(57)【要約】【課題】光学ローパスフィルタに付着した異物の写り込みを防止できるとともに、光学ローパスフィルタを傷つけたり破損したりするおそれのないカメラの提供。【解決手段】撮影レンズ４からの被写体光束Ｌを光束Ｌ１，Ｌ２に分割するハーフミラー８を撮影レンズ４の光軸上に固設する。透過光束Ｌ１は光学ローパスフィルタ９により常光線と異常光線とに分離され、ＣＣＤ撮像素子６の撮像面に結像される。光学ローパスフィルタ９はハーフミラー８の背面に固設されており、ＣＣＤ撮像素子６の撮像面から十分に離れているため、光学ローパスフィルタ９に付着した異物の写り込みを防止することができる。また、光学ローパスフィルタ９はレンズマウント２から離れた位置にあるため、交換レンズ３を着脱する際に光学ローパスフィルタ９を傷つけたり破損したりすることがない。【選択図】        図１
2004219439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像素子と、
被写体光束の光路中に挿脱可能に設けられて、前記被写体光束の進行方向を前記撮像素子とファインダ光学系との間で切り換える光路変更手段と、
前記光路変更手段の光路下流側であって、表面に付着した塵埃の映像が被写体映像に影響を与えない程度に前記撮像素子から離れた位置に配設され、前記撮像素子に導かれる被写体光束を透過する光学ローパスフィルタとを備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項２】
撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮影レンズの光軸上に固設され、前記撮影レンズからの被写体光束を二つに分割してその一方を前記撮像素子に導き他方をファインダ光学系に導く光路分割手段と、
前記光路分割手段の近傍であって、かつ、表面に付着した塵埃の映像が被写体映像に影響を与えない程度に前記撮像素子から離れた位置に配設され、前記撮像素子に導かれる被写体光束を透過する光学ローパスフィルタとを備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項３】
請求項２に記載のカメラにおいて、
前記光路分割手段は、光学ローパスフィルタの被写体光束入射面に形成された半透過膜であることを特徴とするカメラ。
【請求項４】
請求項３に記載のカメラにおいて、
前記半透過膜は、その半透過膜を透過する透過光束に対する分光特性が特定波長の光を制限するものであることを特徴とするカメラ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のカメラにおいて、
前記光学ローパスフィルタを、次式の条件を満足するように構成したことを特徴とするカメラ。ただし、ｄ（ｍｍ）は光学ローパスフィルタの厚さ、θ（ＲＡＤ）は常光線と異常光線との成す角度、Ｐ（ｍｍ）は撮像素子の画素ピッチ、α（ＲＡＤ）は撮影レンズの光学軸と光学ローパスフィルタの法線との成す角度である。
【数１】
2004219439.tif 000005
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一眼レフ方式のデジタルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一眼レフ方式のデジタルカメラでは、銀塩フィルムを用いる一眼レフカメラの構成を基本構成とし、銀塩フィルムをＣＣＤ撮像素子等の固体撮像素子で置き換えたものが知られている。このような一眼レフデジタルカメラでは、従来の銀塩フィルム一眼レフカメラに用いられる交換レンズ等を、兼用して使用することができるという利点を有している。
【０００３】
ところで、デジタルカメラに用いられる撮像素子は多数の受光画素が二次元的に規則的に配列したものであって、受光画素の配列パターンと被写体像のパターンとによってモアレ縞や偽色などが生じやすい。通常、これらの影響を取り除くために、光学ローパスフィルタを撮像素子の直前に配設するようにしている。光学ローパスフィルターには、例えば、水晶やリチウムニオブ（ＬｉＮｂＯ３）を所定方向に一定の厚さで切り出したものが用いられている。
【０００４】
上述したように、光学ローパスフィルタは撮像素子の直前、すなわち、撮像面近傍に配設されていたため、光学ローパスフィルタに塵等の異物が付着すると、被写体画像に重なって異物が写り込んでしまうというおそれがあった。そこで、このような異物の写り込みを避けるため、光学ローパスフィルタを撮像素子近傍ではなく交換レンズマウント部近傍に設けるようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２６２５６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レンズマウント部近傍に光学ローパスフィルタを設けた場合、レンズ交換時に誤って光学ローパスフィルタを傷つけたり破損したりするおそれがあった。
【０００７】
本発明は、光学ローパスフィルタに付着した異物の写り込みを防止できるとともに、光学ローパスフィルタを傷つけたり破損したりするおそれのないカメラを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によるカメラは、撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像素子と、被写体光束の光路中に挿脱可能に設けられて、被写体光束の進行方向を撮像素子とファインダ光学系との間で切り換える光路変更手段と、光路変更手段の光路下流側であって、表面に付着した塵埃の映像が被写体映像に影響を与えない程度に撮像素子から離れた位置に配設され、撮像素子に導かれる被写体光束を透過する光学ローパスフィルタとを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明によるカメラは、撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像素子と、撮影レンズの光軸上に固設され、撮影レンズからの被写体光束を二つに分割してその一方を撮像素子に導き他方をファインダ光学系に導く光路分割手段と、光路分割手段の近傍であって、かつ、表面に付着した塵埃の映像が被写体映像に影響を与えない程度に撮像素子から離れた位置に配設され、撮像素子に導かれる被写体光束を透過する光学ローパスフィルタとを備えたことを特徴とする。
光学ローパスフィルタの被写体光束入射面に形成された半透過膜で光路分割手段を構成しても良い。その半透膜は特定波長の光を制限するものであっても良い。
また、光学ローパスフィルタを、次式の条件を満足するように構成しても良い。ただし、ｄ（ｍｍ）は光学ローパスフィルタの厚さ、θ（ＲＡＤ）は常光線と異常光線との成す角度、Ｐ（ｍｍ）は撮像素子の画素ピッチ、α（ＲＡＤ）は撮影レンズの光学軸と光学ローパスフィルタの法線との成す角度である。
【数２】
０．６＜（ｄ×θ）／（Ｐ×α）＜０．９
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明によるカメラの一実施の形態を示す図であり、交換レンズ式の一眼レフデジタルスチルカメラ１の要部構成を示したものである。カメラ１のレンズマウント２には交換レンズ３が装着される。交換レンズ３の撮影レンズ４を通った被写体光束Ｌは、光軸上に固設されたハーフミラー８におよび光学ローパスフィルター９に入射する。
【００１０】
被写体光束Ｌに対する光路分割手段としてのハーフミラー８は、その法線と光軸との成す角度が所定角度αとなるように固設されている。光学ローパスフィルター９は、そのハーフミラー８の背面側に同一の角度αで配設されている。ハーフミラー８および光学ローパスフィルター９は個別に配設しても良いし、一体で構成してそれを配設するようにしても良い。一体で構成する方法としては、例えば、個別に形成されたハーフミラー８および光学ローパスフィルター９を接着剤等で貼り合わせる方法がある。また、光学ローパスフィルター９の前面側に、ハーフミラー８として機能する半透過膜を形成する方法でも良い。
【００１１】
ハーフミラー８および光学ローパスフィルター９を透過した光束Ｌ１は、シャッタ５を通ってＣＣＤ撮像素子６の撮像面上に結像される。７はＣＣＤ撮像素子６を保護するためのカバーガラスである。一方、ハーフミラー８により上方に反射された光束Ｌ２は、ファインダースクリーン１０上に結像される。ファインダースクリーン１０上に結像された被写体像は、ペンタプリズム１１，接眼レンズ１２およびファインダー接眼窓１３を介して観察することができる。ファインダースクリーン１０，ペンタプリズム１１，接眼レンズ１２およびファインダー接眼窓１３は、ファインダ光学系を構成している。
【００１２】
次に、光学ローパスフィルター９の動作について図２および３を参照して説明する。図２に示すように、撮影レンズ４からの被写体光束Ｌは、ハーフミラー８に対して角度α（例えば４５度）で入射する。上述したように、ハーフミラー８で反射された光束Ｌ２はファインダースクリーン１０に入射する。一方、ハーフミラー８を透過した光束Ｌ１は、同じ角度αで光学ローパスフィルター９に入射する。
【００１３】
なお、図２ではハーフミラー８の入射面と光学ローパスフィルター９の入射面とが平行となるように構成されているが、互いに傾いていても良い。その場合には、ハーフミラー８の入射角と光学ローパスフィルター９の入射角とは異なることになる。以下では、光学ローパスフィルター９の入射角はαであるとして説明する。
【００１４】
光学ローパスフィルター９に入射した光束Ｌ１は、光学ローパスフィルター９の複屈折特性によって常光線Ｌ１１と異常光線Ｌ１２とに分離する。この分離幅ｈをＣＣＤ撮像素子６の画素６１のピッチＰと同一にすることにより、画素ピッチを波長とする空間周波数の周波数成分が被写体光からカットされる。その結果、受光画素の配列パターンと被写体像のパターンとが生み出すモアレ縞や偽色などの現象を解消することができる。
【００１５】
図３は光学ローパスフィルター９による光束分離を説明する図である。ハーフミラー８を透過した光束Ｌ１は、角度αで光学ローパスフィルター９に入射する。上述したように、光束Ｌ１は光学ローパスフィルター９内では常光線Ｌ１１と異常光線Ｌ１２とに分離する。常光線Ｌ１１はスネルの法則に従って屈折するので、法線方向に対する常光線Ｌ１１の角度をβとすると、βとαとの間には式（１）の関係が成り立つ。そして、角度βは式（２）のように表される。なお、ｎｏは常光線Ｌ１１の屈折率である。
【数３】
ｓｉｎα＝ｎ０×ｓｉｎβ  …（１）
β＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎα／ｎｏ）  …（２）
【００１６】
一方、異常光線Ｌ１２の場合には、波面法線の方向に関してはスネルの法則に従うが光の進行方向と波面とは直交せず、屈折方向はスネルの法則に従わない。すなわち、光束Ｌ１は常光線Ｌ１１と異常光線Ｌ１２とに分離し、図３のように屈折方向が角度θ（ｒａｄ）だけ異なる。図３に示す距離ｄ１は、光学ローパスフィルタ９の厚さをｄとすると次式（３）のように表される。
【数４】
2004219439.tif 000003
【００１７】
分離幅を図２の画素ピッチＰと等しいとすると、角度θが小さいときにはＰ＝ｄ１・θとみなすことができる。その結果、Ｐは次式（４）のように表せる。
【数５】
2004219439.tif 000004
【００１８】
式（４）において、入射角度αをα＝π／４（ｒａｄ）とし、屈折率ｎｏが１．５〜３．５の範囲を考えると、ｄ・θ／Ｐは次式（５）のような範囲の値となる。
【数６】
０．８８２＜ｄ・θ／Ｐ＜０．９７９    …（５）
【００１９】
そこで、光学ローパスフィルタ９の角度αをα＝π／４の近辺に設定して使用する場合には、ＣＣＤ撮像素子６の画素ピッチＰに対して、ｄ・θ／（Ｐ・α）が次式（６）の条件を満たすようにｄ，θおよびαを設定すれば良い。実際上は、条件設定の余裕度も考えて、「０．６＜ｄ・θ／（Ｐ・α）＜０．９」程度の範囲で設定をする。
【数７】
０．８８２×π／４＜ｄ・θ／（Ｐ・α）＜０．９７９×π／４  …（６）
【００２０】
図２に示す例では、上下方向のピッチＰに対応して光束Ｌ１を一軸方向に分離したが、水平方向の画素ピッチに対応してもう一つ光学ローパスフィルタを追加して、光束Ｌ１を２軸方向に分離するようにしても良い。また、光学ローパスフィルタ９をハーフミラー８の背面側ではなく、前面側に設けても良い。
【００２１】
上述した実施の形態の変形例としては以下のような構成が考えられる。
光学ローパスフィルタ９の表面に半透過膜を形成してハーフミラー８を構成するものにおいて、ハーフミラー８にＩＲ（赤外）カットフィルタや紫外カットフィルタの機能を持たせる。この場合、ハーフミラー８を構成する半透過膜の分光特性を変えて、ＩＲカットフィルタや紫外カットフィルタの機能を付加すれば良い。
【００２２】
また、固定式のハーフミラー８に代えて、図４に示すように可動タイプの全反射型ミラー２０を被写体光束Ｌの光路変更手段として光学ローパスフィルター９の前面側に配設しても良い。撮影時には、破線で示すようにミラー２０を光路から退避させる。この場合、光学ローパスフィルター９を通過させない被写体光をファインダ光学系に導くことができるという利点を有する。
【００２３】
上述したように、本実施の形態では、光学ローパスフィルタ９をＣＣＤ撮像素子６の撮像面から遠ざけてハーフミラー８の近傍に配設したので、光学ローパスフィルタ９に異物が付着しても、その像が被写体画像に写り込むのを防止することができる。また、本発明を交換レンズ式の一眼レフデジタルカメラに適用した場合、光学ローパスフィルタ９がレンズマウント２から離れた位置にあるので、レンズ交換時に誤って傷つけたり破損したりするのを防止できる。
【００２４】
さらに、従来は上記写り込みを防止するために、光学ローパスフィルタの表面や内部に傷やゴミは許されず非常に高い品質が要求されるため、量産性，コストおよびメンテナンス性の面で問題があった。しかし、上述した実施の形態では写り込みが防止できるので、光学ローパスフィルタ９に要求される精度を軽減することができる。
【００２５】
また、光学ローパスフィルタ９の前後にハーフミラー８を固設したものや、光学ローパスフィルタ９の表面に半透過膜を形成してハーフミラー８としたものでは、ハーフミラー８で反射された光束が常にファインダ光学系へと導かれるような構成となっている。そのため、従来の一眼レフデジタルカメラにもちいられているメインミラーやミラー駆動機構を必要とせず、部品点数およびコストの低減を図ることができるとともに、カメラの小型化が図れる。加えて、ハーフミラー８が固定式であるため、撮影時の高速応答性が向上する。
【００２６】
なお、上述した実施の形態は本発明によるカメラの一例について説明したものであり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光学ローパスフィルタを撮像素子の撮像面から遠ざけて光路変更手段の光路下流側や光路分割手段の近傍に配設したので、光学ローパスフィルタに付着した異物の写り込みを防止できるとともに、撮影レンズ交換等の際に誤って光学ローパスフィルタを傷つけたり破損したりするのを防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカメラの一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】光学ローパスフィルター９の機能を説明する図である。
【図３】光学ローパスフィルター９による光束分離を説明する図である。
【図４】本発明によるカメラの変形例を示す図である。
【符号の説明】
１  カメラ
２  レンズマウント
３  交換レンズ
４  撮影レンズ
５  シャッタ
６  ＣＣＤ撮像素子
８  ハーフミラー
９  光学ローパスフィルター
１０  ファインダースクリーン
１１  ペンタプリズム
１２  接眼レンズ
１３  ファインダー接眼窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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