JP2010160257A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】好適な撮影が可能な撮像装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係るカメラ本体100は、開口73が形成されたシャッタ基板43と、前記開口73を通過する光を遮断するシャッタ羽根44とを有するシャッタ部45と、前記開口73を通過する光の像を撮像する撮像部4と、前記シャッタ基板43と前記撮像部4との間に備えられ、前記開口73を通過した光を透過させる光透過部材30と、前記光透過部材30に備えられ前記光透過部材30を振動させる振動部20と、前記光透過部材30及び前記振動部20を封止するように前記シャッタ基板43と前記撮像部4とを連結する連結部14とを含む。
【選択図】図3

Description

本発明は、撮像装置に関する。
一眼レフカメラ等の光学機器において、レンズ鏡筒を交換する際に塵埃がカメラ本体に侵入してしまうことがある。また、カメラ内部において、シャッタ等の駆動ユニットから塵が発生することがあり、これらのゴミが撮像素子前面の光透過性部材に付着し、撮影結果にゴミが写り込んでしまう場合がある。
このような問題点に対し、シャッタ枠と光学ローパスフィルタとの間の光路空間を密閉する構造にすることにより、塵埃の侵入を防止する技術が知られている(特許文献1参照)。特許文献1によれば、シャッタ枠と光学ローパスフィルタとの間に伸縮部材を狭み込み、撮像素子を囲う密閉空間を形成する。さらに、シャッタ枠と光学ローパスフィルタとの間隔を狭くすることにより、塵埃の侵入防止を図ることが開示されている。
しかしながら、従来の技術では、シャッタ等の駆動ユニットから発生する塵埃が光学ローパスフィルタ表面に付着して、撮影結果に悪影響を及ぼす虞があった。また、塵埃が光学ローパスフィルタ表面に付着した場合に、光学ローパスフィルタの振動等によって塵埃をふるい落とすような機構を搭載するスペースを確保することが難しかった。
特開2004−88593号公報
本発明は、このような状況に鑑みてなされ、本発明の目的は、好適な撮影が可能な撮像装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明に係るカメラ本体(100)は、
開口(73)が形成されたシャッタ基板(43)と、前記開口(73)を通過する光を遮断するシャッタ羽根(44)とを有するシャッタ部(45)と、
前記開口(73)を通過する光の像を撮像する撮像部(4)と、
前記シャッタ基板(43)と前記撮像部(4)との間に備えられ、前記開口(73)を通過した光を透過させる光透過部材(30)と、
前記光透過部材(30)に備えられ前記光透過部材(30)を振動させる振動部(20)と、
前記光透過部材(30)及び前記振動部(20)を封止するように前記シャッタ基板(43)と前記撮像部(4)とを連結する連結部(14)とを含む。
連結部が、前記シャッタ基板と前記撮像部とを連結することにより、前記シャッタ基板と前記撮像部、および前記連結部とで囲まれた空間の密閉性を向上させることができる。さらに、その密閉された空間に、前記振動部を有するためのスペースを容易に確保することができる。その結果、前記シャッタ基板と前記撮像部との隙間から塵埃が侵入するのを防止するだけでなく、前記シャッタ基板から発生する塵をも除去することができ、撮影結果にゴミが写り込んでしまうのを防止することができる。
前記光透過部材(30)は前記振動部(20)を介して前記シャッタ基板(43)に接続されていても良い。
前記振動部が、前記光透過部材と前記シャッタ基板との間に設けられることにより、前記振動部が前記シャッタ基板に固定される。したがって比較的に小さいエネルギーで前記光透過部材に振動を確実に発生させることができる。
カメラ本体(100)は、前記連結部(14)の光透過部材(30)に対向した部分に備えられ、前記光透過部材(30)から除去された塵埃を保持する塵埃保持部(16)を有しても良い。
前記連結部に前記塵埃保持部を設けることにより、前記光透過部材の振動により剥がれ落ちた塵埃、または前記シャッタ基板やシャッタ羽根等から発生した塵を吸着し、その塵埃が前記光透過部材に付着するのを防止することができる。
前記振動部(20)は、前記光透過部材(30)の前記開口(73)に対向する領域よりも外周側に備えられていても良い。
前記撮像部(4)は、撮像した像を電気信号に変換する撮像素子(12)と、前記光透過部材(30)と前記撮像素子(12)との間に備えられ前記光透過部材(30)よりも面積が大きい透過部(18)とを有し、前記連結部(14)は、前記透過部(18)と前記シャッタ基板(43)とを連結しても良い。
前記透過部、前記光透過部材に比較して大きなサイズにすることにより、前記連結部により前記シャッタ基板と前記透過部とを連結することが容易になる。また、前記光透過部材を囲む密閉された空間を確保することができる。
カメラ本体(100)は、前記透過部(18)と前記光透過部材(30)とを封止する封止部材(19)を有し、前記振動部(20)は、前記シャッタ基板(43)と前記光透過部材(30)との間に備えられていても良い。前記光透過部材(30)は光学ローパスフィルタの少なくとも一部であっても良い。
なお上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る一眼レフカメラのブロック図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る一眼レフカメラの概略断面図である。 図3は、図2の要部の構成を示す部分断面図である。 図4(A)は図3に係る光学ローパスフィルタの側面図、図4(B)は図3に係る光学ローパスフィルタの表面を示す正面図、図4(C)は図4(B)の光学ローパスフィルタの裏面を示す正面図である。 図5は、本発明の他の実施形態に係る要部の構成を示す部分断面図 図6(A)は図5に係る光学ローパスフィルタの側面図、図6(B)は図5に係る光学ローパスフィルタの表面を示す正面図、図6(C)は図6(B)の光学ローパスフィルタの裏面を示す正面図である。 図7は、本発明の他の実施形態に係る要部の構成を示す部分断面図である。 図8(A)は図7に係る光学ローパスフィルタの側面図、図8(B)は図7に係る光学ローパスフィルタの表面を示す正面図、図8(C)は図8(B)の光学ローパスフィルタの裏面を示す正面図である。
第1実施形態
図1に示すように、本実施形態に係る撮影装置としての一眼レフカメラ100のカメラボディ40には、レンズ鏡筒42が着脱自在に装着される。カメラボディ40は、光電変換により画像情報を生成する撮像素子ユニット4を有する。撮像素子ユニット4から光軸Z方向の前方に、光学ローパスフィルタ30、シャッタ部45、ミラー46、絞り部47、光学レンズ群48が配置される。光を透過する基板としての光学ローパスフィルタ30は、いわゆるモアレ現象を除去するために設けられている。
カメラボディ40にはボディCPU50が設けられ、レンズ接点54を介して、レンズ鏡筒42に設けられたレンズCPU58と通信可能になっている。レンズ接点54は、カメラボディ40に対してレンズ鏡筒42を連結することで、ボディCPU50とレンズCPU58とを電気的に接続するようになっている。ボディCPU50には、電源52が接続してある。電源52は、カメラボディ40に内蔵してある。
レンズ鏡筒42内のレンズCPU58には、焦点距離エンコーダ66、距離エンコーダ64、絞り駆動部(たとえばSTM)68などが接続してある。焦点距離エンコーダ66から、焦点距離がレンズCPU58に入力され、焦点距離情報がボディCPU50に出力される。距離エンコーダ64は、光学レンズ群48の一部のフォーカシング機構の繰り出し位置を検出する。レンズCPU58より絞り駆動部68が制御されることによって、絞り47が絞り込まれる。レンズ鏡筒42の各部材は、カメラボディ40の電源52から、レンズ接点54の一部を介して電圧の供給を受けている。
カメラボディ40内のボディCPU50には、レリーズスイッチ51、ストロボ53、表示部55、ジャイロセンサ70、EEPROM(メモリ)60、防振スイッチ62、防塵フィルタ駆動回路56、画像処理コントローラ59、AFセンサ72などが接続してある。画像処理コントローラ59には、インターフェース回路57を介して、撮像素子ユニット4の撮像素子12が接続してあり、撮像素子にて撮像された画像の画像処理を制御可能になっている。
表示部55は、メニュー表示により各種設定を行ったり、撮影画像を表示する機能を有し、たとえば液晶モニタで構成される。ジャイロセンサ70は、手ブレ等によって生じる角速度を検出し、検出信号を積分することによりブレ角度を演算して、出力信号を防振(ブレを打ち消す)のために使用する。
電源52のON/OFF時や任意のタイミングで、ボディCPU50から防塵フィルタ駆動回路56に信号が入力され、防塵フィルタ駆動回路56からの出力信号を受けて、所定の周波数で防塵フィルタが駆動され、防塵動作を行う。
光路上にあるミラー46は、光軸Z方向から入射した光束を反射して不図示のファインダーに像を導くためのもので、サブミラー46aは、ミラー46を透過した光束を反射してAFセンサ(たとえばCCDセンサ)72に導く。ミラー46およびサブミラー46aは、不図示のミラー駆動部(たとえばDCモータ)により駆動され、露光中は光路から退避する。
レリーズスイッチ51は、シャッタ駆動のタイミングを操作するスイッチであり、レリーズスイッチ51のON信号がボディCPU50に入力され、レリーズスイッチ51の半押し時にはAE、AF、防振駆動等を行う。レリーズスイッチ51の全押し時には、ミラーアップ、シャッタ駆動等を行う。このとき、シャッタ部45が不図示のシャッタ駆動部(たとえばDCモータ)により駆動され、撮像素子12が受光する。
撮像素子12により光電変換された撮影画像信号は、インターフェース回路57、画像処理コントローラ59を経てボディCPU50に入力され、EEPROM60に記憶される。また、撮影画像は表示部55に表示される。
防塵フィルタ駆動回路56は、圧電素子に接続してあり、所定の入力信号により圧電素子を駆動し、光学ローパスフィルタ30を振動させ、光学ローパスフィルタ30の表面に付着している塵埃を除去する動作を行う。
図2に示すように、本実施形態に係る撮影装置としての一眼レフカメラ100のカメラボディ40には、各種部品の配置を決める固定部71がある。固定部71の材料としては、特に限定されないが、各種合金や剛性の高い樹脂が好ましい。撮像部4の基板10は、固定部71にネジ止め等により固定されている。撮像部4は、撮像素子12を有する。
撮像部4の光軸Z方向前方には、シャッタ部45が配置されている。このシャッタ部45は、複数の遮光部材からなるシャッタ羽根44を有している(フォーカルプレーンシャッタ)。シャッタ部45は開口部73を有する。開口部73にはシャッタ羽根44が配置されており、光軸Z方向から入射する光束を遮るように展開している。そして、撮影者が図1に示すレリーズスイッチ51を押下し、撮影が行われる間に、所定のシャッタ速度において、シャッタ羽根44が一時的に重畳され、撮像素子12が所定時間だけ露光される。所定時間経過後(たとえば1/1000秒)、再びシャッタ羽根44が展開し、光路を遮ることによって、露光が終了する。
このように、一般的なフォーカルプレーンシャッタによる撮影においては、シャッタ羽根44の重畳および展開が非常に高速で繰り返されるために、シャッタ部45を構成する部品が摩耗して、塵が発生しやすい。そしてその塵が撮像部4の表面を覆っている透明部材(本実施形態では、光学ローパスフィルタ30)に付着しやすい。
図3に示すように、本実施形態に係る撮像素子ユニット4は、基板10を有する。基板10の中央部の光軸Z方向前方には、透過ガラス18に対向して撮像素子12が固定してある。撮像素子12の周囲には、ケース17が配置してあり、ケース17は、基板10の表面に、着脱自在に、あるいは着脱不可に固定してある。
ケース17は、たとえば合成樹脂あるいはセラミックなどの絶縁体などで構成される。ケース17の透明ガラス取付面17aには、光透過性を有する透過ガラス18の内面が、弾性を有する気密シール部材(不図示)を介して取り付けられる。なお、撮像素子12を有する空間を密閉する構造であれば、必ずしも気密シール部材を介在させなくてもよい。
透過ガラス18の光軸Z方向前方の面には、封止部材である弾性体19を介して、光透過部材である光学ローパスフィルタ30が取り付けられている。弾性体19は、透過ガラス18と光学ローパスフィルタ30との間に配置されることにより、透過ガラス18と光学ローパスフィルタ30との間の気密性を確保している。
光学ローパスフィルタ30の光軸Z方向前方の面には、圧電素子20が接着等により固定されている。圧電素子20は、光学ローパスフィルタ30のシャッタ部45の開口部73に対向する領域よりも外周側に備えられている。圧電素子20および弾性体19は、図4(A)に示すように、それぞれが光学ローパスフィルタ30の辺に沿うように、光学ローパスフィルタ30に対して配置される。圧電素子20は、光学ローパスフィルタ30におけるシャッタ部材45側の面に備えられる。さらに、圧電素子20は、図4(B)に示すように、光学ローパスフィルタ30の長辺30aに沿って配置される。弾性体19は、額縁状の形状を有しており、光学ローパスフィルタ30における撮像素子ユニット4側の面に備えられる。弾性体19は、図4(C)に示すように、透過ガラス18と光学ローパスフィルタ30とに挟まれるように配置され、透過ガラス18と光学ローパスフィルタ30との間に塵埃が侵入することのないように、密閉性を確保している。
本実施形態では、図4(B)に示すように、2つの圧電素子20が光学ローパスフィルタ30の両方の長辺30aに沿って配置される例を示したが、圧電素子20が光学ローパスフィルタ30のいずれか一方の長辺30aのみに配置されても良い。また、2つの圧電素子20が光学ローパスフィルタ30の両方の短辺30bに沿って配置されても良い。そして、圧電素子20が光学ローパスフィルタ30のいずれか一方の短辺30bのみに配置されても良い。また、圧電素子20の長さは、特に限定されない。
圧電素子20は、図1に示す防塵フィルタ駆動回路56によって駆動される。ボディCPU50は、図1に示す防塵フィルタ駆動回路56に信号を送り、圧電素子20の駆動を制御する。防塵フィルタ駆動回路56は、圧電素子20に周期的な矩形波もしくはサイン波等の電圧を印加する。圧電素子20に所定の周波数の電圧が印加されることによって、光学ローパスフィルタ30が振動する。その結果、光学ローパスフィルタ30の面から受けた慣性力が塵の付着力を上回ると、光学ローパスフィルタ30の面から塵が離れて、塵の除去が可能になる。
図3に示すように、光学ローパスフィルタ30の光軸Z方向前方には、シャッタ部45が配置されている。シャッタ部45は、シャッタ基板43と、シャッタ羽根44を有する。シャッタ基板43と透過ガラス18との間には、連結部であるシール部材14が、シャッタ基板43と透過ガラス18とを連結するように設けられている。シール部材14は、シャッタ基板43と透過ガラス18の間の隙間を封止するように配置される。シール部材14は、たとえば合成樹脂あるいはセラミックなどの絶縁体などで構成される。シール部材14はまた、可撓性の樹脂でも良い。
シール部材14によって、シャッタ基板43と透過ガラス18とを連結することにより、シャッタ部45と透過ガラス18、およびシール部材14とで囲まれた空間75の密閉性を向上させることができる。さらに、その密閉された空間75の中に、圧電素子20を有するためのスペースを容易に確保することができる。その結果、シャッタ基板43と透過ガラス18との隙間から塵埃が侵入するのを防止するだけでなく、シャッタ基板43やシャッタ羽根44等から発生する塵をも除去することができ、撮影結果にゴミが写り込んでしまうのを防止することができる。
また、図3に示すように、粘着シート16が、シール部材14における光学ローパスフィルタ30に対向した部分に備えられる。シール部材14に粘着シート16を設けることにより、光学ローパスフィルタ30の振動により剥がれ落ちた塵埃、またはシャッタ基板43やシャッタ羽根44等から発生した塵を吸着し、その塵埃が光学ローパスフィルタ30に付着するのを防止することができる。本実施形態では、粘着シート16が、光学ローパスフィルタ30に対してX軸下方に配置される例を示したが、これに限定されず、X軸およびY軸のいずれの方向に粘着シート16を設けても良い。
さらに、本実施形態では、透過ガラス18の面積を光学ローパスフィルタ30の面積よりも大きくしている。これにより、シャッタ基板43と透過ガラス18とを連結することが容易になる。
第2実施形態
第2実施形態のカメラは、図5に示すように、光学ローパスフィルタ30に対する圧電素子20の配置が異なる以外は、図1〜図3に示す第1実施形態に係るカメラ100と同様であり、重複する説明は省略する。
本実施形態においては、図5に示すように、圧電素子20を光学ローパスフィルタ30の撮像素子12側に配置する。圧電素子20は、透過ガラス18および光学ローパスフィルタ30に接着等により固定されている。圧電素子20は、図6(A)および図6(C)に示すように、光学ローパスフィルタ30の辺30aに沿うように、光学ローパスフィルタ30に対して配置される。しかも、圧電素子20は、光学ローパスフィルタ30のシャッタ部45の開口部73に対向する領域80よりも外周側に備えられている。これにより、開口部73を通過した光束が、圧電素子20により遮られることがないので、撮像素子12の有効な面積を確保することができる。圧電素子20を光学ローパスフィルタ30の撮像素子12側に配置したので、図6(B)に示すように、圧電素子20は光学ローパスフィルタ30のシャッタ部材45側の面には配置されない。
さらに、図6(C)に示すように、光学ローパスフィルタ30の撮像素子12側の面には、2つの圧電素子20を接続するように、光学ローパスフィルタ30の辺30bに沿って、2つの弾性体19aが備えられる。弾性体19aは、光学ローパスフィルタ30に接着等によって固定されている。
すなわち、2つの圧電素子20と2つの弾性体19aは、図6(C)に示すように、光学ローパスフィルタ30に額縁状に配置される。しかも、圧電素子20と弾性体19aは、透過ガラス18と光学ローパスフィルタ30とに挟まれるように配置されるので、透過ガラス18と光学ローパスフィルタ30との間に塵埃が侵入することのないように、密閉性が確保される。
また、光学ローパスフィルタ30は、図5に示すように、圧電素子20等を透過ガラス18に対して接着等により固定することによって、透明ガラス18に対して固定される。透過ガラス18は撮像素子ユニット4を構成する部材であり、図2に示すように、撮像素子ユニット4を構成する基板10は固定部71に固定されている。したがって、本実施形態では、圧電素子20を介して光学ローパスフィルタ30を撮像素子ユニット4に固定しているため、圧電素子20の駆動エネルギーを効率的に光学ローパスフィルタ30に伝えることができる。ゆえに、光学ローパスフィルタ30に比較的強い振動を与えることで、除塵効果を高めることができる。また、圧電素子20を光学ローパスフィルタ30の撮像素子12側に配置したので、シャッタ基板43から撮像素子ユニット4までの距離を小さくすることができる。
第3実施形態
第3実施形態のカメラは、図7に示すように、光学ローパスフィルタ30が、圧電素子20を介してシャッタ基板43に接続されること以外は、図1〜図3に示す第1実施形態に係るカメラ100と同様であり、重複する説明は省略する。
本実施形態においては、図7に示すように、圧電素子20を光学ローパスフィルタ30のシャッタ部45側に配置する。しかも、圧電素子20の一方の端部20aは光学ローパスフィルタ30に接着等により固定されている。さらに、圧電素子20の他端20bはシャッタ基板43に接着等により固定されている。
本実施形態において、圧電素子20は、図8(A)および図8(B)に示すように、第1〜第4圧電素子201〜204からなる。さら第1〜第4圧電素子201〜204は、光学ローパスフィルタ30の角の近傍に、光学ローパスフィルタ30に対して配置される。第1〜第4圧電素子201〜204は、光学ローパスフィルタ30におけるシャッタ部材45側の面に備えられる。弾性体19は、額縁状の形状を有しており、光学ローパスフィルタ30における撮像素子ユニット4側の面に備えられる。弾性体19は、図8(C)に示すように、透過ガラス18と光学ローパスフィルタ30とに挟まれるように配置され、透過ガラス18と光学ローパスフィルタ30との間に塵埃が侵入することのないように、密閉性を確保している。
このように、本実施形態では、光学ローパスフィルタ30が、圧電素子201〜204を介してシャッタ基板43に接続される。シャッタ基板43は固定部71に固定されている。したがって、圧電素子20の駆動エネルギーを効率的に光学ローパスフィルタ30に伝えることができる。ゆえに、比較的に小さいエネルギーで光学ローパスフィルタ30に振動を確実に発生させることができる。
なお、上述した実施形態では、圧電素子201〜204が光学ローパスフィルタ30の角の近傍に設けられていることについて述べたが、これに限定されない。すなわち、圧電素子は1個でも良く、2個以上の複数の圧電素子を配置しても良い。
また、第1〜第3実施形態に係る光学ローパスフィルタ30は、矩形のものを例に説明したが、円形でも良い。また、図3、図5および図7に示すように、第1〜第3実施形態においては、透過ガラス18は光学ローパスフィルタ30を構成しない別の部品として説明した。しかし、これに限定されるものではなく、透過ガラス18(たとえば水晶板)を光学ローパスフィルタ30の一部としても良い。
本発明に係る撮像装置は、例えば、カメラボディ、スチルカメラ、ビデオカメラ、カメラが内蔵された携帯電話などを含む。
4…撮像素子ユニット
12…撮像素子
14…シール部材
16…粘着シート
19…弾性体
20,201,202,203,204…圧電素子
30…光学ローパスフィルタ
50…ボディCPU
45…シャッタ部
43…シャッタ基板
44…シャッタ羽根

Claims (7)

  1. 開口が形成されたシャッタ基板と、前記開口を通過する光を遮断するシャッタ羽根とを有するシャッタ部と、
    前記開口を通過する光の像を撮像する撮像部と、
    前記シャッタ基板と前記撮像部との間に備えられ、前記開口を通過した光を透過させる光透過部材と、
    前記光透過部材に備えられ前記光透過部材を振動させる振動部と、
    前記光透過部材及び前記振動部を封止するように前記シャッタ基板と前記撮像部とを連結する連結部とを含むことを特徴とする撮像装置。
  2. 請求項1に記載された撮像装置であって、
    前記光透過部材は前記振動部を介して前記シャッタ基板に接続されていることを特徴とする撮像装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載された撮像装置であって、
    前記連結部の光透過部材に対向した部分に備えられ、前記光透過部材から除去された塵埃を保持する塵埃保持部を有することを特徴とする撮像装置。
  4. 請求項1から請求項3までの何れか1項に記載された撮像装置であって、
    前記振動部は、前記光透過部材の前記開口に対向する領域よりも外周側に備えられていることを特徴とする撮像装置。
  5. 請求項1から請求項4までの何れか1項に記載された撮像装置であって、
    前記撮像部は、撮像した像を電気信号に変換する撮像素子と、前記光透過部材と前記撮像素子との間に備えられ前記光透過部材よりも面積が大きい透過部とを有し、
    前記連結部は、前記透過部と前記シャッタ基板とを連結することを特徴とする撮像装置。
  6. 請求項5に記載された撮像装置であって、
    前記透過部と前記光透過部材とを封止する封止部材を有し、
    前記振動部は、前記シャッタ基板と前記光透過部材との間に備えられていることを特徴とする撮像装置。
  7. 請求項1から請求項6までの何れか1項に記載された撮像装置であって、
    前記光透過部材は光学ローパスフィルタの少なくとも一部であることを特徴とする撮像装置。
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