(57)【要約】【課題】偽色の発生の抑制を図りつつ大型化を抑えることができる光検出装置の提供。【解決手段】光束を分光する分光素子６と、複数色の色フィルタを有し、分光素子６で分光された光束のそれぞれを色フィルタを介して受光する受光部８と、光束の光路中に配設され、分光された光束の光軸を補正する光学素子３０とを備える。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を分光する分光素子と、
複数色の色フィルタを有し、前記分光素子で分光された光束のそれぞれを前記色フィルタを介して受光する受光部と、
前記光束の光路中に配設され、前記分光された光束の光軸を補正する光学素子とを備えたことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の測光装置において、
前記光学素子は、分光プリズムであることを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の測光装置において、
前記光学素子はレンズであって、該レンズの光軸を前記分光された光束の光軸に対して変位させたことを特徴とする光検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の測光装置において、
前記光学素子は、出射光束の光軸を偏向するように配置したプリズムであって、
前記分光素子は、前記プリズムによって光軸が偏向された光束を分光するとともに、分光した光束を前記受光部に垂直に入射させることを特徴とする光検出装置。
【請求項５】
屈折率が同じで分散特性が異なる２つの光学部材を貼り合わせて成り、貼り合わせ面の法線が光軸に対して傾いている分光素子と、
複数色の色フィルタを有し、前記分光素子で分光された光束のそれぞれを前記色フィルタを介して受光する受光部とを備えたことを特徴とする光検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光検出装置において、
前記受光部の光軸方向位置および光軸に対する傾きと、前記受光部上における被写体像の結像状態とを調節する調節手段を備えたことを特徴とする光検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光検出装置を備えたことを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体光を複数の色成分毎に分解して測光を行う光検出装置、およびその光検出装置を備えたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複数の色フィルタが設けられた２次元イメージセンサを用いて被写体光を受光し、複数の色成分毎に測光および測色を行う測光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。２次元イメージセンサの各画素にはそれぞれ対応する色フィルタが設けられており、フィルタを透過する色成分のみが画素によって検出される。
【０００３】
【特許文献１】特許第３３２１９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の装置では、点光源などの小さな物体であって、センサ上に結像される物体像の大きさが画素の大きさ程度であった場合、その物体像がどの色フィルタが設けられた画素上に結像されるかによって、測光される物体の色が異なる偽色が発生してしまい、正しい測光値や測色値が得られないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明による光検出装置は、光束を分光する分光素子と、複数色の色フィルタを有し、分光素子で分光された光束のそれぞれを色フィルタを介して受光する受光部と、光束の光路中に配設され、分光された光束の光軸を補正する光学素子とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の測光装置において、光学素子を分光プリズムとしたものである。
請求項３の発明は、請求項１に記載の測光装置において、光学素子はレンズであって、該レンズの光軸を分光された光束の光軸に対して変位させたものである。
請求項４の発明は、請求項１に記載の測光装置において、光学素子は、出射光束の光軸を偏向するように配置したプリズムであって、分光素子は、プリズムによって光軸が偏向された光束を分光するとともに、分光した光束を受光部に垂直に入射させることを特徴とする。
請求項５の発明による光検出装置は、屈折率が同じで分散特性が異なる２つの光学部材を貼り合わせて成り、貼り合わせ面の法線が光軸に対して傾いている分光素子と、複数色の色フィルタを有し、分光素子で分光された光束のそれぞれを色フィルタを介して受光する受光部とを備えたことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光検出装置において、受光部の光軸方向位置および光軸に対する傾きと、受光部上における被写体像の結像状態とを調節する調節手段を備えたものである。
請求項７の発明によるカメラは、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光検出装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、分光素子で分光された光束のそれぞれを色フィルタを介して受光するようにするとともに、光学素子により分光された光束の光軸を補正するようにしたので、偽色の発生を抑制し、精度の高い測光測色演算が可能となるとともに、光検出装置の大型化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、本発明による光検出装置が組み込まれたカメラの第１の実施の形態を示す概略構成図である。不図示の被写体からの光は、撮影レンズ１を通過した後に、一部が反射ミラー２によって反射されてフォーカシングスクリーン３上に結像される。フォーカシングスクリーン３上に結像された被写体像は、ペンタプリズム４および接眼レンズ５を経て撮影者に観察される。
【０００８】
また、接眼光学系の光軸から外れた位置には測光素子８が設けられており、フォーカシングスクリーン３上の被写体像は、測光用再結像レンズ７により測光素子８上に再結像される。測光用再結像レンズ７の前方近傍には分光素子として回折格子６が配設されており、後述するように分光された被写体光が測光素子８上に結像される。
【０００９】
測光素子８には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の２次元イメージセンサが用いられる。被写体の輝度分布は測光素子８により光電変換され、その情報はＣＰＵ等で構成される制御部１１に転送される。制御部１１は、測光素子８からの測光情報に基づいて最適な露光量を演算し、その演算結果に基づいてシャッタ９および絞り１２を制御して撮像素子１０による撮像を行わせる。撮像素子１０としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の２次元イメージセンサや銀塩フィルムが用いられる。
【００１０】
図２は、測光素子８に用いられる２次元イメージセンサを模式的に示した図であり、矩形状の画素８１が縦６列横２４列のマトリクス状に並んでいる。各画素８１には赤、緑、青の色フィルタがオンチップフィルタとして形成されている。本実施の形態では、同一種類の色フィルタが縦一列に設けられた、ストライプタイプのオンチップフィルタが用いられている。
【００１１】
左端の縦１列の各画素８１には青色の色フィルタ（以下ではＢフィルタと称する）が設けられており、その右側の縦一列の各画素８１には緑色の色フィルタ（以下ではＧフィルタと称する）が設けられており、さらに右側の縦一列の各画素８１には赤色の色フィルタ（以下ではＲフィルタと称する）が設けられている。このように、測光素子８には、図示左右方向にＢ，Ｇ，Ｒ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，…のようにＲ，Ｇ，Ｂフィルタが周期的に設けられている。
【００１２】
図３は、測光素子８の各画素８１の分光感度を示す図であり、縦軸は感度、横軸は波長である。Ｂ，Ｇ，Ｒで示す各曲線はＢフィルタ，Ｇフィルタ，Ｒフィルタが設けられた画素８１の感度を示しており、それぞれ波長450nm、550nm、650nmに感度のピークがある。ところで、図２の円８２で示すようにある程度の大きさを有する被写体像の場合には、その被写体像領域８２内にＢフィルタ，ＧフィルタおよびＲフィルタを有する画素８１が多数含まれる。そのため、被写体光に含まれるＢ光成分，Ｇ光成分およびＲ光成分のレベル検出を精度良く行うことができる。
【００１３】
なお、ここでは、Ｂフィルタ，ＧフィルタおよびＲフィルタの透過光のことを、Ｂ光成分，Ｇ光成分およびＲ光成分と呼ぶことにする。すなわち、Ｂ光成分に含まれる光は、ピーク波長450nmを中心としてある程度の波長幅を有している。Ｇ光成分およびＲ光成分についても同様で、それぞれピーク波長550nm、650nmを中心としてある程度の波長幅を有している。また、各Ｂ光成分，Ｇ光成分およびＲ光成分を図示する場合、ピーク波長の光線で代表して表すことにする。以下では、Ｂフィルタが設けられている画素８１をＢ画素８１Ｂと表し、同様に、Ｇフィルタが設けられている画素８１をＧ画素８１Ｇ、Ｒフィルタが設けられている画素８１をＲ画素８１Ｒと表すことにする。
【００１４】
一方、入射光束が円８３で示すような点光源の場合には、円８３内の光束はほとんどＲフィルタを有する１つの画素８１Ｒにしか入射しない。そのため、光源光が白色光であってもＲ光成分しか検出されず、赤色の光源であると誤って認識してしまう偽色が発生することになる。本実施の形態では、このような偽色の発生を防止するために、図１に示すように分光素子６を設けた。
【００１５】
《分光素子６の説明》
次に、分光素子６の作用について詳細に説明する。図１に示す実施形態では、分光素子６としてブレーズド回折格子を用いており、ここでは回折格子６による回折作用を説明する。なお、回折格子６のブレーズドの角度は、測光に最も寄与する波長λｇ＝550nmで回折効率が高くなるように設定すれば良い。
【００１６】
図４は、本実施の形態における回折格子６による回折を説明する図である。回折格子６の溝は、紙面に垂直な方向に形成されている。一方、測光素子８においても、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタの各ラインは紙面に垂直な方向に延在するように形成されており、図示上下方向にＢ，Ｇ，Ｒ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，…と各ラインが並んでいる。
【００１７】
光線Ｗｃはフォーカシングスクリーン３の中央部分から出射された光を示し、光線Ｗｕはフォーカシングスクリーン３の周辺部から出射された光を示している。回折格子６は、光線Ｗｃの入射角がα＝０となるように配置されている。各光線Ｗｃ，Ｗｕは、回折の式（１）に従ってそれぞれ回折される。式（１）において、αは入射角であり、βは回折角である。また、λは光の波長、ｄは回折格子６の溝間隔、ｍは回折の次数である。
ｄ・（sinα±sinβ）＝ｍλ      …（１）
【００１８】
回折角βは波長λと入射角αに依存している。図４は、光線Ｗｃの回折光Ｂｃ，Ｇｃ，Ｒｃおよび光線Ｗｕの回折光Ｂｕ，Ｇｕ，Ｒｕを示す図である。ここで、回折光Ｂｃ,Ｂｕは、Ｂフィルタを透過するＢ光成分の内のピーク波長450nmを有する光線を表していつ。同様に、回折光Ｇｃ，ＧｕはＧフィルタを透過するＧ光成分の内のピーク波長550nmを有する光線を表しており、回折光Ｒｃ，ＲｕはＲフィルタを透過するＲ光成分の内のピーク波長650nmを有する光線を表している。
【００１９】
測光素子８は、光線Ｗｃの回折光Ｂｃ，Ｇｃ，Ｒｃが撮像面左右方向の中央部分にほぼ垂直に入射するように配置されている。なお、レンズ７は、光軸と回折光Ｇｃとが同一となるように配設されている。回折光Ｂｃ，Ｇｃ，Ｒｃのピーク波長λｂ，λｇ，λｒはそれぞれλｂ＝450nm、λｇ＝550nm、λｒ＝650nmであるため、対応する回折角βｂ，βｇ，βｒの間にはβｂ＜βｇ＜βｒなる関係が成立している。入射角α≠０であるＷｕの場合の回折光Ｂｕ，Ｇｕ，Ｒｕにも、同様の関係がある。本実施形態ではＲＧＢの画素のピーク波長が１００ｎｍの等間隔としたので、回折角もほぼ等間隔となり、画素の配置も等間隔としている。画素の間隔は、使用するＲＧＢフィルタの各ピーク波長の回折角に応じて最適に設定するのが望ましい。
【００２０】
図５は、溝間隔ｄの設定方法を説明する図である。ここでは、光線Ｗｃの回折光Ｇｃが中央部に設けられたＧ画素８１Ｇに入射するように測光素子８を配置する。すなわち、回折光Ｇｃの回折角βｇはｄ・sinβｇ＝λｇが成り立っているので（ただし、ｍ＝１）、測光素子８の法線は回折格子６の法線に対して角度βｇだけ傾けて配置される。レンズ７の主点と結像位置までの距離はＬである。さらに、回折光Ｇｃは測光素子８の中央部に入射するので、測光素子８は、その中央部が光線Ｗｃの延長線上から図示下方にｘ１＝Ｌ・sinβｇ≒Ｌ・λｇ／ｄだけずらして配置される。なお、βは小さいのでsinβ≒tanβとした。同様に、Ｒ成分の回折光の入射位置はｘ２＝Lsinβｒ≒Ｌ・λｒ／ｄとなる。
【００２１】
Ｇ画素８１ＧとＲ画素８１Ｒとの画素間隔をＰとすると、Ｐ＝ｘ２−ｘ１≒Ｌ（λｒ−λｇ）／ｄとなる。従って、溝間隔ｄはｄ＝Ｌ（λｒ−λｇ）／Ｐとなる。画素８１Ｇと画素８１Ｂに関しても同様である。本実施形態ではλｒ−λｇとλｇ−λｂは同じなので画素間隔は等間隔でよい。
【００２２】
ところで、式（１）に示すように、回折角βは波長λだけでなく入射角αにも依存するので、回折光Ｇに対する回折光Ｒおよび回折光Ｂの分離角度は、測光素子８の中央付近と周辺部とでは異なることになる。本実施形態では画素の配列は等間隔としているが、より高精度に偽色を補正する場合には、入射角αに応じてＧ画素８１Ｇに対するＲ画素８１ＲおよびＢ画素８１Ｂの間隔を設定するのが好ましい。なお、このような入射角αの影響を小さく抑えるためには、回折格子６に入射する光の角度がなるべく小さくなるように光学系を設計するのが好ましい。
【００２３】
このように、回折格子６を設けて、回折光Ｂｃ，Ｂｕを画素８１Ｂに、回折光Ｇｃ，Ｇｕを画素８１Ｇに、回折光Ｒｃ，Ｒｕを画素８１Ｒに入射させるようにしたので、点光源のように画素程度の大きさの被写体であっても、偽色の発生を防止することができる。図２の円８４Ｂ，８４Ｇ，８４Ｒは一つの点光源に対する回折光を示しており、回折光８４ＧがＧ画素８１Ｇに入射している場合、回折光８４ＲはＲ画素８１Ｒに入射し、回折光８４ＢはＢ画素８１Ｂに入射する。
【００２４】
このように、回折格子６を設けて、回折光Ｂｃ，Ｂｕを画素８１Ｂに、回折光Ｇｃ，Ｇｕを画素８１Ｇに、回折光Ｒｃ，Ｒｕを画素８１Ｒに入射させるようにしたので、点光源のように画素程度の大きさの被写体であっても、偽色の発生を防止することができる。図２の円８４Ｂ，８４Ｇ，８４Ｒは一つの点光源の回折光を示しており、回折光８４ＧがＧ画素８１Ｇに入射している場合、回折光８４ＲはＲ画素８１Ｒに入射し、回折光８４ＢはＢ画素８１Ｂに入射する。
【００２５】
図６に示すカメラでは、三角プリズム１３を用いてペンタプリズム４からの光束をカメラ上方に反射するような構成とし、回折格子６，レンズ７および測光素子８をカメラ上下方向に並べて配置した。このような配置として接眼レンズ５の上方空間を有効利用することにより、カメラの奥行き寸法をより小さく抑えることができる。
【００２６】
さらに、図７（ａ），（ｂ）に示すように回折格子６と三角プリズム１３とを一体化することにより、測光光学系をよりコンパクトにすることができる。図７（ｂ）は三角プリズム１３、レンズ７および測光素子８をカメラ後方から見た図であり、三角プリズム１３の出射面には回折格子６と同様の回折格子１３３が形成されている。
【００２７】
［変形例］
図８は、上述した実施の形態を変形例を示す図であり、上述した図４と同様の図である。上述した回折格子６では、１次光の回折効率が大きくなるように、回折光Ｇの波長λｇに合わせて溝間隔ｄやブレーズドの角度を設定した。そのため、回折光Ｒや回折光Ｂに関しては、他の次数の回折光も出てくる可能性がある。１次以外の回折光は回折角が異なるため、フレア等の発生要因となる。
【００２８】
そこで、変形例では、回折格子６に代えて、分光プリズム６１を分光素子としてレンズ７の前方に配設するようにした。分光プリズム６１に用いられる硝材の屈折率や分散特性は、測光素子８の画素８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂの間隔より必要とされる分散の大きさに応じて設定される。分光プリズム６１の場合、回折格子６のように高次光が発生しないので、フレアの発生を防止することができる。なお、分光プリズム６１を用いた場合、測光素子８上における回折光Ｒｃ、回折光ＧｃおよびＢ回折光Ｂｃの入射位置は等間隔にならない。そのため、図２の画素８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂの間隔はプリズム６１の分光特性に応じて設定するのが好ましい。
【００２９】
［調整機構の説明］
本実施の形態のように、フォーカシングスクリーン３上の被写体像を測光素子８上に再結像して測光を行う測光装置においては、撮影者がファインダ越しに確認する測光領域と測光素子８の測光領域とが一致するように、測光素子８のセンサ中心とフォーカシングスクリーン３のスクリーン中心を合わせておく必要がある。そのため、組み付け後に前記中心を合わせを行うための調整装置が必要となる。
【００３０】
図９はそのような調整装置の一例を示す図である。図９において、（ａ）は調整装置をカメラ背面側から見た場合の断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ方向から見た図である。図９（ａ）では、測光光学系を断面で示した。図９に示した例は、図６に示した三角プリズム１３を用いる場合の調整装置を示したものであり、三角プリズム１３および回折格子６はカメラボディと一体のフレーム２１に固定されている。
【００３１】
フレーム２１には、ホルダ部材２２が３本のビス２３ａ〜２３ｃにより取り付けられている。各ビス２３ａ〜２３ｃには圧縮バネ２４ａ〜２４ｃが設けられている。ホルダ部材２２は、これらの圧縮バネ２４ａ〜２４ｃによってビス２３ａ〜２３ｃのねじ込み方向と反対の方向に付勢されている。ホルダ部材２２には、測光素子８およびレンズ７が所定の位置関係で固定されている。２５はレンズ７のレンズ枠である。
【００３２】
本実施の形態では、回折格子６により光束の進行方向が図示右方向に偏向されるため、三角プリズム１３の光軸に対してレンズ７および測光素子８の光軸が傾くように、ホルダ部材２２はフレーム２１に対して左上がりとなるように傾けて固定されている。従来は、分光素子である回折格子６が設けられていないので、ホルダ部材２２は水平となるように固定される。
【００３３】
測光素子８およびレンズ７の配設位置は、ビス２３ａ〜２３ｃのねじ込み量を変えることによって調節することができる。例えば、各ビス２３ａ〜２３ｃのねじ込み量変化を同一とすれば、測光素子８およびレンズ７の光軸方向の位置を調節することができる。また、各ビス２３ａ〜２３ｃのねじ込み量変化を異なるようにすると、測光素子８およびレンズ７の光軸の傾きや位置ずれを調節することができる。このように、ビス２３ａ〜２３ｃのねじ込み量を調節することで、センサ中心とスクリーン中心との位置合わせを行うことができる。なお、図９は分光素子として回折格子６を用いる場合を例に説明したが、回折格子６の代わりに分光プリズム６１を用いる場合も同様の構成となる。
【００３４】
−第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、回折格子６や分光プリズム６１等の分光素子で測光光束を分光し、その分光された光束を測光素子８で検出するようにした。そのとき、点光源のような小さな被写体の場合、光線４１の回折光Ｂ，Ｇ，Ｒは図１０に示すように測光素子８に入射する。なお、前述したように、Ｂフィルタ，Ｇフィルタ，Ｒフィルタを透過するＢ光成分，Ｇ光成分，Ｒ光成分はそれぞれ所定の波長域の光から成るが、図示されている回折光Ｂ，Ｇ，Ｒはその内のピーク波長の光線を示している。
【００３５】
図１０（ａ）は、回折光Ｂ，Ｇ，Ｒが画素８１Ｂ，８１Ｇ，８１Ｒに結像した場合を示したものである。円４１Ｂ，４１Ｇ，４１Ｒはピントが合っている状態における像を示し、円４３Ｂ，４３Ｇ，４３Ｒはピントが合っていない状態の像を示している。ピントが合っていない場合には、像がぼけて円が大きくなっている。このように回折光Ｂ，Ｇ，Ｒが画素８１Ｂ，８１Ｇ，８１Ｒ上に結像している場合には、ピントが合っているか否かに関係なく各画素８１Ｂ，８１Ｇ，８１Ｒからは各波長成分に応じた出力が得られ、光線４１の色を正しく検出することができる。
【００３６】
一方、図１０（ｂ）に示すように各回折光Ｂ，Ｇ，Ｒが画素８１Ｂ，８１Ｇ，８１Ｒから外れた位置に結像した場合、すなわち、各画素８１Ｂ，８１Ｇ，８１Ｒの不感帯に結像した場合、円４１Ｂ，４１Ｇ，４１Ｒで示すようにピントが合っている状態では、各波長成分に応じた出力が得られない。その結果、光線４１の色を正確に検出することができない。
【００３７】
しかし、ピントが合わず、像が円４３Ｂ，４３Ｇ，４３Ｒのようにぼけた場合、回折光Ｂ，Ｇ，Ｒの一部が画素８１Ｂ，８１Ｇ，８１Ｒに入射することになる。その結果、図１０（ａ）程ではないが、ある程度の電気出力が各画素８１Ｂ，８１Ｇ，８１Ｒから出力され、光線４１の色を検出することが可能になる。ただし、ピントがぼけ過ぎると各画素８１Ｂ，８１Ｇ，８１Ｒの光量が少なくなり、各波長成分に応じた電気出力が小さくなってＳ／Ｎが落ちてしまう。その結果、光線４１の色や光量が正確に検出できなくなる。
【００３８】
すなわち、点光源のような小さな被写体に関して、回折格子や分光プリズムにより分光して色や光量を正確に検出するには、適度にピントがぼけた状態に設定する必要があり、測光素子８とレンズ７との位置関係を精度よく調整できるような構成が必要となる。このような間隔調整を行う機構と、前述したセンサ中心とスクリーン中心との位置合わせを行う機構とを調整装置に盛り込むと、調整装置が大型化する。さらに、分光素子により光軸が傾くことにより調整装置の配置スペースが大きくなるため、カメラが大型化するという問題が生じる。
【００３９】
本実施の形態では、上述した光軸の傾き補正することにより、このような大型化を抑制するようにした。まず、光軸の傾き補正について説明する。図１１（ａ）は、図６に示したカメラの測光光学系の断面図であり、図１１（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。また、図１１（ｃ）は回折格子６に代えて分光プリズム６１を用いた場合のＢ−Ｂ断面を示したものである。
【００４０】
分光素子である回折格子６または分光プリズム６１により測光光束を分光しているため、光軸４２は回折格子６および分光プリズム６１の前後で折れ曲がっている。図４を参照すると、光軸４２は、回折格子６および分光プリズム６１まではフォーカシングスクリーン３の中央部分から出射された光線Ｗｃの進行方向に一致しており、回折格子６および分光プリズム６１以後は回折光Ｇｃの進行方向に一致している。
【００４１】
なお、本明細書においては、光束の進行方向を光束の光軸と称することにする。ところで、分光素子は、光束を波長に応じて偏向することで分光を行う。そのため、波長によって分光後の進行方向が異なることになる。そこで、分光された光束に関しては、回折光Ｇｃの進行方向を光束の光軸と称することにする。
【００４２】
図１１（ｂ）、（ｃ）に示すように回折格子６や分光プリズム６１を三角プリズム１３の上方に配設すると、分光後の光束の光軸（回折光Ｇｃの進行方向）は図示右側に傾くので。レンズ７および測光素子８は、それらの光軸が分光後の光束の光軸と一致するように配置されている。分光素子として回折格子６を用いた場合には、測光素子８上において回折光Ｂｃは光軸４２の図示左側に入射し、回折光Ｒｃは光軸４２の右側に入射する。一方、分光プリズム６１を用いた場合には、回折光Ｂｃは光軸の右側に入射し、回折光Ｒｃが光軸４２の左側に入射する。
【００４３】
図１２〜１７は第２の実施の形態の測光光学系を示す図である。図１２は測光光学系の第１の例を示す図であり、（ａ）は図１１（ａ）と同様のカメラ側方から見た断面図であり、（ｂ）はＢ１−Ｂ１断面図である。図１１（ａ），（ｂ）に示す測光光学系と比較した場合、ペンタプリズム４（図６参照）からの光束を上方の測光素子８方向へと反射する三角プリズム１３Ａの構成が異なる。
【００４４】
三角プリズム１３Ａの反射面１３１で反射された光束は垂直に進行し、レンズ７および測光素子８は、それらの光軸がこの反射光束の光軸（進行方向）と平行になるように配設されている。三角プリズム１３Ａの出射面１３０は、光軸４２に対して垂直ではなく傾いて形成されている。そのため、反射面１３１で全反射された光束は傾斜した出射面１３０に対して斜めに入射することになり、出射面１３０を出射する際に図１２（ｂ）に示すように図示左側へと屈折し、回折格子６に対して斜めに入射する。
【００４５】
図４に示したように、回折格子６に入射した光束は、図の時計回り方向に偏向されて分光される。そのため、三角プリズム１３Ａの硝材の屈折率および出射面１３０の角度を適当に設定することにより、分光された光束の光軸（回折光Ｇｃの進行方向）を垂直方向に補正することができ、レンズ７の光軸に一致させることができる。
【００４６】
なお、出射面１３０で光が屈折される際にも、波長に応じた分散が生じる。また、図１１（ｂ）、（ｃ）に示したように、回折光Ｇｃに対する回折光Ｂｃと回折光Ｒｃとの位置関係は回折格子６と分光プリズム６１とでは逆になっている。そのため、分光素子８上における回折光Ｂ，Ｇ，Ｒの分離幅が画素間隔と同一となるように、回折格子６および三角プリズム１３Ａの分散特性を設定する。
【００４７】
図１３（ａ）は測光光学系の第２の例を示す図であり、図１２（ｂ）と同様の断面図である。第２の例では、図１１で示した回折格子６とレンズ７との間に、光束の進行方向を補正するプリズム３０を配設した。この場合にも、レンズ７および測光素子８は光軸が垂直となるように配置されている。
【００４８】
プリズム３０は入射した光を反時計回りに偏向する機能を有している。そのため、回折格子６により時計回り方向に偏向された分光光束は、プリズム３０によって反時計回りに偏向される。その結果、分光後の光束の光軸をレンズ７および測光素子８の光軸と一致させることができる。分光後の光束はプリズム３０に偏向された際に分光されるので、第１の例の場合と同様に、分光素子８上における回折光Ｂ，Ｇ，Ｒの分離幅が画素間隔と同一となるように、回折格子６およびプリズム３０の分散特性を設定する必要がある。
【００４９】
図１３（ｂ）は測光光学系の第３の例を示す図であり、図１３（ａ）と同様の断面図である。第３の例では、レンズ７の光軸を分光された光束の光軸よりも左側にシフトさせて配置した。その結果、回折格子６から出射された回折光はレンズ７の周辺部に入射することになり、光束はレンズ作用を受けるとともに全体として反時計回り方向に偏向されることになる。よって、回折格子６により時計回りに偏向された分光光束をレンズ７によって逆方向に偏向することができ、レンズ７から出射された光束の光軸を、分光する前の元の光軸に垂直に配置された測光素子８の光軸と一致させることができる。
【００５０】
図１４は測光光学系の第４の例を示す図であり、（ａ）はカメラ側方から見た断面図であり、（ｂ）はＢ２−Ｂ２断面図である。第４の例は、第１の例（図１２参照）における回折格子６を分光プリズム６１で置き換えたものであり、その他の構成は図１２と同様である。この場合、分光プリズム６１は光束が時計回り方向に偏向されるように配置する。その結果、第１の例の場合と同様に分光された光束の光軸をレンズ７、測光素子８の光軸と一致させ、垂直に配置することができる。なお、分光プリズム６１の分光効果が相殺されないように、三角プリズム１３Ａと分光プリズム６１とは分散特性の異なる硝材を用いる。
【００５１】
図１５（ａ）は測光光学系の第５の例を示す図であり、図１４（ｂ）と同様の断面図である。第５の例では、三角プリズム１３とレンズ７との間に、分光プリズム６２Ａ，６２Ｂを２枚貼り合わせた分光素子６２を配設する。このとき、貼り合わせ面６２０は光軸４２に対して傾斜している。分光プリズム６２Ａの硝材と分光プリズム６２Ｂの硝材とは、屈折率が等しく、分散特性が異なっている。そのため、光束は分光プリズム６２Ａと分光プリズム６２Ｂとの間では進行方向が変化せず、分光のみが生じることになる。その結果、レンズ７から出射された光束の光軸を、分光する前の元の光軸に垂直に配置された測光素子８の光軸と一致させることができる。
【００５２】
図１５（ｂ）は測光光学系の第６の例を示す図であり、図１５（ａ）と同様の断面図である。第６の例では、三角プリズム１３と測光素子８との間には、光学素子７０のみが配設されている。この光学素子７０は、図１５（ａ）のレンズ７の機能と分光素子６２の機能、すなわち、レンズ機能と分光機能と光軸補正機能とを有している。そのため、このようなレンズ７０を用いることにより、測光光学系の小型化が図れる。
【００５３】
レンズ７０の光学部材７０１は、図１５（ａ）に示した分光プリズム６２Ａの入射面にレンズ面を形成したものである。一方、光学部材７０２は、分光プリズム６２Ｂの出射面にレンズ面を形成したものである。光学部材７０１，７０２の貼り合わせ面７１０は、図１５（ｂ）の分光素子６２の貼り合わせ面６２０と同様に光軸４２に対して傾斜している。また、光学部材７０１，７０２には、屈折率が同じで分散特性の異なる硝材が用いられる。
【００５４】
図１６は測光光学系の第７の例を示す図であり、（ａ）はカメラ側方から見た断面図、（ｂ）はＢ３−Ｂ３断面図、（ｃ）は測光素子８をＡ２方向から見た図である。第７の例では、三角プリズム１３を図１６（ｂ）に示すように時計回りに回転して傾け、さらに、分光プリズム６１を三角プリズム１３とレンズ７との間に配設した。測光光束は、三角プリズム１３の反射面１３１で反射されて光軸が傾き、出射面１３０から出射面１３０に対して垂直方向に出射される。
【００５５】
この出射方向はレンズ７および測光素子８の光軸に対して右側に傾いているので、分光プリズム６１は三角プリズム１３から出射された光束を反時計回りに偏向するように配置する。そうすることにより、分光プリズム６１で分光された光束の光軸を、レンズ７の光軸と一致させることができる。なお、三角プリズム１３の回転に伴って反射面１３１も傾くので、被写体像も回転することになる。そのため、分光プリズム６１および測光素子８を被写体像の回転角度だけ光軸の回りに回転させて配置する。この場合、測光素子８上における回折光Ｂ，Ｇ，Ｒの分離幅が画素間隔と同一となるように、分光プリズム６１の頂角および分散特性を設定する必要がある。
【００５６】
図１７は測光光学系の第８の例を示す図であり、（ａ）はカメラ側方から見た断面図、（ｂ）はＢ４−Ｂ４断面図、（ｃ）は測光素子８をＡ３方向から見た図である。第８の例は、第７の例の分光プリズム６１に代えて回折格子６を用いたものである。この場合、回折格子６は入射光束を時計回り方向に偏向するので、三角プリズム１３を反時計回りに回転して傾けるようにした。
【００５７】
三角プリズム１３から出射される光束は垂直に配されたレンズ７の光軸に対して反時計回り方向に傾いており、回折格子６はこの光束を逆方向に偏向することになる。その結果、回折格子６で分光された光束の光軸を、レンズ７の光軸と一致させることができる。三角プリズム１３は第７の例とは逆方向に回転されるので、被写体像も逆方向に回転することになる。そのため、回折格子６および測光素子８の回転方向も第７の例と逆になっている。この場合も、測光素子８上における回折光Ｂ，Ｇ，Ｒの分離幅が画素間隔と同一となるように、回折格子６の分散特性を設定する必要がある。
【００５８】
図１８は、図１２に示す測光光学系を用いた場合の調整装置の一例を示したものであり（ａ）はカメラ側方から見た断面図、（ｂ）はカメラ背面側から見た図である。図１８（ｂ）では、測光光学系については断面で示した。なお、図９に示した調整装置と同様の部分には同一符号を付した。
【００５９】
図１８に示す調整装置では、回折格子６で分光された光束の光軸は垂直方向を向いており、その光軸上に沿ってレンズ７および測光素子８が配置されている。そのため、フレーム２１に対してホルダ部材２２は水平に設けられており、ビス２３ａ〜２３ｃも垂直に設けられている。レンズ７はレンズ枠２５に保持されており、レンズ枠２５と保持枠２２との間にはスペーサ２６が配設されている。回折格子６および三角プリズム１３Ａはフレーム２１に設けられている。
【００６０】
スペーサ２６はレンズ７と測光素子８との間の間隔を粗調整する部材であり、予め用意された厚さの異なる複数のスペーサ２６から適切なものを選択して用いる。スペーサ２６によって測光素子８上のピント状態を粗調整する。一方、ビス２３ａ〜２３ｃは、ピント状態の微調整およびスクリーン中心とセンサ中心との位置合わせに用いられる。この場合、各ビス２３ａ〜２３ｃのねじ込み量をそれぞれ調整してレンズ７と測光素子８とを一体で傾けることにより、スクリーン中心とセンサ中心とを合わせつつ、各ビス２３ａ〜２３ｃを同量だけねじ込むことによりピント状態の微調整を行う。
【００６１】
このように、分光素子の偏向方向と逆方向に光束を変更する光学系を設けてレンズ７と測光素子８とを垂直方向に配置することにより、測光光学系を収めるスペースを小さくすることができる。また、上述した粗調整と微調整の分解能はレンズ７の縦倍率に等しく、例えば２０倍程度のレンズであれば縦倍率はその２倍の４００倍となり、測光素子８およびレンズ７間の距離をｔだけ変更することは、測光素子８とレンズ７とを一体に４００ｔ変更することと等価となる。そのため、スペーサ２６によって粗調整を予め行っておくことにより、微調整の際のホルダ部材２２の上下方向の移動を小さく抑えることができるので、測光光学系を収めるスペースをさらに抑えることができる。
【００６２】
以上説明した実施の形態の作用効果をまとめると以下のようになる。
（１）光束を分光する分光素子６と、複数色の色フィルタを有し、分光素子６で分光された光束のそれぞれを色フィルタを介して受光する受光部８と、光束の光路中に配設され、分光された光束の光軸を補正する光学素子３０とを備えたので、偽色の発生を抑制し、精度の高い測光測色演算が可能となるとともに、光軸の傾きが抑制され光検出装置が大きくなるのを抑えることができる。
（２）レンズ７の光軸を分光された光束の光軸に対して変位させたものを、前記光学素子として用いても良く、レンズ７と光学素子とが兼用され測光光学系の小型化を図れる。
（３）また、出射光束の光軸を偏向するように配置したプリズムを前記光学素子として用い、プリズムによって光軸が偏向された光束を分光素子６によって分光するとともに、分光した光束を受光部８に垂直に入射させるようにしても良い。
（４）さらに、屈折率が同じで分散特性が異なる２つの光学部材６２Ａ，６２Ｂを貼り合わせて成り、貼り合わせ面６２０の法線が光軸に対して傾いている分光素子６２を用いることにより、測光光学系の小型化を図れる。
（５）受光部の光軸方向位置および光軸に対する傾きと、受光部上における被写体像の結像状態とを調節する調節手段（図１８に示す調節装置）を備えるようにしても良い。光軸の偏向が補正されるので、調節手段を収納するスペースをより小さくできる。
【００６３】
以上説明した実施の形態では、カメラの測光装置を例に説明したが、本発明の光検出装置はカメラに限らず様々な装置に適用できる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明による光検出装置が組み込まれたカメラの第１の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】測光素子８に用いられる２次元イメージセンサを模式的に示した図である。
【図３】測光素子８の各画素８１の分光感度を示す図である。
【図４】回折格子６による分光を説明する図である。
【図５】溝間隔ｄの設定方法を説明する図である。
【図６】測光光学系に三角プリズム１３を用いた場合のカメラの構成を示す図である。
【図７】回折格子６と三角プリズム１３とを一体化した構成を説明する図であり、（ａ）はカメラ全体の構成を示し、（ｂ）は測光光学系をカメラ後方から見た図である。
【図８】分光プリズム６１による分光を行う変形例を示す図である。
【図９】調整装置の一例を示す図であり、（ａ）は調整装置をカメラ背面側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ方向から見た矢視図である。
【図１０】測光素子８に入射する回折光Ｂ，Ｇ，Ｒの像を説明する図であり、（ａ）は光Ｂ，Ｇ，Ｒが各画素上に入射している場合、（ｂ）は光Ｂ，Ｇ，Ｒが画素から外れ、不感帯に各ピークが入射している場合を示す。
【図１１】光軸の傾き補正がない場合について説明する図であり、（ａ）は、図６に示した測光光学系の断面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は分光プリズム６１を用いた場合のＢ−Ｂ断面である。
【図１２】第２の実施の形態における測光光学系の第１の例を示す図であり、（ａ）はカメラ側方から見た断面図であり、（ｂ）はＢ１−Ｂ１断面図である。
【図１３】（ａ）は測光光学系の第２の例を示す断面図であり、（ｂ）は測光光学系の第３の例を示す断面図である。
【図１４】測光光学系の第４の例を示す図であり、（ａ）はカメラ側方から見た断面図であり、（ｂ）はＢ２−Ｂ２断面図である。
【図１５】（ａ）は測光光学系の第５の例を示す断面図であり、（ｂ）は測光光学系の第６の例を示す断面図である。
【図１６】測光光学系の第７の例を示す図であり、（ａ）はカメラ側方から見た断面図、（ｂ）はＢ３−Ｂ３断面図、（ｃ）は測光素子８をＡ２方向から見た図である。
【図１７】測光光学系の第８の例を示す図であり、（ａ）はカメラ側方から見た断面図、（ｂ）はＢ４−Ｂ４断面図、（ｃ）は測光素子８をＡ３方向から見た図である。
【図１８】図１２に示す測光光学系を用いた場合の調整装置の一例を示したものであり（ａ）はカメラ側方から見た断面図、（ｂ）はカメラ背面側から見た図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：撮影レンズ、３：フォーカシングスクリーン、４：ペンタプリズム、６：回折格子、７，７０：レンズ、８：測光素子、１３，１３Ａ：三角プリズム、６１：分光プリズム、６２：分光素子、６２０，７１０：貼り合わせ面、１３０：出射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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