JPH09214991A

JPH09214991A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH09214991A
Application number: JP8020137A
Authority: JP
Inventors: Nobusato Abe; 紳聡阿部; Yukio Hasushita; 幸生蓮下
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【目的】受光面積の拡大、画素数の増大が可能な撮像装
置を、より簡単な構成でより小型化する。【構成】撮像レンズを透過した光束を反射面で反射して
複数の光束に分割し、各分割光束によって、全体被写体
像の異なる部分を形成させる光路分割光学素子２０を、
４個の三角プリズム２１、２２、２３、２４で形成し、
各三角プリズム２１〜２４の斜面を反射面２１ａ、２２
ａ、２３ａ、２４ａとして、各反射面２１ａ〜２４ａで
反射された分割光束をＣＣＤ撮像素子３１、３２、３
３、３４で受光し、全体被写体像の異なる部分を撮像す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、複数の撮像素子を使用し
た撮像装置に関する。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】近年、被写体の像を、銀
塩フィルムに代えてＣＣＤ撮像素子により撮像し、電気
信号として記録する電子スチルカメラが開発されてい
る。例えば、銀塩フィルム用の一眼レフカメラのレンズ
およびボディを流用し、フィルム面位置（圧板位置）に
ＣＣＤ撮像素子を配置するものがある。

【０００３】しかし、一般的なＣＣＤ撮像素子の受光面
サイズ（有効画面サイズ）は、いわゆる2/3 インチタイ
プのＣＣＤ撮像素子で6.6 ×8.8 mmしかない。これに対
して一般的な銀塩フィルムを使用するライカ版一眼レフ
カメラ（以下「ライカ版カメラ」という）の画面サイズ
は、24×36mmある。したがって、ライカ版カメラのフィ
ルムを単に2/3 インチＣＣＤ撮像素子で置き換えた構成
では、電子スチルカメラ時の画面サイズは約1/4 にな
る。つまり、ライカ版カメラの交換レンズをそのまま電
子スチルビデオカメラ時に使用すると、焦点距離は同一
でも画角が約1/4の焦点距離のレンズを使用しなければ
ならない。例えば、ライカ版カメラの焦点距離50mmの交
換レンズをそのまま使用すると、電子スチルビデオカメ
ラ時にはライカ版カメラ時の焦点距離200 mmに相当して
しまう。通常、ライカ版カメラ用の交換レンズの焦点距
離は20〜300 mmが一般的であるが、これらの交換レンズ
は、電子スチルカメラ時には80〜1200mmに相当してしま
い、いわゆる広角から標準画角での撮影ができなかっ
た。

【０００４】しかも、現在普及している安価なＣＣＤ撮
像素子は、単位面積当たりの画素数が少ない、つまり解
像度が銀塩フィルムに比して低い。そのため、銀塩フィ
ルムで表現される微妙な質感はＣＣＤ撮像素子では表現
できず、美しい作品は得られ難い。単位面積当たりの画
素数が多い高解像度ＣＣＤ撮像素子は非常に高価であ
り、高解像度ＣＣＤ撮像素子を使った電子スチルカメラ
は非常に高価になる。

【０００５】ＣＣＤ撮像素子は通常、受光面の周囲に受
光できない基板部分が存在する。したがって、ＣＣＤ撮
像素子を同一平面上に並べると、互いに隣接する基板部
分が互いに機械的に干渉するので、受光面を隣接して配
置することができない。

【０００６】このような問題を解決する手段として、撮
像範囲を複数の領域に分割して、各分割撮影領域を低解
像度ＣＣＤ撮像素子で撮像するものが知られている。例
えば、撮影光学系の光路中に複数の反射面を有する反射
体を配置し、光路を分割してそれぞれの光路中の被写体
光束を結像面に配置したＣＣＤ撮像素子で受光し、撮像
する。そして、各ＣＣＤ撮像素子が撮像した像を合成し
て一画面を構成している。

【０００７】光路分割手段としては、光路を２分割以上
するものとして屋根状の反射体が知られ、光路を３分割
以上するものとして多角錐状の反射体が知られている
（特開平3-191678号、特開平4-114573号、特開平4-1145
74号、特開平4-244791号など）。

【０００８】しかし、従来の光路分割手段は、光束の分
割がすべて反射面によって行なわれるため、分割数を増
やすと、多角錐状の反射体は特異な形状なので製造が困
難になるなどの問題がある。また、従来の光路分割手段
は、各ＣＣＤ撮像素子が光軸を中心として、垂直、水平
方向から回転した状態で固定されるので、撮像装置全体
が大型化する問題がある。さらに、従来の光路分割手段
は、各反射面が隣接する反射面と接しているため、個々
の反射面単位での角度調整、位置調整などの微調整が困
難である。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、上記従来技術の問題に鑑みて
なされたもので、受光面積の拡大、画素数の増大が可能
な撮像装置を、より簡単な構成でより小型化することを
目的とする。

【００１０】

【発明の概要】この目的を達成する請求項１に記載の発
明は、撮像レンズを透過した光束を反射面で反射して複
数の光束に分割し、各分割光束によって被写体像の異な
る部分を形成させる光路分割光学素子と、前記分割され
た各光束を受光する複数の撮像素子とを備え、前記光路
分割光学素子の反射面を、複数の三角プリズムの各斜面
で形成したこと、に特徴を有する。請求項２に記載の発
明は、前記光路分割光学素子の反射面は４個であり、各
反射面が、４個の直角二等辺三角プリズムの斜面で形成
されていること、に特徴を有する。請求項４に記載の発
明は、各三角プリズムを、前記被写体光束を、撮影レン
ズの光軸に対して直交しかつ水平または垂直方向に反射
するように配置したことに特徴を有する。請求項７に記
載の発明は、撮像レンズを透過した光束を反射面で反射
して４方向の光束に分割し、各分割光束によって被写体
像の異なる部分を形成させる光路分割光学素子と、前記
分割された各光束を受光する４個の撮像素子とを備え、
前記光路分割光学素子の反射面を、４枚の平板状のミラ
ーで形成したこと、に特徴を有する。請求項８に記載の
発明は、請求項７に記載の前記各ミラーに、角度調整機
構を備えたこと、に特徴を有する。請求項１０に記載の
発明は、請求項７に記載の撮像装置に、前記ミラーおよ
び撮像素子を、同一のフレームに固定したこと、に特徴
を有する。請求項１１に記載の発明は、請求項７に記載
の撮像装置において、前記ミラーはハーフミラーであっ
て、ハーフミラーの後部に、ハーフミラーを透過した被
写体像を正立実像として観察可能にするファインダー光
学系を備えたこと、に特徴を有する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を説明
する。図１は、本発明の一実施の形態の光路分割光学素
子およびＣＣＤ撮像素子の構成を示す斜視図である。こ
の実施の形態は、全体画面１０を形成する被写体光束
を、四個の分割画面１１、１２、１３、１４を形成する
被写体光束に光路分割光学素子２０で分割し、分割画面
１１、１２、１３、１４に対応する被写体像を、互いに
離反して配置された４個のＣＣＤ撮像素子３１、３２、
３３、３４で撮像する構成である。つまり、各ＣＣＤ撮
像素子３１〜３４に像を形成する分割光束は、光路分割
光学素子２０が存在しなければ、全体画面１０を４分割
した第１、２、３、４の分割画面１１、１２、１３、１
４上にそれぞれの被写体像を形成し、全体として一つの
被写体像を形成する。各ＣＣＤ撮像素子３１〜３４の有
効受光面には、分割画面１１〜１４に相当する被写体像
が形成され、ＣＣＤ撮像素子３１〜３４で撮像される。
ＣＣＤ撮像素子３１〜３４で撮像された分割被写体像
は、不図示の画像処理手段によって全体画面１０に相当
する一つの被写体像に合成される。

【００１２】この光路分割光学素子２０は、４個の反射
面２１ａ、２２ａ、２３ａ、２４ａを４個の三角プリズ
ム２１、２２、２３、２４の斜面で形成し、４個のＣＣ
Ｄ撮像素子３１、３２、３３、３４の各受光面を、撮影
レンズの光軸と直交し、かつカメラの水平方向または垂
直方向に配置したことに特徴を有する。これらの三角プ
リズム２１、２２、２３、２４は二等辺直角プリズムで
あって、斜面を反射面としている。そして各三角プリズ
ム２１〜２４は、共通の基板２０Ａ上に一体に形成さ
れ、または貼り合わせにより一体化されている。

【００１３】撮影レンズＬを透過した被写体光束は、第
１〜４の反射面２１、２２、２３、２４で反射され、そ
れぞれ第１〜４のＣＣＤ撮像素子３１、３２、３３、３
４の受光面に入射する。つまり、第１、２、３、４の分
割画面１１、１２、１３、１４を形成する被写体光束
を、それぞれ第１、２、３、４のＣＣＤ撮像素子３１、
３２、３３、３４で受光する。したがって、第１の分割
画面１１に相当する被写体像１１ｉを第１のＣＣＤ撮像
素子３１で撮像し、第２の分割画面１２に相当する被写
体像１２ｉを第２のＣＣＤ撮像素子３２で撮像し、第３
の分割画面１３に相当する被写体像１３ｉを第３のＣＣ
Ｄ撮像素子３３で撮像し、第４の分割画面１４に相当す
る被写体像１４ｉを第４のＣＣＤ撮像素子３４で撮像す
る。

【００１４】各ＣＣＤ撮像素子３１〜３４が撮像した被
写体像１１ｉ〜１４ｉは、通常、画像処理回路で電気的
なディジタル信号（ディジタルビデオ信号）として処理
されて、継ぎ目の無い一つの画像データに合成される。
合成された画像データは記録媒体に記録され、ディスプ
レイの表示データ、あるいはプリンターの印刷データと
して利用される。

【００１５】このように本発明の第１の実施の形態の光
路分割光学素子２０は、三角プリズムを４個組み合わ
せ、各三角プリズムの斜面で反射面２１ａ〜２４ａを構
成したので、製作が容易であり、高精度に製作可能であ
り、しかもコストが安い。さらに第１の実施の形態によ
ると、対向するＣＣＤ撮像素子３１、３３、ＣＣＤ撮像
素子３２、３４を平行に対向させて配置し、かつそれぞ
れのＣＣＤ撮像素子３１〜３４を全体画面の各辺と平行
に配置できるので構成、調整が容易であり、撮像装置を
全体として小型化が容易である。

【００１６】図３には、本発明の第２の実施の形態を示
してある。この第２の実施の形態は、光路分割光学素子
２０２を、平板ミラーで構成したこと、つまり、第１の
実施の形態において三角プリズムの斜面で形成した反射
面２１ａ〜２４ａを、平板状のミラー２１２、２２２、
２３２、２４２で形成したこと、および各ミラー２１
２、２２２、２３２、２４２の角度調整を可能にしたこ
と、に特徴を有する。

【００１７】図示しない撮影レンズを透過した被写体光
束は、第１、２、３、４ミラー２１２、２２２、２３
２、２４２で反射されて分割され、それぞれ第１、２、
３、４ＣＣＤ撮像素子３１２、３２２、３３２、３４２
の受光面上に、第１の実施の形態における分割画面１
１、１２、１３、１４に対応する被写体像１１ｉ、１２
ｉ、１３ｉ、１４ｉを形成する。ＣＣＤ撮像素子３１２
〜３４２の構造および動作は、第１の実施の形態のＣＣ
Ｄ撮像素子３１〜３４と同様である。

【００１８】本実施の形態では、各ミラー２１２〜２４
２を、偏心ねじによって角度調整可能に支持している。
その支持構造の一実施例を、図４を参照して説明する。
図４には、第１ミラー２１２の支持構造を示してある。
第１ミラー２１２は、水平方向と平行な両縁部が、水平
方向に延びる偏心ねじ４１１、４１２に支持されてい
る。偏心ねじ４１１、４１２は、大径のねじ部４２１、
４２２を有し、このねじ部４２１、４２２の先端面の偏
心位置に、細径の支持軸４３１、４３２が突設されてい
る。大径のねじ部４２１、４２２は、不図示のフレーム
のねじ孔に螺合支持されていて、第１ミラー２１２は、
裏面が支持軸４３１、４３２に当接して支持されてい
る。

【００１９】図において、一方の偏心ねじ４１１は、支
持軸４３１が第１ミラー２１２に最も接近した位置に、
つまり最も高い位置にあり、他方の偏心ねじ４１２は、
支持軸４３２が第１ミラー２１２から最も離反した位置
に、つまり最も低い位置にある。この状態から、例えば
一方の偏心ねじ４１１を回転させると、第１ミラー２１
２は偏心ねじ４１１側が下がる。したがって第１ミラー
２１２に入射し、Ｂ０方向に反射していた光線は、Ｂ１
方向に反射するようになる。逆に、他方の偏心ねじ４１
２を回転させると、第１ミラー２１２は偏心ねじ４１２
側が上昇する。したがって、第１ミラー２１２に入射
し、Ｂ０方向に反射していた光線は、Ｂ２方向に反射す
るようになる。

【００２０】以上のように偏心ねじ４１１、４１２を回
転させて、第１ミラー２１２の傾斜を調整する。この調
整を製造時に行なう場合は、調整後、偏心ねじ４１１、
４１２が回転しないように接着剤などで固定するか、第
１ミラー２１２を不図示の支持フレームに接着剤などで
固定することができる。

【００２１】以上、図面には第１ミラー２１２の構造の
みを示したが、この構造は他のすべてのミラー２２２〜
２４２に適用できる。また、本実施の形態では一つの軸
周りの角度調整のみ可能としたが、直交する二軸、ある
いは三軸周りの角度調整を可能にすることもできる。か
かる角度調整機構は、各ミラー２１２〜２４２の背面側
に設ける。

【００２２】以上の通り第２の実施の形態では、光路分
割光学素子２０２の各反射面を、それぞれが独立したミ
ラー２１２〜２１４で構成したので、それぞれのミラー
２１２〜２４２についてそれぞれ独立して位置、角度調
整が可能になった。

【００２３】第２の実施の形態では光路分割光学素子２
０２とＣＣＤ撮像素子３１２〜３１４とを独立分離した
構造であった。図５には、光路分割素子とＣＣＤ撮像素
子とを同一のフレームに固定した第３の実施の形態を示
してある。図５には、第１ミラー２１３および第１ＣＣ
Ｄ撮像素子３１３のみ示してある。第１ミラー２１３お
よび第１ＣＣＤ撮像素子３１３は、フレーム５１１に固
定されている。このフレーム５１１は、合成樹脂、ダイ
キャストなどで形成されるもので、表面には反射防止加
工が施される。同様に、第２ミラー２２３、第２ＣＣＤ
撮像素子はフレーム５１２に固定され、第３ミラー、第
３ＣＣＤ撮像素子はフレームに固定され、第４ミラー２
４３、第４ＣＣＤ撮像素子はフレーム５１４に固定され
る。

【００２４】なお、詳細は図示しないが、各ミラーおよ
び対応するＣＣＤ撮像素子をそれぞれ図５に示したよう
にフレームに固定し、各フレームを接合することもでき
る。

【００２５】以上の通り第３の実施の形態は、光路分割
光学素子とＣＣＤ撮像素子とを同一のフレームに固定し
たので、製造が容易になり、安定して高精度を出すこと
が容易になり、しかも調整が容易である。

【００２６】図６には、第４の実施の形態を示してあ
る。第１から第３の実施の形態は、被写体光束をすべて
反射面で反射する構成であったが、第４の実施の形態
は、ミラーをハーフミラーで構成し、ハーフミラーを透
過し被写体光束を、正立光学系を介して正立実像として
観察する、光学式ファインダーを付加した実施の形態で
ある。この第４の実施の形態において、光路分割光学素
子２０４のハーフミラー２１４〜２４４およびＣＣＤ撮
像素子３１４〜３４４は、第２の実施の形態のものと同
様に配置できる。

【００２７】ズーム対物光学系Ｌ１４、Ｌ２４を透過し
た被写体光束は、一部が光路分割光学素子２０４を透過
して、ピント板Ｌ３、コンデンサレンズＬ４、正立光学
系Ｌ５を通り、接眼光学系Ｌ６から射出する。観察者
は、接眼光学系Ｌ６および正立光学系Ｌ５を介して、ピ
ント板Ｌ６上あるいはその前後に形成された被写体像
を、正立実像として観察できる。つまり、撮影者は、撮
影範囲、構造、ピント状態を観察しながら撮像できる。

【００２８】以上、図示実施の形態では撮像画面を４分
割する例を示したが、本発明は分割数を限定するもので
はない。撮像素子としてＣＣＤ撮像素子を示したが、そ
の他の固体撮像素子でもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り請求項１に
記載の発明は、反射によって光束を分割する光路分割光
学素子を複数の三角プリズムで構成し、それらの斜面を
反射面としたので、光路分割光学素子を簡単な構成で形
成可能となり、高精細、高品位の撮像装置を容易に製造
可能になった。請求項４に記載の発明は、各三角プリズ
ムを、前記被写体光束を、撮影レンズの光軸に対して直
交しかつ水平または垂直方向に反射するように配置した
ので、撮像素子も撮影軸に対して直交し、かつカメラの
水平方向または垂直方向に配置するので、光路分割光学
素子、撮像素子の位置決めが容易になり、省スペース化
を容易に図ることができる。光路分割光学素子を複数の
三角プリズムで形成するので、請求項５または６に記載
の発明のように、三角プリズムをを容易に一体形成、ま
たは一体化可能になった。請求項７に記載の発明は、光
路分割光学素子の反射面を４枚の平板状のミラーで形成
したので、反射面の形成が容易である。請求項８に記載
の発明は、光路分割光学素子の反射面を４枚の平板状の
ミラーで形成したので、各ミラーに角度調整機構を備え
ることが可能になり、高精度な調整が可能になった。請
求項１０に記載の発明は、光路分割光学素子の反射面を
撮像素子と同一の部材に固定したので、予め反射面と撮
像素子との位置関係を高精度に設定することが可能にな
った。請求項１１に記載の発明は、請求項７に記載の撮
像装置において、前記ミラーをハーフミラーとし、ハー
フミラーの後部に、ハーフミラーを透過した被写体像を
正立実像として観察可能にするファインダー光学系を備
えたので、ファインダ光学系で被写体を観察しながら高
品位の撮像が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像装置の第１の実施の形態を示す斜
視図である。

【図２】第１の実施の形態を適用したズームレンズカメ
ラにおける光線の様子を示す図である。

【図３】本発明の撮像装置の第２の実施の形態を示す斜
視図である。

【図４】本発明の撮像装置の第２の実施の形態における
ミラー角度調整機構の一実施例を示す斜視図である。

【図５】本発明の撮像装置の第３の実施の形態を示す図
である。

【図６】本発明の撮像装置の第４の実施の形態を示す図
である。

【符号の説明】

１１第１分割画面１２第２分割画面１３第３分割画面１４第４分割画面２０光路分割光学素子２１三角プリズム２１ａ第１反射面２２三角プリズム２２ａ第２反射面２３三角プリズム２３ａ第３反射面２４三角プリズム２４ａ第４反射面２１第１反射面２２第２反射面２３第３反射面２４第３反射面３１第１ＣＣＤ撮像素子３２第２ＣＣＤ撮像素子３３第３ＣＣＤ撮像素子３４第４ＣＣＤ撮像素子２１２第１ミラー４１１偏心ねじ４１２偏心ねじ２１３第１ミラー３１３第１ＣＣＤ撮像素子５１１フレーム２１４第１ミラー２３４第３ミラー３１４第１ＣＣＤ撮像素子３３４第３ミラー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像レンズを透過した光束を反射面で反
射して複数の光束に分割し、各分割光束によって被写体
像の異なる部分を形成させる光路分割光学素子と、前記
分割された各光束を受光する複数の撮像素子とを備え、前記光路分割光学素子の反射面を、複数の三角プリズム
の各斜面で形成したこと、を特徴とする撮像装置。
【請求項２】請求項１において、前記光路分割光学素
子の反射面は４個であり、各反射面が、４個の直角二等
辺三角プリズムの斜面で形成されていること、を特徴と
する撮像装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の光路分割光学
素子によって分割される光束は、分割されなかったとき
に形成される全被写体像を四分割した分割被写体像の一
つを形成する光束であって、前記撮像素子は４個であっ
て、４個の撮像素子が受光した光束によって形成される
分割被写体像の合成によって前記全被写体像が形成され
ること、を特徴とする撮像装置。
【請求項４】請求項１から３において、前記各三角プ
リズムは、前記被写体光束を、撮影レンズの光軸に対し
て直交しかつ水平または垂直方向に反射するように配置
されていること、を特徴とする撮像装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれか一項におい
て、前記三角プリズムは、同一の基板に一体に形成され
ていること、を特徴とする撮像装置。
【請求項６】請求項１から４のいずれか一項におい
て、前記三角プリズムは独立して形成され、同一の基板
上に固定されていること、を特徴とする撮像装置。
【請求項７】撮像レンズを透過した光束を反射面で反
射して４方向の光束に分割し、各分割光束によって被写
体像の異なる部分を形成させる光路分割光学素子と、前
記分割された各光束を受光する４個の撮像素子とを備
え、前記光路分割光学素子の反射面を、４枚の平板状のミラ
ーで形成したこと、を特徴とする撮像装置。
【請求項８】請求項７において、前記各ミラーは、角
度調整機構を備えていること、を特徴とする撮像装置。
【請求項９】請求項８において、前記角度調整機構
は、ミラーを偏心軸部で支持する偏心ねじであること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項１０】請求項７において、前記ミラーおよび
撮像素子は、同一のフレームに固定されていること、を
特徴とする撮像装置。
【請求項１１】請求項７において、前記ミラーはハー
フミラーであって、ハーフミラーの後部に、ハーフミラ
ーを透過した被写体像を正立実像として観察可能にする
ファインダー光学系を備えたこと、を特徴とする撮像装
置。