JPS6364013A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は固体撮像装置、更に詳しくは、被写体像を合
焦検出素子により合焦検出するとともに、固体撮像素子
で光電変換して記録する、オートフォーカス機能を備え
たビデオカメラや電子スチルカラ等の固体撮像装置に関
する。

［従来の技術］ 一般に、オートフォーカス機能を備えたビデオカメラは
、例えば、第１３図に示すように１．’ｉ　５−１ｊさ
れており、フォーカスレンズ１０１．ズームレンズ１０
２．固定レンズ１０３を通った被写体光束は光路分割プ
リズム１０４により２分割され、一方の光束は撮像光と
して絞り１０５．リレーレンズ１０６およびローパスフ
ィルタ１０７を通過して固体撮像素子１０８の撮像面に
結像され、他方の光束は観察光としてファインダ光学系
に専かれそのミラー１０９および結像レンズ１１０を経
て合焦検出素子１１１に結像される。そして、この合焦
検出素子１１１からの焦点状態イハ号か１演算制御部１
１２に導かれていて、演算１．’！Ｉ御部１１２はこの
焦点状態信号と、ズームエンコーダ１１３からのズーム
レンズ情報と、フォーカスレンコーダ１１４からのフォ
ーカスレンズ位置情報とに５、（づいて演算を行ない、
オートフォーカス用モータ１１５を合焦位置に駆乃する
。

［発明が解決しようとする問題点コ しかし、このように、光路分割プリズム１０４等によっ
て入射光量の一部か常にファインダ光学系に導かれてい
るビデオカメラ等の固体撮像装置においては、固体撮像
素子１０８に撮像光として導かれる光量が少なくなるた
め、固体撮像素子１０８より得られる信号のＳ／Ｎは良
好なものではない。

この発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので
、合焦検出を可能とし、撮影時には固体撮像素子に充分
な光量が入射できるようにしてＳ／Ｎを向上させた固体
撮像装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段および作用〕この発明の
固体撮像装置は、撮影レンズを通過した被写体像を光電
変換するための固体撮像素子と、この固体撮像素子上に
結像される被写体像の合焦状態を検出するための合焦検
出素子とを切換手段によって配設位置を切換えるように
したものであって、合焦検出時には合焦検出素子を光路
上に配置するとともに固体撮像索子を撮像位置より退避
させ、撮影時には固体撮像素子を撮像位置に配置すると
ともに合焦検出素子を光路上から退避させる。

［実　施　例］ 第１図は、この発明の固体撮像装置である電子カメラの
一実施例の縦断側面図であり、第２図は、第１図中の■
−■線に沿う縦断正面図である。この電子カメラの第１
．２図に示す状態は、撮影前の平常時の状態である。

第１，２図において、カメラ本体１内には、アフォーカ
ル系レンズ群２、絞り３およびリレー系レンズ群４から
なる撮影光学系の後方に、正面から見て略Ｕ字形状に金
属板等を折り曲げられてなるフレーム５が配設されてい
る。このフレーム５の中央の底部はカメラ本体１の底面
に図示されない固定手段により固定され、左右の垂直に
立ち上がった両辺は撮影光軸６の高さ位置よりも充分に
高い位置に至っている。このフレーム５の左右の両辺の
間には回動板７が取り付けられている。この回動板７は
直角に折り曲げられた２つの平板部７ａ、７ｂを有し、
一方の面積の大きい毛根部７ａには固体撮像素子である
ＣＣＤ　（電６：Ｉ結合素子）８を有したプリント基板
９が載置して固定され、他方の比較的面積の小さい平板
部７ｂには合焦検出素子１０を有したプリント基板１１
が載置して固定されている。二〇回動板７の上記平板部
７ａの平板部７ｂに近い位置において、ＣＣＤ８を有す
る面とは反対側の面の両側に突出した支持片７ｃ、７ｄ
が形成されており、同支持片７ｃ。

７ｄが枢支ピン１２．１３によって上記フレーム５の左
右両辺にそれぞれ回転自在に支持されることにより、フ
レーム５に対し回動！２７が回動自在になっている。ま
た、回動板７の上記支持片７ｄと同一側で平板部７ｂよ
り離れた位置において突畠片７ｅか形成されており、同
突出片７ｅはロータリソレノイド１４によって駆動され
るアーム１５に設けられたアームピンｉ５ａに対し、フ
レーム５に設けた円弧状の長孔５ａを貫通して回転自在
に連審古されている。

ロータリンレノイド１４の本体は第３図に示すように円
筒形状を呈し、その一端に設けられた取付部１４　ａ、
　　１４　ｂにおいてフレーム５の一方の立上がり辺に
その外側面からねじ１６によって取り付けられている。

ロータリンレノイド１４の駆動軸１４ｃはアーム１５の
基端部に固定され、アーム１５の先端部には上記アーム
ビン１５ａが形成されている。このロータリソレノイド
１４の駆動軸１４ｃにはロータリソレノイド本体との間
に張架された螺旋状の復帰ばね１７が配設されていて、
このためアーム１５は常時矢印ａて示す反時計方向の回
動習性が付与されている。このロータリンレノイド１４
に通電したときには、その電磁作用により駆動軸１４ｃ
に一体のアーム１５は復帰ばね１７による回動習性に抗
して矢印すで示す時計方向に回動することになる。

また、ロータリソレノイド１４の駆動軸１４ｃは上記回
動板７をフレーム５に回動口（［に支持している枢支ビ
ン１２．１３と同軸上に存在している。ロタリソレノイ
ド１４に通電しない平生時には、上記アーム１５の回動
習性によってアームピン１５ａの高さ位置は枢支ピン１
２．１３と同一の高さ位置にあって回動板７は平板部７
ａが水平に維持されるようフレーム５に植設したストッ
パピン５ｂに当接し、反時計方向に対するそれ以上の回
動が規制されている。従って、この状態で、他方の平板
部７ｂは垂直に維持され、同平板部７ｂに配置された合
焦検出素子１０の受光面１０ａは撮影光軸６上に存在し
ている。上記一方の平板部７ａ上のＣＣＤ８は平板部７
ｂの後方位置、即ち、撮影光路から退避した位置に存在
している。

なお、ＣＣＤ８にはモアレ防止用の水晶フィルタ等から
なるローパスフィルタ１８が固着され、合焦検出素子１
０には光路分割プリズム１９が固むされている。

合焦検出素子とともに撮影光軸６上に配設された状態に
ある光路分割プリズム１９は、この位置で、撮影光軸６
に一致した、合焦検出装置１０の受光面１０ａに向かう
合焦検出用光路と、同光路に対して垂直な、ファインダ
部に向かう観察用光路とに２分している。この観察用光
路を進む光はファインダミラー２１で反射し、覗き窓に
設けた接眼レンズ２２およびアイカップ２３を通過して
撮影者の目２４に入射する。

ここで、撮影者が上記電子カメラを彼方体に同け、図示
しない撮影開始ボタンを押すと、この電子カメラは、ま
ず、上記第１．２図に示した状態にあり、上記合焦検出
索子１０は被写体光を受光し合焦検出を行なう。合焦検
出素子１０の出力である焦点状態信号は図示しない電気
回路に導かれて信号処理される。そして、この信号処理
出力によって、図示しないオートフォーカス用モータが
駆動されフォーカスレンズが合焦位置へ移動する。

このオートフォーカスの動作が完了すると、ロータリソ
レノイド１４か通電状態となり、アーム１５は回動習性
に抗して第３図に示す矢印す方向へ回動するので、アー
ムピン１５ａは長孔５ａに沿って移動し回動板７は枢支
ピン１２．１３を中心に第１図中、反時計方向に９０°
回動する。そして、回動板７は９０°回動した状態で、
第４図に示すように、フレーム５に一体に設けたストッ
パピン５Ｃに平板部７ａが当接してそれ以上の回動が規
制されて停止する。この第４図に示す状態では、平板部
７ａは垂直な配置状態となり、平板部７ｂは水平な配置
状態になる。そして、このとき、平板部７ａに固定した
ＣＣＤ８およびローパスフィルタ１８は合焦検出素子１
０および光路分割プリズム１９に取って代わって撮影光
軸６上に進出し、平板部７ｂに固定した合焦検出索子１
０および光路分割プリズム１９は撮影光軸６上から退避
する。この状態でリレー系レンズ群４の後端からＣＣＤ
８の受光面８ａまてのバックフォーカスし１は、上記第
１図の状態における、リレー系レンズ群４の後端から合
焦検出索子７の受光面７ａまでのバックフォーカスし２
に等しくなる。

従って、この第４図に示した状態に安定した時点で撮影
が行なわれると、ＣＣＤ８から電気信号として取り出さ
れ、図示されない記録装置に記録される撮影画像はピン
トの合ったものとなる。そして、この場合、アフォーカ
ル系レンズ群２およびリレー系レンズ群４を通過してカ
メラ本体１内に入射した被写体光の全てが撮影光として
ＣＣＤ８に受光されるので、入射した被写体光量か最大
限に撮影に利用され、Ｓ／Ｎが著しく向上する。

また、第４図に示す撮影時の状態においては、回動板７
の平板部７ｂはＣＣＤ８およびローパスフィルタ１８の
上方位置に存在しているので、撮影時に接眼レンズ２２
を通じてファインダ部に外光が入射しても、この外光は
上記平板部７ｂで遮光されてしまい、ＣＣＤ８に入射す
るには至らない。

撮影が終了すると、ロータリソレノイド１４への通電が
断たれるので、アーム１５はそ回動習性により矢印ａ方
向に回動し、回動板７およびこれに一体のＣＣＤ８．合
焦検出素子１０等は第４図に示す状態の位置から第１．
２図に示す初期状態の位置に復帰し、この電子カメラは
、次の撮影に際しての準備状態に戻る。

第５図は、電子カメラの他の実施例の縦断側面図であり
、第６図は、第５図中のｖｔ−ｖｔ線に沿う縦断正面図
であり、第７図は、第５図中の■−■線に沿う横断平面
図である。この電子カメラの第５図〜第７図に示す状態
は撮影時の状態である。

第５図〜第７図において、リレー系レンズ群の後方でカ
メラ本体４１に光路分割プリズム５９が固着され、同プ
リズム５９の後端面にローパスフィルタ５８が固着され
ている。従って、アフォーカル系レンズ群２．絞り３お
よびリレー系レンズ群４の撮影光軸６を通る光束は常に
光路分割プリズム５９に至ってここで光路を２分され、
一方は、撮影光としてさらにローパスフィルタ５８をも
通過するようになっている。光路分割プリズム５９で反
射し垂直上方に向かう光束は観察光となるものである。

カメラ本体４１の背面板内壁には支軸５２が固設され、
同支軸５２に回動板４７が回動自在に支持されている。

この回動板４７は撮影光軸６に垂直な面を有し同面方向
に回動する平板部４７ａとこの平板部４７ａの一部を直
角形状に光軸６に平行した前方へ折り曲げてなる遮光部
４７ｃとにより形成されている。平板部４７ａの前面に
はＣＣＤ４８および合焦検出索子５０を有したプリント
基板５１が載置して固定されている。ＣＣＤ４３と合焦
検出索子５０とはこれみの受光面４８ａと５０ａとか支
軸５２を中心とするある角度だけ、すなわち、次に述べ
るロータリソレノイド５４によるアーム５５の回動角た
け離れた配置状態となっている。

ロータリソレノイド５４およびその駆動軸５４ｃに連結
されたアーム５５　（第５図では図示を省略しである）
は、前記第３図に示したロータリソレノイド１４および
アーム１５の構成とほぼ同様に構成されたもので、図示
されない？（帰ばねによりアーム５５は常時ロータリソ
レノイド５４の通−は時の回動力向とは逆方向の回動習
性を与えられている。このロータリソレノイド５４は駆
動↑由５４ｃを上記支軸５２の中心に一致させた状態で
瑣付板４５によりカメラ本体４１の側板内壁に固定され
ている。そして、アーム５５の先端のアームピン５５ａ
は上記回動板４７に連結されている。ロータリソレノイ
ド５４に通電されない状態では、アーム５５は回動習性
によりカメラの正面から見て時計方向に回動しており、
このため、回動板４７は第８図に示すような回動位置に
あって図示されないストッパによって位置決めされて停
止している。

第８図に示す状態では、合焦検出素子５０の受光面５０
ａはローパスフィルタ５８の背後に位置していて、撮影
光軸６を通る光束を受光できるようになっている。すな
わち、撮影前の平常時、この電子カメラは第８図に示す
状態にある。

今、この電子カメラを被写体に向けて図示しなしい撮影
開始ボタンを押すと、」−記第８図に示した状態にあっ
て合焦検出索子５０は彼写体光を受光し合焦検出を行な
う。そして、この合焦検出素子５０の出力によってオー
トフォーカス用モータが駆動され、フォーカスレンズか
合焦位置へ移動すると、このあと、ロータリソレノイド
５４が通電されアーム５５によって回動板４７が第８図
中反時計方向へ回動する。そして、第５図〜第７図に示
すようにＣＣＤ４８の受光部４８ａかローパスフィルタ
５８の背後の、撮影光１ｄ１６を通る光束を受光できる
回動位置に至ると、回動板４７は図示されないストッパ
により位置決めされて停止する。この回動板４７の回動
によりＣＣＤ４８か撮影光軸６上に進入して配：べされ
ることによって上記合焦検出素子５０は撮影光軸６から
離れた位置に退避する。そして、この状態で撮影が行な
われる。ＣＣＤ４８と合焦検出素子５０とは同一の・ｔ
’−板部４７ａ上に配置されていて、平板部４７ａの面
方向の回動によって位置が切り換わるようになっている
ので、ＣＣＤ４８の受光面４８ａと合焦検出素子５０の
受光面５０ａが同一の平面上にあるものとすれば、リレ
ー系レンズ群４の後端から、撮影光軸６上に配置されて
いるときのＣＣＤ４８或いは合焦検出素子５０の各受光
１４８ａ、５０ａまでのバックフォーカスは等しく、従
ってピントの合った撮影が行なわれる。

また、このようにＣＣＤ４ｇが撮影光軸Ｓ上に位置して
いる回動板４７の回動状懸では、回動板４７の遮光部４
７ｃは、撮影光軸６１ユに配列されているＣＣＤ４８．
　ローパスフィルタ５８および光路分割プリズム５９の
上方を覆っているので、接眼レンズ２２を通じてファイ
ンダ部に外光が逆入射されることかあっても、この外光
を遮ってＣＣＤ４ｇに入らないようにしているとともに
、光路分割プリズム５９からファインダ部に導かれる観
察光をも遮断して撮影光軸６を通る光束が効率よ＜ＣＣ
Ｄ４ｇに導かれるようにしている。

この実施例の電子カメラは、ＣＣＤ４８と合焦検出素子
５０とを撮影光軸６に対して垂直な面方向へ移動させて
位置を切り換えるものであるので、前記第１図〜第４図
に示した実施例の電子カメラに較べて、カメラ本体の奥
行き寸法を小さくし薄型に構成することができる。また
、ローパスフィルタ５８．光路分割プリズム５９はカメ
ラ本体４１に固定しているので、移動部分の重量が軽く
なり迅速な移動切換えを行なうことができる。

この発明の固体撮像装置は、赤外光を利用したアクティ
ブ方式のオートフォーカスシステムにも適用させること
ができる。

次に、このようなオートフォーカスシステムに適用され
る実施例について説明する。

第９図に示すように、電子カメラ本体７１の、撮影レン
ズ７２の光軸７６から基線長ｔ＝け離れた位置に赤外発
光ダイオード（以下、赤外ＬＥＤという）７３とこの赤
外ＬＥＤ７３の発する赤外光を平行光束にするためのコ
リメータレンズ７４が配設されており、コリメータレン
ズ７４より被写体７５に向けて投射された赤外光は被写
体７５で反射したのち撮影レンズ７２を通過し、カメラ
本体７１に回動自在に設けられた回動板７７上の合焦検
出素子８０（第１０．１１図）照）に入射する。被写体
７５までの距離は周知の如く、二角、ＩＰｊ量方式によ
り赤外反射光の合焦検出素子８０への入射位置に応じて
求められる。

回動板７７は第１０図に示すように、前記第２実施例に
おける回動板４７と同様に、カメラ本体７１の背面板内
壁に支軸８２（第９図参照）により回動自在に設けられ
、光軸７６に垂直な平板部７７ａとこの一部を直角形状
に折り曲げてなる遮光部７７ｃとからなる。そして、こ
の回動板７７は、カメラ本体７１に取付板７９で固定し
たロータリソレノイド８４によって常時第１０図中時計
方向の回動習性を与えられているアーム８５に連結して
いる。回動！２７７の平板部７７ａ上には合焦検出索子
８０と固体撮像索子であるＣＣＤ７ｇを収容したパッケ
ージ８６が固設されている。すなわち、第１１図にパッ
ケージ８６の断面を拡大して示すように、パッケージ８
６内の空間部にはＣＣＤＬ８とラインセンサ等からなる
合焦検出素子８０とを同一面に一体に形成したモノリシ
ック基板８７が配設されている。そして、このモノリシ
ック基板８７が配設されたパッケージ８６の空間部を赤
外カットフィルタ８８とバンドパスフィルタ８９からな
る保護ガラスにより環っている。

ＣＣＤ７８に対向している赤外カットフィルタ８８はＣ
ＣＤ７８に可視光のみを入射させ、合焦検出用の赤外光
を通過させないようにするためのものてあり、合焦検出
索子８０に対向しているバンドパスフィルタ８９は赤外
ＬＥＤ７３０発する赤外光の帯域を通過させるものであ
る。バンドパスフィルタ８９を通過した赤外光がＣＣＤ
７８に入射しないように、パッケージ８６の空間部内に
おいて赤外カットフィルタ８８とバンドパスフィルタ８
９の境界部に遮光部材８３が一体的に設けられている。

平常時は撮影先軸７６を通った赤外反射光は時計方向に
回動しきっている平板部７７ａ上の合焦検出素子８０に
入射しているので、撮影開始ボタンを押すことにより、
この状態で合焦検出動作が行なわれ、同合焦検出動作が
完了すると、第１０図において回動板７７は反時計方向
に回動して撮影光軸上にＣＣＤ７ｇが位置し、この状態
で撮影が行なわれる。撮影が終了すると再び回動板７７
は時計方向に回動復帰し、合焦検出索子８０が撮影光軸
上に位置する。

なお、上記実施例のように固体撮像索子と合６゜検出装
置とを同一のモノリシック基板に形成してなる構成は、
赤外光をＩＱ用したアクティブ方式のオートフォーカス
システムにのみ適用されるものでないことは当然である
。すなわち、被写体像のほけ状態や位相ずれから合焦状
態を検出するパッジイブ方式のオートフォーカスシステ
ムにおいても、第１２図に示すように構成することがで
きる。

第１２図において、ＣＣＤ７８と合焦検出装置９０とを
同一面に一体的に形成したモノリシック基板９７はパッ
ケージ９６の空間部に配置され、同空間部が赤外カット
フィルタ９８からなる一枚の保護ガラスにより覆われて
いる。この赤外カットフィルタ９８は被写体像に含まれ
る赤外光をカントしてブルーミングやスミア現象を防止
するためのものである。この実施例におけるＣＣＤ７８
と合焦検出素子９０の撮影光軸に対する進退動作は前記
実施例と全く同様に行なわれることは言うまでもない。

［発明の効果〕 以上述べたようにこの発明によれば、合焦検出素子によ
って合焦検出が行なわれているときは固体撮像素子は撮
像面位置より退避した状態に配置され、撮影時に被写体
像を固体撮像索子によって光電変換しているときは合焦
検出素子は撮像面位置より退避した状態に配置されるの
で撮影レンズを通過して入射した被写体光の（１１用て
きる光量が増大し、Ｓ／Ｎが署しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す固体撮像装置の平
常時における縦断側面図、 第２図は、上記ｉｆ図中の■−■線に沿う縦断正面図、 第３図は、上記第１図に示す固体撮像装置に用いられる
ロータリソレノイドの斜視図、第４図は、上記第１図に
示す固体撮像装置の撮影時における縦断側面図、 第５図は、この発明の他の実施例を示す固体撮像装置の
撮影時における縦断側面図、 第６図は、上記第５図中のｖｔ　−ｖｔ線に沿う縦断正
面図、 第７図は、上記第５図中の■−■線に沿う横断平面図、 第８図は、上記第５図に示す固体撮像装置の平常時にお
ける縦断正面図、 第９図は、この発明の更に他の実施例を示す固体撮像装
置の概略側面図、 第１０図は、上記第９図中の要部の正面図、第１１図は
、上記第１０図中のＸＩ　−ＸＩ線に沿う拡大断面図、 第１２図は、この発明の別の実施例における、上記第１
１図の構成に類似した構成の要部を示す拡大断面図、 第１３図は、従来の固体撮像装置の一例の構成を示す概
略図である。 ７．４７．７７・・・・・・回動板（切換手段）８．４
８．７８・・・・・・ＣＯＤ　（固体撮像素子）１０．
５０，８０．９０・・・・・・合焦検出素子１４．５４
．８４・・・・・・ロータリソレノイド（切換手段） １５．５５．８５・・・・・・アーム（切換手段）２も
３− 基４日 基５閏 一■ ―９ 差幻１■ 力１３　　ロ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮影レンズによって撮像面上に結像された被写体像を光
   電変換する固体撮像素子と、 この固体撮像素子の結像面上に結像される被写体像の合
   焦状態を検出するための合焦検出素子と、合焦検出時に
   は上記合焦検出素子を光路上に配置するとともに上記固
   体撮像素子を撮像位置より退避させ、撮影時には上記固
   体撮像素子を撮像位置に配置するとともに上記合焦検出
   素子を光路上から退避させる切換手段と、 を有することを特徴とする固体撮像装置。