JPH10227962A - 固体撮像素子を内蔵した電子カメラ用の光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＣＤ等の個体撮像素子を内蔵した電子カメ
ラの光学装置の小型軽量化を図る。 【解決手段】 鏡筒体内に少なくとも対物レンズと結像
レンズを有する撮像レンズ群を配置し、かつ結像レンズ
に近接して個体撮像素子を配置することで結像レンズと
固体撮像素子間の距離を短縮し、光学装置全体の長さを
短くした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体を固体撮像
素子を用いて撮像し、動画像または静止画像として電子
的に記録するビデオ撮像カメラあるいは電子スチールカ
メラ等に用いられる光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】被写体の光学画像を光電変換して映像信
号を生成し、磁気記録媒体に記録する機器として、動画
像を撮像記録するビデオカメラや静止画像を撮像記録す
る電子スチールカメラ（以下、単に電子カメラという）
が普及している。この電子カメラは、被写体の光学画像
を光電変換するＣＣＤ(Charge Coupled Device)を中心
とする固体撮像素子の開発と前記被写体の光電変換後の
各種電子処理回路の小型軽量化により、その全体形状の
小型軽量化が進んでいる。しかしながら、その一方で被
写体の光学画像を取り込む複数のレンズを組み合わせた
撮像レンズ群と、その撮像レンズ群で取り込んだ被写体
光を光電変換するＣＣＤなどの固体撮像素子とで形成さ
れる光学装置は、その小型化が困難であり、それが電子
カメラのさらなる軽量化の阻害要因の一つとなってい
る。

【０００３】従来の電子カメラ用の光学装置の構成につ
いて、図３を用いて説明する。この図は、断面斜視図
で、光学装置２０は、鏡筒体２１内に、被写体からの光
学画像を取り込む凸レンズで形成された対物レンズ２２
と、その対物レンズ２２で取り込んだ光学画像を拡大平
行光に変換する凹レンズで形成された拡大レンズ２３と
が第１のレンズ取付リング２４により取り付け固定さ
れ、さらにその対物及び拡大レンズ２２、２３からの光
学画像を後述するＣＣＤ等の固体撮像素子に結像させる
結像レンズ２５が第２のレンズ取付リング２６により取
付固定され、この結像レンズ２５の出光側に光学画像中
の高周波成分を除去し、低周波成分からなる画像を得る
ための複数の光学ローパスフィルタからなる光学低域通
過濾波手段２７が設けられ、この光学低域通過濾波手段
２７にＣＣＤ等の固体撮像素子２８が貼着されて取付固
定された構成となっている。

【０００４】前記固体撮像素子２８は、近年単板式のカ
ラー撮像素子が開発され、多く用いられており、図示し
ていないが被写体の光学画像を赤、緑、青の三原色に分
離するための色フィルタアレイを有している。ところが
実際に撮像する被写体には数々の周波数成分の光が含ま
れており、色フィルタアレイのピッチ相当の周波数成分
の光が入射されると、これを光電変換して色信号として
検出してしまい、偽色信号として画質の劣化要因となっ
ている。つまり、ＣＣＤ等の固体撮像素子では、画像を
水平と垂直方向に配列した画素単位でクロックパルスで
サンプリングして間欠信号として取り出しているが、サ
ンプリングにおいては、画像の最高周波数成分の２倍以
上のサンプリング周波数が必要となりこの条件を満足し
ない高い周波数成分が入力されると折り返し歪が発生す
るため、前記ＣＣＤ等の固体撮像素子２８に入射する被
写体の光学画像の高周波成分を前記光学低域通過濾波手
段２７で除去している。

【０００５】この光学低域通過濾波手段２７としては、
入射光を常光線と異常光線に分離する特性を有する複屈
折板が用いられ、例えば人工水晶が適用される。この複
屈折板は、その板厚によって光の分離幅が特定され、か
つ結晶の方向によって分離方向が特定されるものである
ため、通常は複数枚重ねて（図では２枚の複屈折板２７
ａ、２７ｂを重ねている）全体として所定の空間周波数
特性が得られるように構成されている。

【０００６】前記光学低域通過濾波手段２７と前記固体
撮像素子２８の取付構造及び鏡筒体２１への取付につい
て、図４を兼用して説明する。なお図３と同一部分は同
一符号を付している。固体撮像素子２８としては、ＸＹ
アドレス型と電荷転送型があるが、ここではＸＹアドレ
ス型を用いて説明する。

【０００７】すなわち、固体撮像素子２８は、半導体３
１上に水平および垂直方向に配置されそれぞれが画素を
形成する複数の光電変換素子でなる光電変換部３２と、
この光電変換部３２のＸ、Ｙ座標で特定される１画素毎
に走査パルスを加える水平走査シフトレジスタ３３およ
び垂直走査シフトレジスタ３４と、複数の端子３５とが
形成されて構成されており、端子３５を介して水平・垂
直走査シフトレジスタ３３、３４に駆動パルスを供給
し、水平・垂直走査シフトレジスタ３３、３４から順次
供給される選択パルスに基づき、その交点に対応する光
電変換部３２の光電変換素子から信号を読み取って端子
３５を介して導出する。

【０００８】この固体撮像素子２８から読み出された画
像信号を信号処理用の電子回路手段に供給するために、
印刷配線基板３８が設けられており、この印刷配線基板
３８は、固体撮像素子２８の光電変換部３２と対応する
大きさの開口部３６と、固体撮像素子２８の端子３５と
対応する回路網３７を有し、固体撮像素子２８はその端
子３５を回路網３７に接触させるように印刷配線基板３
８に対して電気的かつ機械的に取り付けられる。

【０００９】このようにして固体撮像素子２８が取り付
けられた印刷配線基板３８に、光学低域通過濾波手段２
７が接着固定される。これにより、固体撮像素子２８の
光電変換部３２が光学低域通過濾波手段２７によって蓋
をされた格好になり、光電変換部３２へ塵灰が侵入する
のが防止される。

【００１０】互いに接着された印刷配線基板３８と光学
低域通過濾波手段２７を鏡筒体２１の所定位置に取り付
けて光学装置が完成する。

【００１１】このような装置においては、結像レンズ２
５と固体撮像素子２８の間に光学低域通過濾波手段２７
が設けられているため、結像レンズ２５と固体撮像素子
２８との距離が必然的に大きくなり、装置全体の小型化
を推進する際の妨げとなる。また、このような装置で
は、結像レンズ２５の取付リング２６を図示しない手段
により鏡筒２１内で光軸方向で移動させることでバック
フォーカスの調整を行うことがあり、このために結像レ
ンズ２５と光学低域通過濾波手段２７との間に、機械的
な取付誤差を吸収するための間隔を含め、所定の間隔を
設ける必要があるため、さらに結像レンズ２５と固体撮
像素子２８間の距離ｌ１が大きくなってしまうという課
題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ＣＣＤ等の個体撮像素
子を内蔵した電子カメラの光学装置において、個体撮像
素子が印刷配線基板を介して光学低域通過濾波手段に直
接的に取付固定されるために、装置の小型軽量化が実現
できないという課題がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】鏡筒内に設けられた少な
くとも対物レンズと結像レンズを有する撮像レンズ群
と、この撮像レンズ群で取り込んだ被写体画像光を光電
変換する個体撮像素子とからなる電子カメラの光学手段
において、前記結像レンズがその有効レンズ径の周縁に
光軸と直交する方向に形成された平面部を有し、前記固
体撮像素子が基板を介して前記結像レンズの平面部に固
定されていることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る
個体撮像素子を内蔵した電子カメラ用の光学装置の一実
施の形態を示す断面斜視図である。なお、電子カメラ用
の光学装置は、各種構造と機能を有する複数のレンズを
組み合わせて構成されているが、本発明の理解を容易に
し、かつ簡略化するために、対物レンズと結像レンズの
みを用いて説明する。

【００１５】電子カメラの小型軽量化において、光学系
は、撮像する被写体と個体撮像素子に入射する光量によ
り、レンズの構成と大きさが決定されるために、光学装
置の小型化は困難であり、また、前記個体撮像素子の特
性から入手する被写体画像光の高周波成分を光学低域通
過濾波手段によって除去する必要もある。しかし、前記
光学低域通過濾波手段は、前記個体撮像素子の直前に設
ける必要性もないことに着目して本発明はなされたもの
である。

【００１６】鏡筒体１の被写体側の開口部には、光学低
域通過濾波手段２が取り付けられ、さらに、この光学低
域通過濾波手段２を透過した被写体画像光を拡大するた
めの対物レンズ手段３が対物レンズ取付リング４を用い
て前記鏡筒体１の内面に取り付けられている。なお、図
示されていないが、取付リング４には対物レンズ手段３
を前記鏡筒体１内を軸方向に摺動させてバックフォーカ
スを調整する機能が設けられている。さらに、前記鏡筒
体１の内面には、結像レンズ手段５が取り付けられてお
り、この結像レンズ手段５は、前記光学低域通過濾波手
段２及び前記対物レンズ手段３で取り込んだ被写体画像
光を透過して、後述する個体撮像素子６に結像させる凸
レンズ状の有効レンズ部５’とその有効レンズ部５’の
外周縁に平面部５”を一体に形成した構成となってい
る。なお、前記平面部５”は、前記被写体画像光になん
ら影響を与えない位置に設けている。また、前記結像レ
ンズ手段５の平面部５”には、前記個体撮像素子６を搭
載した印刷配線基板７が直接貼着されている。

【００１７】次に、前記結像レンズ手段５と前記個体撮
像素子６及び前記印刷配線基板７との関係について、図
２を用いて説明する。前記結像レンズ手段５は、凸レン
ズ状の有効レンズ部５’とその有効レンズ部５’の外周
縁に光軸に対して直交する方向に形成された平面部５”
を有した断面鼓状に一体形成されている。

【００１８】一方、前記個体撮像素子６は、半導体基板
上に形成された光電変換部１１、水平走査シフトレジス
タ１２と垂直走査シフトレジスタ１３及び複数の端子１
４とで構成され、端子１４を介して水平・垂直走査シフ
トレジスタ１２、１３に駆動パルスを供給すると共に、
光電変換部１１で光電変換された画像信号を端子１４を
介して導出する。この個体撮像素子６は、印刷配線基板
７に搭載されるもので、印刷配線基板７は、たとえば透
明な薄いフィル状の絶縁シート材で形成され、その表面
に固体撮像素子６の端子１４に対応して回路網１５が形
成され、さらに光電変換部１１に対応して開口１６が設
けられている。

【００１９】固体撮像素子６は、その端子１４を印刷配
線基板７の回路網１５に導電接着するのと同時に共に他
の部分を接着剤によって印刷配線基板７の他の部分と接
着することで印刷配線基板７に取り付けられる。

【００２０】このようにして固体撮像素子６が取り付け
られた印刷配線基板７を、その固体撮像素子６が取り付
けられていない面を接着剤で結像レンズ手段５に接着す
ることで装置の組立が完了するが、その接着に際して、
結像レンズ５の有効レンズ部５’の直径内に印刷配線基
板７の開口１６が位置するように、すなわち、固体撮像
素子６の光電変換部１１が結像レンズ手段５の有効レン
ズ部５’の直径内に配置されるように位置決めされる。
なお、結像レンズ手段５の平面部５”の平面は、有効レ
ンズ部５’の光軸方向に最も突出した位置となるように
構成されている。

【００２１】以上説明した本発明の電子カメラ用の光学
装置を、１／３インチ及び１／４インチのチップ寸法の
固体撮像素子を用いて試作実験を行った結果、結像レン
ズ手段と個体撮像素子間に光学低域通過濾波を介在させ
ないために、結像レンズ手段と個体撮像素子間の距離が
従来の装置に比べて約４割短縮され、かつ鏡筒体の全体
の長寸法も短縮分縮減できることが検証された。

【００２２】なお、上記説明では、結像レンズ手段５
は、その有効レンズ部５’と平面部５”は一体成形され
ているものとしたが、それらを有効レンズと、この有効
レンズを鏡筒体内で支持するリングとしてそれぞれ別体
に形成し、リングの光軸に直交する面を平面部５”に相
当する平面として形成するようにしても良い。

【００２３】また、前記印刷配線板７に設けた開口１６
は、印刷配線板７の材質として光透過率の高い透明絶縁
フィルムを用いる場合には、敢えて設ける必要がなく、
個体撮像素子６をその光電変換部１１が印刷配線基板７
に密着するように接着することも可能である。この場
合、透明絶縁フィルムとして厚さの薄いものを選択し
て、結像レンズ手段と固体撮像素子間の距離を不要に大
きくしないようにすることが望ましい。このように構成
された装置では、結像レンズ手段５を通過した光は、印
刷配線基板を介して光電変換部１１に結像し、光電変換
部１１が被覆されたことになるため塵灰に対してより防
御性が増すことになる。

【００２４】

【発明の効果】上記説明のように、本発明は、結像レン
ズ手段に近接して個体撮像素子を取付固定できるため、
光学装置の全長寸法の短縮が可能となり、電子カメラの
小型軽量化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子カメラの光学装置の構成の実
施形態を示す断面斜視図である。

【図２】本発明に係る電子カメラの光学装置の結像レン
ズ手段と個体撮像素子及び印刷配線基板との関係を示す
展開斜視図である。

【図３】従来の電子カメラの光学装置の構成を示す断面
斜視図である。

【図４】従来の電子カメラに用いられている個体撮像素
子と印刷配線基板の関係を示す展開斜視図である。

【符号の説明】

１…鏡筒体、２…光学低域通過濾波手段、３…対物レン
ズ手段、４…対物レンズ取付リング、５…結像レンズ手
段、５’…有効レンズ部、５”…平面部、１６…個体撮
像素子、７…印刷配線基板。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鏡筒内に設けられた少なくとも対物レン
   ズ手段と結像レンズ手段を有する撮像レンズ群と、この
   撮像レンズ群で取り込んだ被写体画像光を光電変換する
   固体撮像素子とからなる電子カメラの光学手段におい
   て、 前記結像レンズ手段がその有効レンズ径の外周縁に光軸
   と直交する方向に形成された平面部を有し、前記固体撮
   像素子が基板を介して前記結像レンズ手段の平面部に固
   定されていることを特徴とする固体撮像素子を内蔵した
   電子カメラ用の光学装置。
2. 【請求項２】 鏡筒内に設けられた少なくとも対物レン
   ズと結像レンズを有する撮像レンズ群と、この撮像レン
   ズ群で取り込んだ被写体画像光を光電変換する固体撮像
   素子とからなる電子カメラの光学装置において、 前記撮像レンズ群が前記被写体画像光の高周波成分を除
   去する光学低域通過濾波手段を含み、前記結像レンズ手
   段がその有効レンズ径の外周縁に光軸と直交する方向に
   形成された平面部を有し、前記固体撮像素子が基板を介
   して前記結像レンズの平面部に固定されていることを特
   徴とする固体撮像素子を内蔵した電子カメラ用の光学装
   置。
3. 【請求項３】 前記結像レンズ手段は、有効レンズ径の
   外周縁に前記平面部が一体に形成されていることを特徴
   とする請求項１または２に記載の固体撮像素子を内蔵し
   た電子カメラ用の光学装置。
4. 【請求項４】 前記結像レンズ手段は、前記有効レンズ
   径を有する有効レンズ部と、この有効レンズ部と別体に
   設けられ、該有効レンズ部を前記鏡筒内に取り付ける取
   付リング部とで構成され、前記取付リング部の光軸方向
   に直交する面に前記平面部が形成されていることを特徴
   とする請求項１または３に記載の固体撮像素子を内蔵し
   た電子カメラ用の光学装置。
5. 【請求項５】 前記印刷配線基板が固定された結像レン
   ズ手段と、前記光学低域通過濾波手段が前記鏡筒に対し
   て着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求
   項２乃至４のいずれかに記載の固体撮像素子を内蔵した
   電子カメラ用の光学装置。