JPH07218987A

JPH07218987A - 表示光学系

Info

Publication number: JPH07218987A
Application number: JP6027267A
Authority: JP
Inventors: Motohisa Mori; 元壽毛利
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で且つ良好な視度状態で視野枠等の光像
を得ることができる表示光学系を提供すること。【構成】本発明は、表示部材で形成した光像を観察光
学系に導入し、該観察光学系が形成する視野像に前記光
像を重ね合わせて表示する表示光学系において、前記表
示部材９の中心部および周辺部は、前記表示光学系の光
軸に沿ってそれぞれ異なる位置に配置されている

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表示光学系に関し、特に
ファインダーなどの観察光学系において視野枠等の情報
を観察光学系の視野像に重ね合わせて表示する表示光学
系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光像枠採光式ファインダーでは、
光像枠を外光等で照明し、視野枠等を表示する光像をハ
ーフミラー等でファインダーの視野像に重ね合わせて表
示している。光像として形成された撮影範囲等の情報を
ファインダー等の観察光学系の視野像に重ね合わせて表
示する場合、視野像の視度と光像の視度とを一致させ、
視野倍率のかかる観察視野と光像枠の示す撮影範囲とを
一致させるために、表示光学系はターゲットレンズを有
している。近年、ファインダーなどの観察光学系の小型
化に伴い、表示光学系にも小型化が要求されるようにな
った。特に、光像枠等の表示部材の小型化、ターゲット
レンズの簡素化は表示光学系の小型化に有効である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表示光
学系の光像枠を小型化しつつターゲットレンズを簡素化
しようとすると、光像を更に拡大する必要が生じる。そ
の結果、ターゲットレンズには大きな屈折力が必要にな
り、光像を拡大するときに充分に収差補正することが困
難になる。すなわち、中心部と周辺部との間で光像の視
度の変動が大きくなる。

【０００４】このように、従来の表示光学系では、その
小型化を図りつつ良好な視度状態で視野枠等の光像を得
ることができないという不都合があった。本発明は、前
述の課題に鑑みてなされたものであり、小型で且つ良好
な視度状態で視野枠等の光像を得ることができる表示光
学系を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、表示部材で形成した光像を観察
光学系に導入し、該観察光学系が形成する視野像に前記
光像を重ね合わせて表示する表示光学系において、前記
表示部材の中心部および周辺部は、前記表示光学系の光
軸に沿ってそれぞれ異なる位置に配置されていることを
特徴とする表示光学系を提供する。

【０００６】本発明の好ましい態様によれば、前記表示
部材の中心部とその周辺部とが別体に構成され、前記表
示部材の中心部と周辺部との間の前記光軸に沿った距離
をａとし、前記表示光学系全体の焦点距離をＦとしたと
き、０＜ａ／Ｆ＜０．１の条件を満足する。あるいは、前記表示部材は、その光
軸に曲率中心を有する球面上に構成され、前記球面の曲
率半径をＲとし、前記表示光学系全体の焦点距離をＦと
したとき、１＜｜Ｒ／Ｆ｜＜３の条件を満足するのが好ましい。

【０００７】

【作用】本発明では、光像枠を表示光学系の光軸方向に
沿ってその中心部と周辺部とをそれぞれ異なる位置に分
割配置させることにより、あるいは光像枠を曲面上に構
成することにより、光像枠を小型化しつつターゲットレ
ンズを簡素化することが可能になる。光像を形成する表
示光学系の小型化を図る場合、光像枠等の表示部材を小
型化することが有効である。そのため、ターゲットレン
ズや接眼レンズで光像を拡大観察する必要があり、ター
ゲットレンズや接眼レンズには大きな屈折力が必要にな
る。さらに、ターゲットレンズや接眼レンズも小型化の
ために簡素化し、単レンズ等で各々を構成すると収差が
発生し易く、光像を拡大観察する際に良好な収差状態を
維持することができなくなる。

【０００８】特に、ターゲットレンズおよび接眼レンズ
の双方を正屈折力の単レンズで構成したり、ターゲット
レンズを省略して接眼レンズのみで光像を拡大観察する
場合、正の屈折力だけで光像を観察する光学系を構成す
ることになる。このため、良好な収差補正がきわめて困
難になり、とりわけ像面湾曲の収差補正が困難である。
像面湾曲が大きく発生するにもかかわらず光像枠を光軸
に垂直な平面上に配置すると、光像の中心とその周辺と
の間で視度の変動が大きくなり過ぎて光像の観察が困難
になる。

【０００９】そこで、本発明の表示光学系では、光像枠
の光像を観察光学系の視野の全面に亘って連続的に形成
することなく、視野の中心部および周辺部に光像を断続
的に形成することができる。すなわち、表示光学系の光
軸に沿って像面湾曲による視度の変動が最小になるよう
に、光像枠の中心部および周辺部を光軸に沿ってそれぞ
れ異なる位置に配置することにより、光像の中心と周辺
との間における視度の変動、すなわちターゲットレンズ
や接眼レンズで生じる像面湾曲による視度の変動を抑え
て良好な視度状態で光像を観察することが可能になる。

【００１０】さらに、像面湾曲の影響を良好に補正して
良好な視度状態で光像を観察するには、次の条件式
（１）を，満足するのが望ましい。０＜ａ／Ｆ＜０．１（１）ここで、ａ：光像枠の中心部と周辺部との間の表示光学系の光軸
に沿った距離Ｆ：表示光学系全体の焦点距離

【００１１】条件式（１）は、光像枠の中心部と周辺部
との間の表示光学系の光軸に沿った距離と表示光学系全
体の焦点距離との比について適切な範囲を規定してい
る。条件式（１）の下限値を下回ると、光像枠の周辺部
での像面湾曲の影響を補正することができなくなる。逆
に、条件式（１）の上限値を上回ると、光像枠の中心部
と周辺部との間の光軸に沿った距離が大きくなりすぎ
て、光像枠の表面部の面積を小さく抑えることができて
も光軸方向の厚みが増すために、光像枠が構造的に大型
化し望ましくない。

【００１２】また、観察光学系の視野の全面に光像枠等
の表示を連続的に形成するには、光像枠を曲面上に、た
とえば球面上に構成することにより、光像の中心と周辺
との間でターゲットレンズや接眼レンズで生じる像面湾
曲による視度の変動を抑えて、視野全面で連続した光像
を良好な視度状態で観察することができる。そして、本
発明では、光像枠を球面上に配置するときに、以下の条
件式（２）を満たすことが望ましい。１＜｜Ｒ／Ｆ｜＜３（２）ここで、Ｒ：光像枠を構成する球面の曲率半径Ｆ：表示光学系の焦点距離

【００１３】条件式（２）は、像面湾曲の影響を最小に
するために、光像枠面の曲率半径と表示光学系の焦点距
離との比について適切な範囲を規定している。条件式
（２）の上限値を上回ると、像面湾曲の影響が補正しき
れず、光像枠面で形成される光像が観察し難くなる。逆
に、条件式（２）の下限値を下回ると、像面湾曲が過剰
補正になり、光像枠面で形成される光像が観察し難くな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の表示光学系が適用され
る光像枠採光式ファインダー光学系の構成を示す図であ
る。図示のファインダー光学系は、負の屈折力を有する
対物レンズ１、後述する採光枠光学系（表示光学系）の
光像をファインダー光学系に導入するためのハーフプリ
ズム２および接眼レンズ３からなる逆ガリレオ式観察光
学系を備えている。図示のファインダー光学系はさら
に、ターゲットレンズ４、光路の折り返しのためのミラ
ー５、光像枠６、および拡散特性を有する採光窓７から
なる表示光学系を備えている。

【００１５】光像枠６は、たとえば中心部に測距範囲表
示部がその周辺部に視野枠表示部が光を透過するように
形成されている。したがって、拡散特性を有する採光窓
７を介して外部からの光によって光像枠６が照明され、
測距範囲表示部および視野枠表示部を透過した光がミラ
ー５に入射する。ミラー５で反射された光はターゲット
レンズ４を介してハーフプリズム２に入射する。ハーフ
プリズム２の反射面で図中右側に反射した光は、接眼レ
ンズ３を介してアイポイント８に入射する。こうして、
対物レンズ１、ハーフプリズム２および接眼レンズ３を
介してアイポイント８で観察される視野像に、測距範囲
表示および視野枠表示フレームの情報を有する光像が重
ね合わせて表示される。

【００１６】〔実施例１および実施例２〕図２は、図１
のファインダー光学系から取り出した表示光学系の構成
を示す図である。なお、図２の表示光学系では光路を展
開してその構成を示しており、ハーフプリズム２がガラ
スブロックで表され、ミラー５が省略されている。ま
た、図２の表示光学系は第１の比較例であり、視野枠６
は従来技術にしたがって光軸に垂直な平面上に構成され
ている。

【００１７】図３は、本発明の第１の実施例にかかる表
示光学系の構成を示す図である。実施例１の表示光学系
は比較例１と同様の構成を有するが、光像枠９が中心部
と周辺部とに分割されそれぞれ光軸に沿って異なる位置
に配置されている点だけが相違する。図４は、実施例１
の表示光学系の光像枠９の構成を示す図である。図４
（ａ）に示すように、光像枠９は、測距範囲表示部９ｄ
が形成された中心部９ａと、視野枠表示部９ｃが形成さ
れた一対の周辺部９ｂとからなる。また、図４（ｂ）に
示すように、光像枠９の周辺部９ｂは中心部９ａよりも
図中右側すなわちアイポイント側に配置されている。な
お、周辺部９ｂは図４（ａ）中矢印の方向に光軸からの
高さが全体の７割以上の部分を占めており、中心部９ａ
と周辺部９ｂとの間の表示光学系の光軸ＡＸに沿った距
離は０．５ｍｍである。

【００１８】図５は、本発明の第２の実施例にかかる表
示光学系の構成を示す図である。実施例２の表示光学系
は比較例１と同様の構成を有するが、光像枠１０が球面
上に構成されている点だけが相違する。図６は、実施例
２の表示光学系の光像枠１０の構成を示す図である。図
６（ａ）に示すように、光像枠１０の中心部には測距範
囲表示部１０ｂが形成され、その四隅領域には視野枠表
示部１０ａが形成されている。また、図４（ｂ）に示す
ように、光像枠１０は図中右側すなわちアイポイント側
に凹面を向けている。なお、球面の曲率中心は光軸ＡＸ
上にあり曲率半径Ｒを有する。

【００１９】次の表（１）に、本発明の実施例１および
実施例２の諸元の値を掲げる。表（１）において、左端
の数字は光像枠からの各レンズ面の順序を、ｒは各レン
ズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびν
はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
およびアッベ数を示している。なお、光像枠の面番号は
１であり、（Ｅ．Ｐ．）はアイポイントを示している。

【００２０】

【表１】ｒｄｎ ν １ 30.000 15.20 1.0 ２ 120.028 2.60 1.49108 57.5 ３ -30.800 0.70 1.0 ４ ∞ 17.50 1.51680 64.1 ５ ∞ 1.00 1.0 ６ 38.300 3.40 1.49108 57.5 ７ -38.300 15.00 1.0 ８ (E.P.)

【００２１】図７、図８および図９は、それぞれ比較例
１、実施例１および実施例２の表示光学系のスポットダ
イアグラム図である。スポットダイアグラム図は、アイ
ポイントを直径４ｍｍの円形と仮定し、その円形領域を
均等に１２０分割し、分割した各部分から光線を光像枠
上に光線追跡したときの光像枠上での集光度を表してい
る。したがって、表示光学系の像面湾曲の影響が各画角
において良好に補正されていれば、光像枠上で各光線が
１点に集中する。なお、各スポットダイアグラム図にお
いて、Ｄはｄ線（λ＝５８２．６ｎｍ）を、θはアイポ
イントから射出する各光線の射出角を、ｙは各射出角を
有する光束の主光線の光像枠上での光軸からの高さをそ
れぞれ示している。

【００２２】図７から明らかなように、光像枠が光軸に
垂直な平面上に構成された比較例１の表示光学系では画
角θの大きい光束に対して各光線は光像枠上で集光して
おらず、像面湾曲の影響が大きいことがわかる。これに
対して、図８および図９を参照すると、光像枠を中心部
と周辺部とに分割して光軸に沿って別々に配置した第１
実施例の表示光学系および光像枠を球面上に構成した実
施例２の表示光学系では、各画角での光線に対してその
集光度が向上しており、像面湾曲の影響が良好に補正さ
れているのがわかる。とりわけ、図９の実施例２の場
合、各光線が光像枠上で特に良好に集束し、像面湾曲の
影響が特に良好に補正されているのがわかる。

【００２３】〔実施例３〕図１０は、ターゲットレンズ
を省略した表示光学系の構成を示す図である。図１０の
表示光学系は第２の比較例であり、比較例１と同様の構
成を有するがターゲットレンズを備えていない点が基本
的に相違する。したがって、光像枠１１、ハーフプリズ
ム１２および接眼レンズ１３は、図２の比較例１の光像
枠６、ハーフプリズム２および接眼レンズ３と同様の構
成を有する。なお、１４はアイポイントを示している。
図１０の比較例２の表示光学系では、ターゲットレンズ
が省略されている。したがって、表示光学系および観察
光学系の収差補正を行うため、接眼レンズ１３は強い屈
折力を有し、そのレンズ面には良好な収差補正を行うた
めに非球面が導入されている。

【００２４】一方、図１１は、本発明の第３の実施例に
かかる表示光学系の構成を示す図である。実施例３の表
示光学系は比較例２と同様の構成を有するが、光像枠１
５が図６に示す実施例２の光像枠１０と同様に球面上に
構成されている点だけが相違する。次の表（２）に、本
発明の実施例３の諸元の値を掲げる。表（２）におい
て、左端の数字は光像枠からの各レンズ面の順序を、ｒ
は各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎ
およびνはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対す
る屈折率およびアッベ数を示している。なお、光像枠の
面番号は１であり、（Ｅ．Ｐ．）はアイポイントを示し
ている。

【００２５】非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙ、
高さｙにおける光軸方向の変位量をＳ（ｙ）、基準の頂
点曲率半径をｒ、円錐係数をｋとしたとき、以下の数式
（ａ）で表される。Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／〔１＋（１−ｋ・ｙ²／ｒ²）^1/2〕（ａ）各実施例の諸元表中の非球面には、面番号の左に＊印を
付している

【００２６】

【表２】ｒｄｎ ν １ 50.000 16.70 1.0 ２ ∞ 19.60 1.51680 64.1 ３ ∞ 1.00 1.0 ４ 40.025 3.40 1.49108 57.5 ＊５ -25.231 15.00 1.0 ６ (E.P.)

【００２７】図１２および図１３は、それぞれ比較例２
および実施例３の表示光学系のスポットダイアグラム図
である。スポットダイアグラム図は、アイポイントを直
径４ｍｍの円形と仮定し、その円形領域を均等に１２０
分割し、分割した各部分から光線を光像枠上に光線追跡
したときの光像枠上での集光度を表している。したがっ
て、表示光学系の像面湾曲の影響が各画角において良好
に補正されていれば、光像枠上で各光線が１点に集中す
る。なお、各スポットダイアグラム図において、Ｄはｄ
線（λ＝５８２．６ｎｍ）を、θはアイポイントから射
出する各光線の射出角を、ｙは各射出角を有する光束の
主光線の光像枠上での光軸からの高さをそれぞれ示して
いる。

【００２８】図１２から明らかなように、光像枠が光軸
に垂直な平面上に構成された比較例２の表示光学系で
は、接眼レンズ１３に非球面を導入しているにもかかわ
らず、画角θの大きい光束に対して各光線は光像枠上で
集光しておらず、像面湾曲の影響が大きい。これに対し
て、図１３を参照すると、光像枠を光軸上に曲率中心を
有する球面上に構成した実施例３の表示光学系では、各
画角での光線に対してその集光度が向上しており、像面
湾曲の影響が良好に補正されているのがわかる。

【００２９】図１４は、光像枠の変形例を示す図であ
る。図示の光像枠２０はその光軸方向に一定の厚みを有
し、（ｂ）に示すように図中左側の面には中心部の測距
範囲表示部２０ｂが形成され、図中右側すなわちアイポ
イント側の面には周辺部の視野枠表示部２０ａが形成さ
れている。このように、中心部の測距範囲表示部２０ｂ
および周辺部の視野枠表示部２０ａを、光軸上に沿って
光像枠２０の厚み分だけ間隔を隔てて配置することによ
り、上述の実施例と同じ作用を発揮することができる。

【００３０】なお、上述の実施例では、表示部材として
光像枠を例にとって本発明を説明したが、光像枠以外に
も液晶やＬＥＤ等の可変表示部材も容易に導入すること
ができる。それらの可変表示部材を像面湾曲の影響を良
好に補正した位置に配置することにより、可変表示する
ことのできる光像を得ることができる。また、上述の実
施例では逆ガリレオ式ファインダー光学系に対して本発
明を説明したが、他の適当な観察光学系に対して本発明
を適用することができることは明らかである。

【００３１】

【効果】以上説明したように、本発明の表示光学系によ
れば、小型化しつつ良好な視度状態で光像を観察するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示光学系が適用される光像枠採光式
ファインダー光学系の構成を示す図である。

【図２】本発明の第１の比較例の表示光学系の構成を示
す図である。

【図３】本発明の第１の実施例にかかる表示光学系の構
成を示す図である。

【図４】図３の実施例１の光像枠の構成を示す図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施例にかかる表示光学系の構
成を示す図である。

【図６】図５の実施例２の光像枠の構成を示す図であ
る。

【図７】図２の比較例１の表示光学系のスポットダイア
グラム図である。

【図８】図３の実施例１の表示光学系のスポットダイア
グラム図である。

【図９】図５の実施例２の表示光学系のスポットダイア
グラム図である。

【図１０】本発明の第２の比較例の表示光学系の構成を
示す図である。

【図１１】本発明の第３の実施例にかかる表示光学系の
構成を示す図である。

【図１２】図１０の比較例２の表示光学系のスポットダ
イアグラム図である。

【図１３】図１１の実施例３の表示光学系のスポットダ
イアグラム図である。

【図１４】光像枠の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１対物レンズ２、１２ハーフプリズム３、１３接眼レンズ４ターゲットレンズ５ミラー６、９、１０、１１光像枠７採光窓８、１４アイポイントＡＸ光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示部材で形成した光像を観察光学系に
導入し、該観察光学系が形成する視野像に前記光像を重
ね合わせて表示する表示光学系において、前記表示部材の中心部および周辺部は、前記表示光学系
の光軸に沿ってそれぞれ異なる位置に配置されているこ
とを特徴とする表示光学系。
【請求項２】前記表示部材の中心部とその周辺部とが
別体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載
の表示光学系。
【請求項３】前記表示部材の中心部と周辺部との間の
前記光軸に沿った距離をａとし、前記表示光学系全体の
焦点距離をＦとしたとき、０＜ａ／Ｆ＜０．１の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に
記載の表示光学系。
【請求項４】前記表示部材は、曲面上に構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の表示光学系。
【請求項５】前記曲面は、前記表示光学系の光軸に曲
率中心を有する球面であることを特徴とする請求項４に
記載の表示光学系。
【請求項６】前記球面の曲率半径をＲとし、前記表示
光学系全体の焦点距離をＦとしたとき、１＜｜Ｒ／Ｆ｜＜３の条件を満足することを特徴とする請求項５に記載の表
示光学系。
【請求項７】前記表示部材は、表示すべき情報に対応
した透明部が形成された光像枠であり、前記透明部を透
過した光により光像が形成されることを特徴とする請求
項１乃至６のいずれか１項に記載の表示光学系。
【請求項８】前記光像枠は前記表示光学系の光軸方向
に所定の厚さを有し、一方の面の中心部および他方に面
の周辺部にそれぞれ前記透明部が形成されていることを
特徴とする請求項７に記載の表示光学系。
【請求項９】前記表示部材は、液晶またはＬＥＤのよ
うな可変表示部材であることを特徴とする請求項１乃至
６のいずれか１項に記載の表示光学系。