JP2010243651A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は撮像光学系とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する外測方式のオートフォーカスを有する撮像装置におけるオートフォーカス受光部最前面部を覆う窓部材の最適なレイアウトを提案することを目的としている。
【解決手段】 撮像光学系とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する外測方式のオートフォーカスと、前記、オートフォーカスの受光部最前面部を覆うように撮像装置正面に配置された窓部材を有する撮像装置において、前記、窓部材を上側端部が下側端部よりも被写体側に突出する方向に傾斜して配置する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、撮像光学系とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する外測方式のオートフォーカスを有する撮像装置に関し、特に、オートフォーカス用の測距光学系の最前面部を覆う窓部材のレイアウトに関する。

近年、撮像光学系によって結像された被写体画像を撮像センサーにて光電変換し、撮像センサーから出力されるアナログ信号からデジタルの画像データを生成して記録媒体であるメモリーカードなどに記録する撮像装置が普及してきている。

現在市販されているほとんどの撮像装置には合焦を自動で行う自動合焦機構（オートフォーカス、Automatic Focusing:AF）が搭載されている。

撮像装置の自動合焦機構には、コントラスト検出方式、又は外測方式が用いられている。

コントラスト検出方式のオートフォーカスは、撮像センサーから得た画像データを元に画像解析し、撮像光学系を動かしながら合焦させる方式である。一方、外測方式のオートフォーカスは、撮像光学系とは異なる測距光学系を用い、三角測距の原理にて被写体までの距離を測定し、測距情報に基づき撮像光学系を動かし、合焦させる方式である。

コントラスト検出方式のオートフォーカスは、撮像光学系を動かしながらピントを合わせる方式であるため、合焦までに時間がかかるという特徴がある。そのため、動いている被写体の撮影には不向きであり、その場合、外測方式のオートフォーカスを採用することが好ましい。

また、外測方式のオートフォーカスでは、測距光学系の保護のため、最前面部に窓部材を設けることが一般的である。

しかし、外測方式のオートフォーカスでは、本来の測距光学系で使用する光束以外の光束、特に太陽光などの強い外光がオートフォーカス用の測距センサーに入射されると、偽の画像信号が出力され、測距誤差が発生することが問題となる。

そこで、外光が測距センサーに入射することを防止するひさし部を窓部材の上部に配置する必要がある。

図５は従来のデジタルビデオカメラのオートフォーカス用測距部の断面図である。

２０４は測距レンズ、２０５は測距センサー、２０８は窓部材、２０９は窓保持部材、２１３はひさし部であり、デジタルビデオカメラ本体の前面部を構成する外装部材２１１と一体で形成されている。

このとき、窓部材２０８は、平行平板であり、光学的なパワーを持っておらず、測距レンズ２０４に対して光学的な影響は与えないものである。また、外装部品２１１と窓保持部材２０９との間に挟まれる形で、撮像レンズ２０１の光軸Ｌ₂に直交する面と平行に配置されている。

窓保持部材２０９は、ビス２１２によって外装部品２１１に対して固定されている。

従来のデジタルビデオカメラでは、太陽光等の外光Ｌ₃が窓部材２０８に入射された場合、外光Ｌ₃が測距センサー２０５に入射しないよう、窓部材２０８の周囲に、ある程度の長さを持ったひさし部２１３を設ける必要があり、撮像装置が大型化してしまうという問題があった。

また、撮像装置全体を囲うハウジング部材を設け、その前面部を覆う窓部材を光軸に対して斜めに傾けたものがある。（特許文献１）

特開2006-135790号公報

しかし、特許文献１の技術を適用した撮像装置においては、撮像装置上部に窓部材を固定する部位が必要となり、その固定部は撮像光学系前玉に対して大きく凸してしまい、結果として窓部材の固定部は大きなひさし部となってしまい、結果として撮像装置は大型化してしまう。

以上のことより、本発明の目的は撮像光学系とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する外測方式のオートフォーカスを有する撮像装置におけるオートフォーカス用の測距光学系の最前面部を覆う窓部材の最適なレイアウトを提案することを目的としている。

前述の目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、撮像光学系とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する外測方式のオートフォーカスと、オートフォーカス用の測距光学系の最前面部を覆うように撮像装置正面に配置された窓部材を有する撮像装置において、前記、窓部材を上側端部が下側端部よりも被写体側に突出する方向に傾斜して配置することを特徴としている。

また、本出願に係る第２の発明は、前記、窓部材は平行平板であることを特徴としている。

本発明によれば、撮像光学系とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する外測方式のオートフォーカスを有する撮像装置において、外光避けのひさしを設ける必要がなくなるため、撮像装置の小型化を実現することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るデジタルビデオカメラの斜視図。 本発明の実施の形態に係るデジタルビデオカメラの処理の流れを示すブロック図。 本発明の実施の形態に係るデジタルビデオカメラの測距光学系ユニットの拡大斜視図。 本発明の実施の形態に係るデジタルビデオカメラの測距光学系部での断面図。 従来のデジタルビデオカメラの測距光学系部での断面図。

以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

本発明の実施形態においては、デジタルビデオカメラを用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るデジタルビデオカメラの構成概略を示す透視図である。

図２は本実施の形態に係るデジタルビデオカメラのオートフォーカスに関する処理の流れを示す図である。

図３は測距離光学系ユニット１０６の拡大斜視図である。

本発明に係る実施の形態におけるデジタルビデオカメラの構成は図１および図２に示すように、デジタルビデオカメラ本体１００には、撮像レンズ１０１、撮像センサー１０２から構成される撮像光学系ユニット１０３、および測距レンズ１０４、測距センサー１０５、から構成される測距光学系ユニット１０６、が存在する。ほかにも、オートフォーカスの制御を行う制御ユニットの一例としての信号処理回路１０７、測距光学系最前面部を覆う窓部材１０８、窓部材１０８を固定するための窓保持部材１０９、信号処理回路１０７を実装した基板１１０が存在する。

撮像光学系ユニット１０３は、デジタルビデオカメラ本体１００の前面に被写体を臨む形で配置されている。撮像レンズ１０１は内部の光学群を移動することが可能であり、ズームおよびフォーカスの機能を有している。撮像センサー１０２は撮像レンズ１０１の結像面に配置されており、撮像レンズ１０１によって結像した光学像を光電変換して信号処理回路１０７に出力する。

測距光学系ユニット１０６は、撮像光学系ユニット１０３にビス１１２により直接固定されており、図３に示すように、ユニット内部でパンおよびチルト方向への倒れ補正をすることが可能である。そのため撮像光学系ユニット１０３と測距光学系ユニット１０６のパララックスを調整することが可能となっている。

測距レンズ１０４は、一対の凸レンズを一体的に成形したレンズであり、被写体光学像を２つの光学像に分割し、分割した被写体光学像はそれぞれ測距センサー１０５上に再結像するものである。

測距センサー１０５は、複数の光電変換素子が線上に配列されたセンサーであり、測距レンズ１０４によって結像した２つの被写体光学像をそれぞれ光電変換して信号処理回路１０７に出力する。

信号処理回路１０７、は基板１１０上に実装されており、撮像光学系ユニット１０３、および測距光学系ユニット１０６と電気的に接続がある。そして、測距光学系ユニット１０６からの出力に基づき、２つの被写体光学像の結像位置のずれ（位相差）から被写体までの距離を演算し、撮像光学系ユニット１０３を制御し合焦する。

窓部材１０８は、平行平板であり、光学的なパワーを持っておらず、測距光学系１０６に対して光学的な影響は与えないものである。また、図４に示すように、ビデオカメラ本体１００の前面部を構成する外装部品１１１と窓保持部材１０９との間に挟まれる形で存在している。

窓保持部材１０９は、ビス１１２によって外装部品１１１に対して固定されている。

このとき、窓部材１０８は、上側端部が下側端部よりも被写体側に突出する方向で、撮像光学系ユニット１０３の光軸Ｌ₁に直交する面に対して所定の角度Θ₁だけ傾けた状態で固定されている。

測距センサー１０５に影響を与える強い外光は、主に太陽光や電灯光などであり、これらの光束は、通常デジタルビデオカメラ本体１００の上方より窓部材１０８に対して入射される。

そのため、窓部材１０８を上側端部が下側端部よりも被写体側に突出する方向で傾いて配置することにより、外光を全反射する範囲を広くすることが可能となる。

またここで、一般的に使用される材質はＰＣ（ポリカーボネイト）であり、その屈折率は約１．５である。

つまり、窓部材１０８が全反射を起こす臨界角Θ_Cはスネルの法則（式１）より、約４５°である。

臨界角Θ_C＝arcsin(n₂/n₁) ・・・（式１）
n1:入射元の物質の屈折率（n₁＝1）
n2:入射先の物質の屈折率（n₂＝1.5）
∴臨界角ΘＣ＝４５°
よって、測距センサー１０５に対して外光が影響を及ぼさない外光のデジタルビデオカメラ本体１００に対しての入射角度Θ₂は、以下の（式２）より求めることが出来る。

Θ₂＝Θ_C−Θ₁ ・・・（式２）
（式２）より、窓部材１０８を傾ければ傾けるほどΘ₁の値が大きくなるため、Θ₂の値が小さくなる。すなわち、上方からの外光に対して有利になるということが言える。

また一方で、窓部材１０８を傾けることによる、測距光学系ユニットの光束への影響を考えてみる。

通常、撮像光学系と測距光学系とのパララックス補正量は概ね１〜３°である。

窓部材１０８は光学的にパワーを持たない平行平板であるため、窓部材１０８の傾きΘ₁が、測距光学系ユニット１０６の光束に対して、Θ_C以下ならば、窓部材１０８は光学的に影響がない。

つまり、所定の角度Θ₁は、測距光学系１０６に対して光学的に影響が無く、尚且つ測距光学系１０６に対しての外光の影響を防止し得る適宜な角度に設定することが望ましい。（本実施の形態では１５°とする。）
以上のことより、窓部材１０８を上側端部が下側端部よりも被写体側に突出する方向に傾けて配置することにより、太陽光等の外光が窓部材１０８に入射したとしても、その光束は全反射されるため、測距センサー１０５に対して入射する事が無くなる。つまり窓部材１０８の上方に外光避けのひさし部を設ける必要がなくなる。そのため、ビデオカメラ本体１００の小型化が可能となる。

尚、本実施の形態においては撮像装置の例としてデジタルビデオカメラを挙げて説明したが、撮像光学系とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する外測方式のオートフォーカスと、前記、オートフォーカスの測距光学系の最前面部を覆うように撮像装置正面に配置された窓部材を有するものであればどのような構成であっても適応されることは言うまでも無い。

また、前記効果が得られる構成であれば、撮像光学系と測距光学系との位置関係および、窓部材の左右方向の傾きは限定されないものとする。

１００ デジタルビデオカメラ本体
１０１ 撮像レンズ
１０２ 撮像センサー
１０３ 撮像光学系ユニット
１０４ 測距レンズ
１０５ 測距センサー
１０６ 測距光学系ユニット
１０７ 信号処理回路
１０８ 窓部材
１０９ 窓保持部材
１１０ 基板
１１１ 外装部品
１１２ ビス
Ｌ₁ 撮像光学系ユニットの光軸
Θ₁ 窓部材のデジタルビデオカメラ本体に対する傾き
Θ₂ 外光のデジタルビデオカメラ本体に対する入射角度
Θ_C 窓部材の臨界角
２０１ 撮像レンズ
２０４ 測距レンズ
２０５ 測距センサー
２０８ 窓部材
２０９ 窓保持部材
２１１ 外装部品
２１２ ビス
２１３ ひさし部
Ｌ₂ 撮像光学系ユニットの光軸
Ｌ₃ 外光

Claims (2)

1. 撮像光学系（１０３）とは異なる光束を用いて被写体までの距離を測距する外測方式のオートフォーカス（１０６）と、前記、オートフォーカス用の測距光Ν学系（１０４）の最前面部を覆うように撮像装置正面に配置された窓部材（１０８）を有する撮像装置において、前記、窓部材（１０８）を上側端部が下側端部よりも被写体側に突出する方向に傾斜して配置することを特徴とする撮像装置。
2. 前記、窓部材（１０８）は、平行平板であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。