(57)【要約】      （修正有）【課題】温度範囲−２０°Ｃ〜８０°Ｃという温度条件において調光素子の濃度によらず良好なホワイトバランスを確保すると共に赤色領域に関する良好な色再現性を実現する。【解決手段】染料系色素を含む２色性ゲストホスト液晶から成ると共に光路上に配置され固体撮像素子に対する光の入射量を調整する調光素子と、光路上に配置され赤外線吸収材料を有する光学フィルターとを設け、光学フィルターの分光透過率が、（１）０．６＜ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜１．０５（２）０．１＜ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜０．５（３）｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＜０．０５を満足するようにした。但し、ＴＩＲＣＦ（５４０）、ＴＩＲＣＦ（５８０）、ＴＩＲＣＦ（６４０）、ＴＩＲＣＦ（７００）はそれぞれ光学フィルターにおける波長５４０ｎｍ、５８０ｎｍ、６４０ｎｍ、７００ｎｍの光の分光透過率である。【選択図】図５
2011017819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
染料系色素を含む２色性ゲストホスト液晶から成ると共に光路上に配置され固体撮像素子に対する光の入射量を調整する調光素子と、
前記光路上に配置され赤外線吸収材料を有する光学フィルターとを備え、
前記光学フィルターの分光透過率が、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する
撮像光学系。
（１）０．６＜ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜１．０５
（２）０．１＜ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜０．５
（３）｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＜０．０５
但し、
ＴＩＲＣＦ（５４０）：光学フィルターにおける波長５４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（５８０）：光学フィルターにおける波長５８０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（６４０）：光学フィルターにおける波長６４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（７００）：光学フィルターにおける波長７００ｎｍの光の分光透過率
とする。
【請求項２】
前記光学フィルターに紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成した
請求項１に記載の撮像光学系。
【請求項３】
前記光路上に配置された前記光学フィルター以外の光学部材に紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成した
請求項１に記載の撮像光学系。
【請求項４】
前記調光素子と前記光学フィルターを前記光路上の最も像側に配置されたレンズと固体撮像素子の間に隣接して配置した
請求項１に記載の撮像光学系。
【請求項５】
前記光学フィルターとして赤外線吸収ガラスを用いた
請求項１に記載の撮像光学系。
【請求項６】
前記光学フィルターの基材として環状オレフィン樹脂を用いた
請求項１に記載の撮像光学系。
【請求項７】
前記環状オレフィン樹脂に前記赤外線吸収材としてアントシアニン色素又はシアニン系色素を含有した
請求項６に記載の撮像光学系。
【請求項８】
光学像を電気的信号に変換する固体撮像素子と、
染料系色素を含む２色性ゲストホスト液晶から成ると共に光路上に配置され前記固体撮像素子に対する光の入射量を調整する調光素子と、
前記光路上に配置され赤外線吸収材料を有する光学フィルターとを備え、
前記光学フィルターの分光透過率が、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する
撮像装置。
（１）０．６＜ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜１．０５
（２）０．１＜ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜０．５
（３）｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＜０．０５
但し、
ＴＩＲＣＦ（５４０）：光学フィルターにおける波長５４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（５８０）：光学フィルターにおける波長５８０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（６４０）：光学フィルターにおける波長６４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（７００）：光学フィルターにおける波長７００ｎｍの光の分光透過率
とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像光学系及び撮像装置についての技術分野に関する。詳しくは、固体撮像素子に対する光の入射量を調整する調光素子と赤外線吸収材料を有する光学フィルターとを設けて調光素子の濃度によらず良好なホワイトバランスを確保すると共に赤色領域に関する良好な色再現性を実現する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置において、高解像度を確保した上での小型化の要求が高まっている。
【０００３】
この要求に答えるべく、撮像装置の固体撮像素子として、高密度ＣＣＤ（Charge Coupled Device）や高密度ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）を搭載した上で、撮像光学系を小型化した撮像装置が提案されている。
【０００４】
ところが、撮像光学系を小型化すると、開口絞りの開口面積が狭くなるため、回折現象による画質劣化が顕著になってしまうと言う不具合がある。
【０００５】
また、撮像装置には、固体撮像素子に対する光の入射量を調整する光量調整機構として、例えば、アクチュエーターにより絞り羽根やＮＤ（Neutral Density）フィルターを機械的に駆動する機械的なアイリスシステムが用いられているものがある。このような機械的なアイリスシステムが用いられた撮像装置にあっては、アイリスシステムのための大きな配置スペースが必要となり、十分な小型化を図ることができない。
【０００６】
そこで、撮像装置には、液晶やＥＣ（エレクトロクロミック）等の電気化学材料から成る調光素子を用いて、固体撮像素子に対する光の入射量を調整する電気的なアイリスシステムが用いられたものがある（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２０５２９号公報
【特許文献２】特開平１１−３２６８９４号公報
【特許文献３】特許第３９１８５００号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような撮像装置は異なる環境下で使用されるため、電気的なアイリスシステムが搭載された撮像装置にあっても、−２０°Ｃ〜８０°Ｃの温度条件において、良好なホワイトバランス調整が可能であることが要求される。
【０００９】
ところが、特許文献１及び特許文献２に記載された電気的なアイリスシステムを搭載した撮像装置にあっては、−２０°Ｃ〜８０°Ｃという温度条件において、良好なホワイトバランス調整を十分に行うことができなかった。
【００１０】
そこで、特許文献３に記載された撮像装置にあっては、良好なホワイトバランス調整を行うために、染料系色素を含む２色性ゲストホスト液晶から成る調光素子を用いて固体撮像素子に対する光の入射量を調整するようにしている。
【００１１】
一般に、２色性ゲストホスト液晶から成る調光素子は、分光透過率に関し、濃度が高くなるに従って波長６００ｎｍ乃至７００ｎｍ付近の赤色領域の分光透過率が、それより短波長側に比べて高くなると言う特性を有している。特に、調光素子の濃度が高くなった場合には、波長６００ｎｍ以上の領域における光の分光透過率が、波長６００ｎｍ未満の短波長側の光の分光透過率に対して顕著に高くなってしまう（図１１参照）。
【００１２】
図１１中、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は濃度の異なる調光素子を示しており、Ｄ１が最も濃度が低く、Ｄ３が最も濃度が高くされている。分光透過率は、例えば、波長５４０ｎｍにおいてＤ１＝８７．５％、Ｄ２＝４５．４％、Ｄ３＝１０．０％である。
【００１３】
上記のように、２色性ゲストホスト液晶から成る調光素子を用いた場合には、赤色領域の分光透過率がそれより短波長側に比べて高くなるため、赤色領域の光強度が過剰となり、良好なホワイトバランス調整を行うための支障となってしまう。
【００１４】
そこで、特許文献３に記載された撮像装置にあっては、赤色領域の分光透過率が短波長側に比べて高くなると言う特性に鑑みて、赤色領域においてカット波長を６３０ｎｍ付近と短波長側に設定し、良好なホワイトバランス調整を行おうとしている。
【００１５】
しかしながら、特許文献３に記載された撮像装置にあっては、赤色領域における波長６３０ｎｍ付近と言う短波長側にカット波長を設定しているため、出力される画像や映像に関し、特に、波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの領域における赤色の色再現性が悪化すると言う問題が生じてしまう。
【００１６】
図１２は、波長６３０ｎｍ付近と言う短波長側にカット波長を設定した従来の光学フィルターの分光透過特性を示すグラフ図である。
【００１７】
図１３は、図１２に示した光学フィルターに２色性ゲストホスト液晶から成る調光素子を組み合わせた際に、調光素子の濃度を変更したときの分光透過特性を示すグラフ図である。
【００１８】
図１３に示すように、従来の撮像装置にあっては、波長６３０ｎｍ乃至６８０ｎｍの赤色領域において、長波長側に近付くに従って分光透過率が急激に低下していると共に濃度が高くなった場合に波長６３０ｎｍ付近において顕著なピーク値が見られる。
【００１９】
撮像光学系において、調光素子の全ての濃度に対して良好なホワイトバランス調整を実現するためには、調光素子の濃度を変更した際の分光透過率の値が各波長において等倍になっていることが望ましい。
【００２０】
即ち、例えば、波長６００ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３とし、波長６３０ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＱ１、Ｑ２、Ｑ３とすると、ＰとＱの関係について、
（ｄ）Ｐ１／Ｐ２＝Ｑ１／Ｑ２
（ｅ）Ｐ２／Ｐ３＝Ｑ２／Ｑ３
（ｆ）Ｐ１／Ｐ３＝Ｑ１／Ｑ３
を満足することが望ましい。
【００２１】
ところが、特許文献３に記載された撮像装置にあっては、上記した式（ｄ）、式（ｅ）及び式（ｆ）を満足していない。
【００２２】
従って、赤色領域におけるホワイトバランス調整が不十分になっている。
【００２３】
そこで、本発明撮像光学系及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、温度範囲−２０°Ｃ〜８０°Ｃという温度条件において調光素子の濃度によらず良好なホワイトバランスを確保すると共に赤色領域に関する良好な色再現性を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
撮像光学系は、上記した課題を解決するために、染料系色素を含む２色性ゲストホスト液晶から成ると共に光路上に配置され固体撮像素子に対する光の入射量を調整する調光素子と、前記光路上に配置され赤外線吸収材料を有する光学フィルターとを備え、前記光学フィルターの分光透過率が、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足するようにしたものである。
（１）０．６＜ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜１．０５
（２）０．１＜ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜０．５
（３）｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＜０．０５
但し、
ＴＩＲＣＦ（５４０）：光学フィルターにおける波長５４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（５８０）：光学フィルターにおける波長５８０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（６４０）：光学フィルターにおける波長６４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（７００）：光学フィルターにおける波長７００ｎｍの光の分光透過率
とする。
【００２５】
従って、撮像光学系にあっては、調光素子によって固体撮像素子に対する光の入射量が調整されると共に光学フィルターの赤外線吸収材料によって赤外光の少なくとも一部が吸収される。
【００２６】
上記した撮像光学系においては、前記光学フィルターに紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成することが望ましい。
【００２７】
光学フィルターに紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成することにより、光学フィルターの分光透過特性を赤外線吸収材料だけでは実現できない画像処理に最適な分光透過特性に調整することが可能となる。
【００２８】
上記した撮像光学系においては、前記光路上に配置された前記光学フィルター以外の光学部材に紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成することが望ましい。
【００２９】
光路上に配置された光学フィルター以外の光学部材に紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成することにより、光学フィルターの分光透過特性を赤外線吸収材料だけでは実現できない画像処理に最適な分光透過特性に調整することが可能となる。
【００３０】
上記した撮像光学系においては、前記調光素子と前記光学フィルターを前記光路上の最も像側に配置されたレンズと固体撮像素子の間に隣接して配置することが望ましい。
【００３１】
調光素子と光学フィルターを光路上の最も像側に配置されたレンズと固体撮像素子の間に隣接して配置することにより、調光素子が、主光線と周辺光線の距離が近付く位置に配置される。
【００３２】
上記した撮像光学系においては、前記光学フィルターとして赤外線吸収ガラスを用いることが望ましい。
【００３３】
光学フィルターとして赤外線吸収ガラスを用いることにより、温度変化による形状の変化の影響を受け難い。
【００３４】
上記した撮像光学系においては、前記光学フィルターの基材として環状オレフィン樹脂を用いることが望ましい。
【００３５】
光学フィルターの基材として環状オレフィン樹脂を用いることにより、−２０°Ｃ〜８０°Ｃという温度条件下において光学フィルターの高い安定性が確保される。
【００３６】
上記した撮像光学系においては、前記環状オレフィン樹脂に前記赤外線吸収材としてアントシアニン色素又はシアニン系色素を含有することが望ましい。
【００３７】
環状オレフィン樹脂に赤外線吸収材としてアントシアニン色素又はシアニン系色素を含有することにより、厳しい温度条件下における赤外線吸収材の物性の安定性が確保される。
【００３８】
撮像装置は、上記した課題を解決するために、光学像を電気的信号に変換する固体撮像素子と、染料系色素を含む２色性ゲストホスト液晶から成ると共に光路上に配置され前記固体撮像素子に対する光の入射量を調整する調光素子と、前記光路上に配置され赤外線吸収材料を有する光学フィルターとを備え、前記光学フィルターの分光透過率が、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足するようにしたものである。
（１）０．６＜ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜１．０５
（２）０．１＜ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜０．５
（３）｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＜０．０５
但し、
ＴＩＲＣＦ（５４０）：光学フィルターにおける波長５４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（５８０）：光学フィルターにおける波長５８０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（６４０）：光学フィルターにおける波長６４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（７００）：光学フィルターにおける波長７００ｎｍの光の分光透過率
とする。
【００３９】
従って、光学フィルター５が条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する赤外線吸収材料を有することにより、良好なホワイトバランスを確保することができると共に赤色領域に関する良好な色再現性を実現することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明撮像光学系は、染料系色素を含む２色性ゲストホスト液晶から成ると共に光路上に配置され固体撮像素子に対する光の入射量を調整する調光素子と、前記光路上に配置され赤外線吸収材料を有する光学フィルターとを備え、前記光学フィルターの分光透過率が、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する。
（１）０．６＜ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜１．０５
（２）０．１＜ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜０．５
（３）｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＜０．０５
但し、
ＴＩＲＣＦ（５４０）：光学フィルターにおける波長５４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（５８０）：光学フィルターにおける波長５８０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（６４０）：光学フィルターにおける波長６４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（７００）：光学フィルターにおける波長７００ｎｍの光の分光透過率
とする。
【００４１】
従って、良好なホワイトバランスを確保することができると共に赤色領域に関する良好な色再現性を実現することができる。
【００４２】
請求項２に記載した発明にあっては、前記光学フィルターに紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成したので、画質の向上を図ることができる。
【００４３】
請求項３に記載した発明にあっては、前記光路上に配置された前記光学フィルター以外の光学部材に紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成したので、画質の向上を図ることができる。
【００４４】
請求項４に記載した発明にあっては、前記調光素子と前記光学フィルターを前記光路上の最も像側に配置されたレンズと固体撮像素子の間に隣接して配置したので、撮像光学系の解像度の劣化を抑制することができる。
【００４５】
請求項５に記載した発明にあっては、前記光学フィルターとして赤外線吸収ガラスを用いたので、温度変化によらず良好な面精度を確保することができ、温度変化によらず良好な光学性能を確保することができる。
【００４６】
請求項６に記載した発明にあっては、前記光学フィルターの基材として環状オレフィン樹脂を用いたので、−２０℃〜８０℃という温度条件下において高い安定性による良好なホワイトバランスを確保することができる。
【００４７】
請求項７に記載した発明にあっては、前記環状オレフィン樹脂に前記赤外線吸収材としてアントシアニン色素又はシアニン系色素を含有したので、厳しい温度条件下において物性の安定性が確保される。
【００４８】
本発明撮像装置は、光学像を電気的信号に変換する固体撮像素子と、染料系色素を含む２色性ゲストホスト液晶から成ると共に光路上に配置され前記固体撮像素子に対する光の入射量を調整する調光素子と、前記光路上に配置され赤外線吸収材料を有する光学フィルターとを備え、前記光学フィルターの分光透過率が、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する。
（１）０．６＜ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜１．０５
（２）０．１＜ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜０．５
（３）｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＜０．０５
但し、
ＴＩＲＣＦ（５４０）：光学フィルターにおける波長５４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（５８０）：光学フィルターにおける波長５８０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（６４０）：光学フィルターにおける波長６４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（７００）：光学フィルターにおける波長７００ｎｍの光の分光透過率
とする。
【００４９】
従って、良好なホワイトバランスを確保することができると共に赤色領域に関する良好な色再現性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下に、本発明撮像光学系及び撮像装置の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００５１】
以下に示した実施の形態は、本発明撮像装置をデジタルスチルカメラに適用したものであり、本発明撮像光学系をこのデジタルスチルカメラに備えられた撮像光学系に適用したものである。
【００５２】
尚、本発明の適用範囲はデジタルスチルカメラ及びこれに備えられた撮像光学系に限られることはない。本発明は、例えば、デジタルビデオカメラ、携帯電話やパーソナルコンピューターやＰＤＡ（Personal digital Assistant）等に組み込まれたカメラ及びこれらの各種のカメラに備えられた撮像光学系に広く適用することができる。
【００５３】
［全体構成］
撮像装置（デジタルスチルカメラ）１は、図１に示すように、例えば、三つのレンズ群２、２、２とＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子３が光路上に配置されている。図１には、撮像装置１の例として３群構成のタイプを示しているが、撮像装置１のレンズ群２の数は任意である。
【００５４】
最も像側に配置されたレンズ群２における最も像側に位置するレンズ２ａと固体撮像素子３の間には調光素子４と光学フィルター５が光路上に隣接して配置されている。調光素子４は、例えば、光学フィルター５の像側に配置されている。
【００５５】
尚、調光素子４は光学フィルター５の物体側に配置されていてもよい。
【００５６】
調光素子４と固体撮像素子３の間にはカバーガラス６が配置されている。物体側から像側へ向けて２番目に配置されたレンズ群（第２レンズ群）２の像側には開口絞り７が配置されている。
【００５７】
［調光素子の構成］
調光素子４は染料系色素を含む２色性ゲストホスト液晶から成る。２色性ゲストホスト液晶である調光素子４は、撮像装置１の使用温度、例えば、−２０°Ｃ〜８０°Ｃという温度条件において、物性値の変動が可能な限り少ない電気化学材料である。
【００５８】
調光素子４は、固体撮像素子３に対する光の入射量を調整する電気的なアイリスシステムとして用いられており、印加される電圧に応じて濃度が変化され、濃度の変化に応じて固体撮像素子３に入射される光の分光透過率を変更するものである。
【００５９】
［光学フィルターの構成］
光学フィルター５は赤外線吸収材料を有する赤外線カットフィルターである。光学フィルター５は、以下の条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する赤外線吸収材料を有している。
（１）０．６＜ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜１．０５
（２）０．１＜ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＜０．５
（３）｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＜０．０５
但し、
ＴＩＲＣＦ（５４０）：光学フィルターにおける波長５４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（５８０）：光学フィルターにおける波長５８０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（６４０）：光学フィルターにおける波長６４０ｎｍの光の分光透過率
ＴＩＲＣＦ（７００）：光学フィルターにおける波長７００ｎｍの光の分光透過率
とする。
【００６０】
条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）は、光学フィルター５の赤色領域から近赤外領域における分光透過特性を規定する式である。
【００６１】
条件式（１）の上下限を超えると、波長５８０ｎｍ付近の光量がその領域以外の可視光領域の光量に対して過剰にアンバランスになるため、赤色の色再現におけるホワイトバランス調整が困難になる。また、画像処理に伴う過剰な電気信号ゲインにより、色ノイズが大幅に発生し易くなり画質の劣化を招いてしまう。
【００６２】
条件式（２）の上限を超えると、波長６４０ｎｍ付近の光量が多くなり過ぎるため、調光素子５の濃度を高くした際に赤色領域の光強度が過剰となってしまい、ホワイトバランス調整を良好に行うことが困難となる。
【００６３】
逆に、条件式（２）の下限を超えると、赤色領域の光強度が小さくなり過ぎるため、赤色の色再現において画質の劣化を招いてしまう。
【００６４】
条件式（３）の上限を超えると、波長７００ｎｍ付近の光量が多くなり過ぎるため、固体撮像素子３に入射する近赤外領域の光量が多くなり過ぎてしまい、出力される画像や映像の赤色の再現性に悪影響を及ぼしてしまう。
【００６５】
従って、光学フィルター５が条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足する赤外線吸収材料を有することにより、良好なホワイトバランスを確保することができると共に赤色領域に関する良好な色再現性を実現することができる。
【００６６】
また、光学フィルター５は赤外線吸収材料を有しているため、撮像光学系において発生するゴースト、特に、赤色の反射ゴーストの発生を低減することが可能となり、ゴーストの発生の低減による画質の向上を図ることができる。
【００６７】
光学フィルター５には、少なくとも一方の表面側に紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成することが望ましい。
【００６８】
光学フィルター５に紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成することにより、光学フィルター５の分光透過特性を赤外線吸収材料だけでは実現できない画像処理に最適な分光透過特性に調整することが可能となり、画質の向上を図ることが可能となる。
【００６９】
尚、紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成する位置は光学フィルター５の一方の表面側に限られることはなく、例えば、光学フィルター５の両方の表面側に形成することも可能である。
【００７０】
また、紫外線及び赤外線を反射する多層膜を光学フィルター５以外の光学部品等に形成することも可能である。例えば、撮像装置１にローパスフィルター等の他の光学フィルターが配置されている場合には、このローパスフィルターに多層膜を形成してもよく、また、調光素子４やカバーガラス６等の光路上に配置される各種の光学部品等に多層膜を形成してもよい。
【００７１】
光学フィルター５以外の他の光学部品等に紫外線及び赤外線を反射する多層膜を形成した場合にも、画質の向上を図ることが可能となる。
【００７２】
撮像装置１にあっては、上記したように、調光素子４と光学フィルター５を光路上の最も像側に配置されたレンズ２ａと固体撮像素子３の間に隣接して配置している。
【００７３】
このように調光素子４と光学フィルター５をレンズ２ａと固体撮像素子３の間に隣接して配置することにより、調光素子４を主光線と周辺光線の距離が離れる開口絞り７付近に配置する場合に比し、撮像光学系の解像度の劣化を抑制することが可能となる上、製造上や温度変化において懸念があるバックフォーカスのズレ量に関しても小さくすることができる。
【００７４】
また、撮像装置１における撮像光学系が、少なくとも一つのレンズ群２が光軸方向へ移動されるズームレンズ光学系である場合には、調光素子４と光学フィルター５を光路上の最も像側に配置されたレンズ２ａと固体撮像素子３の間に隣接して配置することにより、調光素子４と光学フィルター５を可動とする必要がない。従って、調光素子４と光学フィルター５をレンズ２ａと固体撮像素子３の間に配置することにより、撮像装置１の機構の簡素化を図ることができる。また、レンズ群２の移動軌跡上やレンズ群２、２、２間の配置スペースに調光素子４と光学フィルター５が存在しないため、撮像装置１の小型化及び高変倍化を図ることができる。
【００７５】
尚、一般に、固体撮像素子を有する撮像装置にあっては、ズームレンズ光学系における像面照度を均一にするために、像側テレセントリック系に近付くように設計される。このように像側テレセントリック系に近付くように設計された場合には、撮像光学系（ズームレンズ光学系）の小型化を図る場合に、光学設計上、撮像光学系の最も像側に配置されたレンズと固体撮像素子の間に配置スペースを形成することが比較的容易である。
【００７６】
従って、撮像装置１のように、調光素子４と光学フィルター５を光路上の最も像側に配置されたレンズ２ａと固体撮像素子３の間に隣接して配置することにより、比較的容易に形成可能な配置スペースに調光素子４と光学フィルター５が配置され、撮像装置１の小型化を容易に図ることができる。
【００７７】
光学フィルター５は、例えば、赤外線吸収ガラスによって形成することができる。光学フィルター５を赤外線吸収ガラスによって形成した場合には、ガラス材料が温度変化によって形状の変化に関する影響を受け難いため、温度変化によらず良好な面精度を確保することができ、温度変化によらず良好な光学性能を確保することができる。また、光学フィルター５を赤外線吸収ガラスによって形成することにより、強度の向上を図ることもできる。
【００７８】
また、光学フィルター５は基材として樹脂材料、例えば、環状オレフィン樹脂を用いて形成することもできる。
【００７９】
環状オレフィン樹脂は、優れた光学特性（高い透過性、低複屈折性、高いアッベ数等）、高耐熱性及び低吸水性と言った長所を有する材料である。従って、光学フィルター５の基材として環状オレフィン樹脂を用いることにより、−２０°Ｃ〜８０°Ｃという温度条件下において高い安定性を有し、良好なホワイトバランスを確保することができる。
【００８０】
また、光学フィルター５の基材として樹脂材料を用いることにより、樹脂材料がガラス材料より低コストであるため、撮像装置１の製造コストの低減を図ることも可能である。
【００８１】
さらに、環状オレフィン樹脂は成形性においても優れた特性を有しているため、光学フィルター５を、例えば、０．３mm以下に形成することができ、光学フィルター５の基材として環状オレフィン樹脂を用いることにより、撮像装置１の小型化及び薄型化を図ることができる。
【００８２】
上記のように、光学フィルター５の基材として環状オレフィン樹脂を用いた場合に、赤外線吸収材料として近赤外領域の光吸収特性を有する着色材料、例えば、アントシアニン色素やシアニン系色素等を混合させることが望ましい。
【００８３】
例えば、アントシアニン色素は、耐熱性、耐光性に関する改善の報告が多くされており（例えば、特開２００３−２９２８１０号公報）、厳しい温度条件下でも安定した信頼性を期待できる上、天然系着色料であるため、合成着色料では実現が難しい環境への配慮も容易に達成することが可能となる。
【００８４】
尚、上記には、三つのレンズ群２、２、２を有する撮像装置１を例として示したが、調光素子４と光学フィルター５は、例えば、以下に示すような撮像装置１Ａ又は撮像装置１Ｂに設けられていてもよい（図２及び図３参照）。
【００８５】
撮像装置１Ａは、図２に示すように、例えば、五つのレンズ群２Ａ、２Ａ、・・・とＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子３が光路上に配置されている。最も物体側に配置されたレンズ群２Ａには、光路を直角に折り曲げるプリズム２ｂが配置されている。
【００８６】
最も像側に配置されたレンズ群２Ａにおける最も像側に位置するレンズ２ｃと固体撮像素子３の間には調光素子４と光学フィルター５が光路上に隣接して配置されている。調光素子４は、例えば、光学フィルター５の像側に配置されている。
【００８７】
尚、調光素子４は光学フィルター５の物体側に配置されていてもよい。
【００８８】
調光素子４と固体撮像素子３の間にはカバーガラス６が配置されている。物体側から像側へ向けて３番目に配置されたレンズ群（第３レンズ群）２Ａの像側には開口絞り７が配置されている。
【００８９】
このようなプリズム２ｂを有する撮像装置１Ａにあっては、プリズム２ｂによって光路が直角に折り曲げられるため、薄型化を図ることができる。
【００９０】
撮像装置１Ｂは、図３に示すように、例えば、四つのレンズ群２Ｂ、２Ｂ、・・・とＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子３が光路上に配置されている。
【００９１】
最も像側に配置されたレンズ群２Ｂにおける最も像側に位置するレンズ２ｄと固体撮像素子３の間には調光素子４と光学フィルター５が光路上に隣接して配置されている。調光素子４は、例えば、光学フィルター５の物体側に配置されている。
【００９２】
尚、調光素子４は光学フィルター５の像側に配置されていてもよい。
【００９３】
調光素子４と固体撮像素子３の間にはカバーガラス６が配置されている。物体側から像側へ向けて３番目に配置されたレンズ群（第３レンズ群）２Ｂの物体側には開口絞り７が配置されている。
【００９４】
光学フィルター５の光軸方向における両面にはローパスフィルター８、８が取り付けられている。
【００９５】
このようなローパスフィルター８、８を有する撮像装置１Ｂにあっては、ローパスフィルター８、８によってモアレ縞の発生を防止することができる。
【００９６】
［実施例］
以下に、調光素子４と光学フィルター５の具体的な実施例について説明する（図４乃至図９参照）。
【００９７】
図４及び図５は、第１の実施例を示すグラフ図であり、図４は、光学フィルター５の分光透過特性を示し、図５は、調光素子４と光学フィルター５を組み合わせた際に、調光素子４の濃度を変化させたときの分光透過特性を示す。
【００９８】
図５中、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は濃度の異なる調光素子を示しており、Ｄ１が最も濃度が低く、Ｄ３が最も濃度が高くされている。
【００９９】
第１の実施例においては、
ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＝０．７９８ 
ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＝０．２６５ 
｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＝０．０１０ 
とされ、条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足するようにされている。
【０１００】
図４及び図５に示すように、赤色領域（波長６００ｎｍ乃至７００ｎｍ）において、長波長側に近付くに従って分光透過率が緩やかに低下している。
【０１０１】
撮像光学系において、調光素子４の全ての濃度に対して良好なホワイトバランス調整を実現するためには、調光素子４の濃度を変更した際の分光透過率の値が各波長において等倍になっていることが望ましい。
【０１０２】
図５に示すように、例えば、波長６００ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３とし、波長６２５ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３とし、波長６５０ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３とする。
【０１０３】
このとき、ＡとＢとＣの関係について、
（ａ）Ａ１／Ａ２＝Ｂ１／Ｂ２＝Ｃ１／Ｃ２
（ｂ）Ａ２／Ａ３＝Ｂ２／Ｂ３＝Ｃ２／Ｃ３
（ｃ）Ａ１／Ａ３＝Ｂ１／Ｂ３＝Ｃ１／Ｃ３
とすると、第１の実施例にあっては、上記した式（ａ）、式（ｂ）及び式（ｃ）を略満足する結果とされ、調光素子４の濃度を変更したときの赤色領域における分光透過率の値が各波長において略等倍になっている。
【０１０４】
また、第１の実施例にあっては、条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足するようにされ、赤色領域における短波長側にカット波長が設定されていない。
【０１０５】
従って、第１の実施例にあっては、調光素子の濃度によらず良好なホワイトバランスを確保することができると共に赤色領域に関する良好な色再現性を実現することができる。
【０１０６】
図６及び図７は、第２の実施例を示すグラフ図であり、図６は、光学フィルター５の分光透過特性を示し、図７は、調光素子４と光学フィルター５を組み合わせた際に、調光素子４の濃度を変化させたときの分光透過特性を示す。
【０１０７】
図７中、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は濃度の異なる調光素子を示しており、Ｄ１が最も濃度が低く、Ｄ３が最も濃度が高くされている。
【０１０８】
第２の実施例においては、
ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＝０．９２７ 
ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＝０．３３７ 
｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＝０．０００ 
とされ、条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足するようにされている。
【０１０９】
図６及び図７に示すように、赤色領域（波長６００ｎｍ乃至７００ｎｍ）において、長波長側に近付くに従って分光透過率が緩やかに低下している。
【０１１０】
図７に示すように、例えば、波長６００ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３とし、波長６２５ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３とし、波長６５０ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３とする。
【０１１１】
このとき、ＡとＢとＣの関係について、
（ａ）Ａ１／Ａ２＝Ｂ１／Ｂ２＝Ｃ１／Ｃ２
（ｂ）Ａ２／Ａ３＝Ｂ２／Ｂ３＝Ｃ２／Ｃ３
（ｃ）Ａ１／Ａ３＝Ｂ１／Ｂ３＝Ｃ１／Ｃ３
とすると、第２の実施例にあっては、上記した式（ａ）、式（ｂ）及び式（ｃ）を略満足する結果とされ、調光素子４の濃度を変更したときの赤色領域における分光透過率の値が各波長において略等倍になっている。
【０１１２】
また、第２の実施例にあっては、条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足するようにされ、赤色領域における短波長側にカット波長が設定されていない。
【０１１３】
従って、第２の実施例にあっては、調光素子の濃度によらず良好なホワイトバランスを確保することができると共に赤色領域に関する良好な色再現性を実現することができる。
【０１１４】
図８及び図９は、第３の実施例を示すグラフ図であり、図８は、光学フィルター５の分光透過特性を示し、図９は、調光素子４と光学フィルター５を組み合わせた際に、調光素子４の濃度を変化させたときの分光透過特性を示す。
【０１１５】
図９中、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は濃度の異なる調光素子を示しており、Ｄ１が最も濃度が低く、Ｄ３が最も濃度が高くされている。
【０１１６】
第３の実施例においては、
ＴＩＲＣＦ（５８０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＝０．９２７ 
ＴＩＲＣＦ（６４０）／ＴＩＲＣＦ（５４０）＝０．３３７ 
｜ＴＩＲＣＦ（７００）／ＴＩＲＣＦ（５４０）｜＝０．０００ 
とされ、条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足するようにされている。
【０１１７】
図８及び図９に示すように、赤色領域（波長６００ｎｍ乃至７００ｎｍ）において、長波長側に近付くに従って分光透過率が緩やかに低下している。
【０１１８】
図９に示すように、例えば、波長６００ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３とし、波長６２５ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＢ１、Ｂ２、Ｂ３とし、波長６５０ｎｍにおけるＤ１、Ｄ２、Ｄ３の分光透過率をそれぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３とする。
【０１１９】
このとき、ＡとＢとＣの関係について、
（ａ）Ａ１／Ａ２＝Ｂ１／Ｂ２＝Ｃ１／Ｃ２
（ｂ）Ａ２／Ａ３＝Ｂ２／Ｂ３＝Ｃ２／Ｃ３
（ｃ）Ａ１／Ａ３＝Ｂ１／Ｂ３＝Ｃ１／Ｃ３
とすると、第３の実施例にあっては、上記した式（ａ）、式（ｂ）及び式（ｃ）を略満足する結果とされ、調光素子４の濃度を変更したときの赤色領域における分光透過率の値が各波長において略等倍になっている。
【０１２０】
また、第３の実施例にあっては、条件式（１）、条件式（２）及び条件式（３）を満足するようにされ、赤色領域における短波長側にカット波長が設定されていない。
【０１２１】
従って、第３の実施例にあっては、調光素子の濃度によらず良好なホワイトバランスを確保することができると共に赤色領域に関する良好な色再現性を実現することができる。
【０１２２】
［撮像装置の一実施形態］
図１０に、本発明撮像装置の一実施形態によるデジタルスチルカメラのブロック図を示す。
【０１２３】
撮像装置（デジタルスチルカメラ）１００は、撮像機能を担うカメラブロック１０と、撮影された画像信号のアナログ−デジタル変換等の信号処理を行うカメラ信号処理部２０と、画像信号の記録再生処理を行う画像処理部３０と、撮影された画像等を表示するＬＣＤ（Liquid Crystal display）４０と、メモリーカード１０００への画像信号の書込及び読出を行うＲ／Ｗ（リーダ／ライタ）５０と、撮像装置１００の全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ユーザーによって所要の操作が行われる各種のスイッチ等から成る入力部７０と、カメラブロック１０に配置されたレンズの駆動を制御するレンズ駆動制御部８０とを備えている。
【０１２４】
カメラブロック１０は、ズームレンズ１１を含む撮像光学系や、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子１２等とによって構成されている。
【０１２５】
カメラ信号処理部２０は、撮像素子１２からの出力信号に対するデジタル信号への変換、ノイズ除去、画質補正、輝度・色差信号への変換等の各種の信号処理を行う。
【０１２６】
画像処理部３０は、所定の画像データーフォーマットに基づく画像信号の圧縮符号化・伸張復号化処理や解像度等のデーター仕様の変換処理等を行う。
【０１２７】
ＬＣＤ４０はユーザーの入力部７０に対する操作状態や撮影した画像等の各種のデーターを表示する機能を有している。
【０１２８】
Ｒ／Ｗ５０は、画像処理部３０によって符号化された画像データーのメモリーカード１０００への書込及びメモリーカード１０００に記録された画像データーの読出を行う。
【０１２９】
ＣＰＵ６０は、撮像装置１００に設けられた各回路ブロックを制御する制御処理部として機能し、入力部７０からの指示入力信号等に基づいて各回路ブロックを制御する。
【０１３０】
入力部７０は、例えば、シャッター操作を行うためのシャッターレリーズボタンや、動作モードを選択するための選択スイッチ等によって構成され、ユーザーによる操作に応じた指示入力信号をＣＰＵ６０に対して出力する。
【０１３１】
レンズ駆動制御部８０は、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてズームレンズ１１の各レンズを駆動する図示しないモータ等を制御する。
【０１３２】
メモリーカード１０００は、例えば、Ｒ／Ｗ５０に接続されたスロットに対して着脱可能な半導体メモリーである。
【０１３３】
以下に、撮像装置１００における動作を説明する。
【０１３４】
撮影の待機状態では、ＣＰＵ６０による制御の下で、カメラブロック１０において撮影された画像信号が、カメラ信号処理部２０を介してＬＣＤ４０に出力され、カメラスルー画像として表示される。また、入力部７０からのズーミングのための指示入力信号が入力されると、ＣＰＵ６０がレンズ駆動制御部８０に制御信号を出力し、レンズ駆動制御部８０の制御に基づいてズームレンズ１１の所定のレンズが移動される。
【０１３５】
入力部７０からの指示入力信号によりカメラブロック１０の図示しないシャッターが動作されると、撮影された画像信号がカメラ信号処理部２０から画像処理部３０に出力されて圧縮符号化処理され、所定のデーターフォーマットのデジタルデーターに変換される。変換されたデーターはＲ／Ｗ５０に出力され、メモリーカード１０００に書き込まれる。
【０１３６】
尚、フォーカシングは、例えば、入力部５０のシャッターレリーズボタンが半押しされた場合や記録（撮影）のために全押しされた場合等に、ＣＰＵ６０からの制御信号に基づいてレンズ駆動制御部８０がズームレンズ１１の所定のレンズを移動させることにより行われる。
【０１３７】
メモリーカード１０００に記録された画像データーを再生する場合には、入力部７０に対する操作に応じて、Ｒ／Ｗ５０によってメモリーカード１０００から所定の画像データーが読み出され、画像処理部３０によって伸張復号化処理が行われた後、再生画像信号がＬＣＤ４０に出力されて再生画像が表示される。
【０１３８】
上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】図２乃至図１０と共に本発明の実施の形態を示すものであり、本図は、撮像装置の構成を示す概念図である。
【図２】別の撮像装置の構成を示す概念図である。
【図３】また別の撮像装置の構成を示す概念図である。
【図４】図５と共に第１の実施例を示すものであり、本図は、光学フィルターの分光透過特性を示すグラフ図である。
【図５】調光素子と光学フィルターを組み合わせた際に、調光素子の濃度を変化させたときの分光透過特性を示すグラフ図である。
【図６】図７と共に第２の実施例を示すものであり、本図は、光学フィルターの分光透過特性を示すグラフ図である。
【図７】調光素子と光学フィルターを組み合わせた際に、調光素子の濃度を変化させたときの分光透過特性を示すグラフ図である。
【図８】図９と共に第３の実施例を示すものであり、本図は、光学フィルターの分光透過特性を示すグラフ図である。
【図９】調光素子と光学フィルターを組み合わせた際に、調光素子の濃度を変化させたときの分光透過特性を示すグラフ図である。
【図１０】本発明撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図１１】２色性ゲストホスト液晶から成る調光素子の分光透過特性の一例を示すグラフ図である。
【図１２】赤色領域における短波長側にカット波長を設定した従来の光学フィルターの分光透過特性を示すグラフ図である。
【図１３】２色性ゲストホスト液晶から成る調光素子と図１２に示した光学フィルターを組み合わせた際に、調光素子の濃度を変化させたときの分光透過特性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１…撮像装置、２…レンズ群、２ａ…レンズ、３…固体撮像素子、４…調光素子、５…光学フィルター、１Ａ…撮像装置、２Ａ…レンズ群、２ｃ…レンズ、１Ｂ…撮像装置、２Ｂ…レンズ群、２ｄ…レンズ
【図１】
2011017819.tif 000003
【図２】
2011017819.tif 000004
【図３】
2011017819.tif 000005
【図４】
2011017819.tif 000006
【図５】
2011017819.tif 000007
【図６】
2011017819.tif 000008
【図７】
2011017819.tif 000009
【図８】
2011017819.tif 000010
【図９】
2011017819.tif 000011
【図１０】
2011017819.tif 000012
【図１１】
2011017819.tif 000013
【図１２】
2011017819.tif 000014
【図１３】
2011017819.tif 000015