JP2007292828A - 光量調整装置及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、上記した問題点に鑑み、開口絞りの小絞り回折を回避することができる光量調整装置及び該光量調整装置を備えた撮像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】透過率が連続的に変化するグラデーションNDフィルターND1、ND2を2枚対向して配置し、対称的に光路LD内に挿入離脱させることにより、場所により濃度が不均一なグラデーションNDの特性を打ち消して、広い可変濃度範囲を持つ光量調整装置2を実現し、開口絞りStと連動させることにより、グラデーションNDフィルターの製造上の都合による画質劣化の原因となる状態で使わないようなプログラムAEとすることで、レンズの小絞りによる回折や、位相差による画質劣化の少ない撮像装置1を実現した。
【選択図】図2
【解決手段】透過率が連続的に変化するグラデーションNDフィルターND1、ND2を2枚対向して配置し、対称的に光路LD内に挿入離脱させることにより、場所により濃度が不均一なグラデーションNDの特性を打ち消して、広い可変濃度範囲を持つ光量調整装置2を実現し、開口絞りStと連動させることにより、グラデーションNDフィルターの製造上の都合による画質劣化の原因となる状態で使わないようなプログラムAEとすることで、レンズの小絞りによる回折や、位相差による画質劣化の少ない撮像装置1を実現した。
【選択図】図2
Description
本発明は新規な光量調整装置及び撮像装置に関しする。詳しくは、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像素子により受光するカメラに好適な、画質劣化の少ない光量調整装置及び該光量調整装置を有する撮像装置に関する。
撮像装置の入射光量調整手段としては開口絞りが一般的であるが、小絞り(F値が大きく)になると回折現象による画質劣化が問題になることが古くから指摘されていた。その解決手段として、NDフィルターにより透過光量を減衰させることが種々提案されている。例えば、特許文献1では、レンズと撮像素子との間に数種類の透過率を有するNDフィルターを配置し、被写体の明るさに応じて透過率の違うNDフィルターに切り替えて、開口絞りが小絞りになることを防止することが提案されている。特許文献2では、同様のNDフィルターの切り替えに加えて、機械的シャッターにより露出時間を制限することが提案されている。特許文献3では、撮像素子からの出力信号に基づき、開口絞りとNDフィルターの濃度の切り替えを自動的に行い、開口絞りを回折劣化が著しくなる範囲にならないように制御することが提案されている。
特許文献4では、NDフィルターを印加電圧によって透過率が変わるエレクトロクロミックで構成することが提案されている。特許文献5では、特許文献4と同様にエレクトロクロミックを使用し、色分解プリズムを用いる撮像装置で、レンズとプリズムの間に可変濃度NDフィルターを配置することが提案されている。
特許文献6では、透過率が連続的に変化するグラデーションNDフィルターを複数用い、その重ね合わせにより濃度を変化させることが提案されている。特許文献7では、NDフィルター部材の端縁部が開口部に挿入されると、波面に位相差が生じ、画質劣化の原因になることが示唆されており、絞り開放時に透明領域が開口を覆い、透明領域に隣接するグラデーションND領域を開口部に挿入させて光量調整することが提案されている。特許文献8では、グラデーションND領域と透明部領域を有するフィルターを開口部に挿入したときの画質劣化の原因について示唆されており、フィルターが開口部の途中まで挿入されたとき、絞り羽根とNDフィルターで囲まれた領域が小絞りのような働きをする回折現象、フィルター部材の端縁部が開口部に存在するときの波面の大きな位相差、フィルターの透明部領域とグラデーションND領域との境界部で生じる波面の小さな位相差、という3つの要因で画質劣化が生じることがシミュレーションによる実験的な考察として示唆されている。特許文献9では、フィルムベース上に透明部領域とND領域とを2箇所形成し、開口部に対して互いに反対の方向からND領域を挿入する光量調整装置が提案されている。
撮像装置を動画を撮影するビデオカメラとして考えると、前記したいずれの提案も実施するには種々の課題がある。
特許文献1乃至3で示された装置では、段階的に濃度の異なるNDフィルターを用意して、小絞りにならないように切り替えるが、NDフィルターの光路内への挿入離脱が動画の画面に影響を与えてしまい、再生画が不自然になる。具体的には、NDフィルターが撮像素子に近い位置に配置されていると、NDフィルターが光路を半分覆ったとき、画面に明るい部分と暗い部分が半分ずつ生じ、NDフィルターの挿入離脱にあわせて明暗の境界部が画面内を移動する。この挿入離脱を一瞬に行えば明暗の境界部の移動は目立たなくなるが、ND濃度の変更にあわせて開口絞りのF値を変更して露出を調整することが間に合わず、画面が一瞬明るくなったり、一瞬暗くなるという現象となって録画されてしまう。NDフィルターを開口絞りに隣接して配置した場合は、明暗の境界部が画面を横切る現象は目立たなくなるが、前景又は背景のボケた映像が、NDフィルターの挿入離脱にあわせて移動するように見える現象が録画されてしまう。
特許文献4と5で示された装置では、NDフィルターとしてエレクトロクロミックが応用されていて、実用上十分な特性が安定的に安価に大量に得られるようになれば理想的な光量調整装置といえるが、現状では可視光領域における分光透過率特性の平坦性、印加電圧に対する応答性、最大透過率と最大濃度との間の十分な調光範囲、耐久性、また、それぞれの特性の温度依存性や経年変化など、材料や製造方法に起因する課題が山積しており、ビデオカメラに応用できる性能にはほど遠い。
特許文献6で示された装置では、絞り羽根で形成された所定の絞り開口部を、絞り羽根に類似した形状のグラデーションNDフィルター2枚で徐々に覆う手段が示されているが、特許文献7及び8で示唆されているフィルター部材の端縁部により生じる位相差については考慮されていない。
特許文献7で示された装置では、フィルター部材の端縁部の影響は解決されているが、グラデーションNDフィルターの作成方法について触れられておらず、蒸着膜によってND効果を得る場合に課題となるグラデーションND領域と透明領域によって生じる位相差の影響について考慮されていない。グラデーションNDフィルターは監視用ビデオカメラなどでは写真用銀塩フィルムで銀粒子によりグラデーション効果を出したものが知られていて、これによれば位相差は生じにくいが、銀塩粒子による光の散乱が問題となることが予想され、グラデーションNDフィルターの制作方法について何ら示唆されていないため、実施は困難と言える。
特許文献8で示された装置では、絞り羽根と濃度の高いNDフィルターで囲まれる素通し部が、小絞りと同様の働きをするために生じる回折現象を緩和する目的でグラデーションNDを使用したことは、ある程度の効果が期待できる。しかし、実施例を見る限り、フィルター部材の端縁部による位相差の影響を、示唆はしているが、解決してはいない。また、理想的には光路を覆う領域で均一で連続的に濃度が可変なNDフィルターであることが望ましく、均一濃度ではないグラデーションNDであるための副作用が懸念される。特に、ビデオカメラの中でも最高画質が期待される色分解プリズムを用いるビデオカメラに応用することを考えると、必ずしも効果だけではなく副作用も生じてしまう。連続的に濃度が変わっている方向とプリズムによる分光の方向を合わせると、プリズムのダイクロイック面に入射する上下の光線の光量に差を与えることになり、分光の方向が画面の上下方向であれば上下で色ムラが生じてしまう。また、NDフィルターを分光の方向に垂直な方向から光路に挿入すると、画面の左右で明るさのムラが生じやすい。また点光源がボケたときの錯乱円内の光量分布にムラが生じ、きれいなボケ味が得られない。
特許文献9で示された装置では、色分解プリズムを用いるビデオカメラに適用した場合、開口部に対して互いに反対の方向からNDフィルターを挿入離脱することで、色ムラの発生を防止する効果は期待できる。しかし、2箇所のND領域で囲まれた透明領域が、スリット状の開口を形成してしまう状態があり、回折による劣化は特許文献7や8で示された装置に比べて著しいものになる。また、透明領域とND領域との境界部を通った波面の位相差による画質劣化も顕著なものになると予想される。
本発明は、上記した問題点に鑑み、開口絞りの小絞り回折を回避することができる光量調整装置及び該光量調整装置を備えた撮像装置を提供することを課題とする。
本発明の一実施形態による光量調整装置は、透過率が連続的に変化するグラデーションND領域を有するフィルター部材を2枚対向して且つ濃淡の変化方向が反対向きになるように配置し、前記フィルター部材を対称的に移動可能に構成したものである。
また、本発明の一実施形態による撮像装置は、レンズと光量調整装置と撮像素子を有し、前記光量調整装置は、透過率が連続的に変化するグラデーションND領域を有するフィルター部材を2枚対向して且つ濃淡の変化方向が反対向きになるように配置し、前記フィルター部材を対称的に移動可能に構成したものである。
本発明によれば、開口絞りの小絞り回折を回避することができる。
以下に、本発明光量調整装置及び撮像装置を実施するための最良の形態について説明する。
本発明光量調整装置は、透過率が連続的に変化するグラデーションND領域を有するフィルター部材を2枚対向して且つ濃淡の変化方向が反対向きになるように配置し、前記フィルター部材を対称的に移動可能に構成したことを特徴とする。
従って、本発明光量調整装置にあっては、開口絞りの小絞り回折を回避することができる。
本発明光量調整装置は、以下の各態様によって実施することが可能である。
(1)前記フィルター部材は、透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域を有し、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて光路全体を覆う。
(2)前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域を有し、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材は共に光路から退避する。
(3)前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域と透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域とを有し、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて共に光路全体を覆い、透過光量を制限するときは、前記1枚又は2枚のフィルター部材の最低濃度領域を光路内に挿入して光路全体を覆い、次に反対側の位置から2枚のフィルター部材のグラデーションND領域を順次ND濃度の低い側から光路に挿入して、透過光量を減衰させる。
(4)前記フィルター部材は、均一濃度の最大濃度領域を有し、前記最大濃度領域は光路内に挿入しない。
(5)前記グラデーションND領域を、最も濃度が高くなる位置まで光路に挿入したときの光路中央部における1枚のフィルター部材のND濃度が0.5から1.0で、前記グラデーションND領域のグラデーション方向の長さは光路を覆うのに必要な長さの1.0倍から2.0倍である。
(6)前記(1)又は(3)に示した態様において、前記グラデーションND領域と透明部領域との境界部を通過する所定の波長λの光の位相差がλ/10以下である。
なお、前記した(1)〜(6)の実施態様は、本発明光量調整装置の実施態様のほんの一例を示したものにすぎず、これら以外の態様によっても実施可能であることは勿論である。
本発明撮像装置は、レンズと光量調整装置と撮像素子を有する撮像装置において、前記光量調整装置は、透過率が連続的に変化するグラデーションND領域を有するフィルター部材を2枚対向して且つ濃淡の変化方向が反対向きになるように配置し、前記フィルター部材を対称的に移動可能に構成したことを特徴とする。
従って、本発明撮像装置にあっては、開口絞りの小絞り回折を回避することができる。
本発明撮像装置は、以下の各態様によって実施することが可能である。
(1)前記フィルター部材は、透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域を有し、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて光路全体を覆う。
(2)前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域を有し、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材は共に光路から退避する。
(3)前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域と透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域とを有し、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて共に光路全体を覆い、透過光量を制限するときは、前記1枚又は2枚のフィルター部材の最低濃度領域を光路内に挿入して光路全体を覆い、次に反対側の位置から2枚のフィルター部材のグラデーションND領域を順次ND濃度の低い側から光路に挿入して、透過光量を減衰させる。
(4)色分解プリズムを備えており、前記光量調整装置をグラデーションND領域のグラデーション方向とプリズムの色分解の方向が一致するように配置した。
(5)物体側より順に、複数の絞り羽根からなる開口絞りを有するレンズと、前記光量調整装置と、色分解プリズムと、撮像素子を配置した。
(6)物体側より順に、複数の絞り羽根からなる開口絞りを有する着脱可能なレンズと、保護ガラス又は光学的ローパスフィルター又は赤外線カットフィルターのいずれかを含む固定の平行平面部材と、前記光量調整装置と、色分解プリズムと、撮像素子を配置した。
(7)前記(5)又は(6)に示した態様において、前記開口絞りで規定されるF値と、前記光量調整装置で制限される透過光量との好ましい組み合わせを記憶したプログラムAEデータ記憶部を有し、前記撮像素子からの出力信号に基づいて、前記プログラムAEデータ記憶部から前記好ましい組み合わせを取り出し、前記好ましい組み合わせとなるように、前記開口絞り及び光量調整装置を設定する。
(8)前記(5)又は(6)に示した態様において、前記開口絞りで規定されるF値と、前記光量調整装置で制限される透過光量と、電子シャッターのシャッタースピードとの好ましい組み合わせを記憶したプログラムAEデータ記憶部を有し、前記撮像素子からの出力信号に基づいて、前記プログラムAEデータ記憶部から前記好ましい組み合わせを取り出し、前記好ましい組み合わせとなるように、前記開口絞り、光量調整装置及び電子シャッターを設定する。
(9)前記(7)又は(8)に示した態様において、前記フィルター部材は、透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域を有していて、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて光路全体を覆うようにし、被写体輝度の遷移に応じて、前記F値の設定及び/又は電子シャッターの設定並びにフィルター部材の移動を同時に行うことにより、前記2枚のフィルター部材の透明部領域とグラデーションND領域との境界部同士が近接する位置及び該位置の近傍が光路内で停止することのないように構成した。
(10)前記(7)又は(8)に示した態様において、前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域を有していて、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材は共に光路から退避し、前記最低濃度領域の光路に対する挿入離脱に際し、被写体輝度の遷移に応じて、前記F値の設定及び/又は電子シャッターの設定並びにフィルター部材の移動を同時に行うことにより、フィルター部材の先端部が光路内で停止することのないように構成した。
(11)前記(7)又は(8)に示した態様において、前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域と透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域とを有していて、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて共に光路全体を覆い、透過光量を制限するときは、前記1枚又は2枚のフィルター部材の最低濃度領域を光路内に挿入して光路全体を覆い、次に反対側の位置から2枚のフィルター部材のグラデーションND領域を順次ND濃度の低い側から光路に挿入して、透過光量を減衰させ、前記最低濃度領域の光路に対する挿入離脱に際し、被写体輝度の遷移に応じて、前記F値の設定及び/又は電子シャッターの設定並びにフィルター部材の移動を同時に行うことにより、フィルター部材の透明部領域と最低濃度領域との境界部が光路内で停止することのないように構成した。
(12)前記(7)又は(8)に示した態様において、外部からの操作により複数の絞り羽根からなる開口絞りで規定されるF値を任意に設定可能とし、被写体輝度の遷移に応じて、前記任意に設定されたF値に対応した前記透過光量又は透過光量と電子シャッターのシャッタースピードとの組み合わせとするように、前記光量調整装置又は光量調整装置と電子シャッターとを設定する。
(13)前記(1)又は(3)に示した態様において、前記グラデーションND領域と透明部領域との境界部を通過する所定の波長λの光の位相差がλ/10以下である。
なお、前記した(1)〜(13)の実施態様は、本発明撮像装置の実施態様のほんの一例を示したものにすぎず、これら以外の態様によっても実施可能であることは勿論である。
次に、本発明の実施の形態をさらに詳細に説明する。
図1に本発明撮像装置の一の実施形態の概略を示す。
撮像装置1は、レンズLと光量調整装置2と撮像素子GI、BI、RIを有し、前記光量調整装置2は、透過率が連続的に変化するグラデーションND領域と透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域とを有するフィルター部材ND1、ND2を2枚対向して且つ互いに対称的に移動可能に配置し、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて共に光路全体を覆い、透過光量を制限するときは、反対側の位置からグラデーションND領域を順次ND濃度の低い側から対称的に光路に挿入して、透過光量を減衰させるように構成されている。
図2は破線で示した光路LDを第1の実施の形態に係るフィルター部材ND1、ND2が覆っている状態を光路LDが延びる方向に見て模式的に示した図であり、図3は図2の光路LDの幅Aに対してグラデーションNDフィルターND1、ND2が低濃度領域から高濃度領域へ順次挿入される様子を模式的に示した図であり、図4は光路LDの幅Aに対してND濃度の位置分布を示した図である。また図3の左に記した(1)乃至(7)の番号は図4の左に記した(1)乃至(7)の番号に対応しており、番号を同じくするものは同じ状態を示している。なお、図3においては、ND濃度を三角形の高さで表示しており、高さが高いほど高濃度であることを示し、単なる線で示している部分は透明である。また、図4においては、図3において光路LDの幅A内で重なった図形の面積の和を示しており、面積が広いほどND濃度が高いことを示している。
図3及び図4における、(1)の状態は2枚のグラデーションNDフィルターND1、ND2ともグラデーションND領域gndは光路LDから退避しており、透明部領域traが重なった状態で光路LDを覆い、最大の透過率が得られる。(2)の状態はグラデーションND領域gndが光路LDに少し挿入された状態で、例えば、画面の上下からフィルター部材ND1、ND2を挿入離脱させる構成であれば、光路LDの上下の光が減衰する。(3)の状態は2枚のグラデーションNDフィルターND1、ND2の透明領域traとグラデーションND領域gndとの境界部borが光路LDの中央で接した状態であり、濃度の位置分布はV字状(図4(3)参照)になる。(4)の状態はグラデーションND領域gndが光路LD内で一部重なった状態で、濃度分布の傾斜が対称的であれば、重なった部分の濃度分布は平坦になる。(5)乃至(7)の状態は透明領域traが光路LDから完全に退避した状態で、濃度分布は光路全体で平坦になる。2枚のフィルター部材ND1、ND2を対称的に、すなわち、互いに反対方向に移動させて、最も濃度の高い部分まで光路LDに挿入したとき、1枚のフィルター部材ND1又はND2の光路LD中央における濃度をDとすると、2枚のフィルター部材ND1、ND2によって光路LD全体に亘って最大濃度2Dが得られる。
前記フィルター部材ND1、ND2は、グラデーションND領域gndに続いて均一濃度の最大濃度領域maxがあってもよいが、均一最大濃度領域maxは光路LD内に挿入しないように制御することが望ましい。図5はその影響を説明するための図であり、左側に図3に対応した図を、右側に図4に対応した図を示す。光路LDの中央が最も濃度が高く、挿入口側が低くなる。結像する光束が濃度の高い部分と低い部分を含んで通過すると、点光源のボケに強度分布が生じ、いわゆる2線ボケという現象になる。民生用ビデオカメラではコントラスト検出方式のオートフォーカス方式が一般的であり、被写体の像が2線ボケ状態になるとオートフォーカスの誤動作の原因になりやすい。また色分解プリズムを用いたビデオカメラでは、ダイクロイック面に対して入射角が大きくなる光線の強度が相対的に増すため、色ムラの原因になりやすい。
上記グラデーションND領域gndを、最も濃度が高くなる位置まで光路に挿入したときの光路中央部における1枚のフィルター部材ND1またはND2のND濃度Dが0.5から1.0で、上記グラデーションND領域gndの挿入方向INS(図2参照)の長さは光路LDを覆うのに必要な長さAの1.0倍から2.0倍であることが望ましい。ここでND濃度とは、透過率が10の(ND濃度)乗の逆数になることを意味する。現在市販されている代表的な3板式カメラに使用されている最大ND濃度は1.5乃至1.8程度である。撮像素子の高感度化は今後も続けられるが、極端な感度向上は期待できないと予想すると、小絞り回折を回避するのに必要なND濃度も極端に高くはならないと考えられる。また、撮像素子の画面寸法の小型化によって、出力画面上のTV解像度に対応する撮像素子上の空間周波数は、高い空間周波数で今まで以上のMTFが要求され、回折限界から決まる最小絞りのF値を暗くできなくなって、光量制御は開口絞りより光量調整装置に依存するようになることも予想されるが、画素ピッチの微細化の限界を予想すると、極端な小画面化にはならないと考えられる。したがって、最大濃度2Dを得るための濃度Dは0.5から1.0程度が適当である。また、グラデーションND領域gndの幅は、平坦な濃度分布を得るために光路の幅Aの1.0倍以上は必要であるが、2.0倍を越えるとフィルター部材ND1、ND2の移動ストロークが長くなって駆動装置が大型化し、撮像装置全体の大型化を招くことになる。
前記光量調整装置2を色分解プリズムGP、BP、RPを用いた撮像装置1に適用する場合、フィルター部材ND1、ND2のグラデーションND領域gndの挿入方向とプリズムの色分解の方向が一致するように配置することが望ましい。色分解プリズムGP、BP、RPを用いた撮像装置1において、光軸上の点光源のボケた像を写すと、錯乱円内にグリーンとマゼンタの色ムラが観察されるのはよく知られた現象である。これは、例えば、上下方向に色分解する場合、色分解をするダイクロイック面に入射する上側の光線と下側の光線では、入射角が異なるため分光特性に差を生じるためである。この上下に存在する色ムラの原因に対して、上記グラデーションNDフィルターND1、ND2を光路LDに挿入する方向と色分解の方向とを一致させて、グリーンに偏る原因とマゼンタに偏る原因を対称的に減衰させることによって、ホワイトバランスの変化や点像のボケに見える色ムラの発生を緩和することができる。図1に示した撮像装置1にあっては、グラデーションNDフィルターND1、ND2を光路LDに挿入する方向と色分解の方向とは共に紙面に平行な方向にされている。
本発明撮像装置1の特徴を生かすには、物体側より順に、複数の絞り羽根からなる開口絞りStを有するレンズLと、前記光量調整装置2と、色分解プリズムGP、BP、RPと、撮像素子GI、BI、RIを有することが望ましい。特許文献6、7、8、9では開口絞りと一体の位置にグラデーションNDフィルターを配置することが提案されているが、本発明の光量調整装置においてはグラデーションNDフィルターを2枚対向して配置して、互いに対称的に大きなストロークで移動させるため、光量調整装置の光軸に垂直な断面積は、大きなものにならざるを得ない。この大きな光量調整装置を絞り開口部に配置すると、レンズの中間だけが太ったデザインになって、鏡筒機構の設計に支障をきたし、使い勝手も悪くなり、見た目にもよいデザインにはならない。したがって、光量調整装置2は、比較的空間をとりやすいレンズLと色分解プリズムGP、BP、RPとの間に配置するのが望ましい。
また、さらには、物体側より順に、複数の絞り羽根からなる開口絞りStを有する着脱可能なレンズLと、保護ガラス又は光学的ローパスフィルター又は赤外線カットフィルターのいずれかを含む固定の平行平面部材Flと、上記光量調整装置2と、色分解プリズムGP、BP、RPと、撮像素子GI、BI、RIを有することが望ましい。複数のレンズを交換して使用できるレンズ交換式の撮像装置の場合、前記光量調整装置2は薄いフィルターであったり、外力に弱い可動機構を備えているため、レンズを外したときに使用者が触れられるようになっていると故障の原因になる。そこで、レンズを外したときのボディBd側の光路の入り口には、保護ガラス又は光学的ローパスフィルター又は赤外線カットフィルターのいずれかを含む固定の平行平面部材Flを配置し、その後ろに配置する光量調整装置2を保護することが望ましい。図1に示した撮像装置1では詳細な構造を図示していない交換マウントMtによりレンズLを着脱できる構造になっている。ボディBdの光路の入り口には保護ガラス又は光学的ローパスフィルター又は赤外線カットフィルターのいずれかを含む固定の平行平面部材Flを配置して、光量調整装置2を保護している。ボディBd内のフランジバックはできるだけ短い方がレンズ設計上都合が良いので、固定の平行平面部材Flは光学的ローパスフィルターと赤外線カットフィルターを接合して配置するのがさらに好ましい。
開口絞りStで制限されるF値と、前記光量調整装置2で制限される透過光量との好ましい組み合わせを記憶しておき、撮像素子からの出力信号に基づいて、前記好ましい組み合わせに設定する(例えば、予め前記好ましい組み合わせを記憶したプログラムAEデータ記憶部(メモリ)を用意しておき、撮像素子からの出力信号に基づいて前記プログラムAE記憶部に記憶されているデータを参照して、各部を前記好ましい組み合わせとなるように設定する)ことによりプログラムAE(Automatic Exposure)を可能とすることが望ましい。従来市販の色分解プリズムを用いたビデオカメラでは、段階的に2乃至3種類の濃度で用意されたNDフィルターを使用者が切り替えて、NDフィルターによる透過光量の減衰と、開口絞りによるF値の組み合わせで、回折による画質劣化が許容できる範囲に絞りを調整するのが露出調整の操作であり、絞りをAEとしてカメラ側で調整しても、F値の可変範囲が非常に狭いので、使用者は頻繁にNDフィルターの切り替え操作を強いられていた。本発明の光量調整装置と絞りを自動的に調整するAEとすれば、使用者はNDフィルターの切り替え操作から解放され、業務用途を目的とした操作の難しいビデオカメラも、民生用の操作が容易なビデオカメラと同様の操作性が得られる。
また、前記F値と透過光量と、さらに電子シャッターを加えた好ましい組み合わせを記憶しておき、撮像素子からの出力信号に基づいて、上記の好ましい組み合わせに設定することによりプログラムAEを可能とすることが望ましい。
上記2枚のフィルター部材ND1、ND2の透明部領域traとグラデーションND領域gndとの境界部bor同士が近接する状態で、フィルター部材ND1、ND2の挿入方向に対するND濃度の分布がV字状になる。この状態をV字状態とすると、被写体輝度の遷移に応じて、F値及び/又は電子シャッターの設定とフィルター部材の移動を同時に行うことにより、上記V字状態の近傍でフィルター部材が停止することのないように設定したプログラムAEを可能とすることが望ましい。
図6に前記F値と透過光量との好ましい組み合わせを模式的に表した一例を示す。図6左側の上下2つのグラフの横軸は被写体輝度を表し、左上のグラフの縦軸の(1)乃至(7)は図3及び図4のフィルター部材ND1、ND2の挿入状態の番号に対応しており、左下のグラフの縦軸は開口絞りのF値を表しており、開放F値と回折による画質劣化が許容できる限界のF値とが示されている。共通の横軸は被写体輝度を輝度が低い状態から高い状態へ(a)乃至(g)で表している。被写体輝度が低い側から高い側へ遷移するときのプログラム線図を実線で示し、被写体輝度が高い側から低い側へ遷移するときのプログラムが実線と異なる部分だけ破線で示している。
この2つのグラフを使ってプログラムAEの好ましい一例を説明する。(a)はグラデーションND領域gndが光路LDから退避し、絞りも開放になっている、最も透過光量の多い状態である。一般的にレンズの性能は、開放F値よりも少し絞った方が収差の影響が小さくなって画質が向上するので、フィルター部材ND1、ND2は停止したまま、絞りを若干絞り(b)の状態とする。次に適切なF値で絞りを停止し、グラデーションND領域gndが光路LDに挿入されて(2)の状態にし、このときの被写体輝度を(c)とする。ここでフィルター部材ND1、ND2を一気に(4)の状態まで挿入すると同時に、像面照度が変わらないように絞りを開ける。特許文献8に透明領域とグラデーションND領域の境界部に蒸着膜の段差があるために、波面の位相差が原因で起きる画質劣化が示唆されているが、フィルターを2枚使った場合、V字状態(3)では光路LDの中央でフィルター部材ND1、ND2の2つの段差部分が接近するため、位相差による画質劣化が最も起きやすいと予想される。そのためV字状態(3)で長時間撮影が行われないように、短時間でV字状態(3)を通過するようにフィルター部材ND1、ND2と絞り羽根を同時に駆動して、一気にV字状態(3)を通過させる。このときのフィルター部材ND1、ND2と絞りの駆動を横軸に時間軸をとって表したのが右の2つのグラフである。それぞれのフィルター部材ND1、ND2の挿入状態と絞りは左のグラフに対応させて二点鎖線で連携させている。適切な短い時間ctの間に、フィルター部材ND1、ND2を深く挿入して透過光量が減少するのと、絞りを開けて光量を増加させることで、全体として像面照度が不変になるように連動させている。この連動させて切り替える時間ctとしては、実験的に0.2秒から1.5秒が好ましいことが判った。0.2秒より短いと全体として像面照度が不変になるように連動させることに誤差が生じやすく、1.5秒より長いと被写体輝度が急激に変化するシーンでAEの追従遅れが目立つようになる。また右側のグラフ上で、線図が正弦波曲線に近くなるように遷移させるのが好ましいことも判った。さらに被写体輝度が明るくなると、F値は開放における収差と、小絞りでの回折による画質劣化の影響が少ない適切な範囲内に留まることが望ましいので、被写体輝度(c)から(e)までは絞りを停止し、フィルター部材ND1、ND2をさらに深く光路LDへ挿入して光量調整を行う。左上のグラフで(5)から(7)の領域では、光路LD内のND濃度分布が平坦で、濃度だけが変化する理想的な光量調整装置2の性能が得られ、特許文献4、5のエレクトロクロミックと同様の効果が得られることになる。フィルター部材ND1、ND2が最大濃度になった後は、フィルター部材ND1、ND2を停止し、絞りを回折許容F値まで絞って、高輝度(g)の被写体に対応する。
次に高輝度(g)側から被写体輝度が低くなっていくときの好ましいプログラムについて説明する。(g)から(f)までは上記と逆の組み合わせをたどって最大ND濃度固定のまま絞りを開いていく。しかし(e)よりも小絞り側の位置(f)で絞りを固定し、フィルター部材ND1、ND2の透過率が増加するように(7)から(4)まで変化させる(左下のグラフの破線)。このときの被写体輝度が(d)であり、ここで一気にフィルター部材ND1、ND2を(4)から(2)の状態へ移動するとともに、像面照度が一定になるように絞りを若干絞る。この被写体輝度(d)は、高輝度側へ遷移するときの(c)より高輝度側にある。輝度(d)におけるフィルター部材ND1、ND2と絞りの同時駆動の状態を、横軸を時間軸で表したのが右の2つのグラフの破線で示した遷移である。フィルター部材ND1、ND2がV字状態(3)で留まらないように短い時間ctにて絞りと連動して遷移させる。高輝度側へ遷移するときの輝度(c)と、低輝度側へ遷移するときの輝度(d)にヒステリシスを持たせることで、ハンチングや誤動作が生じるのを防止する。(d)から(c)まではフィルター部材ND1、ND2を停止し、絞りを開き、(c)から(b)は絞りを停止し、フィルター部材ND1、ND2のグラデーションND領域gndを光路LDから退避させる。そして(b)から(a)までは被写体輝度に応じて絞りを開き、開放に至る。
図6の被写体輝度において、通常の露光時間に対して回折許容F値と最大ND濃度(7)で決まる最大被写体輝度(g)よりも明るい被写体に対しては、高速の電子シャッターに自動的に遷移させることにより制御するプログラムAEとすることが望ましい。
また、本発明の撮像装置1によれば、複数の絞り羽根からなる開口絞りStで制限されるF値を使用者が任意に設定し、前記光量調整装置2で制限される透過光量のみ、又は電子シャッターとの組み合わせにより、絞り優先AEを可能とすることができる。前記光量調整装置によれば、ほぼ透明な状態から、ND濃度が2.0程度まで連続的に可変可能であるため、レンズの被写界深度によるパンフォーカスやボケを利用した表現を優先して、映像表現の幅を広げる効果が得られる。
さらに、上記グラデーションND領域gndと透明部領域traとの境界部borを通過する所定の波長λの光の位相差がλ/10以下であることが望ましい。プログラムAEでは、図3における(3)のV字状態が時間的に長く留まって録画されることを回避することは容易だが、上記絞り優先AEでは図3における(1)乃至(7)のすべての状態を有効に用いてAE制御をする必要がある。特許文献8では、1枚のフィルターから生じる波面の位相差による画質劣化を許容範囲内にするために、グラデーションND領域と透明領域との境界部に存在する蒸着膜の段差による波面の位相差をλ/5以下にするのが適当だと示唆されている。本発明ではこのフィルター部材を2枚使用するため、光路内に位相差の原因となる段差も2つ存在することがある。特にV字状態では、位相差の原因となる段差が接近するため、波面の乱れが生じやすいことが予想される。したがって、1枚のフィルター部材に要求される条件としては、特許文献8のさらに1/2として、λ/10以下の位相差にすることが望ましい。
図7に前記光量調整装置2で使用する第2の実施の形態に係るフィルター部材aND1、aND2を示す。これらフィルター部材aND1、aND2は透過率が連続的に変化するグラデーションND領域gndと透過率が80%以下で均一の透過率の最低濃度領域lndとを有する。
前記フィルター部材aND1、aND2を使用した光量調整装置2は、2枚のフィルター部材aND1、aND2を対向して且つ互いに対称的に移動可能に配置し、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材aND1、aND2は共に光路LDから退避し、透過光量を制限するときは、前記フィルター部材aND1、aND2の1枚又は2枚の最低濃度領域lndを光路LD内に挿入して光路LD全体を覆い、次に反対側の位置からグラデーションND領域gndを順次ND濃度の低い側から対称的に光路に挿入して、透過光量を減衰させる。
フィルター部材aND1、aND2を使用した光量調整装置2において、最低濃度領域lndの光路LDに対する挿入離脱に際し、被写体輝度の遷移に応じて、F値及び/又は電子シャッターとフィルター部材aND1、aND2の移動を同時に行うことにより、フィルター部材aND1、aND2の先端部tipが光路LD内で停止することのないように設定したプログラムAEを可能とすることが望ましい。
図7は破線で示した光路LDからフィルター部材aND1、aND2が退避している状態を模式的に示した図で、蒸着厚の段差のない境界線dvより光路LDに近い側は均一な濃度の最低濃度領域lndで、境界線dvからは最低濃度から最高濃度まで変化するグラデーションND領域gndとなっている。図8は図7の光路LDの幅Aに対して、フィルター部材aND1、aND2の最低濃度領域lndを光路LD内に挿入して光路LD全体を覆い、次に対向する位置からグラデーションNDフィルターaND1、aND2が低濃度領域から高濃度領域へ順次挿入される様子を模式的に示した図で、図9は光路LDの幅Aに対してND濃度の位置分布を示した図である。また図8の左に記した(1)乃至(8)の番号は図9の左に記した(1)乃至(8)の番号に対応している。なお、図7は前記図2と、図8は前記図3とに、また、図9は前記図4と、それぞれ同様の表現方法によっている。
図8及び図9における、(1)の状態はフィルター部材aND1、aND2が2枚とも光路LDから退避しており、最大の透過率が得られる。(2)の状態は最低濃度領域lndが光路LDに少し挿入された状態で、例えば,画面の上下からフィルター部材aND1、aND2を挿入離脱させる構成であれば、光路LDの上下の光が減衰する。(3)の状態は2枚のフィルター部材aND1、aND2の最低濃度領域lndの一部が光路LDの中央で重なった状態であり、濃度の位置分布は光路LDの中央が帯状に暗くなっている状態になる。(4)の状態は最低濃度領域lndが2枚重なった状態で、濃度分布は平坦になる。(5)の状態は最低濃度領域lndに続くグラデーションND領域gndが光路LDに少し挿入された状態で、例えば、画面の上下からフィルター部材aND1、aND2を挿入離脱させる構成であれば、光路LDの上下の光が減衰する。(6)の状態は2枚のフィルター部材aND1、aND2の最低濃度領域lndとグラデーションND領域gndとの境界部dvが光路LDの中央で接した状態であり、濃度の位置分布はV字状になる。(7)の状態はグラデーションND領域gndが光路LD内で一部重なった状態で、濃度分布の傾斜が対称的であれば、重なった部分の濃度分布は平坦になる。(8)の状態は最低濃度領域lndが光路LDから完全に退避した状態で、濃度分布は光路LD全体で平坦になる。2枚のフィルター部材aND1、aND2を対称的に移動させて最も濃度の高い部分まで光路LDに挿入したとき、1枚のフィルター部材aND1又はaND2の光路LD中央における濃度をDとすると、2枚のフィルター部材aND1、aND2によって光路LD全体に亘って最大濃度2Dが得られる。
図10に前記F値と透過光量との好ましい組み合わせを模式的に表した一例を示す。図10左側の上下2つのグラフの横軸は被写体輝度を表し、左上のグラフの縦軸の(1)乃至(8)は図8及び図9のフィルター部材aND1、aND2の光路LDへの挿入状態の番号に対応しており、左下のグラフの縦軸は開口絞りのF値を表しており、開放F値と回折による画質劣化が許容できる限界のF値とが示されている。共通の横軸は被写体輝度を輝度が低い状態から高い状態へ(a)乃至(f)で表している。被写体輝度が低い側から高い側へ遷移するときのプログラム線図を実線で示し、被写体輝度が高い側から低い側へ遷移するときのプログラムが実線と異なる部分だけ破線で示している。
図10の2つのグラフを使ってプログラムAEの好ましい一例を説明する。(a)はフィルター部材aND1、aND2が光路LDから退避し、絞りも開放になっている、最も透過光量の多い状態である。一般的にレンズの性能は、開放F値よりも少し絞った方が収差の影響が小さくなって画質が向上するので、フィルター部材aND1、aND2は停止したまま、絞りを若干絞り(b)の状態とする。ここでフィルター部材aND1、aND2を一気に(4)の状態まで挿入すると同時に、像面照度が変わらないように絞りを開ける。特許文献8にフィルターベースの厚みによる大きな透過波面位相差が原因で画質劣化が生じることが示唆されている。フィルターを2枚使った場合、(3)では光路の中央でフィルターの2つの最低濃度領域lndが重なるため、透過率の高い部分が2つに分断されて2線ボケが生じて、コントラスト検出式オートフォーカスが誤動作する原因にもなる。したがって、フィルターベースの厚みと濃度分布の悪影響を避けるため、(1)から(4)へ一気に状態を変化させる必要がある。このときのフィルター部材aND1、aND2と絞りの駆動を横軸に時間軸をとって表したのが右の2つのグラフである。それぞれのフィルター部材aND1、aND2の挿入状態と絞りは左のグラフに対応させて連携させている。適切な短い時間ctの間に、2枚のフィルター部材aND1、aND2の最低濃度領域lndが光路LDに挿入されて光量が減少するのと、絞りを開けて光量を増加させることで、全体として像面照度が不変になるように連動させている。さらに被写体輝度が明るくなると、F値は開放における収差と、小絞りでの回折による画質劣化の影響が少ない適切な範囲内に留まることが望ましいので、被写体輝度(b)から(d)までは絞りを停止し、フィルター部材aND1、aND2をグラデーションND領域gndまで深く挿入して光量調整を行う。フィルター部材aND1、aND2が最大濃度になった後は、フィルター部材aND1、aND2を停止し、絞りを回折許容F値まで絞って、高輝度(f)の被写体に対応する。
次に高輝度(f)側から被写体輝度が低くなっていくときの好ましいプログラムについて説明する。(f)から(e)までは上記と逆の組み合わせをたどって最大ND濃度固定のまま絞りを開いていく。しかし、(d)よりも小絞り側の位置(e)で絞りを固定し、フィルター部材aND1、aND2の透過率が増加するように(8)から(4)まで変化させる(左下のグラフの破線)。このときの被写体輝度が(c)であり、ここで一気にフィルター部材aND1、aND2を(4)から(1)の状態へ移動させるとともに、像面照度が一定になるように絞りを若干絞る。この被写体輝度(c)は、高輝度側へ遷移するときの(b)より高輝度側にある。輝度(c)におけるフィルター部材aND1、aND2と絞りの同時駆動の状態を、横軸を時間軸で表したのが右の2つのグラフの破線で示した遷移である。素通し部とフィルターベース1枚、またフィルターベース1枚と2枚が混在して画質劣化を引き起こす領域に留まらないように短い時間ctにて絞りと連動して遷移させる。高輝度側へ遷移するときの輝度(b)と、低輝度側へ遷移するときの輝度(c)にヒステリシスを持たせることで、ハンチングや誤動作が生じるのを防止する。(c)から(a)まではフィルター部材aND1、aND2が光路LD外へ退避した状態で停止し、絞りを開いて開放に至る。
このプログラムAEでは、(4)から(8)の状態で使うことを基本に考えており、最低濃度をND濃度0.1程度とすると、(4)でもND濃度0.2(透過率63%)なので、被写体輝度(b)または(c)から(f)までで十分広い輝度域をカバーでき、被写体が極めて暗いときのみ、一気に(1)へ遷移するというプログラムである。
図11に前記光量調整装置2で使用する第3の実施の形態に係るフィルター部材bND1、bND2を示す。これらフィルター部材bND1、bND2は透過率が連続的に変化するグラデーションND領域gndと透過率が80%以下で均一透過率の最低濃度領域lndと透過率が80%以上で均一透過率の透明部領域traとを有する。
前記フィルター部材bND1、bND2を使用した光量調整装置2は、2枚のフィルター部材bND1、bND2を対向して且つ互いに対称的に移動可能に配置し、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材bND1、bND2の上記透明部領域traを重ねて共に光路LD全体を覆い、透過光量を制限するときは、上記2枚のフィルター部材bND1、bND2の1枚又は2枚の最低濃度領域lndを光路LD内に挿入して光路LD全体を覆い、次に互いに反対側の位置からグラデーションND領域gndを順次ND濃度の低い側から対称的に光路LDに挿入して、透過光量を減衰させる。
前記フィルター部材bND1、bND2を使用した光量調整装置2において、最低濃度領域lndの光路LDに対する挿入離脱に際し、被写体輝度の遷移に応じて、F値及び/又は電子シャッターとフィルター部材bND1、bND2の移動を同時に行うことにより、フィルター部材bND1、bND2の透明部領域traと最低濃度領域lndとの境界部dv1、dv2が光路LD内で停止することのないように設定したプログラムAEを可能とすることが望ましい。
図11は破線で示した光路LDをフィルター部材bND1、bND2の透明領域traが覆っている状態を模式的に示した図で、境界線dv1からdv2の範囲は均一な最低濃度領域lndで、境界線dv1では蒸着膜の厚みの段差があり、位相差の原因となる部分である。境界線dv2には蒸着膜の段差はなく、最低濃度から最高濃度へ変化するグラデーションND領域gndが続いている。図12は図11の光路LDの幅Aに対して、フィルター部材bND1、bND2の最低濃度領域lndを光路LD内に挿入して光路LD全体を覆い、次に反対側の位置からグラデーションND領域gndが低濃度領域から高濃度領域へ順次挿入される様子を模式的に示した図で、図13は光路LDの幅Aに対してND濃度の位置分布を示した図である。また図12の左に記した(1)乃至(8)の番号は図13の左に記した(1)乃至(8)の番号に対応ている。なお、図11は前記図2と、図12は前記図3と、また、図13は前記図4と、それぞれ同様の表現方法によっている。
図12及び図13における、(1)の状態は2枚のフィルター部材bND1、bND2の透明領域traが光路LDを覆っている状態で、最大の透過率が得られる。(2)の状態は最低濃度領域lndが光路LDに少し挿入された状態で、例えば,画面の上下からフィルター部材bND1、bND2を挿入離脱させる構成であれば、光路LDの上下の光が減衰する。(3)の状態は2枚のフィルター部材bND1、bND2の最低濃度領域lndの一部が光路LDの中央で重なった状態であり、濃度の位置分布は光路LDの中央が帯状に暗くなっている状態になる。(4)の状態は2枚のフィルター部材bND1、bND2の最低濃度領域lndが重なった状態で、濃度分布は平坦になる。(5)の状態は最低濃度領域lndに続くグラデーションND領域gndが光路LDに少し挿入された状態で、例えば、画面の上下からフィルター部材bND1、bND2を挿入離脱させる構成であれば、光路LDの上下の光が減衰する。(6)の状態は2枚のフィルター部材bND1、bND2の透明領域traとグラデーションND領域gndとの境界部dv1が光路LDの中央で接した状態であり、濃度の位置分布はV字状になる。(7)の状態はグラデーションND領域gndが光路LD内で一部重なった状態で、濃度分布の傾斜が対称的であれば、重なった部分の濃度分布は平坦になる。(8)の状態は最低濃度領域lndが光路LDから完全に退避した状態で、濃度分布は光路LD全体で平坦になる。2枚のフィルター部材bND1、bND2を対称的に移動させて最も濃度の高い部分まで光路LDに挿入したとき、1枚のフィルター部材bND1又はbND2の光路LD中央における濃度をDとすると、2枚のフィルター部材bND1、bND2によって光路LD全体に亘って最大濃度2Dが得られる。
前記フィルター部材bND1、bND2を使用した光量調整装置2を有する撮像装置1におけるプログラムAEの透過率とF値との組み合わせは、図10に示したものと同じである。
前記した3種類のフィルター部材ND1、ND2、aND1、aND2、bND1、bND2を使用した光量調整装置2を有する撮像装置1におけるプログラムAE又は絞り優先AEの駆動制御について、図1に基づいて説明する。
レンズLに内蔵された複数の絞り羽根からなる開口絞りStには図示していない位置センサーと駆動装置があり、F値を位置情報としてカメラ・レンズ制御回路に伝え、カメラ・レンズ制御回路からの駆動指令信号に基づいて絞りが駆動される。この情報の伝達や駆動電源の供給などは、交換レンズマウントMt上に設けられた電気接点や接続ケーブルにより伝えられる。光量調整装置2には図示していない位置センサーと駆動装置があり、フィルター部材(ND1、ND2、aND1、aND2、bND1、bND2)の位置情報をカメラ・レンズ制御回路に伝え、カメラ・レンズ制御回路からの駆動指令信号に基づいてフィルター部材が駆動される。
そして、カメラ・レンズ制御回路には、例えば、読み出し専用のメモリが設けられ、該メモリに、例えば、図6や図10に示したプログラムAE線図が予め記録され、撮像素子(GI、BI、RI)からの出力信号に基づいて(被写体の輝度情報に基づいて)プログラムAE線図上の点が選択され、当該点で指定された状態となるように各部を設定する。
次に、図14及び図15に前記光量調整装置2における2枚のフィルター部材を対称的に移動させる駆動機構の各別の実施の形態を示す。なお、図14及び図15では図2に示したフィルター部材ND1、ND2を使用して示す。
図14では、2枚のフィルター部材ND1、ND2が上下対称的に配置されており、各フィルター部材ND1、ND2はフィルター保持部材2aと2bに接着などにより各別に保持されている。フィルター保持部材2aと2bは図示していない2枚の地板で囲まれた狭い空間に挟まれ、光軸方向にはガタが少ないようにガイドされている。またフィルター保持部材2aと2bに設けられた縦方向に長い長穴2c、2dに地板上に設けられた図示しないガイドピンが係合して上下方向にのみ移動可能なようにガイドされている。駆動装置Moはステッピングモーターなど制御が容易なモーターで、出力軸2eにはロッドRdの中央が固定され、ロッドRdが出力軸2eと一体的に回転する。ロッドRdの先端には連結ピン2f、2gが突出しており、フィルター保持部材2aと2bの上記長穴2c、2dの延びる方向とほぼ直交する方向に長い連結長穴2h、2iに係合して動力を伝達できるようになされている。
したがって、モーターMoが駆動されると、ロッドRdが回転し、該ロッドRdの両端はそれぞれ反対方向へ移動する。例えば、ロッドRdが矢印CCW方向に回転すると、連結ピン2fはほぼ下方へ、また、連結ピン2gはほぼ上方へ移動する。そのため、フィルター部材ND1は下方へ、フィルター部材ND2は上方へ、すなわち、2つのフィルター部材ND1、ND2は対称的に移動することになる。
この図14に示した駆動機構によれば、従来のビデオカメラなどでガルバノ式モーターで絞り羽根を駆動するのと同様に安定した動作が期待できる。課題としてはフィルター部材ND1、ND2の移動ストロークが、絞り羽根に比べて大きいため、ロッドRdが長くなり、光量調整装置2の幅が大きくなってしまうことである。
図15では、2枚のフィルター部材ND1、ND2それぞれフィルター保持部材2j、2kに各別に保持されている。そして、上記と同様のモーターMoの出力軸2eには駆動プーリーP1が固定されている。前記駆動プーリーP1の反対側、例えば、上方には従動プーリーP2が配置され、これら2つのプーリーP1、P2の間にベルトBtが掛け渡されている。また、従動プーリP2には図示しない適宜の手段、例えば、バネ、ゴム、磁気吸引力等によって駆動プーリーP1から離れる方向へのテンションがかけられ、ベルトBtにゆるみが生じないようにされている。そして、ベルトBtのそれぞれ反対方向に移動する部分に上記フィルター保持部材2j、2kが各別に保持されている。
したがって、モーターMoが駆動されると、ベルトBtがプーリーP1、P2間で移動される。したがって、ベルトBtと連結されたフィルター部材ND1、ND2の一方は下方へ移動し、他方は上方へ移動する、すなわち、2つのフィルター部材ND1、ND2は対称的に移動することになる。
この図15に示した駆動機構によれば、光量調整装置2の幅を狭くすることができる。
上記した撮像装置1は、具体的製品としては、各種の形態を採りうる。例えば、デジタルビデオカメラ、DVDビデオカメラ、HDDビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、監視用ビデオカメラ等々のビデオ入出力機器のカメラ部等として、広く適用することができる。
なお、前記した本発明撮像装置及び本発明光量調整装置の各実施の形態は本発明を達成するための具体化の一例であり、グラデーションNDフィルターの製造方法や濃度分布は種々の形態が考えられ、また開口絞りと光量調整装置を一体的に組み合わせて構成することも設計事項として可能である。
その他、前記した各実施の形態において示された各部の具体的形状や構成は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
1…撮像装置、2…光量調整装置、L…レンズ、GI、BI、RI…撮像素子、GP、BP、RP…色分解プリズム、St…開口絞り、Fl…平行平面部材、LD…光路、ND1、ND2、aND1、aND2、bND1、bND2…フィルター部材、gnd…グラデーションND領域、tra…透明部領域、lnd…最低濃度領域、max…最大濃度領域、bor…グラデーションND領域と透明部領域との境界部、
Claims (21)
- 透過率が連続的に変化するグラデーションND領域を有するフィルター部材を2枚対向して且つ濃淡の変化方向が反対向きになるように配置し、
前記フィルター部材を対称的に移動可能に構成した
ことを特徴とする光量調整装置。 - 前記フィルター部材は、透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域を有し、
最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて光路全体を覆う
ことを特徴とする請求項1に記載の光量調整装置。 - 前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域を有し、
最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材は共に光路から退避する
ことを特徴とする請求項1に記載の光量調整装置。 - 前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域と透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域とを有し、
最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて共に光路全体を覆い、
透過光量を制限するときは、前記1枚又は2枚のフィルター部材の最低濃度領域を光路内に挿入して光路全体を覆い、次に反対側の位置から2枚のフィルター部材のグラデーションND領域を順次ND濃度の低い側から光路に挿入して、透過光量を減衰させる
ことを特徴とする請求項1に記載の光量調整装置。 - 前記フィルター部材は、均一濃度の最大濃度領域を有し、
前記最大濃度領域は光路内に挿入しない
ことを特徴とする請求項1に記載の光量調整装置。 - 前記グラデーションND領域を、最も濃度が高くなる位置まで光路に挿入したときの光路中央部における1枚のフィルター部材のND濃度が0.5から1.0で、
前記グラデーションND領域のグラデーション方向の長さは光路を覆うのに必要な長さの1.0倍から2.0倍である
ことを特徴とする請求項1に記載の光量調整装置。 - 上記グラデーションND領域と透明部領域との境界部を通過する所定の波長λの光の位相差がλ/10以下である
ことを特徴とする請求項2又は請求項4に記載の光量調整装置。 - レンズと光量調整装置と撮像素子を有する撮像装置において、
前記光量調整装置は、透過率が連続的に変化するグラデーションND領域を有するフィルター部材を2枚対向して且つ濃淡の変化方向が反対向きになるように配置し、
前記フィルター部材を対称的に移動可能に構成した
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記フィルター部材は、透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域を有し、
最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて光路全体を覆う
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 - 前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域を有し、
最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材は共に光路から退避する
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 - 前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域と透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域とを有し、
最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて共に光路全体を覆い、
透過光量を制限するときは、前記1枚又は2枚のフィルター部材の最低濃度領域を光路内に挿入して光路全体を覆い、次に反対側の位置から2枚のフィルター部材のグラデーションND領域を順次ND濃度の低い側から光路に挿入して、透過光量を減衰させる
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 - 色分解プリズムを備えており、
前記光量調整装置をグラデーションND領域のグラデーション方向とプリズムの色分解の方向が一致するように配置した
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 - 物体側より順に、複数の絞り羽根からなる開口絞りを有するレンズと、前記光量調整装置と、色分解プリズムと、撮像素子を配置した
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 - 物体側より順に、複数の絞り羽根からなる開口絞りを有する着脱可能なレンズと、保護ガラス又は光学的ローパスフィルター又は赤外線カットフィルターのいずれかを含む固定の平行平面部材と、前記光量調整装置と、色分解プリズムと、撮像素子を配置した
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。 - 前記開口絞りで規定されるF値と、前記光量調整装置で制限される透過光量との好ましい組み合わせを記憶したプログラムAEデータ記憶部を有し、
前記撮像素子からの出力信号に基づいて、前記プログラムAEデータ記憶部から前記好ましい組み合わせを取り出し、
前記好ましい組み合わせとなるように、前記開口絞り及び光量調整装置を設定する
ことを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の撮像装置。 - 前記開口絞りで規定されるF値と、前記光量調整装置で制限される透過光量と、電子シャッターのシャッタースピードとの好ましい組み合わせを記憶したプログラムAEデータ記憶部を有し、
前記撮像素子からの出力信号に基づいて、前記プログラムAEデータ記憶部から前記好ましい組み合わせを取り出し、
前記好ましい組み合わせとなるように、前記開口絞り、光量調整装置及び電子シャッターを設定する
ことを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の撮像装置。 - 前記フィルター部材は、透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域を有していて、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて光路全体を覆うようにし、
被写体輝度の遷移に応じて、前記F値の設定及び/又は電子シャッターの設定並びにフィルター部材の移動を同時に行うことにより、
前記2枚のフィルター部材の透明部領域とグラデーションND領域との境界部同士が近接する位置及び該位置の近傍が光路内で停止することのないように構成した
ことを特徴とする請求項15又は請求項16に記載の撮像装置。 - 前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域を有していて、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材は共に光路から退避し、
前記最低濃度領域の光路に対する挿入離脱に際し、被写体輝度の遷移に応じて、前記F値の設定及び/又は電子シャッターの設定並びにフィルター部材の移動を同時に行うことにより、
フィルター部材の先端部が光路内で停止することのないように構成した
ことを特徴とする請求項15又は請求項16に記載の撮像装置。 - 前記フィルター部材は、透過率が80%以下で均一な透過率の最低濃度領域と透過率が80%以上で均一な透過率の透明部領域とを有していて、最大透過率を得るときは2枚のフィルター部材の上記透明部領域を重ねて共に光路全体を覆い、透過光量を制限するときは、前記1枚又は2枚のフィルター部材の最低濃度領域を光路内に挿入して光路全体を覆い、次に反対側の位置から2枚のフィルター部材のグラデーションND領域を順次ND濃度の低い側から光路に挿入して、透過光量を減衰させ、
前記最低濃度領域の光路に対する挿入離脱に際し、被写体輝度の遷移に応じて、前記F値の設定及び/又は電子シャッターの設定並びにフィルター部材の移動を同時に行うことにより、
フィルター部材の透明部領域と最低濃度領域との境界部が光路内で停止することのないように構成した
ことを特徴とする請求項15又は請求項16に記載の撮像装置。 - 外部からの操作により複数の絞り羽根からなる開口絞りで規定されるF値を任意に設定可能とし、
被写体輝度の遷移に応じて、前記任意に設定されたF値に対応した前記透過光量又は透過光量と電子シャッターのシャッタースピードとの組み合わせとするように、前記光量調整装置又は光量調整装置と電子シャッターとを設定する
ことを特徴とする請求項15又は請求項16に記載の撮像装置。 - 前記グラデーションND領域と透明部領域との境界部を通過する所定の波長λの光の位相差がλ/10以下である
ことを特徴とする請求項9又は請求項11に記載の撮像装置。
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