JP2011002635A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影光路に配置された透光部材における結露の発生が防止された撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の撮像装置１０は、撮影レンズ２１が着脱可能に装着される撮像装置１０であって、前記撮影レンズ２１を介した被写体光を受光して被写体像を撮像する撮像素子４１を保持する撮像保持部４６と、前記撮像保持部４６から、前記撮影レンズ２１の光軸方向における被写体側に延びる第１側壁部３１と、前記第１側壁部３１の前記被写体側に配置され、前記撮像素子４１に受光される前記被写体光が透過可能であり、前記撮像保持部４６及び前記第１側壁部３１とともに密閉空間を形成する第１カバー３２と、前記撮像素子４１に受光される被写体光が透過可能であって、該密閉空間を、前記第１カバー３２側の第１密閉空間３５と、前記撮像保持部４６側であって前記第１密閉空間３５より大きな第２密閉空間３６とに区切る第２カバー３３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写体像を撮像する撮像装置に関する。

従来、例えばレンズ交換式カメラにおいて、レンズ交換時における撮像素子への塵埃の付着を防止するため、撮像素子を密閉された空間内に配置しているものがある。しかし、撮像素子は発熱するため密閉空間内の温度が上昇する。密閉空間内の温度が上昇すると、レンズ交換時に外部との温度差が生じ、密閉空間を形成する壁部であるとともに撮影光路に配置されたガラス部材に、結露が生じる可能性がある。
一方、発熱する光電子部品を密閉空間内に保持し、その密閉空間内に温度制御部を設け、温度を一定に保つことで内部での結露発生を防止しているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−２４３５８８号公報

しかし、レンズ交換式カメラは、撮影レンズの交換が低温環境で行われる可能性がある。この場合、上記従来技術のように、密閉空間内に温度制御部を設けたとしても、内外の温度差が大きすぎ、ガラス部材が冷却されて結露が生じる可能性がある。

本発明の課題は、撮影光路に配置された透光部材における結露の発生が防止された撮像装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、撮影レンズ（２１）が着脱可能に装着される撮像装置（１０）であって、前記撮影レンズ（２１）を介した被写体光を受光して被写体像を撮像する撮像素子（４１）を保持する撮像保持部（４６）と、前記撮像保持部（４６）から、前記撮影レンズ（２１）の光軸方向における被写体側に延びる第１側壁部（３１，３０２，３１２）と、前記第１側壁部（３１，３０２，３１２）の前記被写体側に配置され、前記撮像素子（４１）に受光される前記被写体光が透過可能であり、前記撮像保持部（４６）及び前記第１側壁部（３１，３０２，３１２）とともに密閉空間を形成する第１カバー（３２）と、前記撮像素子（４１）に受光される被写体光が透過可能であって、該密閉空間を、前記第１カバー（３２）側の第１密閉空間（３５）と、前記撮像保持部（４６）側であって前記第１密閉空間（３５）より大きな第２密閉空間（３６）とに区切る第２カバー（３３）と、を備えること、を特徴とする撮像装置（１０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置（１０）であって、前記撮像装置（１０）は、前記撮影レンズ（２１）を装着するマウント部（１０Ｍ）を備え、前記マウント部（１０Ｍ）は、前記撮像保持部（４６）から延び、且つ前記第１側壁部（３０２，３１２）とは異なる第２側壁部（３０１，３１１）の被写体側に配置されていること、を特徴とする撮像装置（１０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の撮像装置（１０）であって、前記第１カバー（３２）と前記第２カバー（３３）とは、前記光軸方向に一体的に移動すること、を特徴とする撮像装置（１０）である。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の撮像装置（１０）であって、前記第１カバー（３２）は、前記第２側壁部（３１１）に固定され、前記第２カバー（３３）は前記第１カバー（３２）に対して前記光軸方向に相対移動可能となっていること、を特徴とする撮像装置（１０）である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の撮像装置（１０）であって、前記第１側壁部（３１２）のうちの、前記第１カバー（３２）と前記第２カバー（３３）との間の部分は、弾性部材（３１３）によって形成されていること、を特徴とする撮像装置（１０）である。
なお、符号を付して説明した構成は、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してもよい。

本発明によれば、撮影光路に配置された透光部材における結露の発生が防止された撮像装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態におけるレンズ鏡筒を装着した状態のカメラの縦断面図である。 本発明の第２実施形態における撮像ボックスの断面図である。 本発明の第３実施形態における撮像ボックスの断面図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸ＯＡを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置（以下、正位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸプラス方向、正位置において上側に向かう方向をＹプラス方向、正位置において被写体に向かう方向をＺプラス方向とする。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるレンズ鏡筒２０を装着した状態のカメラ１の縦断面図である。カメラ１は、レンズ交換式のカメラであって、カメラ本体１０と、カメラ本体１０に対して着脱可能なレンズ鏡筒２０とにより構成されている。
レンズ鏡筒２０は、その内部に撮像光学系を構成する撮影レンズ２１を備えている。

カメラ本体１０はカメラ側マウント部１０Ｍを備え、レンズ鏡筒２０はレンズ側マウント部２０Ｍを備える。そして、カメラ側マウント部１０Ｍとレンズ側マウント部２０Ｍとの結合によって、レンズ鏡筒２０は光軸Ａを一致させた状態でカメラ本体１０に装着される。このように、カメラ本体１０に対してレンズ鏡筒２０が着脱可能であるため、撮影対象に応じて焦点距離や機能などの異なる種種のレンズ鏡筒を交換して用いることができる。

カメラ本体１０は、カメラ筐体１１と、その内部に設けられた撮像ボックス３０とを備える。
カメラ筐体１１の前面側（Ｚプラス側）の略中央部分には、レンズ鏡筒２０からの被写体光が通過する開口部１２が形成されている。カメラ側マウント部１０Ｍは、カメラ筐体１１における開口部１２の前面側に設けられている。また、撮像ボックス３０は、カメラ筐体１１における開口部１２の内側に固定されている。

撮像ボックス３０の内部には、被写体光を電気信号に変換するＣＣＤ等の撮像素子４１を備えるセンサユニット４０が配置されている。なお、この撮像ボックス３０の詳細については後述する。

センサユニット４０は、撮像素子４１と、パッケージ４２と、カバーガラス４３と、ローパスフィルタ４４と、電子実装基板４５とを備える。
撮像素子４１は、被写体光を電気信号に変換するＣＣＤ等の光電変換素子である。
パッケージ４２は、撮像素子４１を収容して保持する部材である。
カバーガラス４３は、パッケージ４２の前面側に撮像素子４１を覆うようにして設けられている。
ローパスフィルタ４４は、パッケージ４２の前面側に配置されており、撮像素子４１の受光面に結像する被写体像にモアレが発生することを抑制する。
電子実装基板４５は、パッケージ４２の背面側の周囲に設けられており、パッケージ４２と外部との電気的な接続を行う。
これらセンサユニット４０の各構成要素は、パッケージ４２を介して、撮像ボックス３０を構成する支持基板４６に支持されている。

カメラ筐体１１の上面側（Ｙプラス側）には、電子ビューファインダー５０が配設されている。また、カメラ筐体１１の背面側（Ｚマイナス側）には、液晶パネルからなる表示装置６０が設けられている。

電子ビューファインダー５０は、撮像照射モジュール５１と、接眼光学系５２とを備えている。電子ビューファインダー５０は、撮像素子４１によって撮像されたスルー画像を撮像照射モジュール５１に表示する。撮影者は、撮像照射モジュール５１に表示された画像を、接眼光学系５２を介して視認することができる。これにより、クイックリターンミラーを備えない構成であっても、いわゆる一眼レフのように撮像素子４１による撮像をリアルタイムで見ることができる。

表示装置６０は、撮像素子４１によって撮像したスルー画像を表示する液晶パネルを有している。また、表示装置６０は、カメラ１における各種機能の設定を行うための機能設定メニューや、シャッター速度、絞り及び露光補正情報などの使用者が操作部を介して入力した撮影に関する設定情報や測光情報などを表示する。さらに、撮影画像やそのヒストグラム及び撮影情報などを表示する。

上記構成のカメラ１において、レンズ鏡筒２０の光学系（撮影レンズ２１）を介して撮像ボックス３０における撮像素子４１に結像された被写体像は撮像素子４１によって電気信号に変換される。撮像素子４１によって光電変換された撮像データは、当該カメラ１が備える図示しない制御部によって画像データとして信号処理される。信号処理された画像データは電子ビューファインダー５０及び表示装置６０に送られ、また、撮影時には、図示しない記録装置に記録される。

なお、本実施形態のカメラ１は、機械式のシャッター装置を備えていない。撮影時における撮像素子４１に対する被写体光の露光時間（撮像素子４１が被写体光を蓄積する時間）の調整は、制御部が撮像素子４１を電気的に制御（電子シャッタ制御）して行う。

つぎに、撮像ボックス３０について、詳細に説明する。
撮像ボックス３０は、上述のセンサユニット４０を保持する支持基板４６から延びる側壁部３１を備える。
側壁部３１は、支持基板４６の外周部にネジ３９によって、気密的に固定されている。側壁部３１は、前後に開放する断面形状が矩形の筒状で、前面側はカメラ筐体１１における開口部１２と相似形状の開口部３１Ａが形成されている。

側壁部３１における開口部３１Ａの内側（背面側）には、保護カバー３２が配設されている。
保護カバー３２は、ガラス、透明樹脂などの透明材料によって所定厚さに形成されている。保護カバー３２における入出射側両面には、反射防止皮膜のコーティングが施されている。保護カバー３２は、側壁部３１における開口部３１Ａを形成する内縁部の内面に気密的に固定されている。
このように支持基板４６と側壁部３１との間の気密性を確保し、側壁部３１と保護カバー３２との間の気密性を確保することにより、撮像ボックス３０内部の気密状態が保たれる。

側壁部３１における保護カバー３２の背面側には、保護カバー３２から所定間隔離間した位置に、結露防止カバー３３が配設されている。
結露防止カバー３３は、保護カバー３２と同様に、ガラス、透明樹脂などの透明材料によって所定厚さに形成されており、側壁部３１の内面に気密的に固定されている。結露防止カバー３３における入出射側両面には、反射防止皮膜のコーティングが施されている。

上記のような構成により、側壁部３１の内部には、結露防止カバー３３とその前面側の保護カバー３２とで外部と隔絶された気密空間（前部気密空間３５）が形成される。また、結露防止カバー３３とその背面側に位置するセンサユニット４０（支持基板４６）とで外部と隔絶された気密空間（後部気密空間３６）が形成される。ここで、側壁部３１の内部における結露防止カバー３３の配設位置は、センサユニット４０より保護カバー３２に近く設定されており、従って、前部気密空間３５の容積は後部気密空間３６より小さい。なお、保護カバー３２および結露防止カバー３３は、前述したように透明材料によって形成されているため、被写体光の透過を妨げない。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）以上、本実施形態によると、保護カバー３２と結露防止カバー３３との間に前部気密空間３５が形成され、結露防止カバー３３とセンサユニット４０との間に後部気密空間３６が形成されている。これにより、撮像ボックス３０の内部への外部からの塵埃等の侵入を防ぐことができ、侵入した塵埃等がセンサユニット４０に付着して撮像に写り込む等の不具合を回避できる。
（２）また、センサユニット４０が収容される後部気密空間３６の前面側に、前部気密空間３５を備えているため、保護カバー３２の内面に結露を生ずることがない。すなわち、後部気密空間３６の内部の空気は、撮像素子４１等の発熱によって加熱される。一方、保護カバー３２の外面はレンズ鏡筒２０を交換する際等に、外部に露出する。このため、センサユニット４０を収容する空間が一枚の保護カバー３２を隔てて密閉された構成では、保護カバー３２が外部の冷気等によって冷却されると内面に結露を生ずる虞があるが、本構成ではこのような結露の発生を防ぐことができる。従って、カメラ１によれば、たとえば寒冷地等においてレンズ鏡筒２０の交換を行っても、保護カバー３２の内面に結露を生じて撮影に支障を来すことはない。

（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２実施形態を適用したカメラにおける撮像ボックス３００の断面図である。なお、撮像ボックス３００を除くカメラの構成は前述の第１実施形態と同様であって、説明は省略する。また、図中、前述の第１実施形態と同様の構成要素については、同符号を付して説明を省略する。

図２に示す撮像ボックス３００は、外壁部３０１と内壁部３０２との二重構造となっている。
外壁部３０１は、前述の第１実施形態における側壁部３１と同様に、前面側に開口部３０１Ａを有する角筒状で、センサユニット４０を保持する支持基板４６をカメラ筐体１１に対して所定精度のマウント面−撮像面間距離：Ｌで支持している。本構成では、外壁部３０１とセンサユニット４０との接続部が気密的である必要はない。

内壁部３０２は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の全方向において外壁部３０１より一回り小さな角筒状で、センサユニット４０における支持基板４６の前面側に気密的に装着されている。内壁部３０２は、たとえば、ＡＢＳまたはポリカーボネート等の樹脂素材によって形成されている。内壁部３０２の外面と、外壁部３０１の内面との間には、所定の隙間が設定されて非接触となっている。なお、内壁部３０２は、後述する気密空間３６内に設けられたセンサユニット４０の発熱の影響を受けた場合には、熱膨張可能なように構成されている。

内壁部３０２の前面側の開口部３０２Ａには、保護カバー３２が気密的に装着されている。また、内壁部３０２における保護カバー３２の背面側には、保護カバー３２から所定間隔離間した位置に、結露防止カバー３３が気密的に配置されている。
上記構成により、撮像ボックス３００は、内壁部３０２における前面側開口部が保護カバー３２によって気密的に閉塞され、さらに、その内側（背面側）に結露防止カバー３３が気密的に配設されている。これによって、保護カバー３２と結露防止カバー３３との間に前部気密空間３５が形成され、結露防止カバー３３とその背面側のセンサユニット４０との間に後部気密空間３６が形成されている。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態の撮像ボックス３００では、内壁部３０２の内部への外部からの塵埃等の侵入を防ぐことができ、侵入した塵埃等がセンサユニット４０に付着して撮像に写り込む等の不具合を回避できる。
（２）センサユニット４０が収容される後部気密空間３６の前面側に、前部気密空間３５を備えているため、保護カバー３２の内面に結露を生ずることがない。
（３）センサユニット４０（撮像素子４１等）の発熱による撮像ボックス３００の膨張に起因する不具合の発生を抑制できる。すなわち、センサユニット４０とマウント部１０Ｍはカメラ筐体１１に対して外壁部３０１を介して（内壁部３０２を介さずに）それぞれ支持されているため、センサユニット４０発熱によって内壁部３０２がＺ軸方向に膨張しても、マウント面−撮像面間距離：Ｌが変更されることがない。なお、外壁部３０１を、内壁部３０２に比較して熱膨張係数が小さい素材によって形成すれば、より好ましい。

（第３実施形態）
つぎに、本発明の第３実施形態について説明する。
図３は、本発明の第３実施形態を適用したカメラにおける撮像ボックス３１０の断面図である。なお、撮像ボックス３１０を除くカメラの構成は前述した第１実施形態と同様であって、説明は省略する。また、図中、前述の第１実施形態と同様の構成要素については、同符号を付して説明を省略する。

図３に示す撮像ボックス３１０は、外壁部３１１と内壁部３１２との二重構造となっている。内壁部３１２は、第２実施形態で述べた内壁部３０２と同様の素材で構成されており、第２実施形態と同様に熱膨張可能に構成されている。
外壁部３１１は、前述の第１実施形態における撮像ボックス３０と同様に角筒状であって、センサユニット４０を所定精度のマウント面−撮像面間距離：Ｌでカメラ筐体１１に対して支持している。

外壁部３１１における開口部３１１Ａの内側（背面側）には、保護カバー３２が配設されている。保護カバー３２は、外壁部３１１における開口部３１１Ａの内面に気密的に固定されている。外壁部３１１における保護カバー３２の背面側には、保護カバー３２を保持する保持縁３１１Ｂが形成されている。

内壁部３１２は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向の全方向において外壁部３１１より一回り小さな角筒状で、センサユニット４０における支持基板４６の前面側に気密的に装着されている。内壁部３１２の外面と、外壁部３１１の内面との間には、所定の隙間が設定されて両者は非接触となっている。
内壁部３１２における前面側の開口部には、結露防止カバー３３が気密的に配設されている。内壁部３１２の前面側の端部は、外壁部３１１の前面側に設けられた保護カバー３２および保持縁３１１Ｂに対して所定間隔離間するように設定されている。

外壁部３１１における開口部３１１Ａが設けられた縁部と、内壁部３１２における先端部との間には、気密シール３１３が配設されている。気密シール３１３は、ゴム等の弾性素材によって伸縮可能に形成されており、周方向全域に亘って設けられている。
上記構成により、外壁部３１１が備える保護カバー３２と内壁部３１２が備える結露防止カバー３３との間に前部気密空間３５が形成され、結露防止カバー３３とその背面側のセンサユニット４０との間に後部気密空間３６が形成されている。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態の撮像ボックス３１０によれば、内壁部３１２の内部への外部からの塵埃等の侵入を防ぐことができ、侵入した塵埃等がセンサユニット４０に付着して撮像に写り込む等の不具合を回避できる。
（２）センサユニット４０が収容される後部気密空間３６の前面側に、前部気密空間３５を備えているため、保護カバー３２の内面に結露を生ずることがない。
（３）センサユニット４０（撮像素子４１等）の発熱によって内壁部３１２に膨張を生じても、気密シール３１３が弾性変形することで、前部気密空間３５の気密状態を保って外壁部３１１と内壁部３１２との相対変位を許容する。このため、外壁部３１１に変形応力が作用することはなく、マウント面−撮像面間距離：Ｌが変更されることがない。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）上記各実施形態において、保護カバー３２の内面（前部気密空間３５側）または保護カバー３２の内部に、撮像に影響しない発熱体を備えて構成しても良い。これにより、万一保護カバー３２の内面に結露が生じた場合にも容易に解消できる。また、前部気密空間３５に、不活性の乾燥気体（窒素ガス等）を封入しておいても良い。
（２）第３実施形態において、外壁部３１１をセンサユニット４０の支持基板４６に気密的に装着すれば、必ずしも気密シール３１３を設けなくてもよい。
（３）上記各実施形態において、側壁部３１，内壁部３０２または内壁部３１２に配設された内部結露防止カバー３３を、ローパスフィルタによって構成しても良い。これにより、構成を簡略化できる。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１：カメラ、１０：カメラ本体、１０Ｍ：カメラ側マウント部、２１：撮影レンズ、３１：側壁部、３２：保護カバー、３３：結露防止カバー、３５：前部気密空間、３６：後部気密空間、４０：センサユニット、３０１：外壁部、３０２：内壁部、３１１：外壁部、３１２：内壁部、３１３：気密シール、ＯＡ：光軸、Ｌ：マウント面−撮像面間距離

Claims (5)

1. 撮影レンズが着脱可能に装着される撮像装置であって、
   前記撮影レンズを介した被写体光を受光して被写体像を撮像する撮像素子を保持する撮像保持部と、
   前記撮像保持部から、前記撮影レンズの光軸方向における被写体側に延びる第１側壁部と、
   前記第１側壁部の前記被写体側に配置され、前記撮像素子に受光される前記被写体光が透過可能であり、前記撮像保持部及び前記第１側壁部とともに密閉空間を形成する第１カバーと、
   前記撮像素子に受光される被写体光が透過可能であって、該密閉空間を、前記第１カバー側の第１密閉空間と、前記撮像保持部側であって前記第１密閉空間より大きな第２密閉空間とに区切る第２カバーと、を備えること、を特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記撮像装置は、前記撮影レンズを装着するマウント部を備え、
   前記マウント部は、前記撮像保持部から延び、且つ前記第１側壁部とは異なる第２側壁部の被写体側に配置されていること、
   を特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置であって、
   前記第１カバーと前記第２カバーとは、前記光軸方向に一体的に移動すること、
   を特徴とする撮像装置。
4. 請求項２に記載の撮像装置であって、
   前記１カバーは、前記第２側壁部に固定され、
   前記第２カバーは前記第１カバーに対して前記光軸方向に相対移動可能となっていること、
   を特徴とする撮像装置。
5. 請求項４に記載の撮像装置であって、
   前記第１側壁部のうちの、前記第１カバーと前記第２カバーとの間の部分は、弾性部材によって形成されていること、
   を特徴とする撮像装置。

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