(57)【要約】【課題】像光の内部反射を抑制し、フレアの発生を抑えた画像を得ることのできる撮像ユニットおよびカメラを提供する。【解決手段】本発明の撮像ユニット４０は、矩形の撮像素子４０Ｓと、前記撮像素子４０Ｓの前面側に位置する矩形の光線透過光学部材４３と、を備え、前記光線透過光学部材４３の短辺の長さが、前記撮像素子４０Ｓの有効画素領域４０Ｒの短辺方向の長さの１７７％以上２００％以下であること、を特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の撮像素子と、
前記撮像素子の前面側に位置する矩形の光線透過光学部材と、
を備え、
前記光線透過光学部材の短辺の長さが、前記撮像素子の有効画素領域の短辺方向の長さの１７７％以上２００％以下であること、
を特徴とする撮像ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像ユニットであって、
前記光線透過光学部材の長辺の長さが、前記撮像素子の前記有効画素領域の長辺方向の長さの１４８％以上であること、
を特徴とする撮像ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像ユニットであって、
前記光線透過光学部材の面積が、前記撮像素子の前記有効画素領域の面積の２６２％以上であること、
を特徴とする撮像ユニット。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像ユニットであって、
前記光線透過光学部材の短辺の長さが、前記撮像素子の前記有効画素領域の短辺方向の長さの１８８％以上２５０％以下であること、
を特徴とする撮像ユニット。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像ユニットであって、
前記光線透過光学部材は、光学ローパスフィルタであること、
を特徴とする撮像ユニット。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像ユニットであって、
前記撮像素子の表面と前記光線透過光学部材との間の距離が、１ｍｍ以上であること、
を特徴とする撮像ユニット。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像ユニットを備えるカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像ユニットおよびカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラは、撮像光学系によって結像した被写体像をＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子によって電気信号に変換して画像情報を得る（デジタル画像を撮影する）。
従来、デジタルカメラに限らず、撮像装置では、撮像光学系から撮像手段（撮像素子等）へ光が入射する際に、撮影視野外からの強烈な光の入射により、ゴースト・フレアーが発生する。このため、撮像光学系から撮像手段に至る光路を形成する部材や介在する光学要素は、像光の内部反射を防いでフレアの発生を抑えるように構成されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−６５１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、デジタルカメラでは、撮像光学系から撮像素子に至るに経路に介在する光学要素がフィルムカメラに比較して多く、また、撮像素子の感度も向上している。このため、フレアの発生を抑えた良好な画像を得るには、像光の内部反射をより精密に抑制した構成が必要となっている。
本発明の課題は、像光の内部反射を抑制し、フレアの発生を抑えた画像を得ることのできる撮像ユニットおよびカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、矩形の撮像素子（４０Ｓ）と、前記撮像素子（４０Ｓ）の前面側に位置する矩形の光線透過光学部材（４３）と、を備え、前記光線透過光学部材（４３）の短辺の長さが、前記撮像素子（４０Ｓ）の有効画素領域（４０Ｒ）の短辺方向の長さの１７７％以上２００％以下であること、を特徴とする撮像ユニット（４０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像ユニット（４０）であって、前記光線透過光学部材（４３）の長辺の長さが、前記撮像素子（４０Ｓ）の前記有効画素領域（４０Ｒ）の長辺方向の長さの１４８％以上であること、を特徴とする撮像ユニット（４０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の撮像ユニット（４０）であって、前記光線透過光学部材（４３）の面積が、前記撮像素子（４０Ｓ）の前記有効画素領域（４０Ｒ）の面積の２６２％以上であること、を特徴とする撮像ユニット（４０）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像ユニット（４０）であって、前記光線透過光学部材（４３）の短辺の長さが、前記撮像素子（４０Ｓ）の前記有効画素領域（４０Ｒ）の短辺方向の長さの１８８％以上２５０％以下であること、を特徴とする撮像ユニット（４０）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像ユニット（４０）であって、前記光線透過光学部材（４３）は、光学ローパスフィルタであること、を特徴とする撮像ユニット（４０）である。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像ユニット（４０）であって、前記撮像素子（４０Ｓ）の表面と前記光線透過光学部材（４３）との間の距離が、１ｍｍ以上であること、を特徴とする撮像ユニット（４０）である。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像ユニット（４０）を備えるカメラである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、像光の内部反射を抑制し、フレアの発生を抑えた画像を得ることのできる撮像ユニットおよびカメラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態を適用したカメラの概略構成断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である撮像ユニットの部分拡大断面図である。
【図３】有効画素領域に対して、所定割合拡大した光学ＬＰＦ１におけるゴーストの発生を示すシミュレーション結果である。
【図４】有効画素領域に対して、所定割合拡大した光学ＬＰＦ２におけるゴーストの発生を示すシミュレーション結果である。
【図５】有効画素領域に対して、所定割合拡大した光学ＬＰＦ３におけるゴーストの発生を示すシミュレーション結果である。
【図６】有効画素領域に対して、所定割合拡大した光学ＬＰＦ４におけるゴーストの発生を示すシミュレーション結果である。
【図７】有効画素領域に対して、所定割合拡大した光学ＬＰＦ５におけるゴーストの発生を示すシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態を適用したカメラ１の概略構成断面図である。
なお、以下の説明図には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸ＯＡを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置（以下、正位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸプラス方向、正位置において上側に向かう方向をＹプラス方向、正位置において被写体に向かう方向をＺプラス方向とする。また、以下の説明においては、被写体に向かうＺプラス方向を前面側、その逆側のＺマイナス側を背面側ともいう。
【００１０】
カメラ１は、レンズ交換式のカメラであって、カメラ本体１０と、結像光学系２１（図１では１つのレンズで簡略示してある）を備えたレンズ鏡筒２０と、により構成されている。
カメラ本体１０はボディマウント１０Ｍを備える一方、レンズ鏡筒２０はレンズマウント２０Ｍを備えており、ボディマウント１０Ｍとレンズマウント２０Ｍとの結合によって、カメラ本体１０に対してレンズ鏡筒２０が光軸ＯＡを一致させた状態で装着される。これにより、カメラ本体１０に対してレンズ鏡筒２０が着脱可能となり、撮影対象に応じて焦点距離や機能などの異なる種々のレンズ鏡筒２０を用いることができる。
【００１１】
カメラ本体１０は、ボディシャーシ３０と、ボディシャーシ３０に装着された撮像ユニット４０と、シャッターユニット５０と、電子ビューファインダー６０と、これらの構成部材を収容する外装部材７０等により構成されている。また、外装部材７０の背面側に、表示装置７５を備えている。
【００１２】
ボディシャーシ３０は、カメラ本体１０の骨格を構成する部材である。ボディシャーシ３０の前面側中央は開口しており、その開口部外面にボディマウント１０Ｍがマウントネジによって締着されている。
ボディシャーシ３０の背面側には、撮像ユニット４０が装着されている。
【００１３】
撮像ユニット４０は、例えば、ブラケット４１と、その前面側に設けられた、被写体光を電気信号に変換するＣＭＯＳあるいはＣＣＤ等の撮像素子４０Ｓを備える撮像モジュール４２と、光学ローパスフィルタ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ：以下「光学ＬＰＦ」と称す）４３と、その光学ＬＰＦ４３を光軸方向被写体側から押圧する押圧固定体４４と、を備え、それらが一体のユニットとして構成されているものである。
撮像ユニット４０は、ボディシャーシ３０の背面側にブラケット４１を介して装着され、撮像素子４０Ｓの受光面が光軸ＯＡと直交するように設けられている。この撮像ユニット４０については後に詳述する。
【００１４】
シャッターユニット５０は、詳細な説明は省略するが、縦走りのフォーカルプレンシャッターであって、ボディシャーシ３０に固定され、撮像ユニット４０の前面側に配設されている。
シャッターユニット５０は、撮影時において、撮像素子４０Ｓに対する被写体光の露光時間（撮像素子４０Ｓが被写体光を蓄積する時間）を調整する。
【００１５】
電子ビューファインダー６０は、撮像照射モジュール６１と、接眼光学系６２と、を備え、カメラ本体１０の上部に配置されている。
電子ビューファインダー６０は、撮像素子４０Ｓによって撮像したスルー画像を撮像照射モジュール６１に表示する。撮影者は、撮像照射モジュール６１に表示された画像を、接眼光学系６２を介して視認することができる。これにより、クイックリターンミラーを備えることなく、いわゆる一眼レフのように撮像素子４０Ｓによる撮像をリアルタイムで見ることができるようになっている。
【００１６】
表示装置７５は、液晶パネル等により構成され、撮像素子４０Ｓによって撮像したスルー画像を表示する。これにより、電子ビューファインダー６０を覗くことなく、表示装置７５を介して撮像素子４０Ｓによる撮像を見て撮影することも可能となっている。
【００１７】
上記構成のカメラ１では、レンズ鏡筒２０の結像光学系２１を介して撮像ユニット４０の撮像素子４０Ｓに結像された被写体像が、撮像素子４０Ｓによって電気信号に変換される。撮像素子４０Ｓによって光電変換された撮像データは、図示しない制御装置によって画像データとして信号処理される。信号処理された画像データは電子ビューファインダー６０および表示装置７５に送られ、また、撮影時には、図示しない記録装置に記録される。
【００１８】
つぎに、図２を参照して、撮像ユニット４０について詳細に説明する。
図２は、図１のＡ部拡大図である撮像ユニット４０の部分拡大断面図である。
撮像ユニット４０は、前述したように、ブラケット４１に、撮像素子４０Ｓを備える撮像モジュール４２と光学ＬＰＦ４３とが、押圧固定体４４によって装着されている。
【００１９】
撮像モジュール４２と光学ＬＰＦ４３の間には、マスクゴム４５が介装されており、また、押圧固定体４４の前面には支持部４７を介してクリーニングユニット４６が配設されている。クリーニングユニット４６は、詳細な説明は省略するが、透明フィルタ４６Ｆと振動体等を備え、透明フィルタ４６Ｆを振動体によって振動させ、付着した塵埃を除去するように機能するものである。本実施形態では、このクリーニングユニット４６も、撮像ユニット４０の一構成要素である。
【００２０】
以下、撮像ユニット４０の各構成要素について順を追って説明する。
ブラケット４１は、所定厚さの板状で、中央に撮像モジュール４２を支持する支持凸部４１Ａを備え、外縁部にボディシャーシ３０への固定部を備えている。
撮像モジュール４２は、撮像素子４０Ｓと、前面側に開放する凹状のパッケージ４２Ｐおよびカバーガラス４２Ｇが、所定の精度で一体に構成されている。すなわち、パッケージ４２Ｐの内部に撮像素子４０Ｓが収容配置され、パッケージ４２Ｐの前面側開口部をカバーガラス４２Ｇが覆っている。
また、撮像素子４０Ｓは、縁部より、短辺及び長辺の両側において所定距離内側の領域が、実際の撮像に用いられる有効画素領域４０Ｒとなっている。
【００２１】
また、撮像モジュール４２におけるパッケージ４２Ｐの背面側の周囲には、撮像実装基板４２Ｃが設けられており、この撮像実装基板４２Ｃが撮像素子４０Ｓと外部との電気的な接続を担っている。
撮像モジュール４２は、パッケージ４２Ｐの背面で、ブラケット４１における支持凸部４１Ａに熱伝導性に優れる接着剤等によって接着されており、撮像素子４０Ｓの発熱をブラケット４１に伝導して放熱するように設けられている。
【００２２】
光学ＬＰＦ４３は、撮像素子４０Ｓの受光面に入射する被写体像光から高周波成分を取り除いて、被写体像におけるモアレ等の発生を抑制するフィルタである。光学ＬＰＦ４３は、赤外線カットフィルタ等と積層一体化されて、撮像素子４０の受光面より所定量大きい略相似の矩形状で所定の厚さに形成されている。この光学ＬＰＦ４３の大きさについては後述する。
【００２３】
押圧固定体４４は、樹脂成形によって、後述するマスクゴム４５を覆い得る矩形の枠状に形成されている。押圧固定体４４の略中央には、撮像モジュール４２における撮像素子４０Ｓへの入射像光の形状を規定する入射開口４４Ａが形成されている。
入射開口４４Ａの背面側周囲には、光学ＬＰＦ４３と対応する凹状の押圧部４４Ｂが形成されている。
【００２４】
また、入射開口４４Ａの内周端面は、背面側に広がる方向に所定角度で傾斜しており、前面側の角は鋭角の開口エッジ４４Ｅとなっている。つまり、入射開口４４Ａの大きさおよび形状は、前面側の角である開口エッジ４４Ｅが規定している。
押圧固定体４４は、図示しないが、ネジ等の締結部材によってブラケット４１に締着され、押圧部４４Ｂで光学ＬＰＦ４３を押圧し、光学ＬＰＦ４３と、撮像モジュール４２と、両者の間に介装されたマスクゴム４５とを、一体としてブラケット４１に固定している。
【００２５】
マスクゴム４５は、弾性を有するゴム素材（シリコーンゴム等）によって、中央にマスク開口４５Ａを備える矩形の基板部４５Ｂと、その外縁部背面側を縁取る所定高さの縁部４５Ｃと、を備えた枠状に形成されている。
基板部４５Ｂは、所定厚さの板状であって、マスク開口４５Ａの前面側周囲は、光学ＬＰＦ４３と対応する凹状に形成されて基板部４５Ｂより薄い所定厚さのフィルタシール部４５Ｄとなっている。
【００２６】
そして、マスクゴム４５は、撮像モジュール４２に前面側から外挿され、基板部４５Ｂの周辺部分は撮像モジュール４２の前面（カバーガラス４２Ｇ）と押さえ部材４５の間に位置し、フィルタシール部４５Ｄが光学ＬＰＦ４３とカバーガラス４２Ｇの間に挟まれて設けられている。すなわち、フィルタシール部４５Ｄは、押圧固定体４４によって押圧される光学ＬＰＦ４３を介して、カバーガラス４２Ｇに押圧されている。
【００２７】
このように設けられたマスクゴム４５は、フィルタシール部４５Ｄが光学ＬＰＦ４３とカバーガラス４２Ｇとの間に介在して両者を接触させずに所定の隙間を形成する。また、フィルタシール部４５Ｄが光学ＬＰＦ４３とカバーガラス４２Ｇとの間で、基板部４５Ｂの周辺部分が押さえ部材４５（収容段部４５Ｆ）と撮像モジュール４２との間で、それぞれ空間を埋めて塵埃の内側への侵入を防ぐシール材として機能する。
【００２８】
次に、光学ＬＰＦ４３の大きさについて説明する。
図２において点線で示すように、撮像ユニット４０の撮像素子４０Ｓには、外部からの迷光Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｃが入射する可能性がある。
迷光Ａ’は、マスクゴム４５のフィルタシール部４５Ｄの側面で反射し、更に光学ＬＰＦ４３で反射して撮像素子４０Ｓの有効画素領域４０Ｒに入射する迷光である。
迷光Ａは、マスクゴム４５のエッジ４５Ｅの内周端面に反射して撮像素子４０Ｓに入射する迷光である。
迷光Ｂは、押圧固定体４４の開口エッジ４４Ｅに反射して撮像素子４０Ｓに入射する迷光である。
迷光Ｃは、クリーニングユニット４６の支持部４７の端部に反射して撮像素子４０Ｓに入射する迷光である。
これらの迷光により、撮影画像には、フレアやゴーストが発生する。
【００２９】
これらの迷光Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｃは、それらが発生する要因となるそれぞれの要因部分（マスクゴム４５のフィルタシール部４５Ｄの側面、マスクゴム４５のエッジ４５Ｅの内周端面、押圧固定体４４の開口エッジ４４Ｅ、クリーニングユニット４６の支持部４７の端部）が、撮像素子４０Ｓの有効画素領域４０Ｒから離れれば、その有効画素領域４０Ｒに入射する可能性も低くなると考えられる。
【００３０】
そして、これらの要因部分は、光学ＬＰＦ４３の縁部に配置されるものである。したがって、光学ＬＰＦ４３を撮像素子４０Ｓの有効画素領域４０Ｒに対して大きくすれば、これら要因部分は、必然的に撮像素子４０Ｓの有効画素領域４０Ｒから離間し、迷光によるフレアやゴーストの発生が抑えられると考えられる。
【００３１】
そこで、撮像素子４０Ｓの有効画素領域４０Ｒに対する相対的な大きさが異なる複数の光学ＬＰＦの場合において、有効画素領域４０Ｒに入射するゴーストをシュミレーションした。その結果を図３〜図７に示す。
【００３２】
図３〜図７は、有効画素領域４０Ｒの縦長さ、横長さ、面積に対して、各図の中の表で示す割合だけ拡大した光学ＬＰＦ（ＬＰＦ１、ＬＰＦ２、ＬＰＦ３、ＬＰＦ４、ＬＰＦ５）の場合のシミュレーション結果である。
【００３３】
図３は、光学ＬＰＦ４３の縦長さが有効画素領域４０Ｒの縦長さの１６６％、横長さが有効画素領域４０Ｒの横長さの１４５％、面積が効画素領域４０Ｒの面積の２４１％の場合である。この場合、Ａ’，Ａ，Ｂ，Ｃのいずにおいてもゴーストの強度が、特に画像の上部において強い。
【００３４】
図４は、光学ＬＰＦ４３の縦長さが有効画素領域４０Ｒの縦長さの１７７％、横長さが有効画素領域４０Ｒの横長さの１４８％、面積が有効画素領域４０Ｒの面積の２６２％の場合である。この場合、Ａ’，Ａ，Ｂ，Ｃからのゴーストは図３の場合と比べて若干弱まってくる。
【００３５】
図５は、光学ＬＰＦ４３の縦長さが有効画素領域４０Ｒの縦長さの１８８％、横長さが有効画素領域４０Ｒの横長さの１６０％、面積が効画素領域４０Ｒの面積の３０１％の場合である。この場合、Ａ’，Ｃからのゴーストは、略消える。
【００３６】
図６は、光学ＬＰＦ４３の縦長さが有効画素領域４０Ｒの縦長さの１９９％、横長さが有効画素領域４０Ｒの横長さの１６７％、面積が効画素領域４０Ｒの面積の３２３％の場合である。この場合、Ａ’，Ｃからのゴーストはなくなり、Ａ，Ｂからのゴーストも弱まってくる。
【００３７】
図７は、光学ＬＰＦ４３の縦長さが有効画素領域４０Ｒの縦長さの２０９％、横長さが有効画素領域４０Ｒの横長さ１７４％、面積が効画素領域４０Ｒの面積の３６４％の場合である。この場合、Ａ’，Ｃからのゴーストはなく，Ａ，Ｂからのゴーストも十分弱くなる。
【００３８】
以上、図示したシミュレーション結果より、光学ＬＰＦ４３の縦（短辺）の長さは、１７７％以上（ＬＰＦ２の縦長さ以上）が好ましい。より好ましくは、Ａ’、Ｃからのゴーストが略消える１８８％以上（ＬＰＦ３の縦長さ以上）である。また、Ａ，Ｂからのゴーストが十分弱くなる２０９％（ＬＰＦ５の縦長さ以上）であればさらに好ましい。
【００３９】
しかし、光学ＬＰＦ４３が２００％を超えると（例えばＬＰＦ５）、製造コストがかかり、また、仕様値確保（研磨加工による厚みムラの拡大等）の観点からも、好ましくない。また、コンパクト化にも反する。
【００４０】
そこで、実施形態では、光学ＬＰＦ４３の縦長さを有効画素領域４０Ｒの縦長さの縦１９５％としている。なお、横辺の長さは縦辺の長さほどゴーストに与える影響が少ない。このため、コストやコンパクト化の観点から短辺ほど大きくせず、光学ＬＰＦ４３の横長さを有効画素領域４０Ｒの横長さの１５２％としている。また、本実施形態の光学ＬＰＦ４３の面積比率は有効画素領域４０Ｒの２９６％となる。
【００４１】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
一般的に用いられている光学ＬＰＦは、図３で示すＬＰＦ１程度でありの縦長さが有効画素領域４０Ｒの縦長さの１６６％、横長さが有効画素領域４０Ｒの横長さの１４５％程度である。この場合、光学ＬＰＦが上述のＡ’，Ａ，Ｂ，Ｃのいずにおいてもゴーストが、特に画像の上部において強く発生している、しかし本実施形態では縦１９５％、横辺１５２％、面積比率は２９６％である。したがって、ＬＰＦ１のように強いゴーストが発生することなく、像光の内部反射が抑制され、フレアの発生を抑えた画像を得ることができる。
【００４２】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
上記実施形態は、クイックリターンミラーを備えないレンズ交換可能なカメラ本体に本発明を適用した例である。しかし、本発明は、これに限らず、クイックリターンミラーを備えるカメラ本体等に適用しても良い。
【００４３】
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００４４】
１：カメラ、１０：カメラ本体、２０：レンズ鏡筒、３０：ボディシャーシ、４０：撮像ユニット、４０Ｓ：撮像素子、４０Ｒ：有効画素領域、４２：撮像モジュール、４３：光学ＬＰＦ、４４：押圧固定体、４４Ａ：入射開口、４４Ｅ：開口エッジ、４５：マスクゴム、４５Ａ：マスク開口、４５Ｅ：エッジ、８０：遮光シート、８１：遮光開口部、ＯＡ：光軸
【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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【図７】
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