JP2003131189A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JP2003131189A JP2003131189A JP2001326616A JP2001326616A JP2003131189A JP 2003131189 A JP2003131189 A JP 2003131189A JP 2001326616 A JP2001326616 A JP 2001326616A JP 2001326616 A JP2001326616 A JP 2001326616A JP 2003131189 A JP2003131189 A JP 2003131189A
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Abstract
て、2色性GH液晶からなる電気調光素子を搭載したビ
デオカメラのホワイトバランス調整を可能にする。 【解決手段】 このビデオカメラの撮影光学系1は、レ
ンズ第1群L1、レンズ第2群L2、レンズ第3群L
3、レンズ第4群L4、固体撮像素子2、ローパスフィ
ルタ3、フィルタ4、モータ5、アイリス羽根6および
電気駆動アイリスシステム7などから構成される。フィ
ルタ4は、IRカットフィルタ4aと、この赤外光カッ
トフィルタ4a上にIRカットコートを積層させたIR
カットコート層4bとから構成される。IRカットフィ
ルタ4aは、従来、メカアイリスシステムを搭載したビ
デオカメラに用いられているフィルタである。IRカッ
トコート層4bは、630±50nm半値の赤外光カッ
ト機能を有するIRカットコートを、16層積層させる
ことにより形成される。
Description
し、特に、固体撮像素子に入射する光の光量を電気調光
素子により調整するようにした撮像装置に関する。
メラなどの電子カメラの画像を高解像にするとともに、
サイズを小型化する要求が高まっている。この要求に答
えるべく、電子カメラの固体撮像素子として高密度CC
D(Charge Coupled Device(電荷結合素子))を搭載
するとともに、電子カメラに搭載されるレンズを小型化
するなどして、電子カメラの光学系を縮小化することが
提案されている。
子カメラの光学系を小型化すると、回折現象による画質
劣化が益々顕著になってしまう。これは、光学系を縮小
化することにより、開口部の開口面積が狭くなるためで
ある。
的なサイズの制約により小型化の限界に直面してしま
う。これは、従来の電子カメラにおいては、固体撮像素
子に入射する光量を調整するアイリスシステムとして、
モーターにより複数の絞り羽を機械的に駆動し、開口部
の開口面積を調整するアイリスシステム(以下、メカア
イリスシステム)が用いられているためである。
に、メカアイリスシステムに代えて、液晶やEC(エレ
クトロクロミック)などの電気化学材料からなる電気調
光素子を用いて、固体撮像素子に入射する光量を調整す
るアイリスシステム(以下、電気駆動アイリスシステム
と称する)が提案されている(特開平7―20529お
よび特開平11−326894参照)。
気駆動アイリスシステムを搭載した電子カメラでは、−
20℃〜80℃という使用温度条件において、ホワイト
バランス調整可能であることが要求されるが、従来の電
気駆動アイリスシステムを搭載した電子カメラでは、こ
の要求を満たすことが十分でなかった。
−20℃〜80℃という使用温度条件において、電気駆
動アイリスシステムを搭載した、ホワイトバランス調整
可能な撮像装置を提供することにある。
めに、請求項1の発明は、固体撮像素子に入射する光量
を、少なくとも染料系色素を含んだ液晶からなる電気調
光素子により調整する撮像装置において、固体撮像素子
に入射する光の光路内に、固体撮像素子に入射する光の
少なくとも近赤外領域を除去する除去手段を備えること
を特徴とする撮像装置に関する。
置によれば、固体撮像素子に入射する光の光路内に、固
体撮像素子に入射する光の少なくとも近赤外領域を除去
する除去手段が備えられているため、−20℃〜80℃
という使用環境温度において、固体撮像素子に入射する
光の可視域帯の光強度を一定にすることができる。
いて説明する。本発明者は、従来技術が有する上述の課
題を解決すべく、鋭意検討を行った。以下にその概要を
説明する。
スシステムを搭載したビデオカメラにおいて、−20℃
〜80℃という使用温度条件で、ホワイトバランス調整
を行うことができないのは、−20℃〜80℃という使
用温度条件で、同じ物性値を示す電気化学材料が電気調
光素子の材料として用いられていなかったためである。
アイリスシステムを搭載したビデオカメラにおいて、−
20℃〜80℃という使用温度条件で、ホワイトバラン
ス調整を行うことができないのは、液晶やECなどの電
気調光素子の材料全てを一括りにして、ホワイトバラン
ス調整方法の検討を行っているためでもある(特開平6
−105219および特開平6−148593参照)。
すなわち、本発明者の知見によれば、電気調光素子に用
いられている材料毎に物性が異なるのだから、全ての材
料に対応可能なホワイトバランス調整方法を見出すこと
は困難であり、電気調光素子に用いられる材料毎にホワ
イトバランス調整方法を検討する必要がある。
0℃という使用温度条件において同じ物性値を示す電気
化学材料を見出すべく、液晶およびECなどの電気化学
材料に対して検討を行った。その結果、本発明者は、液
晶に色素をブレンドした2色性ゲストホスト液晶(2色
性GH(Guest Host)液晶)を、電気調光素子の電気化
学材料として用いるのが好ましいことを想起するに至っ
た。
光素子を搭載したビデオカメラのホワイトバランス調整
方法について鋭意検討を行った。これは、本発明者の知
見によれば、2色性GH液晶からなる電気調光素子を搭
載したビデオカメラのホワイトバランス調整方法は、未
だ明らかにされていないためである。
ホワイトバランス調整をとるために、2色性GH液晶に
求められるスペックは、400nm〜700nmの可視
域帯において分光が安定していることである。具体的に
は、400nm〜700nmにおける各波長の分光が印
加電圧によらず、±5%以内であることである。
光特性について実験により鋭意検討を行った。その結
果、2色性GH液晶では、400nm〜630nmでは
分光がほぼ一定であるのに対し、630nm〜700n
mの近赤外領域では分光が浮くという性質を解明するに
至った。また、この分光の浮きは、2色性GH液晶に印
可する印可電圧を高めるほど激しくなるという性質を解
明するに至った。
者は、ビデオカメラに搭載された固体撮像素子に入射す
る光の近赤外領域(630nm〜700nm)における
分光の浮きを抑えれば、−20℃〜80℃という使用温
度条件においてビデオカメラのホワイトバランスを調整
できることを想起するに至った。
たものである。以下に、この発明の一実施形態について
図面を参照しながら説明する。
オカメラの撮影光学系1の概略構成を示すブロック図で
ある。このビデオカメラの撮影光学系1は、図1に示す
ように、レンズ第1群L1、レンズ第2群L2、レンズ
第3群L3、レンズ第4群L4、固体撮像素子2、ロー
パスフィルタ3、フィルタ4、モータ5、アイリス羽根
6および電気調光素子7などから構成される。
は、固定レンズである。レンズ第2群L2は、ズーム用
レンズである。レンズ第4群は、フォーカス用レンズで
ある。
号に変換し、図示を省略した信号処理部に供給する。こ
の固体撮像素子2は、例えば、CCDなどである。
縞模様の像などを撮影した場合に生じる偽信号(モワ
レ)を抑制するためのものであり、例えば、人工水晶か
ら構成される。
光の赤外域をカットするとともに、近赤外域(630n
m〜700nm)の分光の浮きを抑え、可視域帯(40
0nm〜700nm)の光強度を一様にするためのもの
である。このフィルタ4は、赤外光カットフィルタ(以
下、IRカットフィルタ)4aと、このIRカットフィ
ルタ4a上にIRカットコートを積層させて形成された
IRカットコート層4bとから構成される。ここで、I
Rカットコート層4bは、例えば、IRカットフィルタ
4aの被写体側の面およびIRフィルタ4aの固体撮像
素子2側の面の少なくとも一方に形成され、この発明の
一実施形態においてはIRカットフィルタ4aの被写体
側の面に形成される。
うな透過率を有するフィルタである。このIRカットフ
ィルタ4aは、従来、メカアイリスシステムを搭載した
ビデオカメラに用いられているフィルタであり、このフ
ィルタを搭載することにより、CCDなどの固体撮像素
子2が赤外光を感知し、輝度再現性や色再現性などに大
きな誤差を生じることを防ぐことができる。ここで、I
Rカットフィルタ4aの厚さは、0.8mm〜1.2m
mの範囲から選ばれる。
カット機能(以下、IRカット機能)を有するコート層
である。このIRカットコート層4bは、650±10
nm半値、好適には630±50nm半値のIRカット
機能を有するIRカットコートを、所定層、この発明の
一実施形態においては、16層積層させることにより形
成される。ここで、IRカットコートの厚さは、数百
Å、すなわち、0.1μm〜1μmから選ばれる。
ットコートをIRカットフィルタ4a上に積層させるこ
とにより、固体撮像素子2に入射する光の近赤外領域
(630nm〜700nm)の分光の浮きを抑える例に
ついて示すが、これ以外の手段により、固体撮像素子2
に入射する光の近赤外領域(630nm〜700nm)
の分光の浮きを抑えるようにしてもかまわない。例え
ば、650±10nm半値、好適には630±50nm
半値の赤外光カットフィルタなどを、上述したIRカッ
トフィルタ4aに貼り合わせることにより、固体撮像素
子2に入射する光の近赤外領域(630nm〜700n
m)の分光の浮きを抑えるようにしてもかまわない。
IRカットフィルタ4a上にIRカットコートを施す例
について示すが、IRカットコートを施す場所は、これ
に限られるものではない。例えば、電気調光素子7の被
写体側の面、電気調光素子7の固体撮像素子2側の面、
ローパスフィルタ3の被写体側の面、ローパスフィルタ
3の固体撮像素子2側の面、IRカットフィルタ4aの
被写体側の面、IRカットフィルタ4aの固体撮像素子
2側の面、レンズ第1群L1の被写体側の面、レンズ第
1群L1の固体撮像素子2側の面、レンズ第2群L2の
被写体側の面、レンズ第2群L2の固体撮像素子2側の
面、レンズ第3群L3の被写体側の面、レンズ第3群L
3の固体撮像素子2側の面、レンズ第4群L4の被写体
側の面およびレンズ第4群L4の固体撮像素子2側の面
のうちの少なくとも一箇所に、IRカットコートを施す
ようにしてもかまわない。
給された制御信号に基づき、レンズ第4群L4を移動す
る。アイリス羽根6は、固体撮像素子2に入射する光量
を調整するためのものであり、図示を省略したモータに
より駆動される。
する光量を調整するためのものである。この電気調光素
子7は、少なくとも染料系色素を含んだ液晶からなる電
気調光素子であり、この発明の一実施形態においては、
2色性GH液晶からなる電気調光素子である。
られている2色性GH液晶の分光特性を示すグラフであ
る。なお、図3に示した分光特性は、540nmにおい
て規格化されている。2色性GH液晶の分光は、図3に
示すように、400nm〜630nm領域では、分光が
ほぼ一定であるのに対し、630nm〜700nmの近
赤外領域では、分光が浮く。また、この分光の浮きは、
2色性GH液晶に印可する印可電圧を高めるほど激しく
なる。上述したフィルタ4を、ビデオカメラに搭載する
ことにより、固体撮像素子2に入射する光の近赤外領域
(630nm〜700nm)における分光の浮きを抑
え、可視域帯(400nm〜700nm)の光強度をほ
ぼ一様にすることができる。すなわち、フィルタ4をビ
デオカメラに搭載することにより、電気調光素子7を搭
載したビデオカメラのホワイトバランス調整を行うこと
ができる。
カメラのホワイトバランス調整の評価を、ベクトルスコ
ープ(Vector Scope)を用いて行った。具体的には、0
v、±2.3v、±3v、±5vの矩形波を電気調光素
子7に印可し、それぞれの印可電圧に対するベクトルス
コープ画面を観測することにより、ホワイトバランス調
整の評価を行った。なお、ベクトルスコープ画面を観測
している際のビデオカメラの撮影対象は、全白モニタで
ある。
る。ここで、図4を用いて、この発明の一実施形態にお
ける、ベクトルスコープを用いたホワイトバランス調整
の評価方法について説明する。画面中心に位置するの
が、ホワイトバランス点である。このホワイトバランス
点が、上述した各印可電圧において、ベクトルスコープ
画面の中心近傍に位置していれば、0v〜±5vの範囲
内で印可電圧によらず、固体撮像素子2に入射する光の
可視域帯(400nm〜700nm)の分光が安定して
いることを示す。すなわち、0v〜±5vの範囲内で印
可電圧によらず、ビデオカメラのホワイトバランスがと
れていることを示す。一方、このホワイトバランス点
が、上述した各印可電圧において、ベクトルスコープ画
面の中心近傍に位置していない場合には、印可電圧0v
〜±5vの範囲内で、固体撮像素子2に入射する光の可
視域帯(400nm〜700nm)の分光が安定してい
ないことを示す。すなわち、印可電圧0v〜±5vの範
囲内で、ビデオカメラのホワイトバランスがとれていな
いことを示す。
ープ画面の中心点からホワイトバランス点までの距離を
測定することにより、0v〜±5vの範囲内で印可電圧
によらず、固体撮像素子2に入射する光の可視域帯(4
00nm〜700nm)の分光が安定しているか否かを
定量的に評価することができる。すなわち、ビデオカメ
ラのホワイトバランスがとれているか否かを定量的に評
価できる。本発明者の知見によれば、この発明の一実施
形態によるビデオカメラでは、中心点からホワイトバラ
ンス点までの距離が、1mm以内であれば、可視域帯
(400nm〜700nm)で各波長の分光は、±5%
以内である。なお、本実験に用いたベクトルスコープで
は、中心点から最外点までの長さ(バースト長と称す
る)は、38mmである。
に、0v、±2.3v、±3v、±5vの矩形波を印可
した場合のベクトルスコープ画面を、それぞれ、図5
A、5B、5C、5Dに示す。
に、0vの矩形波を印可した場合のベクトルスコープ画
面を示す。ホワイトバランス点は、ベクトルスコープ画
面のほぼ中央に、具体的には中心点から1mm以内に位
置している。したがって、ビデオカメラの電気調光素子
7に、0vの矩形波を印可した場合に、固体撮像素子2
に入射する光の可視域帯(400nm〜700nm)
を、安定させることができる。すなわち、ビデオカメラ
の電気調光素子7に、0vの矩形波を印可した場合に、
ビデオカメラのホワイトバランスをとることができる。
に、±2.3vの矩形波を印可した場合のベクトルスコ
ープ画面を示す。ホワイトバランス点は、ベクトルスコ
ープ画面のほぼ中央に、具体的には中心点から1mm以
内に位置している。したがって、ビデオカメラの電気調
光素子7に、±2.3vの矩形波を印可した場合に、固
体撮像素子2に入射する光の可視域帯(400nm〜7
00nm)を、安定させることができる。すなわち、ビ
デオカメラの電気調光素子7に、±2.3vの矩形波を
印可した場合に、ビデオカメラのホワイトバランスをと
ることができる。
に、±3vの矩形波を印可した場合のベクトルスコープ
画面を示す。ホワイトバランス点は、ベクトルスコープ
画面のほぼ中央に、具体的には中心点から1mm以内に
位置している。したがって、ビデオカメラの電気調光素
子7に、±3vの矩形波を印可した場合に、固体撮像素
子2に入射する光の可視域帯(400nm〜700n
m)を、安定させることができる。すなわち、ビデオカ
メラの電気調光素子7に、±3vの矩形波を印可した場
合に、ビデオカメラのホワイトバランスをとることがで
きる。
に、±5vの矩形波を印可した場合のベクトルスコープ
画面を示す。ホワイトバランス点は、ベクトルスコープ
画面のほぼ中央に、具体的には中心点から1mm以内に
位置している。したがって、ビデオカメラの電気調光素
子7に、±5vの矩形波を印可した場合に、固体撮像素
子2に入射する光の可視域帯(400nm〜700n
m)を、安定させることができる。すなわち、ビデオカ
メラの電気調光素子7に、±5vの矩形波を印可した場
合に、ビデオカメラのホワイトバランスをとることがで
きる。
いて、固体撮像素子2に入射する光の可視域帯(400
nm〜700nm)を、安定させることができる。具体
的には、0v〜±5vの範囲において、各波長の分光
を、印可電圧によらず、±5%以内にすることができ
る。すなわち、0v〜±5vの範囲において、印可電圧
によらず、ビデオカメラのホワイトバランスをとること
ができる。
態によれば、固体撮像素子2に入射する光の光路内に、
IRカットフィルタ4aと、このIRカットフィルタ4
a上にIRカットコートを積層させて形成されたIRカ
ットコート層4bとからなるフィルタ4が備えられてい
るため、400nm〜700nmの可視域帯において分
光を安定させることができる。具体的には、400nm
〜700nmの可視域帯における各波長の分光を、0v
〜±5vの範囲において、電気調光素子7の印可電圧に
よらず、±5%以内に抑えることができる。よって、0
v〜±5vの範囲において、印可電圧によらず、ビデオ
カメラのホワイトバランスをとることができる。
す。上述したこの発明の一実施形態においては、IRカ
ットフィルタ4a上にIRカットコートを積層する例に
ついて示したが、この発明の他の実施形態においては、
IRカットフィルタ4aを除去し、IRカットコートを
ローパスフィルタ3上に積層する。具体的には、650
±10nm半値、好適には630±50nm半値の赤外
光カット機能を有するIRカットコートを、所定層、こ
の発明の他の実施形態においては、48層から52層、
ローパスフィルタ4上に積層する。ここで、IRカット
コートは、例えば、ローパスフィルタ3の被写体側の面
およびローパスフィルタ3の固体撮像素子2側の面の少
なくとも一方に形成され、この発明の他の実施形態にお
いてはローパスフィルタ3の被写体側の面に形成され
る。
カットコートをローパスフィルタ3に施すことにより、
固体撮像装置2に入射する光の近赤外領域を抑える例に
ついて示すが、これ以外の手段により、固体撮像素子2
に入射する光の近赤外領域(630nm〜700nm)
の分光の浮きを抑えるようにしてもかまわない。例え
ば、650±10nm半値、好適には630±50nm
半値の赤外光カットフィルタを、上述したローパスフィ
ルタに貼り合わせることにより、固体撮像素子2に入射
する光の近赤外領域(630nm〜700nm)の分光
の浮きを抑えるようにしてもかまわない。
は、IRカットコートをローパスフィルタ3に施す例に
ついて示すが、IRカットコートを施す場所は、これに
限られるものではない。例えば、電気調光素子7の被写
体側の面、電気調光素子7の固体撮像素子2側の面、ロ
ーパスフィルタ3の被写体側の面、ローパスフィルタ3
の固体撮像素子2側の面、レンズ第1群L1の被写体側
の面、レンズ第1群L1の固体撮像素子2側の面、レン
ズ第2群L2の被写体側の面、レンズ第2群L2の固体
撮像素子2側の面、レンズ第3群L3の被写体側の面、
レンズ第3群L3の固体撮像素子2側の面、レンズ第4
群L4の被写体側の面およびレンズ第4群L4の固体撮
像素子2側の面のうちの少なくとも一箇所に、IRカッ
トコートを施すようにしてもかまわない。
た一実施形態と略同様であるので、ここでは説明を省略
する。
したこの発明の一実施形態と同様の利点を得ることがで
きる。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
デオカメラにおける赤感度が落ちる場合には、フィルタ
4の厚さ、具体的には、IRカットフィルタ4aあるい
はIRカットコート層4bの厚さを薄くするようにして
もかまわない。
デオカメラにおける赤感度が落ちる場合には、IRカッ
トコート層の厚さを薄くするようにしてもかまわない。
ば、固体撮像素子に入射する光量を、少なくとも染料系
色素を含んだ液晶からなる電気調光素子により調整する
撮像装置において、−20℃〜80℃という使用温度条
件で、固体撮像素子に入射する光の可視域帯の光強度を
一定にすることができる。よって、−20℃〜80℃と
いう使用温度条件において、ホワイトバランスの調整を
行うことができる。
撮影光学系の概略構成を示すブロック図である。
ルタの透過率を示すグラフである。
電気調光素子材料として用いられる2色性GH液晶の分
光特性を示すグラフである。
ワイトバランス調整評価を説明するためのベクトルスコ
ープ画面の一例である。
気調光素子に、所定電圧を印可した場合のベクトルスコ
ープ画面を示す。
3・・・レンズ第3群、L4・・・レンズ第4群、2・
・・固体撮像素子、3・・・ローパスフィルタ、4・・
・フィルタ、5・・・モータ、6・・・アイリス羽根、
7・・・電気調光素子
Claims (6)
- 【請求項1】 固体撮像素子に入射する光量を、少なく
とも染料系色素を含んだ液晶からなる調光素子により調
整する撮像装置において、 上記固体撮像素子に入射する光の光路内に、上記固体撮
像素子に入射する光の少なくとも近赤外領域を除去する
除去手段を備えることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 上記液晶は、2色性ゲストホスト液晶であることを特徴
とする撮像装置。 - 【請求項3】 請求項1において、 上記除去手段は、上記固体撮像素子と上記調光素子との
間に設けられていることを特徴とする撮像装置。 - 【請求項4】 請求項1において、 上記除去手段は、赤外光カットフィルタであることを特
徴とする撮像装置。 - 【請求項5】 請求項4において、 上記赤外光カットフィルタは、630±50nm半値の
赤外光カット機能を有するフィルタであることを特徴と
する撮像装置。 - 【請求項6】 請求項4において、 上記赤外光カットフィルタは、650±10nm半値の
赤外光カット機能を有するフィルタであることを特徴と
する撮像装置。
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