JP2012123151A - 焦点板及びこれを用いた測光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な加工方法を用いることなく、様々な交換レンズに対応した精度の良い測光を行う為の焦点板を提供すること。
【解決手段】 光を拡散する拡散面と、第1の屈折力を有する第1のレンズ部と、前記第1のレンズ部よりも屈折力の強い第2のレンズ部とを配置したフレネルレンズ面を有した焦点板であって、前記第2のレンズ部は前記フレネルレンズ面の中心からの距離に応じて屈折力が弱まることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明はカメラに用いられる焦点板及びこれを用いた測光装置に関するものである。

従来より一眼レフカメラには撮影レンズの結像位置（撮像面との共役面）に焦点板が組み込まれている。該焦点板は片面に拡散性を有するマット面が形成されており、該マット面はピント合わせに用いられる。また、一方の面にはフレネルレンズが形成されており、撮影レンズの射出瞳をファインダー光学系のアイポイントに結像させる作用を持っている。

また、一眼レフカメラに用いられる測光装置として前記焦点板の拡散光の一部を利用するものが提案されている（特許文献１）。

図8は従来から提案されている測光装置の構成を表す図である。図中８１は撮影レンズ、8２はクイックリターンミラー、8３は撮像素子、8４は焦点板、8５はペンタプリズム（もしくはペンタダハミラー）、8６は接眼レンズ、8７は測光レンズ、8８は測光センサー、8９は接眼レンズの光軸を表している。このような構成において、前記撮影レンズ8１からの光はクイックリターンミラー8２でカメラ上方に反射され焦点板8４上に結像される。前記焦点板8４に設けられたマット面により拡散された光の一部は測光レンズ8７を通して、測光センサー8８に入射する。ここで、前記焦点板8４から測光レンズ8７を介して測光センサー8８に到達する光は、焦点板8４から斜めに射出される光81０近傍の光束となる。

図9は前記焦点板9４に設けられたマット面の拡散特性の一例を表すグラフである。該グラフは横軸がマット面に垂直な方向からの角度であり、縦軸が該方向への拡散光の相対強度を表している。グラフから明らかなように、マット面にほぼ垂直な方向に拡散光が集中しており、２°以上の角度ではほぼ光量が０となっている。マット面から射出される光束は該マット面の拡散特性に撮影レンズのＦ値に応じた光束を乗じて算出される。図10は前記マット面とＦ値の異なる撮影レンズとの組み合わせによる拡散光の特性を表したグラフである。縦軸及び横軸は図9と同様に表している。撮影レンズのＦ値が２程度までであれば１０°以上の範囲まで拡散光が十分にある一方で、Ｆ５．６よりも暗い撮影レンズでは１０°付近での拡散光量はかなり減少していることがわかる。

ここで、前述した焦点板8４から斜めに射出される光81０の方向は前記ペンタプリズム8５の形状及び測光レンズ8７、測光センサー8８の配置により決まるものであるが、焦点板8４の面法線からおよそ６°から１１°程度の角度をもった方向となっている。

そのため、撮影レンズのＦ値がＦ４よりも明るいレンズであれば前記測光センサーに到達する光量は十分であるが、Ｆ値がＦ５．６よりも暗いレンズの場合極端に測光センサーに到達する光量が減少し、低輝度限界の低下、測光誤差、測光ばらつきが生じやすくなる。

上記問題を解決する為、従来より前記焦点板8４のマット面と反対側に設けられているフレネルレンズを工夫したものが提案されている（特許文献２）。

特開平08-043877号公報 特開2007-206169号公報

しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、フレネルレンズの加工が複雑になったり、さまざまな交換レンズに対応することが困難であるといった問題がある。そこで、本発明の例示的な目的は、複雑な加工方法を用いることなく、様々な交換レンズに対応した精度の良い測光を行う為の焦点板及び測光装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の焦点板は、
光を拡散する拡散面と、
第1の屈折力を有する第1のレンズ部と、
前記第1のレンズ部よりも屈折力の強い第2のレンズ部とを配置したフレネルレンズ面を有した焦点板であって、
前記第2のレンズ部は前記フレネルレンズ面の中心からの距離に応じて屈折力が弱まることを特徴とする。

また、本発明の焦点板および測光装置は、
拡散面とフレネルレンズ面を有する焦点板と、
接眼レンズと、
前記接眼レンズ近傍で、接眼レンズの光軸からはずれた位置に配置された測光レンズと、
前記測光レンズからの光を受光する測光センサとを備えた測光装置であって、
前記焦点板に設けられたフレネルレンズ面は第1の屈折力を有する第1のレンズ部と、
前記第1のレンズ部よりも屈折力の強い第2のレンズ部とを有し、
前記第2のレンズ部の屈折力は所定の条件式を満足することを特徴とする
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。

複雑な加工方法を用いることなく、様々な交換レンズに対応した精度の良い測光を行う為の焦点板が提供できる。

本発明の測光装置の構成を表す図である 本発明の測光装置の焦点板を説明する図である 本発明の測光装置の構成を表す展開図である 撮影レンズのＦ値とフレネルレンズ部に必要な屈折力の関係を表す図である 測光レンズの配置とフレネルレンズ部に必要な屈折力の関係を表す図である 焦点板上の位置とフレネルレンズ部に必要な屈折力の関係を表す図である 焦点板上の位置とフレネルレンズ部に必要な屈折力の関係を表す図である 従来の測光装置の構成を表す図である 焦点板のマット面の拡散特性を表す図である マット面と撮影レンズとの組み合わせによる拡散光の特性を表す図である

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。

［実施例１］
図１本発明の測光装置の構成を表す図である。図中１は撮影レンズ、２はクイックリターンミラー、３は撮像素子、４は焦点板、５はペンタプリズム（もしくはペンタダハミラー）、６は接眼レンズ、７は測光レンズ、８は測光センサー、９は接眼レンズの光軸を表している。このような構成において、前記撮影レンズ１からの光はクイックリターンミラー２でカメラ上方に反射され焦点板４上に結像される。前記焦点板４に設けられたマット面により拡散された光の一部は測光レンズ７を通して、測光センサー８に入射する。ここで、前記焦点板４から測光レンズ７を介して測光センサー８に到達する光は、焦点板４から斜めに射出される光1０近傍の光束となる。

図２は前記焦点板４の拡大図である。焦点板４の片面にはマイクロレンズなどにより形成されているマット面４１とその他方の面にはフレネルレンズ４２、４３が形成されている。ここでフレネルレンズは、特定の撮影レンズの射出瞳位置と前記接眼レンズ９の入射瞳位置が結像関係となるように焦点距離を決められたフレネルレンズ部４２と該フレネルレンズ部４２よりも屈折力の強いフレネルレンズ部４３からなっている。

図３は前記撮影レンズ１の射出瞳３１から測光センサー８までの光路を前記ペンタプリズム５を展開して書いたものである。前記撮影レンズ１の射出瞳３１から出た光は、前記焦点板４のフレネルレンズ部４２、４３で曲げられた後、マット面４１によって拡散される。マット面４１から出た光の大部分は接眼レンズ６の入射瞳に向い、一部の光が測光レンズ７を通して、測光センサー８に到達する。しかしながら、前述したように撮影レンズのF値がF4よりも暗いレンズでは、前記マット面４１で拡散された光でも測光センサーへ到達する光はかなり減少してしまう。そこで、本発明の測光装置に用いる焦点板４のフレネルレンズ部には撮影レンズのF値がF4よりも暗い場合でも測光センサーに光が導かれるように、フレネルレンズ部４３を設けている。この時フレネルレンズ部４３の焦点板中心付近に必要となる屈折力は以下の式で与えられる。

ここで、
φ：フレネルレンズ部４３の屈折力
N：焦点板の屈折率、
F：撮影レンズのF値
d2：図３に示している焦点板の厚み
d3：図３に示している焦点板マット面から測光レンズまでの空気換算光路長
d4：図３に示している接眼レンズ光軸から測光レンズ光軸までの高さ
である。

（２）式は焦点板中心に結像する光束のうちもっとも光軸から離れた位置を通る光線が測光レンズ中心に到達するために必要な屈折力を表している。

図４はN=1.49171、d2=1.5、d3=40、d4=10とした時の撮影レンズの各F値に応じて必要なフレネルレンズ部の屈折力を表したグラフである。これによれば、F8でφ=2.91といった屈折力が必要であることがわかる。

ここで実際にはN、d2はどのような焦点板においても一定であることが多く、さらには、焦点板中心付近に必要な屈折力は主にd4/d3で表される数値に比例することになる。

図５は該d4/d3と焦点板中心付近に必要な屈折力の関係を表した図でF＝8としている。
ここで、撮影レンズのF値としてはF８程度までを考慮すれば、測光装置として十分であるため、測光レンズの配置に応じて焦点板中心付近の屈折力は測光レンズの配置に応じて図５のグラフに沿った屈折力を設定すればよい。

また、焦点板中心から離れた位置に結像する光束を測光レンズ中心に導くために必要なフレネルレンズ部４３の屈折力は以下の式で与えられる

ここで、
φ：フレネルレンズ部４３の屈折力
N：焦点板の屈折率、
F：撮影レンズのF値
d1：撮影レンズ射出瞳から焦点板マット面までの空気換算光路長
d3：図３に示している焦点板マット面から測光レンズまでの空気換算光路長
d4：図３に示している接眼レンズ光軸から測光レンズ光軸までの高さ
d5：図3に示している焦点板中心からの距離
である。

図6は、N=1.49171、ｄ１＝50、d3=55、d4=10、F＝8とした時の焦点板中心からの距離に応じて必要なフレネルレンズ部の屈折力を表したグラフである。これによれば、焦点板中心からの距離が6mmでφ=0.0633といった屈折力が必要であることがわかる。また、焦点板中心からの距離が遠くなるほど必要な屈折力は小さくなることがわかる。

図７は、前記撮影レンズの射出瞳から焦点板マット面までの空気換算光路長および前記d4/d3を実際に存在しうる範囲で振ったときの焦点板中心からの距離に応じた、前記フレネルレンズ部４３に必要な屈折力を表している。ここで、各線は以下の条件でのグラフとなっている。
７１：射出瞳距離＝４０mm、 d4/d3=0.25
７２：射出瞳距離＝２００ｍｍ d4/d3=0.25
７３：射出瞳距離＝４０ｍｍ d4/d3=0.11
７４：射出瞳距離＝２００ｍｍ d4/d3=0.11
７５：７１と７２の平均
７６：７３と７４の平均
実際の測光装置においては、d4/d3はカメラ内の測光レンズの配置によって決まるため、d4/d3は固定値とし、さまざまな撮影レンズの射出瞳に応じた屈折力の範囲で前記フレネルレンズ部の屈折力を設定すればよい。例えば図７の太線で示した７５および７６の屈折力のように、想定される撮影レンズの射出瞳のもっとも短いものと長いものとの平均をとってもよい。また、必ずしも焦点板の中心からの距離に応じて図７に示しているような線上に屈折力を設定しなくてもよく、前記射出瞳の近い場合と遠い場合の間の屈折力に前記フレネルレンズ部の屈折力が設定されていればよい。

下記式（１）はこれを表しており、前記撮影レンズの射出瞳から焦点板マット面までの空気換算光路長および前記d4/d3を実際に存在しうる範囲内において必要な屈折力を設定すればよいことを表している。

0.03≦φ≦0.16 ・・・（１）
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。

１ 撮影レンズ
２ クイックリターンミラー
３ 撮像素子
４ 焦点板
５ ペンタプリズム（もしくはペンタダハミラー）
６ 接眼レンズ
７ 測光レンズ
８ 測光センサー
９ 接眼レンズの光軸
１０ 測光レンズの光軸
４１ マット面
４２ フレネルレンズ
４３ フレネルレンズ

Claims (3)

1. 光を拡散する拡散面と、
   第1の屈折力を有する第1のレンズ部と、
   前記第1のレンズ部よりも屈折力の強い第2のレンズ部とを配置したフレネルレンズ面を有した焦点板であって、
   前記第2のレンズ部は前記フレネルレンズ面の中心からの距離に応じて屈折力が弱まることを特徴とする焦点板。
2. 前記第2のレンズ部は非周期的に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の焦点板。
3. 拡散面とフレネルレンズ面を有する焦点板と、
   接眼レンズと、
   前記接眼レンズ近傍で、接眼レンズの光軸からはずれた位置に配置された測光レンズと、
   前記測光レンズからの光を受光する測光センサとを備えた測光装置であって、
   前記焦点板に設けられたフレネルレンズ面は第1の屈折力を有する第1のレンズ部と、
   前記第1のレンズ部よりも屈折力の強い第2のレンズ部とを有し、
   前記第2のレンズ部の屈折力は下記の条件式を満足することを特徴とする測光装置。
   0.03≦φ≦0.16 ・・・（１）
   ここでφは前記第2のレンズ部の屈折力を表す。