光学鏡胴、結像光学システム、および撮影装置
【課題】本発明によれば、撮影画角に関わらず、フレアやゴーストを有効に防止することができる光学鏡胴、結像光学システム、および撮影装置を提供することを目的とする。
【解決手段】被写体光を結像させる焦点距離可変の光学系を収容した光学鏡胴において、
光学系により結像される被写体以外の外光の進入を防ぐ、光路上に配置され、電圧の印加開放を受けて光学系の焦点距離に応じて光透過有効径を変化させる遮光部材とを備えた。焦点距離が短い（すなわち、撮影画角が広い）ときには、遮光部材の光透過有効径を増加させることによって明るい撮影画像を得ることができ、焦点距離が長い（すなわち、撮影画角が狭い）ときには遮光部材の光透過有効径を減少させることによって、高精度に画像欠陥の発生を回避することができる。
【解決手段】被写体光を結像させる焦点距離可変の光学系を収容した光学鏡胴において、
光学系により結像される被写体以外の外光の進入を防ぐ、光路上に配置され、電圧の印加開放を受けて光学系の焦点距離に応じて光透過有効径を変化させる遮光部材とを備えた。焦点距離が短い（すなわち、撮影画角が広い）ときには、遮光部材の光透過有効径を増加させることによって明るい撮影画像を得ることができ、焦点距離が長い（すなわち、撮影画角が狭い）ときには遮光部材の光透過有効径を減少させることによって、高精度に画像欠陥の発生を回避することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系を収容した光学鏡胴、被写体光を結像させる結像光学システム、および被写体を撮影する撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通常サイズのカメラだけではなく、携帯電話などに搭載される小型の撮像装置などにもズーム機能やオートフォーカス機能が搭載されてきており、撮像装置に複数枚のレンズを備えることが一般的になってきている。また、撮像素子の高画素化や、ズームの高倍率化なども、撮像装置に備えられるレンズの枚数の増加に繋がっている。
【０００３】
ところで、晴天時の屋外などのように強い光の下で被写体を撮影する場合、撮影画角の外から太陽光などがレンズに入射すると、その光がレンズ面やレンズを保持しているレンズ鏡胴等で反射して撮像面にまで達し、撮影画像にゴーストやフレア等の画像欠陥を発生させてしまうことがある。特に、上述したような複数枚のレンズが備えられた撮像装置では、光が複数枚のレンズで多重に反射するため、画像欠陥の原因となる有害光も複雑に多方向から撮像面に入射してしまう。その結果、撮影画像中の様々な位置にゴーストやフレアが生じてしまい、画像処理などでは画像欠陥を補正しにくいという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、撮影装置に、撮影画角外から入射された有害光を遮るフレア防止板を設ける方法が知られている。しかし、広角撮影時の広い撮影画角に合わせた位置にフレア防止板を設けると、撮影画角が狭い望遠撮影時には、撮影画角外から撮影画像の生成に不要な光が入射されてしまい、それらの光が有害光となって撮影画像にフレアやゴーストが生じてしまう。逆に、望遠撮影時の狭い撮影画角に合わせた位置にフレア防止板を設けると、広角撮影時に、フレア防止板によって撮影画角が遮られてしまい、撮影画像の一部が暗くなってしまうという問題がある。
【０００５】
この点に関し、特許文献１には、撮影画角に応じてレンズ鏡胴が突出するズーム機能が搭載された撮影装置において、光軸を取り囲む複数の羽で構成されたフレア防止板とレンズ鏡胴とをカム機構で連結し、レンズ鏡胴の突出位置に応じて複数の羽の重なり度合いを変えて、それらの羽によって形成される開口の大きさを調整する技術について記載されており、特許文献２には、レンズの前方にフードを設け、モータ等でフードをレンズの突出位置に応じて前後方向に移動させて、光が入射してくる領域を調整する技術について記載されている。これら特許文献１および特許文献２に記載された技術によると、撮影画角に応じて光を遮る領域が調整されるため、撮影画角に関わらず、精度良く画像欠陥を軽減することができる。
【特許文献１】特開平４−１３３０１１号公報
【特許文献２】特開平９−１５４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、近年では、撮影装置の小型化が急速に進んでおり、このような小型の撮影装置では、構成要素の大きさや収容スペース、および消費電力などが大幅に制限されるため、上述したようなモータやカム機構を利用したフレア防止板を設けることは困難である。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、撮影画角に関わらず、フレアやゴーストを有効に防止することができる光学鏡胴、被写体光を結像させる結像光学システム、および被写体を撮影する撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の光学鏡胴は、被写体光を結像させる焦点距離可変の光学系を収容した光学鏡胴において、
光学系により結像される被写体以外の外光の進入を防ぐ、上記光路上に配置され、光学系の焦点距離に応じた電圧の印加開放を受けて光透過有効径を変化させる遮光部材とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の光学鏡胴によると、モータやカム機構等を利用せず、電圧の印加開放を受けて光学系の焦点距離に応じて遮光部材の光透過有効径が変化するため、有害光の進入回避と、装置の小型化とを両立させることができる。また、本発明の光学鏡胴を小型の撮影装置などに搭載し、焦点距離が短い（すなわち、撮影画角が広い）ときには、遮光部材の光透過有効径を増加させることによって、撮影画角内から入射してくる光を遮ってしまって撮影画像の一部が暗くなってしまう不具合を回避することができ、焦点距離が長い（すなわち、撮影画角が狭い）ときには、遮光部材の光透過有効径を減少させることによって、撮影画角外から入射してくる光を遮り、高精度にフレアやゴーストの発生を回避することができる。
【００１０】
また、本発明の光学鏡胴において、上記遮光部材は、エレクトロクロミック素子で構成されたものであることが好ましい。
【００１１】
エレクトロクロミック素子は、印加電圧に応じて光透過率が変化する特性を有しており、さらにその変形量も大きいため、本発明にいう遮光部材として好ましく適用することができる。
【００１２】
また、本発明の光学鏡胴において、上記遮光部材は、液晶素子で構成されたものであることも好ましい。
【００１３】
液晶素子も、印加電圧に応じて光透過率が変化する特性を有しており、本発明にいう遮光部材として利用することができる。
【００１４】
また、本発明の光学鏡胴において、上記遮光部材は、光透過有効径を同心的に複数段階に変化させるように、電圧の印加開放により透過率を変化させる同心的に配置された複数のセグメントを有するものであることが好ましい。
【００１５】
複数のセグメントそれぞれの光透過率を変化させ、遮光部材の光透過有効径を同心的に複数段階に調整することによって、簡易な機構で有害光を確実に防止することができる。
【００１６】
また、本発明の光学鏡胴において、上記遮光部材は、電圧の印加開放により、光透過有効径を変化させるとともに光学系による被写体像の結像面での中央と周辺との光量分布を平坦化させるものであることが好適である。
【００１７】
通常、光学系による被写体像の結像面上の光量分布は、中央ほど大きく、周辺ほど小さくなることが多く、このような状態で被写体像を撮影すると、撮影画像の周辺部分が暗くなってしまうという問題がある。本発明の好適な光学鏡胴によると、被写体像の結像面での中央と周辺との光量分布が平坦化されるため、一様な明るさを有する高画質な撮影画像を得ることができる。
【００１８】
また、上記目的を達成する本発明の結像光学システムは、上記光学鏡胴と、
上記遮光部材に、光学系の焦点距離に応じた電圧の印加開放により、遮光部材の光透過有効径を光学系の焦点距離に応じた光透過有効径に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の結像光学システムによると、焦点距離に応じて遮光部材の光透過有効径を省電力に制御して、有害光の進入を確実に防止することができる。
【００２０】
尚、本発明にいう結像光学システムについては、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、本発明にいう結像光学システムには、上記の基本形態のみではなく、前述した光学鏡胴の各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【００２１】
また、上記目的を達成する本発明の撮影装置は、上述した結像光学システムと、
上記光学系の被写体像の結像面に配備された撮像素子とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の撮影装置によると、電力や内部スペースに余裕がない小型の撮影装置においても、撮影画像にゴーストやフレアが生じてしまう不具合を確実に回避し、高画質な撮影画像を取得することができる。
【００２３】
尚、本発明にいう撮影装置についても、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、本発明にいう撮影装置には、上記の基本形態のみではなく、前述した光学鏡胴の各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、撮影画角に関わらず、フレアやゴーストを有効に防止することができる光学鏡胴、結像光学システム、および撮影装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
図１、および図２は、本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラの外観斜視図である。
【００２７】
図１には、レンズ鏡胴１０の沈胴状態が示されており、図２には、レンズ鏡胴１０の繰出状態が示されている。レンズ鏡胴１０には、撮影レンズが内蔵されており、レンズ鏡胴１０の前面には、撮影画角外から入射してくる有害光を遮るフレア防止板７０（後述する）が備えられている。フレア防止板７０は、本発明にいう遮光部材の一例に相当する。
【００２８】
図１および図２に示すデジタルカメラ１の正面上部には、補助光発光窓１２およびファインダ対物窓１３が配置されており、デジタルカメラ１の上部には、シャッタボタン１４が備えられている。
【００２９】
デジタルカメラ１の、図示しない背面には、ズーム操作スイッチや十字キーなどといった各種スイッチや、画像やメニュー画面を表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）が備えられている。ズーム操作スイッチを所定時間押下し続けると、撮影画角を調整するためのズーム操作モードに入り、十字キーの‘上’キーを押し続けている間、撮影レンズが望遠側（テレ側）に移動し、十字キーの‘下’キーを押し続けている間、撮影レンズが広角側（ワイド側）に移動する。
【００３０】
図３は、デジタルカメラ１の、沈胴状態にあるレンズ鏡胴１０を光軸に沿って切断した断面図であり、図４は、デジタルカメラ１の、撮影レンズがワイド状態にあるレンズ鏡胴１０を光軸に沿って切断した断面図であり、図５は、デジタルカメラ１の、撮影レンズがテレ状態にあるレンズ鏡胴１０を光軸に沿って切断した断面図である。
【００３１】
レンズ鏡胴１０の内部空間には、前方から順に、前群レンズ（第１レンズ群）２１、後群レンズ（第２レンズ群）２２、およびフォーカスレンズ（第３レンズ群）２３の３群が光軸を揃えて並べられてなる撮影レンズが収容されている。撮影レンズは、後群レンズ２２が図４に示すワイド端と図５に示すテレ端との間で光軸に沿って移動することにより撮影画角が変化し、フォーカスレンズ２３が光軸に沿って移動することによりピント調節が行われる構成となっている。前群レンズ２１、後群レンズ２２、およびフォーカスレンズ２３は、本発明にいう光学系の一例にあたり、レンズ鏡胴１０は、本発明にいう光学鏡胴の一例に相当する。
【００３２】
前群レンズ２１のさらに前方には、有害光を遮るフレア防止板７０が配置され、前群レンズ２１と後群レンズ２２との間には、被写体光の光量を調整する絞りユニット３０が配置され、撮影レンズの後方には、被写体光を読み取るＣＣＤ４０が配置されている。ＣＣＤ４０は、本発明にいう撮像素子の一例に相当する。
【００３３】
フレア防止板７０は、中央部分に貫通孔が穿たれた板に、電圧の印加／開放によって光透過率が変化するエレクトロクロミック素子（後述する）が同心的に複数嵌め込まれて構成されており、それら複数のエレクトロクロミック素子それぞれの光透過率が調整されることによってフレア防止板７０の光透過有効径が制御され、被写体光が通過する光学的な開口７０´が形成される。フレア防止板７０については、後で詳しく説明する。
【００３４】
絞りユニット３０には、図４および図５に示すように、撮影レンズの光軸を取り囲む孔が穿たれた開口板３２と、開口板３２の孔を絞るように塞いで開口量を調整する絞り羽３１とが備えられている。また、絞りユニット３０には、その背面から後方に突出するガイドロット２４と、ガイドロット２４の後端を塞ぐストッパ２４ａも設けられており、ガイドロット２４は、後群レンズ２２を保持している後群レンズ保持枠２５を、光軸方向にスライド可能に貫通している。さらに、絞りユニット３０と後群レンズ保持枠２５との間にはコイルばね２６が縮装されており、絞りユニット３０は、後群レンズ２２と後群レンズ保持枠２５とで構成された後群レンズユニット２７に対し、前方へばね付勢された態様で光軸に沿って移動可能に保持されている。レンズ鏡胴１０の沈胴時には、図４および図５に示す絞り羽３１が開放され、絞りユニット３０がコイルばね２６を圧縮しながら後群レンズユニット２７側に移動することによって、開口板３２の孔に後群レンズユニット２７が入り込む。これにより、デジタルカメラ１の薄型化が図られている。
【００３５】
また、レンズ鏡胴１０には、カメラボディに固定された固定筒５０と、その固定筒５０に対し回転自在な駆動筒５２が備えられている。この駆動筒５２は、固定筒５０の外周面に周方向に形成された突条５０ａが、駆動筒５２の内周面に設けられた溝に係入していることにより、固定筒５０に対して光軸方向の移動が規制されている。駆動筒５２の外周面にはギア５１が設けられており、このギア５１にモータ（図示しない）からの回転駆動力が伝達されて、駆動筒５２が回転する。
【００３６】
駆動筒５２には、さらに、光軸方向に延びるキー溝５２ａが設けられており、このキー溝５２ａには、回転移動筒５３に固設されたピン状のカムフォロワ５４が、固定筒５０に設けられた螺旋状のカム溝を貫通して係入している。したがって、駆動筒５２が回転すると、回転移動筒５３は、回転しながら上記カム溝に沿って光軸方向に移動する。
【００３７】
回転移動筒５３の内側には、直進移動枠５５が設けられている。この直進移動枠５５は、回転移動筒５３に対し相対的回転が自在に係合しているとともに、固定筒５０のキー溝５０ｂに係入することにより回転が規制されている。したがって、駆動筒５２の回転に伴って回転移動筒５３が回転しながら光軸方向に移動すると、直進移動枠５５は回転移動筒５３の移動に伴って光軸方向に直線的に移動する。
【００３８】
上述した後群レンズ２２を保持している後群レンズ保持枠２５には、ピン状のカムフォロワ６３が固設されている。このカムフォロワ６３は、回転移動筒５３のカム溝に係入しているとともに、直進移動枠５５の光軸方向に延びるキー溝５５ａにも係入していることにより、駆動筒５２の回転に伴って回転移動筒５３が回転しながら光軸方向に移動すると、後群レンズユニット２７が回転移動筒５３のカム溝の形状に沿って、光軸方向に直進移動する。
【００３９】
また、上述したように、絞りユニット３０は、コイルばね２６により前方に付勢された態様でレンズユニット２７に取り付けられているため、その絞りユニット３０が後群レンズユニット２７とともに光軸方向に移動する。
【００４０】
さらに、このレンズ鏡胴１０には、前群レンズ２１を保持する直進移動筒５６が備えられている。この直進移動筒５６は、それに固設されたカムフォロワ５７が回転移動筒５３のカム溝に係入しているとともに、直進移動枠５５の、光軸方向に延びるキー溝５５ａにも係入している。したがって、駆動筒５２の回転に伴って回転移動筒５３が回転しながら光軸方向に移動すると、直進移動筒５６は、カムフォロワ５７が係入している回転移動筒５３のカム溝の形状に沿って、光軸方向に直進移動する。
【００４１】
このようにしてレンズ鏡胴１０の繰り出しが行なわれ、また、駆動筒５２が逆方向に回転することによりレンズ鏡胴１０の沈胴が行われる。
【００４２】
また、回転移動筒５３は、レンズ鏡胴１０の繰出しが完了した後も、前群レンズ２１の位置を保持したままさらに回転することができ、このとき、後群レンズユニット２７は、回転移動筒５３のカム溝に沿って光軸方向方向に移動し、これにより撮影画角（すなわち、焦点距離）の調整が行なわれる。図４には、レンズ鏡胴１０の繰出しが完了した状態が示されており、このときには撮影レンズ２０はワイド状態にある。また、図５には、繰出し完了後に回転移動筒５３がさらに回転して、撮影レンズ２０がテレ状態になるまで後群レンズユニット２７が移動した状態が示されている。
【００４３】
さらに、撮影レンズのうちのフォーカスレンズ２３は、図示しないモータによりリードスクリュー６１が回転し、フォーカスレンズ２３を保持しているフォーカスレンズ保持枠６２がリードスクリュー６１に螺合していることにより、そのリードスクリュー６１の回転に伴ってフォーカスレンズ２３が光軸方向に移動して、ピント調整が行なわれる。
【００４４】
続いて、デジタルカメラ１の内部構成について説明する。
【００４５】
図６は、図１に示すデジタルカメラ１の概略的な内部構成図である。
【００４６】
本実施形態のデジタルカメラ１は、すべての処理がメインＣＰＵ１１０によって制御されている。このメインＣＰＵ１１０には、デジタルカメラ１に備えられた各種スイッチ（この各種スイッチには、図１に示すシャッタボタン１４や、ズーム操作スイッチ、および十字キーなどが含まれ、以下では、これらを合わせてスイッチ群１０１と称する）からの操作信号がそれぞれ供給されている。メインＣＰＵ１１０は、ＥＥＰＲＯＭ１１０ａを有しており、このＥＥＰＲＯＭ１１０ａには、デジタルカメラ１で各種処理を実行するために必要な各種プログラムが書き込まれている。スイッチ群１０１に含まれる電源スイッチ（図示しない）が投入されると、電源１０２からデジタルカメラ１の各種要素に電力が供給されるとともに、メインＣＰＵ１１０によって、ＥＥＰＲＯＭ１１０ａに書き込まれたプログラム手順に従ってデジタルカメラ１全体の動作が統括的に制御される。
【００４７】
まず、図６を参照して画像信号の流れを説明する。
【００４８】
撮影者が、デジタルカメラ１の背面に設けられた十字キー（図示しない）を使って撮影画角を指示すると、その指示された撮影画角がスイッチ群１０１からメインＣＰＵ１１０に伝えられる。メインＣＰＵ１１０では、指示された撮影画角に対応する焦点距離が算出され、算出された焦点距離が光学制御ＣＰＵ１２０に伝えられる。尚、これらメインＣＰＵ１１０と光学制御ＣＰＵ１２０との間では、バス１４０を介してデータが送受信されるのではなく、ＣＰＵ間通信によって高速にデータが送受信される。光学制御ＣＰＵ１２０は、図示しないモータ等を制御することで、図４および図５に示すようにレンズ鏡胴１０を繰り出し、さらに、後群レンズ２２を伝えられた焦点距離に応じた位置に移動させる。また、光学制御ＣＰＵ１２０は、電圧印加部７０ａに、メインＣＰＵ１１０から伝えられた焦点距離に応じた電圧の印加を指示する。フレア防止板７０を構成する複数のエレクトロクロミック素子は、電圧が印加されることによって発色し、電圧の印加を停止すると消色する性質を有している。光学制御ＣＰＵ１２０によって、フレア防止板７０への電圧の印加／開放が制御されると、フレア防止板７０の光透過有効径が調整されて光学的な開口７０´が形成され、その開口７０´を通って撮影レンズに被写体光が入射される。光学制御ＣＰＵ１２０と電圧印加部７０ａとを合わせたものは、本発明にいう制御手段の一例に相当する。
【００４９】
また、光学制御ＣＰＵ１２０は、図示しないモータ等を制御することで、図３、図４、図５に示すフォーカスレンズ２３を光軸に沿う方向に移動させる。
【００５０】
被写体光は、フレア防止板７０の開口７０´、撮影レンズ、および絞りユニット３０を通ってＣＣＤ４０上に結像され、ＣＣＤ４０において、被写体像を表わす画像信号が生成される。生成された画像信号は、Ａ／Ｄ部１３１において粗く読み出され、アナログ信号がデジタル信号に変換されて、低解像度なスルー画像データが生成される。生成されたスルー画像データは、ホワイトバランス・γ処理部１３３において、ホワイトバランスの補正やγ補正などといった画像処理が施される。
【００５１】
ここで、ＣＣＤ４０には、クロックジェネレータ１３２からタイミング信号が供給されており、このタイミング信号に同期して、所定の間隔ごとに、画像信号が生成される。このクロックジェネレータ１３２は、光学ＣＰＵ１２０を介して伝えられるメインＣＰＵ１１０からの指示に基づいてタイミング信号を出力しており、そのタイミング信号は、ＣＣＤ４０の他、後段のＡ／Ｄ部１３１、およびホワイトバランス・γ処理部１３３にも供給されている。したがって、ＣＣＤ４０、Ａ／Ｄ部１３１、およびホワイトバランス・γ処理部１３３では、クロックジェネレータ１３２から発せられるタイミング信号に同期して順序良く画像信号の処理が流れるように行われる。
【００５２】
ホワイトバランス・γ処理部１３３において画像処理が施された画像データは、一旦バッファメモリ１３４に記憶される。バッファメモリ１３４に記憶された低解像度なスルー画像データは、古い時刻に記憶されたスルー画像データから先に、バス１４０を経由してＹＣ／ＲＧＢ変換部１３８に供給される。スルー画像データはＲＧＢ信号であるため、ＹＣ／ＲＧＢ変換部１３８では処理が行われずに、そのままドライバ１３９を介して画像表示ＬＣＤ１６０に伝えられ、画像表示ＬＣＤ１６０上に、スルー画像データが表わすスルー画像が表示される。ここで、ＣＣＤ４０では、所定のタイミング毎に被写体光が読み取られて画像信号が生成されているため、この画像表示ＬＣＤ１６０には、撮影レンズが向けられた方向の被写体光が被写体像として常に表示され続ける。
【００５３】
また、バッファメモリ１３４に記憶されたスルー画像データは、メインＣＰＵ１１０にも供給される。メインＣＰＵ１１０は、スルー画像データに基づいて、フォーカスレンズ２３が光軸に沿って移動されている間にＣＣＤ４０で繰り返し得られた画像信号が表わす被写体像のコントラストと、被写体の輝度を検出する。検出されたコントラストと輝度は、光学制御ＣＰＵ１２０に伝えられる。
【００５４】
光学制御ＣＰＵ１２０は、フォーカスレンズ２３をメインＣＰＵ１１０から伝えられたコントラストのピークが得られるレンズ位置に移動させるとともに（ＡＦ処理）、メインＣＰＵ１１０から伝えられた輝度に応じて絞りユニット３０の絞り値を調整する（ＡＥ処理）。
【００５５】
ここで、画像表示ＬＣＤ１６０に表示されたスルー画像を確認しながら、撮影者が図１に示すシャッタボタン１４を押下すると、シャッタボタン１４が押されたことがメインＣＰＵ１１０に伝えられ、さらに、光学制御ＣＰＵ１２０に伝えられる。被写体が暗いときには、光学制御ＣＰＵ１２０からＬＥＤ発光制御部１５０に発光指示が伝えられ、シャッタボタン１４の押下に同期してＬＥＤ１５１から閃光が発せられる。また、光学制御ＣＰＵ１２０からの指示に従って、ＣＣＤ４０で生成された画像信号がＡ／Ｄ部１３１において細かく読み出され、高解像度な撮影画像データが生成される。生成された撮影画像データは、ホワイトバランス・γ処理部１３３で画像処理が施されて、バッファメモリ１３４に記憶される。
【００５６】
バッファメモリ１３４に記憶された撮影画像データは、ＹＣ処理部１３７に供給されて、ＲＧＢ信号からＹＣ信号に変換される。ＹＣ信号に変換された撮影画像データは、圧縮・伸張部１３５において圧縮処理が施され、圧縮された撮影画像データがＩ／Ｆ１３６を介してメモリカード１７０に記憶される。
【００５７】
また、メモリカード１７０に記憶された撮影画像データは、圧縮・伸張部１３５において伸張処理が施された後、ＹＣ／ＲＧＢ変換部１３８においてＲＧＢ信号に変換され、ドライバ１３９を介して画像表示ＬＣＤ１６０に伝えられる。画像表示ＬＣＤ１６０には、撮影画像データが表わす撮影画像が表示される。
【００５８】
デジタルカメラ１は、以上のように構成されている。
【００５９】
ここで、本実施形態のデジタルカメラ１では、フレア防止板７０に焦点距離に応じた電圧が印加／開放されることによって、フレア防止板７０の光透過有効径が調整されて光学的な開口７０´が形成される。まず、フレア防止板７０の構成と、フレア防止板７０の光透過有効径の調整方法について説明する。
【００６０】
図７は、エレクトロクロミック素子の動作原理を説明するための図である。
【００６１】
図７に示すように、本実施形態に適用されるエレクトロクロミック素子２００は、２つの透明電極２１１，２１２（例えば、ＩＴＯ電極など）の間に、電子を奪われて酸化することにより発色する酸化発色層２２１（例えば、Ｉｒｏｘなど）と、電子を与えられて還元することにより発色する還元発色層２２２（例えば、ＷＯ３など）とが挟み込まれており、さらに、酸化発色層２２１と還元発色層２２２と間に、透明な絶縁層２３０（例えば、Ｔａ２Ｏ５やＳｉＯ２など）が挟み込まれて構成されている。
【００６２】
エレクトロクロミック素子２００に電圧が印加されていないときには、図７（Ａ）に示すように、酸化発色層２２１および還元発色層２２２は発色しておらず、エレクトロクロミック素子２００は高い光透過性を有しており、光Ｌはエレクトロクロミック素子２００を通過することができる。
【００６３】
電圧印加部２００´からエレクトロクロミック素子２００に、酸化発色層２２１と接触する左側の透明電極２１１が陽極、還元発色層２２２と接触する右側の透明電極２１２が陰極となる極性の電圧を印加すると、左側の透明電極２１１によって酸化発色層２２１から電子が奪われるとともに、右側の透明電極２１２から還元発色層２２２に電子が放出され、図７（Ｂ）に示すように、酸化発色層２２１および還元発色層２２２が発色する。その結果、エレクトロクロミック素子２００の光透過率が減少し、光Ｌはエレクトロクロミック素子２００によって遮光される。
【００６４】
また、電圧印加部２００´からの電圧の印加を停止すると、酸化発色層２２１における酸化反応、および還元発色層２２２における還元反応が消滅し、図７（Ａ）に示すように、エレクトロクロミック素子２００が消色して光透過性が高められる。
【００６５】
本実施形態のフレア防止板７０には、上述したような特性を有するエレクトロクロミック素子が利用されている。
【００６６】
図８は、フレア防止板７０を正面から見たときの概略構成図である。
【００６７】
フレア防止板７０は、貫通孔７１ａが穿たれた黒色の板７１と、図７に示すエレクトロクロミック素子２００と同様の構成を有する３つのエレクトロクロミック素子７２，７３，７４とで構成されている。エレクトロクロミック素子７２，７３，７４は、相互に異なる貫通孔が穿たれており、板７１の貫通孔７１ａの内側に同心的に配置されている。エレクトロクロミック素子７２，７３，７４は、本発明にいう複数のセグメントの一例に相当する。
【００６８】
電圧印加部７０ａは、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４それぞれと接続されており、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４への電圧の印加／開放を個々に制御することができる。全てのエレクトロクロミック素子７２，７３，７４に電圧が印加されていない状態では、図８（Ａ）に示すように、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４は消色しており、フレア防止板７０の開口７０´は最大に開放される。また、最外周のエレクトロクロミック素子７２から順に電圧を印加していくと、エレクトロクロミック素子の発色に伴ってフレア防止板７０の開口７０´が縮小していき、全てのエレクトロクロミック素子７２，７３，７４に電圧が印加された状態では、図８（Ｂ）に示すように、フレア防止板７０の開口７０´が最小に絞られる。本実施形態においては、電圧印加部７０ａからエレクトロクロミック素子７２，７３，７４への電圧の印加／開放を個々に制御することにより、フレア防止板７０の開口７０´を４段階に調整することができる。
【００６９】
フレア防止板７０に設けられた光学的な開口７０´は、以上のようにして調整される。
【００７０】
続いて、焦点距離と、フレア防止板７０の光学的な開口７０´の大きさについて説明する。
【００７１】
図９は、最短焦点距離におけるレンズ有効径と、フレア防止板７０の開口７０´との関係を示す図である。
【００７２】
撮影レンズは、焦点距離（後群レンズ２２とＣＣＤ４０との間の距離）が長いと望遠レンズとして働き、焦点距離が短いと広角レンズとして働く。
【００７３】
図９（Ａ）に示すように、後群レンズ２２が前群レンズ２１から遠ざけられて最短焦点距離の位置に移動されているときには、撮影画角が広く、前群レンズ２１の前方だけではなく、前群レンズ２１の上方や下方などから入射された光も全てＣＣＤ４０で読み取られ、撮影画像データの生成に用いられる。
【００７４】
最短焦点距離が選択されたときには、図８に示す電圧印加部７０ａから全てのエレクトロクロミック素子７２，７３，７４への電圧の印加が停止される。その結果、図９（Ｂ）に示すように、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４が消色し、フレア防止板７０の光透過有効径Ｗ１が広い撮影画角に合わせて調整されて、光学的な開口７０´が形成される。この状態で撮影が行われることによって、前群レンズ２１の上方や下方等から入射される光がフレア防止板７０によって遮られず、撮影画像の一部が暗くなってしまう不具合が回避される。
【００７５】
図１０は、最長焦点距離におけるレンズ有効径と、フレア防止板７０の開口７０´との関係を示す図である。
【００７６】
図１０（Ａ）に示すように、後群レンズ２２が前群レンズ２１に近づけられて最長焦点距離の位置に移動されると、撮影画角が狭まり、前群レンズ２１の上方や下方は撮影画角から外れる。このため、前群レンズ２１の上方や下方から入射してきた光は、図９（Ａ）に示す最短焦点距離時には撮影画像の生成に利用されていたが、図１０（Ａ）に示す最長焦点距離時には不要となり、この光が有害光となってＣＣＤ４０に達すると、撮影画像にゴーストやフレアが生じてしまう。
【００７７】
最長焦点距離が選択されたときには、図８に示す電圧印加部７０ａから全てのエレクトロクロミック素子７２，７３，７４に電圧が印加される。その結果、図１０（Ｂ）に示すように、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４が発色し、フレア防止板７０の光透過有効径Ｗ２（最長焦点距離時の光透過有効径Ｗ２＜最短焦点距離時の光透過有効径Ｗ１）が狭い撮影画角に合わせた大きさに調整されて、光学的な開口７０´が形成される。この状態で撮影が行われると、前群レンズ２１の上方や下方から入射される光がフレア防止板７０によって遮られるとともに、光透過有効径Ｗ２内から入射される光はＣＣＤ４０にまで達するため、撮影画像にゴーストが発生してしまう不具合が高精度に回避されるとともに、撮影画像の一部が暗くなってしまう不具合も回避される。
【００７８】
以上のように、焦点距離が長くなるほど撮影画角が狭くなり、焦点距離が短くなるほど撮影画角が広くなる。本実施形態のデジタルカメラ１では、図６に示すＥＥＰＲＯＭ１１０ａに、焦点距離と、フレア防止板７０の光透過有効径をその焦点距離における撮影画角に応じた大きさに調整するための、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４それぞれへの電圧の印加／開放状態とが対応付けられて記憶されている。
【００７９】
撮影者がデジタルカメラ１に備えられた十字キー（図示しない）などを使って撮影画角を変更すると、メインＣＰＵ１１０は、変更された撮影画角に対応する焦点距離を算出し、ＥＥＰＲＯＭ１１０ａから、算出した焦点距離と対応付けられた電圧の印加／開放状態を取得し、取得した電圧の印加／開放状態を光学制御ＣＰＵ１２０に伝える。
【００８０】
光学制御ＣＰＵ１２０は、メインＣＰＵ１１０から伝えられた電圧を印加する指示を電圧印加部７０ａに伝え、電圧印加部７０ａは指示された電圧をフレア防止板７０に印加する。
【００８１】
フレア防止板７０は、印加電圧に応じてエレクトロクロミック素子７２，７３，７４が発色し、光透過有効径が算出された焦点距離における撮影画角に応じた大きさに調整されて、光学的な開口７０´が形成される。その結果、撮影画角外から入射してくる光は、フレア防止板７０によって遮られ、撮影画角内から入射してきた光のみがＣＣＤ４０に達して撮影画像データの生成に利用される。したがって、本実施形態のデジタルカメラ１によると、焦点距離（撮影画角）に関わらず、ゴーストを高精度に回避することができ、高画質な撮影画像を取得することができる。さらに、フレア防止板７０にはモータなどが用いられていないため、消費電力を抑えることができるとともに、デジタルカメラ１を小型化するこができる。
【００８２】
以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態は、フレア防止板以外の要素は第１実施形態とほぼ同様の構成を有しているため、同じ要素には同じ符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【００８３】
本実施形態のフレア防止板は、第１実施形態のフレア防止板７０とは異なり、エレクトロクロミック素子ではなく、液晶素子を使って光透過率を制御する。液晶素子を使った光透過率の制御としては、ホログラフィック液晶方式、コレステリック液晶選択反射方式、ゲストホスト方式、高分子分散型液晶方式（ＰＤＬＣ）等が知られているが、ここでは、ゲストホスト方式について詳しく説明する。
【００８４】
図１１は、液晶素子の動作原理を説明するための図である。
【００８５】
ゲストホスト方式においては、交流電圧の周波数に応じて液晶分子３０１ａの配向が変化する性質を有するネマチック液晶３０１と、光を吸収する二色性色素３０２とが透明な容器内に封入された液晶素子３００が適用される。
【００８６】
液晶分子３０１ａは、ほぼ楕円体の形状をしており、低周波の交流電圧をかけると楕円体の長軸が電場の向きと平行になり、高周波の交流電圧をかけると楕円体の長軸が電界の向きと直交する性質を持つ。
【００８７】
二色性色素３０２は、ネマチック液晶３０１中に溶解しており、交流電圧の周波数の変化に対して液晶分子３０１ａと同様に配列が変化する。この二色性色素３０２もほぼ楕円体の形状をしており、楕円体の長軸と光の入射方向が直交しているときは光を吸収するが、楕円体の長軸と光の入射方向が平行のときには光を吸収しない性質を持つ。
【００８８】
液晶素子３００に低周波の交流電圧を印加すると、図１１（Ａ）に示すように、液晶分子３０１ａおよび二色性色素３０２が光Ｌの入射方向と平行な向きに配向する。この状態では、二色性色素３０２によって光Ｌが吸収されないため、光Ｌは液晶素子３００を透過する。
【００８９】
また、液晶素子３００に高周波の交流電圧を印加すると、図１１（Ｂ）に示すように、液晶分子３０１ａおよび二色性色素３０２が光Ｌの入射方向と直交する向きに配向する。その結果、二色性色素３０２によって光Ｌが吸収され、液晶素子３００の透過率が減少して、光Ｌが液晶素子３００に遮られる。
【００９０】
以上のように、液晶素子３００は、印加される交流電圧の周波数を制御することによって、光透過率を調整することができる。本実施形態では、図６に示すエレクトロクロミック素子で構成されたフレア防止板７０に替えて、液晶素子３００で構成されたフレア防止板８０が適用される。
【００９１】
図１２は、本実施形態のフレア防止板８０の概略構成図である。
【００９２】
本実施形態のフレア防止板８０には、図１１に示す液晶素子３００と同様の構成を有する液晶素子８１と、液晶素子８１に交流電圧を印加する光透過性の液晶駆動回路８２が備えられている。
【００９３】
液晶素子８１は、図１１に示す液晶素子３００と同様に、液晶分子３０１ａと二色性色素３０２とが溶解したネマチック液晶３０１が透明容器内に封入されて構成されており、交流電圧が印加されると、その交流電圧が印加された部分が、交流電圧の周波数に応じた光透過率に調整される。
【００９４】
液晶駆動回路８２は、透明電極と透明トランジスタとのセットが二次元的にマトリックス配置されており、各透明トランジスタによって各透明電極から印加される交流電圧が個別に制御されることによって、液晶素子８１に印加される交流電圧をマトリックス状に細かく調整することができる。すなわち、フレア防止板８０によると、液晶駆動回路８２から液晶素子８１に印加される交流電圧を調整することにより、光透過率の分布を所望のパターンに形成することができる。
【００９５】
ここで、図６に示す撮影レンズ３０を通過してきた被写体光Ｌは、ＣＣＤ４０が配置された結像面において、中央と比較して周辺の光量が小さくなってしまうことが多く、取得された撮影画像の周辺部分が中央部分よりも暗くなってしまうことがある。また、この結像面での光量分布は、焦点距離や絞りの絞り値（Ｆ値）などによって変わってしまうため、画像処理などによって撮影画像の明暗を補正することは困難であるという問題がある。本実施形態のフレア防止板８０は、ゴーストやフレアなどといった画像欠陥の回避と、結像面における光量分布の均一化とが図られている。
【００９６】
図１３は、フレア防止板８０を正面から見たときの光透過率の分布を示す図である。
【００９７】
図１３では、光透過率が低い部分ほど濃く、光透過率が高い部分ほど薄く表現されている。
【００９８】
本実施形態においても、図９および図１０で説明した第１実施形態のフレア防止板７０の場合と同様に、光透過有効径Ｗ３が撮影画角に応じた大きさに決定される。フレア防止板８０の、光透過有効径Ｗ３の外側部分８０１に、高周波の交流電圧が印加されると、その外側部分８０１の光透過率が減少して光学的な開口８０´が形成される。すなわち、焦点距離が短い（撮影画角が広い）ほど、開口径（光透過有効径Ｗ３）が大きい開口８０´が形成され、焦点距離が長い（撮影画角が狭い）ほど、開口径（光透過有効径Ｗ３）が小さい開口８０´が形成される。
【００９９】
また、液晶素子８１の、光透過有効径Ｗ３の内側部分８０２には、中央ほど高周波で、周辺ほど低周波な交流電圧が印加される。その結果、光透過有効径Ｗ３の内側部分８０２に、光が十分に通過できる程度の光透過率を有し、中央ほど低く、周辺ほど高い光透過率の分布が形成される。
【０１００】
フレア防止板８０では、撮影画角外から入射してきた光が外側部分８０１で吸収され、撮影画角内から入射してきた光のみが内側部分８０２を通過する。通常、結像面にまで達した光は、周辺と比較して中央ほど光量が大きいが、光透過有効径Ｗ３の内側部分８０２を通過してきた光は、中央ほど大きく光量が減衰されるため、結像面において均一な光量分布を形成する。したがって、本実施形態のフレア防止板８０によると、ゴーストやフレアなどといった画像欠陥を回避することができるとともに、一様な明るさを有する高画質な撮影画像を得ることができる。
【０１０１】
ここで、上記では、前群レンズと後群レンズとの間に絞りを配置する例について説明したが、本発明にいう遮光部材は、例えば、後群レンズとフォーカスレンズとの間に配置して絞りとして利用するものであってもよい。
【０１０２】
また、上記では、液晶素子を使って光量の均一化を行う例について説明したが、本発明にいう遮光部材は、エレクトロクロミック素子を使って光量の均一化を行うものであってもよい。
【０１０３】
また、上記では、本発明にいう光学鏡胴をデジタルカメラに適用する例について説明したが、本発明の光学鏡胴は、例えば、携帯電話や、フィルムに被写体光を結像する銀塩カメラなどに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラの外観斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラの外観斜視図である。
【図３】デジタルカメラの、沈胴状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図である。
【図４】デジタルカメラの、撮影レンズがワイド状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図である。
【図５】デジタルカメラの、撮影レンズがテレ状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図である。
【図６】図１に示すデジタルカメラの概略的な内部構成図である。
【図７】エレクトロクロミック素子の動作原理を説明するための図である。
【図８】フレア防止板を正面から見たときの概略構成図である。
【図９】最短焦点距離におけるレンズ有効径と、フレア防止板の開口との関係を示す図である。
【図１０】最長焦点距離におけるレンズ有効径と、フレア防止板の開口との関係を示す図である。
【図１１】液晶素子の動作原理を説明するための図である。
【図１２】第２実施形態のフレア防止板の概略構成図である。
【図１３】フレア防止板を正面から見たときの光透過率の分布を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ デジタルカメラ
１０ レンズ鏡胴
１２ 補助光発光窓
１３ ファインダ対物窓
１４ シャッタボタン
２１ 前群レンズ
２２ 後群レンズ
２３ フォーカスレンズ
２４ ガイドロット
２４ａ ストッパ
２５ 後群レンズ保持枠
２６ コイルばね
２７ 後群レンズユニット
３０ 絞りユニット
３１ 絞り羽
３２ 開口板
４０ ＣＣＤ
５０ 固定筒
５０ａ 突条
５０ｂ キー溝
５１ ギア
５２ 駆動筒
５２ａ キー溝
５３ 回転移動筒
５４ カムフォロワ
５５ 直進移動枠
５５ａ キー溝
５６ 直進移動筒
６１ リードスクリュー
６２ フォーカスレンズ保持枠
６３ カムフォロワ
７０，８０ フレア防止板
７０ａ 電圧印加部
７０´，８０´ 開口
７１ 板
７１ａ 貫通孔
７２，７３，７４ エレクトロクロミック素子
８１ 液晶素子
８２ 液晶駆動回路
１０１ スイッチ群
１１０ メインＣＰＵ
１１０ａ ＥＥＰＲＯＭ
１２０ 光学制御ＣＰＵ
１３１ Ａ／Ｄ部
１３２ クロックジェネレータ
１３３ ホワイトバランス・γ処理部
１３４ バッファメモリ
１３５ 圧縮・伸張部
１３６ Ｉ／Ｆ
１３７ ＹＣ処理部
１３８ ＹＣ／ＲＧＢ変換部
１３９ ドライバ
１４０ バス
１５０ ＬＥＤ発光制御部
１５１ ＬＥＤ
１６０ 画像表示ＬＣＤ
１７０ メモリカード
２００ エレクトロクロミック素子
２００´ 電圧印加部
２１１，２１２ 透明電極
２２１ 酸化発色層
２２２ 還元発色層
３００ 液晶素子
３０１ ネマチック液晶
３０１ａ 液晶分子
３０２ 二色性色素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系を収容した光学鏡胴、被写体光を結像させる結像光学システム、および被写体を撮影する撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通常サイズのカメラだけではなく、携帯電話などに搭載される小型の撮像装置などにもズーム機能やオートフォーカス機能が搭載されてきており、撮像装置に複数枚のレンズを備えることが一般的になってきている。また、撮像素子の高画素化や、ズームの高倍率化なども、撮像装置に備えられるレンズの枚数の増加に繋がっている。
【０００３】
ところで、晴天時の屋外などのように強い光の下で被写体を撮影する場合、撮影画角の外から太陽光などがレンズに入射すると、その光がレンズ面やレンズを保持しているレンズ鏡胴等で反射して撮像面にまで達し、撮影画像にゴーストやフレア等の画像欠陥を発生させてしまうことがある。特に、上述したような複数枚のレンズが備えられた撮像装置では、光が複数枚のレンズで多重に反射するため、画像欠陥の原因となる有害光も複雑に多方向から撮像面に入射してしまう。その結果、撮影画像中の様々な位置にゴーストやフレアが生じてしまい、画像処理などでは画像欠陥を補正しにくいという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、撮影装置に、撮影画角外から入射された有害光を遮るフレア防止板を設ける方法が知られている。しかし、広角撮影時の広い撮影画角に合わせた位置にフレア防止板を設けると、撮影画角が狭い望遠撮影時には、撮影画角外から撮影画像の生成に不要な光が入射されてしまい、それらの光が有害光となって撮影画像にフレアやゴーストが生じてしまう。逆に、望遠撮影時の狭い撮影画角に合わせた位置にフレア防止板を設けると、広角撮影時に、フレア防止板によって撮影画角が遮られてしまい、撮影画像の一部が暗くなってしまうという問題がある。
【０００５】
この点に関し、特許文献１には、撮影画角に応じてレンズ鏡胴が突出するズーム機能が搭載された撮影装置において、光軸を取り囲む複数の羽で構成されたフレア防止板とレンズ鏡胴とをカム機構で連結し、レンズ鏡胴の突出位置に応じて複数の羽の重なり度合いを変えて、それらの羽によって形成される開口の大きさを調整する技術について記載されており、特許文献２には、レンズの前方にフードを設け、モータ等でフードをレンズの突出位置に応じて前後方向に移動させて、光が入射してくる領域を調整する技術について記載されている。これら特許文献１および特許文献２に記載された技術によると、撮影画角に応じて光を遮る領域が調整されるため、撮影画角に関わらず、精度良く画像欠陥を軽減することができる。
【特許文献１】特開平４−１３３０１１号公報
【特許文献２】特開平９−１５４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、近年では、撮影装置の小型化が急速に進んでおり、このような小型の撮影装置では、構成要素の大きさや収容スペース、および消費電力などが大幅に制限されるため、上述したようなモータやカム機構を利用したフレア防止板を設けることは困難である。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、撮影画角に関わらず、フレアやゴーストを有効に防止することができる光学鏡胴、被写体光を結像させる結像光学システム、および被写体を撮影する撮影装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の光学鏡胴は、被写体光を結像させる焦点距離可変の光学系を収容した光学鏡胴において、
光学系により結像される被写体以外の外光の進入を防ぐ、上記光路上に配置され、光学系の焦点距離に応じた電圧の印加開放を受けて光透過有効径を変化させる遮光部材とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の光学鏡胴によると、モータやカム機構等を利用せず、電圧の印加開放を受けて光学系の焦点距離に応じて遮光部材の光透過有効径が変化するため、有害光の進入回避と、装置の小型化とを両立させることができる。また、本発明の光学鏡胴を小型の撮影装置などに搭載し、焦点距離が短い（すなわち、撮影画角が広い）ときには、遮光部材の光透過有効径を増加させることによって、撮影画角内から入射してくる光を遮ってしまって撮影画像の一部が暗くなってしまう不具合を回避することができ、焦点距離が長い（すなわち、撮影画角が狭い）ときには、遮光部材の光透過有効径を減少させることによって、撮影画角外から入射してくる光を遮り、高精度にフレアやゴーストの発生を回避することができる。
【００１０】
また、本発明の光学鏡胴において、上記遮光部材は、エレクトロクロミック素子で構成されたものであることが好ましい。
【００１１】
エレクトロクロミック素子は、印加電圧に応じて光透過率が変化する特性を有しており、さらにその変形量も大きいため、本発明にいう遮光部材として好ましく適用することができる。
【００１２】
また、本発明の光学鏡胴において、上記遮光部材は、液晶素子で構成されたものであることも好ましい。
【００１３】
液晶素子も、印加電圧に応じて光透過率が変化する特性を有しており、本発明にいう遮光部材として利用することができる。
【００１４】
また、本発明の光学鏡胴において、上記遮光部材は、光透過有効径を同心的に複数段階に変化させるように、電圧の印加開放により透過率を変化させる同心的に配置された複数のセグメントを有するものであることが好ましい。
【００１５】
複数のセグメントそれぞれの光透過率を変化させ、遮光部材の光透過有効径を同心的に複数段階に調整することによって、簡易な機構で有害光を確実に防止することができる。
【００１６】
また、本発明の光学鏡胴において、上記遮光部材は、電圧の印加開放により、光透過有効径を変化させるとともに光学系による被写体像の結像面での中央と周辺との光量分布を平坦化させるものであることが好適である。
【００１７】
通常、光学系による被写体像の結像面上の光量分布は、中央ほど大きく、周辺ほど小さくなることが多く、このような状態で被写体像を撮影すると、撮影画像の周辺部分が暗くなってしまうという問題がある。本発明の好適な光学鏡胴によると、被写体像の結像面での中央と周辺との光量分布が平坦化されるため、一様な明るさを有する高画質な撮影画像を得ることができる。
【００１８】
また、上記目的を達成する本発明の結像光学システムは、上記光学鏡胴と、
上記遮光部材に、光学系の焦点距離に応じた電圧の印加開放により、遮光部材の光透過有効径を光学系の焦点距離に応じた光透過有効径に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の結像光学システムによると、焦点距離に応じて遮光部材の光透過有効径を省電力に制御して、有害光の進入を確実に防止することができる。
【００２０】
尚、本発明にいう結像光学システムについては、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、本発明にいう結像光学システムには、上記の基本形態のみではなく、前述した光学鏡胴の各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【００２１】
また、上記目的を達成する本発明の撮影装置は、上述した結像光学システムと、
上記光学系の被写体像の結像面に配備された撮像素子とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の撮影装置によると、電力や内部スペースに余裕がない小型の撮影装置においても、撮影画像にゴーストやフレアが生じてしまう不具合を確実に回避し、高画質な撮影画像を取得することができる。
【００２３】
尚、本発明にいう撮影装置についても、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、本発明にいう撮影装置には、上記の基本形態のみではなく、前述した光学鏡胴の各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、撮影画角に関わらず、フレアやゴーストを有効に防止することができる光学鏡胴、結像光学システム、および撮影装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
図１、および図２は、本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラの外観斜視図である。
【００２７】
図１には、レンズ鏡胴１０の沈胴状態が示されており、図２には、レンズ鏡胴１０の繰出状態が示されている。レンズ鏡胴１０には、撮影レンズが内蔵されており、レンズ鏡胴１０の前面には、撮影画角外から入射してくる有害光を遮るフレア防止板７０（後述する）が備えられている。フレア防止板７０は、本発明にいう遮光部材の一例に相当する。
【００２８】
図１および図２に示すデジタルカメラ１の正面上部には、補助光発光窓１２およびファインダ対物窓１３が配置されており、デジタルカメラ１の上部には、シャッタボタン１４が備えられている。
【００２９】
デジタルカメラ１の、図示しない背面には、ズーム操作スイッチや十字キーなどといった各種スイッチや、画像やメニュー画面を表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）が備えられている。ズーム操作スイッチを所定時間押下し続けると、撮影画角を調整するためのズーム操作モードに入り、十字キーの‘上’キーを押し続けている間、撮影レンズが望遠側（テレ側）に移動し、十字キーの‘下’キーを押し続けている間、撮影レンズが広角側（ワイド側）に移動する。
【００３０】
図３は、デジタルカメラ１の、沈胴状態にあるレンズ鏡胴１０を光軸に沿って切断した断面図であり、図４は、デジタルカメラ１の、撮影レンズがワイド状態にあるレンズ鏡胴１０を光軸に沿って切断した断面図であり、図５は、デジタルカメラ１の、撮影レンズがテレ状態にあるレンズ鏡胴１０を光軸に沿って切断した断面図である。
【００３１】
レンズ鏡胴１０の内部空間には、前方から順に、前群レンズ（第１レンズ群）２１、後群レンズ（第２レンズ群）２２、およびフォーカスレンズ（第３レンズ群）２３の３群が光軸を揃えて並べられてなる撮影レンズが収容されている。撮影レンズは、後群レンズ２２が図４に示すワイド端と図５に示すテレ端との間で光軸に沿って移動することにより撮影画角が変化し、フォーカスレンズ２３が光軸に沿って移動することによりピント調節が行われる構成となっている。前群レンズ２１、後群レンズ２２、およびフォーカスレンズ２３は、本発明にいう光学系の一例にあたり、レンズ鏡胴１０は、本発明にいう光学鏡胴の一例に相当する。
【００３２】
前群レンズ２１のさらに前方には、有害光を遮るフレア防止板７０が配置され、前群レンズ２１と後群レンズ２２との間には、被写体光の光量を調整する絞りユニット３０が配置され、撮影レンズの後方には、被写体光を読み取るＣＣＤ４０が配置されている。ＣＣＤ４０は、本発明にいう撮像素子の一例に相当する。
【００３３】
フレア防止板７０は、中央部分に貫通孔が穿たれた板に、電圧の印加／開放によって光透過率が変化するエレクトロクロミック素子（後述する）が同心的に複数嵌め込まれて構成されており、それら複数のエレクトロクロミック素子それぞれの光透過率が調整されることによってフレア防止板７０の光透過有効径が制御され、被写体光が通過する光学的な開口７０´が形成される。フレア防止板７０については、後で詳しく説明する。
【００３４】
絞りユニット３０には、図４および図５に示すように、撮影レンズの光軸を取り囲む孔が穿たれた開口板３２と、開口板３２の孔を絞るように塞いで開口量を調整する絞り羽３１とが備えられている。また、絞りユニット３０には、その背面から後方に突出するガイドロット２４と、ガイドロット２４の後端を塞ぐストッパ２４ａも設けられており、ガイドロット２４は、後群レンズ２２を保持している後群レンズ保持枠２５を、光軸方向にスライド可能に貫通している。さらに、絞りユニット３０と後群レンズ保持枠２５との間にはコイルばね２６が縮装されており、絞りユニット３０は、後群レンズ２２と後群レンズ保持枠２５とで構成された後群レンズユニット２７に対し、前方へばね付勢された態様で光軸に沿って移動可能に保持されている。レンズ鏡胴１０の沈胴時には、図４および図５に示す絞り羽３１が開放され、絞りユニット３０がコイルばね２６を圧縮しながら後群レンズユニット２７側に移動することによって、開口板３２の孔に後群レンズユニット２７が入り込む。これにより、デジタルカメラ１の薄型化が図られている。
【００３５】
また、レンズ鏡胴１０には、カメラボディに固定された固定筒５０と、その固定筒５０に対し回転自在な駆動筒５２が備えられている。この駆動筒５２は、固定筒５０の外周面に周方向に形成された突条５０ａが、駆動筒５２の内周面に設けられた溝に係入していることにより、固定筒５０に対して光軸方向の移動が規制されている。駆動筒５２の外周面にはギア５１が設けられており、このギア５１にモータ（図示しない）からの回転駆動力が伝達されて、駆動筒５２が回転する。
【００３６】
駆動筒５２には、さらに、光軸方向に延びるキー溝５２ａが設けられており、このキー溝５２ａには、回転移動筒５３に固設されたピン状のカムフォロワ５４が、固定筒５０に設けられた螺旋状のカム溝を貫通して係入している。したがって、駆動筒５２が回転すると、回転移動筒５３は、回転しながら上記カム溝に沿って光軸方向に移動する。
【００３７】
回転移動筒５３の内側には、直進移動枠５５が設けられている。この直進移動枠５５は、回転移動筒５３に対し相対的回転が自在に係合しているとともに、固定筒５０のキー溝５０ｂに係入することにより回転が規制されている。したがって、駆動筒５２の回転に伴って回転移動筒５３が回転しながら光軸方向に移動すると、直進移動枠５５は回転移動筒５３の移動に伴って光軸方向に直線的に移動する。
【００３８】
上述した後群レンズ２２を保持している後群レンズ保持枠２５には、ピン状のカムフォロワ６３が固設されている。このカムフォロワ６３は、回転移動筒５３のカム溝に係入しているとともに、直進移動枠５５の光軸方向に延びるキー溝５５ａにも係入していることにより、駆動筒５２の回転に伴って回転移動筒５３が回転しながら光軸方向に移動すると、後群レンズユニット２７が回転移動筒５３のカム溝の形状に沿って、光軸方向に直進移動する。
【００３９】
また、上述したように、絞りユニット３０は、コイルばね２６により前方に付勢された態様でレンズユニット２７に取り付けられているため、その絞りユニット３０が後群レンズユニット２７とともに光軸方向に移動する。
【００４０】
さらに、このレンズ鏡胴１０には、前群レンズ２１を保持する直進移動筒５６が備えられている。この直進移動筒５６は、それに固設されたカムフォロワ５７が回転移動筒５３のカム溝に係入しているとともに、直進移動枠５５の、光軸方向に延びるキー溝５５ａにも係入している。したがって、駆動筒５２の回転に伴って回転移動筒５３が回転しながら光軸方向に移動すると、直進移動筒５６は、カムフォロワ５７が係入している回転移動筒５３のカム溝の形状に沿って、光軸方向に直進移動する。
【００４１】
このようにしてレンズ鏡胴１０の繰り出しが行なわれ、また、駆動筒５２が逆方向に回転することによりレンズ鏡胴１０の沈胴が行われる。
【００４２】
また、回転移動筒５３は、レンズ鏡胴１０の繰出しが完了した後も、前群レンズ２１の位置を保持したままさらに回転することができ、このとき、後群レンズユニット２７は、回転移動筒５３のカム溝に沿って光軸方向方向に移動し、これにより撮影画角（すなわち、焦点距離）の調整が行なわれる。図４には、レンズ鏡胴１０の繰出しが完了した状態が示されており、このときには撮影レンズ２０はワイド状態にある。また、図５には、繰出し完了後に回転移動筒５３がさらに回転して、撮影レンズ２０がテレ状態になるまで後群レンズユニット２７が移動した状態が示されている。
【００４３】
さらに、撮影レンズのうちのフォーカスレンズ２３は、図示しないモータによりリードスクリュー６１が回転し、フォーカスレンズ２３を保持しているフォーカスレンズ保持枠６２がリードスクリュー６１に螺合していることにより、そのリードスクリュー６１の回転に伴ってフォーカスレンズ２３が光軸方向に移動して、ピント調整が行なわれる。
【００４４】
続いて、デジタルカメラ１の内部構成について説明する。
【００４５】
図６は、図１に示すデジタルカメラ１の概略的な内部構成図である。
【００４６】
本実施形態のデジタルカメラ１は、すべての処理がメインＣＰＵ１１０によって制御されている。このメインＣＰＵ１１０には、デジタルカメラ１に備えられた各種スイッチ（この各種スイッチには、図１に示すシャッタボタン１４や、ズーム操作スイッチ、および十字キーなどが含まれ、以下では、これらを合わせてスイッチ群１０１と称する）からの操作信号がそれぞれ供給されている。メインＣＰＵ１１０は、ＥＥＰＲＯＭ１１０ａを有しており、このＥＥＰＲＯＭ１１０ａには、デジタルカメラ１で各種処理を実行するために必要な各種プログラムが書き込まれている。スイッチ群１０１に含まれる電源スイッチ（図示しない）が投入されると、電源１０２からデジタルカメラ１の各種要素に電力が供給されるとともに、メインＣＰＵ１１０によって、ＥＥＰＲＯＭ１１０ａに書き込まれたプログラム手順に従ってデジタルカメラ１全体の動作が統括的に制御される。
【００４７】
まず、図６を参照して画像信号の流れを説明する。
【００４８】
撮影者が、デジタルカメラ１の背面に設けられた十字キー（図示しない）を使って撮影画角を指示すると、その指示された撮影画角がスイッチ群１０１からメインＣＰＵ１１０に伝えられる。メインＣＰＵ１１０では、指示された撮影画角に対応する焦点距離が算出され、算出された焦点距離が光学制御ＣＰＵ１２０に伝えられる。尚、これらメインＣＰＵ１１０と光学制御ＣＰＵ１２０との間では、バス１４０を介してデータが送受信されるのではなく、ＣＰＵ間通信によって高速にデータが送受信される。光学制御ＣＰＵ１２０は、図示しないモータ等を制御することで、図４および図５に示すようにレンズ鏡胴１０を繰り出し、さらに、後群レンズ２２を伝えられた焦点距離に応じた位置に移動させる。また、光学制御ＣＰＵ１２０は、電圧印加部７０ａに、メインＣＰＵ１１０から伝えられた焦点距離に応じた電圧の印加を指示する。フレア防止板７０を構成する複数のエレクトロクロミック素子は、電圧が印加されることによって発色し、電圧の印加を停止すると消色する性質を有している。光学制御ＣＰＵ１２０によって、フレア防止板７０への電圧の印加／開放が制御されると、フレア防止板７０の光透過有効径が調整されて光学的な開口７０´が形成され、その開口７０´を通って撮影レンズに被写体光が入射される。光学制御ＣＰＵ１２０と電圧印加部７０ａとを合わせたものは、本発明にいう制御手段の一例に相当する。
【００４９】
また、光学制御ＣＰＵ１２０は、図示しないモータ等を制御することで、図３、図４、図５に示すフォーカスレンズ２３を光軸に沿う方向に移動させる。
【００５０】
被写体光は、フレア防止板７０の開口７０´、撮影レンズ、および絞りユニット３０を通ってＣＣＤ４０上に結像され、ＣＣＤ４０において、被写体像を表わす画像信号が生成される。生成された画像信号は、Ａ／Ｄ部１３１において粗く読み出され、アナログ信号がデジタル信号に変換されて、低解像度なスルー画像データが生成される。生成されたスルー画像データは、ホワイトバランス・γ処理部１３３において、ホワイトバランスの補正やγ補正などといった画像処理が施される。
【００５１】
ここで、ＣＣＤ４０には、クロックジェネレータ１３２からタイミング信号が供給されており、このタイミング信号に同期して、所定の間隔ごとに、画像信号が生成される。このクロックジェネレータ１３２は、光学ＣＰＵ１２０を介して伝えられるメインＣＰＵ１１０からの指示に基づいてタイミング信号を出力しており、そのタイミング信号は、ＣＣＤ４０の他、後段のＡ／Ｄ部１３１、およびホワイトバランス・γ処理部１３３にも供給されている。したがって、ＣＣＤ４０、Ａ／Ｄ部１３１、およびホワイトバランス・γ処理部１３３では、クロックジェネレータ１３２から発せられるタイミング信号に同期して順序良く画像信号の処理が流れるように行われる。
【００５２】
ホワイトバランス・γ処理部１３３において画像処理が施された画像データは、一旦バッファメモリ１３４に記憶される。バッファメモリ１３４に記憶された低解像度なスルー画像データは、古い時刻に記憶されたスルー画像データから先に、バス１４０を経由してＹＣ／ＲＧＢ変換部１３８に供給される。スルー画像データはＲＧＢ信号であるため、ＹＣ／ＲＧＢ変換部１３８では処理が行われずに、そのままドライバ１３９を介して画像表示ＬＣＤ１６０に伝えられ、画像表示ＬＣＤ１６０上に、スルー画像データが表わすスルー画像が表示される。ここで、ＣＣＤ４０では、所定のタイミング毎に被写体光が読み取られて画像信号が生成されているため、この画像表示ＬＣＤ１６０には、撮影レンズが向けられた方向の被写体光が被写体像として常に表示され続ける。
【００５３】
また、バッファメモリ１３４に記憶されたスルー画像データは、メインＣＰＵ１１０にも供給される。メインＣＰＵ１１０は、スルー画像データに基づいて、フォーカスレンズ２３が光軸に沿って移動されている間にＣＣＤ４０で繰り返し得られた画像信号が表わす被写体像のコントラストと、被写体の輝度を検出する。検出されたコントラストと輝度は、光学制御ＣＰＵ１２０に伝えられる。
【００５４】
光学制御ＣＰＵ１２０は、フォーカスレンズ２３をメインＣＰＵ１１０から伝えられたコントラストのピークが得られるレンズ位置に移動させるとともに（ＡＦ処理）、メインＣＰＵ１１０から伝えられた輝度に応じて絞りユニット３０の絞り値を調整する（ＡＥ処理）。
【００５５】
ここで、画像表示ＬＣＤ１６０に表示されたスルー画像を確認しながら、撮影者が図１に示すシャッタボタン１４を押下すると、シャッタボタン１４が押されたことがメインＣＰＵ１１０に伝えられ、さらに、光学制御ＣＰＵ１２０に伝えられる。被写体が暗いときには、光学制御ＣＰＵ１２０からＬＥＤ発光制御部１５０に発光指示が伝えられ、シャッタボタン１４の押下に同期してＬＥＤ１５１から閃光が発せられる。また、光学制御ＣＰＵ１２０からの指示に従って、ＣＣＤ４０で生成された画像信号がＡ／Ｄ部１３１において細かく読み出され、高解像度な撮影画像データが生成される。生成された撮影画像データは、ホワイトバランス・γ処理部１３３で画像処理が施されて、バッファメモリ１３４に記憶される。
【００５６】
バッファメモリ１３４に記憶された撮影画像データは、ＹＣ処理部１３７に供給されて、ＲＧＢ信号からＹＣ信号に変換される。ＹＣ信号に変換された撮影画像データは、圧縮・伸張部１３５において圧縮処理が施され、圧縮された撮影画像データがＩ／Ｆ１３６を介してメモリカード１７０に記憶される。
【００５７】
また、メモリカード１７０に記憶された撮影画像データは、圧縮・伸張部１３５において伸張処理が施された後、ＹＣ／ＲＧＢ変換部１３８においてＲＧＢ信号に変換され、ドライバ１３９を介して画像表示ＬＣＤ１６０に伝えられる。画像表示ＬＣＤ１６０には、撮影画像データが表わす撮影画像が表示される。
【００５８】
デジタルカメラ１は、以上のように構成されている。
【００５９】
ここで、本実施形態のデジタルカメラ１では、フレア防止板７０に焦点距離に応じた電圧が印加／開放されることによって、フレア防止板７０の光透過有効径が調整されて光学的な開口７０´が形成される。まず、フレア防止板７０の構成と、フレア防止板７０の光透過有効径の調整方法について説明する。
【００６０】
図７は、エレクトロクロミック素子の動作原理を説明するための図である。
【００６１】
図７に示すように、本実施形態に適用されるエレクトロクロミック素子２００は、２つの透明電極２１１，２１２（例えば、ＩＴＯ電極など）の間に、電子を奪われて酸化することにより発色する酸化発色層２２１（例えば、Ｉｒｏｘなど）と、電子を与えられて還元することにより発色する還元発色層２２２（例えば、ＷＯ３など）とが挟み込まれており、さらに、酸化発色層２２１と還元発色層２２２と間に、透明な絶縁層２３０（例えば、Ｔａ２Ｏ５やＳｉＯ２など）が挟み込まれて構成されている。
【００６２】
エレクトロクロミック素子２００に電圧が印加されていないときには、図７（Ａ）に示すように、酸化発色層２２１および還元発色層２２２は発色しておらず、エレクトロクロミック素子２００は高い光透過性を有しており、光Ｌはエレクトロクロミック素子２００を通過することができる。
【００６３】
電圧印加部２００´からエレクトロクロミック素子２００に、酸化発色層２２１と接触する左側の透明電極２１１が陽極、還元発色層２２２と接触する右側の透明電極２１２が陰極となる極性の電圧を印加すると、左側の透明電極２１１によって酸化発色層２２１から電子が奪われるとともに、右側の透明電極２１２から還元発色層２２２に電子が放出され、図７（Ｂ）に示すように、酸化発色層２２１および還元発色層２２２が発色する。その結果、エレクトロクロミック素子２００の光透過率が減少し、光Ｌはエレクトロクロミック素子２００によって遮光される。
【００６４】
また、電圧印加部２００´からの電圧の印加を停止すると、酸化発色層２２１における酸化反応、および還元発色層２２２における還元反応が消滅し、図７（Ａ）に示すように、エレクトロクロミック素子２００が消色して光透過性が高められる。
【００６５】
本実施形態のフレア防止板７０には、上述したような特性を有するエレクトロクロミック素子が利用されている。
【００６６】
図８は、フレア防止板７０を正面から見たときの概略構成図である。
【００６７】
フレア防止板７０は、貫通孔７１ａが穿たれた黒色の板７１と、図７に示すエレクトロクロミック素子２００と同様の構成を有する３つのエレクトロクロミック素子７２，７３，７４とで構成されている。エレクトロクロミック素子７２，７３，７４は、相互に異なる貫通孔が穿たれており、板７１の貫通孔７１ａの内側に同心的に配置されている。エレクトロクロミック素子７２，７３，７４は、本発明にいう複数のセグメントの一例に相当する。
【００６８】
電圧印加部７０ａは、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４それぞれと接続されており、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４への電圧の印加／開放を個々に制御することができる。全てのエレクトロクロミック素子７２，７３，７４に電圧が印加されていない状態では、図８（Ａ）に示すように、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４は消色しており、フレア防止板７０の開口７０´は最大に開放される。また、最外周のエレクトロクロミック素子７２から順に電圧を印加していくと、エレクトロクロミック素子の発色に伴ってフレア防止板７０の開口７０´が縮小していき、全てのエレクトロクロミック素子７２，７３，７４に電圧が印加された状態では、図８（Ｂ）に示すように、フレア防止板７０の開口７０´が最小に絞られる。本実施形態においては、電圧印加部７０ａからエレクトロクロミック素子７２，７３，７４への電圧の印加／開放を個々に制御することにより、フレア防止板７０の開口７０´を４段階に調整することができる。
【００６９】
フレア防止板７０に設けられた光学的な開口７０´は、以上のようにして調整される。
【００７０】
続いて、焦点距離と、フレア防止板７０の光学的な開口７０´の大きさについて説明する。
【００７１】
図９は、最短焦点距離におけるレンズ有効径と、フレア防止板７０の開口７０´との関係を示す図である。
【００７２】
撮影レンズは、焦点距離（後群レンズ２２とＣＣＤ４０との間の距離）が長いと望遠レンズとして働き、焦点距離が短いと広角レンズとして働く。
【００７３】
図９（Ａ）に示すように、後群レンズ２２が前群レンズ２１から遠ざけられて最短焦点距離の位置に移動されているときには、撮影画角が広く、前群レンズ２１の前方だけではなく、前群レンズ２１の上方や下方などから入射された光も全てＣＣＤ４０で読み取られ、撮影画像データの生成に用いられる。
【００７４】
最短焦点距離が選択されたときには、図８に示す電圧印加部７０ａから全てのエレクトロクロミック素子７２，７３，７４への電圧の印加が停止される。その結果、図９（Ｂ）に示すように、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４が消色し、フレア防止板７０の光透過有効径Ｗ１が広い撮影画角に合わせて調整されて、光学的な開口７０´が形成される。この状態で撮影が行われることによって、前群レンズ２１の上方や下方等から入射される光がフレア防止板７０によって遮られず、撮影画像の一部が暗くなってしまう不具合が回避される。
【００７５】
図１０は、最長焦点距離におけるレンズ有効径と、フレア防止板７０の開口７０´との関係を示す図である。
【００７６】
図１０（Ａ）に示すように、後群レンズ２２が前群レンズ２１に近づけられて最長焦点距離の位置に移動されると、撮影画角が狭まり、前群レンズ２１の上方や下方は撮影画角から外れる。このため、前群レンズ２１の上方や下方から入射してきた光は、図９（Ａ）に示す最短焦点距離時には撮影画像の生成に利用されていたが、図１０（Ａ）に示す最長焦点距離時には不要となり、この光が有害光となってＣＣＤ４０に達すると、撮影画像にゴーストやフレアが生じてしまう。
【００７７】
最長焦点距離が選択されたときには、図８に示す電圧印加部７０ａから全てのエレクトロクロミック素子７２，７３，７４に電圧が印加される。その結果、図１０（Ｂ）に示すように、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４が発色し、フレア防止板７０の光透過有効径Ｗ２（最長焦点距離時の光透過有効径Ｗ２＜最短焦点距離時の光透過有効径Ｗ１）が狭い撮影画角に合わせた大きさに調整されて、光学的な開口７０´が形成される。この状態で撮影が行われると、前群レンズ２１の上方や下方から入射される光がフレア防止板７０によって遮られるとともに、光透過有効径Ｗ２内から入射される光はＣＣＤ４０にまで達するため、撮影画像にゴーストが発生してしまう不具合が高精度に回避されるとともに、撮影画像の一部が暗くなってしまう不具合も回避される。
【００７８】
以上のように、焦点距離が長くなるほど撮影画角が狭くなり、焦点距離が短くなるほど撮影画角が広くなる。本実施形態のデジタルカメラ１では、図６に示すＥＥＰＲＯＭ１１０ａに、焦点距離と、フレア防止板７０の光透過有効径をその焦点距離における撮影画角に応じた大きさに調整するための、エレクトロクロミック素子７２，７３，７４それぞれへの電圧の印加／開放状態とが対応付けられて記憶されている。
【００７９】
撮影者がデジタルカメラ１に備えられた十字キー（図示しない）などを使って撮影画角を変更すると、メインＣＰＵ１１０は、変更された撮影画角に対応する焦点距離を算出し、ＥＥＰＲＯＭ１１０ａから、算出した焦点距離と対応付けられた電圧の印加／開放状態を取得し、取得した電圧の印加／開放状態を光学制御ＣＰＵ１２０に伝える。
【００８０】
光学制御ＣＰＵ１２０は、メインＣＰＵ１１０から伝えられた電圧を印加する指示を電圧印加部７０ａに伝え、電圧印加部７０ａは指示された電圧をフレア防止板７０に印加する。
【００８１】
フレア防止板７０は、印加電圧に応じてエレクトロクロミック素子７２，７３，７４が発色し、光透過有効径が算出された焦点距離における撮影画角に応じた大きさに調整されて、光学的な開口７０´が形成される。その結果、撮影画角外から入射してくる光は、フレア防止板７０によって遮られ、撮影画角内から入射してきた光のみがＣＣＤ４０に達して撮影画像データの生成に利用される。したがって、本実施形態のデジタルカメラ１によると、焦点距離（撮影画角）に関わらず、ゴーストを高精度に回避することができ、高画質な撮影画像を取得することができる。さらに、フレア防止板７０にはモータなどが用いられていないため、消費電力を抑えることができるとともに、デジタルカメラ１を小型化するこができる。
【００８２】
以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態は、フレア防止板以外の要素は第１実施形態とほぼ同様の構成を有しているため、同じ要素には同じ符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【００８３】
本実施形態のフレア防止板は、第１実施形態のフレア防止板７０とは異なり、エレクトロクロミック素子ではなく、液晶素子を使って光透過率を制御する。液晶素子を使った光透過率の制御としては、ホログラフィック液晶方式、コレステリック液晶選択反射方式、ゲストホスト方式、高分子分散型液晶方式（ＰＤＬＣ）等が知られているが、ここでは、ゲストホスト方式について詳しく説明する。
【００８４】
図１１は、液晶素子の動作原理を説明するための図である。
【００８５】
ゲストホスト方式においては、交流電圧の周波数に応じて液晶分子３０１ａの配向が変化する性質を有するネマチック液晶３０１と、光を吸収する二色性色素３０２とが透明な容器内に封入された液晶素子３００が適用される。
【００８６】
液晶分子３０１ａは、ほぼ楕円体の形状をしており、低周波の交流電圧をかけると楕円体の長軸が電場の向きと平行になり、高周波の交流電圧をかけると楕円体の長軸が電界の向きと直交する性質を持つ。
【００８７】
二色性色素３０２は、ネマチック液晶３０１中に溶解しており、交流電圧の周波数の変化に対して液晶分子３０１ａと同様に配列が変化する。この二色性色素３０２もほぼ楕円体の形状をしており、楕円体の長軸と光の入射方向が直交しているときは光を吸収するが、楕円体の長軸と光の入射方向が平行のときには光を吸収しない性質を持つ。
【００８８】
液晶素子３００に低周波の交流電圧を印加すると、図１１（Ａ）に示すように、液晶分子３０１ａおよび二色性色素３０２が光Ｌの入射方向と平行な向きに配向する。この状態では、二色性色素３０２によって光Ｌが吸収されないため、光Ｌは液晶素子３００を透過する。
【００８９】
また、液晶素子３００に高周波の交流電圧を印加すると、図１１（Ｂ）に示すように、液晶分子３０１ａおよび二色性色素３０２が光Ｌの入射方向と直交する向きに配向する。その結果、二色性色素３０２によって光Ｌが吸収され、液晶素子３００の透過率が減少して、光Ｌが液晶素子３００に遮られる。
【００９０】
以上のように、液晶素子３００は、印加される交流電圧の周波数を制御することによって、光透過率を調整することができる。本実施形態では、図６に示すエレクトロクロミック素子で構成されたフレア防止板７０に替えて、液晶素子３００で構成されたフレア防止板８０が適用される。
【００９１】
図１２は、本実施形態のフレア防止板８０の概略構成図である。
【００９２】
本実施形態のフレア防止板８０には、図１１に示す液晶素子３００と同様の構成を有する液晶素子８１と、液晶素子８１に交流電圧を印加する光透過性の液晶駆動回路８２が備えられている。
【００９３】
液晶素子８１は、図１１に示す液晶素子３００と同様に、液晶分子３０１ａと二色性色素３０２とが溶解したネマチック液晶３０１が透明容器内に封入されて構成されており、交流電圧が印加されると、その交流電圧が印加された部分が、交流電圧の周波数に応じた光透過率に調整される。
【００９４】
液晶駆動回路８２は、透明電極と透明トランジスタとのセットが二次元的にマトリックス配置されており、各透明トランジスタによって各透明電極から印加される交流電圧が個別に制御されることによって、液晶素子８１に印加される交流電圧をマトリックス状に細かく調整することができる。すなわち、フレア防止板８０によると、液晶駆動回路８２から液晶素子８１に印加される交流電圧を調整することにより、光透過率の分布を所望のパターンに形成することができる。
【００９５】
ここで、図６に示す撮影レンズ３０を通過してきた被写体光Ｌは、ＣＣＤ４０が配置された結像面において、中央と比較して周辺の光量が小さくなってしまうことが多く、取得された撮影画像の周辺部分が中央部分よりも暗くなってしまうことがある。また、この結像面での光量分布は、焦点距離や絞りの絞り値（Ｆ値）などによって変わってしまうため、画像処理などによって撮影画像の明暗を補正することは困難であるという問題がある。本実施形態のフレア防止板８０は、ゴーストやフレアなどといった画像欠陥の回避と、結像面における光量分布の均一化とが図られている。
【００９６】
図１３は、フレア防止板８０を正面から見たときの光透過率の分布を示す図である。
【００９７】
図１３では、光透過率が低い部分ほど濃く、光透過率が高い部分ほど薄く表現されている。
【００９８】
本実施形態においても、図９および図１０で説明した第１実施形態のフレア防止板７０の場合と同様に、光透過有効径Ｗ３が撮影画角に応じた大きさに決定される。フレア防止板８０の、光透過有効径Ｗ３の外側部分８０１に、高周波の交流電圧が印加されると、その外側部分８０１の光透過率が減少して光学的な開口８０´が形成される。すなわち、焦点距離が短い（撮影画角が広い）ほど、開口径（光透過有効径Ｗ３）が大きい開口８０´が形成され、焦点距離が長い（撮影画角が狭い）ほど、開口径（光透過有効径Ｗ３）が小さい開口８０´が形成される。
【００９９】
また、液晶素子８１の、光透過有効径Ｗ３の内側部分８０２には、中央ほど高周波で、周辺ほど低周波な交流電圧が印加される。その結果、光透過有効径Ｗ３の内側部分８０２に、光が十分に通過できる程度の光透過率を有し、中央ほど低く、周辺ほど高い光透過率の分布が形成される。
【０１００】
フレア防止板８０では、撮影画角外から入射してきた光が外側部分８０１で吸収され、撮影画角内から入射してきた光のみが内側部分８０２を通過する。通常、結像面にまで達した光は、周辺と比較して中央ほど光量が大きいが、光透過有効径Ｗ３の内側部分８０２を通過してきた光は、中央ほど大きく光量が減衰されるため、結像面において均一な光量分布を形成する。したがって、本実施形態のフレア防止板８０によると、ゴーストやフレアなどといった画像欠陥を回避することができるとともに、一様な明るさを有する高画質な撮影画像を得ることができる。
【０１０１】
ここで、上記では、前群レンズと後群レンズとの間に絞りを配置する例について説明したが、本発明にいう遮光部材は、例えば、後群レンズとフォーカスレンズとの間に配置して絞りとして利用するものであってもよい。
【０１０２】
また、上記では、液晶素子を使って光量の均一化を行う例について説明したが、本発明にいう遮光部材は、エレクトロクロミック素子を使って光量の均一化を行うものであってもよい。
【０１０３】
また、上記では、本発明にいう光学鏡胴をデジタルカメラに適用する例について説明したが、本発明の光学鏡胴は、例えば、携帯電話や、フィルムに被写体光を結像する銀塩カメラなどに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラの外観斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラの外観斜視図である。
【図３】デジタルカメラの、沈胴状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図である。
【図４】デジタルカメラの、撮影レンズがワイド状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図である。
【図５】デジタルカメラの、撮影レンズがテレ状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図である。
【図６】図１に示すデジタルカメラの概略的な内部構成図である。
【図７】エレクトロクロミック素子の動作原理を説明するための図である。
【図８】フレア防止板を正面から見たときの概略構成図である。
【図９】最短焦点距離におけるレンズ有効径と、フレア防止板の開口との関係を示す図である。
【図１０】最長焦点距離におけるレンズ有効径と、フレア防止板の開口との関係を示す図である。
【図１１】液晶素子の動作原理を説明するための図である。
【図１２】第２実施形態のフレア防止板の概略構成図である。
【図１３】フレア防止板を正面から見たときの光透過率の分布を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１ デジタルカメラ
１０ レンズ鏡胴
１２ 補助光発光窓
１３ ファインダ対物窓
１４ シャッタボタン
２１ 前群レンズ
２２ 後群レンズ
２３ フォーカスレンズ
２４ ガイドロット
２４ａ ストッパ
２５ 後群レンズ保持枠
２６ コイルばね
２７ 後群レンズユニット
３０ 絞りユニット
３１ 絞り羽
３２ 開口板
４０ ＣＣＤ
５０ 固定筒
５０ａ 突条
５０ｂ キー溝
５１ ギア
５２ 駆動筒
５２ａ キー溝
５３ 回転移動筒
５４ カムフォロワ
５５ 直進移動枠
５５ａ キー溝
５６ 直進移動筒
６１ リードスクリュー
６２ フォーカスレンズ保持枠
６３ カムフォロワ
７０，８０ フレア防止板
７０ａ 電圧印加部
７０´，８０´ 開口
７１ 板
７１ａ 貫通孔
７２，７３，７４ エレクトロクロミック素子
８１ 液晶素子
８２ 液晶駆動回路
１０１ スイッチ群
１１０ メインＣＰＵ
１１０ａ ＥＥＰＲＯＭ
１２０ 光学制御ＣＰＵ
１３１ Ａ／Ｄ部
１３２ クロックジェネレータ
１３３ ホワイトバランス・γ処理部
１３４ バッファメモリ
１３５ 圧縮・伸張部
１３６ Ｉ／Ｆ
１３７ ＹＣ処理部
１３８ ＹＣ／ＲＧＢ変換部
１３９ ドライバ
１４０ バス
１５０ ＬＥＤ発光制御部
１５１ ＬＥＤ
１６０ 画像表示ＬＣＤ
１７０ メモリカード
２００ エレクトロクロミック素子
２００´ 電圧印加部
２１１，２１２ 透明電極
２２１ 酸化発色層
２２２ 還元発色層
３００ 液晶素子
３０１ ネマチック液晶
３０１ａ 液晶分子
３０２ 二色性色素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光を結像させる焦点距離可変の光学系を収容した光学鏡胴において、
前記光学系により結像される被写体以外の外光の進入を防ぐ、前記光路上に配置され、前記光学系の焦点距離に応じた電圧の印加開放を受けて光透過有効径を変化させる遮光部材とを備えたことを特徴とする光学鏡胴。
【請求項２】
前記遮光部材は、エレクトロクロミック素子で構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の光学鏡胴。
【請求項３】
前記遮光部材は、液晶素子で構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の光学鏡胴。
【請求項４】
前記遮光部材は、光透過有効径を同心的に複数段階に変化させるように、電圧の印加開放により透過率を変化させる同心的に配置された複数のセグメントを有するものであることを特徴とする請求項１記載の光学鏡胴。
【請求項５】
前記遮光部材は、電圧の印加開放により、光透過有効径を変化させるとともに前記光学系による被写体像の結像面での中央と周辺との光量分布を平坦化させるものであることを特徴とする請求項１記載の光学鏡胴。
【請求項６】
請求項１記載の光学鏡胴と、
前記遮光部材に、前記光学系の焦点距離に応じた電圧の印加開放により、該遮光部材の光透過有効径を該光学系の焦点距離に応じた光透過有効径に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする結像光学システム。
【請求項７】
請求項６記載の結像光学システムと、
前記光学系の前記被写体像の結像面に配備された撮像素子とを備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項１】
被写体光を結像させる焦点距離可変の光学系を収容した光学鏡胴において、
前記光学系により結像される被写体以外の外光の進入を防ぐ、前記光路上に配置され、前記光学系の焦点距離に応じた電圧の印加開放を受けて光透過有効径を変化させる遮光部材とを備えたことを特徴とする光学鏡胴。
【請求項２】
前記遮光部材は、エレクトロクロミック素子で構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の光学鏡胴。
【請求項３】
前記遮光部材は、液晶素子で構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の光学鏡胴。
【請求項４】
前記遮光部材は、光透過有効径を同心的に複数段階に変化させるように、電圧の印加開放により透過率を変化させる同心的に配置された複数のセグメントを有するものであることを特徴とする請求項１記載の光学鏡胴。
【請求項５】
前記遮光部材は、電圧の印加開放により、光透過有効径を変化させるとともに前記光学系による被写体像の結像面での中央と周辺との光量分布を平坦化させるものであることを特徴とする請求項１記載の光学鏡胴。
【請求項６】
請求項１記載の光学鏡胴と、
前記遮光部材に、前記光学系の焦点距離に応じた電圧の印加開放により、該遮光部材の光透過有効径を該光学系の焦点距離に応じた光透過有効径に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする結像光学システム。
【請求項７】
請求項６記載の結像光学システムと、
前記光学系の前記被写体像の結像面に配備された撮像素子とを備えたことを特徴とする撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−１５１５８（Ｐ２００８−１５１５８Ａ）
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８５５９０（Ｐ２００６−１８５５９０）
【出願日】平成１８年７月５日（２００６．７．５）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月５日（２００６．７．５）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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