(57)【要約】【課題】  拡散面での光の反射を防止し、カブリがなく、且つ、明るいファインダー像を得ることができる焦点板及び撮像装置を提供する。【解決手段】  平滑な表面を有する複数のマイクロレンズを一面に配列して拡散面が形成された焦点板であって、前記拡散面に光の反射を防止する第１の反射防止手段を有することを特徴とする焦点板を提供する。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平滑な表面を有する複数のマイクロレンズを一面に配列して拡散面が形成された焦点板であって、
前記拡散面に光の反射を防止する第１の反射防止手段を有することを特徴とする焦点板。
【請求項２】
前記複数のマイクロレンズの隣接頂点間距離は、８μｍ乃至４０μｍであることを特徴とする請求項１記載の焦点板。
【請求項３】
前記第１の反射防止手段は、前記拡散面にコーティングされた薄膜であることを特徴とする請求項１記載の焦点板。
【請求項４】
前記第１の反射防止手段は、サブ波長格子であることを特徴とする請求項１記載の焦点板。
【請求項５】
前記サブ波長格子は、周期構造を有し、
前記周期構造の周期Ｐは、Ｐ＜０．３μｍを満足することを特徴とする請求項４記載の焦点板。
【請求項６】
前記一面の裏面に光の反射を防止する第２の反射防止手段を有することを特徴とする請求項１記載の焦点板。
【請求項７】
前記一面の裏面にフレネルレンズを更に有し、
前記フレネルレンズは、光の反射を防止する第２の反射防止手段を有することを特徴とする請求項１記載の焦点板。
【請求項８】
被写体を撮像する撮像装置であって、
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の焦点板を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
前記被写体からの光の焦点を自動的に調整する自動焦点調整ユニットを更に有することを特徴とする請求項８記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、撮像装置に係り、特に、撮像装置の焦点板に関する。本発明は、例えば、一眼レフカメラに好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年のデジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置の普及に伴って、一眼レフカメラにも撮像の高品位化と共に、ユーザーの利便性の向上がますます要求されるようになってきている。従来の一眼レフカメラは、一般に、撮像する被写体を観察する光学ファインダーを有し、ファインダー観察時には、撮像レンズを透過した被写体からの光（光像）を回転ミラーで反射し、焦点板（ピント板）の拡散面に結像させた後、ペンタプリズム及び接眼レンズを介して観察する。
【０００３】
焦点板には、焦点（ピント）合わせ及びファインダー観察の容易さから、高い拡散特性及びファインダー像を明るくすることが要求されるが、拡散特性を高めれば高めるほど、光が拡散するためファインダー像は暗くなる。特に、光像の焦点を自動的に調整する自動焦点調整ユニットを有する撮像装置では、被写体からの光をハーフミラーで構成されるサブミラーによって焦点板に導光するため、被写体からの光のうち７０％程度の光しかファインダー観察に用いることができず、ファインダー像の暗さが顕著となる。従って、焦点板は、高い拡散特性を確保しながらも、光量の損失をできるだけ抑えることが重要となる。
【０００４】
そこで、焦点板における光量の損失を抑えるために、焦点板の拡散面に光の反射を防止する反射防止処理を施す（例えば、反射防止膜を成膜する）ことが考えられる。図６は、従来の撮像装置に用いられる焦点板１０００を示す概略断面図であり、拡散面１１００として砂擦り焦点板のマット面の拡大図を示している。図６に示すような粗面の拡散面１１００に反射防止膜をコーティングする場合、種々の角度を有する傾斜面が存在するために膜厚を決定することができないことに加えて、微細部に膜物質が埋まってしまい所期の拡散特性が損なわれてしまう可能性が高い。換言すれば、反射防止処理の効果が期待できないどころか拡散特性を劣化させる要因となる。
【０００５】
なお、拡散板に反射防止処理を施した従来技術は幾つか提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１２２７１５号公報
【特許文献２】特開２００２−３５２７１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の一眼レフカメラは、上述したように、焦点板の拡散面に反射防止処理を施すことができないために、近年要求されているユーザーの利便性の向上を十分に達成することができなくなってきた。これは、焦点板における表面反射によって、光量が損失し、ファインダー像が暗くなり、ユーザーの使い勝手が悪くなるからである。具体的には、焦点板の表面反射によって、片面で４％、両面で８％の光量損失が生じ、無視できない値となっている。
【０００７】
また、特許文献１に開示された拡散板は、光透過性樹脂中に光拡散性微粒子が分散されてなる光拡散層の両面に、光拡散性微粒子を含まない光透過性樹脂が形成されてなる３層構成の光拡散シートにおいて、かかる光拡散シートの片面に反射防止層が形成されていることを特徴とするものである。しかしながら、特許文献１では、光拡散層が光透過性樹脂中に光拡散性微粒子を分散して構成されており、表面に微細構造を有する拡散面ではない。このような光拡散層は、焦点位置をある面に特定することができないため、撮像装置に用いる焦点板には不向きである。特許文献２は、一対の基板が対向して配置されてなる液晶パネルの一方の基板に対向して光拡散板が配置され、光拡散板の一方の基板と対向する側に偏光板が設けられ、偏光板の一方の基板側に表面減反射層、透明導電性薄膜及び防汚層を有する液晶表示装置を開示している。しかしながら、かかる表面減反射層は、光拡散板の表面に設けられた偏光板の表面反射を低減するためのものであり、光拡散板の表面反射を防止するものではない。
【０００８】
なお、焦点板の拡散面に反射防止処理が施されていないと、図７に示すように、焦点板１０００に入射して拡散面１１００の位置１１００ａに結像する光束Ｌが、拡散面１１００の位置１１００ａで反射し、更に、焦点板１０００のもう一方の面１２００で反射するため、拡散面１１００に達するときには広がりを有する像ＩＭとなってしまう。従って、ファインダー像は、フレアを帯びたものとなり、ファインダー像にカブリが発生して画質低下を招くと共に、焦点合わせもしづらくなる。ここで、図７は、拡散板１０００でのフレアの発生の原理を説明するための図である。
【０００９】
そこで、本発明は、拡散面での光の反射を防止し、カブリがなく、且つ、明るいファインダー像を得ることができる焦点板及び撮像装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての焦点板は、平滑な表面を有する複数のマイクロレンズを一面に配列して拡散面が形成された焦点板であって、前記拡散面に光の反射を防止する第１の反射防止手段を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の別の側面としての撮像装置は、被写体を撮像する撮像装置であって、上述の焦点板を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、拡散面での光の反射を防止し、カブリがなく、且つ、明るいファインダー像を得ることができる焦点板及び撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての撮像装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の撮像装置１の構成を示す概略断面図である。
【００１５】
撮像装置１は、被写体からの光を、撮像レンズを介して撮像素子に結像し、被写体を撮像する撮像装置であり、本実施形態では、デジタル一眼レフカメラなどで具現化される。
【００１６】
撮像装置１は、図１に示すように、撮像レンズ１０と、カメラ本体２０と、回転ミラー３０と、サブミラー４０と、自動焦点調整ユニット５０と、光学ローパスフィルター６０と、撮像素子７０と、焦点板８０と、ペンタプリズム９０と、接眼レンズ１００とを有する。
【００１７】
撮像レンズ１０は、交換型の撮像レンズであり、焦点調節レンズを含む撮像光学系を備えている。カメラ本体２０は、後述する回転ミラー３０と、ハーフミラー４０と、光学ローパスフィルター６０と、撮像素子７０と、焦点板８０と、ペンタプリズム９０と、接眼レンズ１００とを収納し、マウント部２２を介して撮像レンズ１０を着脱可能とする。
【００１８】
回転ミラー３０は、撮像レンズ１０を透過した光（光像）を反射し、後述する焦点板１００に導光する。回転ミラー３０は、撮像光路上への挿脱が可能なように構成され、ファインダー観察時には撮像光路上の所定の位置に配置され、撮影時には撮像光路外に退避する。
【００１９】
サブミラー４０は、撮像レンズ１０と撮像素子７０との間に設けられ、撮像レンズ１０を透過した光の一部を反射し（即ち、屈曲させて）、後述する自動焦点調整ユニット５０に導光する。サブミラー４０は、例えば、ハーフミラーで構成される。
【００２０】
自動焦点調整ユニット５０は、被写体からの光の焦点を検出する機能を有し、例えば、撮像レンズ１０の異なる瞳領域を透過して形成される２つの被写体像の位相差から撮像レンズ１０の焦点状態を検出する。また、自動焦点調整ユニット５０は、検出結果に基づいて、被写体からの光が撮像素子７０に結像するように図示しないフォーカスレンズの位置を制御する。
【００２１】
光学ローパスフィルター６０は、撮像レンズ１０から撮像素子７０に至る撮像光路中に配置され、撮像レンズ１０のカットオフ周波数を制限する。光学ローパスフィルター６０により、撮像素子７０上に被写体像の必要以上に高い周波数成分が伝達されることを防止する。
【００２２】
撮像素子７０は、撮像レンズ１０により結像される被写体からの光を受光し、画像信号に変換する（光電変換）機能を有する。撮像素子７０は、例えば、受光した光を画素毎に電気信号に変換し、その光量に応じた電荷をそれぞれ蓄積して、その電荷を読み出すタイプのエリアセンサーなどで構成される。なお、撮像素子７０からの出力信号は、図示しない画像処理回路にて所定の処理が施されて画像データとなり、かかる画像データは図示しないメモリースティック等の記憶媒体に記憶される。
【００２３】
焦点板８０は、回転ミラー３０で反射された撮像レンズ１０からの光を拡散してペンタプリズム９０に射出する。焦点板８０は、図２に示すように、上面に光を拡散する拡散面８２を有する。図２は、焦点板８０の一例を示す概略断面図である。
【００２４】
図２を参照するに、拡散面８２は、平滑な表面を有する複数のマイクロレンズ８２ａを配列して形成される。複数のマイクロレンズ８２ａの隣接頂点間距離（即ち、隣り合うマイクロレンズ８２ａ間の頂点の距離）Ｄは、８μｍ乃至４０μｍで形成される。複数のマイクロレンズ８２ａの隣接頂点間距離（即ち、隣り合うマイクロレンズアレイ８２ａ間の頂点の距離）Ｄが８μｍ乃至４０μｍで形成されていれば一眼レフカメラの焦点板として品位の良いファインダー像が得られる。
【００２５】
８μｍを超えてマイクロレンズ８２ａの隣接頂点間距離Ｄが小さい場合には、回折による拡散光の広がりが大きくなりすぎて接眼レンズから外れるため、大きなＦナンバーのレンズを装着した場合にファインダー像が暗くなってしまう。一方、４０μｍを超えてマイクロレンズ８２ａの隣接頂点間距離Ｄが大きい場合には、マイクロレンズそのものが見えてしまい粗いファインダー像になる、ファインダー像の解像度が得られない、といった欠点が出てくる。
【００２６】
このようなマイクロレンズ８２ａによる拡散面８２は、マイクロレンズ８２ａの曲面形状を先端に有するバイトを繰り返し押し付けてマイクロレンズ８２ａの配列の型を形成し、かかる型を用いた射出成形によって焦点板８０を製造することで実現できる。また、拡散面８２は、金属面にレジストを塗布し、ピンホール配列をパターニングした後、メッキ槽に浸漬してピンホールを中心にメッキが積層されるようにすることでマイクロレンズ８２ａの配列を形成し、これを原版として電鋳で転写して型を形成し、かかる型を用いた射出成形によって焦点板８０を製造することでも実現できる。
【００２７】
また、焦点板８０は、図３に示すように、拡散面８２であるマイクロレンズ８２ａの上に光の反射を防止する反射防止手段８４を有する。本実施形態では、反射防止手段８４は、拡散面８２にコーティングされた薄膜（反射防止膜）８４Ａとして具現化される。なお、反射防止膜８４Ａの厚さ（膜厚）は、マイクロレンズ８２ａ（即ち、拡散面８２）のディメンションと比較して、遙かに小さいため、拡散面８２の拡散特性を損なうことなく、反射防止膜８４Ａをコーティングすることができる。また、厳密に拡散面８２の拡散特性を再現するならば、コーティングする反射防止膜８４Ａの膜厚を見込んでマイクロレンズ８２ａの曲率半径を小さくして焦点板８０を製造すればよい。ここで、図３は、焦点板８０の拡散面８２を拡大して示す概略断面図である。
【００２８】
反射防止膜８４Ａは、具体的には、撮像レンズ１０を透過した光の波長の１／４程度の膜厚を有し、例えば、ＳｉＯ−（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）−ＳｉＯ２−（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）−ＳｉＯ２で構成される多層膜で構成される。但し、反射防止膜８４Ａは、上記した材料に限定されず、これと同様の作用及び効果を有する反射防止膜を適用することができる。
【００２９】
このように、平滑な表面を有する複数のマイクロレンズ８２ａを配列して拡散面８２を形成し、更に、拡散面８２に反射防止膜８４Ａをコーティングした焦点板８０は、表面反射による光量損失を低減し、透過率が向上するため、明るいファインダー像を得ることができる。例えば、拡散面８２に反射防止膜８４Ａをコーティングした場合、拡散面８２に反射防止膜８４Ａをコーティングしない場合と比べて、４％の光量の向上が期待できる。また、拡散面８２と反対の面（下面）にも反射防止膜８４Ａをコーティングした場合、８％の光量の向上が期待できる。
【００３０】
更に、焦点板８０は、拡散面８２と反対の面（下面）との相互反射によるフレアーが発生しないため、カブリのないクリアーなファインダー像を得ることができる。換言すれば、高品位であると共に、焦点合わせがしやすい光学ファインダーを実現することができる。
【００３１】
また、自動焦点検出が行なわれるのはファインダー観察時であり、その時撮像レンズ１０を射出した光は焦点板８０に結像する。明るい被写体や光源が画面内にある場合には、焦点板８０で反射した光がカメラの下部方向に向かい自動焦点調整ユニット５０に到達してゴースト光となり、自動焦点調整ユニット５０の検出精度の劣化を招くおそれがある。本実施例のごとく、焦点板８０に反射防止手段を設けることで、自動焦点調整ユニット５０に到達するゴースト光が少なくなるので、自動焦点調整ユニット５０の検出精度を被写体の状態によらず一定に保つことができる。
【００３２】
なお、反射防止手段８４は、反射防止膜８４Ａに限らず、図４に示すように、マイクロレンズ８２ａ（即ち、拡散面８２）のディメンションに比べ遙かに小さい粒状物質を均一に塗布した微細構造であるサブ波長格子（ＳＷＳ）８４Ｂで実現することもできる。ＳＷＳ８４Ｂは、回折を生じないオーダーの周期構造を有し、例えば、かかる周期構造の周期Ｐを、Ｐ＜０．３μｍに設定すればよい。これにより、焦点板８０の拡散面８２での表面反射を防止することができる。なお、ＳＷＳ８４Ｂは、焦点板８０の成形時に同時に形成することができるため、コーティング等の後処理が不要であり、極めて安価に反射防止効果を得ることができる。ここで、図４は、焦点板８０の一例を示す概略断面図である。
【００３３】
このように、平滑な表面を有する複数のマイクロレンズ８２ａを配列して拡散面８２を形成し、更に、拡散面８２にＳＷＳ８４Ｂを形成した焦点板８０は、表面反射による光量損失を低減し、透過率が向上するため、明るいファインダー像を得ることができる。例えば、拡散面８２にＳＷＳ８４Ｂを形成した場合、拡散面８２にＳＷＳ８４Ｂを形成しない場合と比べて、４％の光量の向上が期待できる。また、拡散面８２と反対の面（下面）にもＳＷＳ８４Ｂを形成した場合、８％の光量の向上が期待できる。
【００３４】
また、焦点板８０は、図５に示すように、平滑な平面を有する複数のマイクロレンズ８２ａを配列して形成された拡散面８２を上面に有し、回転ミラー３０からの光を集める（即ち、コンデンサーレンズとしての機能を有する）フレネルレンズ８６を下面に有する焦点板８０Ａに置換することもできる。ここで、図５は、図２に示す焦点板８０の変形例である焦点板８０Ａを示す概略断面図である。
【００３５】
また、焦点板８０Ａは、拡散面８２であるマイクロレンズ８２ａの上に光の反射を防止する反射防止手段８４を有し、同様に、フレネルレンズ８６の上にも反射防止手段８４を有する。反射防止手段８４は、上述したように、反射防止膜８４ＡやＳＷＳ８４Ｂを用いることができる。このように、焦点板８０Ａの両面に反射防止手段８４を設けた場合、焦点板８０Ａに反射防止手段８４を設けない場合と比べて、８％の光量の向上が期待できる。
【００３６】
再び、図１に戻って、ペンタプリズム９０は、互いに４５度の２つの反射面と、入射光と射出光に直角の２つの屈折面を含み、焦点板８０で拡散された光を反射し、接眼レンズ１００に導光する。
【００３７】
接眼レンズ１００は、アイピースとも呼ばれ、観察光学系（本実施形態では、光学ファインダー）において、最終的に像を結ぶ機能を有する。接眼レンズ１００は、本実施形態では、光像を拡大する。
【００３８】
撮像装置１の動作について説明する。ファインダー観察時において、撮像レンズ１０を透過した光（光像）は、回転ミラー２０で反射され、焦点板８０の拡散面８２に結像し、ペンタプリズム９０及び接眼レンズ１００を介して観察される。撮像装置１が使用する焦点板８０は、表面反射による透過する光の光量損失を低減することができるため、明るく見易いファインダー像を得ることができ、ユーザーの利便性を向上させることができる。かかる効果は、特に、Ｆナンバーの暗い小口径の撮像レンズを用いる場合に顕著となる。また、焦点板８０におけるフレアの発生を低減することができ、カブリのないクリアーなファインダー像を得ることができる。かかる効果は、特に、輝度差の高い被写体を撮像する場合に顕著となる。
【００３９】
一方、撮影時において、回転ミラー２０は、撮像光路上から退避し、撮像レンズ１０を透過した光像は、光学ローパスフィルター６０を介して、撮像素子７０で撮像される。
【００４０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一側面としての撮像装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す焦点板の一例を示す概略断面図である。
【図３】図２に示す焦点板の拡散面を拡大して示す概略断面図である。
【図４】図１に示す焦点板の一例を示す概略断面図である。
【図５】図２に示す焦点板の変形例である焦点板を示す概略断面図である。
【図６】従来の撮像装置に用いられる焦点板を示す概略断面図である。
【図７】拡散板でのフレアの発生の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１                    撮像装置
１０                  撮像レンズ
２０                  カメラ本体
３０                  回転ミラー
４０                  サブミラー
５０                  自動焦点調整ユニット
６０                  光学ローパスフィルター
７０                  撮像素子
８０及び８０Ａ        焦点板
８２                  拡散面
８２ａ                マイクロレンズ
８４                  反射防止手段
８４Ａ                反射防止膜
８４Ｂ                サブ波長格子
８６                  フレネルレンズ
９０                  ペンタプリズム
１００                接眼レンズ
【図１】
2006178071.tif 000003
【図２】
2006178071.tif 000004
【図３】
2006178071.tif 000005
【図４】
2006178071.tif 000006
【図５】
2006178071.tif 000007
【図６】
2006178071.tif 000008
【図７】
2006178071.tif 000009