JP5121443B2 - 撮像装置及び光学フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、例えば撮像素子における被写界像の擬似信号による偽色発生を抑制するために撮像素子と撮影レンズとの間に配置される光学ローパスフィルタを有する撮像装置及び光学フィルタに関する。

従来、ＣＣＤやＣＭＯＳ等よりなる撮像素子へ被写体像を形成する撮像光学系においては、被写体光の高空間周波数成分を制限し、擬似信号の発生に伴う被写体による光とは異なる色成分を除去するために、光学ローパスフィルタが用いられている。この光学ローパスフィルタとして、複数枚で構成される水晶板等による複屈折作用を利用したものが広く使われている。

水晶板は屈折率の異方性がさほど大きくなく、制限すべき所定の空間周波数を得るためには、水晶板の厚さが通常１ｍｍ程度必要となる。従来は２枚の複屈折水晶板とその中間に配置したλ／４波長板の計３枚の水晶にてローパスフィルタを構成し、更に赤外カットフィルタを貼り合わせて保持枠に固着していた。このために、トータルの厚みが厚くなり、その結果、機器の小型化や軽量化を阻害するばかりでなく、収差やゴースト等の光学的性能の低下の要因ともなっていた。

また、ニオブ酸リチウム等の屈折率の異方性が大きい材料が知られている。この材料の場合は屈折率の異方性が大きいので、制限すべき所定の空間周波数を得るための厚みは水晶に比べて極めて薄くすることができる。しかしながら、反面、厚み加工上あるいは貼り合わせ加工上の技術的困難さがあり、その結果、コストが高くなるという欠点がある。

一方、高分子製光学ローパスフィルタに関する技術が特許文献１に開示されている。この技術は、光学異方性高分子フィルムに関するものであり、水晶と同じように複屈折作用を持つ。

また特許文献２では、光学ローパスフィルタの複屈折板から射出された射出光の偏光状態を略円偏光に変換するために、通常用いられる水晶からなるλ／４波長板の代わりに偏光解消作用を持つポリイミドフィルムを適用する技術が開示されている。

更には赤外吸収ガラスと同等の光学性能を持つ、赤外線吸収剤を含有したアクリル系樹脂、いわゆる赤外線吸収フィルムも商品化されている。

上記特許文献１、２のフィルム状フィルタ及び赤外線吸収フィルムは製造が容易であり、これらを用いた赤外吸収フィルタを含む光学ローパスフィルタは、小型化、軽量化を図ることができるとともに、コスト的にも有利と言えるものである。

しかしながら、上記のような樹脂製フィルムを用いた光学フィルタの場合、耐環境性（特に耐湿性）において問題がある。即ち、石英等の結晶材料と比較して樹脂基板は湿気を吸収し易いため、樹脂基板が露出していると湿気を含んで光学性能に影響が出やすく、光学フィルタとしての性能劣化を生じやすい。この問題に対し、特許文献３では、光学異方性高分子フィルム（樹脂基板）を透明ガラスや赤外吸収ガラス等の耐湿性を持った光学部材で挟み込むことで耐環境性を向上させた提案がなされている。

また、光学フィルタを構成する光学樹脂フィルム面上に反射防止用の蒸着膜をコーティングした場合、該膜の密着性がガラス、水晶に比べて劣り、剥れ易いという問題もある。特許文献３のように外界に対しフィルム面を露呈させない構成をとることは反射防止コートをフィルム面に施す必要性がなくなるため、この問題に対しても有効な手段となっている。

特開平０８−１２２７０８号公報 特開平１０−１８６２８４号公報 特開２００４−３０１８９１号公報

一般的に撮像素子の画素に対応したカラーフィルタの配列は、ＲＧＢＧの４画素から成るベイヤー配列を基本としている。この場合、光学ローパスフィルタにスポットの１点ビームを入射させたとき、４点のビームに分離する、いわゆる４点点像分離を行う光学ローパスフィルタの構成によって撮影画像における偽色の発生を軽減している。

図７は、４点の点像分離を行うために４枚の光学部材を貼り合わせた一般的な光学ローパスフィルタの構成を示したものである。

７００は水晶等の複屈折材料であり、ここでは左右方向に２点分離するための回転角０°の複屈折水晶板を用いている。７０２は赤外吸収フィルタであり、ＣＣＤ等の撮像素子の分光感度と人間の視感度を概一致させるためのものである。７１０はいわゆる水晶製のλ/４波長板であり、複屈折水晶板７００で直線偏光となった被写界光の偏光解消を行う。最後に被写界光は回転角９０°の複屈折水晶板７０６ｃを通ることで上下方向に点像分離がなされ、撮像素子７０６には最終的に４点分離の被写界光が入射することとなり、ローパス効果による撮影画像の偽色発生を軽減している。なお、７１１は撮像素子７０６のチップ部７０６ａをセラミックパッケージ７０６ｂ内部に封止するためのカバーガラスである。

このような構成において複屈折材料７００の表面に、既述した複屈折効果をもつ光学異方性高分子フィルム、偏光解消効果を持つポリイミドフィルム、さらには赤外吸収効果を持つ赤外線吸収フィルムを適用した場合、耐環境性に問題が生じる。即ち、耐環境性に問題のある樹脂フィルムの表面が外界に露呈することになり、信頼性の問題で採用が困難となってしまうという問題があった。

また、フィルム素材そのものが水晶等に比べて柔らかいため、傷、欠陥が発生し易く、組立て時の取り扱いに注意を要するという問題も同時に抱えていた。

本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであり、フィルム状樹脂フィルタを採用することにより撮像装置の小型化、軽量化、低コスト化を図るとともに、耐環境性、組立て時の取り扱い性を向上させることを目的とする。

本発明の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子よりも前方に位置する第一の光学部材と、前記第一の光学部材と前記撮像素子との間に位置する第二の光学部材と、前記第一の光学部材を弾性保持するとともに、前記第二の光学部材を前記第一の光学部材に対向するように固定保持することで、前記第一の光学部材と前記第二の光学部材との間に密閉空間を形成する保持部材と、前記第一の光学部材に振動を与える振動素子と、前記第二の光学部材の表面に接合されるフィルム状樹脂フィルタとを有し、前記フィルム状樹脂フィルタは前記第二の光学部材の表面よりも小さく形成され、前記保持部材は前記フィルム状樹脂フィルタの接合されていない前記第二の光学部材の表面を保持することを特徴とする。

本発明によれば、フィルム状樹脂フィルタを採用することにより撮像装置の小型化、軽量化、低コスト化を図るとともに、耐環境性、組立て時の取り扱い性を向上させることができる。このような本発明は、異物の除去のために光学部材の一部を加振する撮像装置に用いられて特に好適である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した撮像装置であるデジタルカメラ（デジタル一眼レフカメラ）の概略構成を示す図である。同図において、１０１はＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、本デジタルカメラの動作はこのＣＰＵ１０１により制御される。

１０５は撮影レンズ系に含まれる撮影レンズであり、撮影被写界光を撮像素子１０６上に被写体光学像として結像させる。１０６はＣＣＤに代表される撮像素子であり、被写体光学像を光電変換する。１３３は撮影レンズ１０５から撮像素子１０６に到達する撮影被写界の光量を制御するフォーカルプレーンシャッタ（以下、シャッタと称する）である。

１２１は半透過主ミラー、１２２はサブミラーであり、撮影レンズ１０５からの撮影被写界光はその一部が半透過主ミラー１２１、サブミラー１２２によって公知の位相差方式焦点検出ユニットに導かれる。これにより、撮影レンズ１０５で結像された被写界光のピントが撮像素子１０６の受光面に対してどの方向に、どれ位ずれているかを、いわゆるデフォーカス量として検出することができる。

ここで位相差方式焦点検出ユニットについて説明する。１２３はフィールドレンズ、１２４は２次結像レンズ、１１９は焦点検出用のＣＣＤラインセンサであり、ファインダ画面上の縦横３×５の計１５ヶ所からなる領域の焦点検出が可能となっている。上記検出されたデフォーカス量に対して、撮影レンズ本体のレンズ駆動敏感度（レンズ固有の制御の細かさ）を考慮し、ＣＰＵ１０１は撮影レンズ駆動部１２５に撮影レンズ１０５の駆動のための駆動量パルスを送る。そして、撮影レンズ駆動部１２５は送られてきたパルスに応じてパルスモータを駆動させ、撮影レンズ１０５を合焦位置に駆動させることで自動焦点調節を行う。

１２８は撮影レンズ１０５の撮像素子１０６結像面と等価の結像面に置かれたピント板であり、撮影レンズ１０５を通った撮影被写界光は半透過主ミラー１２１で反射されピント板１２８に結像する。１２７は像反転させるための光学反転手段であるペンタプリズムである。１２６は接眼レンズであり、この接眼レンズ１２６を通じて撮影者はピント板１２８に結像した被写界像を見ることができ、いわゆるＴＴＬ方式の光学ファインダ構成となっている。

１３０は結像レンズである。１３１は撮影被写界の可視光の輝度を測定する測光センサである。結像レンズ１３０によって、ピント板１２８上に結像された被写界像が測光センサ１３１上に２次結像される。測光センサ１３１は、縦×横、各々３×５に分割された受光領域を有しており、カメラのファインダ視野（被写界領域）の主要領域を３×５の領域に分割して測光することができる。１３２はＴＦＴカラー液晶からなる表示部である。

１は撮像素子１０６の前方に配置されたユニット化された光学フィルタであり、透過する光束の高周波成分を減衰するとともに、光束の赤外波長成分をカットする。撮影レンズ側最前面に配置された複屈折水晶板３００は塵埃等の異物除去のために振動する機能が持たされている。この光学フィルタ１の詳細は後述する。

このようにしたデジタルカメラでは、撮影者がレリーズＳＷ１１４（図２参照）を押すと、半透過主ミラー１２１は撮影レンズ１０５の光路外に退避し、撮影レンズ１０５によって集光された撮影被写界光はシャッタ１３３で光量制御がなされる。そして撮影被写界光は撮像素子１０６によって被写界像として光電変換処理された後、画像データとしてフラッシュメモリ等の記録媒体に記録される一方、撮影済み画像として表示部１３２に表示される。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るデジタルカメラの概略構成を示す電気ブロック図である。なお、図１に示した構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

同図において、１０１は前述のＣＰＵである。ＣＰＵ１０１には、制御プログラムを記憶しているＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１０２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１０３が接続される。ＣＰＵ１０１には更に、データ格納手段１０４、画像処理部１０８、ＬＣＤ制御部１１１、レリーズＳＷ１１４、振動回路部１０９が接続される。またＣＰＵ１０１には更に、電源を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ１１７、測光センサ１３１、焦点検出制御部１２０、撮影レンズ駆動部１２５が接続される。

画像処理部１０８には、撮像素子制御部１０７、撮像素子１０６が接続される。撮像素子１０６は、例えば有効画素数約５００万画素（２５６０×１９２０）を有する。

ＬＣＤ制御部１１１には、表示駆動部１１２、表示部１３２が接続される。表示部１３２は、撮像素子１０６で撮像された画像を縦横各々１／８に間引き処理された３２０×２４０の画像を表示する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７には、電池１１６から電源が供給される。

振動回路部１０９には、振動素子３０５が接続される。振動素子３０５は、例えばピエゾ圧電素子からなり、光学フィルタ１の撮影レンズ側最前面に配置された複屈折水晶板３００に接着固定され、塵埃等の異物除去のために加振する。ＣＰＵ１０１が振動回路部１０９に命令を行って振動制御を行う。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２内の制御プログラムに基づいて各種制御を行う。これらの制御の中には、例えば画像処理部１０８から出力された撮影画像信号を読み込み、ＲＡＭ１０３へＤＭＡ転送を行う処理、同様にＲＡＭ１０３よりＬＣＤ制御部１１１へデータをＤＭＡ転送する処理等がある。また、画像データをＪＰＥＧ圧縮しファイル形式でデータ格納手段１０４へ格納する処理等もある。更にＣＰＵ１０１は、撮像素子１０６、撮像素子制御部１０７、画像処理部１０８、ＬＣＤ制御部１１１等に対してデータ取り込み画素数やデジタル画像処理の変更指示を行う。

焦点検出制御部１２０には、前述の焦点検出用の一対の焦点検出ＣＣＤセンサ（ＣＣＤラインセンサ）１１９が接続される。焦点検出制御部１２０は、これらＣＣＤラインセンサ１１９から得た電圧をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ１０１に送る。また、ＣＰＵ１０１の指示に基づいて、焦点検出制御部１２０はＣＣＤラインセンサ１１９の蓄積時間とＡＧＣ（オートゲインコントロール）の制御も行う。

ＣＰＵ１０１は、焦点検出制御部１２０から送られてきた信号を処理することで、主要被写体に対する現在の焦点検出状態から主要被写体が合焦に至るためのレンズ駆動量を算出し、撮影レンズ駆動部１２５に対し指示を与える。撮影レンズ駆動部１２５は該指示に基づいて撮影レンズの中の焦点調節レンズを移動させることで主被写体にピントを合わせることが可能となる。

前述の測光センサ１３１は、被写界の輝度を検出してＣＰＵ１０１に信号を送り、ＣＰＵ１０１はこの輝度情報に基づいてカメラの露光量を算出し、シャッター秒時、撮影レンズの絞り値のいずれかあるいは両方を決定する。

また、レリーズＳＷ１１４の操作に伴う撮影動作の指示、更に、各素子への電源の供給をコントロールするための制御信号を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７に対して出力する処理等も、ＣＰＵ１０１の制御に基づいて行われる。

ＲＡＭ１０３は、画像展開エリア１０３ａ、ワークエリア１０３ｂ、ＶＲＡＭ１０３ｃ、一時退避エリア１０３ｄを備える。画像展開エリア１０３ａは、画像処理部１０８より送られてきた撮影画像（ＹＵＶデジタル信号）やデータ格納手段１０４から読み出されたＪＰＥＧ圧縮画像データを一時的に格納するためのテンポラリバッファとして使用される。また、画像圧縮処理、解凍処理のための画像専用ワークエリアとしても使用される。ワークエリア１０３ｂは、各種プログラムのためのワークエリアである。ＶＲＡＭ１０３ｃは、表示部１３２へ表示する表示データを格納するＶＲＡＭとして使用される。一時退避エリア１０３ｄは、各種データを一時退避させるためのエリアである。

データ格納手段１０４は、ＣＰＵ１０１によりＪＰＥＧ圧縮された撮影画像データ、あるいはアプリケーションより参照される各種付属データ等をファイル形式で格納しておくためのフラッシュメモリである。

撮像素子制御部１０７は、撮像素子１０６に転送クロック信号やシャッタ信号を供給するためのタイミングジェネレータ、撮像素子出力信号のノイズ除去、ゲイン処理を行うための回路を含む。更には、アナログ信号を１０ビットデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路等も含む。

画像処理部１０８は、撮像素子制御部１０７より出力された１０ビットデジタル信号をガンマ変換、色空間変換、ホワイトバランス、ＡＥ、フラッシュ補正等の画像処理を行い、ＹＵＶ（４：２：２）フォーマットの８ビットデジタル信号出力を行う。

ＬＣＤ制御部１１１は、画像処理部１０８から転送されたＹＵＶデジタル画像データ、又はデータ格納手段１０４の画像ファイルに対してＪＰＥＧの解凍を行ったＹＵＶデジタル画像データを受け取り、ＲＧＢデジタル信号へ変換し表示駆動部１１２へ出力する。表示駆動部１１２は、表示部１３２を駆動するための制御を行う。

レリーズＳＷ１１４は、撮影動作の開始を指示するためのスイッチである。このレリーズＳＷ１１４は不図示のレリーズボタンの押下圧によって２段階のスイッチポジションが有る。１段目のポジション（ＳＷ１−ＯＮ）の検出で、ホワイトバランス、ＡＥ等のカメラ設定のロック動作が行われ、２段目のポジション（ＳＷ２-ＯＮ）の検出で、被写界画像信号の取り込み動作が行われる。

電池１１６は、リチャーチャブルの２次電池あるいは乾電池である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７は、電池１１６からの電源供給を受け、昇圧、レギュレーションを行うことにより複数の電源を作り出し、ＣＰＵ１０１を初めとする各素子に必要な電圧の電源を供給する。このＤＣ／ＤＣコンバータ１１７はＣＰＵ１０１からの制御信号により、各々の電圧の供給開始、停止を制御できるようになっている。

ここで、図３を用いて図１に示した光学フィルタ１の詳細な説明を行う。図３は、光学フィルタ１及び撮像素子１０６まわりの拡大図である。本実施形態では、撮像素子のカラーフィルタの配列（ベイヤー配列）における撮影画像の偽色発生を抑制するために４点点像分離を行う光学ローパスフィルタ構成を採用している。このような構成により、撮影レンズ１０５から導かれる光束の高周波成分を減衰するとともに、光束の赤外波長成分をカットする。

３００は回転角０°の複屈折水晶板であり、被写界像を水平方向に２つに分離する（水平２点分離）。本実施形態では、この複屈折水晶板３００が本発明でいう第一の光学部材に対応する。水晶の複屈折作用による点像分離幅は水晶１ｍｍにつき約５．８７μであることから、必要な分離幅を得るためには、水晶の厚みをこの値に比例倍することによって容易に算出できる。

３０２は赤外吸収ガラス（赤外吸収フィルタ、赤外カットフィルタ）であり、撮像素子１０６の分光感度と人間の視感度を概一致させるためのものである。本実施形態では、この赤外吸収ガラス３０２が本発明でいう第二の光学部材に対応する。

３０１はポリイミドでできたλ／４波長板の効果を持つフィルム状樹脂フィルタであり、複屈折水晶板３００によって直線偏光となった被写界光の偏光解消を行う（位相差解消作用を奏する）。フィルム状樹脂フィルタ３０１は、赤外吸収ガラス３０２の前面に接合され、フィルム状樹脂フィルタ３０１の非接合面（撮影レンズ１０５側）は複屈折水晶板３００に対向する形態で配置固定されている。従来、偏光解消板には水晶を用いるのが通常であるが、ポリイミドフィルムを用いた場合、厚みを水晶の数分の一、約０．１ｍｍ程度にできるのでカメラのスペース効率が良い。また、偏光解消の波長依存性がほぼ無いので、偽色防止の効果も優れている。更に最大のメリットとしては、デジタルカメラの低価格化が実現できることにある。

３０３はフィルタ保持手段であるところのフィルタ保持部材であり、複屈折水晶板３００及び赤外吸収ガラス３０２を保持する。フィルタ保持部材３０３には、複屈折水晶板３００が弾性部材３０４を介して押圧保持され、赤外吸収ガラス３０２はその前面が複屈折水晶板３００と対向する形態で固定される。３０４はエラストマー（高分子物質）等からなる弾性部材である。

１０６ｃは回転角９０°の複屈折水晶板であり、被写界像を上下方向に２つに分離する（水平２点分離）。複屈折水晶板１０６ｃは、セラミックパッケージ１０６ｂに接着されることで撮像素子１０６のチップ部１０６ａを保護する。

３０７は粘着シートであり、複屈折水晶板３００、フィルム状樹脂フィルタ３０１及び赤外吸収ガラス３０２を含む光学フィルタ１と複屈折水晶板１０６ｃとの間を密着固定し、塵埃等の異物が入らないようにする。

３０５は複屈折水晶板３００上端部に接着固定された振動素子であり、該複屈折水晶板３００を加振して振動させることにより、複屈折水晶板３００の撮影レンズ１０５側の表面に付着する塵埃等の異物を除去する。本実施形態の振動素子３０５は、圧電体と内部電極とを交互に積層してなる積層型のピエゾ圧電素子であり、積層方向により大きな振幅（変位）を発生するため、複屈折水晶板３００を撮影光軸に直交する方向に大きく振動変位させることができる。

３０６はバネ性（付勢力）を有する金属板から成る押圧部材であり、押圧部材３０６が複屈折水晶板３００を弾性部材３０４に押圧することにより、複屈折水晶板３００はフィルタ保持部材３０３に対し浮遊保持（押圧保持）される。これにより振動素子３０５の伸縮に追従した複屈折水晶板３００の振動が許容されるとともに、振動により複屈折水晶板３００が傷つくことが防止される。また、同時に複屈折水晶板３００は、周囲四辺の近傍で、フィルタ保持部材３０３に対して弾性部材３０４を介して隙間がないように密閉されることとなる。したがって、フィルム状樹脂フィルタ３０１は、フィルタ保持部材３０３が複屈折水晶板３００及び赤外吸収ガラス３０２を保持した状態において、これら複屈折水晶板３００と赤外吸収ガラス３０２との間に形成される密閉状態の空間に配置されることとなる。

複屈折水晶板３００の撮影レンズ側の面には撮影画像の色再現性を向上させるためにＵＶ−ＩＲカットコートが施されている。また、複屈折水晶板３００の裏面、非接合面であるフィルム状樹脂フィルタ３０１の撮影レンズ側の面、赤外吸収ガラス３０２の撮像素子側の面、更には撮像素子に接着されている複屈折水晶板１０６ｃの両面には反射防止（ＡＲ）コートが施されている。

以上のような光学フィルタ構造を採用することによって、フィルム状樹脂フィルタ３０１の吸湿による光学特性の悪化、更には表面に施された反射防止コートの剥れに起因する耐環境性といった問題を大幅に軽減することが可能となる。

また、組立て作業上においても傷の付き易いフィルム状樹脂フィルタ３０１は、一度組立ててしまえば光学フィルタ内部に収まることになるので、その後のカメラ組立て工程において光学フィルタの取り扱いが容易になる。

更に、フィルム状樹脂フィルタ３０１は、振動対象となる複屈折水晶板３００を除き、撮像素子のチップ部１０６ａから最も離れた位置に配置されるので、フィルム表面の傷、欠陥が目立ちにくいという効果も得ることができる。

なお、図３ではフィルム状樹脂フィルタ３０１と赤外吸収ガラス３０２は略同じ外形形状をもって接合されているが、フィルム状樹脂フィルタ３０１を若干小さくし、赤外吸収ガラス３０２がフィルタ保持部材３０３に直接接着されるようにしてもよい。この場合、フィルム状樹脂フィルタ３０１が配置される空間の密閉度をいっそう高め、耐環境性を向上させることができる。

次に、図４を用いて本実施形態に係るデジタルカメラの動作について説明を行う。まずステップＳ２００において、デジタルカメラの不作動状態から不図示の電源スイッチをＯＮにすると動作が開始される。

ステップＳ２０１において、塵埃等の異物除去のため、ＣＰＵ１０１は振動回路部１０９を介して振動素子３０５を制御し、光学フィルタ１のレンズ側最前面の複屈折水晶板３００を振動素子３０５によって加振する。

次にステップＳ２０２において、レリーズボタンが押し込まれてスイッチＳＷ１がＯＮされるまで待機する。ステップＳ２０２において、スイッチＳＷ１がＯＮされたことを検知すると、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３おいて、ＣＰＵ１０１は、測光センサ１３１より撮影被写界を３×５に分割した被写界輝度情報を得た後、メモリに記憶を行う。また、ステップＳ２０３の測光で得られた被写界輝度情報に基づいて、所定の測光アルゴリズム演算に従ってカメラの露出値である撮影レンズの絞り値とシャッタ秒時をカメラに内蔵されたプログラムより決定する。なお、測光センサ１３１から得られる各々３×５の輝度情報から最適露出値算出を行うアルゴリズムは、単純な加算平均でも良いし、下記ステップＳ２０６で決定される焦点検出領域に対応した測光領域に最大の重み付けを行った演算であっても良い。

次にステップＳ２０４において、ＣＰＵ１０１は、焦点検出領域選択モードが、手動モードに設定されているか否かの判定を行う。手動モードに設定されているならば、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６においては、撮影者が不図示のスイッチダイヤル操作で複数の焦点検出領域の内の１個を選択する任意選択が可能である。一方、焦点検出領域自動モードに設定されているならば、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５においては、公知の位相差方式焦点検出ユニットの１５個の焦点検出領域表示部に対応した焦点検出領域におけるデフォーカス量に基づいて、焦点検出領域自動選択サブルーチンによって前記複数の焦点検出領域内の１個を選択する。焦点検出領域自動選択のアルゴリズムとしてはいくつかの方法が考えられるが、多点ＡＦカメラでは公知となっている中央焦点検出領域に重み付けを置いた近点優先アルゴリズムが有効である。

以上のように焦点検出領域選択モードが、手動モード又は自動モードのいずれに設定されていても、結果的に一つの焦点検出領域が決定される。そして、ステップＳ２０５又はＳ２０６で決定された焦点検出領域にて得られた焦点検出ずれ量（デフォーカス量）とカメラに装着された撮影レンズ１０５のレンズ駆動敏感度から最終的に求めるべきレンズ繰り出し量が決定される。

次にステップＳ２０７において、ＣＰＵ１０１は、レンズ駆動を行う前の状態でＣＣＤラインセンサ１１９の信号に従って撮影レンズ駆動部１２５に信号を送って所定量だけ撮影レンズ１０５を駆動させる。一方で、ステップＳ２０５又はＳ２０６で決定された焦点検出領域に対応した焦点検出領域表示部（不図示）を点灯し、被写界領域のどこに撮影レンズ１０５の焦点が合っているのかの表示を行う。

次にステップＳ２０８において、スイッチＳＷ１がＯＮされているか否かを判定する。焦点が合っているのかの表示がなされることで、撮影者は合焦表示がなされた状態のファインダ視野を見て、引き続きスイッチＳＷ１をＯＮし続ける。

スイッチＳＷ１がＯＮされている場合は、ステップＳ２０９において、更にレリーズボタンが押し込まれてスイッチＳＷ２がＯＮされたか否かを判定する。ステップＳ２０９において、スイッチＳＷ２がＯＮされた場合、ステップＳ２１０において、ＣＰＵ１０１は不図示のシャッタ制御部、絞り駆動部、撮像素子制御部１０７にそれぞれ信号を送信して、公知の撮影動作を行う。

なお、ステップＳ２０８でスイッチＳＷ１がＯＦＦと判断された場合は、ステップＳ２０２に戻ってスイッチＳＷ１のＯＮ待ちの待機状態となる。また、ステップＳ２０９でスイッチＳＷ２がＯＮでなければ、ステップＳ２０８に戻ってスイッチＳＷ２のＯＮ待ちの待機状態となる。

ステップＳ２１０における撮影動作は、まず不図示のモータ制御部を介してモータに通電して半透過主ミラー１２１をアップさせ、撮影レンズ１０５の絞りを絞り込む。その後、シャッタ１３３のマグネットＭＧ−１に通電し、シャッタ１３３の先幕を開放することで撮像素子１０６への被写界光の蓄積を開始する。所定のシャッタ秒時経過後、マグネットＭＧ−２に通電し、シャッタ１３３の後幕を閉じることで撮像素子１０６への被写界光の蓄積を終了する。次にモータに再度通電し、ミラーダウン、シャッタチャージを行い、一連のシャッタレリーズシーケンスの動作（撮影動作）を終了する。このような動作により、撮像素子１０６には被写界像からの光量が蓄積されることになる。

ステップＳ２１０における撮影動作によって撮像素子１０６に露光された被写界像は光電変換され、画像処理部１０８にて約５００万画素（２５６０×１９２０）のデジタルデータに変換された後、画像展開エリア１０３ａへ一時的に格納される。

次にステップＳ２１１において、格納された２５６０×１９２０画素の全体画像デジタルデータを表示部１３２に表示するために縦横各々１／８に間引き処理された３２０×２４０画素の全体画像データに変換する。そして、表示用のＶＲＡＭ１０３ｃに再格納され、３２０×２４０画素の全体画像データを表示部１３２に表示し、撮影者は撮影された画像の全体像を確認することができる。一方、画像展開エリア１０３ａに格納された２５６０×１９２０画素の全体画像デジタルデータは、ＪＰＥＧ圧縮処理された後、画像データとしてデータ格納手段１０４によってコンパクトフラッシュ（登録商標）等の記録媒体に記録される。

次にステップＳ２１２において、再びスイッチＳＷ１の入力待ちの状態となり、その間全体画像を表示し続ける。入力がなされると、表示部１３２の全体画像表示を消灯し、ステップＳ２０９に戻り、スイッチＳＷ２の入力待ちとなり、スイッチＳＷ１の入力がないとステップＳ２０２に戻り、スイッチＳＷ１の入力待ちの状態で待機する。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図５を用いて説明する。なお、デジタルカメラの全体構成や動作は第１の実施形態と同様であり、以下では第１の実施形態との相違を中心に説明する。なお、第１の実施形態で説明した構成要素と同様の構成要素には同一の符号を付すとともに、その詳細な説明は省略する。

図５においては、３０２は赤外吸収ガラス（赤外吸収フィルタ、赤外カットフィルタ）であり、撮像素子１０６の分光感度と人間の視感度を概一致させるためのものである。本実施形態では、この赤外吸収ガラス３０２が本発明でいう第一の光学部材に対応し、赤外吸収ガラス３０２が塵埃等の異物の除去を行う振動対象となっている。

３１０は直線偏光となった被写界光の偏光解消を行うためのλ/４波長板である。本実施形態では、このλ/４波長板３１０が本発明でいう第二の光学部材に対応する。

３０９は複屈折効果を有する光学異方性高分子フィルム状樹脂フィルタ（複屈折フィルム）であり、被写界像を水平方向に２つに分離する（水平２点分離）。フィルム状樹脂フィルタ３０９は、λ/４波長板３１０の前面に接合され、フィルム状樹脂フィルタ３０９の非接合面（撮影レンズ１０５側）は赤外吸収ガラス３０２に対向する形態で配置固定されている。

本実施形態においても、フィルム状樹脂フィルタ３０９は、フィルタ保持部材３０３が赤外吸収ガラス３０２及びλ/４波長板３１０を保持した状態において、赤外吸収ガラス３０２とλ/４波長板３１０との間に形成される密閉状態の空間に配置される。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図６を用いて説明する。なお、デジタルカメラの全体構成や動作は第１の実施形態と同様であり、以下では第１の実施形態との相違を中心に説明する。なお、第１の実施形態で説明した構成要素と同様の構成要素には同一の符号を付すとともに、その詳細な説明は省略する。

図６において、３００は回転角０°の複屈折水晶板であり、被写界像を水平方向に２つに分離する（水平２点分離）。本実施形態では、この複屈折水晶板３００が本発明でいう第一の光学部材に対応し、複屈折水晶板３００が塵埃等の異物の除去を行う振動対象となっている。

３１０は直線偏光となった被写界光の偏光解消を行うためのλ/４波長板である。本実施形態では、このλ/４波長板３１０が本発明でいう第二の光学部材に対応する。

３０８は撮像素子の分光感度と人間の視感度を概一致させるためのフィルム状樹脂フィルタ（樹脂製赤外吸収フィルム）であり赤外吸収作用を有する。フィルム状樹脂フィルタ３０８には、具体的にはクレハ(株)のルミクルＵＣＦ等を用いることができる。フィルム状樹脂フィルタ３０８は、λ/４波長板３１０の前面に接合され、フィルム状樹脂フィルタ３０８の非接合面（撮影レンズ１０５側）は複屈折水晶板３００に対向する形態で配置固定されている。

本実施形態においても、フィルム状樹脂フィルタ３０８は、フィルタ保持部材３０３が複屈折水晶板３００及びλ/４波長板３１０を保持した状態において、複屈折水晶板３００とλ/４波長板３１０との間に形成される密閉状態の空間に配置される。

以上のように本実施形態では、２つの光学部材の間にフィルム状樹脂フィルタが配置されるようにして、該フィルタが外界に露出することを避けた。これによりフィルム状樹脂フィルタの耐環境性に対する問題が解消され、結果として、撮像装置の小型化、軽量化、低コスト化に有利な撮像装置を提供できる。また、フィルム状樹脂フィルタは一度組立ててしまえば光学フィルタ内部に収まるため、その取り扱いも容易となる。

また、フィルム状樹脂フィルタを撮像素子面から比較的離れた位置に配置できるので、フィルム状樹脂フィルタ表面の傷、欠陥が目立ちにくい効果も得ることができる。

そして特に、光学部材に付着する塵埃等の異物の除去を行うために、赤外吸収フィルタを含むローパスフィルタを構成する光学要素の一部を振動させる撮像装置において、異物除去機能を発揮しつつ、小型化等を図ることができる。即ち、外界に露呈された光学部材を振動させるとともに、複屈折作用、あるいは偏光解消作用、赤外吸収作用を有する光学樹脂フィルムを振動ユニットの密閉空間へ配置することが可能となるため、耐環境性に優れた状態での使用を実現することができる。

なお、第１、第３の実施形態では、複屈折作用のために複屈折水晶板３００、複屈折水晶板１０６ｃを用いたが、複屈折作用を有するにニオブ酸リチウムからなる透明部材を用いてもよい。或いは、複屈折水晶板３００、１０６ｃを無色透明ガラスとして、その間において複屈折作用を有する樹脂製フィルム、赤外吸収作用を有するフィルムを重ねて介在させるようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、第一の光学部材よりも後側（撮像素子１０６側）に位置する第二の光学部材の前面に樹脂製フィルムを接合するようにしたが、第一の光学部材の後面に接合するようにしてもよい。或いは、双方の光学部材に樹脂製フィルムを接合するようにしてもよい。

本発明を適用した撮像装置であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るデジタルカメラの光学フィルタ及び撮像素子まわりの拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係るデジタルカメラの動作を説明するフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るデジタルカメラの光学フィルタ及び撮像素子まわりの拡大図である。 本発明の第３の実施形態に係るデジタルカメラの光学フィルタ及び撮像素子まわりの拡大図である。 従来の光学ローパスフィルタの構成を示す図である。

符号の説明

１０１ ＣＰＵ
１０５ 撮影レンズ
１０６ 撮像素子
１０６ｃ 複屈折水晶板
３００ 複屈折水晶板
３０１ フィルム状樹脂フィルタ
３０２ 赤外吸収ガラス
３０３ フィルタ保持部材
３０４ 弾性部材
３０５ 振動素子
３０６ 押圧部材
３０８ フィルム状樹脂フィルタ
３０９ フィルム状樹脂フィルタ
３１０ λ/４波長板

Claims (4)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子よりも前方に位置する第一の光学部材と、
   前記第一の光学部材と前記撮像素子との間に位置する第二の光学部材と、
   前記第一の光学部材を弾性保持するとともに、前記第二の光学部材を前記第一の光学部材に対向するように固定保持することで、前記第一の光学部材と前記第二の光学部材との間に密閉空間を形成する保持部材と、
   前記第一の光学部材に振動を与える振動素子と、
   前記第二の光学部材の表面に接合されるフィルム状樹脂フィルタとを有し、
   前記フィルム状樹脂フィルタは前記第二の光学部材の表面よりも小さく形成され、
   前記保持部材は前記フィルム状樹脂フィルタの接合されていない前記第二の光学部材の表面を保持することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第一の光学部材及び前記第二の光学部材は、水晶、複屈折作用を有する透明部材、及び赤外波長成分をカットする赤外カットフィルタのいずれかにより構成され、
   前記フィルム状樹脂フィルタは、位相差解消作用、複屈折作用、又は赤外吸収作用を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 透過する光束の高周波成分を減衰するとともに、光束の赤外波長成分をカットする光学フィルタであって、
   第一の光学部材と、
   第二の光学部材と、
   前記第一の光学部材を弾性保持するとともに、前記第一の光学部材に対向するように前記第二の光学部材を固定保持することで、前記第一の光学部材と前記第二の光学部材との間に密閉空間を形成する保持部材と、
   前記第一の光学部材に振動を与える振動素子と、
   前記第二の光学部材の表面に接合されるフィルム状樹脂フィルタとを有し、
   前記フィルム状樹脂フィルタは前記第二の光学部材の表面よりも小さく形成され、
   前記保持部材は前記フィルム状樹脂フィルタの接合されていない前記第二の光学部材の表面を保持することを特徴とする光学フィルタ。
4. 前記第一の光学部材及び前記第二の光学部材は、水晶、複屈折作用を有する透明部材、及び赤外波長成分をカットする赤外カットフィルタのいずれかにより構成され、
   前記フィルム状樹脂フィルタは、位相差解消作用、複屈折作用、又は赤外吸収作用を有することを特徴とする請求項３に記載の光学フィルタ。

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