JPH03236034A - 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
か提案されている。ここでは、−膜内な望遠側リアコン
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、広角側の際は光軸から退避されており
、望遠側の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焦点の光学系を実現する
ことかできるか、副レンズ３を移動させる必要があり、
光学系か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か配置された状態
で、光軸のずれ、倒れ等が発生していると、結像面２て
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の大きさか
制限され、最適な設計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
れる不具合が生しやすい。

また、望遠側に切り換える際、則レンズ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を繰り出して
いる。

従って、主しンス１を繰り出すための機ｌ１ｉＩ（第９
図では図示せず）も必要になり、構造か更に複雑になっ
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
合を示す模式図である。第１１図は正面（レンズ側）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か、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
の移動機構が複雑化、大型化し、信頼性、精度が低下し
や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、部品点
数の削減を図り、小型かっ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、それぞれ異なる種類の
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、固体撮像素子の光軸方向を切り替え
ることにより複数の光学系のうちいずれか一つを選択す
る光軸切り替え機構と、光軸切り替え機構の選択状態に
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
像素子駆動手段とを備え、複数の光学系のうち少なくと
も一つの光路中には奇数枚の反射面が配置されているこ
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、複数の光学系が光軸切り替
え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
に駆動される。これにより、光軸切り替え機構による固
体撮像素子の光軸切り替えのみで、光学系を移動させる
ことなく、複数の光学系を瞬時に切り替えることかでき
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
第１光学系、ｌＩＢは被写体像を結像面に導く第２光学
系である。１２は第２光学系１１Ｂを通過した光軸■の
光束をＣＣＤに導くミラ１３は結像面に配置され水平転
送方向が正／逆切り換え可能な一体撮像素子としてのＣ
ＣＤ、１４は周囲にギヤ部を有しＣ’ＣＤ１３を回転駆
動するためのＣＣＤ回転台、１６はＣＣＤ１３を回転さ
せるための駆動力を発生するプランジャ、１７はＣＣＤ
回転台１４のギヤ部と噛み合うように周囲にギヤ部が設
けられた駆動歯車、１８はプランジャ１６の駆動力を駆
動歯車１７に伝達する駆動ビン、１９はＣＣＤ回転駆動
台１４の回転角を制限するストッパである。尚、実際に
は、ＣＣＤ１Ｂはローパスフィルタか取り付けられた状
態てｃｃＤ基板に配置されるが、この図では説明を簡単
にするために単にＣＣＤ１３として表わしである。

また、１４〜１９が後述する光軸切り替え機構３１を構
成している。

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は光軸Ｉに向けられており、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、駆動歯車１７はバネによる付勢力で押えられてい
る。ここで、後述するｃＰＵからの指示かあると、プラ
ンジャ１６がＣ方向に駆動される。これにより、駆動歯
車１７が右回りで回転し、これと噛み合っているＣＣＤ
回転台４が左回りに９０度だけ回転する。この結果、Ｃ
ＣＤ１３はミラー１２で反射された光軸■に向けられ、
第２光学系１１Ｂを通過した被写体像を受ける。この場
合、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の水平転送方向を逆方向にすることで
、ＣＣＤ１３の出力は正像に戻る。ＣＣＤ１３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、短時間に回転が終了すると共
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ＣＣＤｌ３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。すなわち、５×５の受光部２０ａ〜２０ｙ１各
受光部２０ａ〜２０ｙの電荷を垂直転送ＣＣＤに出すタ
イミングを制御する転送ゲート、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ＣＣＤ２１ａ〜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ＣＣＤ
２２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ＣＣＤ駆
動回路３３から水平転送ＣＣＤ２２を駆動するパルスに
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。

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、
図面に従って説明する。

光学系１１（光軸切り替え機構３１により選択された第
１光学系１１Ａ若しくは、第２光学系ｌＩＢ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３
５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て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がメイ
ンＣＰＵ３０Ａの指示を受けて、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ＣＰＵ３０ＢはＬＣ
Ｄ表示部５７や各種スイッチ５６の入力状態検出を行っ
ている。

一方、撮影に先たって、測光、測距等が行なわれる。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５１
Ａ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　
発光か制御されている。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４０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、
５■定電圧回路６２て生成された５ｖの電圧、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ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。

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ベて配置
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／逆切り換
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を鑞えている。そして、第
１光学系１１ＣとＣＣＤｌ３とを結ぶ光路中に出入り可
能に設けられた可動ミラー７６、可動ミラー７６て反射
された光束を第２光学系１１Ｄに導くミラー７７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、第１光学系１１．　Ｃを通過した光
束はそのままＣＣＤ１３に導かれる。そして、メインＣ
ＰＵ３０Ａの光学系切り替え指示かあると、光軸切り替
え機構３１がＣＣＤ１３を９０度回転させると共に、図
示しないプランジャ等が可動ミラー７６を光路中に４５
度の角度に引き上げる。従って、この実施例では、ＣＣ
Ｄ１３を回転させる光軸切り替え機構３１及び可動ミラ
−７６全体が、光学系を選択する光軸切り替え機構を構
成している。これにより、第１光学系１１Ｃを通過した
光束は、可動ミラー７６、ミラー７７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、
ミラー１２て再度反射されて回転駆動された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面であるので、鏡像がＣＣＤ１３に結像する。従っ
て、ＣＣＤ１３を９０度回転させたときには、逆方向の
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、レンズを移動させる必
要がないので光軸合わせが正確になる。また、可動ミラ
ー７６からミラー７７の距離（ミラー１２からＣＣＤ１
３まての距離）を予め調整しておくことにより、第２光
学系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（
主レンズのくり出しが不要）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図は本発明の他の実施例の構成を示した構成図であ
る。

ここでは、電子スチルカメラの正面の被写体を撮影する
ための第１光学系１１Ｅ及び電子スチルカメラの側面方
向の被写体を撮影するための第２光学系１１Ｆとを備え
、第１光学系１１ＥとＣＰＵ１３との間に４５度の角度
で配置される可動ミラー７８により両光学系を選択して
いる。この場合も、通常は可動ミラー７８は退避してお
り、メインＣＰＵ３０Ａの光学系選択指示により、可動
ミラー７８が４５度傾くとともに、ＣＣＤ駆動回路３３
がＣＣＤ１３を逆転過駆動する。このように構成すると
、第１光学系１１Ｅにより被写体を撮影し、その直後に
側方の状況を撮影することができる。

（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
る種類の複数の光学系と、電荷転送方向を切り替えるこ
とが可能な固体撮像素子と、固体撮像素子の光軸方向を
切り替えることにより複数の光学系のうちいずれか一つ
を選択する光軸切り替え機構と、光軸切り替え機構の選
択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手段とを備え、複数の光学系のうち
少なくとも１の光路中には奇数枚の反射面が配置される
よう構成した。このため、複数の光学系が光軸切り替え
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
に駆動される。

これにより、光軸切り替え機構による固体撮像素子の光
軸切り替えのみで、光学系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、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　　１ １２・・・ミラー　　　　　　１ １４・・・ＣＣＤ回転台　　１ １７・・・駆動歯車　　　　１ ３１・・・光軸切り替え機構 １Ｂ・・・第２光学系 ３・・・ＣＣＤ ６・・・プランジャ ８・・駆動ビン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 それぞれ異なる種類の複数の光学系（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、 固体撮像素子（１３）の光軸方向を切り替えることによ
   り複数の光学系（１１Ａ、１１Ｂ）のうちいずれか一つ
   を選択する光軸切り替え機構（３１）と、 光軸切り替え機構（３１）の光軸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
   撮像素子駆動手段（３３）とを備え、 複数の光学系（１１Ａ、１１Ｂ）のうち少なくとも一つ
   の光路中には奇数枚の反射面が配置されていることを特
   徴とする撮像装置。