JP2014032279A - 撮像光学ユニット及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローパスフィルタ効果の制御とＦ値の規定との独立性を確保しつつ光学系の不必要な大型化を防止する。
【解決手段】 回折格子型ローパスフィルタと、回折格子型ローパスフィルタの物体側に配置され入射光束に対する絞り径を変化させる可変絞り込み部と、回折格子型ローパスフィルタの像側に配置された絞り部とを備え、可変絞り込み部の動作により回折格子型ローパスフィルタへの入射光束径が変化することによって回折格子型ローパスフィルタによるローパスフィルタ効果が制御されるようにした。
【選択図】 図５

Description

本技術は撮像光学ユニット及び撮像装置に関する。詳しくは、回折格子型ローパスフィルタの物体側と像側にそれぞれ可変絞り込み部と絞りを配置して、ローパスフィルタ効果の制御とＦ値の規定との独立性を確保しつつ光学系の不必要な大型化を防止する技術分野に関する。

近年、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の分野においては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を用いて被写体像を空間的にサンプリングすることにより画像情報を得るようにしたシステムが種々提案されている。

一般に、離散的画素構造を有する固体撮像素子を用いた結像系では、画像情報を光学的に空間サンプリングして出力画像を得ている。

このとき、被写体にサンプリング周波数以上に高い空間周波数成分が含まれていると、被写体が有していない構造や色合い等の偽信号が発生する。即ち、結像系によって採取することのできない周波数成分（ナイキスト周波数を超える周波数成分）は画像情報として再現することができず、所謂モアレ縞や偽色等が形成される原因になる。

このようなモアレ縞や偽色等の発生を防止するために、従来より、光学的ローパスフィルタを結像系の一部に配置して被写体の高空間周波数成分を制限するようにされている。

光学的ローパスフィルタとしては、水晶の複屈折性を利用したものが提案されている。しかしながら、水晶による光学的ローパスフィルタは光線を複数の方向に分離する場合に、複数の水晶を光学的な軸を変えて接合するのが一般的であり、高価であるのと同時にスペース的にも不利である。

そこで、回折格子を平板に形成した回折格子型ローパスフィルタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、回折格子型ローパスフィルタを有した撮像装置に関して、ローパスフィルタを設ける位置については、絞り位置の前後を含んで特にこれを限定しないとしている。

特開平９−１８５０１９号公報

ところで、回折格子型ローパスフィルタを有する撮像装置において、絞りより像側に回折格子型ローパスフィルタが設けられる場合がある。この場合には、例えば、屋外での撮影のような照度の大きな被写体の撮影時に対応して絞り径が小にされると、通過光束の直径と回折格子型ローパスフィルタにおける回折ピッチとが近づき、十分な数の回折格子を光束が通過することができず、回折効果、ひいてはローパスフィルタ効果が十分に発揮できなくなるという問題が生じる。

そこで、このような問題の解決を図るべく、ＮＤ（Neutral Density）フィルタを出し入れして光量を低減する手法が提案されている。

しかしながら、照度の小さな被写体の撮影時にはＮＤフィルタを退避させるため、開放径と同程度の径のＮＤフィルタの退避スペースが必要となり、レンズ鏡筒やカメラ本体の大型化が避けられなくなってしまう。

また、上記したように、モアレ縞や偽色等は、被写体にサンプリング周波数以上の空間周波数成分、即ち、撮像素子の画素ピッチよりも高い空間周波数成分が含まれている場合に発生し易いため、画素ピッチが比較的広くなる動画撮影時には生じ易く、画素ピッチが狭い静止画撮影時には生じ難い。即ち、動画撮影時にはローパスフィルタ効果をオンにし、静止画撮影時にはローパスフィルタ効果をオフにすることが望ましい。

ところが、被写体の照度（明るさ）に応じた絞り値（Ｆ値）の自動調整が行われるようにすると、動画撮影時にオンにされ、静止画撮影時にオフとされるようなローパスフィルタ効果の制御を適切に行うことが困難になるおそれがある。

一方、絞りより物体側に回折格子型ローパスフィルタを配置することにより、上記の問題の発生を回避することが可能である。

しかしながら、絞りより物体側に回折格子型ローパスフィルタを配置した場合には、絞りによって回折格子型ローパスフィルタへの入射光束径が変化しないため、絞りによるローパスフィルタ効果の制御を行うことができなくなってしまう。この場合に、例えば、静止画に対して回折格子の格子ピッチを最適化すると、動画撮影時に発生するモアレ縞や偽色を十分に低減することができず、逆に、動画に対して格子ピッチを最適化すると、静止画撮影時に不必要にローパスフィルタ効果が発揮され、画質の大幅な低下が避けられなくなってしまう。

そこで、本技術撮像光学ユニット及び撮像装置は、上記した課題を解決し、ローパスフィルタ効果の制御とＦ値の規定との独立性を確保しつつ光学系の不必要な大型化を防止することを課題とする。

第１に、撮像光学ユニットは、上記した課題を解決するために、回折格子型ローパスフィルタと、前記回折格子型ローパスフィルタの物体側に配置され入射光束に対する絞り径を変化させる可変絞り込み部と、前記回折格子型ローパスフィルタの像側に配置された絞り部とを備え、前記可変絞り込み部の動作により前記回折格子型ローパスフィルタへの入射光束径が変化することによって前記回折格子型ローパスフィルタによるローパスフィルタ効果が制御されるようにしたものである。

従って、撮像光学ユニットにあっては、回折格子型ローパスフィルタの物体側に配置された可変絞り込み部によってローパスフィルタ効果が制御され、回折格子型ローパスフィルタの像側に配置された絞り部によってＦ値が決定される。

第２に、上記した撮像光学ユニットにおいては、露光時におけるＦ値が常に前記絞り部による絞り径によって規定されるように、前記可変絞り込み部の絞り径が設定されていることが望ましい。

露光時におけるＦ値が常に絞り部による絞り径によって規定されるように、可変絞り込み部の絞り径が設定されていることにより、可変絞り込み部の絞り径が絞り部１３の絞り径以上にされる。

第３に、上記した撮像光学ユニットにおいては、前記可変絞り込み部の動作により、動画撮影時に前記ローパスフィルタ効果が強まり、静止画撮影時に前記ローパスフィルタ効果が抑制されることが望ましい。

可変絞り込み部の動作により、動画撮影時にローパスフィルタ効果が強まり、静止画撮影時にローパスフィルタ効果が抑制されることにより、動画撮影時におけるモアレ縞や偽色等の発生が抑制される。

第４に、上記した撮像光学ユニットにおいては、前記可変絞り込み部は、虹彩絞り機構によってその絞り径を変化させるように構成されていることが望ましい。

可変絞り込み部は、虹彩絞り機構によってその絞り径を変化させるように構成されていることにより、虹彩絞り機構が動作されて絞り径が変化される。

第５に、上記した撮像光学ユニットにおいては、前記可変絞り込み部は、偏光を利用してその絞り径を変化させるように構成されていることが望ましい。

可変絞り込み部は、偏光を利用してその絞り径を変化させるように構成されていることにより、偏光素子が有する偏光機能により絞り径が変化される。

第６に、上記した撮像光学ユニットにおいては、前記可変絞り込み部は、開口部を有する偏光板を回転させてその絞り径を変化させるように構成されていることが望ましい。

可変絞り込み部は、開口部を有する偏光板を回転させてその絞り径を変化させるように構成されていることにより、偏光板が有する偏光機能により絞り径が変化される。

第７に、上記した撮像光学ユニットにおいては、前記可変絞り込み部は、開口部を有するＮＤフィルタを用いてその絞り径を変化させるように構成されていることが望ましい。

可変絞り込み部は、開口部を有するＮＤフィルタを用いてその絞り径を変化させるように構成されていることにより、ＮＤフィルタが動作されて絞り径が変化される。

第８に、上記した撮像光学ユニットにおいては、前記可変絞り込み部は、複数の固定絞りの切り替えによりその絞り径を変化させるように構成されていることが望ましい。

可変絞り込み部は、複数の固定絞りの切り替えによりその絞り径を変化させるように構成されていることにより、切り替えられた所定の固定絞りにより絞り径が変化される。

第９に、上記した撮像光学ユニットにおいては、前記可変絞り込み部は、入射光束の外周部分について選択的に透過率を変化させる透過率可変デバイスによってその絞り径を変化させるように構成されていることが望ましい。

可変絞り込み部は、入射光束の外周部分について選択的に透過率を変化させる透過率可変デバイスによってその絞り径を変化させるように構成されていることにより、透過率可変デバイスの透過率が変化されて絞り径が変化される。

第１０に、上記した撮像光学ユニットにおいては、前記回折格子型ローパスフィルタで生じる波長ごとの分離角度差を補正する分離角度差補正部を有することが望ましい。

回折格子型ローパスフィルタで生じる波長ごとの分離角度差を補正する分離角度差補正部を有することにより、波長ごとの分離角度が補正されて光が撮像素子に入射される。

撮像装置は、上記した課題を解決するために、回折格子型ローパスフィルタと、前記回折格子型ローパスフィルタの物体側に配置され入射光束に対する絞り径を変化させる可変絞り込み部と、前記回折格子型ローパスフィルタの像側に配置された絞り部とを有する撮像光学ユニットとを備え、前記撮像光学ユニットによって結像された被写体光を検出して撮像画像信号を得る撮像素子と、前記可変絞り込み部の動作により前記回折格子型ローパスフィルタへの入射光束径が変化することによって前記回折格子型ローパスフィルタによるローパスフィルタ効果が制御されるようにしたものである。

従って、撮像装置にあっては、回折格子型ローパスフィルタの物体側に配置された可変絞り込み部によってローパスフィルタ効果が制御され、回折格子型ローパスフィルタの像側に配置された絞り部によってＦ値が決定される。

本技術撮像光学ユニット及び撮像装置にあっては、ローパスフィルタ効果の制御とＦ値の規定との独立性を確保しつつ光学系の不必要な大型化を防止することができる。

以下に、本技術を実施するための最良の形態を添付図面に従って説明する。

以下に示した最良の形態は、本技術撮像装置をスチルカメラに適用し、本技術撮像光学ユニットをこのスチルカメラに設けられた撮像光学ユニットに適用したものである。

尚、本技術の適用範囲はスチルカメラ及びスチルカメラに設けられた撮像光学ユニットに限られることはなく、例えば、ビデオカメラや他の機器に組み込まれる各種の撮像装置及びこれらの撮像装置に設けられる各種の撮像光学ユニットに広く適用することができる。

以下の説明にあっては、スチルカメラの撮影時において撮影者から見た方向で前後上下左右の方向を示すものとする。従って、被写体側が前方となり、撮影者側が後方となる。

尚、以下に示す前後上下左右の方向は説明の便宜上のものであり、本技術の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。

［撮像装置の全体構成］
先ず、撮像装置１の全体構成について説明する（図１及び図２参照）。

撮像装置１は、装置本体５０と装置本体５０に前後方向（光軸方向）へ移動自在に支持されたレンズ鏡筒５１とを備え、非撮影時等にレンズ鏡筒５１が装置本体５０に収納され、撮影時等にレンズ鏡筒５１が装置本体５０から前方へ突出される所謂沈胴タイプの撮像装置である。レンズ鏡筒５１は装置本体５０に収納される収納位置と装置本体５０から前方へ突出される繰出位置との間で伸縮される。

尚、撮像装置１は必ずしも沈胴タイプである必要はなく、装置本体５０に交換レンズが装着されるタイプやレンズ鏡筒５１が伸縮されないタイプであってもよい。

装置本体５０は、例えば、横長の扁平な筐体５２の内外に所要の各部が配置されて成る。

装置本体５０の前面にはフラッシュ５３が設けられている。装置本体５０の上面にはシャッター釦５４、ズームスイッチ５５及び電源釦５６が設けられている。装置本体５０の後面にはディスプレイ５７と各種の操作スイッチ５８、５８、・・・が設けられている。

［撮像装置の内部構成］
次に、撮像装置１の内部構成について説明する（図３参照）。

図３は、本技術の撮像装置の一実施形態としての撮像装置１の内部構成を示したブロック図である。

撮像装置１は、撮像光学系２、撮像素子３、画像取得部４、画像信号処理部５、エンコード部６、記録部７、制御部８及び操作部９を有している。

撮像光学系２はレンズ鏡筒５１に設けられた所定の光学素子等によって構成されている。撮像光学系２は、図中に入射光Ｌｉとして示す被写体（物体）からの入射光（被写体光）を撮像素子３の撮像面（像面）に結像させる。尚、撮像光学系２の内部構成については後に改めて説明する。

撮像素子３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を備えて構成され、撮像光学系２を介して結像された被写体光を光電変換して撮像画像信号を得る。

画像取得部４は、撮像素子３により得られた（読み出された）撮像画像信号に基づき撮像画像データを得る。具体的には、画像信号取得部４は、ゲイン調整や波形整形を行うサンプルホールド／ＡＧＣ(Automatic Gain Control)回路や、ビデオＡ／Ｄコンバータ等を備え、撮像画像信号に基づきデジタルデータとしての撮像画像データを得る。

画像信号処理部５は、画像信号取得部４で得られた撮像画像データについて各種の画像信号処理を施す。例えば、黒レベル補正、光学シェーディング補正、レンズディストーション補正、手ぶれ補正等の各種の画像信号処理を施す。

エンコード部６は、画像信号処理部５で画像信号処理が施された撮像画像データに対してエンコード処理を施す。

撮像装置１は、静止画撮影（静止画記録）と動画撮影（動画記録）との切り替えが可能とされている。エンコード部６は、制御部８からの指示に応じて、静止画撮影時には撮像画像信号に対して圧縮静止画データを得るためのエンコード処理（例えば、ＪＰＥＧ方式によるエンコード処理）を行い、動画撮影時には圧縮動画データを得るためのエンコード処理（例えば、Ｈ．２６４方式やＭＰＥＧ２方式によるエンコード処理）を切り替えて実行する。

記録部７は、エンコード部６で得られた圧縮画像データを所要の記録媒体に記録する。記録部７が記録対象とする記録媒体としては、例えば、メモリカードやＳＳＤ（Solid State Drive）などの半導体メモリを用いたものやＨＤＤ（Hard Disk Drive）や光ディスク等がある。

制御部８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えたマイクロコンピュータで構成され、例えば、ＲＯＭ等に格納されたプログラムに従った処理を実行することにより撮像装置１の全体の制御を行う。

例えば、制御部８は、静止画撮影時と動画撮影時において撮像素子３による読出画素の切り替え制御を行う。本例の場合には、静止画撮影時と動画撮影時とで読出画素数が異なり、動画撮影時の方が静止画撮影時よりも読出画素数が少なくされている。

また、制御部８は、画像信号処理部５における各種画像信号処理についてのパラメータ設定等を行うと共に、エンコード部６に対して、静止画撮影時と動画撮影時において各エンコード処理の切り替え指示も行う。

さらに、制御部８は、記録部６が行う記録動作の制御を行う。例えば、後述するレリーズ操作に応じてエンコード部６から出力される圧縮画像データについての記録を実行させる。

また、この場合に制御部８は、操作部９を介して使用者により行われる絞り値（Ｆ値）の指示操作や所謂ＡＥ（Automatic Exposure）制御で求まった絞り値に応じて、撮像光学系２に設けられた後述する絞り部による光束径の絞り込み動作を制御する。

特に、制御部８は、撮像光学系２に設けられた後述する可変絞り込み部による光束径の絞り込み動作についての制御も行うが、この点については後述する。

操作部９は、撮像装置１に設けられた、例えば、キー、ボタン、ダイヤル、タッチパネル等の操作子を包括的に表したものである。具体的な操作子としては、例えば、電源のオン／オフを指示するための操作子や、撮像画像の記録を指示するレリーズ操作を行うための操作子等が設けられている。また、絞り値（Ｆ値）を指示するための操作子や静止画撮影／動画撮影の切り替えを指示するための操作子などが設けられている。

操作部９は、使用者により行われた操作に応じた操作入力信号を制御部８に送出し、制御部８は操作入力信号に対応した処理を実行する。これにより、使用者の操作入力に応じた撮像装置１の動作が実現される。

尚、図示による説明は省略したが、撮像装置１には、記録媒体に記録された圧縮画像データを再生するための構成や再生画像を表示するための表示部を設けることができる。このとき、撮像素子３により撮像される画像をリアルタイムに上ディスプレイ５７上に表示することも可能である。

［撮像光学系の構成］
次いで、撮像光学系２の内部構成について説明する（図３乃至図６参照）。

撮像光学系２には、物体側から像側へ順に、入射光Ｌｉを集光する集光レンズ１０、可変絞り込み部１１、回折格子型ローパスフィルタ１２、絞り部１３及び光学ブロック１４が設けられている（図３参照）。

尚、光学ブロック１４は、絞り部１３と撮像素子３との間に設けられた光学素子を包括的に表したものである。

回折格子型ローパスフィルタ１２は、入射光を回折して光学的なローパスフィルタ効果（空間周波数の高域成分をカットする効果）を得る。具体的には、回折格子型ローパスフィルタ１２によって１画素分として入射した光がそれぞれ回折され、回折された光は撮像素子３の複数の画素に入射する。これにより、入射像をぼかす効果、換言すれば光学的なローパスフィルタ効果が実現される。

本例の場合に、例えば、回折格子型ローパスフィルタ１２が１画素分として入射した光を水平方向及び垂直方向の双方にぼかすように構成されているとすると、１画素分として入射した光を水平２画素×垂直２画素＝４画素にぼかすといった効果が実現される。この場合に、回折格子型ローパスフィルタ１２が有する回折格子の凹凸パターンは、水平方向及び垂直方向の双方に与えられることになる。

可変絞り込み部１１は、入射光束に対する絞り径を変化させる。具体的には、、本例の場合に、この可変絞り込み部１１としては、例えば、虹彩絞りが用いられている。

図４を参照して虹彩絞りによる光束径の絞り込み動作を示す。図４Ａは絞り開放状態、図４Ｂは光束径を絞った状態、図４Ｃは図４Ｂよりもさらに光束径を絞った状態を示している。

この図４を参照して分かるように、虹彩絞りは、複数枚の絞り羽根１１ａ、１１ａ、・・・をスライドさせて絞り径を変化させるように構成されたものである。従って、可変絞り込み部１１は、その絞り込み動作により、回折格子型ローパスフィルタ１２に入射する光束の径を変化させることができる。

このように回折格子型ローパスフィルタ１２への入射光束径を変化させることにより、回折格子型ローパスフィルタ１２によるローパスフィルタ効果の強／弱が制御される。

図５及び図６は、可変絞り込み部１１の絞り径と回折格子型ローパスフィルタ１２によるローパスフィルタ効果（ＬＰＦ効果）との関係を説明する図である。尚、図５及び図６においては、図３に示した構成のうち可変絞り込み部１１、回折格子型ローパスフィルタ１２、絞り部１３、光学ブロック１４及び撮像素子３を抽出して示している。

図５は、可変絞り込み部１１の絞り径が開放径とされた状態、図６は可変絞り込み部１１による絞り径が開放径よりも小にされた状態を示している。

図５に示す開放径の状態では、回折格子型ローパスフィルタ１２に入射する光束の径が大となることから、回折格子型ローパスフィルタ１２における入射光束径と回折格子の格子ピッチとの差が大となり、十分な回折効果が得られる。即ち、ＬＰＦ効果はオンの状態となる。

一方、図６に示す絞り込み時には、回折格子型ローパスフィルタ１２への入射光束が絞られることにより、回折格子型ローパスフィルタ１２における入射光束径と回折格子の格子ピッチとの差が小となり、回折効果が弱まる。このとき、絞り込み量を大とすると、回折効果をより弱めることができ、ＬＰＦ効果をオフの状態にすることができる。

尚、この場合に、回折格子型ローパスフィルタ１２の格子ピッチは、可変絞り込み部１１の絞り径で決定される回折格子型ローパスフィルタ１２への入射光束の取り得る径範囲内で、ＬＰＦ効果が十分に得られる程度の回折効果が得られ、かつ、ＬＰＦ効果が十分に減衰される程度に回折効果を失わせることができるように調整されることは言うまでもない。

上記したように、可変絞り込み部１１による光束径の絞り込み動作は制御部８によって制御される。具体的には、制御部８は、動画撮影時に対応して可変絞り込み部１１の絞り径が開放径となり、また、静止画撮影時に対応して可変絞り込み部１１の絞り径が上記開放径よりも小となるように制御を行う。

このような制御により、動画撮影時にはＬＰＦ効果を最大（オン）にすることができ、静止画撮影時にはＬＰＦ効果を最小（オフ）にすることができる。

絞り部１３は回折格子型ローパスフィルタ１２の像側に配置されている（図３参照）。

絞り部１３としては、例えば、可変絞りが採用される。具体的には、絞り部１３としても虹彩絞りが採用される。

本実施の形態の撮像装置１では、絞り部１３の絞り径によって露光時における光学系のＦ値が常に規定される。換言すれば、絞り部１３の絞り径によって露光時における光学系のＦ値が常に規定されるように、可変絞り込み部１１の絞り径が設定されている。

絞り部１３の絞り径によって光学系のＦ値が規定されるようにするためには、可変絞り込み部１１の絞り径α（図５及び図６参照）が、少なくとも絞り部１３の絞り径β（図５及び図６参照）以上であることを要する。即ち、「α≧β」の関係が成り立つことを要する。この点に鑑み本実施の形態では、「α≧β」の関係が成り立つように可変絞り込み部１１の絞り径（特に、ＬＰＦ効果オフ時に対応した下限側の絞り径）が設定されている。

尚、ＬＰＦ効果を回折格子を用いて実現する場合には、入射光の波長ごとに回折角（分離角）が異なってしまう。即ち、自然光としての入射光に対し一様なＬＰＦ効果を付与することができないおそれがある。

そこで、撮像装置１には、光学ブロック１４において、このような波長ごとの分離角度差を補正するための構成が設けられていてもよい。具体的には、例えば、分離角度差を補正するための構成として回折格子や分離角度差を補正するように設計されたレンズ等が用いられていても良い。

上記により説明した実施の形態の撮像装置１によれば、回折格子型ローパスフィルタ１２の物体側に設けた可変絞り込み部１１によってＬＰＦ効果を制御しつつ、回折格子型ローパスフィルタ１２の像側に設けた絞り部１３によって露光時におけるＦ値を規定することができる。即ち、ＬＰＦ効果の制御とＦ値の規定との独立性を確保することができる。

このとき、ＬＰＦ効果を制御するための可変絞り込み部１１としては、図４で例示した虹彩絞りのように、光路外への退避が不要な素子を用いることができる。この結果、光学系の大型化を回避することが可能となる。

このようにして実施の形態の撮像装置１によれば、回折格子型ローパスフィルタ１２によるＬＰＦ効果の制御とＦ値の規定との独立性を確保しつつ、光学系の不必要な大型化を防止することができる。

尚、絞り部１３によるＦ値の規定の独立性が確保されることにより、撮像画像の明るさやボケ味が、ＬＰＦ効果の制御に伴って意図しないものとなることを防止することができる。

［変形例］
以上、本技術に係る実施の形態ついて説明したが、本技術は上記により説明した具体例に限定されるべきものではない。

例えば、これまでの説明では、可変絞り込み部１１に虹彩絞りを用いる場合を例示したが、可変絞り込み部１１としては、例えば、以下のように、偏光を利用して入射光束の径を変化させるものを用いることもできる。

図７及び図８は、偏光を利用して絞り込みを行う変形例としての可変絞り込み部１１の説明図である。

図７は絞り開放時、図８は絞り込み時の状態を示している。

この図では、開口部を有する偏光板を回転させてその絞り径を変化させる可変絞り込み部１１を例示している。

具体的には、可変絞り込み部１１は開口部１５ａを有する第１偏光板１５と、開口部１６ａを有する第２偏光板１６とを備えている。第１偏光板１５は第２偏光板１６の物体側に配置されている。第１偏光板１５は固定とされ、第２偏光板１６は図示しないモータ等の回転駆動部による回転が可能に保持されている。

第１偏光板１５の開口部１５ａと第２偏光板１６の開口部１６ａの開口径は、開放絞りＳの径よりも小径とされる。また、開口部１５ａと開口部１６ａのそれぞれの中心が重なるように、第１偏光板１５と第２偏光板１６の位置関係が調整されている。

図７及び図８では、第１偏光板１５が透過する直線偏光の偏光方向をｈ１、第２偏光板１６が透過する直線偏光の偏光方向をｈ２と表しているが、図７に示す絞り開放時には、第１偏光板１５と第２偏光板１６の双方が同じ偏光方向による直線偏光を透過するように第２偏光板１６の回転角度が制御される。この結果、入射光は第１偏光板１５を透過した後に第２偏光板１６を透過して回折格子型ローパスフィルタ１２に入射される。従って、このときの可変絞り込み部１１の絞り径は、開放絞りＳと同径となる。

また、図８に示す絞り込み時には、第２偏光板１６が図７の状態から回転され、第１偏光板１５の開口部１５ａ以外を透過した光が第２偏光板１６の開口部１６ａ以外の部分において吸収される。具体的には、第２偏光板１６が図７に示す状態から９０°回転され、第１偏光板１５の開口部１５ａ以外を透過した光がほぼ全て第２偏光板１６の開口部１６ａ以外の部分において吸収される。

この結果、入射光は、第１偏光板１５の全域（偏光板部分と開口部１５ａの双方）を透過するが、第２偏光板１６の開口部１６ａ以外の部分において吸収される。即ち、開口部１６ａ以外の部分によって入射光束径の絞り込みが行われる。

尚、偏光を利用して絞り込みを行うための構成は他にも多様に考えられるものであり、図７及び図８に例示した構成に限定されるべきものではない。

例えば、偏光板を利用した構成として、液晶表示装置のように２枚の偏光板の間に液晶素子を挿入した構成を用いることもできる。具体的には、図７及び図８に示した第１偏光板１５と第２偏光板１６の間に液晶素子を挿入した構成とすることができる。但し、この場合には、第２偏光板１６が図７に示す向き（角度）で固定される。

絞り開放時には、例えば、液晶素子をオフとすることにより、第１偏光板１５から入射する光の偏光方向が不変となるようにする。一方、絞り込み時には、例えば、液晶素子をオンとすることにより、第１偏光板１５から入射する光の偏光方向が９０°変化されるようにする。

このような構成によっても、図７及び図８に示した構成と同様の絞り径の制御を実現することができる。

上記のように偏光を利用することにより、例えば、上記のように回転可能な素子や固定された素子のみを用いて透過率を制御することが可能となる。従って、ＬＰＦ効果の制御のために素子を光路外に退避させる構成を採る必要性がなく、光学系の不要な大型化を防止することができる。

また、通電に応じて透過率が変化する透過率可変デバイスを用いることによっても光学系の大型化を防止することができる。具体的には、入射光束の外周部分について選択的に透過率を変化させることのできる透過率可変デバイスを用いることにより、光学系の大型化を防止することができる。

一例としては、前後に開口部を有さない偏光板が設けられた透過型の液晶表示デバイスを用いることが考えられる。この場合に、絞り開放時には、例えば、液晶表示デバイスの全画素をオフとすることにより入射光の全域で偏光方向が不変となるようにし、絞り込み時には、入射光束の外周部分に相当する一部の画素のみをオンとして、外周部分でのみ偏光方向が９０°変化されるようにする。これにより、図７及び図８に示した構成と同様に、光学系の不要な大型化を防止しつつ、絞り径の制御（ＬＰＦ効果の制御）を実現することができる。

また、可変絞り込み部１１としては、例えば、図９に示すような構成を用いることも可能である。

図９は、開口部を有するＮＤフィルタを用いた構成例を示している。

具体的には、開放絞りＳよりも小径とされた開口部１７ａを有するＮＤフィルタ１７を回転中心Ｃを基準として回転させて絞り径を変化させる。

この場合に、絞り開放時には、少なくとも開放絞りＳに対して重ならないようにＮＤフィルタ１７を位置させる。絞り込み時には、ＮＤフィルタ１７を回転させて、開口部１７ａによる入射光束径の絞り込みが行われるようにする。具体的には、開口部１７ａの中心が開放絞りＳの中心と重なるようにＮＤフィルタ１７を回転させて、入射光束径が絞り開放時よりも絞り込まれるようにする。

図１０は、複数の固定絞りの切り替えにより絞り径を変化させる構成の例を示している。

図１０には、一例として、複数の開口部を有するターレット１８を回転中心Ｃを基準として回転させて絞り径を変化させる構成を例示している。

ターレット１８における開口部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、・・・は、それぞれ中心が同じ半径ｒの周上に配置されるようにして形成されている。ターレット１８は、半径ｒの周上に入射光束の中心が重なるように取付位置が設定されている。ターレット１８は、例えば、モータ等の回転駆動部によって回転される。

このような構成によれば、ターレット１８を回転させることにより、入射光束の径を、光路中に挿入された開口部の径に応じた分だけ選択的に絞り込むことができる。

即ち、この構成によっても、回折格子型ローパスフィルタ１２に入射する光束の径を変化させてＬＰＦ効果を制御できる。

尚、上記には、回折格子型ローパスフィルタの像側に配置される絞り部１３として可変絞りを用いる場合を例示したが、絞り部１３としては固定絞りを用いることもできる。

また、上記には、回折格子型ローパスフィルタ１２が有する回折格子を水平方向及び垂直方向の双方に入射光を回折させるように構成する場合を例示したが、回折格子としては、少なくとも一方向に入射光を回折させるように構成されていればよい。

さらに、上記には、ＬＰＦ効果の制御を、静止画撮影／動画撮影の設定に応じて実行する場合を例示したが、ＬＰＦ効果の制御は静止画撮影／動画撮影の設定のみならず、例えば、シャープネス設定などの他の撮影条件の設定に関しても行うこともできる。

さらにまた、上記には、回折格子型ローパスフィルタ１２で生じる波長ごとの分離角度差の補正を、回折格子型ローパスフィルタ１２よりも像側において行う構成を例示したが、回折格子型ローパスフィルタ１２よりも物体側において、この補正のための構成を設けることもできる。

［本技術］
本技術は、以下のような構成にすることもできる。

（１）回折格子型ローパスフィルタと、前記回折格子型ローパスフィルタの物体側に配置され入射光束に対する絞り径を変化させる可変絞り込み部と、前記回折格子型ローパスフィルタの像側に配置された絞り部とを備え、前記可変絞り込み部の動作により前記回折格子型ローパスフィルタへの入射光束径が変化することによって前記回折格子型ローパスフィルタによるローパスフィルタ効果が制御されるようにした撮像光学ユニット。

（２）露光時におけるＦ値が常に前記絞り部による絞り径によって規定されるように、前記可変絞り込み部の絞り径が設定されている前記（１）に記載の撮像光学ユニット。

（３）前記可変絞り込み部の動作により、動画撮影時に前記ローパスフィルタ効果が強まり、静止画撮影時に前記ローパスフィルタ効果が抑制されるようにした前記（１）又は前記（２）に記載の撮像光学ユニット。

（４）前記可変絞り込み部は、虹彩絞り機構によってその絞り径を変化させるように構成されている前記（１）から前記（３）の何れかに記載の撮像光学ユニット。

（５）前記可変絞り込み部は、偏光を利用してその絞り径を変化させるように構成されている前記（１）から前記（３）の何れかに記載の撮像光学ユニット。

（６）前記可変絞り込み部は、開口部を有する偏光板を回転させてその絞り径を変化させるように構成されている前記（５）に記載の撮像光学ユニット。

（７）前記可変絞り込み部は、開口部を有するＮＤフィルタを用いてその絞り径を変化させるように構成されている前記（１）から前記（３）の何れかに記載の撮像光学ユニット。

（８）前記可変絞り込み部は、複数の固定絞りの切り替えによりその絞り径を変化させるように構成されている前記（１）から前記（３）の何れかに記載の撮像光学ユニット。

（９）前記可変絞り込み部は、入射光束の外周部分について選択的に透過率を変化させる透過率可変デバイスによってその絞り径を変化させるように構成されている前記（１）から前記（３）の何れかに記載の撮像光学ユニット。

（１０）前記回折格子型ローパスフィルタで生じる波長ごとの分離角度差を補正する分離角度差補正部を有する前記（１）から前記（９）の何れかに記載の撮像光学ユニット。

（１１）回折格子型ローパスフィルタと、前記回折格子型ローパスフィルタの物体側に配置され入射光束に対する絞り径を変化させる可変絞り込み部と、前記回折格子型ローパスフィルタの像側に配置された絞り部とを有する撮像光学ユニットと、前記撮像光学ユニットによって結像された被写体光を検出して撮像画像信号を得る撮像素子とを備え、前記可変絞り込み部の動作により前記回折格子型ローパスフィルタへの入射光束径が変化することによって前記回折格子型ローパスフィルタによるローパスフィルタ効果が制御されるようにした撮像装置。

上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本技術を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図２乃至図１０と共に本技術の最良の形態を示すものであり、本図は、撮像装置の斜視図である。 撮像装置を図１とは反対側から見た状態で示す斜視図である。 撮像装置の内部構成を示したブロック図である。 虹彩絞りによる光束径の絞り込み動作についての説明図である。 図６と共に可変絞り込み部の絞り径と回折格子型ローパスフィルタによるローパスフィルタ効果との関係について示すものであり、本図は、絞り径が開放径とされた状態を示す概念図である。 絞り径が開放径よりも小にされた状態を示す概念図である。 図８と共に偏光を利用して絞り込みを行う可変絞り込み部の例を示すものであり、本図は、絞り開放時の状態を示す概念図である。 絞り込み時の状態を示す概念図である。 可変絞り込み部としてＮＤフィルタが用いられた例を示す概念図である。 可変絞り込み部としてターレットが用いられた例を示す概念図である。

１…撮像装置、２…撮像光学系、３…撮像素子、１１…可変絞り込み部、１２…回折格子型ローパスフィルタ、１３…絞り部、１５…第１偏光板（可変絞り込み部）、１６…第２偏光板（可変絞り込み部）、１７…ＮＤフィルタ（可変絞り込み部）、１８…ターレット（可変絞り込み部）

Claims (11)

1. 回折格子型ローパスフィルタと、
   前記回折格子型ローパスフィルタの物体側に配置され入射光束に対する絞り径を変化させる可変絞り込み部と、
   前記回折格子型ローパスフィルタの像側に配置された絞り部とを備え、
   前記可変絞り込み部の動作により前記回折格子型ローパスフィルタへの入射光束径が変化することによって前記回折格子型ローパスフィルタによるローパスフィルタ効果が制御されるようにした
   撮像光学ユニット。
2. 露光時におけるＦ値が常に前記絞り部による絞り径によって規定されるように、前記可変絞り込み部の絞り径が設定されている
   請求項１に記載の撮像光学ユニット。
3. 前記可変絞り込み部の動作により、動画撮影時に前記ローパスフィルタ効果が強まり、静止画撮影時に前記ローパスフィルタ効果が抑制されるようにした
   請求項１に記載の撮像光学ユニット。
4. 前記可変絞り込み部は、虹彩絞り機構によってその絞り径を変化させるように構成されている
   請求項１に記載の撮像光学ユニット。
5. 前記可変絞り込み部は、偏光を利用してその絞り径を変化させるように構成されている
   請求項１に記載の撮像光学ユニット。
6. 前記可変絞り込み部は、開口部を有する偏光板を回転させてその絞り径を変化させるように構成されている
   請求項５に記載の撮像光学ユニット。
7. 前記可変絞り込み部は、開口部を有するＮＤフィルタを用いてその絞り径を変化させるように構成されている
   請求項１に記載の撮像光学ユニット。
8. 前記可変絞り込み部は、複数の固定絞りの切り替えによりその絞り径を変化させるように構成されている
   請求項１に記載の撮像光学ユニット。
9. 前記可変絞り込み部は、入射光束の外周部分について選択的に透過率を変化させる透過率可変デバイスによってその絞り径を変化させるように構成されている
   請求項１に記載の撮像光学ユニット。
10. 前記回折格子型ローパスフィルタにおいて生じる波長ごとの分離角度差を補正する分離角度差補正部を有する
    請求項１に記載の撮像光学ユニット。
11. 回折格子型ローパスフィルタと、前記回折格子型ローパスフィルタの物体側に配置され入射光束に対する絞り径を変化させる可変絞り込み部と、前記回折格子型ローパスフィルタの像側に配置された絞り部とを有する撮像光学ユニットと、
    前記撮像光学ユニットによって結像された被写体光を検出して撮像画像信号を得る撮像素子とを備え、
    前記可変絞り込み部の動作により前記回折格子型ローパスフィルタへの入射光束径が変化することによって前記回折格子型ローパスフィルタによるローパスフィルタ効果が制御されるようにした
    撮像装置。

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