JP4891671B2 - 測光機能付きカメラおよびカメラ用光学素子 - Google Patents

Description

本発明は、測光機能付きカメラに関し、特に、ファインダ上の被写体像に、合焦状態表示や合焦位置表示などの補助情報の表示を重ねて行う機能をもった測光機能付きカメラおよびこれに用いる光学素子に関する。

現在、多くのカメラが自動焦点調節（ＡＦ）機能および自動露出調節（ＡＥ）機能を備えており、これらの機能に関連した様々な情報を撮影者に提示する必要がある。また、この他にも、撮影可能枚数、バッテリの残量、フラッシュ光の動作状態など、撮影者に提示すべき情報は様々である。これらの情報は、ファインダを備えたカメラの場合、通常、ファインダ上の被写体像に重ねて提示される。撮影者は、ファインダを覗くことにより、被写体像（撮影に必要な本来の情報）とともに、これらの付随的な情報（以下、補助情報という）を同時に確認することができる。

たとえば、下記の特許文献１には、焦点検出領域に関する情報をファインダ上の被写体像に重ねて表示する技術が開示されている。また、下記の特許文献２には、ファインダスクリーン上に補助情報の投影像を形成させ、種々の補助情報をファインダ上の被写体像に重ねて表示する技術が開示されている。
特開２００２−０７２３３１号公報 特開２００４−１３３３４６号公報

自動露出調節（ＡＥ）機能を備えたカメラには、適正露出を決定するために測光手段が必要になる。この測光手段は、撮影用レンズから入射した被写体光の強度を測定する機能を有し、構造上、ファインダへ向かう被写体光の一部を分岐光として取り出し、この分岐光の強度を測定する機構を採るものも少なくない。ところが、ファインダ上の被写体像に種々の補助情報を重ねて表示する場合、ファインダへ向かう光には、本来の強度測定の対象となる被写体光だけでなく、補助情報を表示するための光までが含まれてしまう。たとえば、合焦状態になったときに点灯するＬＥＤを内蔵させ、このＬＥＤからの光をファインダへ導き、ファインダ上でこのＬＥＤの点灯／消灯状態を視認できる機能をもったカメラの場合、当該ＬＥＤからの光が測光手段に混入してしまうと、被写体に対する正確な測光を行うことができなくなる。

このような問題を解決するため、たとえば、前掲の特許文献２などには、ファインダ上に補助情報の表示を行っている間は、ＡＦ機能およびＡＥ機能を停止させる処理を行う技術が開示されている。このような時分割制御を行えば、補助情報を表示するための光が、ＡＥ用の測光機能に影響を及ぼすことはなくなる。しかしながら、ファインダ上への補助情報の表示機能とＡＥ用の測光機能とを同時に利用することができなくなるため、使用形態に様々な制約が課されるという弊害が生じることになる。

そこで本発明は、ファインダ上への補助情報の表示機能とＡＥ用の測光機能とを同時に利用した場合にも、正確な測光を行うことが可能な測光機能付きカメラおよびこれに用いる光学素子を提供することを目的とする。

(1) 本発明の第１の態様は、
撮影用レンズから入射した被写体光をファインダへと導く光学手段と、
ファインダ上の被写体像に重ねて提示する補助情報の表示を行うための補助光を生成し、被写体光にこの補助光を合成することにより合成光を生成する補助光合成手段と、
ファインダへ向かう合成光の一部を分岐光として取り出す光分岐手段と、
取り出した分岐光の強度を測定して、適正露出を決定する測光手段と、
を備える測光機能付きカメラにおいて、
補助光合成手段に、被写体光と補助光とが相互に異なる偏光特性をもつような合成光を生成する機能をもたせ、
光分岐手段と測光手段との間に、偏光特性の相違を利用して被写体光と補助光とを分離する補助光分離手段を設け、補助光を除外した光が測光手段に入射するようにしたものである。

(2) 本発明の第２の態様は、上述した第１の態様に係る測光機能付きカメラにおいて、
合焦状態もしくは合焦位置を示す補助情報を被写体像に重ねてファインダ上に表示するようにしたものである。

(3) 本発明の第３の態様は、上述した第１または第２の態様に係る測光機能付きカメラにおいて、
補助光合成手段に、無偏光の被写体光に対して、直線偏光のかかった補助光を合成することにより合成光を生成する機能をもたせ、
補助光分離手段が、補助光のもつ直線偏光特性を利用して、補助光の分離を行うようにしたものである。

(4) 本発明の第４の態様は、上述した第３の態様に係る測光機能付きカメラにおいて、
補助光合成手段を、
補助光を生成するためのＬＥＤ光源と、
ＸＹ直交座標系を定義したときに、当該座標系のＸＹ平面を主面とする平板状構造をもち、側面から導入した光を、当該座標系の任意の（ｘ，ｙ）座標位置において回折させることにより、直線偏光のかかった補助光として外部へ導出する機能をもった透明な平板状回折素子と、
ＬＥＤ光源が生成した光を平板状回折素子の側面へと導く導光部材と、
によって構成したものである。

(5) 本発明の第５の態様は、上述した第４の態様に係る測光機能付きカメラにおいて、
平板状回折素子を、
平板状領域に充填された液晶からなる液晶本体層と、
この液晶本体層の上面に配置され、ＸＹ直交座標系のＹ軸方向に平行な多数の透明線状電極が形成され、全体が透明な板状構造体からなる上部電極層と、
液晶本体層の下面に配置され、ＸＹ直交座標系のＸ軸方向に平行な多数の透明線状電極が形成され、全体が透明な板状構造体からなる下部電極層と、
を有する積層構造体によって構成し、上部電極層に形成された特定の透明線状電極と、下部電極層に形成された特定の透明線状電極と、を選択し、これら選択された一対の透明線状電極に対して、所定の駆動電圧を印加することにより、この一対の透明線状電極の交点位置において、液晶本体層内に導入された光を、ＸＹ平面に直交するＺ軸方向に回折させて射出する機能を果たせるようにしたものである。

(6) 本発明の第６の態様は、上述した第１〜第５の態様に係る測光機能付きカメラにおいて、
補助光分離手段として、偏光板を用いるようにしたものである。

(7) 本発明の第７の態様は、上述した第１〜第５の態様に係る測光機能付きカメラにおいて、
補助光分離手段として、コレステリック液晶を用いた偏光分離素子を用いるようにしたものである。

(8) 本発明の第８の態様は、上述した第３〜第５の態様に係る測光機能付きカメラにおいて、
補助光分離手段として、コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子と１／４波長板との積層構造体を用いるようにしたものである。

(9) 本発明の第９の態様は、上述した第８の態様に係る測光機能付きカメラにおいて、
補助光合成手段に、主として特定波長域に属する波長特性をもち、直線偏光のかかった補助光を生成する機能をもたせ、
コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子として、当該特定波長域の円偏光がかかった光を選択的に反射する性質をもった素子を用い、この平板状偏光分離素子を透過した光を測光手段に導くようにしたものである。

(10) 本発明の第１０の態様は、
撮影用レンズから入射した被写体光をファインダへと導く光学手段と、
ファインダ上の被写体像に重ねて提示する補助情報の表示を行うための補助光を生成し、被写体光に補助光を合成することにより被写体光と補助光とが相互に異なる偏光特性をもつような合成光を生成する補助光合成手段と、
ファインダへ向かう合成光の一部を分岐光として取り出す光分岐手段と、
分岐光の強度を測定して、適正露出を決定する測光手段と、
を備える測光機能付きカメラに用いる光学素子を、
光分岐手段と測光手段との間に配置するのに適した形態を有し、補助光を除外した光が測光手段に入射するように、偏光特性の相違を利用して被写体光と補助光とを分離する光学特性を有する素子により構成したものである。

(11) 本発明の第１１の態様は、上述した第１０の態様に係る測光機能付きカメラ用光学素子を、補助光のもつ直線偏光特性を利用して、直線偏光特性を有する光を除外し、直線偏光特性を有しない光を測光手段へと導く機能をもった素子によって構成したものである。

(12) 本発明の第１２の態様は、上述した第１１の態様に係る測光機能付きカメラ用光学素子を、コレステリック液晶を用いた偏光分離素子を利用して構成し、直線偏光特性を有する光の分離を行うことができるようにしたものである。

(13) 本発明の第１３の態様は、上述した第１２の態様に係る測光機能付きカメラ用光学素子を、コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子と１／４波長板との積層構造体によって構成したものである。

(14) 本発明の第１４の態様は、上述した第１３の態様に係る測光機能付きカメラ用光学素子において、コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子として、補助光のもつ特定波長域の円偏光がかかった光を選択的に反射する性質をもった素子を用いるようにしたものである。

本発明に係る測光機能付きカメラによれば、補助情報の表示を行うための補助光として、被写体光の偏光特性とは異なる偏光特性をもった光を用いるようにし、測光手段の手前に設けた補助光分離手段において、この偏光特性の差を利用して補助光が測光手段に入射するのを妨げるようにしたため、ファインダ上への補助情報の表示機能とＡＥ用の測光機能とを同時に利用した場合でも、正確な測光を行うことが可能になる。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の基本的実施形態に係る測光機能付き一眼レフカメラの主たる構成要素の配置を示す側面基本構成図である。この図は、本発明の構成に必要な必須構成要素およびその機能を説明するために必要な構成要素を模式的に示すものであり、カメラに必要なすべての構成要素を示すものではない。なお、図における一点鎖線は、光の光路を示している。

被写体１０からの被写体光は、撮影用レンズ２０を通り、撮影用ミラー３０へと到達する。通常は、撮影用ミラー３０が図示の位置に配置されているため、被写体光はこの撮影用ミラー３０で反射して図の上方へと向かうことになるが、撮影者がシャッター操作を行った瞬間、所定のシャッター速度に対応した短時間だけ、撮影用ミラー３０が図示の位置から移動し、被写体光がＣＣＤ素子４０に到達する。その結果、ＣＣＤ素子４０の表面に被写体１０の像が形成され、撮影が行われることになる。

なお、本発明はＣＣＤ素子４０を利用したカメラに限定されるものではなく、ＣＣＤ素子の代わりに種々の撮像素子を利用したカメラにも同様に利用することが可能である。また、いわゆる銀塩カメラにも利用することが可能であり、その場合には、図のＣＣＤ素子４０の位置に銀塩フィルムが配置されることになる。

さて、シャッター操作を行っていない通常時には、図示のとおり、被写体光は撮影用ミラー３０で反射して図の上方へと向かい、平板状回折素子５０を通過する。この平板状回折素子５０の内部には、図示のとおり、導光部材６０を通して、ＬＥＤ光源７０からの光が導かれているが、図の下方から上方へと向かう被写体光に対しては、平板状回折素子５０は透明な板として機能する。この平板状回折素子５０の詳細な構造および機能については後述する。

平板状回折素子５０を透過した被写体光は、ファインダスクリーン８０上に投影され、ここに被写体１０の投影像が形成される。このファインダスクリーン８０上の投影像からの光は、プリズム９０によってファインダ１００へと導かれる。ファインダ１００を覗いた撮影者は、このファインダスクリーン８０上の投影像を被写体像として観察することができる。

一方、ファインダスクリーン８０は、光分岐手段としても機能し、ここに形成された投影像からの光の一部は、分岐光として分岐光用ミラー１１０へと向かい、遮光板１２０の中心部に形成されたアパーチャを通り、後述する補助光分離手段１３０を通って測光手段１４０へと入射する。測光手段１４０は、この分岐光の強度を測定して、ＡＥ用の適正露出を決定するためのものであり、具体的には、光パワーメータによって構成されている。

結局、このカメラには、撮影用レンズ２０から入射した被写体光をファインダ１００へと導く光学手段と、ファインダ１００へ向かう光の一部を分岐光として取り出す光分岐手段と、が設けられており、ファインダ１００を覗くことにより被写体１０の像を観察することができるとともに、その分岐光の強度を測光手段１４０によって測定して、適正露出を決定することができる。

このような構成において、ファインダスクリーン８０上への投影像が、被写体１０の像のみであれば、測光手段１４０による測光結果は正しいものとなる。しかしながら、このカメラには、ファインダ上に補助情報を表示する機能が設けられており、後述するように、この補助情報の表示が、測光手段１４０による測光結果に悪影響を与える可能性がある。図に示す平板状回折素子５０，導光部材６０，ＬＥＤ光源７０が、この補助情報を表示する機能を果たす部品であり、ここでは、これらの部品の集合体を補助光合成手段と呼ぶことにする。

本願において、「補助光」とは、「ファインダ１００上の被写体像に重ねて提示する補助情報の表示を行うための光」を意味し、撮影用レンズ２０から取り込まれた「被写体光」とは区別されるべきものである。補助光合成手段は、この補助光を生成するとともに、撮影用ミラー３０を反射してきた被写体光に、生成した補助光を合成することにより合成光を生成する機能を果たす。この補助光合成手段の具体的な構成および機能については、後に詳述する。

ファインダ１００上の被写体像に重ねて提示すべき補助情報としては、様々なものがある。たとえば、合焦状態を示す情報や、合焦位置を示す情報は、このような補助情報の典型的なものである。合焦状態を示す情報は、撮影者に、ＡＦ機能による自動焦点調節が完了したことを示す情報であり、たとえば、ファインダ１００の画面上に、ＬＥＤが消灯状態から点灯状態へと遷移する様子を表示させることにより、撮影者に合焦状態となったことを示すことができる。一方、合焦位置を示す情報は、被写体１０のどの部分を対象として、ＡＦ機能による焦点調節が行われているかを示す情報であり、たとえば、ファインダ１００の画面上の所定位置にＬＥＤの発光表示を行うことにより、当該所定位置を対象として焦点調節が行われることを示すことができる。

この他にも、撮影可能枚数、バッテリの残量、フラッシュ光の動作状態など、撮影者に提示すべき補助情報は様々である。これらの補助情報を、ファインダ１００上の被写体像に重ねて表示することにより、撮影者は、ファインダ１００を覗くだけで、被写体とともに補助情報の確認を行うことができる。しかしながら、測光手段１４０にとっては、この補助情報の表示は邪魔な存在になる。すなわち、ファインダ１００上の被写体像に重ねて補助情報を表示するためには、ファインダスクリーン８０上の被写体像に補助情報を重ねる必要がある。ところが、そうすると、ファインダ１００を覗いたときに、被写体像と補助情報との双方が観察されるのと同様に、測光手段１４０にも、被写体光とともに補助光が入射することになるので、測光手段１４０による測光値は、本来の被写体１０の明るさではなく、これに補助情報の明るさを加えた値になってしまう。

このような問題を解決するためのアプローチのひとつは、補助情報が表示されている時には、測光手段１４０による測光を行わず、逆に、測光手段１４０による測光が行われている時には、補助情報の表示を行わない、という時分割方式を採る方法である。しかし、このような時分割方式では、ファインダ上への補助情報の表示機能とＡＥ用の測光機能とを同時に利用することができなくなるため、使用形態に様々な制約が課されるという弊害が生じる。特に、合焦状態を示す補助情報や、合焦位置を示す補助情報は、撮影者がファインダを覗きながら、被写体の位置を決定する過程で表示されるべき情報であるので、ＡＥ用の測光機能が働いている状態で表示されるようにするのが好ましい。

本発明は、別なアプローチを採ることにより、ファインダ上への補助情報の表示機能とＡＥ用の測光機能とを同時に利用した場合にも正確な測光を可能にする技術を提案するものである。本発明の重要なポイントは、被写体光と補助光とを合成して合成光を生成する機能を果たす補助光合成手段（図１に示す平板状回折素子５０，導光部材６０，ＬＥＤ光源７０）に、被写体光と補助光とが相互に異なる偏光特性をもつような合成光を生成する機能をもたせ、ファインダへ向かう合成光の一部を分岐光として取り出す光分岐手段（図１に示すファインダスクリーン８０，プリズム９０，分岐光用ミラー１１０）と測光手段１４０との間に、この偏光特性の相違を利用して、被写体光と補助光とを分離する補助光分離手段１３０を配置し、補助光を除外した光が測光手段１４０に入射するようにする点にある。

図２は、図１に示す平板状回折素子５０の構成例を示す分解斜視図である（各層５１，５２，５３は実際には相互に接合されている）。この平板状回折素子５０は、撮影用レンズ２０から取り込まれ、撮影用ミラー３０から反射してきた無偏光の被写体光Ｌ１に対して、直線偏光のかかった補助光Ｌ２を合成することにより合成光Ｌ１２を生成する機能を有している。この合成光Ｌ１２は、ファインダスクリーン８０で散乱し、一部はファインダ１００へと向かい、一部は分岐光用ミラー１１０で反射して測光手段１４０へと向かうことになる。そこで、補助光分離手段１３０として、この補助光のもつ直線偏光特性を利用して、これを分離する機能をもった光学素子を用意しておけば、測光手段１４０に入射する光から、補助光を除外することが可能になる。

すなわち、図２において、平板状回折素子５０から射出する合成光Ｌ１２には、被写体光Ｌ１と補助光Ｌ２とが含まれているが、被写体光Ｌ１は無偏光の光（特別な偏光特性を有していない一般の光意味：別言すれば、様々な偏光特性をもった光の集まりの意味）であるのに対して、補助光Ｌ２は特定の振動面をもった直線偏光であるので、補助光分離手段１３０において、この特定の振動面をもった直線偏光の成分だけを除外すれば、測光手段１４０には、被写体光Ｌ１のみを入射させることが可能になる。

図２に示すとおり、平板状回折素子５０は、上部電極層５１，液晶本体層５２，下部電極層５３の３層を積層させた透明な構造体によって構成されている。液晶本体層５２は、所定間隔をおいて配置された上部電極層５１と下部電極層５３との間に充填された液晶からなる層である。別言すれば、平板状領域に充填された液晶から構成されている層ということができる。ここでは説明の便宜上、この液晶本体層５２の上面に、図示のように、ＸＹ直交座標系を定義する。上部電極層５１は、この液晶本体層５２の上面に配置され、Ｙ軸方向に平行な多数の透明線状電極が形成され、全体が透明な板状構造体からなる。一方、下部電極層５３は、この液晶本体層５２の下面に配置され、Ｘ軸方向に平行な多数の透明線状電極が形成され、全体が透明な板状構造体からなる。上部電極層５１および下部電極層５３は、たとえば、ガラス基板上に、ＩＴＯなどからなる透明線状電極を形成することにより構成できる。

一方、平板状回折素子５０の側面には、図１に示すような導光部材６０が配置されており、ＬＥＤ光源７０によって生成された光は、平板状回折素子５０の側面へと導かれる。より具体的には、この導光部材６０は、ＬＥＤ光源７０からの光Ｌ０を、液晶本体層５２の側面から内部へと導入する機能を果たす。導光部材６０は、図１に示すような側面形状をもったガラスなどの透明部材を用いて形成することができる。図２には、液晶本体層５２の内部に導入された光Ｌ０の光路の一例が一点鎖線で示されている。

平板状回折素子５０は、液晶本体層５２の内部に導入された光Ｌ０を利用して、補助光Ｌ２を生成し、これを任意の位置からＺ軸方向（図の上方向）に射出する機能を有する。すなわち、平板状回折素子５０は、図示のとおりＸＹ平面を主面とする平板状構造をもち、側面から光を導入することができ、かつ、導入した光を、任意の（ｘ，ｙ）座標位置において回折させることにより、Ｚ軸方向へ補助光として射出させる機能を有している。図には、任意の一点Ｐ（ｘ，ｙ）から補助光Ｌ２がＺ軸方向へ射出している状態が示されている。この補助光Ｌ２は、液晶本体層５２の内部に導入された光Ｌ０の一部が回折して、Ｚ軸方向へと進行したものである。

一方、図の下方から進入してくる被写体光Ｌ１は、平板状回折素子５０の主面に対して直交する方向（すなわち、Ｚ軸方向）を向くように調節されている。このように進行してくる被写体光Ｌ１に対して、平板状回折素子５０は全体が透明な板として機能するので、被写体光Ｌ１は、図示のとおり、平板状回折素子５０をそのまま通り抜けることになる。結局、平板状回折素子５０の上面からは、Ｚ軸方向を向いた被写体光Ｌ１と補助光Ｌ２との合成光Ｌ１２が射出される。

このように、任意の一点Ｐ（ｘ，ｙ）から補助光Ｌ２をＺ軸方向へ射出するためには、
上部電極層５１に形成された特定の透明線状電極（座標値ｘに対応する位置に配置された透明線状電極）と、下部電極層５３に形成された特定の透明線状電極（座標値ｙに対応する位置に配置された透明線状電極）と、を選択し、これら選択された一対の透明線状電極に対して、所定の駆動電圧を印加する駆動制御を行えばよい（このような駆動制御を行うための回路は図示されていない）。このような駆動制御を行うと、当該一対の透明線状電極の交点位置Ｐ（ｘ，ｙ）において、液晶本体層５２内に導入された光Ｌ０が、Ｚ軸方向に回折して補助光Ｌ２として射出することになる。

ここで、補助光Ｌ２の射出位置Ｐ（ｘ，ｙ）は、駆動電圧を印加する対象となる透明線状電極を選択することにより、任意に設定することが可能である。この補助光Ｌ２は、ファインダスクリーン８０上の対応位置に照射され、その投影像が形成されることになる。したがって、ファインダ１００からファインダスクリーン８０上の投影像を観察した場合、被写体１０の投影像とともに、この射出位置Ｐ（ｘ，ｙ）に対応する位置に、補助光Ｌ２の投影像が観察されることになる。

図３は、図２に示すような位置Ｐから補助光Ｌ２が射出された場合のファインダ１００の表示内容の一例を示す平面図である。図示のとおり、ファインダ画面上には、被写体像１５とともに、補助光Ｌ２の投影像Ｐ′が重ねて表示されている。この投影像Ｐ′は、図２に示す点Ｐ（ｘ，ｙ）に対応した位置に得られる像であり、撮影者に提示する補助情報の表示に相当する。

たとえば、通常は、ＬＥＤ光源７０を消灯状態に維持し、撮影時に合焦状態になったときにのみこれを点灯状態に切り替えるようにすれば、ファインダ画面上には、合焦状態になったときにのみ補助情報の表示Ｐ′が視認されることになり、この表示Ｐ′を合焦状態表示として利用することができる。すなわち、撮影者は、この表示Ｐ′の位置が光っていれば、合焦状態であると認識することができる。

図２には、補助光Ｌ２を１点Ｐ（ｘ，ｙ）のみから射出させた例を示したが、補助光Ｌ２は平板状回折素子５０の複数箇所から射出させることも可能であり、ファインダ画面上の複数箇所にそれぞれ所望の補助情報の表示を行うことが可能である。もちろん、線状あるいは面状に光るような補助情報の表示も可能であるし、文字からなる補助情報を表示させることも可能である。

ここで重要な点は、図２に示す液晶本体層５２内に導入された光Ｌ０が、Ｚ軸方向に回折して射出した場合、この射出光（すなわち、補助光Ｌ２）は、直線偏光のかかった光になるという点である。これに対して、平板状回折素子５０を通り抜けた被写体光Ｌ１に対しては、偏光特性に何ら変化は生じない。したがって、平板状回折素子５０から図の上方（Ｚ軸方向）へ射出する合成光Ｌ１２のうち、被写体光Ｌ１の偏光特性は、無偏光のままであるのに対して、補助光Ｌ２は直線偏光がかかったものになり、両者には偏光特性に相違が生じることになる。

なお、このような光学的な性質をもった平板状回折素子５０は、一般に、「液晶ホログラムスイッチング素子」と呼ばれている公知の光学素子であり、たとえば、米国ＳＢＧ社から「Switchable Bragg Grating」なる商品名で販売されている。この市販の光学素子は、ＨＰＤＬＣ（ホログラフィック高分子分散型液晶）を用いた平板状回析素子であり、電圧印加部は非発光、電圧非印加部は発光という性質を有するため、図２に示す線状電極による発光位置制御を行うかわりに、個々の画素ごとにＴＦＴなどで電圧制御を行う必要があるが、回析素子としての機能は、図２に示す素子と同じである。

図３に示すように、撮影者がファインダ１００を覗いた場合、被写体像１５に重なるように、補助情報の表示Ｐ′を観察することができる。これは、合成光Ｌ１２を構成する被写体光Ｌ１と補助光Ｌ２との双方が撮影者の眼まで届くからである。しかし、測光手段１４０に入射する合成光１２からは、上記偏光特性の相違を利用して、補助光Ｌ２が除外されることになる。すなわち、図１に示されているとおり、測光手段１４０の手前には、上記偏光特性の相違を利用して被写体光Ｌ１と補助光Ｌ２とを分離する補助光分離手段１３０が設けられており、この補助光分離手段１３０の機能により、補助光Ｌ２を除外した光が測光手段１４０に入射することになる。

補助光分離手段１３０としては、合成光Ｌ１２を構成する被写体光Ｌ１と補助光Ｌ２とを、その偏光特性の相違を利用して分離し、被写体光Ｌ１のみを測光手段１４０へと導く機能をもった光学素子であれば、どのようなものを用いてもかまわない。もちろん、実際には、被写体光Ｌ１と補助光Ｌ２とを１００％完全に分離することは困難であり、補助光Ｌ２が測光手段１４０へ入射するのを完全に除外することはできない。したがって、補助光分離手段１３０は、実用上、支障のない精度で測光手段１４０による測定を可能にする分離効果が得られる光学素子であればよく、測光手段１４０への入射光から補助光Ｌ２を完全に除去する必要はない。

補助光分離手段１３０としての最も単純な光学素子は偏光板である。補助光Ｌ２のもつ特定の直線偏光成分の光を遮蔽あるいは反射する性質をもった偏光板を補助光分離手段１３０として用いれば、合成光Ｌ１２から補助光Ｌ２をカットすることが可能である。

本願発明者が行った実験によると、図４に側面図を示すようなコレステリック液晶を用いた偏光分離素子を補助光分離手段１３０の一部として用いた場合に、最も効果的な分離結果が得られた。図４に示す補助光分離手段１３０は、１／４波長板１３１と、コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子１３２との積層構造体である。

この平板状偏光分離素子１３２は、コレステリック液晶分子を層状に並べてなる素子であり、しかも各層内での分子の方向が揃い、更に、その方向がある層から次の層に移るたびに少しずつずれてゆくような状態が得られるようにした素子である。このようなコレステリック液晶を用いた偏光分離素子の構造や性質は、たとえば、特開２００３−１３９９３１号公報に開示されている。この素子の最も顕著な偏光特性は、一方の主面に到達した入射光のうち、左円偏光成分もしくは右円偏光成分の特定の波長成分の光を反射し、残りの光を透過する性質である。どの波長成分の光を反射するかは、液晶の種類や層構造によって定まる。ここでは、６３０ｎｍ近傍の波長成分の光を反射する性質をもった平板状偏光分離素子１３２を用いたものとして以下の説明を行う。

一方、１／４波長板１３１は、入射する光が直線偏光であった場合には、これを円偏光に変えて透過させ、入射する光が円偏光であった場合には、これを直線偏光に変えて透過させる性質を有する光学素子として広く知られている。図４に示す補助光分離手段１３０は、この１／４波長板１３１を、コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子１３２に積層させたものである。

いま、この補助光分離手段１３０を図示のとおり斜め４５°の位置に配置し、図の下方から白色入射光Ｌinを入射させたものとする。図４の下方に示すグラフは、この白色入射光Ｌinのスペクトルであり、横軸が波長λ、縦軸が光強度Ｉを示している。１／４波長板１３１を透過することにより、白色入射光Ｌinに含まれていた光のうちの直線偏光成分は、円偏光成分に変化し、そのうちの６３０ｎｍ近傍の波長成分の光が、平板状偏光分離素子１３２によって反射し、反射光Ｌｒとして図の左方向へ向かうことになる。この反射光Ｌｒのスペクトルは、図示のとおり、波長６３０ｎｍ近傍の円偏光成分のみとなる。一方、残りの成分は、透過光Ｌｔとして平板状偏光分離素子１３２を透過する。この透過光Ｌｔのスペクトルは、図示のとおり、波長６３０ｎｍ近傍の円偏光成分が欠けたものになる。

そこで、図１に示すＬＥＤ光源として、波長６３０ｎｍ近傍の光を発する赤色ＬＥＤを用い、図１に示す補助光分離手段１３０として、図４に示す積層構造体を用い、分岐光用ミラー１１０からの反射光（合成光Ｌ１２）を、図４に示す白色入射光Ｌinの向きから、この補助光分離手段１３０へと入射させたとしよう。前述したとおり、合成光Ｌ１２内の補助光Ｌ２は直線偏光がかかったものとなり、しかも波長６３０ｎｍ近傍の光ということになる。したがって、この補助光Ｌ２は、１／４波長板１３１を透過することにより円偏光に変わり、平板状偏光分離素子１３２によって反射し、図示の反射光Ｌｒの方向へと除外されることになる。その結果、図示の透過光Ｌｔの方向へと進む光は、補助光Ｌ２が除外された光ということになる。よって、この透過光Ｌｔを測光手段１４０へと導けば、補助光Ｌ２の影響を受けない正確な測光が可能になる。もちろん、実際には、補助光Ｌ２を１００％除外することはできないが、実用上、十分な除外効果が得られる。

以上、説明の便宜上、ＬＥＤ光源７０として波長６３０ｎｍ近傍の赤色光を発するＬＥＤを用い、６３０ｎｍ近傍の波長成分の光を反射する性質をもった平板状偏光分離素子１３２を用いた例を述べたが、これらの波長は用途に応じて任意に選択してかまわない。要するに、補助光合成手段に、主として特定波長域に属する波長特性をもった補助光を生成する機能をもたせておき、コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子１３２として、この特定波長域の円偏光がかかった光を選択的に反射する性質をもった素子を用いるようにし、この平板状偏光分離素子１３２を透過した光を測光手段１４０に導くような構成にすれば、本発明の目的は達成させられる。

本発明の基本的実施形態に係る測光機能付きカメラの主たる構成要素の配置を示す側面基本構成図である。 図１に示す平板状回折素子５０の構成例を示す分解斜視図である。 図１に示すファインダ１００の表示内容の一例を示す平面図である。 図１に示す補助光分離手段１３０の構成例を示す側面図である。

符号の説明

１０：被写体
１５：被写体像
２０：撮影用レンズ
３０：撮影用ミラー
４０：ＣＣＤ素子
５０：平板状回折素子
５１：上部電極層
５２：液晶本体層
５３：下部電極層
６０：導光部材
７０：ＬＥＤ光源
８０：ファインダスクリーン
９０：プリズム
１００：ファインダ
１１０：分岐光用ミラー
１２０：遮光板
１３０：補助光分離手段
１３１：１／４波長板
１３２：平板状偏光分離素子
１４０：測光手段
Ｉ：光強度
Ｌ０：ＬＥＤ光源からの光
Ｌ１：被写体光
Ｌ２：補助光
Ｌ１２：合成光
Ｌin：白色入射光
Ｌｒ：反射光
Ｌｔ：透過光
Ｐ：ＸＹ座標系上の位置
Ｐ′：補助情報の表示
λ：光の波長

Claims (14)

1. 撮影用レンズから入射した被写体光をファインダへと導く光学手段と、
   ファインダ上の被写体像に重ねて提示する補助情報の表示を行うための補助光を生成し、前記被写体光に前記補助光を合成することにより合成光を生成する補助光合成手段と、
   ファインダへ向かう前記合成光の一部を分岐光として取り出す光分岐手段と、
   前記分岐光の強度を測定して、適正露出を決定する測光手段と、
   を備えるカメラにおいて、
   前記補助光合成手段に、被写体光と補助光とが相互に異なる偏光特性をもつような合成光を生成する機能をもたせ、
   前記光分岐手段と前記測光手段との間に、前記偏光特性の相違を利用して前記被写体光と前記補助光とを分離する補助光分離手段を設け、前記補助光を除外した光が前記測光手段に入射するようにしたことを特徴とする測光機能付きカメラ。
2. 請求項１に記載の測光機能付きカメラにおいて、
   合焦状態もしくは合焦位置を示す補助情報を被写体像に重ねてファインダ上に表示することを特徴とする測光機能付きカメラ。
3. 請求項１または２に記載の測光機能付きカメラにおいて、
   補助光合成手段が、無偏光の被写体光に対して、直線偏光のかかった補助光を合成することにより合成光を生成する機能を有し、
   補助光分離手段が、前記補助光のもつ直線偏光特性を利用して、前記補助光の分離を行うことを特徴とする測光機能付きカメラ。
4. 請求項３に記載の測光機能付きカメラにおいて、
   補助光合成手段が、
   補助光を生成するためのＬＥＤ光源と、
   ＸＹ直交座標系を定義したときに、当該座標系のＸＹ平面を主面とする平板状構造をもち、側面から導入した光を、当該座標系の任意の（ｘ，ｙ）座標位置において回折させることにより、直線偏光のかかった補助光として外部へ導出する機能をもった透明な平板状回折素子と、
   前記ＬＥＤ光源が生成した光を前記平板状回折素子の側面へと導く導光部材と、
   を有することを特徴とする測光機能付きカメラ。
5. 請求項４に記載の測光機能付きカメラにおいて、
   平板状回折素子が、
   平板状領域に充填された液晶からなる液晶本体層と、
   前記液晶本体層の上面に配置され、ＸＹ直交座標系のＹ軸方向に平行な多数の透明線状電極が形成され、全体が透明な板状構造体からなる上部電極層と、
   前記液晶本体層の下面に配置され、ＸＹ直交座標系のＸ軸方向に平行な多数の透明線状電極が形成され、全体が透明な板状構造体からなる下部電極層と、
   を有し、前記上部電極層に形成された特定の透明線状電極と、前記下部電極層に形成された特定の透明線状電極と、を選択し、これら選択された一対の透明線状電極に対して、所定の駆動電圧を印加することにより、前記一対の透明線状電極の交点位置において、前記液晶本体層内に導入された光が、ＸＹ平面に直交するＺ軸方向に回折して射出する性質を有することを特徴とする測光機能付きカメラ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の測光機能付きカメラにおいて、
   補助光分離手段として、偏光板を用いることを特徴とする測光機能付きカメラ。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の測光機能付きカメラにおいて、
   補助光分離手段として、コレステリック液晶を用いた偏光分離素子を用いることを特徴とする測光機能付きカメラ。
8. 請求項３〜５のいずれかに記載の測光機能付きカメラにおいて、
   補助光分離手段として、コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子と１／４波長板との積層構造体を用いることを特徴とする測光機能付きカメラ。
9. 請求項８に記載の測光機能付きカメラにおいて、
   補助光合成手段が、主として特定波長域に属する波長特性をもち、直線偏光のかかった補助光を生成する機能を有し、
   コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子として、前記特定波長域の円偏光がかかった光を選択的に反射する性質をもった素子を用い、前記平板状偏光分離素子を透過した光を測光手段に導くことを特徴とする測光機能付きカメラ。
10. 撮影用レンズから入射した被写体光をファインダへと導く光学手段と、
    ファインダ上の被写体像に重ねて提示する補助情報の表示を行うための補助光を生成し、前記被写体光に前記補助光を合成することにより前記被写体光と前記補助光とが相互に異なる偏光特性をもつような合成光を生成する補助光合成手段と、
    ファインダへ向かう前記合成光の一部を分岐光として取り出す光分岐手段と、
    前記分岐光の強度を測定して、適正露出を決定する測光手段と、
    を備える測光機能付きカメラに用いる光学素子であって、
    前記光分岐手段と前記測光手段との間に配置するのに適した形態を有し、前記補助光を除外した光が前記測光手段に入射するように、前記偏光特性の相違を利用して前記被写体光と前記補助光とを分離する光学特性を有することを特徴とする測光機能付きカメラ用光学素子。
11. 請求項１０に記載の光学素子において、
    補助光のもつ直線偏光特性を利用して、直線偏光特性を有する光を除外し、直線偏光特性を有しない光を測光手段へと導く機能を有することを特徴とする測光機能付きカメラ用光学素子。
12. 請求項１１に記載の光学素子において、
    コレステリック液晶を用いた偏光分離素子を利用して、直線偏光特性を有する光の分離を行うことを特徴とする測光機能付きカメラ用光学素子。
13. 請求項１２に記載の光学素子において、
    コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子と１／４波長板との積層構造体とを有することを特徴とする測光機能付きカメラ用光学素子。
14. 請求項１３に記載の光学素子において、
    コレステリック液晶を用いた平板状偏光分離素子として、補助光のもつ特定波長域の円偏光がかかった光を選択的に反射する性質をもった素子を用いることを特徴とする測光機能付きカメラ用光学素子。