JP2008224719A - レンズ鏡胴及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影画角外からの撮像光学系への入射光がレンズ鏡胴内壁で反射しても、撮影画質に影響を与えず、高コントラストの画像の得られるレンズ鏡胴及び撮像装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも２群以上のレンズ群で構成された変倍可能な撮像光学系と、被写体像を光電変換する撮像素子と、を有するレンズ鏡胴において、撮像光学系のうち、最も物体側に位置する第１レンズ群よりも後方に偏光フィルタを配置したレンズ鏡胴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、変倍撮像光学系を内包するレンズ鏡胴に関するものである。

従来より、レンズ鏡胴においては、撮影画角外の近傍に高輝度の物体（例えば、太陽）がある場合、該物体からの光束が被写体側のレンズ群を通過した後、鏡胴の内壁面に達し、該内壁面で反射して撮影画像のコントラスト低下を引き起こす問題があった。このような問題の対策としては、鏡胴の内壁面に植毛シートを貼り付けたり、断面を階段状に形成したりすることで反射光量を削減することが行われていた。

一方、被写体側からの反射光を遮断するものとして偏光フィルタが知られており、撮影レンズ前面に取り付けて、水面やガラス面からの反射光等を遮断する撮影法が知られている。

このような偏光フィルタによる反射光の遮断を利用したものとして、自己撮影のフレーミング用の凸面ハーフミラーと、円偏光フィルタを対にして、撮影レンズの前方に取り付けるものがある（例えば、特許文献１参照）。これに用いられる円偏光フィルタは、撮影レンズ前面と凸面ハーフミラーの内面の間で発生する反射光が撮像素子方向へ向かうのを遮断するものである。
特開平７−２６４４４８号公報

近年、ビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置は、更なる小型化が進められ、これに伴い搭載される撮像光学系及びこれを保持する鏡胴も小型化が著しい。このためレンズ鏡胴の内壁面は、撮影光束の光線経路に対し充分な余裕のないものとなっている。

このように、レンズ鏡胴の内壁面が撮影光束の光線経路に接近すると、撮影画角を僅かに外れた方向から撮像光学系に入射する光束（不要光）は、容易にレンズ鏡胴内壁面に達することになる。これに対し、従来のような植毛シートや階段状断面の処理だけでは解消できず、撮像面へ到達する不要光量が増大し、画像のコントラスト低下やゴーストが発生し、問題となる。

また、撮像光学系は変倍可能なズームレンズの搭載が一般化している。ズームレンズは、構成する所定のレンズ群を移動させ、レンズ群の間隔を変化させることで変倍を行うものである。このため、焦点距離によってはレンズ群が大きく離間する状態となる。このような、レンズ群が大きく離間した状態では内壁面が光軸側に広く露呈し、最も物体側に位置するレンズ群に入射した撮影画角外からの光は、この光軸側に露呈した内壁面で反射することになり、画像のコントラスト低下やゴーストを発生させ、画質を低下させる問題となる。

上記特許文献１に記載のカメラの円偏光フィルタは、カメラに搭載された撮像光学系の光学面で発生した反射光が、アタッチメントの物体側に配置された凸面ハーフミラーの内面で反射し撮像素子方向へ向かうのを遮断するものである。このため、撮影画角外からの入射光が、円偏光フィルタを通過した後、光軸側に露呈した内壁面で反射する光に対しては無力である。

本発明は上記問題に鑑み、撮影画角外からの撮像光学系への入射光がレンズ鏡胴内壁で反射しても、撮影画質に影響を与えず、高コントラストの画像の得られるレンズ鏡胴及び撮像装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．少なくとも２群以上のレンズ群で構成された変倍可能な撮像光学系と、該撮像光学系中に配置された絞りユニットと、前記撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、を有するレンズ鏡胴において、前記絞りユニットに偏光フィルタを配置したことを特徴とするレンズ鏡胴。

２．前記偏光フィルタは、前記絞りユニットの絞り羽根に固着され、該絞り羽根で形成される開口の少なくとも一部を覆うように配置されていることを特徴とする１に記載のレンズ鏡胴。

３．前記偏光フィルタとＮＤフィルタが重ねて配置されていることを特徴とする２に記載のレンズ鏡胴。

４．少なくとも２群以上のレンズ群で構成された変倍可能な撮像光学系と、該撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、を有するレンズ鏡胴において、
前記撮像光学系のうち、最も物体側に位置する第１レンズ群の後方で、変倍時に移動する第２レンズ群に偏光フィルタが配置されていることを特徴とするレンズ鏡胴。

５．少なくとも２群以上のレンズ群で構成された変倍可能な撮像光学系と、該撮像光学系中に配置された絞りユニットと、前記撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、を有するレンズ鏡胴において、前記撮像光学系は前記絞りユニットの後方にレンズ群を有し、前記絞りユニットの後方のレンズ群に偏光フィルタを配置したことを特徴とするレンズ鏡胴。

６．前記撮像素子の前方にオプチカルローパスフィルタを有し、前記偏光フィルタは直線偏光フィルタと１／４波長板で構成された円偏光フィルタであることを特徴とする１〜５のいずれかに記載のレンズ鏡胴。

７．１〜６のいずれかに記載のレンズ鏡胴を有することを特徴とする撮像装置。

８．前記偏光フィルタの偏光軸が前記撮像装置を使用する際の鉛直方向に設定されていることを特徴とする７に記載の撮像装置。

９．前記レンズ鏡胴の断面が矩形形状であり、前記偏光フィルタの偏光軸が前記矩形形状の短辺方向に設定されていることを特徴とする７に記載の撮像装置。

本発明によれば、撮影画角外からの撮像光学系への入射光がレンズ鏡胴内壁で反射しても、撮影画質に影響を与えず、高いコントラストの画像が得られるレンズ鏡胴及び撮像装置を提供することが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る撮像装置であるビデオカメラ１の外観の一例を示す斜視図である。

同図に示すビデオカメラ１は、撮像光学系１０、モニター２６、記録部２８、マイク２９、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２２、ＥＶＦの接眼部２３等を備えている。３１はシーソー式のズームスイッチであり、３１Ｗ側を押圧するとズーム撮像光学系１０は広角方向にズーミングし、３１Ｔ側を押圧するとズーム撮像光学系１０は望遠方向にズーミングする。記録部２８は、画像の記録部であり、例えば光ディスク等に記録できるようになっている。記録部２８はハードディスク、カード型メモリ等に記録するものであっても良い。

図２は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴５０の一例を示す図である。同図（ａ）はレンズ鏡胴５０の正面図、同図（ｂ）及び（ｃ）は同図（ａ）に示すＡ−Ｂ線で切断した断面図である。同図（ｂ）はワイド（広角）端時の状態を示し、同図（ｃ）はテレ（望遠）端時の状態を示している。

同図に示す撮像光学系１０は、第１レンズ群５１、第２レンズ群５２、第３レンズ群５３、第４レンズ群５４で構成されている。第２レンズ群５２と第３レンズ群５３の間には、絞り羽根を有した絞りユニット７０が配置される。同図に示す撮像光学系１０は正負正正の４群ズーム撮像光学系である。

第２レンズ群５２と第４レンズ群５４は、変倍のために移動するレンズ群である。第２レンズ群５２は第２レンズ群鏡枠５２ｋに支持され、第４レンズ群５４は第４レンズ群鏡枠５４ｋに支持されており、それぞれ２本のガイド軸６１、６２に沿って光軸Ｏ方向に移動可能になっている。第２レンズ群鏡枠５２ｋはステッピングモータ６２により、第４レンズ群鏡枠５４ｋはステッピングモータ６４により移動させられるようになっている。

５５は赤外光カットフィルタとオプチカルローパスフィルタが積層された光学フィルタであり、５６は撮像素子である。

第１レンズ群５１、第３レンズ群５３、光学フィルタ５５、撮像素子５６、絞りユニット７０、ガイド軸６１、６２、は、主胴６０に固定されている。

同図（ｂ）の如く、ワイド端時は第２レンズ群５２は第１レンズ群５１に近接した位置にあり、長焦点になるに従い絞りユニット７０に接近する方向に移動し、同図（ｃ）に示すテレ端では絞りユニット７０に近接した位置となる。第４レンズ群５４は、第２レンズ群５２の移動に伴う焦点位置補正のため、同図（ｂ）に示す位置から同図（ｃ）に示す位置まで移動する。

６５はフォトインタラプタ或いはフォトリフレクタ等のフォトセンサであり、第２レンズ群鏡枠５２ｋの初期位置設定に用いられるものである。６６は同様にフォトセンサであり、第４レンズ群鏡枠５４ｋの初期位置設定に用いられるものである。

図３は、図２（ａ）に示すＣ−Ｄ線で切断したレンズ鏡胴５０のテレ端時の状態を示す断面図である。以降の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材は同符号を付与して説明する。

本例においてはテレ状態で、第１レンズ群５１と第２レンズ群５２が大きく離間した状態となる。

レンズ鏡胴５０は、例えば図２（ａ）に示すＦ側を図１に示すビデオカメラ１の上面側になるように配置されているとする。このとき、撮影画角外の上方に高輝度物体（例えば太陽）がある場合、この高輝度物体からの光束Ｅは第２レンズ群５２に入射し、第１レンズ群５１と第２レンズ群５２の間の主胴６０の内壁に達する。この主胴６０の内壁に達した光束Ｅは、主胴６０の内壁面で反射し、第２レンズ群５２に入射する。この反射光束は、紙面表裏方向に振動する直線偏光した光となる。

この第２レンズ群５２に入射した光束Ｅは、第２レンズ群５２を通過し、絞りユニット７０の絞り面の主に光軸Ｏの上部側に達する。ここで光束Ｅは、絞り羽根で形成される開口の一部を覆うように配置されている、紙面上下方向の偏光軸を有する直線偏光フィルタと１／４波長板で構成された、所謂円偏光フィルタの直線偏光フィルタ部により遮断される。

一方、第１レンズ群５１と第２レンズ群５２を通過した撮影画角内の光束のうち、円偏光フィルタ部を通る光束は、紙面上下方向に振動する光束が直線偏光フィルタを通過し、更に１／４波長板で円偏波されて第３レンズ群５３に入射する。

以下、絞りユニット７０について、より詳しく説明する。

図４は、絞りユニット７０を示す図である。同図（ａ）は絞りユニット７０全体の斜視図、同図（ｂ）は絞り羽根を示す斜視図である。

同図（ａ）に示す絞りユニット７０は、電源供給により回転するアクチュエータであるメーター部７３と、このメーター部７３により回動するアーム７４と、アーム７４に係合しアーム７４の動作により移動する第１の絞り羽根７１、第２の絞り羽根７２、及び第１の絞り羽根７１に固着された円偏光フィルタ７５で構成されている。この円偏光フィルタ７５は、直線偏光フィルタと１／４波長板で構成されており、被写体側に直線偏光フィルタ、撮像素子側に１／４波長板が配置されている。

図示の如く、円偏光フィルタ７５は、第１の絞り羽根７１、第２の絞り羽根７２により形成された略円形の開口部７６（図示は開放状態）で、開口部７６の一部を覆うように形成され、第１の絞り羽根７１の移動に伴って移動する。

開口部７６は、同図（ａ）に示す略円形の状態から、第１の絞り羽根７１、第２の絞り羽根７２が、同図（ｂ）に示す矢印方向に移動して開口部面積を変化させ、撮像素子への入射光量を調定するようになっている。

図５は、第１の絞り羽根７１、第２の絞り羽根７２の移動に伴う開口部７６の変化を示す図である。同図（ａ）は開放状態、同図（ｂ）は中間の絞り状態、同図（ｃ）は小絞りの状態を示している。

同図（ａ）に示す開放及び同図（ｂ）に示す中間の絞り状態では、円偏光フィルタ７５は開口部７６の光軸Ｏの上部側の一部を覆っている。また、同図（ｃ）に示す小絞り状態では、円偏光フィルタ７５は小面積の開口部７６の全体を覆うようになる。

図６は、図３に示す断面図から第１レンズ群５１〜絞りユニット７０までを抜き出して拡大した部分拡大断面図である。

同図に示すように、撮影画面外上方にある太陽や蛍光灯等の高輝度物体から来る光束の主胴６０での不要反射光束は、第１の絞り羽根７１に固着された円偏光フィルタ７５により遮断される。

一方、撮影画角内の光束のうち、円偏光フィルタ７５を通る光束は、紙面上下方向に振動する光束は直線偏光フィルタを通過し、更に１／４波長板で円偏波されて第３レンズ群５３に入射する。また、撮影画角内の光束のうち、円偏光フィルタ７５を通らない光束は、そのまま第３レンズ群５３に入射する。

このように、開放及び中間絞り状態においては、主胴６０の内壁で反射した後、絞り面の光軸Ｏの上部側に到達する、撮影画面外上方にある太陽や蛍光灯等の高輝度物体からの不要反射光束を遮断することができ、逆光時でも高コントラストの画像が得られるようになる。更に、開放及び中間絞り状態においては、円偏光フィルタが開口の一部を覆うようにすることで、円偏光フィルタによる撮影画角内光束の光量損失を抑えることができ、低輝度下における撮影にも支障のないものとすることができる。

また、小絞り状態においては、円偏光フィルタが開口の全部を覆うようになる。このため、円偏光フィルタによる光量減に対応し、円偏光フィルタが無い場合よりも開口部の面積を大きくでき、回折作用による画質の劣化を抑制することができる。更に、回折作用による画質の劣化をより抑制するため、開口部の面積をより大きく確保する場合には、円偏光フィルタにＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを重ねた構成とすればよい。

なお、絞り羽根に固着するのでなく、開口部全面を覆うように、絞りユニットの構成部材に円偏光フィルタを固定配置してもよい。

以上が、絞りユニット７０内に偏光フィルタを配置した例である。なお、上記の説明では、ギロチンタイプの絞り羽根で説明したが、これに限るものでなく、軸周りに回動する複数枚の羽根を用いた絞りユニットにも適用可能である。

即ち、直線偏光フィルタの偏光軸を、ビデオカメラが通常に使用される際の鉛直方向に設定しておくことで、撮影画面外上方にある太陽や蛍光灯等の高輝度物体からの不要反射光束を適切に遮断することができるようになり、高コントラストの画像を得ることができるようになる。

以下、本実施の形態に係る偏光フィルタのその他の配置例について説明する。

図７は、第２レンズ群５２に円偏光フィルタ７５を配置した例を示す図である。

同図は、第２レンズ群５２の前面側に円偏光フィルタ７５を配置したものであり、このような構成でも、図示の如く、主胴６０の内壁で反射した撮影画面外上方にある太陽や蛍光灯等の高輝度物体からの不要光束を遮断することができる。また、第２レンズ群５２の前面側でなく、第２レンズ群５２を構成するレンズ間に配置してもよいし、第２レンズ群５２の後面側に配置しても同様の効果が得られる。

図８は、第３レンズ群５３に円偏光フィルタ７５を配置した例を示す図である。

同図は、第３レンズ群５３の後面側に円偏光フィルタ７５を配置したものであり、このような構成でも、図示の如く、主胴６０の内壁で反射した撮影画面外上方にある太陽や蛍光灯等の高輝度物体からの不要光束を遮断することができる。また、第３レンズ群５３の後面側でなく、第３レンズ群５３を構成するレンズ間に配置してもよいし、第３レンズ群５３の前面側に配置しても同様の効果が得られる。

また、レンズ鏡胴断面が略円形でなく略矩形形状の場合には、直線偏光フィルタの偏光軸を矩形形状の短辺方向に設定することが好ましい。即ち、上記の撮影画角外からの不要光束の内壁による反射は、光軸に近い内壁側に発生し易いため、偏光軸を矩形形状の短辺方向に設定することで、不要反射光束を適切に遮断することができるようになり、高コントラストの画像を得ることができるようになる。

なお、上記の説明では、撮像素子の前にオプチカルローパスフィルタの配置されたレンズ鏡胴を例に取り説明したが、オプチカルローパスフィルタを有しないレンズ鏡胴に適用する際には、所謂円偏光フィルタではなく、直線偏光フィルタのみでよい。また、４群ズーム撮像光学系の構成を例に取って説明したが、その他の例えば２群ズーム、３群ズーム、５群ズーム等の撮像光学系にも適用可能である。

また、撮像装置の例としてビデオカメラを例にとって説明したが、静止画撮影を主に行うデジタルカメラにも適用可能であるのは言うまでもない。

本実施の形態に係る撮像装置であるビデオカメラの外観の一例を示す斜視図である。 本実施の形態に係るレンズ鏡胴の一例を示す図である。 図２（ａ）に示すＣ−Ｄ線で切断したレンズ鏡胴のテレ端時の状態を示す断面図である。 絞りユニットを示す図である。 第１の絞り羽根、第２の絞り羽根の移動に伴う開口部の変化を示す図である。 図３に示す断面図から第１レンズ群〜絞りユニットまでを抜き出して拡大した部分拡大断面図である。 第２レンズ群に円偏光フィルタを配置した例を示す図である。 第３レンズ群に円偏光フィルタを配置した例を示す図である。

符号の説明

１ ビデオカメラ
１０ 撮像光学系
５０ レンズ鏡胴
５１ 第１レンズ群
５２ 第２レンズ群
５２ｋ 第２レンズ群鏡枠
５３ 第３レンズ群
５４ 第４レンズ群
５４ｋ 第４レンズ群鏡枠
５５ 光学フィルタ
５６ 撮像素子
６０ 主胴
６１、６２ ガイド軸
７０ 絞りユニット
７１ 第１の絞り羽根
７２ 第２の絞り羽根
７５ 円偏光フィルタ

Claims (9)

1. 少なくとも２群以上のレンズ群で構成された変倍可能な撮像光学系と、該撮像光学系中に配置された絞りユニットと、前記撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、を有するレンズ鏡胴において、
   前記絞りユニットに偏光フィルタを配置したことを特徴とするレンズ鏡胴。
2. 前記偏光フィルタは、前記絞りユニットの絞り羽根に固着され、該絞り羽根で形成される開口の少なくとも一部を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
3. 前記偏光フィルタとＮＤフィルタが重ねて配置されていることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡胴。
4. 少なくとも２群以上のレンズ群で構成された変倍可能な撮像光学系と、該撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、を有するレンズ鏡胴において、
   前記撮像光学系のうち、最も物体側に位置する第１レンズ群の後方で、変倍時に移動する第２レンズ群に偏光フィルタが配置されていることを特徴とするレンズ鏡胴。
5. 少なくとも２群以上のレンズ群で構成された変倍可能な撮像光学系と、該撮像光学系中に配置された絞りユニットと、前記撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、を有するレンズ鏡胴において、
   前記撮像光学系は前記絞りユニットの後方にレンズ群を有し、前記絞りユニットの後方のレンズ群に偏光フィルタを配置したことを特徴とするレンズ鏡胴。
6. 前記撮像素子の前方にオプチカルローパスフィルタを有し、前記偏光フィルタは直線偏光フィルタと１／４波長板で構成された円偏光フィルタであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ鏡胴。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズ鏡胴を有することを特徴とする撮像装置。
8. 前記偏光フィルタの偏光軸が前記撮像装置を使用する際の鉛直方向に設定されていることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記レンズ鏡胴の断面が矩形形状であり、前記偏光フィルタの偏光軸が前記矩形形状の短辺方向に設定されていることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。

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