絞り素子ユニット、および撮像装置
【課題】真円形の絞り孔を形成することができる絞り素子ユニット、および撮像装置を提供する。
【解決手段】円形断面を有する、先細り形状の透明な丘部と、丘部を取り囲む壁部とを有し、丘部と壁部とに挟まれた内部空間に流体を収容する流体収容器と、先細り形状の裾側に偏って丘部に沿って存在する不透明な磁性流体、及び該磁性流体とは不混和で、丘部の途中に磁性流体との境界を生じた状態で先細り形状の先端側に偏って存在する透明な非磁性流体を流体収容器内に収容し、丘部上における境界位置を移動させる磁場を、自力あるいは他力で発生させる磁場発生器によって制御して磁性流体と非磁性流体との境界位置を丘部に沿って変化させ、また境界の位置変化に応じた距離だけ流体収容器を光軸に沿う方向に移動させる。
【解決手段】円形断面を有する、先細り形状の透明な丘部と、丘部を取り囲む壁部とを有し、丘部と壁部とに挟まれた内部空間に流体を収容する流体収容器と、先細り形状の裾側に偏って丘部に沿って存在する不透明な磁性流体、及び該磁性流体とは不混和で、丘部の途中に磁性流体との境界を生じた状態で先細り形状の先端側に偏って存在する透明な非磁性流体を流体収容器内に収容し、丘部上における境界位置を移動させる磁場を、自力あるいは他力で発生させる磁場発生器によって制御して磁性流体と非磁性流体との境界位置を丘部に沿って変化させ、また境界の位置変化に応じた距離だけ流体収容器を光軸に沿う方向に移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の光束を調節する絞り素子ユニット、および被写体光を結像して画像データを取得する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被写体を撮影する撮像装置に、撮影場所の明るさなどに応じて被写体光の光量を調節するための絞りやＮＤフィルタ等が備えられている。絞りには、予め孔が空けられた板を孔が光軸上にくるように配置して光束を絞るものや、複数の絞り羽で光軸を取り囲み、その取り囲んだ絞り孔の大きさを変化させることによって、絞り孔を通過する光の光量を制御するものなどがある。それらの中でも、複数の絞り羽を使った絞りは、絞り孔の大きさを複数段階に調整することができ、光量調整の自由度が高いという利点がある。
【０００３】
ところで、複数の絞り羽を使った絞りは、絞りを開放したときの絞り孔の形状が真円になるように設計されているものが多く、絞りを絞るにつれて複数の絞り羽の重なり部分が角張ってしまい、小絞りに設定したときには、絞り孔の形状が多角形に近い形状になってしまう。このような状態で撮影を行うと、例えば、ポートレート撮影などであえてぼかした写真を撮影する場合、ボケが多角形にはっきりと写ってしまって滑らかなぼかしにならなかったり、高輝度の被写体を撮影したときに、多角形の頂点の数に対応した数の光芒が現れてしまう。また、小絞り時における絞り孔の形状を真円に近づけようとすると、かなり多くの絞り羽を使用しなければならず、複雑な構造になってしまうという問題がある。
【０００４】
この点に関し、特許文献１には、絞り羽の形状を工夫することによって、少数の絞り羽のみで開放時と小絞り時のいずれも真円形状の絞り孔を形成するとともに、それ以外の開口時にも、真円に近い形状を形成する絞り装置について記載されている。
【特許文献１】特開２００２−９９０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された絞り装置でも、全ての開口時において真円形の絞り孔を形成することはできず、上述したような不具合を完全には回避することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、真円形の絞り孔を形成することができる絞り素子ユニット、および撮像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】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の絞り素子ユニットは、円形断面を有する、先細り形状の透明な丘部と、丘部を取り囲む壁部とを有し、それら丘部と壁部とに挟まれた内部空間に流体を収容する流体収容器と、
流体収容器の内部空間内に収容された、丘部の先細り形状の裾側に偏って丘部に沿って存在する不透明な磁性流体と、
磁性流体と共に流体収容器の内部空間内に収容された、磁性流体とは不混和で、丘部の途中に磁性流体との境界を生じた状態で丘部の先細り形状の先端側に偏って存在する透明な非磁性流体と、
境界の、丘部上における位置を移動させる磁場を、自力あるいは他力で発生させる磁場発生器と、
磁場発生器で発生される磁場を制御して、磁性流体と非磁性流体との境界位置を丘部に沿って変化させる制御部と、
流体収容器を光軸に沿う方向に、境界の位置変化に応じた距離だけ移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の絞り素子ユニットによると、磁場発生器によって磁場が印加されると、その磁場によって流体収容器内の磁性流体が引き寄せられ、磁性流体と非磁性流体との境界位置が流体収容器の丘部に沿って変化する。このとき、流体収容器を先細り形状の軸上から見ると、非磁性流体等で構成された透明部分が円形に存在し、その透明部分の外側を磁性流体によって光透過性が失われた不透明部分が取り囲んでおり、磁場発生器で磁場が印加されることによって、不透明部分の面積が増減して、透明部分が形成する円形の大きさが変化する。絞り素子ユニットに入射された光は、円形の透明部分は透過して、透明部分の外側の不透明部分で吸収されるため、本発明の絞り素子ユニットによると、光の光束を円形の絞り孔で調整することができる。
【０００９】
また、磁性流体と非磁性流体との境界の位置が変化すると、絞り素子ユニットの射出瞳の位置がずれてしまうが、移動機構によって、流体収容器が境界の位置変化に応じた距離だけ移動されるため、絞り素子ユニットの後段に設けられる撮像器などで精度良く光を受光することができる。
【００１０】
また、本発明の絞り素子ユニットにおいて、磁性流体が内部に収容されて流体収容器に繋がった、流体収容器内での境界の移動に伴って、流体収容器との間で磁性流体が自在に出入する予備収容器を備えたことが好ましい。
【００１１】
このような予備収容器が設けられることによって、磁性流体と非磁性流体との境界の位置が効率よく変化することとなる。
【００１２】
また、上記目的を達成する本発明の撮像装置は、円形断面を有する、先細り形状の透明な丘部と、丘部を取り囲む壁部とを有し、それら丘部と壁部とに挟まれた内部空間に流体を収容する流体収容器と、
流体収容器の内部空間内に収容された、丘部の先細り形状の裾側に偏って丘部に沿って存在する不透明な磁性流体と、
磁性流体と共に流体収容器の内部空間内に収容された、磁性流体とは不混和で、丘部の途中に磁性流体との境界を生じた状態で丘部の先細り形状の先端側に偏って存在する透明な非磁性流体と、
境界の、丘部上における位置を移動させる磁場を、自力あるいは他力で発生させる磁場発生器と、
磁場発生器で発生される磁場を制御して、磁性流体と非磁性流体との境界位置を丘部に沿って変化させる制御部と、
流体収容器を光軸に沿う方向に、境界の位置変化に応じた距離だけ移動させる移動機構と、
流体収容器を通ってきた被写体光が表面に結像されて、被写体光を表わす画像信号を生成する撮像器とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明にいう撮像器とは、光を受光して受光信号を生成する受光素子が複数配備されたＣＣＤや、ＣＭＯＳセンサなどを指す。
【００１４】
本発明の撮像装置によると、光の光束を円形の絞り孔で調整することができるため、光芒の発生を抑えたり、滑らかなぼかしを実現した撮影画像を得ることができる。
【００１５】
尚、本発明にいう撮像装置については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいう撮像装置には、上記の基本形態のみではなく、前述した絞り素子ユニットの各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【００１６】
また、本発明の撮像装置において、上記流体収容器よりも上流側に、被写体光を結像する光学素子を備え、
移動機構は、流体収容器を、磁性流体と非磁性流体との境界の位置が光学素子の焦点位置における射出瞳の位置に合うように移動させるものであることが好適である。
【００１７】
先細り形状の丘部に沿って磁性流体を移動させる場合、絞り孔の大きさを変化させようとすると磁性流体と非磁性流体との境界の位置が移動してしまうため、射出瞳の位置もずれてしまう。本発明における好適な形態の撮像装置によると、移動機構によって、磁性流体と非磁性流体との境界の位置が光学素子の焦点位置における射出瞳の位置に合うように移動されるため、絞り孔の大きさに関わらず撮像器上に精度よく光が集光されて、高画質な撮影画像を取得することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、真円形の絞り孔を形成することができる絞り素子ユニット、および撮像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】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、このデジタルカメラ１００の前面中央部には、撮影レンズ１０１と、回転させることによって、撮影レンズ１０１に内蔵された絞りの絞り値を調整する絞りリング１０５が備えられている。また、このデジタルカメラ１００の前面上部には、光学式ファインダ対物窓１０２および補助光発光部１０３が備えられている。さらに、このデジタルカメラ１００の上面には、スライド式の電源スイッチ１０４およびレリーズスイッチ１５０が備えられている。
【００２２】
図２は、図１に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。
【００２３】
図２に示すように、デジタルカメラ１００の内訳は、撮影光学系１１０と、信号処理部１２０とに分かれる。デジタルカメラ１００には、それらのほかにも、撮影した画像を表示させるための画像表示部１３０、撮影した画像信号を記録しておくための外部記録媒体１４０、撮影のための各種処理をデジタルカメラ１００に行なわせる、ズームスイッチ１７０、撮影モードスイッチ１６０、レリーズスイッチ１５０、および絞り１１３の絞り値を切り替える絞り切替スイッチ１８０が設けられている。
【００２４】
まず撮影光学系１１０の構成を、図２を参照して説明する。
【００２５】
デジタルカメラ１００では、図２の左方から被写体光が入射し、ズームレンズ１１５、およびフォーカスレンズ１１４を経て、被写体光の光量を調整する絞り１１３を通過した後、シャッタ１１２が開いている場合は、後段に配置されたＣＣＤ１１１上に結像する。本来、撮影光学系には複数のレンズが配備され、それら複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズがピント調節に大きく関与し、各レンズの相対位置が焦点距離に関与するが、この図２では、焦点距離の変化に係わるレンズをズームレンズ１１５として模式的に示しており、ピントの調節に係わるレンズをフォーカスレンズ１１４として模式的に示している。
【００２６】
ズームレンズ１１５、フォーカスレンズ１１４、絞り１１３、およびシャッタ１１２は、ズームモータ１１５ａ、フォーカスモータ１１４ａ、絞りモータ１１３ａと絞りコントローラ１１３ｂ、およびシャッタモータ１１２ａによりそれぞれ駆動され移動する。これらズームモータ１１５ａ、フォーカスモータ１１４ａ、絞りモータ１１３ａ、絞りコントローラ１１３ｂ、およびシャッタモータ１１２ａを作動させる指示は、信号処理部１２０中のデジタル信号処理部１２０ｂから直接に、あるいはモータドライバ１２０ｃを通じて伝達される。
【００２７】
ズームレンズ１１５は、ズームモータ１１５ａによって光軸に沿う方向に移動される。ズームレンズ１１５が、信号処理部１２０からの信号に応じた位置に移動されることによって、焦点距離が変化して撮影倍率が決定される。
【００２８】
フォーカスレンズ１１４は、ＴＴＬＡＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能を実現するためのレンズである。このＴＴＬＡＦ機能とは、光軸に沿う方向にフォーカスレンズを移動させながら、ＣＣＤ１１１で得られた画像信号のコントラストを信号処理部１２０のＡＦ／ＡＥ演算部１２６で検出し、そのコントラストのピークが得られるレンズ位置をピント位置として、フォーカスレンズ１１４をピント位置に調節するものである。このＴＴＬＡＦ機能によって、コントラストがピークになる被写体に自動的に焦点を合わせて撮影を行うことができる。
【００２９】
絞り１１３は、容器内に透明な非磁性流体と、不透明な磁性流体とが収容されて構成されている。撮影者によって図１の絞りリング１０５が回転されると、図２の絞り切替スイッチ１８０では、絞りリング１０５の移動位置に応じた絞り値が設定される。絞り値の情報は、移動距離算出部１２９に伝えられる。移動距離算出部１２９では、絞り切替スイッチ１８０から伝えられた絞り値に応じて、磁性流体に印加する磁場の大きさと、磁場に磁性流体が引き寄せられることによる、非磁性流体と磁性流体との境界位置の移動量を算出する。算出された磁場の大きさは、絞りコントローラ１１３ｂに伝えられ、境界位置の移動量は、モータドライバ１２０ｃを介して絞りモータ１１３ａに伝えられる。絞りコントローラ１１３ｂは、移動距離算出部１２９から伝えられた大きさの磁場を絞り１１３の容器に印加し、容器内に収容された非磁性流体と磁性流体との境界位置を移動させる。また、絞りモータ１１３ａは、移動距離算出部１２９から伝えられた境界位置の移動量に応じた距離だけ、容器を光軸に沿う方向に移動させる。これら絞り１１３、絞りモータ１１３ａ、および絞りコントローラ１１３ｂについては、後で詳しく説明する。
【００３０】
ズームレンズ１１５、フォーカスレンズ１１４、絞り１１３、およびシャッタ１１２を通過してきた被写体光はＣＣＤ１１１上で結像され、ＣＣＤ１１１において、被写体像を表わす画像信号が生成される。このＣＣＤ１１１は、本発明にいう撮像器の一例に相当する。
【００３１】
撮像光学系１１０は、以上のように構成されている。
【００３２】
続いて信号処理部１２０の構成を説明する。
【００３３】
ＣＣＤ１１１上に結像させた被写体像が画像信号としてアナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａに読み出され、このアナログ処理部（Ａ／Ｄ）１２０ａでアナログ信号がデジタル信号に変換されデジタル信号処理部１２０ｂへと供給される。デジタル信号処理部１２０ｂにはシステムコントローラ１２１が配備されており、そのシステムコントローラ１２１内の動作の手順を示したプログラムにしたがってデジタル信号処理部１２０ｂ内の信号処理が行なわれる。このシステムコントローラ１２１と、画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７、バッファメモリ１２８、および移動距離算出部１２９との間のデータの受け渡しはバス１２００を介して行なわれ、そのバス１２００を介してデータの受け渡しが行なわれるときのバッファとして内部メモリ１２０１が働いている。この内部メモリ１２０１に各部の処理プロセスの進行状況に応じて変数となるデータが随時書き込まれて、システムコントローラ１２１、および画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７、移動距離算出部１２９の各部では、そのデータを参照することにより適切な処理が行なわれる。つまり、システムコントローラ１２１からの指示がバス１２００を介して上記の各部に伝えられ、各部の処理プロセスが立ち上げられる。そして、その内部メモリ１２０１のデータがプロセスの進行状況に応じて書き換えられ、さらにシステムコントローラ１２１側で参照されて上記の各部の動作が管理される。言い換えれば、電源が投入され、システムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって各部のプロセスが立ち上げられる。たとえば、レリーズスイッチ１５０、ズームスイッチ、撮影モードスイッチ１６０、および絞り切替スイッチ１８０が操作されると、その操作されたという情報がキーコントローラ１２７を経由してシステムコントローラ１２１に伝えられ、その操作に応じた処理がシステムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって行われる。
【００３４】
レリーズ操作が行われると、ＣＣＤ１１１から読み出された画像データは、アナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａでアナログ信号からデジタル信号に変換され、このデジタル化された画像データがデジタル信号処理部１２０ｂ内のバッファメモリ１２８にいったん蓄えられる。このデジタル化された画像データのＲＧＢ信号が画像信号処理部１２２でＹＣ信号に変換され、さらに画像圧縮部１２４でＪＰＥＧ圧縮と呼ばれる圧縮が行なわれて画像信号が画像ファイルとなってメディアコントローラ１２５を介して外部記録媒体１４０に記録される。この画像ファイルとして記録された画像データは、画像表示制御部１２３を通じて画像表示部１３０において再生される。この処理の際、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６では、ピント調節のためにＲＧＢ信号から被写体距離ごとにコントラストを検出することが行なわれる。この検出結果に基づいて、フォーカスレンズ１１４によってピント調整が行われる。またＡＦ／ＡＥ演算部１２６ではＲＧＢ信号から輝度信号が抽出され、そこから被写界輝度が検出される。
【００３５】
デジタルカメラ１００は、基本的には以上のように構成されている。
【００３６】
以下では、絞りコントローラ１１３ｂによる絞り１１３の調整について詳しく説明する。
【００３７】
この図３中では、右側に絞り１１３の側面図、左側に絞り１１３の正面図が並べられている。
【００３８】
絞り１１３は、透明な流体収容器３００と、流体収容器３００の外側を取り囲む、電流の印加を受けて磁場を発生する磁場発生部５００と、流体収容器３００内に収容された、有色染料が添加された磁性流体２１０と透明な非磁性流体２２０とで形成されている。
【００３９】
流体収容器３００は、円錐形の凸部３２０と、その凸部３２０を取り囲む円筒形の壁部３１０と、壁部３１０を塞ぐ正面板３３０とを有しており、それら凸部３２０と壁部３１０と正面板３３０とに挟まれた内部空間に磁性流体２１０および非磁性流体２２０が収容されている。本実施形態では、凸部３２０の先端が前側（被写体光の入射側）にくるように流体収容器３００が配備されている。また、本実施形態においては、光透過性を有するプラスチック（例えば、ゼオノア：日本ゼオン社製の双環性脂肪族モノマーからなるプラスチックなど）で構成された流体収容器３００が適用されている。また、流体収容器３００の内部空間の内面は、凸部３２０が形成する円錐形の裾側（壁部３１０の裾側に近い内面、凸部３２０の裾側の表面）が親水性を有する親水性膜（例えば、ペルヒドロポリシラザンから調整されるＳｉＯ2膜）で覆われており、凸部３２０が形成する円錐形の先端側（壁部３１０の先端側に近い内面、凸部３２０の先端側の表面、正面板３３０の内部空間側の面）は、疎水性を有する疎水性膜（例えば、サイトップ：旭硝子社製などのフッ素系ポリマー）で覆われている。凸部３２０は、本発明にいう丘部の一例にあたり、壁部３１０は、本発明にいう壁部の一例に相当する。また、流体収容器３００は、本発明にいう流体収容器の一例にあたる。
【００４０】
上記のような流体収容器３００に、相互に不混和な磁性流体２１０と、非磁性流体２２０とが収容される。近年、イオン性液体を利用することで、液体状の磁性体が合成できることが報告されており（Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，第１５９０頁、２００４年発行）、本実施形態では、このようなイオン性液体を利用した水性の磁性流体２１０（例えば、塩化鉄酸イミダゾリウムなどのイオン性液体：屈折率１．５０）が用いられ、非磁性流体２２０としては油性の流体（例えば、炭化水素系化合物、さらに好ましくは、炭化水素系芳香族化合物。メシチレン：屈折率１．４９８、オルトキシレン：屈折率１．５０３など）が用いられる。この磁性流体２１０は、本発明にいう磁性流体の一例にあたり、非磁性流体２２０は、本発明にいう非磁性流体の一例に相当する。
【００４１】
磁性流体２１０は凸部３２０が形成する円錐形の先端側に設けられた疎水性膜と反撥し、非磁性流体２２０は円錐形の裾側に設けられた親水性膜と反撥することによって、磁場が印加されていない状態では、図３のパート（Ａ）に示すように、磁性流体２１０は円錐形の裾側に存在し、非磁性流体２２０は円錐形の先端側に存在する。
【００４２】
磁場発生部５００は、軸を揃えて並べられた複数（図３では４つ）のコイルで構成されており、それらのコイルそれぞれが壁部３１０に沿って流体収容器３００を取り囲んでいる。磁場発生部５００には、絞りコントローラ１１３ｂが接続されており、絞りコントローラ１１３ｂは、磁場発生部５００を構成する複数のコイルそれぞれに個別に電流を印加することによって、流体収容器３００への磁場の印加位置を、壁部３１０に沿って複数段階に調整することができる。磁場発生部５００は、本発明にいう磁場発生器の一例にあたり、絞りコントローラ１１３ｂは、本発明にいう制御部の一例に相当する。
【００４３】
以上のような構成を有する絞り１１３に、磁性流体２１０と非磁性流体２２０とが収容された予備タンク４００が備えられている。予備タンク４００は、絞り１１３の流体収容器３００と繋がっており、流体収容器３００との間で磁性流体２１０および非磁性流体２２０が自在に出入する。この予備タンク４００は、本発明にいう予備収容器の一例に相当する。
【００４４】
絞り１１３の絞り値は、以下のような手順で調整される。
【００４５】
撮影者が、図１の絞りリング１０５を回すと、図２の絞り切替スイッチ１８０では、絞りリング１０５の移動位置に応じた絞り値が設定される。絞り値の情報は、システムコントローラ１２１を介して絞りコントローラ１１３ｂに伝えられる。
【００４６】
例えば、絞り切替スイッチ１８０で絞り値が設定されなかったときには（すなわち、標準の絞り値で撮影する場合）、流体収容器３００の内面に塗布された親水性膜および疎水性膜との反撥によって、磁性流体２１０と非磁性流体２２０が、凸部３２０の円錐形の中ほどの位置に境界を保って安定する（図３のパート（Ａ）参照）。このとき、絞り１１３を前側（被写体光の入射側）から見ると、図３のパート（Ａ）の左図に示すように、非磁性流体２２０を磁性流体２１０が取り囲んでおり、それら非磁性流体２２０と磁性流体２１０との境界が、凸部３２０の、境界位置における断面の円形を有している。絞り１１３に光を入射すると、その光は非磁性流体２２０は透過し、磁性流体２１０では吸収されることによって、光の光束が非磁性流体２２０と磁性流体２１０との境界の円形の大きさに合わせて調整される。
【００４７】
また、絞り切替スイッチ１８０によって、標準の絞り値よりも小さい絞り値が設定されたとすると、絞りコントローラ１１３ｂによって、磁場発生部５００の前側（被写体光の入射側）のコイルそれぞれに電流が印加される。この例では、磁場発生部５００の前側の２つのコイルそれぞれに電流が印加され、それら２つのコイルでは磁場が発生し、発生した磁場が流体収容器３００に印加される。その結果、流体収容器３００内に収容された磁性流体２１０が磁場発生部５００で印加された磁場に引き付けられ、磁性流体２１０と非磁性流体２２０との境界位置が、凸部３２０に沿って前方に移動する（図３のパート（Ｂ）参照）。このとき、絞り１１３を前側（被写体光の入射側）から見ると、図３のパート（Ｂ）の左図に示すように、非磁性流体２２０と磁性流体２１０との境界の円形が、図３のパート（Ａ）に示す境界の円形よりも小さくなっている。この状態では、図３のパート（Ａ）に示す状態よりも、絞り１１３によって多くの光量が減衰される。
【００４８】
このように、本実施形態の絞り１１３によると、簡易な構成で円形の絞りを実現することができる。
【００４９】
ここで、各種レンズ、絞り、およびＣＣＤの配置位置は、レンズに入射された光が効率良くＣＣＤ上に集光されるように予め設計されている。絞りの前段にレンズが配置される場合、絞りがレンズの焦点距離に応じた射出瞳の位置に配置され、ＣＣＤがレンズの焦点距離上に配置されることが好ましい。
【００５０】
本実施形態の絞り１１３では、絞り値を変えると非磁性流体２２０と磁性流体２１０との境界の位置も変化してしまうが、その境界位置の移動量に応じて絞り１１３が移動され、上述した各種レンズ、絞り、およびＣＣＤの好ましい配置関係が維持される。
【００５１】
図４は、絞り１１３および絞りモータ１１３ａの概略構成図である。
【００５２】
絞り１１３の流体収容器３００には、光軸に沿う方向に延びるレール５２０と、そのレール５２０上における流体収容器３００の位置を検出する位置センサ５１０が取り付けられている。移動距離算出部１２９では、磁場を印加したことによる磁性流体２１０と非磁性流体２２０との境界位置の、図４に示す好ましい射出瞳の位置Ｏからの移動量が算出され、その移動量がモータドライバ２１０ｃを介して絞りモータ１１３ａに伝えられる。絞りモータ１１３ａは、流体収容器３００をレール５２０に沿って移動させ、位置センサ５１０によって流体収容器３００が伝えられた移動量だけ移動したことが検出されると、駆動を停止する。
【００５３】
例えば、磁性流体２１０と非磁性流体２２０との境界が位置Ｒ0に形成されるときには、この位置Ｒ0に、従来の絞り羽式の絞りなどが配置されていることと等しい。このとき、絞りの位置Ｒ0は、好ましい射出瞳の位置Ｏ上にあるため、流体収容器３００は移動されない。また、磁性流体２１０と非磁性流体２２０との境界が基準位置Ｏから後側（被写体光の出射側）にずれた位置Ｒ1に形成されたときには、そのずれ量だけ流体収容器３００前側に移動されて、境界位置が基準位置Ｏに合わせられる。
【００５４】
このように、本実施形態のカメラ１００によると、絞りの位置が好ましい射出瞳の位置に配置されるため、レンズを通ってきた光がＣＣＤに効率良く集光され、高画質な撮影画像を得ることができる。
【００５５】
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。第１実施形態と第２実施形態とでは、絞りと絞りコントローラ以外はほぼ同じ構成を有するため、以下では、第１実施形態との共通要素については同じ符号を付して説明を省略し、第１実施形態との相違点のみ説明する。
【００５６】
図５は、本実施形態のカメラに備えられた絞りおよび絞りコントローラの概略構成図である。図５の左側には、本実施形態の絞りを前側（被写体光の入射側）から見た図が示されており、図５の中央には、本実施形態の絞りおよび絞りコントローラの側面図が示されており、図５の右側には、本実施形態の絞りコントローラを後側から見た図が示されている。
【００５７】
本実施形態においても、図３に示す第１実施形態と同様の流体収容器３００が用いられている。また、本実施形態では、図５の右に示すように、複数の透明なコイルが軸を揃えて、かつ流体収容器３００の内面に凸部３２０に沿って配置された磁場発生部５０１が備えられており、それらコイルと流体収容器３００内の流体とを絶縁する透明な絶縁膜（例えば、ポリイミド膜など）が塗布されている。
【００５８】
流体収容器３００の、凸部３２０に沿った内面全体には親水性膜が塗布されており、壁部３１０に沿った内面全体には疎水性膜が塗布されている。このような流体収容器３００に親水性の磁性流体２１０と親油性の非磁性流体２２０とを収容すると、磁性流体２１０は壁部３１０に沿った内面の疎水性膜と反撥し、非磁性流体２２０は凸部３２０に沿った内面の親水性膜と反撥することによって、磁性流体２１０が凸部３２０を膜状に覆い、その磁性流体２１０を非磁性流体２２０が取り囲む。その結果、流体収容器３００に磁場が印加されていない状態では、絞りが小絞りに設定される。
【００５９】
例えば、絞りコントローラ１１３ｂによって、磁場発生部５０１を構成する複数のコイルのうち、外側の複数本のコイルに電流が印加されると、電流が印加されたコイルから磁場が発生する。その結果、流体収容器３００には、凸部３２０の裾側に磁場が印加され、磁性流体２１０が磁場に引き付けられて凸部３２０に沿って裾側に移動する。
【００６０】
この状態で、絞りを前側から見ると、図５の左側に示すように、透明な非磁性流体２２０と、不透明な磁性流体２１０との境界が、凸部３２０の、境界位置における断面の円形を有している。
【００６１】
このように、磁性流体２１０を凸部３２０に沿って膜状に収容することによっても、円形の絞りを実現することができる。
【００６２】
ここで、上記では、本発明にいう磁性流体および非磁性流体の一例として、磁性液体および非磁性液体が示されているが、本発明にいう磁性流体および非磁性流体は、ゾルなどであってもよい。
【００６３】
また、上記では、本発明にいう磁場発生器の一例として、電流の印加を受けて磁場を発生するコイルが示されているが、本発明にいう磁場発生器は、自力で磁場を発生する永久磁石であってもよい。この場合、磁性流体の移動は、永久磁石自体の移動によって実現される。
【００６４】
また、上記では、本発明にいう流体収容器の一例として、円錐形状の丘部を有する流体収容器が示されているが、本発明にいう流体収容器は、例えば、大きさが異なる複数の円柱が、同軸上に大きさ順に並べられた丘部を有する流体収容器などであってもよい。
【００６５】
続いて、本発明を構成する各構成部分において採用可能な種々の形態について付記する。
【００６６】
本発明に用いられる磁性流体とは、いかなるものであってもよいが、好ましくはイオン性液体である。イオン性液体とは、カチオン性化合物とアニオン性化合物とからなるイオン性化合物であり、かつ、液体であるものを意味する。イオン性液体は、通常の溶媒が蒸気圧を応じた揮発性化合物であるのに対し、蒸気圧がない揮発しない液体として、機能性材料の溶媒として応用が期待されているものである。本発明に用いられるイオン性液体としては、いかなるものであってもよいが、好ましくは、カチオン性化合物としてはイミダゾリウム塩化合物、ピリジニウム塩化合物、アンモニウム塩化合物、ホスホニウム塩化合物などが挙げられる。具体的には、１−エチルー３−メチルイミダゾリウム、１−n-ブチルー３−メチルイミダゾリウム、１−エチルー３−エチルイミダゾリウムなどが挙げられる。好ましくは、イミダゾリウム塩化合物である。さらに好ましくは、１−エチルー３−メチルイミダゾリウム塩化合物、１−n-ブチルー３−メチルイミダゾリウム塩化合物である。アニオン性化合物としては、磁性を発現する元素を含有することが好ましく、磁性を発現する元素としては鉄、コバルト、ニッケルが挙げられる。特に好ましくは鉄である。
【００６７】
本発明の磁性流体には必要に応じて染料を添加することができる。用いられる染料としては、いかなるものであってもよいが、例えば、アゾ色素、アントラキノン色素、ペリレン色素、メロシアニン色素、アゾメチン色素、フタロペリレン色素、インジゴ色素、アズレン色素、ジオキサジン色素、ポリチオフェン色素などが挙げられる。
【００６８】
上記実施形態においては、着色された磁性流体は文献（Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第１５９０頁、２００４年）記載の方法に従い合成した。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。
【図２】図１に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。
【図３】絞り１１３および絞りコントローラ１１３ｂの概略構成図である。
【図４】絞り１１３および絞りモータ１１３ａの概略構成図である。
【図５】第２実施形態のカメラに備えられた絞りおよび絞りコントローラの概略構成図である。
【符号の説明】
【００７０】
１００ デジタルカメラ
１５０ レリーズボタン
１０１ 撮影レンズ
１０２ 光学式ファインダ対物窓
１０３ 補助光発光部
１０４ 電源スイッチ
１０５ 絞りリング
１１０ 撮影光学系
１１１ ＣＣＤ
１１２ シャッタ
１１２ａ シャッタモータ
１１３ 絞り
１１３ａ 絞りモータ
１１３ｂ 絞りコントローラ
１１４ フォーカスレンズ
１１４ａ フォーカスモータ
１１５ ズームレンズ
１１５ａ ズームモータ
１２０ 信号処理部
１２０ａ アナログ処理（Ａ／Ｄ）部
１２０ｂ デジタル信号処理部
１２０ｃ モ−タドライバ
１２１ システムコントローラ
１２２ 画像信号処理部
１２３ 画像表示制御部
１２４ 画像圧縮部
１２５ メディアコントローラ
１２６ ＡＦ／ＡＥ演算部
１２７ キーコントローラ
１２８ バッファメモリ
１２９ 絞り演算部
１２００ バス
１２０１ 内部メモリ
１３０ 画像表示部
１４０ 外部記録媒体
１５０ レリーズスイッチ
１６０ 撮影モードスイッチ
１７０ ズームスイッチ
１８０ 絞り切替えスイッチ
２１０ 磁性流体
２２０ 非磁性流体
３００ 流体収容器
３１０ 壁部
３２０ 凸部
５００，５０１ 磁場発生部
４００ 予備タンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の光束を調節する絞り素子ユニット、および被写体光を結像して画像データを取得する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被写体を撮影する撮像装置に、撮影場所の明るさなどに応じて被写体光の光量を調節するための絞りやＮＤフィルタ等が備えられている。絞りには、予め孔が空けられた板を孔が光軸上にくるように配置して光束を絞るものや、複数の絞り羽で光軸を取り囲み、その取り囲んだ絞り孔の大きさを変化させることによって、絞り孔を通過する光の光量を制御するものなどがある。それらの中でも、複数の絞り羽を使った絞りは、絞り孔の大きさを複数段階に調整することができ、光量調整の自由度が高いという利点がある。
【０００３】
ところで、複数の絞り羽を使った絞りは、絞りを開放したときの絞り孔の形状が真円になるように設計されているものが多く、絞りを絞るにつれて複数の絞り羽の重なり部分が角張ってしまい、小絞りに設定したときには、絞り孔の形状が多角形に近い形状になってしまう。このような状態で撮影を行うと、例えば、ポートレート撮影などであえてぼかした写真を撮影する場合、ボケが多角形にはっきりと写ってしまって滑らかなぼかしにならなかったり、高輝度の被写体を撮影したときに、多角形の頂点の数に対応した数の光芒が現れてしまう。また、小絞り時における絞り孔の形状を真円に近づけようとすると、かなり多くの絞り羽を使用しなければならず、複雑な構造になってしまうという問題がある。
【０００４】
この点に関し、特許文献１には、絞り羽の形状を工夫することによって、少数の絞り羽のみで開放時と小絞り時のいずれも真円形状の絞り孔を形成するとともに、それ以外の開口時にも、真円に近い形状を形成する絞り装置について記載されている。
【特許文献１】特開２００２−９９０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された絞り装置でも、全ての開口時において真円形の絞り孔を形成することはできず、上述したような不具合を完全には回避することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、真円形の絞り孔を形成することができる絞り素子ユニット、および撮像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】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の絞り素子ユニットは、円形断面を有する、先細り形状の透明な丘部と、丘部を取り囲む壁部とを有し、それら丘部と壁部とに挟まれた内部空間に流体を収容する流体収容器と、
流体収容器の内部空間内に収容された、丘部の先細り形状の裾側に偏って丘部に沿って存在する不透明な磁性流体と、
磁性流体と共に流体収容器の内部空間内に収容された、磁性流体とは不混和で、丘部の途中に磁性流体との境界を生じた状態で丘部の先細り形状の先端側に偏って存在する透明な非磁性流体と、
境界の、丘部上における位置を移動させる磁場を、自力あるいは他力で発生させる磁場発生器と、
磁場発生器で発生される磁場を制御して、磁性流体と非磁性流体との境界位置を丘部に沿って変化させる制御部と、
流体収容器を光軸に沿う方向に、境界の位置変化に応じた距離だけ移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の絞り素子ユニットによると、磁場発生器によって磁場が印加されると、その磁場によって流体収容器内の磁性流体が引き寄せられ、磁性流体と非磁性流体との境界位置が流体収容器の丘部に沿って変化する。このとき、流体収容器を先細り形状の軸上から見ると、非磁性流体等で構成された透明部分が円形に存在し、その透明部分の外側を磁性流体によって光透過性が失われた不透明部分が取り囲んでおり、磁場発生器で磁場が印加されることによって、不透明部分の面積が増減して、透明部分が形成する円形の大きさが変化する。絞り素子ユニットに入射された光は、円形の透明部分は透過して、透明部分の外側の不透明部分で吸収されるため、本発明の絞り素子ユニットによると、光の光束を円形の絞り孔で調整することができる。
【０００９】
また、磁性流体と非磁性流体との境界の位置が変化すると、絞り素子ユニットの射出瞳の位置がずれてしまうが、移動機構によって、流体収容器が境界の位置変化に応じた距離だけ移動されるため、絞り素子ユニットの後段に設けられる撮像器などで精度良く光を受光することができる。
【００１０】
また、本発明の絞り素子ユニットにおいて、磁性流体が内部に収容されて流体収容器に繋がった、流体収容器内での境界の移動に伴って、流体収容器との間で磁性流体が自在に出入する予備収容器を備えたことが好ましい。
【００１１】
このような予備収容器が設けられることによって、磁性流体と非磁性流体との境界の位置が効率よく変化することとなる。
【００１２】
また、上記目的を達成する本発明の撮像装置は、円形断面を有する、先細り形状の透明な丘部と、丘部を取り囲む壁部とを有し、それら丘部と壁部とに挟まれた内部空間に流体を収容する流体収容器と、
流体収容器の内部空間内に収容された、丘部の先細り形状の裾側に偏って丘部に沿って存在する不透明な磁性流体と、
磁性流体と共に流体収容器の内部空間内に収容された、磁性流体とは不混和で、丘部の途中に磁性流体との境界を生じた状態で丘部の先細り形状の先端側に偏って存在する透明な非磁性流体と、
境界の、丘部上における位置を移動させる磁場を、自力あるいは他力で発生させる磁場発生器と、
磁場発生器で発生される磁場を制御して、磁性流体と非磁性流体との境界位置を丘部に沿って変化させる制御部と、
流体収容器を光軸に沿う方向に、境界の位置変化に応じた距離だけ移動させる移動機構と、
流体収容器を通ってきた被写体光が表面に結像されて、被写体光を表わす画像信号を生成する撮像器とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明にいう撮像器とは、光を受光して受光信号を生成する受光素子が複数配備されたＣＣＤや、ＣＭＯＳセンサなどを指す。
【００１４】
本発明の撮像装置によると、光の光束を円形の絞り孔で調整することができるため、光芒の発生を抑えたり、滑らかなぼかしを実現した撮影画像を得ることができる。
【００１５】
尚、本発明にいう撮像装置については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいう撮像装置には、上記の基本形態のみではなく、前述した絞り素子ユニットの各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【００１６】
また、本発明の撮像装置において、上記流体収容器よりも上流側に、被写体光を結像する光学素子を備え、
移動機構は、流体収容器を、磁性流体と非磁性流体との境界の位置が光学素子の焦点位置における射出瞳の位置に合うように移動させるものであることが好適である。
【００１７】
先細り形状の丘部に沿って磁性流体を移動させる場合、絞り孔の大きさを変化させようとすると磁性流体と非磁性流体との境界の位置が移動してしまうため、射出瞳の位置もずれてしまう。本発明における好適な形態の撮像装置によると、移動機構によって、磁性流体と非磁性流体との境界の位置が光学素子の焦点位置における射出瞳の位置に合うように移動されるため、絞り孔の大きさに関わらず撮像器上に精度よく光が集光されて、高画質な撮影画像を取得することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、真円形の絞り孔を形成することができる絞り素子ユニット、および撮像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】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、このデジタルカメラ１００の前面中央部には、撮影レンズ１０１と、回転させることによって、撮影レンズ１０１に内蔵された絞りの絞り値を調整する絞りリング１０５が備えられている。また、このデジタルカメラ１００の前面上部には、光学式ファインダ対物窓１０２および補助光発光部１０３が備えられている。さらに、このデジタルカメラ１００の上面には、スライド式の電源スイッチ１０４およびレリーズスイッチ１５０が備えられている。
【００２２】
図２は、図１に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。
【００２３】
図２に示すように、デジタルカメラ１００の内訳は、撮影光学系１１０と、信号処理部１２０とに分かれる。デジタルカメラ１００には、それらのほかにも、撮影した画像を表示させるための画像表示部１３０、撮影した画像信号を記録しておくための外部記録媒体１４０、撮影のための各種処理をデジタルカメラ１００に行なわせる、ズームスイッチ１７０、撮影モードスイッチ１６０、レリーズスイッチ１５０、および絞り１１３の絞り値を切り替える絞り切替スイッチ１８０が設けられている。
【００２４】
まず撮影光学系１１０の構成を、図２を参照して説明する。
【００２５】
デジタルカメラ１００では、図２の左方から被写体光が入射し、ズームレンズ１１５、およびフォーカスレンズ１１４を経て、被写体光の光量を調整する絞り１１３を通過した後、シャッタ１１２が開いている場合は、後段に配置されたＣＣＤ１１１上に結像する。本来、撮影光学系には複数のレンズが配備され、それら複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズがピント調節に大きく関与し、各レンズの相対位置が焦点距離に関与するが、この図２では、焦点距離の変化に係わるレンズをズームレンズ１１５として模式的に示しており、ピントの調節に係わるレンズをフォーカスレンズ１１４として模式的に示している。
【００２６】
ズームレンズ１１５、フォーカスレンズ１１４、絞り１１３、およびシャッタ１１２は、ズームモータ１１５ａ、フォーカスモータ１１４ａ、絞りモータ１１３ａと絞りコントローラ１１３ｂ、およびシャッタモータ１１２ａによりそれぞれ駆動され移動する。これらズームモータ１１５ａ、フォーカスモータ１１４ａ、絞りモータ１１３ａ、絞りコントローラ１１３ｂ、およびシャッタモータ１１２ａを作動させる指示は、信号処理部１２０中のデジタル信号処理部１２０ｂから直接に、あるいはモータドライバ１２０ｃを通じて伝達される。
【００２７】
ズームレンズ１１５は、ズームモータ１１５ａによって光軸に沿う方向に移動される。ズームレンズ１１５が、信号処理部１２０からの信号に応じた位置に移動されることによって、焦点距離が変化して撮影倍率が決定される。
【００２８】
フォーカスレンズ１１４は、ＴＴＬＡＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能を実現するためのレンズである。このＴＴＬＡＦ機能とは、光軸に沿う方向にフォーカスレンズを移動させながら、ＣＣＤ１１１で得られた画像信号のコントラストを信号処理部１２０のＡＦ／ＡＥ演算部１２６で検出し、そのコントラストのピークが得られるレンズ位置をピント位置として、フォーカスレンズ１１４をピント位置に調節するものである。このＴＴＬＡＦ機能によって、コントラストがピークになる被写体に自動的に焦点を合わせて撮影を行うことができる。
【００２９】
絞り１１３は、容器内に透明な非磁性流体と、不透明な磁性流体とが収容されて構成されている。撮影者によって図１の絞りリング１０５が回転されると、図２の絞り切替スイッチ１８０では、絞りリング１０５の移動位置に応じた絞り値が設定される。絞り値の情報は、移動距離算出部１２９に伝えられる。移動距離算出部１２９では、絞り切替スイッチ１８０から伝えられた絞り値に応じて、磁性流体に印加する磁場の大きさと、磁場に磁性流体が引き寄せられることによる、非磁性流体と磁性流体との境界位置の移動量を算出する。算出された磁場の大きさは、絞りコントローラ１１３ｂに伝えられ、境界位置の移動量は、モータドライバ１２０ｃを介して絞りモータ１１３ａに伝えられる。絞りコントローラ１１３ｂは、移動距離算出部１２９から伝えられた大きさの磁場を絞り１１３の容器に印加し、容器内に収容された非磁性流体と磁性流体との境界位置を移動させる。また、絞りモータ１１３ａは、移動距離算出部１２９から伝えられた境界位置の移動量に応じた距離だけ、容器を光軸に沿う方向に移動させる。これら絞り１１３、絞りモータ１１３ａ、および絞りコントローラ１１３ｂについては、後で詳しく説明する。
【００３０】
ズームレンズ１１５、フォーカスレンズ１１４、絞り１１３、およびシャッタ１１２を通過してきた被写体光はＣＣＤ１１１上で結像され、ＣＣＤ１１１において、被写体像を表わす画像信号が生成される。このＣＣＤ１１１は、本発明にいう撮像器の一例に相当する。
【００３１】
撮像光学系１１０は、以上のように構成されている。
【００３２】
続いて信号処理部１２０の構成を説明する。
【００３３】
ＣＣＤ１１１上に結像させた被写体像が画像信号としてアナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａに読み出され、このアナログ処理部（Ａ／Ｄ）１２０ａでアナログ信号がデジタル信号に変換されデジタル信号処理部１２０ｂへと供給される。デジタル信号処理部１２０ｂにはシステムコントローラ１２１が配備されており、そのシステムコントローラ１２１内の動作の手順を示したプログラムにしたがってデジタル信号処理部１２０ｂ内の信号処理が行なわれる。このシステムコントローラ１２１と、画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７、バッファメモリ１２８、および移動距離算出部１２９との間のデータの受け渡しはバス１２００を介して行なわれ、そのバス１２００を介してデータの受け渡しが行なわれるときのバッファとして内部メモリ１２０１が働いている。この内部メモリ１２０１に各部の処理プロセスの進行状況に応じて変数となるデータが随時書き込まれて、システムコントローラ１２１、および画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７、移動距離算出部１２９の各部では、そのデータを参照することにより適切な処理が行なわれる。つまり、システムコントローラ１２１からの指示がバス１２００を介して上記の各部に伝えられ、各部の処理プロセスが立ち上げられる。そして、その内部メモリ１２０１のデータがプロセスの進行状況に応じて書き換えられ、さらにシステムコントローラ１２１側で参照されて上記の各部の動作が管理される。言い換えれば、電源が投入され、システムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって各部のプロセスが立ち上げられる。たとえば、レリーズスイッチ１５０、ズームスイッチ、撮影モードスイッチ１６０、および絞り切替スイッチ１８０が操作されると、その操作されたという情報がキーコントローラ１２７を経由してシステムコントローラ１２１に伝えられ、その操作に応じた処理がシステムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって行われる。
【００３４】
レリーズ操作が行われると、ＣＣＤ１１１から読み出された画像データは、アナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａでアナログ信号からデジタル信号に変換され、このデジタル化された画像データがデジタル信号処理部１２０ｂ内のバッファメモリ１２８にいったん蓄えられる。このデジタル化された画像データのＲＧＢ信号が画像信号処理部１２２でＹＣ信号に変換され、さらに画像圧縮部１２４でＪＰＥＧ圧縮と呼ばれる圧縮が行なわれて画像信号が画像ファイルとなってメディアコントローラ１２５を介して外部記録媒体１４０に記録される。この画像ファイルとして記録された画像データは、画像表示制御部１２３を通じて画像表示部１３０において再生される。この処理の際、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６では、ピント調節のためにＲＧＢ信号から被写体距離ごとにコントラストを検出することが行なわれる。この検出結果に基づいて、フォーカスレンズ１１４によってピント調整が行われる。またＡＦ／ＡＥ演算部１２６ではＲＧＢ信号から輝度信号が抽出され、そこから被写界輝度が検出される。
【００３５】
デジタルカメラ１００は、基本的には以上のように構成されている。
【００３６】
以下では、絞りコントローラ１１３ｂによる絞り１１３の調整について詳しく説明する。
【００３７】
この図３中では、右側に絞り１１３の側面図、左側に絞り１１３の正面図が並べられている。
【００３８】
絞り１１３は、透明な流体収容器３００と、流体収容器３００の外側を取り囲む、電流の印加を受けて磁場を発生する磁場発生部５００と、流体収容器３００内に収容された、有色染料が添加された磁性流体２１０と透明な非磁性流体２２０とで形成されている。
【００３９】
流体収容器３００は、円錐形の凸部３２０と、その凸部３２０を取り囲む円筒形の壁部３１０と、壁部３１０を塞ぐ正面板３３０とを有しており、それら凸部３２０と壁部３１０と正面板３３０とに挟まれた内部空間に磁性流体２１０および非磁性流体２２０が収容されている。本実施形態では、凸部３２０の先端が前側（被写体光の入射側）にくるように流体収容器３００が配備されている。また、本実施形態においては、光透過性を有するプラスチック（例えば、ゼオノア：日本ゼオン社製の双環性脂肪族モノマーからなるプラスチックなど）で構成された流体収容器３００が適用されている。また、流体収容器３００の内部空間の内面は、凸部３２０が形成する円錐形の裾側（壁部３１０の裾側に近い内面、凸部３２０の裾側の表面）が親水性を有する親水性膜（例えば、ペルヒドロポリシラザンから調整されるＳｉＯ2膜）で覆われており、凸部３２０が形成する円錐形の先端側（壁部３１０の先端側に近い内面、凸部３２０の先端側の表面、正面板３３０の内部空間側の面）は、疎水性を有する疎水性膜（例えば、サイトップ：旭硝子社製などのフッ素系ポリマー）で覆われている。凸部３２０は、本発明にいう丘部の一例にあたり、壁部３１０は、本発明にいう壁部の一例に相当する。また、流体収容器３００は、本発明にいう流体収容器の一例にあたる。
【００４０】
上記のような流体収容器３００に、相互に不混和な磁性流体２１０と、非磁性流体２２０とが収容される。近年、イオン性液体を利用することで、液体状の磁性体が合成できることが報告されており（Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，第１５９０頁、２００４年発行）、本実施形態では、このようなイオン性液体を利用した水性の磁性流体２１０（例えば、塩化鉄酸イミダゾリウムなどのイオン性液体：屈折率１．５０）が用いられ、非磁性流体２２０としては油性の流体（例えば、炭化水素系化合物、さらに好ましくは、炭化水素系芳香族化合物。メシチレン：屈折率１．４９８、オルトキシレン：屈折率１．５０３など）が用いられる。この磁性流体２１０は、本発明にいう磁性流体の一例にあたり、非磁性流体２２０は、本発明にいう非磁性流体の一例に相当する。
【００４１】
磁性流体２１０は凸部３２０が形成する円錐形の先端側に設けられた疎水性膜と反撥し、非磁性流体２２０は円錐形の裾側に設けられた親水性膜と反撥することによって、磁場が印加されていない状態では、図３のパート（Ａ）に示すように、磁性流体２１０は円錐形の裾側に存在し、非磁性流体２２０は円錐形の先端側に存在する。
【００４２】
磁場発生部５００は、軸を揃えて並べられた複数（図３では４つ）のコイルで構成されており、それらのコイルそれぞれが壁部３１０に沿って流体収容器３００を取り囲んでいる。磁場発生部５００には、絞りコントローラ１１３ｂが接続されており、絞りコントローラ１１３ｂは、磁場発生部５００を構成する複数のコイルそれぞれに個別に電流を印加することによって、流体収容器３００への磁場の印加位置を、壁部３１０に沿って複数段階に調整することができる。磁場発生部５００は、本発明にいう磁場発生器の一例にあたり、絞りコントローラ１１３ｂは、本発明にいう制御部の一例に相当する。
【００４３】
以上のような構成を有する絞り１１３に、磁性流体２１０と非磁性流体２２０とが収容された予備タンク４００が備えられている。予備タンク４００は、絞り１１３の流体収容器３００と繋がっており、流体収容器３００との間で磁性流体２１０および非磁性流体２２０が自在に出入する。この予備タンク４００は、本発明にいう予備収容器の一例に相当する。
【００４４】
絞り１１３の絞り値は、以下のような手順で調整される。
【００４５】
撮影者が、図１の絞りリング１０５を回すと、図２の絞り切替スイッチ１８０では、絞りリング１０５の移動位置に応じた絞り値が設定される。絞り値の情報は、システムコントローラ１２１を介して絞りコントローラ１１３ｂに伝えられる。
【００４６】
例えば、絞り切替スイッチ１８０で絞り値が設定されなかったときには（すなわち、標準の絞り値で撮影する場合）、流体収容器３００の内面に塗布された親水性膜および疎水性膜との反撥によって、磁性流体２１０と非磁性流体２２０が、凸部３２０の円錐形の中ほどの位置に境界を保って安定する（図３のパート（Ａ）参照）。このとき、絞り１１３を前側（被写体光の入射側）から見ると、図３のパート（Ａ）の左図に示すように、非磁性流体２２０を磁性流体２１０が取り囲んでおり、それら非磁性流体２２０と磁性流体２１０との境界が、凸部３２０の、境界位置における断面の円形を有している。絞り１１３に光を入射すると、その光は非磁性流体２２０は透過し、磁性流体２１０では吸収されることによって、光の光束が非磁性流体２２０と磁性流体２１０との境界の円形の大きさに合わせて調整される。
【００４７】
また、絞り切替スイッチ１８０によって、標準の絞り値よりも小さい絞り値が設定されたとすると、絞りコントローラ１１３ｂによって、磁場発生部５００の前側（被写体光の入射側）のコイルそれぞれに電流が印加される。この例では、磁場発生部５００の前側の２つのコイルそれぞれに電流が印加され、それら２つのコイルでは磁場が発生し、発生した磁場が流体収容器３００に印加される。その結果、流体収容器３００内に収容された磁性流体２１０が磁場発生部５００で印加された磁場に引き付けられ、磁性流体２１０と非磁性流体２２０との境界位置が、凸部３２０に沿って前方に移動する（図３のパート（Ｂ）参照）。このとき、絞り１１３を前側（被写体光の入射側）から見ると、図３のパート（Ｂ）の左図に示すように、非磁性流体２２０と磁性流体２１０との境界の円形が、図３のパート（Ａ）に示す境界の円形よりも小さくなっている。この状態では、図３のパート（Ａ）に示す状態よりも、絞り１１３によって多くの光量が減衰される。
【００４８】
このように、本実施形態の絞り１１３によると、簡易な構成で円形の絞りを実現することができる。
【００４９】
ここで、各種レンズ、絞り、およびＣＣＤの配置位置は、レンズに入射された光が効率良くＣＣＤ上に集光されるように予め設計されている。絞りの前段にレンズが配置される場合、絞りがレンズの焦点距離に応じた射出瞳の位置に配置され、ＣＣＤがレンズの焦点距離上に配置されることが好ましい。
【００５０】
本実施形態の絞り１１３では、絞り値を変えると非磁性流体２２０と磁性流体２１０との境界の位置も変化してしまうが、その境界位置の移動量に応じて絞り１１３が移動され、上述した各種レンズ、絞り、およびＣＣＤの好ましい配置関係が維持される。
【００５１】
図４は、絞り１１３および絞りモータ１１３ａの概略構成図である。
【００５２】
絞り１１３の流体収容器３００には、光軸に沿う方向に延びるレール５２０と、そのレール５２０上における流体収容器３００の位置を検出する位置センサ５１０が取り付けられている。移動距離算出部１２９では、磁場を印加したことによる磁性流体２１０と非磁性流体２２０との境界位置の、図４に示す好ましい射出瞳の位置Ｏからの移動量が算出され、その移動量がモータドライバ２１０ｃを介して絞りモータ１１３ａに伝えられる。絞りモータ１１３ａは、流体収容器３００をレール５２０に沿って移動させ、位置センサ５１０によって流体収容器３００が伝えられた移動量だけ移動したことが検出されると、駆動を停止する。
【００５３】
例えば、磁性流体２１０と非磁性流体２２０との境界が位置Ｒ0に形成されるときには、この位置Ｒ0に、従来の絞り羽式の絞りなどが配置されていることと等しい。このとき、絞りの位置Ｒ0は、好ましい射出瞳の位置Ｏ上にあるため、流体収容器３００は移動されない。また、磁性流体２１０と非磁性流体２２０との境界が基準位置Ｏから後側（被写体光の出射側）にずれた位置Ｒ1に形成されたときには、そのずれ量だけ流体収容器３００前側に移動されて、境界位置が基準位置Ｏに合わせられる。
【００５４】
このように、本実施形態のカメラ１００によると、絞りの位置が好ましい射出瞳の位置に配置されるため、レンズを通ってきた光がＣＣＤに効率良く集光され、高画質な撮影画像を得ることができる。
【００５５】
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。第１実施形態と第２実施形態とでは、絞りと絞りコントローラ以外はほぼ同じ構成を有するため、以下では、第１実施形態との共通要素については同じ符号を付して説明を省略し、第１実施形態との相違点のみ説明する。
【００５６】
図５は、本実施形態のカメラに備えられた絞りおよび絞りコントローラの概略構成図である。図５の左側には、本実施形態の絞りを前側（被写体光の入射側）から見た図が示されており、図５の中央には、本実施形態の絞りおよび絞りコントローラの側面図が示されており、図５の右側には、本実施形態の絞りコントローラを後側から見た図が示されている。
【００５７】
本実施形態においても、図３に示す第１実施形態と同様の流体収容器３００が用いられている。また、本実施形態では、図５の右に示すように、複数の透明なコイルが軸を揃えて、かつ流体収容器３００の内面に凸部３２０に沿って配置された磁場発生部５０１が備えられており、それらコイルと流体収容器３００内の流体とを絶縁する透明な絶縁膜（例えば、ポリイミド膜など）が塗布されている。
【００５８】
流体収容器３００の、凸部３２０に沿った内面全体には親水性膜が塗布されており、壁部３１０に沿った内面全体には疎水性膜が塗布されている。このような流体収容器３００に親水性の磁性流体２１０と親油性の非磁性流体２２０とを収容すると、磁性流体２１０は壁部３１０に沿った内面の疎水性膜と反撥し、非磁性流体２２０は凸部３２０に沿った内面の親水性膜と反撥することによって、磁性流体２１０が凸部３２０を膜状に覆い、その磁性流体２１０を非磁性流体２２０が取り囲む。その結果、流体収容器３００に磁場が印加されていない状態では、絞りが小絞りに設定される。
【００５９】
例えば、絞りコントローラ１１３ｂによって、磁場発生部５０１を構成する複数のコイルのうち、外側の複数本のコイルに電流が印加されると、電流が印加されたコイルから磁場が発生する。その結果、流体収容器３００には、凸部３２０の裾側に磁場が印加され、磁性流体２１０が磁場に引き付けられて凸部３２０に沿って裾側に移動する。
【００６０】
この状態で、絞りを前側から見ると、図５の左側に示すように、透明な非磁性流体２２０と、不透明な磁性流体２１０との境界が、凸部３２０の、境界位置における断面の円形を有している。
【００６１】
このように、磁性流体２１０を凸部３２０に沿って膜状に収容することによっても、円形の絞りを実現することができる。
【００６２】
ここで、上記では、本発明にいう磁性流体および非磁性流体の一例として、磁性液体および非磁性液体が示されているが、本発明にいう磁性流体および非磁性流体は、ゾルなどであってもよい。
【００６３】
また、上記では、本発明にいう磁場発生器の一例として、電流の印加を受けて磁場を発生するコイルが示されているが、本発明にいう磁場発生器は、自力で磁場を発生する永久磁石であってもよい。この場合、磁性流体の移動は、永久磁石自体の移動によって実現される。
【００６４】
また、上記では、本発明にいう流体収容器の一例として、円錐形状の丘部を有する流体収容器が示されているが、本発明にいう流体収容器は、例えば、大きさが異なる複数の円柱が、同軸上に大きさ順に並べられた丘部を有する流体収容器などであってもよい。
【００６５】
続いて、本発明を構成する各構成部分において採用可能な種々の形態について付記する。
【００６６】
本発明に用いられる磁性流体とは、いかなるものであってもよいが、好ましくはイオン性液体である。イオン性液体とは、カチオン性化合物とアニオン性化合物とからなるイオン性化合物であり、かつ、液体であるものを意味する。イオン性液体は、通常の溶媒が蒸気圧を応じた揮発性化合物であるのに対し、蒸気圧がない揮発しない液体として、機能性材料の溶媒として応用が期待されているものである。本発明に用いられるイオン性液体としては、いかなるものであってもよいが、好ましくは、カチオン性化合物としてはイミダゾリウム塩化合物、ピリジニウム塩化合物、アンモニウム塩化合物、ホスホニウム塩化合物などが挙げられる。具体的には、１−エチルー３−メチルイミダゾリウム、１−n-ブチルー３−メチルイミダゾリウム、１−エチルー３−エチルイミダゾリウムなどが挙げられる。好ましくは、イミダゾリウム塩化合物である。さらに好ましくは、１−エチルー３−メチルイミダゾリウム塩化合物、１−n-ブチルー３−メチルイミダゾリウム塩化合物である。アニオン性化合物としては、磁性を発現する元素を含有することが好ましく、磁性を発現する元素としては鉄、コバルト、ニッケルが挙げられる。特に好ましくは鉄である。
【００６７】
本発明の磁性流体には必要に応じて染料を添加することができる。用いられる染料としては、いかなるものであってもよいが、例えば、アゾ色素、アントラキノン色素、ペリレン色素、メロシアニン色素、アゾメチン色素、フタロペリレン色素、インジゴ色素、アズレン色素、ジオキサジン色素、ポリチオフェン色素などが挙げられる。
【００６８】
上記実施形態においては、着色された磁性流体は文献（Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第１５９０頁、２００４年）記載の方法に従い合成した。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。
【図２】図１に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。
【図３】絞り１１３および絞りコントローラ１１３ｂの概略構成図である。
【図４】絞り１１３および絞りモータ１１３ａの概略構成図である。
【図５】第２実施形態のカメラに備えられた絞りおよび絞りコントローラの概略構成図である。
【符号の説明】
【００７０】
１００ デジタルカメラ
１５０ レリーズボタン
１０１ 撮影レンズ
１０２ 光学式ファインダ対物窓
１０３ 補助光発光部
１０４ 電源スイッチ
１０５ 絞りリング
１１０ 撮影光学系
１１１ ＣＣＤ
１１２ シャッタ
１１２ａ シャッタモータ
１１３ 絞り
１１３ａ 絞りモータ
１１３ｂ 絞りコントローラ
１１４ フォーカスレンズ
１１４ａ フォーカスモータ
１１５ ズームレンズ
１１５ａ ズームモータ
１２０ 信号処理部
１２０ａ アナログ処理（Ａ／Ｄ）部
１２０ｂ デジタル信号処理部
１２０ｃ モ−タドライバ
１２１ システムコントローラ
１２２ 画像信号処理部
１２３ 画像表示制御部
１２４ 画像圧縮部
１２５ メディアコントローラ
１２６ ＡＦ／ＡＥ演算部
１２７ キーコントローラ
１２８ バッファメモリ
１２９ 絞り演算部
１２００ バス
１２０１ 内部メモリ
１３０ 画像表示部
１４０ 外部記録媒体
１５０ レリーズスイッチ
１６０ 撮影モードスイッチ
１７０ ズームスイッチ
１８０ 絞り切替えスイッチ
２１０ 磁性流体
２２０ 非磁性流体
３００ 流体収容器
３１０ 壁部
３２０ 凸部
５００，５０１ 磁場発生部
４００ 予備タンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形断面を有する、先細り形状の透明な丘部と、該丘部を取り囲む壁部とを有し、それら丘部と壁部とに挟まれた内部空間に流体を収容する流体収容器と、
前記流体収容器の内部空間内に収容された、前記丘部の先細り形状の裾側に偏って該丘部に沿って存在する不透明な磁性流体と、
前記磁性流体と共に前記流体収容器の内部空間内に収容された、該磁性流体とは不混和で、前記丘部の途中に該磁性流体との境界を生じた状態で該丘部の先細り形状の先端側に偏って存在する透明な非磁性流体と、
前記境界の、前記丘部上における位置を移動させる磁場を、自力あるいは他力で発生させる磁場発生器と、
前記磁場発生器で発生される磁場を制御して、前記磁性流体と前記非磁性流体との境界位置を該丘部に沿って変化させる制御部と、
前記流体収容器を前記光軸に沿う方向に、前記境界の位置変化に応じた距離だけ移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする絞り素子ユニット。
【請求項２】
前記磁性流体が内部に収容されて前記流体収容器に繋がった、該流体収容器内での前記境界の移動に伴って、該流体収容器との間で該磁性流体が自在に出入する予備収容器を備えたことを特徴とする請求項１記載の絞り素子ユニット。
【請求項３】
円形断面を有する、先細り形状の透明な丘部と、該丘部を取り囲む壁部とを有し、それら丘部と壁部とに挟まれた内部空間に流体を収容する流体収容器と、
前記流体収容器の内部空間内に収容された、前記丘部の先細り形状の裾側に偏って該丘部に沿って存在する不透明な磁性流体と、
前記磁性流体と共に前記流体収容器の内部空間内に収容された、該磁性流体とは不混和で、前記丘部の途中に該磁性流体との境界を生じた状態で該丘部の先細り形状の先端側に偏って存在する透明な非磁性流体と、
前記境界の、前記丘部上における位置を移動させる磁場を、自力あるいは他力で発生させる磁場発生器と、
前記磁場発生器で発生される磁場を制御して、前記磁性流体と前記非磁性流体との境界位置を該丘部に沿って変化させる制御部と、
前記流体収容器を前記光軸に沿う方向に、前記境界の位置変化に応じた距離だけ移動させる移動機構と、
前記流体収容器を通ってきた被写体光が表面に結像されて、該被写体光を表わす画像信号を生成する撮像器とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記流体収容器よりも上流側に、被写体光を結像する光学素子を備え、
前記移動機構は、前記流体収容器を、前記磁性流体と前記非磁性流体との境界の位置が前記光学素子の焦点位置における射出瞳の位置に合うように移動させるものであることを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項１】
円形断面を有する、先細り形状の透明な丘部と、該丘部を取り囲む壁部とを有し、それら丘部と壁部とに挟まれた内部空間に流体を収容する流体収容器と、
前記流体収容器の内部空間内に収容された、前記丘部の先細り形状の裾側に偏って該丘部に沿って存在する不透明な磁性流体と、
前記磁性流体と共に前記流体収容器の内部空間内に収容された、該磁性流体とは不混和で、前記丘部の途中に該磁性流体との境界を生じた状態で該丘部の先細り形状の先端側に偏って存在する透明な非磁性流体と、
前記境界の、前記丘部上における位置を移動させる磁場を、自力あるいは他力で発生させる磁場発生器と、
前記磁場発生器で発生される磁場を制御して、前記磁性流体と前記非磁性流体との境界位置を該丘部に沿って変化させる制御部と、
前記流体収容器を前記光軸に沿う方向に、前記境界の位置変化に応じた距離だけ移動させる移動機構とを備えたことを特徴とする絞り素子ユニット。
【請求項２】
前記磁性流体が内部に収容されて前記流体収容器に繋がった、該流体収容器内での前記境界の移動に伴って、該流体収容器との間で該磁性流体が自在に出入する予備収容器を備えたことを特徴とする請求項１記載の絞り素子ユニット。
【請求項３】
円形断面を有する、先細り形状の透明な丘部と、該丘部を取り囲む壁部とを有し、それら丘部と壁部とに挟まれた内部空間に流体を収容する流体収容器と、
前記流体収容器の内部空間内に収容された、前記丘部の先細り形状の裾側に偏って該丘部に沿って存在する不透明な磁性流体と、
前記磁性流体と共に前記流体収容器の内部空間内に収容された、該磁性流体とは不混和で、前記丘部の途中に該磁性流体との境界を生じた状態で該丘部の先細り形状の先端側に偏って存在する透明な非磁性流体と、
前記境界の、前記丘部上における位置を移動させる磁場を、自力あるいは他力で発生させる磁場発生器と、
前記磁場発生器で発生される磁場を制御して、前記磁性流体と前記非磁性流体との境界位置を該丘部に沿って変化させる制御部と、
前記流体収容器を前記光軸に沿う方向に、前記境界の位置変化に応じた距離だけ移動させる移動機構と、
前記流体収容器を通ってきた被写体光が表面に結像されて、該被写体光を表わす画像信号を生成する撮像器とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記流体収容器よりも上流側に、被写体光を結像する光学素子を備え、
前記移動機構は、前記流体収容器を、前記磁性流体と前記非磁性流体との境界の位置が前記光学素子の焦点位置における射出瞳の位置に合うように移動させるものであることを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２４３０８３（Ｐ２００６−２４３０８３Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５５２４６（Ｐ２００５−５５２４６）
【出願日】平成１７年３月１日（２００５．３．１）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【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１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１日（２００５．３．１）
【出願人】（０００００５２０１）富士写真フイルム株式会社 (7,609)
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
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