(57)【要約】【課題】  遮光性液体を用いた透過率可変ＮＤフィルタの提供。【解決手段】  光軸方向に配置された第１および第２の光学部材と、第１および第２の光学部材の間に形成される液体層とを有し、第１および第２の光学部材が光軸直交方向に相対移動することにより、液体層の光軸方向厚さが変化することを特徴とする光学素子。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に配置された第１および第２の光学部材と、
前記第１および第２の光学部材の間に形成される液体層とを有し、
前記第１および第２の光学部材が光軸直交方向に相対移動することにより、前記液体層の光軸方向厚さが変化することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１の光学部材は、前記光軸直交方向のうち特定方向に光軸方向厚さが連続的に増加し、前記第２の光学部材は、前記特定方向に光軸方向厚さが連続的に減少することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記光学素子における光の入射面と射出面との光軸方向間隔が不変であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１の光学部材は、前記光軸直交方向にて固定されており、
前記第２の光学部材は、前記光軸直交方向に移動可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学素子。
【請求項５】
前記第１の光学部材内に、前記液体層を形成する液体が収容された液体収容部が形成され、
前記第２の光学部材は、前記液体収容部内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項６】
前記第２の光学部材の光軸方向両側に２つの前記第１の光学部材を配置し、
前記２つの第１の光学部材のうち一方の第１の光学部材と前記第２の光学部材との間に第１の液体層が形成され、他方の第１の光学部材と前記第２の光学部材との間に第２の液体層が形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学素子。
【請求項７】
前記液体層の光軸方向厚さの変化により該光学素子の光透過率が変化することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学素子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の光学素子と、
前記第１および第２の光学部材を前記光軸直交方向に相対駆動する駆動手段とを有することを特徴とする光学フィルタ装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光学フィルタ装置を含み、物体像を形成する結像光学系を備えたことを特徴とする光学機器。
【請求項１０】
前記物体像を光電変換する撮像素子を有することを特徴とする請求項８に記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の光学機器に用いられる光学フィルタ及び光量調節装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ等の光学機器に用いられる結像光学系には、一般に入射光束の光量を調節する光量調節装置、いわゆる絞り装置が内蔵される。該絞り装置においては、遮光性を有する複数の絞り羽根を用い、該絞り羽根の外縁部が所定形状の開口部を形成する。
【０００３】
そして、アクチュエータで絞り羽根を駆動し開口部の開口面積を変化させることにより、絞り開口を通過する光束の量を調節している。しかし、前記開口部の開口面積を小さくするにしたがって、絞り羽根の外縁部で生ずる回折の影響が大きくなり、結像光学系の結像性能が低下する。
【０００４】
この欠点を回避するために、遮光性を有する液体や光学楔を用いたＮｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｆｉｌｔｅｒ（以下ＮＤフィルタと略す）を設け、開口径を小さくする代わりにＮＤフィルタで光量を減衰させる技術が開示されている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、２枚の透明板の間に第１の不透明流体を封入した第１の光学素子と、２枚の透明板の間に第２の不透明流体を封入した第２の光学素子とを備え、各光学素子の透明板の間隔を適宜調節することで、光路長を一定に保ったまま透過光量を変化させる光量調節装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２では、２枚の透明板の間に透明弾性体と遮光液を封入し、２枚の透明板の間隔を圧電素子で変化させることにより、透明弾性体が光路中の遮光液を光路外に排除し、透過光量を変化させる光量調節装置が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３では、互いに不溶な透明液体と遮光性液体を液体収容部に封止し、液体収容部に設けられた電極と前記液体間に電圧を印加する事で両液体の界面形状を変化させ、透過光量を変化させる光学素子が開示されている。
【０００８】
また、特許文献４では、所定の光減衰特性を有した相似形の２枚の光学楔を対称状に重ね合わせ、一方の光学楔を光軸と直交する方向に移動させることで、透過光量を変化させるフィルタ装置が開示されている。
【特許文献１】特開平５−３１３０７６号公報(段落番号００３４、００３５、図１、図２)
【特許文献２】特開平１１−１７４５２２号公報(段落番号００１１、００１２、図３、図４)
【特許文献３】特開２００１−２２８３０７号公報(段落番号０００８)
【特許文献４】特開平６−１９４５８５号公報(段落番号０００７、０００８)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来技術には、以下のような欠点がある。まず、特許文献１に開示された従来技術では、２枚の透明板を連結する弾性フィルムを備え、該フィルムが透明板の接近に伴って排除された液体を収容する液室を構成しているが、該液室の体積が小さいと、透明板の駆動抵抗が増加したり、フィルムが破れて液体が洩れるといった欠点がある。
【００１０】
さらに、２組の光学素子が光軸上で直列に配置されているため、光軸方向に大きな空間を占め、該光量調節装置を内蔵するレンズ系の全長が長くなる欠点もある。
【００１１】
特許文献２に開示された従来技術では、２枚の透明板の間隔変化に伴って光路長が変化してしまうほか、透明弾性板の反発力により、透明板が変形するおそれがある。
【００１２】
特許文献３に開示された従来技術では、透明液体と遮光性液体の界面が球状であり、透過率が場所によって異なる、すなわち入射光に対する透過率が一定でないという欠点がある。
【００１３】
特許文献４に開示された従来技術では、光学楔の移動に伴って光路長が変化する欠点がある。
【００１４】
そこで本発明は、光学楔と遮光性液体を用いた光学フィルタにおいて、透過率を変化させても光路長が不変で、かつ入射高に対する透過率も一定である光学フィルタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願発明の光学素子の第１の構成によれば、光軸方向に配置された第１および第２の光学部材と、第１および第２の光学部材の間に形成される液体層とを有し、第１および第２の光学部材が光軸直交方向に相対移動することにより、液体層の光軸方向厚さが変化することを特徴とする。
【００１６】
ここで、第１の光学部材は、光軸直交方向のうち特定方向に光軸方向厚さが連続的に増加し、第２の光学部材は、特定方向に光軸方向厚さが連続的に減少する。
【００１７】
また、光学素子における光の入射面と射出面との光軸方向間隔が不変とするのが好ましい。
【００１８】
第１の光学部材を、光軸直交方向にて固定し、第２の光学部材を、光軸直交方向に移動可能とするのが好ましい。
【００１９】
第１の光学部材内に、液体層を形成する液体が収容された液体収容部を形成し、第２の光学部材を、液体収容部内に配置するのが好ましい。
【００２０】
第２の光学部材の光軸方向両側に２つの第１の光学部材を配置し、２つの第１の光学部材のうち一方の第１の光学部材と第２の光学部材との間に第１の液体層を形成し、他方の第１の光学部材と第２の光学部材との間に第２の液体層を形成してもよい。
【００２１】
液体層の光軸方向厚さの変化により該光学素子の光透過率が変化する。
【００２２】
上述の光学素子と、第１および第２の光学部材を光軸直交方向に相対駆動する駆動手段とを有することを特徴とする光学フィルタ装置。
【００２３】
光学フィルタ装置を含み、物体像を形成する結像光学系を備えたことを特徴とする光学機器。
【００２４】
物体像を光電変換する撮像素子を有することを特徴とする光学機器。
【発明の効果】
【００２５】
本願発明の光学素子の第１の構成によれば、第１および第２の光学部材を光軸直交方向に相対移動させるだけで、液体層の光軸方向厚さが変化し、光学特性を変えることができる。
【００２６】
また、第１の光学部材を、光軸直交方向のうち特定方向に光軸方向厚さが連続的に増加するように構成するとともに、第２の光学部材を、特定方向に光軸方向厚さが連続的に減少するように構成することにより、第１の光学部材と第２の光学部材の光軸方向厚さを、光軸直交方向のうち特定方向に連続的に変化させるという簡単な構成で、光学特性を変えることができる。
【００２７】
また、光学素子における光の入射面と射出面との光軸方向間隔が不変とすることにより、光路長を変えずに光学特性を変化させることができる。
【００２８】
第１の光学部材内に、液体層を形成する液体が収容された液体収容部を形成し、第２の光学部材を、液体収容部内に配置することにより、簡単な構成でかつ確実に液体層の光軸方向厚さを変えることができる。
【００２９】
液体層の光軸方向厚さの変化により該光学素子の光透過率が変化することにより、光学素子を光量調節に使用することができる。
光学フィルタ装置と物体像を形成する結像光学系と物体像を光電変換する撮像素子とを有する光学機器の一つである撮像装置によれば、従来の虹彩絞りによる光量調節の際に生じていた小絞り回折を回避するとともに、像面照度の偏りがなく、ピント移動や光学収差変動も抑制できるため、高精彩画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本実施例を示す。
【実施例１】
【００３１】
図１は本発明の実施例１である光学フィルタを備えた光量調節装置１００の構造を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。まず、同図（ｂ）を用いて光学フィルタの要部構成を説明する。
【００３２】
Ｃは光学フィルタの光軸、Ｌ１は光学フィルタに入射する光束、Ｌ２は光学フィルタから射出する光束である。１０１は固定式の第１の光学楔(第１の光学部材)、１０２は固定式の第１の光学楔(第１の光学部材)、１０３は可動式の第２の光学楔(第２の光学部材)で(いずれもアクリル等の光学用透明樹脂、あるいはガラスモールドで成型された楔状の光学素子である。なお、第１の光学楔１０１、１０２を可動式、第２の光学楔１０３を固定式にしてもよい。また、第２の光学楔１０３を反割りしたものを使用してもよい。
【００３３】
ここで、固定式の第１の光学楔１０１及び１０２はともに、光軸Ｃに直交する面内で同図の左方向(特定方向)に向かって、厚さが連続的に増加する形状となっており、これらの光学楔を一体にすることにより内部に形成された楔形状の領域(以下、「液体収容部」という)に第２の光学楔１０３及び後述する遮光性液体を収容している。また、図に示すように第１の光学楔１０１の上側の面が入射面で、第１の光学楔１０２の下側の面が射出面となるように構成されているが、入射面と射出面との間隔は、光路長を一定に保つために、本実施例では不変としている。
【００３４】
一方、可動式の第２の光学楔１０３は、同じく左方向に向かって、厚さが連続的に減少する形状となっている。
【００３５】
そして、第１の光学楔１０１と第２の光学楔１０３の対向面は平行で、光軸Ｃに対して所定角度だけ傾いている。第１の光学楔１０２と第２の光学楔１０３の対向面も平行で、光軸Ｃに対して所定角度傾いている。
【００３６】
１０４は液体収容部を満たす遮光性液体で、例えばシリコーンオイルに黒色染料を溶解したものが用いられる。ここで、第１の光学楔１０１、１０２、第２の光学楔１０３及び遮光性液体１０４は、屈折率が略等しい材料で構成するのが好ましい。
【００３７】
遮光性液体１０４は、第１の光学楔１０１と第２の光学楔１０３の対向面の間に均一の厚さの液体層１０４ａを形成し、同様に第２の光学楔１０３と第１の光学楔１０２の対向面の間にも均一の厚さの液体層１０４ｂを形成する。
【００３８】
１０５は第２の光学楔１０３の基端部に取り付けられた駆動軸で、右側先端部１０５ａが９０度折り曲げられている。１０６は円筒形状の液体封止部材で、ゴム等の弾性材料で形成されており、中心の穴部に駆動軸１０５が密着かつ摺動可能に装着され、第１の光学楔１０１及び第１の光学楔１０２によって狭持される。
【００３９】
以上の各部材の立体的な形状を、図２の分解斜視図にて示す。同図において、第１の光学楔１０１、１０２は光路長を一定に保つための光学部材であるとともに、第２の光学楔１０３と遮光性液体１０４（図２では不図示）を収容する容器としての役割も有している。
【００４０】
そして、駆動軸１０５は第２の光学楔１０３を外部から駆動するための中間部材となっており、封止部材１０６は遮光性液体１０４を液体収容部内に封止する役目をなす。
【００４１】
さらに、液体収容部内の紙面前後方向における幅寸法は、第２の光学楔１０３の幅寸法（紙面の前後方向寸法）より若干大きくなっているため、駆動軸１０４を外部から駆動することで、第２の光学楔１０３を液体収容部内で図面の左右方向に移動させることができる(光軸直交面内で移動させることができる)。これら１０１ないし１０６で光学フィルタ１２０が構成される。
【００４２】
続いて、図１（ｂ）に戻って光量調節装置の説明を続ける。１１１は光学フィルタ１２０と後述する駆動機構を固定して保持するための地板で、第１の光学楔１０２を接着固定するとともに、中央部には光学フィルタ１２０に入射した光束Ｌ１を通過させるための通過光路である円形の開口部１１１ｃが設けられている。
【００４３】
よって光学フィルタ１２０に入射した光束Ｌ１は、液体層１０４ａおよび１０４ｂで減衰され、開口部１１１ｃから射出光束Ｌ２として射出する。ここで、光学フィルタ１２０に入射した光束Ｌ１の光路内に位置する、第１の光学楔１０１、１０２、第２の光学楔１０３、及び液体層１０４ａ、１０４ｂは屈折率が略等しいため、入射光束Ｌ１は光学フィルタ１２０内で屈折することなく直進し、光量のみが減じられる。
【００４４】
そして、駆動軸１０５を介して第２の光学楔１０３を光軸直交面内で駆動することで、２つの液体層１０４ａおよび１０４ｂの光軸方向の厚み調節し、入射光束Ｌ１に対する透過率を調節することができる。
【００４５】
また、透過率調節の際にも、光学フィルタ１２０の光路長は不変のため、撮影光学系等に応用しても、ピント移動や光学収差の変動が生じない。
【００４６】
続いて図１（ａ）を用いて、第２の光学楔１０３の駆動機構を説明する。同図（ａ）では、第１の光学楔１０１と遮光性液体１０４は不図示となっている。１１２は第２の光学楔１０３の駆動源であるステップモータで、地板１１１に固定される。
【００４７】
１１３はリードスクリューで、ステップモータ１１２のロータに直結し、右端は地板１１１の折り曲げ部１１１ａに設けた穴部に嵌合し、先端のふれが防止される。１１４はリードスクリュー１１３に螺合するナットで、その上面には後述する駆動レバーの駆動用ピン１１４ａが取り付けられている。１１５はナット１１４の回転止め軸で、左端はステップモータ１１２の本体に固定され、右端は地板１１１の折り曲げ部１１１ａに固定される。
【００４８】
１１６は駆動レバー、１１７は駆動レバー支持軸で、駆動レバー１１６は駆動レバー支持軸１１７を中心に回動可能に支持されている。
【００４９】
そして、駆動レバー１１６の一端にはＵ字型の切り欠き溝部が設けられ、駆動軸１０５の折り曲げ部１０５ａが嵌合し、他端にもＵ字型の切り欠き溝部が設けられ、ナット１１４のピン１１４ａが嵌合する。
【００５０】
上述の構成において、ステップモータ１１２を駆動すると、リードスクリュー１１３が回転し、ナット１１４が左右方向に駆動される。そして、駆動レバー１１６が回転動作を開始すると、駆動軸１０５を介して第２の光学楔１０３が光軸直交方向に移動し、光学フィルタ１２０の透過率を調節できる。この透過率制御の様子を図３から図５を用いて説明する。
【００５１】
図３は光学フィルタ１２０の透過率が最大の状態を示す。ステップモータ１１２が駆動されると、ナット１１４はリードスクリュー１１３に沿って右側に移動する。ここで、上述のようにナット１１４の上面には、駆動レバー１１６の一端に形成されたＵ字状の溝部に係合する駆動ピン１１４ａが設けられているため、ナット１１４が右側方向に移動することにより、駆動レバー１１６が時計周り方向に回動され、第２の光学楔１０３は液体収容部内の左端に移動して、第１の光学楔１０１と第２の光学楔１０２の液体収容部の周面に密着して停止する。よって、前記液体層１０４ａ及び液体層１０４ｂの厚さはゼロになり、遮光性液体による光の減衰がなくなるので、透過率は１００％に近い値を示す。
【００５２】
図３の状態から、ステップモータ１１２を駆動してナット１１４を左側方向に移動させると、駆動レバー１１６が反時計周り方向に回転し、液体収容部の左端に密着した第２の光学楔１０３がそこから離脱する。
【００５３】
そして、図４のように光学フィルタ１２０に入射した光束Ｌ１の光路内に遮光性液体１０４が進入するため(図１と同一の状態)、光学フィルタ１２０の透過率は図３の状態より低下する。
【００５４】
リードスクリュー１１３の回転によってナット１１４が更に左方向に移動すると、第２の光学楔１０３は液体収容部の右端に移動し、図５の状態になる。このとき液体層１０４ａ及び液体層１０４ｂの厚さは最大になり、光学フィルタ１２０の透過率は最小となる。
【００５５】
図６は本実施例の光学フィルタの光学的優位性を説明する図である。先に、本実施例の光学フィルタ１２０においては、遮光性液体１０４の液体層１０４ａと１０４ｂの厚さは場所によらず一定であると説明した。よって、本実施例の光学フィルタ１２０の透過率は、該フィルタへの光束の入射高によらず一定となる。
【００５６】
また、図６（ａ）は、光学フィルタ１２０の透過率の入射角度依存性を示したものである。同図において、斜め入射光Ｌ１２及びＬ１３に対する透過率が異なっていると、像面上の画像の明るさに非対称性が生じてしまう。しかしながら本実施例の光学フィルタ１２０では、入射光Ｌ１２及びＬ１３の光路における液体層１０４ａと１０４ｂの厚さ合計値は等しいため、垂直入射光Ｌ１１に対する透過率が最大で、斜め入射光に対する透過率は垂直入射光Ｌ１１を中心とした対称形となり、画像に不自然さが生じない。
【００５７】
図６（ｂ）は、第２の光学楔１０３の位置が光軸方向にずれた時の透過率変化を説明する図である。同図においては、第２の光学楔１０３が下方向にずれた場合を示している。このとき、液体層１０４ａの厚さは増加し、液体層１０４ｂの厚さは減少するが、両者の合計値は不変である。従って、光束Ｌ１４、Ｌ１５及びＬ１６に対する透過率はいずれも等しく、かつ不変である。すなわち本実施例の光学フィルタでは、第２の光学楔が光軸方向に位置ずれしても、透過率には影響を及ぼさない。
【００５８】
図７は、図１ないし図６で説明した光量調節装置１００を撮影装置に搭載した図である。本実施例では、撮影装置を被写体からの反射光を電気信号に光電変換し、これをデジタルデータとして記録するデジタルスチルカメラを例として説明する。ただし、デジタルスチルカメラに限定されることなく、銀塩フィルムカメラ、ビデオカメラ、産業用工具カメラ、監視カメラ、ロボット用画像入力手段等の撮影装置に適用しても同様の効果を得る。
【００５９】
４００は複数のレンズ群からなる撮影光学系で、フロントレンズ群４０１、ズームレンズ群４０２、フォーカシングレンズ群４０３及び光学ローパスフィルタ４０４を有する。
【００６０】
１００は図１で示した光量調節装置であるが、以下の説明ではＮＤフィルタと表記する。４３３は露光時間を調節するシャッタ機構である。また、撮影光学系４００の焦点位置（予定結像面）には、撮像素子としてのＣＣＤ４１１が配置される。ＣＣＤ４１１には、照射された光エネルギを電荷に変換する複数の光電変換部、該電荷を蓄える電荷蓄積部、及び該電荷を転送し、外部に送出する電荷転送部からなる２次元ＣＣＤ等の光電変換手段が用いられる。なお、ＣＣＤに変えてＣＭＯＳイメージセンサを使用しても良い。
【００６１】
ＣＣＤ４１１上に結像した被写体の像は、その明るさの強弱に応じた画素毎の電荷量として、電気信号に変換され、アンプ回路４４１で増幅された後、カメラ信号処理回路４４２で所定のγ補正等の処理を施される。なおこの処理は、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号処理で行ってもよい。
【００６２】
このようにして生成された映像信号はメモリ４４３に記録される。メモリ４４３は、フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ、光磁気ディスク等の光メモリ、磁気テープ等の磁気メモリ等、種々のものを利用することができる。
【００６３】
４２１は液晶ディスプレイ等の表示器で、ＣＣＤ４１１で取得した被写体像や、撮影モード等を表示する。４２２は操作スイッチ群で、ズームスイッチ、撮影準備スイッチ、撮影開始スイッチ、露出制御モードやＡＦモード等を設定する撮影条件スイッチで構成される。
【００６４】
４２３はズームアクチュエータで、ズームレンズ群４０２を駆動し、撮影光学系４００の焦点距離を変える。４２４はフォーカスアクチュエータで、フォーカシングレンズ群４０３を駆動し、撮影光学系４００の焦点状態を調節する。
【００６５】
４３１はＣＰＵで、撮影装置全体の動作を制御する。４３２はＮＤフィルタ駆動回路で、図１のステップモータ１１２を駆動し、ＮＤフィルタ１００の透過率調節を行なう。４３３はシャッタ機構で、複数枚の遮光羽根とこれを駆動するアクチュエータで構成される。４３４は前記シャッタ機構を駆動するためのシャッタ駆動回路で、シャッタ機構４３３を駆動し、ＣＣＤ４１１への露光時間を制御する。
【００６６】
図８は、図７に示した撮影装置が有するＣＰＵ４３１の制御フロー図である。以下、図８を用いて撮影装置の制御フローを説明する。
【００６７】
ステップ１０１を経由して、ステップ１０２では、撮影者によりメインスイッチがオン操作されたか否かを判別し、オン操作されていない時はステップ１０２に留まる。ステップ１０２でメインスイッチがオン操作されたと判定されたら、ＣＰＵ４３１はスリープ状態から脱してステップ１１１以降を実行する。
【００６８】
ステップ１１１では、撮影装置の初期化を行なう。具体的には、沈胴状態にある撮影光学系を撮影可能状態に繰り出し駆動したり、撮影者による撮影条件の設定を受け付ける。
【００６９】
ステップ１１２では、ＣＣＤ４１１及びカメラ信号処理回路４４２を駆動して、プレビュー画像を取得し、ステップ１１３で表示器４２１にプレビュー画像を表示する。
【００７０】
ステップ１１４では、撮影者によってレリーズボタンの第１ストロークに連動した撮影準備スイッチ（フロー図では、ＳＷ１と表記）のオン操作がなされたか否かを判別する。オン操作されていない時はステップ１１２に戻り、プレビュー画像表示を繰り返し実行する。ステップ１１４で撮影準備スイッチがオン操作されたと判定されたら、ステップ１１４を脱してステップ１２１以降を実行する。
【００７１】
ステップ１２１ないしステップ１２２では、撮影光学系４００の焦点調節を行なう。これはいわゆる山登り式サーボＡＦと呼ばれる、画像信号の高周波成分が最大値となるＡＦ評価値信号に基づきフォーカス位置を探してフォーカスレンズを停止させる焦点調節制御である。ステップ１２３では合焦したか否かを判定し、合焦していない場合はステップ１２１およびステップ１２２を繰り返し実行する。合焦した場合はフォーカシングレンズの駆動を停止し、ステップ１３１へ移行する。
【００７２】
ステップ１３１では、測光演算を行なう。具体的には、ＣＣＤ４１１が受光する被写体光束の光量を判定し、撮影時の光量を適切にするためのＮＤフィルタの透過率とシャッタ秒時を演算する。
【００７３】
ステップ１３２では、前記ステップ１３１で算出した透過率制御値に基づき、図１の可動光学楔１０３の駆動量を演算する。ステップ１３３ではステップ１３２で演算した透過率が得られるように、図１のステップモータ１１２を駆動する。
【００７４】
ステップ１３４では、レリーズボタンの第２ストロークに連動した撮影トリガスイッチ（フロー図では、ＳＷ２と表記）がオン操作されたか否かの判定を行ない、オン操作されていない場合はステップ１３１ないしステップ１３３を繰り返し実行する。一方オン操作された場合は、ステップ１３４からステップ１４１にジャンプし、撮影動作を実行する。
【００７５】
ステップ１４１ではＣＣＤ４１１への画像信号の蓄積を開始する。ステップ１４２では、ステップ１３１で算出したシャッタ秒時に基づき、シャッタの閉動作を行なう。ステップ１４３ではＣＣＤ４１１に蓄積された電荷を電荷転送ラインを介して読み出し、カメラ信号処理回路４４２に入力させる。ステップ１４４では、カメラ信号処理回路４４２において、入力したアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換し、ＡＧＣ制御、ホワイトバランス、γ補正、エッジ強調等の画像処理を施し、さらに必要に応じてＣＰＵ４３１内に記憶された画像圧縮プログラムでＪＰＥＧ圧縮等を施す。ステップ１４５では、上記ステップ１４４で得られた画像信号をメモリ４４３に記録し、ステップ１４６にて撮影動作が終了する。
【００７６】
以上説明したように、本実施例の光量調節装置を組み込んだ撮影装置を用いれば、光量調節装置すなわちＮＤフィルタの減光作用によって光量調節を行なうため、従来の虹彩絞りによる小絞り回折が回避され、高精細画像を得ることができる。また、ＮＤフィルタの光量調節の際にも、ＮＤフィルタ内の光路長が不変のため、ピント移動や収差変動が生じることなく、画像劣化を生じない。
【実施例２】
【００７７】
本実施例は、実施例１に対して、第２の光学楔１０３の駆動手段の構成が異なっており、それ以外の部材はすべて同一のものが使用される。図９は本実施例の光学フィルタを備えた光量調節装置２００の構造を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。まず同図（ｂ）を用いて光学フィルタの要部構成を説明する。
【００７８】
２０１は固定の第１の光学楔、２０２は固定の第１の光学楔、２０３は可動の第２の光学楔、２０４はこれら３個の光学楔で囲まれた空間を満たす遮光性液体で、実施例１と同様にシリコーンオイルに黒色染料を溶解したものが用いられる。該液体は、第１の光学楔２０１と第２の光学楔２０２の対向面の間に均一の厚さの液体層２０４ａを形成し、同様に第２の光学楔２０３と第１の光学楔２０２の対向面の間にも均一の厚さの液体層２０４ｂを形成する。これらの光学楔及び液体層の形状と光学特性は、すべて実施例１のものと同一であるため、詳しい説明は省略する。
【００７９】
続いて図９（ａ）を用いて、第２の光学楔２０３の駆動機構を説明する。同図（ａ）では第１の光学楔２０１と遮光性液体２０４は不図示としている。２１１は後述する光学フィルタと駆動機構を固定して保持するための地板で、第１の光学楔２０２を接着固定するとともに、中央部には光学フィルタに入社した光束Ｌ１を通過させるための円形の開口部２１１ｃが設けられる。
【００８０】
２０５、２０６は永久磁石で、第２の光学楔２０３の側面に固着される。２１２はコイル、２１３はヨークで、ヨーク表面にコイルが接着固定され、さらにヨーク２１３は第１の光学楔２０２の外側凹部２０２ａに接着固定される。そして、永久磁石２０５はコイル２１２に対向する面がＮ極に着磁され、永久磁石２０６はコイル２１２に対向する面がＳ極に着磁される。
【００８１】
以上の各部材の立体的な形状を、図１０の分解斜視図にて示す。同図において、第１の光学楔２０１、２０２は固定の光学部材であるとともに、第２の光学楔２０３と遮光性液体２０４（図１０では不図示）を収容する容器を兼用している。
【００８２】
そして、第１の光学楔２０２の凹部２０２ａには、前記ヨーク２１３とコイル２１２が固定される。一方、第２の光学楔２０３には前記２つの永久磁石２０５ないし２０６が装着され、これらは第１の光学楔２０１、２０２によって形成される液体収容部に、不図示の遮光性液体とともに封止される。すなわち、液体収容部には永久磁石を備えた第２の光学楔２０３が収容され、液体収容部外には電磁石が配置され、液室の壁を挟んで永久磁石と電磁石が対向することになる。
【００８３】
また、第１の光学楔２０２の内部には、永久磁石２０５ないし２０６が移動する際のガイド溝部２０２ｂが設けられ、同じく第１の光学楔２０１の内部にもガイド溝２０１ｂが設けられる。従って、第２の光学楔２０３と永久磁石２０５ないし２０６が一体となって、液体収容部内を左右方向に移動可能に保持されることになる(光軸直交面内で移動する)。すなわちガイド溝部２０１ｂ及び２０２ｂが保持手段となる。
【００８４】
以上の構成において、コイル２１２に所定方向の電流が通電されると、永久磁石２０５及び２０６との間に電磁気力が発生し、第２の光学楔２０３は所定方向に移動する。一方コイル２１２への通電方向を反転させると第２の光学楔２０３の移動方向も反転する。そして不図示かつ公知の磁気抵抗素子等で永久磁石２０５あるいは２０６の位置を検出し、該検出結果に基づいてコイル２１２への通電電流を制御することで、第２の光学楔２０３を所望の位置に制御可能である。すなわち本実施例においても、第２の光学楔２０３の位置を制御することで、図９（ｂ）において、入射光束Ｌ１に対する射出光束Ｌ２の比、すなわち透過率を自在に調節ことができる。
【００８５】
以上説明した光量調節装置２００は、実施例１と同様の効果を有するとともに、駆動機構をより小型化できる特徴を有する。また、実施例１と同様に、本光量調節装置を図７の撮影装置に組み込み、図８のフロー図に従って制御することで、光量調節装置すなわちＮＤフィルタの減光作用によって光量調節を行なうため、従来の虹彩絞りによる小絞り回折が回避され、高精細画像を得ることができる。また、ＮＤフィルタの光量調節の際にも、ＮＤフィルタ内の光路長が不変のため、ピント移動や収差変動が生じることなく、画像劣化を生じない。
【実施例３】
【００８６】
本実施例は、実施例１、２に対して、固定光学楔及び可動光学楔の形状が異なるとともに、可動光学楔の駆動手段や遮光性液体の封止構造も異なっている。図１１は本実施例の光学フィルタを備えた光量調節装置３００の構造を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。まず同図（ｂ）を用いて光学フィルタの要部構成を説明する。
【００８７】
Ｃは光学フィルタの光軸、Ｌ１は光学フィルタに入射する光束、Ｌ２は光学フィルタから射出する光束である。３０１は固定の第１の光学楔(第１の光学部材)、３０２は可動の第２の光学楔(第２の光学部材)で、いずれもアクリル等の光学用透明樹脂、あるいはガラスモールドで成型された楔状光学素子である。
【００８８】
ここで第１の光学楔３０１は、光軸Ｃに直交する面内で同図の左方向に向かって、厚さが連続的に増加する形状となっている。一方、可動式の第２の光学楔３０２は、同じく左方向に向かって、厚さが連続的に減少する形状となっている。そして、第１の光学楔３０１と第２の光学楔３０２の対向面は互いに平行で、入射光束の光軸に対して所定角度傾いている。
【００８９】
３０７は鉄等の軟磁性体からなる封止板で、第１の光学楔３０１の外周部に固着され、中央部には円形の開口部３０７ｃが設けられている。第２の光学楔３０２の上面全周には突起部３０２ａが形成され、その内側には帯状磁石３０５が固着されている。そして、帯状磁石３０５の上面の磁極上には、磁性流体３０６が塗布されている。
【００９０】
上述の構成によれば、帯状磁石３０５は磁性流体３０６を介して封止板３０７に吸引されるため、第２の光学楔３０２も上方に吸引されて突起部３０２ａが封止板３０７に当接する。
【００９１】
上述の構成及び作用により２個の光学楔(３０１、３０２)と封止板３０７によって密閉空間、すなわち液体収容部が形成され、この液体収容部には遮光性液体３０４が満たされる。遮光性液体３０４は、実施例１と同様にシリコーンオイルに黒色染料を溶解したものが用いられる。
【００９２】
ここで第１の光学楔３０１、第２の光学楔３０２及び遮光性液体３０４は、すべて屈折率がほぼ等しい材料を用いることが好ましい。そして遮光性液体３０４は、第１の光学楔３０１と第２の光学楔３０２の対向面の間に均一の厚さの液体層３０４ａを形成する。以上の部材で、光学フィルタ３２０が構成される。なお、図１１（ａ）では、封止板３０７と遮光性液体３０４は不図示としている。
【００９３】
続いて、第２の光学楔３０２の駆動機構を図１１（ｂ）にて説明する。３１１は光学フィルタ３２０を固定して保持するための地板で、第１の光学楔３０１を接着固定するとともに、中央部には光学フィルタ３２０に入射した光束Ｌ１を通過させる円形の開口部３１１ｃが設けられる。
【００９４】
３１２、３１３はコイルで、封止板３０７の上面に固着される。ここで、コイル３１２が通電されると、コイル３１２と永久磁石３０５及び磁性流体３０６の間で吸引力が発生し、第２の光学楔３０２は同図において左方向に移動する。
【００９５】
一方、コイル３１３が通電されると、コイル３１３と永久磁石３０５及び磁性流体３０６の間で吸引力が発生し、第２の光学楔３０２は同図において右方向に移動する。この際、第２の光学楔３０２と封止板３０７の当接部には磁性流体３０６が介在するため、遮光性液体３０４は液室の外に洩れることなく封止される。
【００９６】
以上の各部材の立体的な形状を、図１２の分解斜視図にて示す。同図において、第１の光学楔３０１は固定の光学部材であるとともに、第２の光学楔３０２と遮光性液体３０４（図１２では不図示）を収容する容器を兼用している。そして、第２の光学楔３０２の上面全周には突起３０２ａが形成され、突起の内側には前述の帯状磁石３０５と磁性流体３０６が収容される。さらに、液体収容部の蓋に相当する封止板３０７が載せられて遮光性液体３０４を封止し、その上面には２つのコイル３１２及び３１３が固着される。
【００９７】
そして封止板３０７と帯状磁石３０５との間に働く吸引力で第２の光学楔３０２が封止板に当接する。すなわち本実施例においては、第１の光学楔３０１の内面（液室）と封止板３０７が、可動光学楔３０２の保持手段となる。
【００９８】
以上の構成において、コイル３１２に所定方向の電流が通電されると、帯状磁石３０５及び磁性流体３０６が吸引されて第２の光学楔３０２が左方向に移動する。一方、コイル３１３に所定方向の電流が通電されると、帯状磁石３０５及び磁性流体３０６が吸引されて第２の光学楔３０２が右方向に移動する。そして、不図示の磁気抵抗で帯状磁石３０５の位置を検出し、この検出結果に基づいてコイル３１２及び３１３への通電電流の比率を制御することで、第２の光学楔３０２の位置を制御可能である。
【００９９】
よって図１１（ｂ）において、光学フィルタに入射した光束Ｌ１は、液体層３０４ａで減衰され、開口部３１１ｃより射出光束Ｌ２として射出する。ここで、光学フィルタ３２０に入射した光束Ｌ１の光路内に位置する２つの光学楔(３０１、３０２)とその間の液体層３０４ａは屈折率がほぼ等しいため、光束Ｌ１は光学フィルタ３２０内で屈折することなく直進し、光量のみが減じられる。そして，透過率調節の際にも、光学フィルタ３２０の光路長は不変のため、撮影光学系等に応用しても、ピント移動や光学収差の変動が生じない。
【０１００】
本実施例の光学フィルタ３２０は、実施例１の光学フィルタ１２０に対して光学楔の数が少なくて済むので、装置の小型化と低コスト化が可能になる。
【０１０１】
また、磁性流体を用いて遮光性液体の封止及び可動光学楔の駆動を行なうため、液体の封止信頼性が向上する。また、実施例１と同様に、光量調節装置３００を図７の撮影装置に組み込み、図８のフロー図に従って制御することで、光量調節装置すなわちＮＤフィルタの減光作用によって光量調節を行なうため、従来の虹彩絞りによる小絞り回折が回避され、高精細画像を得ることができる。また、ＮＤフィルタの光量調節の際にも、ＮＤフィルタ内の光路長が不変のため、ピント移動や収差変動が生じることなく、画像劣化を生じない。
【０１０２】
上述の各実施例によれば、光学フィルタによれば、固定光学楔と可動光学楔の間に厚さが均一の遮光用液体層を設け、可動光学楔の位置を変えることで前記液体層の厚さを変え、透過光束の透過率を所望の値に制御できる。この際、光学特性の入射光依存性、入射角度依存性が少なく、かつ光路長変化も生じない。よって、当光学フィルタを撮影装置に応用すれば、従来の虹彩絞りによる光量調節の際に生じていた小絞り回折を回避するとともに、像面照度の偏りがなく、ピント移動や光学収差変動も抑制できるため、高精彩画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施例１における光量調節装置の要部説明図である。
【図２】実施例１における光学フィルタの分解斜視図である。
【図３】実施例１における光量調節装置の透過率制御機構説明図である。
【図４】実施例１における光量調節装置の透過率制御機構説明図である。
【図５】実施例１における光量調節装置の透過率制御機構説明図である。
【図６】実施例１における光学フィルタの光学的優位性を説明する図である。
【図７】撮影装置の構成図である。
【図８】撮影装置の制御フロー図である。
【図９】実施例２における光量調節装置の要部説明図である。
【図１０】実施例２における光学フィルタの分解斜視図である。
【図１１】実施例２における光量調節装置の要部説明図である。
【図１２】実施例２における光学フィルタの分解斜視図である。
【符号の説明】
【０１０４】
Ｃ・・・光軸      Ｌ１・・・入射光束      Ｌ２・・・射出光束
１００、２００、３００・・・光量調節装置（ＮＤフィルタ）
１２０、２２０、３２０・・・光学フィルタ
１０１、１０２、２０１、２０２、３０１・・・第１の光学楔
１０３、２０３、３０２・・・第２の光学楔
１０４、２０４、３０４・・・遮光性液体
１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ、３０４ａ・・・液体層
１０５・・・駆動軸      １０６・・・液体封止部材
１１１、２１１、３１１・・・地板
１１２・・・ステップモータ      １１６・・・駆動レバー
２０５、２０６・・・永久磁石      ２１２・・・コイル      ２１３・・・ヨーク    
３０５・・・帯状永久磁石      ３０６・・・磁性流体      ３０７・・・封止板      
３１２、３１３・・・コイル      ２１３・・・ヨーク
４００・・・撮影光学系      ４１１・・・ＣＣＤ      ４３１・・・ＣＰＵ
４３２・・・ＮＤフィルタ駆動回路
４３３・・・シャッタ機構      ４３４・・・シャッタ駆動回路
【図１】
2005173265.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005173265.tif 000005
【図４】
2005173265.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005173265.tif 000010
【図９】
2005173265.tif 000011
【図１０】
2005173265.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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