JPH0136088B2

JPH0136088B2 -

Info

Publication number: JPH0136088B2
Application number: JP52160126A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kuwayama; Takashi Suzuki; Kazuya Matsumoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1977-12-28
Filing date: 1977-12-28
Publication date: 1989-07-28
Also published as: JPS5492232A; DE2856542A1; US4309093A; DE2856542C2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、拡散焦点板を有するカメラ、特に、
回転非対称な配光特性を有する拡散焦点板を使用
したカメラに関する。

一眼レフカメラのフアインダーに使用する拡散
板に必要な機能としては、視野内の被写体を確認
する機能、被写体に対して焦点合わせをする機能
の外に、カメラのアイピース近傍で測光を行なう
カメラでは、拡散板に入射する光束の一部を受光
素子に散乱する機能がある。これらの三機能は、
互いに密接に関係していて、配光特性を、回転対
称な形に限定した場合には、どれか一つを高めよ
うとすると、他の機能はその犠性となつてしまい
すべてを満足させる事は不可能である。例えば、
フアインダー像を明るくしようとすると、測距精
度は低下し、さらに受光素子に入射するフアイン
ダー光束も減少する。

本発明は、従来回転対称であつた拡散板の配光
特性を、回転非対称なものとすることにより、明
るく、測距精度が高く、しかも測光素子に対して
十分な光量を導くことのできる拡散板を実現する
ものである。

第１図は、拡散板がカメラにおいて用いられる
一態様を示すもので結像レンズ１によつて物体の
像はハネ上げミラー２、フレネルレンズ１１を経
てピント板４のマツト面１０上に結像される。通
常マツト面の中央部にはスプリツトプリズムまた
はマイクロプリズム９が設けられており、この部
分の像を目８で見ながら結像レンズを距離合せし
てピント合せを行なう。ピント合せが終了した後
シヤツターを切るとハネ上げミラー２が上部に上
がり、ミラー２に関しマツト面と共役な位置にあ
るフイルム３に像が露光される。

アイピース７の上には、集光レンズ１２と光検
出器１３とが置かれていて、拡散板から拡散され
た光を測光する。

第１図を模式的に書くと、第２図の様になる。
第２図において、撮影レンズ５１の瞳５０と観察
者の瞳５５はフレネルレンズ５２とコンデンサー
レンズ５４によつて、ほぼ結像関係となつてい
る。この結果、レンズ５１の瞳５０の中心から射
出する光束のうち、拡散板５３によつて拡散され
ずに直進する光束が、観察者の瞳５５に入射する
ことになる。また、瞳５１のヘリから射出する光
束は、拡散板５３上のどの点に入射しても、角度
φ_Fだけ拡散されて瞳５５に入射することになる。

第１図に示す様に、光検出器１３がアイピース
７の付近に置かれている場合には、光検出器は瞳
５０の結像位置の近傍にあり、瞳５０の中心から
射出する光束のうち、拡散板５３によつて角度
φ_Dだけ拡散された光束が拡散板上の入射位置に
よらず、光検出器５６に入射する。

このため、以下に示す像の明るさ、焦点合わせ
精度、測光特性を論じる上では、光軸上にある像
を考えるだけで良く、拡散板上のいずれの位置に
像がある場合にも同一の結果が適用可能である。

一眼レフカメラにおいては、一般に撮影レンズ
の射出瞳が拡散板に対して張る角φ_Fの方が、観
察者の瞳が拡散板に対して張る角φ_Eよりも大き
く、観察者の瞳の広がりの効果は無視することが
できる。この時、撮影レンズの射出瞳５０から射
出されて、拡散板５３により拡散されて観察者の
瞳５５に入射する光束は、拡散板５３によつて、
角度φ_F以下（正確にはφ_F＋φ_E以下）拡散された
光束である。この事は、拡散板の配光特性におい
て、角度φ_F以上の配光角の成分は像の明るさに
全く寄与しない事を意味する。

この結果、フアインダーを通して観察される像
の明るさと、拡散板の配光特性との関係は、以下
の様にあらわすことができる。

(i) フアインダーを明るくするには、そのレンズ
のＦNo.で定まる角度φ_F〔φ_F＝arcsin（1/2・ＦNo.）
ＦNo.＝４の時7゜の内側への拡散透過率を、でき
るだけ多くする必要がある。

また、焦点合わせを行なうためには、焦点外
れの点像の大きさが十分大きくなる必要がある
が、焦点外れの点像の周辺部を形成する光束
は、拡散板によつて、角度φ_Fか、その近くま
で拡散された光束である。従つて、焦点合わせ
の精度を向上させるには、次の条件が必要であ
る。

(ii) 焦点合わせの精度を向上させるためには、配
光特性において、角度φ_F、またはその近傍の
より小さな角に対する拡散透過率を高くする必
要がある。

測光系に関しては、より暗い範囲まで測光を
可能にするため、できる限り多くの光量を導く
ことが望ましい。従つて、次の条件が必要とな
る。

(iii) 暗いレンズに対しても、測光系に十分な光量
を導くには、配光特性の、測光系に対応する角
度φ_Dへの拡散透過率を多くする必要がある。

以上の三つの条件は、回転対称形の配光特性を
仮定した場合には、互いに矛盾し、同時に満足さ
せることはできない。しかし、光検出器がアイピ
ースに対して、特定の方向にだけ置かれているこ
とと、配光特性を回転対称ではない形に与えるこ
とにより、すべての条件をある程度まで満足させ
ることが可能となる。

第３図は、ＦNo.の大きな、暗いレンズからの角
度拡がりの小さな光束が、回転非対称な配光特性
を有する拡散板に入射した時に、拡散板から射出
する光の分布を立体的にあらわしたもので、アイ
ピースと、その直上にある光検出器にだけは有効
に光束が導かれ、他の方向例えば直角な方向には
光をできる限り拡散しない様になつている。

第４図は垂直方向すなわち第３図の光軸及び受
光素子を含む面内と、水平面内に於けるそれぞれ
の配光特性をそれぞれ点線と実線で示すもので、
縦軸は拡散透過率、横軸は拡散乱光に対する角度
を取つている。この図から明らかな如く、この拡
散板は垂直面内に於ける拡散透過率は水平面内の
それに比べて大になつている。

本件発明者が後述の方法で作成した種々の拡散
板を測定した結果、垂直面内に於ける非散乱光に
対して14〜15度の方向への拡散透過率が水平面に
於けるそれに比べて約10％以上大きいことによつ
て良好な結果が得られた。

又、明るさと測距精度のかね合いに於いて、こ
の焦点板の測距角を４〜５度とした場合、この測
距角に於ける拡散透過率は水平面に対して垂直面
が10％以上大であることが望ましい旨の結果が得
られた。

フアインダーを明るくするためには、そのレン
ズのＦNo.で定まる角度φ_Fの内側にできる限りエ
ネルギーを集中させれば良いわけであるが、物理
的には、ある程度の角度まで配光量を比較的多く
保ち、ある角度から先の拡散透過率を全く無くし
てしまうことは不可能である。従つて、フアイン
ダーを明るくしようとすると、必然的に、多くの
光量が配光角0゜付近に集中する事になる。この結
果、焦点外れの点像に対しても、点像の大きさが
あまり大きくならず、焦点合わせの精度が低下し
てしまうこととなる。しかし第３図、第４図に示
した特性を有する拡散板においては、少なくとも
垂直方向に関しては十分光を拡散するので、この
方向に対してだけはボケ量は大きく、十分焦点合
わせができる事になる。第３図の例では、光検出
器がアイピースの上にあるため、ボケは上下方向
に生じる事になつたが、このボケを考慮すると光
検出器をアイピースの左右に置き、その方向の拡
散透過率を大きくした方がボケが左右方向に生じ
る事になり、人間の眼の特性からも、焦点合わせ
精度が向上する事が期待される。

この様な拡散板の一形態としては、第５図に示
す様な、回転惰円体形の微少レンズが並んでいる
拡散板を考えることができる。第６図ａおよび第
６図Ｂは、第５図に示した拡散板の、ｘ方向およ
びｙ方向の断面を示したもので、夫々の方向に対
してレンズのパワーが異なつていてこのため夫々
の方向での拡散透過率の低下する速度が異ること
になる。このような微小レンズ群からなる拡散板
は、従来の拡散板に比べ、全体の一様性に優れ、
レンズの絞りを小絞りにしても黒い班点のノイズ
が出ない等の利点もある。

次に、上記回転非対称の配光特性をもつ拡散板
の作製法につき、いくつかの実施例を示す。ま
ず、ホログラフイ技術を応用した、本発明の第一
の製造用光学系の実施例を第７図に示す。第７図
に於いて、レーザー等のコヒーレント光源からの
光５７はハーフミラー６１によつて分割され、そ
の一部の光束５８は顕微鏡対物レンズ６０によつ
て広げられて球面波となり、感光材料６２に入射
する。一方、ハーフミラー６１を透過した光は、
ミラー６２で反射されて光束５９となり、レンズ
６３、レンズ６４を通つて拡散板６５に入射す
る。拡散板６５により拡散された光束は、遮光板
６６の開口６７を通つて光速６８となり記録材料
６２に入射しスペクルパターンを形成する。光束
６１と光束６８は感光材料６２上で干渉し、この
結果感光材料６２には、光束６１を参照光、光束
６８を物体光としたホログラムが記録される。こ
の時使用される感光材料としては、干渉縞が凹凸
の位相ホログラムとして記録される物であればど
の様なものでも良く、例えば銀塩感材に露光を行
なつた後、現像、漂白（例えばＲ−10ブリーチ
法）を行なつて凹凸を生じさせる方法、フオトレ
ジスト、フオトポリマー、サーモプラスチツク等
に露光を行なつて光の強度分布を直接凹凸として
形成する方法の外に、光の強度分布を銀塩感材等
に、透過率分布として記録を行ない、後にフオト
レジスト等に再度焼付けて凹凸分布とする方法等
がある。

第８図は、以上の様にして得られた位相形ホロ
グラム７０を単色光束７１で照明した状態を示し
たもので、スクリーン７２上には、物体（第７図
における開口６７）の再生像７３、共役像７４と
自己相関像７５が生じる。実際に拡散板として使
用する場合には、使用される光は白色光であるの
で、これらの再生像は波長による分散によりボケ
を生じる。

この様子を第９図・第１０図に示す。第９図は
単色光に対する配光特性で、第１０図は白色光に
対する配光特性である。

第１０図の配光特性の特徴はホログラムのキヤ
リアー方向である垂直方向の拡散透過率が水平方
向のそれに比べ大きくなつていることゝ、ホログ
ラムの一次回折光の方向の配光特性に盛り上がり
が生じていることである。拡散板からの散乱光を
ひろつて測光する場合には、この盛り上がりが生
じている角度方向に受光素子を配置すると、より
多くの光量を受光素子で受けることができ、望ま
しい。

上記両方向の配光特性の違いは第７図に示し
た、開口６７の横方向（キヤリアーと垂直方向）
の長さＬと、開口６７の中心と参照光の集束点と
を結ぶ長さｄとの比で決まる。

上記実施例ではＬ＞ｄのため縦方向の拡散透過
率が横方向に比べ大きくなつている。

上記実施例で開口６７に濃縮フイルターを入れ
て、透過率分布を持たせることにより、さらに配
光特性のコントロールができる。

物体再生を行う通常のホログラムを作成するた
めには、上記実施例のように零次光である物体の
自己相関像と、±ｎ次回折光である再生像とは重
なり合わない事が必要であるが、本発明に於いて
は、必ずしもこの条件は必要でない。場合によつ
ては、第１０図に示したコブを持つ特性でないこ
とが望ましいことである。

第１１図に示す実施例では、参照光束６１は、
開口６７のすぐ横に設けられた小穴６７′を通つ
て感光材料６２に入射する。この結果、作成され
た拡散板を単色光で照明すると、第１２図に示す
様に、零次の自己相関像と、±１次回折光の再生
像は大部分が重なる事になる。さらに、拡散板６
５惰円輪帯形状とし、その中心附近から参照光束
を入れても良い。

以上の実施例に於て、光検出器はアイピース７
の上に置かれていて、拡散板は上下方向に多くの
光量を拡散する様になつていた。第１３図に示す
様に、光検出器８２，８３がアイピース８１の左
右に置かれている場合には、今までの拡散板を
90゜回転して使用すれば良い。

また、第１４図に示す様に、アイピース８１に
対して光検出器８２′，８３′が対称でない位置に
置かれている場合にも、開口をそれぞれの光検出
器の位置に再生像が生じる様に置くことにより、
光検出器に集光させる事が可能となる。この時
の、参照光点光源８３と、遮光板８４の開口８５
_１，８５₂の位置関係を第１５図に示す。

以上の説明に於いて、ホログラムの撮影光学系
としては、準フーリエ変換型の撮影光学系の例を
示したが、同様の効果が得られれば、どの様な光
学系でも使用可能である。

第１６図はよく知られたフーリエ変換形の撮影
光学系を示したもので、レーザーからの光束９０
は顕微鏡対物レンズ９１とコリメーシヨンレンズ
９２によつて平行光束９３となる。平行光束９３
の一部分は、レンズ９４の前側焦点面に焦点位置
を一致して置かれた小レンズ９５を通つて収束光
となり、レンズ９４を通つて、感光材料９６に平
行光束となつて入射する。

一方、光束９３の他の一部は、拡散板９７、マ
スク９８を通つて拡散光となり、レンズ９４を通
つて感光材料９６に入射する。この結果、記録材
料９６には、拡散板９７とマスク９８のフーリエ
変換型ホログラムが記録される。

同様な光学系を用いて、参照光を二光束使用し
た実施例を第１７図に示す。小レンズ９５′，９
５″によつて二つの参照光が作られ、これらは遮
光板９８′，９８″と拡散板９７′，９７″の間を通
つて感光材料９６に入射する。

本発明の第二の実施例を第１８図に示す。レー
ザーからの光束１０１は顕微鏡対物レンズ１０２
を通つて発散球面波となり、さらにコンデンサー
レンズ１０４を通つて収束球面波となつて拡散板
１０５を照明する。拡散板１０５の後方には二つ
の開口１０７，１０８を有する遮光板１０６が置
かれ、この結果感光材料１１０上には開口１０
７，１０８により定まるスペツクルパターンが生
じる。このスペツクルパターンを記録し、凹凸分
布に変換することにより、やはり回転非対称な拡
散板を作成することが可能となる。

この場合の配光特性は遮光板１０６の開口形状
により決まり、開口形状の自己相関々数でほゞ近
似される。従つて、配光角をより大きい角度ま
で、拡散透過率を高めたい方向には、その方向の
開口の大きさを大きくしておけば良い。第１８図
の二重スリツト開口の実施例で横方向と縦方向の
開口の大きさをそれぞれ、ａ、ｂとし、ａ＞ｂの
場合の配光特性を書くと、それは第２７図のよう
になる。このような特性をもつ拡散板を測光素子
をもつフアインダーに組込み拡散透過率の高くな
る方向に受光素子を配置すると、明るくて、測距
精度が良く、受光素子への光量の多い理想的フア
インダーが得られる。また本実施例のスペツクル
パターンを記録して得られた拡散板の表面形状は
第５，６図に示した微小レンズの集合である理想
的凹凸となる。

第１８図には、二本のスリツトを開口として用
いた実施例を示したが、原理的には、回転対称形
でない開口を用いればそれに対応した回転非対称
な配光特性が得られるわけである。スペツクルパ
ターンを用いた拡散板の作成時に使用可能な開口
の形としては、第１８図に示した二本のスリツト
の外に、第１９図に示す三つ穴、第２０図に示す
四つ穴、第２１図に示す五つ穴第２２図に示す惰
円形、第２３図に示す長方形第２４図に示す十字
形、第２５図に示す惰円輪帯、第２６図に示す枠
形等、それぞれの場合に必要な配光特性と、使用
する感光材料の特性により、種々のものが使用可
能である。

以上に示した方法の外にも、回転非対称な配光
特性を有する拡散板を作成する方法は種々存在す
る。たとえば、砂摺りを回転ではなく、ブラシ等
を用いて一方向に行なうことにより、水平方向と
垂直方向とで配光特性の異る拡散板の型を製造す
ることができる。

また、微少な大きさの玉を吹付けて凹凸を加工
する時に、加工用の玉を、斜方向から吹付けるこ
とにより、回転非対称な凹凸を作ることも可能と
なる。

本発明の他の加工法として、塑性変形を使用す
る事も可能である。例えば銅等の柔い金属の薄板
の表面に、概知の方法、例えば砂摺り、ガラス玉
の吹付け等の方法で凹凸を加工した物を、一方向
に力を加えて引き延ばして、回転非対称な凹凸を
作成する事可能である。

また、これに使用される材料としては、例えば
シリコン・ゴム等で他の試料の表面凹凸を転写
し、その後、このシリコン・ゴムを一方向に引き
延ばして型として使用することによつても回転非
対称な配光特性を有する拡散板を作成することが
可能である。

本発明の一実施例として、計算機ホログラムの
一種である。キノホームの技術を応用することも
可能である。再生像の形、すなわち本発明におい
ては、配光特性の形状が与えられた時、これを近
似的に満足させるために拡散板表面に与えるべき
位相分布を計算することは、既知の技術を用い
て、可能である。

従つて、以下の手順によりこの様な拡散板を実
現することが可能である。

(1) 目標とする配光特性を設定する。

(2) 拡散板面を適切な間隔のサンプリング点に分
割し、夫々の点に与えるべき位相を計算する。

(3) 適当な手段を用いて、計算結果に従つた位相
板を作成する。

上記の手順中、計算結果に対応した位相板を作
成する手段としては、銀塩感材を現像・漂白する
方法や、フオトレジストに露光を行なう方法等が
使用可能である。

以上の説明から明らかなように本発明はカメラ
フアインダー内の焦点板において、その配光特性
を非対称にすることにより、明るく、かつ測距精
度に優れ、また、フアインダー光束外に置かれた
受光素子に有効にフアインダー光束を導くもので
ある。

また、本発明の実施例であるホログラフイの技
術または、スペクルパターン焼付の技術により作
成された拡散板はその表面の凹凸分布は、微小な
レンズ群から成るものとなり、フアインダー像は
シヤープで、かつ、従来のすりガラスで見られた
黒い班点の少ない良好なスクリーンが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカメラの光学配置図、第２図は
第１図の概様図、第３図は本発明の焦点板の配光
特性を立体的に示した図、第４図は理想的な拡散
板の配光特性を表わした図、第５図は本発明の焦
点板の表面形状を示した図、第６図は第５図の断
面図、第７図は拡散板の作成光学系を示す図、第
８図は第７図によつて得られた拡散板に単色光を
入射した際得られた光束の図、第９図・第１０図
は第７図により得られた拡散板の単色光及び白色
光に対する配光特性を表わした図、第１１図は第
７図と異なる拡散板の作成方法を示す図、第１２
図は第１１図によつて得られた拡散板を単色照明
した際得られる再生像を示す図、第１３図・第１
４図はマイピースと受光素子の位置関係を表わす
図、第１５図は第１４図の測光系に用いる拡散板
を作成する遮光板を示す図、第１６図・第１７図
はフーリエ変換ホログラム技術を用いた拡散板作
成方法を示す図、第１８図は本発明の第２の拡散
板作成方法を示す図、第１９図ないし第２６図
は、第１８図の作成方法で用いる遮光板の形状を
夫々示す図、第２７図は第１８図の作成方法によ
つて作成された拡散板の配光特性を示す図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１結像レンズにより形成された被写体像を受け
る拡散焦点板とこの焦点板上の被写体像を観察す
るためのフアインダー光学系を具えるとともにフ
アインダー光学系の光軸から外れた位置に受光素
子を具えるカメラに於いて、前記受光素子へ測光
のための光束を向ける際に前記受光素子と前記フ
アインダー光学系の光軸とを含む面内の配光量が
それ以外の面内の配光量より大きくなる様に拡散
光に回転非対称の配光特性を生じさせる微細構造
を焦点板のほぼ画面全面に渡つて設けることを特
徴とするカメラ。２特許請求の範囲第１項のカメラに於いて、前
記拡散焦点板は前記受光素子及び前記光軸を含む
面内に於ける非散乱光に対して14〜15度の方向へ
の拡散透過率が前記他の面に於けるそれに比べて
約10％以上大であることを特徴とするカメラ。