撮像システム
【課題】 従来、複数のＮＤフィルタの挿抜を必要としていた光量調整のためのフィルタ機能を、撮像装置に内蔵し小型で安価な撮像システムを提供する。
【解決手段】 撮像システムは、レンズ装置と、該レンズ装置が接続され、該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を含む撮像装置と、該レンズ装置と該撮像素子の間の光路上に配置された２枚の偏光フィルタと、前記２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚の偏光フィルタを、光軸と平行な軸を中心として回転させることが可能な回転駆動手段と、を有する。
【解決手段】 撮像システムは、レンズ装置と、該レンズ装置が接続され、該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を含む撮像装置と、該レンズ装置と該撮像素子の間の光路上に配置された２枚の偏光フィルタと、前記２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚の偏光フィルタを、光軸と平行な軸を中心として回転させることが可能な回転駆動手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ装置と撮像装置を含む撮像システムに関し、特に光学フィルタを内部に構成した撮像装置を含む撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のテレビ放送用カメラ等の撮像装置において、撮影レンズから入射する光量を調整する場合は、複数のＮＤフィルタを収納したフィルターディスク装置より適宜ＮＤフィルタを選択して、選択したフィルタを光路内に挿入することにより、段階的に光量調整を行うようにしたものが一般的であった。
【０００３】
また、偏光方向を変えるには、一般的には撮影レンズの前玉側にオプションで取付けるＰＬフィルタを手で回すことで行っていた。
特許文献１は、２枚のグラデーションＮＤフィルタで構成したフィルターディスクを反対向きに配置して、２枚のフィルターディスクを回転させて連続的に光量調整を行う技術を開示している。特許文献２は、プロジェクタ光源の光量を効率よく透過させるために位相差板を回転可能な状態で構成し、偏光方向を調整する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４３９２８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５８０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、光量を連続的に変えることはできるが、ＰＬフィルタを回転させて偏光方向を変えるためには新たにフィルタ回転機構を設ける必要があった。
特許文献２の従来技術は、プロジェクタ用光学系で、偏光板と回転可能な位相差板を組合せて光量調整を行う機構について述べているが、プロジェクタ光源の光量を効率よく透過させるための技術であり、撮影条件の補正をすることを目的としていない。
【０００６】
一般的に、偏光方向を変えるには撮影レンズの前玉側にオプションで外付けするＰＬフィルタを手で回すことで行っていたが、最物体側のレンズの前面にＰＬフィルタを設けるため、フィルタ径を大きくする必要があり、装置が大型化し、経済的にも撮影者に負担がかかるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、撮影条件にあわせて必要とされる減光（ＮＤ）および偏光（ＰＬ）フィルタ機能を、機器に内蔵することにより小型の装置で実現するとともに、安価な撮像システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の撮像システムは、レンズ装置と、該レンズ装置が接続され、該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を含む撮像装置と、該レンズ装置と該撮像素子の間の光路上に配置された２枚の偏光フィルタと、前記２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚の偏光フィルタを、光軸と平行な軸を中心として回転させることが可能な回転駆動手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撮像装置の内部に２枚の偏光フィルタを回転自在に構成したことにより、光軸上からフィルタを外すことなく、即ち撮像装置を大型化することなく、光量調整と偏光方向調整を選択可能な撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】撮像システムの光学配置図
【図２】透過光量調整概念図
【図３】透過光量の可変状態を表すグラフ
【図４】偏光方向調整概念図
【図５】フィルタ切換え機構の構成図、（ａ）フィルタを光路内への挿入した時、（ｂ）フィルタを光路から抜去した時
【図６】フィルタ切換え機構の要部断面拡大図
【図７】実施例１のブロック図
【図８】実施例１の操作フローチャート
【図９】図８の光量調整モード動作フロー詳細
【図１０】図８の偏光方向調整モード動作フロー詳細
【図１１】実施例２のフィルタ切換え機構、（ａ）側面図、（ｂ）素通しフィルタを光路内に挿入した時、（ｃ）偏光フィルタを光路内に挿入した時
【図１２】偏光フィルタを光路内に挿入した時の実施例３のフィルタ切換え機構、（ａ）側面図、（ｂ）正面図、（ｃ）下面図
【図１３】素通しフィルタを光路内に挿入した時の実施例３のフィルタ切換え機構、（ａ）側面図、（ｂ）正面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる２枚の偏光フィルタを光軸上で回転自在に構成した撮像装置を含む撮像システムである。
【実施例１】
【００１１】
以下、図１〜図１０を参照して、本発明の第１の実施例による撮像システムの構成について説明する。
【００１２】
図１は、テレビカメラ（撮像装置）１と撮影レンズ（レンズ装置）２から構成される撮像システムの光学基本配置を表す図である。本発明の撮像システムは、テレビカメラ１、撮影レンズ２から構成される。撮影レンズ２は、入射光量を調節する絞り機構３、テレビカメラ１と撮影レンズ２を機械的に結合するマウント４を含む。テレビカメラ１は、防塵硝子５、それぞれフィルム状の薄板の形状を有する
【００１３】
第１の偏光フィルタ６ａ及び第２の偏光フィルタ６ｂ、撮影に不要な高周波成分を除去するための光学ローパスフィルタ７、入射光を３色に分解するための色分解光学系である色分解プリズム８、色分解プリズム８により分解された各色光の被写体光を受光する撮像素子９ａ、９ｂ、９ｃ、操作部１０を含む。操作部１０は、絞り値調整つまみ１１、フィルタ選択スイッチ１２、モード選択スイッチ１３、光量調整つまみ１４、偏光方向調整つまみ１５等を含む。
【００１４】
偏光フィルタ６ａ、６ｂは、光軸方向に対して垂直な偏光方向を有し、各フィルタは、光軸を中心として回動可能に設置されている。図２は、図１に示すテレビカメラ１内に配置された２枚の偏光フィルタ６ａ、６ｂをそれぞれの偏光方向が回転角度差を有して配置されることにより透過光量を調整することを説明する概念図である。図２中の矢印６ａ１、６ｂ１は、それぞれ偏光フィルタ６ａ、６ｂの偏光方向を表す。
【００１５】
図３は、図２で示した２枚の偏光フィルタの偏光方向の回転角度差と、その状態において非偏光光の２枚の偏光フィルタを透過する透過光量比との関係を表すグラフである。回転角度差（横軸）が０度、すなわち、２枚の偏光フィルタ６ａ、６ｂの偏光方向が同じ方向である場合（図４）は、１枚の偏光フィルタを使用した場合と同様で、非偏光光は、偏光フィルタの偏光方向に偏光した偏光光となって透過する。その場合、透過光量は入射光量の５０％となる。回転角度差が０度から増加すると、透過光量は回転角度差の余弦の二乗に従って低下し、回転角度差が９０度になると透過光量は０となる。２枚の偏光フィルタの回転角度差が０度の時に最大透過光量５０％を示す。従って、２枚の偏光フィルタ６ａ、６ｂを光路内に挿入した場合には、非偏光光に対して透過光量０〜５０％の可変範囲を得ることができる。
【００１６】
図５に、図１に含まれる２枚の偏光フィルタ６ａ、６ｂを有効光路に挿抜するための偏光フィルタ挿抜手段であるフィルタ切換えユニット機構の概略図を示す。フィルタ切換えユニット機構は、偏光フィルタ６ａと６ｂを保持する偏光フィルタ枠１６ａと１６ｂ、偏光フィルタ枠１６ａと１６ｂを回転自在に保持するための偏光フィルタホルダ１７、偏光フィルタ枠１６ａと１６ｂのスラスト方向寸法を規制するためのスペーサ１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）を有する。
【００１７】
偏光フィルタホルダ１７は、モータＡ（１９）によって光軸位置（光路内）へ挿抜するように駆動され、偏光フィルタホルダ１７はスライドコマ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆによってスライド自在に保持される。
【００１８】
図６に、フィルタ切換えユニット機構の要部拡大断面図を示す。偏光フィルタ６ａと６ｂを保持する偏光フィルタ枠１６ａ、１６ｂは、それぞれ回転駆動手段であるモータＢ（２１ａ、２１ｂ）により、光軸上で回転させられ、互いの偏光方向の回転角度差を変更することができる。
【００１９】
偏光フィルタ枠１６ａ、１６ｂの回転角度は、エンコーダ２２ａ、２２ｂにより検出される。光軸位置検出用スイッチ２３は偏光フィルタホルダ１７が光軸位置にあることを検出（図５（ａ）の状態）し、光軸退避位置検出スイッチ２４は偏光フィルタホルダ１７が有効光線範囲から退避したことを検出する（図５（ｂ）の状態）。
【００２０】
図７に、本実施例の電気的構成をブロック図で示す。図７のブロック図において、光量調整ＶＲ（１４ａ）は、２枚の偏光フィルタの偏光方向の相対的な回転角度差を指示する角度差指示手段である、光量調整つまみ１４に接続されたボリュウムであり、偏光方向調整ＶＲ（１５ａ）は、偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を指示する角度指示手段である偏光方向調整つまみ１５に接続されたボリュウムである。ＣＰＵ２５は、フィルタ選択スイッチ１２などの入力情報や、エンコーダ２２ａや２２ｂから取得する現在位置情報を演算して、後述するモータ駆動回路２７に駆動や停止の指令を与える機能を有する。ＡＤコンバータ２６は、光量調整つまみ１４に接続された光量調整ＶＲ（１４ａ）や、偏光方向調整つまみ１５に接続された偏光方向調整ＶＲ（１５ａ）の値を変換する機能を有する。モータ駆動回路２７は、ＣＰＵ２５より受けた指令から、モータＡ（１９）、モータＢ（２２ａと２２ｂ）に通電開始や停止の指令を送る機能を有する。
【００２１】
次に図８のフローチャートを用いて、本発明の操作フローについて説明する。
【００２２】
ステップＳ１００で操作フローをスタートした後、ステップＳ１０１で偏光フィルタを使用するか否かを選択する。偏光フィルタの使用を選択する場合は、ステップ１０１からステップＳ１０２へ進み、光軸位置検出用スイッチ２３の状態をチェックすることにより偏光フィルタが光軸位置にあるかどうかを判定する。偏光フィルタが光軸位置にあると判定された場合はステップＳ１０４へ進み、偏光フィルタ枠を移動するモータ１９の駆動を停止する。偏光フィルタが光軸位置にないと判定された場合はステップＳ１０３へ進み、モータ１９を駆動させて偏光フィルタ枠を光軸位置に移動させ、ステップＳ１０２に戻る。偏光フィルタが光軸位置にあると判定されるまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０３の処理を繰り返す。
ステップＳ１０４に続いてステップＳ１０５で、光量調整を行うか偏光方向調整を行うかの動作モードを選択する。
【００２３】
モード選択スイッチ１３によって、第１のモードである光量調整モードが選択された場合は、ステップＳ２００のサブルーチンへ進み、第２のモードである偏光方向調整モードが選択された場合は、ステップＳ３００のサブルーチンへ進む。
【００２４】
また、ステップＳ１０１で偏光フィルタを使用することが選択されなかった場合は、ステップＳ１０６へ進み、偏光フィルタが光軸位置から退避位置に退避しているか否かを光軸退避位置検出スイッチ２４でチェックする。光軸退避位置検出スイッチがＯＮとなっていて偏光フィルタが光軸位置から退避位置に退避していることを確認した場合は、ステップＳ１０８へ進み、偏光フィルタ枠を移動するモータ１９の駆動を停止する。光軸退避位置検出スイッチ２４がＯＦＦである場合は、ステップＳ１０７へ進み、偏光フィルタ枠を退避位置へ移動するためにモータ１９を駆動させ、ステップ１０６に戻り、偏光フィルタ枠が退避位置まで移動するまで、ステップＳ１０６〜Ｓ１０７を繰り返す。
【００２５】
次に図９のフローチャートを用いて、第１のモードである光量調整モードの動作フローについて説明する。
【００２６】
ステップＳ２００で光量調整モード動作フローをスタートした後、ステップＳ２０１で、オペレータによって操作された光量調整ＶＲ値を読み込み、偏光フィルタ１と偏光フィルタ２間の相対角度差を示す角度コントロールに変換する。続いてステップＳ２０２へ進み、回転角検出用エンコーダ２２ａによって検出された偏光フィルタ１の回転角に対して前記角度コントロールを加えた角度あるいは差し引いた角度を、偏光フィルタ２に対する角度コントロール値として設定する。次にステップＳ２０３で、偏光フィルタ２を位置サーボでコントロールの状態にするよう駆動する。次にステップＳ２０４へ進み、サブルーチンのフローを終了する。
【００２７】
次に図１０のフローチャートを用いて、第２のモードである偏光方向調整モードの動作フローについて説明する。
【００２８】
ステップＳ３００で偏光方向調整モード動作フローをスタートした後、ステップＳ３０１で、オペレータによって操作された偏光方向調整ＶＲ値を偏光フィルタ１と偏光フィルタ２の偏光方向の角度を示す角度コントロールに変換する。続いてステップＳ３０２へ進み、偏光フィルタ１に対するコントロールを前記角度コントロールに設定し、偏光フィルタ２に対するコントロールを前記角度コントロールに設定する。次にステップＳ３０３で偏光フィルタ１と偏光フィルタ２を位置サーボでコントロールの状態にする。次にステップＳ３０３へ進み、サブルーチンのフローを終了する。
【００２９】
次に、上記構成において機構的な動作内容を説明する。
【００３０】
被写体を撮影する場合、条件に合わせてテレビカメラ１に配置した操作部１０から各種つまみやスイッチを操作する。例えば、晴天の日中屋外で撮影する場合は、撮影レンズから入射する光量を減らして撮影するのが一般的であるため、撮影レンズ２の絞り３を使うかテレビカメラ１側のフィルタ６ａ、６ｂを使うかの判断が必要になる。テレビカメラ１側のフィルタ６ａ、６ｂを使用すると判断したケースでは、まずステップＳ１０１において、フィルタ選択スイッチ１２を偏光フィルタＯＮに設定する。次にステップＳ１０２に進み、偏光フィルタホルダ１７の光軸位置検出スイッチ２３がＯＦＦならステップＳ１０３に進み、モータＡ（１９）に通電しモータの回転に合わせて偏光フィルタホルダ１７を光軸位置へ向けて駆動させ、ステップＳ１０２に戻る。ステップＳ１０２で光軸位置検出スイッチ２３がＯＮであることが確認されたら、ステップＳ１０４に進み、モータＡ（１９）に通電している場合は通電を停止する。
【００３１】
次にステップＳ１０５へ進み、モード選択スイッチ１３を操作して光量調整モードを選択する。処理は、ステップＳ２００からＳ２０１に進む。ステップＳ２０１で光量調整つまみ１４を操作すると、回転角検出用エンコーダ２２ａの値と回転角検出用エンコーダ２２ｂの値を比較して偏光フィルタ１と偏光フィルタ２の現在の回転角度差を検出し、ステップＳ２０２及びステップＳ２０３で指令値との差分だけ偏光フィルタ２を回転させるようにモータＢ（２１ｂ）へ駆動指令を出力する。モータＢ（２１ｂ）を駆動すると第２の偏光フィルタ枠が回転する。これにより第１の偏光フィルタ枠６ａとの回転角度差が生まれ、これによって透過光量を入射光量の５０％以下の範囲で連続的に変更することができる。図３のグラフに示すように、第１の偏光フィルタ６ａの偏光方向６ａ１と、第２の偏光フィルタ６ｂの偏光方向６ｂ１が角度差０°であれば透過光量は５０％、角度差が９０°であれば透過光量は０％となり、この間は角度差に応じて連続的に透過光量が変化する。所望の条件に合ったらつまみの操作を停止し、停止指令に従い第２の偏光フィルタ枠６ｂは回転を停止する。
【００３２】
また、晴天の日中屋外の撮影で水面が光って見えるような照り返しの撮影シーンがあった場合は、偏光方向を変えることで照り返しの光り具合を調整できるため、ステップＳ３０１よりモード選択スイッチ１３を操作して偏光方向調整を選択する。
【００３３】
次にステップＳ３０１へ行き、偏光方向調整つまみ１５を操作すると、ステップＳ３０２及びＳ３０３よりモータ２１ａと２１ｂを駆動して、第１の偏光フィルタ６ａと第２の偏光フィルタ６ｂを同時に回転させる。そして水面の照り返しがなくなる位置まで偏光フィルタ６ａと６ｂを同時に回転させて、所望の条件に合ったら偏光方向調整つまみの操作を停止し、モータ２１ａ、２１ｂの駆動を停止する。これにより、照り返しの光り具合については偏光フィルタの回転角度を帰ることによって調整でき、全体の入射光量については、レンズ装置側の絞りを用いて調整することができる。
【００３４】
このように、撮像素子への入射光量を調整する手段として、一組の偏光フィルタと絞りを有しているため、撮影の要求に応じて、一方を固定して他方で光量を調整することができる。絞りを変更することによって光量とともに被写界深度が変わり、一組の偏光フィルタを操作することによって、光量の低減及び照り返し光を除去ができる。したがって、被写界深度等を考慮した撮影効果を優先する撮影の場合は、求められる撮影条件で絞りを決めて、光量を一組の偏光フィルタを用いて調整することができる（第１のモード）。また、反射光による照り返しを除去し白っぽい映像を避けコントラストを上げたい場合には、一組の偏光フィルタの偏光方向を合わせて反射光を除去する回転位置で固定し、絞りを用いて光量を調整することができる（第２のモード）。
【００３５】
前記偏光フィルタを使用すると透過光量が最大でも５０％に低下するため、５０％より大きい透過光量を必要とする場合は、図５に示すように偏光フィルタ保持ユニットを光軸上から退避させればよい。
【００３６】
具体的には、ステップＳ１０１でフィルタ選択スイッチ１２を偏光フィルタＯＦＦに設定すると、ステップＳ１０６へ行き、フィルタ光軸退避位置検出スイッチ２４がＯＮの位置まで、モータＡ（１９）に通電して偏光フィルタホルダ１７を移動させる。所望の位置に来たらステップＳ１０８でモータＡの駆動を停止する。
なお、本発明では、２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚を回転させることにより、２枚の偏光フィルタの透過軸がなす角度（光軸方向から見たときの２つの透過軸の角度）を変化させることにより光量を調整している。ここで、透過軸とは、偏光フィルタを透過することが可能な光の偏光方向と同意である。このように光量調整を行う上で、２枚の偏光フィルタを同時に逆方向に回転させても良いし、１枚の偏光フィルタのみを回転させても良いし、２枚の偏光フィルタを同時に同じ方向に、互いに異なる角度だけ回転させても良い。また、この偏光フィルタを回転させる際の回転中心は、レンズ装置の光軸であることが望ましいがこの限りではなく、その光軸と平行な軸、或いは光軸（又はそれに平行な軸）に対して若干傾いていても良い（但し１０度未満）。また、各々の偏光フィルタの透過軸は、これらの偏光フィルタを光路上に挿入した状態において、光軸と略垂直である（少なくとも８０度以上、より好ましくは８９．５度以上）ことが望ましい。
【実施例２】
【００３７】
以下、図１１を参照して、本発明の第２の実施例による撮像システムについて説明する。
【００３８】
図５に示した実施例１のフィルタ切換え機構の構成に対し、本実施例のフィルタ切換え機構は、偏光フィルタ６ａ、６ｂに加えてガラス板からなる素通しフィルタ２８を有する点が異なる。ここで、素通しフィルタとは、屈折力を有さず、減光作用を有さない、偏光フィルタが光路に挿入された状態と抜去された状態で、空気換算長が変化しないようにするための、例えばガラス板等からなる、光学素子である。素通しフィルタ２８は、２枚の偏光フィルタ６ａ、６ｂの空気換算長と略等しくなるような屈折率及び硝子厚を有する。素通しフィルタ２８は素通しフィルタ枠２９により保持され、偏光フィルタ枠１６ａ、１６ｂは偏光フィルタホルダ３０により回転自在に保持されている。素通しフィルタ枠２９と偏光フィルタホルダ３０は、スライドコマ３１ａ〜３１ｆによってスライド自在に保持されている。
偏光フィルタホルダ３０と素通しフィルタ枠２９は、モータＣ（３２）により駆動される。モータＣ（３２）の出力軸に固定されたモータギア３３には、モータＣ（３２）の出力軸に対して対称位置に固定された駆動ピン３４ａ、３４ｂを有する。
駆動ピン３４ａ、３４ｂは、それぞれ、素通しフィルタ枠２９と偏光フィルタホルダ３０に設けられた長穴に係合している。
【００３９】
上記構成において、光軸上に偏光フィルタが配置されている状態で偏光フィルタを必要としない撮影に移行する場合は、フィルタ選択スイッチ１２を偏光フィルタＯＦＦにセットする。この指令を受けてモータＣ（３２）を時計回りに回転させると、モータギア３３と駆動ピン３４ａを介して、偏光フィルタホルダ３０がスライドコマ３１ａ〜３１ｆをスライドして、光軸上から退避する。これに合わせて素通しフィルタ枠２９が駆動ピン３４ｂを介してスライドコマ３１ａ〜３１ｆをスライドして、光軸上に配置される（図１１（ａ）（ｂ）の状態から（ｃ）の状態に移行する）。
【００４０】
これにより、偏光フィルタが必要な撮影の場合には、偏光フィルタが光路に配置され、偏光フィルタが不要な撮影の場合には偏光フィルタに代えて素通しフィルタが光路に配置される。いずれの配置においても、光路長を一定に保つことができ、偏光フィルタの使用有無に関わらず、光路長差に起因する光学性能の低下を防止することができる。
【実施例３】
【００４１】
以下、図１２、１３を参照して、本発明の第３の実施例による撮像システムについて説明する。
【００４２】
実施例２のフィルタ切換え機構では、フィルタ枠を光路に対して直線的に移動させていたが、本実施例のフィルタ切換え機構においては、回転方向に駆動させることが異なる。
【００４３】
素通しフィルタ２８は素通しフィルタ枠３５によって保持され、偏光フィルタ枠１６ａ、１６ｂは偏光フィルタホルダ３６によって回転自在に保持される。偏光フィルタホルダ３６と素通しフィルタ枠３５は、モータＤ（３７）によって駆動される。モータＤ（３７）の出力軸にはモータギア３８が固定され、モータギア３８はアイドラギア３９と係合し、アイドラギア３９は偏光フィルタホルダ３６に構成されたギア３６ａと係合する。ギア３８とギア３６ａは１：１のギア比としている。モータＤ（３７）の回転方向が反時計回りである場合のギア３６ａの回転方向は、アイドラギア３９を介しているので、同じ反時計回りの方向となる。モータＤ（３７）の出力軸にはさらにギア４０が固定され、ギア４０は素通しフィルタ枠３５に構成されたギア３５ａと係合している。ギア４０とギア３５ａは１：１のギア比である。モータＤ（３７）の回転方向が反時計回りである場合のギア３５ａの回転方向は時計回りの方向となる。すなわち、実施例３のフィルタ切換え機構の構成においては、モータＤ（３７）が回転すると、それにギアを介して係合している素通しフィルタ枠３５と偏光フィルタホルダ３６は、互いに反対の回転方向に駆動される。従って、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す偏光フィルタホルダ３６が光軸位置にある状態で、モータＤ（３７）が反時計周りに回転すると、偏光フィルタホルダ３６は反時計回りに回転して、光軸位置から退避位置に移動し、素通しフィルタ枠３５は時計回りに回転して、退避位置から光軸位置に移動する（図１２（ｂ）の状態から図１３（ｂ）の状態に移動する）。
【００４４】
光軸位置検出スイッチ４１は、素通しフィルタ枠３５が光軸位置にあることを検知するスイッチ、光軸位置検出スイッチ２３は、偏光フィルタホルダ３６が光軸位置にあることを検知するスイッチである。
【００４５】
上記構成において、実施例２と同様に光軸上に偏光フィルタが配置されている状態で偏光フィルタを必要としない撮影に移行する場合は、フィルタ選択スイッチ１２を偏光フィルタＯＦＦにセットする。この指令を受けてモータＤ（３７）を反時計回りに回転させると、ギア３８とアイドラギア３９を介して偏光フィルタホルダ３６が反時計回りに回転して偏光フィルタホルダ３６が光軸上から退避する。同時にギア４０も反時計回りに回転するので、素通しフィルタ枠３５が時計回り方向に回転移動して光軸位置まで移動し、位置検出スイッチ４１が、素通しフィルタ枠３５が光軸位置にあることを検知する。
【００４６】
これにより、偏光フィルタが必要な撮影の場合には、偏光フィルタが光路に配置され、偏光フィルタが不要な撮影の場合には偏光フィルタに代えて素通しフィルタが光路に配置される。いずれの配置においても、光路長を一定に保つことができ、偏光フィルタの使用有無に関わらず、光路長差に起因する光学性能の低下を防止することができる。
【００４７】
［その他の実施例］
偏光フィルタを使用すると、素通しフィルタを使用した場合に対する（非偏光光の）透過光量は最大でも５０％に落ちるため、透過光量が５０％を超える範囲は本構成では調整できない。しかし、素通しフィルタとカメラの不図示のゲイン調整を組合せることで、上記範囲の透過光量をカメラ感度で代用して調整することは可能である。即ち透過光量が５０％以下の領域は偏光フィルタで光量調整が５０％超の領域における撮影映像の明るさの調整は素通しフィルタとカメラのゲイン調整を組合せることで行うことができる。
【００４８】
また、本発明の装置を用いれば、偏光方向の調整を行った後に光量調整を行うことや、逆に光量調整を行った後に偏光方向の調整を行うような操作が容易にできるようになる。
撮影レンズの絞りと２枚の偏光フィルタによる光量調整を組合せて、撮影シーンに合わせてプログラム化して記憶しておき、必要に応じてプログラムを呼び出すようにしてもよい。
また、２枚の偏光フィルタは撮影レンズの一部として、例えばエクステンダの場所に配置してもよい。
【００４９】
更に、撮影レンズ側に偏光フィルタを１枚、撮像装置であるテレビカメラ側に偏光フィルタを１枚構成してそれらを連動制御しても、本発明の効果を得ることができる。
実施例１〜３ではフィルタ枠の移動機構の駆動源としてモータを使用した電動駆動を例示したが、これを手動で行う構成としてもよい。
また、レンズ装置が着脱可能で、レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を備える撮像装置（カメラ装置）であって、レンズ装置と撮像素子の間の光路上に配置された２枚の偏光フィルタと、２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚の偏光フィルタを、光軸と平行な軸を中心として回転させることが可能な回転駆動手段と、を有する撮像装置に適用することによって、本発明の効果を有する撮像装置を得ることができる。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１ テレビカメラ（撮像装置）
２ 撮影レンズ（レンズ装置）
６ａ 第１の偏光フィルタ
６ｂ 第２の偏光フィルタ
９ 撮像素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ装置と撮像装置を含む撮像システムに関し、特に光学フィルタを内部に構成した撮像装置を含む撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のテレビ放送用カメラ等の撮像装置において、撮影レンズから入射する光量を調整する場合は、複数のＮＤフィルタを収納したフィルターディスク装置より適宜ＮＤフィルタを選択して、選択したフィルタを光路内に挿入することにより、段階的に光量調整を行うようにしたものが一般的であった。
【０００３】
また、偏光方向を変えるには、一般的には撮影レンズの前玉側にオプションで取付けるＰＬフィルタを手で回すことで行っていた。
特許文献１は、２枚のグラデーションＮＤフィルタで構成したフィルターディスクを反対向きに配置して、２枚のフィルターディスクを回転させて連続的に光量調整を行う技術を開示している。特許文献２は、プロジェクタ光源の光量を効率よく透過させるために位相差板を回転可能な状態で構成し、偏光方向を調整する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４３９２８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５８０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、光量を連続的に変えることはできるが、ＰＬフィルタを回転させて偏光方向を変えるためには新たにフィルタ回転機構を設ける必要があった。
特許文献２の従来技術は、プロジェクタ用光学系で、偏光板と回転可能な位相差板を組合せて光量調整を行う機構について述べているが、プロジェクタ光源の光量を効率よく透過させるための技術であり、撮影条件の補正をすることを目的としていない。
【０００６】
一般的に、偏光方向を変えるには撮影レンズの前玉側にオプションで外付けするＰＬフィルタを手で回すことで行っていたが、最物体側のレンズの前面にＰＬフィルタを設けるため、フィルタ径を大きくする必要があり、装置が大型化し、経済的にも撮影者に負担がかかるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、撮影条件にあわせて必要とされる減光（ＮＤ）および偏光（ＰＬ）フィルタ機能を、機器に内蔵することにより小型の装置で実現するとともに、安価な撮像システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の撮像システムは、レンズ装置と、該レンズ装置が接続され、該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を含む撮像装置と、該レンズ装置と該撮像素子の間の光路上に配置された２枚の偏光フィルタと、前記２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚の偏光フィルタを、光軸と平行な軸を中心として回転させることが可能な回転駆動手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撮像装置の内部に２枚の偏光フィルタを回転自在に構成したことにより、光軸上からフィルタを外すことなく、即ち撮像装置を大型化することなく、光量調整と偏光方向調整を選択可能な撮像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】撮像システムの光学配置図
【図２】透過光量調整概念図
【図３】透過光量の可変状態を表すグラフ
【図４】偏光方向調整概念図
【図５】フィルタ切換え機構の構成図、（ａ）フィルタを光路内への挿入した時、（ｂ）フィルタを光路から抜去した時
【図６】フィルタ切換え機構の要部断面拡大図
【図７】実施例１のブロック図
【図８】実施例１の操作フローチャート
【図９】図８の光量調整モード動作フロー詳細
【図１０】図８の偏光方向調整モード動作フロー詳細
【図１１】実施例２のフィルタ切換え機構、（ａ）側面図、（ｂ）素通しフィルタを光路内に挿入した時、（ｃ）偏光フィルタを光路内に挿入した時
【図１２】偏光フィルタを光路内に挿入した時の実施例３のフィルタ切換え機構、（ａ）側面図、（ｂ）正面図、（ｃ）下面図
【図１３】素通しフィルタを光路内に挿入した時の実施例３のフィルタ切換え機構、（ａ）側面図、（ｂ）正面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる２枚の偏光フィルタを光軸上で回転自在に構成した撮像装置を含む撮像システムである。
【実施例１】
【００１１】
以下、図１〜図１０を参照して、本発明の第１の実施例による撮像システムの構成について説明する。
【００１２】
図１は、テレビカメラ（撮像装置）１と撮影レンズ（レンズ装置）２から構成される撮像システムの光学基本配置を表す図である。本発明の撮像システムは、テレビカメラ１、撮影レンズ２から構成される。撮影レンズ２は、入射光量を調節する絞り機構３、テレビカメラ１と撮影レンズ２を機械的に結合するマウント４を含む。テレビカメラ１は、防塵硝子５、それぞれフィルム状の薄板の形状を有する
【００１３】
第１の偏光フィルタ６ａ及び第２の偏光フィルタ６ｂ、撮影に不要な高周波成分を除去するための光学ローパスフィルタ７、入射光を３色に分解するための色分解光学系である色分解プリズム８、色分解プリズム８により分解された各色光の被写体光を受光する撮像素子９ａ、９ｂ、９ｃ、操作部１０を含む。操作部１０は、絞り値調整つまみ１１、フィルタ選択スイッチ１２、モード選択スイッチ１３、光量調整つまみ１４、偏光方向調整つまみ１５等を含む。
【００１４】
偏光フィルタ６ａ、６ｂは、光軸方向に対して垂直な偏光方向を有し、各フィルタは、光軸を中心として回動可能に設置されている。図２は、図１に示すテレビカメラ１内に配置された２枚の偏光フィルタ６ａ、６ｂをそれぞれの偏光方向が回転角度差を有して配置されることにより透過光量を調整することを説明する概念図である。図２中の矢印６ａ１、６ｂ１は、それぞれ偏光フィルタ６ａ、６ｂの偏光方向を表す。
【００１５】
図３は、図２で示した２枚の偏光フィルタの偏光方向の回転角度差と、その状態において非偏光光の２枚の偏光フィルタを透過する透過光量比との関係を表すグラフである。回転角度差（横軸）が０度、すなわち、２枚の偏光フィルタ６ａ、６ｂの偏光方向が同じ方向である場合（図４）は、１枚の偏光フィルタを使用した場合と同様で、非偏光光は、偏光フィルタの偏光方向に偏光した偏光光となって透過する。その場合、透過光量は入射光量の５０％となる。回転角度差が０度から増加すると、透過光量は回転角度差の余弦の二乗に従って低下し、回転角度差が９０度になると透過光量は０となる。２枚の偏光フィルタの回転角度差が０度の時に最大透過光量５０％を示す。従って、２枚の偏光フィルタ６ａ、６ｂを光路内に挿入した場合には、非偏光光に対して透過光量０〜５０％の可変範囲を得ることができる。
【００１６】
図５に、図１に含まれる２枚の偏光フィルタ６ａ、６ｂを有効光路に挿抜するための偏光フィルタ挿抜手段であるフィルタ切換えユニット機構の概略図を示す。フィルタ切換えユニット機構は、偏光フィルタ６ａと６ｂを保持する偏光フィルタ枠１６ａと１６ｂ、偏光フィルタ枠１６ａと１６ｂを回転自在に保持するための偏光フィルタホルダ１７、偏光フィルタ枠１６ａと１６ｂのスラスト方向寸法を規制するためのスペーサ１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）を有する。
【００１７】
偏光フィルタホルダ１７は、モータＡ（１９）によって光軸位置（光路内）へ挿抜するように駆動され、偏光フィルタホルダ１７はスライドコマ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆによってスライド自在に保持される。
【００１８】
図６に、フィルタ切換えユニット機構の要部拡大断面図を示す。偏光フィルタ６ａと６ｂを保持する偏光フィルタ枠１６ａ、１６ｂは、それぞれ回転駆動手段であるモータＢ（２１ａ、２１ｂ）により、光軸上で回転させられ、互いの偏光方向の回転角度差を変更することができる。
【００１９】
偏光フィルタ枠１６ａ、１６ｂの回転角度は、エンコーダ２２ａ、２２ｂにより検出される。光軸位置検出用スイッチ２３は偏光フィルタホルダ１７が光軸位置にあることを検出（図５（ａ）の状態）し、光軸退避位置検出スイッチ２４は偏光フィルタホルダ１７が有効光線範囲から退避したことを検出する（図５（ｂ）の状態）。
【００２０】
図７に、本実施例の電気的構成をブロック図で示す。図７のブロック図において、光量調整ＶＲ（１４ａ）は、２枚の偏光フィルタの偏光方向の相対的な回転角度差を指示する角度差指示手段である、光量調整つまみ１４に接続されたボリュウムであり、偏光方向調整ＶＲ（１５ａ）は、偏光フィルタの回転角度（偏光方向）を指示する角度指示手段である偏光方向調整つまみ１５に接続されたボリュウムである。ＣＰＵ２５は、フィルタ選択スイッチ１２などの入力情報や、エンコーダ２２ａや２２ｂから取得する現在位置情報を演算して、後述するモータ駆動回路２７に駆動や停止の指令を与える機能を有する。ＡＤコンバータ２６は、光量調整つまみ１４に接続された光量調整ＶＲ（１４ａ）や、偏光方向調整つまみ１５に接続された偏光方向調整ＶＲ（１５ａ）の値を変換する機能を有する。モータ駆動回路２７は、ＣＰＵ２５より受けた指令から、モータＡ（１９）、モータＢ（２２ａと２２ｂ）に通電開始や停止の指令を送る機能を有する。
【００２１】
次に図８のフローチャートを用いて、本発明の操作フローについて説明する。
【００２２】
ステップＳ１００で操作フローをスタートした後、ステップＳ１０１で偏光フィルタを使用するか否かを選択する。偏光フィルタの使用を選択する場合は、ステップ１０１からステップＳ１０２へ進み、光軸位置検出用スイッチ２３の状態をチェックすることにより偏光フィルタが光軸位置にあるかどうかを判定する。偏光フィルタが光軸位置にあると判定された場合はステップＳ１０４へ進み、偏光フィルタ枠を移動するモータ１９の駆動を停止する。偏光フィルタが光軸位置にないと判定された場合はステップＳ１０３へ進み、モータ１９を駆動させて偏光フィルタ枠を光軸位置に移動させ、ステップＳ１０２に戻る。偏光フィルタが光軸位置にあると判定されるまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０３の処理を繰り返す。
ステップＳ１０４に続いてステップＳ１０５で、光量調整を行うか偏光方向調整を行うかの動作モードを選択する。
【００２３】
モード選択スイッチ１３によって、第１のモードである光量調整モードが選択された場合は、ステップＳ２００のサブルーチンへ進み、第２のモードである偏光方向調整モードが選択された場合は、ステップＳ３００のサブルーチンへ進む。
【００２４】
また、ステップＳ１０１で偏光フィルタを使用することが選択されなかった場合は、ステップＳ１０６へ進み、偏光フィルタが光軸位置から退避位置に退避しているか否かを光軸退避位置検出スイッチ２４でチェックする。光軸退避位置検出スイッチがＯＮとなっていて偏光フィルタが光軸位置から退避位置に退避していることを確認した場合は、ステップＳ１０８へ進み、偏光フィルタ枠を移動するモータ１９の駆動を停止する。光軸退避位置検出スイッチ２４がＯＦＦである場合は、ステップＳ１０７へ進み、偏光フィルタ枠を退避位置へ移動するためにモータ１９を駆動させ、ステップ１０６に戻り、偏光フィルタ枠が退避位置まで移動するまで、ステップＳ１０６〜Ｓ１０７を繰り返す。
【００２５】
次に図９のフローチャートを用いて、第１のモードである光量調整モードの動作フローについて説明する。
【００２６】
ステップＳ２００で光量調整モード動作フローをスタートした後、ステップＳ２０１で、オペレータによって操作された光量調整ＶＲ値を読み込み、偏光フィルタ１と偏光フィルタ２間の相対角度差を示す角度コントロールに変換する。続いてステップＳ２０２へ進み、回転角検出用エンコーダ２２ａによって検出された偏光フィルタ１の回転角に対して前記角度コントロールを加えた角度あるいは差し引いた角度を、偏光フィルタ２に対する角度コントロール値として設定する。次にステップＳ２０３で、偏光フィルタ２を位置サーボでコントロールの状態にするよう駆動する。次にステップＳ２０４へ進み、サブルーチンのフローを終了する。
【００２７】
次に図１０のフローチャートを用いて、第２のモードである偏光方向調整モードの動作フローについて説明する。
【００２８】
ステップＳ３００で偏光方向調整モード動作フローをスタートした後、ステップＳ３０１で、オペレータによって操作された偏光方向調整ＶＲ値を偏光フィルタ１と偏光フィルタ２の偏光方向の角度を示す角度コントロールに変換する。続いてステップＳ３０２へ進み、偏光フィルタ１に対するコントロールを前記角度コントロールに設定し、偏光フィルタ２に対するコントロールを前記角度コントロールに設定する。次にステップＳ３０３で偏光フィルタ１と偏光フィルタ２を位置サーボでコントロールの状態にする。次にステップＳ３０３へ進み、サブルーチンのフローを終了する。
【００２９】
次に、上記構成において機構的な動作内容を説明する。
【００３０】
被写体を撮影する場合、条件に合わせてテレビカメラ１に配置した操作部１０から各種つまみやスイッチを操作する。例えば、晴天の日中屋外で撮影する場合は、撮影レンズから入射する光量を減らして撮影するのが一般的であるため、撮影レンズ２の絞り３を使うかテレビカメラ１側のフィルタ６ａ、６ｂを使うかの判断が必要になる。テレビカメラ１側のフィルタ６ａ、６ｂを使用すると判断したケースでは、まずステップＳ１０１において、フィルタ選択スイッチ１２を偏光フィルタＯＮに設定する。次にステップＳ１０２に進み、偏光フィルタホルダ１７の光軸位置検出スイッチ２３がＯＦＦならステップＳ１０３に進み、モータＡ（１９）に通電しモータの回転に合わせて偏光フィルタホルダ１７を光軸位置へ向けて駆動させ、ステップＳ１０２に戻る。ステップＳ１０２で光軸位置検出スイッチ２３がＯＮであることが確認されたら、ステップＳ１０４に進み、モータＡ（１９）に通電している場合は通電を停止する。
【００３１】
次にステップＳ１０５へ進み、モード選択スイッチ１３を操作して光量調整モードを選択する。処理は、ステップＳ２００からＳ２０１に進む。ステップＳ２０１で光量調整つまみ１４を操作すると、回転角検出用エンコーダ２２ａの値と回転角検出用エンコーダ２２ｂの値を比較して偏光フィルタ１と偏光フィルタ２の現在の回転角度差を検出し、ステップＳ２０２及びステップＳ２０３で指令値との差分だけ偏光フィルタ２を回転させるようにモータＢ（２１ｂ）へ駆動指令を出力する。モータＢ（２１ｂ）を駆動すると第２の偏光フィルタ枠が回転する。これにより第１の偏光フィルタ枠６ａとの回転角度差が生まれ、これによって透過光量を入射光量の５０％以下の範囲で連続的に変更することができる。図３のグラフに示すように、第１の偏光フィルタ６ａの偏光方向６ａ１と、第２の偏光フィルタ６ｂの偏光方向６ｂ１が角度差０°であれば透過光量は５０％、角度差が９０°であれば透過光量は０％となり、この間は角度差に応じて連続的に透過光量が変化する。所望の条件に合ったらつまみの操作を停止し、停止指令に従い第２の偏光フィルタ枠６ｂは回転を停止する。
【００３２】
また、晴天の日中屋外の撮影で水面が光って見えるような照り返しの撮影シーンがあった場合は、偏光方向を変えることで照り返しの光り具合を調整できるため、ステップＳ３０１よりモード選択スイッチ１３を操作して偏光方向調整を選択する。
【００３３】
次にステップＳ３０１へ行き、偏光方向調整つまみ１５を操作すると、ステップＳ３０２及びＳ３０３よりモータ２１ａと２１ｂを駆動して、第１の偏光フィルタ６ａと第２の偏光フィルタ６ｂを同時に回転させる。そして水面の照り返しがなくなる位置まで偏光フィルタ６ａと６ｂを同時に回転させて、所望の条件に合ったら偏光方向調整つまみの操作を停止し、モータ２１ａ、２１ｂの駆動を停止する。これにより、照り返しの光り具合については偏光フィルタの回転角度を帰ることによって調整でき、全体の入射光量については、レンズ装置側の絞りを用いて調整することができる。
【００３４】
このように、撮像素子への入射光量を調整する手段として、一組の偏光フィルタと絞りを有しているため、撮影の要求に応じて、一方を固定して他方で光量を調整することができる。絞りを変更することによって光量とともに被写界深度が変わり、一組の偏光フィルタを操作することによって、光量の低減及び照り返し光を除去ができる。したがって、被写界深度等を考慮した撮影効果を優先する撮影の場合は、求められる撮影条件で絞りを決めて、光量を一組の偏光フィルタを用いて調整することができる（第１のモード）。また、反射光による照り返しを除去し白っぽい映像を避けコントラストを上げたい場合には、一組の偏光フィルタの偏光方向を合わせて反射光を除去する回転位置で固定し、絞りを用いて光量を調整することができる（第２のモード）。
【００３５】
前記偏光フィルタを使用すると透過光量が最大でも５０％に低下するため、５０％より大きい透過光量を必要とする場合は、図５に示すように偏光フィルタ保持ユニットを光軸上から退避させればよい。
【００３６】
具体的には、ステップＳ１０１でフィルタ選択スイッチ１２を偏光フィルタＯＦＦに設定すると、ステップＳ１０６へ行き、フィルタ光軸退避位置検出スイッチ２４がＯＮの位置まで、モータＡ（１９）に通電して偏光フィルタホルダ１７を移動させる。所望の位置に来たらステップＳ１０８でモータＡの駆動を停止する。
なお、本発明では、２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚を回転させることにより、２枚の偏光フィルタの透過軸がなす角度（光軸方向から見たときの２つの透過軸の角度）を変化させることにより光量を調整している。ここで、透過軸とは、偏光フィルタを透過することが可能な光の偏光方向と同意である。このように光量調整を行う上で、２枚の偏光フィルタを同時に逆方向に回転させても良いし、１枚の偏光フィルタのみを回転させても良いし、２枚の偏光フィルタを同時に同じ方向に、互いに異なる角度だけ回転させても良い。また、この偏光フィルタを回転させる際の回転中心は、レンズ装置の光軸であることが望ましいがこの限りではなく、その光軸と平行な軸、或いは光軸（又はそれに平行な軸）に対して若干傾いていても良い（但し１０度未満）。また、各々の偏光フィルタの透過軸は、これらの偏光フィルタを光路上に挿入した状態において、光軸と略垂直である（少なくとも８０度以上、より好ましくは８９．５度以上）ことが望ましい。
【実施例２】
【００３７】
以下、図１１を参照して、本発明の第２の実施例による撮像システムについて説明する。
【００３８】
図５に示した実施例１のフィルタ切換え機構の構成に対し、本実施例のフィルタ切換え機構は、偏光フィルタ６ａ、６ｂに加えてガラス板からなる素通しフィルタ２８を有する点が異なる。ここで、素通しフィルタとは、屈折力を有さず、減光作用を有さない、偏光フィルタが光路に挿入された状態と抜去された状態で、空気換算長が変化しないようにするための、例えばガラス板等からなる、光学素子である。素通しフィルタ２８は、２枚の偏光フィルタ６ａ、６ｂの空気換算長と略等しくなるような屈折率及び硝子厚を有する。素通しフィルタ２８は素通しフィルタ枠２９により保持され、偏光フィルタ枠１６ａ、１６ｂは偏光フィルタホルダ３０により回転自在に保持されている。素通しフィルタ枠２９と偏光フィルタホルダ３０は、スライドコマ３１ａ〜３１ｆによってスライド自在に保持されている。
偏光フィルタホルダ３０と素通しフィルタ枠２９は、モータＣ（３２）により駆動される。モータＣ（３２）の出力軸に固定されたモータギア３３には、モータＣ（３２）の出力軸に対して対称位置に固定された駆動ピン３４ａ、３４ｂを有する。
駆動ピン３４ａ、３４ｂは、それぞれ、素通しフィルタ枠２９と偏光フィルタホルダ３０に設けられた長穴に係合している。
【００３９】
上記構成において、光軸上に偏光フィルタが配置されている状態で偏光フィルタを必要としない撮影に移行する場合は、フィルタ選択スイッチ１２を偏光フィルタＯＦＦにセットする。この指令を受けてモータＣ（３２）を時計回りに回転させると、モータギア３３と駆動ピン３４ａを介して、偏光フィルタホルダ３０がスライドコマ３１ａ〜３１ｆをスライドして、光軸上から退避する。これに合わせて素通しフィルタ枠２９が駆動ピン３４ｂを介してスライドコマ３１ａ〜３１ｆをスライドして、光軸上に配置される（図１１（ａ）（ｂ）の状態から（ｃ）の状態に移行する）。
【００４０】
これにより、偏光フィルタが必要な撮影の場合には、偏光フィルタが光路に配置され、偏光フィルタが不要な撮影の場合には偏光フィルタに代えて素通しフィルタが光路に配置される。いずれの配置においても、光路長を一定に保つことができ、偏光フィルタの使用有無に関わらず、光路長差に起因する光学性能の低下を防止することができる。
【実施例３】
【００４１】
以下、図１２、１３を参照して、本発明の第３の実施例による撮像システムについて説明する。
【００４２】
実施例２のフィルタ切換え機構では、フィルタ枠を光路に対して直線的に移動させていたが、本実施例のフィルタ切換え機構においては、回転方向に駆動させることが異なる。
【００４３】
素通しフィルタ２８は素通しフィルタ枠３５によって保持され、偏光フィルタ枠１６ａ、１６ｂは偏光フィルタホルダ３６によって回転自在に保持される。偏光フィルタホルダ３６と素通しフィルタ枠３５は、モータＤ（３７）によって駆動される。モータＤ（３７）の出力軸にはモータギア３８が固定され、モータギア３８はアイドラギア３９と係合し、アイドラギア３９は偏光フィルタホルダ３６に構成されたギア３６ａと係合する。ギア３８とギア３６ａは１：１のギア比としている。モータＤ（３７）の回転方向が反時計回りである場合のギア３６ａの回転方向は、アイドラギア３９を介しているので、同じ反時計回りの方向となる。モータＤ（３７）の出力軸にはさらにギア４０が固定され、ギア４０は素通しフィルタ枠３５に構成されたギア３５ａと係合している。ギア４０とギア３５ａは１：１のギア比である。モータＤ（３７）の回転方向が反時計回りである場合のギア３５ａの回転方向は時計回りの方向となる。すなわち、実施例３のフィルタ切換え機構の構成においては、モータＤ（３７）が回転すると、それにギアを介して係合している素通しフィルタ枠３５と偏光フィルタホルダ３６は、互いに反対の回転方向に駆動される。従って、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す偏光フィルタホルダ３６が光軸位置にある状態で、モータＤ（３７）が反時計周りに回転すると、偏光フィルタホルダ３６は反時計回りに回転して、光軸位置から退避位置に移動し、素通しフィルタ枠３５は時計回りに回転して、退避位置から光軸位置に移動する（図１２（ｂ）の状態から図１３（ｂ）の状態に移動する）。
【００４４】
光軸位置検出スイッチ４１は、素通しフィルタ枠３５が光軸位置にあることを検知するスイッチ、光軸位置検出スイッチ２３は、偏光フィルタホルダ３６が光軸位置にあることを検知するスイッチである。
【００４５】
上記構成において、実施例２と同様に光軸上に偏光フィルタが配置されている状態で偏光フィルタを必要としない撮影に移行する場合は、フィルタ選択スイッチ１２を偏光フィルタＯＦＦにセットする。この指令を受けてモータＤ（３７）を反時計回りに回転させると、ギア３８とアイドラギア３９を介して偏光フィルタホルダ３６が反時計回りに回転して偏光フィルタホルダ３６が光軸上から退避する。同時にギア４０も反時計回りに回転するので、素通しフィルタ枠３５が時計回り方向に回転移動して光軸位置まで移動し、位置検出スイッチ４１が、素通しフィルタ枠３５が光軸位置にあることを検知する。
【００４６】
これにより、偏光フィルタが必要な撮影の場合には、偏光フィルタが光路に配置され、偏光フィルタが不要な撮影の場合には偏光フィルタに代えて素通しフィルタが光路に配置される。いずれの配置においても、光路長を一定に保つことができ、偏光フィルタの使用有無に関わらず、光路長差に起因する光学性能の低下を防止することができる。
【００４７】
［その他の実施例］
偏光フィルタを使用すると、素通しフィルタを使用した場合に対する（非偏光光の）透過光量は最大でも５０％に落ちるため、透過光量が５０％を超える範囲は本構成では調整できない。しかし、素通しフィルタとカメラの不図示のゲイン調整を組合せることで、上記範囲の透過光量をカメラ感度で代用して調整することは可能である。即ち透過光量が５０％以下の領域は偏光フィルタで光量調整が５０％超の領域における撮影映像の明るさの調整は素通しフィルタとカメラのゲイン調整を組合せることで行うことができる。
【００４８】
また、本発明の装置を用いれば、偏光方向の調整を行った後に光量調整を行うことや、逆に光量調整を行った後に偏光方向の調整を行うような操作が容易にできるようになる。
撮影レンズの絞りと２枚の偏光フィルタによる光量調整を組合せて、撮影シーンに合わせてプログラム化して記憶しておき、必要に応じてプログラムを呼び出すようにしてもよい。
また、２枚の偏光フィルタは撮影レンズの一部として、例えばエクステンダの場所に配置してもよい。
【００４９】
更に、撮影レンズ側に偏光フィルタを１枚、撮像装置であるテレビカメラ側に偏光フィルタを１枚構成してそれらを連動制御しても、本発明の効果を得ることができる。
実施例１〜３ではフィルタ枠の移動機構の駆動源としてモータを使用した電動駆動を例示したが、これを手動で行う構成としてもよい。
また、レンズ装置が着脱可能で、レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を備える撮像装置（カメラ装置）であって、レンズ装置と撮像素子の間の光路上に配置された２枚の偏光フィルタと、２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚の偏光フィルタを、光軸と平行な軸を中心として回転させることが可能な回転駆動手段と、を有する撮像装置に適用することによって、本発明の効果を有する撮像装置を得ることができる。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１ テレビカメラ（撮像装置）
２ 撮影レンズ（レンズ装置）
６ａ 第１の偏光フィルタ
６ｂ 第２の偏光フィルタ
９ 撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ装置と、
該レンズ装置が接続され、該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を含む撮像装置と、
該レンズ装置と該撮像素子の間の光路上に配置された２枚の偏光フィルタと、
前記２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚の偏光フィルタを、光軸と平行な軸を中心として回転させることが可能な回転駆動手段と、
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記２枚の偏光フィルタは、前記レンズ装置と該撮像素子の間の光軸上に配置され、光軸を中心に互いに回転自在に保持され、
前記回転駆動手段は、前記２枚の偏光フィルタそれぞれを回転させることが可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記撮像装置は、前記撮影レンズからの被写体光を色光に分解する色分解光学系と、該色分解光学系へ入射する光の高周波成分を除去する光学ローパスフィルタと、を有し、
前記２枚の偏光フィルタは、該色分解光学系と該ローパスフィルタよりもレンズ装置側に配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記２枚の偏光フィルタそれぞれの回転角度を検出する検出手段と、
該２枚の偏光フィルタの回転角度差を指示する角度差指示手段と、
該２枚の偏光フィルタの回転角度を指示する角度指示手段と、
該検出手段によって検出された該２枚の偏光フィルタの回転角度及び該角度差指示手段又は該角度指示手段からの指示に基づいて、該２枚の偏光フィルタそれぞれの回転角度を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記レンズ装置は、絞り機構を有し、
該絞り機構の絞り値を変更せず、前記２枚の偏光フィルタの回転角度差を変更して光量を調整する第１のモード、または、該２枚の偏光フィルタの回転角度差がない状態で一の角度に設定し、該絞り機構の絞り値を変更して光量を調整する第２のモード、を選択するモード選択手段を有する、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記撮像装置は、前記２枚の偏光フィルタを光軸位置に挿入及び抜去する偏光フィルタ挿抜手段を有し、
前記制御手段は、前記レンズ装置への入射光量の５０％以下の範囲における撮影映像の明るさの調整を、該偏光フィルタ挿抜手段によって該２枚の偏光フィルタを光軸位置に配置し、前記回転駆動手段によって該２枚の偏光フィルタの回転角度差を変更して行い、前記レンズ装置への入射光量の５０％超の領域における撮影映像の明るさの調整を、該偏光フィルタ挿抜手段によって該２枚の偏光フィルタを光軸位置から抜去し、前記撮像素子のゲインを調整することによって行う、
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記撮像装置は、前記２枚の偏光フィルタの光軸方向の空気換算長と同じ空気換算長を有し屈折力及び減光作用を持たない光学素子である素通しフィルタと、該素通しフィルタまたは該２枚の偏光フィルタのいずれか一方を光軸位置に移動するときに他方を光軸位置から退避位置へ移動するフィルタ切り替え機構と、を有することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項８】
レンズ装置が着脱可能であり、該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を備える撮像装置であって、
該レンズ装置と該撮像素子の間の光路上に配置された２枚の偏光フィルタと、
前記２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚の偏光フィルタを、光軸と平行な軸を中心として回転させることが可能な回転駆動手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
レンズ装置と、
該レンズ装置が接続され、該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を含む撮像装置と、
該レンズ装置と該撮像素子の間の光路上に配置された２枚の偏光フィルタと、
前記２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚の偏光フィルタを、光軸と平行な軸を中心として回転させることが可能な回転駆動手段と、
を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記２枚の偏光フィルタは、前記レンズ装置と該撮像素子の間の光軸上に配置され、光軸を中心に互いに回転自在に保持され、
前記回転駆動手段は、前記２枚の偏光フィルタそれぞれを回転させることが可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記撮像装置は、前記撮影レンズからの被写体光を色光に分解する色分解光学系と、該色分解光学系へ入射する光の高周波成分を除去する光学ローパスフィルタと、を有し、
前記２枚の偏光フィルタは、該色分解光学系と該ローパスフィルタよりもレンズ装置側に配置される、
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記２枚の偏光フィルタそれぞれの回転角度を検出する検出手段と、
該２枚の偏光フィルタの回転角度差を指示する角度差指示手段と、
該２枚の偏光フィルタの回転角度を指示する角度指示手段と、
該検出手段によって検出された該２枚の偏光フィルタの回転角度及び該角度差指示手段又は該角度指示手段からの指示に基づいて、該２枚の偏光フィルタそれぞれの回転角度を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記レンズ装置は、絞り機構を有し、
該絞り機構の絞り値を変更せず、前記２枚の偏光フィルタの回転角度差を変更して光量を調整する第１のモード、または、該２枚の偏光フィルタの回転角度差がない状態で一の角度に設定し、該絞り機構の絞り値を変更して光量を調整する第２のモード、を選択するモード選択手段を有する、
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記撮像装置は、前記２枚の偏光フィルタを光軸位置に挿入及び抜去する偏光フィルタ挿抜手段を有し、
前記制御手段は、前記レンズ装置への入射光量の５０％以下の範囲における撮影映像の明るさの調整を、該偏光フィルタ挿抜手段によって該２枚の偏光フィルタを光軸位置に配置し、前記回転駆動手段によって該２枚の偏光フィルタの回転角度差を変更して行い、前記レンズ装置への入射光量の５０％超の領域における撮影映像の明るさの調整を、該偏光フィルタ挿抜手段によって該２枚の偏光フィルタを光軸位置から抜去し、前記撮像素子のゲインを調整することによって行う、
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記撮像装置は、前記２枚の偏光フィルタの光軸方向の空気換算長と同じ空気換算長を有し屈折力及び減光作用を持たない光学素子である素通しフィルタと、該素通しフィルタまたは該２枚の偏光フィルタのいずれか一方を光軸位置に移動するときに他方を光軸位置から退避位置へ移動するフィルタ切り替え機構と、を有することを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項８】
レンズ装置が着脱可能であり、該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子を備える撮像装置であって、
該レンズ装置と該撮像素子の間の光路上に配置された２枚の偏光フィルタと、
前記２枚の偏光フィルタのうち少なくとも１枚の偏光フィルタを、光軸と平行な軸を中心として回転させることが可能な回転駆動手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【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２０１３−１０９００８（Ｐ２０１３−１０９００８Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１４５３（Ｐ２０１１−２５１４５３）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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