JP2006010725A - カメラのアタッチメントおよびカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子表面に付着した異物を複雑な構成を必要とせずに除去できるカメラのアタッチメント及びカメラシステムを提供する。
【解決手段】入射した光を電気信号に変換する撮像素子２と、撮像素子２に被写体像光束を結像させる着脱可能な撮像レンズと撮像素子２との間に位置し、前記撮像レンズから撮像素子２へ向かう被写体像光束をファインダ部に屈曲させる略長方形状の回転可能なミラー３と、前記撮影レンズが着脱される開口部５を具備するレンズ交換式デジタルカメラの該開口部５に装着されるアタッチメント７において、ミラー３が回転動作した際に回転軸と最も遠い辺の描く移動軌跡の曲面形状と、ほぼ同形状の壁部材７ｃを有する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラに取り付けるアタッチメント及びこれを用いたカメラシステムに関する。

デジタルカメラでは、CCDやCMOS等の撮像素子を用いて画像を生成している。従来より撮像素子表面もしくは、その近傍に配置された光学ローパスフィルタ等の光学部材の表面にゴミ等の異物が付着すると、その異物による影が撮像画像に写りこむ問題があった。そのため撮像素子表面もしくは、その近傍に配置された光学ローパスフィルタ等の光学部材を掃除し、付着した異物を手作業で除去しなければならず、誤って撮像素子や光学部材の表面を傷つける恐れがあった。掃除の手間を減少させるために撮像素子の表面に付着した異物を除去するワイパーを設けたカメラもある。（例えば特許文献１）
特開平２００１−２９８６４０

しかしながら、特許文献１におけるカメラでは、物理的に撮像素子表面をふき取るため、異物によっては撮像素子表面を傷つける恐れがあり、またカメラ本体に新たな専用部材を組み込むため構造が複雑になりコストが上がり、さらにカメラの小型化にも悪影響を及ぼす。

本発明は、撮像素子表面に付着した異物を複雑な構成を必要とせずに除去できるカメラのアタッチメント及びカメラシステムを提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子に被写体像光束を結像させる着脱可能な撮像レンズと、前記撮像レンズと前記撮像素子との間に位置し、前記撮像レンズから前記撮像素子へ向かう被写体像光束をファインダ部に屈曲させる略長方形状の回転可能なミラーと、前記撮影レンズが着脱される開口部を具備するレンズ交換式デジタルカメラの該開口部に装着されるアタッチメントにおいて、前記ミラーが回転動作した際に回転軸と最も遠い辺の描く移動軌跡の曲面形状と、ほぼ同形状の壁部材を有する構成とした。

さらに上記問題点を解決するために、入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子に被写体像光束を結像させる着脱可能な撮像レンズと、前記撮像レンズと前記撮像素子との間に位置し、前記撮像レンズから前記撮像素子へ向かう被写体像光束をファインダ部に屈曲させる第一位置と、前記撮像レンズから前記撮像素子へ向かう被写体像光束から退避した第二位置との間で回転軸を中心に回転移動可能な長方形状のミラーと、前記撮影レンズが着脱される開口部を具備するレンズ交換式デジタルカメラと該開口部に装着されるアタッチメントとからなるカメラシステムにおいて、前記アタッチメントはさらに、前記ミラーが回転動作した際に回転軸と最も遠い辺の描く移動軌跡の曲面形状とほぼ同形状の壁部材を具備し、該壁部材が前記曲面形状と隣接するように前記開口部に装着され、前記第一位置にある前記ミラーを前記第二位置に回転動作させることにより前記第一位置にある前記ミラーと前記ミラーの回転軸と垂直な両側壁と前記壁部材と前記ファインダ部に囲まれた空隙から前記撮像素子の前記撮像レンズに面した面に空気を圧出する構成とした。

デジタルカメラに本発明によるアタッチメントを装着したカメラシステムは、デジタルカメラ本体の構造を複雑にすることなく安価なアタッチメントをデジタルカメラに装着することによりユーザーが撮像素子の表面もしくは撮像素子に隣接する光学部材の表面に付着した異物の清掃が可能となる。

以下本発明を適用したアタッチメントをデジタルカメラに装着したカメラシステムについて説明する。
＜第一の実施例＞
＜構成＞
第一の実施例における図１にクリーニングキャップ５が装着されたデジタルカメラの断面図を、図２にレンズマウント５の正面図を示す。このデジタルカメラは、カメラボディー１と、不図示の撮像レンズがレンズマウント５を介してカメラボディー１に着脱可能に装着されるレンズ交換式デジタル一眼レフカメラである。またこのデジタルカメラは露光時間をいわゆる電子シャッターで制御するもので、撮像時にミラー３が被写体光束から退避する前にシャッター幕が退避する構造であり、図１における状態はすでにシャッター幕が退避した状態を示しており、故にシャッター幕は不図示とした。

カメラボディー１には撮像素子２、ミラー３、光学ファインダー４（ファインダスクリーン４ａ、ペンタプリズム４ｂ、接眼レンズ４ｃ）、レンズマウント５、塵挨捕捉部材６、レリーズ釦８（不図示）、決定釦９（不図示）等が設けられている。

撮像素子２はＣＣＤ２ａ及びＣＣＤ２ａの前面に設けられたカバーガラス２ｂで構成されている。また撮像素子２は保持部材２ｃに取り付けられ、保持部材２ｃは、カバーガラス２ｂが壁面２０に設けられた開口にはめ込まれるようにカメラボディー１に取り付けられる。なおＣＣＤ２ａとカバーガラス２ｂの間は異物が入り込まないよう接合されていおり、以後撮像素子２の表面とはカバーガラス２ｂの表面２ｄのことを示す。

ミラー３は長方形状で、一方の長辺に沿って設けられた回転軸３ａを中心に回転可能である。ミラー３は撮像時には、入射した被写体光束を屈曲させファインダスクリーン４ａへ導く第一位置から破線で示すように撮影光路から退避した第二位置へ回転動作し、撮像後には再び第一位置へ戻る。また回転軸３ａは該回転軸方向と垂直でミラー３の短辺に隣接して配置された両側壁２１により保持される。ミラー３の回転軸３ａと壁面２０と両側面２１との間には隙間３０がある。

レンズマウント５は、３つの突起部材５ａ、レンズ取り付け指標５ｂが設けられている。
塵挨捕捉部材６は、撮像素子２のカバーガラス２ｂのボディ下方にカバーガラス２ｂに対し垂直に配置され、その撮像素子側の表面には永続的に粘着性を有する両面テープが貼り付けられており、塵埃捕捉部材に吹き付けられた異物を粘着面で捕捉する。なお、塵埃捕捉部材６に設ける粘着材は、これに限る物ではない、例えば同様に永続的に粘着性を有する粘着塗料を塵埃捕捉部材６表面に塗布しても良い。

クリーニングキャップ７は、レンズマウント５に表示されているレンズ取り付け指標５ｂを目安にし、レンズマウント５に設けられた突起部５ａによりできた切り欠き部に突起部７ｂをはめ込み取り付けられる。なお、レンズマウント５は突起部５ａによって撮像レンズを固定するバヨネットタイプなので、その突起部５ａと係合する回転可能なバヨネット爪部をクリーニングキャップ７に設け、クリーニングキャップ７のレンズマウント５への装着固定をより確実なものにしても良い。クリーニングキャップ７がレンズマウント５に取り付けられると、ミラー３が回転動作する際の回転軸から最も遠い長辺３ｂの移動軌跡からなる曲面形状とほぼ同形状の曲面７ｄをもつ曲面部材７ｃが該曲面形状と隣接して配置される。突起部７ｂ、曲面部材７ｃはキャップ部材７ａと一体形成されクリーニングキャップ７を形成している。なお曲面７ｄは曲面に限るものではなく、ミラー３が回転動作する際の回転軸から最も遠い長辺３ｂの移動軌跡からなる曲面形状と、曲面部材７ｃの持つ曲面７ｄとに挟まれる空間の体積が少なくなればどのような形状でも構わない。例えば曲面７ｄは、平面であっても良く、また複数の平面を組み合わせた形状であっても良い。

図３にデジタルカメラのブロック図を示す。
制御部１１には、撮像部１０、音声再生部１２、液晶表示部１３、ＥＥＰＲＯＭ１４、ＲＯＭ１５、ＲＡＭ１６、記録媒体１７、異物検出部１８、操作部１９が接続されている。

撮像部１０は、撮像素子２、Ａ/Ｄ変換器、画像処理回路等を含み、撮像素子に入射した被写体像を光電変換し、種々の処理を行いデジタル画像データに変換し、該画像データを記録媒体１７へ記録する。音声再生部１２はスピーカーを含み、液晶表示部１３は撮像済み画像やメニュー画面等を表示する。ＥＥＰＲＯＭ１４は、カメラの電源がＯＦＦされても記録情報を保持するフラッシュメモリである。ＲＯＭ１５は、カメラ作動に必要なプログラム、該プログラムに使用する初期値等が保存されている。ＲＡＭ１６は、制御部１１、撮像部１０が処理を行う際にデータの一時的な保存場所などに利用される。記録媒体１７は、上記画像データ等を保存するためのメモリーカードである。異物検出部１８は、画像データより異物情報を検出する。操作部１９は、レリーズ釦８、決定釦９等のカメラの操作部材である。
＜カメラの説明＞
デジタルカメラは、撮像動作及び撮像画像の処理を行う撮影モード、各種機能の設定を行うメニューモード、撮影済みの画像を不図示の液晶パネル等に表示させる画像表示モード等の動作モードを持つ。各モードで行われる、撮像及び撮像画像の処理や、各種機能の設定、撮像済み画像の表示の処理は周知の方法により行われるため、本実施例では説明を省き、以下は撮像処理の際に行われる異物の検出及び警告と、クリーニングキャップ７を用いた異物の清掃方法について説明する。
＜異物の検出と警告＞
本実施例におけるデジタルカメラは撮像素子２表面に付着した異物の検出に複数の撮像済み画像を用いる。撮像処理の際に異物検出部１７は、撮像された画像データと以前に撮像された画像データの相関性から異物情報を検出し、ＥＥＰＲＯＭ１４に該異物情報を蓄積する。該異物情報から算出された値が所定値を超えると音声再生部１２より警告音が再生され、ユーザーに撮像素子２表面に異物が存在することを知らせる。
＜異物の検出と警告のフロー＞
図４に異物検出と警告のフローを示す。

まずレリーズ釦８が押圧操作されると、撮像及び撮像画像の処理が行われ、処理された画像データが記録媒体１７に記録される。（ステップ１０１、ステップ１０２）。次に異物検出部１８が今撮像された画像データと一つ前に撮像された画像データとの相関性より検出した異物情報をＥＥＰＲＯＭ１４に蓄積する（ステップ１０３、ステップ１０４）。次に蓄積された異物情報から算出した異物情報値が所定値以上か否かを判定し、異物情報値が所定値以下の場合は本フローを終了する（ステップ１０５）。異物情報値が所定値以上の場合は、音声再生部１２から警告音を再生し、本フローを終了する（ステップ１０５、ステップ１０６）。

上述のように異物情報は撮像処理ごとに蓄積される。蓄積された異物情報を基に制御部１１は、撮像素子２表面に異物の存在する可能性を示す異物情報値を算出し異物情報値が所定値以上になるとユーザーに警告する。これによりユーザーは撮像素子の清掃処理を行う時期を的確に把握でき、必要に応じて清掃処理を行えば良い。

なお、異物情報値が所定値以上の場合に警告音が再生されるとしたが、さらに異物情報値の値の大きさにより異なる警告を再生するとしても良い、例えばａ＜ｂ＜ｃとなる閾値ａ、ｂ、ｃを設け、異物情報値がａ未満の場合は正常であるとし、異物情報値がａ以上ｂ未満の場合は警告音１を、異物情報値がｂ以上ｃ未満の場合は警告音２を、異物情報値がｃ以上の場合は警告音３をそれぞれ音声再生部１２より再生するとしても良い。この場合、警告音１、警告音２、警告音３はそれぞれが区別可能であればどのような音でも良く、音の大きさを変更したり、断続音のパターンを変更する等としても良い。

また、上述では撮像処理を行うたびに異物検出処理（ステップ１０３〜ステップ１０６）を行っているがこれに限る物ではない。例えば１００回ごと等所定の撮像回数ごとに異物検出処理を行うとしても良く、さらに異物検出モード等の専用のモードを設けても良く、この場合複数枚連続して画像を撮像し、該撮影した複数枚の画像データの相関性より異物を検出処理を行っても良い。
＜清掃処理＞
清掃処理を行う場合は、まずクリーニングキャップ７をレンズマウント５に装着する。次に不図示のレリーズ釦８の押圧操作すると、第一位置にあるミラー３と、両側壁２１と、ファインダスクリーン４ａを含む天井面２２と、曲面部材７ｃに囲まれた空気は、ミラー３が第一位置から第二位置に回転動作することにより圧縮され、回転軸３ａと壁面２０と両側面２１との間に設けられた隙間３０より押し出される。該押し出された空気は整流板３ｃにより整流され撮像素子２表面に吹き付けられる。該空気により撮像素子２表面が清掃される。撮像素子２表面に吹き付けられた空気により吹き飛ばされた異物は塵挨捕捉部材６の粘着面により吸着される。ユーザーは状況に合わせて数回レリーズ釦８を押し清掃を行えば良い。
＜第二の実施例＞
第二の実施例におけるデジタルカメラの構成は第一の実施例におけるデジタルカメラとほぼ同様なため構成等の説明は省略する。

第一の実施例と異なる点は、撮像時にミラー３が被写体光束から退避した後にシャッター幕が退避する点と、異物検出方法及び異物検出し清掃処理を行う異物検出清掃モードが設けられた点である。以下異物検出清掃モードでのデジタルカメラの処理について説明する。
＜異物検出清掃モード＞
異物検出清掃モードでは、まずコントラストの無い被写体を撮像し、該撮像された画像データから異物情報を検出する。該異物情報から算出された値が所定値以上の場合は、ユーザーに清掃処理を行うよう促し、ユーザーが清掃処理を行う選択を行うと清掃処理が行われ、再び異物検出処理に移り清掃具合を確認可能である。
＜異物検出清掃モードのフロー＞
図５に異物検出清掃モードのフロー、図６に清掃処理サブルーチンのフローを示す。

異物検出清掃モードに入ると、まずステップ２０１でFlagNに０を代入する。次にステップ２０２でユーザーにコントラストの無い被写体の撮像を促すための表示を液晶表示部１３に表示する。なおコントラストの無い被写体とは例えば青空や一面の壁などで良い。ステップ２０３では不図示のレリーズ釦８が押圧操作されたか否かの判定を行い、前記レリーズ釦８が押圧操作されていない場合はレリーズ釦８が押圧操作されるまで待機し、レリーズ釦８が押圧操作された場合はステップ２０４へ移る。ステップ２０４では撮像及び撮像画像処理が行われ、処理された画像データをRAM１６へ保存する。ステップ２０５では異物検出部１８により前記画像データから異物情報値を算出する。ステップ２０６では、該異物情報値が所定値以上か否かの判定を行う。異物情報値が所定値以下の場合はステップ２０７へ移り、異物検出情報が所定値以上の場合はステップ２０８へ移る。

ステップ２０７では正常であることユーザーを液晶表示部１３に表示した後に異物検出モードのフローを終了する。
ステップ２０８では、FlagNが５以上か否かの判定が行われる。FlagNが５未満の場合はステップ２０９へ移り、FlagNが５以上の場合はステップ２１３へ移る。ステップ２０９では検出した異物情報及び清掃処理を行うか否かの警告を液晶表示部１３に表示する。ステップ２１０ではユーザーが清掃処理を行うか否かの判定を行い、清掃処理を行う決定がされた場合はステップ２１１へ移り、清掃処理を行わない決定がされた場合は異物検知清掃モードを終了する。ステップ２１１では清掃処理サブルーチンにより撮像素子面の異物の清掃処理が行われた後ステップ２１２移る。清掃処理サブルーチンにつては後述する。ステップ２１２ではFlagNに１を足してステップ２０２戻る。ステップ２１３では異物除去に失敗した事を示す表示を液晶表示部１３に表示した後に異物検出清掃モードを終了する。

次に清掃処理サブルーチンについて説明する。
清掃処理サブルーチンに入ると、ステップ３００でFlag ｎに０を入力する。次にステップ３０１でクリーニングキャップ７のレンズマウント５への装着が完了後に決定キー２１を押圧操作するように促す表示が液晶表示部１３に表示される。ステップ３０２では決定釦９が押圧操作されたか否かの判定が行われる。決定釦９が押圧操作された場合はステップ３０３へ移り、決定釦９が押圧操作されていない場合は該決定キーが押圧操作されるまで待機する。ステップ３０３では撮像素子２への電圧印加をOFFし、シャッター幕を開口させる。次にステップ３０４ではミラー３を第一位置から第二位置へ回転動作させ再び第一位置へ戻す。これにより、撮像素子２表面に空気が吹き付けられ、撮像素子２表面が清掃される。ステップ３０５ではFlag ｎに１を足す。ステップ３０６ではFlag ｎが５以上か否かの判定を行い５未満の場合はステップ３０４へ戻り、Flag ｎが５以上の場合はステップ３０７へ移る。ステップ３０７では撮像素子２への電圧印加をONし、シャッター幕を閉口する。ステップ３０８でクリーニングキャップ７を取り外すように促す表示が液晶表示部１３に表示された後に清掃処理サブルーチンを終了する。

上述のように異物検出処理（ステップ２０１〜ステップ２０５）ではコントラストの無い被写体を撮像した画像データを基に制御部１１が、撮像素子２表面に異物の存在する可能性を示す異物情報値を算出し異物情報値が所定値以上であるとユーザーに警告する。ユーザーが撮像素子の清掃処理を行う決定を行うと清掃処理（ステップ３００〜ステップ３０８）に入り、クリーニングキャップ７を装着し清掃処理を行う。清掃処理の際に撮像素子２への電圧印加をＯＦＦするのは撮像素子の電荷により異物が撮像素子表面ひきつけられる引力を弱めて異物を取れやすくすると共に吹き飛ばした異物の再付着を抑制するためである。清掃処理が終わると再度異物検出処理を行い異物の付着具合を確認できる。

また、FlagNは清掃処理（ステップ３００〜ステップ３０８）の実行回数をカウントしている。つまり清掃処理の上限回数（５回）連続して行っても異物情報値が所定値異未満にならない場合はステップ２１３で異物除去不能であることをユーザーに示して異物検出清掃モードを終了する。また、Flagｎは清掃処理中に行われるミラー３の回転移動の繰り返し（第一位置から第二位置、第二位置から第一位置の移動）回数をカウントしている。つまりミラー３の回転動作の繰り返し所定回数（５回）行われ撮像素子面には所定回数（５回）空気が吹き付けられる。

なお、清掃処理の上限回数及びミラー３の回転動作の繰り返し所定回数はこれに限る物ではなく、ユーザーにより設定可能であっても良い。
さらに、上述ではクリーニングキャップ７がレンズマウント５に装着されたか否かの判定をユーザーによる決定キーの押圧操作により判断しているが、クリーニングキャップ７が装着されたことをカメラが自動的に認識しても良い。この場合撮像レンズとカメラボディーとを電気的に接続する電気接点等を用いてクリーニングキャップ７がレンズマウント５に装着されたか否かを判断すれば良く、クリーニングキャップ７が装着され次第清掃処理が行われる。
＜変形例＞
以上のとおり本発明を適用した実施例について説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。以下に変形例を示す。

上述では、ＣＣＤ２ａの前面にカバーガラス２ｂ設けられているとしカバーガラス２ｂの前面２ｄの表面に付着した異物の清掃処理について述べたが、清掃処理を行う面としてはこれに限るものではなく、ＣＣＤ表面もしくはＣＣＤ表面に至る光路で略防塵構造構造を取っているユニットの最も外側の光学部材面であれば良い。例えば前記ユニットの最も外側の光学部材が光学ローパスフィルタである場合は該光学ローパスフィルタ表面の清掃処理を行うとしても良い。また撮像素子２の前面に光学ローパスフィルタ等の着脱可能な光学部材が設置されている場合は、撮像素子２表面および該光学部材表面両方にミラー３により圧出された空気が吹き付けられるように隙間３０を設けると良い。

また、ミラー３の回転動作により圧縮された空気が隙間３０より押しだされ撮像素子２表面に吹き付けられるとしたが、該空気が撮像素子２表面に吹き付けられるならこれに限るものではない。例えばミラー３の回転動作により圧縮された空気が側壁２１の少なくとも一方に設けたダクトを通り撮像素子２表面に吹き付けられるようにしても良く、また該空気がノズル等を通り撮像素子２表面に吹き付けられるとしても良い。

なお前記撮像素子にＣＣＤを用いたが、光を電気信号にかえる素子であるならこれに限るものではない。例えばＣＭＯＳ等の撮像素子を用いても良い。

クリーニングキャップ５が装着されたデジタルカメラの断面図 レンズマウント５の正面図 デジタルカメラのブロック図 異物検出と警告のフロー図 異物検出清掃モードのフロー図 清掃モードサブルーチンのフロー図

符号の説明

１ カメラボディー
２ 撮像素子
３ ミラー
４ 光学ファインダー
５ レンズマウント
６ 塵埃捕捉部材
７ クリーニングキャップ
１０ 撮像部
１１ 制御部
１２ 音声再生部
１３ 液晶表示部
１４ ＥＥＰＲＯＭ
１５ ＲＯＭ
１６ ＲＡＭ
１７ 記録媒体
１８ 異物検出部
１９ 操作部
２０ 壁面
２１ 側面
２２ 天上面

Claims (5)

1. 入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子に被写体像光束を結像させる着脱可能な撮像レンズと、
   前記撮像レンズと前記撮像素子との間に位置し、前記撮像レンズから前記撮像素子へ向かう被写体像光束をファインダ部に屈曲させる略長方形状の回転可能なミラーと、
   前記撮影レンズが着脱される開口部を具備するレンズ交換式デジタルカメラの該開口部に装着されるアタッチメントにおいて、
   前記ミラーが回転動作した際に回転軸と最も遠い辺の描く移動軌跡の曲面形状と、ほぼ同形状の壁部材を有することを特徴とするアタッチメント。
2. 入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子に被写体像光束を結像させる着脱可能な撮像レンズと、
   前記撮像レンズと前記撮像素子との間に位置し、前記撮像レンズから前記撮像素子へ向かう被写体像光束をファインダ部に屈曲させる第一位置と、前記撮像レンズから前記撮像素子へ向かう被写体像光束から退避した第二位置との間で回転軸を中心に回転移動可能な長方形状のミラーと、
   前記撮影レンズが着脱される開口部を具備するレンズ交換式デジタルカメラと該開口部に装着されるアタッチメントとからなるカメラシステムにおいて、
   前記アタッチメントはさらに、前記ミラーが回転動作した際に回転軸と最も遠い辺の描く移動軌跡の曲面形状とほぼ同形状の壁部材を具備し、該壁部材が前記曲面形状と隣接するように前記開口部に装着され、前記第一位置にある前記ミラーを前記第二位置に回転動作させることにより前記第一位置にある前記ミラーと前記ミラーの回転軸と垂直な両側壁と前記壁部材と前記ファインダ部に囲まれた空隙から前記撮像素子の前記撮像レンズに面した面に空気を圧出することを特徴とするカメラシステム。
3. 請求項２に記載のカメラシステムにおいて、前記撮像素子はさらに、前記撮像レンズ側に光学部材が設けられ、前記ミラーの回転動作により前記空気は前記光学部材面に圧出されることを特徴とするカメラシステム。
4. 請求項３に記載のカメラシステムにおいて、前記光学部材は光学式ローパスフィルターであることを特徴とするカメラシステム。
5. 請求項２に記載のカメラシステムにおいて、前記デジタルカメラはさらに、前記撮像素子面上の異物を検出する異物検出部と、前記異物検出部により異物が検出された場合にユーザーに警告する警告部とを備えることを特徴とするカメラシステム。