JP2013054123A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラ本体とレンズ鏡筒の両方にＮＤフィルターが配置されている光学機器において光量の調整をより適切に行うこと
【解決手段】カメラ本体１０１は、光路に挿入および退避可能に設けられたカメラ側ＮＤフィルター１１９と、レンズ鏡筒１０２に設けられて光量を調節する絞り１２３のＦ値が第１の設定値よりも大きい場合にカメラ側ＮＤフィルターを前記光路に挿入させ、それでも絞りのＦ値が第１の設定値よりも大きい場合に、前記光路に挿入および退避可能に前記レンズ鏡筒に設けられたレンズ側ＮＤフィルター１２２を前記光路に更に挿入させるカメラＭＰＵ１１２と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、光学機器に関する。

特許文献１は、一眼レフデジタルカメラからミラーボックスを除去し、これによって空いたスペースに光量を低下させるＮＤフィルター（減光フィルタ）を設けたカメラを提案している。また、特許文献２は、ＮＤフィルターを内蔵した動画撮影に適したビデオ用交換レンズを提案している。

特開２０１０−０６６５６１号公報 特開２００７−３２２６３１号公報

従来、カメラ本体とレンズ鏡筒の両方にＮＤフィルターが配置された光学機器は提案されておらず、その場合にどちらのＮＤフィルターを優先的に使用すべきかについて検討がなされていなかった。レンズ側ＮＤフィルターはレンズ自体の小型化を図るためにＮＤフィルターの径を小さくし、所定の絞り口径以下の時にのみ使用可能とした構成が多く、使用上の制約がある場合がある。また、絞りの近傍に配置されているレンズ側のＮＤフィルターはゴーストを発生して画質の低下を招く虞がある。更に、被写体の光量が変化して絞りを所定の口径よりも開ける場合にレンズ側ＮＤフィルターを退避させる必要があり、動画撮影時に挿抜動作が頻繁に記録されてしまう。

本発明は、カメラ本体とレンズ鏡筒の両方にＮＤフィルターが配置されている光学機器において光量の調整をより適切に行うことを例示的な目的とする。

本発明の光学機器は、物体の光学像を光電変換する撮像素子と、前記物体からの光が前記撮像素子に至るまでに通る光路に挿入および退避可能に構成された第１のＮＤフィルターと、光量を調節する絞りのＦ値が第１の設定値よりも大きい場合に前記第１のＮＤフィルターを前記光路に挿入させ、それでも前記絞りのＦ値が前記第１の設定値よりも大きい場合に、前記光路に挿入および退避可能に前記第１のＮＤフィルターよりも前記絞りの近くに配置された第２のＮＤフィルターを前記光路に更に挿入させる制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、カメラ本体とレンズ鏡筒の両方にＮＤフィルターが配置されている光学機器において光量の調整をより適切に行うことができる。

本実施形態のカメラシステムのブロック図である。 図１に示すカメラ側ＮＤフィルターが光路（光軸）から退避した状態と光路（光軸）に挿入された状態を示す平面図である。 図１に示すレンズ側ＮＤフィルターが光路（光軸）から退避した状態と光路（光軸）に挿入された状態を示す平面図である。 図１に示すカメラＭＰＵがＮＤフィルターを光路に挿入させる際の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示すカメラＭＰＵがＮＤフィルターを光路から退避させる際の動作を説明するためのフローチャートである。

図１は、本実施形態のカメラシステム（撮像装置、光学機器）のブロック図である。カメラシステムはカメラ本体（撮像装置、光学機器）１０１と、それに着脱可能（装着可能）に固定される交換レンズ（レンズ鏡筒）１０２からなる。

被写体（物体）からの撮影光束は交換レンズ１０２の撮影光学系を通り、物体の光学像を光電変換する撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ）１１４面上に結像する。カメラ本体１０１に設けられたカメラＭＰＵ１１２は露光時間、絞りなどの撮影条件を決定する制御手段である。フォーカルプレーンシャッター１１５がシャッター駆動回路１１６により駆動される。撮影光学画像は、撮像素子１１４によって光電変換され撮像信号となる。

本実施形態は、従来の一眼レフカメラに設けられている物体からの光をファインダと焦点検出部に導くメインミラーとサブミラーからなるミラーボックスを除去したミラーレスのレンズ交換式カメラであるが、ミラーボックスを有する光学機器にも適用可能である。また、レンズ鏡筒はカメラ本体に一体であってもよい。

１１３はタイミングジェネレータであり、撮像素子１１４の蓄積動作、読み出し動作及びリセット動作などを制御する。１０９は撮像素子１１４の蓄積電荷ノイズを低減するＣＤＳ回路（２重相関サンプリング回路）、１１０は撮像信号を増幅するゲインコントロール回路である。１１１は増幅された撮像信号をアナログからデジタルの画像データへ変換するＡ／Ｄ変換器である。

１０８は映像信号処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器１１１でデジタル化された画像データに、フィルター処理、色変換処理及びガンマ処理などを行う。映像信号処理回路１０８で信号処理された画像信号はバッファメモリ１０５に格納され、ＬＣＤ１０６に表示されたり、着脱可能なメモリーカード１０４に記録されたりする。

ＥＶＦ１０３は電子ビューファインダーであり、カメラＭＰＵ１１２により制御され、ＬＣＤ１０６に表示する内容と同等のものが表示され、ユーザーが接眼部より覗いて使用する。操作部１０７はユーザーによって操作され、カメラの撮影モードの設定や、記録画像ファイルサイズの設定や、撮影時のレリーズを行うためのスイッチ類である。

交換レンズ１０２に設けられたレンズＭＰＵ１２７は交換レンズ１０２の各部を制御する他、インターフェース回路１１７、１２０を介して、カメラＭＰＵ１１２と通信をして、カメラＭＰＵ１１２によって制御される。カメラＭＰＵ１１２とレンズＭＰＵ１２７との間の通信では、カメラ本体１０１から交換レンズ１０２へフォーカス駆動命令を送信したり、カメラ本体１０１や交換レンズ１０２内部の動作状態や光学情報などのデータを送受信したりする。

カメラ側ＮＤフィルター１１９は、交換レンズ１０２とのマウントと撮像素子１１４との間に位置する第１のＮＤフィルターである。カメラ側ＮＤフィルター１１９は、カメラＭＰＵ１１２によって制御されたカメラ側ＮＤフィルター駆動回路１１８により駆動され、物体からの光が撮像素子１１４に至るまでに通る光路に挿入および退避可能に構成されている。

図２（ａ）は、カメラ側ＮＤフィルター１１９が光路（光軸）から退避した状態を示す平面図であり、図２（ｂ）は、カメラ側ＮＤフィルター１１９が光路（光軸）に挿入された状態を示す平面図である。

図２（ａ）の矢印に示すように、カメラ側ＮＤフィルター１１９は、水平方向に駆動されることによって光路から挿抜される。図３（ｂ）に示すように、光路に挿入されたカメラ側ＮＤフィルター１１９は、撮像素子１１４の全体（少なくとも有効画素領域の全体）を覆うことができる大きさを有している。

本実施形態は、単一のカメラ側ＮＤフィルター１１９が設けられ、その光量を低下させる効果はＥＶ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｖａｌｕｅ）値にして１段分であると仮定しているが、カメラ側ＮＤフィルター１１９の数と効果段数は限定されない。

交換レンズ１０２には、光学像を形成する撮影光学系の一部として、フォーカスレンズ１３６、ズームレンズ１３４、像振れ補正用レンズ１３１、絞り１２３、ＮＤフィルター１２２が配置されている。

フォーカスレンズ１３６は、焦点調節時にレンズＭＰＵ１２７からの制御信号によりフォーカス制御回路１３８及びフォーカスレンズ駆動用モータ１３７を介して光軸方向に駆動される。ズームレンズ１３４は、撮影者が不図示のズーム操作環を操作することにより光軸方向に移動される。ズームエンコーダ１３５はズームレンズ１３４の移動に応じたゾーンパターン信号を出力する。像振れ補正レンズ１３１は、像振れ補正制御回路１３３、リニアモータ１３２を介して光軸に垂直な方向に駆動される。像振れ補正は、回転振れを検出する角速度センサ１２８の検出結果が信号処理回路１２９で処理され、レンズＭＰＵ１２７がそれに基づいて補正レンズ駆動目標信号を算出する。そして、補正レンズ駆動目標信号と補正レンズエンコーダ１３０から出力される補正レンズ位置信号との差に応じた駆動信号が像振れ補正制御回路１３３に出力される。スイッチ１２６は像振れ補正ＯＮ／ＯＦＦの選択用スイッチである。

絞り１２３は、レンズＭＰＵ１２７からの制御信号により、絞り制御回路１２５及びステッピングモータ１２４を介して駆動される。

レンズ側ＮＤフィルター１２２は、交換レンズ１０２の絞り１２３の近郊に配置されている第２のＮＤフィルターであり、レンズＭＰＵ１２７によって制御されたＮＤ制御回路１２１により駆動され、光路に挿入および退避可能に構成されている。

図３（ａ）は、レンズ側ＮＤフィルター１２２が光路（光軸）から退避した状態を示す平面図であり、図３（ｂ）は、レンズ側ＮＤフィルター１２２が光路（光軸）に挿入された状態を示す平面図である。

図３（ａ）の矢印に示すように、レンズ側ＮＤフィルター１２２は、回転駆動されることによって光路に挿抜される。レンズ側ＮＤフィルター１２２は、挿抜されるスペースを小さくして交換レンズ１０２の大きさを小さくするために絞り１２３の開放での開口径よりも小さな面積を持ち、例えば絞り１２３をＦ８．０の径より絞った時に光束をすべて覆うように構成されている。Ｆ８．０よりも開放側の絞り径ではレンズ側ＮＤフィルター１２２の挿抜は規制されている。換言すれば、レンズ側ＮＤフィルター１２２は、絞り１２３を所定の口径まで絞らないと使用できない。但し、本実施形態は大型のレンズ側ＮＤフィルターにも適用することができる。

本実施形態は、単一のレンズ側ＮＤフィルター１２２が設けられ、その光量を低減する効果はＥＶ値にして１段分であると仮定しているが、レンズ側ＮＤフィルター１２２の数と効果段数は限定されない。

また、絞り１２３付近に配置されているレンズ側のＮＤフィルターはゴーストを発生して画質を低下させる虞がある。

図４は、カメラＭＰＵ１１２が２つのＮＤフィルターを光路に挿入させる際の動作を説明するためのフローチャートである。図４において、「Ｓ」はステップの略であり、これは図５でも同様である。なお、図４では、動画撮影モードにおいてカメラＭＰＵ１１２がＮＤフィルターを光路に挿入させる際の動作を示しているが、本実施形態は静止画撮影モードにも適用可能であり、これは図５でも同様である。

カメラＭＰＵ１１２は、ユーザーにより動画撮影モードが選択されると動画撮影モードを設定し、ユーザーが動画撮影を継続しなければ（Ｓ４０１のＮｏ）処理を終了する。カメラＭＰＵ１１２は、ユーザーが動画撮影を継続すると判断すると（Ｓ４０１のＹｅｓ）、撮像素子１１４と、映像信号処理回路１０８より得られた画像信号から、自動露出（ＡＥ）制御を行う。そして、カメラＭＰＵ１１２は、適正露出よりも被写体が明るいと判断するとレンズＭＰＵ１２７に絞り１２３を絞るように命令する（Ｓ４０２）。これに応答して、レンズＭＰＵ１２７は、絞り制御回路１２５とステッピングモータ１２４を介して所望の口径となるように絞り１２３を駆動する。

次に、カメラＭＰＵ１１２は、レンズＭＰＵ１２７と通信して絞り１２３を駆動させた時のＦ値（Ｆｎｏ）が第１の設定値（ここでは、Ｆ１１）よりも大きいかどうかを判断する（Ｓ４０３）。第１の設定値は、絞り１２３によって撮像素子１１４に照射される光が回折することで被写体がボケて写る小絞りによる回折現象が発生するＦ値よりも小さな値である。カメラＭＰＵ１１２は、Ｆ値がＦ１１以下であれば（Ｓ４０３のＮｏ）、Ｓ４０１に戻って絞りを調整する。

一方、カメラＭＰＵ１１２は、Ｆ値がＦ１１よりも大きければ（Ｓ４０３のＹｅｓ）、ＮＤフィルターを使用する制御を行う。具体的には、カメラＭＰＵ１１２は、カメラ側ＮＤフィルター１１９が既に光路に挿入されているかどうかを判断し（Ｓ４０４）、挿入されていなければ（Ｓ４０４のＮｏ）、ＮＤ制御回路１１８を介して、これを光路に挿入する（Ｓ４０５）。

次いで、カメラＭＰＵ１１２は、カメラ側ＮＤフィルター１１９が挿入されたことによる急激な露出変化を防ぐために、カメラ側ＮＤフィルター１１９の効果段数分に相当する１段分だけ絞り１２３を開け（Ｓ４０７）、Ｓ４０１に戻る。

次に、カメラＭＰＵ１１２は、撮影を継続し（Ｓ４０１のＹｅｓ）、再び適正露出よりも被写体が明るいと判断するとレンズＭＰＵ１２７に絞り１２３を絞るように命令する（Ｓ４０２）。そして、Ｆ値がＦ１１よりも大きければ（Ｓ４０３のＹｅｓ）、カメラＭＰＵ１１２は、カメラ側ＮＤフィルター１１９が既に挿入されているので（Ｓ４０４のＹｅｓ）、レンズＭＰＵ１２７にレンズ側ＮＤフィルター１２２を挿入するように命令する（Ｓ４０６）。これに応答して、レンズＭＰＵ１２７は、ＮＤ制御回路１２１を介してレンズ側ＮＤフィルター１２２を光路に挿入する。

次いで、カメラＭＰＵ１１２は、レンズ側ＮＤフィルター１２２が挿入されたことによる急激な露出変化を防ぐために、レンズ側ＮＤフィルター１２２の効果段数分に相当する１段分だけ絞り１２３を開け（Ｓ４０７）、Ｓ４０１に戻る。

図５は、カメラＭＰＵ１１２が２つのＮＤフィルターを光路から退避させる際の動作を説明するためのフローチャートである。

まず、カメラＭＰＵ１１２は、動画撮影を継続しなければ（Ｓ５０１のＮｏ）処理を終了し、動画撮影を継続するのであれば（Ｓ５０１のＹｅｓ）、撮像素子１１４と、映像信号処理回路１０８より得られた画像信号からＡＥ制御を行う。そして、カメラＭＰＵ１１２は、適正露出よりも被写体が暗いと判断するとレンズＭＰＵ１２７に絞り１２３を開放するように命令する（Ｓ５０２）。これに応答して、レンズＭＰＵ１２７は、絞り制御回路１２５とステッピングモータ１２４を介して所望の口径となるように絞り１２３を駆動する。

次に、カメラＭＰＵ１１２は、レンズＭＰＵ１２７と通信して絞り１２３を駆動させた時のＦ値が第２の設定値（ここでは、Ｆ８）よりも小さいかどうかを判断する（Ｓ５０３）。第２の設定値は、図３に示すように、レンズ側ＮＤフィルター１２２が覆うことが可能な絞り１２３の最大口径に対応するＦ値である。カメラＭＰＵ１１２は、Ｆ値がＦ８以上であれば（Ｓ５０３のＮｏ）、Ｓ５０１に戻る。

一方、カメラＭＰＵ１１２は、Ｆ値がＦ８よりも小さければ（Ｓ５０３のＹｅｓ）、レンズＭＰＵ１２７と通信を行い、レンズ側ＮＤフィルター１２２が光路に挿入中であるかどうかを判断する（Ｓ５０４）。

カメラＭＰＵ１１２は、レンズ側ＮＤフィルター１２２が光路に挿入されていなければ（Ｓ５０４のＮｏ）、カメラ側ＮＤフィルター１１９が光路に挿入されているかどうかを判断する（Ｓ５０５）。

カメラＭＰＵ１１２は、カメラ側ＮＤフィルター１１９が光路に挿入されていないと判断すると（Ｓ５０５のＮｏ）、Ｓ５０１に戻る。一方、カメラＭＰＵ１１２は、カメラ側ＮＤフィルター１１９が光路に挿入されていると判断すると（Ｓ５０５のＹｅｓ）、絞り１２３が開放Ｆ値に設定されているかどうかを判断する（Ｓ５０６）。

絞り１２３が開放Ｆ値に設定されていると判断すると（Ｓ５０６のＹｅｓ）、これ以上絞りを開けることができないため、カメラＭＰＵ１１２はカメラ側ＮＤフィルター１１９を光路から退避させる（Ｓ５０７）。次いで、カメラＭＰＵ１１２は、カメラ側ＮＤフィルター１１９が光路から退避されたことによる急激な露出変化を防ぐために、カメラ側ＮＤフィルター１１９の効果段数分に相当する１段分だけ絞り１２３を絞り（Ｓ５０８）、Ｓ５０１に戻る。

一方、カメラＭＰＵ１１２は、絞り１２３が第３の設定値である開放Ｆ値に設定されていないと判断した場合には（Ｓ５０６のＮｏ）、Ｓ５０１に戻って絞りを開ける。なお、第３の設定値は第２の設定値よりも小さい値であれば開放Ｆ値でなくてもよい。

また、カメラＭＰＵ１１２は、レンズ側ＮＤフィルター１２２が光路に挿入されていると判断すると（Ｓ５０４のＹｅｓ）、レンズ側ＮＤフィルター１２２を光路から退避させる（Ｓ５０９）。Ｆ値がＦ８より開放側に動作されると、レンズ側ＮＤフィルター１２２の有効径よりも絞りの径が大きくなって撮影画像の画質が低下するため、カメラＭＰＵ１１２はレンズＭＰＵ１２７にレンズ側ＮＤフィルター１２２を光路から退避させるように命令する。次いで、カメラＭＰＵ１１２は、レンズ側ＮＤフィルター１２２が光路から退避されたことによる急激な露出変化を防ぐために、レンズ側ＮＤフィルター１２２の効果段数分に相当する１段分だけ絞り１２３を絞り（Ｓ５０８）、Ｓ５０１に戻る。

本実施形態によれば、被写体の明るさと絞り１２３のＦ値に応じて、カメラＭＰＵ１１２はカメラ側ＮＤフィルター１１９とレンズ側ＮＤフィルター１２２の挿抜を行う。絞り１２３のＦ値による制限を受けることのないカメラ側ＮＤフィルターを優先的に用いることによって被写体の明るさの変化による絞り値の変化により、頻繁にＮＤフィルターが挿抜されることを抑制することができ、ゴーストの発生も低減することができる。

なお、本実施形態では、カメラ側ＮＤフィルター１１９とレンズ側ＮＤフィルター１２２の数がそれぞれ一つで、効果段数も等しい場合について説明しているが、これに限定されない。即ち、カメラ側ＮＤフィルター１１９とレンズ側ＮＤフィルター１２２の少なくとも一つは低下させる光量が異なる複数のＮＤフィルターを有してもよい。

また、図４では、カメラＭＰＵ１１２は絞り１２３のＦ値が第１の設定値よりも大きい場合に（Ｓ４０３のＹｅｓ）、カメラ側ＮＤフィルター１１９を光路に挿入させる（Ｓ４０５）。そして、それでも絞り１２３のＦ値が第１の設定値よりも大きい場合に（Ｓ４０３のＹｅｓ）、レンズ側ＮＤフィルター１２２を光路に更に挿入させる（Ｓ４０６）。しかし、この順番も効果段数が異なれば異なってもよい。

例えば、ＥＶ値に対応する効果段数が２、４の２つのカメラ側ＮＤフィルター１１９があり、効果段数が１、３のレンズ側ＮＤフィルター１２２が設けられた場合、カメラＭＰＵ１１２は効果段数が小さい順番でＮＤフィルターを光路に挿入してもよい。即ち、本実施形態は、効果段数が等しい場合にはカメラ側ＮＤフィルター１１９をレンズ側ＮＤフィルター１２２よりも優先して光路に挿入するが、低下させる光量が小さいＮＤフィルターを低下させる光量が大きいＮＤフィルタよりも先に光路に挿入させてもよい。その場合、レンズＭＰＵ１２７は、カメラＭＰＵ１１２にレンズ側ＮＤフィルター１２２の効果段数の情報を送信してカメラＭＰＵ１１２はカメラシステム全体のＮＤフィルターの効果段数を把握する処理を初期動作として行う。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

光学機器はカメラの用途に適用することができる。

１０１…カメラ本体、１０２…交換レンズ、１１２…カメラＭＰＵ（制御手段）、１１４…撮像素子、１１９…カメラ側ＮＤフィルター、１２２…レンズ側ＮＤフィルター、１２３…絞り

Claims (11)

1. 物体の光学像を光電変換する撮像素子と、
   前記物体からの光が前記撮像素子に至るまでに通る光路に挿入および退避可能に構成された第１のＮＤフィルターと、
   光量を調節する絞りのＦ値が第１の設定値よりも大きい場合に前記第１のＮＤフィルターを前記光路に挿入させ、それでも前記絞りのＦ値が前記第１の設定値よりも大きい場合に、前記光路に挿入および退避可能に前記第１のＮＤフィルターよりも前記絞りの近くに配置された第２のＮＤフィルターを前記光路に更に挿入させる制御手段と、
   を有することを特徴とする光学機器。
2. 前記制御手段は、前記第１のＮＤフィルターを前記光路に挿入すると前記第１のＮＤフィルターが低下させる光量に相当する分だけ前記絞りを開けることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記制御手段は、前記第２のＮＤフィルターを前記光路に挿入すると前記第２のＮＤフィルターが低下させる光量に相当する分だけ前記絞りを開けることを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記第１の設定値は小絞りによる回折現象が発生するＦ値よりも小さな値であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の光学機器。
5. 前記第１のＮＤフィルターと前記第２のＮＤフィルターの少なくとも一つは低下させる光量が異なる複数のＮＤフィルターを有し、前記制御手段は、低下させる光量が小さいＮＤフィルターを低下させる光量が大きいＮＤフィルターよりも先に前記光路に挿入させることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の光学機器。
6. 前記制御手段は、前記第２のＮＤフィルターが覆うことが可能な前記絞りの最大口径に対応するＦ値である第２の設定値よりも小さい場合に、前記第２のＮＤフィルターを前記光路から退避させ、それでも前記絞りのＦ値が前記第２の設定値よりも小さい第３の設定値となった場合に前記第１のＮＤフィルターを前記光路から退避させることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の光学機器。
7. 前記制御手段は、前記第２のＮＤフィルターを前記光路から退避させると前記第２のＮＤフィルターが低下させる光量に相当する分だけ前記絞りを絞ることを特徴とする請求項６に記載の光学機器。
8. 前記制御手段は、前記第１のＮＤフィルターを前記光路から退避させると前記第１のＮＤフィルターが低下させる光量に相当する分だけ前記絞りを絞ることを特徴とする請求項６または７に記載の光学機器。
9. 前記制御手段は動画撮影モードにおいて前記第１のＮＤフィルターと前記第２のＮＤフィルターを挿入することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
10. 前記光学機器は、カメラ本体と前記カメラ本体に装着可能な交換レンズとを含み、
    前記撮像素子および前記第１のＮＤフィルターは前記カメラ本体に設けられ、前記絞りおよび前記第２のＮＤフィルターは前記交換レンズに設けられることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学機器。
11. 前記第１のＮＤフィルターは前記撮像素子の有効画素領域よりも大きく、前記第２のＮＤフィルターは前記絞りの開放での開口よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項に記載の光学機器。