JP3941282B2 - 偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置に係り、特にテレビカメラ等のレンズ装置に装着され、窓ガラスや水面等からの強い反射光を除去する偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車窓の人物撮影や野外撮影では、窓ガラスや水面からの強い反射光が映像に写り込み、画質が劣化することがある。通常、これらの反射光は、ブリュースターの入射角をピークに強く偏光するため、撮影レンズの前面に偏光子（偏光フィルム、偏光板等）を設置することで除去することができる。
【０００３】
ところで、上述のように反射光を偏光子で除去する場合、その反射光の偏光方向に対して偏光子の透過軸を垂直な方向に調整することが必要となる。従来は、撮影レンズに設置した偏光子を手動で回動操作して最適な方向に透過軸を調整するようにしていたが、これでは、調整に時間を要し、動く被写体を撮影する場合やカメラを移動させながら撮影する場合には適応できなかった。そこで、近年、偏光子の前面側に液晶素子（ＴＮ（twisted nematic)液晶セル）を配置し、この液晶素子で偏光方向（偏波面）を回転させることで、偏光子を回転させるのと同様の効果を得るようにした液晶偏光フィルタ装置が提案されている（映像情報メディア学会年次大会，14-3：「液晶偏光素子を用いた反射光抑制カメラ」，pp168-169(1997.7):藤掛英夫，滝沢國治，曾田田人，根岸俊裕，小林道夫）。
【０００４】
例えば、固定した偏光子の前に、４５°と９０°の旋光が可能な２種類の液晶素子を配置する。これらの液晶素子は、液晶分子の配列が光の進行方向に沿って、それぞれ４５°及び９０°にねじれているため、電圧を印加しないオフ状態においては、入射光の偏波面をそれぞれのねじれ角に応じて回転させる。一方、液晶素子に所定の電圧を印加したオン状態においては、入射光の偏波面を回転させることなくそのまま通過させる。従って、これらの２種類の液晶素子のオン・オフ状態を組み合わせることで、入射光の偏波面を０°、４５°、９０°、１３５°回転させることができる。そして、このように配置した液晶素子のオン・オフ状態を映像信号が最小となるように制御することで反射光を映像信号から迅速かつ自動的に除去することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように映像信号によって液晶素子のオン・オフ状態を制御する場合には、映像信号を処理する回路が必要であり回路構成が煩雑となる。また、スチルカメラにおいても窓ガラスや水面等の反射光を除去したい場合があり、この場合には映像信号を取得できないため、液晶素子を自動で制御することができない。このため、映像信号とは無関係の別個の手段、例えば、偏光光量センサにより反射光の偏光方向（反射光の光量が最も少なくなるような透過軸の方向）を検出し、これに基づいて液晶素子を自動で、且つ、簡単な回路で制御できるようにすることが望まれている。
【０００６】
ところが、偏光光量センサによって液晶素子のオン・オフ状態を制御する場合には、ズームレンズの使用により撮影画角が変化するため、撮影画角と偏光光量センサの検出範囲（画角）が大きく異なるという場合が生じる。このような場合、撮影画角外の偏光の影響等によって本来除去すべき偏光の偏光方向を適切に検出することができないという問題が生じる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、窓ガラス等によって反射された撮影画角内の除去すべき偏光の偏光方向を偏光光量センサを用いて適切且つ簡単な構成で検出できるようにし、該偏光を確実に除去できるようにした液晶偏光フィルタ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する為に、請求項１に記載の発明は、入射した光の偏光方向を回転させる液晶素子と所定方向の偏光のみを通過させる偏光子とから成る液晶偏光フィルタを撮影光学系に挿入し、前記液晶素子に印加する電圧を制御することによって、前記撮影光学系に入射した除去すべき光の偏光方向を所定角度だけ回転させ、該除去すべき光を前記偏光子によって除去する液晶偏光フィルタ装置において、互いに異なる複数の偏光方向の光を偏光方向ごとに個別に設けられた複数の偏光光量センサにより受光することによって各偏光方向の偏光光量を検出する偏光光量検出手段であって、前記偏光光量の検出範囲が前記撮影光学系の撮影画角に応じた範囲に変更可能な偏光光量検出手段と、前記撮影光学系の撮影画角を取得する撮影画角取得手段と、前記偏光光量検出手段の検出範囲を前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角に応じた範囲に変更する検出範囲変更手段と、前記偏光光量検出手段によって前記変更した検出範囲で検出した各偏光方向の偏光光量に基づいて前記除去すべき光の偏光方向を検出する偏光方向検出手段と、前記液晶素子に印加する電圧を制御して前記液晶素子を制御する制御手段であって、前記偏光方向検出手段によって検出した前記除去すべき光の偏光方向が前記偏光子によって除去される偏光方向となるように、前記液晶素子に入射した除去すべき光の偏光方向を回転させる液晶素子制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記偏光光量検出手段は、検出範囲が異なる複数の偏光光量検出手段を備え、前記検出範囲変更手段は、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角に応じた検出範囲の偏光光量検出手段に切り替えて前記検出範囲を前記撮影画角に応じた範囲に変更することを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記複数の偏光光量検出手段は、前記複数の偏光方向の光を検出範囲が広いワイド用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するワイド用偏光光量検出手段と、前記複数の偏光方向の光を前記ワイド用偏光光量センサよりも検出範囲が狭いテレ用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するテレ用偏光光量検出手段とからなり、前記検出範囲変更手段は、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角が所定のしきい値以上の場合には前記ワイド用偏光光量検出手段による偏光光量の検出を有効にし、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角が前記しきい値より小さい場合には前記テレ用偏光光量検出手段による偏光光量の検出を有効にすることを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、入射した光の偏光方向を回転させる液晶素子と所定方向の偏光のみを通過させる偏光子とから成る液晶偏光フィルタを撮影光学系に挿入し、前記液晶素子に印加する電圧を制御することによって、前記撮影光学系に入射した除去すべき光の偏光方向を所定角度だけ回転させ、該除去すべき光を前記偏光子によって除去する液晶偏光フィルタ装置において、互いに異なる複数の偏光方向の光を偏光方向ごとに個別に設けられた複数の偏光光量センサにより受光することによって各偏光方向の偏光光量を検出する偏光光量検出手段であって、前記偏光光量の検出範囲が異なる複数の偏光光量検出手段と、前記撮影光学系の撮影画角を取得する撮影画角取得手段と、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角に基づいて、前記各偏光光量検出手段によって検出した各偏光方向の偏光光量の重み付け平均を算出することにより各偏光方向の偏光光量を算出する偏光光量算出手段と、前記偏光光量算出手段によって算出した各偏光方向の偏光光量に基づいて前記除去すべき光の偏光方向を検出する偏光方向検出手段と、前記液晶素子に印加する電圧を制御して前記液晶素子を制御する制御手段であって、前記偏光方向検出手段によって検出した前記除去すべき光の偏光方向が前記偏光子によって除去される偏光方向となるように、前記液晶素子に入射した除去すべき光の偏光方向を回転させる液晶素子制御手段と、を備えたことを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記複数の偏光光量検出手段は、前記複数の偏光方向の光を検出範囲が広いワイド用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するワイド用偏光光量検出手段と、前記複数の偏光方向の光を前記ワイド用偏光光量センサよりも検出範囲が狭いテレ用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するテレ用偏光光量検出手段とからなることを特徴としている。
【００１０】
以上の本発明によれば、撮影光学系の撮影画角に応じた検出範囲で各偏光方向の偏光光量を検出することができるため、これに基づいて窓ガラス等で反射された撮影画角内の除去すべき偏光の偏光方向を撮影画角に応じて適切に検出することができる。そして、これによって検出した除去すべき偏光の偏光方向に基づいて液晶素子を制御することで、確実にその偏光を除去することができる。
【００１１】
また、検出範囲が異なる複数の偏光光量検出手段（偏光光量センサ）を用い、撮影画角に応じた検出範囲の偏光光量の検出又は算出を行うことで、機構的にも簡便に本装置を構成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置が装着されたテレビカメラの一実施の形態を示した構成図である。同図に示すテレビカメラ１０は、カメラ本体１２と、このカメラ本体１２に着脱可能に装着されるレンズ装置１４とから構成される。レンズ装置１４の撮影光学系の前面には、液晶偏光フィルタ１８が配置される。また、レンズ装置１４の前端にはレンズフード１６が配置されており、このレンズフード１６の下端に液晶偏光フィルタ制御ユニット２０（以下、単に制御ユニット２０という。）が配置される。
【００１３】
前記液晶偏光フィルタ１８は、図２に示すように液晶ユニット２２と水平方向を透過軸Ｐとする偏光フイルム２６とから構成され、液晶ユニット２２は、前方からみて、入射光を時計回りもしくは反時計回りに４５°旋光させる液晶素子２２Ａと入射光を時計回りもしくは反時計回りに９０°旋光させる液晶素子２２Ｂとから構成される。
【００１４】
液晶素子２２Ａ、２２Ｂは、液晶分子の配列が光の進行方向に沿って、それぞれ４５°及び９０°にねじれたもので、液晶素子２２Ａ、２２Ｂに電圧が印加されていないときには、それぞれのねじれ角に応じて入射光の偏波面がそれぞれ４５°及び９０°回転する（オフ状態）。一方、液晶素子２２Ａ、２２Ｂに所定の電圧が印加されると、入射光の偏波面は回転することなくそのまま液晶素子２２Ａ、２２Ｂを通過する（オン状態）。従って、これらの２種類の液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ状態を組み合わせることで、入射光の偏波面を０°、４５°、９０°、又は、１３５°回転させることができるようになっている。
【００１５】
例えば、図１に示すように自動車２８の車内に搭乗した人物を撮影する場合に、自動車の窓ガラス２８Ａで反射した光の偏波面をこれらの液晶素子２２Ａ、２２Ｂによって０°、４５°、９０°、又は、１３５°回転させ、その反射光の偏光方向を偏光フイルム２６の透過軸Ｐに対してほぼ直交方向とすることで、テレビカメラ１０の映像から窓ガラス２８Ａの反射光を取り除くことができる。
【００１６】
尚、液晶素子２２Ａ、２２Ｂ及び偏光フイルム２６を透過する入射光（偏光フイルム２６で遮断されない入射光）の偏光方向と等しい方向を、以下、液晶偏光フィルタ１８の透過軸という。液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ状態の組み合わせによってこの液晶偏光フィルタ１８の透過軸は０°、４５°、９０°、１３５°に切り替えられることになる。
【００１７】
一方、図１に示した制御ユニット２０は、上記液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ状態を制御するものである。図３乃至図５に示すように制御ユニット２０は、レンズフード１６の下端にネジ３０、３０、３０、３０により固定され、上記液晶偏光フィルタ１８の液晶ユニット２２にケーブル３４で接続される。液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、２２Ｂにはこのケーブル３４を介して電圧が印加され、液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ状態はこのケーブル３４を介して制御ユニット２０によって行われるようになっている。尚、レンズフード１６は、レンズ装置１４のレンズ鏡胴３２の先端部にネジ３５により着脱自在に装着されると共に、液晶偏光フィルタ１８もレンズ鏡胴３２の先端に着脱自在に装着されるようになっている。
【００１８】
制御ユニット２０の前面には、所定の偏光方向の光量（偏光光量）を検出するワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、及び、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄが上下に２個、横方向に４列で計８個設置される。これらのワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、及び、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄの受光面には、上記液晶偏光フィルタ１８で可変できる透過軸の角度に対応させて、それぞれ、水平方向に対して０°、４５°、９０°、１３５°の４方向に透過軸を有する偏光フィルムが装着されており、これら４方向の偏光方向の偏光光量が検出されるようになっている。両端の２列に配置された計４個のワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄは、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄに比べて検出範囲（画角）が広く、レンズ装置１４のズーム位置がワイド側にあるときの撮影画角と同様に広範囲の角度方向から入射した光に対してその入射光の偏光光量を検出する。
【００１９】
一方、中央の２列に配置された計４個のテレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄは受光面にレンズが装着されており、ワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄに比べて検出範囲（画角）が狭く、レンズ装置１４のズーム位置がテレ側にあるときの撮影画角と同様に狭範囲の角度方向から入射した光に対してその入射光の偏光光量を検出する。
【００２０】
上記液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御は、これらのワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、又は、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄによって取得した光量信号（偏光光量）に基づいて行われるが、レンズ装置１４のズーム位置がワイド側にある場合、即ち、撮影画角が広い場合には、この撮影画角に対応させて、検出範囲が広いワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄが使用される。一方、レンズ装置のズーム位置がテレ側にある場合、即ち、撮影画角が狭い場合には、この撮影画角に対応させて検出範囲が狭いテレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄが使用される。そして、ワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、又は、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄによって取得した光量信号に基づいて、窓ガラス等で反射された除去すべき偏光の偏光方向が検出され、液晶偏光フィルタ１８の透過軸がその偏光の偏光方向とできるだけ直交する方向となるように液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御が行われる。これにより、撮影画角内の除去すべき偏光の偏光方向が適切に検出され、その反射光が確実に除去される。
【００２１】
尚、除去すべき偏光の偏光方向は、０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量のうち最小の偏光光量を示した角度とほぼ直交する方向となる。即ち、窓ガラス等を透過してきた光は無偏光であるため、このような光に対して各偏光光量センサは一定の偏光光量を示す。一方、窓ガラス等で反射された偏光は、これと最も直交する方向に近い偏光方向の偏光光量センサにおいて最小の偏光光量を示す。従って、上述のように除去すべき偏光の偏光方向は、０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量のうち最小の偏光光量を示した角度とほぼ直交する方向となる。
【００２２】
一方、上述のように偏光光量センサが配置された制御ユニット２０の背面には電源コネクタ４０が設けられている。レンズ装置１４の側部には、例えば、このレンズ装置１４がＥＮＧレンズの場合、ズームレンズ、フォーカスレンズ、絞り等をモータ駆動させるためのドライブユニットが装着されており、上記電源コネクタ４０はこのドライブユニットとケーブル３９で接続される。
【００２３】
ケーブル３９が接続されるドライブユニット側のコネクタは、例えばズームレート用コネクタであり、通常、このコネクタには、ズーム位置を操作するズームレートが接続される。そして、このズームレート用コネクタからは、ズームレートを駆動する電源や、現在のズーム位置を示すズーム信号が出力されるようになっている。
【００２４】
そこで、ドライブユニットのズームレート用コネクタにズームレートの代わりに制御ユニット２０の電源コネクタ４０を接続することで、制御ユニット２０に、必要な電源（液晶素子２２Ａ、２２Ｂの印加電圧等）と、ワイド用とテレ用の偏光光量センサを切り替えるために必要なズーム位置（撮影画角）の情報とが提供される。但し、制御ユニット２０で必要な電源やズーム位置の情報は必ずしもドライブユニットのズームレート用コネクタから取得する必要はなく、カメラ本体等、他の装置又はコネクタから取得するようにしてもよい。
【００２５】
尚、上述のように、制御ユニット２０の電源コネクタ４０をズームレート用コネクタに接続した場合には、ズームレートを使用することができなくなるため、制御ユニット２０にズームレートを接続するズームレート用コネクタを設け、このコネクタと電源コネクタ４０とを直接接続するラインを設けるようにしてもよい。
【００２６】
また、制御ユニット２０の背面には、液晶ユニット２２の制御を自動と手動に切り換える切換スイッチ４２、手動制御の場合に液晶ユニット２２で回転させる偏光方向の角度を０°、４５°、９０°、１３５°に順次切り換える設定スイッチ４４等が設けられている。尚、コネクタ４５Ａ、４５Ｂは、映像信号の入出力端子であり、映像信号に基づいて液晶ユニット２２を制御する場合に使用するものであるが、ここでは省略する。
【００２７】
図６は、本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置の回路構成を示したブロック図である。同図に示すように、上述のワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄは、光センサレベル調整回路５０に接続され、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄは、光センサレベル調整回路５２に接続される。各偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、３８Ａ〜３８Ｄによって検出された光量信号は、光センサレベル調整回路５０、５２によってレベル調整された後、Ａ／Ｄ入力切替回路５４を介してＣＰＵ５６に入力される。尚、ＣＰＵ５６には、Ａ／Ｄ入力切替回路５４から送信された信号をアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ変換器が搭載されている。
【００２８】
一方、レンズ装置１４のドライブユニットから上記電源コネクタ４０を介してズーム位置を示すズーム信号及び電源が入力される。ズーム信号は、ズームレベル変換回路５８で所定の電圧レベルに変換された後、Ａ／Ｄ入力切替回路５４を介してＣＰＵ５６に入力される。電源コネクタ４０から入力された電源は、電源部６０を介して電圧制御部６２に送られる。電圧制御部６２は、ＣＰＵ５６からのコマンドに基づいて、液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、２２Ｂに印加する電圧を制御する。液晶素子２２Ａ又は液晶素子２２Ｂをオン状態にする場合には、電源部６０から供給された電源を使用して、液晶素子２２Ａ又は液晶素子２２Ｂに所要の電圧を印加する。オフ状態にする場合には、液晶素子２２Ａ又は液晶素子２２Ｂに印加する電圧を０Ｖにする。
【００２９】
ＣＰＵ５６は、電源コネクタ４０から取得したズーム位置に基づいてＡ／Ｄ入力切替回路５４の接続をテレ側又はワイド側の光センサレベル調整回路５０、５２に切り替え、撮影画角に対応したいずれかの偏光光量センサ、即ち、ワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、又は、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄから光量信号を取得する。そして、０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量に基づいて、液晶ユニット２２で回転させるべき偏光方向の角度、即ち、液晶偏光フィルタ１８の透過軸の角度を決定する。尚、この透過軸の角度は、偏光光量が最小となった角度と一致するように決定される。ＣＰＵ５６は、この角度に基づき電圧制御部６２にコマンドを送り、液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、及び、液晶素子２２Ｂのオン・オフ状態を制御して液晶偏光フィルタ１８の透過軸を上記決定した角度に設定する。
【００３０】
尚、操作部６４の切換スイッチ４２（図５参照）の操作によって、液晶ユニット２２の制御が自動から手動に切り替えられた場合には、ＣＰＵ５６は操作部６４の設定スイッチ４４（図５参照）の操作に基づいて、電圧制御部６２にコマンドを送り、液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、及び、液晶素子２２Ｂのオン・オフ状態を制御する。
【００３１】
次に上記ＣＰＵ５６の処理手順について図７のフローチャートを用いて説明する。まず、ＣＰＵ５６は、ズーム位置をレンズ装置１４のドライブユニットから電源コネクタ４０を介して読み込み、そのズーム位置をパラメータＺに代入する（ステップＳ１０）。続いてズーム位置Ｚが所定の閾値ＺTHより小さいか否かを判定する。即ち、ズーム位置が所定位置よりズーム側にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＮＯの場合、即ち、ズーム位置が所定位置よりワイド側にある場合、ワイド側の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄから光量信号を読み込み、０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をそれぞれパラメータＶ（０）、Ｖ（４５）、Ｖ（９０）、Ｖ（１３５）に代入する（ステップＳ１４）。尚、偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄによって検出された０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をＶ（０，Ｗ）、Ｖ（４５，Ｗ）、Ｖ（９０，Ｗ）、Ｖ（１３５，Ｗ）とすると、Ｖ（０）＝Ｖ（０，Ｗ）、Ｖ（４５）＝Ｖ（４５，Ｗ）、Ｖ（９０）＝Ｖ（９０，Ｗ）、Ｖ（１３５）＝Ｖ（１３５，Ｗ）である。
【００３２】
一方、ＹＥＳの場合、即ち、ズーム位置がテレ側にある場合、テレ側の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄから光量信号を読み込み、０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をそれぞれパラメータＶ（０）、Ｖ（４５）、Ｖ（９０）、Ｖ（１３５）に代入する（ステップＳ１６）。尚、偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄによって検出された０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をＶ（０，Ｔ）、Ｖ（４５，Ｔ）、Ｖ（９０，Ｔ）、Ｖ（１３５，Ｔ）とすると、Ｖ（０）＝Ｖ（０，Ｔ）、Ｖ（４５）＝Ｖ（４５，Ｔ）、Ｖ（９０）＝Ｖ（９０，Ｔ）、Ｖ（１３５）＝Ｖ（１３５，Ｔ）である。
【００３３】
次に、ＣＰＵ５６は、各偏光光量センサによって検出した偏光光量Ｖ（０）、Ｖ（４５）、Ｖ（９０）、Ｖ（１３５）のうち最小のものを選択する（ステップＳ１８）。即ち、偏光光量が最小となった偏光光量センサの透過軸の方向を検出することによって、除去すべき偏光の偏光方向を検出することができ、その偏光を最も効果的に遮断できる液晶偏光フィルタ１８の透過軸の方向（液晶素子２２Ａ、２２Ｂで偏光方向を回転させる角度）を検出することができる。そして、ＣＰＵ５６は、偏光光量が最小となった偏光光量センサの透過軸の方向と液晶偏光フィルタ１８の透過軸の方向とが等しくなるように、液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御を行う（ステッップＳ２０）。
【００３４】
以上の処理により、レンズ装置１４のズーム位置（撮影画角）に応じて適切に液晶偏光フィルタ１８の透過軸方向を制御することができる。
尚、偏光光量が最小となった偏光光量センサの透過軸の方向は、除去すべき偏光の偏光方向と直交する方向である一方で、偏光光量が最大となる偏光光量センサの透過軸の方向は、除去すべき偏光の偏光方向であるから、偏光光量が最大となる偏光光量センサの透過軸の方向を検出して、その透過軸の方向と液晶偏光フィルタ１８の透過軸の方向とが直交するように液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御を行っても上述と全く同様の効果を得る。
【００３５】
また、上記図７のフローチャートによれば、レンズ装置１４のズーム位置（撮影画角）に応じてワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、又は、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄのいずれか一方で検出した偏光光量によって液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御を行うようにしたが、レンズ装置１４のズーム位置がワイド端とテレ端の中間的な位置にある場合の精度を考慮して、ワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄとテレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄの両方で検出した偏光光量に重み付けを行って平均化し、この値に基づいて液晶偏光フィルタ１８の透過軸の方向を決定してもよい。図８は、この場合のＣＰＵ５６の処理手順を示したフローチャートである。ＣＰＵ５６は、ズーム位置をレンズ装置１４のドライブユニットから電源コネクタ４０を介して読み込み、そのズーム位置をパラメータＺに代入する（ステップＳ３０）。尚、ズーム位置Ｚの範囲は０≦Ｚ≦１で与えられ、ワイド端が０、テレ端が１となる。
【００３６】
続いてＣＰＵ５６は、ワイド側の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄとテレ側の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄの両方から光量信号を読み込み、偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄによって検出した０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をパラメータＶ（０，Ｗ）、Ｖ（４５，Ｗ）、Ｖ（９０，Ｗ）、Ｖ（１３５，Ｗ）に代入し、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄによって検出した０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をＶ（０，Ｔ）、Ｖ（４５，Ｔ）、Ｖ（９０，Ｔ）、Ｖ（１３５，Ｔ）に代入する（ステップＳ３２）。
【００３７】
次に、ＣＰＵ５６は、ズーム位置Ｚと、各偏光光量センサによって検出した偏光光量とから、以下の式(1)〜(4)の重み付け演算により０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量Ｖ（０）、Ｖ（４５）、Ｖ（９０）、Ｖ（１３５）を算出する（ステップＳ３４）。
【００３８】
【数１】
Ｖ（０）＝Ｚ・Ｖ（０，Ｔ）＋（１−Ｚ）・Ｖ（０，Ｗ） …(1)
【００３９】
【数２】
Ｖ（４５）＝Ｚ・Ｖ（４５，Ｔ）＋（１−Ｚ）・Ｖ（４５，Ｗ） …(2)
【００４０】
【数３】
Ｖ（９０）＝Ｚ・Ｖ（９０，Ｔ）＋（１−Ｚ）・Ｖ（９０，Ｗ） …(3)
【００４１】
【数４】
Ｖ（１３５）＝Ｚ・Ｖ（１３５，Ｔ）＋（１−Ｚ）・Ｖ（１３５，Ｗ）…(4)ＣＰＵ５６は、各偏光光量センサによって検出した偏光光量Ｖ（０）、Ｖ（４５）、Ｖ（９０）、Ｖ（１３５）のうち最小のものを選択し（ステップＳ３６）、偏光光量が最小となった偏光光量センサの透過軸の方向を検出する。そしてこの透過軸の方向と液晶偏光フィルタ１８の透過軸の方向とが等しくなるように、液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御を行う（ステッップＳ３８）。
【００４２】
以上、上記実施の形態では、液晶偏光フィルタ１８の液晶ユニット２２に入射光の偏光方向を４５°と９０°回転させる２種類の液晶素子２２Ａ、２２Ｂを組み合わせて使用したが、これに限らず他の角度で偏光方向を回転させる液晶素子を組み合わせてもよく、また、２枚の液晶素子でなく他の枚数の液晶素子を組み合わせて使用してもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、検出範囲が異なる２種類のワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄとテレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄによって撮影画角に応じた検出範囲の偏光光量を検出するようにしたが、これに限らず、検出範囲が異なる３種類以上の偏光光量センサを撮影画角に応じて切り替えて、又は、各偏光光量センサで検出した偏光光量を重み付けして平均化して撮影画角に応じた偏光光量を検出するようにしてもよい。また、１種類の偏光光量センサにズーム光学系又は絞りを設け、撮影画角に応じてこのズーム光学系又は絞りを連動させることで、撮影画角に応じて検出範囲を可変させるようにしてもよい。但し、この場合に比べて、上述のように検出範囲が異なる偏光光量センサを複数設置した方が機構的な構造が簡単になる。
【００４４】
また、上記実施の形態では、例えば、ワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄについて０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量を検出する４個の偏光光量センサを使用したが、これに限らず１つの偏光光量センサに回転機構を設け、この偏光光量センサを回転させて各偏光方向の偏光光量を検出するようにしてもよい。また、単なる光量センサの前面側に偏光フィルムを設置し、この偏光フィルムを回転させるようにしてもよい。
【００４５】
また、上記実施の形態では、本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置をテレビカメラに使用した場合について説明したが、本発明は映像信号を必要としないため、スチルカメラ等の他の種類のカメラにも使用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置によれば、撮影光学系の撮影画角に応じた検出範囲で各偏光方向の偏光光量を検出することができるため、これに基づいて窓ガラス等で反射された撮影画角内の除去すべき偏光の偏光方向を撮影画角に応じて適切に検出することができる。そして、これによって検出した除去すべき偏光の偏光方向に基づいて液晶素子を制御することで、確実にその偏光を除去することができる。
【００４７】
また、検出範囲が異なる複数の偏光光量検出手段（偏光光量センサ）を用い、撮影画角に応じた検出範囲の偏光光量の検出又は算出を行うことで、機構的にも簡便に本装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置が装着されたテレビカメラの一実施の形態を示した構成図である。
【図２】図２は、液晶偏光フィルタの構成を示した図である。
【図３】図３は、本発明が装着されたレンズ装置の正面図である。
【図４】図４は、本発明が装着されたレンズ装置の要部を示した側面図である。
【図５】図５は、制御ユニットの平面断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置の回路構成を示したブロック図である。
【図７】図７は、ＣＰＵの処理手順を示したフローチャートである。
【図８】図８は、ＣＰＵの処理手順の他の実施の形態を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…テレビカメラ
１２…カメラ本体
１４…レンズ装置
１６…レンズフード
１８…液晶偏光フィルタ
２０…液晶偏光フィルタ制御ユニット
２２…液晶ユニット
２２Ａ、２２Ｂ…液晶素子
２６…偏光フイルム
３６Ａ〜３６Ｄ、３８Ａ〜３８Ｄ…偏光光量センサ
５６…ＣＰＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置に係り、特にテレビカメラ等のレンズ装置に装着され、窓ガラスや水面等からの強い反射光を除去する偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車窓の人物撮影や野外撮影では、窓ガラスや水面からの強い反射光が映像に写り込み、画質が劣化することがある。通常、これらの反射光は、ブリュースターの入射角をピークに強く偏光するため、撮影レンズの前面に偏光子（偏光フィルム、偏光板等）を設置することで除去することができる。
【０００３】
ところで、上述のように反射光を偏光子で除去する場合、その反射光の偏光方向に対して偏光子の透過軸を垂直な方向に調整することが必要となる。従来は、撮影レンズに設置した偏光子を手動で回動操作して最適な方向に透過軸を調整するようにしていたが、これでは、調整に時間を要し、動く被写体を撮影する場合やカメラを移動させながら撮影する場合には適応できなかった。そこで、近年、偏光子の前面側に液晶素子（ＴＮ（twisted nematic)液晶セル）を配置し、この液晶素子で偏光方向（偏波面）を回転させることで、偏光子を回転させるのと同様の効果を得るようにした液晶偏光フィルタ装置が提案されている（映像情報メディア学会年次大会，14-3：「液晶偏光素子を用いた反射光抑制カメラ」，pp168-169(1997.7):藤掛英夫，滝沢國治，曾田田人，根岸俊裕，小林道夫）。
【０００４】
例えば、固定した偏光子の前に、４５°と９０°の旋光が可能な２種類の液晶素子を配置する。これらの液晶素子は、液晶分子の配列が光の進行方向に沿って、それぞれ４５°及び９０°にねじれているため、電圧を印加しないオフ状態においては、入射光の偏波面をそれぞれのねじれ角に応じて回転させる。一方、液晶素子に所定の電圧を印加したオン状態においては、入射光の偏波面を回転させることなくそのまま通過させる。従って、これらの２種類の液晶素子のオン・オフ状態を組み合わせることで、入射光の偏波面を０°、４５°、９０°、１３５°回転させることができる。そして、このように配置した液晶素子のオン・オフ状態を映像信号が最小となるように制御することで反射光を映像信号から迅速かつ自動的に除去することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように映像信号によって液晶素子のオン・オフ状態を制御する場合には、映像信号を処理する回路が必要であり回路構成が煩雑となる。また、スチルカメラにおいても窓ガラスや水面等の反射光を除去したい場合があり、この場合には映像信号を取得できないため、液晶素子を自動で制御することができない。このため、映像信号とは無関係の別個の手段、例えば、偏光光量センサにより反射光の偏光方向（反射光の光量が最も少なくなるような透過軸の方向）を検出し、これに基づいて液晶素子を自動で、且つ、簡単な回路で制御できるようにすることが望まれている。
【０００６】
ところが、偏光光量センサによって液晶素子のオン・オフ状態を制御する場合には、ズームレンズの使用により撮影画角が変化するため、撮影画角と偏光光量センサの検出範囲（画角）が大きく異なるという場合が生じる。このような場合、撮影画角外の偏光の影響等によって本来除去すべき偏光の偏光方向を適切に検出することができないという問題が生じる。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、窓ガラス等によって反射された撮影画角内の除去すべき偏光の偏光方向を偏光光量センサを用いて適切且つ簡単な構成で検出できるようにし、該偏光を確実に除去できるようにした液晶偏光フィルタ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する為に、請求項１に記載の発明は、入射した光の偏光方向を回転させる液晶素子と所定方向の偏光のみを通過させる偏光子とから成る液晶偏光フィルタを撮影光学系に挿入し、前記液晶素子に印加する電圧を制御することによって、前記撮影光学系に入射した除去すべき光の偏光方向を所定角度だけ回転させ、該除去すべき光を前記偏光子によって除去する液晶偏光フィルタ装置において、互いに異なる複数の偏光方向の光を偏光方向ごとに個別に設けられた複数の偏光光量センサにより受光することによって各偏光方向の偏光光量を検出する偏光光量検出手段であって、前記偏光光量の検出範囲が前記撮影光学系の撮影画角に応じた範囲に変更可能な偏光光量検出手段と、前記撮影光学系の撮影画角を取得する撮影画角取得手段と、前記偏光光量検出手段の検出範囲を前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角に応じた範囲に変更する検出範囲変更手段と、前記偏光光量検出手段によって前記変更した検出範囲で検出した各偏光方向の偏光光量に基づいて前記除去すべき光の偏光方向を検出する偏光方向検出手段と、前記液晶素子に印加する電圧を制御して前記液晶素子を制御する制御手段であって、前記偏光方向検出手段によって検出した前記除去すべき光の偏光方向が前記偏光子によって除去される偏光方向となるように、前記液晶素子に入射した除去すべき光の偏光方向を回転させる液晶素子制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記偏光光量検出手段は、検出範囲が異なる複数の偏光光量検出手段を備え、前記検出範囲変更手段は、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角に応じた検出範囲の偏光光量検出手段に切り替えて前記検出範囲を前記撮影画角に応じた範囲に変更することを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記複数の偏光光量検出手段は、前記複数の偏光方向の光を検出範囲が広いワイド用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するワイド用偏光光量検出手段と、前記複数の偏光方向の光を前記ワイド用偏光光量センサよりも検出範囲が狭いテレ用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するテレ用偏光光量検出手段とからなり、前記検出範囲変更手段は、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角が所定のしきい値以上の場合には前記ワイド用偏光光量検出手段による偏光光量の検出を有効にし、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角が前記しきい値より小さい場合には前記テレ用偏光光量検出手段による偏光光量の検出を有効にすることを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、入射した光の偏光方向を回転させる液晶素子と所定方向の偏光のみを通過させる偏光子とから成る液晶偏光フィルタを撮影光学系に挿入し、前記液晶素子に印加する電圧を制御することによって、前記撮影光学系に入射した除去すべき光の偏光方向を所定角度だけ回転させ、該除去すべき光を前記偏光子によって除去する液晶偏光フィルタ装置において、互いに異なる複数の偏光方向の光を偏光方向ごとに個別に設けられた複数の偏光光量センサにより受光することによって各偏光方向の偏光光量を検出する偏光光量検出手段であって、前記偏光光量の検出範囲が異なる複数の偏光光量検出手段と、前記撮影光学系の撮影画角を取得する撮影画角取得手段と、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角に基づいて、前記各偏光光量検出手段によって検出した各偏光方向の偏光光量の重み付け平均を算出することにより各偏光方向の偏光光量を算出する偏光光量算出手段と、前記偏光光量算出手段によって算出した各偏光方向の偏光光量に基づいて前記除去すべき光の偏光方向を検出する偏光方向検出手段と、前記液晶素子に印加する電圧を制御して前記液晶素子を制御する制御手段であって、前記偏光方向検出手段によって検出した前記除去すべき光の偏光方向が前記偏光子によって除去される偏光方向となるように、前記液晶素子に入射した除去すべき光の偏光方向を回転させる液晶素子制御手段と、を備えたことを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記複数の偏光光量検出手段は、前記複数の偏光方向の光を検出範囲が広いワイド用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するワイド用偏光光量検出手段と、前記複数の偏光方向の光を前記ワイド用偏光光量センサよりも検出範囲が狭いテレ用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するテレ用偏光光量検出手段とからなることを特徴としている。
【００１０】
以上の本発明によれば、撮影光学系の撮影画角に応じた検出範囲で各偏光方向の偏光光量を検出することができるため、これに基づいて窓ガラス等で反射された撮影画角内の除去すべき偏光の偏光方向を撮影画角に応じて適切に検出することができる。そして、これによって検出した除去すべき偏光の偏光方向に基づいて液晶素子を制御することで、確実にその偏光を除去することができる。
【００１１】
また、検出範囲が異なる複数の偏光光量検出手段（偏光光量センサ）を用い、撮影画角に応じた検出範囲の偏光光量の検出又は算出を行うことで、機構的にも簡便に本装置を構成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置が装着されたテレビカメラの一実施の形態を示した構成図である。同図に示すテレビカメラ１０は、カメラ本体１２と、このカメラ本体１２に着脱可能に装着されるレンズ装置１４とから構成される。レンズ装置１４の撮影光学系の前面には、液晶偏光フィルタ１８が配置される。また、レンズ装置１４の前端にはレンズフード１６が配置されており、このレンズフード１６の下端に液晶偏光フィルタ制御ユニット２０（以下、単に制御ユニット２０という。）が配置される。
【００１３】
前記液晶偏光フィルタ１８は、図２に示すように液晶ユニット２２と水平方向を透過軸Ｐとする偏光フイルム２６とから構成され、液晶ユニット２２は、前方からみて、入射光を時計回りもしくは反時計回りに４５°旋光させる液晶素子２２Ａと入射光を時計回りもしくは反時計回りに９０°旋光させる液晶素子２２Ｂとから構成される。
【００１４】
液晶素子２２Ａ、２２Ｂは、液晶分子の配列が光の進行方向に沿って、それぞれ４５°及び９０°にねじれたもので、液晶素子２２Ａ、２２Ｂに電圧が印加されていないときには、それぞれのねじれ角に応じて入射光の偏波面がそれぞれ４５°及び９０°回転する（オフ状態）。一方、液晶素子２２Ａ、２２Ｂに所定の電圧が印加されると、入射光の偏波面は回転することなくそのまま液晶素子２２Ａ、２２Ｂを通過する（オン状態）。従って、これらの２種類の液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ状態を組み合わせることで、入射光の偏波面を０°、４５°、９０°、又は、１３５°回転させることができるようになっている。
【００１５】
例えば、図１に示すように自動車２８の車内に搭乗した人物を撮影する場合に、自動車の窓ガラス２８Ａで反射した光の偏波面をこれらの液晶素子２２Ａ、２２Ｂによって０°、４５°、９０°、又は、１３５°回転させ、その反射光の偏光方向を偏光フイルム２６の透過軸Ｐに対してほぼ直交方向とすることで、テレビカメラ１０の映像から窓ガラス２８Ａの反射光を取り除くことができる。
【００１６】
尚、液晶素子２２Ａ、２２Ｂ及び偏光フイルム２６を透過する入射光（偏光フイルム２６で遮断されない入射光）の偏光方向と等しい方向を、以下、液晶偏光フィルタ１８の透過軸という。液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ状態の組み合わせによってこの液晶偏光フィルタ１８の透過軸は０°、４５°、９０°、１３５°に切り替えられることになる。
【００１７】
一方、図１に示した制御ユニット２０は、上記液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ状態を制御するものである。図３乃至図５に示すように制御ユニット２０は、レンズフード１６の下端にネジ３０、３０、３０、３０により固定され、上記液晶偏光フィルタ１８の液晶ユニット２２にケーブル３４で接続される。液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、２２Ｂにはこのケーブル３４を介して電圧が印加され、液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ状態はこのケーブル３４を介して制御ユニット２０によって行われるようになっている。尚、レンズフード１６は、レンズ装置１４のレンズ鏡胴３２の先端部にネジ３５により着脱自在に装着されると共に、液晶偏光フィルタ１８もレンズ鏡胴３２の先端に着脱自在に装着されるようになっている。
【００１８】
制御ユニット２０の前面には、所定の偏光方向の光量（偏光光量）を検出するワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、及び、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄが上下に２個、横方向に４列で計８個設置される。これらのワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、及び、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄの受光面には、上記液晶偏光フィルタ１８で可変できる透過軸の角度に対応させて、それぞれ、水平方向に対して０°、４５°、９０°、１３５°の４方向に透過軸を有する偏光フィルムが装着されており、これら４方向の偏光方向の偏光光量が検出されるようになっている。両端の２列に配置された計４個のワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄは、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄに比べて検出範囲（画角）が広く、レンズ装置１４のズーム位置がワイド側にあるときの撮影画角と同様に広範囲の角度方向から入射した光に対してその入射光の偏光光量を検出する。
【００１９】
一方、中央の２列に配置された計４個のテレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄは受光面にレンズが装着されており、ワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄに比べて検出範囲（画角）が狭く、レンズ装置１４のズーム位置がテレ側にあるときの撮影画角と同様に狭範囲の角度方向から入射した光に対してその入射光の偏光光量を検出する。
【００２０】
上記液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御は、これらのワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、又は、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄによって取得した光量信号（偏光光量）に基づいて行われるが、レンズ装置１４のズーム位置がワイド側にある場合、即ち、撮影画角が広い場合には、この撮影画角に対応させて、検出範囲が広いワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄが使用される。一方、レンズ装置のズーム位置がテレ側にある場合、即ち、撮影画角が狭い場合には、この撮影画角に対応させて検出範囲が狭いテレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄが使用される。そして、ワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、又は、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄによって取得した光量信号に基づいて、窓ガラス等で反射された除去すべき偏光の偏光方向が検出され、液晶偏光フィルタ１８の透過軸がその偏光の偏光方向とできるだけ直交する方向となるように液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御が行われる。これにより、撮影画角内の除去すべき偏光の偏光方向が適切に検出され、その反射光が確実に除去される。
【００２１】
尚、除去すべき偏光の偏光方向は、０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量のうち最小の偏光光量を示した角度とほぼ直交する方向となる。即ち、窓ガラス等を透過してきた光は無偏光であるため、このような光に対して各偏光光量センサは一定の偏光光量を示す。一方、窓ガラス等で反射された偏光は、これと最も直交する方向に近い偏光方向の偏光光量センサにおいて最小の偏光光量を示す。従って、上述のように除去すべき偏光の偏光方向は、０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量のうち最小の偏光光量を示した角度とほぼ直交する方向となる。
【００２２】
一方、上述のように偏光光量センサが配置された制御ユニット２０の背面には電源コネクタ４０が設けられている。レンズ装置１４の側部には、例えば、このレンズ装置１４がＥＮＧレンズの場合、ズームレンズ、フォーカスレンズ、絞り等をモータ駆動させるためのドライブユニットが装着されており、上記電源コネクタ４０はこのドライブユニットとケーブル３９で接続される。
【００２３】
ケーブル３９が接続されるドライブユニット側のコネクタは、例えばズームレート用コネクタであり、通常、このコネクタには、ズーム位置を操作するズームレートが接続される。そして、このズームレート用コネクタからは、ズームレートを駆動する電源や、現在のズーム位置を示すズーム信号が出力されるようになっている。
【００２４】
そこで、ドライブユニットのズームレート用コネクタにズームレートの代わりに制御ユニット２０の電源コネクタ４０を接続することで、制御ユニット２０に、必要な電源（液晶素子２２Ａ、２２Ｂの印加電圧等）と、ワイド用とテレ用の偏光光量センサを切り替えるために必要なズーム位置（撮影画角）の情報とが提供される。但し、制御ユニット２０で必要な電源やズーム位置の情報は必ずしもドライブユニットのズームレート用コネクタから取得する必要はなく、カメラ本体等、他の装置又はコネクタから取得するようにしてもよい。
【００２５】
尚、上述のように、制御ユニット２０の電源コネクタ４０をズームレート用コネクタに接続した場合には、ズームレートを使用することができなくなるため、制御ユニット２０にズームレートを接続するズームレート用コネクタを設け、このコネクタと電源コネクタ４０とを直接接続するラインを設けるようにしてもよい。
【００２６】
また、制御ユニット２０の背面には、液晶ユニット２２の制御を自動と手動に切り換える切換スイッチ４２、手動制御の場合に液晶ユニット２２で回転させる偏光方向の角度を０°、４５°、９０°、１３５°に順次切り換える設定スイッチ４４等が設けられている。尚、コネクタ４５Ａ、４５Ｂは、映像信号の入出力端子であり、映像信号に基づいて液晶ユニット２２を制御する場合に使用するものであるが、ここでは省略する。
【００２７】
図６は、本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置の回路構成を示したブロック図である。同図に示すように、上述のワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄは、光センサレベル調整回路５０に接続され、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄは、光センサレベル調整回路５２に接続される。各偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、３８Ａ〜３８Ｄによって検出された光量信号は、光センサレベル調整回路５０、５２によってレベル調整された後、Ａ／Ｄ入力切替回路５４を介してＣＰＵ５６に入力される。尚、ＣＰＵ５６には、Ａ／Ｄ入力切替回路５４から送信された信号をアナログからデジタルに変換するＡ／Ｄ変換器が搭載されている。
【００２８】
一方、レンズ装置１４のドライブユニットから上記電源コネクタ４０を介してズーム位置を示すズーム信号及び電源が入力される。ズーム信号は、ズームレベル変換回路５８で所定の電圧レベルに変換された後、Ａ／Ｄ入力切替回路５４を介してＣＰＵ５６に入力される。電源コネクタ４０から入力された電源は、電源部６０を介して電圧制御部６２に送られる。電圧制御部６２は、ＣＰＵ５６からのコマンドに基づいて、液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、２２Ｂに印加する電圧を制御する。液晶素子２２Ａ又は液晶素子２２Ｂをオン状態にする場合には、電源部６０から供給された電源を使用して、液晶素子２２Ａ又は液晶素子２２Ｂに所要の電圧を印加する。オフ状態にする場合には、液晶素子２２Ａ又は液晶素子２２Ｂに印加する電圧を０Ｖにする。
【００２９】
ＣＰＵ５６は、電源コネクタ４０から取得したズーム位置に基づいてＡ／Ｄ入力切替回路５４の接続をテレ側又はワイド側の光センサレベル調整回路５０、５２に切り替え、撮影画角に対応したいずれかの偏光光量センサ、即ち、ワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、又は、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄから光量信号を取得する。そして、０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量に基づいて、液晶ユニット２２で回転させるべき偏光方向の角度、即ち、液晶偏光フィルタ１８の透過軸の角度を決定する。尚、この透過軸の角度は、偏光光量が最小となった角度と一致するように決定される。ＣＰＵ５６は、この角度に基づき電圧制御部６２にコマンドを送り、液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、及び、液晶素子２２Ｂのオン・オフ状態を制御して液晶偏光フィルタ１８の透過軸を上記決定した角度に設定する。
【００３０】
尚、操作部６４の切換スイッチ４２（図５参照）の操作によって、液晶ユニット２２の制御が自動から手動に切り替えられた場合には、ＣＰＵ５６は操作部６４の設定スイッチ４４（図５参照）の操作に基づいて、電圧制御部６２にコマンドを送り、液晶ユニット２２の液晶素子２２Ａ、及び、液晶素子２２Ｂのオン・オフ状態を制御する。
【００３１】
次に上記ＣＰＵ５６の処理手順について図７のフローチャートを用いて説明する。まず、ＣＰＵ５６は、ズーム位置をレンズ装置１４のドライブユニットから電源コネクタ４０を介して読み込み、そのズーム位置をパラメータＺに代入する（ステップＳ１０）。続いてズーム位置Ｚが所定の閾値ＺTHより小さいか否かを判定する。即ち、ズーム位置が所定位置よりズーム側にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＮＯの場合、即ち、ズーム位置が所定位置よりワイド側にある場合、ワイド側の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄから光量信号を読み込み、０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をそれぞれパラメータＶ（０）、Ｖ（４５）、Ｖ（９０）、Ｖ（１３５）に代入する（ステップＳ１４）。尚、偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄによって検出された０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をＶ（０，Ｗ）、Ｖ（４５，Ｗ）、Ｖ（９０，Ｗ）、Ｖ（１３５，Ｗ）とすると、Ｖ（０）＝Ｖ（０，Ｗ）、Ｖ（４５）＝Ｖ（４５，Ｗ）、Ｖ（９０）＝Ｖ（９０，Ｗ）、Ｖ（１３５）＝Ｖ（１３５，Ｗ）である。
【００３２】
一方、ＹＥＳの場合、即ち、ズーム位置がテレ側にある場合、テレ側の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄから光量信号を読み込み、０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をそれぞれパラメータＶ（０）、Ｖ（４５）、Ｖ（９０）、Ｖ（１３５）に代入する（ステップＳ１６）。尚、偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄによって検出された０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をＶ（０，Ｔ）、Ｖ（４５，Ｔ）、Ｖ（９０，Ｔ）、Ｖ（１３５，Ｔ）とすると、Ｖ（０）＝Ｖ（０，Ｔ）、Ｖ（４５）＝Ｖ（４５，Ｔ）、Ｖ（９０）＝Ｖ（９０，Ｔ）、Ｖ（１３５）＝Ｖ（１３５，Ｔ）である。
【００３３】
次に、ＣＰＵ５６は、各偏光光量センサによって検出した偏光光量Ｖ（０）、Ｖ（４５）、Ｖ（９０）、Ｖ（１３５）のうち最小のものを選択する（ステップＳ１８）。即ち、偏光光量が最小となった偏光光量センサの透過軸の方向を検出することによって、除去すべき偏光の偏光方向を検出することができ、その偏光を最も効果的に遮断できる液晶偏光フィルタ１８の透過軸の方向（液晶素子２２Ａ、２２Ｂで偏光方向を回転させる角度）を検出することができる。そして、ＣＰＵ５６は、偏光光量が最小となった偏光光量センサの透過軸の方向と液晶偏光フィルタ１８の透過軸の方向とが等しくなるように、液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御を行う（ステッップＳ２０）。
【００３４】
以上の処理により、レンズ装置１４のズーム位置（撮影画角）に応じて適切に液晶偏光フィルタ１８の透過軸方向を制御することができる。
尚、偏光光量が最小となった偏光光量センサの透過軸の方向は、除去すべき偏光の偏光方向と直交する方向である一方で、偏光光量が最大となる偏光光量センサの透過軸の方向は、除去すべき偏光の偏光方向であるから、偏光光量が最大となる偏光光量センサの透過軸の方向を検出して、その透過軸の方向と液晶偏光フィルタ１８の透過軸の方向とが直交するように液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御を行っても上述と全く同様の効果を得る。
【００３５】
また、上記図７のフローチャートによれば、レンズ装置１４のズーム位置（撮影画角）に応じてワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄ、又は、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄのいずれか一方で検出した偏光光量によって液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御を行うようにしたが、レンズ装置１４のズーム位置がワイド端とテレ端の中間的な位置にある場合の精度を考慮して、ワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄとテレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄの両方で検出した偏光光量に重み付けを行って平均化し、この値に基づいて液晶偏光フィルタ１８の透過軸の方向を決定してもよい。図８は、この場合のＣＰＵ５６の処理手順を示したフローチャートである。ＣＰＵ５６は、ズーム位置をレンズ装置１４のドライブユニットから電源コネクタ４０を介して読み込み、そのズーム位置をパラメータＺに代入する（ステップＳ３０）。尚、ズーム位置Ｚの範囲は０≦Ｚ≦１で与えられ、ワイド端が０、テレ端が１となる。
【００３６】
続いてＣＰＵ５６は、ワイド側の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄとテレ側の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄの両方から光量信号を読み込み、偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄによって検出した０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をパラメータＶ（０，Ｗ）、Ｖ（４５，Ｗ）、Ｖ（９０，Ｗ）、Ｖ（１３５，Ｗ）に代入し、テレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄによって検出した０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量をＶ（０，Ｔ）、Ｖ（４５，Ｔ）、Ｖ（９０，Ｔ）、Ｖ（１３５，Ｔ）に代入する（ステップＳ３２）。
【００３７】
次に、ＣＰＵ５６は、ズーム位置Ｚと、各偏光光量センサによって検出した偏光光量とから、以下の式(1)〜(4)の重み付け演算により０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量Ｖ（０）、Ｖ（４５）、Ｖ（９０）、Ｖ（１３５）を算出する（ステップＳ３４）。
【００３８】
【数１】
Ｖ（０）＝Ｚ・Ｖ（０，Ｔ）＋（１−Ｚ）・Ｖ（０，Ｗ） …(1)
【００３９】
【数２】
Ｖ（４５）＝Ｚ・Ｖ（４５，Ｔ）＋（１−Ｚ）・Ｖ（４５，Ｗ） …(2)
【００４０】
【数３】
Ｖ（９０）＝Ｚ・Ｖ（９０，Ｔ）＋（１−Ｚ）・Ｖ（９０，Ｗ） …(3)
【００４１】
【数４】
Ｖ（１３５）＝Ｚ・Ｖ（１３５，Ｔ）＋（１−Ｚ）・Ｖ（１３５，Ｗ）…(4)ＣＰＵ５６は、各偏光光量センサによって検出した偏光光量Ｖ（０）、Ｖ（４５）、Ｖ（９０）、Ｖ（１３５）のうち最小のものを選択し（ステップＳ３６）、偏光光量が最小となった偏光光量センサの透過軸の方向を検出する。そしてこの透過軸の方向と液晶偏光フィルタ１８の透過軸の方向とが等しくなるように、液晶素子２２Ａ、２２Ｂのオン・オフ制御を行う（ステッップＳ３８）。
【００４２】
以上、上記実施の形態では、液晶偏光フィルタ１８の液晶ユニット２２に入射光の偏光方向を４５°と９０°回転させる２種類の液晶素子２２Ａ、２２Ｂを組み合わせて使用したが、これに限らず他の角度で偏光方向を回転させる液晶素子を組み合わせてもよく、また、２枚の液晶素子でなく他の枚数の液晶素子を組み合わせて使用してもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態では、検出範囲が異なる２種類のワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄとテレ用の偏光光量センサ３８Ａ〜３８Ｄによって撮影画角に応じた検出範囲の偏光光量を検出するようにしたが、これに限らず、検出範囲が異なる３種類以上の偏光光量センサを撮影画角に応じて切り替えて、又は、各偏光光量センサで検出した偏光光量を重み付けして平均化して撮影画角に応じた偏光光量を検出するようにしてもよい。また、１種類の偏光光量センサにズーム光学系又は絞りを設け、撮影画角に応じてこのズーム光学系又は絞りを連動させることで、撮影画角に応じて検出範囲を可変させるようにしてもよい。但し、この場合に比べて、上述のように検出範囲が異なる偏光光量センサを複数設置した方が機構的な構造が簡単になる。
【００４４】
また、上記実施の形態では、例えば、ワイド用の偏光光量センサ３６Ａ〜３６Ｄについて０°、４５°、９０°、１３５°の偏光方向の偏光光量を検出する４個の偏光光量センサを使用したが、これに限らず１つの偏光光量センサに回転機構を設け、この偏光光量センサを回転させて各偏光方向の偏光光量を検出するようにしてもよい。また、単なる光量センサの前面側に偏光フィルムを設置し、この偏光フィルムを回転させるようにしてもよい。
【００４５】
また、上記実施の形態では、本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置をテレビカメラに使用した場合について説明したが、本発明は映像信号を必要としないため、スチルカメラ等の他の種類のカメラにも使用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置によれば、撮影光学系の撮影画角に応じた検出範囲で各偏光方向の偏光光量を検出することができるため、これに基づいて窓ガラス等で反射された撮影画角内の除去すべき偏光の偏光方向を撮影画角に応じて適切に検出することができる。そして、これによって検出した除去すべき偏光の偏光方向に基づいて液晶素子を制御することで、確実にその偏光を除去することができる。
【００４７】
また、検出範囲が異なる複数の偏光光量検出手段（偏光光量センサ）を用い、撮影画角に応じた検出範囲の偏光光量の検出又は算出を行うことで、機構的にも簡便に本装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置が装着されたテレビカメラの一実施の形態を示した構成図である。
【図２】図２は、液晶偏光フィルタの構成を示した図である。
【図３】図３は、本発明が装着されたレンズ装置の正面図である。
【図４】図４は、本発明が装着されたレンズ装置の要部を示した側面図である。
【図５】図５は、制御ユニットの平面断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置の回路構成を示したブロック図である。
【図７】図７は、ＣＰＵの処理手順を示したフローチャートである。
【図８】図８は、ＣＰＵの処理手順の他の実施の形態を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…テレビカメラ
１２…カメラ本体
１４…レンズ装置
１６…レンズフード
１８…液晶偏光フィルタ
２０…液晶偏光フィルタ制御ユニット
２２…液晶ユニット
２２Ａ、２２Ｂ…液晶素子
２６…偏光フイルム
３６Ａ〜３６Ｄ、３８Ａ〜３８Ｄ…偏光光量センサ
５６…ＣＰＵ
Claims (5)
- 入射した光の偏光方向を回転させる液晶素子と所定方向の偏光のみを通過させる偏光子とから成る液晶偏光フィルタを撮影光学系に挿入し、前記液晶素子に印加する電圧を制御することによって、前記撮影光学系に入射した除去すべき光の偏光方向を所定角度だけ回転させ、該除去すべき光を前記偏光子によって除去する液晶偏光フィルタ装置において、 互いに異なる複数の偏光方向の光を偏光方向ごとに個別に設けられた複数の偏光光量センサにより受光することによって各偏光方向の偏光光量を検出する偏光光量検出手段であって、前記偏光光量の検出範囲が前記撮影光学系の撮影画角に応じた範囲に変更可能な偏光光量検出手段と、
前記撮影光学系の撮影画角を取得する撮影画角取得手段と、
前記偏光光量検出手段の検出範囲を前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角に応じた範囲に変更する検出範囲変更手段と、
前記偏光光量検出手段によって前記変更した検出範囲で検出した各偏光方向の偏光光量に基づいて前記除去すべき光の偏光方向を検出する偏光方向検出手段と、
前記液晶素子に印加する電圧を制御して前記液晶素子を制御する制御手段であって、前記偏光方向検出手段によって検出した前記除去すべき光の偏光方向が前記偏光子によって除去される偏光方向となるように、前記液晶素子に入射した除去すべき光の偏光方向を回転させる液晶素子制御手段と、
を備えたことを特徴とする偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置。 - 前記偏光光量検出手段は、検出範囲が異なる複数の偏光光量検出手段を備え、前記検出範囲変更手段は、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角に応じた検出範囲の偏光光量検出手段に切り替えて前記検出範囲を前記撮影画角に応じた範囲に変更することを特徴とする請求項１の偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置。
- 前記複数の偏光光量検出手段は、前記複数の偏光方向の光を検出範囲が広いワイド用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するワイド用偏光光量検出手段と、前記複数の偏光方向の光を前記ワイド用偏光光量センサよりも検出範囲が狭いテレ用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するテレ用偏光光量検出手段とからなり、前記検出範囲変更手段は、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角が所定のしきい値以上の場合には前記ワイド用偏光光量検出手段による偏光光量の検出を有効にし、前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角が前記しきい値より小さい場合には前記テレ用偏光光量検出手段による偏光光量の検出を有効にすることを特徴とする請求項２の偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置。
- 入射した光の偏光方向を回転させる液晶素子と所定方向の偏光のみを通過させる偏光子とから成る液晶偏光フィルタを撮影光学系に挿入し、前記液晶素子に印加する電圧を制御することによって、前記撮影光学系に入射した除去すべき光の偏光方向を所定角度だけ回転させ、該除去すべき光を前記偏光子によって除去する液晶偏光フィルタ装置において、 互いに異なる複数の偏光方向の光を偏光方向ごとに個別に設けられた複数の偏光光量センサにより受光することによって各偏光方向の偏光光量を検出する偏光光量検出手段であって、前記偏光光量の検出範囲が異なる複数の偏光光量検出手段と、
前記撮影光学系の撮影画角を取得する撮影画角取得手段と、
前記撮影画角取得手段によって取得した撮影画角に基づいて、前記各偏光光量検出手段によって検出した各偏光方向の偏光光量の重み付け平均を算出することにより各偏光方向の偏光光量を算出する偏光光量算出手段と、
前記偏光光量算出手段によって算出した各偏光方向の偏光光量に基づいて前記除去すべき光の偏光方向を検出する偏光方向検出手段と、
前記液晶素子に印加する電圧を制御して前記液晶素子を制御する制御手段であって、前記偏光方向検出手段によって検出した前記除去すべき光の偏光方向が前記偏光子によって除去される偏光方向となるように、前記液晶素子に入射した除去すべき光の偏光方向を回転させる液晶素子制御手段と、
を備えたことを特徴とする偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置。 - 前記複数の偏光光量検出手段は、前記複数の偏光方向の光を検出範囲が広いワイド用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するワイド用偏光光量検出手段と、前記複数の偏光方向の光を前記ワイド用偏光光量センサよりも検出範囲が狭いテレ用偏光光量センサにより受光することにより各偏光方向の偏光光量を検出するテレ用偏光光量検出手段とからなることを特徴とする請求項４の偏光センサ付き液晶偏光フィルタ装置。
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