(57)【要約】【課題】  撮像光学系が大型化する要素とＮＤフィルタの反りの影響を減少しながら、絞り開放時のＮＤフィルタによる開口部の通過光量の減少を最小限に抑制する。【解決手段】  絞り羽根２２、２３の一方に取り付けられたＮＤフィルタ２６は、透過光量を調節するフィルタ部２６ａと、光透過率がフィルタ部２６ａよりも高く基板の光透過率とほぼ等しいフィルタ部２６ｂとから成っている。フィルタ部２６ａはフィルタ部２６ｂの一部に設けられ、フィルタ部２６ｂの一端部から対向する他端部に向けて三角形状に形成されている。  絞り羽根２２、２３が作動し絞り開口２９の開口径が、地板に設けた開口部３０の内径より小さくなると、絞り開口２９の径が実質的な絞り開口径となる。（ｃ）に示すように絞り径が所定値よりも小さくなると、絞り開口２９はフィルタ部２６ａにより覆われ、絞り径が小さくなることで発生する光の回折による画像劣化が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過する光量を減衰する第１の光減衰部と、該第１の光減衰部よりも透過する光量が多い第２の光減衰部を有するＮＤフィルタであって、前記第１の光減衰部は前記第２の光減衰部の一部に一端部から対向する他端部に向けて凸となる領域を形成したことを特徴とするＮＤフィルタ。
【請求項２】
前記第２の光減衰部は光透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のＮＤフィルタ。
【請求項３】
前記第１の光減衰部は光透過率が連続的に変化することを特徴とする請求項１又は２に記載のＮＤフィルタ。
【請求項４】
前記第１の光減衰部は異なる光透過率を有する複数の領域から成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のＮＤフィルタ。
【請求項５】
光を通過させる開口部と、該開口部を通過する光量を調節する絞り羽根と、該絞り羽根が形成する絞り開口を通過する光を減衰するＮＤフィルタを用いた光量絞り装置であって、前記ＮＤフィルタは透過する光量を減衰する第１の光減衰部と、該第１の光減衰部よりも透過する光量が多い第２の光減衰部を有し、前記第１の光減衰部は、前記第２の光減衰部の一部に一端部から対向する他端部に向かって凸となる領域を形成したことを特徴とするＮＤフィルタを用いた光量絞り装置。
【請求項６】
前記絞り羽根が前記開口部を全開と成したとき、前記第１の光減衰部の少なくとも一部が前記開口部に露出していることを特徴とする請求項５に記載のＮＤフィルタを用いた光量絞り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルビデオやデジタルスチルカメラ等の光学機器に使用されるＮＤフィルタ及び該ＮＤフィルタを用いた光量絞り装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ、デジタルビデオ等の撮像光学系には、絞り羽根で形成される開口径を変化させて光量を調整する光量絞り装置が使用されている。
【０００３】
図１０はビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像光学系の構成図である。光軸に沿って、前方からレンズ１、光量絞り装置２、レンズ３、４、５、ローパスフィルタ６、固体撮像素子７が配列されている。光量絞り装置２は絞り羽根８、９及び絞り地板１０から成り、絞り羽根８には光量調整用のＮＤフィルタ（Neutral Density）１１が接着されている。
【０００４】
図１１は従来の光量絞り装置２の構成を示している。光量絞り装置２は２枚の絞り羽根８、９が反対向きに直線駆動されることによって絞り開口１２の開口径を変更可能とするものである。この動作により、絞り開口１２を通過する光量を調整することができる。
【０００５】
絞り羽根８には、ＮＤフィルタ１１が一体的に接着固定されており、絞り開口１２の一部がこのＮＤフィルタ１１により覆われている。紙面と直交方向に絞り開口の中心Ｏを通る直線が光軸となる。開口部１３は絞り地板１０に設けられ、その内径は不変であるので、図１１（ａ）に示すように絞り開口１２の開口径が開口部１３の内径よりも大きくなっても、実質的な絞り開口径としては開口部１３の径が最大となる。また、図１１（ｂ）に示すように絞り開口１２の開口径が開口部１３の内径よりも小さい場合には、絞り開口１２の径が実質的な絞り開口径となる。
【０００６】
絞り開口径が小さくなると、絞り開口１２を通過する光の回折現象が発生し易くなる。この小絞り側での回折による悪影響を除去するために、ＮＤフィルタ１１を絞り羽根８に取り付け、図１１（ｃ）に示すように絞り開口径の縮小と同時に光の透過率を低下させる。これにより、より広い輝度範囲内でも問題となる絞り開口径よりも小さい開口径に、実用的には殆ど至らないようにすることが行われている。
【０００７】
ＮＤフィルタ１１の種類としては、全面均一濃度タイプの他に、特許文献１に開示される複数の濃度領域から成る多濃度ＮＤフィルタや、特許文献２に開示されるグラデーションＮＤフィルタなどが知られている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１１７７１８号公報
【特許文献２】特開２００５−３２６６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述した光量絞り装置２において、室内での撮影など撮影対象物が暗い場合には、絞りを開放にしても光量が不足気味となり、撮影した画像の画質が低下してしまう傾向にある。
【００１０】
このため、絞り開放時にはＮＤフィルタ１１を絞り開口部１３から完全に退避させて、開口部１３を通過する光量をより多くすることが好ましい。しかし、ＮＤフィルタ１１を絞り開口部１３から完全に退避させるには、ＮＤフィルタ１１を取り付けた絞り羽根８の開閉ストロークを大きくする必要がある。
【００１１】
図１２（ａ）は絞り開放時にＮＤフィルタ１１の一部が開口１２内に残っている状態を示しているが、ＮＤフィルタ１１を絞り開口部１３から完全に退避させようとすると、図１２（ｂ）のように距離ＸだけＮＤフィルタ１１を図面右方向に後退させる必要がある。このためには、ＮＤフィルタ１１が接着された絞り羽根８を後退させることになるが、その場合に絞り羽根９は絞り羽根８と相対的に反対方向に移動する。その結果、絞り羽根８の移動距離の増加分Ｙのためのスペースが光量絞り装置２として必要になり、結果として絞り装置の大型化につながる。
【００１２】
また、従来のＮＤフィルタ１１には、図１３に示すようにＮＤフィルタ１１の開口１２側の先端が円弧状にしている例もある。しかし、樹脂基材上に無機硬質膜を形成して作製したＮＤフィルタ１１では、湿度や温度変化による反りが生じ易く、開口部１３に突出した形状ではその影響を受け易く、対向する絞り羽根９と干渉する虞れがある。そのため、ＮＤフィルタ１１と対向する絞り羽根９との間に十分な間隔を設けるなどの対策が必要となり、その結果、絞り装置が厚くなったり、生産工程が複雑になったりするなどの弊害がある。
【００１３】
本発明の目的は、撮像光学系が大型化する要素とＮＤフィルタの反りの影響を減少しながら、絞り開放時のＮＤフィルタによる開口部の通過光量の減少を最小限に抑制したＮＤフィルタ及び該ＮＤフィルタを用いた光量絞り装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係るＮＤフィルタは、透過する光量を減衰する第１の光減衰部と、該第１の光減衰部よりも透過する光量が多い第２の光減衰部を有するＮＤフィルタであって、前記第１の光減衰部は前記第２の光減衰部の一部に一端部から対向する他端部に向けて凸となる領域を形成したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るＮＤフィルタを用いた光量絞り装置は、光を通過させる開口部と、該開口部を通過する光量を調節する絞り羽根と、該絞り羽根が形成する絞り開口を通過する光を減衰するＮＤフィルタを用いた光量絞り装置であって、前記ＮＤフィルタは透過する光量を減衰する第１の光減衰部と、該第１の光減衰部よりも透過する光量が多い第２の光減衰部を有し、前記第１の光減衰部は、前記第２の光減衰部の一部に一端部から対向する他端部に向かって凸となる領域を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るＮＤフィルタ及び該ＮＤフィルタを用いた光量絞り装置によれば、ＮＤフィルタの濃度と最小絞り径の大きさを変更することなく、大型化とＮＤフィルタの反りを抑えながら、絞り開放時の撮影光量を増加し、画質を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を図１〜図９に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は本実施例１によるＮＤフィルタを用いた光量絞り装置の構成図である。図１（ａ）において、光量絞り装置２０は絞り羽根２２、２３と、回転軸２４を中心に回動し、絞り羽根２２、２３を駆動する駆動アーム２５とにより構成され、絞り羽根２２にはＮＤフィルタ２６が接着剤２７により固定されている。
【００１９】
ＮＤフィルタ２６は図１（ａ）のように透過光量を調節する第１の光減衰部であるフィルタ部２６ａと、光透過率が第１の光減衰部よりも高く基板の光透過率とほぼ等しい第２の光減衰部のフィルタ部２６ｂとから成っている。フィルタ部２６ａはフィルタ部２６ｂの一部に設けられ、フィルタ部２６ｂの一端部から対向する他端部に向けて三角形状に形成されている。ＮＤフィルタ２６に用いられる基板の光透過率は通常では８０％以上であり、フィルタ部２６ｂの光透過率は８０％程度である。
【００２０】
絞り開口中心Ｏを通り、ＮＤフィルタ２６の動作方向に延長した線をＮＤフィルタ２６の中心線Ｃとすると、フィルタ部２６ａのフィルタ部２６ｂに対する境界線は、三角形の２つの斜辺部とされ、中心線Ｃの近傍が三角形の頂点となっている。
【００２１】
絞り羽根２２、２３には直線状のガイド孔２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂが設けられている。これらのガイド孔２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂは絞り地板に形成されているガイドピンに案内され、絞り羽根２２、２３は相互に中心線Ｃと平行に直線的に移動するようになっている。
【００２２】
駆動アーム２５は図示しない駆動モータから回転軸２４に伝達された回転運動により回動する。また、絞り羽根２２、２３には長孔２２ｃ、２３ｃ、駆動アーム２５には駆動ピン２８ａ、２８ｂが設けられており、駆動ピン２８ａが長孔２２ｃに、駆動ピン２８ｂが長孔２３ｃにそれぞれ嵌合している。
【００２３】
駆動アーム２５が図１（ｂ）に示すように回転運動をすることで、駆動ピン２８ａ、２８ｂが絞り羽根２２、２３を互いに反対向きに移動させ、絞り羽根２２、２３で形成される絞り開口２９の開口径の大きさが変化する。
【００２４】
この動作により、絞り開口２９を通過する光量を調整することができ、紙面と直交方向に絞り開口の中心Ｏを通る直線が光軸となる。絞り地板に設けられた円形の開口部３０の内径は不変であるので、絞り開口２９の開口径が開口部３０の内径よりも大きくなっても、実質的な絞り開口径としては開口部３０の径が最大となる。
【００２５】
また、絞り開口２９の開口径が開口部３０の内径より小さい場合には、絞り開口２９の径が実質的な絞り開口径となる。そして、図１（ｃ）に示すように絞り径が所定値よりも小さくなると、絞り開口２９はＮＤフィルタ２６のフィルタ部２６ａにより覆われ、絞り径が小さくなることで発生する光の回折による画像劣化が防止される。
【００２６】
図２（ａ）はＮＤフィルタ２６を用いた光量絞り装置２０、図２（ｂ）は従来のＮＤフィルタ１１を用いた絞り装置を示している。光量絞り装置２０を小型化するために、絞り羽根２２、２３の作動ストロークを減少すると、絞り羽根２２、２３が開口部３０を全開させても、図２（ｂ）に示す従来形の矩形状のＮＤフィルタ１１の一部が開口部３０内に露出する。斜線部は絞り開放状態で、開口部３０を覆うＮＤフィルタ１１のフィルタ部を表している。
【００２７】
本実施例のような図２（ａ）に示す形状とすることで、従来形のＮＤフィルタ１１と比べて、ＮＤフィルタ２６のフィルタ部２６ａが絞り開放状態で開口部３０を覆う面積が小さくなっていることが分かる。一方、ＮＤフィルタ２６において、図２（ｃ）に示すように絞り径を従来形と同じ最小絞り径に絞り込んだ場合でも、絞り開口部３０の全域をフィルタ部２６ａで覆うことができる。
【００２８】
ここで、絞り開口２９の形状は、図２（ｃ）に示すように絞り羽根２２、２３の開口２９の内縁部２２ｄ、２２ｅ、２３ｄ、２３ｅにより決まる。従って、ＮＤフィルタ２６のフィルタ部２６ａは開放方向側は絞り羽根２２の内縁部２２ｄ、２２ｅよりも開放方向側に、またフィルタ部２６ａの絞り方向側は絞り羽根２３の内縁部２３ｄ、２３ｅで形成される内縁部形状に近い形状とすることが望ましい。更に、最小絞り開口径を完全に覆うことができる形状に形成することが更に好ましい。
【００２９】
ただし、絞り方向側フィルタ部形状と内縁部形状は完全に同形状でなくともよく、図３（ａ）、（ｂ）に示すようにＮＤフィルタ２６のフィルタ部２６ａにおいて、開口中心線Ｃの近傍が、その外側よりも絞り方向側に円弧状の凸形状になっている。或いは、図３（ｃ）に示すように絞り方向側に凸形状の矩形状としても本発明の効果が得られる。
【００３０】
また、フィルタ部２６ａは光透過率が高く面積の広いフィルタ部２６ｂにより、絞り羽根２２の内縁部２２ｄ、２２ｅに広く支えられて固定されている。このため、絞り開口部３０側にフィルタ部２６ａが単独で凸形状に露出するよりも、湿度や温度変化による反りの影響を減少することができる。そのため、光量絞り装置２０及びその周辺の部材との干渉を減らすことができ、結果として装置の小型化、薄型化が達成できる。
【００３１】
ＮＤフィルタ２６の材料としては、図４に示すように透明基板３１上にＮＤ膜３２を形成したものが一般的に使われている。ＮＤフィルタ２６に用いられる透明基板３１として、材質は特に限定されないが、透明性及び機械的強度を有するものが好ましく、フィルム状のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が主に用いられる。その他にも、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリカーボネート、ポリイミド系樹脂、ノルボルネン系樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、アクリル系樹脂等が用いられる。また、透明基板３１の厚さとしては、ＮＤフィルタ２６としての剛性を保ちながら、小型軽量化という観点から可能な限り薄いことが望ましい。具体的には、厚さは３００μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは５０〜１００μｍである。
【００３２】
透明基板３１の上に形成されるＮＤ膜３２としては真空蒸着、スパッタ、イオンプレーティング、インクジェット、印刷など任意の成膜手段により光量透過率を調整するための光吸収層や反射防止層を形成する。図４は真空蒸着でＮＤ膜を形成したＮＤフィルタ２６の構成の一例を示した概略構成図である。第１層〜第８層目までは酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）と酸化チタン（ＴｉＯｘ）の交互層、最表層はフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）から成る反射防止層で構成されているが、層数や材質は特に限定されるものではない。
【００３３】
図５はＮＤフィルタを製造する真空蒸着装置の概略図である。蒸着チャンバ４１内には回転ドーム４２が備えられ、この回転ドーム４２にＮＤフィルタ２６の基板３１が保持された蒸着治具４３がセットされる。成膜中に、回転ドーム４２は基板温度と蒸着膜の膜厚を均一化するために回転軸４４を中心に回転している。また、蒸着源４５ａには酸化アルミニウム、蒸着源４５ｂには酸化チタン、蒸着源４５ｃにはフッ化マグネシウムのように、ＮＤ膜３２を構成する各層の材料が準備されている。
【００３４】
蒸着工程が始まると、蒸着チャンバ４１内は真空状態に保持され、蒸着治具４３は所定の温度に加熱される。そして、圧力と温度が所定の値に達するとＮＤ膜３２の第１層目として蒸着源４５ａを加熱し、蒸着材料を蒸発させて蒸着治具４３にセットされた基板３１上に、蒸着膜を所定の厚みに形成する。以後、必要に応じて蒸着源４５を切換えて多層膜を形成していく。
【００３５】
透明基板３１は図６（ａ）に示すように蒸着治具４３にセットされ、基板３１の上には図６（ｂ）に示すようにＮＤフィルタ２６のフィルタ部２６ａの形状に開口部が形成された蒸着マスク４６が保持される。この状態で、前述した蒸着工程を経ることによって、透明基板３１上には図６（ｃ）に示すようにＮＤ膜３２がフィルタ部２６ａの形状に形成される。以上の手順でＮＤ膜の形成が終了すると、図６（ｄ）に示すように、ＮＤフィルタ形状に切断してＮＤフィルタ２６を得ることができる。
【実施例２】
【００３６】
図７は実施例２のＮＤフィルタ及び光量絞り装置を示している。本実施例２のＮＤフィルタ２６は、第１の光減衰部である高濃度部のフィルタ部２６ａと第２の光減衰部である低濃度部のフィルタ部２６ｃの２種類の濃度領域を有している。
【００３７】
ＮＤフィルタ２６は濃度が濃い方が、より透過光を減衰させることができるため、その分だけ絞り最小絞り開口径を大きくでき、小絞りによる回折の影響を少なくできる。しかし、一方では開口２９内にフィルタ部２６ａ、２６ｃがある部分とない部分とが存在する場合に、その濃度差からシェーディングと呼ばれる光量むらが発生する虞れがある。
【００３８】
そこで本実施例２においては、ＮＤフィルタ２６に小絞り状態で使用するフィルタ部２６ａとそれよりも濃度の薄いフィルタ部２６ｃを設け、急激な濃度差をなくしている。そして、フィルタ部２６ａは実施例１と同様に、ＮＤフィルタ２６の中心線Ｃの近傍がその外側よりも絞り方向側に凸形状になっている。本実施例２のＮＤフィルタ２６は、実施例１と同様に、フィルタ部２６ａの部分にＮＤ膜３２を形成し、続いて基板３１を裏返して裏面全面に別のＮＤ膜３２を形成することで得られる。
【００３９】
本実施例２においても、フィルタ部２６ａはより光透過率が高く面積の広いフィルタ部２６ｃの一部に形成されており、フィルタ部２６ｃは絞り羽根２２の内縁部２２ｄ、２２ｅに広く支えられて固定されている。このため、実施例１と同様に反りの影響を減少することができる。
【実施例３】
【００４０】
図８は実施例３のＮＤフィルタ及び光量絞り装置を示している。本実施例３のＮＤフィルタ２６は、第１の光減衰部である高濃度部であるフィルタ部２６ａと、第２の光減衰部である複数の光透過率を持ち、濃度が段階的に変化する濃度変化を有するフィルタ部２６ｄとから成る。このため、更に濃度差による光量むらの防止効果が高くなり、フィルタ部２６ａの濃度をより濃くできる。その結果として、最小絞り径を大きくすることができ、小絞りによる光の回折の影響を少なくすることができる。
【００４１】
本実施例３におけるＮＤフィルタ２６は、フィルタ部２６ａは実施例１と同様にＮＤフィルタ２６の中心線Ｃの近傍がその外側よりも絞り方向側に凸形状になっている。フィルタ部２６ａから段階的に濃度が変わるフィルタ部２６ｄにおいても、フィルタ部２６ａの凸形状に倣うように濃度分布を持っている。
【００４２】
また、実施例３の変形例として、フィルタ部２６ｄの濃度を連続的に変化させたグラデーション濃度変化部とすることができる。かくすることで、更に濃度差による光量むらを防止する効果が高くなり、高品位な画像を得ることができる。
【００４３】
本実施例３においても、フィルタ部２６ｄが絞り羽根２２の内縁部２２ｄ、２２ｅに広く支えられて固定されており、このため先の実施例と同様に反りの影響を減らすことができる。
【００４４】
このような連続的に濃度が変化するフィルタ部２６ｄを有するＮＤフィルタ２６は、図９（ａ）に示すように蒸着治具４３上の透明基板３１からフレーム４７により間隔を空けて、図９（ｂ）に示す蒸着マスク４６をセットして成膜することで得られる。基板３１上には、図９（ｃ）に示すようにフィルタ部２６ａとフィルタ部２６ｄが形成され、これを図９（ｄ）に示すように切断するとＮＤフィルタ２６が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施例１のＮＤフィルタを取り付けた光量絞り装置の構成図である。
【図２】光量絞り装置と従来の光量絞り装置を比較した構成図である。
【図３】実施例１の光量絞り装置の形状例の構成図である。
【図４】ＮＤフィルタの構成模式図である。
【図５】真空蒸着装置の構成図である。
【図６】ＮＤフィルタの作製方法を説明図である。
【図７】実施例２の光量絞り装置の構成図である。
【図８】実施例３の光量絞り装置の構成図である。
【図９】実施例３のＮＤフィルタの作製方法を説明図である。
【図１０】ＮＤフィルタ及び光量絞り装置を使用する撮像光学系の概略図である。
【図１１】従来の光量絞り装置の構成図である。
【図１２】従来のＮＤフィルタの光減衰部を開口部から完全に退避させた状態の光量絞り装置の構成図である。
【図１３】従来の他の形状のＮＤフィルタを取り付けた光量絞り装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
２２、２３  絞り羽根
２６  ＮＤフィルタ
２６ａ〜２６ｄ  フィルタ部
２９  開口
３０  開口部
３１  透明基板
３２  ＮＤ膜
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2010145941.tif 000012
【図１３】
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【図８】
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【図９】
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