JPS63231414A - 撮像および測光光学系 - Google Patents

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〕 この発明は、撮像光学系の途中から測光、測距用の光路
を設けるためにハーフ・ミラーを挿入しても適正露光が
できるようにすると共に、ＭＴＦの劣化を防止した撮像
および測光光学系に関する。

〔従来の技術〕

最近小型の磁気ディスクに被写体像を磁気記録するよう
にした電子カメラが市場に登場してきている。この電子
カメラを用いて撮影をした場合には、適宜の再生装置を
用いてテレビジョン受像機等のブラウン管上に被写体像
を再生できること、電話回線を介して遠方の地・＼画像
を伝送できること、さらには被写体像を撮像する磁気デ
ィスクが何回でも使用可能であること等、従来の銀塩フ
ィルムを用いたカメラに比べ多数の特徴を有している。

ここで、従来の電子カメラの基本構成を第３図に基づい
て説明する。

第４図に示すように、光軸上には第１のレンズ１０１と
第２のレンズ１０３とが配設され、この第２のレンズ１
０３と第３のレンズ１０５との間にはアイリス１０９が
配設されている。さらに、この第３のレンズ１０５の後
方にはハーフミラ−１０６が配設され、このハーフミラ
−１０６により分割された光の一方はファインダー・＼
と導かれ、透過した光はＣＣＤ等からなる撮像素子１０
７・＼と到達する。そして、この撮像素子１０７上に結
像された被写体像を図示しない適宜の電子回路によって
処理をすることにより前述の磁気ディスク上に記録する
ようになっている。

〔解決しようとする問題点〕

上記第４図に示した電子カメラの基本構成において、撮
影する際に被写体を観察するには従来の一般的な光学系
のファインダーを用いる場合もあるが、上記↑量像素子
１０７を介して得られた画像を小型のブラウン管からな
る電子ビューファインダ上に写しだして観察することも
可能である。

ところが、上記電子カメラの基本構成において、被写体
像を撮像素子１０７上に結像させたときに、ある空間周
波数に対してはこの撮像素子上にモアレ縞様のノ１′ズ
が発生する。このモアレ縞様のノイズは電子ビューファ
インダで被写体を観察する上からすると邪魔になるもの
である。

上述したモアレ縞様のノイズを除去するためには、第５
図に示すように水晶の複屈折板からなるローパスフィル
タ（以下、ＬＰＦと記す）１０８を撮像素子１０７の結
像面の前方に配設すればよい。このようにすればＬＰＦ
によって撮像素子１０７上に偏光のＰ成分とＳ成分によ
り被写体像にズレが生じ、結果として上記ノイズを除去
することができる。

一方、最近のカメラにおいては自動化が進み測距（以下
、ＡＦと記す）や測光（以下、ＡＥと記、す）の自動化
も行われている。

このＡＦやＡＥを行う場合の基本的な光学系は上述の第
５図に示したようなものである。

即ち、第１のレンズ１０１と第２のレンズ１０３との間
にハーフプリズム１０２を配設し、このハーフプリズム
１０２の接合面１０２ａからＡＦ用の反射光を取出し適
宜の受光部（ＡＦセンサー）・＼と導いている。

さらに、アイリス１０９と第３のレンズ１０５との間に
第２のハーフプリズム１０４を配設し、この第２のハー
フプリズム１０４の接合面１０４ａの反射面からＡＥ用
の反射光を取出し、適宜の受光部（ＡＥセンサー）・＼
と導いている。

また、ＡＥ用やＡＦ用の光を取出すためには、第６図に
示したような構成にする場合も考えられる。

即ち、第１のレンズ１１１の後方にアイリス１１３を配
設し、このアイリス１１３の後方にハーフプリズム１１
２を配設し、接合面１１２ａで下方に反射された光をハ
ーフミラ−１１８で左方に反射させてＡＥ用に使用し、
上記ハーフミラ−１１８を透過した光を全反射ミラー１
１９により左方に反射させてＡＦ用の光線として取出し
ている。

さらに、上記ハーフプリズム１１２の後方には第２のレ
ンズ１１４が配設され、さらにハーフミラ−１０６，Ｌ
ＰＦ１０８．撮像素子１０７が順次配設されている。

前記第５図、第６図において示した光路を分割するため
のハーフミラ−やハーフプリズム等は、ＡＥ、　ＡＦ、
撮像素子等の光学系に入射する光量をできるだけ少ない
損失で入射する・ようにするために、また必要とする光
量だけを各種のセンサー上へ導（ために接合面にコーテ
ィングを施している。

そして、このコーティングとしては誘電体多層膜コート
を用いるのが一般的である。

〔解決しようとする問題点〕

ところで誘電体多層膜コートに対し、偏光した光が入射
した場合には、第７図に分光特性を示すようにＰ偏光、
Ｓ偏光に対して反射率に差が出てしまう。

さらに、前記第５，６図において示した／Ｘ−フプリズ
ム１０２，１０４．１１２にあってはいずれも４５°の
ハーフプリズムを使用しており、この４５°という数字
は第８図（空気からガラスに入射する場合の反射率・透
過率特性）に縦の一点鎖線で示すようにＰ偏光とＳ偏光
との偏光比率（Ｐ／Ｓ）が最も大きくなる角度の近傍と
なっている。

したがって、前記第５図に示したように誘電体多層膜を
夫々所定の透過率にコーティングしたハーフプリズムを
符号１０２と１０４というように２個も用いた場合には
、ＡＥセンサーおよび撮像素子において受光するＰ偏光
とＳ偏光との差は次式のようになる。

上記０式に示したことから明らかなようにＡＥセンサー
に到達する光の大部分は偏光のＳ成分であり、上記０式
に示したことから明らかなように撮像素子に到達する光
はＰ成分の多い光が入射することとなる。

即ち、自然光の被写体ならば上記Ｐ成分とＳ成分との比
率はいつも一定に保たれているにもかかわらず、誘電体
多層膜のコーティングをしたハーフプリズムを挿入した
ことによって両者（Ｐ成分とＳ成分）のバランスが崩れ
てしまい、そのため正確な露出制御をすることが不可能
となる。特に、偏光した光が入射した場合には上記■、
■式に示したようにＰ／′Ｓの比がＡＥセンサと撮像素
子とでは逆転しているため適正な露出制御ができなくな
る。

また、前記第５，６図に示したように撮像素子１０７の
前方にＬＰＦ１０８を配設すると、ハーフ・プリズム通
過後のＰ　／　’Ｓ偏光比率が太き（違うのでＭＴ　Ｆ
　（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎ
ｃｔｉｏｎ。

変調伝達関数）を悪くしてしまうために高い空間周波数
がカット出来なくなってしまう。

前記第５図において示したようにＬ　Ｐ　’Ｆ　１０８
を使用する場合を考えると、何らかの手段によってＬＰ
Ｆに対する偏光のＰ／Ｓの比が１になるようにするなら
ばそのＬＰＦ　１０８のＭＴＦは設計通りであるが、前
記■、■式に示したように７割近くも違った場合にはＭ
ＴＦの効果の悪化が十分に考えられる。

以上述べたように、従来のＬＰＦを用いた電子カメラに
おいては撮像光学系と測光光学系との光量差のアンバラ
ンスのために適正な露出制御ができない問題およびＬＰ
ＦのＭＴＦの劣化の問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、結像光学系の結
像面上に撮像素子を配設し、この撮像素子の受光面側に
不要空間周波数除去用のローパスフィルタを配設した測
距および測光光学系において、結像光学系の光軸に対し
所定の角度で配設されているハーフプリズムを透過した
偏光のＰ成分とＳ成分とがなす第１の比率と、上記ハー
フプリズムから出射した反射光の光軸上に所定の角度で
配設されたハーフミラ−を透過した上記反射光の偏光の
Ｐ成分とＳ成分とがなす第２の比率とが略等しくなるよ
うにすると共に、上記ハーフプリズムを上記ローパスフ
ィルタに対し偏光のＰ成分とＳ成分との比が略１になる
ようにしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、↑最像光学系におけるＰ成分とＳ成分
の比率と、測光光学系におけるＰ成分とＳ成分との比率
とが略等しくなるようにしているので前述のようなアン
バランスが生じることがないので適正露出をすることが
でき、かつローパスフィルタに対してはＰ成分とＳ成分
との比率が略１となるようにしているのでＭＴＦの劣化
を防ぐことが可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の撮像および測光光学系を図示の一実施
例に基づいて説明する。

第１図は本発明の撮像および測光光学系を示す図である
。

図示のように第１のレンズ１の後方にはハーフプリズム
２が配設されていて、このハーフプリズム２の接合面２
ａと光軸との交点における法線は光軸に対しθ、の角度
を有するように配設されており、さらにこのハーフプリ
ズム２の第１の反射面２ｂで全反射された光はこのハー
フプリズム２の下面側から出射し、下方に配設されたハ
ーフミラ−５に到達する。

この到達した光がハーフミラ−５で反射され、この反射
点上の法線と反射光とがなす角θ２は、上記θ１と略等
しくなるように配設されている。

なお、上記ハーフミラ−５において反射した光はＡＦセ
ンサー（図示されず）に到達するようになっており、上
記ハーフミラ−５を透過した光はＡＥ（−；サー（図示
されず）に到達するように構成されている。

前記ハーフプリズム２の後方には第２のレンズ３が配設
されており、この第２のレンズ３の後方にはミラー４が
配設され、さらにＬＰＦ１０８と撮像素子１０７とが配
設されて光学系が構成されている。

そして、前記ハーフプリズム２はその接合面２ａが光軸
に対し略２６．５°のように配設し、例えば透過率を７
０％とするとＰ／Ｓ二１１０．８１となる。

また、ハーフプリズム２の接合面２ａで反射された光の
Ｐ成分（ＲＰ　）とＳ成分（Ｒ５）とは略同じ割合で第
１の反射面２ｂで反射されてハーフミラ−５に到達する
。

このハーフミラ−５の配設角度θ２は、２５゜３°とし
、その透過率を３０％とすると、符号Ｂで示した点にお
けるＰ成分とＳ成分との割合はＰ／Ｓ二１／１．３６と
なる。

以上のように、撮像素子へ行く光のＰ／Ｓ比（１１０，
８１）とＡＥセンサー・＼行く光のＰＺＳ比（１／１．
３６）とは、はぼ近い値となる。

このようにすればほぼ適正な露出制御をすることができ
る。

しかし、この時点でもＬＰＦからＰ／Ｓ比を見た場合に
は前述の如＜　Ｐ／Ｓ二Ｉ１０．８１なので理想とする
Ｐ／Ｓ二１／１になって居ない。

そのためには第２図に示すようにすればよい。

即ち、図示のようにＬＰＦ　１０８に対しハーフプリズ
ム２の接合面２ａが角度θゴになるように配設する。こ
の角度は撮像素子１０７の前のＬＦＰ１０８の垂直軸に
対してもθ３の角度を持って居る。従って、このＬＰＦ
１０８で常光線と異常光線に分離されるときに第３図（
ａ）、　（ｂ）に示すように成分毎に分解される。

従って、θ３の時の常光線成分と異常光線成分β　　ｃ
ｏｓθｓ（１＋ｔａｎθｓ　　・Ｐ／Ｓ）となる。

本実施例の場合θ、＝３７°でＰ／Ｓ二１．２４であり
、α／β二１．０３となる。

従ってＬＰＦにとっては両光線成分がほぼ１：１になっ
てＭＴＦの悪化を防げる。

なお、シラーウィンドウの中の品物をショーウィンドウ
越″しに撮影する場合には、外の景色等がガラスによっ
て反射してしまい中の品物だけをはっきりと撮影するこ
とは難しい、このような場合には電子カメラのレンズの
前面に偏光フィルタを使用することがある。

しかし、本発明によれば偏光フィルターを使用すること
によって入射光の偏光成分がある一方の成分に多く偏っ
たとしても、撮像素子とＡＥセンサーへ行く光量の差が
従来例の如く極端に異なってしまうような事にならず、
露光制御が可能となる。尚、ローパスフィルターに°つ
いてはハーフ・プリズム２の後に偏光解消板６を入れる
ので、なんら性能の劣化をきたすことはない。

また、前述の描像素子・＼行く光のＰ／Ｓ比とＡＥセン
サーへ行く光のＰＳ比を更に近づけたい場合にはθ２を
４２．５°とすると透過率が３０％のときにＰ／Ｓ二１
１０．９２となる。このようにすればより一段と適正な
露出制御をすることが可能となる。

〔効果〕

本発明によれば、ハーフプリズムの光軸に対する設置角
度及びハーフ・ミラーやハーフ・プリズムのコートを巧
みにとることにより、ローパスフィルタのＭＴＦ劣化お
よび撮像光学系と測光光学系との光量差のアンバランス
による適正露光の問題の両方を巧みに解決することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の撮像および測光光学系の一実施例を示
す図、第２図は第１図に示すハーフプリズムとローパス
フィルタの位置関係を示す図、第４図は従来の電子カメ
ラの基本構成図、第５，６図は従来の電子カメラに撮像
光学系および測光光学系およびローパスフィルタを追加
した図、第７図は誘電体多層膜のハーフプリズムの分光
特性図の一例を示す図、第８図は空気からガラスに入射
する場合の反射率と透過率とを示す図である。 １・・・・・・第１のレンズ、 ２・・・・・・ハーフプリズム、 ２ａ・・・接合面、 ２ｂ・・・第１の反則面、 ３・・・・・・第２のレンズ、 ４．５・・・・・・ハーフミラ−１ １０７・・・撮像素子、 １０８・・・ローパスフィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、結像光学系の結像面上に撮像素子を配設し、この撮
   像素子の受光面側に不要空間周波数除去用のローパスフ
   ィルタを配設した撮像および測光光学系において、 光学系の中心軸に対し所定の角度で配設されているハー
   フプリズムを透過した偏光のＰ成分とＳ成分とがなす第
   １の比率と、上記ハーフプリズムから出射した反射光の
   光軸上に所定の角度で配設されたハーフミラーを透過し
   た上記反射光の偏光のＰ成分とＳ成分とがなす第２の比
   率とが略等しくなるようにすると共に、 上記ハーフプリズムを上記ローパスフィルタに対し偏光
   のＰ成分とＳ成分との比が略１になるように配設したこ
   とを特徴とする撮像および測光光学系。