JP3774528B2

JP3774528B2 - 一眼レフカメラのファインダ

Info

Publication number: JP3774528B2
Application number: JP03847397A
Authority: JP
Inventors: 祐介大村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2017-02-05
Also published as: JPH10221591A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファインダ内に各種撮影情報を表示する表示機能と、撮影者の視線を検出する視線検出機能とを有する一眼レフカメラのファインダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の一眼レフカメラ等においては、撮影レンズによって焦点板上に形成された物体像と共に、焦点板又は光学的に等価な位置に配置した測光範囲やオートフォーカスの測距エリア、各種の撮影情報を同時にファインダ光学系を介して観察するようにしたカメラのファインダ内表示装置が、各種提案されている。
【０００３】
(a) 例えば、特開昭５５−１８６６４号公報に開示されているように、物体波と参照波の干渉による記録情報を表面の凹凸に変換して記録したレリ−フ型ホログラムを焦点板の近傍に配置して、ホログラム像を焦点板に再生してファインダ内表示を行うものが知られている。(b) また、特開昭５８−１８１０３４号公報のように、焦点板に液晶表示板を重ねて配置し、この液晶表示板によりファインダ内表示を行うものが知られている。
【０００４】
【発明がしようとする課題】
しかしながら従来例(a) のレリーフ型ホログラムの構成では、製作に高度な技術が必要であり、高価になることや品位の高いホログラム像を焦点板上に結像させることは極めて困難である等の問題を有している。
【０００５】
また、従来例(b) の構成では、液晶表示の光軸方向の位置が正確には撮影レンズの焦点板上の結像位置と一致せず、ファインダ観察時の視度が若干ずれることや、明快でデリケートな視感が要求される一眼レフカメラのファインダ光路中に常に液晶部材が存在することになり、著しいファインダ像の品位と光量の低下を免れられない。
【０００６】
一方で近年では、カメラのフォーカシングや露出決定の自動化が進み撮影者の負担が軽減されてきたが、撮影者の意図を反映する１つの方法として撮影者の観察方向を検出し、そこにピントや露出を合わせる等の提案がなされ、実用化されている。
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、測光範囲やオートフォーカスエリアを劣化させることなく、一眼レフカメラの焦点板上に形成された物体像に重ねてファインダ像全面に表示することのできる表示機能と、測光範囲やフォーカスポイントを制御するため、撮影者の視線方向を検出する視線検出機能とを有するコンパクトな一眼レフカメラのファインダを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る一眼レフカメラのファインダは、ファインダ光路中の接眼レンズの直前に配置した第１の光学部材と、該第１の光学部材によって分離した光路に配置された第２の光学部材と、前記第１の光学部材により前記ファインダ光路に重ねて文字、図形などから成る情報を撮影者の瞳孔に導光するように配置した情報投影手段と、撮影者の角膜や瞳孔を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された撮影者の角膜や瞳孔からの反射光を導光し前記第１の光学部材によって前記ファインダ光路から分離し撮影者の観察方向を検出する視線検出手段とを有し、前記第２の光学部材によって前記情報投影手段から撮影者の瞳孔に至る光路と撮影者の瞳孔から前記視線検出手段に至る光路を分離する一眼レフカメラのファインダであって、前記第１の光学部材は入射する波長により反射、透過の特性が変化するダイクロイックミラーであり、前記ダイクロイックミラーをその法線ベクトルが前記ファインダ光路と一眼レフカメラに具備されるクイックリターンミラーの法線ベクトルで規定される平面内にあるように設置し、前記ダイクロイックミラーへのファインダ光の入射角の違いによって生ずるファインダの色相変化を、前記クイックリターンミラーへの撮影レンズからの光束の入射角の違いによって生ずる色相変化と相殺することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例の構成図である。XOは撮影レンズ１から撮影者の瞳孔ｅに至るファインダ光軸を示し、X1は光源２から撮影者の瞳孔ｅに至る表示用の光軸を示し、X2は撮影者の瞳孔ｅから瞳孔像を検出するセンサ３に至る光軸を示している。
【００１０】
光軸XOに沿って、撮影レンズ１、クイックリターンミラー４、焦点板５、ペンタダハプリズム６、光路に斜めに置かれたハーフミラーから成る光学部材７、接眼レンズ８が配列されている。また、光軸X2に沿って、光源２、フレネルレンズから成る集光レンズ９、情報を記録した液晶パネル１０、ダイクロイックミラーから成り光路に斜めに置かれた光学部材１１、投影レンズ１２、前述の光学部材７、接眼レンズ８が配列されている。更に、光軸X2に沿って、前述の接眼レンズ８、光学部材７、投影レンズ１２、光学部材１１、結像レンズ１３、センサ３が配列されている。そして、接眼レンズ８の近傍には撮影者の瞳孔ｅを照明する照明光源１４が設けられている。
【００１１】
ここで、接眼レンズ８の焦点距離は焦点板５から接眼レンズ８までの空気換算光路長より若干短く設定され、視度は−１ディオプタに通常設定されている。そして、接眼レンズ８は図１に記載の固定された単レンズでなく、主点位置を可変としたり、複数の可動なレンズによって焦点距離を可変としたレンズ系によって構成してもよい。
【００１２】
被写体からの光束は、撮影レンズ１及び撮影時に撮影光路から待避するクイックリターンミラー４を介して焦点板５に結像される。また、焦点板５上の像はペンタダハプリズム６、光学部材７、接眼レンズ８を介して瞳孔ｅ上に結像される。
【００１３】
集光レンズ９は光源２と撮影者の瞳孔ｅを共役な結像関係にして、液晶パネル１０により表示光束が瞳孔ｅに効率良く入射するための所謂コンデンサレンズの働きをしている。装置を小型化するためには、光源２と集光レンズ９の距離は短い方が望ましいが、距離を小さくすればそれに伴って集光レンズ９のパワーを大きくして、瞳孔ｅと光源２の共役関係を保つようにしなければならない。
【００１４】
そこで本実施例では、集光レンズ９にフレネルレンズを用いることによって、レンズの薄型化と同時に装置の小型化を実現している。また、厳密には光源２と撮影者の瞳孔ｅの結像関係は、集光レンズ９と投影レンズ１２の合成した集光力によって設定されている。集光レンズ９によって集光された光束は液晶パネル１０に入射し、ファインダ像に重ねる文字や絵から成る情報は図２に示す液晶パネル１０によって形成する。液晶パネル１０には予め任意の文字や情報を形成されているが、細かなドットによって表示時に任意の形状に形成してもよい。
【００１５】
何れの場合にも、液晶パネル１０はファインダ像に重ねるべき情報と同形の領域を情報の表示時には光透過可能とし、他の時は遮光可能とされている。情報表示時には、この液晶パネル１０を光源２によって照明し、この際に液晶パネル１０は表示すべき形状の領域だけ光を透過する。なお、液晶パネル１０の近傍には視認性を高めるため光拡散特性を有するシートを付加してもよい。
【００１６】
液晶パネル１０を透過した光束は、光学部材１１で反射され投影レンズ１２によって集光される。そして、光学部材７において焦点板５からのファインダ像と合成され、接眼レンズ８を介して撮影者の瞳孔ｅに達し観察される。この場合に、投影レンズ１２と接眼レンズ８の集光力が合成され、液晶パネル１０を撮影者が拡大して観察することになる。なお、接眼レンズ８による焦点板５上に結像した虚像と液晶パネル１０の投影レンズ１２と接眼レンズ８による虚像とが同じ距離に形成されるように、投影レンズ１２の焦点距離及び投影レンズ１２と液晶パネル１０の距離を設定することが必要である。
【００１７】
また、接眼レンズ８の焦点距離をｆｓ、投影レンズ１２の焦点距離をｆｔとした場合に、次の式を満足することが望ましい。
ｆｓ／５＜ｆｔ＜ｆｓ
【００１８】
投影レンズ１２の焦点距離ｆｓが上式の上限を超えると、投影レンズ１２と液晶パネル１０の距離が大きくなると同時に、液晶パネル１０の有効面積を大きくしなければならず、装置の大型化を招くと共に、光源２、集光レンズ９から成る照明系の照明効率が低下する。
【００１９】
しかし、式の下限を超えると液晶パネル１０に製作するパターンが小さくなり、製作が困難になると共に、投影レンズ１２のＦ．Ｎｏ．が小さくなり、単レンズでの構成が困難になり、表示像の品位に重大なる低下をもたらす虞れがある。本実施例では、装置の小型化、高性能化のために投影レンズ１２として非球面レンズを用いている。これによって表示領域全面に渡って、像の歪みや視度ずれの少ない良好な性能を得ることができる。
【００２０】
視線を検出する方法は従来より多数提案されているが、本実施例では既に開示されていて、一眼レフカメラ等において実用化されている光源の角膜による反射像と瞳孔の関係から視線を検出する方式を用いている。即ち、照明光源１４は可視光よりも長い波長を発するＬＥＤで構成されている。照明光源１４を発した光は視線方向の検出対象である撮影者の瞳孔ｅを照明し、照明された瞳孔像は接眼レンズ８を透過し光学部材７で反射され、投影レンズ１２、光学部材１１を透過して結像レンズ１３を介しセンサ３上に結像する。センサ３上には、瞳孔の像と照明光源１４の角膜反射による虚像が結像し、これらの瞳孔像と照明光源１４の虚像の位置関係から、所定のアルゴリズムで視線方向を検出することができる。
【００２１】
図３は光学部材７として用いるハーフミラーの分光透過率特性図である。このハーフミラーは波長４００ｎｍ〜７００ｎｍと赤外７００ｎｍ以上の波長域において、平均透過率が７０％程度の特性を有している。その結果、焦点板５上に結像した被写体像からのファインダ光束はその７０％が光学部材７を透過し撮影者の瞳孔に達することになる。また、光学部材１１は図４に示すような可視域の光を反射し赤外の光を透過するダイクロイックミラーを用いている。
【００２２】
光源２を発し液晶パネル１０を透過した光束は、光学部材１１でその殆どが反射された後に、光学部材７によってその３０％が反射され、焦点板５からのファインダ像と重ね合わされて撮影者の瞳孔ｅに達する。
【００２３】
このような作用によって、ファインダ像と情報表示が重ね合わされて同時に観察できることとなり、任意の色の光源２や液晶パネル１０の透過波長を用いて、自在な色表現を用いた表示をファインダ内で行うことができる。
【００２４】
一方、視線検出系では照明光源１４を発した光は瞳孔ｅで反射し接眼レンズ８を透過し、光学部材７でその３０％が反射し、投影レンズ１２、光学部材１１を透過した後に、結像レンズ１３を介しセンサ３上に結像する。
【００２５】
また、光学部材７としてダイクロイックミラーを適用することができ、図５は第２の実施例としてファインダ光学系の光学部材７にダイクロイックミラーを適用した際の入射角が４５°のダイクロイックミラーにおける分光透過率特性図である。このダイクロイックミラーはガラス基板上に誘電体の多層膜を形成することによって製作することができる。ダイクロイックミラーでは入射角が０°つまりダイクロイックミラーに垂直に光が入射する以外は、必ずその偏光方向によって分光透過率の波長依存性が異なる。
【００２６】
この場合に、図５に示すようにファインダ像を形成する波長４００〜６００ｎｍ台後半の可視域においては９０％程度の透過率を有し、可視光の中で赤色成分である６００ｎｍ台ではＳ偏光成分は概略６６０ｎｍで透過率が半値となり、Ｐ偏光では概略６８０ｎｍで透過率が半値となる特性を有している。このような特性を有するダイクロイックミラーをファインダ系に適用し、発光中心が６６０〜６８０ｎｍ程度の光源２を用いることによって、表示光学系からの光束はその殆どがダイクロイックミラーにより反射され、接眼レンズ８を介して撮影者の瞳孔ｅに導光される。
【００２７】
一方、焦点板５上に結像した被写体像からのファインダ光束は９０％程度がダイクロイックミラーを透過し、接眼レンズ８を介して撮影者の瞳孔ｅに導光される。この際に、ダイクロイックミラーに入射する表示光学系からの光束の偏光方向を液晶パネル１０の作用によってＳ偏光として、表示光束の反射効率を大きくすることにより、表示の効率を高めることができる。これは完全なＳ偏光でなくてもその目的は達成することができ、このような構成によって赤色の情報表示をファインダ内に自在に行うことができる。
【００２８】
一方、視線検出を行うために用いる照明光源１４による赤外光についても、ダイクロイックミラーでその殆どが反射されることによって、効率良くセンサ３に導光することができる。
【００２９】
図６は第３の実施例としてファインダ光学系の光学部材７にダイクロイックミラーを適用した際の入射角４５°におけるダイクロイックミラーの分光透過率特性図である。ダイクロイックミラーではファインダ像を形成する波長４５０ｎｍ以上の可視域においては９０％程度の透過率を有し、可視光の中でＳ偏光成分は約４５０ｎｍで透過率が半値となり、Ｐ偏光では約４２０ｎｍで透過率が半値となる特性を有している。また、視線検出に用いる赤外波長域においては反射率を高めている。
【００３０】
このように、ダイクロイックミラーを図１に示すファインダ光学系に適用し、光源２に発光中心が４５０ｎｍ程度の特性を持たせることによって、表示光学系からの光束はその殆どがダイクロイックミラーによって反射され、接眼レンズ８により撮影者の瞳孔ｅに導光される。一方、焦点板５上に結像した被写体像からのファインダ光束は、９０％程度がダイクロイックミラーを透過し、接眼レンズ８によって撮影者の瞳孔ｅに導光される。
【００３１】
このとき、ダイクロイックミラーに入射する表示光学系からの光束の偏光方向を液晶パネルの作用によりＳ偏光として、表示光束の反射効率を高めることによって表示の効率を高めることができるが、完全なＳ偏光でなくともその目的は達成することができる。このような構成によって、青紫色の情報表示をファインダ内に自在に表示することができる。一方、視線検出を行うために用いる照明光源１４の赤外光についても、ダイクロイックミラーでその殆どが反射されることで、効率良くセンサ３に導光することができる。
【００３２】
図７は第２、第３の実施例におけるダイクロイックミラーを用いることによって生ずるファインダの観察方向による色相変化を補正する方法についての説明図である。L0、L1、L2はファインダ光学系を透過する方向の異なる３つの光束を示している。それぞれの光束L0、L1、L2は撮影レンズ１を透過しクイックリターンミラー４によって反射され焦点板５上に結像し、ペンタダハプリズム６、ダイクロイックミラー、接眼レンズ８を経て撮影者の瞳孔ｅに至る。ここで、各光束L0、L1、L2のクイックリターンミラー４への入射角に注目してみる。各光線のクイックリターンミラー４への入射角をそれぞれθ0 、θ1 、θ2 とすれば、θ1 ＜θ0 ＜θ2 となる。
【００３３】
一般に、クイックリターンミラー４は撮影レンズ１光軸に対して４５°に設定されるため、θ0 は４５°となる。一方、ダイクロイックミラーである光学部材７への各光線L0、L1、L2の入射角を見てみると、それらの入射角をそれぞれω0 、ω1 、ω2 とすれば、ω2 ＜ω0 ＜ω1 となる。
【００３４】
ファインダ像の上下の観察方向によってダイクロイックミラーへの入射角が変化するため、ダイクロイックミラーへの入射角によらずに、その分光透過率は一定であることが望ましい。しかしながら、第２、第３の実施例のダイクロイックミラーはガラス基板へ誘電体の多層膜を蒸着することによって、図５、図６で示す分光透過率特性を得ている。このようなダイクロイックミラーでは、分光透過率の角度依存性をなくすことは極めて困難であり、ファインダ像が上下方向で色相が変化し好ましくない。
【００３５】
具体的に第２の実施例でダイクロイックミラーの図５の分光透過率特性について説明すると、ダイクロイックミラーは入射角が大きくなると、大←で示すように透過と反射の特性が反転する波長が短波長側にシフトする。逆に、入射角が小さくなると→小で示すように透過と反射の特性が反転する波長が長波長側にシフトする。その結果、このダイクロイックミラーの特性だけで考えれば、ファインダ像の上を見る、つまり図７における光束L1を見ると、ダイクロイックミラーへの入射角が大きく透過可能な長波長側カット波長が短波長側にシフトして赤成分が欠落する結果として、撮影者にはファインダ像が下よりも青く見える。
【００３６】
反対にファインダ像の下を見る、つまり図７における光束L2を見ると、ダイクロイックミラーへの入射角が小さく透過可能な長波長側のカット波長が長波長側にシフトして赤成分が増加する。結果として、撮影者にはファインダ像が上よりも赤く見える。
【００３７】
このような上下方向の色相変化を防止するために、クイックリターンミラー４を誘電体の多層膜による構成として、その反射率の角度依存性による色相の変化が、ダイクロイックミラーによって生ずる色相の変化と相殺するようにすることが望ましい。かくすることにより、第２の実施例ではクイックリターンミラーの特性として、入射角の小さい光束L1に対してはより長波長側の赤い成分を多く反射し、入射角の大きな光束L2に対してはより短波長側の青い成分を多く反射するようになる。
【００３８】
一般に、一眼レフカメラに用いるクイックリターンミラーは可視域の波長に対してはほぼフラットな反射特性を有するように設定され、その角度依存性も少ない方が望ましいとされている。しかし、このようにクイックリターンミラー４を誘電体の多層膜による構成として、その反射率の入射角度依存性を利用してダイクロイックミラーを含めたファインダ系を通して、色相変化の少ない良好なファインダ系を得ることができる。
【００３９】
図８は第４の実施例の構成図を示し、図１の部材と同一の符号は同一の部材を表している。この第４の実施例では、光学部材１１の透過方向に視線検出系が配置され、反射方向に情報投影系が設けられている。
【００４０】
そして、ダイクロイックミラーから成る光学部材１１に、図９に示すような可視域の光を透過し赤外光を反射する特性を付与することによって、表示系の光軸X1と視線検出系の光軸X2を分離している。そして、その他の作用は第１〜第３の実施例と同様である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る一眼レフカメラのファインダは、接眼レンズの直前に好適な波長特性を有する第１の光学部材を挿入すると共に、良好なファインダ特性とファインダ内に各種撮影情報を表示する表示装置を実現し、第２の光学部材を設けることによってコンパクトな視線検出手段を同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の構成図である。
【図２】液晶パネルのパターン図である。
【図３】第１の光学部材のハーフミラー分光透過率特性図である。
【図４】第２の光学部材の分光透過率特性図である。
【図５】第２の実施例に用いる第１の光学部材の分光透過率特性図である。
【図６】第３の実施例に用いる第１の光学部材の分光透過率特性図である。
【図７】原理説明図である。
【図８】第４の実施例の構成図である。
【図９】第３の実施例に用いる第２の光学部材の分光透過率特性図である。
【符号の説明】
１撮影レンズ
２光源
３センサ
４クイックリターンミラー
５焦点板
６ペンタダハプリズム
７、１１光学部材
８接眼レンズ
９集光レンズ
１０液晶パネル
１２投影レンズ
１４照明光源

Claims

ファインダ光路中の接眼レンズの直前に配置した第１の光学部材と、該第１の光学部材によって分離した光路に配置された第２の光学部材と、前記第１の光学部材により前記ファインダ光路に重ねて文字、図形などから成る情報を撮影者の瞳孔に導光するように配置した情報投影手段と、撮影者の角膜や瞳孔を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された撮影者の角膜や瞳孔からの反射光を導光し前記第１の光学部材によって前記ファインダ光路から分離し撮影者の観察方向を検出する視線検出手段とを有し、前記第２の光学部材によって前記情報投影手段から撮影者の瞳孔に至る光路と撮影者の瞳孔から前記視線検出手段に至る光路を分離する一眼レフカメラのファインダであって、前記第１の光学部材は入射する波長により反射、透過の特性が変化するダイクロイックミラーであり、前記ダイクロイックミラーをその法線ベクトルが前記ファインダ光路と一眼レフカメラに具備されるクイックリターンミラーの法線ベクトルで規定される平面内にあるように設置し、前記ダイクロイックミラーへのファインダ光の入射角の違いによって生ずるファインダの色相変化を、前記クイックリターンミラーへの撮影レンズからの光束の入射角の違いによって生ずる色相変化と相殺することを特徴とする一眼レフカメラのファインダ。
前記第１の光学部材の法線ベクトルは、前記ファインダ光路の光軸を含む水平面とのなす角が４５°〜３０°である請求項１に記載の一眼レフカメラのファインダ。
前記ダイクロイックミラーはファインダ光の入射角に対して、反射と透過特性の転移点が波長４００〜５００ｎｍの間にあり、可視域の光束を透過する特性を有する請求項１に記載の一眼レフカメラのファインダ。
前記情報投影手段に具備した光源は前記ダイクロイックミラーの特性転移点よりも短い発光波長を有するＬＥＤである請求項３に記載の一眼レフカメラのファインダ。
前記ダイクロイックミラーはファインダ光の入射角に対して、反射と透過特性の転移点が波長６００〜７００ｎｍの間にあり、可視域の光束は透過し、波長７００ｎｍ以上の赤外光は反射する特性を有する請求項１に記載の一眼レフカメラのファインダ。
前記情報投影手段に具備される光源は前記ダイクロイックミラーの特性転移点よりも長い発光波長を有するＬＥＤである請求項５に記載の一眼レフカメラのファインダ。
前記照明手段は可視光よりも波長の長い赤外光を発し、前記第２の光学部材は可視域の波長の光を反射し、前記照明手段の発する波長の光を透過する特性を有するダイクロイックミラーである請求項１に記載の一眼レフカメラのファインダ。
前記照明手段は可視光よりも波長の長い赤外光を発し、前記第２の光学部材は可視域の波長の光を透過し、前記照明手段の発する波長の光を反射する特性を有するダイクロイックミラーである請求項１に記載の一眼レフカメラのファインダ。