(57)【要約】【課題】色分解プリズムの入射面の保護及び防塵を容易かつ安価に実現する。【解決手段】レンズユニット内のレンズ２から入射された光を３色に分解する色分解プリズム２０と、色分解プリズム２０で分解された各色の光線を光電変換する撮像素子３０とを備えたプリズムブロック１００において、色分解プリズム２０の入射面を保護する保護部材５０と、色分解プリズム２０の入射面２１と、レンズユニットとを接続する部材であり、保護部材５０を格納するための孔１１を備えたレンズ取り付け用部材１０と、レンズ取り付け用部材１０の孔１１に嵌め込まれた保護部材５０を保持する保持部材６０ａ，６０ｂとを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズユニット内のレンズから入射された光を３色に分解する色分解プリズムと、前記色分解プリズムで分解された各色の光線を光電変換する撮像素子とを備えたプリズムブロックにおいて、
前記色分解プリズムの入射面を保護する保護部材と、
前記色分解プリズムの入射面と、前記レンズユニットとを接続する部材であり、前記保護部材を格納するための孔を備えたレンズ取り付け用部材と、
前記レンズ取り付け用部材の孔に嵌め込まれた保護部材を保持する保持部材とを備えたことを特徴とする
プリズムブロック。
【請求項２】
レンズユニット内のレンズから入射された光を３色に分解する色分解プリズムと、前記色分解プリズムで分解された各色の光線を光電変換する撮像素子とを備えたプリズムブロックが組み込まれた撮像装置において、
前記色分解プリズムの入射面を保護する保護部材と、
前記色分解プリズムの入射面と、前記レンズユニットとを接続する部材であり、前記保護部材を格納するための孔を備えたレンズ取り付け用部材と、
前記レンズ取り付け用部材の孔に嵌め込まれた保護部材を保持する保持部材とを備えたことを特徴とする
撮像装置。
【請求項３】
請求項２記載の撮像装置において、
前記保護部材は、透明ガラス又はフィルタで構成され、
前記保持部材は、前記透明ガラス又はフィルタの縁を押さえる板バネで構成されることを特徴とする
撮像装置。
【請求項４】
請求項３記載の撮像装置において、
前記板バネは締結部材が差し込まれるための締結部材用孔を備え、前記締結部材用孔に前記締結部材が差し込まれることで、前記保護部材を押圧して前記レンズ取り付け用部材に固定することを特徴とする
撮像装置。
【請求項５】
請求項２記載の撮像装置において、
前記保護部材は、前記レンズ取り付け用部材に対して着脱自在であることを特徴とする
撮像装置。
【請求項６】
レンズユニット内のレンズから入射された光を３色に分解する色分解プリズムを備えた撮像装置の製造方法において、
前記色分解プリズムと前記レンズユニットとを接続するレンズ取り付け部材を、前記色分解プリズムの入射面に取り付け、
前記レンズ取り付け用部材に設けた孔に、前記入射面を保護する保護部材を嵌め込み、
前記レンズ取り付け用部材の孔に嵌め込まれた前記保護部材を、保持部材で固定し、
前記レンズユニットと前記プリズムブロックとを接合する際に、前記レンズ取り付け用部材の孔に嵌め込まれた前記保護部材を取り外すことを特徴とする
撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防塵用の保護部材を着脱可能な機構を有するプリズムブロック、及びそのプリズムブロックを組み込んだ撮像装置、並びにその撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子では、レンズを介してその受光部に結像される光学像の明暗に応じた量の信号電荷を蓄積・転送し、電気信号として出力することを行っている。ところが、ここには波長の情報が含まれないため、色の情報を得るためには、入射光からＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に対応した信号を得るための光学手段を用いる必要がある。
【０００３】
Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した信号を得るための撮像方式としては、撮像素子１個でＲＧＢ情報が得られる単板式や、撮像素子３個でＲＧＢ情報が得られる３板式等が知られており、光学手段としては、単板式では、色フィルタアレイ等を用い、２板以上の多板式では、ダイクロイックプリズム等の色分解プリズムを用いるのが一般的である。
【０００４】
色分解プリズムは、複数個のプリズムブロックで構成され、入射光が入射する面及び各プリズムブロックの接合面には、特定の光線のみを反射又は透過するための蒸着膜が蒸着されている。例えば３板式の場合は、プリズムの接合面に配された最初の蒸着膜でＲ光線を反射させてＧＢ光線を透過し、次の蒸着膜でＢ光線を反射させてＧ光線を透過することで、入射光をＲＧＢの３原色光線に分解する。
【０００５】
このような構成の色分解プリズムの入射面に、塵や埃が付着してしまうと、撮像素子の各画素に蓄積される電荷の量が正確なものではなくなり、出力信号が光学像に忠実なものでなくなってしまう。つまり、画質が低下してしまう。このため、色分解プリズムの入射面には、工場出荷時に、プリズムの表面を保護するための弱粘性の保護シールを貼付する等の対策が採られている。
【０００６】
特許文献１には、シャッター幕の手前の、レンズ側の位置に防塵用の保護ガラスを設置したことについての開示がある。
【特許文献１】特開２００２−９０８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、色分解プリズムの入射面を保護するために、弱粘性の保護シールを貼り付ける場合には、保護シールをはがす時に生じる静電気により、埃等が付着しやすくなってしまうという問題があった。一度埃が付着してしまうと、蒸着膜に影響を与えずに埃を取り除くことは非常に困難であり、何よりまず、確実に防塵できる構造を実現することが重要とされていた。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、色分解プリズムの入射面の保護及び防塵を容易かつ安価に実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、レンズユニット内のレンズから入射された光を３色に分解する色分解プリズムと、色分解プリズムで分解された各色の光線を光電変換する撮像素子とを備えた場合において、色分解プリズムの入射面を保護する保護部材と、色分解プリズムの入射面と、レンズユニットとを接続する部材であり保護部材を格納するための孔を備えたレンズ取り付け用部材と、レンズ取り付け用部材の孔に嵌め込まれた保護部材を保持する保持部材とを備えるようにしたものである。
【００１０】
このようにしたことで、レンズ取り付け用部材の孔に嵌め込まれた保護部材が、色分解プリズムの表面を保護するようになる。保護部材は、撮像装置として組み立てられた状態でも、そのまま取り付けられた状態とする。或いは、撮像装置を製造する途中の過程でだけ、保護部材を嵌めておき、最終的に色分解プリズムの前面側にレンズユニットが取付けられる際に、外すようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、保持部材で保護部材を保持する容易な構成で、色分解プリズムの入射面の保護及び防塵を安価に実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。本実施の形態においては、本発明の撮像装置を、３つのプリズムで構成される色分解プリズムを備えた撮像装置に適用してある。
【００１３】
図１には、色分解プリズムの各出射面に３つの撮像素子が固着された、プリズムブロック１００の構成例を示してある。図１（ａ）は斜視図であり、図１（ｂ）は正面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）において、図の一番手前側に配置されたレンズ取り付け用ベース１０は、図示せぬレンズユニットとのインターフェースとなる部分である。レンズユニットが取り付けられる際には、ネジ用孔１３ｃや１３ｄにネジが差し込まれてネジ締めされることで、レンズユニットとプリズムブロック１００とが固定される。
【００１４】
レンズ取り付け用ベース１０の上（図１（ａ）においては右手奥側）には、入射光をＲ，Ｇ，Ｂの３色に分解する色分解プリズム２０を固着してあり、色分解プリズム２０の３つの出射面には、撮像素子３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒ（３０Ｒは図示略）を固着してある。各撮像素子３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒは、回路基板４０Ｂ，４０Ｇ，４０Ｒ上にその端子が半田付けされることで、回路基板４０Ｂ，４０Ｇ，４０Ｒ上に接続されている。
【００１５】
レンズ取り付け用ベース１０には、色分解プリズム２０の入射面２１を保護するための、保護ガラス５０を取り付けてある。保護ガラス５０は、レンズ取り付け用ベース１０上に設けられた、保護ガラス用孔１１に嵌め込まれ状態で、その２端を板バネ６０ａと６０ｂにより固定されている。板バネ６０ａ及び６０ｂは、ネジ７０ａ及び７０ｂによって、レンズ取り付け用ベース１０上にネジ止めしてある。
【００１６】
このように構成してあることで、色分解プリズム２０の入射面２１が保護ガラス５０により保護されるため、周辺の塵や埃等が、色分解プリズム２０の入射面２１に付着してしまうことがなくなる。また、色分解プリズム２０の入射面２１に指紋等が付着してしまうことも防ぐことができる。
【００１７】
図２は、保護ガラス５０を取り外した場合の例を示す分解斜視図である。レンズ取り付け用ベース１０には、その中央部に保護ガラス用孔１１を設けてあり、保護ガラス用孔１１の２箇所の縁を押さえるように、互いに対角線をなす位置関係で板バネ用溝１２ａと１２ｂとを設けてある。板バネ用溝１２ａと１２ｂは、レンズ取り付け用ベース１０の厚さ（高さ）に対して浅く形成してある。
【００１８】
また、板バネ用溝１２ａ及び１２ｂには、板バネ６０ａ及び６０ｂを、ネジ７０ａ及び７０ｂでレンズ取り付け用ベース１０に固定する際のネジが入る孔として、ネジ孔１４ａ及び１４ｂを設けてある。板バネ６０ａと６０ｂにも、ネジ７０ａと７０ｂとが差し込まれるためのネジ用孔６１ａと６１ｂを設けてある。板バネ６０ａと６０ｂは、板バネ用溝１２ａと１２ｂに配置されてネジ止めされた状態で、その先端部分が、保護ガラス用孔１１の淵から中心方向に少し入った位置に配置されるように、長さを調整してある。
【００１９】
このように構成することにより、保護ガラス用孔１１に保護ガラス５０が嵌め込まれた状態で、板バネ用溝１２ａに板バネ６０ａが、板バネ用溝１２ｂに板バネ６０ｂが配置されたときに、板バネ６０ａ及び６０ｂが保護ガラス５０上に架かるようになる。そして、板バネ６０ａと６０ｂとを、ネジ７０ａと７０ｂでネジ止めすることで、ネジが締まる方向に働く力が板バネ６０ａと６０ｂにも働き、板バネ６０ａと６０ｂの先端部分が保護ガラス５０を押さえつけるようになる。これにより、保護ガラス５０がレンズ取り付け用ベース１０上に固定される。
【００２０】
また、保護ガラス５０は、板バネ６０ａと６０ｂ、ネジ７０ａと７０ｂを外すことにより、容易に取り外しができる。保護ガラス５０は、色分解プリズム２０の入射面２１を保護する目的で取り付けられているため、レンズユニットに取り付けて実際に使用する段階では不要となる。よって、レンズユニットの取り付け時には、保護ガラス５０を取り外すようにする。
【００２１】
図３に、レンズユニット１にプリズムブロック１００を取り付けた状態を示す図を示してある。図３においては、プリズムブロック１００の構造を分かりやすくするため、レンズユニット１は破線で示してある。レンズユニット１は、図中の一番手前側に図示されたレンズ２と、図示しない複数のレンズ群とで構成される。レンズユニット１とプリズムブロック１００の取り付けは、レンズ取り付け用ベース１０に設けられたネジ用孔１３ｃや１３ｄに図示せぬネジが差し込まれることで行われる。
【００２２】
ネジ用孔１３ｃや１３ｄは、レンズユニット１に対するプリズムブロック１００の位置決めにも用いられる。レンズ取り付け用ベース１０側のネジ用孔（１３ｃや１３ｄ等）は、取り付けられるレンズユニットのネジ用孔（図示略）に対応して複数個設けてあり、レンズユニット１のネジ用孔と、レンズ取り付け用ベース１０側のネジ用孔（１３ｃや１３ｄ等）の位置を合わせてネジ止めすることで、レンズ２から入射した光が、プリズムブロック１００の色分解プリズム２００の入射面の所定の位置に正しく入射するようになる。つまり、レンズ取り付け用ベース１０の図３における手前側の面が、レンズユニット１との取り付けの基準面となる。
【００２３】
図３に示してあるように、レンズユニット１を取り付ける際には、保護ガラス５０は取り外してある。よって、レンズユニット１内のレンズ群を通った入射光は、色分解プリズム２０の入射面２１に直接入射される。レンズ取り付け用ベース１０の厚さＷ１は、規格で定められたフランジバックの長さを満たすように設定してある。
【００２４】
図４には、フランジバックの長さの間に、プリズムブロックが配置された例を示す図である。フランジバックとは、図４に示されるように、レンズを取り付ける面であるフランジ面ＦＦと、後側焦点ＦＰとの間の距離のことであり、Ｃマウント規格では１７．５２６ｍｍと定められている。図４においては、フランジバックＬ１の長さの間には、左から、保護ガラス５０、ＩＲ（InfraRed）カットフィルタ５１、色分解プリズム２０、撮像素子３０Ｇ、撮像素子３０Ｇのカバーガラス３１Ｇ等を配置してある。
【００２５】
図４では、保護ガラス５０の厚さＬ２とＩＲカットフィルタ５１の厚さＬ３とを足したものが、レンズ取り付け用ベース１０（図１〜３参照）の厚さとなる。このように、レンズ取り付け用ベース１０の保護レンズ５０用孔１１には、保護レンズ５０だけでなく、ＩＲカットフィルタ５１等の他のフィルタを重ねて配置するようにしてもよい。この場合、プリズムブロック１００（を含む撮像装置）にレンズユニット１を取り付ける際には、保護レンズ５０のみを取り外すようにする。
【００２６】
つまり、プリズムブロック１００とレンズユニット１とを取り付ける際には、保護ガラス５０は取り外されるため、保護ガラス用孔１１には、上述したＩＲカットフィルタやローパスフィルタ、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ等を、必要に応じて取り付けることができる。
【００２７】
次に、図５のフローチャートを参照して、保護ガラス５０をレンズ取り付け用ベース１０に取り付けてから、プリズムブロック１００とレンズユニット１とを取り付けるまでの処理例について説明する。まず、レンズ取り付け用ベース１０の保護ガラス用孔１１に、保護ガラス５０を配置する（ステップＳ１）。そして、レンズ取り付け用ベース１１に設けられた板バネ用溝１２ａ及び１２ｂに、板バネ６０ａ及び６０ｂを配置し（ステップＳ２）、板バネ６０ａのネジ用孔６１ａにネジ７０ａを差し込み、板バネ６０ｂのネジ用孔６１ｂにネジ７０ｂを差し込む（ステップＳ３）。
【００２８】
次に、レンズユニット１の取り付けを行うか否かの判断がされる（ステップＳ４）。レンズユニット１を取り付けない場合、つまり、まだ撮像装置として実際に使用する段階でない場合にはＮｏが選択され、何の処理もされない。すなわち、工場から出荷されてから、レンズユニット１を取り付けて実際に使用するまでの間は、保護ガラス５０が取り付けられたままとなり、色分解プリズム２０の入射面２１が埃等から守られるようになる。
【００２９】
レンズユニット１の取り付けを行う場合はＹｅｓが選択され、次に、ＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等の他のフィルタの取り付けが必要であるか否かの判断がされる（ステップＳ５）。他のフィルタを取り付ける必要がない場合には、保護ガラス５０が取り外され（ステップＳ６）、他のフィルタを取り付ける必要がある場合には、保護ガラス５０が取り外されて、他の所望のフィルタが保護ガラス用孔１１に取り付けられる（ステップＳ７）。そして、保護ガラス５０が外された状態又は他のフィルタが取り付けられた状態で、プリズムブロック１００にレンズユニット１が取り付けられる（ステップＳ８）。
【００３０】
このように、色分解プリズム２０の表面（入射面）を保護する部材として、ガラスを用いているため、レンズユニット１との組み立て時等に保護ガラス５０を取り外す際にも、静電気などが発生し難くなる。よって、色分解プリズム２０の表面に塵や埃等が付着してしまう確率が低くなる。
【００３１】
また、色分解プリズム２０の表面（入射面）を保護する部材として、ガラスを用いているため、性能をチェックするための検査を行う段階においても、保護ガラス５０を取り外す必要がなくなる。これにより、検査時に色分解プリズム２０の表面に塵や埃等が付着してしまうことがなくなる。
【００３２】
また、保護ガラス５０の取り付けは、板バネ６０ａと６０ｂ、そしてネジ７０ａと７０ｂのみで行う簡易な構成としてあるため、製造コストを安価に抑えることができる。
【００３３】
また、保護ガラス５０に代えてＩＲカットフィルタやローパスフィルタ、ＮＤフィルタ等の他のフィルタを取り付けることができるため、出荷先の仕様に合わせてこれらのフィルタを予めプリズムブロックに組み込んでおく必要がなくなり、汎用性が高くなるという効果がある。
【００３４】
また、ＩＲカットフィルタやローパスフィルタ、ＮＤフィルタ等の他のフィルタを取り付ける場合にも、粘着での接着を行うのではなく、板バネとネジにより固定する構成としてあるため、フィルタ同士を自由に取り替えることが可能となる。
【００３５】
さらに、レンズ取り付け用ベース１０は、レンズユニット１に対する位置合わせでの基準面となり、その基準面に保護ガラス５０を嵌め込む構成としてあるため、誤差が少なくなり精度を出すことができるようになる。これにより、保護ガラス５０の大きさを小さくすることができ、撮像装置全体の小型化にも貢献することができる。
【００３６】
次に、本例のプリズムブロック１００が組み込まれた撮像装置２００の内部構成例について、図６のブロック図を参照して説明する。レンズユニット１内のレンズ２を通り、レンズ取り付け用ベース１０の図示せぬ入射孔を通った光は、色分解プリズム２０でＢ，Ｇ，Ｒの３色に分解される。そして、Ｂ，Ｇ，Ｒに分解された各光線は、それぞれ撮像素子３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒの図示せぬ受光部に結像される。
【００３７】
撮像素子３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒでは、受光部に結像された光学像の明暗に応じた量の信号電荷を蓄積し、電気信号として出力する。撮像素子３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒから出力された電気信号は、それぞれＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路３Ｂ，３Ｇ，３Ｒに供給される。ＣＤＳ回路３Ｂ，３Ｇ，３Ｒは、撮像素子３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒから得られた電気信号に含まれるリセットノイズを低減して撮像信号を生成し、生成した撮像信号をアナログ・デジタル変換部４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ（以降、Ａ／Ｄ変換部と称する）に供給する。
【００３８】
Ａ／Ｄ変換部４Ｂ，４Ｇ，４Ｒでは、入力されたアナログの撮像信号をデジタルの撮像信号に変換して信号処理部５に供給する。信号処理部５では、Ａ／Ｄ変換部４Ｂ，４Ｇ，４Ｒから供給されたデジタルの撮像信号の、黒レベルＯＢ（オプティカルブラック）を一定基準値に固定するフィーダバッククランプ処理や、撮像信号のあるレベル以上を圧縮するニー補正、撮像信号のレベルを設定されたγカーブに従って補正するγ補正、白バランスをとるためのホワイトクリップ処理等を行う。信号処理部５で各種処理が行われた撮像信号は、端子６を通して図示せぬ表示部等に出力される。
【００３９】
なお、ここまで説明した実施の形態では、３板式の撮像装置に適用した例を挙げたが、少なくとも２つの撮像素子を備えた撮像装置であれば、２板式や４板式の撮像装置等に適用してもよい。
【００４０】
また、上述した実施の形態では、撮像素子としてＣＣＤを用いた例を挙げたが、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）で撮像素子を構成した場合にも適用可能である。
【００４１】
また、上述した実施の形態では、色分解プリズムの表面を保護する部材としてガラスを使用した例を挙げたが、同等の効果が得られる素材であれば、他の素材を用いるようにしてもよい。
【００４２】
また、上述した実施の形態では、保護ガラス５０を保持するための板バネを、２つ使用した例を挙げたが、板バネの使用個数は２つに限定されるものではなく、３つやそれ以上の数を用いて保護ガラス５０を保持するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態によるプリズムブロックの構成例を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。
【図２】本発明の一実施の形態による保護ガラスを取り外した場合の例を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるレンズユニットが取り付けられた時の状態の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態による配置関係を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるレンズユニットの取り付け時までの処理例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態による撮像装置の内部構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…レンズユニット、２…レンズ、３Ｂ，３Ｇ，３Ｒ…ＣＤＳ回路、４Ｂ，４Ｇ，４Ｒ…アナログ・デジタル変換部、５…信号処理部、６…端子、１０…レンズ取り付け用ベース、１１…保護ガラス用孔、１２ａ，１２ｂ…板バネ用溝、１３ａ〜１３ｄ…ネジ用孔、１４ａ，１４ｂ…ネジ孔、２０…色分解プリズム、２１…入射面、３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒ…撮像素子、４０Ｂ，４０Ｇ，４０Ｒ…回路基板、５０…保護ガラス、５１…ＩＲカットフィルタ、６０ａ，６０ｂ…板バネ、６１ａ，６１ｂ…ネジ用孔、７０ａ，７０ｂ…ネジ、１００…プリズムブロック、２００…撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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