(57)【要約】【課題】  従来の撮像装置では、ＮＤフィルタに何か不具合がおきた場合には、修理のために一度分解しなければならず、そのために固定レンズである第３レンズ群と可動羽根の間に設計上隙間を作らなければいけなくなるので、レンズ鏡筒の小型化が困難である。【解決手段】  レンズ鏡筒１内の最終レンズ面から撮像素子９の間に、ＮＤフィルタを有するフィルタ組立体６が配置されている。フィルタ組立体６内のＮＤフィルタは、透過率の異なる複数の第１のフィルタ領域と光学的に透明な第２のフィルタ領域とを有する。フィルタ組立体６は、レバー１１等を含む移動機構により、ＮＤフィルタの複数の第１のフィルタ領域の各透過率のフィルタ領域及び第２のフィルタ領域のいずれかを、レンズ鏡筒１から撮像素子９の受光面に至る入射光の光路中に配置する。その配置位置は、フォトリフレクタ１２及び１３の出力信号に基づき、正確に位置決めされる。【選択図】            図１
2006074654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズ系から撮像素子の受光面に至る光路中に、透過率の異なる複数のフィルタ領域を持つＮＤフィルタを出し入れする機構を備えた撮像装置であって、
前記ＮＤフィルタは、一つの領域が前記撮像レンズ系から出射される出射光のうち前記撮像素子の有効画素領域の面積からなる透過率の異なる複数のＮＤフィルタ領域とＮＤフィルタとして機能しない領域とを有し、
前記ＮＤフィルタ領域中の所望の透過率の一のフィルタ領域又は前記ＮＤフィルタとして機能しない領域を前記出射光が透過するように、前記ＮＤフィルタを移動させる移動機構と、
前記移動機構による前記ＮＤフィルタの移動により、前記複数のＮＤフィルタ領域の各透過率のフィルタ領域及び前記ＮＤフィルタ領域として機能しない領域のいずれが前記光路中に位置するかを検出する検出手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記移動機構、前記検出手段及び前記ＮＤフィルタは、前記撮像レンズ系及び前記撮像素子とは分離して取り外し可能なフィルタユニットを構成すると共に、前記ＮＤフィルタに近接離間対向した前記フィルタユニット内の位置に、前記撮像レンズ系から出射される出射光が透過する光学ローパスフィルタが固定されていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に係り、特に濃度の異なるＮＤ(neutral density)フィルタにより光量を調節する機構を備えたビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置では、屋外などの明るい場所を撮影する時に、アイリスと呼ばれる絞り機構が光量を絞り明るさを抑える働きをしているが、あまり絞りすぎると小絞りボケになってしまう。また、なにかある物体だけに焦点をあわせて撮りたいという時にはＮＤフィルタを用い、周辺をぼかすことが可能になった。そこで、ＮＤフィルタを使うことによってアイリスの絞り径の絞り過ぎによる小絞りボケを防止しつつ、光量も抑える撮像装置が従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の撮像装置では、ケーシング内を摺動自在に支持された可動羽根にＮＤフィルタを取着すると共に、ＮＤフィルタをケーシングに形成された光通過孔よりも大きく形成し、可動羽根を駆動機構により段階的に移動して、可動羽根が停止した状態で可動羽根の素通し部又は上記ＮＤフィルタと上記光通過孔とが対向するような構造とし、ＮＤフィルタの有無又はＮＤフィルタの濃度を段階的に変化させる機構を備えている。この従来の撮像装置では、ＮＤフィルタは可動羽根に取着されており、上記素通し部又は上記ＮＤフィルタと光通過孔とを通過し、更に第３レンズ群を通過してフォーカシングレンズとして機能する第４レンズ群に入る入射光の光量を調節するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２４８４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、上記の従来の撮像装置では、ＮＤフィルタに何か不具合がおきた場合には、修理のために一度分解しなければならず、また、ＮＤフィルタを固定レンズである第３レンズ群と可動羽根の間に入れるため、設計上隙間を作らなければいけなくなるので、撮像装置の小型化が困難である。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、装置の小型化が可能で、ＮＤフィルタの組立・分解や生産性に優れ、汎用品としての使用も可能な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】
本発明は上記の目的を達成するため、撮像レンズ系から撮像素子の受光面に至る光路中に、透過率の異なる複数のフィルタ領域を持つＮＤフィルタを出し入れする機構を備えた撮像装置であって、ＮＤフィルタは、一つの領域が撮像レンズ系から出射される出射光のうち撮像素子の有効画素領域の面積からなる透過率の異なる複数のＮＤフィルタ領域とＮＤフィルタとして機能しない領域とを有し、ＮＤフィルタ領域中の所望の透過率の一のフィルタ領域又はＮＤフィルタとして機能しない領域を出射光が透過するように、ＮＤフィルタを移動させる移動機構と、移動機構によるＮＤフィルタの移動により、複数のＮＤフィルタ領域の各透過率のフィルタ領域及びＮＤフィルタ領域として機能しない領域のいずれが光路中に位置するかを検出する検出手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
この発明では、撮像レンズ系から撮像素子の間に設けられた、ＮＤフィルタを移動させる移動機構により、ＮＤフィルタの透過率の異なる複数のフィルタ領域の任意の一の透過率のフィルタ領域及びＮＤフィルタとして機能しない領域のいずれかを光路中に配置することができ、また、光路中にＮＤフィルタ領域又はＮＤフィルタとして機能しない領域のいずれが配置されたかを検出手段により検出することができる。
【０００９】
また、上記の目的を達成するため、本発明の撮像装置は、移動機構、検出手段及びＮＤフィルタは、撮像レンズ系及び撮像素子とは分離して取り外し可能なフィルタユニットを構成すると共に、ＮＤフィルタに近接離間対向したフィルタユニット内の位置に、撮像レンズ系から出射される出射光が透過する光学ローパスフィルタが固定されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、移動機構、検出手段及びＮＤフィルタを、撮像レンズ系及び撮像素子とは分離して取り外しでき、また、光学ローパスフィルタがＮＤフィルタに近接離間対向配置しているため、ＮＤフィルタへのゴミの付着を光学ローパスフィルタで防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検出手段により、ＮＤフィルタの透過率の異なる複数のフィルタ領域の任意の一のフィルタ領域及びＮＤフィルタとして機能しない領域のいずれかを光路中に正確に位置決め配置することができ、また、撮像素子の入射光を減衰させないときにも、ＮＤフィルタ内の光学的に透明なＮＤフィルタとして機能しない領域を通過させるため、入射光を減衰させるときと同じ光路長とすることができ、入射光を減衰させないときも減衰させるときと同じフォーカス設定にできる。
【００１２】
また、本発明によれば、移動機構、検出手段及びＮＤフィルタからなるフィルタユニットを、撮像レンズ系及び撮像素子とは分離して取り外しできるため、従来はＮＤフィルタを撮像レンズ系内の固定レンズである第３レンズ群と可動羽根の間に入れるため、設計上隙間を作らなければいけなかったが、その隙間が不要となり、これにより撮像レンズ系の小型化、ひいては撮像装置の小型化を実現できる。
【００１３】
また、本発明によれば、ＮＤフィルタに不具合があったときには、レンズ鏡筒を分解することなく、ＮＤフィルタを含むフィルタユニットを取り外してＮＤフィルタの交換が簡単にでき、これによりＮＤフィルタを汎用品として使うことも可能である。
【００１４】
更に、本発明によれば、光学ローパスフィルタがＮＤフィルタに近接離間対向配置しているため、ＮＤフィルタへのゴミの付着を光学ローパスフィルタで防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図面と共に説明する。図１は本発明になる撮像装置の一実施の形態の全体構成を示す分解斜視図である。同図において、レンズ鏡筒１は複数のレンズ群が全て収納された鏡筒である。レンズ鏡筒１内の最終レンズ群の最終面から順次、光学ＬＰＦ（ローパスフィルタ）押さえ２、光学ＬＰＦ３、メインフレーム４、スタッド５、フィルタ組立体（Ａｓｓｙ）６、カバー７、シート８、ＣＣＤ（電荷結合素子）等で構成された撮像素子９及びベース１０が配置されている。
【００１６】
また、フィルタＡｓｓｙ６の下部にはレバー１１の一端が回動自在に嵌合されており、レバー１１の回動により、図中、上下方向に段階的に移動自在に構成されている。また、メインフレーム４、カバー７にはそれぞれ中央部に開口部４ａ、７ａが設けられており、メインフレーム４とカバー６との間にフィルタＡｓｓｙ６が狭持される。また、カバー７の開口部７ｂ、７ｃにフォトリフレクタ１２、１３が配置固定される。
【００１７】
これにより、フォトリフレクタ１２は、カバー７の中央開口部７ａよりも斜め下側の第１の所定位置に配置され、フォトリフレクタ１３は、カバー７の中央開口部７ａよりも斜め上側の第２の所定位置に配置される。フォトリフレクタ１２及び１３は、対向する反射面が黒色のとき、あるいは対向する反射面が所定距離以上離れているときはローレベルの信号を出力し、対向する反射面が白色のときにはハイレベルの信号を出力する。
【００１８】
そのため、フォトリフレクタ１２及び１３に対向する反射面がメインフレーム４又は後述するフィルタＡｓｓｙ６のフィルタ押さえ１４となるので、メインフレーム４のフォトリフレクタ１２及び１３側表面を塗装等により黒色にし、またフィルタ押さえ１４のフォトリフレクタ１２及び１３側表面を塗装等により黒色と白色とに塗り分けることにより、フォトリフレクタ１２及び１３の出力信号レベルの組み合わせにより、後述するフィルタ１５が図６、図７及び図８のいずれのポジションにあるかを検出することができる。
【００１９】
メインフレーム４には図１及び図２に示すように、中央部に開口部４ａが穿設されており、その開口部４ａよりも若干大径の光学ＬＰＦ３が、図３の斜視図に示すように、メインフレーム４の開口部４ａを塞ぐような状態で取り付けられる。
【００２０】
これにより、この実施の形態では、レンズ鏡筒１から出射された入射光は、光学ＬＰＦ押さえ２の中央部に穿設された開口部２ａ、メインフレーム４の開口部４ａに取り付けられた光学ＬＰＦ３、フィルタＡｓｓｙ６の後述するフィルタ１５、カバー７の開口部７ａ及びシート８の中央部に穿設された開口部８ａを通して撮像素子９に入射する。ここで、開口部７ａ及び８ａは撮像素子９の有効画素領域程度の大きさとされている。なお、入射光に含まれる赤外線を除去するための光学ＬＰＦ３は、フィルタ１５に近接離間対向配置されるため、フィルタ１５へのごみの付着を防止することができる。
【００２１】
フィルタＡｓｓｙ６は、例えば、図４の分解斜視図に示すように、薄板状で正面形状が長方形状であるフィルタ１５を、それぞれフィルタ押さえ１４とフィルタ枠１６とで前後を狭着した構造である。フィルタ押さえ１４の中央部には、フィルタ１５よりも若干小径の直方形状の開口部１４ａが穿設されている。また、扁平なフィルタ枠１６は、その周縁に沿って前方に突出して形成された前後幅の小さな周壁１６１の内部に、フィルタ１５を収容し、かつ、周壁１６１の下部に周壁１６１と一体的に形成された舌片部１６２に長穴状開口部１６ａが穿設されている。また、フィルタ枠本体の右側面部と左側面部には、それぞれ２つずつ外方向に突出する突起部１６３が形成されている。
【００２２】
フィルタ１５は、例えば透明な基材上に真空蒸着によってＮＤフィルタとして形成されたものであり、図５に示すように、３つのフィルタ領域１５１、１５２及び１５３に等分割されている。第１のフィルタ領域１５１は、第１の濃度（透過率）のＮＤフィルタ特性に設定され、第２のフィルタ領域１５２は、第２の濃度（透過率）のＮＤフィルタ特性に設定され、第３のフィルタ領域１５３は、全波長を吸収しないで通過させる、光学的に透明のフィルタ特性に設定されている。
【００２３】
ここで、ＮＤフィルタ特性は、全波長を均等に吸収する中性濃度（無彩色）フィルタ特性であるが、上記の第１の濃度のＮＤフィルタ特性は、上記の第２の濃度のＮＤフィルタ特性よりも例えば濃度が濃く（透過率が小さく）設定されているため、入射光は第１のフィルタ領域１５１を通過したときの方が第２のフィルタ領域１５２を通過したときよりも光量がより多く減衰されることになる。
【００２４】
また、上記のフィルタＡｓｓｙ６のフィルタ枠１６の開口部１６ａは、図６及び後述する図７、図８に示すように、レバー１１のアーム部１１ｂの先端に前方に突出形成された突起部１１ｃに遊嵌されている。レバー１１は、中央部に穿設された穴１１ｄにスタッド５が嵌合されて、それらを回動軸として、上記の突出部１１ｃが回動自在に構成されている。また、レバー１１は、穴１１ｄを中心としてアーム部１１ｂと対向する側のアーム部の先端に前方に突起部１１ａが形成されており、この突起部１１ａが図示しない駆動機構により上下方向に駆動される。
【００２５】
スタッド５は一端がメインフレーム４の所定位置に固定され、かつ、他端がカバー７の所定位置に固定される。また、フィルタ枠１６の突起部１６３が、メインフレーム４の内部に形成された上下方向に伸びる平行な２本の溝４１に摺動自在に嵌合される。これにより、上記のフィルタＡｓｓｙ６は、メインフレーム４とカバー７との間で、上記のようにレバー１１の回動に伴って、溝４１に案内されて上下に移動自在な構成とされている。
【００２６】
ここで、図６の状態でレバー１１が静止しているときには、フィルタＡｓｓｙ６はその可動範囲の最上部の位置に静止し、このときメインフレーム４に取り付けられた光学ＬＰＦ３及び図示しないカバー７の開口部７ａとが、フィルタ１５の第１の濃度のＮＤフィルタ特性の第１のフィルタ領域１５１に離間対向するように設定されている。従って、このときには、光学ＬＰＦ３を通過した入射光は、フィルタ１５の第１のフィルタ領域１５１を通過し、更にカバー７の開口部７ａを通過して撮像素子９に入射することになる。これにより、撮像素子９に入射される光は、第１のフィルタ領域１５１により光量が大きく減衰される。
【００２７】
また、図６に示すように、フィルタＡｓｓｙ６が可動範囲の最上部の位置に静止しているときには、図１に示したフォトリフレクタ１２及び１３のうち、下側位置にあるフォトリフレクタ１２に対向する反射面が黒色に塗布されたメインフレーム４の表面であるので、フォトリフレクタ１２の出力信号がローレベルとなり、他方、上側位置にあるフォトリフレクタ１３に対向する反射面がフィルタ押さえ１４の白色に塗布された表面となるようにされているので、フォトリフレクタ１３の出力信号がハイレベルとなる。これにより、フィルタＡｓｓｙ６が可動範囲の最上部の位置に静止していることが、フォトリフレクタ１２及び１３の出力信号レベルにより検出できる。
【００２８】
また、図７の状態でレバー１１が静止しているときには、フィルタＡｓｓｙ６はその可動範囲の中間の位置に静止し、このときメインフレーム４に取り付けられた光学ＬＰＦ３及び図示しないカバー７の開口部７ａとが、フィルタ１５の第２の濃度のＮＤフィルタ特性の第２のフィルタ領域１５２に離間対向するように設定されている。従って、このときには、光学ＬＰＦ３を通過した入射光は、フィルタ１５の第２のフィルタ領域１５２を通過し、更にカバー７の開口部７ａを通過して撮像素子９に入射することになる。これにより、撮像素子９に入射される光は、第２のフィルタ領域１５２により光量小さく減衰される。
【００２９】
また、図７に示すように、フィルタＡｓｓｙ６が可動範囲の中間位置に静止しているときには、図１に示したフォトリフレクタ１２及び１３のそれぞれに対向する反射面がいずれもフィルタ押さえ１４の白色に塗布された表面となるようにされているので、フォトリフレクタ１２及び１３の出力信号が共にハイレベルとなる。これにより、フィルタＡｓｓｙ６が可動範囲の中間位置に静止していることが、フォトリフレクタ１２及び１３の出力信号レベルにより検出できる。
【００３０】
更に、図８の状態でレバー１１が静止しているときには、フィルタＡｓｓｙ６はその可動範囲の最下部の位置に静止し、このときメインフレーム４に取り付けられた光学ＬＰＦ３及び図示しないカバー７の開口部７ａとが、フィルタ１５の光学的に透明な特性の第３のフィルタ領域１５３に離間対向するように設定されている。従って、このときには、光学ＬＰＦ３を通過した入射光は、フィルタ１５の第３のフィルタ領域１５３を通過し、更にカバー７の開口部７ａを通過して撮像素子９に入射することになる。これにより、撮像素子９に入射される光は、透明の第３のフィルタ領域１５３により、光量が減衰されないことになる。
【００３１】
また、図８に示すように、フィルタＡｓｓｙ６が可動範囲の最下部の位置に静止しているときには、図１に示したフォトリフレクタ１２及び１３のうち、上側位置にあるフォトリフレクタ１３に対向する反射面が黒色に塗布されたメインフレーム４の表面であるので、フォトリフレクタ１３の出力信号がローレベルとなり、他方、下側位置にあるフォトリフレクタ１２に対向する反射面がフィルタ押さえ１４の白色に塗布された表面となるようにされているので、フォトリフレクタ１２の出力信号がハイレベルとなる。これにより、フィルタＡｓｓｙ６が可動範囲の最下部の位置に静止していることが、フォトリフレクタ１２及び１３の出力信号レベルにより検出できる。
【００３２】
なお、上記の図６、図７及び図８のいずれでもない位置（例外位置）にフィルタＡｓｓｙ６が位置するときには、フォトリフレクタ１２及び１３に対向する反射面がいずれもフィルタ押さえ１４の黒色に塗布された表面となるようにされているので、フォトリフレクタ１２及び１３の出力信号はいずれもローレベルとなり、これにより例外位置であることを検出することができる。
【００３３】
ここで、本実施の形態では、撮像素子９に入射される光を減衰しないときには、素通しで通過させるのではなく、図８に示すように、フィルタ１５の光学的に透明な特性の第３のフィルタ領域１５３を通過させるようにしている。このため、素通しの場合では、光量を減衰させるときにフィルタを通したときとの間で光路長が変化し、撮像素子９の入射光のフォーカスが異なってしまうが、本実施の形態では、光量を減衰させないときも減衰させるときと同じ厚さのフィルタ１５の第３のフィルタ領域１５３を通過させるため、光路長が変化しないので、撮像素子９の入射光のフォーカスの修正が不要になるという特長がある。
【００３４】
このように、本実施の形態では、レバー１１を回動させてフィルタＡｓｓｙ６を図６、図７又は図８の位置に静止させることで、撮像素子９に入射する光の光量をその静止位置に応じて可変することができる。また、フォトリフレクタ１２及び１３の出力信号に基づき、フィルタＡｓｓｙ６を図６、図７又は図８の位置に正確に静止させることができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、図１に示すように、光学ＬＰＦ３が取り付けられたメインフレーム４と、レバー１１が取り付けられたフィルタＡｓｓｙ６と、カバー７とからなるフィルタユニットを、レンズ鏡筒１と撮像素子９との間に配置するようにしたため、レンズ鏡筒１を分解することなく、フィルタユニットだけをレンズ鏡筒１と撮像素子９との間から簡単に取り外すことができる。
【００３６】
これにより、本実施の形態では、フィルタ１５に何らかの不具合が発生した場合には、レンズ鏡筒１を分解することなく、フィルタユニットだけをレンズ鏡筒１と撮像素子９との間から取り外して、新たなフィルタユニットに交換するか、あるいは、取り外したフィルタユニットを分解して、その中のフィルタを新たなフィルタ１５に交換してからフィルタユニットを再度組み立てて元の位置に戻せばよいため、レンズ鏡筒１を分解してフィルタ交換を行うことが必要な従来の撮像装置に比べて、極めて簡単にフィルタを交換できる。従って、本実施の形態では、フィルタ１５を汎用品として使用することができるという効果もある。
【００３７】
更に、本実施の形態では、従来の撮像装置で必要であった、レンズ鏡筒内の固定レンズである第３レンズ群と可動羽根の間の隙間を不要にでき、その結果、レンズ鏡筒１を小型化することができる。
【００３８】
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、フィルタ１５は互いに異なるフィルタ特性の３つのフィルタ領域を有する構造であったが、互いに異なる２つ以上のフィルタ領域であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の撮像装置の一実施の形態の全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１中の光学ＬＰＦとメインフレームの分解斜視図である。
【図３】図１中の光学ＬＰＦが取り付けられたメインフレームの斜視図である。
【図４】図１中のフィルタ押さえ、フィルタ及びフィルタ枠の相対位置関係を示す斜視図である。
【図５】図１中のフィルタの一実施の形態のフィルタ領域の説明図である。
【図６】図１中のフィルタが第１の位置にあるときの要部の機構の正面図である。
【図７】図１中のフィルタが第２の位置にあるときの要部の機構の正面図である。
【図８】図１中のフィルタが第３の位置にあるときの要部の機構の正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  レンズ鏡筒
３  光学ＬＰＦ
４  メインフレーム
５  スタッド
６  フィルタ組立体（Ａｓｓｙ）
７  カバー
９  撮像素子
１１  レバー
１２、１３  フォトリフレクタ
１４  フィルタ押さえ
１５  フィルタ
１６  フィルタ枠
１５１  第１の濃度のＮＤフィルタ特性のフィルタ領域
１５２  第２の濃度のＮＤフィルタ特性のフィルタ領域
１５３  光学的に透明な特性のフィルタ領域
【図１】
2006074654.tif 000003
【図２】
2006074654.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006074654.tif 000008
【図７】
2006074654.tif 000009
【図８】
2006074654.tif 000010