(57)【要約】【課題】  放送用等の撮像装置に用いられているＦＤＵに適用可能で、切替操作を高速で行うことができるとともに、理想的な光透過特性を実現できる、連続的に濃度を変化させ得るＮＤフィルタを有するフィルタ光学系およびこれを用いた撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像レンズからの入射光が結像される撮像素子１６０の前段において、透過光量を所定割合に変更するＮＤフィルタ１１０とＣＣフィルタ１２０を光軸Ｌ方向に配し、ＮＤフィルタ１１０は、光透過濃度が所定方向に連続的に変化するように、かつ光軸Ｌ上において、光軸Ｌとは相対的に該所定方向に移動可能とされ、ＣＣフィルタ１２０上には、光透過濃度が該所定方向に連続的に変化し、かつＮＤフィルタ１１０とは、逆濃度勾配とされた逆勾配ＮＤ層１８０Ａが積層され、ＣＣフィルタ１２０は光軸Ｌ上において、ＮＤフィルタ１１０とは、前記所定方向に相対的に移動するように構成されている。【選択図】図１
2020181125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズと、該撮像レンズから入射した被写体光が結像される撮像素子との間に配され、
前記撮像レンズを通過した入射光の透過光量を所定割合に変更し得るＮＤフィルタと、色補正フィルタとを光軸方向に配列してなるフィルタ光学系において、
前記ＮＤフィルタは、光透過濃度が所定方向に連続的に変化するように構成されるとともに、光軸と交差し、かつ該光軸とは該所定方向に相対的に移動可能に構成され、
前記色補正フィルタ上には、光透過濃度が該所定方向に連続的に変化するとともに前記ＮＤフィルタとは、逆方向の濃度勾配に設定された濃度補完用ＮＤフィルタ層が積層され、
前記ＮＤフィルタは前記光軸上の位置において、前記色補正フィルタとは、前記所定方向に相対的に移動可能に構成されていることを特徴とするフィルタ光学系。
【請求項２】
前記色補正フィルタが回転円板の所定半径の円周位置上に配されてなることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ光学系。
【請求項３】
前記色補正フィルタ上に積層された前記濃度補完用ＮＤフィルタ層の濃度勾配は、前記ＮＤフィルタと前記色補正フィルタの間隔に応じた光学像の大きさの比に基づいて補正されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタ光学系。
【請求項４】
撮像レンズと、該撮像レンズから入射した被写体光が結像される撮像素子との間に配され、
前記撮像レンズを通過した入射光の赤外線領域を遮光するＩＲカットフィルタと、光透過光量を所定割合に変更し得るＮＤフィルタとを光軸方向に配列してなるフィルタ光学系において、
前記ＮＤフィルタは、光透過濃度が所定方向に連続的に変化するように構成されるとともに、光軸と交差し、かつ該光軸とは該所定方向に相対的に移動可能に構成され、
前記ＩＲカットフィルタ上には、光透過濃度が該所定方向に連続的に変化するとともに前記ＮＤフィルタとは、逆方向の濃度勾配に設定された濃度補完用ＮＤフィルタ層が積層され、
前記ＮＤフィルタは前記光軸上の位置において、前記ＩＲカットフィルタとは、前記所定方向に相対的に移動可能に構成されていることを特徴とするフィルタ光学系。
【請求項５】
前記ＩＲカットフィルタ上に積層された前記濃度補完用ＮＤフィルタ層の濃度勾配は、前記ＮＤフィルタと前記ＩＲカットフィルタの間隔に応じた光学像の大きさの比に基づいて補正されるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載のフィルタ光学系。
【請求項６】
前記ＮＤフィルタは矩形形状を有し、前記ＮＤフィルタの少なくとも一部の領域が矩形形状の長手方向または短手方向のいずれか一方向の位置に応じて濃度が変化するように構成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタ光学系。
【請求項７】
前記ＮＤフィルタは円板形状を有し、該ＮＤフィルタの少なくとも一部の領域が該ＮＤフィルタの回転角に応じて濃度が変化するように構成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタ光学系。
【請求項８】
請求項１〜３、および請求項１〜３のいずれかを引用する請求項６、７のうちいずれか１項に記載のフィルタ光学系と、該フィルタ光学系を通過した被写体光を結像させて電気信号に変換する撮像素子と、該撮像素子により変換された電気信号を処理する信号処理部を有し、該信号処理部は、前記ＮＤフィルタと前記色補正フィルタの間隔に応じた光学像の大きさの比に基づいて該撮像素子からの電気信号のレベルを補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項４、５、および請求項４、５のいずれかを引用する請求項６、７のうちいずれか１項に記載のフィルタ光学系と、該フィルタ光学系を通過した被写体光を結像させて電気信号に変換する撮像素子と、該撮像素子により変換された電気信号を処理する信号処理部を有し、該信号処理部は、前記ＩＲカットフィルタと前記ＮＤフィルタの間隔に応じた光学像の大きさの比に基づいて該撮像素子からの電気信号のレベルを補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
前記ＮＤフィルタの濃度を、前記撮像レンズのアイリスのＦ値またはＴ値に対応した値に換算する手段および、この換算した値を表示する表示部を備えていることを特徴とする請求項８または９に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放送用カメラ等の撮像素子に入射する光量を調節するためのＮＤフィルタを有するフィルタ光学系およびこれを用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、放送用カメラの映像の明るさを調整する場合、減光フィルタ（以下、ＮＤフィルタとも称する）手段やレンズの絞り（アイリス）を制御して撮像素子への入射光量を調節する。
【０００３】
通常の放送用カメラで映像の明るさをＮＤフィルタ手段を用いて調整する場合には、回転円板内に４、５枚程度の濃度の異なるＮＤフィルタを、回転円板の回転中心を中心とした円周上に配置する構成とし、これら複数枚の濃度の異なるＮＤフィルタの中から、撮影条件に応じた最適な特性のＮＤフィルタを１枚選択し、回転円板を回転させて、選択されたＮＤフィルタを光路上に位置せしめる。
したがって、このような放送用カメラのＮＤフィルタ手段においては、ＮＤフィルタが４、５枚程度と枚数が制約されてしまうので、透過率が1/4、1/16など離散的な値を取ることになり、この間の明るさを補間するために、アイリスを用いて微妙な明るさを調整するようにしていた。
【０００４】
しかし、アイリスでは、微妙な明るさの調整は可能であるものの、ＮＤフィルタ手段に比して、映像の解像度や被写界深度などの撮像特性が大幅に変化してしまう。
このため、放送用カメラにおいても、連続的に濃度が変化するＮＤフィルタ方式（ＮＤフィルタ手段）が提案されている。
【０００５】
連続的に濃度が変化するＮＤフィルタ手段として、電子式では液晶を用いる手法（例えば下記特許文献１を参照）、エレクトロクロミック（ＥＣ）素子を用いる手法（例えば、下記特許文献２を参照）、光学式では２枚の偏光フィルタを重ね合わせて２枚の偏光フィルタの偏光方向の差によって透過率を制御する手法、逆方向の濃度勾配を持つ２枚のＮＤフィルタを重ね合わせる手法（例えば、下記特許文献３を参照）を用いたもの等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−９４３１号公報
【特許文献２】特開２００３−３４８４３９号公報
【特許文献３】実開平１−０７３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した液晶を用いた手法や２枚の偏光フィルタを用いた手法では、高速な動作が期待できるものの、偏光を利用する手法であることから光透過率が低下し、感度的に不利である。また、入射光の偏光度や偏光方向によっては特性が不均一となる場合がある。
また、上述したＥＣ素子を用いた手法においては、偏光を利用する手法ではないため光透過率を高い値に設定できるものの、濃度変化に時間を要することや理想的な分光透過特性を得ることが難しいという課題がある。
【０００８】
一方、逆方向の濃度勾配を有する２枚のＮＤフィルタを重ねる手法においては、理想的な分光透過特性と高速な動作を両立できるが、２枚のフィルターディスクを必要とすることから、従来の放送カメラの筐体に格納することが困難であり、外付けのユニットとして取り付ける等の、特殊な光学系が必要となる。
【０００９】
一般的な放送用カメラにおいては、図７に示すように、撮像レンズ４０Ａと撮像素子６０Ａの間の空間に、特定の分光透過特性を有するＩＲカットフィルタ５０Ａと、２枚の回転円板（回転円板１、２）が格納されたフィルタディスクユニット（ＦＤＵ）（フィルタユニット３０Ａ）とを備えたフィルタ光学系１００Ａが設定されている。このフィルタユニット３０Ａは２枚の回転円板のうちの１枚がＮＤフィルタ１０Ａに、もう１枚が色補正（ＣＣ）フィルタ２０Ａに割り当てられているため、２枚の回転円板をＮＤフィルタ１０Ａに割り当てた場合には、ＣＣフィルタ２０Ａを配置できなくなる。回転円板を３枚にしたＦＤＵは構造や制御方法が特殊となり、フランジバック長も変化するため、カメラの光学設計において種々の問題が発生する。
【００１０】
本発明は、従来の放送用等の撮像装置に用いられてきたフィルタディスクユニット（ＦＤＵ）に適用可能で、切替操作を高速で行うことができるとともに、理想的な透過特性を実現できる連続的に濃度を変化させ得るＮＤフィルタを有するフィルタ光学系およびこれを用いた撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１のフィルタ光学系は、
撮像レンズと、該撮像レンズから入射した被写体光が結像される撮像素子との間に配され、
前記撮像レンズを通過した入射光の透過光量を所定割合に変更し得るＮＤフィルタと、色補正フィルタとを光軸方向に配列してなるフィルタ光学系において、
前記ＮＤフィルタは、光透過濃度が所定方向に連続的に変化するように構成されるとともに、光軸と交差し、かつ該光軸とは該所定方向に相対的に移動可能に構成され、
前記色補正フィルタ上には、光透過濃度が該所定方向に連続的に変化するとともに前記ＮＤフィルタとは、逆方向の濃度勾配に設定された濃度補完用ＮＤフィルタ層が積層され、
前記ＮＤフィルタは前記光軸上の位置において、前記色補正フィルタとは、前記所定方向に相対的に移動可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
この第１のフィルタ光学系において、前記色補正フィルタが回転円板の所定半径の円周位置上に配されてなることが好ましい。
また、この第１のフィルタ光学系において、前記色補正フィルタ上に積層された前記濃度補完用ＮＤフィルタ層の濃度勾配は、前記ＮＤフィルタと前記色補正フィルタの間隔に応じた光学像の大きさの比に基づいて補正されることが好ましい。
【００１３】
一方、本発明の第２のフィルタ光学系は、
撮像レンズと、該撮像レンズから入射した被写体光が結像される撮像素子との間に配され、
前記撮像レンズを通過した入射光の赤外線領域を遮光するＩＲカットフィルタと、光透過光量を所定割合に変更し得るＮＤフィルタとを光軸方向に配列してなるフィルタ光学系において、
前記ＮＤフィルタは、光透過濃度が所定方向に連続的に変化するように構成されるとともに、光軸と交差し、かつ該光軸とは該所定方向に相対的に移動可能に構成され、
前記ＩＲカットフィルタ上には、光透過濃度が該所定方向に連続的に変化するとともに前記ＮＤフィルタとは、逆方向の濃度勾配に設定された濃度補完用ＮＤフィルタ層が積層され、
前記ＮＤフィルタは前記光軸上の位置において、前記ＩＲカットフィルタとは、前記所定方向に相対的に移動可能に構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
この第２のフィルタ光学系において、前記ＩＲカットフィルタ上に積層された前記濃度補完用ＮＤフィルタ層の濃度勾配は、前記ＮＤフィルタと前記ＩＲカットフィルタの間隔に応じた光学像の大きさの比に基づいて補正されるように構成されることが好ましい。
【００１５】
また、前記第１および第２のフィルタ光学系において、前記ＮＤフィルタは矩形形状を有し、前記ＮＤフィルタの少なくとも一部の領域が矩形形状の長手方向または短手方向のいずれか一方向の位置に応じて濃度が変化するように構成されることが好ましい。
また、前記第１および第２のフィルタ光学系において、前記ＮＤフィルタは円板形状を有し、該ＮＤフィルタの少なくとも一部の領域が該ＮＤフィルタの回転角に応じて濃度が変化するように構成されてなることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の第１の撮像装置は、いずれかの前記第１のフィルタ光学系と、該フィルタ光学系を通過した被写体光を結像させて電気信号に変換する撮像素子と、該撮像素子により変換された電気信号を処理する信号処理部を有し、該信号処理部は、前記ＮＤフィルタと前記色補正フィルタの間隔に応じた光学像の大きさの比に基づいて該撮像素子からの電気信号のレベルを補正するように構成されたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の第２の撮像装置は、いずれかの前記第２のフィルタ光学系と、該フィルタ光学系を通過した被写体光を結像させて電気信号に変換する撮像素子と、該撮像素子により変換された電気信号を処理する信号処理部を有し、該信号処理部は、前記ＩＲカットフィルタと前記ＮＤフィルタの間隔に応じた光学像の大きさの比に基づいて該撮像素子からの電気信号のレベルを補正するように構成されたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、いずれかの前記第１または第２の撮像装置は、ＮＤフィルタの濃度を、前記撮像レンズのアイリスのＦ値またはＴ値に対応した値に換算する手段および、この換算した値を表示する表示部を備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
一般的な放送用カメラのフィルタ光学系の構成においては、図７に示すように、ＩＲカットフィルタと、２枚の可変フィルタ用回転円板が格納できるフィルタユニット（ＦＤＵ）とで構成されるフィルタ光学系が用いられる。そして、ＦＤＵに収納し得る２枚の回転円板のうち、１枚をＮＤフィルタに割り当て、他の１枚を、色補正フィルタ（ＣＣフィルタ）に割り当てるようにして使用される。
【００２０】
ところが、図２に示すように、連続可変ＮＤフィルタを構成要素として導入する際においては、この可変ＮＤフィルタは、図３に示すように、位置に応じて所定方向に一定の勾配で連続的に濃度が変化するように構成されているので、この連続可変ＮＤフィルタを通過した光線は、その通過位置に応じて減光率（光透過率）が異なるため、このままでは、撮像素子から得られた画像は、位置に応じて明るさが変化するものとなってしまう。
【００２１】
そこで、本発明のフィルタ光学系および撮像装置においては、この減光率の不均一を補正するために、図４に示すように、色補正フィルタまたはＩＲカットフィルタ上に、上記ＮＤフィルタとは、所定方向への濃度勾配の絶対値が等しく符号が逆となる補完用ＮＤフィルタ層を積層することにより、トータルとして画面全体の減光量が均一な光学像を生成するようにしている。
【００２２】
また、上記連続可変ＮＤフィルタの位置を、上記補完用ＮＤフィルタ層を積層された色補正フィルタまたはＩＲカットフィルタから相対的に移動させることにより、トータルとして所望の濃度のＮＤフィルタとすることができ、画面全体の減光量を所望の値とすることができる。
【００２３】
なお、テレセントリックでない光学系では、フィルタの位置によって光学像のサイズが変わるため、ＩＲカットフィルタや色補正フィルタの光軸方向の配設位置に応じて、積層する補完用ＮＤフィルタ層の濃度分布を補正することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置（（Ａ）は第１の実施形態に係る撮像装置、（Ｂ）は第２の実施形態に係る撮像装置）の主要部を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る撮像装置を示す概要図である。
【図３】本実施形態に係る連続可変ＮＤフィルタの濃度分布（（Ａ）は矩形形状の連続可変ＮＤフィルタの濃度分布、（Ｂ）は円板形状の連続可変ＮＤフィルタの濃度分布）を示す図である。
【図４】逆勾配ＮＤ層の濃度勾配を説明するためのグラフである。
【図５】矩形状の可変ＮＤフィルタを用いたフィルタ光学系において、逆勾配ＮＤ層の濃度勾配の補正処理について説明するための図（（Ａ）は各フィルタにおける光学像の大きさの違いを説明するための図、（Ｂ）は逆勾配ＮＤ層の補正処理を説明するためのグラフ）である。
【図６】円板状の可変ＮＤフィルタを用いたフィルタ光学系において、逆勾配ＮＤ層の濃度勾配の補正処理について説明するための図である。
【図７】一般的な放送用カメラの光学系を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係るフィルタ光学系および撮像装置について図面を用いて説明する。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
まず、図１（Ａ）、図２〜４を用いて第１の実施形態に係る撮像装置の主要部について説明する。なお、図２は本実施形態に用いられるタイプの撮像装置１の概略を示すものであり、図３は、本実施形態に用いられる連続可変ＮＤフィルタを示すものであり、（Ａ）は矩形形状の連続可変ＮＤフィルタ１０Ａを示すものである。なお、図３（Ｂ）は円板形状の連続可変ＮＤフィルタ１０Ｂを示すものであり、後述する。また、図４は、逆勾配ＮＤ層の濃度勾配による作用を説明するためのグラフである。
【００２７】
この撮像装置１、１１Ａは、被写体からの光の入射側より順に、撮像レンズ４０（図２を参照）、ＩＲカットフィルタ１５０、連続可変ＮＤフィルタ１１０、補正用の逆勾配ＮＤ層１８０Ａが積層されたＣＣフィルタ（色補正フィルタ）１２０、および、これらのフィルタを通過した入射光が担持した被写体像が結像される撮像素子１６０から構成される。
なお、撮像素子における光電変換処理によって得られた像情報電気信号は、信号処理部９２によって所定の信号処理が施され外部に出力される。
なお、図１（Ａ）において、ＩＲカットフィルタ１５０、連続可変ＮＤフィルタ１１０、および補正用逆勾配ＮＤ層１８０Ａが積層されたＣＣフィルタ１２０により第１の実施形態に係るフィルタ光学系１００が構成される。
【００２８】
ここで、連続可変ＮＤフィルタ１１０は、所定方向（図１（Ａ）においては、図面上で上下方向）に均一な濃度勾配を有するＮＤフィルタの層を所定の厚みまで積層して形成するものである。
一方、ＣＣフィルタ１２０上に積層された上記逆勾配ＮＤ層１８０Ａは、所定方向（図１（Ａ）においては、図面上で上下方向）に、連続可変ＮＤフィルタ１１０とは逆方向の濃度勾配を有するＮＤフィルタ層であり、図４に示すように、ＮＤ濃度が最小となるように形成されており、フィルタ光学系１００での透過率がなるべく大きくなり得るように調整されている。
【００２９】
これにより、連続可変ＮＤフィルタ１１０と逆勾配ＮＤ層１８０Ａによる合計濃度は、連続可変ＮＤフィルタ１１０が位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動する間に（図４を参照）、Ｄ１からＤ２まで連続的に変化させることができる。すなわち、連続可変ＮＤフィルタ１１０と逆勾配ＮＤ層１８０Ａの濃度勾配は、絶対値が互いに等しく、向きが逆方向とされており、連続可変ＮＤフィルタ１１０とＣＣフィルタ１２０が互いに重なりあう領域（Ｐ１〜Ｐ３までの範囲）における、連続可変ＮＤフィルタ１１０と逆勾配ＮＤ層１８０Ａによる合計のＮＤ濃度は、図４に示すようにＤ１となる。なお、合計のＮＤ濃度がＤ１となる状態は、連続可変ＮＤフィルタ１１０と逆勾配ＮＤ層１８０Ａの相対位置が、図１（Ａ）における状態よりも、連続可変ＮＤフィルタ１１０が図中上方に移動した状態となる。
【００３０】
この後、図４において、連続可変ＮＤフィルタ１１０を位置Ｐ１から位置Ｐ２向かって移動させるにつれて合計のＮＤ濃度が増加する。この後、連続可変ＮＤフィルタ１１０が位置Ｐ２まで移動した状態では、連続可変ＮＤフィルタ１１０とＣＣフィルタ１２０が互いに重なりあう領域（Ｐ２〜Ｐ４までの範囲）における、連続可変ＮＤフィルタ１１０と逆勾配ＮＤ層１８０Ａによる合計のＮＤ濃度は、図４に示すようにＤ２となる。なお、合計のＮＤ濃度がＤ２となる状態は、連続可変ＮＤフィルタ１１０と逆勾配ＮＤ層１８０Ａの相対位置が、図１（Ａ）における状態よりも、連続可変ＮＤフィルタ１１０が図中下方に移動した状態となる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
次に、図１（Ｂ）、図２〜４を用いて第２の実施形態に係る撮像装置の主要部について説明する。なお、第２の実施形態は第１の実施形態と類似しており、第１の実施形態において、ＣＣフィルタ１２０に積層していた逆勾配ＮＤ層１８０Ａに替えて、ＩＲカットフィルタ１５０に積層した逆勾配ＮＤ層１８０Ｂを用いるようにしていること以外は、第１の実施形態と同様の構成とされている。したがって、第１の実施形態と重複する記載は、煩を避けるため省略することも多い。
【００３２】
この撮像装置は、図１（Ｂ）に示すように、被写体からの光の入射側より順に、撮像レンズ４０（図２を参照）、補正用の逆勾配ＮＤ層１８０Ｂが積層されたＩＲカットフィルタ１５０、連続可変ＮＤフィルタ１１０、ＣＣフィルタ（色補正フィルタ）１２０、および、これらのフィルタを通過した入射光が担持した被写体像が結像される撮像素子１６０から構成される。
なお、図１（Ｂ）において、補正用の逆勾配ＮＤ層１８０Ｂが積層されたＩＲカットフィルタ１５０、連続可変ＮＤフィルタ１１０、およびＣＣフィルタ１２０により第２の実施形態に係るフィルタ光学系１００が構成される。
【００３３】
ここで、ＩＲカットフィルタ１５０上に積層された上記逆勾配ＮＤ層１８０Ｂ（第１の実施形態とは異なり、ベースとなるフィルタの光出射側に積層されている）は、所定方向（図１（Ｂ）においては、図面上で上下方向）に、連続可変ＮＤフィルタ１１０とは逆方向の濃度勾配を有するＮＤフィルタ層であり、図４に示すように、ＮＤ濃度が最小となるように形成されており、フィルタ光学系１００での透過率がなるべく大きくなり得るように調整されている。
【００３４】
これにより、逆勾配ＮＤ層１８０Ｂと連続可変ＮＤフィルタ１１０による合計濃度は、連続可変ＮＤフィルタ１１０が位置Ｐ１から位置Ｐ２まで移動する間に、Ｄ１からＤ２まで連続的に変化させることができる。このことは、上記第１の実施形態と同様である。
【００３５】
＜補正について＞
ところで、通常の放送用カメラはテレセントリックではない光学系が用いられているため、フィルタの位置関係によってフィルタを通過する光学像のサイズが変化する。
そのため、図５（Ａ）に示すように、連続可変ＮＤフィルタ２１０が矩形形状である場合においても、各フィルタを通過する光学像の倍率に応じて、逆勾配ＮＤ層２８０Ａの濃度の傾きを補正することが望ましい。
【００３６】
例えば、図５（Ａ）に示すように、ＩＲカットフィルタ２５０、連続可変ＮＤフィルタ２１０およびＣＣフィルタ２２０がこの順に配列されており、連続可変ＮＤフィルタ２１０の光学像の高さをＲ１、ＣＣフィルタ２２０の光学像の高さをＲ２とし、連続可変ＮＤフィルタの濃度勾配をＳＮＤとしたとき、ＣＣフィルタ２２０に積層された逆勾配ＮＤ層２８０Ａの濃度勾配ＳＣＣは、次式（１）で表される。
2020181125.tif 000003
すなわち、図５（Ｂ）に示すように、ＣＣフィルタ２２０の濃度勾配ＳＣＣは、傾き補正前の逆勾配ＮＤ層２８０Ａの濃度勾配ＳＮＤに −Ｒ２／Ｒ１ を乗じたものとなる。
【００３７】
また、フィルタ光学系１００が、図１（Ｂ）に示すように、上記第２の実施形態のように構成された場合は、ＩＲカットフィルタ２５０の光学像の高さをＲ３とし、連続可変ＮＤフィルタの濃度勾配をＳＮＤとしたとき、ＩＲカットフィルタ２５０に積層された逆勾配ＮＤ層１８０Ｂ（図１（Ｂ）を参照）の濃度勾配ＳＩＲは、次式（２）で表される。
2020181125.tif 000004
すなわち、傾き補正前の逆勾配ＮＤ層１８０Ｂ（図１（Ｂ）を参照）の濃度勾配ＳＮＤに −Ｒ３／Ｒ１ を乗じたものとなる。
なお、テレセントリックな光学系を用いる場合は、光学像のサイズは位置に無関係となるため、上記で説明した補正は不要である。
【００３８】
＜連続可変ＮＤフィルタが円板形状の場合＞
上記では、連続可変ＮＤフィルタが矩形形状の場合について説明しているが、これに替えて、図３（Ｂ）に示すような円板形状を用いてもよい。このような円板形状のものにおいては、円板の回転角方向に濃度勾配が設けられるように構成されている。また、光軸Ｌを円板の中心から所定半径位置を中心とする所定位置に設けるように構成される。また、この連続可変ＮＤフィルタ１０Ｂとペアをなす逆勾配ＮＤ層（１８０Ａ、Ｂ）を積層されたＣＣフィルタ（１２０）またはＩＲカットフィルタ（１５０）が、上記所定位置において、上記両者の濃度勾配が等しく、逆方向の勾配となるように配されていて、両者の合計濃度が両者の重なり合う位置において均一となるように構成されている。この点については、連続可変ＮＤフィルタが矩形状の場合と同様である。
以下、図６を用いて、円板形状の連続可変ＮＤフィルタ１０Ｂについて説明する。なお、図６は、図１（Ａ）に示すように、光入射側から、ＩＲカットフィルタ１５０、連続可変ＮＤフィルタ１１０およびＣＣフィルタ１２０がこの順に配列され、ＣＣフィルタ１２０に逆勾配ＮＤ層１８０Ａを積層するタイプについて説明するものであるが、図１（Ｂ）に示すように、光入射側から、ＩＲカットフィルタ１５０、連続可変ＮＤフィルタ１１０およびＣＣフィルタ１２０をこの順に配列し、ＩＲカットフィルタ１５０に逆勾配ＮＤ層１８０Ｂを積層することも勿論可能であり、同様の作用効果を奏する。
【００３９】
図６は、連続可変ＮＤフィルタ３１０Ａが円板形状とされた場合を示すものであるが、レンズ光軸Ｌを中心として、連続可変ＮＤフィルタ３１０Ａ上で半径Ｒ１のサイズの光学像がＣＣフィルタ（１２０）上で半径Ｒ２のサイズの光学像に拡大または縮小される（図６は縮小の場合を示す）。連続可変ＮＤフィルタ３１０Ａ上の濃度が、円板中心Ｃを中心として回転角方向にＤ１からＤ２まで変化する場合には、ＣＣフィルタ（１２０）上に積層された逆勾配ＮＤ層（１８０Ａ）の濃度は、点Ｃ´を中心として連続可変ＮＤフィルタ３１０Ａの変化とは逆方向に０から （Ｄ２−Ｄ１）／θ まで変化する。ここで、θは、円板中心Ｃから、連続可変ＮＤフィルタ３１０Ａ上の光学像の円（半径Ｒ１）に引いた２本の接線のなす角である。
【００４０】
＜明るさをＦ値などとして表示＞
上述した実施形態においては、連続可変可能なＮＤフィルタシステムを用いて光学像の明るさを調整しているが、従来はレンズのアイリスにより明るさ調整が行われており、カメラを使用する者にとってＦ値やＴ値等として示唆されるように構成されていれば、従来の感覚とマッチし易く便利である。
そこで、本実施形態においては、図２に示すように、連続可変ＮＤフィルタ１０が所望の濃度設定位置となるように駆動指示するＮＤフィルタ濃度設定部９０から、表示部９１に対して、当該駆動指示された値が、Ｆ値として表示されるように構成している。この表示部９１としては、カメラの電子ビューファインダーやアイリスリングの他、カメラに付設された種々のディスプレイを用いるようにしてもよい。
【００４１】
なお、撮像レンズのＦ値をＦＬとしたとき、連続可変ＮＤフィルタ１０の濃度がＤ（％）である場合のＦ値であるＦＮＤは、下式（３）で表される。この換算計算処理はＮＤフィルタ濃度設定部９０により行われる。
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このようにして上記表示部９１にＦ値が表示されることになるが、Ｔ値に対しても同様の処理を行なうことにより、上記表示部９１に表示させることができる。
【００４２】
本発明のフィルタ光学系および撮像装置としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、フィルタ光学系内に他の光学部材、例えばローパスフィルタ等を配設することも可能であり、そのような他の光学部材に上述した逆勾配ＮＤ層を積層するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１、１１Ａ、１１Ｂ    撮像装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１１０、２１０、３１０Ａ    連続可変ＮＤフィルタ
２０、１２０、２２０    ＣＣフィルタ
３０    フィルタユニット
４０    撮像レンズ
５０、１５０、２５０    ＩＲカットフィルタ
６０、１６０、２６０    撮像素子
９０    ＮＤフィルタ濃度設定部
９１    表示部
９２    信号処理部
１８０Ａ、１８０Ｂ、２８０Ａ    逆勾配ＮＤ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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