JP2005348022A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 電子カメラにおいて、ミラーと撮像ユニットとの間に配置されていたメカシャッタを廃止する。
【解決手段】 撮影レンズ１０７を透過した光束を受光して電荷蓄積動作を行う蓄積型の撮像素子２を含む撮像ユニットＵＮと、撮影レンズ１０７と撮像ユニットＵＮとの間に配置され、撮影光路中に挿入されて光束をファインダに導く非撮影状態と、撮影光路から退避する撮影状態とに切換可能なミラーユニット１０１とを有し、撮像素子２への光束が、非撮影状態にあるミラーユニット１０１によって遮断されるよう構成する。このようにミラーユニットに遮光機能を持たせることで、メカシャッタを廃止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電荷蓄積型の撮像素子を持ち、撮像素子を遮光した状態で蓄積電荷を読み出す電子カメラに関する。

電子カメラは、撮影レンズの透過光束をＣＣＤ等の電荷蓄積型の撮像素子で受光し、撮像素子の蓄積電荷を画像信号として読み出す。電荷の読み出しは、スミア防止などの観点から撮像素子への光を遮断した状態で行う必要があり、一眼レフタイプの電子カメラでは、フォーカルプレーンシャッタを撮像素子の遮光部材として利用するのが通例である。フォーカルプレーンシャッタは、ミラーと撮像ユニット（撮像素子や光学フィルタを含む）の間に配置され、シャッタ羽根の開閉により露光時間（シャッタ秒時）を制御し、また露光後は電荷読み出しのために撮像素子を遮光する。一方、特許文献１に記載のカメラは、シャッタ秒時をいわゆる電子シャッタで制御する構成であり、露光時間制御用のメカニカルシャッタは不要であるから、シャッタ羽根を１組しか持たない簡易的なメカニカルシャッタ（フォーカルプレーンシャッタ）を撮像素子の遮光に用いている。

特開平１１−１２２５４２号公報

特許文献１の方式では、フォーカルプレーンシャッタが撮像素子の遮光のみを目的としてるため、シャッタの構成が簡素化でき、かつ高精度なシャッタ制御が不要になるといった利点があるものの、メカシャッタそのものの廃止には至らず、このため撮像ユニットの配置の自由度は低い。またシャッタの駆動機構やチャージ機構も必要であり、部品点数の大幅な低減にはつながらない。

本発明に係る電子カメラは、撮影レンズを透過した光束を受光して電荷蓄積動作を行う蓄積型の撮像素子を含む撮像ユニットと、撮影レンズと撮像ユニットの間に配置され、撮影光路中に挿入されて光束をファインダに導く非撮影状態と、撮影光路から退避する撮影状態とに切換可能なミラーユニットとを有し、撮像素子への光束が、非撮影状態にあるミラーユニットによって遮断されるよう構成する。
特に請求項２，３の発明では、ミラーユニットが、上記非撮影状態を実現する非撮影位置と、撮影状態を実現する撮影位置との間でメカ的に駆動され、非撮影位置にあるときに撮像素子を遮光するよう構成したものである。
請求項３の発明は、撮像素子に光束を導くための開口を有する部材を有し、ミラーユニットは、撮影位置にあるときに開口を開放し、非撮影位置にあるときに開口を閉塞する。
請求項４，５の発明では、ミラーユニットがカメラ本体に移動不能に固定され、ミラー部を構成する物質の状態変化によって非撮影状態と撮影状態とをとり得る。
請求項５の発明は、ミラー部を構成する上記物質を液晶とするとともに、液晶への通電／通電解除によって非撮影状態と撮影状態とに切換える液晶駆動装置を設けたものである。

本発明によれば、光束をファインダに導くためのミラーに撮像素子の遮光機能を持たせたので、ミラーと撮像ユニットとの間に設けられていたメカニカルなシャッタを廃止でき、撮像ユニットの配置の自由度を高めることが可能となる。

図１〜図４により本発明の一実施の形態を説明する。
図１，図２は本発明に係る電子カメラの概略側面断面図であり、ＣＢはカメラボディ、ＬＢは撮影レンズ鏡筒（交換レンズ）、１０８はボディ内のミラーボックス、１１１はレンズマウントを示す。ミラーボックス１０８内に配置されたミラー１０１は、撮影光路内に挿入される非撮影位置（図１）と、撮影光路から退避する撮影位置（図２）との間で不図示の軸回りに回動可能に支持される。ミラー１０１が撮影位置に達すると、ミラー検知スイッチ１１０がメカ的に操作されるようになっている。

図１において、鏡筒ＬＢ内のレンズ１０７を通過した撮影光束は、非撮影位置にあるミラー１０１で上方に反射され、ペンタプリズム１０５および光透過部材１０２を透過して接眼レンズ１０６にて観察される。光透過部材１０２の一部はハーフミラー部とされ、その部分で反射された光は焦点検出モジュール１０３に入射し、焦点検出に寄与する。そして、その焦点検出結果に基づいてＡＦ制御が行われる。なお、１００は撮影光束の光軸を示す。

撮影が指示されると、ミラー１０１が図２の撮影位置まで跳ね上げられ、光束１００はミラーボックス１０８内を通過して撮像ユニットＵＮに導かれる。撮像ユニットＵＮは、ＣＣＤ等の電荷蓄積型撮像素子２、その前面に配置されて空間周波数特性を制御する光学ローパスフィルタ１、撮像基板５などを含み、これらが固定部材４を介して一体にカメラ本体１０４に固定されて成る。撮影光束１００は、ローパスフィルタ１を透過した後に撮像素子２の受光面に入射する。不図示の制御回路は、上記ミラー検知スイッチ１１０によりミラー１０１が撮影位置に至ったこと、つまり撮像素子２が撮影光束１００を受光する状態になったことを検知すると、撮像素子２の電荷蓄積動作を開始する。蓄積電荷は、ミラー１０１が非撮影位置に復帰した後に不図示の回路によって画像信号として読み出され、その画像信号に種々の処理を施すことで画像データが生成される。生成された画像データは、不図示のメモリカードなどに記録される。背景技術でも述べたように、撮像素子２の蓄積電荷を読み出す際には撮像素子２を遮光する必要がある。

ところで、本カメラのシャッタはいわゆる電子シャッタであり、撮像素子２の蓄積時間がシャッタ秒時に相当する。つまり蓄積時間を制御することによって露光時間を決める方式であり、露光時間制御用のメカニカルなシャッタは存在しない。また本実施形態では、撮像素子２の遮光のみを図った簡易的なフォーカルプレーンシャッタ（特許文献１参照）も存在しない。

このようにメカニカルなシャッタを完全に廃止できたのは、電荷読み出し時における撮像素子２の遮光をミラー１０１で行うようにしたからである。ミラー１０１は従来のようなハーフミラーではなく、光を全く透過しない全反射ミラーとされる。ここで、多くの従来カメラがハーフミラーを用いているのは、ミラーの透過光束をサブミラーで下方に反射し、その反射光をカメラ底部の焦点検出モジュールに導く必要があるからである。本実施形態では、上述したように焦点検出モジュール１０３がカメラ底部ではなくファインダ内に設けられるため、光を下方に反射するサブミラーは不要であり、またミラー１０１を全反射ミラー、換言すれば遮光性を持ったミラーとすることができる。

図３，図４から分かるように、ミラー１０１はミラーボックス１０８に形成された開口１０８ａの近傍に設けられ、開口１０８ａよりもやや大きな面積を持つ。ミラー１０１が撮影位置にあるときには、開口１０８ａは開放され、撮影光束１００は開口１０８ａを通って撮像ユニットＵＮに導かれる。開口１０８ａの周縁にはモルトプレン１０９が全周に渡って貼着され、撮影後にミラー１０１が非撮影位置に復帰すると、ミラー１０１の周辺部がモルトプレン１０９に全周に渡って当接し、開口１０８ａを閉塞する。したがって撮像素子２は完全に遮光され、電荷の読み出しを問題なく行える。モルトプレン１０９は、遮光性向上の他、ミラー１０１のショック吸収の役割をも果たす。

このように本実施形態では、ミラー１０１に遮光機能を持たせることで、撮像ユニットとミラーとの間に設けられていたフォーカルプレーンシャッタを廃止でき、これにより撮像ユニットＵＮの厚さや配置の自由度が高まる。

特にフォーカルプレーンシャッタでは、閉動作停止時のショックでシャッタ羽根が光軸方向に撓むため、従来は撓んだ羽根が光学ローパスフィルタ１と接触しないように、光学ローパスフィルタ１の前面とシャッタとの間にそれなりの距離をおく必要があった。このため、あまり厚いローパスフィルタ１を配置することはできず、必然的にローパスフィルタ１の前面と撮像面との距離が短くなってしまっていた。この距離が短いと、ローパスフィルタ１の前面にゴミが付着した場合に、そのゴミがかなり目立つ状態で画像に写り込んでしまうという問題がある。

本実施形態では、上記のようなフォーカルプレーンシャッタがないため、シャッタ羽根の衝突などを考慮することなくローパスフィルタ１を厚くでき、ローパスフィルタ１の前面と撮像面との距離を従来よりも長くとれる。よってフィルタ前面のゴミが画像に写り込んでもその像を大きくぼかすことができ、写真上で目立たなくすることが可能となる。また薄いローパスフィルタは、例えばリチウムナイオベートなどの高価な材料で形成する必要があり、厚くてもよい場合には水晶などの比較的廉価な材料を使用可能であることから、従来と比べてコストダウンも図れる。さらにフォーカルプレーンシャッタの廃止に伴ってその駆動機構やチャージ機構も廃止できるため、更なる部品点数の低減およびコストダウンが図れるとともに、チャージによる負荷が発生せず、耐久性の向上も図れる。

なお、以上はミラーそのもので撮像素子を遮光する例を示したが、ミラーを保持する保持枠で遮光を図ってもよい。つまりミラーボックスの開口を開放／閉塞可能な保持枠を設け、その保持面にミラーを載置固定するようにすればよく、この場合はミラー自体はハーフミラーであってもよい。特許請求の範囲でいうミラーユニットとは、この種のミラー保持枠をも含む概念である。

図５は他の実施形態を示し、図１と同様の構成要素には同一の符号を付してある。本実施形態のミラー２０１は、公知のミラー液晶パネルから構成される液晶ミラーであり、透明基板の周縁部がミラーボックス１０８の開口周縁部に固定されている。液晶駆動回路１１２を介して液晶部に通電すると、ミラー２０１は透過状態（撮影状態）となり、撮影光束はミラーを透過して撮像ユニットに導かれる。一方、非通電時にはミラー２０１は非透過状態（反射状態であり非撮影状態）を維持し、撮影光束はミラー２０１で反射され、ペンタプリズム１０５および接眼レンズ１０６を介して観察される。またこの非透過状態では、撮像素子２がミラー２０１によって遮光されるため、撮像素子２の電荷読み出しを問題なく行える。

本実施形態によれば、先の実施形態と同様にメカシャッタを廃止できるという効果が得られるのに加えて、ミラーをアップ・ダウンさせずに済むので、ローパスフィルタ１の表面に外部からのゴミが付着することがなく、ゴミによる画像の劣化を極力防止できる。なお、ミラー２０１の表面にゴミが付着するおそれはあるが、ミラー２０１はローパスフィルタ１と比べてマウント開口の近くに位置しているので、その清掃は容易である。

なお、図１の実施形態において、ミラーボックス１０８の開口１０８ａに透明板を嵌め込み、非撮影位置にあるミラー１０１が透明板の前側において透明板と重なるよう構成してもよい。これによってもローパスフィルタ１へのゴミの付着を防止できる。

本発明の第１の実施形態における電子カメラの構造を側面から見た図であり、非撮影状態を示す。 図１と同様の図であり、撮影状態を示す。 ミラーの機能を説明する図であり、非撮影状態を示す。 図３と同様の図であり、撮影状態を示す。 第２の実施形態における電子カメラの構造を側面から見た図。

符号の説明

１ 光学ローパスフィルタ
２ 撮像素子
１０１，２０１ ミラー
１０３ 焦点検出モジュール
１０５ ペンタプリズム
１０６ 接眼レンズ
１０７ 撮影レンズ
１０８ ミラーボックス
１１０ ミラー検知スイッチ
１１２
ＣＢ カメラボディ
ＬＢ レンズ鏡筒
ＵＮ 撮像ユニット

Claims (5)

1. 撮影レンズを透過した光束を受光して電荷蓄積動作を行う蓄積型の撮像素子を含む撮像ユニットと、
   前記撮影レンズと前記撮像ユニットとの間に配置され、撮影光路中に挿入されて光束をファインダに導く非撮影状態と、前記撮影光路から退避する撮影状態とに切換可能なミラーユニットとを有し、
   前記撮像素子への光束が、前記非撮影状態にある前記ミラーユニットによって遮断されるよう構成したことを特徴とする電子カメラ。
2. 前記ミラーユニットは、前記非撮影状態を実現する非撮影位置と、前記撮影状態を実現する撮影位置との間でメカ的に駆動され、前記非撮影位置にあるときに前記撮像素子を遮光するよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
3. 前記撮像素子に光束を導くための開口を有する部材を有し、前記ミラーユニットは、前記撮影位置にあるときに前記開口を開放し、前記非撮影位置にあるときに前記開口を閉塞することで前記撮像素子を遮光することを特徴とする請求項２に記載の電子カメラ。
4. 前記ミラーユニットは、カメラ本体に移動不能に固定され、ミラー部を構成する物質の状態変化によって前記非撮影状態と前記撮影状態とをとり得ることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
5. 前記ミラー部を構成する前記物質は液晶であり、該液晶への通電／通電解除によって前記非撮影状態と前記撮影状態とに切換える液晶駆動装置を備えることを特徴とする請求項４に記載の電子カメラ。

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