回転偏光フィルタの回転角度検出装置及びこれを備えた撮影装置
【課題】低コストで簡単に製造でき、しかも回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を簡単かつ高精度に検出できる回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）検出装置及びこれを備えた撮影装置を得る。
【解決手段】対向配置された発光素子と受光素子；前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を特定の方向に固定して配置された偏光方向固定部材；前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を変化させるように回転自在に支持された回転偏光フィルタ；及び前記発光素子から発光され前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを通過して前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を検出する検出手段；を有することを特徴とする回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【解決手段】対向配置された発光素子と受光素子；前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を特定の方向に固定して配置された偏光方向固定部材；前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を変化させるように回転自在に支持された回転偏光フィルタ；及び前記発光素子から発光され前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを通過して前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を検出する検出手段；を有することを特徴とする回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転偏光フィルタの回転角度検出装置及びこれを備えた撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの撮影装置では、撮影光学系の光路上に回転偏光フィルタを位置させて、この回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を調整することで、撮像素子に入射する光束の偏光状態を変化させて、被写体の反射を除去し、あるいはコントラストを高めるものが知られている。特許文献１−４では、回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を調整するための工夫が提案されている。
【０００３】
特許文献１、２には、回転偏光フィルタを支持する支持枠に目盛りを設け、この目盛りを見ながら回転偏光フィルタの回転角度を調整することが開示されている。
しかし特許文献１、２は、支持枠に目盛りを設ける工程が必須であり、回転偏光フィルタを支持枠に組み付ける際に、回転偏光フィルタの偏光方向と支持枠に設けた目盛りとを高精度に一致させなければならない。このため、高コストで製造が困難であり、量産に向かない。
【０００４】
特許文献３には、回転偏光フィルタを１８０°回転させてこの回転動作によって変化する被写体輝度情報を記憶し、記憶した被写体輝度情報に基づいて、続く１８０°回転の間で目標とする被写体輝度位置まで回転偏光フィルタを自動回転させることで、回転偏光フィルタの回転角度を調整することが開示されている。
しかし特許文献３は、被写体輝度情報が常に一定ではないので、被写体輝度情報と回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）との関係を示すデータを記憶したとしても、次の撮影時にこれを利用することができない。つまり、撮影をする度に回転偏光フィルタを１８０°回転させて被写体輝度情報を新たに記憶しなければならないため、回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を調整するために長時間を要してしまう。また、被写体輝度情報を記憶した後に被写体輝度情報が変化すると、回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を精度良く調整することができなくなってしまう。
【０００５】
特許文献４には、回転偏光フィルタの外周にあるマークを光学的に読み取るフィルタ回転位置センサを設けて、このフィルタ回転位置センサの出力に応じて回転偏光フィルタの回転角度を調整することが開示されている。
しかし特許文献４は、回転偏光フィルタの偏光方向とフィルタ回転位置センサの検出基準とを高精度に一致させなければならない。このため、高コストで製造が困難であり、量産に向かない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第３０７９５８１号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０８５３９２号公報
【特許文献３】特開２００７−３９７０号公報
【特許文献４】特開２００１−２８１７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上の問題意識に基づいて完成されたものであり、低コストで簡単に製造でき、しかも回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を簡単かつ高精度に検出できる回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）検出装置及びこれを備えた撮影装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）検出装置は、対向配置された発光素子と受光素子；前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を特定の方向に固定して配置された偏光方向固定部材；前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を変化させるように回転自在に支持された回転偏光フィルタ；及び前記発光素子から発光され前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを通過して前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を検出する検出手段；を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、一対の対向壁とこの一対の対向壁を接続する接続壁とからなる凹断面形状を持つケースをさらに有し、このケースの一対の対向壁に前記発光素子と受光素子を設けて、このケースの一対の対向壁の間に、前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを位置させることができる。
【００１０】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを記憶する記憶手段；及び前記記憶手段が記憶するデータを参照して、前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を演算する演算手段；をさらに有することができる。
【００１１】
前記記憶手段は、電源の供給の有無にかかわらず自身が記憶したデータを保持する不揮発性メモリで構成することが好ましい。
【００１２】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、前記記憶手段が記憶したデータを喪失したときに、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを取得する取得手段をさらに有することが好ましい。
この場合、前記取得手段がデータを取得するために、前記回転偏光フィルタを手動で回転させるように警告する警告手段を設けることができる。あるいは、前記回転偏光フィルタを自動で回転駆動させる駆動手段を設けることもできる。
【００１３】
前記発光素子と受光素子は複数セットが設けられており、前記偏光方向固定部材は、前記複数セットに対応させて、各セットの発光素子と受光素子の間の光路上に、互いの偏光方向を異ならせた複数が設けられていて、前記検出手段は、前記複数セットに対応する受光素子で受光された複数の光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を検出することが好ましい。
【００１４】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、前記発光素子から発光され前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを通過して前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの劣化を判定する劣化判定手段をさらに有することが好ましい。
この劣化判定手段は、前記受光素子で受光された光の出力波形の最大値（最大振幅値）と最小値（最小振幅値）の差分値を求め、この差分値が第１の閾値を下回ったときに、前記回転偏光フィルタが劣化していると判定することができる。
【００１５】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、前記劣化判定手段が前記回転偏光フィルタの劣化判定を実行する度に、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを更新する更新手段をさらに有することが好ましい。
【００１６】
あるいは、本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、前記劣化判定手段が、前記受光素子で受光された光の出力波形の最大値と最小値の差分値が、前記第１の閾値を上回りかつ前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を下回っていると判定したときに、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを更新する更新手段をさらに有していてもよい。
【００１７】
本発明の撮影装置（例えばデジタルカメラ）は、上述したいずれかの回転偏光フィルタの回転角度検出装置を備えている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回転偏光フィルタを回転させると、偏光方向固定部材と回転偏光フィルタの偏光方向がなす角度が変化して両部材の全体としての透過率が変化する結果、受光素子で受光される光の出力が変化する。そして検出手段が、受光素子で受光された光の出力を読み取ることで、回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を簡単かつ高精度に検出できる。しかも低コストで簡単に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による回転偏光フィルタの回転角度検出装置を搭載したデジタルカメラ（撮影装置）の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）は、回転偏光フィルタを撮影光軸回りに回転させてその偏光方向（偏光格子の方向）を調整する様子を説明する図であり、図２（Ｂ）は、偏光方向固定部材の偏光方向（偏光格子の方向）が固定された様子を説明する図であり、図２（Ｃ）は、発光素子から発光され回転偏光フィルタと偏光方向固定部材を通過して受光素子で受光された光の出力波形を示す図である。
【図３】回転偏光フィルタの周縁部に対峙するフォトインタラプタの構成を示す斜視図である。実際には偏光方向固定部材の前方に回転偏光フィルタが位置しているが、偏光方向固定部材が回転偏光フィルタに隠れて判りにくくなってしまうため、この斜視図では回転偏光フィルタを実際とは異なる位置（フォトインタラプタの凹状の収容空間の上方）に描いている。
【図４】回転偏光フィルタの周縁部に対峙するフォトインタラプタの構成を示す断面図である。
【図５】回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を検出するための機構を示すブロック図である。実際には偏光方向固定部材の前方に回転偏光フィルタが位置しているが、偏光方向固定部材が回転偏光フィルタに隠れて判りにくくなってしまうため、このブロック図では回転偏光フィルタを実際とは異なる位置（フォトインタラプタの凹状の収容空間の上方）に描いている。
【図６】ＬＣＤモニタの警告表示の一例を示す図である。
【図７】偏光方向固定部材を２セット設けた変形例を示す図３に対応する斜視図である。実際には偏光方向固定部材の前方に回転偏光フィルタが位置しているが、偏光方向固定部材が回転偏光フィルタに隠れて判りにくくなってしまうため、この斜視図では回転偏光フィルタを実際とは異なる位置（フォトインタラプタの凹状の収容空間の上方）に描いている。
【図８】図８（Ａ）は、回転偏光フィルタを撮影光軸回りに回転させてその偏光方向（偏光格子の方向）を調整する様子を説明する図であり、図８（Ｂ）と図８（Ｃ）は、２セットの偏光方向固定部材の偏光方向（偏光格子の方向）が固定された様子を説明する図であり、図８（Ｄ）は、２セットの受光素子で受光された光の出力波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明による回転偏光フィルタの回転角度検出装置を搭載したデジタルカメラ（撮影装置）１００のブロック図である。
【００２１】
図１に示すように、デジタルカメラ１００は、撮影光軸Ｚ上に位置させて、物体側から順に、固定レンズ１０１と可動のフォーカシングレンズ１０２からなる撮影光学系、及びＣＣＤ（固定撮像素子）１０３を備えている。固定レンズ１０１とフォーカシングレンズ１０２は、入射した被写体光束をＣＣＤ１０３の撮像面１０３ａに結像させる。フォーカシングレンズ１０２は、フォーカシングレンズ駆動手段１０２ａにより駆動制御されて、フォーカシング時に撮影光軸Ｚ方向に移動する。
【００２２】
デジタルカメラ１００は、ＣＰＵ（検出手段、取得手段、劣化判定手段、更新手段）１０４、Ａ／Ｄ変換器１０５、信号処理回路１０６、画像記録手段１０７、及びＬＣＤモニタ（警告手段）１０８を備えている。ＣＰＵ１０４は、デジタルカメラ１００の全体の機能を制御する。Ａ／Ｄ変換器１０５は、ＣＣＤ１０３の撮像面１０３ａに結像した被写体像をアナログ信号からデジタル信号に変換して信号処理回路１０６に送る。信号処理回路１０６は、Ａ／Ｄ変換器１０５から送られたデジタル信号に所定の画像処理を施して画像信号とする。この画像信号は、ＣＰＵ１０４を介して、画像記録手段１０７に記録され、あるいはＬＣＤモニタ１０８に表示される。またデジタルカメラ１００には、例えば電源レバー、シャッターボタン、モードダイヤルなどの撮影操作手段１０９が備えられている。
【００２３】
デジタルカメラ１００は、固定レンズ１０１とフォーカシングレンズ１０２の間の撮影光軸Ｚ上に位置させて、回転偏光フィルタ１１０を備えている。この回転偏光フィルタ１１０は、回転偏光フィルタ駆動手段（駆動手段）１１１により駆動制御されて、撮影光軸Ｚ回りに回転自在である。回転偏光フィルタ駆動手段１１１は、回転偏光フィルタ１１０をステップ駆動するステッピングモータ１１１ａと、ＣＰＵ１０４の指示を受けてステッピングモータ１１１ａを回転制御するモータドライバ１１１ｂとからなる（図５）。
【００２４】
回転偏光フィルタ１１０は、自身の偏光方向（偏光格子の方向）の光のみを透過させる機能を持っている。従って、図２（Ａ）に示すように、回転偏光フィルタ１１０を撮影光軸Ｚ回りに回転させてその偏光方向（偏光格子の方向）を調整することで、ＣＣＤ１０３に入射する被写体光束の偏光状態を変化させて、被写体の反射を除去し、あるいはコントラストを高める。
【００２５】
デジタルカメラ１００は、回転偏光フィルタ１１０の周縁部に対峙するフォトインタラプタ１２０を備えている。図３及び図４に示すように、フォトインタラプタ１２０は、撮影光軸Ｚと平行な軸方向に沿って対向する一対の対向壁１２１と、この一対の対向壁１２１を接続する接続壁１２２とからなる凹断面形状を持つケース１２３を備えている。一対の対向壁１２１と接続壁１２２によって画成される凹状の収容空間１２３ａには、回転偏光フィルタ１１０の周縁部が収容されている。
【００２６】
物体側の対向壁（図４中の左側の対向壁）１２１の内部には、発光素子１２４と、この発光素子１２４に通電するリード端子１２４ａが設けられている。像側の対向壁（図４中の右側の対向壁）１２１の内部には、受光素子１２５と、この受光素子１２５に通電するリード端子１２５ａが設けられている。発光素子１２４（リード端子１２４ａ）と受光素子１２５（リード端子１２５ａ）は、ケース１２３内に設けられた基板１２６上に実装されている。
【００２７】
像側の対向壁（図４中の右側の対向壁）１２１の物体側（図４中の左側）に臨む面には、自身の偏光方向（偏光格子の方向）の光のみを透過させる機能を持つ偏光方向固定部材１３０が設けられている。図２（Ｂ）に示すように、偏光方向固定部材１３０は、その偏光方向（偏光格子の方向）を特定の方向に固定した状態で設けられている。
【００２８】
図４の断面図に示すように、フォトインタラプタ１２０では、対向配置された発光素子１２４と受光素子１２５の間の光路上に、その偏光方向を変化させるように回転自在に支持された回転偏光フィルタ１１０と、その偏光方向が特定の方向に固定された偏光方向固定部材１３０とが位置している。このため、受光素子１２５は、発光素子１２４から発光され回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の双方を通過した光を受光する。尚、実際には偏光方向固定部材１３０の前方に回転偏光フィルタ１１０が位置しているが、偏光方向固定部材１３０が回転偏光フィルタ１１０に隠れて判りにくくなってしまうため、図３及び図５では、偏光フィルタ１１０を実際とは異なる位置（フォトインタラプタ１２０の凹状の収容空間１２３ａの上方）に描いている。
【００２９】
ＣＰＵ（検出手段）１０４は、発光素子１２４から発光され回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の双方を通過して受光素子１２５で受光された光の出力に基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出する。以下ではその具体的な検出方法について説明する。
【００３０】
図２（Ｃ）は、発光素子１２４から発光され回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の双方を通過して受光素子１２５で受光された光の出力波形を示している。上述したように、回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０はともに、光の波長を自身の偏光方向のみに限定する機能を持つ。このため、回転偏光フィルタ１１０を回転させると、回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の偏光方向がなす角度が変化して両部材の全体としての透過率が変化する結果、受光素子１２５で受光される光の出力が変化する。
【００３１】
例えば、図２（Ｃ）中の点Ｘ１、Ｘ２で示すように、回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の偏光方向が一致しているときは、光の透過率が最大となるので、受光素子１２５で受光される光の出力が最大値（最大振幅値）を示す。
図２（Ｃ）中の点Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４で示すように、回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の偏光方向が４５°をなしているときは、光の透過率が中間となるので、受光素子１２５で受光される光の出力が中間値（中間振幅値）を示す。
図２（Ｃ）中の点Ｚ１、Ｚ２で示すように、回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の偏光方向が直交しているときは、透過可能な光が理論上存在せず透過率が最小となるので、受光素子１２５で受光される光の出力が最小値（最小振幅値）を示す。
【００３２】
図１及び図５に示すように、ＣＰＵ（検出手段）１０４には、メモリ（記憶手段）１０４ａと演算部１０４ｂが接続されている。
【００３３】
メモリ１０４ａは、受光素子１２５で受光された光の出力と回転偏光フィルタ１１０の回転角度とを対応付けたデータ（つまり図２（Ａ）と図２（Ｃ）のデータ）を記憶している。メモリ１０４ａは、電源の供給の有無にかかわらず自身が記憶したデータを保持する不揮発性メモリとすることが好ましい。
【００３４】
演算部１０４ｂは、メモリ１０４ａが記憶するデータを参照して、受光素子１２５で受光された光の出力に基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を演算（検出）する。
例えば、演算部１０４ｂは、受光素子１２５が受光した光の出力が最大値を示していれば、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を０°または１８０°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と演算する。
演算部１０４ｂは、受光素子１２５が受光した光の出力が中間値を示していれば、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を４５°、１３５°、２２５°または３１５°と演算する。さらに演算部１０４ｂは、受光素子１２５が受光した光の出力が減少しながら中間値に達したときは、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を４５°または２２５°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と演算し、受光素子１２５が受光した光の出力が増加しながら中間値に達したときは、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を１３５°または３１５°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と演算する。
演算部１０４ｂは、受光素子１２５が受光した光の出力が最小値を示していれば、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を９０°または２７０°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と演算する。
【００３５】
ＣＰＵ（検出手段）１０４は、メモリ１０４ａを参照して実行した演算部１０４ｂの演算結果を受け取ることにより、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出する。
【００３６】
ＣＰＵ（取得手段）１０４は、メモリ１０４ａが記憶したデータを喪失したときは、受光素子１２５で受光された光の出力と回転偏光フィルタ１１０の回転角度とを対応付けたデータを新たに取得する。より具体的にＣＰＵ１０４は、回転偏光フィルタ１１０を初期位置（例えば偏光方向固定部材１３０と偏光方向を一致させた位置）から３６０°回転させ、この回転中に受光素子１２５で受光された光の出力をモニタリングすることで新たなデータを取得する。これにより、メモリ１０４ａが記憶したデータを喪失したときであっても、取得した新たなデータを使用して、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を正確に検出することができる。
ＣＰＵ１０４は、メモリ１０４ａが記憶したデータを喪失した場合において回転偏光フィルタ１１０が手動回転モードであるときは、操作者に回転偏光フィルタ１１０を手動回転させることを促すために、ＬＣＤモニタ１０８に警告表示をさせる（図６）。
ＣＰＵ１０４は、メモリ１０４ａが記憶したデータを喪失した場合において回転偏光フィルタ１１０が自動回転モードであるときは、回転偏光フィルタ駆動手段１１１（ステッピングモータ１１１ａとモータドライバ１１１ｂ）によって回転偏光フィルタ１１０をステップ駆動させ、各ステップにおいて受光素子１２５で受光された光の出力をモニタリングする。
【００３７】
ＣＰＵ（劣化判定手段）１０４は、図２（Ｃ）に示す受光素子１２５で定期的に発光素子１２４からの光を受光し、受光された光の出力に基づいて、回転偏光フィルタ１１０の劣化を判定する。より具体的にＣＰＵ１０４は、受光素子１２５で受光された光の出力波形の最大値（Ｘ１、Ｘ２）と最小値（Ｚ１、Ｚ２）の差分値を求め、この差分値が第１の閾値を下回ったときに、回転偏光フィルタ１１０が劣化していると判定する。ＣＰＵ１０４は、回転偏光フィルタ１１０が劣化していると判定したときは、ＬＣＤモニタ１０８に警告表示をさせ、あるいはアラーム音を発生させる。これにより、操作者は、紫外線や経年変化に起因する回転偏光フィルタ１１０の劣化を察知して、交換あるいはメンテナンスなどの対策をいち早く講じることができる。
【００３８】
本実施形態では、メモリ１０４ａが、受光素子１２５で受光された光の出力と回転偏光フィルタ１１０の回転角度とを対応付けたデータを記憶しており、演算部１０４ｂが、メモリ１０４ａが記憶するデータを参照して、受光素子１２５で受光された光の出力に基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を演算している。
しかし、回転偏光フィルタ１１０は、上述の第１の閾値を下回らなくても、程度の差こそあれ徐々に劣化するものであり、回転偏光フィルタ１１０の回転角度位置が変わらない場合であっても回転偏光フィルタ１１０が劣化すると受光素子１２５で受光される光の出力自体が変わってしまうため、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を正確に演算することができなくなってしまう。
そこでＣＰＵ（劣化判定手段、更新手段）１０４は、回転偏光フィルタ１１０の劣化判定を定期的に実行することが好ましい。またＣＰＵ（劣化判定手段、更新手段）１０４は、劣化判定を実行する度に、受光素子１２５で受光された光の出力と回転偏光フィルタ１１０の回転角度とを対応付けたデータを新たに取得（更新）することが好ましい。
あるいはＣＰＵ（劣化判定手段、更新手段）１０４は、上述の第１の閾値よりも大きい第２の閾値を設定しておき、受光素子１２５で受光された光の出力波形の最大値（Ｘ１、Ｘ２）と最小値（Ｚ１、Ｚ２）の差分値が第１の閾値を上回りかつ第２の閾値を下回ったときに、受光素子１２５で受光された光の出力と回転偏光フィルタ１１０の回転角度とを対応付けたデータを新たに取得（更新）するようにしてもよい。
【００３９】
以上のように、本実施形態による回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、対向配置された発光素子１２４と受光素子１２５、この発光素子１２４と受光素子１２５の間の光路上に、その偏光方向を特定の方向に固定して配置された偏光方向固定部材１３０、この発光素子１２４と受光素子１２５の間の光路上に、その偏光方向を変化させるように回転自在に支持された回転偏光フィルタ１１０、及び発光素子１２４から発光され偏光方向固定部材１３０と回転偏光フィルタ１１０を通過して受光素子１２５で受光された光の出力に基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出するＣＰＵ（検出手段）１０４を有している。
【００４０】
この構成によれば、回転偏光フィルタ１１０を回転させると、偏光方向固定部材１３０と回転偏光フィルタ１１０の偏光方向がなす角度が変化して両部材の全体としての透過率が変化する結果、受光素子１２５で受光される光の出力が変化する。そしてＣＰＵ（検出手段）１０４が、受光素子１２５で受光された光の出力を読み取ることで、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を簡単かつ高精度に検出できる。しかも低コストで簡単に製造できる。
【００４１】
以上の実施形態では、発光素子１２４と受光素子１２５と偏光方向固定部材１３０を１つずつ設けていたため、受光素子１２５で受光された光の出力は１つだけである。しかし、発光素子１２４と受光素子１２５を複数セット設けて、この複数セットに対応させて、互いの偏光方向を異ならせた複数の偏光方向固定部材１３０を設けることもできる。
【００４２】
図７及び図８は、同一仕様の２セットの発光素子と受光素子、及び偏光方向を４５°異ならせた２セットの偏光方向固定部材１３１、１３２を設けた変形性を示している。この変形例によれば、２セットの受光素子で受光された光の出力の組み合わせだけに基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出することができる。
【００４３】
例えば、図８に示すように、偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力が最大値を示しており（点Ｘ１またはＸ２）、偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が中間値を示していれば（点Ｙ１’またはＹ３’）、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を０°または１８０°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と検出できる。
偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力が中間値を示しており（点Ｙ１またはＹ３）、偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が最大値を示していれば（点Ｘ１’またはＸ２’）、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を４５°または２２５°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と検出できる。
偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力が最小値を示しており（点Ｚ１またはＺ２）、偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が中間値を示していれば（点Ｙ２’またはＹ４’）、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を９０°または２７０°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と検出できる。
偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力が中間値を示しており（点Ｙ２またはＹ４）、偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が最小値を示していれば（点Ｚ１’またはＺ２’）、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を１３５°または３１５°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と検出できる。
【００４４】
上記の説明では、偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力と偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が最大値、中間値、最小値のいずれかとなる場合のサンプル角度を例示している。しかし、偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力と偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が最大値、中間値、最小値のいずれでもない場合（例えば、偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力が点Ｘ１とＹ１の間で、偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が点Ｙ１’とＸ１’の間である場合）であっても、２セットの受光素子で受光された光の出力の組み合わせだけに基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出することができる。
【００４５】
このように、２セットのフォトセンサ（発光素子と受光素子と偏光方向固定部材の組み合わせ）を設ければ、１セットのフォトセンサを設けたときと比べて、検出可能な最大輝度と最小輝度の数が倍に増える。このため、それぞれの検出輝度を利用して、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を簡単に検出することができる。
例えば、１セットのフォトセンサを設けたときは、図２に示すように、検出輝度が中間値を示していれば、回転偏光フィルタ１１０の回転角度の候補は４５°、１３５°、２２５°または３１５°の４つとなる。このため、前後の輝度情報（例えば、輝度が増大しながら中間輝度に達したか、あるいは輝度が減少しながら中間輝度に達したか）から判断して、回転偏光フィルタ１１０の回転角度が４５°または２２５°であるのか、あるいは１３５°または３１５°であるのかを判断しなければならない。
これに対し、２セットのフォトセンサを設けたときは、前後の輝度情報を判断することなく、２セットのフォトセンサで検出した輝度情報だけに基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出することができる。
【００４６】
尚、フォトセンサ（発光素子と受光素子と偏光方向固定部材の組み合わせ）は２セットに限定されず、３セット以上のフォトセンサを設けることも勿論可能である。
【００４７】
尚、図７及び図８の変形例では、偏光方向固定部材を２つ使用しているが、偏光方向固定部材を１つにする代わりに回転偏光フィルタを２つ使用してもよい。この場合、まず一方の回転偏光フィルタを所定角度だけ回転させて偏光方向を所定の方向に向かせた状態で固定し、その後は偏光方向固定部材を２つ使用しているときと同様に回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を検出する。この構成によれば、偏光方向固定部材の取り付け誤差を１つのみで済ますことができるので、回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）をより高精度に検出することができる。
【００４８】
以上の実施形態では、本発明による回転偏光フィルタの回転角度検出装置をデジタルカメラ１００に搭載した場合を例示して説明した。しかし、本発明による回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、デジタルカメラのみならず、各種の工業分野で用いる撮影装置全般に適用することができる。例えば、工場の製造ラインで生産されて順次搬送されてくる生産品を自動外観検査用に撮影する撮影装置がこれに該当する。
【００４９】
以上の実施形態では、偏光方向固定部材１３０を像側の対向壁（図４中の右側の対向壁）１２１の物体側（図４中の左側）に臨む面に設けている。しかし、偏光方向固定部材１３０は発光素子１２４と受光素子１２５の光路上に位置してさえいればよく、偏光方向固定部材１３０を物体側の対向壁（図４中の左側の対向壁）１２１の像側（図４中の右側）に臨む面に設けても同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００５０】
１００ デジタルカメラ（撮影装置）
１０１ 固定レンズ
１０２ フォーカシングレンズ
１０２ａ フォーカシングレンズ駆動手段
１０３ ＣＣＤ（固定撮像素子）
１０３ａ 撮像面
１０４ ＣＰＵ（検出手段、取得手段、劣化判定手段、更新手段）
１０４ａ メモリ（記憶手段）
１０４ｂ 演算部
１０５ Ａ／Ｄ変換器
１０６ 信号処理回路
１０７ 画像記録手段
１０８ ＬＣＤモニタ（警告手段）
１０９ 撮影操作手段
１１０ 回転偏光フィルタ
１１１ 回転偏光フィルタ駆動手段（駆動手段）
１１１ａ ステッピングモータ
１１１ｂ モータドライバ
１２０ フォトインタラプタ
１２１ 一対の対向壁
１２２ 接続壁
１２３ ケース
１２３ａ 収容空間
１２４ 発光素子
１２４ａ リード端子
１２５ 受光素子
１２５ａ リード端子
１２６ 基板
１３０ １３１ １３２ 偏光方向固定部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転偏光フィルタの回転角度検出装置及びこれを備えた撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの撮影装置では、撮影光学系の光路上に回転偏光フィルタを位置させて、この回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を調整することで、撮像素子に入射する光束の偏光状態を変化させて、被写体の反射を除去し、あるいはコントラストを高めるものが知られている。特許文献１−４では、回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を調整するための工夫が提案されている。
【０００３】
特許文献１、２には、回転偏光フィルタを支持する支持枠に目盛りを設け、この目盛りを見ながら回転偏光フィルタの回転角度を調整することが開示されている。
しかし特許文献１、２は、支持枠に目盛りを設ける工程が必須であり、回転偏光フィルタを支持枠に組み付ける際に、回転偏光フィルタの偏光方向と支持枠に設けた目盛りとを高精度に一致させなければならない。このため、高コストで製造が困難であり、量産に向かない。
【０００４】
特許文献３には、回転偏光フィルタを１８０°回転させてこの回転動作によって変化する被写体輝度情報を記憶し、記憶した被写体輝度情報に基づいて、続く１８０°回転の間で目標とする被写体輝度位置まで回転偏光フィルタを自動回転させることで、回転偏光フィルタの回転角度を調整することが開示されている。
しかし特許文献３は、被写体輝度情報が常に一定ではないので、被写体輝度情報と回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）との関係を示すデータを記憶したとしても、次の撮影時にこれを利用することができない。つまり、撮影をする度に回転偏光フィルタを１８０°回転させて被写体輝度情報を新たに記憶しなければならないため、回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を調整するために長時間を要してしまう。また、被写体輝度情報を記憶した後に被写体輝度情報が変化すると、回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を精度良く調整することができなくなってしまう。
【０００５】
特許文献４には、回転偏光フィルタの外周にあるマークを光学的に読み取るフィルタ回転位置センサを設けて、このフィルタ回転位置センサの出力に応じて回転偏光フィルタの回転角度を調整することが開示されている。
しかし特許文献４は、回転偏光フィルタの偏光方向とフィルタ回転位置センサの検出基準とを高精度に一致させなければならない。このため、高コストで製造が困難であり、量産に向かない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実用新案登録第３０７９５８１号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０８５３９２号公報
【特許文献３】特開２００７−３９７０号公報
【特許文献４】特開２００１−２８１７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上の問題意識に基づいて完成されたものであり、低コストで簡単に製造でき、しかも回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を簡単かつ高精度に検出できる回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）検出装置及びこれを備えた撮影装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）検出装置は、対向配置された発光素子と受光素子；前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を特定の方向に固定して配置された偏光方向固定部材；前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を変化させるように回転自在に支持された回転偏光フィルタ；及び前記発光素子から発光され前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを通過して前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を検出する検出手段；を有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、一対の対向壁とこの一対の対向壁を接続する接続壁とからなる凹断面形状を持つケースをさらに有し、このケースの一対の対向壁に前記発光素子と受光素子を設けて、このケースの一対の対向壁の間に、前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを位置させることができる。
【００１０】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを記憶する記憶手段；及び前記記憶手段が記憶するデータを参照して、前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を演算する演算手段；をさらに有することができる。
【００１１】
前記記憶手段は、電源の供給の有無にかかわらず自身が記憶したデータを保持する不揮発性メモリで構成することが好ましい。
【００１２】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、前記記憶手段が記憶したデータを喪失したときに、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを取得する取得手段をさらに有することが好ましい。
この場合、前記取得手段がデータを取得するために、前記回転偏光フィルタを手動で回転させるように警告する警告手段を設けることができる。あるいは、前記回転偏光フィルタを自動で回転駆動させる駆動手段を設けることもできる。
【００１３】
前記発光素子と受光素子は複数セットが設けられており、前記偏光方向固定部材は、前記複数セットに対応させて、各セットの発光素子と受光素子の間の光路上に、互いの偏光方向を異ならせた複数が設けられていて、前記検出手段は、前記複数セットに対応する受光素子で受光された複数の光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を検出することが好ましい。
【００１４】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、前記発光素子から発光され前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを通過して前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの劣化を判定する劣化判定手段をさらに有することが好ましい。
この劣化判定手段は、前記受光素子で受光された光の出力波形の最大値（最大振幅値）と最小値（最小振幅値）の差分値を求め、この差分値が第１の閾値を下回ったときに、前記回転偏光フィルタが劣化していると判定することができる。
【００１５】
本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、前記劣化判定手段が前記回転偏光フィルタの劣化判定を実行する度に、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを更新する更新手段をさらに有することが好ましい。
【００１６】
あるいは、本発明の回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、前記劣化判定手段が、前記受光素子で受光された光の出力波形の最大値と最小値の差分値が、前記第１の閾値を上回りかつ前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を下回っていると判定したときに、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを更新する更新手段をさらに有していてもよい。
【００１７】
本発明の撮影装置（例えばデジタルカメラ）は、上述したいずれかの回転偏光フィルタの回転角度検出装置を備えている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回転偏光フィルタを回転させると、偏光方向固定部材と回転偏光フィルタの偏光方向がなす角度が変化して両部材の全体としての透過率が変化する結果、受光素子で受光される光の出力が変化する。そして検出手段が、受光素子で受光された光の出力を読み取ることで、回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を簡単かつ高精度に検出できる。しかも低コストで簡単に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による回転偏光フィルタの回転角度検出装置を搭載したデジタルカメラ（撮影装置）の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）は、回転偏光フィルタを撮影光軸回りに回転させてその偏光方向（偏光格子の方向）を調整する様子を説明する図であり、図２（Ｂ）は、偏光方向固定部材の偏光方向（偏光格子の方向）が固定された様子を説明する図であり、図２（Ｃ）は、発光素子から発光され回転偏光フィルタと偏光方向固定部材を通過して受光素子で受光された光の出力波形を示す図である。
【図３】回転偏光フィルタの周縁部に対峙するフォトインタラプタの構成を示す斜視図である。実際には偏光方向固定部材の前方に回転偏光フィルタが位置しているが、偏光方向固定部材が回転偏光フィルタに隠れて判りにくくなってしまうため、この斜視図では回転偏光フィルタを実際とは異なる位置（フォトインタラプタの凹状の収容空間の上方）に描いている。
【図４】回転偏光フィルタの周縁部に対峙するフォトインタラプタの構成を示す断面図である。
【図５】回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を検出するための機構を示すブロック図である。実際には偏光方向固定部材の前方に回転偏光フィルタが位置しているが、偏光方向固定部材が回転偏光フィルタに隠れて判りにくくなってしまうため、このブロック図では回転偏光フィルタを実際とは異なる位置（フォトインタラプタの凹状の収容空間の上方）に描いている。
【図６】ＬＣＤモニタの警告表示の一例を示す図である。
【図７】偏光方向固定部材を２セット設けた変形例を示す図３に対応する斜視図である。実際には偏光方向固定部材の前方に回転偏光フィルタが位置しているが、偏光方向固定部材が回転偏光フィルタに隠れて判りにくくなってしまうため、この斜視図では回転偏光フィルタを実際とは異なる位置（フォトインタラプタの凹状の収容空間の上方）に描いている。
【図８】図８（Ａ）は、回転偏光フィルタを撮影光軸回りに回転させてその偏光方向（偏光格子の方向）を調整する様子を説明する図であり、図８（Ｂ）と図８（Ｃ）は、２セットの偏光方向固定部材の偏光方向（偏光格子の方向）が固定された様子を説明する図であり、図８（Ｄ）は、２セットの受光素子で受光された光の出力波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明による回転偏光フィルタの回転角度検出装置を搭載したデジタルカメラ（撮影装置）１００のブロック図である。
【００２１】
図１に示すように、デジタルカメラ１００は、撮影光軸Ｚ上に位置させて、物体側から順に、固定レンズ１０１と可動のフォーカシングレンズ１０２からなる撮影光学系、及びＣＣＤ（固定撮像素子）１０３を備えている。固定レンズ１０１とフォーカシングレンズ１０２は、入射した被写体光束をＣＣＤ１０３の撮像面１０３ａに結像させる。フォーカシングレンズ１０２は、フォーカシングレンズ駆動手段１０２ａにより駆動制御されて、フォーカシング時に撮影光軸Ｚ方向に移動する。
【００２２】
デジタルカメラ１００は、ＣＰＵ（検出手段、取得手段、劣化判定手段、更新手段）１０４、Ａ／Ｄ変換器１０５、信号処理回路１０６、画像記録手段１０７、及びＬＣＤモニタ（警告手段）１０８を備えている。ＣＰＵ１０４は、デジタルカメラ１００の全体の機能を制御する。Ａ／Ｄ変換器１０５は、ＣＣＤ１０３の撮像面１０３ａに結像した被写体像をアナログ信号からデジタル信号に変換して信号処理回路１０６に送る。信号処理回路１０６は、Ａ／Ｄ変換器１０５から送られたデジタル信号に所定の画像処理を施して画像信号とする。この画像信号は、ＣＰＵ１０４を介して、画像記録手段１０７に記録され、あるいはＬＣＤモニタ１０８に表示される。またデジタルカメラ１００には、例えば電源レバー、シャッターボタン、モードダイヤルなどの撮影操作手段１０９が備えられている。
【００２３】
デジタルカメラ１００は、固定レンズ１０１とフォーカシングレンズ１０２の間の撮影光軸Ｚ上に位置させて、回転偏光フィルタ１１０を備えている。この回転偏光フィルタ１１０は、回転偏光フィルタ駆動手段（駆動手段）１１１により駆動制御されて、撮影光軸Ｚ回りに回転自在である。回転偏光フィルタ駆動手段１１１は、回転偏光フィルタ１１０をステップ駆動するステッピングモータ１１１ａと、ＣＰＵ１０４の指示を受けてステッピングモータ１１１ａを回転制御するモータドライバ１１１ｂとからなる（図５）。
【００２４】
回転偏光フィルタ１１０は、自身の偏光方向（偏光格子の方向）の光のみを透過させる機能を持っている。従って、図２（Ａ）に示すように、回転偏光フィルタ１１０を撮影光軸Ｚ回りに回転させてその偏光方向（偏光格子の方向）を調整することで、ＣＣＤ１０３に入射する被写体光束の偏光状態を変化させて、被写体の反射を除去し、あるいはコントラストを高める。
【００２５】
デジタルカメラ１００は、回転偏光フィルタ１１０の周縁部に対峙するフォトインタラプタ１２０を備えている。図３及び図４に示すように、フォトインタラプタ１２０は、撮影光軸Ｚと平行な軸方向に沿って対向する一対の対向壁１２１と、この一対の対向壁１２１を接続する接続壁１２２とからなる凹断面形状を持つケース１２３を備えている。一対の対向壁１２１と接続壁１２２によって画成される凹状の収容空間１２３ａには、回転偏光フィルタ１１０の周縁部が収容されている。
【００２６】
物体側の対向壁（図４中の左側の対向壁）１２１の内部には、発光素子１２４と、この発光素子１２４に通電するリード端子１２４ａが設けられている。像側の対向壁（図４中の右側の対向壁）１２１の内部には、受光素子１２５と、この受光素子１２５に通電するリード端子１２５ａが設けられている。発光素子１２４（リード端子１２４ａ）と受光素子１２５（リード端子１２５ａ）は、ケース１２３内に設けられた基板１２６上に実装されている。
【００２７】
像側の対向壁（図４中の右側の対向壁）１２１の物体側（図４中の左側）に臨む面には、自身の偏光方向（偏光格子の方向）の光のみを透過させる機能を持つ偏光方向固定部材１３０が設けられている。図２（Ｂ）に示すように、偏光方向固定部材１３０は、その偏光方向（偏光格子の方向）を特定の方向に固定した状態で設けられている。
【００２８】
図４の断面図に示すように、フォトインタラプタ１２０では、対向配置された発光素子１２４と受光素子１２５の間の光路上に、その偏光方向を変化させるように回転自在に支持された回転偏光フィルタ１１０と、その偏光方向が特定の方向に固定された偏光方向固定部材１３０とが位置している。このため、受光素子１２５は、発光素子１２４から発光され回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の双方を通過した光を受光する。尚、実際には偏光方向固定部材１３０の前方に回転偏光フィルタ１１０が位置しているが、偏光方向固定部材１３０が回転偏光フィルタ１１０に隠れて判りにくくなってしまうため、図３及び図５では、偏光フィルタ１１０を実際とは異なる位置（フォトインタラプタ１２０の凹状の収容空間１２３ａの上方）に描いている。
【００２９】
ＣＰＵ（検出手段）１０４は、発光素子１２４から発光され回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の双方を通過して受光素子１２５で受光された光の出力に基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出する。以下ではその具体的な検出方法について説明する。
【００３０】
図２（Ｃ）は、発光素子１２４から発光され回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の双方を通過して受光素子１２５で受光された光の出力波形を示している。上述したように、回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０はともに、光の波長を自身の偏光方向のみに限定する機能を持つ。このため、回転偏光フィルタ１１０を回転させると、回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の偏光方向がなす角度が変化して両部材の全体としての透過率が変化する結果、受光素子１２５で受光される光の出力が変化する。
【００３１】
例えば、図２（Ｃ）中の点Ｘ１、Ｘ２で示すように、回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の偏光方向が一致しているときは、光の透過率が最大となるので、受光素子１２５で受光される光の出力が最大値（最大振幅値）を示す。
図２（Ｃ）中の点Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４で示すように、回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の偏光方向が４５°をなしているときは、光の透過率が中間となるので、受光素子１２５で受光される光の出力が中間値（中間振幅値）を示す。
図２（Ｃ）中の点Ｚ１、Ｚ２で示すように、回転偏光フィルタ１１０と偏光方向固定部材１３０の偏光方向が直交しているときは、透過可能な光が理論上存在せず透過率が最小となるので、受光素子１２５で受光される光の出力が最小値（最小振幅値）を示す。
【００３２】
図１及び図５に示すように、ＣＰＵ（検出手段）１０４には、メモリ（記憶手段）１０４ａと演算部１０４ｂが接続されている。
【００３３】
メモリ１０４ａは、受光素子１２５で受光された光の出力と回転偏光フィルタ１１０の回転角度とを対応付けたデータ（つまり図２（Ａ）と図２（Ｃ）のデータ）を記憶している。メモリ１０４ａは、電源の供給の有無にかかわらず自身が記憶したデータを保持する不揮発性メモリとすることが好ましい。
【００３４】
演算部１０４ｂは、メモリ１０４ａが記憶するデータを参照して、受光素子１２５で受光された光の出力に基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を演算（検出）する。
例えば、演算部１０４ｂは、受光素子１２５が受光した光の出力が最大値を示していれば、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を０°または１８０°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と演算する。
演算部１０４ｂは、受光素子１２５が受光した光の出力が中間値を示していれば、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を４５°、１３５°、２２５°または３１５°と演算する。さらに演算部１０４ｂは、受光素子１２５が受光した光の出力が減少しながら中間値に達したときは、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を４５°または２２５°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と演算し、受光素子１２５が受光した光の出力が増加しながら中間値に達したときは、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を１３５°または３１５°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と演算する。
演算部１０４ｂは、受光素子１２５が受光した光の出力が最小値を示していれば、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を９０°または２７０°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と演算する。
【００３５】
ＣＰＵ（検出手段）１０４は、メモリ１０４ａを参照して実行した演算部１０４ｂの演算結果を受け取ることにより、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出する。
【００３６】
ＣＰＵ（取得手段）１０４は、メモリ１０４ａが記憶したデータを喪失したときは、受光素子１２５で受光された光の出力と回転偏光フィルタ１１０の回転角度とを対応付けたデータを新たに取得する。より具体的にＣＰＵ１０４は、回転偏光フィルタ１１０を初期位置（例えば偏光方向固定部材１３０と偏光方向を一致させた位置）から３６０°回転させ、この回転中に受光素子１２５で受光された光の出力をモニタリングすることで新たなデータを取得する。これにより、メモリ１０４ａが記憶したデータを喪失したときであっても、取得した新たなデータを使用して、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を正確に検出することができる。
ＣＰＵ１０４は、メモリ１０４ａが記憶したデータを喪失した場合において回転偏光フィルタ１１０が手動回転モードであるときは、操作者に回転偏光フィルタ１１０を手動回転させることを促すために、ＬＣＤモニタ１０８に警告表示をさせる（図６）。
ＣＰＵ１０４は、メモリ１０４ａが記憶したデータを喪失した場合において回転偏光フィルタ１１０が自動回転モードであるときは、回転偏光フィルタ駆動手段１１１（ステッピングモータ１１１ａとモータドライバ１１１ｂ）によって回転偏光フィルタ１１０をステップ駆動させ、各ステップにおいて受光素子１２５で受光された光の出力をモニタリングする。
【００３７】
ＣＰＵ（劣化判定手段）１０４は、図２（Ｃ）に示す受光素子１２５で定期的に発光素子１２４からの光を受光し、受光された光の出力に基づいて、回転偏光フィルタ１１０の劣化を判定する。より具体的にＣＰＵ１０４は、受光素子１２５で受光された光の出力波形の最大値（Ｘ１、Ｘ２）と最小値（Ｚ１、Ｚ２）の差分値を求め、この差分値が第１の閾値を下回ったときに、回転偏光フィルタ１１０が劣化していると判定する。ＣＰＵ１０４は、回転偏光フィルタ１１０が劣化していると判定したときは、ＬＣＤモニタ１０８に警告表示をさせ、あるいはアラーム音を発生させる。これにより、操作者は、紫外線や経年変化に起因する回転偏光フィルタ１１０の劣化を察知して、交換あるいはメンテナンスなどの対策をいち早く講じることができる。
【００３８】
本実施形態では、メモリ１０４ａが、受光素子１２５で受光された光の出力と回転偏光フィルタ１１０の回転角度とを対応付けたデータを記憶しており、演算部１０４ｂが、メモリ１０４ａが記憶するデータを参照して、受光素子１２５で受光された光の出力に基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を演算している。
しかし、回転偏光フィルタ１１０は、上述の第１の閾値を下回らなくても、程度の差こそあれ徐々に劣化するものであり、回転偏光フィルタ１１０の回転角度位置が変わらない場合であっても回転偏光フィルタ１１０が劣化すると受光素子１２５で受光される光の出力自体が変わってしまうため、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を正確に演算することができなくなってしまう。
そこでＣＰＵ（劣化判定手段、更新手段）１０４は、回転偏光フィルタ１１０の劣化判定を定期的に実行することが好ましい。またＣＰＵ（劣化判定手段、更新手段）１０４は、劣化判定を実行する度に、受光素子１２５で受光された光の出力と回転偏光フィルタ１１０の回転角度とを対応付けたデータを新たに取得（更新）することが好ましい。
あるいはＣＰＵ（劣化判定手段、更新手段）１０４は、上述の第１の閾値よりも大きい第２の閾値を設定しておき、受光素子１２５で受光された光の出力波形の最大値（Ｘ１、Ｘ２）と最小値（Ｚ１、Ｚ２）の差分値が第１の閾値を上回りかつ第２の閾値を下回ったときに、受光素子１２５で受光された光の出力と回転偏光フィルタ１１０の回転角度とを対応付けたデータを新たに取得（更新）するようにしてもよい。
【００３９】
以上のように、本実施形態による回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、対向配置された発光素子１２４と受光素子１２５、この発光素子１２４と受光素子１２５の間の光路上に、その偏光方向を特定の方向に固定して配置された偏光方向固定部材１３０、この発光素子１２４と受光素子１２５の間の光路上に、その偏光方向を変化させるように回転自在に支持された回転偏光フィルタ１１０、及び発光素子１２４から発光され偏光方向固定部材１３０と回転偏光フィルタ１１０を通過して受光素子１２５で受光された光の出力に基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出するＣＰＵ（検出手段）１０４を有している。
【００４０】
この構成によれば、回転偏光フィルタ１１０を回転させると、偏光方向固定部材１３０と回転偏光フィルタ１１０の偏光方向がなす角度が変化して両部材の全体としての透過率が変化する結果、受光素子１２５で受光される光の出力が変化する。そしてＣＰＵ（検出手段）１０４が、受光素子１２５で受光された光の出力を読み取ることで、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を簡単かつ高精度に検出できる。しかも低コストで簡単に製造できる。
【００４１】
以上の実施形態では、発光素子１２４と受光素子１２５と偏光方向固定部材１３０を１つずつ設けていたため、受光素子１２５で受光された光の出力は１つだけである。しかし、発光素子１２４と受光素子１２５を複数セット設けて、この複数セットに対応させて、互いの偏光方向を異ならせた複数の偏光方向固定部材１３０を設けることもできる。
【００４２】
図７及び図８は、同一仕様の２セットの発光素子と受光素子、及び偏光方向を４５°異ならせた２セットの偏光方向固定部材１３１、１３２を設けた変形性を示している。この変形例によれば、２セットの受光素子で受光された光の出力の組み合わせだけに基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出することができる。
【００４３】
例えば、図８に示すように、偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力が最大値を示しており（点Ｘ１またはＸ２）、偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が中間値を示していれば（点Ｙ１’またはＹ３’）、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を０°または１８０°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と検出できる。
偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力が中間値を示しており（点Ｙ１またはＹ３）、偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が最大値を示していれば（点Ｘ１’またはＸ２’）、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を４５°または２２５°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と検出できる。
偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力が最小値を示しており（点Ｚ１またはＺ２）、偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が中間値を示していれば（点Ｙ２’またはＹ４’）、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を９０°または２７０°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と検出できる。
偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力が中間値を示しており（点Ｙ２またはＹ４）、偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が最小値を示していれば（点Ｚ１’またはＺ２’）、回転偏光フィルタ１１０の回転角度を１３５°または３１５°（回転偏光フィルタ１１０の偏光特性は同じである）と検出できる。
【００４４】
上記の説明では、偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力と偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が最大値、中間値、最小値のいずれかとなる場合のサンプル角度を例示している。しかし、偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力と偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が最大値、中間値、最小値のいずれでもない場合（例えば、偏光方向固定部材１３１側の受光素子が受光した光の出力が点Ｘ１とＹ１の間で、偏光方向固定部材１３２側の受光素子が受光した光の出力が点Ｙ１’とＸ１’の間である場合）であっても、２セットの受光素子で受光された光の出力の組み合わせだけに基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出することができる。
【００４５】
このように、２セットのフォトセンサ（発光素子と受光素子と偏光方向固定部材の組み合わせ）を設ければ、１セットのフォトセンサを設けたときと比べて、検出可能な最大輝度と最小輝度の数が倍に増える。このため、それぞれの検出輝度を利用して、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を簡単に検出することができる。
例えば、１セットのフォトセンサを設けたときは、図２に示すように、検出輝度が中間値を示していれば、回転偏光フィルタ１１０の回転角度の候補は４５°、１３５°、２２５°または３１５°の４つとなる。このため、前後の輝度情報（例えば、輝度が増大しながら中間輝度に達したか、あるいは輝度が減少しながら中間輝度に達したか）から判断して、回転偏光フィルタ１１０の回転角度が４５°または２２５°であるのか、あるいは１３５°または３１５°であるのかを判断しなければならない。
これに対し、２セットのフォトセンサを設けたときは、前後の輝度情報を判断することなく、２セットのフォトセンサで検出した輝度情報だけに基づいて、回転偏光フィルタ１１０の回転角度（偏光方向）を検出することができる。
【００４６】
尚、フォトセンサ（発光素子と受光素子と偏光方向固定部材の組み合わせ）は２セットに限定されず、３セット以上のフォトセンサを設けることも勿論可能である。
【００４７】
尚、図７及び図８の変形例では、偏光方向固定部材を２つ使用しているが、偏光方向固定部材を１つにする代わりに回転偏光フィルタを２つ使用してもよい。この場合、まず一方の回転偏光フィルタを所定角度だけ回転させて偏光方向を所定の方向に向かせた状態で固定し、その後は偏光方向固定部材を２つ使用しているときと同様に回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を検出する。この構成によれば、偏光方向固定部材の取り付け誤差を１つのみで済ますことができるので、回転偏光フィルタの回転角度（偏光方向）をより高精度に検出することができる。
【００４８】
以上の実施形態では、本発明による回転偏光フィルタの回転角度検出装置をデジタルカメラ１００に搭載した場合を例示して説明した。しかし、本発明による回転偏光フィルタの回転角度検出装置は、デジタルカメラのみならず、各種の工業分野で用いる撮影装置全般に適用することができる。例えば、工場の製造ラインで生産されて順次搬送されてくる生産品を自動外観検査用に撮影する撮影装置がこれに該当する。
【００４９】
以上の実施形態では、偏光方向固定部材１３０を像側の対向壁（図４中の右側の対向壁）１２１の物体側（図４中の左側）に臨む面に設けている。しかし、偏光方向固定部材１３０は発光素子１２４と受光素子１２５の光路上に位置してさえいればよく、偏光方向固定部材１３０を物体側の対向壁（図４中の左側の対向壁）１２１の像側（図４中の右側）に臨む面に設けても同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００５０】
１００ デジタルカメラ（撮影装置）
１０１ 固定レンズ
１０２ フォーカシングレンズ
１０２ａ フォーカシングレンズ駆動手段
１０３ ＣＣＤ（固定撮像素子）
１０３ａ 撮像面
１０４ ＣＰＵ（検出手段、取得手段、劣化判定手段、更新手段）
１０４ａ メモリ（記憶手段）
１０４ｂ 演算部
１０５ Ａ／Ｄ変換器
１０６ 信号処理回路
１０７ 画像記録手段
１０８ ＬＣＤモニタ（警告手段）
１０９ 撮影操作手段
１１０ 回転偏光フィルタ
１１１ 回転偏光フィルタ駆動手段（駆動手段）
１１１ａ ステッピングモータ
１１１ｂ モータドライバ
１２０ フォトインタラプタ
１２１ 一対の対向壁
１２２ 接続壁
１２３ ケース
１２３ａ 収容空間
１２４ 発光素子
１２４ａ リード端子
１２５ 受光素子
１２５ａ リード端子
１２６ 基板
１３０ １３１ １３２ 偏光方向固定部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された発光素子と受光素子；
前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を特定の方向に固定して配置された偏光方向固定部材；
前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を変化させるように回転自在に支持された回転偏光フィルタ；及び
前記発光素子から発光され前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを通過して前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を検出する検出手段；
を有することを特徴とする回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
一対の対向壁とこの一対の対向壁を接続する接続壁とからなる凹断面形状を持つケースをさらに有し、このケースの一対の対向壁に前記発光素子と受光素子が設けられており、このケースの一対の対向壁の間に、前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタが位置している回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを記憶する記憶手段；及び
前記記憶手段が記憶するデータを参照して、前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を演算する演算手段；
をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記記憶手段は、電源の供給の有無にかかわらず自身が記憶したデータを保持する不揮発性メモリからなる回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項５】
請求項３記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記記憶手段が記憶したデータを喪失したときに、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを取得する取得手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項６】
請求項５記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記取得手段がデータを取得するために、前記回転偏光フィルタを手動で回転させるように警告する警告手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項７】
請求項５記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記取得手段がデータを取得するために、前記回転偏光フィルタを自動で回転駆動させる駆動手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記発光素子と受光素子は複数セットが設けられており、
前記偏光方向固定部材は、前記複数セットに対応させて、各セットの発光素子と受光素子の間の光路上に、互いの偏光方向を異ならせた複数が設けられていて、
前記検出手段は、前記複数セットに対応する受光素子で受光された複数の光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を検出する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記発光素子から発光され前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを通過して前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの劣化を判定する劣化判定手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項１０】
請求項９記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記劣化判定手段は、前記受光素子で受光された光の出力波形の最大値と最小値の差分値を求め、この差分値が第１の閾値を下回ったときに、前記回転偏光フィルタが劣化していると判定する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記劣化判定手段が前記回転偏光フィルタの劣化判定を実行する度に、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを更新する更新手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記劣化判定手段が、前記受光素子で受光された光の出力波形の最大値と最小値の差分値が、前記第１の閾値を上回りかつ前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を下回っていると判定したときに、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを更新する更新手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置を備えた撮影装置。
【請求項１】
対向配置された発光素子と受光素子；
前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を特定の方向に固定して配置された偏光方向固定部材；
前記発光素子と受光素子の間の光路上に、その偏光方向を変化させるように回転自在に支持された回転偏光フィルタ；及び
前記発光素子から発光され前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを通過して前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を検出する検出手段；
を有することを特徴とする回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
一対の対向壁とこの一対の対向壁を接続する接続壁とからなる凹断面形状を持つケースをさらに有し、このケースの一対の対向壁に前記発光素子と受光素子が設けられており、このケースの一対の対向壁の間に、前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタが位置している回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを記憶する記憶手段；及び
前記記憶手段が記憶するデータを参照して、前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を演算する演算手段；
をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記記憶手段は、電源の供給の有無にかかわらず自身が記憶したデータを保持する不揮発性メモリからなる回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項５】
請求項３記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記記憶手段が記憶したデータを喪失したときに、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを取得する取得手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項６】
請求項５記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記取得手段がデータを取得するために、前記回転偏光フィルタを手動で回転させるように警告する警告手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項７】
請求項５記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記取得手段がデータを取得するために、前記回転偏光フィルタを自動で回転駆動させる駆動手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記発光素子と受光素子は複数セットが設けられており、
前記偏光方向固定部材は、前記複数セットに対応させて、各セットの発光素子と受光素子の間の光路上に、互いの偏光方向を異ならせた複数が設けられていて、
前記検出手段は、前記複数セットに対応する受光素子で受光された複数の光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの回転角度を検出する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記発光素子から発光され前記偏光方向固定部材と回転偏光フィルタを通過して前記受光素子で受光された光の出力に基づいて、前記回転偏光フィルタの劣化を判定する劣化判定手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項１０】
請求項９記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記劣化判定手段は、前記受光素子で受光された光の出力波形の最大値と最小値の差分値を求め、この差分値が第１の閾値を下回ったときに、前記回転偏光フィルタが劣化していると判定する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記劣化判定手段が前記回転偏光フィルタの劣化判定を実行する度に、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを更新する更新手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置において、
前記劣化判定手段が、前記受光素子で受光された光の出力波形の最大値と最小値の差分値が、前記第１の閾値を上回りかつ前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を下回っていると判定したときに、前記受光素子で受光された光の出力と、前記回転偏光フィルタの回転角度とを対応付けたデータを更新する更新手段をさらに有する回転偏光フィルタの回転角度検出装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項記載の回転偏光フィルタの回転角度検出装置を備えた撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３３１６６（Ｐ２０１３−３３１６６Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９７４５（Ｐ２０１１−１６９７４５）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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