(57)【要約】【課題】多層膜を用いた多濃度の光学フィルタを備えた光量調節装置において、撮像素子からの反射光の光学フィルタでの再反射により発生するゴーストが問題となる。【解決手段】撮像素子１２上に被写体像を形成する撮像光学系内に設けられ、絞り開口の少なくとも一部を覆って撮像素子に到達する光量を減衰させるための光学フィルタ１４を備えた光量調節装置１３において、上記光学フィルタを、光透過性を有するベース部材２１と、このベース部材の撮像素子側の面の全領域を覆う像側光学膜２３，２４と、ベース部材の被写体側の面における光線有効部の一部領域を覆う被写体側光学膜２２とにより構成し、上記像側光学膜と被写体側光学膜のうち少なくとも一方に、光透過率が互いに異なる複数の濃度領域を形成する。【選択図】　図２
2004029577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系内に設けられ、絞り開口の少なくとも一部を覆って前記撮像素子に到達する光量を減衰させる光学フィルタを有する光量調節装置であって、
前記光学フィルタは、
光透過性を有するベース部材と、
このベース部材の撮像素子側の面における露出した全領域を覆う像側光学膜と、
前記ベース部材の被写体側の面における光線有効部の一部領域を覆う被写体側光学膜とを有し、
前記像側光学膜と被写体側光学膜のうち少なくとも一方が、光透過率が互いに異なる複数の濃度領域を有することを特徴とする光量調節装置。
【請求項２】
前記光学フィルタにおける前記複数の濃度領域のいずれもが、前記ベース部材の光透過率よりも低い光透過率を有することを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
【請求項３】
以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
０．２＜Ｓ１１／Ｓ＜０．６
但し、Ｓは前記光学フィルタの光線有効部の面積、Ｓ１１は前記光学フィルタの被写体側の光線有効部のうち前記被写体側光学膜で覆われていない領域の面積。
【請求項４】
前記光学フィルタにおける前記複数の濃度領域のそれぞれの膜構成が互いに異なり、相互に隣接する濃度領域の膜構成が異なることに起因するこれら濃度領域を透過する波長λの光の位相差が１／５λ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
【請求項５】
前記ベース部材の被写体側において、前記被写体側光学膜を透過する波長λの光と、前記被写体側光学膜が形成されていない領域を通過する波長λの光との位相差が１／４λ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
【請求項６】
対物光学系と、請求項１から５のいずれかに記載の光量調節装置とを有することを特徴とする撮像光学系。
【請求項７】
撮像素子と、請求項６に記載の撮像光学系とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置又は撮像光学系に搭載される光学フィルタ関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラ等の撮像装置の撮像光学系には、複数枚の絞り羽根で形成される開口径を変化させて光量を調節する光量調節装置が使用されている。このような光量調節装置では、開口径が小さくなりすぎると光の回折による光学性能劣化が問題となる。
【０００３】
そこで、明るい被写体条件でも開口径が小さくなり過ぎないようにするため、絞り羽根とＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　）フィルタを併用した光量調節装置が提案されている。
【０００４】
例えば、特許第　２，５９２，９４９号公報には、絞り羽根で形成される開口を覆うＮＤフィルタを絞り羽根に貼付け、ＮＤフィルタにはそれぞれ異なる均一な透過率に設定された複数の濃度領域を設けた光量調節装置が開示されている。ＮＤフィルタの複数の領域は、開口の外側から内側に向かって順に透過率が大きくなるよう設定されている。
【０００５】
また、特開昭５２−１１７１２７号公報には、開放から所定の開口面積までは機械的な絞り羽根を移動させ、一定の絞り値以下の小絞り制御は濃淡によって光透過率が連続的に変化しているＮＤフィルタを、透過率の高い側から順に開口に進入させる光量調節装置が提案されている。
【０００６】
さらに、特開２０００−１０６６４９号公報には、複数の濃度領域を有するＮＤフィルタの光透過率が与える光学性能への影響を軽減する露出制御機構を備えた撮像装置が提案されている。
【０００７】
ところで、撮像素子を使用して被写体像を光電変換して撮像する撮像装置においては、上記ＮＤフィルタを透過して撮像素子に入射する光の一部が撮像素子の表面（カバーガラス、水晶ローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等の表面）で反射して被写体側に戻り、ＮＤフィルタの撮像素子側の面や被写体側の面で再度反射し、この反射光が撮像素子に入射することによって、ゴーストが発生することがある。そして、この対策として、特開２０００−３６９１７号公報には、ＮＤフィルタの撮像素子側面に反射防止膜を施した光量調節装置が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２０００−３６９１７号公報には、多濃度のＮＤフィルタの場合の反射防止、つまりはゴースト発生防止のための具体的な手法については開示されていない。
【０００９】
多濃度のＮＤフィルタを実現するためには、ベースとなる透明部材の両面に、互いに異なる面積で光量減衰効果のある多層膜を形成する等の方法が考えられるが、このような多層膜を用いた多濃度ＮＤフィルタにおける反射防止のための構成についての提案はいまだなされていない。
【００１０】
なお、中間絞り状態での光学性能劣化の原因は、ＮＤフィルタでの透過率差に起因する回折の影響もあるが、ＮＤフィルタの厚み成分に起因する透過波面位相差も大きく影響している。
【００１１】
絞り開口部の一部を厚みのあるフィルタが覆うと光学性能が劣化することは経験的に知られているが、フィルタの厚み成分がどのように光学性能に影響するかを解析し、その具体的な対策をなした例は知られていない。
【００１２】
ＮＤフィルタの厚みが光学性能に与える影響への回避策として、特開平６−２６５９７１号公報では、透明な部分と透過率が連続的または段階的に変化する部分を有するＮＤフィルタを固定の円形絞り開口を全て覆う状態で可動させて透過光量を調整する構成が提案されている。
【００１３】
しかしながら、上記特開平６−２６５９７１号公報にて提案の光量調節装置では、フィルタを通過する部分としない部分との大きな位相差についてのみ着目したもので、実際に透過率変化のあるＮＤフィルタを実現するときに、透過率変化を与えるために生じるであろう微小厚み変化または微小屈折率変化による光の波長λ以下の微小な透過波面位相差については何ら示されていない。
【００１４】
そこで本発明は、多濃度の光学フィルタを使用し、撮像素子で反射した光が光学フィルタでさらに反射して撮像素子に入射することにより発生するゴーストを減少させることができる光量調節装置、撮像光学系および撮像装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、撮像素子上に被写体像を形成する撮像光学系内に設けられ、絞り開口の少なくとも一部を覆って撮像素子に到達する光量を減衰させるために用いられる光学フィルタを備えた光量調節装置において、上記光学フィルタを、光透過性を有するベース部材と、このベース部材の撮像素子側の面における露出した全領域を覆う像側光学膜と、ベース部材の被写体側の面における光線有効部の一部領域を覆う被写体側光学膜とにより構成し、上記像側光学膜と被写体側光学膜のうち少なくとも一方に、光透過率が互いに異なる複数の濃度領域を形成している。
【００１６】
このように、ベース部材の撮像素子側の面（撮像素子に対して露出した全領域）に光学膜（像側光学膜）を設けることにより、撮像素子で反射した光のベース部材の撮像素子側の面での反射を抑え、ゴーストの発生を減少させることが可能である。
【００１７】
また、上記複数の濃度領域のいずれにもベース部材の光透過率よりも低い光透過率を持たせることにより、撮像素子で反射した光のうちベース部材の被写体側の面に到達する光の光量およびベース部材の被写体側の面に到達する光量を抑え、より効果的にゴーストの発生を減少させることが可能である。
【００１８】
なお、Ｓを上記光線有効部の面積、Ｓ１１を被写体側の光線有効部のうち被写体側光学膜で覆われていない領域の面積としたときに、
０．２＜Ｓ１１／Ｓ＜０．６
なる条件を満たすようにするとよい。
【００１９】
また、上記複数の濃度領域のそれぞれの膜構成が互いに異なり、相互に隣接する濃度領域の膜構成が異なることに起因するこれら濃度領域を透過する光の位相差を１／５λ以下に抑えたり、上記被写体側光学膜を透過してベース部材を透過する光と、ベース部材における被写体側の面のうち被写体側光学膜が形成されていない領域を通ってベース部材を透過する光との位相差を１／４λ以下に抑えることにより、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の低下を抑えることが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の光量調節装置および撮像光学系の説明をする前に、透過波面位相差が像に対してどのような影響を与えるかについて説明する。
【００２１】
まず、絞り開口の一部を厚みのあるフィルタが覆うと光学的にどのような現象が発生するかについて図８を用いて説明する。
【００２２】
図８（ａ）〜（ｅ）は、無収差の理想レンズＬの前方（物体側）にフィルタＰと開口絞りＡＳを配置し、波長λの単色光の平面波である平行光線が入射した場合の幾何光学的な結像点Ｉの近傍の点像強度分布Ｑを示している。
【００２３】
図８（ａ）は、フィルタＰが厚みゼロで透過波面に影響を与えていない状態を示している。この場合、強度分布ＱはＦナンバーＦと光線の波長λの関係による回折像となる。
【００２４】
開口絞りＡＳが円形開口を有する場合、半径が１．２２Ｆλの１つの強度の大きい点像Ｑａが結像され、その周りにリング状の弱い光の回折光が形成される。ここで、開口絞りＡＳの開口の半分に相当するフィルタＰの紙面下側の領域の厚みを微小量増加させ、図８（ｂ）に示すように、透過波面位相差が（１／４）λになるよう設定すると、強い強度の点像の横にやや強度の大きい点像Ｑｂが出現する。
【００２５】
更にフィルタＰの下側領域の厚みを増加させ、図８（ｃ）に示すように透過波面位相差が（２／４）λになるよう設定すると、強度分布Ｑは１つの点像にならず、紙面内で上下方向に分離した２つの強度の大きい点像Ｑｃが出現する。これは、幾何光学的な結像点Ｉに集光するべき光のうち、瞳の紙面上側半分を通過する光の波面と紙面下側半分の波面の位相が（１／２）λずれているため、波動光学的に波の打ち消し合い現象が発生し、結像点Ｉ上での強度がゼロになってしまうからである。その一方で、エネルギー保存法則により結像点Ｉに集光するべき光エネルギーが消失することはないので、結像点Ｉの紙面上下方向に分散され２つの点に集まることになる。
【００２６】
更にフィルタＰの下側領域の厚みを増加させ、図８（ｄ）に示すように透過波面位相差が（３／４）λになるよう設定すると、上記２点像のうち上側の点像Ｑｃ’の強度が下側の点像Ｑｃの強度に対して弱くなる。
【００２７】
更にフィルタＰの下側領域の厚みを増加させ、図８（ｅ）に示すように透過波面位相差が（４／４）λになるよう設定すると、強度分布Ｑは再び１つの点像Ｑｅの回折像になり、図８（ａ）と同様な状態に戻る。
【００２８】
更にフィルタＰの下側領域の厚みを増加させると、強度分布Ｑは透過波面位相差に応じて図８（ａ）〜図８（ｄ）に示した状態を周期的に変化を繰り返すことになる。
【００２９】
図８（ｃ）に示した透過波面位相差が（１／２）λの場合に分離する２点像Ｑｃの間隔Δｙは、
Δｙ≒２Ｆλ
の関係があり、Ｆナンバーと波長λに比例する。例えば、ＦナンバーＦ＝４で、波長λ＝５５０ｎｍの場合は、２点像の間隔は、
Δｙ≒４．４μｍ
になる。これは２点分離のローパスフィルタと同じ原理で、カットオフ周波数が１／（２Δｙ）＝１１４本／ｍｍのローパスフィルタをかけた場合と同じような効果が発生し、光学系のＭＴＦが劣化することを意味している。
【００３０】
ところで、実際に撮像光学系で使用される光は単色光ではなく、種々の波長の光が混合した白色光である。この場合、図８（ｃ）において、結像点にて強度ゼロとなるフィルタＰの厚みが各波長で異なる。
【００３１】
逆にある特定のフィルタの厚みにおいては、波長により位相差が異なるため、特定の波長が図８（ｃ）の状態のときにはこの波長からずれた波長ほど図８（ｂ）側もしくは（ｄ）側にずれた状態となる。白色光としては各波長の強度分布の影響を受けるため、中心波長が図８（ｃ）に相当しても白色としては強度ゼロにはならない。
【００３２】
白色光として標準比視感度に合わせて可視光４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で５５０ｎｍ近傍に感度ピークをもつカラーウエイトを設定し、白色光における透過波面位相差とＭＴＦの関係を図９に示す。なお、図９では、ＮＤフィルターの透過率に起因する回折の影響は考慮せず、フィルタの厚み成分に起因した透過波面位相差によるＭＴＦ値の変化のみを示している。
【００３３】
図９は、絞り開口の下側半分領域のフィルタの厚みをゼロから徐々に増加させ、透過波面位相差（膜厚に対応する）を６λまで変化させた場合の無収差理想レンズ系での白色光の波動光学的なＭＴＦの計算値である。
【００３４】
図９（ａ）は空間周波数５０本／ｍｍ、図９（ｂ）は空間周波数１００本／ｍｍの白色ＭＴＦ値をグラフ表示している。グラフの縦軸はＭＴＦ値、横軸は波長λ＝５５０ｎｍでの透過波面位相差である。円形開口のＦナンバーがＦ１，Ｆ１．４、Ｆ２、Ｆ２．８、Ｆ４、Ｆ５．６，Ｆ８の状態での各ＭＴＦ値をグラフに示している。
【００３５】
なお、撮像素子が解像できる限界の空間周波数は１／（２×画素ピッチ）までであるが、画質評価として重要な空間周波数は限界周波数の半分程度である。そこで、評価周波数を１／（４×画素ピッチ）と定義すると、画素ピッチ５μｍ、２．５μｍにて各々５０本／ｍｍ、１００本／ｍｍが評価周波数となる。
【００３６】
図９では、位相差がλ／２の整数倍の位置にてＭＴＦが落ち込むいわゆる谷の部分が発生している。５５０ｎｍ単波長であればいずれの谷の部分もＭＴＦはゼロとなるが、他波長の影響を受けてゼロとはなっていない。
【００３７】
さらに、谷部分同士を比べると、位相差が大きいほど他波長において図８（ｃ）から離れた状態となるので、谷部分の位置におけるＭＴＦ値は上がる傾向にある。
【００３８】
また、ＭＴＦのいわゆる山の部分同士を比べると、位相差が大きいほど他波長において図８（ｅ）から離れた状態となるので、山部分の位置のＭＴＦは下がる傾向にある。これにより、結果として、位相差が５λ程度からＭＴＦの山部分と谷部分との差が小さくなり、収束傾向が見られる。
【００３９】
位相差が５λ以上の領域は、具体的にはフィルタ端面が光路内に半分かかった状態（絞り開口の半分をフィルタで覆った状態）が当てはまる。また、位相差が２λ以内の領域は、具体的には光路内にフィルタが入りきった状態（絞り開口の全体をフィルタで覆った状態）にて蒸着膜を有する領域と蒸着膜がない領域とが混在する場合、もしくは膜厚の異なる複数の蒸着膜領域が混在する場合が当てはまる。
【００４０】
これらの場合、ＭＴＦの低下を防ぐには、極力位相差を小さくすることが有効であり、位相差が５λ以上での性能よりも良くするには、蒸着膜を有する領域を通過する光と蒸着膜がない領域を通過する波長λの光の位相差をλ／４以下とするのがよい。
【００４１】
特に、隣接する複数の蒸着膜を設けてフィルタを構成する場合は、極力位相差を低減するように各蒸着膜領域の膜構成を工夫するのがよい。この場合、隣接する蒸着膜領域の膜構成が異なることに起因するこれら領域を透過する波長λの光の位相差がλ／５以下の位相差として、ＭＴＦの低下を防ぐのが好ましい。
【００４２】
ところで、ＮＤフィルタとしては、フィルタ材料の中に光を吸収する有機色素または顔料を混ぜ練り込むタイプのものと、ベースとなる材料（ベース部材）の表面に光学薄膜を蒸着するものとが知られている。
【００４３】
練り込みタイプＮＤフィルタの特徴は、均一な濃度のフィルタを大量に安価で加工可能な点であるが、蒸着タイプＮＤフィルタに比べて分光透過率の波長依存性が劣るため、撮像装置用の光量調節装置に用いられるＮＤフィルタとしては蒸着タイプが多い。
【００４４】
蒸着タイプＮＤフィルタは、金属膜や誘電体膜を複数層重ねることで分光透過率の波長依存性を少なくすることができ、また蒸着膜に反射防止膜としての作用も併せ持たせることができる。
【００４５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態である、ＮＤフィルタを有する光量調節装置を備えた撮像光学系の構成を図１に示す。
【００４６】
図１において、１１は被写体像を結像させるための対物レンズ、１２はＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子であり、被写体像を光電変換して電気信号を出力する。１２ａは撮像素子１２の受光面である。
【００４７】
１３は撮像光学系のＦナンバーを変化させるための絞り装置、１４は絞り装置１３の絞り開口を通過する光量を減衰させるためのＮＤフィルタである。このＮＤフィルタ１４は、透明な樹脂によりフィルム状に形成されたベース部材に、多層膜として光学膜を蒸着したものである。絞り装置１３とＮＤフィルタ１４により撮像光学系の光量を調節するための光量調節装置が構成される。
【００４８】
なお、ＮＤフィルタ１４は絞り装置１３の絞り羽根に一体的に取り付けられていてもよいし、絞り羽根とは別体として設けてもよい。絞り羽根と別体として設ける場合は、絞り装置１３内に、ＮＤフィルタ１４を撮像光路に対して進退する方向に駆動するフィルタ駆動機構を設ける。いずれの場合も、不図示のアクチュエータにより撮像光路内に対して進退するよう駆動され、絞り開口の少なくとも一部を覆うことによって撮像素子１２に至る光量を減衰させる。
【００４９】
また、１５は水晶ローパスフィルタを示し、１６は撮像素子１２の受光面１２ａの前方に設けられたカバーガラスを示す。撮像素子１２は受光面１２ａとカバーガラス１６を含むユニットとして構成されている。
【００５０】
以上説明した構成要素のうち、撮像素子１２およびカバーガラス１６を除いた部分によって撮像光学系が構成される。この撮像光学系は、不図示の撮像装置本体（コンパクトデジタルカメラやレンズ一体型ビデオカメラ等）に一体的に設けられてもよいし、撮像装置本体（一眼レフレックスデジタルカメラやレンズ交換式ビデオカメラ等）に対して着脱可能に設けられてもよい。
【００５１】
ＮＤフィルタ１４の蒸着例を図２に示す。図２はＮＤフィルタ１４の断面を示しており、紙面左側が被写体側、紙面右側が撮像素子側である。ＮＤフィルタ１４が光路から退避している場合（絞り開口を全く覆っていない場合）に、光軸に近い端面が紙面上側の端面である。
【００５２】
２１は透明樹脂により形成されたフィルム状のベース部材、２２，２３，２４はいずれも光量を減衰させるための光学膜としての多層膜である。多層膜２２，２３は透過率３２％程度、多層膜２４は透過率１０％程度の膜である。これらの膜により、ＮＤフィルタ１４は、光の透過率が互いに異なる３つの領域２Ａ，２Ｂ，２Ｃに分けられ、各領域の透過率は順に３２％，１０％，０．３２％となる。
【００５３】
また、各領域の面積ｓの比は、
ｓ（２Ａ）：ｓ（２Ｂ）：ｓ（２Ｃ）＝１：１：２
としている。なお、図２では、ベース部材２１および多層膜２２，２３，２４の厚みを説明のために誇張表現している。
【００５４】
また、多層膜２３および多層膜２４によってベース部材２１の撮像素子側において互いに透過率（濃度）が異なる２つの濃度領域が形成されている。
【００５５】
ベース部材２１の材料としては、セルロースアセテート、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、アクリル樹脂等の合成樹脂フィルムが用いられ、厚みは５０〜１００μｍ程度である。
【００５６】
また、多層膜２２，２３，２４はベース部材２１側からＮＤ層およびＡＲコート層から形成される。さらに、多層膜２３には、ベース部材２１とＮＤ層との間に、ベース部材２１の屈折率に近い誘電体膜を設けることで、隣接する多層膜２４との透過波面位相差を低減することが可能である。
【００５７】
また、図３には、ＮＤフィルタ１４が光量減衰のために移動する様子を示す。３１は絞り装置１３の絞り羽根により形成される絞り開口（小絞り状態）を示し、図３（ａ）はＮＤフィルタ１４が絞り開口３１より外に退避した状態を、（ｅ）はＮＤフィルタ１４の領域２Ｃが絞り開口３１を覆いきった状態を、（ｂ），（ｃ），（ｄ）は（ａ）から（ｅ）に至る途中の状態を示す。　図３では、絞り羽根とＮＤフィルタ１４とは別体駆動されており、絞り開口３１の面積を一定としてＮＤフィルタ１４によってのみ光量を減衰させている。これにより、小絞り回折によるＭＴＦの低下を防いでいる。
【００５８】
図２に示す実施形態では、ＮＤフィルタ１４のベース部材２１の撮像素子側の面（ここでは当該面の全体が撮像素子に対して露出している）の全体に多層膜２３，２４を形成している。
【００５９】
これは、撮像素子１２のカバーガラス１６等で反射して被写体側に戻った光が、ＮＤフィルタ１４（ベース部材２１）の撮像素子側の面で反射して、再度、撮像素子１２に入射することにより発生するゴーストを抑制するために有効である。
【００６０】
図７にはゴーストの例を示す。７１は対物レンズ１１に入射して面反射ゴーストとなる光束を示している。光束７１はカバーガラス１６で反射した後、さらにＮＤフィルタ１４の撮像素子側の面にて反射して撮像素子１２の受光面１２に至り、ゴースト像を形成する。
【００６１】
このような経路のゴーストは、特にＮＤフィルタにおいてアフォーカルとなる対物レンズにて結像性が強く目立ちやすい。このゴーストの強度を低減させるには、ＮＤフィルタ１４においては撮像素子側の面に反射防止膜を構成するのが効果的である。
【００６２】
本実施形態では、ＮＤフィルタ１４の撮像素子側の面全体に形成した多層膜２３，２４に反射防止膜としての機能を併せ持たせて光量抑制と反射防止の機能を両立させており、なお、複数のＮＤ膜で構成する場合は前述のようにその膜厚段差を位相差がλ／５以下となるように設定するのが好ましい。これにより位相差に起因するＭＴＦ劣化の低減とＮＤ反射によるゴースト強度低減の両立が可能となる。
【００６３】
なお、ゴースト低減の観点からは、ＮＤフィルタ１４の被写体側の面にも反射防止効果を持つ蒸着膜（多層膜）を施すとさらによい。これは、ＮＤフィルタ１４の撮像素子側から入射した光のベース部材２１での裏面反射を抑制するためである。しかも、撮像素子側から入射する光および裏面反射した光は、多層膜２３，２４での光量減衰作用を受けてその光量自体が少なくなり、撮像素子１２に至る光量がきわめて小さくなる。
【００６４】
しかしながら、所望の濃度パターンにて被写体側の面（光線有効部分）も全面覆うには、全体として濃度段数以上の膜数を要するため、コスト面で課題を有する。
【００６５】
そこで、本実施形態では、ベース部材２１の被写体側の面は一部のみ光量減衰機能と反射防止効果を有する多層膜２２で覆い、所望の濃度段差を得るために必要最低限の蒸着回数にてゴースト強度の低減に効果のある構成としている。
【００６６】
図２では、被写体側の面の５０％を多層膜２２で覆っている。なお、多層膜２２を、ここを透過する光と多層膜のない領域を通過する光との透過位相差がλ／４以下となるように設定して、位相差に起因するＭＴＦの劣化を極力低減するのが好ましい。
【００６７】
（第２実施形態）
図４には、本発明の第２実施形態である光量調節装置に用いられるＮＤフィルタ１４’を示す。図４において、４１，４２，４３はいずれも光量を減衰させるためにベース部材２１の被写体側（図中左側）の面および撮像素子側（図中右側）の面に蒸着された多層膜であり、多層膜４１，４２は透過率３２％程度、多層膜４３は透過率１０％程度を有する。
【００６８】
また、多層膜４２および多層膜４３によってベース部材２１の撮像素子側の面（撮像素子に対して露出した領域）の全体が覆われ、多層膜４１によってベース部材２１の被写体側の面（光線有効部）の一部が覆われている。多層膜４２および多層膜４３によってベース部材２１の撮像素子側において互いに透過率（濃度）が異なる２つの濃度領域が形成されている。
【００６９】
これらの多層膜により、ＮＤフィルタ１４’は、透過率の異なる３つの領域４Ａ，４Ｂ，４Ｃに分けられ、各領域の透過率は順に３２％、１０％、０．３２％となる。
【００７０】
また、各領域の面積ｓの比率は、
ｓ（４Ａ）：ｓ（４Ｂ）：ｓ（４Ｃ）＝１：１：２
である。
【００７１】
本実施形態のＮＤフィルタ１４’の透過率（濃度）パターンは図２に示したＮＤフィルタ１４と同じであるが、各多層膜の蒸着範囲が異なる。特に、ベース部材２１の被写体側の面（光線有効部）のうち７５％を多層膜４１が占めている。
【００７２】
これにより、図２に示したＮＤフィルタ１４と同様に撮像素子側からの光がベース部材２１の撮像素子側の面で反射するのを抑える効果が得られるとともに、図２のＮＤフィルタ１４に比べてゴースト光のベース部材２１での裏面反射を抑制できる範囲が広いというメリットがある。
（第３実施形態）
図５には、本発明の第３実施形態である光量調節装置に用いられるＮＤフィルタ１４”を示す。図５において、５１，５２，５３はいずれも光量を減衰させるためにベース部材２１の被写体側（図中左側）の面および撮像素子側（図中右側）の面に蒸着された多層膜であり、多層膜５１は透過率３２％程度、多層膜５３は透過率１０％程度を有し、多層膜５２は、多層膜５３を透過する光との位相差が生じないように設けられた反射防止膜であり、透過率はベース部材２１の透過率とほぼ同じ（１００％に近い透過率）である。
【００７３】
これらの多層膜５１〜５３により、ＮＤフィルタ１４”は、透過率は互いに異なる３つの領域５Ａ，５Ｂ，５Ｃに分けられ、各領域の透過率は順に９５％、３２％、０．３２％となる。
【００７４】
また、各領域の面積ｓの比率は、
ｓ（５Ａ）：ｓ（５Ｂ）：ｓ（５Ｃ）＝１：１：２
である。
【００７５】
なお、領域５Ａが透過率１００％とならないのは主に被写体側の面での反射光があるからである。
【００７６】
また、多層膜５２および多層膜５３によってベース部材２１の撮像素子側の面（撮像素子に対して露出した領域）の全体が覆われ、多層膜５１によってベース部材２１の被写体側の面（光線有効部）の一部が覆われている。多層膜５２および多層膜５３によってベース部材２１の撮像素子側において互いに透過率（濃度）が異なる２つの濃度領域が形成されている。
【００７７】
図４に示したＮＤフィルタ１４’と異なるのは、多層膜５２をＮＤ機能を有さない反射防止膜とした点である。このようにすると、紙面上部のフィルタ先端が撮像光路に挿入されても光量を減衰させる効果がないため、図４のフィルタ構成と比べると、領域５Ａ，５Ｂにて光量を減衰させるには、ＮＤフィルタ１４”の撮像光路への挿入量を増やす必要がある。これにより、ＮＤフィルタ１４”の先端が撮像光路に半掛りする頻度が減る。前述のように、フィルタ先端が撮像光路に半掛りしたときは、図９の位相差が５λ以上におけるＭＴＦ低下を招くが、本実施形態では、この頻度を減らす効果がある。
【００７８】
また、本実施形態においても、第２実施形態のＮＤフィルタ１４’と同様の効果がある。
【００７９】
（第４実施形態）
図６には、本発明の第４実施形態である光量調節装置に用いられるＮＤフィルタ１４”’を示す。図６において、６１，６２，６３はいずれも光量を減衰させるための多層膜であり、多層膜６１，６３は透過率３２％程度、多層膜６２は透過率１０％程度を有する。
【００８０】
これらの多層膜６１〜６３により、ＮＤフィルタ１４”’は、透過率が互いに異なる３つの領域６Ａ，６Ｂ，６Ｃに分けられ、各透過率は順に３２％、１０％、０．３２％となる。
【００８１】
各領域の面積ｓの比率は、
ｓ（６Ａ）：ｓ（６Ｂ）：ｓ（６Ｃ）＝１：１：２
である。
【００８２】
また、多層膜６３によってベース部材２１の撮像素子側の面（撮像素子に対して露出した領域）の全体が覆われ、多層膜６１および多層膜６２によってベース部材２１の被写体側の面（光線有効部）の一部が覆われている。多層膜６１および多層膜６２によってベース部材２１の被写体側において互いに透過率（濃度）が異なる２つの濃度領域が形成されている。
【００８３】
本実施形態のＮＤフィルタ１４”’における透過率（濃度）パターンは図４に示したＮＤフィルタ１４’と同じであるが、被写体側の多層膜を２種類の濃度とし、撮像素子側の多層膜を１種類の濃度とした点が異なる。
【００８４】
ＮＤフィルタを安価に量産するには、大きめの透明シートに複数のフィルタ分の多層膜を蒸着し、ＮＤフィルタとして必要な大きさに切断するのが有効である。この際、図６に示すようなフィルタ構成とすると、多層膜６３は切断寸法内に膜境界がないため、透明シート全体に均一に蒸着した後切断すればよく、撮像素子側の面に関しては複雑な蒸着マスクを必要としないというメリットがある。
ここで、以上説明した各実施形態においては、ＮＤフィルタに関して以下の条件式を満足するのが好ましい。
【００８５】
０．２＜Ｓ１１／Ｓ＜０．６　　…（１）
ただし、Ｓはベース部材２１の光線有効部の面積、Ｓ１１はベース部材２１の被写体側の面において多層膜で覆われていない領域の面積である。
【００８６】
条件式（１）は、ＮＤフィルタの被写体側の面の多層膜がない領域の面積を規定するものである。条件式（１）の下限を超えて多層膜のない領域の面積が小さすぎると、多層膜がある領域と多層膜のない領域との境界（膜境界）位置がフィルタ先端に近づく。このようにすると、絞り開口にフィルタ先端と上記膜境界とがともに掛かりやすくなる。
【００８７】
フィルタ先端は、図９に示した位相差５λ以上におけるＭＴＦ低下要因となり、膜境界は図２に示したλ／４以下におけるＭＴＦ低下要因となる。したがって、絞り開口にフィルタ先端と上記膜境界とがともに掛かると、絞り開口内にＭＴＦ低下要因が複数存在することとなり、ＭＴＦ低下が顕著となるため好ましくない。
【００８８】
また、条件式（１）の上限を超えて多層膜のない領域の面積が大きすぎると、前述したベース部材２１での裏面反射を抑制するための範囲が狭くなり、ゴースト低減効果が薄れて好ましくない。
【００８９】
以下の表１には、上記各実施形態における条件式（１）の値を示す。
【００９０】
【表１】
2004029577.tif 000003
【００９１】
なお、上記各実施形態にて説明したＮＤフィルタに設けられる多層膜の数および各多層膜の透過率はいずれも例に過ぎず、これら以外の多層膜数および透過率を選択してもよい。
【００９２】
また、上記各実施形態では、ＮＤフィルタに多層膜を形成した場合について説明したが、必ずしも多層膜を形成する必要はなく、単層膜でもよい。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、多濃度の光学フィルタでの反射に起因するゴーストの発生を抑制してクリアな画像を撮影できる光量調節装置、撮像光学系および撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である撮像光学系の構成を示す断面図。
【図２】上記第１実施形態の撮像光学系内に設けられた光量調節装置のＮＤフィルタの構成を示す断面図。
【図３】上記ＮＤフィルタが絞り開口に対して移動する様子を示す図。
【図４】本発明の第３実施形態である光量調節装置のＮＤフィルタの構成を示す断面図。
【図５】本発明の第３実施形態である光量調節装置のＮＤフィルタの構成を示す断面図。
【図６】本発明の第４実施形態である光量調節装置のＮＤフィルタの構成を示す断面図。
【図７】ゴースト発生例を示す撮像光学系の断面図。
【図８】透過波面位相差が光学性能へ与える影響を説明するための図。
【図９】透過波面位相差と白色ＭＴＦ値の関係を示す図。
【符号の説明】
１１　対物レンズ
１２　固体撮像素子
１３　光量調節装置
１４，１４’，１４”，１４”’　ＮＤフィルタ
１５　水晶ローパスフィルタ
１６　カバーガラス
２１　ベース部材
２２，２３，２４，４１〜４３，５１〜５３，６１〜６３　多層膜
３１　絞り開口
【図１】
2004029577.tif 000004
【図２】
2004029577.tif 000005
【図３】
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【図４】
2004029577.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004029577.tif 000010
【図８】
2004029577.tif 000011
【図９】
2004029577.tif 000012