(57)【要約】【課題】動画用撮像素子と静止画用撮像素子を個別に装備する２板式撮影装置において静止画用撮像素子の温度上昇を緩和する。【解決手段】動画用撮像素子は常時通電・静止画用撮像素子は撮影時のみ通電するシーケンスにおいて外装筐体内の撮像素子の配置を動画用撮像素子は静止画用撮像素子の上部に配置限定することにより動作状態における静止画用撮像素子への動画撮像素子からの熱伝導が緩和され、静止画用撮像素子の高温時の特性劣化が発現しにくくなることおよび筐体内の撮像素子ブロック全体の放熱能力の改善が図られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止画像を撮像するために被写体像からの光束を受光する面受光型の第１の半導体撮像素子と、
前記第１の半導体撮像素子の受光領域と略一致するように前記被写体像からの光束を受光する、前記第１の半導体撮像素子より受光素子数の少ない面受光型の第２の半導体撮像素子とを個別に装備し、
前記第１の半導体撮像素子からの出力を静止画像として記録する静止画処理手段と前記第２の半導体撮像素子からの出力を動画像として記録する動画処理手段とを有する二板式撮像装置において、装置外装筐体内における第１と第２の撮像素子の配置位置については第２の動画像用撮像素子は第１の静止画像用撮像素子の上部位置に配置することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
静止画像を撮像するために被写体像からの光束を受光する面受光型の第１の半導体撮像素子と、
前記第１の半導体撮像素子の受光領域の中の一部領域となる前記被写体像からの光束を受光する、
前記第１の半導体撮像素子より受光素子数が少なくかつ受光領域の小さい面受光型の第２の半導体撮像素子とを個別に装備し、前記第１の半導体撮像素子からの出力を静止画像として記録する静止画処理手段と前記第２の半導体撮像素子からの出力を動画像として記録する動画処理手段とを有する二板式撮像装置において、装置外装筐体内における第１と第２の撮像素子の配置位置については第２の動画像用撮像素子は第１の静止画像用撮像素子の上部位置に配置することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記、二板式撮像装置において、主光学系からの光束を分割分光するために設けられるハーフミラー・ビームスプリッタ・分光プリズム等による撮像光路分割手段における分割光路の一方の光軸を主光学系光軸と一致させた場合で静止画用撮像素子を主光学系光軸上に配置する場合は分割光路の他方を主光学系光軸の少なくとも上側方向に反射または透過するように光路分割素子を配置し、該光軸上に動画用撮像素子を配置することを特徴とする請求項１および請求項２に記載した撮像装置。
【請求項４】
前記、二板式撮像装置において、主光学系からの光束を分割分光するために設けられるハーフミラー・ビームスプリッタ・分光プリズム等による撮像光路分割手段における分割光路の一方の光軸を主光学系光軸と一致させた場合で動画用撮像素子を主光学系光軸上に配置する場合は分割光路の他方を主光学系光軸の少なくとも下側方向に反射または透過するように光路分割素子を配置し、該光軸上に静止画用撮像素子を配置すること特徴とする請求項１および請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記、二板式撮像装置において、主光学系からの光束を分割分光するために設けられるハーフミラー・ビームスプリッタ・分光プリズム等による撮像光路分割手段における分割光路の一方の光軸が主光学系光軸と一致しない場合は分割光路の一方は少なくとも他方の上側方向に反射または透過するように光路分割素子を配置し、該光軸上に動画用撮像素子を配置すること特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子数の異なる２つの半導体撮像素子を具備し、高画素数の半導体撮像素子を適用する場合であっても、高い応答性を保持しながら静止画像および動画像双方の撮像を可能とする撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被写体像を撮像光学系により半導体撮像素子、たとえばＣＣＤ二次元イメージセンサ上に結像して電気信号に変換し、これにより得られた静止画像または動画像の画像データを半導体メモリや磁気ディスク、磁気テープのような記録媒体に記録する、いわゆるディジタルスチルカメラおよびディジタルビデオカメラが広く普及しつつある。また、最近の半導体技術の向上により、これらの撮像装置に用いられる半導体撮像素子の画素数が日々大きくなってきている。
【０００３】
従来、動画像用としては３０〜４０万画素程度、静止画用としては１００〜２００万画素程度のＣＣＤが用いられていたが、現在では静止画用では５００万画素を超えている。しかしながら、このＣＣＤの画素数の増加に伴なって、ＣＣＤからのデータ読み出しに時間がかかるという問題が生じてきている。また、画素数の増加に伴なう情報量の増加により、読み出し後の処理にも時間がかかることになる。
【０００４】
また、ディジタルカメラにおいて、ＣＣＤからの出力は、静止画像として記録されるのみならず、自動合焦制御（ＡＦ）、自動露光制御（ＡＥ）等の撮影条件の制御にも用いられている。したがって、ＣＣＤ読み出しや読み出し後の処理に時間がかかるのでは、撮影条件等に関する設定制御の応答も悪くなる。さらに、このＣＣＤの画素数の増加に伴なって、これに必要な消費電力も増大しており、液晶表示パネル等により電力消費が激しいディジタルスチルカメラにおいては、必要電力をいかに低減させるかという問題も生じている。
【０００５】
この問題を解決するため画素数の異なる２つの半導体撮像素子を設け、高画素数の半導体撮像素子を静止画像の撮像用、低画素数の半導体撮像素子を動画像の撮像用とすることにより、半導体撮像素子の高画素化に伴なって発生する、データ読み出しに時間がかかって、一般的な動画表示速度を確保できないといった種々の問題を対処するいわゆる二板式ディジタルスチルカメラおよびディジタルビデオカメラが提案されている。
【０００６】
受光素子数の異なる２つの半導体撮像素子を具備し、静止画像および動画像双方の撮像を可能とする撮像装置としては特許文献１記載の電子カメラの従来例がある。この従来例の電子カメラおいては被写体像からの光束をレンズ系１１および絞り１２を経由させた後、分割部（ビームスプリッタ）１３により２つに分割し、一方を動画用ＣＣＤ（ｍＣＣＤ：３０万画素程度）１４に入射させ、他方をさらにシャッター１５を経由させて静止画用ＣＣＤ（ｓＣＣＤ：２００万画素以上）１６に入射させるべく、画素数の異なる２つのＣＣＤ（動画用ＣＣＤ１４，静止画用ＣＣＤ１６）を設けたことを特徴としている。
【０００７】
また、この２つのＣＣＤを設けるにあたり、分割部１３を設けることにより、レンズ系１１および絞り１２を共通部材とすることにより、精度面、スペース面およびコスト面での負担増加を抑止することを特徴としている。さらには半導体撮像素子の高画素化に伴なって発生する、データ読み出しに時間がかかって、一般的な動画表示速度を確保できないといった問題に対処するため、高画素数の半導体撮像素子を静止画像の撮像用、低画素数の半導体撮像素子を動画像の撮像用またはファインダ表示用とすることを特徴としており、静止画を撮影しようとしていないとき（単に記録表示させたり、撮影条件設定を行なっているとき）には、低画素数の動画用半導体撮像素子のみを駆動し、この撮像素子から得られるデータのみにて動画像の記録表示および撮影条件設定値の取得を行い、高画素数の半導体撮像素子は駆動させないことにより、消費電力の低減を図ることを特徴としている。
【特許文献１】特開２００１−８６３８２号公報（第７頁、図１）、（第８頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、ディジタルスチルカメラおよびディジタルビデオカメラにおいては半導体撮像素子、たとえばＣＣＤ二次元イメージセンサの半導体技術の向上にともない高画素化と平行してそのイメージサイズすなわち画素のサイズの微小化が同時に進められてきた。イメージサイズの縮小は同じ画素数を維持したままで撮像装置の結像光学系を含む筐体サイズの小型軽量化に直結するため装置の小型化を目的として近年では動画用撮像素子として必要な３０〜４０万画素程度のもので１／７インチサイズ（有効像円２．５７ｍｍ）のものが実用化されている。また、静止画用撮像素子についても５００万画素程度のものでも１／１．８インチサイズ（有効像円９．０４ｍｍ）のものが実用化されている。これらの小型化動画用撮像素子と静止画用撮像素子を使用すれば前述の二板式ディジタルスチルカメラおよびディジタルビデオカメラの結像光学系および動画用撮像素子と静止画用撮像素子を組み込んだ撮像部ユニットの小型化が可能となり二板式撮像装置筐体のより一層の小型化が実現できる。
【０００９】
しがしながら撮像部ユニットの小型化に伴い、動画用撮像素子と静止画用撮像素子の配置位置が近接することは必然となる。上記従来例のように静止画を撮影しようとしていないときには、低画素数の動画用半導体撮像素子のみを駆動し、高画素数の半導体撮像素子は駆動させないように構成したとしても動画用撮像素子は撮像装置使用中は常時通電となりその発熱による撮像素子周辺部材の温度上昇が静止画用撮像素子に及ぼす影響が無視できないものとなってきた。特にＣＣＤのように光電変換した撮像信号を転送電極に与えた電圧パルスの極性交番により移動させて読み出す構成の素子では転送電極の容量が負荷となるため転送電極数および転送周波数の上昇に比例して消費電力値が増大することと半導体素子構成によるの転送効率上の制限から電圧パルス波高値（通常３〜５Ｖを要す）の低減は限界にきていることなどから動画用撮像素子としてＣＣＤを搭載した場合、動画用撮像素子の近傍に配置した静止画用撮像素子の温度上昇を引き起こし撮像記録される静止画像品質を劣化させてしまう。
【００１０】
一般に通常の半導体素子同様、撮像素子においても半導体の接合部の温度上昇８℃につきノイズ量が２倍になると言われており撮像素子の場合は具体的には欠陥画素の出現、暗電流ムラと呼ばれる個別画素ごとの感度ムラが増大することによる静止画像の粒子感の悪化、色むらの出現、垂直転送電極の転送特性ばらつきの増大によるたて筋状固定パターンノイズの画像混入などが引き起こされる。
【００１１】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、二板式ディジタルスチルカメラおよびディジタルビデオカメラの結像光学系および動画用撮像素子と静止画用撮像素子を組み込んだ撮像部ユニットの小型化を実施するうえで静止画用撮像素子に対する動画用撮像素子の発熱の影響を簡便に少なくできる技術を提供することで二板式撮像装置筐体のより一層の小型化を可能することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、この発明による二板式ディジタルスチルカメラおよびディジタルビデオカメラは動画用撮像素子の受光面サイズが静止画用撮像素子の受光面サイズと同じになるように構成する場合には、静止画像を撮像するために被写体像からの光束を受光する面受光型の第１の半導体撮像素子と、前記第１の半導体撮像素子の受光領域と略一致するように前記被写体像からの光束を受光する、前記第１の半導体撮像素子より受光素子数の少ない面受光型の第２の半導体撮像素子とを個別に装備し、前記第１の半導体撮像素子からの出力を静止画像として記録する静止画処理手段と前記第２の半導体撮像素子からの出力を動画像として記録する動画処理手段とを有する二板式撮像装置において、装置外装筐体内における第１と第２の撮像素子の配置位置については第２の動画像用撮像素子は第１の静止画像用撮像素子の上部位置に配置することを特徴としている。
【００１３】
また、この発明による二板式ディジタルスチルカメラおよびディジタルビデオカメラは動画用撮像素子の受光面サイズを静止画用撮像素子の受光面サイズよりも小さく構成する場合にも同様に、静止画像を撮像するために被写体像からの光束を受光する面受光型の第１の半導体撮像素子と、前記第１の半導体撮素子の受光領域の中の一部領域となる前記被写体像からの光束を受光する、前記第１の半導体撮像素子より受光素子数が少なくかつ受光領域の小さい面受光型の第２の半導体撮像素子とを個別に装備し、前記第１の半導体撮像素子からの出力を静止画像として記録する静止画処理手段と前記第２の半導体撮像素子からの出力を動画像として記録する動画処理手段とを有する二板式撮像装置において、装置外装筐体内における第１と第２の撮像素子の配置位置については第２の動画像用撮像素子は第１の静止画像用撮像素子の上部位置に配置することを特徴としている。
【００１４】
すなわち結像光学系などの主光学系からの光束を分割分光するために設けられるハーフミラー・ビームスプリッタ・分光プリズム等による撮像光路分割手段における分割光路の一方の光軸を主光学系光軸と一致させた場合で静止画用撮像素子を主光学系光軸上に配置する場合は分割光路の他方を主光学系光軸の少なくとも上側方向に反射または透過するように光路分割素子を配置し、該光軸上に動画用撮像素子を配置することを特徴としている。逆に主光学系からの光束を分割分光するために設けられるハーフミラー・ビームスプリッタ・分光プリズム等による撮像光路分割手段における分割光路の一方の光軸を主光学系光軸と一致させた場合で動画用撮像素子を主光学系光軸上に配置する場合は分割光路の他方を主光学系光軸の少なくとも下側方向に反射または透過するように光路分割素子を配置し、該光軸上に静止画用撮像素子を配置すること特徴としている。
【００１５】
さらには主光学系からの光束を分割分光するために設けられるハーフミラー・ビームスプリッタ・分光プリズム等による撮像光路分割手段における分割光路の一方の光軸が主光学系光軸と一致しない場合は分割光路の一方は少なくとも他方の上側方向に反射または透過するように光路分割素子を配置し、該光軸上に動画用撮像素子を配置すること特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
画素数の異なる２つの半導体撮像素子を設け、高画素数の半導体撮像素子を静止画像の撮像用、低画素数の半導体撮像素子を動画像の撮像用とすることにより、半導体撮像素子の高画素化に伴なって発生する、データ読み出しに時間がかかって、一般的な動画表示速度を確保できないといった種々の問題を対処するための従来の二板式ディジタルスチルカメラおよびディジタルビデオカメラにおいては２つの半導体撮像素子の配置位置について言及するものは開示されていない。従来例として示した特開２００１−８６３８２号公報についても同様である。
【００１７】
本発明においては動画用撮像素子と静止画用撮像素子を個別に装備する二板式撮影装置において外装筐体内の撮像素子の配置を動画用撮像素子は静止画用撮像素子の上部に配置限定することにより動画用撮像素子の発熱による放熱伝道方向を静止画用撮像素子側と逆方向になるように構成できるため静止画用撮像素子の温度上昇を緩和することができる。動画用撮像素子は常時通電・静止画用撮像素子は撮影時のみ通電する動作状態における静止画用撮像素子への動画撮像素子からの熱伝導が緩和され、静止画用撮像素子の高温時の特性劣化が発現しにくくなることおよび発熱源である動画用撮像素子が筐体内の撮像ユニット内の上部位置に配置されることから外装筐体外への放熱能力が上昇し、撮像ユニット全体の放熱能力の改善が図られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、この発明の実施形態に係る二板式ディジタルビデオカメラの構成図である。このディジタルビデオカメラでは、被写体像からの光束をレンズ１０１および絞り１０２を経由させたのち、ハーフミラー・ビームスプリッタ・分光プリズム等により構成される撮像光路分割素子１０３により２つに分割し、一方を動画用撮像素子１０５、他方をさらにシャッター１０４を経由させて静止画用撮像素子１０７に入射させる。シャッター１０４は静止画用撮像素子１０７から撮像信号を読み出す場合に閉じられる。レンズ１０１および絞り１０２、撮像光路分割素子１０３、シャッター１０４は、図示していない他のレンズ群および絞り駆動モーター、ズームモーターなどとともにレンズ鏡筒モールド部材の中に組みこまれており、全体としてレンズ鏡筒および撮像素子取り付け部を含む撮像ユニット１１３として構成されている。撮像ユニット１１３内における動画用撮像素子１０５の配置位置と静止画用撮像素子１０７の配置位置について動画用撮像素子１０５は静止画用撮像素子１０７の必ず上方となるように取り付け位置が決定される。
【００２０】
すなわち図１のように外装筐体１０９の外装形態の形状のなかで撮像ユニット１１３の組み付け配置に際して被写体像からの光束の一方をレンズ光軸１１０と一致させる様に分割結像させ、他方を下側に分割結像するように撮像光路分割素子１０３を配置する場合には２つの結像位置について動画用撮像素子１０５をレンズ光軸１１０に一致させた結像位置に配置し、静止画用撮像素子１０７は下側に分割結像する結像位置に配置する。このとき、動画用撮像素子の受光面サイズすなわち撮像素子に入射する光束の有効像円領域については静止画用撮像素子の受光面サイズと同じになるように構成する場合と動画用撮像素子の受光面サイズを静止画用撮像素子の受光面サイズよりも小さく構成する場合が考えられるがそれぞれの配置についても説明したように動画用撮像素子は静止画用撮像素子の上方に配置されるため動作状態において常時通電状態である動画用撮像素子１０５から発生した熱成分１１７の主な成分は動画用撮像素子のさらに上方の撮像ユニット１１３の筐体部分および外装筐体１０９の筐体部分を通して外部に放熱排出され静止画用撮像素子１０７への影響は少なくなる。
【００２１】
動画用撮像素子制御部１０６および静止画用撮像素子制御部１０８はカメラマイコン１１１の制御により動画用撮像素子と静止画用撮像素子をそれぞれ駆動する。動画用撮像素子１０５から得られた動画データは動画信号処理部１１４に送られ信号処理後磁気テープ１１５にて記録再生され、また、ディスプレイ１１６にて表示される。静止画用撮像素子１０７から得られた静止画データは静止画信号処理部１１２に送られメモリカード１１８にて記録再生される。
【００２２】
図２は図１の構成におけるレンズ鏡筒およびＣＣＤ取り付け部を含む撮像ユニット１１３の詳細図である。図における矢印方向の上側の記載は外装筐体に撮像ユニット１１３を組み込む際の上下位置方向を示している。
【実施例２】
【００２３】
図３はこの発明の実施形態に係る二板式ディジタルビデオカメラに使用されるレンズ鏡筒およびＣＣＤ取り付け部を含む撮像ユニットの他の実施例であり、第１の実施例と異なり光軸１１０と一致する結像位置に配置する撮像素子が静止画用撮像素子１０７である場合の例である。この場合においても動画用撮像素子１０５は静止画用撮像素子の上部に配置され図示しない外装筐体内に適宜組み込み配置される。
【実施例３】
【００２４】
図４はこの発明の実施形態に係る二板式ディジタルビデオカメラに使用されるレンズ鏡筒およびＣＣＤ取り付け部を含む撮像ユニットの第３の実施例であり、第１の実施例および第２の実施例と異なり動画用撮像素子１０５の配置位置と静止画用撮像素子１０７の配置位置とも光軸１１０とは一致しない結像位置に配置する場合の例である。この場合においても動画用撮像素子１０５は静止画用撮像素子の上部に配置され図示しない外装筐体内に適宜組み込み配置されることは第１および第２の実施例と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るディジタルビデオカメラの構成図
【図２】本発明の第１実施形態に係るディジタルビデオカメラの撮像ユニットの詳細図
【図３】本発明の第２実施形態に係るディジタルビデオカメラの撮像ユニットの詳細図
【図４】本発明の第３実施形態に係るディジタルビデオカメラの撮像ユニットの詳細図
【符号の説明】
【００２６】
１０１  レンズ
１０２  絞り
１０３  光路分割素子
１０４  シャッター
１０５  動画用撮像素子
１０６  動画用撮像素子制御部
１０７  静止画用撮像素子
１０８  静止画用撮像素子制御部
１０９  外装筐体
１１０  光軸
１１１  カメラマイコン
１１２  静止画用信号処理部
１１３  レンズ鏡筒およびＣＣＤ取り付け部を含む撮像ユニット
１１４  動画用信号処理部
１１５  磁気テープ
１１６  ディスプレイ
１１７  熱
１１８  メモリカード
１１９  ズームモーター
１２０  レンズ鏡筒モールド部材
１２１  シャッター駆動モーター
１２２  絞り駆動モーター
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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