JP4885746B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関し、詳しくは撮像装置の光学素子の表面に付着した水滴を除去することが可能な撮像装置に関する。

近年、雨中や水中においても使用できるように、防水機構を備えた撮像装置が広く知られている。このような撮像装置を雨中や水中で使用すると、光学系の表面に水滴が付着することがあり、この状態で撮影を行うと、付着した水滴により画像がボケたり、またフレアやゴーストが発生する虞がある。

このような水滴の付着を防止する技術として、光学素子の表面に撥水処理を施したり、光学素子の表面をワイパーによる拭き取ることが知られている。例えば、特許文献１には、撮影光学系の対物レンズなどの光学部材に水滴が付着し難くすると共に、水滴が付着しても簡単に取り除けるように、光学部材の表面を撥水処理することが開示されている。また、特許文献２には、レンズバリアにワイパーを備え、レンズバリアが開放または閉じられる際に、ワイパーによりレンズカバーガラスの表面を拭くようにした撮像装置が開示されている。
特開平５−２３２５６６号公報 特開２００３−２１９２３７号公報

撥水処理によって、光学素子などに付着した水は、はじかれ水滴状になる。所定以上の大きさの水滴は、自重により撮像装置から落ちてしまい、光学素子に付着した水滴を除去することができる。しかしながら、大きな水滴は落下しても、小さな水滴は光学素子の表面に付着したままで、除去することは困難である。このような小さな水滴をワイパーなどによって拭き取ることが考えられるが、ワイパーが光学素子の表面と機械的に接触するため、表面を傷つける虞があり、好ましくない。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、光学素子の表面に付着した水による悪影響を防ぐように、光学素子の表面に付着した水を除去することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係わる撮像装置は、撮影光学系に光束が入射する入射面と、この入射面を開放する開位置と、上記入射面を覆う閉位置との間で移動可能であって、上記閉位置にあるとき上記入射面から上記光束の入射方向に離間した位置にある保護部材を具備し、上記入射面の表面は撥水性を有し、上記保護部材の上記入射面に対向する対向面は親水性を有する。

また、第２の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、上記保護部材が上記閉位置にあるときの上記保護部材の対向面と上記入射面との距離は、上記撮影光学系の入射瞳径寸法よりも短い。
さらに、第３の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、上記撮影光学系は変倍光学系であって、上記保護部材が上記閉位置にあるときの上記保護部材の対向面と上記入射面との距離は、上記撮影光学系の広角端における入射瞳径寸法よりも短い。
さらに、第４の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、上記入射面を構成する光学部材を保持し、上記光学部材の周囲を取り囲む周縁部を備えた外装部材を有し、上記光学部材は上記周縁部よりも突出している。
さらに、第５の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、上記保護部材の親水性の面で吸収した水を排水するための水路が設けられている。

本発明によれば、撮影光学系の入射面の表面は撥水性を有し、この入射面に対向する対向面は親水性としたので、光学素子の表面に付着した水を除去することが可能な撮像装置を提供することができる。

以下、図面に従って本発明を適用したデジタルカメラを用いて好ましい実施形態について説明する。このデジタルカメラは、撮像光学系によって結像された被写体像を撮像素子によって画像信号に変換し、これに基づく画像データを記録媒体に記録するデジタルカメラである。

図１は、本発明の一実施形態に係るデジタルカメラ１の撮影光学系を含む面における外装体の断面図であり、この断面図は後述する図３のＡ−Ａ断面図である。外装本体１０が、レンズ３やプリズム４を含む光学ユニット５等の内部構造体を覆うように配置されている。レンズ３は、光学ユニット５内の不図示のレンズと共に、被写体像を結像するための撮影光学系をなす。プリズム４は、撮影光学系の光路を撮像素子の配置されている下方に曲げるための光学部材である。なお、図１では、外装本体１０は内部構造体の左側しか覆っていないが、右側部分についても同様に覆っている。

レンズ３の被写体側（紙面左側）には、保護ガラス１１が外装本体１０に保持されている。この保護ガラス１１はレンズ３等の撮影光学系が直接、外部に露呈し、傷つくことを防止するための保護用のガラスである。保護ガラス１１の被写体側（紙面で左側）の面は、撮影光学系に被写体からの光束が入射する入射面１１ａである。この入射面１１ａは、テフロン(登録商標)、フッ素系樹脂等の撥水性の材料が塗布されており、撥水性を有する。そして、水がこの入射面１１ａに付着すると、はじかれ水滴となる。このとき、所定より大きい水滴は、自重によって落下する。なお、上述のような撥水コートに限らず、対水接触角を高める処理がなされていれば入射面１１ａは良く、例えば、対水接触角が少なくとも９０°以上、好ましくは１００°以上である。

保護ガラス１１は外装本体１０の段部に嵌合し接着剤で水密に固定されており、周縁部１２ａより保護ガラス１１の入射面１１ａは被写体側に突出している。この周縁部１２ａは、図２に示すように、保護ガラス１１の周囲を取り囲むように設けられており、入射面１１ａと略平行な平坦面となっている。そして、周縁部１２ａの外側は斜面１４ａ、１４ｂとなっており、さらにその外側は平面となっている。このように、本実施形態において、保護ガラス１１の入射面１１ａを外装本体１０の周縁部１２ａより突出させているのは、保護ガラス１１や外装本体１０に付着した水滴が、両者の境界近傍１３ａ、１３ｂに溜まることを防止するためである。このため、入射面１１ａではじかれ落下する水滴は、境界近傍１３ｂで留まることなく、デジタルカメラ１の下方に流れていく。

外装本体１０上の周縁部１２ａおよび斜面１４ｂの延長線上には、図３に示すように、後述するバリア２１によって拭き取られた水滴を排出するための水路１５が設けられている。この水路１５の両脇にはリブ１５ａ、１５ｂが設けられており、このリブ１５ａ、１５ｂは、バリア２１の面が接する程度の高さとなっている。そして、水路１５の末端は、後述する化粧板２３と外装本体１０の隙間に通じている。なお、リブ１５ａ、１５ｂはバリア２１が閉位置にある際に、バリア２１が保護ガラス１１に接触することを防ぎ、バリア２１の位置決め部材としても機能する。

保護ガラス１１の被写体側（紙面左側）には所定距離Ｗを離れて、バリア２１が配置されている。バリア２１は、図３に示すように、バリア部２１ｂと腕部２１ｃと回動中心２１ｄから構成されている。バリア２１は、レンズ３を含む撮影光学系を覆う閉位置（図３の実線の位置）と、撮影光学系を露呈させる開位置（図３の一点鎖線の位置）の間で、回動自在となっている。前述の水路１５のリブ１５ａ、１５ｂは、このバリア２１のバリア部２１ｂの回動範囲に沿って設けられている。

保護ガラス１１の入射面１１ａと対向するバリア２１の対向面２１ａは、親水性コートが施されている。親水コートとしては、酸化チタン等の材料が塗布されており、入射面１１ａに付着した水滴が対向面２１ａに触れると、吸い取られ、入射面１１ａから対向面２１ａに移動する。なお、対向面２１ａは、上述のような親水コートに限らず、対水接触角を低める処理がなされていれば良く、例えば、対水接触角が少なくとも４０°以下、好ましくは２０°以下である。

バリア２１および外装本体１０等の外側は、金属製の化粧板２３が配置されている。化粧板２３と外装本体１０の間には、バリア２１が回動するに十分な空間（バリア駆動スペース２５）と、水路１５のための空間がとられている。

次に、図４を用いて、水滴の除去動作について、説明する。図４（Ａ）はバリア２１が開位置にある状態を示し、保護ガラス１１の表面には、水滴３１が付着している。前述したように、保護ガラス１１の表面の入射面１１ａは、撥水コートが施されているので、水滴３１ははじかれ易く、自重の重い水滴は重力により落下しているが、それより小さな水滴は保護ガラス１１の表面に付着したままである。

この状態で、バリア２１が撮影光学系を保護するために閉位置に移動し（図中Ｍ１方向）、図４（Ｂ）に示すバリア閉状態となる。この状態で水滴３２の頂点部分がバリア２１の対向面２１ａと接すると、水滴３２は保護ガラス１１から、バリア２１の対向面２１ａに吸い取られ、バリア２１側に移動する。

バリア閉状態から、撮影動作を行うために、バリア２１をＭ２方向に移動させ、バリア開状態とすると、図４（Ｃ）に示すように、保護ガラス１１上の水滴３２は吸い取られて除去され、対向面２１ａ面の水滴３３は全体に広がった状態となる。バリア２１は、図３の破線で示す位置に停止するが、その際、急速に停止するために、バリア２１の対向面２１ａ上の水滴３３は慣性力によって飛ばされ、水路１５を通り、デジタルカメラ１の外部に排出される。

次に、バリア２１の対向面２１ａと、保護ガラス１１の入射面１１ａとの間の距離Δｈ（図１ではＷ）について、図５を用いて説明する。図５は、デジタルカメラ１の撮影光学系の構成図であり、（Ａ）は焦点距離がワイド端にある場合のレンズの配置を示し、（Ｂ）は焦点距離がテレ端にある場合のレンズの配置を示す。

今、入射瞳径（ワイド端：φＤw、テレ端：φＤT）よりも大きな水滴３４（径：φｄ）が保護ガラス１１上に存在すると、良好な結像をえることができない。逆に、
φＤ＞φｄ
であれば、光束の一部は良好に結像する。ここで、例えば、
φｄ＝（１／２）・φＤ
ならば、光束の３／４は、水滴３４の影響を受けることなく、良好に結像する。

撮影レンズがズームレンズである場合には、一般に入射瞳径はワイド端の方が小さいことから、すなわち、
φＤw＜φＤT
であることから、ワイド端の入射瞳径Ｄwを用いて、バリア２１の対向面２１ａと、保護ガラス１１の入射面１１ａとの間の距離Δｈを設定すれ良い。

例えば、ワイド端では、焦点距離をｆ、絞り値をＦNo.とすると、ｆ＝６．７ｍｍ、ＦNo.＝３．５ の場合には、通常、φＤw＝１．９ｍｍ程度となることから、距離Δｈを１ｍｍ以下とすれば良い。また、さらに、
φｄ＝（１／４）・φＤ
とすれば、より小さな水滴まで対向面２１ａによって吸い取り、水滴の影響を小さくすることが可能となる。この場合には、距離Δｈは０．５ｍｍ以下となる。

以上、説明したように、本発明の実施形態においては、レンズ３を含む撮影光学系に入射する入射面を有する保護ガラス１１と、保護ガラス１１の入射面を開放する開位置と、入射面を覆う閉位置との間で移動可能であって、開位置にあるとき入射面から離間した位置にあるバリア２１が設けられ、保護ガラス１１の入射面の表面は撥水性を有する撥水コートを施し、一方、バリア２１の入射面に対向する対向面は親水性を有する親水コートを施している。このため、撥水コートにはじかれた水滴は、親水コートに吸収され、保護ガラス１１の表面から水滴を除去することができる。

また、本発明の実施形態においては、バリア２１が閉位置にあるときのバリアの対向面と保護ガラス１１の入射面との距離は、撮影光学系の入射瞳径寸法よりも短くしている。このため、撮像される画像に悪影響を及ぼすような大きさの水滴を除去することができる。

さらに、本発明の実施形態においては、撮影光学系がズームレンズ（変倍光学系）である場合には、バリア２１が閉位置にあるときのバリア２１の対向面と保護ガラス１１の入射面との距離は、撮影光学系の広角端における入射瞳径寸法よりも短くしている。このため、撮影光学系が可変焦点レンズであっても、撮像される画像に悪影響を及ぼすような大きさの水滴を除去することができる。

さらに、本発明の実施形態においては、外装本体１０が保護ガラス１１を保持し、保護ガラス１１は周縁部１２ａよりも突出している。このため、保護ガラス１１や外装本体１０に付着した水滴は、両者の境界近傍１３ａ、１３ｂに溜まらず、下に流れていく。この構成は、本実施形態の撥水コートと親水コートと組み合わせた場合に限らず、単独で用いた場合でも、効果を奏する。

すなわち、従来のデジタルカメラ等の撮像装置においては、露呈している光学素子は、それを保持している保持部材より、引っ込んで配置されていたので、その凹部部分に、水滴がたまり易いという不具合があった。特に、バリアやワイパーを用いて、光学素子に付着した水滴を除去する場合には、凹部部分に溜まった水滴が再び、光学素子に付着するという問題があった。本実施形態のように、光学素子（保護ガラス１１）を保持部材（外装本体１０）よりも突出して保持することにより、このような不具合を解消することができる。

また、本発明の実施形態においては、バリア２１の親水コートで吸収した水を排出するための水路１５を設けている。このため、親水コートで吸収した水が、再び、保護ガラス１１の表面に運ばれてしまうという虞をなくすことができる。

なお、本発明の実施形態においては、外部に露呈している光学素子としては、保護ガラス１１であったが、これに限らず、例えば、撮影光学系の一部をなすレンズであっても、勿論構わない。また、バリア２１は、回動中心２１ｄを中心に回動したが、これに限らず、上下等に摺動するタイプでも良い。さらに、撮影光学系の光路を開閉するためのバリア２１に親水コートを設けたが、親水コートはこれに限らず、水滴除去用の専用のワイパー等、水滴が付着する面の対向面であれば良い。

本発明の実施形態の説明にあたって、一般的なコンパクトタイプのデジタルカメラを例に挙げたが、これに限らず、デジタル一眼レフカメラ、携帯電話等の電子機器に内蔵されるカメラ等、種々の撮像装置に適用できることは勿論である。

本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの撮影光学系を含む面における外装体の断面図である。 本発明の一実施形態におけるデジタルカメラの保護ガラス周辺を示す図である。 本発明の一実施形態におけるデジタルカメラのバリアと水路を示す図である。 本発明の一実施形態における水滴除去の動作を示す説明図である。 本発明の一実施形態における撮影光学系と水滴の大きさの関係を示す図である。

符号の説明

１・・・デジタルカメラ、３・・・レンズ、４・・・プリズム、５・・・光学ユニット、１０・・・外装本体、１１・・・保護ガラス、１１ａ・・・入射面、１２ａ・・・周縁部、１３ａ、１３ｂ・・・境界近傍、１４ａ、１４ｂ・・・斜面、１５・・・水路、１５ａ、１５ｂ・・・リブ、２１・・・バリア、２１ａ・・・対向面、２１ｂ・・・バリア部、２１ｃ・・・腕部、２１ｄ・・・回動中心、２３・・・化粧板、２５・・・バリア駆動スペース、３１・３２・３３・３４・・・水滴、３６・・・入射瞳位置

Claims (5)

1. 撮影光学系に光束が入射する入射面と、
   この入射面を開放する開位置と、上記入射面を覆う閉位置との間で移動可能であって、上記閉位置にあるとき上記入射面から上記光束の入射方向に離間した位置にある保護部材と、
   を具備し、
   上記入射面の表面は撥水性を有し、上記保護部材の上記入射面に対向する対向面は親水性を有することを特徴とする撮像装置。
2. 上記保護部材が上記閉位置にあるときの上記保護部材の対向面と上記入射面との距離は、上記撮影光学系の入射瞳径寸法よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記撮影光学系は変倍光学系であって、上記保護部材が上記閉位置にあるときの上記保護部材の対向面と上記入射面との距離は、上記撮影光学系の広角端における入射瞳径寸法よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 上記入射面を構成する光学部材を保持し、上記光学部材の周囲を取り囲む周縁部を備えた外装部材を有し、上記光学部材は上記周縁部よりも突出していることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 上記保護部材の親水性の面で吸収した水を排水するための水路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

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