JP3986134B2

JP3986134B2 - 電子的撮像装置

Info

Publication number: JP3986134B2
Application number: JP24437797A
Authority: JP
Inventors: 達治樋口; 憲一青木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: US6667770B1; JPH1184465A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、絞りとシャッターとを備えた、例えば電子カメラ等の電子的撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラのような電子的撮像装置の露光制御は、露光時間と絞りとの組み合わせによるプログラム露光によって行われる。
【０００３】
まず、絞りの形式として、従来より絞り・シャッターを共通の羽根によって兼用して行う方式は銀塩フィルムカメラ等で良く知られている。しかし、撮像素子はラチチュードが狭いので、露出精度は銀塩フィルムより厳密性が要求されるが、従来の複数枚の絞り羽根の形式ではその絞り口径の再現精度が十分でない。そこで、固定の開口径を有する絞り板を適宜光路に挿入するいわゆるターレット式絞りが採用されている。。
【０００４】
次にシャッター形式としては、機構系が不要で簡単な撮像素子の電子シャッターが一般によく用いられる。
【０００５】
しかし、電子シャッターのみでは、撮像素子には電荷蓄積時間終了後にも被写体光が照射されたままになっているため、撮影の前後に撮像素子の電荷蓄積部や電荷転送路及ぴその周囲にノイズ電荷が発生しやすく、このノイズ電荷が電荷転送路に漏れ込むと画質を劣化させてしまう。これをスミアノイズという。
【０００６】
そこで、撮像素子への被写体光の入射を遮蔽するメカニカルシャッターを撮影光学系内に備え、露光終了とほぽ同時にメカニカルシャッターを駆動させて撮像素子への外光を遮断するとスミアノイズが防止できる。
【０００７】
特に多画素の撮像素子では、信号電荷転送時間が長く、スミアの影響がより出やすくなるため電子シャッターに加えてメカニカルシャッターが必要になる。そこで、絞り精度の良いターレット式の絞りにメカニカルシャッター機能の両方が必要になる。このような観点から例えばターレット式の絞りを改良して、ターレット絞り板の絞り開口の間の遮蔽部分を設置して、絞りシャッターにした兼用方式も提案されている（特許番号２６２２２９６号）。或いは、１モータで絞りとシャッターを駆動するものも開示されている（特開平７−１１１６１６号公報）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許番号２６２２２９６号のようなターレット式にシャッター機能を兼用させると、絞り用の開口部の間に、面積の大きな遮蔽部を設けねばならないため、絞り板全体の径が大きくなり、装置の大型化を招く欠点がある。次に、特許番号２６２２２９６号、特開平７−１１１６１６号公報ともに、単−の駆動源を使用しているが、絞り部は開口部の位置決め精度を要求し、シャッター部は羽根の開閉スピードを要求するが、異なる要求機能を単一の駆動系で両立させるのも必ずしも容易でない。
【０００９】
また電池を利用する携帯機器ではシャッターと絞りの駆動源の駆動タイミングによっては、電圧降下によって撮影可能電圧の下限にひっかかり、正常な動作ができなくなる。
【００１０】
本発明は、スミアの影響を少なくし、電池寿命が長く、安定した動作が期待できる電子的撮像装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の電子的撮像装置は以下に示す如く構成されている。
【００１２】
（１）本発明の電子的撮像装置は、
電子シャッター機能を有する電子的撮像装置において、
通電時に遮蔽動作するシャッター部材と、
上記シャッター部材を駆動するためのシャッター用駆動源と、
非通電時に開放状態へ動作し、撮像素子への入射光束を機械的に調整する絞り部材と、
上記絞り部材を駆動するための絞り用駆動源と、
を具備し、上記撮像素子へ電荷を蓄積する際、
上記絞り用駆動源は、当該撮像素子の電荷蓄積開始前に通電が開始され、当該撮像素子の電荷蓄積完了のタイミングで通電が断たれ、
上記シャッター用駆動源は、上記絞り用駆動源への通電が断たれるのと同時か、又はそれ以後のタイミングで通電が開始され、電荷の転送期間終了後のタイミングで通電が断たれるように制御されることを特徴としている。
【００１３】
（２）本発明の電子的撮像装置は、上記（１）に記載した電子的撮像装置であって、上記シャッター用駆動源と上記絞り用駆動源は、光軸方向に摺動自在に移動する鏡筒内に光軸と垂直に配置された略円盤形状を呈したベース板上に設けられていることを特徴としている。
【００１６】
以下、発明の実施形態の説明に入る前に、メカニカルシャッターをスメア防止用のみ利用した場合の撮影時の動作について解説する。
【００１７】
まず、図示しないレリーズ動作を図示しないシステムコントローラが検知して最初に絞りとシャッタースピードの設定を行なう。
【００１８】
まず、絞り部は動作させないで、つまり絞りは開放径の状態で撮像素子の信号を利用して被写体光の測光を行なう。この測光の結果により、絞り部の動作をするかどうかと、電子シャッターのシャッタースピードの設定を行なう。さらに、絞り部を動作させて、絞らせてから再測光して、電子シャッタースピードを決定するとより適正なシャッタースピ−ドが設定できるのは、もちろんである。絞り部は、プランジャ一に連続通電して、絞り板を光路中に挿入形式のため、絞りは開放径に設定して、電子シャッターで適正露光設定することを優先させる。電子シャッターのみで対応できない揚合にのみ、絞り部を動作させる。消費電力の節約のためである。
【００１９】
まず、測光結果により被写体光がさほど明るくなく場合には、絞り部への通電はもちろん行なわず、絞りは開放径状態で、ＡＦ・ホワイトバランス等撮影条件の設定を行なう。次に、実際の撮影動作に入り、設定されたシャッタースピードで素子シャッターを動作させ露光する。そして露光終了後、撮像素子は撮像処理回路に光電変換された信号を処理回路に転送する。この信号電荷を転送の開始に合わせてメカニカルシャッターのプランジャーに通電してシャッター羽根を動作させ、撮像素子への外光の入射を遮蔽する。これによって、前述したスメアノイズの発生を防止する。
【００２０】
次に、被写体光が明るくて絞りが開放径のままでは、電子シャッターのみでは適正露光を超えてしまう揚合には、絞り部を動作させ絞り板で光束を絞る。その場合のタイミングを説明する。まず、絞り部を動作させ、ＡＦ・ホワイトバランス等撮影条件の設定を行なう。次に、実際の撮影動作に入るが、絞り部が動作されている以外は、上述と同じである。露光終了後、ただちに絞り部のプランジャーへの通電を停止する。そして、信号電荷を転送の開始に合わせて、メカニカルシャッターを動作させるのは、上述と同じである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る電子的撮像装置の外観を示す図で、（ａ）は正面斜視図、（ｂ）は背面斜視図である。
【００２２】
図１の（ａ）（ｂ）において、１は電子的撮像装置本体としてのカメラ本体、２は光学系（ズーミングレンズ等の光学部品を含む）、３はファィンダー、４はモニター用液晶表示部、５はストロボ、６はレリーズボタン、７は電源スイッチである。以下、本発明の主要部である光学系２を含む鏡枠ユニットについて詳しく説明する。
【００２３】
図２は前記カメラ本体に内蔵されている光学系を含む鏡枠ユニットの分解斜視図である。図２の中央に示されている略円筒形状をなす筒体は、その両端が開放された保持鏡筒２１であり、該保持鏡筒２１の図中左側に位置する前部開放端には、固定レンズ鏡枠２２がネジ止め等の固定手段により固定される。また、該保持鏡筒２１の図中右側に位置する後部開放端には、やはりネジ止め等の固定手段により取り付け基板２３が固定される。
【００２４】
一対のガイドシャフト２４ａ，２４ｂは、各一端が前記取り付け基板２３に接着固定され、各他端が該固定レンズ鏡枠２２の周辺部に対して嵌合支持されている。これら一対のガイドシャフト２４ａ，２４ｂは、前記保持鏡筒２１の内部に光軸と平行となるように配設されている。上記一対のガイドシャフト２４ａ，２４ｂに案内され、複数の移動鏡枠２５（１２Ｇ、１３Ｇ、１４Ｇ等）が保持鏡筒２１内を光軸方向に摺動自在に移動可能となっている。
【００２５】
なお、移動鏡枠１４Ｇは後述するところから明らかなように、実際には移動枠体に搭載された状態で，１２Ｇ、１３Ｇ等と共にガイドシャフト２４ａ，２４ｂに沿って移動するものとなっている。本実施形態では、説明の便宜上、レンズを有している光学部品をＧで表し、レンズを有しない光学部品をＺで表している。そして、必ずしも明確な区分けがなされるわけではないが、１２Ｇ及び１３Ｇは主としてズーム用のものであり、１４Ｚ及び１４Ｇはオートフォーカス（ＡＦ）用のものである。なお１４Ｇと１４Ｚとは、１４Ｚ上に設置されているＡＦモータにより相対的に接近または離反することで、フォーカスを自動調節し得るものとなっている。
【００２６】
上記保持鏡筒２１の内面には、複数本（本実施形態では３本）のリブ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚが光軸と平行に設けられている。これらのリブ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚは、保持鏡筒２１の前部開口端から奥方向の位置（通過する光量の調節を行なうための光量調節装置２７すなわち絞りシャッタユニットが設置される位置よりも奥方向の位置）まで設けられている。かくして上記リブ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚは前記光量調節装置２７のガイドレールとしての機能を有している。すなわち光量調節装置２７の略円盤状をなす基板周辺の切り欠き部を、上記リブ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚにそれぞれ係合させ、上記リブ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚをガイドとして光量調節装置２７を摺動させることにより、光量調節装置２７は保持鏡筒２１の前部開口端から奥の方へ簡単に収容し得るものとなっている。
【００２７】
上記各リブ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚのそれぞれの一端には、前記固定レンズ鏡枠２２をネジ止めするためのネジ穴が設けてある。
【００２８】
固定レンズ鏡枠２２は、外部からアダプタレンズやフィルター等の光学部品を着脱自在に取り付け得るように、その前面の内周面に取り付け用のネジ溝２２ｄが切ってある。又固定レンズ鏡枠２２の周辺部には、前記３本のリブ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚの一端に設けてあるネジ穴２１ａ〜２１ｃと対応するネジ挿通孔２２ａ〜２２ｃが設けてある。
【００２９】
前記保持鏡筒２１の外周には、前記移動鏡枠２５を光軸方向に進退自在に移動させるためのカム筒２６が摺接回動し得る如く嵌めこまれている。このカム筒２６は、内面に凸カムＭを有する第１のカム筒２６ａと、内面に凹カムＮを有する第２のカム筒２６ｂとが連結されており、取り付け基板２３に固定されているズームモータ２３ａにより、一体的に回転駆動されるものとなっている。
【００３０】
保持鏡筒２１の内部に、ガイドシャフト２４ａ，２４ｂに支持された状態で収容されている絞りシャッターユニット２７は、移動鏡枠２５内を通過する光束を機械的に調整するためのものである。
【００３１】
図３に示すように、移動鏡枠２５及び絞りシャッターユニット２７を通過した光束すなわち被写体像は撮像素子３０上に結像する。この被写体像は撮像素子３０にて電気信号に変換され、画像信号として取り出される。
【００３２】
図４に示す如く、前記絞りシャッターユニット２７は、略円盤形状を呈し該鏡筒２１内に光軸と垂直に配置されたベース板５０に、円形開口部を有する薄板からなる絞り部材６０と２枚の薄板からなるシャッター部材７０とを併設したものである。絞り用の駆動源６１とシャッター用の駆動源７１とは、（ａ）に示す如く、ベース板５０の一方の面上に相対向する如く配置されている。上記絞り用の駆動源６１及びシャッター用の駆動源７１は、いずれもソレノイドプランジャー機構を用いている。
【００３３】
上記絞り用の駆動源６１により上記絞り部材６０を駆動するための絞りレバー６２と、上記シャッタ用の駆動源７１により上記シャッター部材７０を駆動するためのシャッターレバー７２とは、（ｂ）に示す如く，ベース板５０の他方の面上に配置されている。上記絞りレバー６２とシャッターレバー７２とは図示の如く同一形状に形成されている。
【００３４】
各々の動作について簡単に説明する。絞り用駆動源６１に通電されていないときは、絞り部材６０はベース板５０の内部に隠れていて、ベース板中央に設けられた開放径を有する開口が固定絞りの役割をする。絞り駆動源６１に通電されると、ソレノイドプランジャーの鉄芯に一部が係合した絞りレバー６２が回動し、絞りレバー６２に形成されたピンで係合された絞り部材６０を回動させて、絞り部材６０の円形開口部で光路の一部を遮る。絞り部材６０の円形開口部は開放径よりも小さい事はもちろんである。絞り用駆動源６１への通電を止めると、ソレノイドプランジャー機構の鉄芯に備えられたバネの働きで、絞り部材６０は元に戻り、絞り径は開放径となる。シャッター用駆動源７１に通電されていないときは、シャッター部材は２枚ともベース板５０の内部に隠れていて、通電されるとシャッターレバー７２の回動動作によってシャッター部材が光路を完全に遮蔽する。通電を止めると、絞りと同じようにシャッター部材が内部に引っ込む。
【００３５】
図５は撮像素子３０における電荷蓄積期間と、電荷転送期間と、絞り及びシシャッターの駆動タイミングの関係を示す図である。図５に示すように、シャッター部材７０は、上記シャッター用の駆動源７１への通電時に遮蔽動作するものとなっている。上記撮像素子への光束入射を遮断する如く設けられている。そして上記シャッター用の駆動源７１への通電のタイミングとしては、上記撮像素子３０の電荷蓄積動作完了時である時刻ｔ1 において上記絞り用の駆動源６１への通電が断たれると同時、またはそれ以後の時刻ｔ2 において開始される如く、動作タイミングが予め設定されている。
【００３６】
（実施形態についての特徴点）
実施形態（変形例を含む）についての特徴点をまとめると次の通りである。
【００３７】
［１］実施形態に示された電子的撮像装置は、
ガイドシャフトに支持され光軸方向に摺動自在に移動する鏡枠と、該鏡枠内を通過する光束を機械的に調整する絞りシャッターユニットとを内蔵する鏡筒と、該鏡筒を通過した被写体像を電気信号に変換する撮像素子とを備えた電子的撮像装置において、
前記絞りシャッターユニットは、絞り部材とシャッター部材とを略円盤形状を呈し該鏡筒内に光軸と垂直に配置されたベース板に設けると共に、絞り用の駆動源とシャッター用の駆動源とを該ベース板の同じ面上において相対向する如く配置したことを特徴としている。
【００３８】
（効果）：シャッターの駆動源と、シャッター部材とをそれぞれ独立に設けたので、シャッターとして最適な切り替え時間等を比較的容易に設定することができる。また絞りとシャッターとをまとめてユニット化し、且つ両駆動源をベース板の同じ面上に対向配置したので、組立て時の作業性がよい。さらに単一の絞りシャッターユニットとしてユニット化した事で、取り扱いが容易となり、装置への組み付け性も良く、装置内部のスペースを効率的に使え、電子的撮像装置の小型化に寄与する。
【００３９】
［２］実施形態に示された電子的撮像装置は、前記［１］に記載した電子的撮像装置であって、
上記絞り用の駆動源と、シャッター用の駆動源とは、いずれもソレノイドプランジャーで機構であることを特徴としている。
【００４０】
（効果）：ソレノイドプランジャー機構を駆動源としているため動作スピードが速い。また伝達系が単純なので、部品点数が少なくて済む。
【００４１】
［３］実施形態に示された電子的撮像装置は、前記［２］に記載した電子的撮像装置であって、
上記絞り用の駆動源により上記絞り部材を駆動するための絞りレバーと、上記シャッター用の駆動源により上記シャッター部材を駆動するためのシャッターレバーとは、同一形状であることを特徴としている。
【００４２】
（効果）：部品の共通化がはかられており、且つ配置関係も対応づけられていることから、組付け性がよく製作が容易となるためコストダウンにつながる。
【００４３】
［４］実施形態に示された電子的撮像装置は、前記［２］に記載した電子的撮像装置であって、
上記シャッターは、上記シャッター用の駆動源への通電時に遮蔽動作し、上記撮像素子への光束入射を遮断する如く設けられ、上記シャッター用の駆動源への通電は、上記撮像素子の電荷蓄積動作完了時において上記絞り用の駆動源への通電が断たれると同時、またはそれ以後において開始される如く、動作タイミングを設定されていることを特徴としている。
【００４４】
（効果）：電子シャッター機能によって撮像素子の電荷蓄積期間を制御しても、電荷排出期間において撮像素子に光が入射していると、いわゆるスミアが発生する。このスミアを防止するためには、撮像素子の露光終了後、機械的なシャッターを動作させて撮像素子への入射光束を遮蔽すればよい。しかるに上記シャッター駆動用のソレノイドプランジャー機構と絞り駆動用のソレノイドプランジャー機構とが、同一タイミングで重なり合って駆動されると、短時間ではあるが電源電圧の大幅な降下を招く。この電圧降下によって、電源電圧が短時間でも規定電圧以下になると装置がダウンしてしまう。このようにシャッター駆動用のソレノイドプランジャー機構と絞り駆動用のソレノイドプランジャー機構との同時駆動は、電源電圧の大幅な降下を招くため、電池を利用したデジタルカメラ等の携帯機器では、電池寿命縮める大きな要因にもなる。
【００４５】
電荷蓄積動作終了後は、絞り制御は不要になるので、本発明では、絞り部への通電を止めてからシャッターを駆動するようにした。これにより、二つのソレノイドプランジャー機構への同時通電が避けられ、瞬間的な電位の低下がなくなるので、結果として電池寿命の延長につながる。したがって携帯型のデジタルカメラ等にとって特に有効である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、絞りとシャッターとが一体化された絞りシャッターユニットを備えているので、組立て性が良くかつ小型に形成できる上、このユニットを用いて絞りとシャッター動作とのタイミングを所要の状態に特定できるため、電池寿命が長く安定した動作が期待できる電子的撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子的撮像装置の外観を示す図で、（ａ）は正面斜視図（ｂ）は背面斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電子的撮像装置のカメラ本体に内蔵されている光学系を含む鏡枠ユニットの分解斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電子的撮像装置の撮像系の概略的構成を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る電子的撮像装置における絞りシャッターユニットの構成を示す図で、（ａ）は表面図、（ｂ）は背面図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る電子的撮像装置における電荷蓄積期間、電荷転送期間、絞り及びシシャッターの駆動タイミングの関係を示す図。
【符号の説明】
１…カメラ本体
２…光学系
３…ファィンダー
４…モニター用液晶表示部
５…ストロボ
６…レリーズボタン
７…電源スイッチ
５０…ベース板
６０…絞り部材
６１…絞り駆動源
６２…絞りレバー
７０…シャッター部材
７１…シャッター駆動源
７２…シャッターレバー

Claims

電子シャッター機能を有する電子的撮像装置において、
通電時に遮蔽動作するシャッター部材と、
上記シャッター部材を駆動するためのシャッター用駆動源と、
非通電時に開放状態へ動作し、撮像素子への入射光束を機械的に調整する絞り部材と、
上記絞り部材を駆動するための絞り用駆動源と、
を具備し、上記撮像素子へ電荷を蓄積する際、
上記絞り用駆動源は、当該撮像素子の電荷蓄積開始前に通電が開始され、当該撮像素子の電荷蓄積完了のタイミングで通電が断たれ、
上記シャッター用駆動源は、上記絞り用駆動源への通電が断たれるのと同時か、又はそれ以後のタイミングで通電が開始され、電荷の転送期間終了後のタイミングで通電が断たれるように制御されることを特徴とする電子的撮像装置。
上記シャッター用駆動源と上記絞り用駆動源は、光軸方向に摺動自在に移動する鏡筒内に光軸と垂直に配置された略円盤形状を呈したベース板上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子的撮像装置。