JP2004349738A

JP2004349738A - レンズ交換可能なデジタルカメラシステム、カメラボディおよび交換レンズ

Info

Publication number: JP2004349738A
Application number: JP2003135005A
Authority: JP
Inventors: Sumio Kawai; 澄夫川合
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-09
Also published as: US7414660B2; US20040227845A1; CN101027898A

Abstract

【課題】画素ピッチの異なるカメラボディ間で像面湾曲収差を生じることなく交換レンズを交換可能であるデジタルカメラシステムを提供すること。
【解決手段】このデジタルカメラシステムは、同一仕様の複数の交換レンズ鏡筒１２、および、その交換レンズ鏡筒１２が装着可能なカメラボディ１１Ａ、または、カメラボディ１１Ｂとからなるデジタルカメラ１と、デジタルカメラ２とからなり、カメラボディ１１Ａには、基準画素ピッチを持つ撮像素子５Ａと光学ＬＰＦ（ローパスフィルタ）８Ａが内蔵されている。カメラボディ１１Ｂには、基準画素ピッチと異なる画素ピッチを持つ撮像素子５Ｂと光学ＬＰＦ８Ｂ，補償光学素子９が内蔵されている。補償光学素子９は、光学ＬＰＦ８Ｂが光学ＬＰＦ８Ａに対して薄くなったことによる光路長変化分を補償するための複屈折特性を持たないガラス板で形成される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ交換可能なデジタルカメラシステム、および、そのデジタルカメラ、さらに、交換レンズ、および、カメラボディに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデジタルカメラにおいては、撮影された画像の高周波成分の偽色（モアレなど）を軽減するために撮像素子の前面に複屈折特性をもつ水晶等で形成された光学ローパスフィルタ（以下、光学ＬＰＦと記載する）が配置されている。また、カメラボディに対してレンズ（レンズ鏡筒）が交換可能な一眼レフタイプのデジタルカメラがあるが、この一眼レフタイプのデジタルカメラの複数のボディには、画素数が異なる、すなわち、画素ピッチが異なる撮像素子が組み込まれ、さらに、複数種類の同一仕様の交換レンズが装着可能となっている。
【０００３】
上記一眼レフタイプのカメラボディにおいては、上述のように画素ピッチが異なる撮像素子の前面には、上記画素ピッチに対応した厚みを有した光学ＬＰＦが配置される。
【０００４】
上述のように撮像素子の画素ピッチに対応して光学ＬＰＦの厚みを設定するのは、上記光学ＬＰＦを透過した光束は、屈折しない常光と異常光（複屈折光）に分離される。一方、上記モアレ発生を防止するためには、撮像素子の隣り合う画素に上記分離された光束をそれぞれ入射させなければならない。そのために光学ＬＰＦの厚みを画素ピッチに対応させて変化させる必要がある。
【０００５】
ところが、撮像素子の前面に厚みの異なる光学ＬＰＦを配置すると、その結像位置が変化することになる。図９は、撮像光学系において撮像素子の前面に配置される光学ＬＰＦの有無による結像位置の変化の状態を示す光路図である。
【０００６】
図９に示すように撮像素子の撮像面１０３の前方に光学ＬＰＦ１０２がない場合には、レンズ１０１を通過した中央光束は、撮像面１０３上の点Ｐ１に結像する。また、レンズ１０１を通過した周辺光束は、撮像面１０３上の点Ｐ２に結像する。しかし、撮像素子の撮像面１０３の前方に光学ＬＰＦ１０２が配されている場合には、レンズ１０１を通過した中央光束は、撮像面１０３の後方の点Ｐ１′ に結像する。また、レンズ１０１を通過した周辺光束は、撮像面１０３の後方の点Ｐ２′ に結像する。上記光学フィルタ１０３の厚みが厚くなると上記各光束の結像位置は、さらに後方にずれる。すなわち、光学ＬＰＦの厚みの違いにより結像位置までの光束の実効の光路長が異なってくる。
【０００７】
一方、デジタルカメラの撮影光学系においては、通常、撮影画面の中央部に到達する光束と周辺部に到達する光束との光路長に差が生じ、像面湾曲収差が生じるが、この撮影画面の中心部と周辺部の光路長の差の補正は、撮影光学系に像面湾曲を打ち消す光学特性を持たせることによって、結果的に像面湾曲収差を補正することができる。
【０００８】
しかしながら、この収差補正の考え方をレンズ交換式の一眼レフタイプのデジタルカメラに適用した場合には、以下のような問題が生じる。すなわち、第１の光学ＬＰＦを具備する第１のカメラボディと、これに適合するように設計された交換レンズとを含むレンズ交換式のー眼レフデジタルカメラシステムにおいて、上記交換レンズを第２の光学ＬＰＦを具備する第２のカメラボディに装着する場合に、上記第１と第２の光学ＬＰＦの厚みが異なっていると、適正な像面湾曲収差の補正ができないという問題が生じる。これは、第１と第２のカメラボディに画素ピッチの異なる撮像素子が搭載されている場合、上述したようにそれぞれの光学ＬＰＦの厚さをその画素ピッチに適合するように設定することで生じる問題である。
【０００９】
上記従来の一眼レフタイプのデジタルカメラにおいては、例えば、光学ＬＰＦとして水晶に代えてその厚みが極めて薄く、水晶と同様の複屈折特性をもつＬＮ素子（ＬｉＮｂＯ３）が適用されている。また、画素ピッチが殆ど変らないように、背う像素子の大きさを変更することで画素数を変えたりしている。上記ＬＮ素子を適用した場合、その厚みが薄いことから光束の光路長が殆ど変化せず、画素ピッチの異なるデジタルカメラのボディ間においても交換レンズの交換が可能となる。
【００１０】
図１０は、撮像素子の画素ピッチ（撮像素子の画素数）とそれに適応する光学ＬＰＦ（水晶とＬＮ素子の場合）の厚みの関係を示す線図である。図１０に示すように画素ピッチＰが狭くなると適応する光学ＬＰＦの厚みも薄くなっている。
また、同一画素ピッチＰに適応するＬＮ素子の厚みは、水晶に対しておよそ１／５〜１／６になっている。
【００１１】
なお、従来のデジタルカメラにおいて、光学ＬＰＦの操作による光路長制御や空間周波数特性制御に関する提案としては、例えば、後述する特許文献１、特許文献２、および、特許文献３がある。
【００１２】
特許文献１（特開平７−１２３４２１号公報）に開示された撮像装置は、撮像素子から出力された電気信号を用いてカラー自然画像信号を形成する第１の撮像モードと、単一色又はモノクロの画像に対して高解像度の画像信号を形成する第２の撮像モードとを切換える切換回路を有し、この切換に伴って光学ＬＰＦを出し入れすると共に、光路長の変化を別の光学系により補正するものであり、本撮像装置によれば、単―色の画像に対して高解像度の画像信号を形成することができる。
【００１３】
また、特許文献２（特開２０００−２４４８２１号公報）に開示の撮像装置は、撮像素子の駆動モードに対応してＬＰＦブロックを構成する光路長補正用ダミーガラスと光学ＬＰＦとを切り換え駆動するものであり、本撮像装置によれば、撮像素子の特殊駆動による空間サンプリング特性の変化に伴う擬似信号の発生を、効果的に抑圧できる。
【００１４】
さらに、特許文献３（特許２５５２８５５号）に開示の撮像装置は、フレーム読み出しモードを選択した場合に光学的ロ一パスフィルタに代わり光学的ＬＰＦと同一の光路長を有する補正光学手段が撮像手段への入射光路に挿入されるものであって、本撮像装置によれば、サンプリングの垂直走査周波数を、例えば、５２５本から２６２．５本にしても折返しひずみが生じることない。したがって、画像品質も劣化することがなくなる。
【００１５】
【特許文献１】
特許文献１は、特開平７−１２３４２１号公報である。
【００１６】
【特許文献２】
特許文献２は、特開２０００−２４４８２１号公報である。
【００１７】
【特許文献３】
特許文献３は、特許２５５２８５５号である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の一眼レフタイプのデジタルカメラにおいて、画素ピッチの異なるカメラボディ間で交換レンズを装着可能とするために撮像素子の前面に配置される光学ＬＰＦとして、薄肉のＬＮ素子を適用したものは、該ＬＮ素子が割れやすく、取り扱い上の問題があった。しかも、今後、デジタルカメラに組み込まれる撮像素子の画素数が増えた場合、適用するべきＬＮ素子の厚みをさらに薄くする必要があり、対処が困難になる。例えば、図１０に示すように画素数６Ｍ以上（画素ピッチδが６．３１μｍ）では、適応する一枚のＬＮ素子の厚みがおよそ０．１ｍｍ、または、それ以下となり、実用上、困難となる。
【００１９】
また、画素ピッチが殆ど変らないように撮像素子の大きさを変更した場合、画素数を多くすると撮像素子が大型化し、カメラボディが大きくなったり、高価なものとなっていた。
【００２０】
上述した特許文献１，２，３等には、光学ＬＰＦの変化による光路長変化を補正するための補正光学系に関する記載はあるが、複数の交換レンズを装着可能なデジタルカメラにおける光学ＬＰＦの厚みの変化を補償する光学系に関する記載はない。
【００２１】
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであって、レンズ交換可能なデジタルカメラにおいて、画素ピッチの異なるカメラボディ間で像面湾曲収差を生じることなく交換レンズが交換可能なデジタルカメラシステムおよびカメラボディおよび交換レンズ、さらに、基準カメラボディを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、略７μｍの画素ピッチを有する第１の撮像素子と、上記略７μｍの画素ピッチに応じて決定された厚みを有する第１の光学ローパスフィルタとを含んでなる第１のカメラボディと、上記第１のカメラボディに装着可能であって、上記第１の撮像素子の結像面上における像面湾曲収差を補正する機能を有している交換レンズと、上記交換レンズを装着可能であって、上記略７μｍの画素ピッチとは異なる画素ピッチを有し、上記第１の撮像素子よりも画素数の多い第２の撮像素子と、上記第２の撮像素子の画素ピッチに応じて決定された厚みを有し、上記第１の光学ローパスフィルタよりも薄い第２の光学ローパスフィルタと、上記第１の光学ローパスフィルタと上記第２の光学ローパスフィルタの厚みの差によって生じる光路長差を補正する補償光学系とを含んでなる第２のカメラボディとを含む。
【００２３】
本発明の請求項２記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、請求項１記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムにおいて、上記第１および第２の光学ローパスフィルタは、複屈折特性を有する光学素子であり、上記補償光学系は、複屈折特性を有していない光学素子である。
【００２４】
本発明の請求項３記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、請求項２記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムにおいて、上記第１および第２の光学ローパスフィルタは、水晶で形成されている。
【００２５】
本発明の請求項４記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、請求項１記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムにおいて、上記補償光学系の屈折率は、上記第２の光学ローパスフィルタの屈折率に近い。
【００２６】
本発明の請求項５記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、請求項１記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムにおいて、上記第２の光学ローパスフィルタの厚みと上記補償光学系の厚みの和は、上記第１の光学ローパスフィルタの厚みと略等しい。
【００２７】
本発明の請求項６記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、第１の画素ピッチを有する第１の撮像素子と、上記第１の撮像素子の上記第１の画素ピッチに応じて決定された厚みを有する第１の光学ローパスフィルタとを有してなる第１のカメラボディと、上記第１のカメラボディに装着可能であり、上記第１のカメラボディに装着した場合に、上記第１の撮像素子の結像面上における像面湾曲収差が最適となるような補正機能を有している交換レンズと、上記交換レンズを装着可能であり、上記第１の画素ピッチとは異なる第２の画素ピッチを有する第２の撮像素子と、上記第２の画素ピッチに応じて決定された厚みを有し、上記第１の光学ローパスフィルタよりも薄い第２の光学ローパスフィルタと、上記交換レンズを装着した場合に、上記第１の光学ローパスフィルタと上記第２の光学ローパスフィルタの厚みの差によって発生する上記第２の撮像素子の結像面上における像面湾曲収差を補正するための補償光学系とを有してなる第２のカメラボディとを含む。
【００２８】
本発明の請求項７記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、請求項６記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムにおいて、上記第１の画素ピッチは、略７μｍである。
【００２９】
本発明の請求項８記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、請求項６記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムにおいて、上記第２の画素ピッチは、上記第１の画素ピッチよりも狭い。
【００３０】
本発明の請求項９記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、請求項６記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムにおいて、上記第２の撮像素子は、上記第１の撮像素子よりも画素数が多い。
【００３１】
本発明の請求項１０記載のレンズ交換可能なデジタルカメラは、基準カメラボディに適合するように光学的な収差が補正されている交換レンズと、上記交換レンズを装着可能であって、撮像素子と、上記撮像象素子の撮影光路内に配置された光学素子と、上記交換レンズと上記光学素子との組み合わせによって発生する収差を補正するために上記撮影光路内に上記光学素子とともに配置された補償光学素子とを有してなるカメラボディとを含んでなる。
【００３２】
本発明の請求項１１記載のレンズ交換可能なデジタルカメラは、請求項１０記載のレンズ交換可能なデジタルカメラにおいて、上記交換レンズは、上記基準カメラボディと組み合わせたときの像面湾曲収差が最小となるように設計されている。
【００３３】
本発明の請求項１２記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、第１の光学ローパスフィルタを含む第１のカメラボディと、上記第１のカメラボディに適合し、光学特性が上記第１の光学ローパスフィルタに起因する収差を補正するように設計されている交換レンズと、上記交換レンズを装着可能であって、上記第１の光学ローパスフィルタよりも薄い第２の光学ローパスフィルタと、上記第１の光学ローパスフィルタと上記第２の光学ローパスフィルタの厚みの差を補正する補償光学系とを含む第２のカメラボディとを含んでなる。
【００３４】
本発明の請求項１３記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、請求項１２記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムにおいて、上記第１および第２の光学ローパスフィルタは、複屈折特性を有する光学素子であり、上記補償光学系は、複屈折特性を有していない光学素子である。
【００３５】
本発明の請求項１４記載のカメラボディは、基準カメラボディに適合するように収差補正されている交換レンズを装着可能であって、上記基準カメラボディに設けられた撮像素子とは画素ピッチが異なる撮像素子と、撮影光路内に設けられ、上記撮像素子の画素ピッチに応じた厚みを有する光学ローパスフィルタと、上記交換レンズと上記光学ローパスフィルタの組み合わせによって発生する収差を補正する補償光学系とを含んでなる。
【００３６】
本発明の請求項１５記載の交換レンズは、複数のカメラボディに着脱可能な交換レンズであって、上記カメラボディのマウント部に係合するレンズ側マウント部と、上記複数のカメラボディのうちの最も厚い光学ローパスフィルタに対して、上記撮像面における収差が最適となるように構成されている撮影光学系とを含んでなる。
【００３７】
本発明の請求項１６記載の交換レンズは、請求項１５記載の交換レンズにおいて、上記最も厚い光学ローパスフィルタを有するカメラボディに対して、上記撮像面における像面湾曲収差が最小となるように構成されている。
【００３８】
本発明の請求項１７記載の交換レンズは、請求項１６記載の交換レンズにおいて、上記光学ローパスフィルタは、画素ピッチが略７μｍの撮像素子に対応する厚さを有している。
【００３９】
本発明の請求項１８の交換レンズは、請求項１５記載の交換レンズにおいて、上記最も厚い光学ローパスフィルタは、水晶で形成される。
【００４０】
本発明の請求項１９記載の交換レンズは、複数のカメラボディに脱着可能な交換レンズであって、上記カメラボディのマウント部に係合するレンズ側マウント部と、上記複数のカメラボディのうちの最も厚い光学ローパスフィルタを有するカメラボディに対して、上記撮像面における収差が最適となるように構成されている撮影光学系とを含んでなる。
【００４１】
本発明の請求項２０記載の交換レンズは、複数のカメラボディに脱着可能な交換レンズであって、上記カメラボディのマウント部に係合するレンズ側マウント部と、上記複数のカメラボディのうち、画素ピッチが略７μｍの撮像素子に対応する厚さの光学ローパスフィルタを有するカメラボディに対して、上記撮像面における収差が最適となるように構成されている撮影光学系とを含んでなる。
【００４２】
本発明の請求項２１記載のカメラボディは、基準ボディボディに対して光学設計された交換レンズが着脱可能なカメラボディであって、交換レンズ装着用マウント部と、撮像素子と、上記交換レンズ装着用マウント部と上記撮像素子間の光路長が上記基準カメラボディと同等となるように、上記マウント部と上記撮像素子との間に配される補償光学系とを有してなる。
【００４３】
本発明の請求項２２記載のカメラボディは、請求項２１記載のカメラボディにおいて、上記補償光学系は、上記基準カメラボディに配される光学ローパスフィルタと略同じ屈折率を有する。
【００４４】
本発明の請求項２３記載のカメラボディは、請求項２１記載のカメラボディにおいて、当該カメラボディは、更に上記交換レンズ装着用マウント部と上記撮像素子の撮像面との間に配される光学ローパスフィルタを有しており、上記補償光学系は、上記基準カメラボディに配される光学ローパスフィルタと当該カメラボディに配される上記光学ローパスフィルタとの光路長差を補償する。
【００４５】
本発明の請求項２４記載のカメラボディは、請求項２３記載のカメラボディにおいて、上記補償光学系は、上記基準カメラボディに配される光学ローパスフィルタと、当該カメラボディに配される光学ローパスフィルタとの厚さの差と略同じ厚さを有する。
【００４６】
本発明の請求項２５記載のカメラボディは、請求項２３記載のカメラボディにおいて、当該カメラボディに配される上記光学ローパスフィルタは、上記基準カメラボディに配される光学ローパスフィルタと異なる厚さを有する。
【００４７】
本発明の請求項２６記載のカメラボディは、請求項２５記載のカメラボディにおいて、当該カメラボディに配される上記光学ローパスフィルタは、上記基準カメラボディに配される光学ローパスフィルタよりも薄い。
【００４８】
本発明の請求項２７記載の基準カメラボディは、交換レンズを装着可能な複数のカメラボディの１つであるとともに、上記交換レンズのための基準となるカメラボディであって、上記交換レンズを装着するための交換レンズ装着用マウント部と、撮像素子と、上記交換レンズ装着用マウント部と上記撮像素子の撮像面との間に配される光学ローパスフィルタとを有しており、上記光学ローパスフィルタは、上記複数のカメラボディに設けられる光学ローパスフィルタのうちで最も厚い。
【００４９】
本発明の請求項２８記載の基準カメラボディは、交換レンズを装着可能な複数のカメラボディの１つであるとともに、上記交換レンズのための基準となるカメラボディであって、上記交換レンズを装着するための交換レンズ装着用マウント部と、撮像素子と、上記交換レンズ装着用マウント部と撮像素子の撮像面との間に配される光学ローパスフィルタと、を有してなり、上記光学ローパスフィルタと上記交換レンズとの組み合わせによって、上記撮像素子の撮像面における収差が最適となる。
【００５０】
本発明の請求項２９記載の基準カメラボディは、請求項２８記載の基準カメラボディにおいて、上記光学ローパスフィルタの厚さは、画素ピッチが略７μｍの撮像素子に対応して決定されている。
【００５１】
本発明の請求項３０の基準カメラボディは、請求項２８記載の基準カメラボディにおいて、上記光学ローパスフィルタは、水晶である。
【００５２】
本発明の請求項３１記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステムは、所定の機能を有する第１の光学素子を含む第１のカメラボディと、上記第１のカメラボディに適合する交換レンズであって、当該交換レンズの光学特性は上記第１のカメラボディに対して、収差を補正するように設計されている交換レンズと、上記交換レンズを装着可能なカメラボディであって、上記第１の光学素子と同様の機能を有し、上記第１の光学素子よりも薄い第２の光学素子と、上記第１の光学素子と上記第２の光学素子の厚みの差を補正する補償光学系とを含む第２のカメラボディとを有してなる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
本発明の第１の実施形態のデジタルカメラシステムの詳細な説明に先立ってその概要を図１（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。なお、図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態のデジタルカメラシステムを構成するカメラボディおよび交換レンズの組み合わせと内蔵されるフィルタ光学部材および撮像素子の配置を示す図であり、図１（Ａ）は、基準カメラボディと交換レンズとの組み合わせ状態を示し、図１（Ｂ）は、非基準カメラボディと交換レンズとの組み合わせ状態を示している。
【００５４】
本実施形態のデジタルカメラシステムは、図１（Ａ），（Ｂ）に示すデジタルカメラ１とデジタルカメラ２とからなる。
【００５５】
デジタルカメラ１は、基準カメラボディである第１のカメラボディ１１Ａと、着脱可能な交換レンズとしての交換レンズ鏡筒１２とからなる。
【００５６】
デジタルカメラ２は、非基準カメラボディである第２のカメラボディ１１Ｂと、第１のカメラボディ１１Ａに装着されるものと共通仕様の着脱可能な交換レンズとしての交換レンズ鏡筒１２とからなる。
【００５７】
第１のカメラボディ１１Ａは、保護ガラス６を有するＣＣＤ（または、ＣＭＯＳ型撮像素子）等からなる第１の撮像素子である撮像素子５Ａと、撮像素子前面に配置される第１の光学ローパスフィルタである光学ＬＰＦ８Ａとが内蔵され、レンズ側マウント面４ａと当接可能なカメラ側マウント面３ａをもつカメラ側マウント部３を有している。即ち、レンズ側マウント部４とカメラ側マウント部３とが係合して両者が固定された場合、光軸方向の位置が上記レンズ側マウント面４ａとカメラ側マウント面３ａとが当接することにより規定される。
【００５８】
撮像素子５Ａは、例えば、４／３型の撮像素子であって第１の画素ピッチである所定の基準画素ピッチδ０（対応する基準画素数Ｓ０）を有しており、撮像素子の結像面である光電変換面５Ａａ上に結像した被写体像は、電気的撮像信号に変換される。
【００５９】
光学ＬＰＦ８Ａは、モアレ発生を防止するために撮像素子５Ａの基準画素ピッチδ０に対応する厚みの複屈折特性を有する水晶で形成され、また、赤外線吸収ガラスを含む。そして、光学ＬＰＦ８Ａは、ガラスと略同一の所定の屈折率を有している。
【００６０】
この光学ＬＰＦ８Ａは、カメラ側マウント部３と撮像素子５Ａとの間に配置され、その厚さが後述する第２のカメラボディの光学ＬＰＦ８Ｂ、および、同じ交換レンズ鏡筒１２が着脱可能な他の非基準のカメラボディに適用される光学ＬＰＦに比較して最も厚い厚みを有する。
【００６１】
交換レンズ鏡筒１２は、第１のカメラボディ側、または、第２のカメラボディ側マウント面３ａに当接可能なレンズ側マウント面４ａが設けられるレンズ側マウント部４を有し、複数の撮影レンズ群からなる撮影光学系１２ａを内蔵する。
この交換レンズ鏡筒１２は、第１のカメラボディ１１Ａ、または、第２のカメラボディ１１Ｂのいずれにも着脱可能な同一仕様のレンズ鏡筒であり、例えば、焦点距離が異なる交換レンズやズームレンズやマクロレンズ等の複数の交換レンズのいずれかが相当する。
【００６２】
また、交換レンズ鏡筒１２の撮影光学系１２ａは、基準カメラボディ１１Ａに装着した状態にて、被写体光束が光学ＬＰＦ８Ａを透過し、撮像素子５Ａの撮像面５Ａａ上に結像するが、光学ＬＰＦ８Ａの屈折率と厚みによる光路長の変化（実効光路長変化）した状態で像面湾曲収差が生じることなく撮像面５Ａａ上に結像するように設計製作されている（すなわち、図９に示す中心光束による結像点Ｐ１ ′と周辺光束による結像点Ｐ２ ′がともに撮像素子５Ａの撮像面５Ａａ上に位置する像面湾曲収差のない状態とする）。
【００６３】
第２のカメラボディ１１Ｂは、保護ガラス６を有するＣＣＤ（ＭＯＳ型撮像素子）等からなる第２の撮像素子である撮像素子５Ｂと、撮像素子前面に配置される第２の光学ローパスフィルタである光学ＬＰＦ８Ｂおよび補償光学系である補償光学素子９とが内蔵され、さらに、レンズ側マウント面４ａと係合可能なカメラ側マウント面３ａを備えた第１のカメラボディ１１Ａと共通のカメラ側マウント部３を有している。
【００６４】
撮像素子５Ｂは、基準撮像素子５Ａと同様の４／３型の撮像素子であるが、基準画素ピッチδ０と異なる値の第２の画素ピッチである画素ピッチδ１を有している。この撮像素子５Ｂの結像面である光電変換面５Ｂａ上に結像した被写体像も同様に電気的撮像信号に変換される。
【００６５】
光学ＬＰＦ８Ｂは、光学ＬＰＦ８Ａより薄いフィルタであって、撮像素子５Ｂの画素ピッチδ１に対応した厚みをもつ複屈折特性を有する水晶、または、ＬＮ素子で形成され、また、赤外線吸収ガラスも含む。そして、ガラスと略同一の所定の屈折率を有する。この光学ＬＰＦ８Ｂもレンズマウント部３と撮像素子５Ｂとの間に配置される。
【００６６】
補償光学素子９は、複屈折特性を有していないが光学ＬＰＦ８Ａと略同じ屈折率を有するガラスからなる光学部材であり、第２の光学ＬＰＦ８Ｂに接着して組み込むことによって交換レンズ鏡筒１２による被写体光束の結像位置が撮像素子５Ｂの光電変換面５Ｂａからずれることなく、像面湾曲収差を含めた収差が生じないように光学ＬＰＦ８Ｂが薄くなったことによる光路長変化を補償する部材である。この補償光学素子９は、その補償光学素子９と光学ＬＰＦ８Ｂとの厚みの和が光学ＬＰＦ８Ａと略等しくなるように設定される。
【００６７】
上述した構成による本実施形態のデジタルカメラシステムにおいては、基準とする第１のカメラボディ１１Ａには、交換レンズ鏡筒１２が装着可能であり、所定の基準画素ピッチδ０を有する撮像素子５Ａが内蔵される。交換レンズからの被写体光束は、光学ＬＰＦ８Ａで複屈折されて撮像素子５Ａの撮像変換面５Ａａ上に像面湾曲収差がなく、正しく結像する。
【００６８】
非基準の第２のカメラボディ１１Ｂには、交換レンズ鏡筒１２が装着可能であり、画素ピッチδ１を有する撮像素子５Ｂが内蔵される。交換レンズからの被写体光束は、補償光学素子９を透過し、光学ＬＰＦ８Ｂで複屈折して撮像素子５Ｂの撮像変換面５Ｂａ上に結像する。光学ＬＰＦ８Ｂの厚みが薄くなったための実効光路長の変化分は、補償光学素子９を挿入することにより補償され、被写体光束は、撮像素子５Ｂの撮像変換面５Ｂａ上に同様に像面湾曲収差がない状態で正しく結像する。
【００６９】
次に、本実施形態のデジタルカメラシステムにおけるデジタルカメラ１，２の内部構成について、図２，３を用いて説明する。
図２は、上記デジタルカメラのカメラボディに交換レンズ鏡筒を装着した状態での内部構造を示す斜視図（一部破断面とする）である。図３は、上記デジタルカメラの撮像ユニットまわりの内部構造を示す斜視図（一部破断面とする）である。
【００７０】
デジタルカメラ１、または、２は、それぞれある仕様共通の交換レンズ鏡筒１２と、その交換レンズ鏡筒１２が着脱可能である基準カメラボディである第１のカメラボディ１１Ａ、または、非基準カメラボディである第２のカメラボディ１１Ｂからなる。なお、交換レンズ鏡筒１２は、交換レンズ側マウント部４のマウント面４ａとカメラボディ側マウント部３のマウント面３ａとが当接した状態で装着される。
【００７１】
第１のカメラボディ１１Ａと１２Ａとは、内蔵される撮像ユニットの撮像素子、および、光学ＬＰＦが異なるのみで他の構成は、共通である。
【００７２】
交換レンズ鏡筒１２は、複数のレンズやその駆動機構等から成る撮影光学系１２ａを内部に保持して構成され、この撮影光学系１２ａは、被写体からの光束を透過させることで当該被写光束により形成される被写体の像を所定の位置（図３の撮像素子５Ａ、または、５Ｂの光電変換面上）に像面湾曲収差等の各種の光学的な収差のない状態で結像せしめるように、例えば、複数の光学レンズ等によって構成される。つまり、撮像素子前面に配される光学ＬＰＦにて生じる像面湾曲収差もなくすように設計されたものである。
【００７３】
なお、ここでいう、収差のない状態とは実使用上問題のないレベル以下の収差がある状態も含む。換言すれば撮影光学系１２ａは撮像素子前面に配される光学ＬＰＦなども考慮した上で、各種収差が最適となるように設計されている。
【００７４】
カメラボディ１１Ａ，１１Ｂは、本体部１１ａ内部に各種の構成部材等を備えて構成され、かつ、撮影光学系１２ａを保持するレンズ鏡筒１２を着脱自在となるようにボディ側マウント部３をその前面に備えて構成された、いわゆる「一眼レフレックス方式」のカメラボディである。つまり、カメラ本体部１１ａの前面側の略中央部には、被写体光束を当該カメラ本体部１１ａの内部ヘと導き得る所定の口径を有する露光用開口が形成され、この露光用開口の周縁部にボディ側マウント部３が形成されている。
【００７５】
以下、第１，２のデジタルカメラのカメラボディ１１Ａ，１１Ｂの詳細な内部構成から説明すると、まず、カメラ本体部１１ａの上面部や背面等の所定の位置にはカメラ本体部１１ａを動作させるための各種の操作部材、例えば、撮影動作を開始せしめるための指示信号等を発生させるためのレリーズボタン１７等が配設されている。
【００７６】
カメラ本体部１１ａの内部には、図２に示す如くの各種の構成部材、例えば撮影光学系１２ａによって形成される所望の被写体像を撮像素子５Ａ、または、５Ｂの光電変換面上とは異なる所定位置に形成させるために設けられ、いわゆる「観察光学系」を成すファインダ装置１３と、撮像素子５Ａ、または、５Ｂの光電変換面への被写体光束の照射時間等を制御するシャッタ機構等を備えたシャッタ部１４と、撮影光学系１２ａを透過した被写体光束に基づき被写体像信号を得る撮像素子を含む撮像ユニット１５Ａ（第１のカメラボディ用）あるいは１５Ｂ（第２のカメラボディ用）と、撮像素子５Ａ、または、５Ｂにより取得した画像信号に対して各種の信号処理を施す画像信号処理回路等の電気回路を成す各種の電気部材が実装された主回路基板１６Ａ（第１のカメラボディ用）、あるいは１６Ｂ（第２のカメラボディ用）を始めとする複数の回路基板等が、それぞれ所定位置に配設されている。また、撮像ユニット１Ａ、１５Ｂ５の前面には撮像素子の光電変換面への塵埃等の付着を防止する防塵フィルタ２１が配設されている。
【００７７】
ファインダ装置１３は、撮影光学系１２ａを透過した被写体光束の光軸を折り曲げて観察光学系の側へと導くように構成された反射鏡１３ｂと、この反射鏡１３ｂから出射する光束を受けて正立正像を形成するペンタプリズム１３ａと、このペンタプリズム１３ａを介して、被写体像を拡大して観察する接眼レンズ１３ｃ等によって構成されている。
【００７８】
反射鏡１３ｂは、撮影光学系１２ａの光軸から退避する位置と当該光軸上の所定の位置との間で移動自在に構成され、通常状態は、撮影光学系１２ａの光軸上にて当該光軸に対して所定角度、例えば角度４５°に配置されている。これにより、撮影光学系１２ａを透過した被写体光束は、当該カメラ１が通常状態にある際は、反射鏡１３ｂによってその光軸が折り曲げられて、当該反射鏡１３ｂの上方に配置されるペンタプリズム１３ａの側へと反射されるようになっている。
【００７９】
一方、カメラ１が撮影動作の実行中において、その実際の露光動作中には、当該反射鏡１３ｂが撮影光学系１２ａの光路から退避する所定位置に移動するようになっている。これによって被写体光束は、撮像素子側へと導かれ、その光電変換面を照射するようになっている。
【００８０】
シャッタ部１４は、例えば、フォーカルプレーン方式のシャッタ機構や、このシャッタ機構の動作を制御する駆動回路等、従来のカメラ等で一般的に利用されているものと同様のものが適用される。
【００８１】
第１、または、第２のカメラボディ用である撮像ユニット１５Ａと１５Ｂは、内蔵される撮像素子と光学ＬＰＦとが異なるのみで他の構成は略同一である。まず、第１のカメラボディ用である撮像ユニット１５Ａについて説明する。
【００８２】
撮像ユニット１５Ａは、撮影光学系１２ａを透過し自己の光電変換面上に照射された光に対応した画像信号を得るＣＣＤ等からなる撮像素子５Ａと、この撮像素子５Ａを固定支持する薄板状の部材からなる撮像素子固定板２８と、撮像素子５Ａの光電変換面の側に配設され、撮影光学系１２ａを透過して照射される被写体光束から高周波成分を取り除くべく形成される光学素子である光学ＬＰＦ８Ａと、この光学ＬＰＦ８Ａと撮像素子５Ａとの間の周縁部に配置され、略枠形状の弾性部材等によって形成されるローパスフィルタ受け部材２６と、撮像素子５Ａを収納し固定保持すると共に光学ＬＰＦ８Ａをその周縁部位乃至その近傍部位に密着して支持しかつ所定の部位を後述する防塵フィルタ受け部材２３に密に接触するように配設される撮像素子収納ケース部材２４（以下、ＣＣＤケース２４という）と、このＣＣＤケース２４の前面側に配置され防塵フィルタ２１をその周縁部位乃至その近傍部位に密着して支持する防塵フィルタ受け部材２３と、この防塵フィルタ受け部材２３によって支持されて撮像素子５Ａの光電変換面の側であって光学ＬＰＦ８Ａの前面側において当該光学ＬＰＦ８Ａとの間に所定の間隔を持つ所定の位置に対向配置される防塵部材である防塵フィルタ２１と、この防塵フィルタ２１の周縁部に配設され当該防塵フィルタ２１に対して所定の振動を与えることによって塵埃を除去させる圧電素子２２と、防塵フィルタ２１を防塵フィルタ受け部材２３に対して気密的に接合させ固定保持する弾性体からなる押圧部材２０等によって構成されている。
【００８３】
撮像素子５Ａは、撮影光学系１２ａを透過した被写体光束を自己の光電変換面５Ａａ（図１（Ａ））に受けて光電変換処理を行なうことにより、当該光電変換面に形成される被写体像に対応した画像信号を取得するものであって、例えば、４／３型で第１の画素ピッチとしての基準画素ピッチδ０が略７μｍである電荷結合素子（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）等が適用される。
【００８４】
この撮像素子５Ａは、撮像素子固定板２８を介して主回路基板１６Ａ上の所定の位置に実装されている。この主回路基板１６には、不図示の画像信号処理回路及びワークメモリ等が共に実装されており、撮像素子５Ａからの出力信号、即ち光電変換処理により得られた画像信号が画像信号処理回路等へと電送されるようになっている。
【００８５】
この撮像素子５Ａの光電変換面の前方には、保護ガラス６（図３）が装着される。
【００８６】
画像信号処理回路においてなされる信号処理としては、例えばボディ側マウント部３に装着されたレンズ鏡筒１２の内部に保持される撮影光学系１２ａによって撮像素子５Ａの光電変換面上に結像された像に対応するものとして当該撮像素子５Ａから得られた画像信号を記録に適合する形態の信号に変換する処理等、各種の信号処理である。このような信号処理は、電子的な画像信号を取り扱うように構成される一般的なデジタルカメラ等において通常になされる処理と同様である。
【００８７】
撮像素子５Ａの前面側には、ローパスフィルタ受け部材２６を挟んで光学ＬＰＦ８Ａが配設されている。光学ＬＰＦ８Ａは、複屈折特性を有する光学素子である水晶で形成されており、後述するように撮像素子５Ａの画素ピッチ（略７μｍ）に対応する厚みｔ１を有している。なお、後述するように光学ＬＰＦ８Ａ内に赤外線吸収ガラスが挿入されている。
【００８８】
そして、光学ＬＰＦ８Ａを覆うようにＣＣＤケース２４が配設されている。このＣＣＤケース２４には、略中央部分に矩形状からなる開口が設けられており、この開口には、その後方側から光学ＬＰＦ８Ａ及び撮像素子５Ａが配設されるようになっている。この開ロ後方側の内周縁部には、断面が略Ｌ宇形状からなる段部２４ａが形成されている。
【００８９】
上述したように、光学ＬＰＦ８Ａと撮像素子５Ａとの間には、弾性部材等からなるローパスフィルタ受け部材２６が配設されている。このローパスフィルタ受け部材２６は、撮像素子５Ａの前面側の周縁部においてその光電変換面の有効範囲を避ける位置に配設され、かつ光学ＬＰＦ８Ａの背面側の周縁部近傍に当接するようになっている。そして、光学ＬＰＦ８Ａと撮像素子５Ａとの間を略気密性が保持されるようにしている。これにより、光学ＬＰＦ８Ａには、ローパスフィルタ受け部材２６による光軸方向への弾性力が働くことになる。
【００９０】
そこで、光学ＬＰＦ８Ａの前面側の周縁部を、ＣＣＤケース２４の段部２４ａに対して略気密的に接触させるように配置することで、当該光学ＬＰＦ８Ａをその光軸方向に変位させようとするローパスフィルタ受け部材２６による弾性力に抗して当該光学ＬＰＦ８Ａの光軸方向における位置を規制するようにしている。
【００９１】
換言すれば、ＣＣＤケース２４の開口の内部に背面側より挿入された光学ＬＰＦ８Ａは、段部２４ａによって光軸方向における位置規制がなされている。これにより、当該光学ＬＰＦ８Ａは、ＣＣＤケース２４の内部から前面側へ向けて外部に抜け出ないようになっている。
【００９２】
このようにして、ＣＣＤケース２４の開口の内部に背面側から光学ＬＰＦ８Ａ挿入された後、光学ＬＰＦ８Ａ背面側には、撮像素子５Ａ配設されるようになっている。この場合において、光学ＬＰＦ８Ａ撮像素子５Ａの間には、周縁部においてローパスフィルタ受け部材２６が挟持されるようになっている。
【００９３】
また、撮像素子５Ａは、上述したように撮像素子固定板２８を挟んで主回路基板１６に実装されている。そして、撮像素子固定板２８は、ＣＣＤケース２４の背面側からネジ孔２４ｅに対してネジ２８ｂによってスペーサ２８ａを介して固定されている。また、撮像素子固定板２８には、主回路基板１６がスペーサ１６ｃを介してネジ１６ｄによって固定されている。
【００９４】
ＣＣＤケース２４の前面側には、防塵フィルタ受け部材２３がＣＣＤケース２４のネジ孔２４ｂに対してネジ２３ｂによって固定されている。ＣＣＤケース２４の周縁側であって前面側の所定の位置には、周溝２４ｄが略環状に形成されている。その一方で、防塵フィルタ受け部材２３の周縁側であって背面側の所定の位置には、ＣＣＤケース２４の周溝２４ｄに対応させた環状凸部２３ｄが全周にわたって略環状に形成されている。したがって、環状凸部２３ｄと周溝２４ｄとが嵌合することによりＣＣＤケース２４と防塵フィルタ受け部材２３とは、環状の領域、即ち周溝２４ｄと環状凸部２３ｄとが形成される領域において相互に略気密的に嵌合するようになっている。
【００９５】
防塵フィルタ２１は、ガラスで形成され、全体として円形乃至多角形の板状をなし、少なくとも自己の中心から放射方向に所定の広がりを持つ領域が透明部をなしており、この透明部が光学ＬＰＦ８Ａ前面側に所定の間隔を持って対向配置されているものである。
【００９６】
また、防塵フィルタ２１の一方の面の周縁部には、当該防塵フィルタ２１に対して振動を与えるための所定の加振用部材であり電気機械変換素子等によって形成される圧電素子２２が一体となるように、例えば接着剤による貼着等の手段により配設されている。この圧電素子２２は、外部から所定の駆動電圧を印加することによって防塵フィルタ２１に所定の振動を発生させることができるように構成されている。
【００９７】
そして、防塵フィルタ２１は、防塵フィルタ受け部材２３に対して気密的に接合するように板ばね等の弾性体からなる押圧部材２０によって固定保持されている。
【００９８】
防塵フィルタ受け部材２３の略中央部近傍には、円形状又は多角形状からなる開口が設けられている。この開口は、撮影光学系１２ａを透過した被写体光束を通過させて、当該光束が後方に配置される撮像素子５Ａの光電変換面を照射するのに充分な大きさとなるように設定されている。
【００９９】
この開口の周縁部は、前面側に突出する壁部２３ｅが略環状に形成されており、この壁部２３ｅの先端側には、さらに前面側に向けて突出するように受け部２３ｃが形成されている。
【０１００】
一方、防塵フィルタ受け部材２３の前面側の外周縁部傍には、所定の位置に複数（本実施形態では三箇所）の突状部２３ａが前面側に向けて突出するように形成されている。この突状部２３ａは、防塵フィルタ２１を固定保持する押圧部材２０を固設するために形成される部位であって、当該押圧部材２０は、突状部２３ａの先端部に対してねじ２０ａ等の締結手段により固設されている。
【０１０１】
押圧部材２０は、上述したように板ばね等の弾性体によって形成される部材であって、その基端部が突状部２３ａに固定され、自由端部が防塵フィルタ２１の外周縁部に当接することで、当該防塵フィルタ２１を防塵フィルタ受け部材２３の側、即ち光軸方向に向けて押圧するようになっている。
【０１０２】
この場合において、防塵フィルタ２１の背面側の外周縁部に配設される圧電素子２２の所定の部位が、受け部２３ｃに当接することで、防塵フィルタ２１及び圧電素子２２の光軸方向における位置が規制されるようになっている。したがってこれにより、防塵フィルタ２１は、圧電素子２２を介して防塵フィルタ受け部材２３に対して気密的に接合するように固定保持されている。
【０１０３】
換言すれば、防塵フィルタ受け部材２３は、押圧部材２０による付勢力によって防塵フィルタ２１と圧電素子２２を介して気密的に接合するように構成されている。
【０１０４】
ところで、上述したように防塵フィルタ受け部材２３とＣＣＤケース２４とは、周溝２４ｄと環状凸部２３ｄとが相互に略気密的に嵌合するようになっているのと同時に、防塵フィルタ受け部材２３と防塵フィルタ２１とは、押圧部材２０の付勢力により圧電素子２２を介して気密的に接合するようになっている。また、ＣＣＤケース２４に配設される光学ＬＰＦ８Ａは、光学ＬＰＦ８Ａの前面側の周縁部とＣＣＤケース２４の段部２４ａとの間で略気密的となるように配設されている。さらに、光学ＬＰＦ８Ａの背面側には、撮像素子５Ａがローパスフィルタ受け部材２６を介して配設されており、光学ＬＰＦ８Ａと撮像素子５Ａとの間においても、略気密性が保持されるようになっている。
【０１０５】
したがってこれにより、光学ＬＰＦ８Ａと防塵フィルタ２１とが対向する間の空間には、所定の空隙部５１ａが形成されている。また、光学ＬＰＦ８Ａの周縁側、即ちＣＣＤケース２４と防塵フィルタ受け部材２３と防塵フィルタ２１とによって、空間部５１ｂが形成されている。この空間部５１ｂは、光学ＬＰＦ８Ａの外側に張り出すようにして形成されている封止された空間である。
【０１０６】
また、この空間部５１ｂは、空隙部５１ａよりも広い空間となるように設定されている。そして、空隙部５１ａと空間部５１ｂとからなる空間は、上述した如くＣＣＤケース２４と防塵フィルタ受け部材２３と防塵フィルタ２１と光学ＬＰＦ８Ａとによって略気密的に封止される封止空間５１となっている。
【０１０７】
図４は、第１のカメラボディ１１Ａにおける撮像ユニット１５Ａの光学系の詳細を示す模式図であり、図５は、撮像ユニット１５Ａの拡大縦断面図である。
【０１０８】
図４に示すように撮像素子５Ａの前面には、保護ガラス６が配置され、さらに、その前方に光学ＬＰＦ８Ａ、および、防塵フィルタ２１が配置されている。
【０１０９】
光学ＬＰＦ８Ａは、前方側から複屈折方向が−４５°の水晶板８ａと、赤外線吸収ガラス８ｂと、複屈折方向が＋４５°の水晶板８ｃと、複屈折方向が０°の水晶板８ｄとが重畳して構成される。
【０１１０】
水晶板８ａ，８ｃは、それぞれ図１０に示される撮像素子５Ａの画素ピッチ（略７μｍ）に対応する厚みを有している。一方、水晶板８ｄは、水晶板８ａ、８ｂの厚さの√２倍の厚さとなっている。従って、交換レンズ鏡筒１２を介して入射した被写体光束が撮像素子５Ａの光電変換面５Ａａに結像したとき、モアレの発生が防止される。
【０１１１】
そして、水晶板８ａ，８ｃ，８ｄおよび赤外吸収ガラス８ｂは、それぞれガラスに近い屈折率を有し、全厚みは、ｔｓ０である。そして、上記屈折率と厚みｔｓ０に対応した実効光路長に基づく被写体光束の結像位置に撮像素子５Ａの光電変換面５Ａａが位置決めされている。従って、レンズ鏡筒１２により取り込まれた被写体光束は、像面湾曲収差のない状態で撮像素子５Ａの光電変換面５Ａａ上に正しく結像する。なお、厳密には、上記実効光路長の変化に保護ガラス６および防塵フィルタ２１の厚みも寄与する。しかし、ここでは、保護ガラス６および防塵フィルタ２１の厚さは第１のカメラボディおよび第２のカメラボディで同じものを用いている。従って第１のカメラボディと第２のカメラボディとで、保護ガラス６および防塵フィルタ２１による実効光路長の差がない。
【０１１２】
一方、保護ガラス６および防塵フィルタ２１の厚み及びまたは材質を第１のカメラボディと第２のカメラボディとで変更する場合は、その変更に伴う実効光路長の変化を補償光学素子の厚さ、あるいは材質を変化させることにより、像面湾曲収差の補正を行う。
【０１１３】
一方、第２のカメラボディ１１Ｂは、第１のカメラボディ１１Ａに対して、上述したように撮像ユニット１５Ａの撮像素子５Ａと光学ＬＰＦ８Ａに代えて撮像ユニット１５Ｂの撮像素子５Ｂと光学ＬＰＦ８Ｂおよび補償光学系である補償光学素子９が組み込まれる。他の構成は、同一である。図６は、第２のカメラボディ１１Ｂにおける撮像ユニット１５Ｂの拡大縦断面図である。
【０１１４】
撮像素子５Ｂは、サイズとしては撮像素子５Ａと同じ４／３型であるが基準画像ピッチδ０（略７μｍ）と異なる第２の画素ピッチである画素ピッチδ１を有する。その撮像素子５Ｂの光電変換面５Ｂａ（図１（Ｂ））のマウント面３ａに対する相対位置は、撮像素子５Ａの光電変換面５Ａａ（図１（Ａ））と同一距離の位置とする。
【０１１５】
光学ＬＰＦ８Ｂは、撮像素子５Ｂの画素ピッチδ１に対応して被写体光束を複屈折するべく厚みｔｓ１を有している（図６）。この光学ＬＰＦ８Ｂは、水晶、または、ＬＮ素子とする。
【０１１６】
補償光学素子９は、光学ＬＰＦ８Ｂが厚みｔｓ０より薄い厚みｔｓ１に変化したことによる実効光路長の変化分を補償する厚みｔｉ１を有している（図６）。すなわち、補償光学素子９は、水晶と屈折率が略等しく、複屈折特性を有しない光学素子、例えば、ガラス板とし、光学ＬＰＦ８Ｂの厚みｔｓ１と補償光学素子９の厚みｔｉ１とを加えた厚みが光学ＬＰＦ８Ａの厚みｔＳ０に一致するように設定されており、光学ＬＰＦ８Ｂに光学接着剤にて固着されている。
【０１１７】
したがって、撮像ユニット１５Ｂにおいても交換レンズ鏡筒１２を介して取り込まれた被写体光束は、撮像素子５Ｂの光電変換面５Ｂａ上に像面湾曲収差のない状態で結像位置ずれもなく正しく結像する。
【０１１８】
いま、第２のカメラボディ１１Ｂの撮像素子５Ｂの画素ピッチδ１が基準画像ピッチδ０の７μｍより小である場合、すなわち、撮像素子５Ｂの画素数が撮像素子５Ａの画素数より多い場合には、第２のカメラボディ１１Ｂの光学ＬＰＦ８Ｂは水晶板とし、その厚みｔｓ１は、光学ＬＰＦ８Ａの厚みｔｓ０より薄くなる（図１０）。また、補償光学素子９は、光学ＬＰＦ８Ｂが薄くなることによる実効光路長の変化分を補償するために薄くなった分に相当する厚みｔｉ１のガラス板とする。なお、この補償光学素子９は、図６のように光学ＬＰＦ８Ｂとは別途に新たに設けるようにしてもよいが、例えば、赤外線吸収ガラス８ｂ、または、保護ガラス６や防塵フィルタ２１の厚みを厚みｔｉ１だけ増やすことによっても同等の効果が得られる。
【０１１９】
一方、第２のカメラボディ１１Ｂの撮像素子５Ｂの画素ピッチδ１が基準画像ピッチδ０の７μｍより大である場合、すなわち、撮像素子５Ｂの画素数が撮像素子５Ａの画素数より少ない場合には、光学ＬＰＦの厚みをさらには増やさないために光学ＬＰＦ８ＢとしてＬＮ素子を適用する。このＬＮ素子の厚みｔｓ１は、上記画素ピッチが大きくなったことに対応してその複屈折特性から図１０に示されるように極めて薄くなる。但し、その厚みは、０．１ｍｍ以上となるので製作可能である。そして、ＬＮ素子からなる光学ＬＰＦ８Ｂの薄くなった分の厚みｔｉ１をもつガラス板の補償光学素子９を光学ＬＰＦ８Ｂに接着付加する（但し、上記補償光学素子９の厚みｔｉ１は、厳密には、ＬＮ素子と水晶との屈折率の違いを考慮して決定する必要がある）。これによって撮像素子５Ａと同一位置にある撮像素子５Ｂの光電変換面５Ｂａ（図１（Ｂ））上に被写体光束を正しく結像させることができる。なお、第１のカメラボディ１１Ａの光学ＬＰＦ８Ａの厚みは、第２のカメラボディ１１Ｂ等の他の非基準のカメラボディに組み込まれる光学ＬＰＦに対してもっとも厚みが厚いものとなる。
【０１２０】
上述したように本実施形態のデジタルカメラシステムによれば、基準撮像素子５Ａを内蔵する基準カメラボディである第１のカメラボディ１１Ａと、画素ピッチの異なる撮像素子５Ｂを内蔵する第２のカメラボディ１１Ｂとには、同一仕様の交換レンズ鏡筒１２を装着した場合に被写体光束がそれぞれの画素ピッチに対応して複屈折されるべく、厚みの異なる光学ＬＰＦ８Ａ、または、８Ｂが適用される（光学ＬＰＦ８Ｂの方が薄い）。この厚みが減じたことによる結像位置のずれを補償するために第２のカメラボディ側には、補償光学素子９を挿入する。補償光学素子９の挿入により撮像素子５Ｂの光電変換面上にも被写体光束を像面湾曲収差の状態で正しく結像させることができる。
【０１２１】
また、第２のカメラボディ１１Ｂ側の補償光学素子９は、光学ＬＰＦ８Ｂが薄くなった分の厚みを有することから第１のカメラボディ１１Ａの撮像ユニット１５Ａと第２のカメラボディ１１Ｂの撮像ユニット１５Ｂとのカメラボディ内での占有スペースが変わらない。したがって、第１，第２のカメラボディの構造の共通化が容易となる。
【０１２２】
次に、本発明の第２の実施形態のデジタルカメラシステムについて図７，８を用いて説明する。
図７は、本実施形態のデジタルカメラシステムを構成する第１のカメラボディにおける撮像ユニット１５Ｃの拡大縦断面図である。図８は、本デジタルカメラシステムを構成する第２のカメラボディにおける撮像ユニット１５Ｄの拡大縦断面図である。
【０１２３】
本実施形態のデジタルカメラシステムも第１実施形態と同様に複数の交換レンズである図２の交換レンズ鏡筒１２と基準カメラボディである第１のカメラボディ１１Ｃとからなるデジタルカメラと、交換レンズ鏡筒１２と非基準カメラボディである第２のカメラボディ１１Ｄとからなるデジタルカメラとを含んでなり、交換レンズ鏡筒１２は、同一の仕様のものが上記第１のカメラボディ１１Ｃ、または、第２のカメラボディ１１Ｄに着脱可能とする。
【０１２４】
第１のカメラボディ１１Ｃは、第１のカメラボディ１１Ａに対して内蔵される撮像ユニット１５Ａの光学ＬＰＦ８Ａ以外は、同様の構成を有している。また、第２のカメラボディ１１Ｄは、第２のカメラボディ１１Ｂに対して内蔵される撮像ユニット１５Ｂの光学ＬＰＦ８Ｂおよび補償光学素子９以外は、同様の構成を有している。従って、同一の構成部材には、同し符号を付して、以下、異なる部分についてのみ説明する。
【０１２５】
第１のカメラボディ１１Ｃの撮像ユニット１５Ｃは、基準画素ピッチδ０（略７μｍ）を有する撮像素子５Ａを内蔵しており、その前面側に光学ＬＰＦ８Ｃと赤外カットフィルタ（赤外線吸収ガラス）８Ｄとが配置されている。
【０１２６】
光学ＬＰＦ８Ｃは、上述した光学ＬＰＦ８Ａと同様に複屈折特性を有する水晶板からなり、その厚みｔｓ２は、モアレ発生を防止するために撮像素子５Ａの基準画素ピッチδ０に対応した厚みに設定される（図１０）。この光学ＬＰＦ８Ｃは、第２のカメラボディ１１Ｄ等の他の非基準のカメラボディに組み込まれる光学ＬＰＦに対してもっとも厚みが厚いものとなる。
【０１２７】
赤外カットフィルタ８Ｄは、水晶と同一の屈折率を有するが複屈折特性を有しておらず、赤外線を吸収するに十分な厚みｔｉ２に設定されている。
【０１２８】
装着された交換レンズ鏡筒１２を介して取り込まれた被写体光束は、防塵ガラス２１，赤外カットフィルタ８Ｄ，光学ＬＰＦ８Ｃ，保護ガラス６を透過して撮像素子５Ａの光電変換面５Ａａ（図１（Ａ））上に結像するが、その光電変換面５Ａａは、光学ＬＰＦ８Ｃ等の屈折率による実効光路長の変化分を考慮し、像面湾曲収差の生じない位置に位置決めされている。
【０１２９】
一方、第２のカメラボディ１１Ｄの撮像ユニット１５Ｄは、基準画素ピッチδ０と異なる画素ピッチδ１を有する撮像素子５Ｂを内蔵しており、その前面側に光学ＬＰＦ８Ｅと補償光学系を兼ねる赤外カットフィルタ（赤外線吸収ガラス）８Ｆとが配置されている。なお、撮像素子５Ｂの光電変換面５Ｂａは、撮像素子５Ａの光電変換面５Ａａと同一位置にある。
【０１３０】
光学ＬＰＦ８Ｅは、上述した光学ＬＰＦ８Ｃと同様に複屈折特性を有しており、水晶板、または、ＬＮ素子からなるが、その厚みｔｓ３は、モアレ発生を防止するために撮像素子５Ｂの画素ピッチδ１に対応し、厚みｔｓ２より薄い厚みに設定される。
【０１３１】
赤外カットフィルタ８Ｄは、水晶と同一の屈折率を有するが複屈折特性を有しておらず、赤外線を吸収するに十分で、かつ、光学ＬＰＦ８Ｅの厚み減少分を補償する厚みｔｉ３に設定されている。すなわち、光学ＬＰＦ８Ｅが光学ＬＰＦ８Ｃより薄くなった寸法分だけ赤外カットフィルタ８Ｄの厚みを増やしており、赤外カットフィルタ８Ｆと光学ＬＰＦ８Ｅとの厚みの和ｔｉ３＋ｔｓ３が赤外カットフィルタ８Ｄと光学ＬＰＦ８Ｃとの厚みの和ｔｉ２＋ｔｓ２と略等しくなるように設定されている。従って、交換レンズ鏡筒１２を介して取り込まれた被写体光束は、この第２のカメラボディ１１Ｄにおいても防塵ガラス２１，赤外カットフィルタ８Ｆ，光学ＬＰＦ８Ｅ，保護ガラス６を透過して撮像素子５Ｂの光電変換面５Ｂａ（図１（Ｂ））上に像面湾曲収差の生じない状態で結像する。
【０１３２】
いま、第２のカメラボディ１１Ｄに適用される撮像素子５Ｂの画素ピッチδ１が基準画素ピッチδ０より小さい場合は、第１の実施形態の場合と同様に光学ＬＰＦ８Ｅの厚みｔｓ３は薄くなり、赤外カットフィルタ８Ｆの厚みｔｉ３は、その分厚くなる。また、第２のカメラボディ１１Ｄに適用される撮像素子５Ｂの画素ピッチδ１が基準画素ピッチδ０より大きい場合は、第１の実施形態の場合と同様に光学ＬＰＦ８Ｅとして厚みの薄いＬＮ素子を適用し、その厚みｔｓ３は、製作可能な範囲の薄さである（０．１ｍｍ以上）。赤外カットフィルタ８Ｆの厚みｔｉ３は、その分、厚く設定される（但し、上記赤外カットフィルタ８Ｆの厚みｔｉ３は、厳密には、ＬＮ素子と水晶との屈折率の違いを考慮して決定する必要がある）。従って、赤外カットフィルタ８Ｆと光学ＬＰＦ８Ｅとの厚みの和は略変わらず、撮像ユニット１５Ｄの占有スペ−スも撮像ユニット１５Ｃと同一となる。なお、第１のカメラボディ１１Ｃの光学ＬＰＦ８Ｃの厚みは、第２のカメラボディ１１Ｄ等の他の非基準のカメラボディに組み込まれる光学ＬＰＦに対してもっとも厚みが厚いものとなる。
【０１３３】
上述したように本実施形態のデジタルカメラシステムにおいても、第１の実施形態の場合と同様の効果を奏し、基準側第１のカメラボディ１１Ｃおよび非基準側の第２のカメラボディ１１Ｄに同一仕様の交換レンズ鏡筒１２が着脱可能であり、双方の被写体光束を同一位置に配置される撮像素子の光電変換面上に像面湾曲収差のない状態で結像させることができる。
【０１３４】
また、本実施形態においても撮像ユニット１５Ｃ，１５Ｄのカメラボディ内の専有スペ−スが変わらず、従って、第１のカメラボディ１１Ｃおよび第２のカメラボディ１１Ｄにおける他の構成部材を同様の状態で配置することが可能になる。
【０１３５】
【発明の効果】
本発明によれば、レンズ交換式のデジタルカメラシステムにおいて、同一仕様の交換レンズが画素ピッチの異なる撮像素子を搭載した別のカメラボディに装着可能であり、それぞれデジタルカメラで像面湾曲収差の無い画像を撮像することが可能になる。さらに、撮像素子周りの配置に関しても別々のカメラボディ間で同一配置を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のデジタルカメラシステムを構成するカメラボディおよび交換レンズの組み合わせと内蔵される光学部材，撮像素子の配置を示す図であって、図１（Ａ）は、基準カメラボディと交換レンズとの組み合わせ状態を示し、図１（Ｂ）は、非基準カメラボディと交換レンズとの組み合わせ状態を示している。
【図２】図１に示す本実施形態のデジタルカメラにおけるカメラボディに交換レンズ鏡筒を装着した状態の内部構造を示す斜視図（一部破断面で示す）である。
【図３】図１に示す本実施形態のデジタルカメラの撮像ユニットまわりの内部構造を示す斜視図（一部破断面で示す）である。
【図４】図１のデジタルカメラのうちの第１のカメラボディに適用される撮像ユニットの光学系の詳細を示す模式図である。
【図５】図１のデジタルカメラのうちの第１のカメラボディに適用される撮像ユニットの拡大縦断面図である。
【図６】図１のデジタルカメラのうちの第２のカメラボディに適用される撮像ユニットの拡大縦断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態のデジタルカメラシステムにおける第１のカメラボディに適用される撮像ユニットの拡大縦断面図である。
【図８】上記本発明の第２の実施形態のデジタルカメラシステムにおける第２のカメラボディに適用される撮像ユニットの拡大縦断面図である。
【図９】従来の撮像光学系において撮像素子の前面に配置される光学フィルタの有無による結像位置の変化の状態を示す光路図である。
【図１０】従来の撮像素子の画素ピッチ、または、撮像素子の画素数とそれに適応する光学ＬＰＦ（水晶とＬＮ素子の場合）の厚みの関係を示す線図である。
【符号の説明】
１，２…デジタルカメラ
３ …カメラ側マウント部（交換レンズ装着用マウント部）
４ …レンズ側マウント部
５Ａ…第１の撮像素子
５Ｂ…第２の撮像素子
８Ａ，８Ｃ…光学ＬＰＦ（第１の光学ローパスフィルタ）
８Ｂ，８Ｅ…光学ＬＰＦ（第２の光学ローパスフィルタ）
９，８Ｆ…補償光学素子（補償光学系）
１１Ａ，１１Ｃ…第１のカメラボディ（基準カメラボディ）
１１Ｂ，１１Ｄ…第２のカメラボディ（カメラボディ）
１２ …交換レンズ鏡筒（交換レンズ）
δ０ …標準画素ピッチ（第１の画素ピッチ）
δ１ …標準画素ピッチと異なる画素ピッチ（第２の画素ピッチ）

Claims

略７μｍの画素ピッチを有する第１の撮像素子と、上記略７μｍの画素ピッチに応じて決定された厚みを有する第１の光学ローパスフィルタとを含んでなる第１のカメラボディと、
上記第１のカメラボディに装着可能であって、上記第１の撮像素子の結像面上における像面湾曲収差を補正する機能を有している交換レンズと、
上記交換レンズを装着可能であって、上記略７μｍの画素ピッチとは異なる画素ピッチを有し、上記第１の撮像素子よりも画素数の多い第２の撮像素子と、上記第２の撮像素子の画素ピッチに応じて決定された厚みを有し、上記第１の光学ローパスフィルタよりも薄い第２の光学ローパスフィルタと、上記第１の光学ローパスフィルタと上記第２の光学ローパスフィルタの厚みの差によって生じる光路長差を補正する補償光学系とを含んでなる第２のカメラボディと、を含むことを特徴とするレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
上記第１および第２の光学ローパスフィルタは、複屈折特性を有する光学素子であり、上記補償光学系は、複屈折特性を有していない光学素子であることを特徴とする請求項１記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
上記第１および第２の光学ローパスフィルタは、水晶で形成されていることを特徴とする請求項２記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
上記補償光学系の屈折率は、上記第２の光学ローパスフィルタの屈折率に近いことを特徴とする請求項１記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
上記第２の光学ローパスフィルタの厚みと上記補償光学系の厚みの和は、上記第１の光学ローパスフィルタの厚みと略等しいことを特徴とする請求項１記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
第１の画素ピッチを有する第１の撮像素子と、上記第１の撮像素子の上記第１の画素ピッチに応じて決定された厚みを有する第１の光学ローパスフィルタとを有してなる第１のカメラボディと、
上記第１のカメラボディに装着可能であり、上記第１のカメラボディに装着した場合に、上記第１の撮像素子の結像面上における像面湾曲収差が最適となるような補正機能を有している交換レンズと、
上記交換レンズを装着可能であり、上記第１の画素ピッチとは異なる第２の画素ピッチを有する第２の撮像素子と、上記第２の画素ピッチに応じて決定された厚みを有し、上記第１の光学ローパスフィルタよりも薄い第２の光学ローパスフィルタと、上記交換レンズを装着した場合に、上記第１の光学ローパスフィルタと上記第２の光学ローパスフィルタの厚みの差によって発生する上記第２の撮像素子の結像面上における像面湾曲収差を補正するための補償光学系とを有してなる第２のカメラボディと、を含むことを特徴とするレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
上記第１の画素ピッチは、略７μｍであることを特徴とする請求項６記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
上記第２の画素ピッチは、上記第１の画素ピッチよりも狭いことを特徴とする請求項６記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
上記第２の撮像素子は、上記第１の撮像素子よりも画素数が多いことを特徴とする請求項６記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
基準カメラボディに適合するように光学的な収差が補正されている交換レンズと、
上記交換レンズを装着可能であって、撮像素子と、上記撮像素子の撮影光路内に配置された光学素子と、上記交換レンズと上記光学素子との組み合わせによって発生する収差を補正するために上記撮影光路内に上記光学素子とともに配置された補償光学素子とを有してなるカメラボディと、を含んでなることを特徴とするレンズ交換可能なデジタルカメラ。
上記交換レンズは、上記基準カメラボディと組み合わせたときの像面湾曲収差が最小となるように設計されていることを特徴とする請求項１０記載のレンズ交換可能なデジタルカメラ。
第１の光学ローパスフィルタを含む第１のカメラボディと、上記第１のカメラボディに適合し、光学特性が上記第１の光学ローパスフィルタに起因する収差を補正するように設計されている交換レンズと、
上記交換レンズを装着可能であって、上記第１の光学ローパスフィルタよりも薄い第２の光学ローパスフィルタと、上記第１の光学ローパスフィルタと上記第２の光学ローパスフィルタの厚みの差を補正する補償光学系とを含む第２のカメラボディと、を含んでなることを特徴とするレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
上記第１および第２の光学ローパスフィルタは、複屈折特性を有する光学素子であり、上記補償光学系は、複屈折特性を有していない光学素子であることを特徴とする請求項１２記載のレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。
基準カメラボディに適合するように収差補正されている交換レンズを装着可能であって、
上記基準カメラボディに設けられた撮像素子とは画素ピッチが異なる撮像素子と、
撮影光路内に設けられ、上記撮像素子の画素ピッチに応じた厚みを有する光学ローパスフィルタと、
上記交換レンズと上記光学ローパスフィルタの組み合わせによって発生する収差を補正する補償光学系と、を含んでなることを特徴とするカメラボディ。
複数のカメラボディに着脱可能な交換レンズであって、
上記カメラボディのマウント部に係合するレンズ側マウント部と、
上記複数のカメラボディのうちの最も厚い光学ローパスフィルタに対して、上記撮像面における収差が最適となるように構成されている撮影光学系と、を含んでなることを特徴とする交換レンズ。
上記最も厚い光学ローパスフィルタを有するカメラボディに対して、上記撮像面における像面湾曲収差が最小となるように構成されていることを特徴とする請求項１５記載の交換レンズ。
上記光学ローパスフィルタは、画素ピッチが略７μｍの撮像素子に対応する厚さを有していることを特徴とする請求項１６記載の交換レンズ。
上記最も厚い光学ローパスフィルタは、水晶で形成されることを特徴とする請求項１５記載の交換レンズ。
複数のカメラボディに脱着可能な交換レンズであって、
上記カメラボディのマウント部に係合するレンズ側マウント部と、
上記複数のカメラボディのうちの最も厚い光学ローパスフィルタを有するカメラボディに対して、上記撮像面における収差が最適となるように構成されている撮影光学系と、を含んでなることを特徴とする交換レンズ。
複数のカメラボディに脱着可能な交換レンズであって、
上記カメラボディのマウント部に係合するレンズ側マウント部と、
上記複数のカメラボディのうち、画素ピッチが略７μｍの撮像素子に対応する厚さの光学ローパスフィルタを有するカメラボディに対して、上記撮像面における収差が最適となるように構成されている撮影光学系と、を含んでなることを特徴とする交換レンズ。
基準カメラボディに対し光学設計された交換レンズが着脱可能なカメラボディであって、
交換レンズ装着用マウント部と、
撮像素子と、
上記交換レンズ装着用マウント部と上記撮像素子間の光路長が上記基準カメラボディと同等となるように、上記マウント部と上記撮像素子との間に配される補償光学系と、を有してなることを特徴とするカメラボディ。
上記補償光学系は、上記基準カメラボディに配される光学ローパスフィルタと略同じ屈折率を有することを特徴とする請求項２１記載のカメラボディ。
当該カメラボディは、更に上記交換レンズ装着用マウント部と上記撮像素子の撮像面との間に配される光学ローパスフィルタを有しており、上記補償光学系は、上記基準カメラボディに配される光学ローパスフィルタと当該カメラボディに配される上記光学ローパスフィルタとの光路長差を補償することを特徴とする請求項２１記載のカメラボディ。
上記補償光学系は、上記基準カメラボディに配される光学ローパスフィルタと、当該カメラボディに配される光学ローパスフィルタとの厚さの差と略同じ厚さを有することを特徴とする請求項２３記載のカメラボディ。
当該カメラボディに配される上記光学ローパスフィルタは、上記基準カメラボディに配される光学ローパスフィルタと異なる厚さを有することを特徴とする請求項２３記載のカメラボディ。
当該カメラボディに配される上記光学ローパスフィルタは、上記基準カメラボディに配される光学ローパスフィルタよりも薄いことを特徴とする請求項２５記載のカメラボディ。
交換レンズを装着可能な複数のカメラボディの１つであるとともに、上記交換レンズのための基準となるカメラボディであって、
上記交換レンズを装着するための交換レンズ装着用マウント部と、
撮像素子と、
上記交換レンズ装着用マウント部と上記撮像素子の撮像面との間に配される光学ローパスフィルタと、を有しており、上記光学ローパスフィルタは、上記複数のカメラボディに設けられる光学ローパスフィルタのうちで最も厚いことを特徴とする基準カメラボディ。
交換レンズを装着可能な複数のカメラボディの１つであるとともに、上記交換レンズのための基準となるカメラボディであって、
上記交換レンズを装着するための交換レンズ装着用マウント部と、
撮像素子と、
上記交換レンズ装着用マウント部と撮像素子の撮像面との間に配される光学ローパスフィルタと、を有してなり、上記光学ローパスフィルタと上記交換レンズとの組み合わせによって、上記撮像素子の撮像面における収差が最適となることを特徴とする基準カメラボディ。
上記光学ローパスフィルタの厚さは、画素ピッチが略７μｍの撮像素子に対応して決定されていることを特徴とする請求項２８記載の基準カメラボディ。
上記光学ローパスフィルタは、水晶であることを特徴とする請求項２８記載の基準カメラボディ。
所定の機能を有する第１の光学素子を含む第１のカメラボディと、
上記第１のカメラボディに適合する交換レンズであって、当該交換レンズの光学特性は上記第１のカメラボディに対して、収差を補正するように設計されている交換レンズと、
上記交換レンズを装着可能なカメラボディであって、上記第１の光学素子と同様の機能を有し、上記第１の光学素子よりも薄い第２の光学素子と、上記第１の光学素子と上記第２の光学素子の厚みの差を補正する補償光学系とを含む第２のカメラボディと、を有してなることを特徴とするレンズ交換可能なデジタルカメラシステム。