JP3069113B2 - 電子的撮像装置 - Google Patents
電子的撮像装置Info
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- JP3069113B2 JP3069113B2 JP2008588A JP858890A JP3069113B2 JP 3069113 B2 JP3069113 B2 JP 3069113B2 JP 2008588 A JP2008588 A JP 2008588A JP 858890 A JP858890 A JP 858890A JP 3069113 B2 JP3069113 B2 JP 3069113B2
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Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Exposure Control For Cameras (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子的撮像装置、詳しくは、撮像面近傍から
の反射光を受光する測光手段を有する電子的撮像装置に
関する。
の反射光を受光する測光手段を有する電子的撮像装置に
関する。
［従来の技術］ カメラの測光装置に関しては、従来、様々な方式のも
のが考案され実用に供されてきた。それらの方式のうち
で特に重要な技術の一つとして、所謂、ダイレクト測光
方式がある。この方式を用いた測光装置は、像面の乱反
射光を直接集光し、撮像の光路外に配設される集光光学
系と、リアルタイム積分測光・調光系で構成される。上
記集光光学系はTTL光学系において、最もシンプルで、
且つ小型であり、安定性も高い構成のものである。な
お、この光学系を、以下、ダイレクト光学系と称するも
のとする。
のが考案され実用に供されてきた。それらの方式のうち
で特に重要な技術の一つとして、所謂、ダイレクト測光
方式がある。この方式を用いた測光装置は、像面の乱反
射光を直接集光し、撮像の光路外に配設される集光光学
系と、リアルタイム積分測光・調光系で構成される。上
記集光光学系はTTL光学系において、最もシンプルで、
且つ小型であり、安定性も高い構成のものである。な
お、この光学系を、以下、ダイレクト光学系と称するも
のとする。
第５図は、従来の銀塩フィルムを用いたカメラにおけ
るダイレクト光学系の模式配置図である。この光学系
は、テイキングレンズ50の結像面に位置するフィルム面
51からの乱反射光ｂを集光するための集光レンズ52、お
よび、上記集光量を測定する測光素子53が、撮影光ａを
遮らないために撮影光路外に配置されているものであ
る。
るダイレクト光学系の模式配置図である。この光学系
は、テイキングレンズ50の結像面に位置するフィルム面
51からの乱反射光ｂを集光するための集光レンズ52、お
よび、上記集光量を測定する測光素子53が、撮影光ａを
遮らないために撮影光路外に配置されているものであ
る。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来のダイレクト光学系においては、
測光に利用できる光は、上記集光レンズ52が配設される
方向の乱反射（拡散反射）光のみである。従って、この
ようなダイレクト光学系は、通常の撮像素子を用いる電
子撮像装置には適用することはできないものであった。
即ち、CCD型,MOS型等に代表される固体撮像素子の表面
反射率は値としては５〜20％あるものの、その殆んどが
正反射、所謂、鏡面反射成分であり、乱反射成分は微少
である。第６図は、上記固体撮像素子55の撮影光である
入射光Ｃの反射状態を示す。撮像素子55にはシリコンチ
ップ部55bを内蔵し、表面には保護ガラス55aを設けられ
ている。なお、シリコンチップ部55bの表面にカラーフ
ィルタを配設する場合もある。上述のように、正反射光
ｄの光量はある程度あっても測光レンズが配設される方
向への乱反射光ｅの光量は僅かであって、測光に利用で
きない。
測光に利用できる光は、上記集光レンズ52が配設される
方向の乱反射（拡散反射）光のみである。従って、この
ようなダイレクト光学系は、通常の撮像素子を用いる電
子撮像装置には適用することはできないものであった。
即ち、CCD型,MOS型等に代表される固体撮像素子の表面
反射率は値としては５〜20％あるものの、その殆んどが
正反射、所謂、鏡面反射成分であり、乱反射成分は微少
である。第６図は、上記固体撮像素子55の撮影光である
入射光Ｃの反射状態を示す。撮像素子55にはシリコンチ
ップ部55bを内蔵し、表面には保護ガラス55aを設けられ
ている。なお、シリコンチップ部55bの表面にカラーフ
ィルタを配設する場合もある。上述のように、正反射光
ｄの光量はある程度あっても測光レンズが配設される方
向への乱反射光ｅの光量は僅かであって、測光に利用で
きない。
本出願人は、上記の問題を解決するため、先に特願昭
62−304721号によって、拡散ハーフミラーを用いた光学
系を提案した。この光学系は、拡散ハーフミラーの拡散
光を測光することによって上述のリアルタイム積分測光
を可能とするものであるが、上記拡散用によって主撮像
系の光量が減少してしまうなど、いくつかの不具合を有
するものであった。
62−304721号によって、拡散ハーフミラーを用いた光学
系を提案した。この光学系は、拡散ハーフミラーの拡散
光を測光することによって上述のリアルタイム積分測光
を可能とするものであるが、上記拡散用によって主撮像
系の光量が減少してしまうなど、いくつかの不具合を有
するものであった。
本発明の目的は、上述の不具合を解決するため、撮像
面の近傍に配設された集光光学系から効果的に反射光を
反射せしめて、それを測光するダイレクト測光等を用い
ることによって、主撮像系の光量に不足を来たすことな
く充分な測光を実現する測光手段を有している電子的撮
像を提供するにある。
面の近傍に配設された集光光学系から効果的に反射光を
反射せしめて、それを測光するダイレクト測光等を用い
ることによって、主撮像系の光量に不足を来たすことな
く充分な測光を実現する測光手段を有している電子的撮
像を提供するにある。
［課題を解決するための手段および作用］ 本発明による電子的撮像装置は、保護光学部材、およ
び該保護光学部材より内部の撮像面の表面に配設され撮
像光を各画素に対して集光するマイクロレンズアレイで
ありかつ前記撮像光の一部をレンズ形状形成面である自
己の入射側表面で反射するように入射側空間の屈折率と
異なる屈折率の光学材料で形成された光学系を有した撮
像素子と、撮影光路外に設けられ、前記光学系の入射側
表面からの撮像光の反射光成分のうち撮影光学系光軸に
対して傾いた成分を受光するようになされた測光手段
と、該測光手段の出力に基づいて前記撮像素子に対する
露出を制御する露出制御手段と、を有することを特徴と
し、上記測光手段は、上記撮像素子の中心部を睨むよう
に配設されたものであることを特徴とし、上記測光手段
は、前記撮像素子の異なる領域を睨むように配設された
複数個の測光手段を有したものであることを特徴とし、
上記測光手段は、前記撮像素子の同一部を睨むように配
設されかつその同一部からの異なる方向への反射光成分
を受光する複数個の測光手段を有したものであることを
特徴とする。
び該保護光学部材より内部の撮像面の表面に配設され撮
像光を各画素に対して集光するマイクロレンズアレイで
ありかつ前記撮像光の一部をレンズ形状形成面である自
己の入射側表面で反射するように入射側空間の屈折率と
異なる屈折率の光学材料で形成された光学系を有した撮
像素子と、撮影光路外に設けられ、前記光学系の入射側
表面からの撮像光の反射光成分のうち撮影光学系光軸に
対して傾いた成分を受光するようになされた測光手段
と、該測光手段の出力に基づいて前記撮像素子に対する
露出を制御する露出制御手段と、を有することを特徴と
し、上記測光手段は、上記撮像素子の中心部を睨むよう
に配設されたものであることを特徴とし、上記測光手段
は、前記撮像素子の異なる領域を睨むように配設された
複数個の測光手段を有したものであることを特徴とし、
上記測光手段は、前記撮像素子の同一部を睨むように配
設されかつその同一部からの異なる方向への反射光成分
を受光する複数個の測光手段を有したものであることを
特徴とする。
［実 施 例］ 以下、図の実施例によって本発明を説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示す電子的撮像装置の
ダイレクト光学系の模式配置図である。固体撮像素子１
は内部に微少ピッチで配列される光感応部を有するシリ
コンチップ1aと、その上部に集光光学系であるマイクロ
レンズアレイ板1cと、更にガラス製保護板1eが所定の間
隔において配設されている。
ダイレクト光学系の模式配置図である。固体撮像素子１
は内部に微少ピッチで配列される光感応部を有するシリ
コンチップ1aと、その上部に集光光学系であるマイクロ
レンズアレイ板1cと、更にガラス製保護板1eが所定の間
隔において配設されている。
そして、撮影光g0のマイクロレンズアレイ板1cの表面
からの反射光成分のうち、撮影光学光軸Ｏに対して傾い
た成分を受光するように、撮影光路外に位置させ、撮像
素子１の中心部を睨むように配設される測光手段が設け
られている。その測光手段に入射した反射光h0は集光レ
ンズ２によって集光される。その光は、光電変換を行う
測光素子３に入射する。
からの反射光成分のうち、撮影光学光軸Ｏに対して傾い
た成分を受光するように、撮影光路外に位置させ、撮像
素子１の中心部を睨むように配設される測光手段が設け
られている。その測光手段に入射した反射光h0は集光レ
ンズ２によって集光される。その光は、光電変換を行う
測光素子３に入射する。
その反射部分の光路を第２図の要部拡大断面図に示
す。シリコンチップ1aに等ピッチで配置される光感応部
の画素開口部1bに対向して、マイクロレンズアレイ板1c
を構成する微少光学要素の凸レンズ上のレンズレット1d
が配設されている。そして、撮影光g1,g2あるいはg0は
上記レンズレット1dで屈折せられて上記開口部1bに集光
される。従って、チップ1aの光感応部の増感作用が得ら
れ、同時に開口部1b以外の不感領域に入射する光は減じ
られるのでスメア等のノイズ成分も減じられる。
す。シリコンチップ1aに等ピッチで配置される光感応部
の画素開口部1bに対向して、マイクロレンズアレイ板1c
を構成する微少光学要素の凸レンズ上のレンズレット1d
が配設されている。そして、撮影光g1,g2あるいはg0は
上記レンズレット1dで屈折せられて上記開口部1bに集光
される。従って、チップ1aの光感応部の増感作用が得ら
れ、同時に開口部1b以外の不感領域に入射する光は減じ
られるのでスメア等のノイズ成分も減じられる。
そして、撮影光のうち第２図に示される撮影光g0はレ
ンズレット1dの表面で集光レンズ２の位置する方向に反
射され、測光に用いられる。なお、撮像素子の感度アッ
プのために、シリコンチップ1aの上面に上記のようなマ
イクロレンズアレイ板1cが配設されたものが既に知られ
ているが、そのような撮像素子に対しても、本実施例の
ような測光手段は適用できる。
ンズレット1dの表面で集光レンズ２の位置する方向に反
射され、測光に用いられる。なお、撮像素子の感度アッ
プのために、シリコンチップ1aの上面に上記のようなマ
イクロレンズアレイ板1cが配設されたものが既に知られ
ているが、そのような撮像素子に対しても、本実施例の
ような測光手段は適用できる。
上記レンズアレイ板1cの材質としては、アクリル樹脂
あるいはポリカーボネート樹脂等の光学材料が用いられ
る。そして、その屈折率としては1.5程度であって、こ
の場合、コーティングなしの状態で反射率約４％が得ら
れ、その反射率に対応した光量が測光に用いられる。ま
た、この光量を増減させるためには相応したコーティン
グをレンズアレイ板1cに施せばよい。
あるいはポリカーボネート樹脂等の光学材料が用いられ
る。そして、その屈折率としては1.5程度であって、こ
の場合、コーティングなしの状態で反射率約４％が得ら
れ、その反射率に対応した光量が測光に用いられる。ま
た、この光量を増減させるためには相応したコーティン
グをレンズアレイ板1cに施せばよい。
前述したように、特願昭62−304721号に提案された装
置によると、撮影光の一部を測光用として反射させるた
めに撮影素子の感度が低下するという不具合があった。
しかし、本実施例によると各レンズレット1dの作用によ
って、シリコンチップ1aの感応開口部1bに撮影光が集光
され、撮像素子１の開口率を実質的に向上させ、上記の
不具合を解決させることができる。そして、測光素子３
によって、リアルタイムの積分測光を行い、そして、調
光を実行することができる。
置によると、撮影光の一部を測光用として反射させるた
めに撮影素子の感度が低下するという不具合があった。
しかし、本実施例によると各レンズレット1dの作用によ
って、シリコンチップ1aの感応開口部1bに撮影光が集光
され、撮像素子１の開口率を実質的に向上させ、上記の
不具合を解決させることができる。そして、測光素子３
によって、リアルタイムの積分測光を行い、そして、調
光を実行することができる。
次に、上記実施例を示す電子的撮像装置に用いられる
撮像素子の変形例について第３図に基づき説明する。こ
の変形例の撮像素子は、シリコンチップ11a上に配設さ
れるマイクロレンズアレイ11cの各レンズレット11dの断
面形状が第３図に示すように非対称である。撮影光g1,g
2は上記実施例と同様に光感応開口部11bに集光される
が、撮影光g0の反射光h0は測光手段の配設される下側の
方向に指向性を有して反射される。従って、無駄に反射
される光を極力押さえることができ、撮影光が有効に利
用される。
撮像素子の変形例について第３図に基づき説明する。こ
の変形例の撮像素子は、シリコンチップ11a上に配設さ
れるマイクロレンズアレイ11cの各レンズレット11dの断
面形状が第３図に示すように非対称である。撮影光g1,g
2は上記実施例と同様に光感応開口部11bに集光される
が、撮影光g0の反射光h0は測光手段の配設される下側の
方向に指向性を有して反射される。従って、無駄に反射
される光を極力押さえることができ、撮影光が有効に利
用される。
更に、上記マイクロレンズアレイの表面をフレネルミ
ラー状の断面形状としたものを別の変形例として提案す
る。このフレネルミラー状のレンズアレイの断面形状
は、撮像素子上の各部の反射光が所定の位置に配設され
た測光手段の集光レンズに向かうように形成されたもの
であり、測光効率を上げ、測光による撮影光量の減少を
押さえることが可能となるものである。また、上記レン
ズアレイの各レンズレットを一次元に展開した形状のレ
ンチキュラーレンズ状とするもことも可能である。
ラー状の断面形状としたものを別の変形例として提案す
る。このフレネルミラー状のレンズアレイの断面形状
は、撮像素子上の各部の反射光が所定の位置に配設され
た測光手段の集光レンズに向かうように形成されたもの
であり、測光効率を上げ、測光による撮影光量の減少を
押さえることが可能となるものである。また、上記レン
ズアレイの各レンズレットを一次元に展開した形状のレ
ンチキュラーレンズ状とするもことも可能である。
更に、また、測光手段の変形例として第４図に示され
るような複数の集光レンズ5,6,7とそれぞれに対応する
測光素子8,9,10からなる測光手段を提案する。この測光
手段は、撮像素子４の撮像光路外に配設される。そし
て、上部被写体光m1,中部被写体m2,下部被写体m3による
集光光学系のレンズアレイ4cの反射光P1,P2,P3は、それ
ぞれ上記集光レンズ5,6,7に入射する。そして、被写体
の上，中，下部に対応する測光素子8,9,10より反射光量
の測光出力が出力される。
るような複数の集光レンズ5,6,7とそれぞれに対応する
測光素子8,9,10からなる測光手段を提案する。この測光
手段は、撮像素子４の撮像光路外に配設される。そし
て、上部被写体光m1,中部被写体m2,下部被写体m3による
集光光学系のレンズアレイ4cの反射光P1,P2,P3は、それ
ぞれ上記集光レンズ5,6,7に入射する。そして、被写体
の上，中，下部に対応する測光素子8,9,10より反射光量
の測光出力が出力される。
なお、第４図に示される変形例は、集光レンズと測光
素子を被写体の上，中，下部の撮影光に対応させて配置
したものであるが、それらを被写体の左，右部の撮影光
に対応させて配置すること、あるいは、上下右左の各部
の領域に対応させて配置することも勿論可能である。更
に、１つの比較的大きい集光レンズを上，中，右左部全
領域に対応させて配置し、複数の測光素子を上下右左の
各領域に対応させて配置することも可能である。
素子を被写体の上，中，下部の撮影光に対応させて配置
したものであるが、それらを被写体の左，右部の撮影光
に対応させて配置すること、あるいは、上下右左の各部
の領域に対応させて配置することも勿論可能である。更
に、１つの比較的大きい集光レンズを上，中，右左部全
領域に対応させて配置し、複数の測光素子を上下右左の
各領域に対応させて配置することも可能である。
このように、本変形例の測光手段は、適宜，測光素子
等を配設することにより被写体の各領域の測光を可能と
するものである。
等を配設することにより被写体の各領域の測光を可能と
するものである。
また、測光手段の別の変形例として、測光手段の集光
レンズと測光素子を一つの方向のみではなく上下あるい
は左右の方向にも配設するような測光手段も提案でき
る。この変形例によれば、前述の実施例に示したマイク
ロレンズアレイ1c（第２図参照）の反射光h0以外の上方
向、あるいは左右方向の本来の無駄になる反射光も測光
用として利用できるものであるから、更に、撮影光の光
量の減少を押さえることができ、撮像素子１の撮像機能
の低下が生じない撮像装置を提供することができる。
レンズと測光素子を一つの方向のみではなく上下あるい
は左右の方向にも配設するような測光手段も提案でき
る。この変形例によれば、前述の実施例に示したマイク
ロレンズアレイ1c（第２図参照）の反射光h0以外の上方
向、あるいは左右方向の本来の無駄になる反射光も測光
用として利用できるものであるから、更に、撮影光の光
量の減少を押さえることができ、撮像素子１の撮像機能
の低下が生じない撮像装置を提供することができる。
以上のように構成された上記実施例や各変形例のダイ
レクト光学系は、リアルタイム積分測光系と組合わせ
て、従来のダイレクト測光を行うことができ、更に、他
の測光系と組合わせて、例えば、記憶測光，表示測光を
行うことも可能となる。また、それら各種の測光系の同
時作動、あるいは、切換作動も上述の実施例や変形例の
ようなシンプルな光学系を用いることによって対応させ
ることができる。
レクト光学系は、リアルタイム積分測光系と組合わせ
て、従来のダイレクト測光を行うことができ、更に、他
の測光系と組合わせて、例えば、記憶測光，表示測光を
行うことも可能となる。また、それら各種の測光系の同
時作動、あるいは、切換作動も上述の実施例や変形例の
ようなシンプルな光学系を用いることによって対応させ
ることができる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の電子的撮像装置の測光手
段は、撮像面の近傍に配設された集光光学系から効果的
に反射光を反射せしめて測光するダイレクト光学系を用
いたものであって、本発明によれば、主撮像系統の光量
に不足を来たすことなく、充分な測光を実現する測光系
であって、種々の測光方法を利用でき、単純かつ小型、
更に安価な測光手段を有しており、更に、また、従来の
銀塩フィルム式撮像装置のダイレクト測光手段に比較し
た場合、フィルム式のものではフィルムの交換毎にその
反射光量が異なる可能性があるが、本発明によるとその
差異が生じることがないので、より正確な測光エータが
得られる測光手段を有する電子的撮像装置を提供するこ
とができる。
段は、撮像面の近傍に配設された集光光学系から効果的
に反射光を反射せしめて測光するダイレクト光学系を用
いたものであって、本発明によれば、主撮像系統の光量
に不足を来たすことなく、充分な測光を実現する測光系
であって、種々の測光方法を利用でき、単純かつ小型、
更に安価な測光手段を有しており、更に、また、従来の
銀塩フィルム式撮像装置のダイレクト測光手段に比較し
た場合、フィルム式のものではフィルムの交換毎にその
反射光量が異なる可能性があるが、本発明によるとその
差異が生じることがないので、より正確な測光エータが
得られる測光手段を有する電子的撮像装置を提供するこ
とができる。
第１図は、本発明の一実施例を示す電子的撮像装置の撮
像素子と測光手段の模式的配置図、 第２図は、上記第１図の電子的撮像装置の撮像素子の要
部拡大断面図、 第３図は、上記第１図の実施例の撮像素子の変形例を示
す要部拡大断面図、 第４図は、上記第１図の実施例の撮像素子と測光手段の
変形例を示す模式的配置図、 第５図は、従来例の銀塩フィルムを用いた撮像装置の撮
像光学系と測光手段の模式配置図、 第６図は、従来例の電子的撮像装置の撮像素子の要部拡
大断面図である。 1c……マイクロレンズアレイ（集光光学系） ２……集光レンズ（測光手段） ３……測光素子（測光手段） ０……撮影光学系光軸
像素子と測光手段の模式的配置図、 第２図は、上記第１図の電子的撮像装置の撮像素子の要
部拡大断面図、 第３図は、上記第１図の実施例の撮像素子の変形例を示
す要部拡大断面図、 第４図は、上記第１図の実施例の撮像素子と測光手段の
変形例を示す模式的配置図、 第５図は、従来例の銀塩フィルムを用いた撮像装置の撮
像光学系と測光手段の模式配置図、 第６図は、従来例の電子的撮像装置の撮像素子の要部拡
大断面図である。 1c……マイクロレンズアレイ（集光光学系） ２……集光レンズ（測光手段） ３……測光素子（測光手段） ０……撮影光学系光軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/02 - 1/04 G01J 1/42 - 1/44 G03B 7/099 H04N 5/225 H04N 5/335
Claims (4)
- 【請求項１】保護光学部材、および該保護光学部材より
内部の撮像面の表面に配設された撮像光を各画素に対し
て集光するマイクロレンズアレイでありかつ前記撮像光
の一部をレンズ形状形成面である自己の入射側表面で反
射するように入射側空間の屈折率と異なる屈折率の光学
材料で形成された光学系を有した撮像素子と、 撮影光路外に設けられ、前記光学系の入射側表面からの
撮像光の反射光成分のうち撮影光学系光軸に対して傾い
た成分を受光するようになされた測光手段と、該測光手
段の出力に基づいて前記撮像素子に対する露出を制御す
る露出制御手段と、 を有することを特徴とする電子的撮像装置。 - 【請求項２】上記測光手段は、上記撮像素子の中心部を
睨むように配設されたものであることを特徴とする請求
項１に記載の電子的撮像装置。 - 【請求項３】上記測光手段は、前記撮像素子の異なる領
域を睨むように配設された複数個の測光手段を有したも
のであることを特徴とする請求項１に記載の電子的撮像
装置。 - 【請求項４】上記測光手段は、前記撮像素子の同一部を
睨むように配設されかつその同一部からの異なる方向へ
の反射光成分を受光する複数個の測光手段を有したもの
であることを特徴とする電子的撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008588A JP3069113B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 電子的撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008588A JP3069113B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 電子的撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03211428A JPH03211428A (ja) | 1991-09-17 |
| JP3069113B2 true JP3069113B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=11697156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008588A Expired - Fee Related JP3069113B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 電子的撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3069113B2 (ja) |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP2008588A patent/JP3069113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03211428A (ja) | 1991-09-17 |
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