JPS63221329A - 焦点板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカメラ等のピント合わせ用の焦点板及び焦点板
の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の一眼レフカメラ用の焦点板としてはガラス等の母
材を砂掛けにより粗面とし、これから金型をとってプラ
スチック材料の上にＹの凸凹を転写し、これを焦点板と
して使用するものが公知である。又砂掛は粗面をエツチ
ング等により加工して鋭角な部分をなくし、拡散特性を
改善としたものが特開昭５８−６０６４２により提案さ
れている。

しかしこれらの焦点板は、ボケ味が自然の点に関しては
評価が高い反面、暗いレンズや明るいレンズでも絞りを
絞り込んだ時にスクリーン面に細かい砂をまいたような
粒状性が認められ、見えを悪くするという欠点があった
。

この様な効果は砂掛は面あるいはこれをもとに加工した
面のミクロな凸凹がその形状（粒径、高さ）、配置にお
いて非常にランダム性が高い為に生じるものである。

他方ミクロな凸凹の形状（粒径、高さ）、配置を完全に
そろえ、マイクロレンズを周期的に配列した構造の焦点
板が特開昭５５−９０９３１等により提案されている。

この様の焦点板は絞りを絞り込んでもスクリーン上に細
かい砂をまいたような粒状性が現われる事がないという
優れた特徴を有する反面、その周期構造のゆえ回折光の
方向が回折の次数に対応した特定方向に限定される為、
多線ボケを生じる等ボケ味が自然でなくきたないという
重大な欠点を生じていた。

上記両タイプの焦点板の欠点を解決するために半規則的
な図形を点在させたレチクルパターンをステップアンド
リピート法により繰返しながら大面積化してマスク原板
を作り、該マスクパターンを感光材になめらかな凹凸と
して記録する方法が特開昭５９−２０８５３６により開
示されている。

この従来例ではレチクルパターンを形成する各ドツトに
ついて、その円の直径・中心位置・中心間隔を乱数を用
いて決定している。しかしこうして作成した原画ではレ
チクルの継ぎ目が不自然となることを指摘しており、ス
テップアンドリピート法によっても境界が目立たないよ
うにする方法として、次のような４つの実施例を述べて
いる。

第１例は第１）図に示すように、レチクルを正方形のマ
スに区分けし、境界で切断されても隣のレチクルと合成
すれば、１つの継かった開口部ができるように構成した
ものであり、第２例は第１２図に示すように第１例をも
とにこの正方形をその。

中心と面積が等しい円で置き換えたものであり、第３例
は第１３図に示すように第２例とその中心において等し
く、直径が２０μ、２４μ、２８μの３種の円形開口と
し、境界線上で隣接する円の切り口を一致させたもので
ある。

又第４例では計算機で発生させた単位パターンを機械的
に並べた第１４図の境界領域に存在する不完全円につい
て第１５図のように手を加え、境界線を変形させたもの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のごとき従来の例においては境界線上での切り口を
一致させる為に手のこんだ処置を行わねばならない欠点
があった。又このようにしたとしても第１２．３例にお
いては開口が境界線上で切断されている為に、ステップ
アンドリピートの際に１μオーダーの不一致は避けられ
ず、これが不完全円を形成して境界を目立たせる効果が
避は難いものであった。

さらにこの従来例では最初からランダムな分布を仮定し
ているので、ランダム性が強く現われすぎて、前記絞り
込みによる砂をまいたような粒状性が現われやすいとい
う欠点も存している。

本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてなされたもので
、境界の目立たないかつ粒状性とボケ味のバランスのと
れた焦点板を提供する事を目的としており、その際の最
適なランダムさに対して数値限定を与えるものである。

〔問題点を解決する為の手段〕

上記問題点を解決する為に、・本発明では２次元的周期
構造を与える格子点を決定し、この格子点の近傍でわず
かのバラツキを持たせた点を決定し、この点を中心にし
て所定の大きさの開口部を形成している。

これにより従来例のごとき継ぎ目の問題は全く考慮する
必要が生じなくなり、２次元的周期構造を前提にその近
傍でわずかに周期性を乱しているだけなので砂をまいた
様な粒状性はほとんど現われず、又高次の回折光に関し
てはほとんど指向性を消失させる事ができるので、完全
周期の拡散板に対してボケ味の改善された拡散板を得る
事ができる。

〔作用〕

第６図〜第１０図を用いて、本発明の基本となる構造を
説明する０本発明の原理及び作用を明確にする為にまず
２次元周期構造状にマイクロレンズが並んだ焦点板につ
いて説明する。ここでマイクロレンズとはその曲面が第
６図（ａ）の球状の場合のみでなく、サイン状（ｂ）や
円錐状（Ｃ）及びこれらを類似した形状の徽小起状を総
称するものである。

感光材に形成された濃度分布を表面凸凹に変更する方法
としては感光材としてフォトレジストを使う場合やゼラ
チン乾板のブリーチ処理による方法が公知であり、ここ
では詳述しない。

感光材の濃淡分布形成はマスク原板の転写により行なう
が、その方法としては等倍のマスクを密着して露光して
も、原板と感光材の間に２００μ程度以下の間隙を設け
、回折効果や光源の広がりによりボケを利用して露光し
てもよいし、縮小投影露光しても良い。以下では本発明
の論点であるマスク原板の構造を主に話をすすめる。

マイクロレンズが周期的に配列された焦点板を作るため
のマスク原板の例を第７図に示す、第８図は、第７図の
マスク原板により作成された焦点板のマント面の起伏を
示す等高線図を示している。

第７図はピッチＰ０で直径Ｐ０／２程度の開口部が六方
格子状に配列された場合を図示したもので、各開口部の
中心座標（Ｘ’　、Ｙ’　”）は次式で与えられる。

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・■
第７図では　Ｉ＝１．２．３．４　ｉ　Ｊ−１，２，３
，４の場合を図示している。

この様な周期格子による回折像は第９図のようになる。

従って点像がボケた場合にはこの様な多点ボケとなり、
線像がボケた場合には多線ボケとなってボケ味が悪く嫌
われる。

この場合回折光の各次数のなす角へ〇（第９図）は入射
光の波長をλとして α　　　３　　　Ｐ。

となる、第９図で０８〜θ１゜までの角度領域の回折光
強度分布を計算してみたものが第１０図である。この様
に各回折次数の間にはほとんど光が来ない。

本発明に於いては各開口部の中心座標を０式で与えられ
る完全に周期かられずかにずらしている為、第９図や第
１０図で示した各回折次数の所以外にも光が散乱され、
ボケ味の見苦しさが大巾に緩和される。

〔実施例〕

次に本発明の内容を第１図〜第５図に示す実施例を即し
て説明する。第２図は第７図の周期的開口部の中心座標
（Ｘ’　、Ｙ’　）をプロットしたものである。次にこ
の座標点（Ｘ’　、Ｙ’　）を中心に巾Δの領域（片側
Δ／２の広がり）を設定しこの領域の中で適当にバラツ
キをもたせて新しい中６座標点（Ｘ、Ｙ）を決定する。

（第３図（ａ）、（ｂ））。

適当なバラツキを持たせ方はどのようなものでも良いが
、例えばこの領域内で全くランダムに値を発生させれば
良い。

第１図はΔ／Ｐｏ”Ｋとして、Ｋ−０，２５とした場合
の例であり、これに対応するθ８〜θ、。・までの角度
領域における回折光強度分布を計算したものが第４図で
ある。第１０図と第４図を見比べれば、わずかのランダ
ムさを導入した事により、回折光の指向性が弱まり、ボ
ケ味の悪さが緩和される本発明の効果が明らかである。

次に、ランダムさの最適範囲について述べる。

当然な事ながらＫの値が大きい程ランダムさを導入した
効果は大きい、しかしに≧０．５ともなると、山と山の
間隔が平均的ピッチＰの半分から１゜５倍以上の巾でバ
ラツクことになり、最終的に得られるマット面の起伏は
等高線で表現す、ると第５図のごとくなる。このような
場合平坦部が増して０次光が増大し拡散性が悪くなると
同時に、深い傾斜部ができて大きな角度の散乱光を増し
、絞り込み時にマット面に砂をまいたようなザラツキ感
が現われやすくなる。

従って本発明の効果が認められる範囲としては０．１≦
Ｋ≦０．５　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・
・・・・■である事が必要であり、０．１≦Ｋ≦０．４
・・・Φ程度が好ましい。ザラツキ感が目立たず、ボケ
味が改善される効果が認められる為には ０．２≦Ｋ≦０．３　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・■程度である事が最も好ましい。

次に焦点板上でのピッチＰの違いによる効果の差につい
て述べる。

マスク原板と１対１の縮尺で露光する場合には焦点板上
でのピッチＰは原板のそれＰｏに等しいが、縮小投影の
場合には両者は等しくない、そこで両者を区別する為焦
点板上でのマイクロレンズのピッチはＰで表わすものと
する。

前記に程度のランダムさを導入する事により、ｎ次回折
光における位相差のバラツキの巾ΔφはΔφ−ｎλ・Ｋ
となる。従って高次の回折光はどランダムさの影響をう
けて回折のピークが消失してくる０位相差のバラツキΔ
φがλ／２程度以上になるとかなり効果が認められ、Δ
φ≧λでは回折ピークはほとんど消失すると考えられる
ので、Ｋ程度のランダムさの導入でかなり効果が認めら
れるのは ｎ≧１／（２Ｋ）　　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・０以上の回折次数であり効果が完全となる
のはれ≧１／Ｋ　　　　　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・■程度以上の回折次数である。

Ｋ−０，２５の場合について０式を適用するとｎ≧２と
なる。実際第１０図（Ｋ−０）と第４図（Ｋ−０゜２５
）を見比べると、第４図ではｎ≧２のピークはかなり小
さくなり、それに反比例に第１０図ではピークのなかっ
た中間的な角度領域にも山が現われており回折の指向性
が弱まっている。

さて開放Ｆ値が４であるような撮影レンズの場合、入射
光束のうち光軸に対して最大の入射角のものは約７°で
ある。

１次回折光が７°の方向になるのは、λ−０，５μの場
合はＰ−４μとなり従ってＰ＜４μでは本発明のランダ
ム性の効果は全く認められない事になる。Ｆ−４、Ｋ−
０，２５で本発明の効果が現われ始めるのは２次回折光
が７″以内に入るＰ−８μ程度のピッチにおいてである
と言える。

焦点板の最適な拡散特性は厳密には撮影レンズの開放Ｆ
値で変化するが、はん用件を考えるとＦ値にして２．８
〜４程度の範囲に散乱光が分布するように設計する事が
多い、従って本発明の効果が現われる範囲としてはほぼ
Ｐ＞８μで場合のあり、この２倍程度以上のピッチＰ≧
１５μで相当効果があると言う事ができる。ピッチの上
限に関しては上の議論からの制限は生じないが、通常の
一眼レフのファインダーにおいては焦点板上で３０μ程
度以上になるとその構造が目に見えてくるので、マイク
ロレンズのピッチはこれ以下である事が好ましい。

次のこのような条件を有するマスク原板の作成方法につ
いて述べる。

マスク原板の作成法としては公知例として特開昭５９−
２０８５３６記載のものがある。これにおいてはレンズ
パターンをステップアンドリピート法によって拡げて記
録した原板を作成しており、その場合のレチクル境界部
の継ぎ目が目立たないようにする為の手法が述べられて
いる。

即わちこの公知例ではパターンをランダムに発生させて
いるので、どうしてもレチクル境界部で円形間ロバター
ンが切断されるといった問題が生じ、公知例で延べられ
ているような対策が必要となっていた。しかしながら本
発明においては周期構造を前提とし、そのまわりでわず
かに開口部の中心をふらせているだけなので公知例のよ
うに複雑な配慮を行なう必要でなく、周期構造の場合と
全く同様の手順でパターンを拡げていくことが可能であ
る。

即わち第７図の周期構造の場合、Ｘ方向には４つＹ方向
には４つの開口部を並べているが、より一般的にＸ方向
には１）１８個、Ｙ方向にはＪ、１８個の開口部を０式
に従って並べたとし、開口中心のピッチをＰｏとすると
、ステップアンドリピートの際に移動する量はＸ方向で
Ｐａ　×ｌ＊ａｇ％Ｙ方向でｐ　０ｘ　−Ｘ　Ｊ　ＩＩ
ＩＩｍとなる。

このようにすれば、第７図の点線で示した開口位置に次
の始まりが自然的に決定され、公知例のごとく境界の心
配をする必要がない。又本発明のように周期構造のわず
かのランダムさを導入した第１図の場合では、その前提
となった周期構造からきまる■１□、Ｊ□８、Ｐｏの値
を用いて、Ｘ方向にはＰ、Ｘｌ、□、 だけ（り返し移動させれば自動的に目的のパターンの原
板が得られる。第１図の点線で示した円形開口はこのよ
うにして決定された次のステップの始まりの位置を示し
ている。

以上のように本発明の方法では周期構造を前提にそのま
わりでわずかにバラツキを持たせているので、公知例の
ごとくステップアイトリピートの際の継ぎ目に関して特
に配慮を必要としないというメリットがある。

そして基本となる周期構造としては正方格子状でもよい
が、細密充填でありかつ等方性の高い第７図のごとき六
方格子状である事が好ましい。又開口部の直径は第７図
ではとフチＰ０の半分としたが、これ以外の値でもよい
。

以上では公知例と同様にレチクルパターンをステップア
ンドリピート法によりくり返して、目的の原板を作成す
る場合について述べたが、開口部が境界で切断される等
の根本的な欠陥がなくても、ステップアンドリピートの
際に間隔がわずかでもあいたり、つまったりすると、こ
うして作成された原板上にはやはりそれがぼんやり認知
できる程度の模様が生じてしまう。これを無くす為には
ステップアンドリピートの量を非常に微妙に調整しなけ
ればならない。

この様な問題をなくす為にはエレクトロンビーム露光に
より、−気にマット面全体に相当する面積（２４ｍｍ　
ｘ　３６ｎ＋ｍ）に対して開口を描画してしまうのが最
も好ましい。実際エレクトロビーム露光では５０ｍｍ　
Ｘ　５（１ｍｍ以上の領域を一気に描画する事が可能で
ある。

又このような原板を用いて作成した焦点板又はその金型
あるいはその前段階の凸凹が形成された乳材面に、さら
に蒸着法やメッキ法により微小な凸凹を付加し、これか
ら金型をおこして焦点板を作ることで、さらに拡散性が
一様で、ボケ味の自然な焦点板を作ることもできろ。

以上の説明ではランダム性を導入しやすいマスク露光法
を前提として、マイクロレンズ配置のランダム性の範囲
について述べたが、他のマント作成法による場合に対し
てもこのことは適用可能である。即ち圧子によるマント
母型上に前記ランダム性をもつ配置でマイクロレンズを
形成し、この母型から公知の転写技術によりファインダ
ーマットを量産することもできる。従って上記ランダム
性の適用はマイクロレンズの形成法には依存しない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、焦点板上のマイクロレン
ズの配置に関して、周期構造を前提にその近傍でわずか
にランダムさを持たせた配置をさせているので、絞り込
みによるザラツキ感の目立たない、かつボケ味の不自然
さの目立たない良好な特性の焦点板を得る事ができる。

又本発明では周期構造を前提としているのでマスク原板
を作成する際に公知例で問題とされたレチクルの継ぎ目
に関する問題を生じないという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、本発明の実施例の焦点板の構造及び
製造方法を説明する為の説明図であり、第１図は、第２
図及び第３図においてΔ／Ｐ−Ｋ　（−０，２５）とし
た場合の焦点板のマスク原板を表す説明図を示し、 第２図は、第７図のマスク原板の周期的開口部の中心座
標を表す説明図を示し、 第３図（ａ）、　　（ｂ）は、第２図の中心座標を幅Δ
の領域でバラツキをもたせた新しい中心座標を表す説明
図を示し、 第４図は、第１図のマスク原板により作られた焦点板に
よる回折像の回折強度分布を表す説明図を示し、 第５図は、第１図のマスク原板により作られた焦点板の
マット面の起伏を示す等高線図を示す。 第６図〜第１０図は、本発明の基本となる焦点板の構造
及び製造方法を説明する為の説明図であり、 第６図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の焦点板のマイクロレ
ンズの曲面を表す説明図を示し、第７図は、本発明の焦
点板のマスク原板を表す説明図を示し、 第８図は、第７図のマスク原板により作られた焦点板の
マット面の起伏を示す等高線図を示し、第９図は、本発
明の焦点板の周期格子による回折像の説明図を示し、 第１０図は、第９図で示した回折像の回折強度分布を表
す説明図を示す。 第１）図〜第１５図は、従来の焦点板の構造及び製造方
法を説明する為の説明図を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ほぼ同一形状のマイクロレンズ状曲面が２次元的
   に配置されてなる拡散板において、 前記マイクロレンズの平均的ピッチＰが ８μ■Ｐ■３０μであり、 前記マイクロレンズの中心座標（Ｘ、Ｙ）は、前記平均
   的ピッチＰと整数の組（Ｉ、Ｊ）とから決まる次の周期
   的格子点（Ｘ′、Ｙ′） ［Ｘ′＝Ｐ×（Ｉ＋０．２５×（−１）＾Ｊ）Ｙ′＝Ｐ
   ×（Ｊ×√３／２）］ に対して、所定距離範囲内のバラツキをもって決定され
   ており、 前記所定距離範囲は、０．１■Ｋ■０．４なる定数にを
   用いて周期的格子点を中心に幅Ｋ×Ｐの範囲に限界づけ
   られることを特徴とする焦点板。
2. （２）前記所定距離範囲は、０．２■Ｋ■０．３なる定
   数を用いて周期的格子点を中心に幅Ｋ×Ｐの範囲に限界
   づけられることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の焦点板。
3. （３）ピッチＰ＿０の周期構造に所定距離範囲内のバラ
   ツキをもたせた濃淡分布を有するマスク原板を用い、こ
   れを感光材料に近接させて露光するかあるいは縮小投影
   露光するかにより、感光材料上に露光量に応じた平均ピ
   ッチ８μ〜３０μの凹凸を形成する焦点板の製造方法で
   あり、 前記マスク原板の濃淡分布の構造は、 （ａ）濃部（又は淡部）の中心座標（Ｘ、Ｙ）は、整数
   の組（Ｉ、Ｊ）から決まる次の周期的格子点（Ｘ′（Ｉ
   、Ｊ）、Ｙ′（Ｉ、Ｊ）） ｛Ｘ′（Ｉ、Ｊ）＝Ｐ＿０×（Ｉ＋０．２５×（−１）
   ＾Ｊ）Ｙ′（Ｉ、Ｊ）＝Ｐ＿０×（Ｊ×√３／２）｝但
   し、Ｉ＝１、２、・・・Ｉ＿Ｍ；Ｊ＝１、２、・・・Ｊ
   ＿Ｍに対して所定距離範囲内のバラツキを持って形成さ
   れ、 （ｂ）前記所定距離範囲は、０．１■Ｋ■０．５なる定
   数にを用いて幅にしてＫ×Ｐの範囲であり、（ｃ）前記
   Ｉ＿Ｍ×Ｊ＿Ｍ個の基本格子を周期的に複数回繰り返す
   ことにより前記マスク原板の濃淡分布構造を形成するこ
   とを特徴とする焦点板の製造方法。
4. （４）前記所定距離範囲は、０．２≦Ｋ≦０．３なる定
   数を用いて周期的格子点を中心に幅Ｋ×Ｐの範囲に限界
   づけられることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項
   記載の焦点板の製造方法。
5. （５）前記所定距離範囲内におけるバラツキは、前記整
   数の組（Ｉ、Ｊ）に関してランダムであることを特徴と
   する特許請求の範囲（１）の焦点板及び（３）記載の焦
   点板の製造方法。