CN107533219A - 光学观察装置及其控制方法 - Google Patents

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CN107533219A CN201680021404.6A CN201680021404A CN107533219A CN 107533219 A CN107533219 A CN 107533219A CN 201680021404 A CN201680021404 A CN 201680021404A CN 107533219 A CN107533219 A CN 107533219A
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Abstract

本发明能够提供一种不改变观察像的明度便能够将偏光元件设定为最佳角度的光学观察装置及其控制方法。双筒望远镜(10)具备第1偏光元件(16)、第1旋转驱动部(20)、直线偏光成分提取部(26)、摄像元件(28)、偏光方向检测部(30)及旋转控制部(32)。第1偏光元件(16)使特定的直线偏光成分透射。第1偏光元件(16)旋转自如地配置于与第1光路的光轴正交的面上，且通过第1旋转驱动部(20)被旋转驱动。直线偏光成分提取部(26)与第1光路平行，并且配置于独立的第2光路，从入射光中对于多个偏光方向分别提取直线偏光成分。偏光方向检测部(30)根据摄像信号检测最佳偏光方向。旋转控制部(32)控制第1旋转驱动部(20)，将第1偏光元件(16)设定成使最佳偏光方向的直线偏光成分透射的角度。

Description

光学观察装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种具备偏光元件的光学观察装置及其控制方法。
背景技术
利用双筒望远镜等光学观察装置观察包括水面或窗户玻璃等的场景时，存在来自水面或窗户玻璃等的反射光较强，因此难以视觉辨认原有的观察对象的状况。因此，熟知一种为了截断反射光等不必要的光而将偏光元件嵌入光学系统的双筒望远镜等光学观察装置(参考专利文献1)。该偏光元件从光学像中将通过仅使沿偏光轴的方向的直线偏光成分透射来截断不必要的光的观察像引导到目镜部。
但是，根据观察对象的不同，用于截断不必要的光的最佳的偏光元件的朝向有所差异，因此为了获得良好的观察像，需要使偏光元件旋转以使其朝向观察像的视觉辨认度最为提高的最佳方向。专利文献1中记载的双筒望远镜中，为了自动将偏光元件的朝向设定为最佳方向而具有半反射镜及传感器部。半反射镜将透射偏光元件的直线偏光成分引导到目镜部和传感器部。
专利文献1中记载的双筒望远镜中，边使偏光元件旋转边根据利用传感器部获得的摄像信号检测最佳方向，并向检测到的最佳方向设定偏光元件的角度。由此，偏光元件的朝向被自动设定为最佳方向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-2574号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，专利文献1中记载的双筒望远镜为透射偏光元件的光通过半反射镜分支而被引导到目镜部和传感器部的结构，因此即使在用户正当从目镜部观察观察像的状况下，偏光元件也会为了最佳方向的检测而旋转，因此存在随着偏光元件的旋转，观察像的明度发生变化的问题。
本发明的目的在于，提供一种不改变观察像的明度便能够将偏光元件设定为最佳角度的光学观察装置及其控制方法。
用于解决问题的手段
本发明的光学观察装置具备物镜、观察部、第1偏光元件、第1旋转驱动部、直线偏光成分提取部、摄像元件、偏光方向检测部及旋转控制部。光从观察对象入射到物镜。入射到物镜的入射光经由第1光路被引导到观察部。第1偏光元件是使特定的直线偏光成分透射的偏光元件，旋转自如地配置于与第1光路的光轴正交的面上。第1旋转驱动部对第1偏光元件进行旋转驱动。直线偏光成分提取部配置于视角与第1光路相同或大于第1光路的第2光路，且从入射光中对于多个偏光方向分别提取直线偏光成分。摄像元件分别单独拍摄通过直线偏光成分提取部提取的各个直线偏光成分并输出摄像信号。偏光方向检测部根据摄像信号，以观察对象的图像为基础检测最佳偏光方向。旋转控制部控制第1旋转驱动部，将第1偏光元件设定成使最佳偏光方向的直线偏光成分透射的角度。
优选偏光方向检测部检测观察对象的图像亮度最低的偏光方向。
优选直线偏光成分提取部具备：第2偏光元件，是使特定的直线偏光成分透射的偏光元件，配置于与第2光路的光轴正交的面上；及第2旋转驱动部，对第2偏光元件进行旋转驱动，在第2偏光元件所旋转的一定的角度范围内使摄像元件进行多次摄像动作，从而对于多个偏光方向分别依次提取直线偏光成分。
优选角度范围为180°。
优选直线偏光成分提取部为具有被分割的多个偏光区域且固定配置于第2光路的第3偏光元件，各偏光区域所透射的直线偏光成分的偏光方向各不相同，并对于多个偏光方向同时提取直线偏光成分。
优选第3偏光元件设置于摄像元件的摄像面上。
优选摄像元件是具有多种颜色的像素的颜色传感器，各颜色的像素相对于1个偏光区域至少配置有1个以上。
优选所述光学观察装置具备：调光元件，具有透光率为可变的多个节段，且配置于第1光路；及调光元件控制部，根据检测到最佳偏光方向的摄像信号控制各节段的透光率。
优选在第1偏光元件与观察部之间的第1光路具备目镜，调光元件配置于目镜与观察部之间。
优选在第1光路配置有半反射镜，第2光路通过半反射镜而从第1光路分支。
优选所述光学观察装置具备：旋转停止操作部，能够实现由用户停止在执行用于校准由旋转控制部进行的第1偏光元件的设定位置的校准动作的过程中旋转的第1偏光元件的旋转；及校准控制部，驱动第1旋转驱动部使第1偏光元件旋转，根据在被引导到观察部的观察对象的光学像的光量最低的位置因旋转停止操作部被操作而停止的第1偏光元件的旋转停止位置和通过偏光方向检测部检测的最佳偏光方向的差异来校准设定位置。
优选所述光学观察装置具备显示部，显示基于检测到最佳偏光方向的摄像信号的图像。
优选显示于显示部的图像经由第1光路被引导到观察部。
优选所述光学观察装置具备用于使校准动作开始的校准动作开始操作部，校准控制部在校准动作开始操作部被操作至旋转停止操作部被操作为止的期间使第1偏光元件旋转。
本发明的光学观察装置的控制方法中，光学观察装置具备：物镜，光从观察对象入射到该物镜；观察部，入射到物镜的入射光经由第1光路被引导；第1偏光元件，是使特定的直线偏光成分透射的偏光元件，旋转自如地配置于与第1光路的光轴正交的面上；第1旋转驱动部，对第1偏光元件进行旋转驱动；直线偏光成分提取部，配置于视角与第1光路相同或大于第1光路的第2光路，且从入射光中对于多个偏光方向分别提取直线偏光成分；摄像元件，分别独立拍摄通过直线偏光成分提取部提取的各个直线偏光成分并输出摄像信号；及偏光方向检测部，根据摄像信号，并以观察对象的图像为基础检测最佳偏光方向，控制第1旋转驱动部，将第1偏光元件设定成使最佳偏光方向的直线偏光成分透射的角度。
发明效果
根据本发明，能够提供一种根据个别拍摄配置于第2光路的直线偏光成分提取部所提取的多个直线偏光成分而获得的摄像信号来检测最佳偏光方向，并将配置于第1光路的第1偏光元件设定为使最佳偏光方向的直线偏光成分透射的角度，因此不改变观察像的明度便能够将偏光元件设定为最佳角度的光学观察装置及其控制方法。
附图说明
图1为双筒望远镜的外观立体图。
图2为表示双筒望远镜的结构的框图。
图3为说明第1偏光元件的旋转控制的图。
图4为说明第2偏光元件的旋转控制的图。
图5为说明第2偏光元件的旋转角度与摄像定时的关系的图。
图6为说明亮度的检测区域的图。
图7为说明自动模式的动作的流程图。
图8为说明基于像素值的度数分布的最佳偏光方向的检测的图。
图9为表示第2实施方式的偏光控制单元的框图。
图10为表示第3偏光元件的图。
图11为表示第3实施方式的双筒望远镜的结构的框图。
图12为表示滤色片的图。
图13为表示第1～第6偏光区域与滤色片的关系的图。
图14为表示第4实施方式的双筒望远镜的结构的框图。
图15为表示调光元件的节段的图。
图16为表示第5实施方式的双筒望远镜的结构的框图。
图17为表示使用正像棱镜将第2光路分支的结构的图。
图18为表示第6实施方式的双筒望远镜的结构的框图。
具体实施方式
[第1实施方式]
图1中，双筒望远镜10具备第1光学系统10R、第2光学系统10L及摄像光学系统10I。第1光学系统10R使沿着光轴AR入射的观察对象的光学像正立，并引导到观察者的右眼所接的第1目镜部ER。第2光学系统10L使从观察对象沿着光轴AL入射的观察对象的光学像正立，并引导到观察者的左眼所接的第2目镜部EL。第1目镜部ER及第2目镜部EL与权利要求书中的“观察部”相对应。
摄像光学系统10I将沿着光轴AI入射的观察对象的光学像引导到设置于双筒望远镜10的内部的摄像元件28(参考图2)。光轴AR、光轴AL及光轴AI是平行的。光轴AR及光轴AL与权利要求书中的“第1光路”相对应。光轴AI与权利要求书中的“第2光路”相对应。
双筒望远镜10中设置有操作部11。操作部11具有模式切换按钮11a及变焦操作部11b。模式切换按钮11a在切换观察模式时被操作。观察模式有固定模式和自动模式。固定模式中，后述第1偏光元件16(参考图2)的偏光轴朝向恒定方向固定。自动模式中，第1偏光元件16的偏光轴被自动控制成始终朝向最佳偏光方向。变焦操作部11b在变更变焦倍率时被操作。
图2中，第1光学系统10R具备物镜12、正像棱镜14、第1偏光元件16及目镜18。第1光学系统10R的光轴AR上，从观察对象侧开始依次配置有物镜12、正像棱镜14、第1偏光元件16及目镜18。
光从观察对象入射到物镜12。物镜12由多片光学透镜构成。物镜12通过未图示的机构，使多片光学透镜整体或部分移动，从而实现光学像的对焦(聚焦)。
正像棱镜14为施密特别汉型棱镜，使从物镜12入射的观察对象的光学像正立并将其射出。正像棱镜14由辅助棱镜14A及屋脊棱镜14B构成。光学像从物镜12入射到辅助棱镜14A。光学像从辅助棱镜14A入射到屋脊棱镜14B。屋脊棱镜14B射出正立的光学像。
第1偏光元件16为从光学像使沿着偏光轴r1(参考图3)的方向的直线偏光成分透射的偏振滤光片。透射第1偏光元件16的直线偏光成分入射到目镜18。
第1光学系统10R的第1偏光元件16中，偏光轴r1与光轴AR正交，并且以光轴AR为旋转轴而配置成旋转自如。并且，第2光学系统10L的第1偏光元件16中，偏光轴r1与光轴AL正交，并且以光轴AL为旋转轴而配置成旋转自如。第1偏光元件16通过第1旋转驱动部20被旋转驱动。
如图3所示，第1旋转驱动部20识别第1偏光元件16的偏光轴r1与基准方向r0所成的角度α。第1旋转驱动部20通过使第1偏光元件16旋转来变更角度α。基准方向r0为与包括光轴AR和光轴AL的平面垂直的方向。
第1旋转驱动部20使第2光学系统10L的第1偏光元件16与第1光学系统10R的第1偏光元件16一起旋转。第1旋转驱动部20通过旋转控制部32控制。
目镜18配置于第1光路上。经由物镜12、正像棱镜14及第1偏光元件16的入射光被引导到目镜18。目镜18由包含变焦透镜18a的多片光学透镜构成。根据变焦操作部11b的操作使变焦透镜18a移动，从而能够变更第1光路的视角。通过变焦操作部11b的操作，变焦倍率越大则视角越小。
第2光学系统10L与第1光学系统10R同样具备物镜12、正像棱镜14、第1偏光元件16及目镜18。在第2光学系统10L的光轴AL上，从观察对象侧依次配置有物镜12、正像棱镜14、第1偏光元件16及目镜18。
并且，双筒望远镜10的内部设置有偏光控制单元22。偏光控制单元22配置于摄像光学系统10I的光轴AI。偏光控制单元22在模式切换按钮11a被操作而观察模式被设定为自动模式时动作。
偏光控制单元22具备物镜24、直线偏光成分提取部26、摄像元件28、偏光方向检测部30及旋转控制部32。光从观察对象入射到物镜24。物镜24与物镜12同样能够实现光学像的对焦。
摄像光学系统10I的视角与在第1光学系统10R及第2光学系统10L中变焦倍率最小时的视角一致。即，变焦倍率最小时，通过第1目镜部ER及第2目镜部EL观察的观察范围与通过摄像元件28摄像的摄像范围一致。
关于直线偏光成分提取部26，入射光从物镜24入射且从该入射光中对于多个偏光方向分别提取直线偏光成分。直线偏光成分提取部26由第2偏光元件34及第2旋转驱动部36构成。
第2偏光元件34为使沿着偏光轴r2(参考图4)的方向的直线偏光成分从光学像透射的偏振滤光片。透射第2偏光元件34的光入射到摄像元件28。
第2偏光元件34以偏光轴r2与光轴AI正交并且以光轴AI为旋转轴而配置成旋转自如。第2偏光元件34通过第2旋转驱动部36被旋转驱动。
如图4所示，第2旋转驱动部36识别第2偏光元件34的偏光轴r2与基准方向r0所成的角度θ。第2旋转驱动部36通过使第2偏光元件34旋转来变更角度θ。第2旋转驱动部36通过偏光方向检测部30控制。第2旋转驱动部36与权利要求书中的“第2驱动部”相对应。
摄像元件28分别独立拍摄通过直线偏光成分提取部26提取的各个直线偏光成分并输出摄像信号。作为摄像元件28，例如使用CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)型图像传感器和CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合元件)型图像传感器。另外，本实施方式中，作为摄像元件28使用不具有滤色片的单色图像传感器。
偏光方向检测部30边改变第2偏光元件34的角度θ边使摄像元件28进行摄像，并获取多个摄像信号，而从各摄像信号求出观察像的亮度，从而检测最适合观察的偏光方向即最佳偏光方向。本实施方式中，偏光方向检测部30将观察像的亮度最低的偏光方向指定为最佳偏光方向。
具体而言，偏光方向检测部30控制第2旋转驱动部36和摄像元件28而如图5所示使第2偏光元件34的角度θ的变更定时与通过摄像元件28拍摄的摄像定时t同步，每当角度θ变更规定的角度，就使摄像元件28进行摄像动作。
偏光方向检测部30检测观察像的亮度最低的偏光方向(最佳偏光方向)，因此在摄像定时间变更的角度θ的变更量尽可能越小越好，本实施方式中设为了30°。另外，每当通过第2旋转驱动部36将第2偏光元件34的角度θ变更30°时，偏光方向检测部30就使第2偏光元件34停止规定时间，在该停止期间使摄像元件28进行摄像动作。
并且，为了检测最佳偏光方向，无需根据第2偏光元件34在360°的角度范围获得的多个摄像信号来检测最佳偏光方向，只要根据第2偏光元件34在180°的角度范围获得的多个摄像信号检测最佳偏光方向，则足矣。其原因在于，在第2偏光元件34的偏光轴r2的方向相差180°时获得的直线偏光成分彼此相同。
因此，偏光方向检测部30根据第2偏光元件34在180°的角度范围内获得的多个摄像信号来检测最佳偏光方向。本实施方式中，将在各个摄像定时间变更的角度θ的变更量设为了30°，因此根据通过6个摄像定时获得的6个帧量的摄像信号(信号组)检测最佳偏光方向。
具体而言，偏光方向检测部30首先根据摄像定时t1～t6这6个帧量的信号组G1检测最佳偏光方向。之后，若在摄像定时t7获得摄像信号，则偏光方向检测部30根据摄像定时t2～t7这6个帧量的信号组G2检测最佳偏光方向。之后，同样每当获得新的摄像信号时，根据由该新的1个帧量的摄像信号和相当于之前的5个帧量的摄像信号构成的6个帧量的信号组检测最佳偏光方向。如此，构成信号组来检测最佳偏光方向，从而最佳偏光方向的检测频率增加。
并且，偏光方向检测部30从各摄像信号求出观察像的亮度时，从摄像信号中根据与第1光路的视角相对应的区域内的像素信号求出亮度。具体而言，第1光路的视角根据由变焦操作部11b的操作引起的变焦倍率而变化，因此偏光方向检测部30从变焦操作部11b接收与变焦倍率有关的信号，如图6所示，在通过摄像元件28摄像的摄像范围38内，根据变焦倍率设定与第1光路的视角相对应的检测区域39。偏光方向检测部30求出检测区域39内的像素信号的平均值，从而计算亮度。
偏光方向检测部30就信号组内的各摄像信号求出亮度，将获得亮度最低的摄像信号的第2偏光元件34的角度θP作为最佳偏光方向。另外，作为最佳偏光方向而求得的角度θP为180°以上时，将该角度θP减去180°的值作为最佳偏光方向。其原因在于，第2偏光元件34的偏光轴r2的方向相差180°时获得的直线偏光成分彼此相同。
旋转控制部32控制第1旋转驱动部20，将第1偏光元件16旋转至使偏光方向检测部30所检测到的最佳偏光方向的直线偏光成分透射的角度。具体而言，旋转控制部32以第1偏光元件16的角度α成为作为最佳偏光方向而求得的角度θP的方式使第1偏光元件16旋转。如上所述，角度θP为180°以上时，将该角度θP减去180°的值作为最佳偏光方向，因此第1偏光元件16的角度α在0°≤α＜180°的范围内变更。
利用图7所示的流程图说明如上构成的双筒望远镜10的作用。双筒望远镜10在模式切换按钮11a被操作且开始自动模式的情况(步骤S11中“是”)下，使偏光控制单元22动作。
偏光方向检测部30边将第2偏光元件34的角度θ每次变更30°(步骤S12)，边通过摄像元件28获取摄像信号(步骤S13)。偏光方向检测部30根据所获取的各摄像信号计算亮度，并将亮度最低的角度θP作为最佳偏光方向来检测(步骤S14)。具体而言，偏光方向检测部30每当因角度θ变更而获得新的摄像信号时，根据由该新的1个帧量的摄像信号和之前的5个帧量的摄像信号构成的6个帧量的信号组检测最佳偏光方向。
旋转控制部32控制第1旋转驱动部20，将第1偏光元件16旋转至使检测到的最佳偏光方向的直线偏光成分透射的角度(步骤S15)。步骤S12～步骤S15在观察模式被设定为自动模式的期间(步骤S16中“否”)反复进行。若模式切换按钮11a再次被操作，则自动模式结束(步骤S16“是”)。
如此，自动模式下，边使第2偏光元件34旋转边逐次检测最佳偏光方向，每当检测到最佳偏光方向，就将第1偏光元件16设定为最佳偏光方向，因此能够使第1偏光元件16始终维持最佳偏光方向。因此，观察像的明度不会像以往那样伴随最佳偏光方向的检测而发生变化。用户能够在观察包括水面或窗户玻璃等的场景时，观察反射光等的不必要的光被截断的观察像。该自动模式适合在观察对象变化且反射光等不必要的光产生大幅变动的场景下启用。
并且，固定模式下，旋转控制部32控制第1旋转驱动部20将第1偏光元件16的角度α设定为0°。该固定模式下，偏光控制单元22不动作，因此可降低功耗。该固定模式适合在观察对象的变化少且反射光等不必要的光不产生大幅变动的场景中启用。
另外，上述实施方式中，根据摄像信号的亮度检测最佳偏光方向，但也可以根据摄像信号的像素值的度数分布检测最佳偏光方向。图8表示基于拍摄观察对象而获得的摄像信号的像素值的度数分布。用于生成该度数分布的像素值从前述检测区域39内获取。
包括水面或窗户玻璃等的场景中，存在反射光等不必要的光的亮度较大的倾向，因此在第2偏光元件34的角度θ不是最佳偏光方向，且没有充分截断不必要的光的状况下，度数分布如图8(A)所示，像素值较大的区域(高亮度区域)中的度数变多。因此，能够通过求出高亮度区域中累积度数最小的角度θP来检测最佳偏光方向。
具体而言，设定阈值TH，根据每当变更第2偏光元件34的角度θ时获得的摄像信号求出阈值TH以上的累积度数，并求出该累积度数最小的角度θP，并将该方向作为最佳偏光方向。该最佳偏光方向上，反射光等不必要的光通过第2偏光元件34大体被全部截断，因此如图8(B)所示，阈值TH以上的累积度数大体为零。
如此，能够根据阈值TH以上的累积度数检测最佳偏光方向。阈值TH可以适当变更。
另外，上述实施方式中，每当第2偏光元件34的角度θ变更规定的角度时，就使第2偏光元件34停止旋转，在该停止期间使摄像元件28进行了摄像，但也可以在使第2偏光元件34保持以恒定速度旋转，并在角度θ成为规定的角度的定时使摄像元件28进行摄像。
[第2实施方式]
第1实施方式中，使第2偏光元件34旋转，从而从光学像中依次提取了多个直线偏光成分，但第2实施方式中，同时提取多个直线偏光成分。
如图9所示，第2实施方式的偏光控制单元40没有使用偏光控制单元22的第2偏光元件34及第2旋转驱动部36，取而代之，第3偏光元件42固定配置于物镜24与摄像元件28之间。第3偏光元件42与权利要求书中的“直线偏光成分提取部”相对应。
如图10所示，第3偏光元件42具有偏光轴的方向不同的第1偏光区域A1～第6偏光区域A6。第1偏光区域A1～第6偏光区域A6沿纵横方向反复进行图案排列。相对于基准方向r0的第1偏光区域A1～第6偏光区域A6的偏光轴的角度依次为0°、30°、60°、90°、120°、150°。
因此，使光学像入射到第1偏光区域A1～第6偏光区域A6，从而同时提取与第1实施方式相同的6个方向的直线偏光成分。另外，第1偏光区域A1～第6偏光区域A6沿纵横方向反复进行图案排列，因此即使因伴随变焦操作而引起视角的变更，使得检测区域39的大小发生变化，检测区域39内也包含至少1组第1偏光区域A1～第6偏光区域A6。
第2实施方式中，根据检测区域39的像素值求出各直线偏光成分的亮度，并检测该亮度最低的最佳偏光方向。第2实施方式的其他结构与第1实施方式相同。
第2实施方式中，对于多个偏光方向同时提取直线偏光成分，因此与如第1实施方式那样依次提取直线偏光成分的情况相比，最佳偏光方向的检测时间缩短。并且，第2实施方式中，无需如第1实施方式那样设置用于使第2偏光元件34旋转的第2旋转驱动部36，因此可节省空间并降低功耗。
另外，也可以将第3偏光元件42通过半导体制造工艺等直接形成在摄像元件28的摄像面上。并且，第2实施方式中，同样也能够根据摄像信号的像素值的度数分布检测最佳偏光方向。
[第3实施方式]
第3实施方式能够记录通过摄像元件28获得的图像且将该图像引导到第1目镜部ER及第2目镜部EL。如图11所示，第3实施方式的双筒望远镜50除了第1实施方式的双筒望远镜10的结构之外，还具有摄影按钮52、存储器54、显示部56及半反射镜58。
并且，第1实施方式中，作为摄像元件28使用了单色图像传感器，但第3实施方式中，为了将彩色图像显示于显示部56，而使用具有多种颜色的像素的彩色图像传感器。
如图12所示，在摄像元件28的各像素中设置有B(蓝色)滤色片、G(绿色)滤色片、R(红色)滤色片中的任一种。本实施方式中，滤色片的颜色排列设为拜耳排列。设置有B滤色片的B像素输出B摄像信号。设置有G滤色片的G像素输出G摄像信号。设置有R滤色片的R像素输出R摄像信号。
本实施方式中，偏光方向检测部30通过将从摄像元件28输出的BGR的摄像信号进行Y/C转换来生成亮度信号。偏光方向检测部30根据从亮度信号求得的观察像的亮度检测最佳偏光方向。
摄影按钮52在进行观察对象的静态图像摄影时被操作。该摄影按钮52的操作在自动模式时有效。存储器54中，作为最佳图像存储有操作摄影按钮52时基于通过偏光方向检测部30检测到最佳偏光方向的摄像信号的图像。并且，显示部56显示最佳图像。
半反射镜58在第1光学系统10R中配置于目镜18与第1目镜部ER之间的光轴AR，在第2光学系统10L中则配置于目镜18与第2目镜部EL之间的光轴AL。显示在显示部56的图像经由半反射镜58被引导至第1目镜部ER及第2目镜部EL。显示在显示部56的图像与光学像重叠在一起。
如此，第3实施方式中，进行静态图像摄影时，自动获取截断了反射光等不必要的光的最佳的静态图像。并且，能够经由第1目镜部ER及第2目镜部EL确认该最佳的静态图像。
另外，上述第3实施方式中，也与第2实施方式同样地代替第2偏光元件34而使用第3偏光元件42，从而能够从光学像中同时提取多个直线偏光成分。此时，如图13所示，为了从第1偏光区域A1～第6偏光区域A6分别生成亮度信号，需要使B像素、G像素、R像素分别相对于各个第1偏光区域A1～第6偏光区域A6配置有至少1个以上。
并且，第3实施方式中，作为摄像元件28使用BGR的原色型颜色传感器，取而代之，也可以使用补色型颜色传感器
并且，第3实施方式中，设为了使显示在显示部56的图像与光学像重叠在一起的结构，但也可以是如下结构：在第1光学系统10R及第2光学系统10L设置快门机构，从而在图像显示在显示部56的期间，将第1光学系统10R及第2光学系统10L进行遮光，而仅将显示部56的显示图像引导到第1目镜部ER及第2目镜部EL。并且，也可以不将半反射镜58设置在光轴AR和光轴AL这两个光轴，而设置在其中任一个光轴。
并且，第3实施方式中，构成为将显示部56的显示图像引导到第1目镜部ER及第2目镜部EL，但也可以将显示部56设置到双筒望远镜50的壳体(未图示)，从而不用将显示部56的显示图像引导到第1目镜部ER及第2目镜部EL，而直接显示给用户。此时的显示部56与权利要求书中的“观察部”相对应。
[第4实施方式]
第1实施方式中，观察包括水面或窗户玻璃等的场景时，将反射光等不必要的光通过第1偏光元件16来截断，从而提高了观察像的视觉辨认度。但是，所观察的场景中，不仅存在反射光等不必要的光，还包含来自太阳等高亮度被摄体的直接光等，这种光不会被第1偏光元件16充分截断，而降低观察像的视觉辨认度。
因此，第4实施方式的双筒望远镜60中，如图14所示，除了第1实施方式的双筒望远镜10的结构之外，还设置有调光元件62及调光元件控制部64。
如图15所示，调光元件62具有透光率可变的多个节段S。调光元件62配置于第1光学系统10R的目镜18与第1目镜部ER之间以及第2光学系统10L的目镜18的第2目镜部EL之间。
调光元件62例如由聚合物网络液晶(PNLC：Polymer Network Liquid Crystal)滤光片构成。调光元件62的节段S排列成2维矩阵状。调光元件62对来自目镜18的光学像的光量按每个节段S进行调整(调光)。
调光元件控制部64根据通过偏光方向检测部30检测到最佳偏光方向的摄像信号个别控制调光元件62的各节段S的透光率。调光元件控制部64掌握着摄像元件28的像素与节段S的对应关系。
调光元件控制部64从摄像元件28获取通过偏光方向检测部30检测到最佳偏光方向的摄像信号。调光元件控制部64根据所获取的摄像信号求出与调光元件62的节段S相对应的像素的亮度。调光元件控制部64就与节段S相对应的像素求出亮度的平均值，从而求出每个节段S的亮度。调光元件控制部64在各节段S中指定包含亮度为特定的阈值以上的高亮度区域的节段S。调光元件控制部64降低已指定的节段S的透光率，从而减少透射该节段S的光的光量。
如此，本实施方式中，由于降低与太阳等高亮度被摄体相对应的节段S的透光率，因此观察像的视觉辨认度进一步提高。
另外，将调光元件62配置在目镜18与第1目镜部ER之间以及目镜18与第2目镜部EL之间，但调光元件62只要配置于光轴AR及光轴AL上即可，配置位置并没有特别限定。但是，调光元件62优选配置于靠近第1目镜部ER及第2目镜部EL的位置。
[第5实施方式]
第1实施方式中，将用于在偏光控制单元22加载光学像的第2光路与在第1光学系统10R及第2光学系统10L的第1光路分开设置，但也可以通过光学部件将第1光路分支，从而形成第2光路。
第5实施方式的双筒望远镜70中，如图16所示，除了第1实施方式的双筒望远镜10的结构之外，还在第1光学系统10R的物镜12与正像棱镜14之间设置光学部件72，从而使光轴AI从光轴AR分支。
光学部件72例如为透明板，其利用菲涅尔反射，将来自物镜12的入射光中的一部分光反射而引导到偏光控制单元22，并且透射其他光而引导到正像棱镜14。
本实施方式中，通过光学部件72，光轴AI从光轴AR分支，因此第1光学系统10R和摄像光学系统10I共用物镜12。因此，第1光路的视角与第2光路的视角始终一样。因此，本实施方式中，如第1实施方式所示，无需将用于检测亮度的检测区域39配合第1光路的视角来进行变更，而不管变焦倍率如何，始终利用摄像范围38内的所有信号来计算亮度即可。
并且，可以以在第1光路(光轴AR)传播的光入射到光学部件72的入射角成为布儒斯特角的方式配置光学部件72。该情况下，被光学部件72反射而引向第2光路(光轴AI)的光大体为S偏光成分。该S偏光成分为上述不必要的光所包含的主成分，因此伴随第2偏光元件34的旋转的亮度的变化变得明显，且最佳偏光方向的检测精度提高。
另外，本实施方式中，当然也能够代替第2偏光元件34而使用第3偏光元件42。并且，光学部件72也可以是半反射镜等其他光学部件。
并且，也可以代替光学部件72，如图17所示在正像棱镜14的非全反射面设置半反射镜74，使一部分光学像从正像棱镜14射出，从而形成用于在偏光控制单元22加载光学像的第2光路(光轴AI)。由此，可进一步节省空间。
[第6实施方式]
上述实施方式中，根据通过偏光方向检测部30检测到的最佳偏光方向(角度θP)设定了第1偏光元件16的角度α。但是，根据双筒望远镜10的使用状况，有可能在最佳偏光方向及根据该最佳偏光方向而实际设定的第1偏光元件16的设定位置产生偏差。因此，第6实施方式的双筒望远镜80能够执行用于校准由旋转控制部32设定的第1偏光元件16的设定位置的校准动作。
图18中，第6实施方式的双筒望远镜80除了第1实施方式的双筒望远镜10的结构之外，还具有校准动作开始操作部82、旋转停止操作部84及校准控制部86。
校准动作开始操作部82在开始校准动作时被操作。旋转停止操作部84在用户停止执行校准动作的过程中旋转的第1偏光元件16的旋转时被操作。
校准控制部86在校准动作开始操作部82被操作时驱动第1旋转驱动部20，从而使第1偏光元件16旋转。若第1偏光元件16旋转，则观察像的明度随着第1偏光元件16的旋转而周期性地变化。在明度变最低的定时，使用户操作旋转停止操作部84。
校准控制部86在旋转停止操作部84被操作时，停止第1偏光元件16的旋转，并且检测所停止的第1偏光元件16的旋转停止位置。旋转停止操作部84根据检测到的旋转停止位置指定第1偏光元件16的角度α。
校准控制部86比较所指定的角度α和与通过偏光方向检测部30检测到的最佳偏光方向相对应的角度θP，并求出角度差。之后，校准控制部86控制旋转控制部32，而根据所求出的角度差校准基于最佳偏光方向的第1偏光元件16的设定位置。
另外，上述第6实施方式中，根据在观察像的明度变最低的定时停止的第1偏光元件16的旋转停止位置，校准了第1偏光元件16的设定位置，但也可以根据在观察像的明度变最高的定时停止的第1偏光元件16的旋转停止位置，校准第1偏光元件16的设定位置。
并且，校准控制部86也可以根据在观察像的明度变最低的定时停止的第1偏光元件16的旋转停止位置和在观察像的明度变最高的定时停止的第1偏光元件16的旋转停止位置这两个位置，校准第1偏光元件16的设定位置。
并且，第6实施方式中，根据经由第1目镜部ER及第2目镜部EL观察的观察像进行旋转停止操作部84的操作，但也可以边观察显示于第3实施方式的显示部56的图像边操作旋转停止操作部84。该情况下，例如设为防止光学像通过快门机构等而被引导到第2光学系统10L，并且来自显示部56的图像被引导到第2目镜部EL的结构。因此，光学像被引导到第1目镜部ER，根据检测到最佳偏光方向的摄像信号而生成的图像(最佳图像)被引导到第2目镜部EL。由此，用户能够边用左眼观察最佳图像且用右眼观察实际的光学像，边进行旋转停止操作部84的操作。
上述各实施方式中，以双筒望远镜为例说明了本发明，但本发明也能够应用于单筒望远镜或望远镜等其他光学观察装置中。
符号说明
10、50、60、70、80-双筒望远镜，10R-第1光学系统，10L-第2光学系统，10I-摄像光学系统，11-操作部，11a-模式切换按钮，11b-变焦操作部，12-物镜，14-正像棱镜，14A-辅助棱镜，14B-屋脊棱镜，16-第1偏光元件，18-目镜，18a-变焦透镜，20-第1旋转驱动部，22、40-偏光控制单元，24-物镜，26-直线偏光成分提取部，28-摄像元件，30-偏光方向检测部，32-旋转控制部，34-第2偏光元件，36-第2旋转驱动部，38-摄像范围，39-检测区域，42-第3偏光元件，52-摄影按钮，54-存储器，56-显示部，58、74-半反射镜，62-调光元件，64-调光元件控制部，72-光学部件，82-校准动作开始操作部，84-旋转停止操作部，86-校准控制部，AR-光轴，AL-光轴，AI-光轴，ER-第1目镜部，EL-第2目镜部，r1-偏光轴，r2-偏光轴。

Claims (15)

1.一种光学观察装置，其具备：
物镜，光从观察对象入射到该物镜；
观察部，入射到所述物镜的入射光经由第1光路被引导到该观察部；
第1偏光元件，是使特定的直线偏光成分透射的偏光元件，旋转自如地配置于与所述第1光路的光轴正交的面上；
第1旋转驱动部，对所述第1偏光元件进行旋转驱动；
直线偏光成分提取部，配置于视角与所述第1光路相同或大于所述第1光路的第2光路，且从所述入射光中对于多个偏光方向分别提取直线偏光成分；
摄像元件，分别独立拍摄通过所述直线偏光成分提取部提取的所述各个直线偏光成分并输出摄像信号；
偏光方向检测部，根据所述摄像信号，并以所述观察对象的图像为基础检测最佳偏光方向；及
旋转控制部，控制所述第1旋转驱动部，将所述第1偏光元件设定成使所述最佳偏光方向的直线偏光成分透射的角度。
2.根据权利要求1所述的光学观察装置，其中，
所述偏光方向检测部检测所述观察对象的图像亮度最低的偏光方向。
3.根据权利要求1或2所述的光学观察装置，其中，
所述直线偏光成分提取部具备：
第2偏光元件，是使所述特定的直线偏光成分透射的偏光元件，配置于与所述第2光路的光轴正交的面上；及
第2旋转驱动部，对所述第2偏光元件进行旋转驱动，
在所述第2偏光元件进行旋转的一定的角度范围内使所述摄像元件进行多次摄像动作，从而对所述多个偏光方向分别依次提取直线偏光成分。
4.根据权利要求3所述的光学观察装置，其中，
所述角度范围为180°。
5.根据权利要求1或2所述的光学观察装置，其中，
所述直线偏光成分提取部是具有被分割的多个偏光区域且固定配置于所述第2光路的第3偏光元件，所述各偏光区域所透射的直线偏光成分的偏光方向各不相同，所述直线偏光成分提取部对所述多个偏光方向同时提取直线偏光成分。
6.根据权利要求5所述的光学观察装置，其中，
所述第3偏光元件设置于所述摄像元件的摄像面上。
7.根据权利要求6所述的光学观察装置，其中，
所述摄像元件是具有多种颜色的像素的颜色传感器，各颜色的像素相对于1个所述偏光区域至少配置有1个以上。
8.根据权利要求1或2所述的光学观察装置，其具备：
调光元件，具有透光率为可变的多个节段，且配置于所述第1光路；及
调光元件控制部，根据检测到所述最佳偏光方向的所述摄像信号控制所述各节段的透光率。
9.根据权利要求8所述的光学观察装置，其中，
在所述第1偏光元件与所述观察部之间的所述第1光路具备目镜，
所述调光元件配置于所述目镜与所述观察部之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学观察装置，其中，
在所述第1光路配置有半反射镜，
所述第2光路通过所述半反射镜而从所述第1光路分支。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的光学观察装置，其具备：
旋转停止操作部，能够实现由用户停止在执行用于校准由所述旋转控制部进行的所述第1偏光元件的设定位置的校准动作的过程中进行旋转的所述第1偏光元件的旋转；及
校准控制部，驱动所述第1旋转驱动部使所述第1偏光元件旋转，根据在被引导到所述观察部的所述观察对象的光学像的光量最低的位置因所述旋转停止操作部被操作而停止的所述第1偏光元件的旋转停止位置和通过所述偏光方向检测部检测的所述最佳偏光方向的差异，校准所述设定位置。
12.根据权利要求11所述的光学观察装置，其具备显示部，显示基于检测到所述最佳偏光方向的所述摄像信号的图像。
13.根据权利要求12所述的光学观察装置，其中，
显示于所述显示部的所述图像经由所述第1光路被引导到所述观察部。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的光学观察装置，其具备用于使所述校准动作开始的校准动作开始操作部，
所述校准控制部在所述校准动作开始操作部被操作至所述旋转停止操作部被操作为止的期间使所述第1偏光元件旋转。
15.一种光学观察装置的控制方法，其中，
所述光学观察装置具备：
物镜，光从观察对象入射到该物镜；
观察部，入射到所述物镜的入射光经由第1光路被引导到该观察部；
第1偏光元件，作是使特定的直线偏光成分透射的偏光元件，旋转自如地配置于与所述第1光路的光轴正交的面上；
第1旋转驱动部，对所述第1偏光元件进行旋转驱动；
直线偏光成分提取部，配置于视角与所述第1光路相同或大于所述第1光路的第2光路，且从所述入射光中对于多个偏光方向分别提取直线偏光成分；
摄像元件，分别独立拍摄通过所述直线偏光成分提取部提取的所述各个直线偏光成分并输出摄像信号；及
偏光方向检测部，根据所述摄像信号，并以所述观察对象的图像为基础检测最佳偏光方向，
控制所述第1旋转驱动部，将所述第1偏光元件设定成使所述最佳偏光方向的直线偏光成分透射的角度。
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