JPH03194526A - 実像式ファインダー光学系 - Google Patents

実像式ファインダー光学系

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JPH03194526A
JPH03194526A JP1335366A JP33536689A JPH03194526A JP H03194526 A JPH03194526 A JP H03194526A JP 1335366 A JP1335366 A JP 1335366A JP 33536689 A JP33536689 A JP 33536689A JP H03194526 A JPH03194526 A JP H03194526A
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liquid crystal
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refractive power
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Toshiro Kikuchi
菊池 寿郎
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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、実像式ファインダー光学系に関する。
〔産業上の利用分野〕
実像式ファインダー光学系は、適切な設計により、大き
な変倍比が得られるにも拘わらず、レンズ系の有効径特
に前玉の径を小さく出来ることから、ズームファインダ
ーに多く使われている。また、実像式ファインダー光学
系は、像を正立させるために何らかの光学素子が必要で
あり、その光学素子としては、大きく分けてプリズムと
リレーレンズの2つがある。
例えば、特開平1−131510号公報に記載の変倍フ
ァインダーは、像を成立させるためにポロプリズムを用
いているズームファインダーである。これは、変倍は第
2群で行い、視度の補正は第3群で行なうようになって
いるので、移動する群は2つある。
又、この他に、光路長やレイアウトに合わせて、ダハプ
リズムやミラーを使用するものも知られている。
又、特開平1−197717号公報に記載の変倍ファイ
ンダーのように視度の補正は第1群で、変倍は第2群で
行なうようになっているものもある。又、実装する場合
、リレーレンズを用いる方式では、全長が長くなるので
、ファインダー専用ではないが、実開昭64−1303
4号公報に記載のファインダーのように、カメラ内部に
効率的に収納するため、光路をミラーで屈曲させること
が多い。この例では、ミラーの前のレンズ系が撮影レン
ズ系を兼ねており、その撮影レンズ系の複数の群を動か
して変倍と視度補正を行なうようになっている。
ところが、特開平1−131510号公報、実開昭64
−13034号公報、特開平1−197717号公報に
記載のものは、上述の如く移動群が2つ以上あるので、
それに応じたカム等の駆動機構が必要であり、設計・製
造が複雑になってしまう。
特に、実開昭64−13034号公報、特開平1−19
7717号公報に記載のもののようにリレーレンズを用
いたものは、コンパクトにしようとすると光路を折り返
す必要があり、その結果折り返しミラーが必要になるの
で、部品点数が増えてしまう。
尚、折り返しミラーを動かしてコンペンセーターにすれ
ば部品点数は削減されるが、光路が入り組んでいるので
、折り返しミラーの動く向きが複雑になり、移動する部
品の干渉を避ける工夫が必要なので、設計・製作が困難
である。
そこで、まだ、実像式ファインダー光学系に用いた例は
ないが、屈折力可変レンズを移動群の代わりに用いるこ
とが提案されている。
例えば、特開昭62−56918号公報に記載の変倍フ
ァインダー光学系は、視度補正群を屈折力可変レンズに
置き換え、移動群を1つだけにしている。又、特開昭6
1−77820号公報に記載の逆ガリレオファインダー
、特開昭61−221720号公報に記載の変倍型ファ
インダー、特公昭61−50281号公報に記載のレン
ズでは、変倍群と視度補正群を屈折力可変レンズに置き
換え、移動群を全くなくしている。
しかし、特開昭61−77820号公報、特開昭61−
221720号公報、特公昭61−50281号公報に
記載のものは、屈折力変更をレンズ形状の変形により行
っているので、レンズの形状を変形したまま保つために
大きな電気エネルギーが消費されることや重力による変
形をうけてしまうという問題を含んでいる。又、特開昭
61−77820号公報、特開昭61−221720号
公報に記載のものは、レンズの厚さ分その材料で構成す
る必要があるため、光学ガラスなみの透過率がないと、
ファインダーの視野が色づいたり暗くなったり視野が濁
ったりするという問題があった。
そこで、液晶の複屈折性を利用し、外部から印加する電
圧を調節することにより屈折力を変化させるようにした
屈折力可変レンズが特開昭5232348号公報、特開
昭54−99654号公報及び特開昭59−22482
0号公報などにおいて既に提案されている。
例えば、特開昭59−224820号公報等に記載の屈
折力可変液晶レンズでは、液晶の初期配向時に液晶分子
の長軸方向(光学軸)に偏光板の振動方向を揃えて使用
する。この結果、電圧を印加しない状態においては液晶
レンズは異常光に対する屈折力を示し、電圧を十分印加
した状態においては、封入された液晶分子が電気力線に
平行になるように回転し、見かけ上の屈折力が変化して
、常光に対する屈折力を示すことになる。またその中間
の印加電圧においては、印加した電圧の値に応じて連続
的に屈折力を変化させることが可能となっている。
また、特開昭62−170933号公報には、透過型で
はなく反射型のものとして、屈折力可変ミラーレンズが
提案されている。
このような屈折力可変レンズは、液晶レンズに限らず、
その複屈折性を利用するため、一般に偏光板が組み合わ
される。そして、それにより常光成分、異常光成分を使
い分け、屈折力可変効果を引き出している。もしも、偏
光板を用いなければ、例えば凸レンズの場合、常光に対
する屈折力を受けた光と異常光に対する屈折力を受けた
光が二つの焦点を結ぶこととなって、二重像が発生する
このため、このような屈折力可変レンズの多くのものに
ついては偏光板は必要不可欠であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、従来のそのようなレンズでは、偏光板のため
利用可能な光(光量)が半分以下になってしまうという
欠点があり、利用範囲を狭めることとなっていた。例え
ば、特開昭62−56918号公報に記載のファインダ
ー光学系では、屈折力可変レンズに偏光板を用いている
ことから、ファインダーの視野が暗くなるという欠点が
あった。
また、偏光方向の偏った光を入射させると、偏光子と検
光子を含む光学系と同様な特性の光学系となってしまう
ことがあり、そのような場合に光学系のレンズなどの歪
が見えることがあることから、一般に無偏光光を扱いた
いという要望がある。
しかし、従来の偏光板を使用したレンズは、この要望を
満たすものではなかった。
更に、複屈折材料を使いレンズの光軸と材料の光学軸を
非平行にして作製したレンズは、軸上でも非点収差を示
すという欠点があり、収差の出ない構成にすることが求
められていた。
また、特開昭62−56918号公報、特開昭61−7
7820号公報、特開昭61−221720号公報に記
載のものは、いずれもガリレオ光学系又は逆ガリレオ光
学系をベースとしており、変倍比を大きくすると有効径
が大きくなるので、変倍比の大きな設計には使えないと
いう問題もあった。
本発明は、上記問題点に鑑み、光量の減少が僅かであり
、重力による特性の変化がほとんど無く、部品点数が少
なくて安価に構成し得、光学系のレンズなどの歪が見え
ることも無く、収差もほとんど出ず、全系の有効径を小
さく設定できる実像式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〕本発明による実
像式ファインダー光学系は、物体の像を結像させる対物
レンズと照像を観察するための接眼レンズとからなる実
像式ファインダー光学系において、前記ファインダー光
学系中に四分の一波長板と組み合わされた液晶式の屈折
力可変ミラーを設け、該屈折力可変ミラーの屈折力変化
により視度変化を補正するようにしたことを特徴として
いる。
従って、屈折力可変ミラーが移動しないコンペンセータ
ーとして作用するので、部品点数が削減される。又、四
分の一波長板と組み合わせた液晶式の屈折力可変ミラー
は、自然光全体を利用するので、偏光板を用いた屈折力
可変ミラーと異なり、光量の減少は僅かであり、光学系
のレンズなどの歪が見えることも無い。又、液晶層は薄
いので、光の吸収は少なく、非点収差も小さくなる。又
、液晶式の屈折力可変ミラーは、駆動電力は僅かであり
、重力により特性が変化することも無い。又、レンズ群
間をほぼアフォーカルにすれば、それらの間隔を調整し
ても結像系の倍率変化が小さく、従って瞳位置を比較的
自由に変更できるので、全系の有効径を小さく設定でき
る。
〔実施例〕
以下、図示した一実施例に基づき本発明の詳細な説明す
る。
寒亙■ 第1図は本実施例の光学系の構成と広角、標準。
望遠における状態を示している。
そのデータは以下の通りである。
曲率半径 面間隔  屈折率   アツベ数r、=−1
93,17 d、=1.56   n+”1.49216   v 
、 =57.5r、=19.61 d2・可変 rs=27.01 ds=2.0On==1.72916   !/ t 
”54.7r4=−70,25 d4=1.21 r==−13,20 ds4.34   nz:1.80518   v h
 =25.4rs=−56,34 d、=1.00 ry=60.59 dr=3.0On、=1.49216      v 
 、 =57.5r、・−11,12(非球面) d、・可変 rt=40.96 ds:1.00   ni”1.51633   !/
 s ”64.2rlG・■(反射面) dl、=78.65 r、、=33.76 dz:1.0On、=1.49216    v、  
=5’1.5r12・−37,30(フレネルレンズ面
(液晶層))dI2=0.01  nt=1.5〜1.
7  v 7=35〜2020rI、・■(四分の一波
長板) d13=0.01   nsl、 6 「14・CxI(反射面) d 、 、 =69.95 r+5=34.77 dls”3.92     nol、49216   
  v*  =57.5r16=−34,77 d+g=o、ts r+t”15.66 (非球面) dl7:2.94   n+o”l、49216  v
 * =57.5r、、=19.36 非球面係数 第8面 a4”0.9980CIX 10−’i1.=
−Q、27700  X 10−’as=0.9060
0x 10−” 第21面 a4・−0,12198X 10−’ag=
−0,43095X 20  ’am”−0,3241
6X 10−@ 非球面の式 ここで第1〜2面(r+〜r、)が第1群、第3〜8面
(r、 〜r、)が第2群、第9〜11面(re〜rI
+)が第3群であり、第3群中の第1O(rIo)面が
反射面になっていて、そこで光路が第I群側へ折り曲げ
られている。第12〜18面(r12〜rll)が第4
群で、これが液晶レンズを含む屈折力可変ミラーであり
、その第15面(r、、)が反射面になっていて、そこ
で光路が第1群の反対側(第5群側)へ折り曲げられて
いる。
第19〜22面(rl、〜r2□)が第5群である。
又、本実施例の近軸構成は以下の表に示す通りである。
坂It戊 第5群は変倍中固定である。又、第3群と第4群との間
はほぼアフォーカルとなっている。尚、γは全系の角倍
率である。
尚、面間隔dz、dsは各状態において下記表に示す如
く変化する。
第1群は変倍中固定であり、第2群は光軸に沿って移動
することにより変倍し、第3群は変倍中固定であり、第
4群は変倍時空間的には固定であるが、視度を一定に保
つように屈折力が変化し、第2図は本実施例の第4群で
ある屈折力可変ミラーの詳細な構成を示している。これ
は、透明基板l及び四分の一波長板2を絶縁性スペーサ
ー3を介して貼り合わせてなるフレネルレンズ状の空間
に、複屈折性を示す光学材料であるネマチック液晶4を
封入して成る。透明基板1と四分の一波長板2の内面に
はITO透明導電層5.6及びポリビニルアルコールの
液晶配向膜7,8が成膜されており、反射ミラー9が四
分の一波長板2の液高層とは反対側の面に設けられてお
り、更に反射ミラー9を挟んで四分の一波長板2を支持
するための基盤10が設けられている。尚、13はシー
ル材、14は接着剤であって、液晶4を注入した後これ
らでシールされるようになっている。透明導電層5.6
間には電圧調整用抵抗11を介して、交番電圧源12か
ら電圧が印加できるように構成されており、透明導電層
間に印加する電圧を調整することによって、液晶4の屈
折力をコントロールすることができるようになっている
即ち、印加電圧が0の時、第2図に示した如く液晶分子
の長軸が光学系の光軸Oとほぼ直交し、この屈折力可変
ミラーに入射した自然光のうちの液晶分子の長軸と平行
な振動方向の偏光成分は、入射時に液晶層で強い屈折作
用を受け、四分の一波長板2を通り反射ミラー9で反射
し四分の一波長板2を再び通ることにより入射時とは直
交する振動方向の偏光成分に変換され、出射時に液晶層
で弱い屈折作用を受ける。又、入射した自然光のうちの
液晶分子の長袖と直交する振動方向の偏光成分は、入射
時に液晶層で弱い屈折作用しか受けないが、出射時には
四分の一波長板2の作用により入射時とは直交する振動
方向の偏光成分に変換されているので、液晶層で強い屈
折作用を受ける。
従って、入射光はいずれにしても強い屈折作用を受ける
一方、印加電圧が大の時、液晶分子の長袖が光学系の光
軸Oと平行になり、この屈折力可変ミラーに入射した自
然光のうちのどの振動方向の偏光成分も入射時及び出射
時のいずれにおいても弱い屈折作用しか受けない。
又、印加電圧が小の時、印加電圧が0の場合と大の場合
の中間位の屈折作用を受ける。
上記各状態を表に示すと次のようになる。
尚、上記データで示した第11.12,13゜14面の
曲率半径rz+  r+t+  r+s+  r+4は
・夫々透明基板1の空気側の面、透明基板lの液晶側の
面、四分の一波長板2の液晶側の面1反射ミラー9の面
の曲率半径に対応し、ITO透明導電層5.6.ポリビ
ニルアルコールの液晶配向膜7゜8はそれぞれが設けら
れている面と同じ曲率半径を持っている。また、第11
.12.13.14面間の面間隔d ll+  d 1
2+  d I3と屈折率n+++n l!l  n 
lsはそれぞれ、透明基板l、液晶層4゜四分の一波長
板2の値であり、ITO透明導電層5.6とポリビニル
アルコールの液晶配向膜7゜8は非常に薄いので、それ
らの厚さは上記データでは無視している。
本実施例は上述の如く構成されており、本実施例の第1
群と第2群の像点は、広角から望遠にかけて物体側へ移
動する。そして、第1群と第2群の合成焦点距離は、広
角時19.394 tm、望遠時34.279Mと1,
77倍変化するが、この変化は第2群の変倍による。
一方、全系の各倍率γは、広角時0.621倍、望遠時
1.366倍と2.20倍変化する(近軸構成の表参照
)。この1.77倍と2.20倍の差は、第3群と第4
群の変倍により引き起こされる。これは、第4群を屈折
力可変ミラーにしたので全体の倍率変化が第2群の倍率
変化よりも大きくできたからである。
逆に、第4群の焦点距離を40mmに固定して、第3群
を屈折力可変ミラーにすると、全系の角倍率γは、広角
時0.858倍、望遠時1.194倍と1.39倍の変
化となり、全体の倍率変化が第2群の倍率変化よりも小
さくなってしまう。
尚、本実施例とは逆に、第1群と第2群の像点が広角か
ら望遠にかけて目側へ移動するようなノ(ワー配置の場
合には、逆に第3群を屈折力可変ミラーにした方が変倍
上有利であることは近軸的に明らかである。
以上の点について、詳細に説明する。
第3図は、有限の物像距離の結像関係を保つ2つの正レ
ンズ群(本実施例の第3群と第4群)の近軸構成を示し
ている。前側のレンズ群(第3群)と物点Oとの距離は
Slであり、2つのレンズ群(第3群と第4群)の主点
間隔はdであり、後側のレンズ群(第4群)を無視した
時の前側のレンズ群から前側のレンズ群の像点I′まで
の距離をSl′、前側のレンズ群を無視した時の後側の
レンズ群から後側のレンズ群の物点(T′)までの距離
を82、後側のレンズ群から両レンズ群により形成され
る像点Iまでの距離をS2”とすると、その合成倍率β
は図中に示す式により計算される。
第4図は、物点0,2つのレンズ群、像点Iの位置は一
定で、2つのレンズ群の焦点距離を変えることによって
合成倍率βを変化させた時の変化の様子を示している。
βを前側のレンズ群による倍率βlと後側のレンズ群に
よる倍率β2と分けると、β1は定数になり、合成倍率
βの変化はβ2の変化だけに依存する。そして、この図
から明らかなように、Sl−が正か負かで条件が変わる
ことがわかる。
尚、第4図に記載の0>Sl−という意味は次の通りで
ある。
第3図において、Slの値が前側のレンズ群の焦点距離
と一致した時(81′−〇〇)以上に物点Oが前側のレ
ンズ群に近づくと、前側のレンズ群を通過する光束は発
散光となり、虚像が前側のレンズ群と物点Oとの間に生
ずる。即ち、Sl−が前側のレンズ群の手前に存在する
ため負の値(0>31−)となる。
第5図及び第6図は、物点Oが移動する時、いずれか一
方のレンズ群の焦点距離を変えて2つのレンズ群と像点
■の三者の位置を一定に保つ様子を夫々示している。以
後、そのようにして像点■の位置を一定に保つことを「
像点位置補正」と称す。第5図及び第6図のいずれの場
合も広角状態Wで、2つのレンズ群の間はアフォーカル
になっている(Sl−=”)。又、第5図の2つの望遠
状態TとT′は共に、物点0が左に移動した場合を、第
6図の望遠状態TとT′は共に、物点Oが右に移動した
場合を夫々示している。第5図及び第6図のいずれの場
合も、Tは前側のレンズ群の焦点距離を、T′は後側の
レンズ群の焦点距離を夫々変更した状態をしめしている
さて、第5図で、TとT′の場合の倍率βを比較してみ
る。
この場合、前側のレンズ群で像点位置補正をすると、S
l−の値を無限大に保つことになり、後側のレンズ群で
像点位置補正をすると、Sl−の値を正にすることにな
る。すると、第4図の検討により、Sl−の値を正にす
る方、即ち後側のレンズ群で像点位置補正する方が、こ
の系の倍率βが、大きくなることが分かる。
次に、第6図で、TとT−の場合の倍率βを比較してみ
る。
この場合、前側のレンズ群で像点位置補正をすると、S
l−の値を無限大に保つことになり、後側のレンズ群で
像点位置補正をすると、Sl−の値を負にすることにな
る。すると、第4図の検討により、Sl−の値を無限大
に保つ方、即ち前側のレンズ群で像点位置補正する方が
、この系の倍率βは、大きくなることが分かる。
さて、このようなレンズ系をズームレンズの中に応用す
る場合、その2つのレンズ群により前のレンズ群全体の
合成焦点距離の絶対値が大きくなるとき、その2つのレ
ンズ群の合成倍率が大きくなるのが望ましく、逆に、合
成倍率が小さくなるときにも、その小さくなる程度が小
さい方が、全系の倍率変化を大きく取ることが出来て有
利である。
本実施例の場合、第3群と第4群の合成焦点距離が延び
る時、第1図の第1群と第2群の合成像点は物体側に移
動するので、第5図の場合に相当する。従って、本実施
例では第3群と第4群のいずれか一方で視度合わせをす
るなら、第4群で視度合わせをするほうが有利であり、
そのようにした。
尚、第4群のパワーの変更に応じて第3群のパワーも適
当に変更することで、より有利な変倍が可能である。
また、本実施例では、第4群の液晶式の屈折力可変ミラ
ーは負パワーであるが、正パワーの液晶式の屈折力可変
ミラーと組み合わせても同様の効果は得られる。
以上、本実施例の構成及び作用について説明したが、本
実施例において第4群である屈折力可変ミラーが移動し
ないコンペンセーターとして作用するので、部品点数が
削減される。又、四分の一波長板と組み合わせた液晶式
の屈折力可変ミラーは、自然光全体を利用するので、偏
光板を用いた屈折力可変ミラーと異なり、光量の減少は
僅かであり、光学系のレンズなどの歪が見えることも無
い。又、液晶層は薄いので、光の吸収は少なく、非点収
差も小さくなる。又、液晶式の屈折力可変ミラーは、駆
動電力は僅かであり、重力により特性が変化することも
無い。
又、本実施例のように長い光学系では瞳の連絡が重要で
あるが、本実施例では第3群と第4群との間をほぼアフ
ォーカルにしたので、第3群と第4群との間隔を変更し
ても結像系の倍率関係の変化が小さく、その結果第3群
と第4群との間隔を調整することにより瞳の位置を比較
的自由に変更できるので、全系の有効径を小さく設定で
きる。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明による実像式ファインダー光学系は
、光量の減少が僅かであり、重力による特性の変化がほ
とんど無く、部品点数が少なくて安価に構成し得、光学
系のレンズなどの歪が見えることも無く、収差がほとん
ど出ず、全系の有効径を小さく設定できるという実用上
重要な利点を数多く有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による実像式ファインダー光学系の一実
施例の構成と広角、標準、望遠における状態を示した図
、第2図は上記実施例の屈折力可変ミラーの断面図、第
3図乃至第6図は上記実施例において第4群を屈折力可
変ミラーにした方が有利であることを示す説明図である
。 ′IP1図 第3図 第5図 1−6図 手 続 補 正 書く自発) 平成 3年 2月 5日 1、事件の表示 特願平1−335366号 2、発明の名称 ファインダー光学系 4、代 理 人 〒105東京都港区新橋5の19 5、補正の対象 明細書の発明の名称の欄、特許請求の範囲の欄2発明の
詳細な説明の欄及び図面の簡単な説明の欄。 6、 補正の内容 (1)  明細書第1頁3行目、15行目;第8頁9行
目;第24頁3行目、11行目の「実像式Jを夫々削除
する。 (2、特許請求の範囲を別紙添付の通り訂正する。 (3)明細書第1頁16行目の「産業上の利用分野」を
「従来技術1と訂正する。 (4)  同書第1頁17行目の「実像式ファインダー
光学系」の前に1フアインダー光学系には実像式のもの
と虚像式のものがあるが、1を挿入する。 (5)同書第8頁13〜20行目の「本発明による・・
・・特徴としている。」を下記文章に訂正する。 r本発明によるファインダー光学系の一つは、ファイン
ダー光学系中にミラーを設けると共に、該ミラーを屈折
力可変部材にて構成したことを特徴としている。 又、本発明によるファインダー光学系の他の一つは、前
記ミラーに四分の一波長板を対向配置したことを特徴と
している。1 (6)同書環11頁7行目のr 2 Or +5=oo
(四分の一波長板)」を’r+、=■1と訂正する。 (7)同書第11頁8行目のIn5=1.6Jの次に「
(四分の一波長板)」を挿入する。 (8)同書第12頁2行目の「第21面」をr第17面
1と訂正する。 (9)同書第12頁7〜16行目の「ここで・・第5群
である。」を下記文章に訂正する。 rここで第1〜2面(r+〜r、)が第1群、第3〜8
面(r s 〜r s )が第2群、第9〜IO面(r
e〜r1゜)が第3群であり、第3群中の第1O面(r
 、、)が反射面になっていて、そこで光路が第1群側
へ折り曲げられている。第11−14面(r、1〜r1
4)が第4群で、これか液晶レンズを含む屈折力可変ミ
ラーてあ・す、その第14面(r 14)が反射面にな
っていて、そこで光路が第1群の反対側(第5群側)へ
折り曲げられている。 第15〜18面(r+6〜r1.)が第5群である。 又、d 10は第1O面(rho)と第11面(r 、
、)との間隔を示し、d14は第14面(r 、4)と
第15面(r、、)との間隔を示している。1α〔同書
第19頁14〜16行目の「βを・・・・分けるとJを
rβを表わす式を、βを変化させる時一定の部分βlと
変化する部分β2とに分ける1と訂正する。 aυ 同書第22頁16行目の「第4群」の前に「第3
群も屈折力可変ミラーとし、1を挿入する。 以上 特許請求の範囲 (1)  ファインダー光学系中にミラーを設けると共
に、該ミラーを屈折力可変部材にて構成したことを特徴
とするファインダー光学系。 (2)前記ミラーに四分の一波長板を対向配置したこと
を特徴とする請求項(1)に記載のファインダー光学系

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 物体の像を結像させる対物レンズと、該像を観察するた
    めの接眼レンズとから成る実像式ファインダー光学系に
    おいて、 前記ファインダー光学系中に四分の一波長板と組み合わ
    された液晶式の屈折力可変ミラーを設け、該屈折力可変
    ミラーの屈折力変化により視度変化を補正するようにし
    たことを特徴とする実像式ファインダー光学系。
JP1335366A 1989-12-25 1989-12-25 実像式ファインダー光学系 Pending JPH03194526A (ja)

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