JP2010191282A5 - - Google Patents

Description

撮像装置

本発明は、撮像レンズが取り外し可能に装着され、光制御ユニットを備えた撮像装置に関する。

デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に搭載されるＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子はその画素数がますます多くなってきており、各画素のサイズはより小さくなってきている。このため、特に撮像レンズが取り外し可能にマウント部に装着される撮像装置では、撮像レンズが取り外された状態で、マウント部の開口を通って撮像装置の内部に侵入したわずかな塵埃が撮像素子の撮像面に付着することで、画質が低下する。

塵埃が撮像素子の撮像面に付着することを防止するために、特許文献１には、マウント部の開口を透明カバーで覆った撮像装置が開示されている。

また、特許文献２には、開閉可能で、かつ閉方向にばねにより付勢された防塵カバーを有し、撮像レンズが装着された状態では防塵カバーがばね力に抗して開き、撮像レンズが取り外された状態では防塵カバーがばね力によって閉じる撮像装置が開示されている。

特開２０００−２４１８６９号公報 実開平２−２３１７０号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された撮像装置のようにマウント部の開口を透明カバーで覆うと、撮像レンズが装着された状態で該撮像レンズからの光が透明カバーの表面で反射し、ゴーストやフレアが生じる可能性がある。また、透明カバーといっても透過率が完全に１００％でない限り、不必要な光量の低下が生じる可能性が高い。

また、特許文献２にて開示された撮像装置では、装置本体の外側にばね付勢された防塵カバーを配置するため、撮像装置全体が大型化する。しかも、撮像レンズを装着する場合には、使用者が防塵カバーをばね力に抗して開いておく必要があり、撮像レンズの装着を行いにくいという問題がある。

さらに上記透明カバーも防塵カバーも、撮像装置の内部への塵埃の侵入を防止するためのみに設けられた部材であり、このような部材の追加は避けた方が好ましい。

本発明は、防塵のための部材を追加したり不必要な光量低下を生じさせたりすることなく、撮像レンズが取り外された状態で撮像装置の内部に塵埃が侵入して撮像素子に付着することを回避できるようにした撮像装置を提供する。

本発明の撮像装置は、撮像レンズが取り外し可能に装着される。該撮像装置は、撮像素子と、遮光部材を開閉方向に動作させて、撮像レンズから該撮像装置の開口部を通って撮像素子に入射する光を制御する光制御ユニットとを有する。そして、光制御ユニットは、撮像レンズが撮像装置から取り外された状態において、遮光部材を閉じて開口部を閉鎖することを特徴とする。

本発明によれば、撮像に必要な光制御ユニットの遮光部材を、撮像レンズが取り外された状態において閉じることにより、開口部を通して撮像装置の内部に塵埃が侵入することを阻止できる。したがって、防塵のための部材を新たに追加したり、撮像を行う際に不必要な光量低下を生じさせたりすることなく、撮像素子に塵埃が付着することを回避することができる。しかも、光制御ユニットを取り除いたり移動させたりすることなく撮像レンズを装着することが可能であるため、撮像レンズの装着を容易に行うことができる。

本発明の実施例であるビデオカメラの分解斜視図。 実施例のビデオカメラに対する撮像レンズの装着を説明する斜視図。 実施例のビデオカメラに設けられた光制御ユニットの分解斜視図。 上記光制御ユニット（閉状態）の一部の部品を示す背面図。 図４に駆動リングを加えた背面図。 図５に遮光羽根を加えた背面図。 上記光制御ユニット（開状態）の地板を示す背面図。 上記光制御ユニット（開状態）の駆動リングを示す背面図。 上記光制御ユニット（開状態）の駆動リングを示す背面図。 上記光制御ユニット（開状態）の遮光羽根を示す背面図。 上記光制御ユニットの小絞り状態を示す背面図。 撮像素子の背面側から見た光制御ユニットの斜視図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例である撮像装置としてのビデオカメラ本体と該ビデオカメラ本体に取り外し可能に装着される撮像レンズとしての交換レンズとにより構成される撮像システムを示している。ビデオカメラ本体については、これを分解して示している。

図１において、１は動画撮影と静止画撮影が可能なビデオカメラ本体である。ビデオカメラ本体１の内部空間には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子５が配置されている。また、ビデオカメラ本体１の前端には、撮像素子５が配置された内部空間につながる開口部１ａが形成されている。

３は撮像レンズとしての交換レンズ２が取り外し可能に装着されるレンズマウント板（マウント部材）である。該レンズマウント板３は、上記開口部１ａの内周に嵌め込まれるようにして固定される。レンズマウント板３の中央には、レンズマウント板３に装着された交換レンズ２からの光を通過させる開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、「撮像装置の開口部」に相当する。

４は光量調節（絞り）機能とシャッタ機能とを有する光制御ユニットとしての絞り／シャッタユニットである。該絞り／シャッタユニット４は、ビデオカメラ本体１に装着された交換レンズ２からレンズマウント板３の開口部３ｃを通って撮像素子５に入射する光の光量を調節したり（動画撮影時）、撮像素子５の露光量を制御したりする（静止画撮影時）。すなわち、交換レンズ２からの光を制御する。

また、絞り／シャッタユニット４は、交換レンズ２がビデオカメラ本体１から取り外された状態では、ビデオカメラ本体１の外部に存在する塵埃が、レンズマウント板３の開口部３ｃを通ってビデオカメラ本体１の上記内部空間に侵入するのを阻止する防塵ユニットとして機能する。

絞り／シャッタユニット４は、レンズマウント板３における撮像素子側の面に近接して配置されている。ここにいう「近接」とは、後述する交換レンズ２の取り付け爪２ａがレンズマウント板３と絞り／シャッタユニット４との間に入り込むスペースを空けてという意味である。

図２には、上記ビデオカメラ本体１に交換レンズ２を装着する様子を示している。絞り／シャッタユニット４に設けられた遮光羽根１５，１６は閉じている。

交換レンズ２の後端部には、３つの取り付け爪２ａが形成されている。一方、ビデオカメラ本体１に固定されたレンズマウント板３の開口部３ｃの周囲には、３つの凹部３ａが形成されている。取り付け爪２ａを凹部３ａに挿入して交換レンズ２を回転させることにより、取り付け爪２ａがレンズマウント板３における凹部３ａに隣接した部分３ｂに係合する。これにより、交換レンズ２がビデオカメラ本体１に装着される。

交換レンズ２をビデオカメラ本体１から取り外す際には、交換レンズ２を装着時とは反対方向に回転させて取り付け爪２ａをレンズマウント板３の凹部３ａから抜けばよい。

次に、図３を用いて絞り／シャッタユニット４の構成を説明する。１０は絞り／シャッタユニット４のベース部材としての地板である。地板１０における撮像素子５側とは反対側の面、すなわち前面に形成された軸部１０ａには、駆動アーム１８が回転可能に取り付けられる。駆動アーム１８には、マグネット１７が取り付けられており、該マグネット１７と駆動アーム１８は、軸部１０ａ回りで一体回転する。

１９はコイルであり、その内側をヨーク２０の２つの磁極部２０ａ，２０ｂのうち一方の磁極部２０ａが貫通した状態で地板１０の前面に取り付けられる。磁極部２０ａ，２０ｂは、マグネット１７に対してギャップをあけて配置される。マグネット１７、コイル１９及びヨーク２０により、後述する遮光羽根を開閉方向に駆動する電磁アクチュエータが構成される。

コイル１９の巻線の端は、コイル１９の端子部に巻き付けられ、さらに地板１０に形成された穴部を通して地板１０の裏面側（撮像素子側）に延ばされ、フレキシブルプリント板２３に接続される。該フレキシブルプリント板２３は、ビデオカメラ本体１に設けられた不図示の駆動回路に接続される（図１２参照）。

２１は閉じアーム２１であり、地板１０の前面に形成された軸部１０ｂに回転可能に取り付けられる。閉じアーム２１には、閉じばね２２の一端が掛けられる。閉じばね２２の他端は、地板１０に固定される（図４参照）。

１１は地板１０の前面側に配置された第１の押さえ板であり、駆動アーム１８と閉じアーム２１とをそれらが軸部１０ａと軸部１０ｂから脱落しないように押さえる。

１２は駆動リングであり、第１の押さえ板１１と、該第１の押さえ板１１の前面側に配置された仕切り板１３との間に配置される。駆動リング１２は、第１の押さえ板１１の前面外周部に形成されたリング状のリブ部１１ａの内周に回転可能に組み込まれる。

駆動リング１２に形成された長穴部１２ｃには、閉じアーム２１の駆動軸部２１ａが挿入される。駆動リング１２の外周の一部には、該駆動リング１２の周方向に連なってカム部１２ａと凹部１２ｂとが形成されている。駆動アーム１８の駆動軸部１８ａは、カム部１２ａに当接したり凹部１２ｂの内周端面に対向したりする位置に配置される。

前述した２枚の遮光羽根（遮光部材）１５，１６は、仕切り板１３と該仕切板１３の前面側に配置された第２の押さえ板１４との間に配置される。遮光羽根１５に形成された穴部１５ａと遮光羽根１６に形成された穴部１６ａにはそれぞれ、地板１０の前面に形成された軸部１０ａと軸部１０ｃが挿入される。また、遮光羽根１５に形成された長穴部１５ｂと遮光羽根１６に形成された長穴部１６ｂには、駆動アーム１８の駆動軸部１８ａが挿入される。遮光羽根１５，１６は、上述した電磁アクチュエータによる駆動アーム１８の回転により、軸部１０ａ，１０ｃ回りで開閉方向に回転駆動される。

第１の押さえ板１１、仕切り板１３及び第２の押さえ板１４は、３本のビス２５によって地板１０に固定される。また、地板１０、第１の押さえ板１１、駆動リング１２、仕切り板１３及び第２の押さえ板１４の中央には、交換レンズ２からの光を通過させるための光通過口が形成されている。

次に、絞り／シャッタユニット４の動作について説明する。まず、交換レンズ２がビデオカメラ本体１に装着されていない（ビデオカメラ本体１から取り外された）状態での絞り／シャッタユニット４の動作について、図４〜図６を用いて説明する。

図４には、地板１０に取り付けられた駆動アーム１８、ヨーク２０、コイル１９、閉じアーム２１及び閉じばね２２を示している。閉じアーム２１は、閉じばね２２が短くなる方向に引っ張られて、駆動軸部２１ａが図中の軸部１０ｂの真下の位置から反時計回り方向に回転した位置にある。

図５には、図４に駆動リング１２を加えて示している。駆動アーム１８の駆動軸部１８ａは、駆動リング１２に形成されたカム部１２ａに当接し、後に図８及び図９で示す凹部１２ｂの内周端面に対向する位置に比べて、駆動リング１２の中心（地板１０の軸部１０ａ）から遠い位置にある。

図６には、図５に遮光羽根１５と遮光羽根１６を加えて示している。前述したように、遮光羽根１５の穴部１５ａと遮光羽根１６の穴部１６ａにはそれぞれ、地板１０の軸部１０ａと軸部１０ｃが挿入され、遮光羽根１５，１６の長穴部１５ｂ，１６ｂには、駆動アーム１８の駆動軸部１８ａが挿入される。

この状態では、閉じばね２２の引っ張り力（付勢力）によって駆動リング１２が図中の時計回り方向に回転し、駆動リング１２のカム部１２ａによって駆動アーム１８の駆動軸部１８ａが駆動リング１２の径方向の外側に押し出される。この結果、遮光羽根１５，１６は光通過口を閉じる閉位置に回転し、さらにカム部１２ａによって閉位置が保持される。

このようにして、交換レンズ２がビデオカメラ本体１に装着されていない状態では、遮光羽根１５，１６が、光通過口を閉鎖する。絞り／シャッタユニット４は、レンズマウント板３に近接して配置されており、しかも遮光羽根１５，１６が絞り／シャッタユニット４の中で電磁アクチュエータよりもレンズマウント板３に近い位置に配置されている。このため、遮光羽根１５，１６が光通過口を閉鎖することは、レンズマウント板３に形成された開口部３ｃを閉鎖することと等価である。したがって、ビデオカメラ本体１の外部から、レンズマウント板３の開口部３ｃを通って、撮像素子５が配置されたビデオカメラ本体１の内部空間に塵埃が侵入することを阻止することができる。したがって、撮像素子５の撮像面に塵埃が付着することを回避することができる。

なお、ここにいう「閉鎖」とは、完全な閉じきり状態でなくてもよく、ごくわずかな開口を残すような閉状態であってもよい。これにより、ビデオカメラ本体１の内部空間に塵埃が侵入することをほぼ阻止することができる。

次に、交換レンズ２がビデオカメラ本体１に装着された状態での絞り／シャッタユニット４の動作について、図７〜図１０を用いて説明する。

図７には、地板１０に取り付けられた駆動アーム１８、ヨーク２０、コイル１９、閉じアーム２１及び閉じばね２２を示している。交換レンズ２がビデオカメラ本体１に装着されるときには、前述したように、交換レンズ２の取り付け爪２ａがレンズマウント板３における凹部３ａに隣接した部分３ｂに係合する方向に回転される。この際、取り付け爪２ａは、閉じばね２２の引っ張り力に抗して閉じアーム２１を図中の反時計回り方向に回転させる。図７では、閉じアーム２１が取り付け爪２ａによって回転され、駆動軸部２１ａが図中の軸部１０ｂの真下の位置から時計回り方向に回転した位置にある。

図８及び図９には、図７に駆動リング１２を加えて示している。駆動アーム１８の駆動軸部１８ａは、駆動リング１２に形成された凹部１２ｂの内周端面に対向する位置（該内周端面に当接しない位置）にある。凹部１２ｂの内周端面は、駆動アーム１８の駆動軸部１８ａの時計回り方向での回転許容端よりも、駆動リング１２の径方向の内側に形成されている。したがって、凹部１２ｂの内周端面は、駆動アーム１８の回転を阻止しない。このため、駆動アーム１８の回転位置は、図８に示す位置でも図９に示す位置でもよい。

図８に示す駆動アーム１８の回転位置は、図６に示した駆動アーム１８の回転位置と同じであり、このとき、遮光羽根１５，１６は光通過口が閉じる閉位置にある。

また、図９に示す回転位置に駆動アーム１８が回転した状態では、遮光羽根１５，１６は図１０に示すように、光通過口を開放する開位置にある。

このように、絞り／シャッタユニット４は、交換レンズ２がビデオカメラ本体１から取り外された状態において遮光羽根１５，１６を閉位置に保持し、かつビデオカメラ本体１に装着される際の交換レンズ２の動き（回転）によって（交換レンズ２の装着に応じて）、遮光羽根１５，１６の閉位置での保持を解除する機構を有する。

そして、遮光羽根１５，１６の閉位置での保持が解除された状態で、駆動回路によってコイル１９が通電されると、マグネット１７に回転力が発生して駆動アーム１８が回転される。このときのコイル１９への通電方向は、遮光羽根１５，１６によって光通過口を開く方向でも閉じる方向のいずれでもよい。

図１０に示す状態で、ビデオカメラ本体１が動画撮影を行うときは、遮光羽根１５，１６はコイル１９への通電が維持されることで開位置に保持される。また、被写体が高輝度であるような場合には、図１１に示すように、遮光羽根１５，１６をその開閉方向の中間の絞り位置まで回転させて光通過口を絞る。これにより、光量調節動作が行われる。

一方、ビデオカメラ本体１が静止画撮影を行うときは、遮光羽根１５，１６はコイル１９への通電方向の切り替えによって、開位置又は図１１に示す絞り位置から一旦閉位置に回転され、開位置又は被写体輝度に応じた開口サイズを形成する位置に回転された後、再び閉位置に回転される。これにより、シャッタ動作が行われる。このようなシャッタ動作により、撮像素子５が画像信号を出力する間、撮像素子５への交換レンズ２からの光の入射が遮断されるため、画像信号の劣化が防止される。

図１２には、絞り／シャッタユニット４と撮像素子５を撮像素子５の背面側から見て示している。

絞り／シャッタユニット４の地板１０の上部には、図３等に示した閉じアーム２１や閉じばね２２等を内部に組み込むための凸部１０Ａが形成されている。この凸部１０Ａは、撮像素子５の上方に突出している。また、地板１０の下部には、駆動アーム１８、ヨーク２０及びコイル１９等を内部に組み込むための凸部１０Ｂが形成されている。この凸部１０Ｂは、撮像素子５の下方に突出している。

ここで、テレビやモニタ等の一般的な表示デバイスは、縦に短く、横に長い形状を有する。このため、撮像素子５も縦に短く、横に長い形状を有する。このため、本実施例では、撮像素子５の上方と下方に地板１０の凸部１０Ａ，１０Ｂが突出するようにし、撮像素子５の左右には地板１０の凸部を設けないようにしている。これにより、地板１０のサイズを小さくすることができる。

また、交換レンズ２がビデオカメラ本体１から取り外された状態において、絞り／シャッタユニット４の遮光羽根１５，１６が光通過口（開口部３ｃ）を閉鎖したとしても、まれに撮像素子５の撮像面に塵埃が付着する場合がある。このため、交換レンズ２がビデオカメラ本体１から取り外されている状態でも、ビデオカメラ本体１に設けられた不図示のスイッチが操作されるとコイル１９に通電されて、遮光羽根１５，１６が開放されるようにしてもよい。このように遮光羽根１５，１６を開放させる機構を有することで、撮像素子５の撮像面を掃除することができる。

以上説明した実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、上記実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

例えば、上記実施例では、コイル１９とマグネット１７により構成される電磁アクチュエータによって遮光羽根１５，１６を駆動する場合について説明したが、本発明の光制御ユニットの構成はこれに限られない。例えば、ステッピングモータの駆動力によって遮光羽根を駆動するようにしてもよい。

また、上記実施例では、光制御ユニットが光量調節機能とシャッタ機能とを有する絞り／シャッタユニットである場合について説明したが、本発明における光制御ユニットは、光量調節機能とシャッタ機能のうち少なくとも一方を有すればよい。

また、閉じばね２２と閉じアーム２１の代わりに、駆動アーム１８を駆動する電磁アクチュエータと同様な電磁アクチュエータを設けてもよい。この場合、交換レンズ２の着脱を電気的なセンサにより検出して電磁アクチュエータを作動させて駆動リング１２を回転させ、遮光羽根１５，１６を開閉動作させてもよい。

また、駆動アーム１８によって開閉動作される遮光羽根１５，１６とは別の遮光羽根を設け、これを閉じばね２２と閉じアーム２１の代わりに設けた別の電磁アクチュエータで開閉動作させるようにしてもよい。そして、これら２組の遮光羽根の動作の組み合わせによって、開口部３ｃを閉鎖したり、交換レンズ２からの光を制御したりしてもよい。

また、上記実施例では、遮光羽根１５，１６が回転する、いわゆるレンズシャッタタイプの光制御ユニットについて説明したが、遮光羽根が直進（平行）移動する、いわゆるフォーカルプレンシャッタタイプ又はギロチンタイプの光制御ユニットとしてもよい。

さらに、上記実施例で説明した光制御ユニット（絞り／シャッタユニット４）を備えたビデオカメラ本体１には、該光制御ユニットとは別の光制御ユニット（絞りユニット、シャッタユニット又は絞り／シャッタユニット）を備えた交換レンズを装着することも可能である。

この場合、交換レンズがビデオカメラ本体１に装着された状態で双方の光制御ユニットの動作を組み合わせて光量調節動作やシャッタ動作を行えばよい。例えば、双方の光制御ユニットのシャッタ動作によって二重遮光を行ったり、大口径の絞り開口を光制御ユニットにより形成し、小口径の絞り開口を交換レンズ側の光制御ユニットにより形成したりすることができる。これにより、防塵機能を有する光制御ユニットを備えたビデオカメラ本体１に、光制御ユニットを有していない専用の撮像レンズだけでなく、光制御ユニットを備えた汎用の撮像レンズを使用することが可能となる。

また、上記実施例ではビデオカメラについて説明したが、本発明は、デジタルスチルカメラ等の他の撮像装置にも適用することができる。

撮像レンズが取り外された状態で撮像装置の内部に塵埃が侵入して撮像素子に付着することを回避できる撮像装置を実現可能である。

１ ビデオカメラ本体
２ 交換レンズ
３ レンズマウント板
５ 撮像素子
１０ 地板
１２ 駆動リング
１５，１６ 遮光羽根
１７ マグネット
１８ 駆動アーム
１９ コイル
２０ ヨーク
２１ 閉じアーム
２２ 閉じばね