率を有する第３レンズを並置した接眼レンズを備えたものが開示されている。同公報の記載によれば、このファインダ光学系は、ファインダ倍率が高くコンパクトかつ低コストで諸収差を良好に補正することができるなどと、している。ファインダ光学系の他の従来例として例えば特開平６−２５８５８２号公報にも、上記同様の第１ないし第３レンズを配置した接眼レンズを備えたものが開示されている。同公報の記載によれば、収差補正が良好で、特に歪曲が小さい接眼レンズを備えたファインダ光学系が得られるとしている。

しかしながら、反射型ＬＣＤは、近年益々、超小型で高精細が要求されてきており、その一方でその高精細表示を確保した状態で液晶表示面に表示する被写体画像を大きく、自然に、すなわち、画像全域を高解像度で歪み無く、というマーケット志向が高く、上記公報記載のものではその要求に沿えるものではない。例えば 特開２００２−４８９８５号公報に記載のファインダ光学系では、１ピクセルが約１2μm×12μmの反射型ＬＣＤを観察に用いた場合、軸上の色収差に着目すると、緑色であるｅ線（546.1nm）でしっかりとピントを合わせて観察したとしても、たとえば、可視光の最短波長の青色である435.8nmは約120μm前にピントが合い、可視光の最長波長の赤色である656.3nmは約70μm後ろにピントが合う。よって、本来、１ドット内で混色されるＲＧＢの各色が分離して、緑色は１ドットに収まって滲みなく見えていたとしても、青色と赤色は、滲んでぼけて見えてしまうという、高精細な観察という点では課題がある。また、上記特開平６−２５８５８２号公報の接眼レンズ系では、倍率が４倍しかなく、超小型なＬＣＤを大きく観察するという点では課題がある。そのため、従来文献で提案されているファインダ光学系では高精細で大きく観察という点ではさらに改善すべき余地があった。

特開２００２−４８９８５号公報 特開平６−２５８５８２号公報

上記課題を解決するため、被写体を高精細に観察することを可能にする電子ビューファインダ及びそのような電子ビューファインダに用いる接眼レンズ系を提供する。

第１の態様において、ビューファインダ用のＬＣＤとビューファインダの最終光学面との間の光軸上に配置される接眼レンズ系が提供される。その接眼レンズ系では、上記ＬＣＤ側から最終光学面側に向かって、正の屈折率を有する第１レンズ、負の屈折率を有する第２レンズ、および正の屈折率を有する第３レンズがこの順序で配置され、かつ、18mm<f1<20mm、-18mm<f2<-16mm、18mm<f3<20mm、19mm<f<21mm、0≦HH´/f<+0.1 3の条件を満足する。但し、f1は第１レンズの焦点距離、f2は第２レンズの焦点距離、f3は第３レンズの焦点距離、fは第１ないし第３レンズの合成焦点距離、HH´は後側主点Ｈと、前側主点Ｈ´との光軸方向の間隔である。

また、第２、第３、第４の態様において、上記第１の態様のいずれかの接眼レンズ系を備えたファインダ光学系、電子ビューファインダ、撮像装置が提供される。

本発明によれば、被写体の高精細な観察を可能とする接眼レンズ系及び電子ビューファインダを提供することができる。

図１は本発明の実施の形態にかかる撮像装置の回路的な内部概略ブロック構成を示す図である。 図２は撮像装置の後方からの外観構成を示す図である。 図３は電子ビューファインダの分解構成を示す図である。 図４は電子ビューファインダの組み立て状態を示す図である。 図５は電子ビューファインダの概略断面構成を示す図である。 図６は観察者がファインダ光学系を移動させて視度補正する説明に供する図である。 図７は接眼レンズ系を構成するレンズの配置を示す図である。 図８は接眼レンズ系の光学特性図（その１）である。 図９は接眼レンズ系の光学特性図（その２）である。 図１０は第３レンズの両面を示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る接眼レンズ系、接眼レンズ系を備えたファインダ光学系、ファインダ光学系を備えた電子ビューファインダ、および電子ビューファインダを備えた撮像装置を説明する。

なお、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための接眼レンズ系等を例示するものであって、本発明はその接眼レンズ系等を以下のものに特定ないし限定するものではない。特に本明細書は、特許請求の範囲に示される要素を、実施の形態に特定するものでは決してない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。

図１は、撮像装置の回路的な内部概略ブロック構成、図２は、撮像装置の後方からの外観構成、図３は電子ビューファインダの分解構成、図４は電子ビューファインダの組み立てた外観構成、図５は電子ビューファインダの断面構成を示す。

まず図１を参照して、実施の形態の撮像装置１は、カメラボディ３と、撮像レンズユニット５と、を備える。撮像レンズユニット５は、円筒状をなし、カメラボディ３前面に、着脱自在に装着される。撮像レンズユニット５は撮像レンズ５ａ、絞り５ｂ、等を内蔵する。カメラボディ３は、撮像素子７、背面ＬＣＤ９、電子ビューファインダ１１、マイクロコンピュータ１３、カード装着部１５、電源ボックス１６、等を備える。

撮像素子７は、撮像レンズユニット５内の撮像レンズ５ａによる被写体の光学像を撮像する。撮像素子７は例えば、ＣＭＯＳやＣＣＤ等のイメージセンサからなる。撮像素子７は、被写体光学像を受光し、その受光からＲＧＢ３原色のアナログの撮像信号を生成する。

マイクロコンピュータ１３は、撮像素子７を駆動制御する。マイクロコンピュータ１３は、撮像素子７から出力される撮像信号をデジタル変換し、デジタル変換した撮像信号に対してＹＣ変換、電子ズーム処理、圧縮処理等の各種画像処理を施してデジタル画像信号を生成する、等の画像信号処理を行う。

マイクロコンピュータ１３は、さらに、撮像レンズ５ａに対するズームやオートフォーカス等の各種駆動制御や、絞り５ｂの駆動制御、さらに、カード装着部１５のドライブ制御、電子ビューファインダ１１のドライブ制御、背面ＬＣＤ９の表示制御をする、等のコントロールを行う。

カード装着部１５には、メモリカード１７が装着可能になっている。メモリカード１７は、画像データを記憶している。マイクロコンピュータ１３は、カード装着部１５に装着されたメモリカード１７内の画像データを読み出す。マイクロコンピュータ１３は、読み出した画像データを電子ビューファインダ１１に出力する。

電子ビューファインダ１１においては、反射型ＬＣＤ１９上に、被写体画像のスルー画像や、メモリカード１７内の画像データを表示させることができる。マイクロコンピュータ１３は、背面ＬＣＤ１９上に被写体画像のスルー画像やメモリカード１７内の記憶画像データの表示制御をすることができるようになっている。その他、撮像装置１には静止画、動画モード、フラッシュ撮影等の各種機能、録画再生等の回路が付属されるが、それらの図示や説明は略し割愛する。

電子ビューファインダ１１は、カメラボディ３上面の背面寄りで当該カメラボディ３に一体に設置されている。電子ビューファインダ１１は、カメラボディ３に着脱可能に設置してもよい。電子ビューファインダ１１は、マイクロコンピュータ１３等が設けられる基板に、フレキシブル配線基板２８（図３参照）により、接続される。フレキシブル配線基板２８は、画像データ用の信号線、電源用の信号線を有する。これにより、電子ビューファインダ１１は、マイクロコンピュータ１３からの画像データを受け付けることができる。電子ビューファインダ１１は、電源ボックス１６に設けられる電池から電力供給を受ける。

電子ビューファインダ１１は、反射型ＬＣＤ１９と、ファインダ光学系２２とを有する。反射型ＬＣＤ１９は、マイクロコンピュータ１３から入力する画像信号を処理して被写体画像を縮小表示する。ファインダ光学系２２は、反射型ＬＣＤ１９の液晶表示面に表示する被写体画像を拡大する。

電子ビューファインダ１１を図２ないし図５を参照してさらに詳しく説明する。電子ビューファインダ１１は、上記した反射型ＬＣＤ１９と、ファインダ光学系２２と、視度調整機構２５と、光透過性板２７と、ファインダ筐体２９と、保護ケース４４と、を備えている。ファインダ筐体２９内の光軸方向一方に反射型ＬＣＤ１９が位置し、ファインダ筐体２９内の光軸方向他方にファインダ光学系２２が位置している。ファインダ筐体２９の光軸方向に沿う側面に視度調整機構２５が装備されている。ファインダ筐体２９の光軸方向一方に保護ケース４４が取り付けられている。ファインダ筐体２９の光軸方向他方に光透過性板２７（最終光学面）が取り付けられている。

反射型ＬＣＤ１９は、ＲＧＢ三色のＬＥＤ光源３３、拡散シート３５、平板状の偏光板（偏光ビームスプリッタ）３７、ドーム型の偏光板３９、液晶部４１、反射板４２、液晶ドライバ４８、反射防止マスク４６、ＬＣＤ筐体４３から構成されている。

ＬＥＤ光源３３からの発光光は、拡散シート３５で拡散される。拡散された発光光は、偏光板３７にてその直線偏光光だけが透過される。偏光板３７を透過した直線偏光光は、ドーム型偏光板３９の内面で反射される。ドーム型偏光板３９の内面で反射された直線偏光光は、電圧が印加されていない液晶部４１の液晶面を透過し、液晶部４１背部の反射板４２で反射される。

直線偏光光は、液晶面を透過する際に偏光軸が４５度ねじれる。また、反射板４２で反射された直線偏光光も、偏光軸が４５度ねじれる。すなわち、反射板４２で反射された直線偏光光は、ドーム型偏光板３９を透過できるような所定の偏光状態に向きが変わる。

このように液晶面でねじれた直線偏光光はドーム型偏光板３９を透過し、光学画像信号となって出射される。反射防止マスク４６は、反射を防止できる部材である。反射防止マスク４６は、光を吸収できるように、塗装を施している。塗料としては、例えば、エポキシ系黒色塗料や、アクリル系黒色塗料などを用いることができる。液晶ドライバ４８は、フレキシブル配線基板２８と接続されるコネクタを背面に有しており、反射型ＬＣＤ１９を駆動する。

反射型ＬＣＤ１９から出射された光学画像信号は、ファインダ光学系２２で屈折されて光透過性板２７から透過し、観察者の瞳４５に入射する。具体的には、観察者が適切な視度補正ができる眼鏡等を装着して、もしくは裸眼で、反射型ＬＣＤ１９から出射された光学画像信号を自身の視度に適応した位置にファインダ光学系２２を移動させた状態で、光軸上に自身の眼を位置させ、反射型ＬＣＤ１９から出射された光学画像信号の全域が欠けることなく観察できるか否かを判断することができる。

ファインダ光学系２２は、３枚のレンズを含んだ接眼レンズ系２３を備える。接眼レンズ系２３は、反射型ＬＣＤ１９のドーム型偏光板３９から瞳４５（アイポイント側）に向かって、正の屈折率を有する第１レンズ２３ａ、負の屈折率を有する第２レンズ２３ｂ、および正の屈折率を有する第３レンズ２３ｃを有し、この接眼レンズ系２３を構成する各レンズ２３ａ〜２３ｃ相互の配置位置を保持した状態でこれら各レンズ２３ａ〜２３ｃをレンズホルダ２３ｄで保持した構成になっている。

ファインダ光学系２２は、反射型ＬＣＤ１９の液晶部４１から出力された光学画像を拡大するものである。ファインダ光学系２２は、ファインダ筐体２９に対して視度調整機構２５により近視側位置と遠視側位置との間を移動可能になっている。視度調整とは、観察者が近視者や遠視者等である場合に電子ビューファインダ１１のファインダ光学系２２（具体的には接眼レンズ系２３）を光軸方向両方向に進退移動させて観察者の目の屈折力を補うことで、ファインダ内での観察を助ける調整のことである。

視度調整機構２５は、ファインダ筐体２９の外側面のボス２９ａ、２９ｂに回転自在に軸支されかつ互いに噛合状態で取付けられる視度調整ダイヤル２５ａおよび駆動ギヤ２５ｂと、ファインダ筐体２９内で駆動ギヤ２５ｂと同軸一体に取付けられるピニオンギヤ２５ｄと、ファインダ光学系２２のレンズホルダ２３ｄ側面に形成されピニオンギヤ２５ｄと係合するラック２５ｃとで構成される。

視度調整ダイヤル２５ａの回転操作は、駆動ギヤ２５ｂ、ピニオンギヤ２５ｄからラック２５ｃに伝達される。これにより、ダイヤル２５ａの回転操作に対して接眼レンズ系２３がファインダ筐体２９内を直線運動に変換されて移動する。こうして観察者は自身の目の状態が近視もしくは遠視などに応じて、視度調整ダイヤル２５ａを回転操作することで自身の視度に適した位置に接眼レンズ系２３を移動させることができる。この場合、上記視度調整ダイヤル２５ａ、駆動ギヤ２５ｂ、ピニオンギヤ２５ｄの歯数、直径比率を制御することで、ファインダ光学系２２を高精度に移動制御することができる。

光透過性板２７は、ガラス、プラスチックなどで構成され、ファインダ筐体２９に設けられる。光透過性板２７は、接眼レンズ系２３により集光された光学画像信号の一部が透過し、一部が透過面で反射される。光透過性板２７は、透過面が接眼レンズ系２３の光軸に対して垂直にならないように設けられる。これにより、光透過性板２７の透過面で反射された光学画像信号が接眼レンズ系２３を介して反射型ＬＣＤ１９に入射しないようになっている。光透過性板２７は、接眼レンズ系２３により拡大された光学画像信号が透過される。光透過性板２７は筐体内部を保護ケース４４と共に外部から塵埃の侵入を防止している。

電子ビューファインダ１１の構造の具体例は、以下の通りである。このデータは、ファインダ光学系２２が-2.5ディオプター位置にあるときのものである。
（反射型ＬＣＤ１９）
・LCD映像面の対角長：11.654mm
・LCD映像面と第１レンズ２３ａとの間の対向面間距離：12.587mm
（第１レンズ２３ａ）
・芯厚み：6.5mm
・LCD映像面側の曲率：非球面1
・観察者側の曲率：非球面２
・材料：アクリル系樹脂
・屈折率ne1：1.494
・分散率ν1：57.8
・第１レンズ２３ａと第２レンズ２３ｂとの間の対向面間距離（Ｇ１）：1.0mm
（第２レンズ２３ｂ）
・芯厚み：2.0mm
・LCD映像面側の曲率：-21.372mm
・観察者側の曲率：非球面３
・材料：ポリカーボネート系樹脂
・屈折率ne1：1.588
・分散率ν1：29.8
・第２レンズ２３ｂと第３レンズ２３ｃとの間の対向面間距離（Ｇ２）：0.5mm
（第３レンズ２３ｃ）
・芯厚み：6.5mm
・LCD映像面側の曲率：17.066mm
・観察者側の曲率：非球面4
・材料：アクリル系樹脂
・屈折率ne1：1.494
・分散率ν1：57.8
・第３レンズ２３ｃと光透過性板２７との間の対向面間距離：3.0mm
（光透過性板２７）
・形状：厚さ1mmの平行板
・材料：アクリル
・光透過性板２７と観察者の瞳との間の離間距離（アイポイント）：15.0mm
（観察者）
・瞳径：4mm
（非球面方程式）
Z = Ry²/(1+√(1-(1+K)R²y²))+Ay⁴+By⁶+Cy⁸+Dy¹⁰
R：基本となる曲率値
K：コーニック係数
A、B、C、D：高次の項
y：光軸位置をy=0mm基点とした、レンズの半径方向の距離
Z：光軸位置をZ=0mm基点とした、レンズの横断面方向での形状の変位
（非球面１）
上記非球面方程式において、以下の値を採る面形状である。

R=-0.059 K=-0.779 A=-1.650E-04 B=1.027E-06 C=0 D=0
（非球面２）
上記非球面方程式において、以下の値を採る面形状である。

R=0.059 K=0.625 A=-4.230E-04 B=4.545E-07 C=7.228E-08 D=-5.257E-10
（非球面３）
上記非球面方程式において、以下の値を採る面形状である。

R=-0.051 K=-11.801 A=-3.277E-05 B=1.946E-06 C=-8.439E-08 D=6.124E-10
（非球面４）
上記非球面方程式において、以下の値を採る面形状である。

R=0.059 K=-1.988 A=0 B=0 C=0 D=0
図６は観察者が接眼レンズ系２３を移動させて視度補正する説明に供する図である。電子ビューファインダ１１において視度調整機構２５（図４参照）の視度調整ダイヤル２５ａ（図４参照）を調整操作することで、ファインダ筐体２９に対してファインダ光学系２２（具体的には接眼レンズ系２３）を光軸方向に移動させる。ファインダ光学系２２は、最近視側位置を-4ディオプター（図６（ａ）参照）、観察標準位置を-2.5ディオプター（図６（ｂ）参照）最遠視側位置を+4ディオプター（図６（ｃ）参照）として、接眼レンズ系２３を移動させることが可能となっている。また、光透過性板２７は接眼レンズ系２３が+4ディオプターの位置にある場合にも物理的に接触しない限界位置（最短位置）にある。なお、上述した電子ビューファインダ１１の構造の詳細データは、接眼レンズ系２３が-2.5ディオプターの位置にあるときのファインダ光学系２２の構成データである。

通常、人間が平面上の情報、例えば、卓上におかれた絵葉書等を観察する場合、観察者の瞳から被観察物までの距離Ｌは、250mmから1000mmの範囲であることが知られている。

このことは、d=-1000/Ｌ式でディオプターに置換することができ、距離250mmでの観察は-4ディオプターに、距離1000mmでの観察は-1ディオプターにそれぞれ置き換えることができる。本発明のファインダ光学系２２は、その中間値である-2.5ディオプター位置に接眼レンズ系２３が位置するときに最大の性能、解像度が発揮できるように設計してある。0ディオプターはｄ＝-1000/Ｌ式から無限距離にあるものを観察するに相当するので、観察者の瞳４５に入る光線は平行になる。つまり、ちょうど接眼レンズ系２３の焦点の位置に反射型ＬＣＤ１９の映像面が位置するときが0ディオプターに相当する。このとき反射型ＬＣＤ１９の映像面〜第１レンズ２３ａとの間の離間距離は13.582mmになる。また、接眼レンズ系２３を１ディオプターに相当になるように移動させるのに必要な距離Ｌ’は L'=ｆ²/1000式で算出され、接眼レンズ系２３の合成焦点距離ｆは19.95mmなので、0.398mmとなる。よって、-2.5ディオプターの位置に接眼レンズ系２３がある場合は、反射型ＬＣＤ１９の映像面〜第１レンズ２３ａの離間距離d1が13.582-0.398×2.5＝12.587mmとなる。この-2.5ディオプターの位置に接眼レンズ系２３が位置しているとき、第３レンズ２３ｃと観察者の瞳４５との間の離間距離d2が19.0mmになり、光透過性板２７と瞳４５との間の離間距離d3が15.0mmになって、眼鏡と瞳４５との間の離間距離より十分に長くなる。したがって、反射型ＬＣＤ１９から出射された光学画像信号の全域が欠けることなく観察することができる。

また、接眼レンズ系２３が-4ディオプターの位置にあるとき、反射型ＬＣＤ１９の映像面〜第１レンズ２３ａの離間距離d4は、13.582-0.398×4＝11.990mmとなって、反射型ＬＣＤ１９に物理的に接触しない十分な隙間を確保することができる。

次に図７〜図９を参照して本実施の形態の特徴である接眼レンズ系２３の構成を説明する。図７で示すように、接眼レンズ系２３は、上記したように、反射型ＬＣＤ１９から観察者の瞳４５側に向かって、凸レンズ構成の第１レンズ２３ａ、凹レンズ構成の第２レンズ２３ｂ、および凸レンズ構成の第３レンズ２３ｃをこの順で並ばせて構成されている。そして、これらレンズは次の条件を満足する構成に作製されている。

すなわち、この条件は、
18mm<f1<20mm、
-18mm<f2<-16mm、
18mm<f3<20mm、
19mm<f<21mm、
0≦HH´/f<+0.13である。

但し、
f1は、第１レンズ２３ａの焦点距離、
f2は、第２レンズ２３ｂの焦点距離、
f3は、第３レンズ２３ｃの焦点距離、
fは、第１〜第３レンズ２３ａ〜２３ｃの合成焦点距離、
HH´は後側主点Ｈと、前側主点Ｈ´との光軸方向の間隔である。

後側主点Ｈと、前側主点Ｈ´とを規定するにあたっては、第１レンズ２３ａ、第２レンズ２３ｂ、第３レンズ２３ｃからなるレンズ群を、厚さの極めて薄い仮想レンズに置き換えたと仮定したうえでその仮想レンズにおける後側主点と前側主点とをいい、レンズ前方から光が入射したときの主点を後側主点Ｈ、レンズ後方から光が入射したときの主点を前側主点Ｈ´という。また、第１レンズ２３ａの両面を２３ａ１，２３ａ２、第２レンズ２３ｂの両面２３ｂ１，２３ｂ２、第３レンズ２３ｃの両面２３ｃ１，２３ｃ２とする。

上述したように、本実施の形態では、第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの屈折力絶対値がほぼ均等分散されているので、各レンズの屈折力が弱くなる結果、各レンズにおいて、その中心厚みとレンズ外周厚みとの間の厚み比を２：１程度に抑えることができる。これにより、樹脂成形上で転写性の課題が解消される。ここでいう課題とは、レンズの中心厚みとレンズ外周の厚みの差を増大すると、射出成形時の転写性が悪化してレンズ性能が著しく劣化することである。

また、第１レンズ２３ａと第２レンズ２３ｂとの光軸上の対向面間距離Ｇ１と、第２レンズ２３ｂと第３レンズ２３ｃとの光軸上の対向面間距離Ｇ２とをそれぞれ0.4mm以上1.1mm以下としている。面間距離とは、隣接する第１レンズ２３ａと第２レンズ２３ｂ（または第２レンズ２３ｂと第３レンズ２３ｃ）との間で対向する面２３ａ２，２３ｂ１（または面２３ｂ２，２３ｃ１）の間の離間距離を意味し、その距離は光軸上のそれぞれの隙間を示す。

上述したように本実施の形態では、隣接するレンズどうしの間に隙間余裕を十分確保しているので、たとえば、このファインダ光学系２２が組み込まれた電子ビューファインダ１１において振動が発生したとしても、レンズが物理的に干渉し合って傷つき合うことがない。また、レンズ間の隙間を光学的に色収差が拡大しない隙間に抑えることが可能になると同時に、ファインダ光学系２２の全長が長くなることを抑制することも可能になる。

さらに、第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃは以下の条件式を満足する材質のレンズである。すなわち、
57.5<ν1<58.0、29.5<ν2<30.0、
57.5<ν3<58.0、1.
48<ne1<1.50、1.57<ne2<1.61、
1.48<ne3<1.50、
である。

但し、ν1、ν2、ν3はそれぞれ第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの分散率である。ここで、分散率とは、透明体の色の分散を評価する数値νであり、次のように定義される。

ν=(ne-1)/(nF-nC)
ただし、
neはフラウンホーファーのｅ線（５４６．１ｎｍ）に対する屈折率、
nFはフラウンホーファーのＦ線（４８８．０ｎｍ）に対する屈折率、
nCはフラウンホーファーのＣ線（６４３．９ｎｍ）に対する屈折率、
ne1、ne2、ne3はそれぞれ第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃのフラウンホーファーのｅ線（５４６．１ｎｍ）に対する屈折率、
である。

上記分散率に適合する材質として、アクリル系樹脂やポリオレフィン系樹脂（第１、第３レンズ２３ａ，２３ｃ）が、ポリカーボネート系樹脂やポリエステル系樹脂（第２レンズ２３ｂ）が、それぞれ例示される。

また、本実施の形態では、第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃそれぞれを射出成形する際において、金型側面からレンズ材料樹脂を注入する位置（ゲート位置）を、隣接するレンズ同士で相違させており、そのために、隣接するレンズの分子配向が相違している。これにより、複屈折が生じる方向が隣接するレンズで相違することになる。その結果、隣接するレンズどうしで複屈折が生じる方向が同等になることに起因して生じる収差悪化を抑制することが可能になる。

以上のように設計することで、本実施の形態の接眼レンズ系２３では、図８（ａ）〜図８（ｃ）、図９（ａ）〜図９（ｈ）に示す収差性能が満足される。特に図８（ａ）に示すように、軸上の色収差においては、緑色であるフラウンホーファーのｅ線（546.1nm）でしっかりとピントを合わせて観察したとき、可視光の青色である486.1nmは約１0μmしか前にピントがずれず、可視光の最長波長の赤色である656.3nmは約10μmしか後ろにピントがずれない性能が達成できる。さらには、可視光の最短波長の青色（435.8nm）では、約5μm前方にしかピントがずれない性能が達成できる。したがって、ＲＧＢの各色が分離してみえることがなく、高精細にＬＣＤ映像を拡大観察することができる。また、射出成形できる一般的な光学樹脂をレンズ材料に使用することができるので、安価な接眼レンズ系２３を製造することが可能になる。

また、本実施の形態の具体例では、第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、両レンズ面（２３ａ１、２３ｂ１、２３ｃ１）、（２３ａ２、２３ｂ２、２３ｃ２）の曲面の形状が、前述した曲面形状を有する、または前述した非球面方程式で表されている。具体的には、面２３ａ１は、前述した非球面１の形状を有する。面２３ａ２は、前述した非球面２の形状を有する。面２３ｂ１は、半径-21.372mmの球面である。面２３ｂ２は、前述した非球面３の形状を有する。面２３ｃ１は、半径17.066mmの球面である。面２３ｃ２は、前述した非球面４の形状を有する。

以上の構成は、第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃに、レンズの曲面の向きが反転する、もしくは著しく曲率が変化するという変曲点がないことを意味する。図１０に示すように、観察者が眼を移動させていくと、ＬＣＤ映像面から放射され、変曲点を通過した光線を観察する位置にくる場合がある。その時に光線が乱れた屈折をして、観察像が流れてみえるようになる。よって、変曲点がないレンズを第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃに使用すると、その光線の乱れがなくなり、観察像が流れてみえることが解消される。

上述の実施の形態では、ＬＣＤの対角長が11.654mmであり、光透過性板２７（最終光学面）から観察者の眼までの距離（アイポイント）が15.0mmの場合について説明したが、上述の第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃに関する条件は、ＬＣＤの対角長が12mm以下（好ましくは、11.176〜11.684mm）であり、アイポイントが15.0mm以下である電子ビューファインダに使用される光学系に対しても適用できる。

上述した実施の形態では、本発明を一眼レフデジタルカメラに組み込まれる電子ビューファインダに実施することを想定して説明したが、本発明は、このような形態のデジタルカメラに搭載される電子ビューファインダに限定されるものではなく、ビューファインダ用のＬＣＤとして反射型ＬＣＤを組み込んだ電子ビューファインダであればどのようなものであっても実施することができる。例えば、胃カメラに搭載される電子ビューファインダにおいても本発明は実施可能である。

（まとめ）
以上説明した実施の形態の構成によれば、以下に示す課題に対処することができる。以下、これを具体的に説明する。

課題１：反射型ＬＣＤの映像表示面は複数の表示画素（ドット）の集合であるが、接眼レンズ系を通してこれらドット上に表示される映像（点映像）を見た場合に、接眼レンズ系の屈折で任意ドット上の点映像が隣接ドット上にまでまたがって見えてしまう、つまり、滲んで見えてしまうことをなくして高精細な映像表示を出来る限り大きい倍率で映像表示面全域にわたりみることができるようにすること。

課題２：低屈折率・低分散率で一般に用いる材料費が安価に済む光学樹脂を材料としたうえで、性能的に満足でき、かつ、製作コストも安価に済む射出成形での製作が可能な接眼レンズ系を実現すること。

課題３：接眼レンズ系を通して観察者が眼を移動させて反射型ＬＣＤの映像表示面上の像を観察していく場合に、その観察像が眼の移動途中で正常な形状で見えなくなることを無くすこと。

課題４：観察者が接眼レンズ系の反射型ＬＣＤの映像表示面に対する位置を調整して接眼レンズ系をその映像表示面に合焦させて観察する場合、その接眼レンズ系の位置が観察者が肉眼で合焦できる限界であるー４ディオプターの位置にあっても、接眼レンズ系を含むファインダ光学系が反射型ＬＣＤとの距離を十分に確保してそれらが接触する可能性を解消すること。

課題５：眼鏡装着の観察者により、接眼レンズ系が近視側位置（例えば、ー2.5ディオプター位置）に調整操作されている場合でも、観察者の眼鏡が電子ビューファインダの光透過性板に当たることがないようにアイポイント（光透過性板２７（最終光学面）から観察者の眼までの距離）を長く確保し、かつ、映像表示面上の画像全域を欠けなく観察することを可能にすること。

上述した実施の形態の接眼レンズ系２３は、ビューファインダ１１用の反射型ＬＣＤ１９と、ビューファインダ１１の観察者のアイポイントとの間の光軸上に配置される接眼レンズ系である。その接眼レンズ系２３では、上記反射型ＬＣＤ１９側からアイポイント側に向かって、正の屈折率を有する第１レンズ２３ａ、負の屈折率を有する第２レンズ２３ｂ、および正の屈折率を有する第３レンズ２３ｃがこの順序で配置され、かつ、18mm<f1<20mm、-18mm<f2<-16mm、18mm<f3<20mm、19mm<f<21mm、0≦HH´/f<+0.1 3の条件を満足する。但し、f1は第１レンズ２３ａの焦点距離、f2は第２レンズ２３ｂの焦点距離、f3は第３レンズ２３ｃの焦点距離、fは第１ないし第３レンズ２３ｃの合成焦点距離、HH´は後側主点Ｈと、前側主点Ｈ´との光軸方向の間隔である。

実施の形態の接眼レンズ系２３では、
・点映像がドット間にまたがって滲んで見えることが解消され、
・高精細なＬＣＤをできるだけ大きな倍率で、画面の隅々まで高解像で見るための障害が解消される。

これにより実施の形態の接眼レンズ系２３では、課題１を解決することができる。

また、実施の形態の接眼レンズ系２３によると、第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃの屈折力絶対値がほぼ均等分散されているので、１個１個のレンズの屈折力が弱くなり、結果、各レンズの中心厚みとレンズ外周の厚みとの差が少なくなる。このことは樹脂成形上で転写性の課題が解消され、樹脂成形に適した形状が実現できることになる。

すなわち、実施の形態の接眼レンズ系２３では、製作コストが安価に済む射出成形で製作することが可能な接眼レンズ系を実現することができることとなり、課題２を解決することができる。

また、実施の形態の接眼レンズ系２３では、接眼レンズ系２３が近視側位置であっても、反射型ＬＣＤ１９の映像面から十分な距離があって反射型ＬＣＤ１９とファインダ光学系２２とが接触するということがないから、上記課題４を解決することができる。

さらには、接眼レンズ系２３が近視側位置であっても、アイポイントが長いので、光透過性板２７と観察者の瞳との間の離間距離が、観察者が眼鏡をかけている状態における眼鏡と瞳との間の離間距離よりも十分に長くなって、眼鏡が光透過性板２７に物理的に干渉することがなくなる。その結果、ファインダ画像を欠けなく観察することができるようになって、上記課題５を解決することができる。なお、光透過性板２７は、一般に電子ビューファインダ用接眼レンズ系２３とビューファインダ１１の観察者の瞳との間に配置される。

なお、第１レンズ２３ａの焦点距離f1が18mm以下、もしくは第２レンズ２３ｂの焦点距離f2が-16mm以上、もしくは第３レンズ２３ｃの焦点距離f3が18mm以下になるということは、各レンズの曲率半径が小さくなることである。これは、レンズの中心厚みとレンズ外周の厚みの差を増大させて、射出成形時の転写性を悪化させ、レンズ性能を著しく劣化させる。さらに、接眼レンズ系２３の光軸中心付近はあまり影響がないが、外周付近の解像度が著しく悪くなる要因にもなり、好ましいことではない。

さらには、合成焦点距離fは、1/f=1/f1+1/f2+1/f3の算定式で規定されるために、結果的に、19mm<f<21mmに限定される。そのため、第１レンズ２３ａの焦点距離f1が20mm以上、もしくは第２レンズ２３ｂの焦点距離f2が18mm以下、もしくは第３レンズ２３ｃの焦点距離f3が20mm以上になることは、残余の２つのレンズの焦点距離に大きな影響を及ぼしてしまい、結果的に第１レンズ２３ａの焦点距離f1は18mm以下、第２レンズ２３ｂの焦点距離f2は-16mm以上、第３レンズ２３ｃの焦点距離f3は18mm以下になってしまう。これらの焦点距離になると、先の説明と同様に、各レンズの曲率半径が小さくなってレンズの中心厚みとレンズ外周の厚みとの差が増大する。これにより、射出成形時の転写性が悪化し、レンズ性能が著しく劣化する。さらに、これにより、接眼レンズ系２３の光軸中心付近はあまり影響がないものの、レンズ外周付近の解像度が著しく悪化する要因になり好ましいことではない。

なお、第１レンズ２３ａの焦点距離f1は、好ましくは、18.44〜18.46mmであって、最適には、18.45mmである。また、第２レンズ２３ｂの焦点距離f2は、好ましくは、-17.15〜-17.17mmであって、最適には、-17.16mmである。また、第３レンズ２３ｃの焦点距離f3は、好ましくは、18.44〜18.46mmであって、最適には、18.45mmである。また、HH´/fは、好ましくは、0.02〜0.04であって、最適には、0.03である。

また、実施の形態の接眼レンズ系２３は、上記第１レンズ２３ａと第２レンズ２３ｂとの対向面間距離と、上記第２レンズ２３ｂと第３レンズ２３ｃとの対向面間距離がそれぞれ0.4mm以上1.1mm以下である。

このような実施の形態の接眼レンズ系２３では、隣接するレンズ間の隙間余裕が物理的に十分となるので、たとえば、樹脂レンズを有する接眼レンズ系２３が組み込まれた電子ビューファインダ１１に振動が生じたとしても、隣接するレンズどうしが干渉して傷つくことがない。これにより上記課題２を解決することができる。また、光学的に色収差が拡大しない隙間となるので、課題１を解決することができる。さらに、ファインダ光学系２２の全長が長くなることを抑制することができるので、課題４と課題５とを解決できる。

なお、第１レンズ２３ａと第２レンズ２３ｂとの間の光軸上の対向面間距離は、好ましくは、0.9〜1.1mmであって、最適には1.0mmである。第２レンズ２３ｂと第３レンズ２３ｃとの間の光軸上の対向面間距離は、好ましくは、0.4〜0.6mmであって、最適には0.5mmである。

また、実施の形態の接眼レンズ系２３は、上記第１ないし第３レンズ２３ｃそれぞれの分散率をν1、ν2、ν3として、第１ないし第３レンズ２３ｃが、57.5<ν1<58.0、29.5<ν2<30.0、57.5<ν3<58.0の式を満足する材質のレンズである。これにより、点映像がドット間にまたがって滲んで見えてしまうことがないという効果が発揮されて、上記課題１を解決することができる。さらに、一般的で安価な光学樹脂の特性を満足するので、上記課題２を解決することができる。

なお、第１レンズ２３ａの分散率ν1が57.5以下、58.0以上では、一般的な光学樹脂ではなくなる。第２レンズ２３ｂの分散率ν2が29.5以下、30.0以上では、一般的な光学樹脂ではなくなる。第３レンズ２３ｃの分散率ν3が57.5以下、58.0以上では、一般的な光学樹脂ではなくなる。

また、第１レンズ２３ａの分散率ν1は、好ましくは、57.75〜57.85であって、最適には57.8である。第２レンズ２３ｂの分散率ν2は、好ましくは、29.75〜29.85であって、最適には29.8である。第３レンズ２３ｃの分散率ν3は、好ましくは、57.75〜57.85であって、最適には57.8である。

実施の形態の接眼レンズ系２３は、上記第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃそれぞれの屈折率をne1、ne2、ne3として、第１ないし第３レンズ２３ｃが、1.48<ne1<1.50、1.57<ne2<1.61、1.48<ne3<1.50の式を満足する材質のレンズであるので、一般的光学樹脂の特性を満足する。したがって、上記課題２を解決することができる。

なお、第１レンズ２３ａの屈折率ne1が1.48以下、1.50以上では、一般的な光学樹脂ではなくなる。第２レンズ２３ｂの屈折率ne2が1.57以下、1.61以上では、一般的な光学樹脂ではなくなる。第３レンズ２３ｃの屈折率ne3が1.48以下、1.50以上では、一般的な光学樹脂ではなくなる。

また、第１レンズ２３ａの屈折率ne1は、好ましくは、1.489〜1.499であって、最適には1.494である。第２レンズ２３ｂの屈折率ne2は、好ましくは、1.583〜1.593であって、最適には、1.588である。第３レンズ２３ｃの屈折率ne3は、好ましくは、1.489〜1.499であって、最適には1.494である。

実施の形態の接眼レンズ系２３は、上記第１、第３レンズ２３ａ、２３ｃの材質がアクリル系樹脂であり、上記第２レンズ２３ｂの材質がポリカーボネート系樹脂である。上記以外の材質としては、上記第１、第３レンズ２３ａ、２３ｃに、ポリオレフィン系樹脂、上記第２レンズ２３ｂにポリエステル系樹脂を例示することができる。

なお、樹脂製レンズの樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ビニル系樹脂、ハロゲン系樹脂といった熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、尿素樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂といった熱硬化性樹脂を挙げることができる。これら樹脂群は、射出成形法にて成形することができる樹脂であって、本発明においてもレンズ材料として採用することができる。

また、樹脂製レンズの樹脂材料としては、光透過性樹脂を挙げることができる。光透過性樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリジエチレングリコールビスアリルカーボネート、ポリカーボネートなどのアリル系樹脂 、メタクリル樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂などの熱可塑性、または熱硬化性の樹脂が挙げられる。本実施の形態は、これらの樹脂材料をレンズ材料として採用することもできる。

このように実施の形態の接眼レンズ系２３では、上記第１、第３レンズ２３ａ、２３ｃの材質がアクリル系樹脂であり、上記第２レンズ２３ｂの材質がポリカーボネート系樹脂であるので、上記課題１および２を解決することができる。

実施の形態の接眼レンズ系２３は、上記第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃを射出成形する際に、金型側面から樹脂を注入する際に、その樹脂注入位置（ゲート位置）を隣接するレンズ同士で相違させることで実現できる。そうすれば、隣接するレンズどうしで、分子配向を相違させることが可能になる結果、複屈折が生じる方向を相違させることができる。隣接するレンズどうしで複屈折が生じる方向を同等にすると予測困難な収差悪化を招くおそれがある。これに対して、実施の形態の接眼レンズ系２３では、隣接するレンズどうしで、複屈折が生じる方向を相違させることで、このような収差悪化を防止することが可能になって上記課題１を解決できる。同時に樹脂レンズにより本発明を実現することができるので、上記課題２を解決することができる。なお、隣接するレンズどうしで複屈折が生じる方向が相違するとは、複屈折が生じる方向が0度超180度未満の角度でもって交差する方向をいう。この場合、好ましくは、45度以上135度以下の角度でもって交差する方向をいい、最適には、90度の角度でもって交差する方向をいう。

実施の形態の接眼レンズ系２３は、第１、第２、第３レンズ２３ａ、２３ｂ、２３ｃにおける両レンズ面が、変曲点のない曲面形状を有している。このことによって、観察者が眼を移動させても、観察像が流れてみえなくなる、ということがなくなる。よって、請求項９は、上記課題３を解決することができる。

ファインダ光学系２２、電子ビューファインダ１１、撮像装置１はいずれも、上記接眼レンズ系２３を備えたものであり、上記課題を解決することができる。

１ 撮像装置
３ カメラボディ
５ 撮像レンズユニット
７ 撮像素子
９ 背面ＬＣＤ
１１ 電子ビューファインダ
１３ マイクロコンピュータ
１９ 反射型ＬＣＤ
２２ ファインダ光学系
２３ 接眼レンズ系
２３ａ 第１レンズ
２３ｂ 第２レンズ
２３ｃ 第３レンズ

Claims (11)

1. ビューファインダ用のＬＣＤとビューファインダの最終光学面との間の光軸上に配置される電子ビューファインダ用接眼レンズ系であって、
   上記ＬＣＤ側から上記最終光学面側に向かって、正の屈折率を有する第１レンズ、負の屈折率を有する第２レンズ、および正の屈折率を有する第３レンズがこの順序で、かつ、18mm<f1<20mm、-18mm<f2<-16mm、18mm<f3<20mm、19mm<f<21mm、0≦HH´/f<+0.13の条件を満足する関係で配置されている、ことを特徴とする接眼レンズ系。
   但し、f1は第１レンズの焦点距離、f2は第２レンズの焦点距離、f3は第３レンズの焦点距離、fは第１ないし第３レンズの合成焦点距離、HH´は後側主点Ｈと、前側主点Ｈ´との光軸方向の間隔である。
2. 上記第１レンズと第２レンズとの間の光軸上の対向面間距離と、上記第２レンズと第３レンズとの間の光軸上の対向面間距離が、それぞれ0.4mm以上1.1ｍｍ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の接眼レンズ系。
3. 上記ＬＣＤの対角長が12mm以下であり、上記最終光学面から観察者の眼までの距離が15.0mm以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の接眼レンズ系。
4. 上記第１、第２、第３レンズが以下の条件式を満足する材質のレンズである、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の接眼レンズ系。
   57.5<ν1<58.0、
   29.5<ν2<30.0、
   57.5<ν3<58.0、
   但し、ν1、ν2、ν3はそれぞれ第１、第２、第３レンズの分散率である。
5. 上記第１、第２、第３レンズが以下の条件式を満足する材質のレンズである、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の接眼レンズ系。
   1.48<ne1<1.50、
   1.57<ne2<1.61
   1.48<ne3<1.50、
   但し、ne1、ne2、ne3はそれぞれ第１、第２、第３レンズのフラウンホーファーのｅ線（546.1nm）に対する屈折率である。
6. 上記第１、第３レンズの材質がアクリル系樹脂であり、上記第２レンズの材質がポリカーボネート系樹脂である、ことを特徴とする請求項４または５に記載の接眼レンズ系。
7. 上記第１、第２、第３レンズは樹脂レンズであり、隣接するレンズで複屈折が生じる方向を相違させる、ことを特徴とする請求項４または５に記載の接眼レンズ系。
8. 上記第１、第２、第３レンズにおける両レンズ面が、変曲点のない曲面形状を有している、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の接眼レンズ系。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の接眼レンズ系がレンズホルダに収納され、かつ、当該接眼レンズ系がレンズホルダと共に光軸方向移動可能になっている、ことを特徴とするファインダ光学系。
10. ファインダ筐体を備え、
    前記ファインダ筐体内の光軸方向の前部に上記ＬＣＤが収納され、上記光軸方向の後部に請求項９に記載のファインダ光学系が収納され、
    上記ファインダ筐体は、上記ファインダ光学系を上記光軸方向の前後に移動操作させて視度調整するための視度調整機構を具備している、ことを特徴とする電子ビューファインダ。
11. 撮影レンズユニットが着脱可能なカメラボディを備え、
    前記カメラボディは、撮影レンズユニットからの光学像を撮像しその撮像による画像信号を出力する撮像素子と、前記撮像素子からの画像信号をモニターする請求項１０に記載の電子ビューファインダと、を備える、ことを特徴とする撮像装置。

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