JP5066655B2

JP5066655B2 - 電子撮像機器

Info

Publication number: JP5066655B2
Application number: JP2007285989A
Authority: JP
Inventors: 祐史加藤; 章宮口; 秀典東海林
Original assignee: Tokai Optical Co Ltd
Current assignee: Tokai Optical Co Ltd
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-11-02
Also published as: JP2009117945A

Description

本発明はカメラ付携帯電話、デジタルスチルカメラあるいはデジタルビデオカメラのようなレンズを通して取り込んだ画像をイメージセンサによって電子的処理を施した画像データとして保存する電子撮像機器に関するものである。

カメラあるいはビデオカメラのような撮像機器はレンズを通して画像を取り込むようになっている。つまり少なくとも撮影時においてはレンズは筐体の外部位置にかならず露出される外装部品として目視される部品とされる。近年電子工学技術が大幅に進歩し、カラーＣＣＤ素子やＣＭＯＳ素子のようなイメージセンサを使用して取り込んだ画像データを電子化するカメラ付携帯電話、デジタルスチルカメラあるいはデジタルビデオカメラのような電子撮像機器が普及してきている。電子化が進んだとしても撮像機器である限り画像取り込みはレンズによって行われるため電子撮像機器でもレンズは必須の光学部品となる。つまり少なくとも撮影時においてはレンズは筐体の外部位置にかならず露出される外装部品として目視される部品とされる。このような電子撮像機器の一例として特許文献１のカメラ付携帯電話を挙げる。
特開２００３−０９２６１７号公報

ところで撮像機器において外観のデザイン化が進み、光学的に透明でなければならないレンズがデザインによっては他の外装部品にいかにもそぐわないといった場合が生じてきている。つまりレンズの存在が撮像機器の設計においては常に外観に露出されるレンズを意識してデザインをしなければならないという意匠設計上の制約となってしまうわけである。一般的にはレンズ部分は必ず黒い穴として外部に現れる構成部品となるためレンズ部分の制約は意匠的見地からはかなり大きなものとなる。このような制約は特に電子撮像機器の普及に伴う特許文献１のようなカメラ付携帯電話やデジタルスチルカメラのような先進的なデザインを試みる傾向の機種では大きな課題である。
ここに、レンズやレンズを覆うレンズカバーに一部の可視光を鏡面反射させるようなコーティングを施して本来透明であるはずのこれらレンズ等の構成部品にミラー的な外装部品としての役割を付与することで新たな意匠的な貢献をさせることが可能である。
しかし、可視光を反射させることは反射させた波長域の光が欠落した状態で撮像機器内に取り込まれることとなるため取り込まれた画像が実際の視感特性とは大きく異なった画像となってしまう可能性がある。そのため、撮像機器においてレンズに一部の光を反射させたとしても、実際の視感特性を維持した撮影画像を得ることができるような撮像機器が求められることとなる。尚、レンズを覆うカバーガラスが外装部品として配設されている場合にはそのカバーガラスについても同様の課題が発生していた。
本発明は、上記課題を解消するためになされたものであり、その目的は、レンズあるいはレンズのカバーガラスにおいて一部の可視光を反射させても取り込んだ画像を実際の視感特性と同等の画像として認識することが可能な電子撮像機器を提供することである。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明では、レンズ又は同レンズの前面に配置されたカバーガラスの表面及び裏面の少なくとも一方に直接あるいは他のコート層を介して誘電体多層薄膜層又は透過性金属薄膜層からなる可視光反射膜を形成し、可視光の一部を反射させるようにするとともに、反射されずに透過した光に基づいて色補正機能によって撮影した画像を撮影環境に対応した適正な色状態に補正するようにしたことをその要旨とする。
このような構成とすれば、レンズ又はカバーガラスに形成された可視光反射膜によって可視光の一部を反射させて所望の可視光の反射色とすることができる。その場合に、反射させることで欠落する波長域の可視光は電子撮像機器内部の色補正機能によって補正して本来の可視光を反射させていない場合の撮影画像と同等の視感特性を維持することが可能となる。

ここに「誘電体多層薄膜層」は誘電体薄膜の多層構造体である。誘電体薄膜は親水性或いは非親水性の無機化合物であって、例えばＴｉＯ₂（二酸化チタン）、Ｔａ₂Ｏ5（五酸化タンタル）、ＺｒＯ₂（酸化ジルコン）、Ａｌ₂Ｏ3（酸化アルミニウム）、Ｎｂ₂Ｏ5（五酸化ニオブ）、ＳｉＯ₂（酸化ケイ素）、ＭｇＦ₂（フッ化マグネシウム）等が挙げられる。誘電体多層薄膜層の各膜厚は一般に数十ｎｍ〜数百ｎｍのオーダーとなる。
また、「透過性金属薄膜層」は例えば金、銀、プラチナのような酸化されにくい金属光沢を有する金属のごく薄い膜構造体をいう。一般に透過性を有する金属薄膜層の膜厚は数ｎｍ〜数十ｎｍのオーダーとなる。
これら誘電体多層薄膜層及び透過性金属薄膜層の成膜方法に特に限定的な意味はないが一般的には蒸着法やスパッタリング法で成膜されることが好ましい。
また、「直接あるいは他のコート層を介して」とは可視光反射膜と基材としてのレンズ又はカバーガラスとの密着性に問題がある場合に密着性を向上させるコート層を介する場合も含む意味である。他のコート層とは例えばレンズ基材表面に形成されたハードコート膜等が該当する。ハードコート膜としてはオルガノシロキサン系ハードコート膜が好ましい。オルガノシロキサン系ハードコート膜はオルガノシロキサン系樹脂と無機酸化物微粒子から構成されている。ハードコート膜はコート用のハードコート液に浸漬し、その後公知の方法にて溶媒を蒸発させて形成される。ハードコート液は水又はアルコール系の溶媒にオルガノシロキサン系樹脂と無機酸化物微粒子ゾルを混合させた溶液である。
「レンズ」あるいは「カバーガラス」の素材は有機系あるいは無機系の両方を含むものとする。従って「カバーガラス」とあるもののこの概念にはプラスチックも含むものとする。

また、請求項２に記載の発明では請求項１に記載の発明の構成に加え、前記可視光反射膜はレンズ又はガラスの裏面に形成されていることをその要旨とする。
このような構成とすれば、通常の使用状態で可視光反射膜の表面に接触することがないため、可視光反射膜が汚れたり傷ついたりするおそれが無くなる。
また、請求項３に記載の発明では請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記レンズ又は前記ガラスの前面には反射防止膜が形成されていることをその要旨とする。
このような構成とすれば、レンズ又は前記ガラスの前面での可視光の反射が低減されることとなり可視光反射膜に達する可視光の総量が増加するため、可視光反射膜での反射光のコントラストが向上することとなる。

また、請求項４に記載の発明では請求項１〜３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記色補正機能とはホワイトバランス機能であることをその要旨とする。
ここに、電子撮像機器は色補正機能として一般的にカラーマトリックス回路が組み込まれている。カラーマトリックス回路はＲ（レッド）Ｇ（グリーン）Ｂ（ブルー）の三原色を３次元ベクトルの積として表したもので、基準となるＲＧＢに対して所定のパラメータを用いた行列変換によってＲＧＢの値を決定するものである。カラーマトリックス回路では適性なパラメータを設定できれば上記欠落した波長域の可視光を補うような計算が正確にできるため補正後の撮影画像をより実際の視感特性に近いものとすることが可能である。しかし、反射光についてカラーバリエーションを設定する場合には個別にパラメータを機器内に組み込まなければならないという繁雑さがある。
一方、ホワイトバランス機能は色の違いを色温度に基づいて判断するとしたものであって、基準とされる白色の色温度と測定される画像の白色の色温度との違いを比較して色温度の差に基づいて画像の色を補正する比較回路によって実行される機能である。従って、前もってパラメータを設定する必要がなく、カラーバリエーションを設定する場合に対応しやすいというメリットがある。
また、請求項５に記載の発明では請求項４に記載の発明の構成に加え、前記可視光反射膜で反射される可視光域にある光を７０％より高い反射率としないようにしたことをその要旨とする。
ホワイトバランス機能では上記のようにパラメータを設定する必要はないものの、測定するデータとしてある波長域の欠落割合があまり大きいとその波長域のデータが不足して白色について正確な補正ができなくなってしまう可能性がある。特に１００％の反射率とした波長域が持続する領域を有する設計の可視光反射膜では測定データとしてまったく取り込まれない部分が多いため補正は困難である。また、１００％ではなくとも７０％程度の反射率、つまり３０％程度の透過率ではその傾向が大きい。一方で可視光反射膜としては例えば５０％程度の反射率であっても十分反射膜として認識できるため、可視光反射膜の反射率は７０％より高くしない設計が好ましい。
また、請求項６に記載の発明では請求項１〜５のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記可視光反射膜は保護膜によって覆われていることをその要旨とする。
保護膜としては上記のようなハードコート膜が想定される。

上記各請求項に記載の発明によれば、レンズ又はカバーガラスに形成された可視光反射膜によって可視光の一部を反射させて所望の可視光の反射色とすることができる。そして反射させることで欠落する波長域の可視光は電子撮像機器内部の色補正機能によって補正されるため本来の可視光を反射させていない場合の撮影画像と同等の視感特性を維持することが可能となる。

本発明の実施の形態として例えば図１に示すようなデジタルスチルカメラ１によって実現される。デジタルスチルカメラ１は最前面にレンズカバー２が配置され、その後方に複数のレンズから構成される光学系３が配置されている。本実施の形態のレンズカバー２はアクリル製とされている。デジタルスチルカメラ１の筐体４内には信号処理回路５、ホワイトバランス回路６、カラーマトリックス回路７が配設されている。本実施の形態では本発明とは直接関係のない記録部、モニター、制御回路等は図示を省略する。
本実施の形態では光学系３の最前列の凸レンズ３ａの裏面（筐体側）に対して図２に示すような可視光反射膜５が成膜されている。尚、図２は可視光反射膜５の厚さが誇張されて図示されている。可視光反射膜５は下記実施例のような誘電体多層薄膜層又は透過性金属薄膜層を既知の方法で成膜させた可視光を鏡面反射させる膜体である。本実施の形態の可視光反射膜５では可視光域の光を部分的に反射させて鏡面としている。
光学系３の後方には視感度補正フィルタ８を介してＣＣＤ素子からなるＣＣＤイメージセンサ９が配設されている。視感度補正フィルタ８は分光感度特性を人間の目の特性と同等の色合いとするために配置されている。つまり、取り込んだ光について可視光域の波長域に特化した感度特性に補正するものである。

光学系３から取り込まれた画像はＣＣＤイメージセンサ９によって電気信号化され信号処理回路５において画像データとして処理される。ＣＣＤイメージセンサ９によって取り込まれた段階でデータはＲＧＢの三原色に色分解されているため、信号処理回路５においては画像データはカラーマトリックス回路７によって基本的な色が再現され、ホワイトバランス回路６によって基準となる白色に対して補正処理がなされより正しい色の再現が実現されることとなっている。
このように構成することによって、一部の可視光を鏡面反射させてＣＣＤイメージセンサ９に達する可視光が一部欠落してもホワイトバランス回路６あるいはカラーマトリックス回路７によって補正して撮影画像と同等の視感特性を維持した画像を得ることが可能である。また可視光反射膜５によって光学系３から筐体４側が目視されることがなく、このような可視光反射膜５を有する凸レンズ３ａがデジタルスチルカメラ１全体のデザインに貢献することとなる。
また、実施の形態としては図３に示すように、レンズカバー２の裏面に対して可視光反射膜５を成膜するようにしてもよい。レンズカバー２はアクリル製であるため、直接可視光反射膜５を成膜する際の密着性が劣る。そのため、本実施の形態ではハードコート層１１を介して可視光反射膜５が成膜されている。尚、図３は可視光反射膜５及びハードコート層１１の厚さが誇張されて図示されている。
また、可視光反射膜５は凸レンズ３ａの表面あるいはレンズカバー２の表面に成膜させることも可能であるが、その場合には保護層としてハードコート層によって被覆することが好ましい。

実施例１として図４及び表１に上記実施の形態に適用可能な誘電体多層薄膜層からなる可視光反射膜の設計例を示す。実施例１はライトブルーの鏡面反射を呈するように設計された可視光反射膜である。
この実施例１によってシミュレーションした結果を表６及び表７に示す。

実施例２として図５及び表１に上記実施の形態に適用可能な誘電体多層薄膜層からなる可視光反射膜の設計例を示す。実施例１はブルーの鏡面反射を呈するように設計された可視光反射膜である。
この実施例２によってシミュレーションした結果を表６及び表７に示す。

実施例３として図６及び表１に上記実施の形態に適用可能な誘電体多層薄膜層からなる可視光反射膜の設計例を示す。実施例３は紫の鏡面反射を呈するように設計された可視光反射膜である。紫は紫系の波長では十分な反射色が得られないため青系と赤系の波長を混ぜることで発色させている。
この実施例３によってシミュレーションした結果を表６及び表７に示す。

実施例１として図７及び表１に上記実施の形態に適用可能な誘電体多層薄膜層からなる可視光反射膜の設計例を示す。実施例４はピンクの鏡面反射を呈するように設計された可視光反射膜である。ピンクも青系と赤系の波長を混ぜることで発色させている。
この実施例４によってシミュレーションした結果を表６及び表７に示す。

実施例５として図８及び表１に上記実施の形態に適用可能な誘電体多層薄膜層からなる可視光反射膜の設計例を示す。実施例５はオレンジの鏡面反射を呈するように設計された可視光反射膜である。オレンジは黄系と赤系の波長を混ぜることで発色させている。
この実施例５によってシミュレーションした結果を表６及び表７に示す。

実施例６として図９及び表１に上記実施の形態に適用可能な誘電体多層薄膜層からなる可視光反射膜の設計例を示す。実施例６は黄色の鏡面反射を呈するように設計された可視光反射膜である。
この実施例６によってシミュレーションした結果を表６及び表７に示す。

実施例７として図１０及び表２に上記実施の形態に適用可能な誘電体多層薄膜層からなる可視光反射膜の設計例を示す。実施例７はブルーの鏡面反射を呈するように設計された可視光反射膜である。実施例７は特に青色の波長域（４００〜５００ｎｍ）において９５％以上の反射率とするとともに青色の波長域において持続的に１００％の反射率となる領域ができるように設計した。
この実施例７によってシミュレーションした結果を表６及び表７に示す。

実施例８として図１１及び表３に上記実施の形態に適用可能な誘電体多層薄膜層からなる可視光反射膜の設計例を示す。実施例８はシルバーの鏡面反射を呈するように設計された可視光反射膜である。
この実施例８によってシミュレーションした結果を表６及び表７に示す。

実施例９として図１２及び表４に上記実施の形態に適用可能な誘電体多層薄膜層からなる可視光反射膜の設計例を示す。実施例９は青色の鏡面反射を呈するように設計された可視光反射膜である。
この実施例９によってシミュレーションした結果を表６及び表７に示す。

実施例１０として図１３及び表５に上記実施の形態に適用可能な誘電体多層薄膜層からなる可視光反射膜の設計例を示す。実施例１０は赤色の鏡面反射を呈するように設計された可視光反射膜である。
この実施例１０によってシミュレーションした結果を表６及び表７に示す。

表６に実施例１〜実施例１０の可視光反射膜を通した撮影画像についてホワイトバランス機能によって補正を行った結果を示す。
ホワイトバランス機能による画像の補正については実際のデジタルスチルカメラのレンズ前面に実施例１〜実施例１０の可視光反射膜を成膜したフィルターを配置して当該デジタルスチルカメラの自動ホワイトバランス機能を利用した。撮影対象は普通紙にカラープリンターによって印刷したカラー図形を撮影することとした。撮影条件としては蛍光灯と自然光（太陽光）の下での撮影対象の撮影画像を、それぞれ自動ホワイトバランス機能によって補正処理を行った場合を「有」とし、と補正処理を行わない場合を「無」としてその結果を表示した。
確認方法は実際の視感特性を維持できている（変色がない）場合を○、わずかに実際の視感特性とずれがある（わずかな変色）場合を△、実際の視感特性と大きく異なる（変色が大きい）場合を×として表した。
また、表７に実施例１〜実施例１０の可視光反射膜を通した撮影画像についてカラーマトリックス機能によって補正を行った結果を示す。
カラーマトリックス機能による画像の補正については上記と同じデジタルスチルカメラの画像補正機能をすべて解除した状態で撮影した画像をパソコンに取り込み、カラー修正機能を有する画像編集用ソフトを利用してパソコンのモニター上で補正をした。撮影についての各条件は上記と同様である。

その結果として、ホワイトバランス機能及びカラーマトリックス機能を利用することで概ね可視光反射膜で欠落した波長を補った補正画像を得ることができた。但し、実施の形態７のように反射率１００％近い領域を持続的に有する可視光反射膜となっておりホワイトバランス機能及びカラーマトリックス機能の両方の機能によって補正をかけたにも関わらず十分ではなかった。また、実施例８では４５０ｎｍ付近で６０％強の反射率となっているため、ホワイトバランス機能での補正は若干十分ではないという知見が得られた。また、実施例９では４００ｎｍ付近で７０％強の反射率となっているためホワイトバランス機能での補正が十分ではなかった。実施例９はカラーマトリックス機能でも太陽光での画像再現は若干十分ではなかった。
また、実施例１０では７０ｎｍ付近で７０％の反射率となっているためカラーマトリックス機能での補正が十分ではなかった。

本発明における実施の形態のデジタルスチルカメラのイメージ図。実施の形態においてレンズ裏面に成膜された可視光反射膜を説明するイメージ図。実施の形態においてレンズカバー裏面に成膜された可視光反射膜を説明するイメージ図。実施例１の可視光反射膜反射特性を示すグラフ。実施例２の可視光反射膜反射特性を示すグラフ。実施例３の可視光反射膜反射特性を示すグラフ。実施例４の可視光反射膜反射特性を示すグラフ。実施例５の可視光反射膜反射特性を示すグラフ。実施例６の可視光反射膜反射特性を示すグラフ。実施例７の可視光反射膜反射特性を示すグラフ。実施例８の可視光反射膜反射特性を示すグラフ。実施例９の可視光反射膜反射特性を示すグラフ。実施例１０の可視光反射膜反射特性を示すグラフ。

符号の説明

３ａ…凸レンズ、２…レンズカバー、５…可視光反射膜。

Claims

レンズ又は同レンズの前面に配置されたカバーガラスの表面及び裏面の少なくとも一方に直接あるいは他のコート層を介して誘電体多層薄膜層又は透過性金属薄膜層からなる可視光反射膜を形成し、可視光の一部を反射させるようにするとともに、反射されずに透過した光に基づいて色補正機能によって撮影した画像を撮影環境に対応した適正な色状態に補正するようにしたことを特徴とする電子撮像機器。
前記可視光反射膜は前記レンズ又は前記ガラスの裏面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子撮像機器。
前記レンズ又は前記ガラスの前面には反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の電子撮像機器。
前記色補正機能とはホワイトバランス機能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子撮像機器。
前記可視光反射膜で反射される可視光域にある光は７０％より高い反射率としないことを特徴とする請求項４に記載の電子撮像機器。
前記可視光反射膜は保護膜によって覆われていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電子撮像機器。