JP2009175479A - 観察光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】鋭角に形成することが難しく鈍った形状となりやすいフレネル面の先端部では、拡散光などの迷光が発生する。この迷光に起因するフレアによって生ずる観察画像の画質の低下を抑える。
【解決手段】撮影レンズ１によって形成される像の近傍に配置されたフレネル面３１の先端部を面取り又は階段状にすることによって先端部で発生する迷光がアイポイント方向へ導光されることを防止することができ、良好なファインダー像の観察が可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、観察光学系に関する。本発明の観察光学系は、例えば、一眼レフカメラのファインダーに好適である。

一眼レフカメラ等においては、撮影レンズ（対物レンズ）によってピント板（焦点板）上に形成された物体像を接眼レンズで拡大観察し、撮影画面の構図やピントの確認を行っている。例えば、特許文献１には、一方の面にピント確認のための拡散面、他方の面にフレネル面が形成された開示されたピント板が開示されている。このように撮影レンズによって形成される物体像の近傍にフレネル面を設けることによって、撮影レンズからの光束を効率よく接眼レンズに導光することができる。
特開平６−１０２５７４号公報

しかしながら、フレネル面の先端部は、鋭角に形成することが難しく、鈍った形状となりやすい。この点について、図８を用いて更に説明する。

図８は従来のフレネル面の断面拡大図であり、先端部が鈍って、丸くなっている。図中の点線で示す形状が理想的なフレネル面の先端形状である。観察光学系に用いるフレネル面は、一般にはプラスチックモールド成型で作製される。このため使用する金型形状は、フレネル面と逆の凹形状となる。理想的な先端形状を実現するための金型を作製するためには、先端部がフレネルの先端角度以上に鋭角な治工具を必要とする。このため、耐久性、加工性が問題となり、１〜２μｍより小さい幅の先端形状の加工は非常に難しい。

また、仮に理想的な金型形状にできたとしても、プラスチックモールドの成型性から先端部まで樹脂を転写することは困難である。したがって、実際に形成されるフレネル面の形状は、図８のごとく先端部の丸い形状となっていた。

このため、先端部に入射した光線は、その形状に応じてさまざまな光路をとる迷光となりフレアの原因となっていた。また、観察光学系に用いられるフレネル面は、一般に等間隔の１０μｍから１００μｍ程度のピッチのリング状である。このため、各先端部からの迷光が等間隔で並ぶことにより、回折作用からリング状に色分解されたフレアが観察されることもあった。

本発明は、フレネル面の先端部で発生する拡散光に起因した観察画像の画質の低下を抑えることが可能な観察光学系を提供することを目的とする。

本発明の１つの例示的な観察光学系は、対物レンズによって形成される像の近傍に配置されたフレネル面の先端部を面取りした形状とすることを特徴としている。

本発明の他の例示的な観察光学系は、対物レンズによって形成される像の近傍に配置されたフレネル面の先端部を微小な階段形状とすることを特徴としている。

本発明によれば、フレネル面の先端部で発生する迷光が観察者の眼に進行することを抑制でき、良好な像の観察が可能となる。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。初めに各実施例に共通の構成を説明し、次に各実施例に固有の特徴、構成について説明する。

図１は、本発明の観察光学系を一眼レフカメラのファインダーとして適用した場合の概略図である。

図１において、１は対物レンズとしての撮影レンズである。２はクイックリターンミラーであり、可動可能なハーフミラーで構成される。３はピント板（焦点板）である。４はペンタダハプリズムである。５は接眼レンズである。６はファインダーの射出瞳位置に相当するアイポイントである。アイポイント６は、観察者の目が置かれる位置である。７は銀塩フィルム、もしくはＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子が置かれる撮像面である。

撮影レンズ１を通過した物体からの光束は、クイックリターン２で図中上方に反射し、ピント板３上に結像する。ピント板３上に形成された像は、ペンタダハプリズム４で左右反転され、接眼レンズ５を通過してアイポイント６に至る。撮影時には、クイックリターンミラー２が上方に回動して撮影レンズ１の光路から退避し、撮影レンズ１からの光束を撮像面７上に結像する。

ピント板３の一方の面には、本発明のフレネル面３１が形成され、他方の面には拡散面３２が形成されている。図１では、フレネル面３１と拡散面３２とを同一の部材であるピント板３の両面に形成しているが、それぞれ別の部材に形成しても良い。

図２を用いてフレネル面３２の効果について説明する。

撮影レンズ１により被写体の像が拡散面３２上又はその近傍に形成される。したがって、フレネル面３１は、撮影レンズ１によって形成される像の近傍に位置することになる。図２中の矢印は各像高に至る光線を示す。各像高でフレネル面３１に入射した光線は、正のパワーを持ったフレネル面３１の屈折作用により、接眼レンズ５およびアイポイント６の方向に屈折する。具体的には、フレネル面３１により撮影レンズ１の射出瞳とアイポイント６とが光学的に共役な関係となるようにする。仮にフレネル面３１が無い場合には、特に像高の高い位置の像はアイポイント６方向に向かうことができない。このようにフレネル面３１を撮影レンズ１が形成する像近傍に配置することで、周辺部まで光量的にカゲリの無い状態でファインダー像を観察することができる。

図３は、フレネル面３１を上方からみた図であり、図４はフレネル面３１の断面図である。フレネル面３１は、観察光学系の光軸を中心とした同心のリング状に形成される。フレネル面３１の各輪帯構造の作用面３３の傾斜角θは周辺に行くに従い大きくなり、その高さも周辺に行くに従い高くなっていく。実際のフレネルピッチは１０〜１００μｍ程度であるが、図４ではデフォルメして描いている。

図５は、実施例１のフレネル面の要部拡大断面図である。３３は、前述したように、フレネル面３１の作用面であり、３４は先端部を面取りすることによって形成された面取り面（Ｃ面）である。それぞれの面から垂直に出ている点線は、各面の法線を示し、図中、３５で示す一転鎖線は光軸と平行な線を示す。作用面３３の法線が線３５と成す角を正とすれば、面取り面３４は、線３５に対して負の角度を成すよう形成されている。

作用面３３に入射した光線３６は、図２を用いて説明した作用により、アイポイント６に向かって屈折される。一方、面取り面３４に入射した光線３７は、作用面３３に入射した光線とは逆方向に屈折され、アイポイント６に向かうことは無い。このように作用面３３と面取り面３４とに異なる屈折作用を持たせることで、構造の先端部で発生する迷光がアイポイント方向へ導光されることを防止している。この結果、フレアによるコントラスト低下を防止することができ、良好なファインダー像の観察が可能になる。

また、先端部の形状が全て鈍角で構成されることにより、金型加工治具の先端形状にも自由度が生まれ耐久性、加工性が著しく向上する。

フレネル面３１は、前述したように１０〜１００μｍのピッチで作製されるため、先端部分に入射した光線は屈折作用だけでなく回折の影響も受ける。このため、先端角度は屈折による偏向だけでなく、回折による偏向角も考慮して決定する必要がある。ピッチが細かいほど回折による偏向角度が大きくなる。具体的には、１０μｍピッチで部材の屈折率を１．５とすれば、波長０．５μｍの１次回折光は約２度偏向する。３次回折光まで光軸から遠ざけるように設定するためには、６度の偏向作用も持つように面取り面３４を設定する必要がある。したがって、線３５に対する面取り面３４の法線のなす角が、絶対値で１８度以上となるようにしている。

図６は、実施例２のフレネル面の要部拡大断面図である。実施例１との相違点を中心に説明を行う。本実施例では、フレネル面３１の先端部の５μｍ以下の領域を階段形状としている。

図６において、３８はフレネル面３１の先端部に設けられた階段形状である。先端部に設置された階段形状３８は、図５に示した実施例１の面取り面３４と同様の効果を有する。作用面３３の法線が線３５と成す角を正とすれば、階段形状３８の包絡面の法線は線３５と負の角度を成すことになる。このため、階段形状３８に入射した光線３７は、作用面３３に入射した光線とは逆方向に偏向され、アイポイント６に向かうことは無い。この結果、フレアによるコントラスト低下を防止することができ、良好なファインダー像の観察が可能になる。

また、先端部がこのような階段形状３８であっても、各部分は直角以上の角度で構成されることになり、金型加工治具の先端形状にも自由度が生まれ、耐久性、加工性が著しく向上する。

次に、図７を用いて階段形状３８の偏光作用について詳細に説明する。本実施例のフレネル面３２の先端部には、図７中、３９，４０で示す２段の段差が設けられている。段差３９の部分に入射する光線よりも段差４０に入射する光線が空気中を長く通る光路となることが分かる。このため、２つの光線の同位相のラインは、点線で示される位置となる。幅が数ミクロンの領域では、回折作用によって入射光線が矢印で示す方向に偏向作用を受けることになり、先端部を面取り面とした実施例１と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

一眼レフカメラの概略図である。 フレネル面の作用説明図である。 フレネル面の上面図である。 フレネル面の断面図である。 実施例１のフレネル面の拡大断面図である。 実施例２のフレネル面の拡大断面図である。 実施例２の先端部の形状による効果の説明図である。 従来のフレネル面の拡大断面図である。

符号の説明

１ 撮影レンズ
２ クイックリターン
３ ピント板
４ ペンタダハプリズム
５ 接眼レンズ
６ アイポイント
７ 撮像面
３１ フレネル面
３２ 拡散面
３３ 作用面
３４ 面取り面

Claims (4)

1. 対物レンズによって形成される像を観察者に導光する接眼レンズを備えた観察光学系において、前記対物レンズによって形成される像の近傍にフレネル面を有し、該フレネル面の先端部は面取りした形状であることを特徴とする観察光学系。
2. 対物レンズによって形成される像を観察者に導光する接眼レンズを備えた観察光学系において、前記対物レンズによって形成される像の近傍にフレネル面を有し、該フレネル面の先端部は階段形状であることを特徴とする観察光学系。
3. 前記対物レンズによって形成される像の位置又はその近傍に拡散面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２の観察光学系。
4. 前記フレネル面及び拡散面は同一の部材の一方の面と他方の面にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項３の観察光学系。

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