(57)【要約】    【課題】  高い拡散性を有し、ピント合わせが容易でしかも良好なる反射防止効果を有し、明るいファインダー像の観察が容易な焦点板を得ること。    【解決手段】  基板の光入出射面のうち少なくとも一方の面に複数の単位ユニットが２次元的に配置された焦点板において前記単位ユニットは前記基板より段差高が等しい複数の段差部が連続して積み重ねられ、前記単位ユニットの中央部が最も高い階段形状よりなり、  前記段差部の段差高をｈとするとき、  ７５ｎｍ＜ｈ＜１７５ｎｍなる条件を満足すること。【選択図】    図１
2012215635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の光入出射面のうち少なくとも一方の面に複数の単位ユニットが２次元的に配置された焦点板において前記単位ユニットは前記基板より段差高が等しい複数の段差部が連続して積み重ねられ、前記単位ユニットの中央部が最も高い階段形状よりなり、
前記段差部の段差高をｈとするとき、
７５ｎｍ＜ｈ＜１７５ｎｍ
なる条件を満足することを特徴とする焦点板。
【請求項２】
前記基板に配置された前記複数の単位ユニットの配置ピッチをＰとするとき、
５μｍ＜Ｐ＜３０μｍ
なる条件を満足することを特徴とする請求項１の焦点板。
【請求項３】
前記階段形状は隣接する領域の段差部の段差高が等しく、６段以上の段差部より構成されていることを特徴とする請求項１又は２の焦点板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項の焦点板を有することを特徴とするファインダー系。
【請求項５】
請求項４のファインダー系を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一眼レフカメラ等の撮像装置のファインダー系に使用される、撮影レンズで結像される像が形成される焦点板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一眼レフカメラ等の撮像装置には、撮像面と光学的に等価な位置に焦点板が配置されている。撮影者は、撮影レンズによって焦点板上に形成される像をファインダー系を介して観察し、撮影される像の構図やボケ具合（ピント状態）等を確認する。
【０００３】
焦点板には、焦点（ピント）合わせ動作及びファインダー像の観察の容易さから、高い拡散特性を有すること、及びファインダー像を明るく観察できること等が要求されている。
【０００４】
一般に、拡散特性を高めれば高めるほど、光が拡散するため観察されるファインダー像は暗くなる。特に、撮影レンズ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、被写体からの光の一部を回動ミラーで焦点板へ、残りを自動焦点調節ユニットに導光する。
【０００５】
一般には、被写体からの光のうち７０％程度の光しかファインダー像の観察に用いることができず、自動焦点調節ユニットを有する撮像装置ではファインダー像の明るさが低下する傾向がある。また近年光電センサーの高感度化によって暗所での撮影機会が増え明るいファインダー系への要求が高まっている。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た構成であることが重要となる。
【０００６】
そこで、焦点板における光量の損失を抑えるための１つとして、焦点板の粗面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）ことが行われている。
【０００７】
焦点板を構成する粗面の拡散面に反射防止膜をコーティングする場合、拡散面には種々の角度を有する傾斜面が存在する。このために適切なる膜厚を決定することが難しい。これに加えて、粗面の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ことがある。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ってくる。
【０００８】
従来より拡散板に反射防止処理を施した焦点板や光拡散シートが知られている（特許文献１、２）。
【０００９】
特許文献１では、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、光拡散シートの片面に反射防止層を形成している。
【００１０】
特許文献２では平滑な表面を有する複数のマイクロレンズからなる拡散板（焦点板）の表面にコーティング又は微細構造のサブ波長格子などによる反射を防止手段を付加している。
【００１１】
また、反射防止手段として可視光の波長よりも短い平均ピッチを持つ微細凹凸構造体をレンズ面に設けた反射防止手段が知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１２２７１５号公報
【特許文献２】特開２００６−１７８０７１号公報
【特許文献３】特開２００６−１０８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に開示された光拡散シート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、表面が微細構造を有する拡散面からなっていない。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。このため、撮像装置のファインダー系に用いる焦点板として用いることが難しい。特許文献２に開示された焦点板は平滑なマイクロレンズ表面への反射低減効果を有するコーティングやサブ波長格子を付加する際、成型後の２次加工か、成型型への付加的な加工が必要となってくる。
【００１４】
微細凹凸構造体をレンズ面に形成すると、比較的広い波長範囲で入射角度特性の良い反射防止特性が得られる。
【００１５】
しかしながらマイクロレンズアレイのような拡散性のある表面に微細凹凸構造体を適用し、良好なる反射防止効果を得るには、マイクロレンズアレイの表面に適用する微細凹凸構造体の構成を適切に設定することが重要になってくる。
【００１６】
特にマイクロレンズアレイは表面が凹凸形状の光が拡散する粗面であるため、微細凹凸構造体を適切に設定しないと表面全体にわたり均一でしかも良好なる反射防止効果を得ることが難しくなってくる。
【００１７】
本発明は高い拡散性を有し、ピント合わせが容易でしかも良好なる反射防止効果を有し、明るいファインダー像の観察が容易な焦点板及びそれを有するファインダー系の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の焦点板は、基板の光入出射面のうち少なくとも一方の面に複数の単位ユニットが２次元的に配置された焦点板において前記単位ユニットは前記基板より段差高が等しい複数の段差部が連続して積み重ねられ前記単位ユニットの中央部が最も高い階段形状よりなり、
前記段差部の段差高をｈとするとき、
７５ｎｍ＜ｈ＜１７５ｎｍ
なる条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高い拡散性を有し、ピント合わせが容易でしかも良好なる反射防止効果を有し、明るいファインダー像の観察が容易な焦点板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の撮像装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す焦点板の概略断面図である。
【図３】図２に示す焦点板の拡散面の拡大正面図である。
【図４】図３に示す焦点板の拡散面の拡大概略断面図である。
【図５】図２に示す焦点板の拡散面を構成するひとつのマイクロレンズ要素の説明図である。
【図６】図５の１つのマイクロレンズ要素断面図である。
【図７】実施例２の拡散面の拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の焦点板及びそれを有するファインダー系、更にファインダー系を用いた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。
【００２２】
本発明の焦点板は、透明な基板の光入出射面のうち少なくとも一方の面に複数の単位ユニットが２次元的に配置されている。単位ユニットは基板より段差高が等しい複数の段差部が連続して積み重ねられ、単位ユニットの中央部が最も高い階段形状よりなっている。
【００２３】
階段形状より成る単位ユニットは全体として凸形状より成っている。単位ユニット間は全体として凹形状となっている。
【００２４】
［実施例１］
図１は、本発明の焦点板を有するファインダー系を撮像装置１に適用したときの構成を示す概略断面図である。
【００２５】
本実施例の撮像装置１は、被写体からの光を、撮像レンズ１０を介して撮像素子７０に結像し、被写体を撮像する。本実施例の撮像装置は、デジタル一眼レフカメラに適用しているが、ファインダー系を有する撮像装置であればどのようなものでも良い。撮像装置１は、撮像レンズ１０と、カメラ本体２０を有する。
【００２６】
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（合焦レンズ）を含む自動焦点検出用の光学系を備えている。カメラ本体２０は、一部がハーフミラーよりなる回転ミラー（クイックリターンミラー）３０と、サブミラー４０と、光学ローパスフィルター６０と、撮像素子７０と、自動焦点調整ユニット５０を有する。更にファインダー系を構成する焦点板８０と、ペンタプリズム９０と、接眼レンズ１００等を有する。そしてこれらの各部材を収納し、マウント部２２を介して撮像レンズ１０を着脱可能に保持している。
【００２７】
回転ミラー３０は、一部にハーフミラー面を有し、撮像レンズ１０を透過した光（光像）の一部を反射し、焦点板８０に導光する。残りの光束をサブミラー４０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、ファインダー像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。
【００２８】
サブミラー４０は、回転ミラー３０と撮像素子７０との間に設けられ、撮像レンズ１０と回転ミラー３０のハーフミラー面を透過した光を反射し、自動焦点調整ユニット５０に導光する。
【００２９】
自動焦点調整ユニット５０は、撮影レンズ１０の焦点を検出する機能を有する。例えば、撮像レンズ１０の異なる瞳領域を透過した光束によって形成される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、位相差検出方式を用いている。また、自動焦点調整ユニット５０は、焦点検出結果に基づいて、被写体像が撮像素子７０に結像するように図示しないフォーカスレンズの光軸方向の位置を駆動制御する。
【００３０】
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は、撮像素子７０上に被写体像の周波数のうち必要以上に高い周波数成分が入射しないようにしている。
【００３１】
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等外部の記憶媒体に記憶される。
【００３２】
焦点板８０には撮影レンズ１０によって結像される被写体像が形成される。
【００３３】
焦点板８０は、そこに形成される被写体像に基づく光を拡散してペンタプリズム９０側に射出する。
【００３４】
図２は図１の焦点板８０の要部断面図である。焦点板８０は、上面（ペンタプリズム９０側）に光を拡散する拡散面８２を有する。
【００３５】
図３は図２の焦点板８０の光出射面の一部分の拡大説明図である。焦点板８０の拡散面８２は、表面が複数の階段形状を持つマイクロレンズ（単位ユニット）を２次元的に複数配列して形成される。
【００３６】
図４は図３の２つのマイクロレンズＭ１、Ｍ２を線分B1-B2で切った断面の拡大図である。図３から分かるように単位ユニットのマイクロレンズはピッチ（間隔）Pの等間隔で２次元的に配置されている。
【００３７】
本実施例において、基板に配置された前記複数の単位ユニットの配置ピッチをＰとするとき、
５μｍ＜Ｐ＜３０μｍ      ・・・（ａ１）
である。
【００３８】
等間隔のマイクロレンズを一眼レフカメラの焦点板に用いる場合その間隔を条件式（ａ１）の如く設定してファインダー像の観察を良好に行っている。
【００３９】
５μｍを超えてピッチPを短くすると回折による拡散の角度が大きくなり大きなFナンバーの撮影レンズを装着したときに暗くなってしまう。一方３０μｍを越えてピッチPを長くするとマイクロレンズその物が接眼レンズ１００を介して見えてしまい、荒いファインダー像となる。
【００４０】
図５は図３の１つのマイクロレンズＭ１の構成の説明図である。図２の拡散面８０は図５に示すマイクロレンズＭ１が複数規則的に並び構成されている。図６は図５中のA1-A2断面図である。マイクロレンズＭ１の表面は段差高ｈが等しい複数の段差部ｈ１〜ｈ８が連続して積み重ねられた階段形状Ｈａよりなっている。そしてマイクロレンズＭ１の中央部が最も高くなっている。
【００４１】
本実施例において、階段形状Ｈａを有するマイクロレンズＭ１の表面は一段あたりｈの高さを持つ段差部ｈ０〜ｈ８で構成され全体でＨの高さよりなっている。一眼レフカメラのファインダー系に用いる拡散板としては装着される撮影レンズのＦナンバーとマイクロレンズＭ１のＦナンバーを一致させることで合焦判定がし易くなる事が知られている。
【００４２】
したがって、この高さＨとピッチＰを適時選択することで一眼レフカメラに好適な拡散特性を得ることが出来る。高さＨを大きくするとマイクロレンズの焦点距離ｆが短くなり、ピッチＰを大きくするとマイクロレンズの径Ｄが拡大する。マイクロレンズのＦナンバーはｆ／Ｄで得られるため使用する撮影レンズにあわせてピッチＰと高さＨを適時選択すればよい。
【００４３】
本実施例では高さｈを使用する中心波長λのおよそ１／４とすることで反射低減効果を得ている。
【００４４】
本実施例の焦点板において段差部の段差高をｈとするとき、
７５ｎｍ＜ｈ＜１７５ｎｍ    ・・・（ａ２）
なる条件を満足している。
【００４５】
これによって、ファインダー像の観察を良好に行っている。
【００４６】
本実施例において、階段形状は隣接する領域の段差部の段差高が等しく、６段以上の段差部より構成されているのが良い。
【００４７】
反射低減効果を得ることが出来る基本的な考え方は光の干渉作用が基となる。図６において段差部ｈ８と段差部ｈ７の反射光は互いに干渉し弱めあう結果反射率が低減する。同様に段差部ｈ２と段差部ｈ１、段差部ｈ１と段差部ｈ０の反射光が互いに干渉し弱めあうことで反射率が低減する。干渉により反射光が弱めあうのは互いの位相差が１／２λのときである。そのために段差部は１／４λとなっているのが良い。
【００４８】
マイクロレンズＭの高さをＨとすると段数ｎは以下の式で得ることが出来る。
【００４９】
ｎ≒４＊Ｈ／λ    ・・・（式１）
Ｈ＝ｎ＊ｈ        ・・・（式２）
ただし、段数は整数である必要があるため、ひとつ、もしくは複数の一段あたりの高さｈを調整する必要がある。一眼レフカメラの焦点板を構成するのに好適なパラメータは、例えば以下のとおりである。
【００５０】
・マイクロレンズピッチＰ＝５〜３０μｍ
・全体高さＨ１〜３μｍ
・段差部の高さｈ＝５０〜２００ｎｍ
本実施例における単位ユニットにおける段差形状の解析はＳＷＳ（サブ波長格子）などの解析に用いる等価屈折率薄膜計算ではなく、ＲＣＷＡにより回折の影響を考慮した解析が必要となる。
【００５１】
本発明者によるＲＣＷＡ法（厳密結合波解析）による計算では４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて球面形状のマイクロレンズを階段形状で近似した場合１／４λよりも若干少ない段差でボトムの反射率となる結果を得た。したがって、球面形状のマイクロレンズに近い形状を階段形状で近似するのであれば、式１で少数点以下を切り捨てとしてｎを得ればよりよい結果を得ることが出来る。
【００５２】
［実施例２］
図７は本発明の焦点板の実施例２の説明図である。実施例２の焦点板では図５で示す単体のマイクロレンズＭ１の頂点位置をランダムに２次元的に配置した形状となっている。図７の線で囲まれた境界は同一のたかさを示す等高線となっている。ここでも実施例１と同様に段差ｈをおよそ1/4λで構成することで反射を低減する効果を得ている。反射低減作用は各段を構成する段差部の形状に拠らずとなりある段差が1/4λであれば良く、このように規則的な並びだけでなくあらゆる配置に対して段差をおよそ1/4λで構成することができれば反射低減作用を持った拡散面の作製が可能となる。
【００５３】
本実施例の焦点板は成形後もしくは型への２次的な加工無しに反射低減効果が容易に得られる。
【００５４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
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    焦点板          ８２      拡散面      ｈ      段差部
Ｍ１、Ｍ２      マイクロレンズ
【図１】
2012215635.tif 000003
【図２】
2012215635.tif 000004
【図３】
2012215635.tif 000005
【図４】
2012215635.tif 000006
【図５】
2012215635.tif 000007
【図６】
2012215635.tif 000008
【図７】
2012215635.tif 000009