JP2013165432A - シャッタ装置、ｎｄフィルタ装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機構を要することなく、高速で光を制御するシャッタ装置及びＮＤフィルタ装置を提供する。
【解決手段】シャッタ装置は、透明有機ＥＬ９と、前記透明有機ＥＬ９にシャッタ動作を行わせる有機ＥＬ制御部とを備える。前記有機ＥＬ制御部は、前記透明有機ＥＬ９にシャッタ開状態において選択的に減光率可変のＮＤフィルタ動作を行わせる。例えば、前記透明有機ＥＬは、２次元に分布した複数の小領域の各領域毎に、入射光を遮断及び透過させ得るように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャッタ装置、ＮＤフィルタ装置及びこれらを用いた撮像装置に関するものである。

従来から、光の遮断・通過の制御には、メカニカルシャッタが使用されている。例えば、電子カメラ等の撮像装置において、撮影レンズから入った光の遮断・通過の制御には、一般的にメカニカルシャッタが使用されている。

しかしながら、メカニカルシャッタは、機構が用いられているため、薄型化が困難であるなどの点で不利である。

そこで、下記特許文献１では、メカニカルシャッタに代えて液晶シャッタを用いた撮像装置が提案されている。

特開平９−１３０８１４号公報

液晶シャッタは、機構を要しないため、メカニカルシャッタに比べて薄型化することができるなどの利点が得られる。

しかしながら、液晶シャッタは、応答速度が低いため、高速で光の遮断・通過を制御することが要求される用途、例えば、高速シャッタが要求される撮像装置には、実際上使用することができなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、機構を要することなく高速で光を制御することができるシャッタ装置及びＮＤフィルタ装置、並びにこれらを用いた撮像装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様によるシャッタ装置は、透明有機ＥＬと、前記透明有機ＥＬにシャッタ動作を行わせる制御手段と、を備えたものである。

第２の態様によるシャッタ装置は、前記第１の態様において、前記制御手段は、前記透明有機ＥＬに、シャッタ開状態において選択的にＮＤフィルタ動作を行わせるものである。

第３の態様によるシャッタ装置は、前記第２の態様において、前記ＮＤフィルタ動作は、減光率可変のＮＤフィルタ動作であるものである。

第４の態様によるシャッタ装置は、前記透明有機ＥＬは、２次元に分布した複数の小領域の各領域毎に、入射光を遮断及び透過させ得るように構成されたものである。

第５の態様によるＮＤフィルタ装置は、透明有機ＥＬと、前記透明有機ＥＬに減光率可変のＮＤフィルタ動作を行わせる制御手段と、を備えたものである。

第６の態様によるＮＤフィルタ装置は、前記第５の態様において、前記透明有機ＥＬは、２次元に分布した複数の小領域の各領域毎に、入射光を遮断及び透過させ得るように構成されたものである。

第７の態様による撮像装置は、前記第１乃至第４のいずれかの態様によるシャッタ装置、あるいは、前記第５又は第６の態様によるＮＤフィルタ装置を備えたものである。

本発明によれば、機構を要することなく高速で光を制御することができるシャッタ装置及びＮＤフィルタ装置、並びに、これらを用いた撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態による電子カメラを模式的に示す概略断面図である。 図１に示す電子カメラを示す概略ブロック図である。 各状態における図１中の透明有機ＥＬの有効領域の一部を模式的に示す概略平面図である。

以下、本発明によるシャッタ装置、ＮＤフィルタ装置及び撮像装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態による撮像装置としての電子カメラ１を模式的に示す概略断面図である。

本実施の形態による電子カメラ１は、一眼レフのデジタルカメラとして構成されているが、本発明による撮像装置は、これに限らず、コンパクトカメラなどの他の電子カメラや、携帯電話に搭載された電子カメラや、フィルムカメラなどの種々の撮像装置に適用することができる。

本実施の形態による電子カメラ１では、ボディ２には交換式の撮影レンズ３が装着されている。撮影レンズ３を通過した被写体光はクイックリターンミラー４で上方に反射されて焦点板５上に結像する。焦点板５に結像した被写体像はペンタプリズム６から接眼レンズ７及び接眼窓８を経て、接眼窓８を覗いている使用者の目（図示せず）に到達する。接眼レンズ７は、被写体像を使用者の目に結像する。クイックリターンミラー４は図示しないレリーズ釦が全押しされると上方に跳ね上がり、撮影レンズ３からの光（被写体像）が、透明有機ＥＬ９及び光学ローパスフィルタ１０を介して、撮像素子１１に入射する。撮像素子１１は、特に限定されるものではなく、例えば、一般的なＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサなどでもよい。本実施の形態では、撮像素子１１は、パッケージ本体１１ａ及びその前面に設けられたガラス板等の透明蓋部材１１ｂからなるパッケージと、このパッケージ内に収容されたセンサチップ１１ｃとから構成されているが、これに限らない。

図２は、本実施の形態による電子カメラ１を示す概略ブロック図である。撮影レンズ３は、レンズ制御部２１によってフォーカスや絞りが駆動される。透明有機ＥＬ９は、有機ＥＬ制御部２２によって、後述するように制御される。撮像素子１１は、撮像制御部２３から出力される制御信号によって駆動され、被写体像を示す画像信号を出力する。撮像素子１１から出力される画像信号は、信号処理部２４及びＡ／Ｄ変換部２５を介して処理された後、メモリ２６に一旦蓄積される。メモリ２６は、バス２７に接続されている。バス２７には、レンズ制御部２１、有機ＥＬ制御部２２、撮像制御部２３、ＣＰＵ２８、記録部２９、画像処理部３０、画像圧縮部３１なども接続される。ＣＰＵ２８には、レリーズ釦等の操作部３２が接続されている。記録部２９には、記録媒体２９ａが着脱自在に装着される。なお、例えば、撮像制御部２３、信号処理部２４及びＡ／Ｄ変換部２５は、撮像素子１１と同一のチップに搭載してもよい。

本実施の形態では、透明有機ＥＬ９として、自発光型の画像表示素子として知られている透明有機ＥＬがそのまま用いられ、２次元に分布した複数の小領域９ａ（後述する図３を参照）毎に、入射光を遮断及び透過させ得るようになっている。本実施の形態では、小領域９ａは画素に相当しているが、小領域９ａは画像形成に用いるわけではない。

自発光型の画像表示素子として知られている透明有機ＥＬは、例えば、ガラス基板等の透明基板と、前記透明基板上に形成されたＩＴＯ等の第１の透明電極と、前記第１の透明電極上に形成された有機ＥＬ発光層と、前記有機ＥＬ発光層上に形成されたＩＴＯ等の第２の透明電極と、を有している。前記有機ＥＬ発光層は、例えば、有機発光層の単一層、有機正孔輸送層と有機発光層からなる２層構造、また有機正孔輸送層と有機発光層及び有機電子輸送層からなる３層構造、さらにこれらの適切な層間に電子もしくは正孔の注入層を挿入した多層構造になされる場合もある。この公知の透明有機ＥＬは、パッシブマトリクス方式として構成される場合も、アクティブマトリクス方式として構成される場合もある。

このような公知の透明有機ＥＬでは、画素に電圧を印加しなければ、当該画素は透明状態となり、当該画素は、一方の透明電極側から入射する入射光を透過させて、他方の透明電極側から外部へ出射させる。一方、画素に黒表示を行わせるように当該画素を駆動すると、当該画素は、一方の透明電極側から入射する入射光を遮断させて、他方の透明電極側から外部へ出射させない。

前述したように、本実施の形態では、透明有機ＥＬ９として、このような公知の透明有機ＥＬがそのまま用いられている。ただし、本実施の形態では、透明有機ＥＬ９によって画像表示するわけではないので、透明有機ＥＬ９は、画像形成に適した構成（例えば、カラー表示などを実現し得るような構成）は必ずしも必要ではなく、白黒表示のみを実現するような構成など、２次元に分布した複数の小領域９ａ（後述する図３を参照）毎に、入射光を遮断及び透過させ得るように構成すればよい。

図３は、各状態における図１中の透明有機ＥＬ９の有効領域の一部を模式的に示す概略平面図である。透明有機ＥＬ９の有効領域は、入射光（本実施の形態では、撮影レンズ３からの光）の遮断及び透過を制御し得る透明有機ＥＬ９の領域である。透明有機ＥＬ９の有効領域には、多数の小領域９ａが２次元に分布している。図３において、入射光を透過させる状態の小領域９ａを白抜きの四角で示し、入射光を遮断させる状態の小領域９ａを、ハッチングを付した四角で示している。

図３（ａ）は、透明有機ＥＬ９の有効領域の全ての小領域９ａが入射光を透過させる状態を示している。この状態では、透明有機ＥＬ９は、撮影レンズ３からの光の全体を透過させ、撮影レンズ３からの光を、全体として、最大の透過率で透過させる。図３（ａ）は、シャッタ動作におけるシャッタ開の状態で、かつ、ＮＤフィルタ動作における減光率がゼロの状態である。

図３（ｂ）は、透明有機ＥＬ９の有効領域の全ての小領域９ａが入射光を遮断する状態を示している。この状態では、透明有機ＥＬ９は、撮影レンズ３からの光の全体を遮断する。図３（ｂ）は、シャッタ動作におけるシャッタ閉の状態である。

図３（ｃ）は、透明有機ＥＬ９の有効領域の小領域９ａのうち、前記有効領域にほぼ均一に分布する半数の小領域９ａが入射光を透過させる一方で、残りの小領域９ａが入射光を遮断する状態を示している。この状態では、透明有機ＥＬ９は、撮影レンズ３からの光のおよそ半分を透過させ、撮影レンズ３からの光を、全体として、およそ５０％の減光率で透過させる。図３（ｂ）は、シャッタ動作におけるシャッタ開の状態で、かつ、ＮＤフィルタ動作における減光率がおよそ５０％の状態である。

図３（ｄ）は、透明有機ＥＬ９の有効領域の小領域９ａのうち、前記有効領域にほぼ均一に分布する２／３の小領域９ａが入射光を透過させる一方で、残りの小領域９ａが入射光を遮断する状態を示している。この状態では、透明有機ＥＬ９は、撮影レンズ３からの光のおよそ６６％を透過させ、撮影レンズ３からの光を、全体として、およそ３３％の減光率で透過させる。図３（ｂ）は、シャッタ動作におけるシャッタ開の状態で、かつ、ＮＤフィルタ動作における減光率がおよそ３３％の状態である。

本実施の形態では、透明有機ＥＬ９及び有機ＥＬ制御部２２が、本発明の一実施の形態によるシャッタ装置を構成している。

本実施の形態では、有機ＥＬ制御部２２は、ＣＰＵ２８からの指令に従って、透明有機ＥＬ９が図３（ａ）〜図３（ｄ）のいずれかの状態に選択的になるよう、透明有機ＥＬ９を制御するように、構成されている。これによって、本実施の形態では、ＣＰＵ２８からの指令に従って、有機ＥＬ制御部２２は、透明有機ＥＬ９にシャッタ動作を行わせ、また、透明有機ＥＬ９にシャッタ開状態において選択的に減光率可変のＮＤフィルタ動作を行わせることになる。

もっとも、有機ＥＬ制御部２２の構成はこれに限らない。例えば、有機ＥＬ制御部２２は、ＣＰＵ２８からの指令に従って、透明有機ＥＬ９が図３（ａ）及び図３（ｂ）のいずれかの状態のみに選択的になるよう、透明有機ＥＬ９を制御するように、構成してもよい。この場合、有機ＥＬ制御部２２は、透明有機ＥＬ９にシャッタ動作を行わせることになる。この場合、透明有機ＥＬ９の有効領域の全体を一括して透過状態・遮断状態の切り替えを行うので、透明有機ＥＬ９の表裏の透明電極は、それぞれ前記有効領域の全体に連続するように形成してもよい。

また、例えば、有機ＥＬ制御部２２は、ＣＰＵ２８からの指令に従って、透明有機ＥＬ９が図３（ａ）〜図３（ｃ）のいずれかの状態のみに選択的になるよう、透明有機ＥＬ９を制御するように、構成してもよい。この場合、有機ＥＬ制御部２２は、透明有機ＥＬ９に、シャッタ開状態において、選択的にＮＤフィルタ動作を行わせることになるが、そのＮＤフィルタ動作は減光率固定（本例では、およそ５０％）のＮＤフィルタ動作である。

なお、本実施の形態では、減光率可変のＮＤフィルタ動作は、およそ５０％の減光率とおよそ３３％の減光率の２段階の可変となっているが、減光率の値はこれらの値に限らないし、その可変段数は３段階以上であってもよい。透明有機ＥＬ９が、表裏の透明電極間に印加する電圧の大きさに応じて入射光の透過率が変わる場合には、その電圧の大きさを変えることで、減光率を連続的に変えることも可能である。

本実施の形態では、操作部３２のレリーズ釦の半押し操作が行われると、電子カメラ１内のＣＰＵ２８は、図示しない焦点検出センサからの検出信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量に応じて合焦状態となるように、レンズ制御部２１に撮影レンズ３を調節させる。また、ＣＰＵ２８は、予め操作部３２により指令された絞りとなるように、レンズ制御部２１に撮影レンズ３を調節させる。さらに、ＣＰＵ２８は、入射光量を検出する光量センサ（図示せず）からの検出信号、及び、予め操作部３２により指令された減光率（図３（ａ）、図３（ｃ）及び図３（ｄ）のいずれ状態に対応する減光率）に基づいて、適正露光となるように露光期間が決定される。ここでは、絞りや前記減光率が操作部３２により指令された値になるようにしているが、前記光量センサからの検出信号に基づいて、ＣＰＵ２８が絞りや前記減光率も自動的に決定するようにしてもよい。

そして、ＣＰＵ２８は、操作部３２のレリーズ釦の全押し操作に同期して、有機ＥＬ制御部２２を介して、前記露光期間の間だけ、予め操作部３２により指令された減光率（図３（ａ）、図３（ｃ）及び図３（ｄ）のいずれ状態に対応する減光率）となるように、有機ＥＬ制御部２２に指令を与えて、有機ＥＬ制御部２２に透明有機ＥＬ９を制御させる。ＣＰＵ２８は、前記露光期間以外の期間は、有機ＥＬ制御部２２を介して、透明有機ＥＬ９をシャッタ閉状態（図３（ｂ）に示す状態）にする。これにより、自動露光制御（ここでは、絞り優先自動露光制御）が実現され、ＣＰＵ２８が撮像制御部２３を介して撮像素子１１を制御することによって、その露光期間中の蓄積電荷による画像信号が撮像素子１１から読み出される。この画像信号は、信号処理部２４で増幅等された後にＡ／Ｄ変換部２５によりデジタル信号に変換され、更にメモリ２６に一旦格納される。その後、ＣＰＵ２８は、操作部３２の指令に基づき、メモリ２６内の画像信号に対して必要に応じて画像処理部３０や画像圧縮部３１にて所望の処理を行い、記録部２９に処理後の信号を出力させ記録媒体２９ａに記録する。

本実施の形態によれば、透明有機ＥＬ９が、液晶シャッタと同様に、電子シャッタとして機能する。したがって、本実施の形態によれば、メカニカルシャッタと異なり、機構を用いることなく、シャッタ動作（入射光の遮断・通過の制御）を実現することができる。よって、本実施の形態によれば、シャッタの薄型化を図ることができる。

透明有機ＥＬ９の応答速度は、液晶シャッタに比べて非常に高い。したがって、本実施の形態によれば、透明有機ＥＬ９が用いられているので、高速で入射光の遮断・通過を制御することができる。また、透明有機ＥＬ９は、液晶と比較すると低電圧で駆動できるので、省エネルギーになる。さらに、液晶シャッタでは偏光を利用するためにシャッタ開状態での光量損失が大きいのに対し、透明有機ＥＬ９では偏光を利用していないので、本実施の形態によれば、シャッタ開状態での光量損失が小さくなる。

さらに、本実施の形態では、透明有機ＥＬ９がＮＤフィルタとしても機能する。したがって、撮影レンズ３の前面に特別にＮＤフィルタを装着しなくても、ＮＤフィルタと同じ光量調整を行うことができるので、使い勝手が良い。しかも、本実施の形態では、有機ＥＬ制御部２２による制御状態を変えるだけで、図３（ａ）に示す状態と図３（ｃ）又は図３（ｄ）に示す状態とを切り替えることができ、ＮＤフィルタを装着していないのと同じ状態とＮＤフィルタを装着したのと同じ状態とを切り替えることができるので、便利である。さらに、本実施の形態では、有機ＥＬ制御部２２による制御状態を変えるだけで、減光率可変のＮＤフィルタ動作を行うことができるので、異なる減光率を有する複数のＮＤフィルタを交換して撮影レンズ３に装着することで減光率可変を実現する場合に比べて、著しく使い勝手が良い。

なお、本実施の形態では、透明有機ＥＬ９は、クイックリターンミラー４と光学ローパスフィルタ１０との間に設けられているが、透明有機ＥＬ９の配置はこれに限定されるものではない。例えば、透明有機ＥＬ９は、光学ローパスフィルタ１０と撮像素子１１との間に設けてもよいし、撮像素子１１の透明蓋部材１１ｂ上に接着してもよい。

ところで、本発明では、本実施の形態を以下に説明するように変形してもよい。すなわち、透明有機ＥＬ９とは別にメカニカルシャッタを設け、有機ＥＬ制御部２２は、透明有機ＥＬ９が図３（ａ）、図３（ｃ）及び図３（ｄ）のいずれかの状態のみに選択的になるよう、透明有機ＥＬ９を制御するように、構成する。この場合、有機ＥＬ制御部２２は、透明有機ＥＬ９にシャッタ動作を行わせることなく、透明有機ＥＬ９に減光率可変のＮＤフィルタ動作を行わせることになる。この場合、透明有機ＥＬ９及び有機ＥＬ制御部２２が、本発明の一実施の形態によるＮＤフィルタ装置を構成することになる。透明有機ＥＬ９が、表裏の透明電極間に印加する電圧の大きさに応じて入射光の透過率が変わる場合には、透明有機ＥＬ９の表裏の透明電極をそれぞれ前記有効領域の全体に連続するように形成しておき、その電圧の大きさを変えることで、減光率を変えるようにしてもよい。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明によるシャッタ装置や本発明によるＮＤフィルタ装置は、撮像装置に限らず、任意の光学装置等において用いてもよい。

１ 電子カメラ
３ 撮影レンズ
９ 透明有機ＥＬ
９ａ 小領域
１１ 撮像素子
２２ 有機ＥＬ制御部

Claims (7)

1. 透明有機ＥＬと、前記透明有機ＥＬにシャッタ動作を行わせる制御手段と、を備えたことを特徴とするシャッタ装置。
2. 前記制御手段は、前記透明有機ＥＬに、シャッタ開状態において選択的にＮＤフィルタ動作を行わせることを特徴とする請求項１記載のシャッタ装置。
3. 前記ＮＤフィルタ動作は、減光率可変のＮＤフィルタ動作であることを特徴とする請求項２記載のシャッタ装置。
4. 前記透明有機ＥＬは、２次元に分布した複数の小領域の各領域毎に、入射光を遮断及び透過させ得るように構成されたことを特徴とする請求項２又は３記載のシャッタ装置。
5. 透明有機ＥＬと、前記透明有機ＥＬに減光率可変のＮＤフィルタ動作を行わせる制御手段と、を備えたことを特徴とするＮＤフィルタ装置。
6. 前記透明有機ＥＬは、２次元に分布した複数の小領域の各領域毎に、入射光を遮断及び透過させ得るように構成されたことを特徴とする請求項５記載のＮＤフィルタ装置。
7. 請求項１乃至４のいずれかに記載のシャッタ装置、あるいは、請求項５又は６記載のＮＤフィルタ装置を備えたことを特徴とする撮像装置。

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