JP2004070372A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】　カメラ本体前面の省スペース化を図り、デザイン上の自由度を向上させ、更なるカメラの小型化を促進し、小型の測光素子で広い範囲の測光を可能とするカメラを提供すること。
【解決手段】　被写体側から順に、正のパワーを有する入射面５１と、光路を分割する光路分割面５２とを有する第１プリズム５０と、第２プリズム５３とを備え、測光光学系の光路と前記測距光学系の投光系又は受光系の光路とが光路分割面５２を通るようにし、光路分割面５２は、分割した光のうち一方を測光素子５４へ、他方を第２プリズム５３を介して赤外線を投光又は受光する測距素子５５へ導き、測光用の光路中には正のパワーを有する素子５６を配置した。
【選択図】　図７

Description

　本発明は、赤外線等を用いるアクティブ測距装置及び測光装置を備えたカメラ、特にコンパクトカメラに関する。

　一般に、コンパクトカメラでは、図９に示すように、撮影レンズ１０１，ファインダーレンズ１０２，測光光学系１０３，測距光学系１０４及びフラッシュ１０５等は、カメラ本体１００の前面に配置されて構成されている。
　しかし、近年のカメラの小型化に伴い、ファインダーレンズや測光光学系，測距光学系の配置領域が狭まるという問題が生じている。これらカメラ本体の前面に配置されるべき光学系等は何れも被写体に向けた開口部が必要であり、撮影レンズを除いても、フラッシュ，ファインダー系，測光光学系及び測距光学系において少なくとも計５つの開口部が必要となる。
　このため、カメラ本体前面のスペースに配置しなければならない前記光学系の一部を互いに共通化して小型化することが考えられており、実際、ファインダー系と測光光学系とを組み合わせて構成されたものとして、例えば特許文献１が提案されている。
　又、ファインダー系と測距用の赤外線投光装置とを組み合わせたものとして、特許文献２も提案されている。
特開昭５８−１７８３３２号公報 特開平５−１８８２８１号公報 特開昭６３−７０８３５号公報

　しかしながら、前述のファインダー系と測光光学系とを組み合わせたものでは、同じ可視光をファインダー系と測光光学系とで分け合うようになっているため、共に光量が不足して得られる像が暗くなってしまうとういう欠点がある。
　又、特許文献２に開示されているものは、ファインダー系と測距光学系の投光光学系とにおいて光学系の一部を共有させて構成したものであって、元来、双方の視差をなくすことに主眼が置かれたものである。確かに、これによっても、カメラ本体前面の省スペース化に対応できるが、共有の光学系中に配置されている光路分割面を高精度に製作する必要があるため、その光路分割面の製作には困難が伴って、あまり実用的ではない。

　そこで、このような問題点を解決するために、測光光学系と赤外線測距光学系とを組み合わせて構成することも考えられる。実際、このような構成は、特許文献１及び特許文献３により提案されている。これらは、図１０に示すように、測光光学系２０１及び測距光学系２０２において、光学系の一部を共有して構成し、夫々の測光光学系２０１及び測距光学系２０２に用いるための光路が夫々分割されて形成されたものである。
　ところが、これらは何れも一眼レフカメラ用の光学系であり、測距は可視光で行っており、赤外線測距光学系を備えたコンパクトカメラには適用できないものである。

　そこで、本発明は、上記のような従来技術の有する問題点に鑑み、赤外線アクティブ測距装置の光学系と測光光学系とを一部の光路を共有化させて構成することにより、一層小型のカメラを提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明によるカメラは、撮影光学系とは別体に構成された測光光学系と測距光学系とを有するカメラにおいて、
　前記測光光学系の光路と前記測距光学系の投光系又は受光系の光路とが１つの窓を通るようにし、
　前記窓を通る光路中に光路分割手段を設け、分割した光路の一方を前記測光光学系用に用い、他方を前記測距光学系用に用いるようにし、
　前記測光用の光路中のみに配される正のパワーを有する素子を備えたことを特徴とする。

　また、本発明によるカメラは、前記測距光学系は赤外線アクティブ測距装置の光学系であることを特徴とする。

　また、本発明によるカメラは、前記測距光学系は赤外線アクティブ測距装置の光学系であり、
　前記光路分割手段が、赤外線を選択的に透過または反射し得る素子により構成されていることを特徴とする。

　また、本発明によるカメラは、前記正のパワーを有する素子は平面光学素子レンズであることを特徴とする。

　また、本発明によるカメラは、前記正のパワーを有する素子はフレネルレンズであることを特徴とする。

　また、本発明によるカメラは、前記正のパワーを有する素子は凸レンズであることを特徴とする。

　また、本発明によるカメラは、前記光路分割手段は、被写体側から順に、凸の非球面入射面と光路分割面とを備えた第１プリズムと、前記光路分割面を透過した光を測距素子へ導く第２プリズムとにより構成されていることを特徴とする。

　また、本発明によるカメラは、前記光路分割手段は、被写体側から順に、凸の非球面入射面と光路分割面とを備えたプリズムにより構成されていることを特徴とする。

　また、本発明によるカメラは、前記光路分割面の法線と光軸とのなす角をｉ、プリズムの屈折率をＮとするとき、
　ｉ＜sin^-1（１／Ｎ）
　を満足し、分割する光量の配分を決定することを特徴とする。

　また、本発明によるカメラは、前記光路分割面にコーティングを施したことを特徴とする。

　更に、本発明によるカメラは、前記光路分割手段は、被写体側から順に、正のパワーを有する凸レンズと、光路分割面とが配置されて構成されていることを特徴とする。

　本発明によるカメラは、測光光学系と測距光学系の入射窓を１つにしてカメラ本体前面の省スペース化を図ることができるため、デザイン上の自由度を向上させることが可能なうえ、更なるカメラの小型化を促進することができる。また、測光用の光路中に正のパワーを有する素子を配置したので、小型の測光素子で広い範囲の測光が可能となる。

　本発明のコンパクトカメラに備えられている測光，測距光学系は、図８に示した従来例に用いられているような互いに独立した測光光学系１０３と測距光学系１０４とによる構成とはせず、図７に示すように、図示しない被写体側から順に、正のパワーを有する入射面５１と、光路を分割する光路分割面５２とを有する第１プリズム５０と、第２プリズム５３とを備えて構成されている。この光路分割面５２は、分割した光のうち一方を測光素子５４へ、他方を第２プリズム５３を介して赤外線を投光又は受光する測距素子５５へ導き得るように配置されている。
　又、測光用の光路中には正のパワーを有する素子５６が配置されている。この素子５６は、回折型格子やフレネルレンズの如き平面光学素子レンズである。尚、このレンズに代えて通常のレンズを用いることも可能である。

　又、本発明のカメラでは、測距は主に視野の中心近傍で行われるため、広い画角を必要としないが、測光は視野がほぼカバーされなければならないため、測光範囲は測距範囲より広い画角を確保する必要がある。尚、図７において、測光用の光路中に配置されている正のパワーを有する素子５６は、小型の測光素子で広い範囲の測光を可能とするものである。

　このように、本発明のカメラでは、測光光学系と測距光学系との光路の一部を共有化しているので、測光光学系及び測距光学系へ入射光を導くための入射窓を共有することができる。よって、カメラ本体前面の省スペース化を促進でき、一層のカメラのコンパクト化を図ることができる。

　以下、図示した実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。

　図１は、本実施例のカメラに用いられる測光，測距光学系の構成を示す図である。図のように、本実施例に用いられる測光光学系と測距光学系とは、その光路の一部を光学系１０を設けることにより共有させて構成される。光学系１０は、図示しない被写体側から順に、凸の非球面の入射面１と光軸に対し約４５°の角度をなす光路分割面２とを備えた第１プリズム３と、光路分割面２を透過した光を測距素子５へ導く第２プリズム４とにより構成されている。又、光路分割面２には、測距用の赤外線を選択的に透過し得るコールドミラーが用いられている。
　一方、光路分割面２により反射された光の射出面にはフレネルレンズ６が形成されている。そして、このフレネルレンズ６を通過した光は、フレネルレンズ６の下方に配置されている測光素子７に入射するようになっている。

　光路分割面２には、前述のように、コールドミラーが用いられているため、入射した光線を赤外光と可視光とに分割することができ、測距素子５へは赤外光のみを、測光素子７へは可視光のみを夫々導くことができるようになっている。このため、各素子へ導かれる入射光線の利用効率を向上させることができる。更に、測距素子５及び測光素子７の夫々前方に、可視光カットフィルター，赤外光カットフィルターを配置する必要がなく、測光，測距光学系の小型化を図ることができる。
　又、光路分割面２により反射された光の射出面にフレネルレンズ６を形成したことにより、小型の測光素子で広い視野範囲の測光が可能になる。尚、このフレネルレンズ６に代えて、回折作用を用いた作用面（以下、ＤＯＥという）を用いても同様の効果を得ることができる。又、通常のレンズに置き換えても差し支えない。

　更に、図２に示す光学系１０'のように、光軸に対する光路分割面２の角度を図１に示したものとは変えて構成することや、測光素子７と測距素子５との配置位置を逆にすることも可能である。
　但し、このように構成する場合には、光路分割面２には、赤外線を選択的に反射し得る特性を有しているものを用い、フレネルレンズ６も第２プリズム４の射出面４ａと測光素子７との間に配置することになる。
　又、この場合には、第２プリズム４側の光路長を第１プリズム３の反射側の光路長よりも短く形成することができる。
　従って、図１中に示した測距素子５のような、結像光学系のバックフォーカスを長く形成しなければならない凸レンズを備えた狭窄型の赤外発光ダイオード（以下、ＩＲＬＥＤという）を測距素子として用いる場合には、測距素子を光路分割面２の透過側の光路中に配置する方が有利である。

　又、測光光学系中に正のパワーを有する素子（例えばフレネルレンズ６）を配置する場合には、第１プリズム３の結像位置から離れた位置に配置することが好ましく、光路分割面２を透過又は反射した後のプリズムの光路長も短く形成する方がよい。
　よって、図２に示した構成において、測距素子５が受光素子或いは平面型のＩＲＬＥＤの投光素子を用いたものである場合、測距素子５を光路分割面２の反射側に配置することが可能であれば、測光素子７は光路分割面２の透過側に配置することが好ましい。

　図３は、本実施例のカメラに用いられる測光，測距光学系の構成を示す図である。図のように、本実施例に用いられる測光光学系と測距光学系とは、その光路の一部を光学系２０を設けることにより共有させて構成される。光学系２０は、図示しない被写体側から順に、凸の非球面の入射面１と光軸に対し約４５°の角度をなす光路分割面２とを備えた第１プリズム３と、光路分割面２を透過した光を測光素子７へ導く第２プリズム４とにより構成されている。光路分割面２には、ハーフミラーが用いられている。
　又、第２プリズム４の射出面４ａと測光素子７との間には、凸レンズ８が配置されている。本実施例では、光路分割面２にはハーフミラーが用いられているため、入射光を赤外光と可視光とに分割することはできない。
　しかし、光路分割面２に反射膜を施し、凸レンズ８と測光素子７との間に赤外光カットフィルター９を、光路分割面２による反射光の射出面３ａと測距素子５との間に可視光カットフィルター１１を夫々配置すれば、第１実施例に示した光学系１０と同様の効果を得ることができる。
　尚、このとき、測距用の光量確保のため、測距素子５に多めに光が届くように、光路分割面２に施す反射膜により光の反射量を透過量よりも多く設定するとよい。特に、本実施例では、凸レンズ８を測光素子７側に配置したことによって、小型の測光素子で広い視野範囲の測光が可能になっている。

　尚、本実施例においても、測距素子５が受光素子或いは平面型のＩＲＬＥＤの投光素子を用いたものである場合、測距素子５を光路分割面２の反射側に配置することが可能であれば、測光素子７を光路分割面２の透過側に配置することが好ましい。

　図４は、本実施例のカメラに用いられる測光，測距光学系の構成を示す図である。図のように、本実施例に用いられる測光光学系と測距光学系とは、その光路の一部を光学系３０を設けることにより共有させて構成される。
　光学系３０は、図示しない被写体側から順に、凸の非球面の入射面２１と光軸に対し約３０°の角度をなす光路分割面２２とを備えたプリズム２３のみにより構成されている。
　光路分割面２２は、特にコーティング等を施さずとも、光路分割面２２と光軸とのなす角度を調整して分割する光量の配分を決定することができるようになっている。このとき、光路分割面２２の法線と光軸とのなす角度をｉ，プリズム２３の屈折率をＮとすると、ｉ＜sin^-1（１／Ｎ）を満足するように前記光路分割面２２を形成しないと、光路分割面２２において入射光が全反射してしまうことになる。
　本実施例に用いる光学系３０では、第１，第２実施例において示したような第２プリズム４を用いていないため、光路分割面２２から測距素子５に至る光路をその光軸が斜めに傾くように形成でき、奥行き方向を短くすることができる。
　又、光路分割面２２による反射光の射出面には、他の実施例と同様にフレネルレンズ６を配置しているが、これに代えてＤＯＥやレンズ等の素子を配置してもよいことは云うまでもない。
　尚、フレネルレンズ６と測光素子７との間には、赤外光カットフィルター９が配置されている。

　又、本実施例のカメラに用いられる光学系３０は、図５に示すように、光路分割面２２にコーティングを施すことにより、入射光の全反射を防止し、更に光路分割面２２に任意の特性を備えることにより、測距素子５及び測光素子７夫々へ到達する光路を適切に分割することが可能である。

　尚、このとき、光路分割面２２が全反射の条件を満たしていない場合でも、かかる分割面の特性をより任意にコントロールするために、コーティングを施すことは有用である。又、光路分割面２２にコールドミラーを用いてもよい。

　図６は、本実施例のカメラに用いられる測光，測距光学系の構成を示す図である。図のように、本実施例に用いられる測光光学系と測距光学系とは、その光路の一部を光学系４０を設けることにより共有させて構成される。
　光学系４０は、図示しない被写体側から順に、正のパワーを有する凸レンズ３１と、光路を分割する光路分割面３２とが配置されて構成される。光路分割面３２には、測距用の赤外光を選択的に透過するコールドミラーが用いられている。そして、光路分割面３２の透過側には、測距素子５が配置されており、又、光路分割面３２の反射により形成される光路側には測光素子７が配置されている。
　光路分割面３２と測光素子７との間には凸レンズ８が配置されている。

　前述のように、本実施例では、光路分割面３２にコールドミラーを用いているため、入射した光を赤外光と可視光とに分割することができ、測距素子５へは赤外光のみを、測光素子７へは可視光のみが導かれるようになっている。このため、入射光線の利用効率を向上させることが可能になる。
　更に、光路分割面３２と測距素子５との間に赤外光カットフィルターを配置する必要がなく、又、測光素子７と凸レンズ８との間に可視光カットフィルターを配置する必要もないため、測光，測距光学系の小型化を図ることができる。
　又、測光素子７側に凸レンズ８を配置したことにより、小型の測光素子で広い視野範囲の測光が可能になる。

　更に、本実施例に示した光学系４０は、被写体からの光の入射面を凸レンズ３１を用いて構成しているので、光路分割面３２の前側にレンズ面を２面有することになる。従って、この面毎の曲率半径をプリズムを用いて構成したものよりも大きくすることが可能になるため、被写体側への出っ張りを小さくとどめることができ、カメラへ搭載する際にレイアウト上有利である。

本発明の実施例１のカメラに用いられる測光，測距光学系の構成を示す図である。 本発明の実施例１のカメラに用いられる測光，測距光学系の別の構成を示す図である。 本発明の実施例２のカメラに用いられる測光，測距光学系の構成を示す図である。 本発明の実施例３のカメラに用いられる測光，測距光学系の構成を示す図である。 本発明の実施例３のカメラに用いられる測光，測距光学系の別の構成を示す図である。 本発明の実施例４のカメラに用いられる測光，測距光学系の構成を示す図である。 本発明によるカメラに用いられる測光，測距光学系の構成を示す図である。 従来のカメラに用いられる測光，測距光学系の構成を示す図である。 従来のコンパクトカメラ本体の斜視図である。 一眼レフカメラに用いられている測光，測距光学系の構成を示す概略図である。

符号の説明

　１，２１，５１　　　　　　　入射面
　２，２２，３２，５２　　　　光路分割面
　３，５０　　　　　　　　　　第１プリズム
　４，５３　　　　　　　　　　第２プリズム
　４ａ　　　　　　　　　　　　射出面
　５，５５　　　　　　　　　　測距素子
　６，５６　　　　　　　　　　フレネルレンズ
　７，５４　　　　　　　　　　測光素子
　８，３１　　　　　　　　　　凸レンズ
　９　　　　　　　　　　　　　赤外光カットフィルター
　１０，１０'，２０，３０，４０　光学系
　１１　　　　　　　　　　　　可視光カットフィルター
　２３　　　　　　　　　　　　プリズム

Claims (11)

1. 　撮影光学系とは別体に構成された測光光学系と測距光学系とを有するカメラにおいて、
   　前記測光光学系の光路と前記測距光学系の投光系又は受光系の光路とが１つの窓を通るようにし、
   　前記窓を通る光路中に光路分割手段を設け、分割した光路の一方を前記測光光学系用に用い、他方を前記測距光学系用に用いるようにし、
   　前記測光用の光路中のみに配される正のパワーを有する素子を備えたことを特徴とするカメラ。
2. 　前記測距光学系は赤外線アクティブ測距装置の光学系であることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
3. 　前記測距光学系は赤外線アクティブ測距装置の光学系であり、
   　前記光路分割手段が、赤外線を選択的に透過または反射し得る素子により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
4. 　前記正のパワーを有する素子は平面光学素子レンズであることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
5. 　前記正のパワーを有する素子はフレネルレンズであることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
6. 　前記正のパワーを有する素子は凸レンズであることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
7. 　前記光路分割手段は、被写体側から順に、凸の非球面入射面と光路分割面とを備えた第１プリズムと、前記光路分割面を透過した光を測距素子へ導く第２プリズムとにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
8. 　前記光路分割手段は、被写体側から順に、凸の非球面入射面と光路分割面とを備えたプリズムにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
9. 　前記光路分割面の法線と光軸とのなす角をｉ、プリズムの屈折率をＮとするとき、
   　　　ｉ＜sin^-1（１／Ｎ）
   　を満足し、分割する光量の配分を決定することを特徴とする請求項８に記載のカメラ。
10. 　前記光路分割面にコーティングを施したことを特徴とする請求項８に記載のカメラ。
11. 　前記光路分割手段は、被写体側から順に、正のパワーを有する凸レンズと、光路分割面とが配置されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。