説明

サブミラー及びこれを備える撮像装置

【課題】AF領域のサイズが増加し、製造公差及び組立公差に対して強固となり、小型化が可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明による撮像装置は、被写体から出る光を結像させる撮影レンズと、前記撮影レンズを通過した光の一部を透過させて残りは反射するメインミラーと、前記撮影レンズの焦点状態を検出する自動焦点モジュールと、前記メインミラーで透過された光を分割して前記自動焦点モジュールにガイドするように、複数個の反射領域が形成されるサブミラーと、を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像装置に関し、より詳細には、被写体から出る光を撮像装置の自動焦点モジュールにガイドするサブミラーに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、カメラのような撮像装置にユーザの便宜のために被写体の焦点を自動で調整する自動焦点機能が多く提供されている。自動焦点方式としては、撮影レンズを介して入ってくる光を利用するTTL(Trough The Lens)自動焦点方式が主に使用される。自動焦点モジュールは、対比検出方式(contrast detection method)、位相差検出方式(phase difference detection method)などを用いて被写体の焦点が合っているかを検出する。TTL自動焦点方式では、サブミラーが使用され、撮影レンズを介して入ってくる光を自動焦点モジュールにガイドする。
【0003】
一般に、自動焦点モジュールが測距できる領域を示すAF領域は撮像領域より小さい。これは、サブミラーのサイズが構造的に制限されるしかないからである。これにより、AF領域を増加させる研究が行われている。
【0004】
撮像装置に使用される光学部品は、製造時に発生する製造公差や光学部品を組立する際に発生する組立公差によって、自動焦点にエラーが発生し得る。これにより、製造公差及び組立公差に対して強固な撮像装置を開発する必要がある。
【0005】
自動焦点モジュールが撮像装置に使用されることにより、撮像装置のサイズが増加する。消費者が撮像装置を購買する場合、撮像装置のサイズは非常に重要な要素となる。これにより、自動焦点モジュールのサイズを抑えるための試みを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2006−251065号公報
【特許文献2】特開2006−324717号公報
【特許文献3】特開2007−156304号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、AF領域のサイズを増加させることのできるサブミラー及びこれを備える撮像装置を提供することである。
【0008】
本発明の別の目的は、製造公差及び組立公差に対して強固な撮像装置を提供することである。
【0009】
本発明の別の目的は、小型化された撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明による撮像装置は、被写体から出る光を結像させる撮影レンズと、 前記撮影レンズを通過した光の一部を透過させて残りは反射するメインミラーと、前記撮影レンズの焦点状態を検出する自動焦点モジュールと、前記メインミラーで透過された光を分割して前記自動焦点モジュールにガイドするように、複数個の反射領域が形成されるサブミラーと、を含む。
【0011】
前記複数個の反射領域は凹状に形成されてもよい。
【0012】
また、前記自動焦点モジュールにはフィールドレンズが省略されてもよい。
【0013】
前記複数個の反射領域は前記サブミラーの横方向に沿って形成されてもよい。
【0014】
前記複数個の反射領域は前記サブミラーの縦方向に沿って形成されてもよい。
【0015】
前記サブミラーには3つの反射領域が形成されてもよい。
【0016】
前記サブミラーで反射された光は前記メインミラーで再反射されて前記自動焦点モジュールに向いてもよい。
【0017】
前記サブミラーは前記撮影レンズを通過した光の光軸と垂直に配置されてもよい。
【0018】
前記メインミラーの反射率は60%以上70%以下であってもよい。
【0019】
本発明の別の観点によれば、本発明の目的を達成するための自動焦点装置は、撮影レンズの焦点状態を検出する自動焦点モジュールと、撮影レンズを通過した光を分割して前記自動焦点モジュールにガイドするように、複数個の反射領域が形成されるサブミラーと、を含む。
【0020】
本発明の別の観点によれば、本発明の目的を達成するためのサブミラーは、撮影レンズを通過した光を分割して前記自動焦点モジュールにガイドするように、複数個の反射領域が形成される。
【発明の効果】
【0021】
以上説明したように本発明に係る撮像装置においては、AF領域のサイズが増加し、製造公差及び組立公差に対して強固となり、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかる撮像装置の構造を示す図である。
【図2】被写体像を感光する場合における図1に示された撮像装置の構造を示す図である。
【図3】図1に示された撮像装置にあるサブミラーと自動焦点モジュールを概略的に示す図である。
【図4】従来の撮像装置のAF領域を示す図である。
【図5】図1に示された撮像装置のAF領域を示す図である。
【図6】サブミラーで反射され、セパレイティングレンズに入射する光の入射角度を示す図である。
【図7】自動焦点センサに形成される被写体像の重複現象を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0024】
図1は、本発明の一実施形態にかかる撮像装置100の構造を示すものであり、図2は被写体像を感光する場合における撮像装置100の構造を示すものである。
【0025】
前記撮像装置100は、DSLR(Digital Single Lens Reflex)カメラの場合である。これは説明の便宜のためであり、本発明はDSLRカメラ以外の他の撮像装置にも同様に適用される。
【0026】
図1に示された撮像装置100は、撮影レンズ110、絞り115、マウント120、メインミラー130、サブミラー140、自動焦点モジュール150(Auto Focus Module)、フォーカルプレンシャッター160、撮像領域170、フォーカシングスクリーン(focusing screen)180、ペンタプリズム185及び接眼レンズ190を含む。
【0027】
撮影レンズ110は、被写体から出る光を撮像領域170に結像させる。図1に示されたように、撮影レンズ110は複数個のレンズから構成される。DSLRカメラの場合撮影レンズ110は交換可能である。
【0028】
また、撮影レンズ110には手ぶれ補正装置(不図示)及び自動焦点駆動部(不図示)が含まれている。手ぶれ補正装置は、撮影時にユーザの手ぶれによる写真の画質劣化を防止するための装置である。そして、自動焦点駆動部は、自動焦点モジュール150から撮影レンズ110の焦点状態に対する情報を受信して、前記情報に従ってレンズを移動させる装置である。
【0029】
一方、撮影レンズ110には絞り115が含まれている。絞り115は、撮影レンズ110を通過する光の量及び画像の深度を調節する。すなわち、絞り115を広げると、撮影レンズ110はより多くの光を通過させるためユーザはより明るい写真を撮影することができるようになる。しかし、絞り115を広げると口径が大きくなるため写真の深度は低くなる。一方、絞り115を狭めると、撮影レンズ110はより少ない光を通過させるため、写真はより暗く撮影される。そして、絞り115を狭めると口径が小さくなるため深度の深い写真が得られるようになる。
【0030】
絞り115は、レンズの間に配置されるためレンズによって像が生じる。具体的に、絞り115の前側(被写体から絞りの間)に配置されたレンズによって形成される絞り115の虚像を入射瞳(entrance pupil)といい、絞り115の後側(絞りから撮像領域の間)に配置されたレンズによって形成される絞り115の虚像を射出瞳(exit pupil)という。特に、射出瞳は写真の明るさに主要な役割をする絞り115の像であるので、明るさ調節及び自動焦点機能において重要な要素となる。
【0031】
マウント120は、撮影レンズ110と撮像装置100のボティ101とを連結させる役割をする。また、マウント120は、撮像領域170の中心を撮影レンズ110の光軸と一致させる。また、マウント120は、撮影レンズ110の交換が可能となるように着脱式に形成される。
【0032】
マウント120はレンズマウント123とボディマウント126から構成される。レンズマウント123とボディマウント126が噛み合った形態で連結されることにより、撮影レンズ110は撮像装置100のボディ101に固定される。
【0033】
メインミラー130は、撮影レンズ110を通過した光を一部は透過させて残りは反射する。メインミラー130で反射された光はフォーカシングスクリーン180に進行し、ユーザは接眼レンズ190を介して被写体を確認することができる。メインミラー130を透過した光は自動焦点モジュール150に進行し、自動焦点モジュール150が被写体の焦点状態を検出する。
【0034】
サブミラー140は、メインミラー130で透過された光を自動焦点モジュール150にガイドする。サブミラー140に対する詳細な内容は後述することにする。
【0035】
自動焦点モジュール150は撮影レンズ110の焦点状態を検出する。撮影レンズ110の焦点状態に対する情報は撮影レンズ110の自動焦点駆動部(不図示)に伝達される。以下、説明の便宜のため、位相差検出方式を使用する自動焦点モジュール150を基準に説明を進めることにする。自動焦点モジュール150は、反射ミラー151、視野マスク152、セパレイティングレンズ153(separating lens)、フィルタ154、自動焦点センサ155を含む。
【0036】
反射ミラー151は、自動焦点モジュール150に入射された光を自動焦点センサ155の方向に反射する。これにより、撮像装置100の空間を効率よく利用することができる。すなわち、不要に撮像装置100の高さが高くなることを防止する。
【0037】
視野マスク152は複数個の開口を含む。複数個の開口を通過した光は、セパレイティングレンズ153を通過して自動焦点センサ155上に複数個の被写体像が形成される。
【0038】
フィルタ154は、可視光線領域以外の光をフィルタリングする。これは、可視光線以外の光によって自動焦点センサ155が反応し、撮影レンズ110の焦点状態を検出する際にエラーが発生することを防止するためのものである。このようなフィルタ154は、例えば、赤外線カットフィルタであっても良い。
【0039】
自動焦点センサ155は、特定領域に配置される複数個の光電素子を含む。光電素子によって自動焦点センサ155上に結像された被写体像が電気的信号に変換される。このような電気的信号を使用して撮影レンズ110の焦点状態を確認することができる。位相差検出方式は公知技術であって容易に把握することができるため、詳細な説明は省略する。
【0040】
フォーカルプレンシャッター160は撮像領域170のすぐ前に設けられ、先膜、後膜と呼ばれる2枚のブラックカーテン又は金属膜で構成される。フォーカルプレンシャッター160は、撮影時に先膜が開かれ撮像領域170が光に露出し、後膜が閉められ撮像領域170の光がまた遮断される形態のシャッター方式である。すなわち、フォーカルプレンシャッター160は、先膜と後膜の時間差を用いてシャッタースピードを調節することになる。
【0041】
撮像領域170は、被写体像に対する感光が行われる部分である。被写体像に対する感光が行われる時には、図2に示すように、メインミラー130とサブミラー140が光の経路上から後退する。フィルムカメラの場合、撮像領域170にフィルムが置かれ、デジタルカメラの場合、撮像領域170にイメージセンサが配列される。このようなイメージセンサは、CCD(charge coupled devices)とCMOS(complementary metal oxide semi−conductor)とに区分することができる。CCDは、弱い光にも敏感に反応し、イメージの品質が高くて大体のデジタルカメラに使用される。しかし、生産工程が煩雑で生産単価が高いという短所がある。一方、CMOSは、CCDに比べて生産単価が安く生産過程も割と簡単なので低下型デジタルカメラのセンサとしてよく使用されてきたが、最近は、映像処理技術の発達によって高画質高品質のイメージ具現が可能となり、専門化用DSLRにも使われるようになり、多く使用されている。
【0042】
フォーカシングスクリーン(focusing screen)180は、マット面とフレネル(fresnel)レンズから構成される。マット面は、撮影時の焦点面と光学的に等価の位置に配置される。従って、マット面には撮影画像と同一の画像が現れる。フレネルレンズはマット面を通過した光をまた集光させ、ユーザが接眼レンズ190を介して更に明るい像が見られるようにする。
【0043】
ペンタプリズム150は、五角形形態のプリズムを意味する。ペンタプリズム185はフォーカシングスクリーン180に結像された正立逆像(上下は正しくて、左右は逆である像)を正立正像(上下左右が全部正しい像)に変換する機能をする。従って、ユーザは目で見ているものと同一形態の撮影される映像をビューファインダーを介して確認することができるようになる。
【0044】
接眼レンズ190は、ユーザがフォーカシングスクリーン180に結像された像を確認できるように、1m前方に虚像を作る。従って、ユーザは接眼レンズ190を介して撮影される映像を確認することができるようになる。
【0045】
以下、図3を参照してサブミラー140について詳細に説明する。図3は、サブミラー140と自動焦点モジュール150を概略的に示したものである。説明の便宜のため、図3において反射ミラー151、フィルタ154は意図的に示していない。
【0046】
サブミラー140は、メインミラー130で透過された光を分割して自動焦点モジュール150にガイドするように複数個の反射領域140a、140b、140cが形成される。それぞれの反射領域140a、140b、140cは凹状に形成されるため光を集める役割をする。すなわち、フィールドレンズ(field lens)に代わって反射領域140a、140b、140cがその役割をすることができるので、従来の自動焦点モジュールにあるフィールドレンズを省略することができる。従って、自動焦点モジュールを小型化することができ、生産コストを削減することができる。
【0047】
本発明の一実施形態では、反射領域140a、140b、140cがサブミラー140の横方向に沿って形成された。しかし、反射領域140a、140b、140cはサブミラー140の縦方向に沿って形成されてもよい。メインミラー130で透過された光を分割さえすればよいので、サブミラー140に形成される反射領域140a、140b、140cの個数や形態は適切に変形されてもよい。
【0048】
第1反射領域140aで反射された光はメインミラー130で再反射され、視野マスク152の第1開口部152aと第1セパレイティングレンズ153aを通過し、自動焦点センサ155の第1光電素子部155aに結像される。第2反射領域140bで反射された光はメインミラー130で再反射され、視野マスク152の第2開口部152bと第2セパレイティングレンズ153bを通過し、自動焦点センサ155の第2光電素子部155bに結像される。第3反射領域140cで反射された光はメインミラー130で再反射され、視野マスク152の第3開口部152cと第3セパレイティングレンズ153cを通過し、自動焦点センサ155の第3光電素子部155cに結像される。それぞれの光電素子部155a、155b、155cで変換された電気的信号を位相差検出方式に従って分析すれば撮影レンズ110の焦点状態を確認することができる。
【0049】
自動焦点モジュール150の安定した作動のためには自動焦点モジュール150に充分な光量が入らなければならない。しかし、自動焦点モジュール150に入る光量が多すぎると、メインミラー130で反射され接眼レンズ190に向かう光量が減少してしまいユーザが被写体を鮮明にみることができない。従って、自動焦点モジュール150に入ってくる光量を適切に調整する必要がある。
【0050】
メインミラー130の反射率が70%の場合、メインミラー130で反射され接眼レンズ190に向かう光量は全体光量の70%である。全体光量の30%がメインミラー130を透過しサブミラー140で反射される。その後、反射率が70%であるメインミラー130で再反射するため、全体光量の21%(30%×70%)が自動焦点モジュール150に向かう。同様に、メインミラー130の反射率が60%の場合、接眼レンズ190に向かう光量は全体光量の60%であり、自動焦点モジュール150に向かう光量は全体光量の24%(40%×60%)である。メインミラー130の反射率が60%乃至70%程度であれば、自動焦点モジュール150が安定して作動することができ、ユーザも被写体を鮮明にみることができる。
【0051】
以下では、図4及び図5を参照して、従来の撮像装置のAF領域と本発明の一実施形態にかかる撮像装置のAF領域を比較する。図4は、従来の撮像装置のAF領域を示すものであり、図5は、本発明の一実施形態にかかる撮像装置のAF領域を示すものである。
【0052】
図4に示すように、従来の撮像装置においては、メインミラー30を通過した光はサブミラー40で反射されすぐ自動焦点モジュール50に入射する。従って、サブミラー40は撮影レンズを通過した光の光軸に対して傾くようになるためAF領域210が小さくなるしかない。サブミラー40のサイズを増加させるとしてもフォーカルプレンシャッター60との干渉が発生し得るため、サブミラー40のサイズを増加することにも限界がある。従って、撮像領域70に比べてAF領域210が制限されるしかない。
【0053】
一方、図5に示すように、本発明の一実施形態によると、メインミラー130を通過した光はサブミラー140で反射された後、メインミラー130で再反射されて自動焦点モジュール150に入射する。従って、従来のAF領域210に比べて、本発明の一実施形態にかかる撮像装置のAF領域220を増加させることができる。AF領域220を最も大きくするためには、サブミラー140が撮影レンズを通過した光の光軸と垂直に配置されることが好ましい。
【0054】
図6は、サブミラー140で反射されセパレイティングレンズ153に入射する光の入射角度を示すものである。説明の便宜のため、図6において、反射ミラー151、視野マスク152は意図的に示していない。
【0055】
製造公差や組立公差によって、サブミラー140及びセパレイティングレンズ153が微細にチルトされることがあり、これにより撮影レンズ110の焦点状態を検出する際に誤差が発生する。自動焦点モジュール150に入射する光の入射角度が大きくなるほどこのような誤差が更に大きくなるということが知られている。AF領域のサイズが増加すると自動焦点モジュール150に入射する光の入射角度が大きくなり、これにより、撮影レンズ110の焦点状態を検出することにおいて誤差が大きく発生する。
【0056】
図6に示すように、本発明の一実施形態によると、サブミラー140に複数個の反射領域140a、140b、140cが形成され、それぞれの反射領域140a、140b、140cで反射された光がそれぞれのセパレイティングレンズ153a、153b、153cに入射する。従って、AF領域のサイズが増加しても、サブミラー140からセパレイティングレンズ153に入射する光の入射角度(θ)は増加しない。これにより、製造公差や組立公差に対し強固な撮像装置を提供することが可能である。
【0057】
図7は、自動焦点センサに形成される被写体像の重複現象を示すものである。自動焦点センサが一つのセパレイティングレンズ353からdだけ離れた場合、被写体像301、302の一部303が重複するようになる。これにより、撮影レンズ110の焦点状態を検出する際に誤差が発生し得る。自動焦点センサが一つのセパレイティングレンズ353からd(dより更に長い長さ)だけ離れていると、被写体像301’、302’の重複現象が防止される。すなわち、自動焦点センサで形成される被写体像が重ならないように、自動焦点センサはセパレイティングレンズ353から充分離れていなければならない。AF領域のサイズが増加するほど自動焦点センサで形成される被写体像も大きくなるため、自動焦点センサとセパレイティングレンズとの間の長さは大きくなる。これにより、自動焦点モジュールのサイズが増加する。
【0058】
本発明の一実施形態によると、サブミラー140に複数個の反射領域140a、140b、140cが形成され、それぞれの反射領域140a、140b、140cで反射された光がそれぞれのセパレイティングレンズ153a、153b、153cに入射する。これにより、被写体像が自動焦点センサ155それぞれの光電素子部155a、155b、155cに分割されて形成される。すなわち、それぞれのセパレイティングレンズ153a、153b、153cを基準とする場合、被写体像の1/3と小さくなる。従って、自動焦点センサとセパレイティングレンズとの間の距離を短く維持することができるので、自動焦点モジュールを小型化することができ、全体的な撮像装置100も小型化することができる。
【0059】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと理解される。
【符号の説明】
【0060】
100 撮像装置
110 撮影レンズ
130 メインミラー
140 サブミラー
140a、140b、140c 反射領域
150 自動焦点モジュール
152 視野マスク
153 セパレイティングレンズ
155 自動焦点センサ
170 撮像領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被写体から出る光を結像させる撮影レンズと、
前記撮影レンズを通過した光の一部を透過させて残りは反射するメインミラーと、
前記撮影レンズの焦点状態を検出する自動焦点モジュールと、
前記メインミラーで透過された光を分割して前記自動焦点モジュールにガイドするように、複数個の反射領域が形成されるサブミラーと、
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項2】
前記複数個の反射領域は凹状に形成されることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項3】
前記自動焦点モジュールにはフィールドレンズが省略されることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
【請求項4】
前記複数個の反射領域は前記サブミラーの横方向に沿って形成されることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項5】
前記複数個の反射領域は前記サブミラーの縦方向に沿って形成されることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項6】
前記サブミラーには3つの反射領域が形成されることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項7】
前記サブミラーで反射された光は前記メインミラーで再反射されて前記自動焦点モジュールに向かうことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項8】
前記サブミラーは前記撮影レンズを通過した光の光軸と垂直に配置されることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
【請求項9】
前記メインミラーの反射率は60%以上70%以下であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項10】
撮影レンズの焦点状態を検出する自動焦点モジュールと、
撮影レンズを通過した光を分割して前記自動焦点モジュールにガイドするように、複数個の反射領域が形成されるサブミラーと、
を含むことを特徴とする自動焦点装置。
【請求項11】
前記複数個の反射領域は凹状に形成されることを特徴とする請求項10に記載の自動焦点装置。
【請求項12】
前記自動焦点モジュールにはフィールドレンズが省略されることを特徴とする請求項11に記載の自動焦点装置。
【請求項13】
前記複数個の反射領域は前記サブミラーの横方向に沿って形成されることを特徴とする請求項10に記載の自動焦点装置。
【請求項14】
前記複数個の反射領域は前記サブミラーの縦方向に沿って形成されることを特徴とする請求項10に記載の自動焦点装置。
【請求項15】
前記サブミラーには3つの反射領域が形成されることを特徴とする請求項10に記載の自動焦点装置。
【請求項16】
前記サブミラーで反射された光は前記メインミラーで再反射されて前記自動焦点モジュールに向かうことを特徴とする請求項10に記載の自動焦点装置。
【請求項17】
前記サブミラーは前記撮影レンズを通過した光の光軸と垂直に配置されることを特徴とする請求項16に記載の自動焦点装置。
【請求項18】
撮影レンズを通過した光を分割して前記自動焦点モジュールにガイドするように、複数個の反射領域が形成されることを特徴とするサブミラー。
【請求項19】
前記複数個の反射領域は凹状に形成されることを特徴とする請求項18に記載のサブミラー。
【請求項20】
前記サブミラーで反射された光は前記メインミラーで再反射されて前記自動焦点モジュールに向かうことを特徴とする請求項18に記載のサブミラー。

【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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【公開番号】特開2010−102340(P2010−102340A)
【公開日】平成22年5月6日(2010.5.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−242296(P2009−242296)
【出願日】平成21年10月21日(2009.10.21)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】SAMSUNG ELECTRONICS CO.,LTD.
【住所又は居所原語表記】416,Maetan−dong,Yeongtong−gu,Suwon−si,Gyeonggi−do 442−742(KR)
【Fターム(参考)】