JP4328808B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ等に備えられ撮影レンズを有する撮像装置に関する。

従来から銀塩フィルムを用いるフィルムカメラは広く普及しているが、近年、フィルムを使用せずに画像をメモリに取り込むことができるデジタルカメラが急速に普及している。デジタルカメラに利用する撮像素子にはＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサを使用していることが一般的である。

このデジタルカメラの中には、撮像装置内にあって、撮像素子の分光感度の赤外光をカットする赤外カットフィルタや、撮像素子の画素ピッチに関連する周波数成分が被写体撮影像に生じるモアレや偽色を防止するローパスフィルタ等を配置しているものがある。また、赤外カットフィルタの代わりにローパスフィルタ上に赤外カットコーティングを施しているものもある。

赤外カットフィルタやローパスフィルタは、通常、撮像素子の光軸直上に配置され、開口部を有する箱状の地板内に、まず有害光をカットするマスクを持ったシートを落とし込み、その後上記のフィルタを落とし込む。そして、フィルタと地板を接着剤等で固定することでフィルタは保持される。

また、フィルタの背後では、地板と撮像素子前面の保護ガラスとの間にゴム等でできた弾性部材で撮影範囲を囲み、周囲から撮像面に対してゴミ等が侵入しないようにしている。

図１１は、従来の撮像装置の撮像素子周辺の断面図である。

同図において、は、光学部材保持手段１１、撮像素子保持手段１２、撮像素子１３、撮像素子１３へ入射する光量を決め、かつ有害光を遮断するマスク手段１４、オプチカルローパズフィルタ及び赤外カットフィルタ等の光学部材１５が示される。また、ゴム等の弾性体でできている不純物侵入防止手段１６、撮影光学手段１７が示される。

図から分かるように、光学部材保持手段１１の光軸前面に光学部材受部１１ａが具備されており、そこにマスク手段１４、光学部材１５を入れるようになっている。ここでは光学部材１５を光学部材保持手段１１に対して接着剤で固定している。

光学部材１５の背面には撮像素子保持手段１２に接着固定されている撮像素子１３が配置されており、撮像素子１３と光学部材保持手段１１の間には撮像素子１３の受光面にゴミ等が侵入するのを防止する不純物侵入防止手段１６を配置している。この構成の前面に撮影レンズ１８を含む撮影光学手段１７を配置する構成になっている。

上記構成にすると、光学部材受部１１ａの肉厚分光軸方向の距離が厚くなり、図１１のように撮影レンズ１８をできるだけ光学部材１５に近づけたとしても撮影光学手段１７は光学部材受部１１ａの厚み分は距離が厚くなってしまうことになる。これらの距離を縮める提案は様々なされている。

特許文献１及び特許文献２は、光学フィルタを有する光学系において、光軸方向の長さを短くし、光学系全体として光軸方向の厚さを薄くすることができる構造を提案したものである。
特開２００６−６７３５６号公報 特開２００５−１２３３４号公報

上記特許文献１においては、２つの屈曲部を有する金属板金でできた光学フィルタ保持手段に対して、マスク手段、光学部材を組み込み、いわゆるＣＣＤホルダの背面から挿入する。このようにすることで、光学フィルタの前面にはマスク手段と板金状の光学フィルタ保持手段のみが存在するようになるので、従来の構造よりも光軸方向の薄型化が達成できる。

しかし、この場合、光学フィルタ保持手段は階段状の複雑な形状になり、かつマスク手段と光学フィルタ保持手段の両方の厚み分は薄型化できないという課題があった。

また、上記特許文献２においては、特許文献１の構成の上で、光学フィルタ保持手段がゴム等の弾性部材で作られているが、この場合、弾性部材の精度が安定しづらいことと、衝撃により光学部材の位置が変動してしまうという課題があった。

本発明の目的は、光軸方向の薄型化を図ることができる撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、光学部材と、被写体像を電気信号に変換する撮像素子を保持する光学部材保持手段と、前記光学部材の光軸前方にあり前記光学部材保持手段に固定され、かつ、被写体光線の入射光量を制限するマスク手段と、前記光学部材の光軸後方にあって、被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子と前記光学部材との間に設けられた弾性体である弾性部材とを備え、前記光学部材は前記マスク手段により光入射面を保持され前記光学部材保持手段によって側面を保持されるとともに、前記弾性部材は当該光学部材の背面と前記撮像素子の前面に挟みこまれていることを特徴とする。

本発明の撮像装置は、光学部材と、光学部材保持手段と、光学部材の光軸前方にあり光学部材保持手段前面に保持され、かつ、被写体光線の入射光量を制限するマスク手段と、光学部材の光軸後方にあって、被写体像を電気信号に変換する撮像素子とを備える。また、撮像素子と光学部材との間には、周辺からの不純物の侵入を防止する不純物侵入防止手段を備える。光学部材は、マスク手段により光入射面を保持され、光学部材保持手段によって側面を保持されている。

この構成により、光軸方向の薄型化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの電源をオフにした状態を示す外観斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの電源をオンにした状態を示す外観斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの上面図である。図４は、本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの背面図である。図５は、本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの底面図である。また、図６は、本発明の実施の形態に係るデジタルカメラのブロック構成図である。

本実施の形態で示す、撮像装置としてのデジタルカメラ１９は撮影倍率を変更できるズーム機構を有する。

デジタルカメラ１９の正面には、被写体の構図を決めるファインダ２４、測光測距を行う場合の光源の補助を行う補助光源２３、ストロボ２５、撮影レンズ鏡筒２６が構成されている。

上面にはレリーズボタン２０、電源切換えボタン２２、ズーム切換えスイッチ２１、底面には、三脚取付部３５、メモリカードドライブ４９（図６）及びバッテリー挿入部（不図示）が内部に具備されているカードバッテリーカバー３６が配置されている。

背面には、操作ボタン２９，３０，３１，３２，３３，３４が配置され、様々な機能切換えを行うことができる。また、背面には、ＬＣＤより成るディスプレイ２８、ファインダ接眼部２７が配置されている。

操作ボタン２９，３０，３１，３２，３３，３４によりデジタルカメラ１９の動作モード、例えば、撮影モード、再生モード、動画撮影モード等の選択を行う。

ディスプレイ２８は、画像表示手段であり、メモリ４７（図６）に保存された画像データやメモリカードから読み込んだ画像データを画面上に表示する。また、モードを選択すると複数の撮影データを縮小して画面表示することもできる。

図６において、制御部はＣＰＵ５３、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５４で構成され、バス５１を介してレリーズボタン２０、操作ボタン２９〜３４、ディスプレイ２８、メモリ４７、メモリカードドライブ４９等の各種構成要素が接続されている。

バス５１を介して制御系と接続する駆動回路５０には、ズームモータ駆動手段３７、フォーカスモータ駆動手段３９、シャッタ駆動手段４１、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子８、ストロボ２５が接続されている。制御系からの信号により各々の駆動を制御することになる。

ＲＯＭ５２には、上述の各機能構成要素を制御するプログラムが記憶されている。ＲＡＭ５４には、各制御プログラムに必要なデータが記憶されている。

また、図６に示すように、デジタルカメラ１９は、フォーカス手段３８、シャッタ手段４０、絞り手段４２、絞り駆動手段４３、アナログ信号処理手段４４、Ａ／Ｄ変換部４５、デジタル信号処理手段４６、圧縮伸張手段４８を備える。

以上のように本実施の形態のデジタルカメラ１９は構成されているが、使用者が電源切換えボタン２２を操作することで電源をオフからオンにすると、ＣＰＵ５３は、ＲＯＭ５２から必要な制御プログラムを読み出して初期動作を開始する。つまり撮影レンズ鏡筒２６を所定の撮影可能領域に移動させ、撮影機能を立ち上げて、撮影スタンバイ状態になる。

撮影を行うためにレリーズボタン２０を押すと、撮像素子８により被写体の明るさを検知し、その測光値に基づき絞り値やシャッタスピード、またストロボ２５を発光するかどうかを判断する。また、予め操作ボタン３０によって使用者がストロボ２５を強制的に発光させるか、発光させないかを選択することもできる。

次に、測距を行い、被写体との距離を測定してフォーカスモータ駆動手段３９を駆動することにより、所定のフォーカス位置へフォーカス手段３８を移動させる。次に、シャッタ手段４０の開閉を行い、所望の画像を撮像素子８に取り込む。

撮像素子８には、露光制御値に基づいて入射した光の光量に応じた電荷が蓄積され、その電荷が画像信号となり、アナログ信号処理手段４４へと出力される。

アナログ信号処理手段４４では、取り込まれた画像データにアナログ処理を施し、Ａ／Ｄ変換部４５に出力する。Ａ／Ｄ変換部４５では取り込まれたアナログデータをデジタルデータに変換する。このデジタルデータをデジタル信号処理手段４６に出力し、ここでデジタルデータの処理を行う。最終的にデジタルデータはメモリ４７に記憶されることになる。

メモリ４７に記憶されたデータは、操作ボタン３１の操作によって圧縮伸張手段４８によりＪＰＥＧやＴＩＦＦ等の圧縮加工等を施しメモリ４７に出力され記憶される。

また、メモリ４７を持たないデジタルカメラの場合、デジタル信号処理手段４６で処理されたデジタルデータを圧縮伸張手段４８に出力し、メモリカードドライブ４９へ記憶させることになる。

メモリ４７に記憶された画像データやメモリカードドライブ４９に記憶されている画像データを圧縮伸張手段４８によって伸張処理し、その画像データを、バス５１を介してディスプレイ２８に表示させることができる。このディスプレイ２８上のデータを使用者が見ることで、その画像が不必要であると判断すると使用者は操作ボタン３２の操作によって消去することができる。

上面にはズーム切換えスイッチ２１が配置されており、ズーム切換えスイッチ２１を操作し、駆動回路５０を介してズームモータ駆動手段３７を制御することにより撮影レンズ鏡筒２６をレンズの光軸方向に移動させる。

また、ディスプレイ２８上に表示されている記憶画像をズーム切換えスイッチ２１の操作で拡大及び縮小、いわゆるデジタルズームを行うことができる。

次に、本実施の形態に係るデジタルカメラ１９に備えられた撮影レンズ鏡筒２６に具備されている撮像素子保持部の構成について説明する。

図７は、図１のデジタルカメラにおける撮像素子保持部の背面斜視図、図８は、図１のデジタルカメラにおける撮像素子保持部の前面斜視図である。

一般的にＣＣＤホルダと呼ばれている光学部材保持手段１の前後に構成部品が組み込まれるようになっている。光学部材保持手段１の前方から光線の入射量を制限し、有害光線をカットするマスク部２ｂを有するマスク手段２を組み込む。

組み込みのために、マスク手段２にスナップフィット手段２ａを設け、光学部材保持手段１には被スナップフィット手段１ａが設けられており、スナップフィット手段２ａを被スナップフィット手段１ａに係止して、光学部材保持手段１とマスク手段２を固定する。

マスク手段２は、薄板状の金属等でできており、厚さは０．１ｍｍ以下が望ましい。また、強度を出すために一部段曲げ形状を設けている。マスク手段２には全体に反射防止を施した黒塗装をしている。以上のようにするとマスクの機能が向上する。

光学部材保持手段１にマスク手段２を組み込んだユニットに対して、図７に示す背面より光学フィルタである光学部材３を組み込む。光学部材３の前面は、マスク手段２に保持され、四方の側面は光学保持手段１で保持されることになる。

さらに背面に弾性部材でできた不純物侵入防止手段４を組み込み、その背面からＣＣＤ等の撮像素子８を接着固定している撮像素子保持手段５を組み込む。不純物侵入防止手段４は、光学部材３の背面と撮像素子８の前面にサンドイッチされ、撮像素子保持手段５を撮像素子保持固定手段７によって光学部材保持手段１に固定することにより一連の構成部品は保持されることになる。

ここで、光学部材３の前方（図の左側、撮影レンズ側）を光軸前方とし、光学部材３の後方（図の右側、撮像素子側）を光軸後方とする。また、光学部材３の光入射面は、前面、即ち撮影レンズ１０と対面する面である。

このような構成にすると光学部材３と撮像素子８の内部にゴミ等の不純物が侵入しないようになる。また、撮像素子保持手段５と光学部材保持手段１の間にスプリング状の撮像素子押圧手段６を複数個介在させることにより、撮像素子保持手段５には光学部材保持手段１から引き離される方向に力がかかる。この構成により撮像素子８の位置を調整することができる。

以上の構成にすると、図１１に示すように、撮影光学手段１７が光学部材受部１１ａの厚み分だけ距離が厚くなっていた従来の構成と異なり、全体として薄型の撮影レンズ鏡筒２６が構成できる。

図９は、図１のデジタルカメラの撮像素子周辺の断面図である。

図９に示すように、マスク手段２及び光学部材保持手段１の前方には撮影レンズ鏡筒２６の一部を構成する撮影レンズ１０を含む撮影光学手段９を配置しているが、撮影光学手段９は、従来の図１１の状態より光学部材保持手段１に接近できる状態になる。

撮影光学手段９には突起部９ａが設けられており、撮影光学手段９がさらに光学部材保持手段１へ近づいた時は突起部９ａがマスク手段２の前面を押し、マスク手段２を弾性変形させることで、光学部材３を後方に退避させる。

このようにすると、撮影レンズ１０と光学部材３が直接衝突することを防止できる。また、突起部９ａを直接光学部材３に当接させ、光学部材３を後方に退避させてもよい。撮影光学手段９が前方（図９中では左方向）に移動した時には、光学部材３の背面の弾性体である不純物侵入防止手段４の弾性力により、初期位置に復帰することができる。

このようにすると、撮影光学手段９が部品のばらつきや制御のばらつき、又は外部からの衝撃等によって繰込みすぎた場合でも、撮影レンズ１０及び光学部材３の破壊を防止することができる。

また、初めから撮影光学手段９によって光学部材３を退避させる設計にしたとしても、撮影レンズ鏡筒２６を薄くできるメリットがある。

図１０は、図６のデジタルカメラによって実行される撮影処理の手順を示すフローチャートである。

本処理は、図６におけるＣＰＵ５３によって実行される。

図１０において、使用者がデジタルカメラ（撮像装置）１９の電源をオンすると（ステップＳ１０１）、ＣＰＵ５３よりズームモータ駆動手段３７に指令を送り、鏡筒駆動モータをＣＷ回転させる（ステップＳ１０２）。その後所定の動作を行い、撮影レンズ鏡筒２６が撮影位置に移動したことが確認できたら停止させる（ステップＳ１０３）。このとき、図１の状態から図２の状態へ撮影レンズ鏡筒２６の状態は変化する。

次に、使用者がレリーズボタン２０をオンすると（ステップＳ１０４）、測光を行い、被写体の輝度情報を得る（ステップＳ１０５）。得られた輝度が既定の輝度より高輝度の場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、絞り手段４２を光軸内に進入（挿入）させ、入射光量を変化させる（ステップＳ１０７）。得られた輝度情報が既定の輝度より低輝度の場合、絞り手段４２の動作は行わず光軸より退避した状態にしておく。

その後、フォーカス手段３８を作動させて、被写体のピントが合う位置へ撮影レンズ鏡筒２６を移動させ（ステップＳ１０８）、そこで画像の取り込みを開始する（ステップＳ１０９）。

次に、シャッタ手段４０を開状態から閉状態へ移動させ（ステップＳ１１０）、入射光量を遮り、画像取り込みは終了となる（ステップＳ１１１）。その後、絞り手段４２を光軸から退避させ（ステップＳ１１２）、フォーカス手段３８を初期位置に移動させて（ステップＳ１１３）、本処理は終了となる。

本実施の形態では、光軸方向に薄型であり、かつ撮影レンズ１０が部品ばらつきや制御のばらつき、又は外部からの衝撃等で繰込みすぎた場合でも光学フィルタである光学部材３及び撮影レンズ１０が破壊することの無い撮影レンズ鏡筒２６を得ることができる。またその撮影レンズ鏡筒２６を備える撮像装置を提供することができる。

本実施の形態ではデジタルカメラの例を示しているが、同様の鏡筒構造を持つビデオカメラや銀塩フィルムを使用するアナログカメラ等でも同じ構成を取ることができる。

本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの電源をオフにした状態を示す外観斜視図である。 本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの電源をオンにした状態を示す外観斜視図である。 本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの上面図である。 本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの背面図である。 本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの底面図である。 本発明の実施の形態に係るデジタルカメラのブロック構成図である。 図１のデジタルカメラにおける撮像素子保持部の背面斜視図である。 図１のデジタルカメラにおける撮像素子保持部の前面斜視図である。 図１のデジタルカメラの撮像素子周辺の断面図である。 図６のデジタルカメラによって実行される撮影処理の手順を示すフローチャートである。 従来の撮像装置の撮像素子周辺の断面図である。

符号の説明

１ 光学部材保持手段
１ａ 被スナップフィット手段
２ マスク手段
２ａ スナップフィット手段
２ｂ マスク部
３ 光学部材
４ 不純物侵入防止手段
５ 撮像素子保持手段
６ 撮像素子押圧手段
７ 撮像素子保持固定手段
８ 撮像素子
９ 撮影光学手段
１０ 撮影レンズ
１９ 撮影装置（デジタルカメラ）
２０ レリーズボタン
２１ ズーム切換えスイッチ
２２ 電源切変えボタン
２３ 補助光源
２４ ファインダ
２５ ストロボ
２６ 撮影レンズ鏡筒
２７ ファインダ接眼部
２８ ディスプレイ
２９〜３４ 操作ボタン
３５ 三脚取付部
３６ カードバッテリーカバー
３７ ズームモータ駆動手段
３８ フォーカス手段
３９ フォーカスモータ駆動手段
４０ シャッタ手段
４１ シャッタ駆動手段
４２ 絞り手段
４３ 絞り駆動手段
４４ アナログ信号処理手段
４５ Ａ/Ｄ変換部
４６ デジタル信号処理手段
４７ メモリ
４８ 圧縮伸張手段
４９ メモリカードドライブ
５０ 駆動回路
５１ バス
５２ ＲＯＭ
５３ ＣＰＵ
５４ ＲＡＭ

Claims (3)

1. 光学部材と、
   被写体像を電気信号に変換する撮像素子を保持する光学部材保持手段と、
   前記光学部材の光軸前方にあり前記光学部材保持手段に固定され、かつ、被写体光線の入射光量を制限するマスク手段と、
   前記光学部材の光軸後方にあって、被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子と前記光学部材との間に設けられた弾性体である弾性部材とを備え、
   前記光学部材は前記マスク手段により光入射面を保持され前記光学部材保持手段によって側面を保持されるとともに、前記弾性部材は当該光学部材の背面と前記撮像素子の前面に挟みこまれていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記光学部材保持手段に対して前記光学部材の光軸の前方にある撮影光学手段が光軸後方に移動したときには、前記光学部材も前記撮影光学手段に応じて移動することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記光学部材保持手段に対して前記光学部材の光軸の前方にある撮影光学手段が光軸後方に移動したときには、前記マスク手段及び前記光学部材も前記撮影光学手段に応じて移動することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。

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