JPH03231232A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、それぞれ異なる複数の光学系を備えた撮像装
置に関する。

（発明の背景） 複数の焦点距離を備えた光学系は、光学機器、特に銀塩
カメラで多数提案されている。

例えば、第７図乃至第９図に示すような２焦点の光学系
が提案されている。ここでは、一般的な望遠側リアコン
バージョン方式について説明する。

第７図は広角側の焦点距離が選択されている状態を示し
ており、主レンズ１により結像面２に被写体像が結ぶ。

これに対し、第８図は望遠側の焦点距離が選択された状
態を示しており、主レンズ１の後方にリアコンバータを
構成する副レンズ３が配置され、望遠側の光学系が構成
される。この副レンズ３は、光軸から退避可能な状態に
構成されており、広角側が選択された際は光軸から退避
されており、望遠側が選択された際は光路中に配置され
る。

（発明が解決しようとする課題） 以上のような構成によれば、２塩点の光学系を実現する
ことができるが、副レンズ３を移動させる必要があり、
光学系が複雑化する欠点がある。

更に、移動可能な副レンズ３を光路中に正確に配置する
ことが要求される。もし、副レンズ３が配置された状態
で、光軸のずれ、倒れ等が発生していると、結像面２で
の像の歪１片ボケ等が発生するといった重大な問題もあ
る。

これに加え、副レンズ３を配置する場所が主レンズ１と
結像面２の間の空間であるため、副レンズ３の大きさが
制限され、最適な設＝１が困難であるといった問題もあ
る。このため、副レンズ使用時の焦点距離やＦ値が制限
される不具合が生じゃすい。

また、望遠側に切り換える際、副レンズ３の挿入だけで
なく、主レンズ１も光軸上で移動させることが必要にな
ることがある。第９図は当社の２焦点の光学系を有する
銀塩カメラの光学系の一例を示した模式図である。この
場合、広角側から望遠側に切り換える場合、副レンズ３
を光路中に挿入するとともに、主レンズ１を前方に繰り
出している。従って、主レンズ１を繰り出すための機構
（第９図では図示せず）も必要になり、構造が更に複雑
になっていた。

第１０図は２焦点光学系の他の例を側面方向からみた場
合を示す模式図、第１１図は１［面（レンズ側ン方向か
らみた場合を示す模式図である。この図の例は、通常は
第ルンズ４を通過した光束が結像面２に結像する。焦点
距離を変更する場合は、回転中心Ａを中心にして光学系
（第ルンズ４、第２レンズ５．ミラー６、ミラー７）の
全体が９０度回転する。この場合、第２レンズ５を通過
した光束がミラー６及びミラー７で反射され、結像面２
に導かれる。

このような場合では、２つの光学系を独立して設計でき
るというメリットがある。しかし、光学系全体を移動さ
せる必要があり、光学系の重量により光軸合わせの精度
を保つことが困難であるなどの問題がある。そして、第
２レンズの光路中にミラーを使用しているが、正像とし
て結像させるためには偶数（２，４，・・・）枚のミラ
ーを使用する必要がある。すなわち、奇数枚例えば１枚
だけのミラーを使用すると、鏡像になってしまうという
欠点がある。

また、上述の例では、２焦点の光学系を示したが、３以
上の異なる焦点距離を実現しようとすれば、更に光学系
の移動機構がｗＬ雑化、大型化し、信頼性、精度が低下
しゃすくなることは言うまでもない。

また、撮影の手法として、１回のレリーズスイッチ押下
で被写体のアップの撮影（望遠の光学系による撮影）と
、被写体及びその周囲の撮影（広角の光学系による撮影
）とを連続して行なうことがある。このような撮影を行
なう場合、光学系を瞬時に切り換えることが要求される
が、従来の光学系切り替えでは時間がかかるという問題
もあった。

本発明は上記した課題を解決するためになされたもので
あって、その目的は、ミラーを使用して複数の異なる焦
点距離を有する光学系を備えた撮像装置に於て、可動部
品点数の削減を図り、小型かつ高信頼性を実現すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記問題点を解決する本発明は、それぞれ異なる特性の
複数の光学系と、電荷転送方向を切り換えることが可能
な固体撮像素子と、光路中に出入り可能な状態に配置さ
れた可動ミラーと、可動ミラーを光路中に出し入れする
ことにより反射状態を切り替えていずれか一方の光学系
を通過した光束を固体撮像素子に導く可動ミラー駆動機
構と、可動ミラー駆動機構の切り替え状態に応じて固体
撮像素子の読み出し方向を切り換える固体撮像素子駆動
回路とを備え、複数の光学系のうち少なくとも一つの光
学系を通過する光束は奇数枚の反射面で反射されて固体
撮像素子に導かれることを特徴とするものである。

（作用） 本発明の撮像装置において、複数の光学系が可動ミラー
駆動機構により選択され、選択された光学系を通った光
が固体撮像素子に結像する。固体撮像素子は、いずれか
一方の光学系により鏡像を受光した際、電荷転送が逆方
向に駆動され、正像として出力できる。これにより、可
動ミラー駆動機構による固体撮像素子への光軸切り替え
のみで、レンズ自体を移動させることなく、複数の光学
系を瞬時に切り替えることができる。

（実施例） 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の撮像装置の一実施例の概略構成を示す
構成図である。

これらの図において、１１Ａは被写体像を結像面に導く
ための第１光学系、１１Ｂは被写体像を結像面に導くた
めの第１光学系１１Ａと異なる特性の第２光学系である
。１２Ａは第１光学系１１Ａを通過した光束を後述する
可動ミラーに導く第１固定ミラー、１２Ｂは第２光学系
１１Ｂを通過した光束をＣＣＤに導く第２固定ミラー、
１３は結像面に配置され電荷転送方向が正／逆切り替え
可能な固体撮像素子としてのＣＣＤ、１４は第１固定ミ
ラー１２Ａからの光束を反射させてＣＣＤ１３に導くと
共に第２固定ミラー１２Ｂからの光束を遮断する動作と
第２固定ミラー１２Ｂからの光束をそのままＣＣＤ１３
に導く動作とを交互に繰り返す可動ミラーである。この
可動ミラー１４は可動ミラー駆動機構１５により上記動
作を行なう。

このように構成した本実施例装置の動作は以下の通りで
ある。

通常状態ではＣＣＤ１３は第１固定ミラー１２Ａ及び可
動ミラー１４て反射された光束を受けており、第１光学
系１１Ａを通過した被写体像を受けている。このとき、
可動ミラー１４は可動ミラー駆動機構１５のプランジャ
若しくはバネ等により、図の破線の位置に配置されてい
る。ここで、後述するＣＰＵからの指示があると、可動
ミラ駆動機構１５が可動ミラー１４を実線の位置に退避
させる。従って、ＣＣＤ１３は第２光学系１１Ｂを通過
した被写体像を受ける。この場合の被写体像は、第２固
定ミラー１２で反射することにより鏡像になっているの
で、ＣＣＤ１３の電荷転送方向を逆方向にすることで、
ＣＣＤ１３の出力は正像に戻る。このため、ＣＣＤ１３
を駆動するＣＣＤ駆動回路は、可動ミラー１４の状態に
応じて（同期して）駆動状態を切り換えている。尚、こ
の詳細は後述する。

この実施例では２種類の光学系を切り換えるのに可動ミ
ラー１４を９０度動かしている。可動ミラー１４はレン
ズ等の光学系と比較して極めて軽量であるので、光学系
（一部若しくは全体）を移動（回転、くり出し、出し入
れ）させる場合と比較して、短時間に動作が終了すると
共に、正確な光軸合わせが完了する。

従って、第１光学系１１Ａと第２光学系１１Ｂとで焦点
距離等を異なるようにしておくと、１回のレリーズスイ
ッチ押下で焦点距離の異なる２種類の撮影をほぼ連続し
て行なうことができる。

第２図は上述の実施例装置で使用するＣＣＤ１３の概略
構成を示す構成図である。ここでは説明を簡単にするた
めに、５（水平方向）×５（垂直方向）画素の場合を例
示する。また、第１図の第１光学系１１Ａと第２光学系
１１Ｂとが水平方向に並んでいると仮定して話を進める
。すなわち、５×５の受光部２０ａ〜２０ｙ１縦方向に
５個の受光部の電荷を転送する５列の垂直転送ＣＣＤ２
１ａ〜２１ｅ、５列の垂直転送ＣＣＤ２１ａ〜２１ｅか
らの電荷を水平方向に転送する水平転送ＣＣＤ２２、信
号電荷を通常の状態で読み出す読み出しアンプ２３、水
平転送ＣＣＤ２２を逆方向に転送して信号電荷を読み出
すための読み出しアンプ２４を備えている。

このようなＣＣＤ１３を使用した場合、正像を受光して
いれば、水平転送ＣＣＤ２２を通常方向に駆動して、読
み出しアンプ２３から信号電荷を読み出すようにする。

これに対し、鏡像を受光している場合は、水平転送ＣＣ
Ｄ２２を逆方向に駆動して、読み出しアンプ２４から信
号電荷を読み出すようにする。この場合、鏡像を受光し
ているにもかかわらず読み出しアンプ２４からは正像の
場合と全く同じ順序で信号電荷が読み出されるので、信
号処理回路では通常の動作を行なっても正像として扱う
ことができる。このようにするには、後述するＣ、ＣＤ
駆動回路３３から水平転送ＣＣＤ２２を駆動するパルス
の位相等に若干の変更を加えるだけでよい。

また、この第２図にはインターラインＣＣＤ（ＩＴ−Ｃ
ＣＤ）の場合を示したが、ＦＩＴ−ＣＣＤでも同様に実
現することができる。そして、第１図の第１光学系１１
Ａと第２光学系１１Ｂとが垂直方向に並んでいる場合は
、水平転送ＣＣＤを上下に設けると共に、垂直転送ＣＣ
Ｄを可動ミラー１４の状態に応じて正／逆駆動すれば良
い。

第３図は本実施例の撮像装置を電子スチルカメラに応用
した場合の電気的構成を示すブロック図である。以下、
図面に従って税明する。

第１光学系１１Ａ若しくは第２光学系１１Ｂのいずれか
一方を通過した光はＣＣＤ１３に入射し電気信号に変換
され、サンプルホールド回路３４及び信号処理回路３５
を通すガンマ補正、　Ｙ／Ｃ分離、ホワイトバランス調
整等の信号処理をされる。信号処理された信号は変調回
路３６でＦＭ変調された後、記録アンプ３７とヘッドコ
、ントロール回路３８により制御されている録再ヘッド
３９によりビデオフロッピー４０に磁気記録される。

ここで、タイミング発生回路３２はＣＣＤ駆動回路３３
や信号処理回路３５．変調回路３６．記録アンプ３７に
必要なパルスを出力している。ＣＣＤ１３の正転送と逆
転送を行なう際は、このタイミング発生回路３２からの
タイミング信号及びメインＣＰＵ３０Ａからの指示を受
けて、ＣＣＤ駆動回路３３が正転送用の駆動パルスと逆
転送用のパルスとを所定のタイミングで交互に発生する
。

光学系１１内の絞りは、メインＣＰＵ３０Ａが制御する
絞り駆動回路４８により制御されている。

また、ビデオフロッピー４０は、スピンドルモータ４１
とＰＧセンサ４２が接続されたサーボ回路４３により毎
分３６００回転で定速回転している。

メインＣＰＵ３０Ａは、全体のシステムのコントロール
と各部への給電コントロール、サブＣＰＯ３０ＢはＬＣ
Ｄ表示部５７や各種スイッチ５６の人力状態検出を行っ
ている。

一方、撮影に先だって、測光、Ｊ−１距等が行なわれる
。測距回路４９は、赤外ＬＥＤとＰＳＤ等により被写体
までの距離を測定する。測光回路は５０は、フォトダイ
オードにより、被写体の明るさを測定する。ストロボ回
路５１Ａは、良く知られている様に、昇圧回路や電荷蓄
積用のコンデンサからなりメインＣＰＵ３０Ａにより、
充電１発光が制御されている。この際、調光回路５１Ｂ
が、被写体からのストロボ５２の反射光を積分し、適正
露光をメインＣＰＵ３０Ａに知らせる。

リモコン信号受信回路５３は、リモコン送信器５４から
の変調された光信号を検波し、ディジタル信号としてメ
インＣＰＵ３０Ａに送る。

再生については、ビデオフロッピー４０に記録された信
号を録再ヘッド３つにより電磁変換し、再生アンプ４４
で増幅し、復調回路４５でＦＭ復調して信号処理した後
、信号処理回路４６及びエンコード回路４７によりビデ
オ信号として出力する。

なお、録再ヘッド３９はメインＣＰＵ３０Ａからの指示
によりビデオフロッピー上の任意のトラックに移動可能
となっている。

カメラ全体は、電池５８かＡＣアダプタ５９から給電さ
れる。ここで、図の電源切換スイッチ６０は自動もしく
は手動により切り換え可能に構成されている。そして、
５ｖ定電圧回路６２で生成された５ｖの電圧、ＤＣ／Ｄ
ＣＣ／式−タ６３で昇圧生成された所定の電圧が給電コ
ントロール部６１の制御により各部に供給される。

カメラ内蔵のリモコン送信機５４をカメラから外すと、
本体の検出スイッチ５５により、サブＣＰＵ３０Ｂはリ
モコン５４が外されたことを検出できる様になっている
。従って、リモコン５４がはずされた後に、リモコン信
号受信回路５３の検出信号が有効になる。

各種スイッチ５６により光学系の種類（望遠。

広角）の指示があると、サブＣＰＵ３０Ｂはこれをメイ
ンＣＰＵ３０Ａに伝える。そして、メインＣＰＵ３０Ａ
は可動ミラー駆動機構１５により可動ミラー１４を駆動
し、いずれか一方の光学系を通過した光束を選択する。

そして、ＣＰＵ駆動回路３３によりＣＰＵ１Ｂの転送部
を所定の駆動をすることで、ＣＰＵ１３から正像として
読み出す。

また、各種スイッチ５６に望遠と広角の連続撮影の指示
があると、サブＣＰＵ３０ＢはこれをメインＣＰＵ３０
Ａに伝える。そして、メインＣＰＵ３０Ａは可動ミラー
駆動機構１５により可動ミラー１４を光路中に駆動し、
例えば、第１光学系１１Ａを通過した光束を選択する。

そして、ＣＰＵ駆動回路３３によりＣＰＵ１３の転送部
を正転送駆動をすることて、ＣＰＵ１３から正像として
読み出す。次に、メインＣＰＵ３０Ａは可動ミラー駆動
機構１５により可動ミラー１４を退避させ、第２光学系
１１Ｂを通過した光束を選択する。そして、ＣＰＵ駆動
回路３３によりＣＰＵ１３の転送部を逆転送駆動をする
ことで、ＣＰＵ１３から正像として読み出す。このよう
にして、２つの状態を連続して撮影する。

第４図は上述した実施例を採用した電子スチルカメラの
外観構成を示している。電子スチルカメラ前面には、本
実施例の特徴部分である第１光学系１１Ａ、第２光学系
１１Ｂの対物レンズが並んで配置されている。また、４
０は記録媒体でカメラ内部に挿入して使用するビデオフ
ロッピー、５２はストロボ、５４は電子スチルカメラに
取り付けられた状態のリモコン送信器、５７は撮影モー
ドやトラックナンバー等の表示を行なうＬＣＤ表示部、
７０はレリーズ釦、７１はファインダ用レンズ窓、７２
は測光用窓、７３はリモコン用受光窓、７４はセルフタ
イマ作動表示用窓、７５はストロボ調光用窓である。

尚、上述の実施例では、２組の光学系を横に並べて配置
しているが、これを縦に並べて配置することも可能であ
る。その場合は、ミラー１２て反射された光束は倒立像
になるので、ＣＣＤ１３の垂直転送方向を正／逆切り替
えるようにすれば良い。従って、カメラの形状により、
余裕のある方向に光学系を配置すればよい。

第５図は本発明の他の実施例の構成を示す構成図である
。この図の例では、第１光学系１１Ｃ及びリアコンバー
タとしての第２光学系１１Ｄを備えている。そして、第
１光学系１１Ｃを通過した光束を第２光学系に分岐させ
て導くためのハーフミラ−（プリズム）１６、第２光学
系１１Ｄを通過した光束をＣＣＤ１３に導くための固定
ミラー１７、第１光学系１１ＣとＣＣＤ１３とを結ぶ光
路中に出入り可能に設けられた可動ミラー１８を備えて
いる。それ以外の部分は第１図と共通している。

この場合、通常は可動ミラー１８が退避しているので、
第１光学系１１Ｃを通過した光束はそのままＣＣＤ１３
に導かれる。そして、メインＣＰＵ３０Ａからの光学系
切り替え指示があると、可動ミラー駆動機構１５が可動
ミラー１８を光路中に配置する。

これにより、第１光学系１１Ｃを通過した光束は、ハー
フミラ−１６により反射され、リアコンバータを構成す
る第２光学系１１Ｄを通過し、可動ミラー１８で再度反
射されてＣＣＤ１３に導かれる。ここで、第２光学系を
通過する際の反射面は３而であるので、鏡像がＣＣＤ１
３に結像する。

従って、ＣＣＤ１３について逆方向転送を行なう。

このように構成すると、第９図に示したリアコンバータ
を使用する従来装置と比較して、レンズ自体を移動させ
る必要がないので光軸合わせが正確になる。すなわち、
製造時の精度を維持できる。

また、ハーフミラ−１６から可動ミラー１８の距離を予
め調整しておくことにより、第２光学系１１Ｄを使用す
る場合にも第１光学系１１Ｃを前後に移動させる必要は
なくなり、光学系の制御がきわめて簡単（主レンズの繰
り出しが不要）になる。

尚、この例では、外観上対物レンズは１個のみになる。

第６図は本発明の更に他の実施例の構成を示した構成図
である。

ここでは、第１光学系１１Ａを通り第１固定ミラー１２
Ａで反射された光束及び第２光学系１１Ｂを通り第２固
定ミラー１２Ｂで反射された光束を可動ミラー１９に導
いて、いずれか一方を反射することにより光学系を選択
している。この図に示した場合、第１光学系１１Ａを通
過した光束及び第２光学系１１Ｂを通過した光束共に２
回の反射で正像になっているので、ＣＣＤ１３の駆動は
正転送のみで良い。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明では、それぞれ異な
る特性の複数の光学系と、電荷転送方向を切り換えるこ
とが可能な固体撮像素−ｒと、光路中に出入り可能−状
態に配置された可動ミラーと、可動ミラーを光路中に出
し入れすることにより反射状態を切り替えていずれか一
方の光学系を通過した光束を固体撮像索子に導く可動ミ
ラー駆動機構と、可動ミラー駆動機構の切り替え状態に
応じて固体撮像素子の読み出し方向を切り換える固体撮
像索子駆動回路とを備え、複数の光学系のうち少なくと
も一つの光学系を通過する光束は奇数枚の反射面で反射
されて固体撮像素子に導かれるよう構成した。このため
、複数の光学系が可動ミラー駆動機構により選択され、
選択された光学系を通った光束が固体撮像素子に結像す
る。固体撮像索子は、いずれか一方の光学系により鏡像
を受光した際、電荷転送が逆方向に駆動され、正像とし
て出力できる。これにより、可動ミラーによる光軸切り
替えのみて、レンズ等の光学系自体を移動させることな
く、複数の光学系を瞬時かつ正確に切り替えることがで
きる。この結果、ミラーを使用して複数の異なる焦点距
離を有する光学系を備えた撮像装置に於て、可動部品点
数の削減を図り、小型、高精度かつ高信頼性を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の撮像装置の全体構成を示す
構成図、 第２図は第１図の主要部であるＣＣＤの構成を示す構成
図、 第３図は本発明の一実施例の電気構成を示すブロック図
、 第４図は第１図に示した装置の外観構成を示す外観図、 第５図は本発明の他の実施例の構成を示す構成図、 第６図は本発明の更に他の実施例の構成を示す構成図、 第７図は従来の撮像装置の光学系の構成図、第８図は従
来の撮像装置の光学系でリアコンバータを使用する場合
の状態を示した構成図、第９図は従来のリアコンバータ
を備えた２焦点光学系の構成図、 第１０図は従来の撮像装置の２焦点光学系の他の場合の
状態を示した構成図、 第１１図は第１０図に示した２焦点光学系を正面からみ
た正面図である。 １１Ａ・・・第１光学系　　１１Ｂ・・・第２光学系１
２・・・ミラー　　　　　　１３・・・ＣＣＤ１４・・
・ＣＣＤ回転台　　１６・・・プランジャ１７・・・駆
動歯車　　　　１８・・・駆動ビン３１・・・光軸切り
替え機構 第 図 第２図 ３　ＣＣＤ 第 ５ 図 第 図 １１１５　　第１カツＴ治 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 それぞれ異なる特性の複数の光学系（１１Ａ、１１Ｂ）
   と、 電荷転送方向を切り換えることが可能な固体撮像素子（
   １３）と、 光路中に出入り可能な状態に配置された可動ミラー（１
   ４）と、 可動ミラー（１４）を光路中に出し入れすることにより
   反射状態を切り替えていずれか一方の光学系を通過した
   光束を固体撮像素子（１３）に導く可動ミラー駆動機構
   （１５）と、 可動ミラー駆動機構（１５）の切り替え状態に応じて固
   体撮像素子（１３）の読み出し方向を切り換える固体撮
   像素子駆動回路（３３）とを備え、複数の光学系（１１
   Ａ、１１Ｂ）のうち少なくとも一つの光学系を通過する
   光束は奇数枚の反射面で反射されて固体撮像素子（１３
   ）に導かれることを特徴とする撮像装置。