JPH0332053B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一眼レフカメラ等の光学装置に用いる
焦点板に関する。

１眼レフカメラの焦点板における測距部とし
て、特開昭54−626号公報に記載された単一のプ
リズムと回折格子とを組合わせた２重像合致方式
の測距部や、一対のプリズムを用いたスプリツト
イメージ方式の測距部が知られている。これらの
従来の測距部のうち、スプリツトイメージ方式の
測距部が１眼レフカメラに最も良く用いられてお
り、この測距部は、１眼レフカメラの他の測距部
に比べてピント検出精度が良い。しかしながら、
スプリツトイメージ方式の測距部は、Ｆナンバー
の大きな即ち、明るさの暗い交換レンズに対して
は、測距部が暗転する現象が生じ、測距困難とな
る欠点を有する。

この測距精度と測距部のかげりとはイメージス
プリツト用プリズムの頂角に対して互いに相反す
る関係を有する。すなわち、イメージスプリツト
用プリズムの頂角を大きくすると、撮影レンズの
射出瞳の、より周辺部からの光線をフアインダー
の接眼レンズへ導く事が可能となる為測距精度は
向上する。しかし頂角の大きいイメージスプリツ
ト用プリズムは少し暗い交換レンズに対してさえ
測距部が暗転し、測距不能となる。逆に、イメー
ジスプリツト用プリズムの頂角を小さくしておく
と測距精度は低下するが、Ｆナンバーの大きなか
なり暗い交換レンズに対しても測距が可能であ
る。

このような相反関係を考慮して、通常の焦点板
においては、測距用のイメージスプリツト用プリ
ズム頂角をあまり大きな値にせずに8゜付近の角度
に押えておく事によつて、測距精度をある程度犠
牲にしてでも、Ｆナンバー5.6程度の暗い交換レ
ンズに対しても測距可能であるようにしている。

本出願人は、上述したような相反関係を緩和し
て測距精度が高く、かつかげりの生じにくい新規
な焦点板を特願昭54−143971号として提案した。
そこで提案されている焦点板は一対のプリズムと
回折格子とを組み合せた測距部を有し、一対のプ
リズム作用によつてスプリツトイメージを形成す
るとともに、他方回折作用によつて上記相反関係
を緩和しかげりの発生を抑えている。そして更に
この測距部は非合焦点時に像自体がぼけるので測
距しやすい。

しかしながら上記の相反関係に付け加えて一般
にプリズム作用によつて結像光束を偏向しスプリ
ツトイメージを形成する焦点板においては、従来
の単純なイメージスプリツト用プリズムを用いた
焦点板と同様に、次のようなかげりに関する欠点
を有している。それを第１図を用いて説明する。

第１図ａは物体からの結像光束５，６が焦点板
上のイメージスプリツト用プリズムの片方によつ
てそれぞれ偏向される様子を示してある。同図に
おいてスプリツトイメージを形成する為の２つの
プリズム１２，１３は対物レンズ１１の予定結像
面に位置していて、プリズム１２，１３からの光
束はフアインダーの接眼レンズ１４を通つて肉眼
４に達する。今物体（不図示）上の異なる２点か
らの光束５，６は合焦点時にプリズム１２上の異
なる２点にそれぞれ収束し、それぞれ同様にδθだ
け同方向に屈折偏向されて光束７，８として接眼
レンズ１４に導かれる。第１図ａの如く光束５，
６が第１図の紙面内で光軸に対して互いに対称的
な光束であつたとしても、プリズム１２で偏向さ
れた後の光束は光軸上に置かれた肉眼４にはそれ
ぞれが同等には入射してこない。

即ちくさび形のプリズム１２の頂辺に近い肉薄
の部分を経由した光束７は光軸上の肉眼に達する
が、一方頂辺より遠ざかつた肉厚の部分を経由し
た光束は肉眼には達しない。従つてこのような状
態においてイメージスプリツト用プリズム１２，
１３上の物体像は第１図ｂに示した平面図の如く
プリズムの肉厚の側が暗転して観察される事にな
る。このかげりは対物レンズ１１の絞りを徐々に
絞り込んでいくに従つてプリズムの肉薄の部分へ
と広がつていき、最終的にあるＦナンバー値の時
に測距部全体が完全に暗転して測距不能になる。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので
あり、プリズムの肉厚な側での暗転を抑制するこ
とができるイメージスプリツト用プリズムを有す
る焦点板を提供することを目的とする。

本発明は前記の特願昭54−143971号で提案した
新規な焦点板の更なる改良によつて上記目的を達
成するものである。更に詳しくは本発明において
は、上記の新規な焦点板の特徴たる回折格子の特
性を利用した改良によつて上記欠点を解消するも
のである。

即ち、本発明の焦点板は、デフオーカス時に分
離像を形成するイメージスプリツト用プリズム
が、分離像の一方を形成する第１回折格子部と分
離像の他方を形成する第２回折格子部を有し、第
１及び第２回折格子部の上記プリズムの肉厚な部
分に相当する周辺部の屈折力が上記プリズムの肉
薄な部分に相当する中央部の屈折力より小さくな
るよう第１及び第２回折格子部の各々の周辺部の
格子定数と中央部の格子定数を互いに異ならしめ
て構成され、このような構成にすることによつて
各プリズムの肉厚な側での暗転を抑制することが
可能になる。

本発明の実施例においては、カメラの結像レン
ズの絞りを絞り込んでいつた場合、又はＦナンバ
ーの小さな交換レンズを用いた時に、スプリツト
イメージ形成用測距部の周辺に発生するかげりを
抑え、良好な測距が可能な焦点板が得られる。

以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。

最初に前述の特願昭54−143971号において本出
願人が提案した新規な焦点板を第２，３図に示
す。同図で２１，２２は入射光束をそれぞれ異な
る方向に偏向し、非合焦点時にスプリツトイメー
ジを形成するとともに像をぼけさせる光偏向部で
あり、その１つの断面図を第３図ａに示す。この
図で明らかなように第２図中の光偏向部２１及び
２２は、互いに光軸に関して対称的な傾角を有す
るプリズム上に矩形型の位相回折格子が設けられ
ている。また第３図ｂには別例として三角形の周
期的な切れ込みをプリズムの１面に設けた、即ち
微小プリズム状回折格子をプリズム上に設けた光
偏光部の例が示してある。更に第３図ｃ，ｄには
第３図ｂの例においてイメージスプリツト用プリ
ズムを回折格子と同じピツチのフレネルプリズム
とした例を示してある。但し回折格子の単位構造
の微小プリズムはフレネルプリズムの単位プリズ
ムの約1/2の細かさであり、また第３図ｃとｄと
では回折格子の周期性の原点をずらして設定して
ある。尚第３図ｃ，ｄの光偏向部は、別の見地か
らすれば傾角が互いに異なる複数の斜面で単位構
造が構成される新規な回折格子構造と見なす事が
可能である。（このような構造を有する新規な回
折格子を多重エシユレツト型回折格子と称する。） 以上述べたような種々のタイプの回折格子のい
ずれかを設けた光偏向部を用いた焦点板において
も第１図で説明したようなかげりに関する欠点は
生じる。

第４図にて、このような欠点を解消した本発明
の第１実施例を説明する。本実施例は特に第３図
ｃで示した型の光偏向部を基本として改良を加え
たものである。第４図ａに１眼レフカメラ等に用
いる焦点板の全体図を、第４図ｂに測距部中の１
つの半円形光偏向部３１の断面図を示す。

本実施例ではスプリツトイメージ形成用光偏向
部における回折格子構造の格子定数を周辺部にお
いて変化させる事により光偏向部の周辺部での入
射光束に対しての屈折力を実効的に弱くして周辺
部のかげり発生を抑制するものである。

第４図ｂにおいて、３７は光偏向部（測距部）
の中央部分の断面、３８は周辺部分の断面を各々
示す。各々の部分では傾角₁，₂の異なる２斜
面を有する構造がくり返されているが、周辺部で
の周期P′は中央部での周期Ｐと異なる。特に大き
な傾角₁を有する斜面の格子部分の幅が周辺部
３８で中央部３７に比べて小さくなつている。こ
のため、周辺部において大きく偏向される光の量
が少なくなり、即ち幾可光学的に言えば測距部周
辺部の屈折力が実効的に弱くなり、かげりが発生
しにくくなる。

具体的な数値例を上げると、第４図ｂでの中央
部３７での数値としてP₁＝15μｍ，P₂＝15μｍ，
₁＝8゜，₂＝4゜とし、さらに焦点板構成部材の屈
折率を1.49とするとこの中央部の格子構造により
回折された白色の結像光速の強度分布は回折角θ
に対して第５図に示すようになる。

第５図は横軸に測距部による結像光束の回折角
θをとり、縦軸にフアインダーを通して眼でみた
場合の明るさ（回折効率に比視感度をかけたも
の）を最大100に規格化したグラフである。

この図よりわかるようにこの場合には結像光束
はほぼ1゜，2゜，3゜，4゜方向に強く回折される。す
なわちこの中央部の格子構造へ入射してきた結像
光束は主として1゜，2゜，3゜，4゜方向へまげられる
ことになる。

一方第４図ｂでの周辺部での格子パラメータと
してP₁′＝10μｍ、その他は先ほどと同じとする
と、この周辺部の格子構造により回折された結像
光束は回折角θに対して第６図に示すような強度
分布となる。先ほどの第５図に示した測距部の中
央部に比べて3゜，4゜方向へ回折される光がずつと
少なくなり、主として1.3゜，2.5゜方向へ回折され
ることがわかる。これらのグラフではピークを
100で規格化しているため実際のある方向へ回折
される光の明るさを求めるには100に規格化され
た最大値（これは各図の上部にMAX＝と示され
ている）とグラフの縦軸の値の積を計算しなけれ
ばならないが、これを計算してみても3゜，4゜方向
へ回折される光の明るさにおいて周辺部は中心部
よりもずつと少ない。

この現象を幾可光学的に説明すると以下のよう
になる。つまり周辺部では大きな傾角を有する斜
面の幅（第４図ｂではP₁′で示されている）が中
央部に比べて狭くなつているため、それだけ大き
く屈折される光量の割合が少なくなり、全体とし
て屈折力が弱くなつている。実際には15μｍの幅
の微小な構造を扱う場合には回折を主として考慮
に入れた計算をしなければならないので、幾可光
学では十分に説明はできない。

第４図の第１実施例では中央部での傾斜角₁
を有する傾斜面の幅P₁と周辺部での幅P₁′を不連
続に変えてあるが、中央部から周辺部にむかつて
連続的に徐々にこの幅を狭くしていく方が不連続
部が目立なくなり望ましい。

このような連続又は不連続的に変化する実施例
の測距部を製作する１つの方法を第７図に示す。
第７図において、４７に示されるような形状のダ
イヤモンドバイトで、周期Ｐ＝P₁＋P₂で金属材
４８に刻線してゆけば、第８図に示されるような
金型が得られる。

この刻線の周期ＰをP′に変えると、第９図に示
されるような金型が得られる。この金型を用いて
プラスチツクコピーをつくれば、第４図に示した
構造を有する測距部を実現できる。したがつて中
央部から周辺部にむかつてこの刻線の周期Ｐを連
続的に変えて周辺部で周期を小さくしてゆけば、
先ほど述べた傾斜面の幅が連続的に変化している
測距部を実現できる。

第４図の実施例では回折格子構造のピツチを中
央部と周辺部で変えたが、プリズム傾角及び回折
格子の単位構造である微小プリズムの傾角に相当
する格子定数である₁，₂を変えることによつ
ても同様な効果を得ることができる。

この実施例の光偏向部で中央部での格子構造の
パラメータ値を第５図で示した設計例の値と同じ
にとり、一方周辺部での格子構造を₁＝6゜，₂＝
2゜とすると、この周辺部分での光束の回折された
後での明るさの分布の計算結果は第１０図のよう
になる。

これを先ほどの第５図の中央部のグラフと比較
すると、わかるように3゜，4゜方向へ回折される光
の明るさが減少し1゜，2゜方向へ回折される光の割
合がふえる。つまり、実効的にこの周辺部分での
屈折力が弱まつたことになる。

このような格子構造を製作するには、第７図と
同様なダイヤモンド刃４７を用い、周辺部にいく
に従い金型材４８への切れ込み角度を変えてゆけ
ばよい。

以上の実施例は、第３図ｃに示した光偏向部の
形態を基本として改良を加えたものであるが、本
発明は他のタイプの光偏向部を基本としても可能
である。第１１図において、第３図ａに示したタ
イプの光偏向部を基本とした実施例を示す。この
実施例においては、イメージスプリツト用プリズ
ム５０上に設けられた矩形断面の回折格子５１に
おいて、プリズムが肉厚である方の周辺部５２で
のピツチを中央部のそれより大きくする事によつ
て回折角を変化させ実質的にこの部分での屈折力
を弱めている。又この矩形型回折格子の凹凸量を
変化させて屈折力を実質的に変化させる事も可能
である。

以上説明したように、本発明のある実施例で
は、イメージスプリツト用プリズム上に付加され
た回折格子の格子定数を、プリズムの肉厚な部分
の屈折力がプリズムの肉薄な部分の屈折力より小
さくなるようプリズムの周辺部と中央部とで互い
に異ならしめることにより、周辺部での暗転を抑
制し、局所的なかげりが生じにくい測距部を有す
る焦点板を提供する。また、本発明の他の実施例
では、プリズム作用と回折作用を合せもつ新規な
多重エシユレツト回折格子構造で構成される光偏
向部において、回折格子構造の格子定数を、プリ
ズムの肉厚な部分に相当する周辺部の屈折力がプ
リズムの肉薄な部分に相当する中央部の屈折力よ
り小さくなるよう周辺部と中央部とで互いに異な
らしめることにより、周辺部での暗転を抑制し、
局所的なかげりが生じにくい測距部を有する焦点
板を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のスプリツトイメージ方式の測
距部の欠点を説明する図、第２図、第３図ａ，
ｂ，ｃ，ｄは既に本出願人より提案された新規な
焦点板を説明する図、第４図ａ，ｂは本発明の第
１実施例の焦点板を示す図、第５図は第１実施例
の焦点板の測距部の中央部における光の偏向強度
分布を示す図、第６図は同じく周辺部における光
の偏向強度分布を示す図、第７，８，９図は、本
実施例の焦点板を作製する方法を説明する図、第
１０図は第２実施例における周辺部の光偏向強度
分布を示す図、第１１図は第３実施例の焦点板を
示す図である。 図中、３０……焦点板、３１，３２……光偏向
部、３７……中央部、３８……周辺部、４７……
バイト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ デフオーカス時に分離像を形成するイメージ
   スプリツト用プリズムを有する焦点板であつて、
   該プリズムが上記分離像の一方を形成する第１回
   折格子部と上記分離像の他方を形成する第２回折
   格子部を有し、上記第１及び第２回折格子部の上
   記プリズムの肉厚な部分に相当する周辺部の屈折
   力が上記プリズムの肉薄な部分に相当する中央部
   の屈折力より小さくなるよう上記第１及び第２回
   折格子部の各々の上記周辺部の格子定数と上記中
   央部の格子定数を互いに異ならしめたことを特徴
   とする焦点板。 ２ 上記格子定数が格子周期であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の焦点板。 ３ 上記第１及び第２回折格子部が凹凸構造を備
   えた回折格子より成り、上記格子定数が上記凹凸
   構造の凹凸量であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の焦点板。 ４ 上記第１及び第２回折格子部が多数個の微小
   プリズムを配列して成る回折格子で構成され、上
   記格子定数が上記微小プリズムの傾角であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦点
   板。