(57)【要約】【課題】高速かつ高精度に可視域の反射率及び透過率を変化させることのできる光分岐フィルターを提供する。【解決手段】  対向面が平行になるように向かい合せて配置され、それぞれの対向面に所定の多層膜が設けられた透明な第１の基板及び第２の基板と、  前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を5〜300 nmの所定の距離に調節できるアクチュエーターとからなり、  前記第１の基板側からの入射光を前記第２の基板の多層膜と前記第１の基板の多層膜とで反射させることで干渉させて、入射光のうちの一部の光を第１の基板側に反射させ、残りの光を第２の基板側に透過させるフィルターであって、  前記アクチュエーターで、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を変化させることにより、可視光において、反射光量を0〜50%の範囲で変化させることができるとともに、透過光量を50〜100%の範囲で変化させることができる光分岐フィルター。【選択図】図１
2014219638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向面が平行になるように向かい合せて配置され、それぞれの対向面に所定の多層膜が設けられた透明な第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を5〜300 nmの所定の距離に調節できるアクチュエーターとからなり、
前記第１の基板側からの入射光を前記第２の基板の多層膜と前記第１の基板の多層膜とで反射させることで干渉させて、入射光のうちの一部の光を前記第１の基板側に反射させ、残りの光を前記第２の基板側に透過させるフィルターであって、
前記アクチュエーターで、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を変化させることにより、可視光（波長400〜700 nm）において、前記第１の基板側への反射光量を0〜50%の範囲で変化させることができるとともに、前記第２の基板側への透過光量を50〜100%の範囲で変化させることができることを特徴とする光分岐フィルター。
【請求項２】
請求項１に記載の光分岐フィルターにおいて、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を増加させたときに、前記第１の基板側への反射光量が増加するとともに、前記第２の基板側への透過光量が減少し、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を減少させたときに、前記第１の基板側への反射光量が減少するとともに、前記第２の基板側への透過光量が増加することを特徴とする光分岐フィルター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光分岐フィルターにおいて、前記第１の基板及び前記第２の基板が光学ガラス、透明セラミックス、又は透明プラスチックからなることを特徴とする光分岐フィルター。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光分岐フィルターにおいて、前記第１の基板及び前記第２の基板の対向面に形成された多層膜が、波長587.56 nmにおける屈折率1.9〜2.7の高屈折率膜と波長587.56 nmにおける屈折率1.35〜1.5の低屈折率膜とを交互に合計2層以上積層してなる多層膜であることを特徴とする光学フィルター。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光分岐フィルターにおいて、前記アクチュエーターが、印加電圧に応じて伸縮する圧電素子であることを特徴とする光分岐フィルター。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の光分岐フィルターにおいて、前記第１の基板の入射側及び前記第２の基板の出射側に、可視光（波長400〜700 nm）に対する反射防止膜が形成されていることを特徴とする光分岐フィルター。
【請求項７】
撮影光学系を通った被写体光を反射光と透過光とに分離する光分岐フィルターと、
前記光分岐フィルターの反射光が入射する焦点検出器と、
前記光分岐フィルターの透過光が入射する撮像素子とを備えた撮影装置であって、
前記光分岐フィルターは、
対向面が平行になるように向かい合せて配置され、それぞれの対向面に所定の多層膜が設けられた透明な第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を所定の距離に調節できるアクチュエーターとからなり、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を前記アクチュエーターで変化させることにより、反射光量と透過光量との比率を変化させることができることを特徴とする撮影装置。
【請求項８】
請求項７に記載の撮影装置において、前記光分岐フィルターが前記撮影光学系と前記撮像素子との間に配置されていることを特徴とする撮影装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の撮影装置において、前記光分岐フィルターの対向面が前記撮影光学系の光軸に対して10〜30°傾斜して配置されていることを特徴とする撮影装置。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかに記載の撮影装置において、前記光分岐フィルターの前記第１の基板と前記第２の基板との間隔は、第１の距離と、前記第１の距離よりも大きい第２の距離との少なくとも２点で切替えを行い、前記第１の距離に設定したときの反射光量と透過光量との比率（反射光量／透過光量）が、前記第２の距離に設定したときの反射光量と透過光量との比率（反射光量／透過光量）よりも小さいことを特徴とする撮影装置。
【請求項１１】
請求項10に記載の撮影装置において、静止画の撮影時に前記第１の距離に設定し、非撮影時に前記第２の距離に設定することを特徴とする撮影装置。
【請求項１２】
請求項11に記載の撮影装置において、静止画を連続撮影するときに前記第１の距離、又は前記第１の距離と前記第２の距離との間の距離に設定することを特徴とする撮影装置。
【請求項１３】
請求項11に記載の撮影装置において、動画を撮影するときに前記第１の距離、又は前記第１の距離と前記第２の距離との間の距離に設定することを特徴とする撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視光の反射率と透過率と変化させることのできる光分岐フィルター、及びこの光分岐フィルターを利用した撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一眼レフカメラは可動式ミラーが搭載され、非撮影時には前記ミラーによりファインダ光学系に被写体光が導かれているが、撮影時には前記ミラーが撮影光路外に退避し、フィルム又は撮像素子を露光し、撮影終了後直ちに撮影光路内に前記ミラーが復帰してファインダ光学系に被写体光を導く機構となっている。このような機構を有するため、撮像装置が大型化及び重量化するとともに、撮影中はファインダ像が消失し、撮影の瞬間の被写体を見ることができない。特にスポーツ、レース、動物等の動きの速い被写体を追従しながら撮影する場合に、被写体を連続的に撮影しながら観察することが困難であり、いわゆる決定的な瞬間の撮影を取り逃すことがあった。
【０００３】
これに対し、固定式ミラーによって光束を分岐する機能を有する一眼レフカメラが提案されている。この種の一眼レフカメラでは、ファインダ系に光束を導く固定ミラーとして、例えば、光分岐フィルター(ペリクルミラーとも呼ばれる)を利用する。この光分岐フィルターによって、撮影光を常にファインダ側とフィルム（撮像素子）側との両方向に分岐し、撮影中に常にファインダにて被写体の状態を観察することが可能である。
【０００４】
例えば、特開平3-109504号（特許文献１）は、撮影レンズ透過光を分割して、反射光をファインダ光学系に、透過光を撮像素子にそれぞれ導く一眼レフカメラ用ハーフミラー（光分岐フィルター）を開示している。この光分岐フィルターは45度に設置した場合の透過光(撮像素子に向かう光)及び反射光(ファインダに向かう光)の強度がそれぞれ50%ずつとなるように設計されている。このようなハーフミラー型の光分岐フィルターを使用した場合、撮像素子に届く光量が減少するので、露光時間が長くなったり、フラッシュの光が届く距離が短くなったりするという問題が生じる。このような問題を解決するためには、例えば、低照度条件での撮影やフラッシュ撮影時には、この光分岐フィルターを従来のように可動できるようにする等の煩雑な機構が新たに必要となる。
【０００５】
近年のデジタル一眼レフカメラでは、本体背面にLCD(Liquid Crystal Display)パネルが設けられており、撮像素子が受光した画像をこのLCDパネルで確認することが可能である。そのため、例えば光学式ファインダを設けずに、このLCDパネルのみを搭載し、撮影者がLCDパネル画像を確認しながら撮影を行うデジタル一眼レフカメラが提案されている。このような構成においては、自動焦点検知装置をカメラ本体上部に設置し、光分岐フィルターにより反射された光をこの自動焦点検知装置に導くような設計が可能である。
【０００６】
このような、ファインダ光学系を有さず、自動焦点検出装置のために光分岐フィルターを用いたデジタル一眼レフカメラとして、特開2010-282133号（特許文献２）は、波長400〜650 nmでの反射率が25〜35%及び波長700 nm付近での反射率が60％以上の固定式光分岐フィルターを設けた撮像装置を開示している。この光分岐フィルターは、自動焦点検出用の補助光（700 nm付近の赤外光）に対する反射率が可視光に比べて相対的に高いので、自動焦点検知装置に導入される光量が多くなり精度のよい自動焦点検知が可能となる。しかしながら、このような固定式光分岐フィルターを利用した場合であっても、可視光の反射率を完全に０％とすることは不可能であり、この例の場合は、常に25〜35％の可視光が反射して自動焦点検知装置側に導かれているため、撮像素子側の光量が減少し撮影画像が暗くなるという問題点がある。
【０００７】
特開2010-282172号（特許文献３）は、撮影光学系を通った被写体光を透過光と反射光とに分離するための、光学的等方性を有する光透過性フィルム（光分岐フィルター）を備えた撮像装置を開示しており、前記光透過性フィルム上に形成された無機材料層により、透過光と反射光との光量の比率を調節できると記載している。しかしながら、特許文献３に記載の光分岐フィルターも、撮像素子側の光量が減少し撮影画像が暗くなるという問題点を有している。
【０００８】
特開2000-199818号（特許文献４）は、片面に反射膜を設けた2つの透明基板を、反射膜を設けた面を対向させて配置したエタロン型光学フィルターを備えたカラー画像読み取り装置を開示しており、前記フィルターの2つの透明基板間隔を変化させることにより透過波長をシフトさせることができ、異なる色（青色、緑色、赤色等）の情報を読み取ることのできると記載している。この発明では透明基板を、印加電圧によって伸縮する圧電素子(ピエゾトランスデューサー)を利用して駆動し、高速(μsec程度)かつ高精度(nm程度)に基板間隔を制御している。しかしながら、この可変光学フィルターは、透過波長をシフトさせるための波長帯域フィルターとしての利用は可能だが、反射光と透過光との光量比を制御するものではないので、光分岐フィルターとしての働きはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平3-109504号公報
【特許文献２】特開2010-282133号公報
【特許文献３】特開2010-282172号公報
【特許文献４】特開2000-199818号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、高速かつ高精度に可視域の反射率及び透過率を変化させることのできる光分岐フィルターを提供し、撮影装置の固定式光分岐フィルターとして前記光分岐フィルターを使用することで、可動式ミラーを使用しなくても、ファインダ側（自動焦点検知装置側）の光と、撮像素子側の光とを高速に切り替えることができ、撮影時の撮影像が暗くなるという固定式ミラーの本質的な問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、透明な２枚の基板の片面に屈折率1.9〜2.7の高屈折率膜と屈折率1.35〜1.5の低屈折率膜とを交互に積層してなる多層膜を形成し、これらの2枚の透明基板を、前記多層膜面を対向させて平行に配置し、それらの間隔を変化させることにより、可視光（波長400〜700 nm）の反射光量を0%〜50%（透過光量を100%〜50%）の範囲で切り替えられることを見出し、本発明に想到した。
【００１２】
すなわち、本発明の光分岐フィルターは、
対向面が平行になるように向かい合せて配置され、それぞれの対向面に所定の多層膜が設けられた透明な第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を5〜300 nmの所定の距離に調節できるアクチュエーターとからなり、
前記第１の基板側からの入射光を前記第２の基板の多層膜と前記第１の基板の多層膜とで反射させることで干渉させて、入射光のうちの一部の光を前記第１の基板側に反射させ、残りの光を前記第２の基板側に透過させるフィルターであって、
前記アクチュエーターで、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を変化させることにより、可視光（波長400〜700 nm）において、前記第１の基板側への反射光量を0〜50%の範囲で変化させることができるとともに、前記第２の基板側への透過光量を50〜100%の範囲で変化させることができることを特徴とする。
【００１３】
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を増加させたときに、前記第１の基板側への反射光量が増加するとともに、前記第２の基板側への透過光量が減少し、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を減少させたときに、前記第１の基板側への反射光量が減少するとともに、前記第２の基板側への透過光量が増加するのが好ましい。
【００１４】
前記第１の基板及び前記第２の基板は、光学ガラス、透明セラミックス、又は透明プラスチックからなるのが好ましい。
【００１５】
前記第１の基板及び前記第２の基板の対向面に形成された多層膜は、波長587.56 nmにおける屈折率1.9〜2.7の高屈折率膜と波長587.56 nmにおける屈折率1.35〜1.5の低屈折率膜とを交互に合計2層以上積層してなる多層膜であるのが好ましい。
【００１６】
前記アクチュエーターが、印加電圧に応じて伸縮する圧電素子であるのが好ましい。
【００１７】
前記第１の基板の入射側及び前記第２の基板の出射側に、可視光（波長400〜700 nm）に対する反射防止膜が形成されているのが好ましい。
【００１８】
本発明の撮影装置は、
撮影光学系を通った被写体光を反射光と透過光とに分離する光分岐フィルターと、
前記光分岐フィルターの反射光が入射する焦点検出器と、
前記光分岐フィルターの透過光が入射する撮像素子とを備え、
前記光分岐フィルターは、
対向面が平行になるように向かい合せて配置され、それぞれの対向面に所定の多層膜が設けられた透明な第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を所定の距離に調節できるアクチュエーターとからなり、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を前記アクチュエーターで変化させることにより、反射光量と透過光量との比率を変化させることができることを特徴とする。
【００１９】
前記光分岐フィルターは、前記撮影光学系と前記撮像素子との間に配置されているのが好ましい。
【００２０】
前記光分岐フィルターの対向面は、前記撮影光学系の光軸に対して10〜30°傾斜して配置されているのが好ましい。
【００２１】
前記光分岐フィルターの前記第１の基板と前記第２の基板との間隔は、第１の距離と、前記第１の距離よりも大きい第２の距離との少なくとも２点で切替えを行い、前記第１の距離に設定したときの反射光量と透過光量との比率（反射光量／透過光量）が、前記第２の距離に設定したときの反射光量と透過光量との比率（反射光量／透過光量）よりも小さいのが好ましい。
【００２２】
静止画の撮影時に前記第１の距離に設定し、非撮影時に前記第２の距離に設定するのが好ましい。
【００２３】
静止画を連続撮影するときに前記第１の距離、又は前記第１の距離と前記第２の距離との間の距離に設定するのが好ましい。
【００２４】
動画を撮影するときに前記第１の距離、又は前記第１の距離と前記第２の距離との間の距離に設定するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の光分岐フィルターは、２枚の基板の間隔を高精度に制御することで、容易に反射光量／透過光量の比率を調節することができるので、従来の一眼レフカメラで採用されていた可動式ミラーを使用しなくてもファインダ側と撮像素子側との可視光の切替えが可能となり、撮像装置の構造が簡素化及び軽量化させることができる。さらに、透過光量の調節が可能なので、固定式光分岐フィルターを用いた場合に問題となる、撮像素子への光量の減少を起こさないで撮像装置の設計が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の光分岐フィルターの一例を示す模式図である。
【図２】多層膜が設けられた基板の一例を示す模式断面図である。
【図３】４層膜が設けられた基板の分光反射特性を示すグラフである。
【図４】多層膜が設けられた基板を２枚対向させてなるフィルターの一例を示す模式断面図である。
【図５】４層膜が設けられた基板を２枚対向させてなるフィルターの分光反射特性を示すグラフである。
【図６】４層膜が設けられた基板を２枚対向させてなるフィルターの分光反射特性を示すグラフである。
【図７】本発明の撮影装置の一例を示す模式図である。
【図８】実施例１で作製した反射防止膜の分光反射特性を示すグラフである。
【図９】実施例１の光分岐フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
【図１０】実施例１の光分岐フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
【図１１】実施例２で作製した多層膜の分光反射特性を示すグラフである。
【図１２】実施例２で作製した反射防止膜の分光反射特性を示すグラフである。
【図１３】実施例２の光分岐フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
【図１４】実施例２の光分岐フィルターの分光透過特性を示すグラフである。
【図１５】圧電素子の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
[1] 光分岐フィルター
本発明の光分岐フィルターは、
対向面が平行になるように向かい合せて配置され、それぞれの対向面に所定の多層膜が設けられた透明な第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を5〜300 nmの所定の距離に調節できるアクチュエーターとからなり、
前記第１の基板側からの入射光を前記第２の基板の多層膜と前記第１の基板の多層膜とで反射させることで干渉させて、入射光のうちの一部の光を第１の基板側に反射させ、残りの光を第２の基板側に透過させるフィルターであって、
前記アクチュエーターで、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を変化させることにより、可視光（波長400〜700 nm）において、前記第１の基板側への反射光量を0〜50%の範囲で変化させることができるとともに、前記第２の基板側への透過光量を50〜100%の範囲で変化させることができることを特徴とする。
【００２８】
前記第１の基板及び前記第２の基板の対向する面に設けられた多層膜は、波長587.56 nmにおいて屈折率1.9〜2.7の高屈折率膜と屈折率1.35〜1.5の低屈折率膜とを交互に積層してなるのが好ましい。さらに、多層膜は2層〜10層であるのが好ましく、3層〜6層であるのがより好ましい。各層光学膜厚は1 nm〜250 nmであるのが好ましく、5 nm〜225 nmであるのがより好ましい。前記高屈折率膜の材質としては、TiO2、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、HfO2、CeO2、SnO2、In2O3、ZnO、SnドープIn2O3、AlドープZnO、GaドープZnO、La2O3、Sb2O3等が挙げられ、前記低屈折率膜の材質としては、MgF2、SiO2、SiO2とAl2O3の混合物等が挙げられる。これらの高屈折率膜及び低屈折率膜は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法、熱CVD、プラズマCVD、光CVD等の化学蒸着法等により形成することができるが、真空蒸着法が好ましい。さらに、空気側の最外層に貼り付き防止層として有機フッ素化合物(キャノンオプトロン株式会社製：OF-CK,メルク株式会社製：サブスタンスWR4，東京製品開発研究所製：パラックコートなど)からなる単分子層(光学膜厚1 nm〜10 nm)を付与しても良い。
【００２９】
前記第１の基板の入射側の面、及び前記第２の基板の出射側の面、すなわち前記第１の基板及び前記第２の基板の前記多層膜が形成されていない側の面には、可視光に対する反射防止膜が形成されているのが好ましい。反射防止膜としては、低屈折率膜材料のSiO2やMgF2を光学膜厚90 nm〜190 nmで形成した単層反射防止膜や、高屈折率膜材料のZrO2やTa2O5を光学膜厚180 nm〜380 nmで形成し、低屈折率膜材料のSiO2やMgF2を光学膜厚90 nm〜190 nmで形成した2層反射防止膜や、高屈折率膜材料のTiO2やNb2O5と低屈折率膜材料のSiO2やMgF2を光学膜厚5 nm〜190 nmで積層した6層反射防止膜などの通常利用されている反射防止膜が利用可能である。
【００３０】
前記アクチュエーターとしては、アクチュエーター制御部からの印加電圧によって伸縮する圧電素子を利用するのが好ましい。
【００３１】
前記基板は、光学ガラス、透明セラミックス、又は透明プラスチックからなるのが好ましい。
【００３２】
(1)実施の形態
以下に本発明の光分岐フィルターについて、具体的な実施の形態を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００３３】
(a)全体構成
本発明の光分岐フィルター10は、図１に示すように、多層膜2aが設けられた透明な第１の基板1aと、前記第１の基板1aの多層膜2aが設けられた面と対向するように一定の間隙３を置いて平行に配置され、対向面に多層膜2bが設けられた透明な第２の基板1bと、前記第１の基板1a及び第２の基板1bの一方の端部を間隔調整板41a、41bを介して接続する圧電素子51と、前記第１の基板1a及び第２の基板1bの他方の端部を間隔調整板42a、42bを介して接続する圧電素子52とからなる。前記圧電素子51及び圧電素子52は、制御装置からの信号に応じて駆動回路から印加される電圧により伸縮し、前記第１の基板1a及び第２の基板1bの両端部（図では上端部及び下端部）に設けられた前記間隔調整板41a、41b及び間隔調整板42a、42bをそれぞれ駆動することにより、前記第１の基板1a及び第２の基板1bの前記間隙３の距離を、対向面の平行を維持しながら変化させることができる。
【００３４】
前記間隔調整板41a、42a及び間隔調整板41b、42bは、それぞれ前記第１の基板1a及び第２の基板1bの前記多層膜2a、2bが設けられた面とは反対側の面に接着して設けるのが好ましい。前記間隔調整板41a、41b、及び前記間隔調整板42a、42bを、圧電素子51及び圧電素子52によって接続するとともに、前記基板1aと基板1bとの間隔をスムーズに変更できるように、前記間隔調整板41a、41b間及び前記間隔調整板42a、42b間に、それらを移動自在に接続するガイド（図示せず）を設けるのが好ましい。
【００３５】
第１の基板1a及び第２の基板1bは、前記多層膜2a、2bが設けられた面とは反対側の面にそれぞれ可視光（波長400〜700 nm）に対する反射防止膜6a及び反射防止膜6bを有するのが好ましい。
【００３６】
(b)第１の基板及び第２の基板からなるフィルター
屈折率1.516の光学ガラス基板１（例えば、株式会社オハラ製S-BSL7（nd=1.516）)の上に、例えば表１に示すように、前記基板１側からMgF2(nd=1.388)とTiO2(nd=2.308)とを交互に２層ずつ設けて、図２に示すような４層構成の多層膜２を形成する。この多層膜２を設けた基板の５°入射分光反射率を図３に示す。
【００３７】
【表１】
2014219638.tif 000003
【００３８】
この多層膜２を設けた基板１を２枚（第１の基板1a及び第２の基板1b）準備し、図４に示すように、それらの多層膜2a、2bが設けられている側の面同士を17.6 nmの間隔で対向させる。このように多層膜2a、2bが設けられた２枚の基板1a、1bを対向させることにより、前記多層膜2a、2b間の間隙３を空気（屈折率1.0）からなる光学膜厚17.6 nmの１つの層として考えることができる。すなわち、第１の基板1a及び第２の基板1bを対向させることにより、表２に示すような、第１の基板1aに設けられた多層膜2aと、空気層（間隙３）と、第２の基板1bに設けられた多層膜2bとからなる９層構成の多層膜を有するフィルターが得られる。この９層構成の多層膜を基板1a、1b間に有するフィルターは、第１の多層膜2aと空気層（間隙３）と第２の多層膜2bとの干渉効果により、図５に示すように可視光（波長400〜700 nm）で殆ど反射が認められない分光反射特性を有する。
【００３９】
【表２】
2014219638.tif 000004
【００４０】
前記多層膜2a、2bを設けた基板1a、1bの間隔を173.0 nmに変更し、表３に示すような構成とする。この９層構成の多層膜を基板1a、1b間に有するフィルターは、図６に示すように可視域の光に対して50%程度の反射率（すなわち50%程度の透過率）となり、光分岐フィルター10として使用することができる。
【００４１】
【表３】
2014219638.tif 000005
【００４２】
すなわち、このように多層膜2a、2bを有する基板1a、1b同士を対向させて構成した光分岐フィルター10は、前記２枚の基板1a、1bの間隔を17.6 nmから173.0 nmに変更する（少なくとも１枚の基板を155.4 nm移動させる）だけで、可視光に対する反射率を0から50%（すなわち透過率を100から50%）に変化させることができるものである。
【００４３】
(c)圧電素子
前記光分岐フィルター10の基板1a、1b間隔の制御は、例えばμsec単位の高速で、かつnm単位の高精度で伸縮制御が可能な圧電素子を利用するのが好ましい。圧電素子200は、図15に示すように、圧電セラミックス201が内部電極202を介して積層された構造を有しており、前記内部電極202が接続された外部電極203に電圧をかけることにより、積層方向に変位を生じる。例えば、L1=L2=0.9 mm及びH=1.6 mmのサイズの圧電素子200に電圧をかけた場合の積層方向の変位量は表４のようになり、前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を変化させることができる。
【００４４】
【表４】
2014219638.tif 000006
【００４５】
圧電素子を利用して前記光分岐フィルターの基板間隔を制御することにより、非常に短い時間で反射率（透過率）を0%と50%との間で切り替えることができる。従って、この光分岐フィルターを、撮影装置において可動式ミラーに代えて使用することにより、自動焦点検知器及び撮像素子への光路を迅速に切り替えることができる。
【００４６】
[2]撮影装置
本発明の撮影装置は、撮影光学系を通った被写体光を反射光と透過光とに分離する光分岐フィルターと、
前記光分岐フィルターの反射光が入射する焦点検出器と、
前記光分岐フィルターの透過光が入射する撮像素子とを備えた撮影装置であって、
前記光分岐フィルターは、
対向面が平行になるように向かい合せて配置され、それぞれの対向面に所定の多層膜が設けられた透明な第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を所定の距離に調節できるアクチュエーターとからなり、
前記第１の基板と前記第２の基板との間隔を前記アクチュエーターで変化させることにより、反射光量と透過光量との比率を変化させることができることを特徴とする。
【００４７】
本発明の撮影装置100は、本発明の光分岐フィルター10を利用して構成するのが好ましく、図７に示すように、撮影光学系101が取り付けられた撮影装置鏡筒部102と、撮像素子103、自動焦点検出器104、及び前記撮影光学系101を介して入射した光(被写体光)を前記撮像素子103及び前記自動焦点検出器104に分岐するための光分岐フィルター10を備えた撮影装置本体105とからなり、前記撮影光学系101は交換可能な撮影レンズ、絞り等を含み、前記撮影レンズは自動焦点検知器104からの信号によって駆動されることにより自動焦点動作が可能である。
【００４８】
撮像素子103はCCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor )等のセンサであり、撮像素子103から取り出された撮像信号が撮像信号処理部107に伝達され、撮像信号を圧縮した信号が記録媒体、例えばフラッシュメモリに記憶される。撮影装置本体105背面に設けられた画像表示部108には、現在の被写体像（撮像素子103の撮像信号を信号処理部処理して得られる映像信号）が表示される。画像表示部108としては、LCD、有機EL(Electroluminescence)等のフラットディスプレイが使用される。
【００４９】
自動焦点検知器104は光分岐フィルター10からの反射光を受光する撮像素子(エリアセンサ)と、撮像素子の出力信号を処理する信号処理部と、撮影光学系の自動焦点レンズ位置を制御する駆動部とを有する。信号処理部においては撮影画像の指定されたエリア、又は撮影画像の全体エリアの撮像信号を使用して自動焦点評価値が生成され、自動焦点評価値が最大となるように撮影光学系101の自動焦点レンズの位置が制御される。なお、自動焦点方式としては、位相差式自動焦点及びコントラスト検出式自動焦点のいずれかの方式、又は両方を併用した方式が利用できる。
【００５０】
前記光分岐フィルター10は、反射光が自動焦点検出器104に導かれるように、前記第１の基板及び第２の基板の対向面を、前記撮影光学系101の光軸に対して一定角度で傾斜させて、前記撮影光学系101と前記撮像素子103との間に配置する。前記光分岐フィルター10の傾斜角度は、自動焦点検出器104を設置する位置によって適宜決定されるものだが、10〜30°であるのが好ましい。すなわち前記光分岐フィルター10は、その対向面に対する光の入射角が10〜30°になるように配置されている固定式の光分岐フィルター10であるのが好ましい。
【００５１】
前記光分岐フィルター10の第１の基板及び第２の基板間隔は、アクチュエーター制御部106から印加される電圧によって圧電素子（図１を参照）を駆動することにより、例えば5〜300 nmの所定の距離に調節することができる。通常は、第１の距離と、前記第１の距離よりも大きい第２の距離との少なくとも２点で切替えを行うことができ、前記第１の距離に設定したとき（基板間隔が狭いとき）の反射光量と透過光量との比率（反射光量／透過光量）が、前記第２の距離に設定したとき（基板間隔が広いとき）の反射光量と透過光量との比率（反射光量／透過光量）よりも小さい。すなわち、基板間隔を狭くすると透過光量が増えるとともに反射光量が減り、逆に基板間隔を広くすると透過光量が減るとともに反射光量が増える。
【００５２】
例えば、多層膜を設けた基板［表１の構成］を２枚対向させてなるフィルターを、前記２枚の基板間隔を17.6 nm（第１の距離）［表２の構成］及び173.0 nm（第２の距離）［表３の構成］に相互に切り替えることができるように設定することにより反射光量と透過光量との比率を変更することができる。静止画の撮影時（露光時）には前記基板間隔を17.6 nm（第１の距離）に切り替えることで、前記光分岐フィルターはほぼ100%の可視光（波長400〜700 nm）を撮像素子103に導くことができ、高い撮影感度を確保することができる。また非撮影時には前記基板間隔を173.0 nm（第２の距離）に切り替えることで、前記光分岐フィルターは50%の可視光を撮像素子103に導き、50%の可視光を反射させて自動焦点検知器104に導くことができるため、現在の被写体像を確認しながら自動焦点動作が可能となる。
【００５３】
また、静止画の連続撮影時や動画の撮影時には、静止画の１コマ撮影時と同様に、前記第１の距離に設定し撮像素子への透過光量の比率を多くするのが好ましいが、特に動きの激しい被写体の撮影などで、撮影している間（露光時）にも自動焦点動作を行いたいという要求がある場合には、前記第１の距離と前記第２の距離との間の距離に前記基板間隔を設定することにより、ある程度の感度を確保しつつ、自動焦点動作を可能にすることができる。
【００５４】
本発明の撮影装置100は、前記画像表示部101が電子式ビューファインダとしての機能を備えているため光学式ビューファインダが不要である。そのため、図７に示す構成では、光学式ビューファインダが設けられておらず、光分岐フィルター10によって上方に反射された光は、自動焦点検知器104に導かれ自動焦点レンズ駆動のみに使われている。光学式ビューファインダを省略することで、ピント板、ペンタプリズム、接眼レンズ等の光学部品を省略できる。
【実施例】
【００５５】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００５６】
実施例１
厚さ1 mmのS-BSL7平行平面基板（株式会社オハラ製、nd=1.516)の片面に表１に示す多層膜を真空蒸着法にて形成し、その反対面に表５に示す反射防止膜を真空蒸着法にて形成した。なお別途表５に示す反射防止膜のみを前記S-BSL7平行平面基板の片面に設けた基板を作製し、その5°入射分光反射率を日立製作所製可視分光高度計U4000を用いて測定した。結果を図８に示す。
【００５７】
【表５】
2014219638.tif 000007
【００５８】
この基板を2枚、それらの多層膜を形成した面同士を対向させて、図１に示すような光分岐フィルターを作製した。用いた圧電素子は、図15に示すように、L1=L2=0.9 mm及びH=1.6 mmのサイズを有していた。この光分岐フィルターに対して、入射角20°で光線が入射するように設定して、アクチュエーター駆動回路から圧電素子に印加する電圧を0.0 V、0.2 V、0.4 V、3.5 V、3.7 V及び3.9 Vと変えながら分光透過率を測定した。これらの印加電圧に対応する基板間隙の距離は、表６に示すとおりであった。このときの分光特性の測定結果を図９及び図10に重ね書いて示した。
【００５９】
【表６】
2014219638.tif 000008
【００６０】
これらの結果から、この光分岐フィルターはアクチュエーター駆動回路の印加電圧を、3.7 Vと0.2 Vとの間で切り替えて、基板間隙の距離を201.5 nmと17.5 nmとの間で切り替えることにより、透過率を約50%と約100%との間で瞬時に切り替えれることが分かる。従って、この光分岐フィルター10を図７に示すような撮影装置100に使用した場合には、アクチュエーター駆動回路の印加電圧を3.7 Vの状態の時に、入射光のうちの50%の光を反射させて自動焦点検知器104へ導いて自動焦点検知をしながら、入射光のうちの50%の光を透過させて撮像素子103へ導き被写体像を観察し、撮影（露光）の瞬間に印加電圧を0.2 Vに切り替えて入射光を100%透過させて撮像素子103で露光し、直ぐに印加電圧を3.7 Vに戻して入射光のうちの50%の反射光で自動焦点検知をしながら、入射光のうちの50%の透過光で被写体像を観察することができる。
【００６１】
実施例２
厚さ1 mmのZeonex480R平行平面基板(日本ゼオン社製、nd=1.525)の片面に表７に示す多層膜を真空蒸着法にて形成し、その5°入射分光反射率を日立分光高度計U4000で測定した。結果を図11に示す。この多層膜を設けた基板の、前記多層膜の反対面に表８に示す反射防止膜を真空蒸着法にて形成した。なお別途表８に示す反射防止膜のみを前記Zeonex480R平行平面基板の片面に設けた基板を作製し、その5°入射分光反射率を日立製作所製可視分光高度計U4000で測定した。結果を図12に示す。
【００６２】
【表７】
2014219638.tif 000009
【００６３】
【表８】
2014219638.tif 000010
【００６４】
この基板を2枚、それらの多層膜を形成した面同士を対向させて、図１に示すような光分岐フィルターを作製した。用いた圧電素子は、図15に示すように、L1=L2=0.9 mm及びH=1.6 mmのサイズを有していた。この光分岐フィルターに対して、入射角20°で光線が入射するように設定して、アクチュエーター駆動回路から圧電素子に印加する電圧を0.5 V、0.7 V、0.9 V、4.1 V、4.3 V及び4.5 Vと変えながら分光透過率を測定した。これらの印加電圧に対応する基板間隙の距離は、表９に示すとおりであった。このときの分光特性の測定結果を図13及び図14に重ね書いて示した。
【００６５】
【表９】
2014219638.tif 000011
【００６６】
これらの結果から、この光分岐フィルターはアクチュエーター駆動回路の印加電圧を、4.3 Vと0.7 Vとの間で切り替えて、基板間隙の距離を232.5 nmと43.4 nmとの間で切り替えることにより、透過率を約70%と約100%との間で瞬時に切り替えれることが分かる。従って、この光分岐フィルター10を図７に示すような撮影装置100に使用した場合には、アクチュエーター駆動回路の印加電圧を4.3 Vの状態の時に、入射光のうちの30%の光を反射させて自動焦点検知器104へ導いて自動焦点検知をしながら、入射光のうちの70%の光を透過させて撮像素子103へ導き被写体像を観察し、撮影（露光）の瞬間に印加電圧を0.7 Vに切り替えて入射光を100%透過させて撮像素子103で露光し、直ぐに印加電圧を4.3 Vに戻して入射光のうちの30%の反射光で自動焦点検知をしながら、入射光のうちの70%の透過光で被写体像を観察することができる。
【００６７】
本発明の光分岐フィルターは、対向させた２枚の基板の間隔を変化させる距離が5〜300 nmと非常に小さくても透過率を0%〜50％（反射率を100%〜0%）の範囲で切り替えることが可能なので、高速に駆動させることが可能な圧電素子を利用することができる。そのため、撮影装置への入射光を自動焦点検知器と撮像素子へ導く光分岐フィルターとして好適であり、被写体を確認しながら自動焦点検知を行い、撮影時には瞬間的に自動焦点検知への光を遮断して撮影素子へ100%の光を導き、露光後にはすぐに自動焦点検知を行うことができるようになる。従って、従来の可動式ミラーを使った場合の被写体追従における問題と、固定式光分岐フィルターを使った撮影時の撮影像が暗くなるという問題の両方を解決できる。
【符号の説明】
【００６８】
10・・・光分岐フィルター
1・・・基板
1a・・・第１の基板
1b・・・第２の基板
2・・・多層膜
2a、2b・・・多層膜
3・・・間隙
41a、41b・・・間隔調整板
42a、42b・・・間隔調整板
51、52・・・圧電素子
100・・・撮影装置
101・・・撮影光学系
102・・・撮影装置鏡筒部
103・・・撮像素子
104・・・自動焦点検出器
105・・・撮影装置本体
106・・・アクチュエーター制御部
107・・・撮像信号処理部
108・・・画像表示部
200・・・圧電素子
201・・・圧電セラミックス
202・・・内部電極
203・・・外部電極
【図１】
2014219638.tif 000012
【図２】
2014219638.tif 000013
【図３】
2014219638.tif 000014
【図４】
2014219638.tif 000015
【図５】
2014219638.tif 000016
【図６】
2014219638.tif 000017
【図７】
2014219638.tif 000018
【図８】
2014219638.tif 000019
【図９】
2014219638.tif 000020
【図１０】
2014219638.tif 000021
【図１１】
2014219638.tif 000022
【図１２】
2014219638.tif 000023
【図１３】
2014219638.tif 000024
【図１４】
2014219638.tif 000025
【図１５】
2014219638.tif 000026