JP2008116730A - レンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度被写体を撮影する場合に、画質劣化を抑えた状態で光量を低減することが可能な、新規かつ改良されたレンズ装置を提供すること。
【解決手段】入射した光束をＣＣＤ５８上に結像させる結像光学系２２，２６と、結像光学系２２，２６に設けられた絞り機構３０と、ＣＣＤ５８の被写体側に設けられ、結像光学系２２，２６に入射した光束が通過するフィルタ機構６４と、を備え、フィルタ機構６４は、クリアフィルタ６４ａ、ＩＲカットフィルタ６４ｂ及びＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃを有し、高輝度被写体の撮影時に、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃを光束の通過範囲に配置する駆動装置６６を備える。ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃによってＣＣＤ５８に照射される光量を低下させることができるため、絞りを通過する光の回折現象を抑えるとともに、スミアの発生を低減することが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、レンズ装置に関し、特に監視用カメラのレンズ装置に適用して好適である。

金融機関の店舗、商品を販売する店舗等においては、防犯などを目的として、監視カメラ（監視用CCTVカメラ）が広く用いられている。近時では、低照度での条件下であっても撮影が可能な高感度の監視カメラが実用化されている。

高輝度被写体を撮影する場合、監視カメラが備える撮像素子に照射される光量を抑える必要があり、レンズ内の絞りを小絞りに設定する、または撮像素子の電子シャッターの速度を短くするなどの制御が行われる。しかし、レンズ内の絞りが小絞りになると、絞りを通過する光線に回折現象が発生し、画像劣化を引き起こすという問題がある。このため、絞りの羽根にＮＤフィルタを装着することで光量を低減し、絞りの開口をより拡大する手法が採られている。

特開２００２−１７４８３９号公報 特開２００５−２４８３６号公報 特開２００６−７８６６６号公報

しかしながら、絞りの羽根にＮＤフィルタを装着すると、高輝度被写体を撮影する場合の光量を低減することはできるが、絞りの開放時にも光量が低下してしまうため、低輝度の被写体を撮影することができなくなり、撮影可能な最低被写体照度が増加するという問題がある。一方、最低被写体照度を低下させるためには、ＮＤフィルタの濃度を薄くすることが好ましいが、高輝度被写体を撮影する際に光量を十分に低下することができないため、絞りの開口をより絞る必要が生じる。このため、回折現象による画質劣化が発生するという問題がある。特に超高感度を有するカメラにおいては、ＮＤフィルタの濃度を濃くすると、本来のメリットである暗所での撮影ができなくなる。

また、高輝度被写体の撮影時に、電子シャッター速度を速くして光量を低減する場合は、絞りまたはＮＤフィルタによる減光とは異なり、常に撮像素子が高輝度の光にさらされた状態となる。このため、電子シャッター速度を上げて高輝度被写体を撮影すると、撮像画像上に線状に光が延在する現象（スミア）が発生し易くなり、画質の劣化が生じるという問題が発生する。

また、超高感度を有するカメラで高輝度被写体を撮影する場合は、シャッター速度をより速くする必要があり、通常のカメラよりも高速側の限界シャッター速度に到達し易くなる。このため、スミアがより発生し易くなるという問題がある。また、絞りで光量を低減させる場合も、カメラが高感度であるため絞りの開口もより小さくする必要がある。このため、絞りの回折現象がより発生し易くなり、画像劣化が生じるという問題がある。

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、高輝度被写体を撮影する場合に、画質劣化を抑えた状態で光量を低減することが可能な、新規かつ改良されたレンズ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、入射した光束を撮像素子上に結像させる結像光学系と、前記結像光学系に設けられた絞り機構と、前記撮像素子の被写体側に設けられ、前記結像光学系に入射した光束が通過するフィルタ部と、を備え、前記フィルタ部は、少なくとも赤外線カットフィルタ及び減光フィルタを有し、高輝度被写体の撮影時に、赤外線カットフィルタ及び減光フィルタを共に光束の通過範囲に配置するフィルタ切換機構を備えるレンズ装置が提供される。

上記構成によれば、結像光学系に入射した光束が通過するフィルタ部は、少なくとも赤外線カットフィルタ及び減光フィルタを有しており、高輝度被写体の撮影時には、フィルタ切換機構によって、赤外線カットフィルタ及び減光フィルタが共に光束の通過範囲に配置される。従って、減光フィルタによって撮像素子に照射される光量を低下させることができ、絞り機構の開口をより開くことが可能となる。これにより、絞りを通過する光の回折現象を抑えるとともに、スミアの発生を低減することが可能となる。また、絞り機構の羽根に減光フィルタが設けられる場合は、羽根の減光フィルタの濃度を低下させることができるため、撮影可能な最低被写体照度を低下させることが可能となる。

また、前記フィルタ部は、赤外線カットフィルタと、赤外線カットフィルタ及び減光フィルタが重ね合わされて一体に構成された複合フィルタと、を有し、前記フィルタ切り換え機構は、高輝度被写体の撮影時に、前記複合フィルタを光束の通過範囲に配置するものであっても良い。かかる構成によれば、赤外線カットフィルタの位置を制御することで、赤外線カットフィルタ及び減光フィルタの位置を同時に制御することができるため、煩雑な制御を伴うことなく、フィルタの切り換えを容易に行うことができる。

また、前記絞り機構のＦナンバーを取得するＦナンバー取得部を有し、前記フィルタ切換機構は、Ｆナンバーが第１の所定値以下であり且つ第２の所定値以上の場合は、前記複合フィルタを光束の通過範囲から退避させ、前記赤外線カットフィルタを光束の通過範囲に配置するものであっても良い。かかる構成によれば、被写体の輝度が低下し、Ｆナンバーが第１の所定値以下となった場合は、減光フィルタが光束の通過範囲から退避するため、撮像素子に照射される光量を増加することができる。

また、前記フィルタ部は、光束を素通しさせるクリアフィルタを更に有し、前記フィルタ切換機構は、Ｆナンバーが前記第２の所定値未満の場合は、前記クリアフィルタを光束の通過範囲に配置するものであっても良い。かかる構成によれば、Ｆナンバーが第２の所定値未満の場合は、クリアフィルタを光束の通過範囲に配置するため、低輝度被写体を撮影する場合においてもＩＲ域の光も取り込むことができるため、十分な光量の映像を得ることができる。

本発明によれば、高輝度被写体を撮影する場合に、画質劣化を抑えた状態で光量を低減することが可能なレンズ装置を提供することが可能となる。

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。

図１は、本発明の一実施形態に係るレンズ装置（鏡筒）を示す図であって、光軸Ｐに沿った断面を示す断面図である。先ず、図１に基づいて、レンズ装置１０の全体構成を説明する。図１に示すように、レンズ装置１０は固定筒１２を備えている。固定筒１２には、絞り機構３０が設けられている。固定筒１２の内部には、絞り機構３０の前側（被写体側）にレンズ枠１４が配置されており、絞り機構３０の後側にレンズ枠１６が配置されている。また、固定筒１２の外側には、フォーカスリング１８、ズームリング２０が配置されている。

レンズ枠１４は、フォーカスレンズ（群）２２を保持する枠である。レンズ枠１４には、その周面よりも突出する係合ピン１４ａが装着されている。一方、固定筒１２には、光軸方向に直進溝１２ａが形成されており、係合ピン１４ａが直進溝１２ａに係合することによって、レンズ枠１４およびフォーカスレンズ２２が、直進溝１２ａにガイドされて光軸方向に直進移動するように構成されている。

レンズ枠１６は、ズームレンズ（群）２６を保持する枠である。レンズ枠１６には、その周面よりも突出する係合ピン１６ａが装着されている。一方、固定筒１２には、光軸方向に直進溝１２ｂが形成されており、係合ピン１６ａが直進溝１２ｂに係合することによって、レンズ枠１６およびズームレンズ２６が、直進溝１２ｂにガイドされて光軸方向に直進移動するように構成されている。

フォーカスリング１８は、レンズ枠１４が配置される部位において、固定筒１２の外周面に回動可能に配置されている。フォーカスリング１８の内周面には、光軸に対して螺旋状にカム溝１８ａが形成されている。レンズ枠１４に装着された係合ピン１４ａは、フォーカスリング１８のカム溝１８ａに係合する。従って、フォーカスリング１８を回動操作すると、フォーカスリング１８のカム溝１８ａと固定筒１２の直進溝１２ａとの交差位置が光軸方向に変位するとともに、その交差位置に従って係合ピン１４ａ、レンズ枠１４、およびフォーカスレンズ２２が光軸方向に変位する。このように、フォーカスリング１８を回動操作することによって、フォーカスレンズ２２の設定位置を調整してピント調整を行うことができる。

ズームリング２０は、レンズ枠１６が配置される部位において、固定筒１２の外周面に回動可能に配置されている。ズームリング２０の内周面には、光軸に対して螺旋状にカム溝２０ａが形成されている。レンズ枠１６に装着された係合ピン１６ａは、ズームリング２０のカム溝２０ａに係合する。従って、ズームリング２０を回動操作すると、ズームリング２０のカム溝２０ａと固定筒１２の直進溝１２ｂとの交差位置が光軸方向に変位するとともに、その交差位置に従って係合ピン１６ａ、レンズ枠１６、およびズームレンズ２６が光軸方向に変位する。このように、ズームリング２０を回動操作することによって、ズームレンズ２６の設定位置を調整して焦点距離（ズーム画角）を調整することができる。

本実施形態において、レンズ装置１０の撮像光学系は、フォーカスレンズ（群）２２及びズームレンズ（群）２６によって構成され、被写体から入射した光束は、フォーカスレンズ（群）２２及びズームレンズ（群）２６によって、ＣＣＤ５８上に結像される。なお、本実施例では前群レンズにフォーカス機能、後群レンズにズーム機能を持たせたが、前群レンズにズーム機能、後群レンズにフォーカス機能を持たせても良い。

絞り機構３０は、絞り枠３２、２枚の羽根３４，３６、羽根を駆動するための駆動装置（駆動手段）３８、駆動装置３８の駆動軸３８ａに固定されたレバー４０（図１において不図示）を備えている。また、図１に示すように、絞り機構３０の前側には、絞り機構カバー５０が配置されている。

図２は、絞り機構３０の平面構成を示す図であって、絞り機構３０を被写体側から見た状態を示している。

図２に示すように、絞り機構３０は、絞り枠３２を備えている。絞り枠３２には、光軸Ｐを中心とする円形の開口３２ｆと、リブ３２ｅが設けられている。図１及び図２に示すように、リブ３２ｅは、絞り枠３２の周縁部において、被写体側へ突出するように設けられている。

図２に示すように、リブ３２ｅの内側には、羽根３４および羽根３６が重ねて配置される。被写体側に位置する羽根３４には、長孔状の開孔部３４ａ、開孔部３４ｂ、開孔部３４ｃ、が設けられている。また、絞り枠３２には、被写体側へ突出する係合ピン３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが設けられている。各開孔部３４ａ，３４ｂ，３４ｃは、３つの係合ピン３２ａ，３２ｂ，３２ｃとそれぞれ係合している。

同様に、羽根３６には、開孔部３６ａ、開孔部３６ｂ、開孔部３６ｃ、が設けられている。各開孔部３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、絞り枠３２に設けられた３つの係合ピン３２ａ，３２ｂ，３２ｄとそれぞれ係合している。係合ピン３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、羽根３４，３６との係合を確実にするため、先端側の径が拡大されている。

羽根３４には、絞り枠３２の開口３２ｆに対応する切欠き３４ｅが設けられている。また、羽根３６には、絞り枠３２の開口３２ｆに対応する切欠き３６ｅが設けられている。切欠き３４ｅ，３６ｅは、絞り枠３２の開口３２ｆと同じ円弧形状であり、先端部が鋭角状に構成されている。羽根３４、羽根３６が最も開かれた状態では、絞りの開口の大きさは、開口３２ｆの大きさとなる。切欠き３４ｅと切欠き３６ｅの位置が近づく方向に羽根３４、羽根３６が駆動されると、絞りの開口は小さくなる。

羽根３４の被写体側には、切欠き３４ｅの先端の鋭角状の部分にＮＤフィルタ（減光フィルタ）５０が装着されている。また、羽根３６の撮像素子側には、切欠き３６ｅの先端の鋭角状の部分にＮＤフィルタ５２が装着されている。

図１に示すように、駆動装置３８は、絞り枠３２の下部に装着されている。また、駆動装置３８は、絞り枠３２に対して後側から装着される。図２に示すように、駆動装置３８の駆動軸３８ａは絞り枠３２に向けられており、駆動軸３８ａにはレバー４０が装着されている。レバー４０は、両端に係合ピン４０ａおよび係合ピン４０ｂを備えている。係合ピン４０ａは、羽根３４に設けられた開孔部３４ｄと係合している。また、係合ピン４０ｂは、羽根３６に設けられた開孔部３６ｄと係合している。

羽根３４，３６の一方には磁石が装着され、ホール素子（不図示）による磁気抵抗効果により、羽根３４，３６の位置に応じた絞りのＦナンバーが検出される。ここでは、ホール素子の出力が大きくなるほど、Ｆナンバーが小さくなるものとするが、ホール素子の出力とＦナンバーの関係は任意に設定可能である。

図１に示すように、フォーカスリング１８とズームリング２０の間において、固定筒１２の外周の下部には、内部まで貫通する開口部１２ｃが設けられている。絞り機構３０は、絞り機構カバー５０とともに、開口部１２ｃから固定筒１２の内部に挿入され、固定される。

図１に示すように、固定筒２０の後端部には撮像素子ホルダ５４が装着されている。撮像素子ホルダ５４には、基板５６が装着されている。基板５６にはＣＣＤ（撮像素子）５８が実装されている。ＣＣＤ５８の前側にはシールゴム５９が設けられており、シールゴム５９の更に前側にはローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）６０が配置されている。ローパスフィルタ６０の前部は、撮像素子ホルダ５４の保持部６２に当接している。

図２は、駆動装置３８によって、レバー４０が矢印Ａ方向に最も駆動された状態を示している。この状態では、羽根３４が図２中で最も下に位置しており、羽根３６が最も上に位置している。従って、図２に示すように、羽根３４の切欠き３４ｅと羽根３６の切欠き３６ｅとが離間し、絞り枠３２の開口３２ｆが開かれる。

一方、図２の状態から、レバー４０が矢印Ａと反対方向に駆動されると、羽根３４、羽根３６によって形成される開口が小さくなる。そして、ＮＤフィルタ５０，５２の位置が光軸Ｐに近接する。従って、開口の面積が縮小することによって光量が低減されるとともに、開口内でＮＤフィルタが占有する面積の比率が増加するため、絞り機構３０を通過する光量が低減される。

この際、ＮＤフィルタ５０，５２によって光量が低減されるため、ＮＤフィルタ５０，５２を設けていない場合と比較すると、羽根３４、羽根３６によって形成される開口をより大きくした状態で、同一の光量をＣＣＤ５９へ入射させることができる。従って、開口をより開くことができ、光が絞りを通過する際に発生する回折現象を低減することができる。

ローパスフィルタ６０の前側には、フィルタ機構６４が配置されている。図３は、フィルタ機構６４の構成を示す模式図であって、フィルタ機構６４を被写体側から見た状態を示している。図３に示すように、フィルタ機構６４は、クリアフィルタ６４ａ、ＩＲカットフィルタ６４ｂ、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃの３つのフィルタを備えている。これらの３つのフィルタは、基材６４ｄに設けられている。これらの３つのフィルタの切換えは、駆動装置６６によって行われる。

クリアフィルタ６４ａは、ほぼ無色の素ガラスに反射防止膜を蒸着した光学フィルタであって、入射した光線をＣＣＤ５８へ素通しさせるフィルタである。クリアフィルタ６４ａは、主に夜間など低輝度被写体の撮影時に使用される。

ＩＲカットフィルタ６４ｂは、通常の日中の撮影時などに使用されるフィルタであって、赤外光をカットする機能を備えている。

ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃは、ＩＲカットフィルタの機能にＮＤフィルタ（減光フィルタ）の機能が付加された複合フィルタである。図３に示すように、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃは、全域がＩＲカットフィルタの機能を有しており、更に、全体のほぼ半分の領域にＮＤフィルタの機能が付加されている。図３では、ＩＲカットフィルタが全域に構成され、更に、全体の半分の領域にＮＤフィルタが重ねて装着された構成を示しているが、ＩＲカットフィルタとＮＤフィルタを離間させて光軸方向に並べて配置しても良い。

駆動装置６６は、ステッピングモータによって構成される。駆動装置６６の駆動軸６６ａにはピニオンギヤ６６ｂが設けられており、ピニオンギヤ６６ｂは基材６４ｄに設けられたラック６４ｅと係合している。従って、駆動装置６６が駆動されると、基材６４ｄがその長手方向に駆動される。基材６４ｄは、クリアフィルタ６４ａ、ＩＲカットフィルタ６４ｂ、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃのいずれかの中心がレンズ装置の光軸Ｐと一致する位置に駆動される。

基材６４ｄと隣接して、基材６４ｄの初期位置を検出するためのリセットスイッチ６８が設けられている。リセットスイッチ６８は、基材６４ｄの位置が初期位置に設定された場合にオンするスイッチである。リセットスイッチ６８は、基材６４ｄの突起６４ｆの位置を光学的に読み取るセンサによって構成される。基材６４ｄの初期位置は、例えば、ＩＲカットフィルタ６４ｂが光軸Ｐ上に配置された位置とすることができる。従って、リセットスイッチ６８のオン／オフ状態に基づいて、ＩＲカットフィルタ６４ｂを光軸Ｐ上に配置することができる。また、初期位置から所定方向へ所定ステップ数だけ駆動装置６６を駆動することで、クリアフィルタ６４ａ、またはＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃを光軸Ｐ上に配置することができる。

駆動装置６６、およびリセットスイッチ６８は、制御部７０と接続されている。また、制御部７０には、ＣＣＤ５８、駆動装置３８が接続されている。更に、制御部７０には、絞りのＦナンバーを検出するためのホール素子の出力が入力される。制御部７０は、ＣＣＤ５８への入射光量、ホール素子の出力に応じて、駆動装置３８、および駆動装置６６を駆動することができる。

このように構成された本実施形態のレンズ装置１０では、日中などに比較的明るい場所で撮影を行う場合は、ＩＲカットフィルタ６４ｂが光軸Ｐの位置に配置され、レンズ装置１０に入射した光線から赤外光がカットされる。また、夜間などに暗い場所で撮影を行う場合は、クリアフィルタ６４ａが光軸Ｐの位置に配置される。また、日中などに高輝度被写体を撮影する場合は、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃが光軸Ｐの位置に配置される。

図４は、被写体の輝度に応じてフィルタ６４ａ，６４ｂ，６４ｃが切換えられる様子を示す模式図である。図４において、縦軸は、Ｆナンバーを検出するホール素子の出力電圧を示しており、横軸は、被写体の輝度を示している。また、図５は、ホール素子の出力電圧とＦナンバーとの関係を示している。図５に示すように、ホール素子の出力電圧が大きくなるほど、Ｆナンバーの値も大きくなり、絞りの開口が小さくなる。

図４に示すように、低輝度の被写体を撮影する場合は、クリアフィルタ６４ａが光軸Ｐの位置に配置される。この状態で被写体の輝度が高くなると、輝度に応じて絞り機構３０の開口が小さくなり、ホール素子の出力電圧（Ｆナンバー値）が増加する。そして、Ｆナンバーが第１の所定値に到達すると、クリアフィルタ６４ａからＩＲカットフィルタ６４ｂへの切換えが行われる。これにより、ＩＲカットフィルタ６４ｂが光軸Ｐの位置に配置され、ＣＣＤ５８へ照射される光量が低下するため、絞り機構３０の開口が開かれる。フィルタを切換えた直後のＦナンバーの値は、第２の所定値となる。

ＩＲカットフィルタ６４ｂが光軸Ｐの位置に配置された状態で、被写体の輝度が高くなると、輝度に応じて絞り機構３０の開口が小さくなり、Ｆナンバーの値が増加する。そして、Ｆナンバーが第１の所定値に到達すると、ＩＲカットフィルタ６４ｂからＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃへの切換えが行われる。これにより、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃが光軸Ｐの位置に配置され、ＣＣＤ５８へ照射される光量が低下するため、絞り機構３０の開口が開かれる。フィルタを切換えた直後のＦナンバーの値は第２の所定値となる。そして、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃが光軸Ｐの位置に配置された状態で、被写体の輝度が更に高くなると、輝度に応じて絞り機構３０の開口が小さくなり、Ｆナンバーの値が増加する。

以下、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃを光軸Ｐの位置に配置した状態で高輝度の被写体を撮影する場合について詳細に説明する。高輝度被写体を撮影する条件は、通常、日中の撮影条件であり、赤外線をカットする必要がある。上述したように、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃは、ＩＲカットフィルタの機能にＮＤフィルタの機能が付加されて構成されている。従って、高輝度被写体を撮影する場合においても、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃによって赤外光を確実にカットすることができる。

また、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃは、全領域のほぼ半分の領域にＮＤフィルタが設けられている。このため、高輝度被写体を撮影する場合に、レンズ装置１０に入射した光線の光量は、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃにおいて低減される。

また、高輝度被写体の撮影時には、ＣＣＤ５８に照射される光量を低下させるため、絞り機構３０の開口が小さくなるように羽根３４、羽根３６が閉じられる。従って、絞り機構３０の羽根３４，３６、およびＮＤフィルタ５０，５２によっても光量が低減される。

このように、本実施形態によれば、フィルタ機構６４のＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃと、絞り機構３０の双方によって光量を低減することができる。このため、絞りのみで光量を低減する場合に比べて、絞りの開口径をより拡げることが可能となる。従って、高輝度被写体の撮影時において、絞りを通過する光線に回折現象が発生することを抑止できる。

また、フィルタ機構６４のＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃと、絞り機構３０の双方によって光量を低減することができるため、ＣＣＤ５８に照射される光量を十分に低減することができる。従って、ＣＣＤ５８に直接照射される光量を低下させることができ、電子シャッターによるスミアの発生を確実に抑止することが可能となる。好適には、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃにおけるＮＤフィルタの濃度とＮＤフィルタ５０，５２の濃度を加えて得られる値は、従来の絞り機構におけるＮＤフィルタの濃度よりも濃くすることが望ましい。これにより、絞り機構のみで光量を低減する従来のレンズ装置に場合に比べて、ＣＣＤ５８に入射する光量を確実に低下させることができ、絞りの開口をより大きくすることが可能となる。従って、絞りを通過する光線に回折現象が発生することを抑止することが可能となる。

また、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃを設けていない場合は、レンズ装置１０内における減光は絞り機構３０のみで行う必要があるが、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃを設けたことによって、絞り機構３０における光量の低減量の一部を、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃに負担させることができる。従って、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃを設けていない場合に比べて、ＮＤフィルタ５０，５２の濃度をより薄くすることが可能となる。これにより、絞りを開放で撮影する場合に、ＮＤフィルタ５０，５２による光量の低下を最小限に抑えることが可能となる。従って、特に夜間など暗所での撮影において、ＮＤフィルタ５０，５２による光量の低下を確実に抑えることができ、撮影可能な最低被写体照度を低下させることが可能となる。

特に、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃは、低輝度被写体を撮影する場合には使用されないため、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃのＮＤフィルタを十分に濃くした場合であっても、撮影可能な最低被写体照度が変化することはない。従って、撮影可能な最低被写体照度は十分に低下させた状態で、高輝度被写体の撮影時に十分な減光を行うことが可能となる。

また、ＩＣＣＤカメラなどの高感度なカメラで高輝度被写体を撮影する場合においても、高輝度被写体を撮影する際にＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃに切換えることで光量を低下させることができ、電子シャッターの高速側の限界速度に到達しにくくすることができる。従って、絞りの開口をできるだけ拡大することができ、回折現象の発生を抑止できる。

なお、図３の例では、基材６４ｄにクリアフィルタ６４ａ、ＩＲカットフィルタ６４ｂ、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃの３つを設けたが、基材６４ｄにクリアフィルタ６４ａ、ＩＲカットフィルタ６４ｂの２つのみを設け、光軸Ｐの位置に出し入れが可能な別体のＮＤフィルタを設けても良い。この場合、高輝度被写体の撮影時には、ＩＲカットフィルタ６４ｂを光軸Ｐの位置に配置するとともに、ＩＲカットフィルタ６４ｂと重なるように別体のＮＤフィルタを配置することで、光量を低減することができる。また、高輝度被写体以外を撮影する場合は、ＮＤフィルタを光軸Ｐの位置から退避させることで、クリアフィルタ６４ａまたはＩＲカットフィルタ６４ｂのみを使用して撮影を行うことができる。

次に、図６及び図７のフローチャートに基づいて、本実施形態のレンズ装置における処理の手順について説明する。最初に、図６のフローチャートの処理を説明する。図６のフローチャートは、高輝度被写体を撮影する場合、および高輝度被写体から通常の輝度の被写体へ移行した場合の処理を示している。

先ず、ステップＳ１では、高輝度被写体の撮影が開始される。ここで、ステップＳ１では、フィルタ機構６４が初期状態に設定され、ＩＲカットフィルタ６４ｂが光軸Ｐの位置に配置されているものとする。次のステップＳ２では、被写体の輝度が比較的高いことをＣＣＤ５８が検知し、絞りが小絞り側に駆動される。

ステップＳ３では、絞り機構３０に設けられたホール素子によってＦナンバーが検出され、次のステップＳ４では、制御部７０にＦナンバーの情報が送られる。次のステップＳ５では、制御部７０においてＦナンバーが第１の所定値以上であるか否かが判定され、Ｆナンバーが第１の所定値以上の場合はステップＳ６へ進む。ここで、第１の所定値は、例えばＦ８とされる。

ステップＳ６進んだ場合は、Ｆナンバーが第１の所定値（Ｆ８）以上であるため、絞りを十分に絞る必要があり、被写体の輝度が高輝度であると判断される。従って、ステップＳ６では、フィルタを切換えるために、駆動装置６６の回転方向、回転角が求められ、駆動装置６６へ回転方向、回転角が指令される。これらの指令は制御部７０によって行われる。

一方、Ｆナンバーが第１の所定値よりも小さい場合は、被写体の輝度が高輝度ではないと判断し、処理を終了する(RETURN)。この場合は、フィルタを切換えることなく、ＩＲカットフィルタ６４ｂによる撮影が行われる。

ステップＳ７では、ステップＳ６における回転方向、回転角の指令を受けて、駆動装置６６が図３中の矢印Ｂ方向にステップ回転され、フィルタ機構６４によるフィルタの切換えが行われる。ここでは、ＩＲカットフィルタ６４ｂからＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃへの切換えが行われる。

次のステップＳ８では、ＩＲカットフィルタ６４ｂからＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃへ切換えられたことにより、ＣＣＤ５８に照射される光量が低下するため、フィルタが切換えられる以前よりも絞りが開かれる。次のステップＳ９では、絞り機構３０に設けられたホール素子によってＦナンバーが検出される。

ステップＳ９の状態では、高輝度の被写体に適合するようにフィルタがＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃへ切換えられ、フィルタを切換える前よりも絞りがより開かれている。従って、この状態で撮影を行うことで、ＩＲカットフィルタ６４ｂで撮影を行う場合に比べて、絞りをより開いた状態で撮影を行うことが可能となる。これにより、光が絞りを通過する際に発生する回折を最小限に抑えることが可能となる。

ステップＳ９以降は、ステップＳ１０で被写体の輝度が高輝度から通常の輝度に変化した場合の処理について説明する。先ずステップＳ１０では、高輝度被写体から通常の輝度の被写体に移行する。次のステップＳ１１では、被写体が通常の輝度であることをＣＣＤ５８が検知し、絞りが開放側へ駆動される。

次のステップＳ１２では、絞り機構３０に設けられたホール素子によってＦナンバーが検出され、次のステップＳ１３では、制御部７０にＦナンバーの情報が送られる。次のステップＳ１４では、Ｆナンバーが上述した第２の所定値よりも小さいか否かが判定され、Ｆナンバーが第２の所定値よりも小さい場合はステップＳ１５へ進む。ここで、第２の所定値は、例えばＦ２とされる。

ステップＳ１５へ進んだ場合は、Ｆナンバーが第２の所定値よりも小さいため、被写体の輝度が高輝度ではないと判断される。従って、ステップＳ１５では、フィルタを切換えるために、駆動装置６６の回転方向、回転角が求められ、駆動装置６６へ回転角が指令される。

一方、Ｆナンバーが第２の所定値以上の場合は、被写体の輝度が高輝度であると判断し、処理を終了する(RETURN)。この場合は、フィルタを切換えることなく、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃによる撮影が行われる。

ステップＳ１６では、ステップＳ１５における回転方向、回転角の指令を受けて、駆動装置６６が図３中の矢印Ｃ方向にステップ回転され、フィルタ機構６４によるフィルタの切換えが行われる。ここでは、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃからＩＲカットフィルタ６４ｂへの切換えが行われる。

次のステップＳ１７では、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃからＩＲカットフィルタ６４ｂへ切換えられたことにより、ＣＣＤ５８に照射される光量が増加するため、フィルタが切換えられる以前よりも絞りが閉じられる。

ステップＳ１７の状態では、通常の輝度の被写体に適合するようにフィルタがＩＲカットフィルタ６４ｂへ切換えられている。従って、ＩＲカットフィルタ６４ｂにより赤外光をカットした状態で通常の撮影を行うことが可能となる。

次に、図７のフローチャートの処理を説明する。図７のフローチャートは、低輝度の被写体を撮影する場合、および低輝度被写体から通常の輝度の被写体へ移行した場合の処理を示している。

先ず、ステップＳ２１では、低輝度被写体の撮影が開始される。ここで、ステップＳ２１の初期状態では、フィルタ機構６４が初期状態に設定され、ＩＲカットフィルタ６４ｂが光軸Ｐの位置に配置されているものとする。次のステップＳ２２では、被写体の輝度が比較的低いことをＣＣＤ５８が検知し、絞りが開放側に駆動される。

ステップＳ２３では、絞り機構３０に設けられたホール素子によってＦナンバーが検出され、次のステップＳ２４では、制御部７０にＦナンバーの情報が送られる。次のステップＳ２５では、制御部７０においてＦナンバーが第２の所定値以下であるか否かが判定され、Ｆナンバーが第２の所定値以下の場合はステップＳ２６へ進む。

ステップＳ２６へ進んだ場合は、Ｆナンバーが第２の所定値以下であるため、被写体の輝度が低輝度であると判断される。従って、ステップＳ２６では、フィルタを切換えるために、駆動装置６６の回転方向、回転角が求められ、駆動装置６６へ回転方向、回転角が指令される。

一方、Ｆナンバーが第２の所定値よりも大きい場合は、被写体の輝度が低輝度ではないと判断し、処理を終了する(RETURN)。この場合は、フィルタを切換えることなく、ＩＲカットフィルタ６４ｂによる撮影が行われる。

次のステップＳ２７では、ステップＳ２６における回転方向、回転角の指令を受けて、駆動装置６６が図３中の矢印Ｃ方向にステップ回転され、フィルタ機構６４によるフィルタの切換えが行われる。ここでは、ＩＲカットフィルタ６４ｂからクリアフィルタ６４ａへの切換えが行われる。

次のステップＳ２８では、ＩＲカットフィルタ６４ｂからクリアフィルタ６４ａへ切換えたことにより、ＣＣＤ５８に照射される光量が増加するため、フィルタが切換えられる以前よりも絞りが絞られる。次のステップＳ２９では、絞り機構３０に設けられたホール素子によってＦナンバーが検出される。

ステップＳ２９の状態では、低輝度の被写体に適合するようにフィルタがクリアフィルタ６４ａへ切換えられている。従って、光量の低下を抑えるとともに、赤外光をクリアフィルタ６４ａに透過させることができ、暗所での撮影など、低輝度被写体を確実に撮影することができる。

ステップＳ２９以降は、ステップＳ３０で被写体の輝度が低輝度から通常の輝度に変化した場合の処理について説明する。先ずステップＳ３０では、低輝度被写体から通常の輝度の被写体へ移行する。次のステップＳ３１では、被写体が通常の輝度であることをＣＣＤ５８が検知し、絞りが小絞り側へ駆動される。

次のステップＳ３２では、絞り機構３０に設けられたホール素子によってＦナンバーが検出され、次のステップＳ３３では、制御部７０にＦナンバーの情報が送られる。次のステップＳ３４では、Ｆナンバーが第１の所定値（Ｆ８）よりも大きいか否かが判定され、Ｆナンバーが第１の所定値より大きい場合はステップＳ３５へ進む。

ステップＳ３５へ進んだ場合は、Ｆナンバーが第１の所定値より大きいため、被写体の輝度が低輝度ではないと判断される。従って、ステップＳ３５では、フィルタを切換えるために、駆動装置６６の回転方向、回転角が算出され、駆動装置６６へ回転方向、回転角が指令される。

一方、Ｆナンバーが第１の所定値以下の場合は、被写体の輝度が低輝度であると判断し、処理を終了する(RETURN)。この場合は、フィルタを切換えることなく、クリアフィルタ６４ａによる撮影が行われる。

次のステップＳ３６では、ステップＳ３５における回転方向、回転角の指令を受けて、駆動装置６６が図３中の矢印Ｂ方向にステップ回転され、フィルタ機構６４によるフィルタの切換えが行われる。ここでは、クリアフィルタ６４ａからＩＲカットフィルタ６４ｂへの切換えが行われる。

次のステップＳ３７では、クリアフィルタ６４ａからＩＲカットフィルタ６４ｂへ切換えられたことにより、ＣＣＤ５８に照射される光量が減少するため、フィルタが切換えられる以前よりも絞りが開かれる。

ステップＳ３７の状態では、通常の輝度の被写体に適合するようにフィルタがＩＲカットフィルタ６４ｂへ切換えられている。従って、ＩＲカットフィルタ６４ｂによって赤外光をカットした状態で通常の撮影を行うことが可能となる。

なお、上述した説明では、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃからＩＲカットフィルタ６４ｂへの切換えが行われるＦナンバーと、ＩＲカットフィルタ６４ｂからクリアフィルタ６４ａへの切換えが行われるＦナンバーを同一の値（第２の所定値）としているが、異なる値としても構わない。

以上説明したように本実施形態によれば、高輝度被写体の撮影時に、光軸Ｐ上にＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃを配置するため、ＩＲカット＋ＮＤフィルタ６４ｃが備えるＮＤフィルタと、絞り機構３０の双方によって光量を低減することが可能となる。従って、絞り機構のみで光量を低減する場合に比べて、より光量を低減することができるため、絞りの開口を拡げることができ、回折現象の発生を抑止することができる。また、絞り機構３０に設けられるＮＤフィルタ５０，５２の濃度を薄くすることができるため、低輝度被写体の撮影時に光量の低下を抑えることができ、撮影可能な最低被写体照度を低下させることが可能となる。

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説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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了解される。

本発明の一実施形態に係るレンズ装置（鏡筒）を示す図であって、光軸Ｐに沿った断面を示す断面図である。 絞り機構の平面構成を示す図であって、絞り機構を被写体側から見た状態を示す模式図である。 フィルタ機構の構成を示す図であって、フィルタ機構を被写体側から見た状態を示す模式図である。 被写体の輝度に応じてフィルタが切換えられる様子を示す模式図である。 ホール素子の出力電圧とＦナンバーとの関係を示す模式図である。 レンズ装置における処理の手順を示すフローチャートである。 レンズ装置における処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２２ フォーカスレンズ（群）
２６ ズームレンズ（群）
３０ 絞り機構
５８ ＣＣＤ
６４ フィルタ機構
６４ａ クリアフィルタ
６４ｂ ＩＲカットフィルタ
６４ｃ ＩＲカット＋ＮＤフィルタ
６６ 駆動装置

Claims (4)

1. 入射した光束を撮像素子上に結像させる結像光学系と；
   前記結像光学系に設けられた絞り機構と；
   前記撮像素子の被写体側に設けられ、前記結像光学系に入射した光束が通過するフィルタ部と、を備え；
   前記フィルタ部は、少なくとも赤外線カットフィルタ及び減光フィルタを有し；
   高輝度被写体の撮影時に、赤外線カットフィルタ及び減光フィルタを共に光束の通過範囲に配置するフィルタ切換機構を備えることを特徴とする、レンズ装置。
2. 前記フィルタ部は：
   赤外線カットフィルタと；
   赤外線カットフィルタ及び減光フィルタが重ね合わされて一体に構成された複合フィルタと、を有し；
   前記フィルタ切換機構は、高輝度被写体の撮影時に、前記複合フィルタを光束の通過範囲に配置することを特徴とする、請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記絞り機構のＦナンバーを取得するＦナンバー取得部を有し；
   前記フィルタ切換機構は、Ｆナンバーが第１の所定値以下であり且つ第２の所定値以上の場合は、前記複合フィルタを光束の通過範囲から退避させ、前記赤外線カットフィルタを光束の通過範囲に配置することを特徴とする、請求項２に記載のレンズ装置。
4. 前記フィルタ部は、光束を素通しさせるクリアフィルタを更に有し；
   前記フィルタ切換機構は、Ｆナンバーが前記第２の所定値未満の場合は、前記クリアフィルタを光束の通過範囲に配置することを特徴とする、請求項３に記載のレンズ装置。

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