JP3979394B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、ビデオカメラ等として使用する撮像装置に関するものである。

近年、ビデオカメラやデジタルスティルカメラの分野では、撮像光量や色温度を調節するために、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタやＣＣ（Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）フィルタを搭載する撮像装置がある。また、可視光量が極めて少ない状態であっても、ＩＲカットフィルタを一時的に外すことで、赤外線の感知により暗部での撮影を可能にする撮像装置もある。

この種の撮像装置としては、例えば、特許文献１に記載されているような車載カメラに対する光学フィルタの出し入れを制御する装置として提案されている。

以下、図９、図１０、図１１を用いて、従来の光学フィルタを搭載した撮像装置の動作について説明する。

図９に、前記特許文献１に記載された従来の光学フィルタを搭載した撮像装置の全体構成図を示す。フィルタ部材９０４は、光学フィルタ部９０５と電極部９０６とで構成されている。

図９において、カメラ９０１の撮像領域が明るい場合、制御ユニット９１０によってモータ９０３が駆動され、電極部９０６が第１のストッパ９０７に接触するまでフィルタ部材９０４が回転する。電極部９０６が第１のストッパ９０７に接触すると、この第１のストッパ９０７からの電気信号が制御ユニット９１０で検出されてモータ９０３の駆動は停止し、レンズ９０２の前面に光学フィルタ部９０５が位置した状態（光学フィルタがレンズに装着された状態）が双安定機構９０９によって保持される。

一方、カメラ９０１の撮像領域が暗い場合には、制御ユニット９１０によってモータ９０３が逆転され、今度は電極部９０６が第２のストッパ９０８に接触するまでフィルタ部材９０４が回転する。電極部９０６が第２のストッパ９０８に接触すると、この第２のストッパ９０８からの電気信号が制御ユニット９１０で検出されてモータ９０３の駆動は停止し、レンズ９０２の前面から光学フィルタ部９０５が外れた状態（光学フィルタがレンズに装着されていない状態）が双安定機構９０９によって保持される。

ここで、双安定機構９０９とは、図１０に示すように、金属製の薄板を適宜曲げ加工して形成されるバネ部材１００１と、両側が斜め方向に折り曲げられた金属製の押さえ板１００２とから構成され、上記フィルタ部材９０４を確実に双安定動作させるものである。双安定機構９０９の材質は導電性を有するので、フィルタ部材９０４の位置検出回路の一部にもなっている。

また、第１のストッパ９０７及び第２のストッパ９０８は、上記フィルタ部材９０４の停止位置を決定するとともに、上記フィルタ部材９０４の電極部９０６に接触する電極を形成するものであり、上記フィルタ部材９０４の電極部９０６が第１のストッパ９０７及び第２のストッパ９０８に接触したか否かを電気的に検知するセンサの役割をしている。

上記制御ユニット９１０がマイコンを中心として構成される場合、フィルタ部材９０４の駆動制御を示すフローチャートが、図１１である。

図１１において、モータ９０３の制御はソフトウェアで行われる。

すなわち、制御ユニット９１０内のマイコンで図１１に示すフィルタ駆動制御ルーチンを所定時間周期で実行してフィルタ出入信号（光学フィルタ部９０５をレンズ９０２に装着するか否かを指示する信号）を監視し、このフィルタ出入信号に従ってモータ９０３を正転、逆転、停止させ、光学フィルタの出し入れ（レンズへの装着、非装着）を制御する。

このフィルタ制御ルーチンでは、まず、ステップＳ１１０１でフィルタ出入信号を調べ、フィルタ出入信号が“フィルタ入（光学フィルタ部９０５をレンズ９０２に装着する）”である場合、ステップＳ１１０２へ進んで第１のストッパ９０７からの信号を検知してフィルタ部材９０４の電極部９０６が第１のストッパ９０７に接触しているか否かを確認する。

もし、フィルタ部材９０４の電極部９０６が第１のストッパ９０７に接触していないならば、上記ステップＳ１１０２からステップＳ１１０３へ進んでモータ９０３を正転させ、ルーチンを抜ける。これにより、電極部９０６が第１のストッパ９０７に接触するまで、フィルタ部材９０４が回転することになる。そして、電極部９０６が第１のストッパ９０７に接触すると、上記ステップＳ１１０２からステップＳ１１０５へと進んでモータ９０３が停止し、光学フィルタ部９０５がレンズ９０２の前面の位置で保持される。

一方、上記ステップＳ１１０１でフィルタ出入信号が“フィルタ出（光学フィルタ部９０５をレンズ９０２から外す）”である場合、上記ステップ９０１からステップ９０４へ進み、第２のストッパ９０８からの信号を検知してフィルタ部材９０４の電極部９０６が第２のストッパ９０８に接触しているか否かを確認する。

もし、フィルタ部材９０４の電極部９０６が第２のストッパ９０８に接触していないならば、上記ステップＳ１１０４からステップＳ１１０６へ進んでモータ９０３を逆転させ、ルーチンを抜ける。これにより、電極部９０６が第２のストッパ９０８に接触するまで、フィルタ部材９０４が回転することになる。そして、電極部９０６が第２のストッパ９０８に接触すると、上記ステップＳ１１０４からステップＳ１１０５へと進んでモータ９０３が停止し、光学フィルタ部９０５がレンズ９０２の前面から外れた位置で保持される。

このように、カメラ９０１に対する光学フィルタ部９０５の装着、非装着を行うことができる。

ここで、この従来の光学フィルタ装置に大きな衝撃が加わった場合、光学フィルタ支持が外れ、所望の光学フィルタ設定位置がずれてしまうという問題がある。

上記従来の光学フィルタ装置においては、車載カメラとして車載時の衝撃に耐えられるように、図９及び図１０で示したような双安定機構９０９を採用し、その形状からバネ圧を生じさせフィルタ部材９０４を第１のストッパ９０７または第２のストッパ９０８に押さえつけて光学フィルタの設定位置を保持している。また、第１のストッパ９０７及びは第２のストッパ９０８は、フィルタ部材９０４の構成部分である光学フィルタ部９０４の設定位置を常時監視するいわゆるセンサとしても機能しているので、たとえ上記従来の撮像装置が強い衝撃を受けて上記光学フィルタ部の設定位置がずれても、そのずれをストッパの接触、非接触情報を制御ユニット９１０に伝達することで検知でき、図９に示したフローチャートに従い、そのずれをもとにもどすことができる。
特開２００１−８３３９８号公報

しかしながら、上記従来の光学フィルタ装置における光学フィルタの駆動構成は大掛かりなものであり、カメラ９０１のレンズ９０２の外側に形成されている。また、機械的接触、非接触を利用した光学フィルタの設定位置検出センサや、バネ圧による確実な保持力を得るため形状が複雑な部品等が必要であり、またメカ構成の精度を確保するため、その装置の組み立て方法も煩雑になる。特に、上記光学フィルタの状態検出を常時電気的に行っており、電力を消耗する。

従って、この光学フィルタの出し入れ構成をカメラ９０１の内部に入れ込むことは、極めて困難である。また、フィルタストッパ等の部品点数も多く、組み立て工数もかかり、上記従来の光学フィルタ装置の構成をそのまま採用したのでは、小型、軽量かつ低消費電力の装置にすることは、容易ではない。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、この撮像装置に物理的な衝撃が加わっても、内蔵された光学フィルタの設定位置がずれることがないよう安定確実に保つことができる撮像装置を小型、軽量化及び省電力化を図って提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、レンズを有する光学系と、光学系からの像を受ける撮像素子とを有する撮像装置において、光学系と撮像素子との間に挿入・脱出可能であり挿入及び脱出の２つの設定位置を持つように設けられた光学フィルタと、光学フィルタの挿入・脱出状態の設定を変化させるように駆動する駆動手段と、光学フィルタの２つの設定位置を規制するストッパと、光学系及び光学フィルタを通して固体撮像素子の撮像面上に形成された撮像光像を映像信号に変換し出力する手段と、この撮像装置に加わる物理的な衝撃力を検出する衝撃検出手段と、衝撃検出手段によって検出した衝撃情報に基づいて、所定時間だけ光学フィルタの設定状態を維持させるために駆動手段を制御して光学フィルタを現在の設定状態のフィルタ位置に設定する方向に駆動する制御手段とを備えることにより、小型軽量化し、光学フィルタの設定状態を安定確実に保持するものである。

本発明の撮像装置によれば、光学フィルタをレンズと固体撮像素子との間に設けたことにより、撮像装置全体を小型で軽量なものとすることができる。また、この撮像装置に加わる物理的な衝撃力を検出する衝撃検出手段から検出した衝撃情報に基づいて、光学フィルタを駆動する手段を制御することにより、光学フィルタの設定状態を安定に保持することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における撮像装置のブロック構成図である。

図１において、レンズを有する光学系１０１と被写体を撮像する固体撮像素子１０２の間には、光学フィルタであるＩＲカットフィルタ１０３及びＮＤフィルタ１０４が設けられている。光学系１０１、ＩＲカットフィルタ１０３、ＮＤフィルタ１０４及び固体撮像素子１０２の光軸は、一致している（図１での一点鎖線は、その光軸を示す。）。

固体撮像素子１０２の撮像面上に形成された被写体の撮像光像は、信号処理手段１１０により映像信号に変換される。

以下、図１から図４を用いて、光学フィルタ駆動手段、衝撃量検出手段及び光学フィルタ制御手段について、ＩＲカットフィルタを例に説明する。なお、ＮＤフィルタ１０４についても同様である。

（１）通常使用時のＩＲカットフィルタの動作説明
ＩＲカットフィルタ１０３は、樹脂版等の軽量で回動可能なＩＲカットフィルタ用基板１０３ａにフィルタ部１０３ｂと空孔部１０３ｃとが設けられており、駆動モータ軸２０１に結合させている。

このＩＲカットフィルタ１０３は駆動モータ１０５の回転により動かされ、フィルタ部１０３ｂがこの撮像装置の光路上に設定されたり、フィルタ部１０３ｂが光路上から外されて空孔部１０３ｃが光路上に設定されたりする。駆動モータ１０５はＩＲカットフィルタ１０３の回転に必要なトルク量があればよく、小型モータで十分である。

図２〜図４は、ＩＲカットフィルタ１０３を光軸方向ＡＡ’から見た模式図（ａ）とその断面図（ｂ）であり、ＩＲカットフィルタ１０３の設定位置状態を示すものである。ＩＲカットフィルタ１０３は、駆動モータ１０５の駆動軸２０１を中心に回転する機構になっている。

図２において、斜線を施した円内が赤外線を遮断するフィルタ部１０３ｂを示し、その左横の白い円内にはフィルタが装着されていない空孔部１０３ｃを示す。また、破線で示した二重円は、図１におけるレンズを有する光学系１０１を示し、光軸方向からみた位置関係を表す。すなわち、この破線で示した二重円の共通中心点が、光軸となる。

図２は、フィルタ部１０３ｂが光路上に設定された状態を示す。この状態で、通常の可視光による撮影が行われる。フィルタ部１０３ｂが装着されることにより、固体撮像素子１０２に入り込む不要な赤外線を遮断し、擬似着色を防止する。

図３は、フィルタ部１０３ｂが光路上から外され、空孔部１０３ｃが光路上に設定された状態を示す。この状態は、主に夜間撮影で用いられ、可視光以外の赤外線を固体撮像素子１０２に検知させ、撮影を可能にするために使用される。

本実施の形態の場合では、ＩＲカットフィルタ１０３の設定位置は、フィルタ部１０３ｂが光路上に設定された状態（図２の状態、以下「ＩＲカットフィルタＯＮの状態」という。）と、フィルタ部１０３ｂが光路上から外された状態（図３の状態、以下「ＩＲカットフィルタＯＦＦの状態」という。）の２通りと想定する。

図４は、ＩＲカットフィルタ１０３が回動途中または衝撃等でずれた状態を示す。

各設定状態を保持するために、ＩＲカットフィルタ１０３は、ＩＲカットフィルタ用基板１０３ａに設けられたフィルタ固定用孔２０３、２０４と、本体側に設けられたフィルタ固定用突起部２０２ａとによって、機械的に簡易固定されている。

すなわち、撮像装置本体に支持されたフィルタ固定用突起部材２０２に、半球状の小さいフィルタ固定用突起部２０２ａが設けられている。図２の状態では、このフィルタ固定用突起部２０２ａがＩＲカットフィルタ１０３に設けられたフィルタ固定用孔２０３に嵌まり込み、ＩＲカットフィルタＯＮの状態で保持される。同様に、図３の状態では、このフィルタ固定用突起部２０２ａがＩＲカットフィルタ１０３に設けられた光学フィルタ固定用孔２０４に嵌まり込み、ＩＲカットフィルタＯＦＦの状態で保持される。

フィルタ固定用突起部２０２ａとフィルタ固定用孔２０３，２０４との嵌合によるＩＲカットフィルタ１０３の状態保持力は、駆動モータ１０５による小さいトルク量で嵌合状態にでき、かつ通常の状態（過度の衝撃力が加わらない程度）では、フィルタ設定状態を保持できる程度の強さにしておく。

さらに、フィルタ部１０３ｂが固定される基板１０３ａの各設定位置を規制するために、光学フィルタ回転ストッパ２０５，２０６が撮像装置本体に設けられている。これらのストッパ２０５，２０６により、駆動モータ１０５の回転惰性でＩＲカットフィルタ１０３が必要以上に動かないように規制されている。

ＩＲカットフィルタ１０３の状態設定は、ＩＲカットフィルタ設定手段１１１によりなされる。通常、ＩＲカットフィルタ設定手段１１１は本体に設けられたボタンやスライドスイッチ等であり、使用者による外部操作でＩＲカットフィルタ１０３の挿入状態を設定することが多い。このとき、その設定命令をＩＲカットフィルタ制御手段１０８が受け、通常、そのような設定命令は、デジタル信号（２値信号）に変換され、設定された状態は、本撮像装置が有するＩＲカットフィルタ制御手段１０８（例えばマイコン）が記憶している。

そして、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８は、ＩＲカットフィルタ設定手段１１１から現在の状態から他方の状態へ変化させる設定変更命令を受けたときに、駆動モータ１０５を所要の方向に回転させる。

例えば、ＩＲカットフィルタ１０３を図３のＯＦＦ状態からＯＮにする設定命令を受けた場合、図３において、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８は、駆動モータ１０５に駆動電流を流してその駆動モータ軸２０１を時計方向（右回り）に回転させる。駆動モータ１０５により一定時間時計方向へ回転力を与えて、ＩＲカットフィルタ１０３が図２のような装着位置に設定されると、ＩＲカットフィルタ１０３は突起部材２０２と固定用孔２０３とによって機械的に簡易固定される。状態変更後、駆動モータ１０５への駆動電流は切断され、図２の装着設定状態で、ＩＲカットフィルタ１０３は保持される。

一方、ＩＲカットフィルタ１０３をＯＮからＯＦＦにする設定命令を受けた場合、図２において、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８は、駆動モータ１０５の駆動モータ軸２０１を反時計方向（左回り）に回転させる。駆動モータ１０５により一定時間反時計方向へ回転力を与えて、ＩＲカットフィルタ１０３が図３のような非装着位置に設定されると、ＩＲカットフィルタ１０３は突起部材２０２と固定用孔２０４とによって機械的に簡易固定される。状態変更後、駆動モータ１０５への駆動電流は切断され、図３の非装着設定状態で、ＩＲカットフィルタ１０３は保持される。

なお、ＩＲカットフィルタ１０３の設定命令を受けて、駆動モータ１０５がＩＲカットフィルタ１０３に回転力を与える時間は、実験的に決定された必要十分な時間であり、通常使用状態でＩＲカットフィルタ１０３が誤動作することはない。

（２）衝撃検出時のＩＲカットフィルタの動作説明
本撮像装置において、ＩＲカットフィルタ１０３がＯＦＦの状態（図３設定状態）を考える。この設定は、赤外線を遮断しない状態なので、暗いところで赤外線を感知して撮像する（例えば夜行性動物の生態観察）場合に使用される。ＩＲカットフィルタ１０３は、フィルタ固定用突起部材２０２とフィルタ固定用孔２０４との嵌合により、機械的に保持されるので、通常の使用時では、問題なく撮像可能である。

しかし、予期しない大きな衝撃が本撮像装置に加わった場合、駆動モータ１０５のトルクを小さくして省電力にすることができるように機械的な保持力を必要以上に大きくしないよう小さいものとしているため、機械的保持が外れ、ＩＲカットフィルタ１０３の設定位置が図４のようになってしまうおそれがある。

図４は、ＩＲカットフィルタ１０３の設定位置がＯＦＦでもＯＮでもなく、中途半端な状態を示す。レンズを有する光学系１０１の光軸と非装着時のＩＲカットフィルタ１０３の中心点とが一致せず、この状態では、もはや正常な撮影は続行できない。

そこで、この撮像装置では、かかる状態に陥ることを未然に防止するため、以下の機能を設けている。以下、その詳細について説明する。

図１において、衝撃検出手段１０７を本発明の撮像装置内に備え、本撮像装置に加わる衝撃情報を、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８に伝達する。

衝撃検出手段１０７は、例えば、自由端に錘を設けた片持ち梁に歪センサを取り付けたような加速度センサを使用し、外部から撮像装置に加わる衝撃による片持ち梁の撓み（たわみ）を歪センサで電気信号に変換して衝撃力に応じた衝撃情報信号を出力する装置等を用いることができる。また、衝撃情報は、例えば物理的な衝撃量を電気信号化したものである。

図５（ａ）は、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８が実行する衝撃検出時のフローチャートである。

図５（ａ）のステップＳ５０１において、まず、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８は、検出して伝達された衝撃量の値と、あらかじめ設定された値（ＩＲカットフィルタ１０３の設定を機械的に保持することができる衝撃量の上限値以下の値、以下「しきい値」という。）とを比較する。

検出された衝撃量の値がしきい値未満であれば、何もせずにルーチンを抜け、スタートにもどる。

検出された衝撃量の値がしきい値以上であると判断した場合には、ステップＳ５０２に進み、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８は、駆動モータ１０５に対して現在の設定状態のフィルタ位置に設定する方向に回転トルクを与えるよう駆動する。

この機能により、本撮像装置が強い衝撃を受けても、ＩＲカットフィルタ１０３は実際にずれることなく現在の設定状態を保持することができる。

フィルタの現在設定状態は、ＩＲカットフィルタ設定手段１１１から得られた情報としてＩＲカットフィルタ制御手段１０８が記憶しているので、その記憶情報をもとに駆動モータ１０５の回転軸方向は決められる。

図６（ａ）は、衝撃検出手段１０７から出力される衝撃量の時間変化を示す一例である。

また、図６（ｂ）は、衝撃量の値ががしきい値以上の場合のみに、駆動モータ１０５が動作することを示したものである。

図６（ａ）において、破線で示したあらかじめ設定されたしきい値（水平線）と本撮像装置が受ける衝撃量の時間変化曲線との交点を、左からＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。ここで、期間ＡＢ及び期間ＣＤのみ衝撃量の値がしきい値以上になっている。よって、これらの期間（期間ＡＢ及び期間ＣＤ）のみ、ＩＲカットフィルタ１０３にモータ１０５の駆動軸２０１の回転力が働く。図６（ｂ）において、“ＯＮ”の場合は駆動モータ１０５が回転する力が働き、“ＯＦＦ”の場合は、駆動モータ１０５が停止していることを示している。

ＩＲカットフィルタ１０３がＯＦＦ状態（非装着状態）でなければならないことをＩＲカットフィルタ制御手段１０８は記憶しているので、駆動モータ１０５においては、ＩＲカットフィルタ１０３がＯＦＦになる方向（図３において、反時計方向）に駆動モータ軸２０１が回転する力が働くことになる。

すなわち、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８は、駆動モータ１０５に対して、駆動するか否かの情報と、駆動軸の回転方向（ＩＲカットフィルタ１０３の回転方向）の情報を伝達する。

以上のように、この撮像装置に加わる物理的な衝撃力を検出する衝撃検出手段１０７から検出したしきい値以上の衝撃量を検出している間、ＩＲカットフィルタ１０３を動かす駆動モータ１０５を、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８で制御することにより、ＩＲカットフィルタ１０３の設定状態を安定確実に保持することができる。

また、駆動モータ１０５が動作するのは、本撮像装置に加わる衝撃量がしきい値以上の場合のみであるから、常時駆動モータ１０５を働かせる必要が無く、消費電力を減らすことができる。

図５（ｂ）は、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８が実行する衝撃検出時のもう一つのフローチャートである。

図５（ａ）のフローチャートと異なる点は、図６（ａ）で示すしきい値以上の衝撃が収まっても、最後にしきい値以上の衝撃量の値を検出した時から一定期間経過するまでは、現在状態のＩＲカットフィルタ１０３の位置に設定されるようにモータ１０５を駆動させることにある。

このような機能を持たす理由は、本撮像装置が受けることがある極めて強い衝撃が断続的に生じた場合でも、ＩＲカットフィルタ１０３の現在状態を確実に保持するためである。

すなわち、万一ＩＲカットフィルタ１０３が現在設定位置から実際にずれたときでも、一定時間（フィルタを設定するのに必要十分な時間）駆動モータ１０５を動作させ続ければ、自動的にそのずれが修正され、もとのフィルタ設定位置にもどすことが可能だからである。なお、前述したように、光学フィルタ回転ストッパ２０５，２０６が設けられているので、駆動モータ１０５の回転惰性で、ＩＲカットフィルタ１０３がずれることはない。

図５（ｂ）のステップＳ５０１において、まず、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８は、伝達される衝撃量の値と、しきい値とを比較する。

検出された衝撃量の値がしきい値以上であると判断した場合、ステップＳ５０２に進み、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８は、駆動モータ１０５に対して現在の設定状態のフィルタ位置に設定される方向に回転トルクを与える。

以上の流れは、図５（ａ）の流れと基本的に同じであるが、図５（ｂ）の場合、しきい値以上の衝撃量が検出されなくなっても、すぐにルーチンを抜け出ることはせず、一定時間はしきい値以上の衝撃を検出していた場合と同じフローにもどす。

すなわち、ステップＳ５０１において、しきい値以上の衝撃量が生じていないことを検出した場合はステップＳ５０３進む。そして、しきい値以上の衝撃量を最後に検出した後どれだけに時間が経過したかを確認する。経過した時間が一定時間を超えない場合は、ステップＳ５０２に進み、現在状態のＩＲカットフィルタ１０３の位置に設定されるように駆動モータ１０５に回転力を与える。経過した時間が一定時間以上の場合は、何もせずにこのルーチンを抜け、スタートにもどる。

図６（ｃ）は、衝撃量の値ががしきい値以上の期間、及び最後にしきい値以上の衝撃量を検出した後一定時間、駆動モータ１０５が動作することを示したものである。すなわち、衝撃量の値がしきい値以上になっている期間（期間ＡＢ及び期間ＣＤ）に加えて、最後にしきい値以上の衝撃量を検出した後の一定期間（期間ＢＢ’及び期間ＤＤ’）においても、駆動モータ１０５がＩＲカットフィルタ１０３を設定された位置に保持するように動作する。

期間ＡＢとＢＢ’、期間ＣＤとＤＤ’は連続しており、万一ＩＲカットフィルタ１０３が現在設定位置から実際にずれたとき（例えば、図４の状態になってしまった場合）でも、継続して一定時間（フィルタを設定するのに必要十分な時間）駆動モータ１０５を動作させているので、自動的にそのずれが修正され、もとのＩＲカットフィルタ設定位置にもどすことができる。

なお、期間ＢＢ’と期間ＤＤ’は、通常同一時間であるが、衝撃量の大きさに応じて、変えることも可能である。

通常フィルタを設定するのに必要十分な時間は、１秒程度である。よって、この場合も常時駆動モータ１０５を働かせるわけではなく、消費電力を減らすことができる。

ＩＲカットフィルタＯＦＦの状態の場合は、本撮像装置を暗闇で使用することが多い。そのような状況で、不意の衝撃が本撮像装置に加わっても、自動的にその強い衝撃が検出されＩＲカットフィルタＯＦＦの状態がモータの駆動力で強制保持されるので、撮影者は慌てることがなく、本発明の効果は大きい。

なお、今までの説明はＩＲカットフィルタ１０３の制御に関して行ったが、ＮＤフィルタ設定手段１１２、ＮＤフィルタ制御手段１０９及びＮＤフィルタ１０４の制御に関しても同様である。また、各フィルタに加わる衝撃量に対するしきい値が異なった値になり得ることは、いうまでもない。

さらに、光学フィルタはＩＲカットフィルタ、ＮＤフィルタ以外のものにも適用でき、レンズを含む光学系１０１と固体撮像素子１０２との間に設けられる光学フィルタの枚数も制限されるものではない。

（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２における撮像装置のブロック構成図であり、手ぶれ防止機能を有する撮像装置を応用したものである。

図７において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

図７と図１の装置の違いは、図１における衝撃検出手段１０７として、図７の装置ではビデオカメラやデジタルスティルカメラに備えられている手ぶれ補正装置用の角速度センサ５０１が用いられていることである。角速度センサ７０１の出力は、信号処理手段１１０の一部である手ぶれ補正手段７０２に入力されている。

本実施の形態の場合、手ぶれ補正に使用されている角速度センサ７０１を、ＩＲカットフィルタ１０３等の設定位置制御に兼用したことにより、新たに検出手段を設ける必要がなく、構成をさらに簡易なものとすることができ、省電力化も図れる。

図８に、本発明の実施の形態２における撮像装置の衝撃検出時及び手ぶれ補正時のフローチャートを示す。

図８（ａ）のステップＳ８０１において、角速度センサ７０１の衝撃量を検知したか否かを確認する。ステップＳ８０１での衝撃検知レベルは、ステップＳ５０１で扱うしきい値より、通常小さい。すなわち、手ぶれ補正をする程度の衝撃でＩＲカットフィルタ１０３の設定位置がずれることはないので、最初に手ぶれ補正をするか否かの判断を行う。

手ぶれ補正をする必要がないほど角速度センサ７０１が衝撃を検知しなければ、ルーチンを抜けてスタートにもどる。

少なくとも手ぶれ補正をする必要があるくらいの衝撃が検知された場合は、ステップＳ８０２に進む。ここで、手ぶれ補正処理を行う。

次に、ステップＳ５０１に進み、図５（ａ）と同じ処理をしていく。なお、ステップ８０１で検知された衝撃量の値が、ＩＲカットフィルタ１０３の設定保持に影響を与えるおそれがない程度の小さい値（しきい値より小さい値）である場合は、これ以降何もしないでルーチンを抜けスタートにもどる。

角加速度センサ７０１がしきい値以上の衝撃量を検出していた場合は、図５（ａ）の場合と同様に、ステップＳ５０２に進み、ＩＲカットフィルタ制御手段１０８は、駆動モータ１０５に対して現在の設定状態のフィルタ位置に設定される方向に回転トルクを与える。

なお、角加速度センサ７０１の衝撃検出のためのダイナミックレンジは広いほうが望ましい。手ぶれ補正ができる範囲の衝撃量に対しては、十分なダイナミックレンジを有しているが、過度に強い衝撃を受けた場合、角加速度センサ７０１のダイナミックレンジが追従できないことがある。しかし、このような場合でも、しきい値以上の衝撃量であることは検出可能なので、ＩＲカットフィルタ１０３の状態設定の制御は可能である。

図８（ｂ）は、撮像装置の衝撃検出時及び手ぶれ補正時のもう一つのフローチャートを示す。

図８（ａ）のフローチャートと異なる点は、前半の手ぶれ補正処理の後、図６（ａ）で示すしきい値以上の衝撃が収まっても、最後にしきい値以上の衝撃量の値を検出した時から一定期間経過するまでは、現在状態のＩＲカットフィルタ１０３の位置に設定されるようにモータ１０５を駆動させることにある。

前半の手ぶれ補正処理以降のＩＲカットフィルタの位置設定制御方法は、図５（ｂ）及び図６（ａ）（ｃ）を用いた説明と同じなので、省略する。

なお、図８に掲げた撮像装置の衝撃検出時及び手ぶれ補正時のフローチャートは、手ぶれ補正とＩＲカットフィルタ１０３の位置制御を一つのマイコンで処理する場合を想定している。マイコンが複数ある場合は、各処理が並列になされることもあり得る。

このように、手ぶれ検出のための角速度センサ５０１の出力信号を利用して衝撃情報を求めるようにする構成とすることにより、別途衝撃検出センサを新設する必要がなくなり、小型、軽量、省電力かつ安価に本発明を実施することが可能となる。

なお、実施の形態では衝撃検出手段を角速度センサとしたが、衝撃力を検出でき手ぶれ補正に利用されるものならば、他のセンサを使用してもよい。

本発明にかかる撮像装置は、この撮像装置に加わる物理的な衝撃力を検出する衝撃検出手段から検出した衝撃情報に基づいて、前記光学フィルタを駆動する手段を制御することにより、前記光学フィルタの設定状態を安定に保持することができるので、ビデオカメラやデジタルスティルカメラの分野に有用である。

本発明の実施の形態１における撮像装置のブロック構成図 本発明の実施の形態１における撮像装置内に装着されたＩＲカットフィルＯＮ状態の模式図およびその断面図 本発明の実施の形態１における撮像装置内に装着されたＩＲカットフィルタＯＦＦ状態の模式図およびその断面図 本発明の実施の形態１における撮像装置内に装着されたＩＲカットフィルタが中途半端にずれた状態の模式図およびその断面図 本発明の実施の形態１における撮像装置内のＩＲカットフィルタ制御手段が実行する衝撃検出時のフローチャート 本発明の実施の形態１における撮像装置内の衝撃検出手段から出力される衝撃量とモータ駆動状態の時間変化を示す図 本発明の実施の形態２における撮像装置のブロック構成図 本発明の実施の形態２における撮像装置の衝撃検出時及び手ぶれ補正時のフローチャート 従来の光学フィルタを搭載した撮像装置の全体構成図 従来の光学フィルタを搭載した撮像装置に使用される双安定機構の外観図 従来の光学フィルタを搭載した撮像装置におけるフィルタ駆動制御ルーチンのフローチャート

符号の説明

１０１ レンズを有する光学系
１０２ 固体撮像素子
１０３ ＩＲカットフィルタ
１０３ａ ＩＲカットフィルタ用基板
１０３ｂ フィルタ部
１０３ｃ 空孔部
１０４ ＮＤフィルタ
１０５，１０６ 駆動モータ
１０７ 衝撃検出手段
１０８ ＩＲカットフィルタ制御手段
１０９ ＮＤフィルタ制御手段
１１０ 信号処理手段
１１１ ＩＲカットフィルタ設定手段
１１２ ＮＤフィルタ設定手段
２０１ 駆動モータ軸
２０２ フィルタ固定用突起部材
２０２ａ フィルタ固定用突起部
２０３，２０４ フィルタ固定用孔
２０５，２０６ 光学フィルタ回転ストッパ
７０１ 角速度センサ
７０２ 手ぶれ補正手段
９０１ カメラ
９０２ レンズ
９０３ モータ
９０４ フィルタ部材
９０５ 光学フィルタ部
９０６ 電極部
９０７ 第１のストッパ
９０８ 第２のストッパ
９０９ 双安定機構
９１０ 制御ユニット
１００１ バネ部材
１００２ 押さえ板

Claims (10)

1. レンズを有する光学系と、
   前記光学系からの像を受ける撮像素子とを有する撮像装置において、
   前記光学系と前記撮像素子との間に挿入・脱出可能であり挿入及び脱出の２つの設定位置を持つように設けられた光学フィルタと、
   前記光学フィルタの挿入・脱出状態の設定を変化させるように駆動する駆動手段と、
   前記光学フィルタの前記２つの設定位置を規制するストッパと、
   前記光学系及び前記光学フィルタを通して前記撮像素子の撮像面上に形成された撮像光像を映像信号に変換し出力する手段と、
   この撮像装置に加わる物理的な衝撃力を検出する衝撃検出手段と、
   前記衝撃検出手段によって検出した衝撃情報に基づいて、所定時間だけ前記光学フィルタの設定状態を維持させるために前記駆動手段を制御して前記光学フィルタを現在の設定状態のフィルタ位置に設定する方向に駆動する制御手段とを、
   備えた撮像装置。
2. 前記衝撃検出手段は、この撮像装置に前記物理的な衝撃が加わったことを検出してその衝撃量を出力する手段であり、
   前記制御手段は、前記衝撃検出手段によって検出した衝撃量の大きさに基づいて、前記光学フィルタの設定位置状態を維持する制御手段であることを、
   特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記衝撃検出手段が所定値以上の衝撃量を検出している期間のみ、前記光学フィルタを駆動する手段を動作させ、前記光学フィルタの設定位置状態を維持することを、
   特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記衝撃検出手段が所定値以上の衝撃量を検出している期間、及び前記所定値以上の衝撃量を検出しなくなった後の継続した一定時間の間、前記光学フィルタを駆動する手段を動作させ、前記光学フィルタの設定位置状態を維持することを、
   特徴とする請求項２記載の撮像装置。
5. 前記光学フィルタは、前記光学系から入射する赤外線を遮断するＩＲカットフィルタであることを、
   特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一に記載の撮像装置。
6. レンズを有する光学系と、
   前記光学系からの像を受ける撮像素子と、
   前記光学系と前記撮像素子との間に挿入・脱出可能であり挿入及び脱出の２つの設定位置を持つように設けられた光学フィルタと、
   前記光学フィルタの挿入・脱出状態の設定を変化させるように駆動する駆動手段と、
   前記光学フィルタの前記２つの設定位置を規制するストッパと、
   前記光学系及び前記光学フィルタを通して前記撮像素子の撮像面上に形成された撮像光像を映像信号に変換し出力する手段と、
   外界から加えられた物理的衝撃量を検出する角速度センサと、
   前記角速度センサを利用して手ぶれ補正を行う手ぶれ補正手段と、
   前記角速度センサによって検出した衝撃情報に基づいて、所定時間だけ前記光学フィルタの設定状態を維持させるために前記駆動手段を制御して前記光学フィルタを現在の設定状態のフィルタ位置に設定する方向に駆動する制御手段とを、
   備えた撮像装置。
7. 前記角速度センサは、この撮像装置に前記物理的な衝撃が加わったことを検出してその衝撃量を出力する手段であり、
   前記制御手段は、前記角速度センサによって検出した衝撃量の大きさに基づいて、前記光学フィルタの設定位置状態を維持する制御手段であることを、
   特徴とする請求項６記載の撮像装置。
8. 前記角速度センサが所定値以上の衝撃量を検出している期間のみ、前記光学フィルタを駆動する手段を動作させ、前記光学フィルタの設定位置状態を維持することを、
   特徴とする請求項７記載の撮像装置。
9. 前記角速度センサが所定値以上の衝撃量を検出している期間、及び前記所定値以上の衝撃量を検出しなくなった後の継続した一定時間の間、前記光学フィルタを駆動する手段を動作させ、前記光学フィルタの設定位置状態を維持することを、
   特徴とする請求項７記載の撮像装置。
10. 前記光学フィルタは、前記光学系から入射する赤外線を遮断するＩＲカットフィルタであることを、
    特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか一に記載の撮像装置。

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