JP3745614B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばビデオカメラのような撮像装置に関し、特に撮像素子の波長感度特性を補正するための赤外反射フィルターを備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２を用いて従来のビデオカメラの説明を行う。
図２は従来技術に係るビデオカメラの、撮像光学系を中心とした要部断面図である。
【０００３】
図２において、２ａは撮像光学系ユニットであって、以下の構成を有している。
すなわち、２ｂは下記する各レンズ群及びその他の構成を内部に収納する筐体、２ｃは筐体２ｂに固定された対物レンズである第１レンズ群、２ｄは光軸に沿って移動して変倍を行う第２レンズ群、２ｅは筐体２ｂに固定された第１のフォーカスレンズ群である第３レンズ群、２ｆは光軸に沿って移動してフォーカシングを行う第２のフォーカスレンズ群である第４レンズ群、２ｇは第４レンズ群２ｆの駆動を行うステッピングモータ、２ｈは人工水晶を代表とする複屈折性を有する光透過性部材で構成された光学ローパスフィルター、２ｉは光電変換面に形成された光学像を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）である。
【０００４】
また、上記した光学ローパスフィルター２ｈは、第４レンズ群２ｆを経て入射した光がＣＣＤ２ｉへ出射する面であり光軸に対して垂直に形成された透過面に、赤外反射蒸着膜２ｈ１を設けている。
【０００５】
なお、上記した第１レンズ群２ｃは３枚のレンズより構成され、同様にして第２レンズ群２ｄは３枚のレンズより、第３レンズ群２ｅは１枚のレンズより、そして第４レンズ群２ｆは３枚のレンズよりそれぞれ構成されている。
【０００６】
更に、従来のビデオカメラは、図２に図示されない他の構成として、ＣＣＤ２ｉが生成出力する撮像信号の信号処理を行う信号処理手段、磁気テープ媒体への信号記録・信号再生手段、磁気テープの駆動手段、ビューファインダ手段等を備えて構成されているものである。
【０００７】
次に、図２に図示した従来のビデオカメラにおける、撮像光学系ユニット２ａを中心とした動作を説明する。
【０００８】
ビデオカメラを用いて所望の被写体を撮影する際に、被写体を発した光は、第１レンズ群２ｃ、第２レンズ群２ｄ、第３レンズ群２ｅ、及び第４レンズ群２ｆを通過して光学ローパスフィルタ２ｈに入射する。
光学ローパスフィルタ２ｈは、人工水晶が代表する複屈折性を有する光透過部材で構成されており、入射する光線を空間的に光路が離間した常光線と異常光線とに分離して出射する。
ここで上記の分離幅はＣＣＤ２ｉの画素配列ピッチに応じた寸法としているので、被写体中の上記の画素配列ピッチに近接する空間周波数成分が減衰されてＣＣＤ２ｉの光電変換面に像が形成され、被写体の特定空間周波数とＣＣＤ２ｉの画素配列ピッチとの干渉に起因するサンプリングノイズである偽信号が抑圧される。
【０００９】
更に光学ローパスフィルタ２ｈにおける光の出射面であり、ＣＣＤ２ｉに対向して光軸に垂直に形成した光透過面には、上記のように赤外反射蒸着膜２ｈ１が形成されているので、光学ローパスフィルタ２ｈからＣＣＤ２ｉへ向かって出射しようとする光に含まれる赤外領域を中心とした波長の光が所定の反射率で反射されて物体側（図２において左手へ向かう方向）へ戻る。
上記の反射の結果、ＣＣＤ２ｉに形成される被写体像は赤外領域を中心とした有害な波長光を含まずＣＣＤ２ｉの波長感度特性が人間の視感度に近い特性へ補正がなされ、撮像信号の画質が向上するものである。
【００１０】
一方、赤外反射蒸着膜２ｈ１によって反射がなされずに透過した光は、光学ローパスフィルタ２ｈからＣＣＤ２ｉへ到達し、ＣＣＤ２ｉの光電変換面上に被写体像を結像させて撮像信号の生成がなされる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術に係るビデオカメラは、解決すべき以下の問題を有していた。
【００１２】
上記に説明したように、赤外領域を中心とした波長の光は光学ローパスフィルター２ｈに設けられた赤外蒸着膜２ｈ１により所定の反射率で反射され、入射した方向とは逆方向に進行する。
上記の反射光の一部は再び撮像レンズに達した後、その一部は第１レンズ群２ｃを通ってビデオカメラの外部へ出射したりレンズの硝材や筐体２ｂの内壁などに吸収されるなどして、ＣＣＤ２ｉが生成出力する撮像信号に悪影響を及ぼす事は無い。
【００１３】
しかし、赤外蒸着膜２ｈ１により反射されて撮像レンズに達した反射光のその他の一部は、撮像レンズが有するいずれかのレンズ面（光学面）で再反射されて再び像側（図２において右手に向かう方向）へ進行し、進行する光の一部はＣＣＤ２ｉの光電変換面に達する可能性があった。
光電変換面に達する上記の再反射光は、赤外領域を中心とした波長の光であるので、撮影画面には赤色がかったゴースト（赤色ゴースト）が現れ、再生された撮影画像を見る者へ不快感を与え、そのためにビデオカメラの品位を低下させる恐れがあった。
【００１４】
図２に図示した２ｊは、上記の赤色ゴーストの原因となる再反射光の光路の一例を示したものである。
図示の如く、赤外反射蒸着膜２ｈ１により物界側へ反射された光は撮像レンズの第４レンズ群２ｆの最後面で再反射され像側へ進行し、再び赤外反射蒸着膜２ｈ１に入射して一部は再々反射されるものの残りは透過してＣＣＤ２ｉに達していた。
【００１５】
上記の赤色ゴースト発生の防止を企図する提案として、例えば特開平１０−１０４２３号公報に開示された技術がある。
上記の開示技術に基くビデオカメラ（図示せず）では、光学ローパスフィルタに赤外反射蒸着膜は形成せず、それに替えて撮像レンズの第１レンズ群の第１面に赤外反射蒸着膜を形成していた。従って赤外反射蒸着膜による反射光が撮像レンズのいずれかの面で再反射されてＣＣＤ２ｉに入射する可能性は無く、このことから赤色ゴーストの発生を防止しようとするものであった。
しかしながら、撮像レンズの第１レンズ群に形成された赤外反射蒸着膜はビデオカメラの前面から見ると赤色を呈し、前玉レンズの全面が赤色となるので異様であり、ユーザに違和感を与えてビデオカメラの品位を低下させかねず、実施に際しては大きな障害となるものであった。
【００１６】
また、上記の開示技術、及び図２図示構成とも異なる構成の従来技術のビデオカメラとして、光学ローパスフィルタに赤外反射蒸着膜を設けず、それに替えて、赤外吸収フィルタを例えば光学ローパスフィルタに貼りつけるなどして光軸上に配置してＣＣＤの感度補正を行うビデオカメラも存在した。
上記の構成によればそもそも赤外反射蒸着膜による反射光が発生しないので、その反射光を原因とする赤色ゴーストの発生もないものであった。
しかしながら赤外吸収フィルタは、赤外反射蒸着膜と比較してコストが高額であり、実施すればビデオカメラ全体のコストを引き上げる恐れがあり、家庭用ビデオカメラや家庭用デジタルスチルカメラのように生産コストが低廉に設定されている商品では実施が困難であった。
【００１７】
そこで、本発明は、上記した問題点に鑑みて成されたものであり、特に光学ローパスフィルタは、複屈折性を有するベース部材と、ベース部材上に形成され、撮像レンズから入射する光の赤外領域光を反射する赤外反射膜とを有し、赤外反射膜を形成した面を、赤外反射膜から反射した光が撮像レンズの光学面で再反射して撮像素子に入射することがないよう光軸に対して所定の角度傾けたことにより、撮像素子の感度補正用赤外反射膜からの反射光に起因する赤色ゴーストの発生を効果的に防止し、またコストが低廉で外観品位の向上した撮像装置を提供することを目的とする。
【００１８】
上述した課題を解決するために、本発明は、下記の〔１〕〜〔３〕の構成を有する撮像装置を提供する。
〔１〕 撮像レンズと、撮像素子と、前記撮像レンズと前記撮像素子との間の光軸上に配設された複屈折性を有する光学ローパスフィルタと、を備えた撮像装置であって、
前記光学ローパスフィルタは、赤外反射膜が形成された光透過面を有すると共に、前記光透過面が前記光軸に対して傾斜するよう全体が傾斜配設されて成ることを特徴とする撮像装置である。
〔２〕前記ローパスフィルタは、前記光軸に対して、前記ローパスフィルタの前記複屈折性による光の分離方向と直交する方向に傾斜角を有するよう傾斜配設されたことを特徴とする〔１〕記載の撮像装置である。
〔３〕前記ローパスフィルタは、前記光軸に対して、前記ローパスフィルタの前記複屈折性による光の分離方向と同じ方向に傾斜角を有するよう傾斜配設されたことを特徴とする〔１〕記載の撮像装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の好ましい実施例につき、図１を用いて説明を行なう。
図１は、本実施例のビデオカメラにおける撮像光学系を中心とした要部断面図である。前述したものと同一部分には同一符号を付しその説明を省略する。
【００２０】
図１において、本実施例のビデオカメラの撮像光学ユニット１ａは、下記する各レンズ群及びその他の構成を内部に収納する筐体２ｂ、筐体２ｂに固定された対物レンズである撮像レンズの第１レンズ群２ｃ、光軸に沿って移動することにより変倍を行う第２レンズ群２ｄ、筐体２ｂに固定された第１のフォーカスレンズ群である第３レンズ群２ｅ、光軸に沿って移動することによりフォーカシングを行う第２のフォーカスレンズ群である第４レンズ群２ｆ、第４レンズ群２ｆの駆動を行うステッピングモータ２ｇ、及び光学像を電気信号に光電変換する撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２ｉを有する点は、先に説明した従来技術に係るビデオカメラと同様である。
【００２１】
しかし、従来技術と異なり本実施例のビデオカメラでは、複屈折性を有する光学ローパスフィルタ１ｈは、赤外反射蒸着膜１ｈ１を形成した光透過面が光軸に対して垂直ではなく所定の角度θ（後出）だけ傾くよう光学ローパスフィルタ１ｈ全体を光軸に対しθだけ傾けて構成してある。
【００２２】
上記の所定角度θは、図１の如く、赤外反射蒸着幕１ｈ１による反射光が撮像レンズのいずれかの面で再反射されて像側へ進行した場合でも、ＣＣＤ２ｉの光電変換面へ達しない範囲の角度である。
なお、上記した撮像レンズのいずれかの面は、撮像レンズに含まれる全ての面で再反射がなされた場合でも、再反射光が光電変換面に達しないよう設定する構成としても良いし、あるいは特に撮像レンズの特定面に絞って再反射光の光電変換面到達を防止するよう設定した構成とすることも可能である。
さらに撮像レンズ以外の筐体２ｂ内壁面等を再反射面として上記の赤色ゴースト発生防止を行うよう所定の角度θを設定しても良い。
【００２３】
本実施例のビデオカメラは上記の構成としたので、図１に図示した再反射光の光路１ｋからも明らかなように、光学ローパスフィルタ１ｈに形成された赤外反射蒸着膜１ｈ１により反射された反射光１ｋが撮像レンズのレンズ面（図１図示例では第４レンズ群の最後面）により再反射された後ＣＣＤ２ｉの光電変換面に入射することは無いので、赤色ゴーストの発生が防止される効果がある。
また、赤外反射蒸着膜は対物レンズではなく光学ローパスフィルタ１ｈに形成したのであるから、対物レンズが赤色を呈することによりビデオカメラの外観品位を低下させることも無く、また赤外吸収フィルタではなく赤外反射蒸着膜を用いてＣＣＤ２ｉの感度補正を行うので低廉なコストでビデオカメラを生産できる効果を発揮する。
【００２４】
尚、本実施例のビデオカメラでは上記に説明したように、光学ローパスフィルタ１ｈを光軸に対して垂直では無く所定角度θ傾けた構成としたので、光学ローパスフィルタ１ｈは上記の傾きθを考慮した設計としている。
すなわち光学ローパスフィルタ１ｈに入射した光線の分離方向が水平方向のみである場合には、垂直方向に切断した断面図である図１における所定角度θの傾きを設けた構成では、傾きによる影響は無く、設計は従来通りとする。
【００２５】
一方、光学ローパスフィルタ１ｈの分離方向が垂直方向も含む場合には、垂直方向の分離幅Ｄは、当該光学ローパスフィルタ１ｈを光軸に対して垂直に配設した場合（図２の従来技術構成と同等）の分離幅をｄとすると、上記した傾き角θを用いて、
Ｄ＝ｄ／ｃｏｓθ …式（１）
であるので、上式とＣＣＤ２ｉの画素ピッチとを考慮して、光学ローパスフィルタ１ｈを最適な構成に設計することで容易に対応可能である。
【００２６】
また、上記の説明は家庭用ビデオカメラの実施例に集中して展開したが、本発明の固有の構成は上記のビデオカメラに限らず、デジタルスチルカメラ、業務用カラーテレビカメラ等光学ローパスフィルタと赤外反射膜とを有する様々な撮像装置に適用が可能であり、上記した本発明格別の効果を同様に発揮することは言うまでも無く、それらの構成もまた本発明が包含するものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明は、撮像素子の感度補正用赤外反射膜からの反射光に起因する赤色ゴーストの発生を効果的に防止し、またコストが低廉で外観品位の向上した撮像装置を提供する顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る一実施例であるビデオカメラの、要部断面図である。
【図２】 従来技術に係るビデオカメラの要部断面図である。
【符号の説明】
１ｈ 光学ローパスフィルタ
１ｈ１ 赤外反射蒸着膜（赤外反射膜）
２ｃ 第１レンズ群（撮像レンズ）
２ｄ 第２レンズ群（撮像レンズ）
２ｅ 第３レンズ群（撮像レンズ）
２ｆ 第４レンズ群（撮像レンズ）
２ｉ ＣＣＤ（撮像素子）

Claims (3)

1. 撮像レンズと、
   撮像素子と、
   前記撮像レンズと前記撮像素子との間の光軸上に配設された複屈折性を有する光学ローパスフィルタと、を備えた撮像装置であって、
   前記光学ローパスフィルタは、赤外反射膜が形成された光透過面を有すると共に、前記光透過面が前記光軸に対して傾斜するよう全体が傾斜配設されて成ることを特徴とする撮像装置。
2. 前記ローパスフィルタは、前記光軸に対して、前記ローパスフィルタの前記複屈折性による光の分離方向と直交する方向に傾斜角を有するよう傾斜配設されたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記ローパスフィルタは、前記光軸に対して、前記ローパスフィルタの前記複屈折性による光の分離方向と同じ方向に傾斜角を有するよう傾斜配設されたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。

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