光学要素切替機構およびこれを備えた撮像装置
【課題】複数の光学要素のうちの所望の光学要素を選択的に撮像光路上に迅速かつ円滑に位置させることが可能であり、かつ、撮像装置全体の大型化を抑制しつつ撮像素子の大型化に対応させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】撮像装置のレンズ群１７と撮像素子１４との間に配置され、レンズ群１７を透過した画像光の撮像光路上に複数の光学要素のうちの所望の光学要素を選択的に位置させる光学要素切替機構１であって、帯状のフィルム２の表面に、当該フィルム２の長さ方向に沿って並列して配置される複数の光学フィルタ７および開口部８と、複数の光学フィルタ７および開口部８のうちの一つが、撮像素子１４の撮像面に対し平行に対面するように支持すると共に、直線的に移動させるようにフィルム２を送り出し、あるいは、巻き取ることで、所望の光学要素を撮像面に対面する位置に選択的に位置させるフィルム送り機構と、を有する。
【解決手段】撮像装置のレンズ群１７と撮像素子１４との間に配置され、レンズ群１７を透過した画像光の撮像光路上に複数の光学要素のうちの所望の光学要素を選択的に位置させる光学要素切替機構１であって、帯状のフィルム２の表面に、当該フィルム２の長さ方向に沿って並列して配置される複数の光学フィルタ７および開口部８と、複数の光学フィルタ７および開口部８のうちの一つが、撮像素子１４の撮像面に対し平行に対面するように支持すると共に、直線的に移動させるようにフィルム２を送り出し、あるいは、巻き取ることで、所望の光学要素を撮像面に対面する位置に選択的に位置させるフィルム送り機構と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置（特に、テレビカメラ）に装備される光学要素切替機構およびこの光学要素切替機構を備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体の像を撮影する場合、実際に目視したときと同じような自然な色を再現したり、あるいは、意識的に色を強調したりするなど、適切な色状態で撮影するためのＣＣ（Color Compensating：色補正）フィルタや、明るい屋外から暗い屋内へ、又は暗い屋内から明るい屋外へ撮影を継続しながら移動する際に、受光量過不足に起因する映像品質の劣化を防止するためのＮＤ（Neutral Density：減光）フィルタなどの光学フィルタ（光学要素）が用いられている。このような光学フィルタは、撮像装置に外付けあるいは内蔵され、手動あるいは自動制御により、その都度、適切なフィルタに切り替えられて撮像光路上に配置されるようになっている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図７（ａ）に示すように、撮像装置１００の本体部１１２に内蔵され、光学的にレンズ部１１１の後方であって、撮像素子１１４の光学的に前方に配置される光学要素切替機構１０１が記載されている。
特許文献１に記載の光学要素切替機構１０１は、図７（ｂ）に示すように、透過率が異なる複数のＮＤフィルタ１０７が搭載された円盤状のフィルタターレット１０２が、円盤の中心を通り、円盤表面に垂直であって、光軸Ｏと位置をずらして配置された回転軸１０５を中心として回転するように構成されている（図７（ａ）参照）。そして、この光学要素切替機構１０１によれば、駆動制御部１１３（図７（ａ）参照）により、フィルタターレット１０２を動作させることで、複数のＮＤフィルタ１０７の中の所望のフィルタを撮像光路上に選択的に位置づけて画像光の透過エリア１０７に画像光を透過させるようになっている。
【０００４】
また例えば、特許文献２には、円盤状に形成された透明板の円周方向に、光透過率が段階的に異なる２つ以上の領域が連続して形成されたグラデーションＮＤフィルタを２枚備え、当該２枚のグラデーションＮＤフィルタのグラデーションが逆相となるように重ねて配置されるとともに、その中心を回転中心として回転自在に配置されたフィルタユニット（光学要素切替機構）が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、撮像装置のレンズの前面に手動で着脱可能に構成されたフィルム状の光量調整カバーが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９９２５０号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３９２８号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、撮像装置および表示装置の高精細化が進んでおり、動画像の高解像化技術が研究されている。いわゆる８Ｋシステムと呼ばれるスーパーハイビジョン（ＳＨＶ）のような超高精細映像、又は４Ｋシステムと呼ばれるデジタルシネマのような高精細映像は、従来のハイビジョン（ＨＶ）映像の１６倍ないし４倍の画素数を有するに至っている。
【０００８】
このような撮像装置および表示装置の高精細化に伴い、撮像装置のイメージセンサ（撮像素子）が、従来のハイビジョン映像を撮影するための撮像装置のイメージセンサと比較して大型化している。このようにイメージセンサが大型化することで、画像光の透過エリアが拡大することになるので、この透過エリアの全面をカバーするために、光学要素も大型化する必要がある。
【０００９】
しかしながら、前記した特許文献１，２に記載の光学要素切替機構は、光学要素が搭載されたターレットを、回転軸を中心として所定量回転させることで、所望の透過率あるいは色温度の光学要素を撮像光路上に配置する構成となっている。
したがって、光学要素を大型化すると、必然的に光学要素を搭載するターレットを径方向に大型化しなければならなくなるため、光学要素切替機構の全体が大型化してしまうことになる。そして、光学要素切替機構を大型化すると、この光学要素切替機構を内蔵するカメラ本体が大型化することになる。このようにカメラ本体が大型化すると、撮影時において、ユーザがカメラ本体を持ち運びながらスムーズに移動するのが困難となったり、狭い場所での撮影ができないなどの制約が生じたりしてしまう。また、カメラ本体が大型化することに伴ってカメラ本体の重量が増えることで、撮影時におけるユーザの負担が大きくなってしまう。さらに、カメラ本体が大型化することで、運搬や保管の際に場所をとってしまうという問題がある。
【００１０】
また、前記した特許文献３に記載の光量調整カバーは、カメラ本体のレンズの前方に外付けされるものであるため、カメラ本体の大型化は抑制できるが、光量調整カバーを、その都度、手動で着脱することによって光量を調整しなければならない、言い換えれば、カメラ本体に内蔵して光量の調整を電気的に制御することができない。このため、光量の調整が煩雑となってしまい、テレビカメラで撮影した映像をリアルタイムで放送する場合など、迅速かつ円滑な光量の切り替えを要する場面に対応させることができない。
【００１１】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、複数の光学要素のうちの所望の光学要素を選択的に撮像光路上に迅速かつ円滑に位置させることが可能であり、かつ、撮像装置全体の大型化を抑制しつつ撮像素子の大型化に対応させることが可能な、光学要素切替機構およびこれを備えた撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決する本発明の光学要素切替機構は、撮像装置のレンズ部と撮像素子との間に配置され、前記レンズ部を透過した画像光の撮像光路上に複数の光学要素のうちの所望の光学要素を選択的に位置させる光学要素切替機構であって、複数の光学要素と、フィルム送り機構と、を有することを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、帯状のフィルムの表面に当該フィルムの長さ方向に沿って、複数の光学要素を同一平面上に並列して配置した。このように、複数の光学要素を配置することで、光学要素切替機構の周方向への大型化が抑制される。
【００１４】
また、フィルム送り機構によって、フィルムを、その長さにかかわらず、常に一定の長さ以下となるように取り付けた状態で回転して、フィルムを、取り付け長さを変えずに撮像素子の撮像面に対し平行な面で直線的に移動させることで、撮像光路上に位置させる前記光学要素を切り替える。これによって、撮像光路上に位置させる光学要素を迅速に切り替えることができる。また、フィルムを、その長さにかかわらず常に一定の長さ以下となるように取り付けており、かつ、その取り付け長さを変えずに撮像光路上に位置させる光学要素を切り替えることができるので、撮像素子の大型化に伴って光学要素を大型化したことによりフィルムの長さが変わった（長くなった）場合であっても、光学要素切替機構および撮像装置本体を大型化する必要がない。
【００１５】
また、請求項２に記載の光学要素切替機構は、請求項１に記載の光学要素切替機構において、前記フィルム送り機構は、一対の無端のガイドベルトと、一対のガイドリールと、を有することを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、光学要素切替機構は、一対の無端のガイドベルトが、フィルムの幅方向における両端部に対応する位置に配置され、周面にフィルムを掛け渡しており、撮像素子の撮像面に対し平行となる面で複数の光学要素のうちの一つを支持している。
また、光学要素切替機構は、一対のガイドリールが、一対の無端のガイドベルトを支持すると共に回転させ、フィルムを一対の無端のガイドベルトに沿って直線的に移動させる。
【００１７】
ここで、一対の無端のガイドベルトは、フィルムの幅方向における両端部に間欠的に形成した貫通孔部に係合する係合突起を有するので、フィルムの貫通孔部にこの係合突起を係合することで、一対の無端のガイドベルトによって、フィルムを支持することができる。これにより、フィルムにたるみや歪みが生じるのを防止しながら、フィルムを直線的に移動させることができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の光学要素切替機構は、請求項１に記載の光学要素切替機構において、前記フィルム送り機構は、一対の巻き取りリールと、一対の無端のガイドベルトと、一対のガイドリールと、を有することを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、光学要素切替機構は、一対の巻き取りリールが、フィルムの幅方向における両端部に間欠的に形成した貫通孔部に係合する係合突起を有し、フィルムの貫通孔部に係合突起を係合した状態で回転してフィルムを互いに巻き取り、あるいは、送り出すことで、フィルムを直線的に移動させる。つまり、一対の巻き取りリール間で、フィルムの取り付け長さを変えずに、フィルムを撮像素子の撮像面に平行な面内で直線的に移動させる。
【００２０】
また、光学要素切替機構は、一対のガイドリールが、一対の巻き取りリールの間に配置され、一対の無端のガイドベルトを支持すると共に、一対の巻き取りリールの回転に連動させて回転させる。ここで、一対のガイドリールは、貫通孔部に係合する係合突起を有するので、フィルムの貫通孔部にこの係合突起を係合することで、一対の無端のガイドベルトによって、フィルムを支持することができる。これにより、フィルムにたるみや歪みが生じるのを防止しながら、フィルムを直線的に移動させることができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の光学要素切替機構は、請求項３に記載の光学要素切替機構において、前記フィルムが、幅方向における両端部が、幅方向における中央部よりも肉厚に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
かかる構成によれば、フィルムの幅方向における両端部を、幅方向における中央部よりも肉厚に形成したため、フィルムを一対の巻き取りリールに巻き取ることによって、フィルムが周方向に重なり合ったときに、重なり合ったフィルムの中央部の間に隙間を形成することができる。このため、フィルムの表面に設けられた光学要素同士が互いに接触するのを防止することができる。
【００２３】
また、請求項５に記載の光学要素切替機構は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学要素切替機構において、前記複数の光学要素として、同一平面上に配置される、それぞれ透過率の異なる複数の光学フィルタと、前記光学フィルタが設けられない開口部または透明なフィルタと、を有することを特徴とする。
【００２４】
かかる構成によれば、複数の光学要素として、同一平面上に配置される、それぞれ透過率の異なる複数の光学フィルタと、この光学フィルタが設けられない開口部または透明なフィルタと、を有することにより、画像光に対し光学的な調整を行う場合は、撮像光路上に複数の光学フィルタのうちの１つを配置し、この光学フィルタによって調光した画像光を撮像素子に入射させる。一方、画像光に対し光学的な調整を行わない場合は、撮像光路上に開口部または透明なフィルタを配置して、画像光を透過させることにより、画像光を、レンズ部を透過したときと光学的に同じ状態を維持したまま、撮像素子に入射させる。
【００２５】
また、請求項６に記載の光学要素切替機構は、請求項５に記載の光学要素切替機構において、前記光学フィルタが、減光フィルタあるいは色補正フィルタであることを特徴とする。
【００２６】
かかる構成によれば、光学フィルタとして減光フィルタあるいは色補正フィルタを備えることで、レンズ部を出射した画像光の光量を調整したり、色を調整したりすることができるので、画像光を、良好な画質で撮像素子に結像させることができる。
【００２７】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学要素切替機構と、駆動制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置である。
【００２８】
かかる構成によれば、撮像装置は、駆動制御部により、入力手段からの入力により撮像光路上に光学要素切替機構における光学要素を選択して位置させるように光学要素切替機構におけるフィルム送り機構を駆動させる。これにより、光学要素切替機構のフィルム送り機構によるフィルムの移動を精密かつ迅速に制御することができるので、複数の光学要素のうちの所望の光学要素を撮像光路上に、正確、迅速かつ円滑に位置させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、高精細な映像を撮影可能な大型の撮像素子に合わせて光学要素を大型化したとしても、光学要素切替機構が大型化するのを抑制することができ、もって、撮像装置本体の大型化を抑制することができる。また、複数の光学フィルタのうちの所望の光学要素を撮像光路上に迅速かつ円滑に位置させることが可能となる。
請求項２，３に記載の発明によれば、フィルムのたるみや歪みを防止することができるので、撮像光路上に選択的に位置づけられた光学要素に画像光を透過させたときに、画質の劣化が生じるのを防止することができる。
請求項４に記載の発明によれば、フィルムが重ねあわされたときに、フィルムの表面に設けられた光学要素同士が互いに接触するのを防止することができるので、光学要素の光学特性の劣化を防止することができる。
請求項５に記載の発明によれば、撮像光路上に開口部または透明なフィルタを配置して、画像光を透過させることにより、画像光を、レンズ部を透過したときと光学的に同じ状態を維持したまま、撮像素子に入射させることができる。
請求項６に記載の発明によれば、画像光を、良好な画質で撮像素子に結像させることができる。
請求項７に記載の発明によれば、装置本体を大型化せずに、超高精細映像あるいは高精細映像を撮影可能な大型の撮像素子およびこれに対応した光学要素切替機構を搭載した撮像装置を実現することができる。また、複数の光学要素のうちの所望の光学要素を撮像光路上に、正確、迅速かつ円滑に位置させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構を含む撮像装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構の全体構成を示す側断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるフィルム送り機構を正面から見た様子を示す図である。
【図３】は、本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構における光学フィルタ（減光フィルタ）の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構における制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構の第１の変形例に係る光学要素切替機構の全体構成を示す側断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構の第２の変形例に係る光学要素切替機構の全体構成を示す側断面図である。
【図７】（ａ）は、従来の光学要素切替機構を含む撮像装置の全体構成を示す図であり、（ｂ）は、従来の光学要素切替機構の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜４を参照して、本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構１およびこれを備えた撮像装置１０について説明する。以下の説明において、上下左右方向は、図面の紙面の方向と同じものとする。
撮像装置１０は、超高精細映像や高精細映像を撮影可能なテレビカメラあるいはビデオカメラを示すものとする。ここでは、撮像装置１０は、図１に示すように、放送スタジオ内で使用されるテレビカメラであって、支持台２０の回転支軸２１に着脱可能に支持されており、この回転支軸２１が水平あるいは垂直方向に回転されることで、水平および垂直方向の撮影方向が変更可能となっている。ただし、撮像装置１０は、このような放送スタジオ内で使用されるテレビカメラに限られるものではなく、例えば、前記したテレビカメラを支持台から取り外してユーザの肩に乗せて使用するタイプの報道用カメラとしてもよい。
【００３２】
図１に示すように、撮像装置１０は、レンズ部１１と、被写体側から見てこのレンズ部１１の後方に接続される本体部１２とから構成されている。
レンズ部１１は、内部に、光軸方向に沿って配置された複数のレンズ群（図示せず）を備えている。複数のレンズ群は、それぞれ１つのレンズで構成されていてもよいし、複数のレンズで構成されていてもよい。また、複数のレンズ群のうち、最も被写体側（図１における紙面手前側）に設けられたレンズ群は、レンズ部１１本体に対する位置が固定されている。その他のレンズ群は、レンズ部１１本体に対して相対的に、光軸方向に沿って移動可能に設けられている。最も被写体側に設けられたレンズ群を固定し、その他のレンズ群を、光軸方向に沿って被写体側、あるいは、接眼側へと移動させることで、焦点位置を調整可能となっている。図２では、複数のレンズ群のうち、最も接眼側（撮像素子１４側）に設けられたレンズ群１７を代表して記載している。
【００３３】
本体部１２は、筐体状であって、内部に、光学要素切替機構１と、駆動制御部１３と、撮像素子１４と、信号処理回路（図示せず）と、を少なくとも備えている。なお、信号処理回路（図示せず）は、撮像素子１４から得られた撮像信号に所要の処理（ホワイトバランス、γ補正など）を施して、所定形式の映像信号を生成するものである。
【００３４】
光学要素切替機構１は、光学的に、レンズ部１１と撮像素子１４との間に配置されており、後記する複数の光学要素のうちの所望の光学要素を撮像光路上に選択的に位置させるように、撮像光路に対する各光学要素の位置を切り替えている。レンズ部１１から出射された画像光は、光学要素切替機構１を通過することにより調光され、撮像素子１４に入射されて結像する。
【００３５】
この光学要素切替機構１の詳細な構成について、図２を参照して説明する。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、光学要素切替機構１は、複数の光学フィルタ７（図３参照）と、光学フィルタ７が設けられない開口部８と、が設けられるフィルム２と、一対の巻き取りリール３，３と、一対のガイドリール４，４と、一対のガイドベルト５，５と、を主に備えている。この光学要素切替機構１の構成要素のうち、一対の巻き取りリール３，３と、一対のガイドリール４，４と、一対のガイドベルト５，５と、が特許請求の範囲における「フィルム送り機構」に相当する。
【００３６】
フィルム２は、樹脂などの可撓性を有する素材で形成された薄肉の帯状部材であり、長さ方向におけるそれぞれの端部が、後記する一対の巻き取りリール３，３の外周面にそれぞれ取り付けられた状態で、一対の巻き取りリール３，３間におけるその表面が撮像素子１４の撮像面に平行に対面している。このフィルム２の長さ方向におけるそれぞれの端部は、一対の巻き取りリール３，３の外周面に、例えば、接着剤などによってそれぞれ取り付けられている。フィルム２は、ここでは、一部が、一対の巻き取りリール３，３に巻き取られた状態で、他部が、撮像素子１４の撮像面に対し平行な平面内に配置されている。これにより、フィルム２は、撮像素子１４の撮像面に対し平行な平面内において直線的に移動可能となっている。
【００３７】
ここで、フィルム２の詳細な構成について、図３を参照して説明する。
フィルム２は、表面に、光学要素として、複数の光学フィルタ７と、光学フィルタ７が設けられない開口部８と、を設けている。ここでは、フィルム２の表面に、長さ方向に沿って、開口部８と、３枚の光学フィルタ７と、がそれぞれ所定間隔で並列して配置されている。この複数の光学フィルタ７と、開口部８と、は、ここでは、それぞれ同寸法であり、かつ、撮像素子１４よりも大きい寸法で形成されている。
【００３８】
この光学フィルタ７は、例えば、フィルム２の表面の所定の位置に、光学フィルタ７よりも若干小さい寸法の開口を設け、この開口を覆うように光学フィルタ７を貼り付けることで、フィルム２の表面の所定の位置に配置される。また例えば、フィルム２を透明な素材で形成する場合、フィルム２の表面の所定の位置に光学フィルタ７をそのまま貼り付ければよい。一方、開口部８は、フィルム２の表面の一部を切り欠いて設けられている。なお、ここでは、画像光をそのまま透過させるための手段として開口部８を設けたが、例えば、フィルム２の表面の所定の位置に、光学フィルタ７よりも若干小さい寸法の開口を設け、この開口を覆うように透明なフィルタを設けてもよいし、フィルム２を透明な素材で形成する場合、フィルム２において光学フィルタ７が設けられない部分を透明なフィルタとして機能させてもよい。このようなフィルム２は、一対の巻き取りリール３，３により巻き取られ、あるいは、送り出されることで、図３に示した矢印方向に移動する。
【００３９】
複数の光学フィルタ７は、ここでは、減光フィルタであり、各光学フィルタ７に入射される光量に対して、各光学フィルタ７を通過する光量を減少させるものである。
この複数の光学フィルタ７は、それぞれ異なる透過率を有している。例えば、図３において、開口部８の真下に設けた光学フィルタ７の透過率を７５％とし、その下方に設けた光学フィルタ７の透過率を５０％とし、そのさらに下方に設けた光学フィルタ７の透過率を２５％とすることができる。このような複数の光学フィルタ７は、公知のフィルム状の光学フィルタと同様の製造方法により、製造することができる。
【００４０】
また、フィルム２は、図３の紙面下方の、フィルム２を上方から見た断面図に示すように、幅方向における両端部が、中央部よりも肉厚に形成されている。具体的には、フィルム２は、ここでは、幅方向における両端部が、中央部に対し、前後方向（厚さ方向）にそれぞれ均等に厚さを増やして形成されている。
このように、フィルム２の幅方向における両端部を中央部より肉厚に形成することで、図２に示すように、フィルム２が一対の巻き取りリール３，３に巻き取られて周方向に重なり合った状態で、それぞれのフィルム２の中央部の間に隙間Ｓが形成される。これにより、フィルム２の幅方向における中央部に設けられた複数の光学フィルタ７同士が接触することによって引き起こされる複数の光学フィルタ７の損傷による光学特性の劣化を防止することができる。
【００４１】
なお、フィルム２の幅方向における両端部の厚さは、フィルム２が一対の巻き取りリール３，３に巻き取られて周方向に重なり合った状態で、それぞれのフィルム２の中央部の間に、適度な隙間Ｓが形成され、かつ、フィルム２が周方向に複数枚重なり合ったときの厚さが過度とならない範囲で適宜設定することができる。
【００４２】
また、ここでは、フィルム２の幅方向における両端部を、中央部に対し、前後方向（厚さ方向）にそれぞれ均等に厚さを増やして形成しているが、これに限られるものではなく、フィルム２の幅方向における両端部を、中央部に対し、前側か後側のいずれかの一方の厚さを増やして形成しても同様の効果を得ることができる。
【００４３】
さらに、フィルム２は、図３に示すように、幅方向における両端部（肉厚部）に、後記する一対の巻き取りリール３，３（図２参照）に設けられた係合突起３ａ（図２参照）あるいは一対のガイドベルト５，５（図２（ｂ）参照）に設けられた係合突起５ａ（図２参照）を係合するための、水平断面視で横長矩形状の貫通孔部９が、フィルム２の長さ方向に間欠的に複数設けられている。
【００４４】
再び図２に戻って、一対の巻き取りリール３，３は、フィルム２を、撮像素子１４の撮像面に平行な平面内で直線的に移動（縦方向にスクロール）させることで、撮像光路上に位置させる光学要素を切り替えるものである。一対の巻き取りリール３，３は、垂直方向に互いに離間して配置される円柱状部材であり、軸心が、光軸Ｏに対して垂直となるように配置されている。一対の巻き取りリール３，３は、幅（円柱の高さ）が、フィルム２の幅と略同等か若干大きく形成されている。
この一対の巻き取りリール３，３は、その軸心に沿って、言い換えれば、光軸Ｏに対して垂直な方向に、駆動軸３ｂが設けられており、駆動モータ（図示せず）から伝えられる駆動力により、この駆動軸３ｂを回転中心として図２に示す矢印方向に回転可能となっている。
【００４５】
一対の巻き取りリール３，３は、一方の巻き取りリール３と他方の巻き取りリール３との間で互いにフィルム２を巻き取り、あるいは、送り出すことで、フィルム２を撮像素子１４の撮像面に平行な平面内で直線的に移動させて、撮像光路上に位置させる光学要素を切り替えるものである。このため、一方の巻き取りリール３と他方の巻き取りリール３とで、フィルム２を巻き取る正方向の回転方向と、フィルム２を送り出す逆方向の回転方向とが、互いに、軸心に対して反対となる。つまり、上側の巻き取りリール３において、フィルム２を巻き取る正方向の回転方向が時計回り方向であり、フィルム２を送り出す逆方向の回転方向が反時計回り方向である場合、下側の巻き取りリール３におけるフィルム２を巻き取る正方向の回転方向は反時計回り方向となり、フィルム２を送り出す逆方向の回転方向は時計回り方向となる。
【００４６】
この一対の巻き取りリール３，３は、後記する駆動制御部１３（図１参照）によって一対の巻き取りリール３，３間でのフィルム２の巻き取り、あるいは、送り出しの量が制御されるようになっている。
【００４７】
一対の巻き取りリール３，３は、初期段階において、駆動制御部１３（図１参照）による制御にしたがって、その外周面にフィルム２の両端部をそれぞれ取り付けた状態で、それぞれ正方向に所定量回転して、フィルム２をその外周面に沿ってそれぞれ所定量巻き取ることにより、光学要素のうちの一つを、撮像光路上に位置づけている。
【００４８】
また、ここでは、一対の巻き取りリール３，３のうち、上側に位置する巻き取りリール３の駆動軸３ｂに、一対のガイドリール４，４のうち、上側に位置するガイドリール４の駆動軸３ｂに一端側が取り付けられた伝達手段６の他端側を取り付けている。伝達手段６について、詳しくは、後記する。
【００４９】
また、一対の巻き取りリール３，３は、幅方向における両端部の外周面に、フィルム２の貫通孔部９を係合するための係合突起３ａが複数突設されている。係合突起３ａは、水平断面形状がフィルム２の貫通孔部９（図３参照）の水平断面形状と同等の横長矩形状に形成されている。また、係合突起３ａは、周方向における設置間隔が、フィルム２の長さ方向における貫通孔部９（図３参照）の設置間隔と同等となっており、幅方向における設置間隔が、フィルム２の幅方向における貫通孔部９（図３参照）の設置間隔と同等となるように形成されている。
【００５０】
一対の巻き取りリール３，３は、係合突起３ａに、フィルム２の貫通孔部９（図３参照）を係合した状態で、一対の巻き取りリール３，３の回転に追従させてフィルム２を移動させるようになっている。
【００５１】
この係合突起３ａは、撮像素子１４の撮像面と平行な平面外であって、かつ、当該平面内に配置されるフィルム２に最も近接する位置にある場合に、一対の巻き取りリール３，３が回転されると、この係合突起３ａが撮像素子１４の撮像面と平行な平面内に移動されて、当該平面内に配置されたフィルム２の貫通孔部９（図３参照）と係合する。一方、係合突起３ａは、撮像素子１４の撮像面と平行な平面内にある場合に、一対の巻き取りリール３，３が回転されると、この係合突起３ａが撮像素子１４の撮像面と平行な平面外に移動されたときに、フィルム２の貫通孔部９（図３参照）から外れることとなる。
【００５２】
また、係合突起３ａは、図２に示すように、フィルム２を一対の巻き取りリール３，３の外周面に沿って複数回（ここでは、２周）巻き取ったことにより、フィルム２が周方向に複数枚積み重なった場合であっても、積み重なったそれぞれのフィルム２の貫通孔部９（図３参照）を係合することができるように、一対の巻き取りリール３，３の外周面からの突出量（突出高さ）を、フィルム２の幅方向における両端部の厚さの少なくとも２倍以上とすると好ましい。
【００５３】
一対のガイドリール４，４は、一対の巻き取りリール３，３の間に、垂直方向に互いに離間して配置される円柱状部材であり、軸心が、光軸Ｏに対して垂直となるように配置されている。図２に示すように、一対のガイドリール４，４の軸心と、一対の巻き取りリール３，３の軸心とは、同一平面内に位置している。
【００５４】
この一対のガイドリール４，４は、それぞれの軸心に、光軸Ｏに対して垂直な駆動軸４ｂ，４ｂが設けられており、駆動モータ（図示せず）から伝えられる駆動力により、この駆動軸４ｂ，４ｂを回転中心として図２に示す矢印方向に回転可能となっている。この一対のガイドリール４，４は、一対の巻き取りリール３，３の回転に連動して回転するようになっている。ここでは、一対のガイドリール４，４のうち、上側に位置するガイドリール４の駆動軸４ｂに、一対の巻き取りリール３，３のうち、上側に位置する巻き取りリール３の駆動軸３ｂに一端側が取り付けられた伝達手段６の他端側を取り付けている。
【００５５】
また、一対のガイドリール４，４は、幅が、一対の巻き取りリール３，３の幅と略同等であり、径が、一対の巻き取りリール３，３の径よりも小さく形成されており、この一対のガイドリール４，４の幅方向におけるそれぞれの端部には、外周面に沿って、一対のガイドベルト５，５がそれぞれ掛け渡されている。
【００５６】
一対のガイドベルト５，５は、図２（ｂ）に示すように、一対のガイドリール４，４に掛け渡された無端のベルト部材であって、撮像光路と干渉しないように、一対のガイドリール４，４の幅方向の両端部に配置されている。また、一対のガイドベルト５，５は、幅が、少なくともフィルム２の幅方向におけるそれぞれの端部の幅と略同等の幅を有するように形成されている。一対のガイドリール４，４に支持されている。一対のガイドベルト５，５は、一対のガイドリール４，４の外周面に沿ってそれぞれ掛け渡されて、一対のガイドリール４，４の回転に伴って回転するようになっている。
【００５７】
また、一対のガイドベルト５，５は、表面に、フィルム２の貫通孔部９が係合される係合突起５ａが所定間隔で複数設けられている。係合突起５ａは、断面形状がフィルム２の貫通孔部９の断面形状と同等の横長矩形状に形成されている。
この一対のガイドベルト５，５に設けられる係合突起５ａと、前記した一対の巻き取りリール３，３に設けられる係合突起３ａとは、幅方向および周方向の設置間隔、および、表面からの突出高さが互いに一致している。
【００５８】
この一対のガイドベルト５，５の厚さと、一対のガイドリール４，４の径とを加えた長さが、一対の巻き取りリール３，３の径と略同等となっている。そして、一対のガイドベルト５，５において、撮像素子１４の撮像面と平行な平面内に位置する係合突起５ａの頂部と、一対の巻き取りリール３，３において、撮像素子１４の撮像面と平行な平面内に位置する係合突起３ａの頂部とが同一平面内に位置する。
【００５９】
前記した一対のガイドベルト５，５と、前記した一対のガイドリール４，４と、により、フィルム２のガイド機構が構成されている。フィルム２のガイド機構とは、フィルム２を、撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内において、所定の張力を維持したままで直線的に移動させるものである。
【００６０】
このガイド機構によれば、一対の巻き取りリール３，３の間の撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内に位置するフィルム２の貫通孔部９（図３参照）が、一対のガイドベルト５，５の係合突起５ａに係合されることで、一対の巻き取りリール３，３の間で、フィルム２を撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内において所定の張力で支持することができる。さらに、ガイド機構によれば、一対の巻き取りリール３，３の回転に連動して一対のガイドリール４，４が回転し、この回転に伴って、一対のガイドベルト５，５が回転することで、フィルム２を、撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内において、所定の張力を保った状態で、一方の巻き取りリール３から他方の巻き取りリール３へと送ることができる。
【００６１】
このように、ガイド機構によれば、フィルム２にたるみや歪みが生じるのを防止することができるので、フィルム２の表面に設けられた複数の光学フィルタ７あるいは開口部８の面を、画像光の光軸Ｏに対し垂直に配置することができる。これにより、レンズ部１１のレンズ群１７を透過した画像光を、当該画像光の撮像光路上に選択的に位置させた光学フィルタ７あるいは開口部８に垂直に入射および透過させることができるので、画像光を、良好な画質で撮像素子１４に結像させることができる。
【００６２】
ガイド機構は、伝達手段６を介して、一対の巻き取りリール３，３の回転に連動して回転するようになっている。
伝達手段６は、一対の巻き取りリール３，３のうち、上側の巻き取りリール３の駆動軸３ｂと、一対のガイドリール４，４のうち、上側のガイドリール４の駆動軸４ｂと、の間に介在され、駆動モータ（図示せず）により付与された駆動力による駆動軸３ｂの回転を、駆動軸４ｂに伝達するものである。
上側のガイドリール４は、駆動軸４ｂに、伝達手段６により駆動軸３ｂの回転が伝えられることにより、駆動軸３ｂの回転に連動して回転する。そして、上側のガイドリール４の回転に伴って一対のガイドベルト５，５が回転し、これに伴い、下側のガイドリール４が回転される。
【００６３】
したがって、このような伝達手段６を設けることにより、一対の巻き取りリール３，３の回転に一対のガイドリール４，４の回転を連動させることができる。一対のガイドリール４，４は、一対の巻き取りリール３，３の回転と同じタイミングで同じ量だけ回転する。前記したように、一対のガイドリール４，４の径と一対のガイドベルト５，５の厚さとを合わせた長さが、一対の巻き取りリール３，３の径と略等しくなるので、一対のガイドリール４，４を、一対の巻き取りリール３，３の回転と同じタイミングで同じ量だけ回転させることで、一対の巻き取りリール３，３間で巻き取られ、あるいは、送り出されるフィルム２を、一対のガイドベルト５，５で支持しながら円滑に移動させることができるので、フィルム２のたるみや歪みを防止することができる。
【００６４】
駆動制御部１３は、撮像光路（図２参照）上に該光学要素切替機構１における光学要素を選択して位置させるように光学要素切替機構１におけるフィルム送り機構を駆動させるものであり、図４に示すように、選択入力受付部１３１と、位置検出部１３２と、回転量算出部１３３と、モータ駆動制御部１３４と、を備えている。
【００６５】
選択入力受付部１３１は、ここでは、ユーザが、入力手段（図示せず）を介して複数の光学要素（複数の光学フィルタ７および開口部８〔図２参照〕）の中から選択した、１つの光学要素の入力を受け付けるものである。ユーザが光学要素の選択を入力する手段（入力手段）としては、例えば、本体部１２（図１参照）に図示しない光学要素の選択スイッチを設けたり、選択入力受付部１３１と無線又は有線で通信可能なリモコンに光学要素の選択ボタンを設けたりすることができる。選択スイッチとしては、例えば、各光学要素に対応するスイッチや、各光学要素に対応する角度にダイヤルを合わせることで各光学要素を選択可能なダイヤル式のスイッチを用いることができる。選択入力受付部１３１は、ユーザによる光学要素の選択の入力を受け付けると、光学要素が選択されたことを位置検出部１３２に通知するとともに、選択された光学要素を検出して検出結果を回転量算出部１３３に出力するようになっている。
【００６６】
位置検出部１３２は、フィルム２における、ユーザにより選択された光学要素の現在の位置を検出するものである。
位置検出部１３２は、基準位置と、この基準位置での、各光学要素のフィルム２上における位置と、を図示しない記憶手段に予め記憶しているものとする。ここで、基準位置は、例えば、フィルム２の開口部８が撮像光路上に位置するときの、一対の巻き取りリール３，３のそれぞれの位置、あるいは、一対の巻き取りリール３，３にそれぞれ取り付けられたフィルム２のそれぞれの端部の位置とすることができる。位置検出部１３２は、この基準位置を図示しない記憶手段に予め記憶しているものとする。
【００６７】
位置検出部１３２は、例えば、一対の巻き取りリール３，３にそれぞれ取り付けられたフィルム２のそれぞれの端部の現在の位置をフォトインタラプタによって検出し、基準位置からの移動量を算出することにより、この移動量と、図示しない記憶手段に記憶された基準位置でのユーザにより選択された光学要素のフィルム２上における位置と、に基づいて、ユーザにより選択された光学要素のフィルム２上における現在の位置を求めることができる。また例えば、位置検出部１３２は、ステッピングモータとエンコーダを組み合わせて、一対の巻き取りリール３，３の基準位置からのそれぞれの回転量を計測し、この回転量をフィルム２の移動量に換算して、ユーザにより選択された光学要素のフィルム２上における現在の位置を求めることができる。
【００６８】
さらに例えば、フィルム２の表面における各光学要素の近傍に、それぞれパターンの異なる反射部を設け、この反射部を、反射型の光センサで検出して反射パターンを解析することによって、各光学要素の位置を個別に検出することにより、ユーザにより選択された光学要素のフィルム２上における現在の位置を求めてもよい。位置検出部１３２により検出された、ユーザにより選択された光学要素のフィルム２上における現在の位置は、回転量算出部１３３に出力される。
【００６９】
回転量算出部１３３は、選択入力受付部１３１により入力を受け付けたユーザにより選択された光学要素と、位置検出部１３２により検出された、ユーザにより選択された光学要素のフィルム２における現在の位置と、に基づいて、ユーザにより選択された光学要素を撮像光路（図２参照）上に位置させるために必要な、一対の巻き取りリール３，３の回転量を算出するものである。回転量算出部１３３により算出された一対の巻き取りリール３，３の回転量は、モータ駆動制御部１３４に出力される。
【００７０】
モータ駆動制御部１３４は、一対の巻き取りリール３，３に駆動力を付与する駆動モータ（図示せず）の駆動を制御するものであり、回転量算出部１３３により算出された一対の巻き取りリール３，３の回転量に応じた駆動力を算出し、この駆動力を一対の巻き取りリール３，３に付与するよう、駆動モータ（図示せず）に指示する。
【００７１】
このようにして、駆動モータ（図示せず）が、モータ駆動制御部１３４により指示された駆動力を発生し、この駆動力を、一対の巻き取りリール３，３の駆動軸３ｂ，３ｂに付与することで、一対の巻き取りリール３，３が回転される。このとき、上側の巻き取りリール３の駆動軸３ｂから伝達手段６を介して上側のガイドリール４の駆動軸４ｂに回転が伝達されることで、上側のガイドリール４が、上側の巻き取りリール３の回転に連動して回転する。そして、上側のガイドリール４の回転に伴って、一対のガイドベルト５，５が回転されると共に下側のガイドリール４が回転される。これにより、フィルム２を、撮像素子１４の撮像面に平行な平面内において直線的に移動させることができるので、ユーザにより選択された光学要素を、撮像光路（図２参照）上に位置させることができる。
【００７２】
なお、ここでは、一対の巻き取りリール３，３の回転量を算出し、この回転力に応じた駆動力を一対の巻き取りリール３，３の駆動軸３ｂ，３ｂに付与して回転させると共に、伝達手段６を介して上側の巻き取りリール３の回転を上側のガイドリール４の駆動軸４ｂに伝達して、上側のガイドリール４を回転させることで、一対のガイドベルト５，５および下側のガイドリール４を動作させる場合を説明した。ただし、これに限られるものではなく、例えば、一対の巻き取りリール３，３と一対のガイドリール４，４のそれぞれについて、個別に回転量を算出し、この回転力に応じた駆動力を一対の巻き取りリール３，３の駆動軸３ｂ，３ｂおよび一対のガイドリール４，４の駆動軸４ｂ，４ｂにそれぞれ付与してもよい。この場合、一対の巻き取りリール３，３と一対のガイドリール４，４の回転が連動するように、タイミングを制御する手段を設けることとする。
【００７３】
撮像素子１４は、撮像用の光電交換素子であって、入射した画像光を光電変換し、入射光量に応じた電気信号を出力するものである。撮像素子１４は、光学要素切替機構１の光学的に後側に配置されており、レンズ部１１から出射され、光学要素切替機構１を透過して光量が調整された画像光を入射するようになっている。撮像素子１４は、例えば、超高精細映像あるいは高精細映像を撮影可能な、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子によって実現することができる。
【００７４】
以上説明した光学要素切替機構１と、駆動制御部１３（図１，４参照）と、により光学要素切替システムが構成される。このような光学要素切替システムによれば、駆動制御部１３によって、ユーザによる光学要素の選択の入力を受け付けると、当該光学要素を撮像光路上に位置させるために必要な、光学要素切替機構１の一対の巻き取りリール３，３および一対のガイドリール４，４の回転量をそれぞれ求め、この回転量に応じた駆動力を、駆動モータから一対の巻き取りリール３，３および一対のガイドリール４，４にそれぞれ付与させる。そして、光学要素切替システムによれば、光学要素切替機構１の一対の巻き取りリール３，３および一対のガイドリール４，４によって、駆動モータから付与された駆動力により互いに連動して回転し、フィルム２を撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内で直線的に移動させて、ユーザの選択に係る光学要素を撮像光路上に位置させる。
【００７５】
なお、ここでは、光量を手動で調整する場合を例にとって説明したが、自動で調整するようにしてもよい。この場合、本体部１２（図１参照）に光量センサを設け、この光量センサで測定された撮影場所の明るさに基づいて、明るすぎる場合には受光量を下げ、暗すぎる場合には受光量を上げるように、光学要素切替機構１を自動制御してもよい。
【００７６】
本実施形態に係る光学要素切替機構１および撮像装置１０（図１参照）によれば、可撓性を有する樹脂などでフィルム２および光学要素を形成し、このフィルム２上に光学要素を縦方向に一列に配置し、このフィルム２を一対の巻き取りリール３，３、一対のガイドリール４，４および一対のガイドベルト５，５によって、撮像素子１４の撮像面に平行な平面内において縦方向にスクロールさせることにより、撮像光路上に位置させる光学要素を選択的に切り替えることを可能とした。
【００７７】
光学要素切替機構１によれば、光学要素をフィルム２上に縦方向に一列に配置し、使用しない光学要素は、一対の巻き取りリール３，３に巻き取っておくことができるので、光学要素を大型化しても光学要素切替機構１自体が周方向に大きくなることがない。
また、光学要素切替機構１の一対のガイドベルト５，５は、少なくとも撮像光路上に１つの光学要素を撮像素子１４の撮像面に対し平行な平面内に配置できるだけの長さがあればよいので、一対のガイドベルト５，５の上下に一対の巻き取りリール３，３を配置する分を考慮しても、光学要素切替機構１を設けることにより、本体部１２が縦方向に大型化することがない。
【００７８】
したがって、従来技術のようにフィルタターレット上に光学要素を配置して、周方向に移動させて切り替える場合と比較して、本体部１２（図１参照）の大きさを変えることなく、光学要素を大型化することができる。言い換えれば、撮像素子１４の大型化に合わせて光学要素を大型化しても、撮像装置１０（図１参照）本体の大型化を抑制することができる。
【００７９】
これにより、前記した従来技術に記載された撮像装置の本体部の大きさを変えることなく、従来技術の光学要素切替機構を、第１実施形態に係る光学要素切替機構に置換することも可能となる。このようにして、装置本体を大型化せずに、超高精細映像あるいは高精細映像を撮影可能な大型の撮像素子１４およびこれに対応した光学要素切替機構１を搭載した撮像装置１０（図１参照）を実現することができる。
【００８０】
また、第１実施形態に係る光学要素切替機構１によれば、一対のガイドベルト５，５により、フィルム２の表面に設けた光学要素を撮像素子１４の撮像面に平行な平面内において、所定の張力で支持することができる、つまり、光軸Ｏに対し略垂直な状態で支持することができる。これにより、フィルム２およびフィルム２の表面に設けられた光学要素のたるみや歪みを防止することができるので、撮像光路上に選択的に位置づけられた光学要素にレンズ部１１（レンズ群１７）から出射された画像光を透過させたときに、画像光に歪みなどが生じるのを防止することができる。このようにして、画像光を、良好な画質で撮像素子１４に結像させることができる。
【００８１】
＜変形例＞
次に、本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構１の第１の変形例に係る光学要素切替機構１Ａについて、図５を参照して説明する。
第１の変形例に係る光学要素切替機構１Ａは、前記した本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構１に対し、一対の巻き取りリール３，３を設けない点のみが異なるので、その他の共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８２】
光学要素切替機構１Ａは、図５に示すように、フィルム２と、一対のガイドリール４，４と、一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）と、を備えている。この一対のガイドリール４，４と、一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）と、が、特許請求の範囲における「フィルム送り機構」に相当する。
フィルム２は、一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）の外周面に沿って、その端部が向かい合うように一周巻き回されて取り付けられている。フィルム２の両端部は、例えば、接着材などにより一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）の外周面に取り付けられている。なお、一対のガイドベルト５，５は、図２（ｂ）に示したように、撮像光路を避けるように、一対のガイドリール４，４の幅方向における両端部にそれぞれ配置されている。
【００８３】
また、フィルム２は、ここでは図示しないが、表面に、光学要素（例えば、複数の光学フィルタ７および開口部８または透明なフィルタ）が設けられている。フィルム２に設けられた光学要素は、ここでは、撮像光路上に１つだけ配置されるように、光軸方向の位置が重ならないように配置されている。つまり、撮像光路上に光学要素を配置した場合において、フィルム２におけるこの光学要素と対向する位置には、光学フィルタ７が配置されておらず、光学要素を透過した光をそのまま透過させるようになっている。光学要素を透過した光をそのまま透過させる方法としては、撮像光路上に配置された光学要素と対向する位置のフィルム２上に開口部８を配置したり、撮像光路上に配置された光学要素と対向する位置のフィルム２に開口を設け、この開口を覆うように透明なフィルタを取り付けたりしてもよい。あるいは、フィルム２を透明な素材で形成して、フィルム２において光学フィルタ７が設けられない部分を開口部８として機能させてもよい。
【００８４】
なお、例えば、光学要素を、フィルム２における撮像素子１４の撮像面に平行な２つの平面内の撮像光路上にそれぞれ１つずつ配置し、画像光が、この２つの光学要素を順番に透過するようにすることで、段階的に画像光の光量を減衰させてもよい。この場合、光学要素の透過率は同じであっても、異なっていてもよい。
【００８５】
このような光学要素切替機構１Ａは、ユーザにより入力手段（図示せず）を介して光学要素が選択されると、駆動制御部１３により一対のガイドリール４，４を回転させることにより、一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）および一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）に巻き回されたフィルム２を撮像素子１４の撮像面に平行な平面内において直線的に移動させて、ユーザが選択した所望の光学要素を撮像光路上に位置させる。
【００８６】
第１の変形例に係る光学要素切替機構１Ａによれば、光学要素切替機構１と比較して、一対の巻き取りリール３，３を省略することができるので、構成が簡素となり、製造が容易となる。これにより、製造コストを低減することができる。さらに、一対の巻き取りリール３，３を省略することができるので、光学要素切替機構１Ａを、光学要素切替機構１に比較してより小型化することができ、本体部１２内におけるスペースの消費を効果的に抑制することができる。
【００８７】
なお、ここでは、光学要素を、透過率のそれぞれ異なる２枚の光学フィルタ７、あるいは、１枚の光学フィルタ７および開口部８により構成したが、これに限られるものではない。例えば、長さ方向の４分の３の範囲内において、透過率が約１％〜約９９％に連続的に変化するように形成され、残りの４分の１の範囲は、透過率が約１００％の透明なフィルタで形成された１枚の光学フィルタ７を、フィルム２において、撮像素子１４の撮像面に対して平行な２つの平面にそれぞれ配置してもよい。この場合、一方の平面と他方の平面とで、グラデーションが逆向きとなるように、光学フィルタ７をそれぞれ配置することとする。
【００８８】
これによれば、一対のガイドベルト５，５が回転されて撮像光路上における光学フィルタ７の位置が変化された場合にも、光学フィルタ７が、撮像光路の全域において、濃度が常に均一になるような濃度変化をするため、光学フィルタ７を透過した画像光の濃度にムラが生じるのを防止することができ、画像光を、撮像素子１４に良好な画質で結像させることができる。また、光学フィルタ７を透過率が連続的に変化するように構成することにより、撮像光路上に位置させる光学フィルタ７の透過率をより自然に切り替えることができる。
【００８９】
次に、本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構１の第２の変形例に係る光学要素切替機構１Ｂについて、図６を参照して説明する。
第２の変形例に係る光学要素切替機構１Ｂは、前記した本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構１に対し、一対のガイドリール４，４、ガイドベルト５および伝達手段６を設けない点のみが異なるので、その他の共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９０】
光学要素切替機構１Ｂは、図６に示すように、フィルム２と、一対の巻き取りリール３，３と、を備えている。この一対の巻き取りリール３，３が、特許請求の範囲における「フィルム送り機構」に相当する。
一対の巻き取りリール３，３は、その外周面にフィルム２の一方あるいは他方の端部をそれぞれ取り付けるとともに、係合突起３ａに、フィルム２の貫通孔部９（図３参照）を係合している。一対の巻き取りリール３，３は、駆動制御部１３（図１参照）から駆動軸３ｂ，３ｂに駆動力が付与されることによって、それぞれ正方向あるいは逆方向に所定量回転して、フィルム２をその外周面に沿ってそれぞれ所定量巻き取り、あるいは、送り出すことにより、光学要素のうちの一つを、撮像光路上に位置づけるようになっている。
一対の巻き取りリール３，３は、駆動制御部１３（図２参照）によって、フィルム２における撮像装置１４の撮像面に平行に対面する部分がたるまないように所定の張力で支持するよう調整されている。
【００９１】
このような光学要素切替機構１Ｂは、ユーザにより入力手段（図示せず）を介して複数の光学要素のうちの一つが選択されると、駆動制御部１３により駆動軸３ｂ，３ｂに駆動力を付与して一対の巻き取りリール３，３を回転させることにより、一対の巻き取りリール３，３に巻き回されたフィルム２を撮像素子１４の撮像面に平行な平面内において直線的に移動させて、ユーザが選択した所望の光学要素を撮像光路上に位置させる。
このとき、フィルム２は、一対の巻き取りリール３，３によって、撮像装置１４の撮像面に平行に対面する部分がたるまないように所定の張力で支持されているので、レンズ群１７を出射した画像光が、ユーザが選択した所望の光学要素に垂直に入射される。
【００９２】
第２の変形例に係る光学要素切替機構１Ｂによれば、光学要素切替機構１と比較して、一対のガイドリール４，４、ガイドベルト５および伝達手段６を省略することができるので、構成が簡素となり、製造が容易となる。これにより、製造コストを低減することができる。また、構成が簡素となることで、管理が容易となり、管理コストを低減することができる。
【００９３】
以上、本発明の実施形態および変形例について説明したが、本発明は、前記した実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、前記した本発明の第１実施形態では、光学要素切替機構１のフィルム２の長手方向を上下方向に沿って配置すると共に、フィルム２の表面に光学要素を縦一列に並べて配置し、このフィルム２を縦方向にスクロールさせることで撮像光路上に光学要素を選択的に位置させる構成とした。しかし、これに限られるものではなく、光学要素切替機構１のフィルム２の長手方向を左右方向に沿って配置すると共に、フィルム２の表面に光学要素を横一列に並べて配置し、フィルム２を横方向にスクロールさせることで撮像光路上に光学要素を選択的に位置させる構成としてもよい。
【００９４】
また、前記した本発明の第１実施形態では、光学要素切替機構１を本体部１２の内部に１つ設ける場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。例えば、光学要素切替機構１を、本体部１２の内部における撮像素子１４よりも光学的に前方に、光軸方向に沿って２つ以上並設してもよい。例えば、本体部１２の内部における撮像素子１４よりも光学的に前方に、光軸方向に沿って２つの光学要素切替機構１を並設する場合、一方の光学要素切替機構１の光学フィルタ７をＮＤフィルタとし、他方の光学要素切替機構１の光学フィルタ７をＣＣフィルタとすることができる。
【００９５】
さらに、前記した本発明の第１実施形態では、光学要素切替機構１のフィルム２の幅方向における両端部に、一対の巻き取りリール３，３あるいは一対のガイドリール４，４への係合部としての貫通孔部９を設け、一対の巻き取りリール３，３あるいは一対のガイドリール４，４に、貫通孔部９を係合する係合突起３ａ，５ａをそれぞれ設けたが、これに限られるものではない。例えば、一対の巻き取りリール３，３あるいは一対のガイドリール４，４の外周面に、係合突起３ａ，５ａに替えて、フィルム２の幅方向におけるそれぞれの端部（肉厚部）をそれぞれ係合する溝部を設けてもよい。
【００９６】
またさらに、前記した本発明の第１実施形態では、撮像装置１０の撮像素子１４として、単板式のイメージセンサを用いる場合を例にとって説明したが、これに限られるものではなく、色分解プリズムを用いる三板式あるいは四板式のイメージセンサを用いてもよいことはもちろんである。
【００９７】
さらに加えて、前記した本発明の第１実施形態では、光学要素切替機構１の駆動制御部１３により、一対のガイドリール４，４およびこの一対のガイドリール４，４の外周面に沿って掛け渡された一対のガイドベルト５，５の回転と、一対の巻き取りリール３，３の回転とを連動させるように制御することとしたが、これに限られるものではない。例えば、光学要素切替機構１の一対の巻き取りリール３，３によって、フィルム２が、撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内において直線的に移動されるのに伴い、係合突起５ａによってフィルム２の貫通孔部９と係合される一対のガイドベルト５，５を、フィルム２により牽引して回転させてもよい。このようにしても、一対のガイドベルト５，５および一対のガイドリール４，４の回転と、一対の巻き取りリール３，３の回転とを連動させることができる。これによれば、駆動制御部１１３が、一対の巻き取りリール３，３の回転のみを制御すれば足りるため、駆動制御部１１３による制御を簡略化することができる。
【００９８】
また、前記した本発明の第１実施形態では、光学要素を３枚の光学フィルタ７と、開口部８または透明なフィルタと、により構成したが、これに限られるものではなく、光学フィルタ７の枚数は適宜選択することができる。また、開口部８または透明なフィルタを設けずに、光学要素を光学フィルタ７のみで構成してもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ，１Ｂ 光学要素切替機構
２ フィルム
３，３ 一対の巻き取りリール
３ａ 係合突起
３ｂ 駆動軸
４，４ 一対のガイドリール
４ｂ 駆動軸
５，５ 一対のガイドベルト
５ａ 係合突起
６ 伝達手段
７ 光学フィルタ
８ 開口部
９ 貫通孔部
１０ 撮像装置
１１ レンズ部
１２ 本体部
１３ 駆動制御部
１３１ 選択入力受付部
１３２ 位置検出部
１３３ 回転量算出部
１３４ モータ駆動制御部
１４ 撮像素子
１７ レンズ群
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置（特に、テレビカメラ）に装備される光学要素切替機構およびこの光学要素切替機構を備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体の像を撮影する場合、実際に目視したときと同じような自然な色を再現したり、あるいは、意識的に色を強調したりするなど、適切な色状態で撮影するためのＣＣ（Color Compensating：色補正）フィルタや、明るい屋外から暗い屋内へ、又は暗い屋内から明るい屋外へ撮影を継続しながら移動する際に、受光量過不足に起因する映像品質の劣化を防止するためのＮＤ（Neutral Density：減光）フィルタなどの光学フィルタ（光学要素）が用いられている。このような光学フィルタは、撮像装置に外付けあるいは内蔵され、手動あるいは自動制御により、その都度、適切なフィルタに切り替えられて撮像光路上に配置されるようになっている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図７（ａ）に示すように、撮像装置１００の本体部１１２に内蔵され、光学的にレンズ部１１１の後方であって、撮像素子１１４の光学的に前方に配置される光学要素切替機構１０１が記載されている。
特許文献１に記載の光学要素切替機構１０１は、図７（ｂ）に示すように、透過率が異なる複数のＮＤフィルタ１０７が搭載された円盤状のフィルタターレット１０２が、円盤の中心を通り、円盤表面に垂直であって、光軸Ｏと位置をずらして配置された回転軸１０５を中心として回転するように構成されている（図７（ａ）参照）。そして、この光学要素切替機構１０１によれば、駆動制御部１１３（図７（ａ）参照）により、フィルタターレット１０２を動作させることで、複数のＮＤフィルタ１０７の中の所望のフィルタを撮像光路上に選択的に位置づけて画像光の透過エリア１０７に画像光を透過させるようになっている。
【０００４】
また例えば、特許文献２には、円盤状に形成された透明板の円周方向に、光透過率が段階的に異なる２つ以上の領域が連続して形成されたグラデーションＮＤフィルタを２枚備え、当該２枚のグラデーションＮＤフィルタのグラデーションが逆相となるように重ねて配置されるとともに、その中心を回転中心として回転自在に配置されたフィルタユニット（光学要素切替機構）が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、撮像装置のレンズの前面に手動で着脱可能に構成されたフィルム状の光量調整カバーが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９９２５０号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３９２８号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、撮像装置および表示装置の高精細化が進んでおり、動画像の高解像化技術が研究されている。いわゆる８Ｋシステムと呼ばれるスーパーハイビジョン（ＳＨＶ）のような超高精細映像、又は４Ｋシステムと呼ばれるデジタルシネマのような高精細映像は、従来のハイビジョン（ＨＶ）映像の１６倍ないし４倍の画素数を有するに至っている。
【０００８】
このような撮像装置および表示装置の高精細化に伴い、撮像装置のイメージセンサ（撮像素子）が、従来のハイビジョン映像を撮影するための撮像装置のイメージセンサと比較して大型化している。このようにイメージセンサが大型化することで、画像光の透過エリアが拡大することになるので、この透過エリアの全面をカバーするために、光学要素も大型化する必要がある。
【０００９】
しかしながら、前記した特許文献１，２に記載の光学要素切替機構は、光学要素が搭載されたターレットを、回転軸を中心として所定量回転させることで、所望の透過率あるいは色温度の光学要素を撮像光路上に配置する構成となっている。
したがって、光学要素を大型化すると、必然的に光学要素を搭載するターレットを径方向に大型化しなければならなくなるため、光学要素切替機構の全体が大型化してしまうことになる。そして、光学要素切替機構を大型化すると、この光学要素切替機構を内蔵するカメラ本体が大型化することになる。このようにカメラ本体が大型化すると、撮影時において、ユーザがカメラ本体を持ち運びながらスムーズに移動するのが困難となったり、狭い場所での撮影ができないなどの制約が生じたりしてしまう。また、カメラ本体が大型化することに伴ってカメラ本体の重量が増えることで、撮影時におけるユーザの負担が大きくなってしまう。さらに、カメラ本体が大型化することで、運搬や保管の際に場所をとってしまうという問題がある。
【００１０】
また、前記した特許文献３に記載の光量調整カバーは、カメラ本体のレンズの前方に外付けされるものであるため、カメラ本体の大型化は抑制できるが、光量調整カバーを、その都度、手動で着脱することによって光量を調整しなければならない、言い換えれば、カメラ本体に内蔵して光量の調整を電気的に制御することができない。このため、光量の調整が煩雑となってしまい、テレビカメラで撮影した映像をリアルタイムで放送する場合など、迅速かつ円滑な光量の切り替えを要する場面に対応させることができない。
【００１１】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、複数の光学要素のうちの所望の光学要素を選択的に撮像光路上に迅速かつ円滑に位置させることが可能であり、かつ、撮像装置全体の大型化を抑制しつつ撮像素子の大型化に対応させることが可能な、光学要素切替機構およびこれを備えた撮像装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決する本発明の光学要素切替機構は、撮像装置のレンズ部と撮像素子との間に配置され、前記レンズ部を透過した画像光の撮像光路上に複数の光学要素のうちの所望の光学要素を選択的に位置させる光学要素切替機構であって、複数の光学要素と、フィルム送り機構と、を有することを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、帯状のフィルムの表面に当該フィルムの長さ方向に沿って、複数の光学要素を同一平面上に並列して配置した。このように、複数の光学要素を配置することで、光学要素切替機構の周方向への大型化が抑制される。
【００１４】
また、フィルム送り機構によって、フィルムを、その長さにかかわらず、常に一定の長さ以下となるように取り付けた状態で回転して、フィルムを、取り付け長さを変えずに撮像素子の撮像面に対し平行な面で直線的に移動させることで、撮像光路上に位置させる前記光学要素を切り替える。これによって、撮像光路上に位置させる光学要素を迅速に切り替えることができる。また、フィルムを、その長さにかかわらず常に一定の長さ以下となるように取り付けており、かつ、その取り付け長さを変えずに撮像光路上に位置させる光学要素を切り替えることができるので、撮像素子の大型化に伴って光学要素を大型化したことによりフィルムの長さが変わった（長くなった）場合であっても、光学要素切替機構および撮像装置本体を大型化する必要がない。
【００１５】
また、請求項２に記載の光学要素切替機構は、請求項１に記載の光学要素切替機構において、前記フィルム送り機構は、一対の無端のガイドベルトと、一対のガイドリールと、を有することを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、光学要素切替機構は、一対の無端のガイドベルトが、フィルムの幅方向における両端部に対応する位置に配置され、周面にフィルムを掛け渡しており、撮像素子の撮像面に対し平行となる面で複数の光学要素のうちの一つを支持している。
また、光学要素切替機構は、一対のガイドリールが、一対の無端のガイドベルトを支持すると共に回転させ、フィルムを一対の無端のガイドベルトに沿って直線的に移動させる。
【００１７】
ここで、一対の無端のガイドベルトは、フィルムの幅方向における両端部に間欠的に形成した貫通孔部に係合する係合突起を有するので、フィルムの貫通孔部にこの係合突起を係合することで、一対の無端のガイドベルトによって、フィルムを支持することができる。これにより、フィルムにたるみや歪みが生じるのを防止しながら、フィルムを直線的に移動させることができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の光学要素切替機構は、請求項１に記載の光学要素切替機構において、前記フィルム送り機構は、一対の巻き取りリールと、一対の無端のガイドベルトと、一対のガイドリールと、を有することを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、光学要素切替機構は、一対の巻き取りリールが、フィルムの幅方向における両端部に間欠的に形成した貫通孔部に係合する係合突起を有し、フィルムの貫通孔部に係合突起を係合した状態で回転してフィルムを互いに巻き取り、あるいは、送り出すことで、フィルムを直線的に移動させる。つまり、一対の巻き取りリール間で、フィルムの取り付け長さを変えずに、フィルムを撮像素子の撮像面に平行な面内で直線的に移動させる。
【００２０】
また、光学要素切替機構は、一対のガイドリールが、一対の巻き取りリールの間に配置され、一対の無端のガイドベルトを支持すると共に、一対の巻き取りリールの回転に連動させて回転させる。ここで、一対のガイドリールは、貫通孔部に係合する係合突起を有するので、フィルムの貫通孔部にこの係合突起を係合することで、一対の無端のガイドベルトによって、フィルムを支持することができる。これにより、フィルムにたるみや歪みが生じるのを防止しながら、フィルムを直線的に移動させることができる。
【００２１】
また、請求項４に記載の光学要素切替機構は、請求項３に記載の光学要素切替機構において、前記フィルムが、幅方向における両端部が、幅方向における中央部よりも肉厚に形成されていることを特徴とする。
【００２２】
かかる構成によれば、フィルムの幅方向における両端部を、幅方向における中央部よりも肉厚に形成したため、フィルムを一対の巻き取りリールに巻き取ることによって、フィルムが周方向に重なり合ったときに、重なり合ったフィルムの中央部の間に隙間を形成することができる。このため、フィルムの表面に設けられた光学要素同士が互いに接触するのを防止することができる。
【００２３】
また、請求項５に記載の光学要素切替機構は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学要素切替機構において、前記複数の光学要素として、同一平面上に配置される、それぞれ透過率の異なる複数の光学フィルタと、前記光学フィルタが設けられない開口部または透明なフィルタと、を有することを特徴とする。
【００２４】
かかる構成によれば、複数の光学要素として、同一平面上に配置される、それぞれ透過率の異なる複数の光学フィルタと、この光学フィルタが設けられない開口部または透明なフィルタと、を有することにより、画像光に対し光学的な調整を行う場合は、撮像光路上に複数の光学フィルタのうちの１つを配置し、この光学フィルタによって調光した画像光を撮像素子に入射させる。一方、画像光に対し光学的な調整を行わない場合は、撮像光路上に開口部または透明なフィルタを配置して、画像光を透過させることにより、画像光を、レンズ部を透過したときと光学的に同じ状態を維持したまま、撮像素子に入射させる。
【００２５】
また、請求項６に記載の光学要素切替機構は、請求項５に記載の光学要素切替機構において、前記光学フィルタが、減光フィルタあるいは色補正フィルタであることを特徴とする。
【００２６】
かかる構成によれば、光学フィルタとして減光フィルタあるいは色補正フィルタを備えることで、レンズ部を出射した画像光の光量を調整したり、色を調整したりすることができるので、画像光を、良好な画質で撮像素子に結像させることができる。
【００２７】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学要素切替機構と、駆動制御部と、を備えることを特徴とする撮像装置である。
【００２８】
かかる構成によれば、撮像装置は、駆動制御部により、入力手段からの入力により撮像光路上に光学要素切替機構における光学要素を選択して位置させるように光学要素切替機構におけるフィルム送り機構を駆動させる。これにより、光学要素切替機構のフィルム送り機構によるフィルムの移動を精密かつ迅速に制御することができるので、複数の光学要素のうちの所望の光学要素を撮像光路上に、正確、迅速かつ円滑に位置させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、高精細な映像を撮影可能な大型の撮像素子に合わせて光学要素を大型化したとしても、光学要素切替機構が大型化するのを抑制することができ、もって、撮像装置本体の大型化を抑制することができる。また、複数の光学フィルタのうちの所望の光学要素を撮像光路上に迅速かつ円滑に位置させることが可能となる。
請求項２，３に記載の発明によれば、フィルムのたるみや歪みを防止することができるので、撮像光路上に選択的に位置づけられた光学要素に画像光を透過させたときに、画質の劣化が生じるのを防止することができる。
請求項４に記載の発明によれば、フィルムが重ねあわされたときに、フィルムの表面に設けられた光学要素同士が互いに接触するのを防止することができるので、光学要素の光学特性の劣化を防止することができる。
請求項５に記載の発明によれば、撮像光路上に開口部または透明なフィルタを配置して、画像光を透過させることにより、画像光を、レンズ部を透過したときと光学的に同じ状態を維持したまま、撮像素子に入射させることができる。
請求項６に記載の発明によれば、画像光を、良好な画質で撮像素子に結像させることができる。
請求項７に記載の発明によれば、装置本体を大型化せずに、超高精細映像あるいは高精細映像を撮影可能な大型の撮像素子およびこれに対応した光学要素切替機構を搭載した撮像装置を実現することができる。また、複数の光学要素のうちの所望の光学要素を撮像光路上に、正確、迅速かつ円滑に位置させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構を含む撮像装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構の全体構成を示す側断面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるフィルム送り機構を正面から見た様子を示す図である。
【図３】は、本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構における光学フィルタ（減光フィルタ）の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構における制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構の第１の変形例に係る光学要素切替機構の全体構成を示す側断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構の第２の変形例に係る光学要素切替機構の全体構成を示す側断面図である。
【図７】（ａ）は、従来の光学要素切替機構を含む撮像装置の全体構成を示す図であり、（ｂ）は、従来の光学要素切替機構の構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜４を参照して、本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構１およびこれを備えた撮像装置１０について説明する。以下の説明において、上下左右方向は、図面の紙面の方向と同じものとする。
撮像装置１０は、超高精細映像や高精細映像を撮影可能なテレビカメラあるいはビデオカメラを示すものとする。ここでは、撮像装置１０は、図１に示すように、放送スタジオ内で使用されるテレビカメラであって、支持台２０の回転支軸２１に着脱可能に支持されており、この回転支軸２１が水平あるいは垂直方向に回転されることで、水平および垂直方向の撮影方向が変更可能となっている。ただし、撮像装置１０は、このような放送スタジオ内で使用されるテレビカメラに限られるものではなく、例えば、前記したテレビカメラを支持台から取り外してユーザの肩に乗せて使用するタイプの報道用カメラとしてもよい。
【００３２】
図１に示すように、撮像装置１０は、レンズ部１１と、被写体側から見てこのレンズ部１１の後方に接続される本体部１２とから構成されている。
レンズ部１１は、内部に、光軸方向に沿って配置された複数のレンズ群（図示せず）を備えている。複数のレンズ群は、それぞれ１つのレンズで構成されていてもよいし、複数のレンズで構成されていてもよい。また、複数のレンズ群のうち、最も被写体側（図１における紙面手前側）に設けられたレンズ群は、レンズ部１１本体に対する位置が固定されている。その他のレンズ群は、レンズ部１１本体に対して相対的に、光軸方向に沿って移動可能に設けられている。最も被写体側に設けられたレンズ群を固定し、その他のレンズ群を、光軸方向に沿って被写体側、あるいは、接眼側へと移動させることで、焦点位置を調整可能となっている。図２では、複数のレンズ群のうち、最も接眼側（撮像素子１４側）に設けられたレンズ群１７を代表して記載している。
【００３３】
本体部１２は、筐体状であって、内部に、光学要素切替機構１と、駆動制御部１３と、撮像素子１４と、信号処理回路（図示せず）と、を少なくとも備えている。なお、信号処理回路（図示せず）は、撮像素子１４から得られた撮像信号に所要の処理（ホワイトバランス、γ補正など）を施して、所定形式の映像信号を生成するものである。
【００３４】
光学要素切替機構１は、光学的に、レンズ部１１と撮像素子１４との間に配置されており、後記する複数の光学要素のうちの所望の光学要素を撮像光路上に選択的に位置させるように、撮像光路に対する各光学要素の位置を切り替えている。レンズ部１１から出射された画像光は、光学要素切替機構１を通過することにより調光され、撮像素子１４に入射されて結像する。
【００３５】
この光学要素切替機構１の詳細な構成について、図２を参照して説明する。
図２（ａ），（ｂ）に示すように、光学要素切替機構１は、複数の光学フィルタ７（図３参照）と、光学フィルタ７が設けられない開口部８と、が設けられるフィルム２と、一対の巻き取りリール３，３と、一対のガイドリール４，４と、一対のガイドベルト５，５と、を主に備えている。この光学要素切替機構１の構成要素のうち、一対の巻き取りリール３，３と、一対のガイドリール４，４と、一対のガイドベルト５，５と、が特許請求の範囲における「フィルム送り機構」に相当する。
【００３６】
フィルム２は、樹脂などの可撓性を有する素材で形成された薄肉の帯状部材であり、長さ方向におけるそれぞれの端部が、後記する一対の巻き取りリール３，３の外周面にそれぞれ取り付けられた状態で、一対の巻き取りリール３，３間におけるその表面が撮像素子１４の撮像面に平行に対面している。このフィルム２の長さ方向におけるそれぞれの端部は、一対の巻き取りリール３，３の外周面に、例えば、接着剤などによってそれぞれ取り付けられている。フィルム２は、ここでは、一部が、一対の巻き取りリール３，３に巻き取られた状態で、他部が、撮像素子１４の撮像面に対し平行な平面内に配置されている。これにより、フィルム２は、撮像素子１４の撮像面に対し平行な平面内において直線的に移動可能となっている。
【００３７】
ここで、フィルム２の詳細な構成について、図３を参照して説明する。
フィルム２は、表面に、光学要素として、複数の光学フィルタ７と、光学フィルタ７が設けられない開口部８と、を設けている。ここでは、フィルム２の表面に、長さ方向に沿って、開口部８と、３枚の光学フィルタ７と、がそれぞれ所定間隔で並列して配置されている。この複数の光学フィルタ７と、開口部８と、は、ここでは、それぞれ同寸法であり、かつ、撮像素子１４よりも大きい寸法で形成されている。
【００３８】
この光学フィルタ７は、例えば、フィルム２の表面の所定の位置に、光学フィルタ７よりも若干小さい寸法の開口を設け、この開口を覆うように光学フィルタ７を貼り付けることで、フィルム２の表面の所定の位置に配置される。また例えば、フィルム２を透明な素材で形成する場合、フィルム２の表面の所定の位置に光学フィルタ７をそのまま貼り付ければよい。一方、開口部８は、フィルム２の表面の一部を切り欠いて設けられている。なお、ここでは、画像光をそのまま透過させるための手段として開口部８を設けたが、例えば、フィルム２の表面の所定の位置に、光学フィルタ７よりも若干小さい寸法の開口を設け、この開口を覆うように透明なフィルタを設けてもよいし、フィルム２を透明な素材で形成する場合、フィルム２において光学フィルタ７が設けられない部分を透明なフィルタとして機能させてもよい。このようなフィルム２は、一対の巻き取りリール３，３により巻き取られ、あるいは、送り出されることで、図３に示した矢印方向に移動する。
【００３９】
複数の光学フィルタ７は、ここでは、減光フィルタであり、各光学フィルタ７に入射される光量に対して、各光学フィルタ７を通過する光量を減少させるものである。
この複数の光学フィルタ７は、それぞれ異なる透過率を有している。例えば、図３において、開口部８の真下に設けた光学フィルタ７の透過率を７５％とし、その下方に設けた光学フィルタ７の透過率を５０％とし、そのさらに下方に設けた光学フィルタ７の透過率を２５％とすることができる。このような複数の光学フィルタ７は、公知のフィルム状の光学フィルタと同様の製造方法により、製造することができる。
【００４０】
また、フィルム２は、図３の紙面下方の、フィルム２を上方から見た断面図に示すように、幅方向における両端部が、中央部よりも肉厚に形成されている。具体的には、フィルム２は、ここでは、幅方向における両端部が、中央部に対し、前後方向（厚さ方向）にそれぞれ均等に厚さを増やして形成されている。
このように、フィルム２の幅方向における両端部を中央部より肉厚に形成することで、図２に示すように、フィルム２が一対の巻き取りリール３，３に巻き取られて周方向に重なり合った状態で、それぞれのフィルム２の中央部の間に隙間Ｓが形成される。これにより、フィルム２の幅方向における中央部に設けられた複数の光学フィルタ７同士が接触することによって引き起こされる複数の光学フィルタ７の損傷による光学特性の劣化を防止することができる。
【００４１】
なお、フィルム２の幅方向における両端部の厚さは、フィルム２が一対の巻き取りリール３，３に巻き取られて周方向に重なり合った状態で、それぞれのフィルム２の中央部の間に、適度な隙間Ｓが形成され、かつ、フィルム２が周方向に複数枚重なり合ったときの厚さが過度とならない範囲で適宜設定することができる。
【００４２】
また、ここでは、フィルム２の幅方向における両端部を、中央部に対し、前後方向（厚さ方向）にそれぞれ均等に厚さを増やして形成しているが、これに限られるものではなく、フィルム２の幅方向における両端部を、中央部に対し、前側か後側のいずれかの一方の厚さを増やして形成しても同様の効果を得ることができる。
【００４３】
さらに、フィルム２は、図３に示すように、幅方向における両端部（肉厚部）に、後記する一対の巻き取りリール３，３（図２参照）に設けられた係合突起３ａ（図２参照）あるいは一対のガイドベルト５，５（図２（ｂ）参照）に設けられた係合突起５ａ（図２参照）を係合するための、水平断面視で横長矩形状の貫通孔部９が、フィルム２の長さ方向に間欠的に複数設けられている。
【００４４】
再び図２に戻って、一対の巻き取りリール３，３は、フィルム２を、撮像素子１４の撮像面に平行な平面内で直線的に移動（縦方向にスクロール）させることで、撮像光路上に位置させる光学要素を切り替えるものである。一対の巻き取りリール３，３は、垂直方向に互いに離間して配置される円柱状部材であり、軸心が、光軸Ｏに対して垂直となるように配置されている。一対の巻き取りリール３，３は、幅（円柱の高さ）が、フィルム２の幅と略同等か若干大きく形成されている。
この一対の巻き取りリール３，３は、その軸心に沿って、言い換えれば、光軸Ｏに対して垂直な方向に、駆動軸３ｂが設けられており、駆動モータ（図示せず）から伝えられる駆動力により、この駆動軸３ｂを回転中心として図２に示す矢印方向に回転可能となっている。
【００４５】
一対の巻き取りリール３，３は、一方の巻き取りリール３と他方の巻き取りリール３との間で互いにフィルム２を巻き取り、あるいは、送り出すことで、フィルム２を撮像素子１４の撮像面に平行な平面内で直線的に移動させて、撮像光路上に位置させる光学要素を切り替えるものである。このため、一方の巻き取りリール３と他方の巻き取りリール３とで、フィルム２を巻き取る正方向の回転方向と、フィルム２を送り出す逆方向の回転方向とが、互いに、軸心に対して反対となる。つまり、上側の巻き取りリール３において、フィルム２を巻き取る正方向の回転方向が時計回り方向であり、フィルム２を送り出す逆方向の回転方向が反時計回り方向である場合、下側の巻き取りリール３におけるフィルム２を巻き取る正方向の回転方向は反時計回り方向となり、フィルム２を送り出す逆方向の回転方向は時計回り方向となる。
【００４６】
この一対の巻き取りリール３，３は、後記する駆動制御部１３（図１参照）によって一対の巻き取りリール３，３間でのフィルム２の巻き取り、あるいは、送り出しの量が制御されるようになっている。
【００４７】
一対の巻き取りリール３，３は、初期段階において、駆動制御部１３（図１参照）による制御にしたがって、その外周面にフィルム２の両端部をそれぞれ取り付けた状態で、それぞれ正方向に所定量回転して、フィルム２をその外周面に沿ってそれぞれ所定量巻き取ることにより、光学要素のうちの一つを、撮像光路上に位置づけている。
【００４８】
また、ここでは、一対の巻き取りリール３，３のうち、上側に位置する巻き取りリール３の駆動軸３ｂに、一対のガイドリール４，４のうち、上側に位置するガイドリール４の駆動軸３ｂに一端側が取り付けられた伝達手段６の他端側を取り付けている。伝達手段６について、詳しくは、後記する。
【００４９】
また、一対の巻き取りリール３，３は、幅方向における両端部の外周面に、フィルム２の貫通孔部９を係合するための係合突起３ａが複数突設されている。係合突起３ａは、水平断面形状がフィルム２の貫通孔部９（図３参照）の水平断面形状と同等の横長矩形状に形成されている。また、係合突起３ａは、周方向における設置間隔が、フィルム２の長さ方向における貫通孔部９（図３参照）の設置間隔と同等となっており、幅方向における設置間隔が、フィルム２の幅方向における貫通孔部９（図３参照）の設置間隔と同等となるように形成されている。
【００５０】
一対の巻き取りリール３，３は、係合突起３ａに、フィルム２の貫通孔部９（図３参照）を係合した状態で、一対の巻き取りリール３，３の回転に追従させてフィルム２を移動させるようになっている。
【００５１】
この係合突起３ａは、撮像素子１４の撮像面と平行な平面外であって、かつ、当該平面内に配置されるフィルム２に最も近接する位置にある場合に、一対の巻き取りリール３，３が回転されると、この係合突起３ａが撮像素子１４の撮像面と平行な平面内に移動されて、当該平面内に配置されたフィルム２の貫通孔部９（図３参照）と係合する。一方、係合突起３ａは、撮像素子１４の撮像面と平行な平面内にある場合に、一対の巻き取りリール３，３が回転されると、この係合突起３ａが撮像素子１４の撮像面と平行な平面外に移動されたときに、フィルム２の貫通孔部９（図３参照）から外れることとなる。
【００５２】
また、係合突起３ａは、図２に示すように、フィルム２を一対の巻き取りリール３，３の外周面に沿って複数回（ここでは、２周）巻き取ったことにより、フィルム２が周方向に複数枚積み重なった場合であっても、積み重なったそれぞれのフィルム２の貫通孔部９（図３参照）を係合することができるように、一対の巻き取りリール３，３の外周面からの突出量（突出高さ）を、フィルム２の幅方向における両端部の厚さの少なくとも２倍以上とすると好ましい。
【００５３】
一対のガイドリール４，４は、一対の巻き取りリール３，３の間に、垂直方向に互いに離間して配置される円柱状部材であり、軸心が、光軸Ｏに対して垂直となるように配置されている。図２に示すように、一対のガイドリール４，４の軸心と、一対の巻き取りリール３，３の軸心とは、同一平面内に位置している。
【００５４】
この一対のガイドリール４，４は、それぞれの軸心に、光軸Ｏに対して垂直な駆動軸４ｂ，４ｂが設けられており、駆動モータ（図示せず）から伝えられる駆動力により、この駆動軸４ｂ，４ｂを回転中心として図２に示す矢印方向に回転可能となっている。この一対のガイドリール４，４は、一対の巻き取りリール３，３の回転に連動して回転するようになっている。ここでは、一対のガイドリール４，４のうち、上側に位置するガイドリール４の駆動軸４ｂに、一対の巻き取りリール３，３のうち、上側に位置する巻き取りリール３の駆動軸３ｂに一端側が取り付けられた伝達手段６の他端側を取り付けている。
【００５５】
また、一対のガイドリール４，４は、幅が、一対の巻き取りリール３，３の幅と略同等であり、径が、一対の巻き取りリール３，３の径よりも小さく形成されており、この一対のガイドリール４，４の幅方向におけるそれぞれの端部には、外周面に沿って、一対のガイドベルト５，５がそれぞれ掛け渡されている。
【００５６】
一対のガイドベルト５，５は、図２（ｂ）に示すように、一対のガイドリール４，４に掛け渡された無端のベルト部材であって、撮像光路と干渉しないように、一対のガイドリール４，４の幅方向の両端部に配置されている。また、一対のガイドベルト５，５は、幅が、少なくともフィルム２の幅方向におけるそれぞれの端部の幅と略同等の幅を有するように形成されている。一対のガイドリール４，４に支持されている。一対のガイドベルト５，５は、一対のガイドリール４，４の外周面に沿ってそれぞれ掛け渡されて、一対のガイドリール４，４の回転に伴って回転するようになっている。
【００５７】
また、一対のガイドベルト５，５は、表面に、フィルム２の貫通孔部９が係合される係合突起５ａが所定間隔で複数設けられている。係合突起５ａは、断面形状がフィルム２の貫通孔部９の断面形状と同等の横長矩形状に形成されている。
この一対のガイドベルト５，５に設けられる係合突起５ａと、前記した一対の巻き取りリール３，３に設けられる係合突起３ａとは、幅方向および周方向の設置間隔、および、表面からの突出高さが互いに一致している。
【００５８】
この一対のガイドベルト５，５の厚さと、一対のガイドリール４，４の径とを加えた長さが、一対の巻き取りリール３，３の径と略同等となっている。そして、一対のガイドベルト５，５において、撮像素子１４の撮像面と平行な平面内に位置する係合突起５ａの頂部と、一対の巻き取りリール３，３において、撮像素子１４の撮像面と平行な平面内に位置する係合突起３ａの頂部とが同一平面内に位置する。
【００５９】
前記した一対のガイドベルト５，５と、前記した一対のガイドリール４，４と、により、フィルム２のガイド機構が構成されている。フィルム２のガイド機構とは、フィルム２を、撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内において、所定の張力を維持したままで直線的に移動させるものである。
【００６０】
このガイド機構によれば、一対の巻き取りリール３，３の間の撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内に位置するフィルム２の貫通孔部９（図３参照）が、一対のガイドベルト５，５の係合突起５ａに係合されることで、一対の巻き取りリール３，３の間で、フィルム２を撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内において所定の張力で支持することができる。さらに、ガイド機構によれば、一対の巻き取りリール３，３の回転に連動して一対のガイドリール４，４が回転し、この回転に伴って、一対のガイドベルト５，５が回転することで、フィルム２を、撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内において、所定の張力を保った状態で、一方の巻き取りリール３から他方の巻き取りリール３へと送ることができる。
【００６１】
このように、ガイド機構によれば、フィルム２にたるみや歪みが生じるのを防止することができるので、フィルム２の表面に設けられた複数の光学フィルタ７あるいは開口部８の面を、画像光の光軸Ｏに対し垂直に配置することができる。これにより、レンズ部１１のレンズ群１７を透過した画像光を、当該画像光の撮像光路上に選択的に位置させた光学フィルタ７あるいは開口部８に垂直に入射および透過させることができるので、画像光を、良好な画質で撮像素子１４に結像させることができる。
【００６２】
ガイド機構は、伝達手段６を介して、一対の巻き取りリール３，３の回転に連動して回転するようになっている。
伝達手段６は、一対の巻き取りリール３，３のうち、上側の巻き取りリール３の駆動軸３ｂと、一対のガイドリール４，４のうち、上側のガイドリール４の駆動軸４ｂと、の間に介在され、駆動モータ（図示せず）により付与された駆動力による駆動軸３ｂの回転を、駆動軸４ｂに伝達するものである。
上側のガイドリール４は、駆動軸４ｂに、伝達手段６により駆動軸３ｂの回転が伝えられることにより、駆動軸３ｂの回転に連動して回転する。そして、上側のガイドリール４の回転に伴って一対のガイドベルト５，５が回転し、これに伴い、下側のガイドリール４が回転される。
【００６３】
したがって、このような伝達手段６を設けることにより、一対の巻き取りリール３，３の回転に一対のガイドリール４，４の回転を連動させることができる。一対のガイドリール４，４は、一対の巻き取りリール３，３の回転と同じタイミングで同じ量だけ回転する。前記したように、一対のガイドリール４，４の径と一対のガイドベルト５，５の厚さとを合わせた長さが、一対の巻き取りリール３，３の径と略等しくなるので、一対のガイドリール４，４を、一対の巻き取りリール３，３の回転と同じタイミングで同じ量だけ回転させることで、一対の巻き取りリール３，３間で巻き取られ、あるいは、送り出されるフィルム２を、一対のガイドベルト５，５で支持しながら円滑に移動させることができるので、フィルム２のたるみや歪みを防止することができる。
【００６４】
駆動制御部１３は、撮像光路（図２参照）上に該光学要素切替機構１における光学要素を選択して位置させるように光学要素切替機構１におけるフィルム送り機構を駆動させるものであり、図４に示すように、選択入力受付部１３１と、位置検出部１３２と、回転量算出部１３３と、モータ駆動制御部１３４と、を備えている。
【００６５】
選択入力受付部１３１は、ここでは、ユーザが、入力手段（図示せず）を介して複数の光学要素（複数の光学フィルタ７および開口部８〔図２参照〕）の中から選択した、１つの光学要素の入力を受け付けるものである。ユーザが光学要素の選択を入力する手段（入力手段）としては、例えば、本体部１２（図１参照）に図示しない光学要素の選択スイッチを設けたり、選択入力受付部１３１と無線又は有線で通信可能なリモコンに光学要素の選択ボタンを設けたりすることができる。選択スイッチとしては、例えば、各光学要素に対応するスイッチや、各光学要素に対応する角度にダイヤルを合わせることで各光学要素を選択可能なダイヤル式のスイッチを用いることができる。選択入力受付部１３１は、ユーザによる光学要素の選択の入力を受け付けると、光学要素が選択されたことを位置検出部１３２に通知するとともに、選択された光学要素を検出して検出結果を回転量算出部１３３に出力するようになっている。
【００６６】
位置検出部１３２は、フィルム２における、ユーザにより選択された光学要素の現在の位置を検出するものである。
位置検出部１３２は、基準位置と、この基準位置での、各光学要素のフィルム２上における位置と、を図示しない記憶手段に予め記憶しているものとする。ここで、基準位置は、例えば、フィルム２の開口部８が撮像光路上に位置するときの、一対の巻き取りリール３，３のそれぞれの位置、あるいは、一対の巻き取りリール３，３にそれぞれ取り付けられたフィルム２のそれぞれの端部の位置とすることができる。位置検出部１３２は、この基準位置を図示しない記憶手段に予め記憶しているものとする。
【００６７】
位置検出部１３２は、例えば、一対の巻き取りリール３，３にそれぞれ取り付けられたフィルム２のそれぞれの端部の現在の位置をフォトインタラプタによって検出し、基準位置からの移動量を算出することにより、この移動量と、図示しない記憶手段に記憶された基準位置でのユーザにより選択された光学要素のフィルム２上における位置と、に基づいて、ユーザにより選択された光学要素のフィルム２上における現在の位置を求めることができる。また例えば、位置検出部１３２は、ステッピングモータとエンコーダを組み合わせて、一対の巻き取りリール３，３の基準位置からのそれぞれの回転量を計測し、この回転量をフィルム２の移動量に換算して、ユーザにより選択された光学要素のフィルム２上における現在の位置を求めることができる。
【００６８】
さらに例えば、フィルム２の表面における各光学要素の近傍に、それぞれパターンの異なる反射部を設け、この反射部を、反射型の光センサで検出して反射パターンを解析することによって、各光学要素の位置を個別に検出することにより、ユーザにより選択された光学要素のフィルム２上における現在の位置を求めてもよい。位置検出部１３２により検出された、ユーザにより選択された光学要素のフィルム２上における現在の位置は、回転量算出部１３３に出力される。
【００６９】
回転量算出部１３３は、選択入力受付部１３１により入力を受け付けたユーザにより選択された光学要素と、位置検出部１３２により検出された、ユーザにより選択された光学要素のフィルム２における現在の位置と、に基づいて、ユーザにより選択された光学要素を撮像光路（図２参照）上に位置させるために必要な、一対の巻き取りリール３，３の回転量を算出するものである。回転量算出部１３３により算出された一対の巻き取りリール３，３の回転量は、モータ駆動制御部１３４に出力される。
【００７０】
モータ駆動制御部１３４は、一対の巻き取りリール３，３に駆動力を付与する駆動モータ（図示せず）の駆動を制御するものであり、回転量算出部１３３により算出された一対の巻き取りリール３，３の回転量に応じた駆動力を算出し、この駆動力を一対の巻き取りリール３，３に付与するよう、駆動モータ（図示せず）に指示する。
【００７１】
このようにして、駆動モータ（図示せず）が、モータ駆動制御部１３４により指示された駆動力を発生し、この駆動力を、一対の巻き取りリール３，３の駆動軸３ｂ，３ｂに付与することで、一対の巻き取りリール３，３が回転される。このとき、上側の巻き取りリール３の駆動軸３ｂから伝達手段６を介して上側のガイドリール４の駆動軸４ｂに回転が伝達されることで、上側のガイドリール４が、上側の巻き取りリール３の回転に連動して回転する。そして、上側のガイドリール４の回転に伴って、一対のガイドベルト５，５が回転されると共に下側のガイドリール４が回転される。これにより、フィルム２を、撮像素子１４の撮像面に平行な平面内において直線的に移動させることができるので、ユーザにより選択された光学要素を、撮像光路（図２参照）上に位置させることができる。
【００７２】
なお、ここでは、一対の巻き取りリール３，３の回転量を算出し、この回転力に応じた駆動力を一対の巻き取りリール３，３の駆動軸３ｂ，３ｂに付与して回転させると共に、伝達手段６を介して上側の巻き取りリール３の回転を上側のガイドリール４の駆動軸４ｂに伝達して、上側のガイドリール４を回転させることで、一対のガイドベルト５，５および下側のガイドリール４を動作させる場合を説明した。ただし、これに限られるものではなく、例えば、一対の巻き取りリール３，３と一対のガイドリール４，４のそれぞれについて、個別に回転量を算出し、この回転力に応じた駆動力を一対の巻き取りリール３，３の駆動軸３ｂ，３ｂおよび一対のガイドリール４，４の駆動軸４ｂ，４ｂにそれぞれ付与してもよい。この場合、一対の巻き取りリール３，３と一対のガイドリール４，４の回転が連動するように、タイミングを制御する手段を設けることとする。
【００７３】
撮像素子１４は、撮像用の光電交換素子であって、入射した画像光を光電変換し、入射光量に応じた電気信号を出力するものである。撮像素子１４は、光学要素切替機構１の光学的に後側に配置されており、レンズ部１１から出射され、光学要素切替機構１を透過して光量が調整された画像光を入射するようになっている。撮像素子１４は、例えば、超高精細映像あるいは高精細映像を撮影可能な、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像素子によって実現することができる。
【００７４】
以上説明した光学要素切替機構１と、駆動制御部１３（図１，４参照）と、により光学要素切替システムが構成される。このような光学要素切替システムによれば、駆動制御部１３によって、ユーザによる光学要素の選択の入力を受け付けると、当該光学要素を撮像光路上に位置させるために必要な、光学要素切替機構１の一対の巻き取りリール３，３および一対のガイドリール４，４の回転量をそれぞれ求め、この回転量に応じた駆動力を、駆動モータから一対の巻き取りリール３，３および一対のガイドリール４，４にそれぞれ付与させる。そして、光学要素切替システムによれば、光学要素切替機構１の一対の巻き取りリール３，３および一対のガイドリール４，４によって、駆動モータから付与された駆動力により互いに連動して回転し、フィルム２を撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内で直線的に移動させて、ユーザの選択に係る光学要素を撮像光路上に位置させる。
【００７５】
なお、ここでは、光量を手動で調整する場合を例にとって説明したが、自動で調整するようにしてもよい。この場合、本体部１２（図１参照）に光量センサを設け、この光量センサで測定された撮影場所の明るさに基づいて、明るすぎる場合には受光量を下げ、暗すぎる場合には受光量を上げるように、光学要素切替機構１を自動制御してもよい。
【００７６】
本実施形態に係る光学要素切替機構１および撮像装置１０（図１参照）によれば、可撓性を有する樹脂などでフィルム２および光学要素を形成し、このフィルム２上に光学要素を縦方向に一列に配置し、このフィルム２を一対の巻き取りリール３，３、一対のガイドリール４，４および一対のガイドベルト５，５によって、撮像素子１４の撮像面に平行な平面内において縦方向にスクロールさせることにより、撮像光路上に位置させる光学要素を選択的に切り替えることを可能とした。
【００７７】
光学要素切替機構１によれば、光学要素をフィルム２上に縦方向に一列に配置し、使用しない光学要素は、一対の巻き取りリール３，３に巻き取っておくことができるので、光学要素を大型化しても光学要素切替機構１自体が周方向に大きくなることがない。
また、光学要素切替機構１の一対のガイドベルト５，５は、少なくとも撮像光路上に１つの光学要素を撮像素子１４の撮像面に対し平行な平面内に配置できるだけの長さがあればよいので、一対のガイドベルト５，５の上下に一対の巻き取りリール３，３を配置する分を考慮しても、光学要素切替機構１を設けることにより、本体部１２が縦方向に大型化することがない。
【００７８】
したがって、従来技術のようにフィルタターレット上に光学要素を配置して、周方向に移動させて切り替える場合と比較して、本体部１２（図１参照）の大きさを変えることなく、光学要素を大型化することができる。言い換えれば、撮像素子１４の大型化に合わせて光学要素を大型化しても、撮像装置１０（図１参照）本体の大型化を抑制することができる。
【００７９】
これにより、前記した従来技術に記載された撮像装置の本体部の大きさを変えることなく、従来技術の光学要素切替機構を、第１実施形態に係る光学要素切替機構に置換することも可能となる。このようにして、装置本体を大型化せずに、超高精細映像あるいは高精細映像を撮影可能な大型の撮像素子１４およびこれに対応した光学要素切替機構１を搭載した撮像装置１０（図１参照）を実現することができる。
【００８０】
また、第１実施形態に係る光学要素切替機構１によれば、一対のガイドベルト５，５により、フィルム２の表面に設けた光学要素を撮像素子１４の撮像面に平行な平面内において、所定の張力で支持することができる、つまり、光軸Ｏに対し略垂直な状態で支持することができる。これにより、フィルム２およびフィルム２の表面に設けられた光学要素のたるみや歪みを防止することができるので、撮像光路上に選択的に位置づけられた光学要素にレンズ部１１（レンズ群１７）から出射された画像光を透過させたときに、画像光に歪みなどが生じるのを防止することができる。このようにして、画像光を、良好な画質で撮像素子１４に結像させることができる。
【００８１】
＜変形例＞
次に、本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構１の第１の変形例に係る光学要素切替機構１Ａについて、図５を参照して説明する。
第１の変形例に係る光学要素切替機構１Ａは、前記した本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構１に対し、一対の巻き取りリール３，３を設けない点のみが異なるので、その他の共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００８２】
光学要素切替機構１Ａは、図５に示すように、フィルム２と、一対のガイドリール４，４と、一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）と、を備えている。この一対のガイドリール４，４と、一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）と、が、特許請求の範囲における「フィルム送り機構」に相当する。
フィルム２は、一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）の外周面に沿って、その端部が向かい合うように一周巻き回されて取り付けられている。フィルム２の両端部は、例えば、接着材などにより一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）の外周面に取り付けられている。なお、一対のガイドベルト５，５は、図２（ｂ）に示したように、撮像光路を避けるように、一対のガイドリール４，４の幅方向における両端部にそれぞれ配置されている。
【００８３】
また、フィルム２は、ここでは図示しないが、表面に、光学要素（例えば、複数の光学フィルタ７および開口部８または透明なフィルタ）が設けられている。フィルム２に設けられた光学要素は、ここでは、撮像光路上に１つだけ配置されるように、光軸方向の位置が重ならないように配置されている。つまり、撮像光路上に光学要素を配置した場合において、フィルム２におけるこの光学要素と対向する位置には、光学フィルタ７が配置されておらず、光学要素を透過した光をそのまま透過させるようになっている。光学要素を透過した光をそのまま透過させる方法としては、撮像光路上に配置された光学要素と対向する位置のフィルム２上に開口部８を配置したり、撮像光路上に配置された光学要素と対向する位置のフィルム２に開口を設け、この開口を覆うように透明なフィルタを取り付けたりしてもよい。あるいは、フィルム２を透明な素材で形成して、フィルム２において光学フィルタ７が設けられない部分を開口部８として機能させてもよい。
【００８４】
なお、例えば、光学要素を、フィルム２における撮像素子１４の撮像面に平行な２つの平面内の撮像光路上にそれぞれ１つずつ配置し、画像光が、この２つの光学要素を順番に透過するようにすることで、段階的に画像光の光量を減衰させてもよい。この場合、光学要素の透過率は同じであっても、異なっていてもよい。
【００８５】
このような光学要素切替機構１Ａは、ユーザにより入力手段（図示せず）を介して光学要素が選択されると、駆動制御部１３により一対のガイドリール４，４を回転させることにより、一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）および一対のガイドベルト５，５（奥側は図示せず）に巻き回されたフィルム２を撮像素子１４の撮像面に平行な平面内において直線的に移動させて、ユーザが選択した所望の光学要素を撮像光路上に位置させる。
【００８６】
第１の変形例に係る光学要素切替機構１Ａによれば、光学要素切替機構１と比較して、一対の巻き取りリール３，３を省略することができるので、構成が簡素となり、製造が容易となる。これにより、製造コストを低減することができる。さらに、一対の巻き取りリール３，３を省略することができるので、光学要素切替機構１Ａを、光学要素切替機構１に比較してより小型化することができ、本体部１２内におけるスペースの消費を効果的に抑制することができる。
【００８７】
なお、ここでは、光学要素を、透過率のそれぞれ異なる２枚の光学フィルタ７、あるいは、１枚の光学フィルタ７および開口部８により構成したが、これに限られるものではない。例えば、長さ方向の４分の３の範囲内において、透過率が約１％〜約９９％に連続的に変化するように形成され、残りの４分の１の範囲は、透過率が約１００％の透明なフィルタで形成された１枚の光学フィルタ７を、フィルム２において、撮像素子１４の撮像面に対して平行な２つの平面にそれぞれ配置してもよい。この場合、一方の平面と他方の平面とで、グラデーションが逆向きとなるように、光学フィルタ７をそれぞれ配置することとする。
【００８８】
これによれば、一対のガイドベルト５，５が回転されて撮像光路上における光学フィルタ７の位置が変化された場合にも、光学フィルタ７が、撮像光路の全域において、濃度が常に均一になるような濃度変化をするため、光学フィルタ７を透過した画像光の濃度にムラが生じるのを防止することができ、画像光を、撮像素子１４に良好な画質で結像させることができる。また、光学フィルタ７を透過率が連続的に変化するように構成することにより、撮像光路上に位置させる光学フィルタ７の透過率をより自然に切り替えることができる。
【００８９】
次に、本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構１の第２の変形例に係る光学要素切替機構１Ｂについて、図６を参照して説明する。
第２の変形例に係る光学要素切替機構１Ｂは、前記した本発明の第１実施形態に係る光学要素切替機構１に対し、一対のガイドリール４，４、ガイドベルト５および伝達手段６を設けない点のみが異なるので、その他の共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９０】
光学要素切替機構１Ｂは、図６に示すように、フィルム２と、一対の巻き取りリール３，３と、を備えている。この一対の巻き取りリール３，３が、特許請求の範囲における「フィルム送り機構」に相当する。
一対の巻き取りリール３，３は、その外周面にフィルム２の一方あるいは他方の端部をそれぞれ取り付けるとともに、係合突起３ａに、フィルム２の貫通孔部９（図３参照）を係合している。一対の巻き取りリール３，３は、駆動制御部１３（図１参照）から駆動軸３ｂ，３ｂに駆動力が付与されることによって、それぞれ正方向あるいは逆方向に所定量回転して、フィルム２をその外周面に沿ってそれぞれ所定量巻き取り、あるいは、送り出すことにより、光学要素のうちの一つを、撮像光路上に位置づけるようになっている。
一対の巻き取りリール３，３は、駆動制御部１３（図２参照）によって、フィルム２における撮像装置１４の撮像面に平行に対面する部分がたるまないように所定の張力で支持するよう調整されている。
【００９１】
このような光学要素切替機構１Ｂは、ユーザにより入力手段（図示せず）を介して複数の光学要素のうちの一つが選択されると、駆動制御部１３により駆動軸３ｂ，３ｂに駆動力を付与して一対の巻き取りリール３，３を回転させることにより、一対の巻き取りリール３，３に巻き回されたフィルム２を撮像素子１４の撮像面に平行な平面内において直線的に移動させて、ユーザが選択した所望の光学要素を撮像光路上に位置させる。
このとき、フィルム２は、一対の巻き取りリール３，３によって、撮像装置１４の撮像面に平行に対面する部分がたるまないように所定の張力で支持されているので、レンズ群１７を出射した画像光が、ユーザが選択した所望の光学要素に垂直に入射される。
【００９２】
第２の変形例に係る光学要素切替機構１Ｂによれば、光学要素切替機構１と比較して、一対のガイドリール４，４、ガイドベルト５および伝達手段６を省略することができるので、構成が簡素となり、製造が容易となる。これにより、製造コストを低減することができる。また、構成が簡素となることで、管理が容易となり、管理コストを低減することができる。
【００９３】
以上、本発明の実施形態および変形例について説明したが、本発明は、前記した実施形態および変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、前記した本発明の第１実施形態では、光学要素切替機構１のフィルム２の長手方向を上下方向に沿って配置すると共に、フィルム２の表面に光学要素を縦一列に並べて配置し、このフィルム２を縦方向にスクロールさせることで撮像光路上に光学要素を選択的に位置させる構成とした。しかし、これに限られるものではなく、光学要素切替機構１のフィルム２の長手方向を左右方向に沿って配置すると共に、フィルム２の表面に光学要素を横一列に並べて配置し、フィルム２を横方向にスクロールさせることで撮像光路上に光学要素を選択的に位置させる構成としてもよい。
【００９４】
また、前記した本発明の第１実施形態では、光学要素切替機構１を本体部１２の内部に１つ設ける場合を例にとって説明したが、これに限定されるものではない。例えば、光学要素切替機構１を、本体部１２の内部における撮像素子１４よりも光学的に前方に、光軸方向に沿って２つ以上並設してもよい。例えば、本体部１２の内部における撮像素子１４よりも光学的に前方に、光軸方向に沿って２つの光学要素切替機構１を並設する場合、一方の光学要素切替機構１の光学フィルタ７をＮＤフィルタとし、他方の光学要素切替機構１の光学フィルタ７をＣＣフィルタとすることができる。
【００９５】
さらに、前記した本発明の第１実施形態では、光学要素切替機構１のフィルム２の幅方向における両端部に、一対の巻き取りリール３，３あるいは一対のガイドリール４，４への係合部としての貫通孔部９を設け、一対の巻き取りリール３，３あるいは一対のガイドリール４，４に、貫通孔部９を係合する係合突起３ａ，５ａをそれぞれ設けたが、これに限られるものではない。例えば、一対の巻き取りリール３，３あるいは一対のガイドリール４，４の外周面に、係合突起３ａ，５ａに替えて、フィルム２の幅方向におけるそれぞれの端部（肉厚部）をそれぞれ係合する溝部を設けてもよい。
【００９６】
またさらに、前記した本発明の第１実施形態では、撮像装置１０の撮像素子１４として、単板式のイメージセンサを用いる場合を例にとって説明したが、これに限られるものではなく、色分解プリズムを用いる三板式あるいは四板式のイメージセンサを用いてもよいことはもちろんである。
【００９７】
さらに加えて、前記した本発明の第１実施形態では、光学要素切替機構１の駆動制御部１３により、一対のガイドリール４，４およびこの一対のガイドリール４，４の外周面に沿って掛け渡された一対のガイドベルト５，５の回転と、一対の巻き取りリール３，３の回転とを連動させるように制御することとしたが、これに限られるものではない。例えば、光学要素切替機構１の一対の巻き取りリール３，３によって、フィルム２が、撮像素子１４の撮像面に対して平行な平面内において直線的に移動されるのに伴い、係合突起５ａによってフィルム２の貫通孔部９と係合される一対のガイドベルト５，５を、フィルム２により牽引して回転させてもよい。このようにしても、一対のガイドベルト５，５および一対のガイドリール４，４の回転と、一対の巻き取りリール３，３の回転とを連動させることができる。これによれば、駆動制御部１１３が、一対の巻き取りリール３，３の回転のみを制御すれば足りるため、駆動制御部１１３による制御を簡略化することができる。
【００９８】
また、前記した本発明の第１実施形態では、光学要素を３枚の光学フィルタ７と、開口部８または透明なフィルタと、により構成したが、これに限られるものではなく、光学フィルタ７の枚数は適宜選択することができる。また、開口部８または透明なフィルタを設けずに、光学要素を光学フィルタ７のみで構成してもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ，１Ｂ 光学要素切替機構
２ フィルム
３，３ 一対の巻き取りリール
３ａ 係合突起
３ｂ 駆動軸
４，４ 一対のガイドリール
４ｂ 駆動軸
５，５ 一対のガイドベルト
５ａ 係合突起
６ 伝達手段
７ 光学フィルタ
８ 開口部
９ 貫通孔部
１０ 撮像装置
１１ レンズ部
１２ 本体部
１３ 駆動制御部
１３１ 選択入力受付部
１３２ 位置検出部
１３３ 回転量算出部
１３４ モータ駆動制御部
１４ 撮像素子
１７ レンズ群
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置のレンズ部と撮像素子との間に配置され、前記レンズ部を透過した画像光の撮像光路上に複数の光学要素のうちの所望の光学要素を選択的に位置させる光学要素切替機構であって、
帯状のフィルムの表面に、当該フィルムの長さ方向に沿って並列して配置される複数の光学要素と、
前記フィルムの前記複数の光学要素のうちの一つを前記撮像装置の撮像面に対し平行に対面した状態で支持すると共に、前記フィルムを、その長さにかかわらず、常に一定の長さ以下となるように取り付けた状態で回転して、前記フィルムを、取り付け長さを変えずに前記撮像素子の撮像面に対し平行な面で直線的に移動させることで、前記撮像光路上に位置させる前記光学要素を切り替えるフィルム送り機構と、を有することを特徴とする光学要素切替機構。
【請求項２】
前記フィルム送り機構は、
前記フィルムの幅方向における両端部に対応する位置にそれぞれ配置され、周面に前記フィルムを取り付けており、前記撮像素子の撮像面に対し平行となる面で前記複数の光学要素のうちの一つを支持する一対の無端のガイドベルトと、
前記一対の無端のガイドベルトを支持すると共に回転させ、前記フィルムを前記一対の無端のガイドベルトに沿って直線的に移動させる一対のガイドリールと、を有し、
前記一対の無端のガイドベルトは、前記フィルムの幅方向における両端部に間欠的に形成した貫通孔部に係合する係合突起を有することを特徴とする請求項１に記載の光学要素切替機構。
【請求項３】
前記フィルム送り機構は、
前記フィルムの幅方向における両端部に間欠的に形成した貫通孔部に係合する係合突起を有し、前記フィルムの貫通孔部に前記係合突起を係合した状態で回転して前記フィルムを互いに巻き取り、あるいは、送り出すことで、前記フィルムを直線的に移動させる一対の巻き取りリールと、
前記一対の巻き取りリールの間に配置され、前記貫通孔部に係合する係合突起を有する一対の無端のガイドベルトと、
前記一対の巻き取りリールの間に配置され、前記一対の無端のガイドベルトを支持すると共に、当該一対の無端のガイドベルトを前記一対の巻き取りリールの回転に連動させて回転させる一対のガイドリールと、を有することを特徴とする請求項１に記載の光学要素切替機構。
【請求項４】
前記フィルムは、幅方向における両端部が、幅方向における中央部よりも肉厚に形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光学要素切替機構。
【請求項５】
前記フィルムは、前記複数の光学要素として、同一平面上に配置される、それぞれ透過率の異なる複数の光学フィルタと、前記光学フィルタが設けられない開口部または透明なフィルタと、を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学要素切替機構。
【請求項６】
前記光学フィルタは、減光フィルタあるいは色補正フィルタであることを特徴とする請求項５に記載の光学要素切替機構。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学要素切替機構と、入力手段からの入力により撮像光路上に該光学要素切替機構における前記光学要素を選択して位置させるように該光学要素切替機構における前記フィルム送り機構を駆動させる駆動制御部と、を備える撮像装置。
【請求項１】
撮像装置のレンズ部と撮像素子との間に配置され、前記レンズ部を透過した画像光の撮像光路上に複数の光学要素のうちの所望の光学要素を選択的に位置させる光学要素切替機構であって、
帯状のフィルムの表面に、当該フィルムの長さ方向に沿って並列して配置される複数の光学要素と、
前記フィルムの前記複数の光学要素のうちの一つを前記撮像装置の撮像面に対し平行に対面した状態で支持すると共に、前記フィルムを、その長さにかかわらず、常に一定の長さ以下となるように取り付けた状態で回転して、前記フィルムを、取り付け長さを変えずに前記撮像素子の撮像面に対し平行な面で直線的に移動させることで、前記撮像光路上に位置させる前記光学要素を切り替えるフィルム送り機構と、を有することを特徴とする光学要素切替機構。
【請求項２】
前記フィルム送り機構は、
前記フィルムの幅方向における両端部に対応する位置にそれぞれ配置され、周面に前記フィルムを取り付けており、前記撮像素子の撮像面に対し平行となる面で前記複数の光学要素のうちの一つを支持する一対の無端のガイドベルトと、
前記一対の無端のガイドベルトを支持すると共に回転させ、前記フィルムを前記一対の無端のガイドベルトに沿って直線的に移動させる一対のガイドリールと、を有し、
前記一対の無端のガイドベルトは、前記フィルムの幅方向における両端部に間欠的に形成した貫通孔部に係合する係合突起を有することを特徴とする請求項１に記載の光学要素切替機構。
【請求項３】
前記フィルム送り機構は、
前記フィルムの幅方向における両端部に間欠的に形成した貫通孔部に係合する係合突起を有し、前記フィルムの貫通孔部に前記係合突起を係合した状態で回転して前記フィルムを互いに巻き取り、あるいは、送り出すことで、前記フィルムを直線的に移動させる一対の巻き取りリールと、
前記一対の巻き取りリールの間に配置され、前記貫通孔部に係合する係合突起を有する一対の無端のガイドベルトと、
前記一対の巻き取りリールの間に配置され、前記一対の無端のガイドベルトを支持すると共に、当該一対の無端のガイドベルトを前記一対の巻き取りリールの回転に連動させて回転させる一対のガイドリールと、を有することを特徴とする請求項１に記載の光学要素切替機構。
【請求項４】
前記フィルムは、幅方向における両端部が、幅方向における中央部よりも肉厚に形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光学要素切替機構。
【請求項５】
前記フィルムは、前記複数の光学要素として、同一平面上に配置される、それぞれ透過率の異なる複数の光学フィルタと、前記光学フィルタが設けられない開口部または透明なフィルタと、を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学要素切替機構。
【請求項６】
前記光学フィルタは、減光フィルタあるいは色補正フィルタであることを特徴とする請求項５に記載の光学要素切替機構。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学要素切替機構と、入力手段からの入力により撮像光路上に該光学要素切替機構における前記光学要素を選択して位置させるように該光学要素切替機構における前記フィルム送り機構を駆動させる駆動制御部と、を備える撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１５６３５（Ｐ２０１３−１１５６３５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０４６６（Ｐ２０１１−２６０４６６）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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