JP4289766B2 - Light intensity adjustment device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラやスチルカメラなどの光学機器に好適な、受光量を制御する光量調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数のレンズを組み合わせたレンズ鏡筒を用い、撮像素子やフィルム面に光線を結像させ、動画もしくは静止画を記録するビデオカメラやスチルカメラにおいては、レンズ鏡筒の光学系の途中に、撮像素子の受光量を制御する光量調整装置を組み込むのが普通である。特に動画を撮影したり、液晶ディスプレイ等に表示するビデオカメラやデジタル・スチルカメラにおいては、被写体の照度が変化するのに追従して、受光量が一定になるよう光量を連続的に制御する光量調整装置が必要である。
【０００３】
近年になって、撮像素子の画素ピッチが縮小するようになると、絞りを小さくするときの解像度劣化が少なく、かつ受光量を連続して制御する光量調整装置が、開発されている。その一例として特開平１１−６４９２１号公報において、光量調整装置の１つであるレンズの絞り調整装置が開示されている。このような光量調整装置の一例を図１２に示す。
【０００４】
この図１２において、撮像光学系レンズ１２１、１２２、１２３、１２４の光軸１００上には、ＮＤフィルタ駆動部１０３により光路に出し入れされるＮＤフィルタ（減光フィルタ）１０４と、絞り駆動部１０５により制御される絞り羽根１０６、１０７とが配置されている。なお、ＮＤフィルタ１０４と絞り羽根１０６、１０７とは互いに独立して制御される。
【０００５】
これら撮像光学系を通過した被写体像は撮像素子１０９上で結像される。撮像素子１０９からの信号は映像信号処理回路１０８において標準テレビジョン信号に変換され、図示しない外部の記録部やテレビジョンモニタ等に出力される。
【０００６】
光量制御部１１０には、映像信号処理回路１０８から被写体の輝度信号が入力される。光量制御部１１０は撮像素子１０９に入射する光量が一定になるよう、ＮＤフィルタ駆動部１０３と、絞り駆動部１０５に制御信号を出力する。
【０００７】
次に、図１３を用いて従来の光量調整装置の動作を説明する。図１３においては、光軸１００は紙面に直角な方向となる。被写体の照度が低いとき、図１３(a)に示すように、ＮＤフィルタ１０４は光路から待避し、絞り羽根１０６、１０７は光路を遮らないように全開状態となる。
【０００８】
被写体の照度が高くなりはじめると、初めに絞り羽根１０６、１０７が駆動され、光路の断面積が減少する。図１３(b)の位置に絞り羽根１０６、１０７が到達したあと、ＮＤフィルタ１０４が図１３(c)、(d)のように光路内に挿入され、やがて図１３(e)のように光路を完全に覆う。この間、絞り羽根１０６、１０７は停止している。図１３(d)のような状態では、小絞り領域１１５が形成され、回折現象により解像度が劣化するが、光路の全断面積に占める小絞り領域１１５の比率が低いので、解像度の劣化が抑えられる。
【０００９】
さらに被写体照度が高くなると、絞り羽根１０６、１０７が駆動されて、図１３(f)のように光路の断面積がさらに小さくなる。
以上のようにして、回折による解像度の劣化を低減しつつ、被写体照度の増減に対して撮像素子１０９に入射する光量を一定に保つことができるのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光量調整装置においては、図１３(d)の状態から図１３(e)の状態に至る間の光量の変化が少なく、かつ解像度が急激に回復するため、ＮＤフィルタ１０４や絞り羽根１０６、１０７の動作が不安定になったり、オートフォーカスが誤動作しやすいという課題があった。
【００１１】
図１４は、ＮＤフィルタ１０４の位置と透過率を考慮した光量Ｆナンバと、レンズの結像性能の指標であるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の関係を示す曲線１１１を示したものである。ここで、光量Ｆナンバは被写体の照度に相当する。図１４は、図１３の(a)〜(f)に相当する状態も記載している。図１３(d)の状態では小絞り領域１１５が形成され、回折現象により解像度が劣化する。このためＭＴＦ値も(b)および(c)の状態に比べると低下している。一方、(e)の状態になると、ＮＤフィルタ１０４が光路を完全に覆う。従って、ＭＴＦ値は(b)の状態と同一となる。しかしながら、(d)から(e)の状態に変化する過程では、小絞り領域１１５の部分の透過率が変わるだけであるから、ＮＤフィルタ１０４の移動量に対する光量Ｆナンバの変化量はわずかである。このため、微妙な被写体の照度の変化に対して、ＮＤフィルタ１０４を大きく動かさなくてはならない。図１４では曲線１１１が１１２に示すように急峻に立ち上がっている。すなわち、被写体照度の変化に対する敏感度が極めて高くなる。このように敏感度が高くなると、ＮＤフィルタ１０４の動作が不安定になりハンチング現象を生じるという問題があった。
【００１２】
また、(e)の状態から被写体照度が高くなった場合には、光量調整装置は、絞り羽根１０６、１０７を駆動して光量を調整しなくてはならない。このため、ＮＤフィルタ１０４の動作が不安定になると、絞り羽根１０６、１０７の動作も不安定になり、やはりハンチング現象を生じるという問題があった。
【００１３】
さらに、曲線１１１が１１２に示すように急峻に立ち上がっているために、オートフォーカス動作も不安定になる。映像信号処理回路１０８では、撮像素子１０９の出力からコントラストを検出して、フォーカス調整用レンズ１２４を光軸１００に沿って移動させる。これによって、被写体までの距離が変わっても、撮像素子１０９上で正しく結像することができるのである。ところが図１４に示すように、ＭＴＦ値が１１２に示すように急峻に変化すると、実際には被写体までの距離が変化していなくても、コントラストが急激に変化することになる。映像信号処理回路１０８は、被写体までの距離が変わったときとコントラストが急激に変化するときとの区別ができないので、オートフォーカスが誤動作したり、動作が不安定になるという問題があった。
【００１４】
本発明は、光量調整を行う際に、回折による解像度の劣化を低減しつつ、ＮＤフィルタや絞り羽根が安定して動作し、オートフォーカス動作に支障を与えることがない光量調整装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明の光量調整装置は、撮像手段と、前記撮像手段へ入射する光路を遮る絞り羽根と、前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために、前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと、前記減光フィルタを光路に出し入れする第２の駆動手段とを有し、被写体照度が第１の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第２の駆動手段は、前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置までの範囲において、前記減光フィルタを光路に出し入れし被写体照度が前記第１の照度範囲より高い第２の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第１の駆動手段は、前記絞り羽根を駆動することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の光量調整装置は、撮像手段と、前記撮像手段へ入射する光路を遮る絞り羽根と、前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために、前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと、前記減光フィルタを光路に出し入れする第２の駆動手段とを有し、被写体照度が高くなるに従い、前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆うまで前記第２の駆動手段が前記減光フィルタを駆動する第１の駆動モードと、前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置からさらに前記被写体照度が高くなるに従い、前記開口部の断面積が小さくなるように前記第１の駆動手段が前記絞り羽根を駆動する第２の駆動モードと、を有することを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、本発明の光量調整装置は、上記において、前記減光フィルタは、透過率が一定であることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の光量調整装置は、撮像手段と、前記撮像手段へ入射する光路を遮る絞り羽根と、前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために、前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、透過率が段階的に異なるｎ個の領域を有し、光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと（ｎ＞１）、前記減光フィルタを光路に出し入れする第２の駆動手段とを有し、被写体照度が第１の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第２の駆動手段は、前記減光フィルタのｎ番目の領域が前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置までの範囲において、前記減光フィルタを光路に出し入れし、被写体照度が前記第１の照度範囲より高い第２の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第１の駆動手段は、前記絞り羽根を駆動することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の光量調整装置は、撮像手段と、前記撮像手段へ入射する光路を遮る絞り羽根と、前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために、前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、透過率が段階的に異なるｎ個の領域を有し、光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと（ｎ＞１）、前記減光フィルタを光路に出し入れする第２の駆動手段とを有し、被写体照度が高くなるに従い、前記減光フィルタのｎ番目の領域が前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆うまで前記第２の駆動手段が前記減光フィルタを駆動する第１の駆動モードと、前記減光フィルタのｎ番目の領域が前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置からさらに前記被写体照度が高くなるに従い、前記開口部の断面積が小さくなるように前記第１の駆動手段が前記絞り羽根を駆動する第２の駆動モードと、を有することを特徴とするものである。
さらに、本発明の光量調整装置は、上記において、前記減光フィルタのｎ番目の領域は、透過率が最も低い領域であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明の光量調整装置は、上記において、前記減光フィルタのｎ番目の領域が前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置において、前記開口部は、前記減光フィルタのｎ番目の領域と前記ｎ番目の領域と隣り合ったｎ−１番目の領域にのみ覆われていることを特徴とするものである。
さらに、本発明の光量調整装置は、前記ｎは２であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の光量調整装置は、撮像手段と、前記撮像手段へ入射する光路を遮る円形の開口部を有する固定絞りと、光路の一部を遮るための、光路中に多角形の開口部を形成する絞り羽根と、前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと、前記減光フィルタを待避位置から光路中に挿入する第２の駆動手段とを有し、被写体照度が第１の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第２の駆動手段は、前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置までの範囲において、前記減光フィルタを光路に出し入れし、被写体照度が前記第１の照度範囲より高い第２の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第１の駆動手段は、前記絞り羽根を駆動することを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の光量調整装置は、撮像手段と、前記撮像手段へ入射する光路を遮る円形の開口部を有する固定絞りと、光路の一部を遮るための、光路中に多角形の開口部を形成する絞り羽根と、前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと、前記減光フィルタを待避位置から光路中に挿入する第２の駆動手段とを有し、被写体照度が高くなるに従い、前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆うまで前記第２の駆動手段が前記減光フィルタを駆動する第１の駆動モードと、前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置からさらに前記被写体照度が高くなるに従い、前記開口部の断面積が小さくなるように前記第１の駆動手段が前記絞り羽根を駆動する第２の駆動モードと、を有することを特徴とするものである。
さらに、本発明の光量調整装置は、上記において、光路の中心と前記絞り羽根が形成する多角形の開口部の頂点とを結ぶ方向とほぼ同じ方向に、前記減光フィルタを挿入することを特徴とするものである。
【００２４】
さらに、本発明の光量調整装置は、上記において、前記減光フィルタ又は前記減光フィルタのｎ番目の領域が前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置は、前記減光フィルタ又は前記減光フィルタのｎ番目の領域によって覆われていない前記開口部における回折現象による画像劣化が最大となる位置であることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１１を用いて説明する。なお、先に従来例で示した構成部材に対しては、同一の符号を付して説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における光量調整装置の構成を示すブロック図である。図２は、実施の形態１における光量調整装置の主要構成部の斜視図である。図３は、実施の形態１における光量調整装置の一部正面図である。そして図４は、実施の形態１における光量調整装置の光量Ｆナンバに対するＭＴＦ値の変化を表すグラフである。
【００２７】
図１において、撮像光学系レンズは、前部レンズ群１２１、ズームレンズ群１２２、補正用レンズ群１２３、フォーカスレンズ１２４で構成される。ズームレンズ群１２２が光軸１００に沿って前後に移動することによって、変倍動作が行われ、フォーカスレンズ１２４が前後に移動することによって、焦点調整動作が行われる。
【００２８】
光軸１００上には、第１の駆動手段である絞り駆動部１０５により制御される絞り羽根１０６、１０７が配置される。また、絞り羽根１０６、１０７の前方には、第２の駆動手段であるＮＤフィルタ駆動部１０３により光路に出し入れされる減光フィルタであるＮＤフィルタ１０４が配置される。なお、ＮＤフィルタ１０４と絞り羽根１０６、１０７とは互いに独立して制御される。
【００２９】
絞り羽根１０６、１０７の位置は、絞り検出部１３２により検出され、光量制御部１１０に絞り位置信号として入力される。また、ＮＤフィルタ１０４の位置は、ＮＤフィルタ検出部１３１により検出され、光量制御部１１０にＮＤフィルタ位置信号として入力される。
【００３０】
撮像光学系を通過した被写体像は撮像素子１０９上で結像される。撮像素子１０９からの信号は映像信号処理回路１０８において標準テレビジョン信号に変換され、図示しない外部の記録部やテレビジョンモニタ等に出力される。
【００３１】
光量制御部１１０には、映像信号処理回路１０８から被写体の輝度信号が入力される。光量制御部１１０は、撮像素子１０９に入射する光量が一定になるように、絞り検出部１３２とＮＤフィルタ検出部１３１の出力を参照しながら、絞り駆動部１０５と、ＮＤフィルタ駆動部１０３とに制御信号を出力する。
【００３２】
図２において、基台１に取り付けた絞り駆動部を構成するメータ２には、ロータ３が圧入固定され、ロータ３の両側先端には、絞り羽根１０６、１０７が取り付けられている。
【００３３】
メータ２に外部から電力が供給されると、ロータ３が回転し、基台１に設けたガイドピンに沿って、絞り羽根１０６が下方向に、絞り羽根１０７が上方向に移動する。また、ロータ３が先程とは逆方向に回転することによって、基台１に設けたガイドピンに沿って、絞り羽根１０６が上方向に、絞り羽根１０７が下方向にも移動する。この結果、メータ２に供給する電力を調整することによって、光軸１００を中心とする光路の断面積が変化するので、撮像素子１０９に入射する光量を調整することができる。なお、メータ２の内部には、図示しないホール素子が取りつけられている。このホール素子が、メータ２のマグネットの回転による磁力の変化を検出することによって、絞り羽根１０６、１０７の位置を検出することができ、第１の検出手段である絞り検出部１３２を構成する。
【００３４】
一方、ＮＤフィルタ１０４は、ＮＤ駆動羽根６に接着固定される。レンズ鏡筒に固定したメータ４には、アーム５を圧入固定し、アーム５の先端にＮＤ駆動羽根６を取り付けることによって、アーム５の回転に応じてＮＤ駆動羽根６とＮＤフィルタ１０４が上下に移動する。
【００３５】
メータ４に外部から電力が供給されると、アーム５が回転し、図示しないガイドピンに沿って、ＮＤ駆動羽根６が上方向に移動する。また、アーム５が先程とは逆方向に回転することによって、図示しないガイドピンに沿って、ＮＤ駆動羽根６が下方向に移動する。この結果、メータ４に供給する電力を調整することによって、ＮＤフィルタ１０４を、待避位置から光路の中へ徐々に挿入することも、光路の中から待避位置へ引き抜くこともできる。ＮＤフィルタ１０４は、例えば１０％〜３０％程度の透過率を有するので、撮像素子１０９に入射する光量を連続して調整することができる。なお、メータ４の内部には、図示しないホール素子が取りつけられている。このホール素子は、メータ４のマグネットの回転による磁力の変化を検出することによってＮＤフィルタ１０４の位置を検出することができ、第２の検出手段であるＮＤフィルタ検出部１３１を構成する。
【００３６】
以上のように構成した光量調整装置について、図３を用いて動作を説明する。図３においては、光軸１００は紙面に直角な方向となる。ここでは、説明を簡単にするために、被写体の照度が少しずつ上昇する場合のみの光量調整装置の動作について説明する。
【００３７】
まず、被写体の照度が低いとき、図３(a)に示すように、ＮＤフィルタ１０４は光路から待避し、絞り羽根１０６、１０７は光路を遮らないように全開状態となる。被写体の照度が高くなりはじめると、初めに絞り駆動部１０５は絞り羽根１０６、１０７を駆動し、光路の断面積が減少する。図３(b)の位置に絞り羽根１０６、１０７が到達すると、絞り駆動部１０５は絞り羽根１０６、１０７を駆動することを止める。この絞り羽根１０６、１０７の停止位置については、後に説明する。
【００３８】
さらに、被写体照度が高くなると、ＮＤフィルタ駆動部１０３によりＮＤフィルタ１０４が図３(c)のように光路内に挿入される。そして、ＮＤフィルタ１０４が光路の一部を除いて光路を覆う位置、すなわち図３(d)の位置で、ＮＤフィルタ１０４は停止する。この間、絞り羽根１０６、１０７は停止している。このＮＤフィルタ１０４の停止位置についても後に説明する。図３(d)のような状態では、ＮＤフィルタと絞り羽根１０６の間に小絞り領域１１５が形成され、回折現象により解像度がわずかに劣化するが、光路の全断面積に占める小絞り領域１１５の比率が低いので、解像度の劣化を抑えることができる。
【００３９】
さらに被写体照度が高くなると、絞り駆動部１０５は絞り羽根１０６、１０７を駆動して、図３(e)、(f)のように光路の断面積をさらに小さくする。
【００４０】
本発明の光量調整装置について、図１４と同じように、光量ＦナンバとＭＴＦ値の関係を示す曲線１１を求めると、図４のようになる。ここで、光量ＦナンバとＭＴＦ値の関係は、実験または数値計算により求めることができる。例えば、所定のピッチで白黒のパターンが書き込まれた試験チャートを、照度を変えながら撮影すれば良い。あるいは、回折を考慮して点物体の像の広がりを求め、絞り羽根１０６、１０７とＮＤフィルタ１０４が形成する開口部の形状に対して、ＭＴＦ値を数値計算しても良い。
【００４１】
図４は、図３の(a)〜(f)に相当する状態も記載している。図３(d)の状態では小絞り領域１１５が形成され、回折現象により解像度が劣化する。このためＭＴＦ値も(b)および(c)の状態に比べると低下している。しかしながら、光路の全断面積に占める小絞り領域１１５の比率が低いので、解像度の劣化を抑えることができ、許容限度以上のＭＴＦ値を保つことができる。
【００４２】
さらに被写体照度が高くなると、ＮＤフィルタを停止したまま、絞り羽根１０６、１０７を駆動して、図３(e)のように光路の断面積を小さくする。(e)の状態では、停止しているＮＤフィルタ１０４が光路の全面を覆うので、小絞り領域１１５はなくなる。しかも(e)の状態は(b)の状態より絞り込んでいるので、ＭＴＦ値は(b)よりも改善できる。さらに絞り羽根を絞り込むと、絞り羽根が形成する開口部自体が(f)のように小さくなるので、回折現象のためにＭＴＦ値は減少するようになる。
【００４３】
以上のようにして、回折による解像度の劣化を低減しつつ、被写体照度の増減に対して撮像素子１０９に入射する光量を一定に保つことができる。
【００４４】
ここで、曲線１１の(d)から(e)までの変化１２に注目すると、比較的なだらかにＭＴＦ値が増加していることがわかる。(d)の状態においてＮＤフィルタ１０４は停止しているので、(d)から(e)への光量Ｆナンバの変化は、絞り羽根１０６、１０７を移動して、光路の断面積を減少させることによる。したがって、光量Ｆナンバに対する絞り羽根１０６、１０７の移動量の敏感度は、(a)から(b)の区間、あるいは(e)から(f)の区間と同じである。
【００４５】
以上のように、本発明に係る光量調整装置は、被写体照度の上昇に応じて、光路の一部を除いて光路を覆う位置にＮＤフィルタ１０４を停止させ、さらに被写体照度が高くなった場合には、ＮＤフィルタ１０４を停止させたまま、絞り羽根１０６、１０７を駆動して、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保っているので、被写体照度のわずかな変化に対して、ＮＤフィルタ１０４や絞り羽根１０６、１０７が敏感に反応することがない。また、ＭＴＦ値の変化１２が比較的なだらかであるため、オートフォーカス動作が支障なく実施できる。
【００４６】
次に、絞り羽根１０６、１０７の停止位置について説明する。
ＮＤフィルタ１０４が無い状態で、絞り羽根１０６、１０７だけを図４(a)の状態から図４(f)の状態まで絞った場合、光量Ｆナンバに対するＭＴＦ値の変化は、概ね次のようになる。絞り駆動部１０５は絞り羽根１０６、１０７を駆動して断面積を小さくすると、ＭＴＦ値は(a)から(b)へと上昇する。さらに絞り込むと、(e)の状態のようにＭＴＦ値はピークをとり、その後は(f)のように低下する。このような特性を考慮すると、絞り羽根１０６、１０７の停止位置は、ＭＴＦ値がピークとなる(e)の位置の近傍が望ましい。図３、図４に示した実施の形態では、(e)の位置よりも少し開放側に戻った位置(b)で絞り羽根１０６、１０７は停止している。このため、(d)の状態で小絞り領域１１５が形成されても、回折現象により解像度劣化を少なくすることができる。
【００４７】
この望ましい位置で絞り羽根１０６、１０７を停止させるには、予めＮＤフィルタ１０４の無い状態での光量Ｆナンバに対するＭＴＦ値の変化を実験または数値計算により求めておき、ＭＴＦ値がピークとなる位置の近傍での絞り検出部１３２の出力、具体的にはメータ２に内蔵したホール素子の出力電圧を、第１のリファレンス値として光量制御部１１０に記憶させる。そして光量制御部１１０は、絞り検出部１３２の出力と記憶している第１のリファレンス値を比較して、両者が一致したときに、絞り羽根１０６、１０７を停止させれば良い。
【００４８】
以上のように、本発明に係る光量調整装置は、絞り羽根１０６、１０７の位置を検出する絞り検出部１３２の出力に応じて、絞り羽根１０６、１０７を停止させているので、ＮＤフィルタ１０４を挿入した際の回折現象による解像度劣化を少なくすることができる。
【００４９】
ところで、光量Ｆナンバに対するＭＴＦ値の変化は、ズーム倍率や焦点距離によっても変化する。そこで、ｎ組のズーム倍率と焦点距離の組み合わせに対して、予めＮＤフィルタ１０４の無い状態での光量Ｆナンバに対するＭＴＦ値の変化を実験または数値計算により求めておき、ＭＴＦ値がピークとなる位置の近傍での絞り検出部１３２の出力、具体的にはメータ２に内蔵したホール素子の出力電圧を、ｎ個の第１のリファレンス値として光量制御部１１０に記憶させる。
【００５０】
次に、ＮＤフィルタ検出部１３１の出力、具体的にはメータ４に内蔵したホール素子の出力電圧と、絞り検出部１３２の出力、具体的にはメータ２に内蔵したホール素子の出力電圧との関係を求める。重要なのは、ＮＤフィルタ１０４の絞り羽根１０６に対する相対的な位置であるため、ＮＤフィルタ１０４が開口部の一部を除いて開口部を覆う状態におけるＮＤフィルタ検出部１３１の出力と、絞り検出部１３２の出力との差分量だけを、第２のリファレンス値として光量制御部１１０に記憶させる。そして光量制御部１１０は、ズーム倍率と焦点距離に対して最適な第１のリファレンス値を選択して、絞り検出部１３２の出力が選択した第１のリファレンス値と一致したときに、絞り羽根１０６、１０７を停止させる。さらにＮＤフィルタ１０４を光路内に挿入する際には、光量制御部１１０は、絞り検出部１３２の出力とＮＤフィルタ検出部１３１の出力との差分が第２のリファレンス値と一致したときに、ＮＤフィルタ１０４を停止させる。このように絞り羽根１０６、１０７と、ＮＤフィルタ１０４とを制御することによって、ズーム倍率や焦点距離が変わっても、常に回折現象による解像度劣化を最小限度に留めることができる。
【００５１】
以上のように、本発明に係る光量調整装置は、絞り検出部１３２の出力と、ＮＤフィルタ検出部１３１の出力が所定の関係になる位置においてＮＤフィルタ１０４を停止させるので、ズーム倍率や焦点距離が変わっても、ＮＤフィルタ１０４を挿入した際の回折現象による解像度劣化を少なくすることができる。
【００５２】
次に、ＮＤフィルタ１０４の停止位置について説明する。
図５は、図３とは異なる位置にＮＤフィルタ１０４を停止させた場合の光量調整装置の動作を示している。図５の(a)〜(c)は、図３の(a)〜(c)と全く同じ状態であるが、(d)に示すＮＤフィルタ１０４の停止位置は、ＮＤフィルタ１０４が光路の一部を除いて光路を覆う位置ではあるが、図３(d)の停止位置よりもＮＤフィルタ１０４の覆う面積が少なくなっている。
【００５３】
このときの光量ＦナンバとＭＴＦ値の関係を示す曲線１３を求めると、図６のようになる。図６は、図５の(a)〜(f)に相当する状態も記載している。図５(d)の状態では、小絞り領域１１５が形成されるが、回折現象は顕著ではないので、解像度の劣化量は少ない。しかしながら、ＮＤフィルタが停止したままで、絞り羽根１０６、１０７が駆動され、図５(e)のように光路の断面積が小さくなっても、小絞り領域１１５は残存している。このときには光路の全断面積に占める小絞り領域１１５の比率が高くなるので、解像度は極端に劣化し、ＭＴＦ値は図６(e)のように許容限度を下回ることになる。
【００５４】
図６の結果から明らかなように、ＮＤフィルタ１０４が停止する位置は、ＮＤフィルタ１０４が光路の一部を除いて光路を覆う位置であって、しかも、ＮＤフィルタ１０４の覆う面積が所定量以上となる位置である。すなわち、ＮＤフィルタ１０４の停止位置を最適化しなければ、回折現象により解像度が劣化することになる。
【００５５】
このＮＤフィルタ１０４の最適な停止位置は、以下のようになる。すなわち、図１３、図１４に示す従来の技術において、ＭＴＦ値が最悪となる位置(d)の近傍が最適である。この位置よりＮＤフィルタ１０４が覆う面積が少なくなる位置でＮＤフィルタ１０４が停止すると、図５、図６に示すように回折現象により解像度が劣化する。逆に、この位置よりＮＤフィルタ１０４が覆う面積が大きくなる位置でＮＤフィルタ１０４が停止すると、従来技術の課題である敏感度の問題が解決できなくなるからである。
【００５６】
以上のように、本発明に係る光量調整装置は、回折現象による画像劣化が最大となる位置にＮＤフィルタ１０４を停止させているので、絞り羽根１０６、１０７を絞った際の回折現象による解像度劣化を防止することができる。
【００５７】
なお、この実施の形態１では、被写体の照度が上昇する場合のみ説明したが、被写体の照度が低下する場合も、光量調整装置は被写体の照度に応じて同じように動作し、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保つことができる。したがって、本発明の光量調整装置は、被写体の照度が低い低照度の場合（図３(a)〜(b)に対応）、絞りばね１０６、１０７のみを駆動することによって、被写体の照度が低照度より高い中照度の場合（図３(b)〜(d)に対応）、ＮＤフィルタ１０４のみを駆動することによって、さらに被写体の照度が中照度より高い高照度の場合（図３(d)〜(f)に対応）、絞り羽根１０６、１０７のみを駆動することによって、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保つ。
【００５８】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２における光量調整装置の構造を示す正面図である。実施の形態２においては、実施の形態１の説明と重複する部分についての説明を省略する。
【００５９】
絞り羽根１０６には、第１の遮光板２１を設け、ＮＤ駆動羽根６には、第２の遮光板２３を設ける。第１の遮光板２１と第２の遮光板２３の間には、フォトセンサ２２を設け、このフォトセンサ２２を図示しない基台１に固定する。第１の遮光板２１と第２の遮光板２３は、フォトセンサ２２の発光部と受光部との間に挿入され、受光部に届く光を遮光するように構成される。すなわち、第１の遮光板２１、第２の遮光板２３、フォトセンサ２２は、絞り羽根１０６とＮＤフィルタ１０４の相対位置を検出する相対位置検出手段を構成する。
【００６０】
この光量調整装置の動作について図７を用いて説明する。図７においては、光軸１００は紙面に直角な方向となる。ここでは、説明を簡単にするために、被写体の照度が少しずつ上昇する場合のみの光量調整装置の動作について説明する。被写体の照度が低いとき、図７(a)に示すように、ＮＤフィルタ１０４は光路から待避し、絞り羽根１０６、１０７は光路を遮らないように全開状態となる。
【００６１】
被写体の照度が高くなりはじめると、初めに絞り駆動部１０５は絞り羽根１０６、１０７を駆動し、光路の断面積が減少する。このとき、第１の遮光板２１は、フォトセンサ２２の発光部と受光部との間に挿入されるが、受光部に届く光を概ね半分だけ遮光する。
【００６２】
絞り羽根１０６、１０７が停止したあと、ＮＤフィルタ駆動部１０３は、ＮＤフィルタ１０４を光路内に挿入する。そして、ＮＤフィルタ１０４が光路の一部を除いて光路を覆う位置、すなわち図７(b)の位置で、ＮＤフィルタ駆動部１０３は、ＮＤフィルタ１０４を停止させる。第２の遮光板２３は、フォトセンサ２２の発光部と受光部との間に挿入され、受光部に届く光を完全に遮光する。
【００６３】
そこで、光量制御部１１０は、ＮＤフィルタ１０４を光路内に挿入する際には、フォトセンサ２２の出力が一定値以下になったときに、ＮＤフィルタ１０４を停止させる。このようにＮＤフィルタ１０４を停止させることによって、絞り羽根１０６とＮＤフィルタ１０４の相対位置を一定に保つことができ、常に回折現象による解像度劣化を最小限度に留めることができる。なお、ＮＤフィルタ１０４の停止位置は、実施の形態１において記載された最適な停止位置である。ＮＤフィルタ１０４が最適な停止位置にあるときのフォトセンサ２２の出力は、フォトセンサ２２の発光部から出た光を完全に遮光したときの出力であるため、簡単な実験により求めることができる。
【００６４】
なお、この実施の形態２では、被写体の照度が上昇する場合のみ説明したが、被写体の照度が低下する場合も、光量調整装置は被写体の照度に応じて同じように動作し、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保つことができる。例えば、被写体の照度が図４の(d)の状態から(c)の状態に変化する場合、光量制御部１１０は、ＮＤフィルタ駆動部１０３によりＮＤフィルタ１０４を駆動する。さらに、被写体の照度が図４の(c)の状態から(b)の状態に変化する場合、光量制御部１１０は、フォトセンサ２２の出力が一定値以上になったとき、ＮＤフィルタ１０４を停止させる。それは、ＮＤフィルタ１０４が光路内に挿入されていないとき、第２の遮光板２３がフォトセンサ２２の発光部と受光部との間に挿入されず、受光部に届く光を遮光しないために、フォトセンサ２２の出力が一定値以上になるためである。
【００６５】
以上のように、本発明に係る光量調整装置は、絞り羽根１０６とＮＤフィルタ１０４の相対位置を検出して、ＮＤフィルタ１０４を停止させるので、回折現象による解像度劣化を少なくすることができる。
【００６６】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３における光量調整装置の主要構成部の斜視図である。図９は、実施の形態３における光量調整装置の一部正面図である。実施の形態３においても、実施の形態１の説明と重複する部分の説明を省略する。
【００６７】
より高輝度の被写体に対して解像度が劣化しないようにするためには、ＮＤフィルタ１０４の透過率を低くする必要がある。ところが、ＮＤフィルタ１０４の透過率を低くするほど、図３(d)の位置における回折による解像度劣化が激しくなる。このため、ＮＤフィルタ１０４の透過率を低くすると、ＭＴＦ値が許容限度を下回ることになる。
【００６８】
そこで、図８に示す実施の形態３においては、ＮＤフィルタ１０４を透過率の異なる第１の領域３１と第２の領域３２に分割している。第１の領域３１の透過率としては、２０〜４０％が好ましく、第２の領域３２の透過率は、第１の領域３１よりも低い５〜１５％程度が好ましい。
【００６９】
以上のように構成した光量調整装置について、図９を用いて動作を説明する。図９においては、光軸１００は紙面に直角な方向となる。ここでは、説明を簡単にするために、被写体の照度が少しずつ上昇する場合のみの光量調整装置の動作について説明する。被写体の照度が低いとき、図９(a)に示すように、ＮＤフィルタ１０４は光路から待避し、絞り羽根１０６、１０７は光路を遮らないように全開状態となる。
【００７０】
被写体の照度が高くなりはじめると、初めに絞り駆動部１０５は絞り羽根１０６、１０７を駆動し、光路の断面積が減少する。図９(b)の位置に絞り羽根１０６、１０７が到達したあと、ＮＤフィルタ駆動部１０３は、ＮＤフィルタ１０４を図９(c)のように光路内に挿入する。このとき、絞り羽根１０６とＮＤフィルタ１０４の第１の領域３１との間に、小絞り領域３３が生じる。このため、図９(c)において解像度はわずかに劣化するが、光路の全断面積に占める小絞り領域３３の比率が低いことと、第１の領域３１の透過率が比較的大きいために、解像度の劣化を極めて小さくすることができる。
【００７１】
さらにＮＤフィルタ１０４を光路中に挿入すると、ＮＤフィルタ１０４の第１の領域３１と第２の領域３２が開口部全面を覆うようになり、図９(d)の位置でＮＤフィルタ１０４を停止させる。このとき、絞り羽根１０６とＮＤフィルタ１０４の第２の領域３２との間に、小絞り領域３４が生じる。このため、図９(ｄ)において解像度はわずかに劣化するが、光路の全断面積に占める小絞り領域３４の比率が低いことと、第２の領域３２の透過率と第１の領域３１の透過率との差が小さいために、解像度の劣化を極めて小さくすることができる。
【００７２】
さらに被写体照度が高くなると、絞り駆動部１０５は、絞り羽根１０６、１０７を駆動して、図９(e)、(f)のように光路の断面積をさらに小さくする。
【００７３】
次に、ＮＤフィルタ１０４の移動量と光量Ｆナンバの変化について説明する。図９(c)においては、小絞り領域３３があるので、図９(c)の状態から図９(d)の状態までＮＤフィルタ１０４を移動させる区間は、従来の技術において説明した図１３(d)から図１３(e)までの移動区間と同じような状態に思える。ところが、従来の技術においてはＮＤフィルタ１０４の透過率が一定であったのに対して、図９(c)の状態においては、第１の領域３１より透過率の低い第２の領域３２が光路中に挿入されることになる。このため、ＮＤフィルタ１０４の移動量に対する光量Ｆナンバの変化量は、図９(c)から図９(d)までの区間においても他の区間と大差ない。したがって、被写体照度のわずかな変化に対して、ＮＤフィルタ１０４や絞り羽根１０６、１０７が敏感に反応することがない。またオートフォーカス動作も支障なく実施できる。
【００７４】
一方、図９(d)の状態から、さらにＮＤフィルタ１０４を光路中に挿入した場合には、従来技術と同じ課題が生じる。図９(d)の状態からさらにＮＤフィルタ１０４を挿入すると、ＮＤフィルタ１０４の第１の領域３１の面積が減り、第２の領域３２の面積が増えるだけであるから、従来の技術において説明した図１３(d)から図１３(e)までの移動区間と同じ状態となる。
【００７５】
すなわち、ＮＤフィルタ１０４を透過率の異なるｎ個（実施の形態３においてはｎ＝２）の領域に分割した場合には、ｎ番目の領域が光路の一部を除いて光路を覆う位置で、ＮＤフィルタ１０４は停止する。さらに被写体照度が高くなると、光量制御部１１０は、図９(d)の状態でＮＤフィルタ１０４を停止させ、絞り羽根１０６、１０７を駆動させ、図９(e)、(f)のように光路の断面積をさらに小さくする。ここで、ＮＤフィルタ１０４を光路に挿入する際に、被写体の照度に応じて、１番目の領域から順番に挿入され、最後にｎ番目の領域が挿入される。また、１番目の領域の透過率が最も高く、ｎ番目の領域の透過率が最も低い。
【００７６】
なお、この図９(d)におけるＮＤフィルタ１０４の停止位置は、実施の形態１と同様に、ＮＤフィルタ１０４が光路の一部を除いて光路を覆う位置であって、しかも、ＮＤフィルタ１０４の覆う面積が所定量以上となる位置である。このＮＤフィルタ１０４の最適な停止位置は、図１３、図１４に示す従来の技術において、ＭＴＦ値が最悪となる位置(d)の近傍、つまり、回折現象による画像劣化が最大となる位置である。この位置は、実験または数値計算によってあらかじめ求められる位置である。
【００７７】
以上のように、本発明に係る光量調整装置は、ＮＤフィルタ１０４を透過率の異なるｎ個の領域に分割し、被写体照度の上昇に応じて、ＮＤフィルタ１０４のｎ番目の領域を、開口部の一部を除いて開口部を覆う位置に停止させる。さらに被写体照度が高くなった場合には、光量調整装置は、ＮＤフィルタ１０４を停止させたまま、絞り羽根１０６、１０７を駆動して、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保っている。したがって、光量調整装置は、被写体照度のわずかな変化に対して、ＮＤフィルタ１０４や絞り羽根１０６、１０７が敏感に反応することがなく、さらにオートフォーカス動作も支障なく実施できる。
【００７８】
また、本発明に係る光量調整装置は、他の領域に比べてｎ番目の領域の透過率を最も低くしているので、高輝度の被写体でも回折による解像度劣化を伴わない画像の撮影が可能になる。
【００７９】
なお、実施の形態３においては、１枚のＮＤフィルタ１０４に透過率の異なる２つの領域を設けたが、通常のＮＤフィルタを、ＮＤ駆動羽根６に複数枚重ねて張り付けて、透過率の異なる領域を設けても良い。また、透過率の異なる領域の数をｎ（ｎ＞２の整数）としても良い。なお印刷・蒸着などにより、１枚のＮＤフィルタに透過率の異なる領域を設けてもよい。
【００８０】
なお、この実施の形態３では、被写体の照度が上昇する場合のみ説明したが、被写体の照度が低下する場合も、光量調整装置は被写体の照度に応じて同じように動作し、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保つことができる。したがって、本発明の光量調整装置は、被写体の照度が低い低照度の場合（図９(a)〜(b)に対応）、絞りばね１０６、１０７のみを駆動することによって、被写体の照度が低照度より高い中照度の場合（図９(b)〜(d)に対応）、ＮＤフィルタ１０４のみを駆動することによって、さらに被写体の照度が中照度より高い高照度の場合（図９(d)〜(f)に対応）、絞り羽根１０６、１０７のみを駆動することによって、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保つ。
【００８１】
（実施の形態４）
図１０は、実施の形態４における光量調整装置の構造を示す正面図である。実施の形態４においては、実施の形態３の説明と重複する部分についての説明を省略する。
【００８２】
絞り羽根１０６には、第１の遮光板２１を設け、ＮＤフィルタ１０４には、第１の領域３１と第２の領域３２の境界位置に第２の遮光板３５を設ける。第１の遮光板２１と第２の遮光板３５の間には、フォトセンサ２３を設け、このフォトセンサ２２を図示しない基台１に固定する。第１の遮光板２１と第２の遮光板３５は、フォトセンサ２２の発光部と受光部との間に挿入され、受光部に届く光を遮光するように構成される。すなわち、第１の遮光板２１、第２の遮光板３５、フォトセンサ２２は、ＮＤフィルタ１０４の第１の領域３１と第２の領域３２の境界位置と、絞り羽根１０６との相対位置を検出する相対位置検出手段を構成する。
【００８３】
この光量調整装置の動作について図１０を用いて説明する。図１０においては、光軸１００は紙面に直角な方向となる。ここでは、説明を簡単にするために、被写体の照度が少しずつ上昇する場合のみの光量調整装置の動作について説明する。被写体の照度が低いとき、図１０(a)に示すように、ＮＤフィルタ１０４は光路から待避し、絞り羽根１０６、１０７は光路を遮らないように全開状態となる。
【００８４】
被写体の照度が高くなりはじめると、初めに絞り駆動部１０５は絞り羽根１０６、１０７を駆動し、光路の断面積が減少する。このとき、第１の遮光板２１は、フォトセンサ２２の発光部と受光部との間に挿入されるが、受光部に届く光を概ね半分だけ遮光する。
【００８５】
絞り羽根１０６、１０７が停止したあと、ＮＤフィルタ駆動部１０３は、ＮＤフィルタ１０４を光路内に挿入する。そして、ＮＤフィルタ１０４の第２の領域３２が光路の一部を除いて光路を覆う位置、すなわち図１０(b)の位置で、ＮＤフィルタ駆動部１０３は、ＮＤフィルタを停止させる。第２の遮光板２３は、フォトセンサ２２の発光部と受光部との間に挿入され、受光部に届く光を完全に遮光する。
【００８６】
そこで、光量制御部１１０は、ＮＤフィルタ１０４を光路内に挿入する際には、フォトセンサ２２の出力が一定値以下になったときに、ＮＤフィルタ１０４を停止させる。このようにＮＤフィルタ１０４を停止させることによって、ＮＤフィルタ１０４の第１の領域３１と第２の領域３２の境界位置と、絞り羽根１０６との相対位置を一定に保つことができ、常に回折現象による解像度劣化を最小限度に留めることができる。なお、ＮＤフィルタ１０４の停止位置は、実施の形態１において記載された最適な停止位置である。ＮＤフィルタ１０４が最適な停止位置にあるときのフォトセンサ２２の出力は、フォトセンサ２２の発光部から出た光を完全に遮光したときの出力であるため、簡単な実験により求めることができる。
【００８７】
なお、この実施の形態４では、被写体の照度が上昇する場合のみ説明したが、被写体の照度が低下する場合も、光量調整装置は被写体の照度に応じて同じように動作し、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保つことができる。例えば、被写体の照度が図４の(d)の状態から(c)の状態に変化する場合、光量制御部１１０は、ＮＤフィルタ駆動部１０３によりＮＤフィルタ１０４を駆動する。さらに、被写体の照度が図４の(c)の状態から(b)の状態に変化する場合、光量制御部１１０は、フォトセンサ２２の出力が一定値以上になったとき、ＮＤフィルタ１０４を停止させる。それは、ＮＤフィルタ１０４が光路内に挿入されていないとき、第２の遮光板２３がフォトセンサ２２の発光部と受光部との間に挿入されず、受光部に届く光を遮光しないために、フォトセンサ２２の出力が一定値以上になるためである。
【００８８】
以上のように、本発明に係る光量調整装置は、ＮＤフィルタ１０４のｎ番目の領域と隣り合った他の領域の境界と、絞り羽根１０６、１０７との相対位置を検出して、ＮＤフィルタ１０４を停止させるので、回折現象による解像度劣化を少なくすることができる。
【００８９】
（実施の形態５）
図１１は、実施の形態５における光量調整装置の主要構成部の正面図である。実施の形態５においても、実施の形態１の説明と重複する部分の説明を省略する。
【００９０】
実施の形態１〜４においては、光量調整装置は、２枚の絞り羽根１０６、１０７を駆動して、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保っている。しかしながら、撮影した画像のボケ味を良くするためには、絞りの形状は円形であることが望ましい。そのため、この実施の形態５では、実施の形態１と異なり、光量調整装置が、絞り羽根１０６、１０７の代わりに、絞り羽根５２、５３、５４を使用する。図１１はこのような要望に対応した光量調整装置である。ここで、ボケ味とは、ピントが合っていない部分のボケ具合のことを示す。
【００９１】
基台６０には、光軸１００を中心とする円形の固定絞り５１が設けられる。３枚の絞り羽根５２、５３、５４は、リング６４、アーム６３を介してメータ６２により駆動され、概ね六角形の形を保ちながら、光路を遮るように構成する。メータ６２、アーム６３、リング６４は、絞り駆動部１０５を構成する。
【００９２】
この光量調整装置の動作について図１１を用いて説明する。ここでは、説明を簡単にするために、被写体の照度が少しずつ上昇する場合のみについて説明する。被写体の照度が低いとき、図１１(a)に示すように、ＮＤフィルタ１０４は光路から待避し、絞り羽根５２、５３、５４は光路を遮らないように全開状態となる。このとき、光路を通る光線は円形の固定絞り５１によって遮られるので、良好なボケ味が得られる。
【００９３】
被写体の照度が高くなりはじめると、図１１(b)のように、初めにＮＤフィルタ駆動部１０３は、ＮＤフィルタ１０４を固定絞り５１の円形開口部に挿入する。このとき、光軸１００と、絞り羽根５２、５３、５４が形成する６角形の開口部の頂点６１とを結ぶ直線に対してほぼ平行な方向に、ＮＤフィルタ１０４が挿入される。そして、図１１(c)に示すように、ＮＤフィルタ１０４が固定絞り５１の円形開口部の一部を除いて円形開口部を覆う位置において、ＮＤフィルタ１０４は停止する。この図１１(a)〜(c)の間は、ＮＤフィルタ１０４が挿入されるものの、固定絞り５１の円形開口部の効果があるので、良好なボケ味が得られる。
【００９４】
さらに被写体照度が高くなると、ＮＤフィルタ１０４を固定したまま、絞り駆動部１０５は、絞り羽根５２、５３、５４を駆動し、図１１(d)、(e)のように、概ね六角形の形を保ちながら、光路の断面積を減少させる。
【００９５】
以上の動作中の図１１(c)においては、固定絞り５１と、ＮＤフィルタ１０４との間に、小絞り領域５５ができるが、光路の全断面積に占める小絞り領域３３の比率が極めて小さいために、解像度の劣化を極めて小さくすることができる。
【００９６】
なお、ＮＤフィルタ１０４を図１１(c)の状態から、固定絞り５１の円形開口部内にさらに挿入し、円形開口部全面をＮＤフィルタ１０４が覆うように動作させると、従来技術で説明した課題、すなわちＮＤフィルタ１０４と絞り羽根５２、５３、５４の動作が不安定になるという課題が生じる。
【００９７】
しかしながら、実施の形態５においては、光量調整装置は、ＮＤフィルタ１０４を図１１(c)の位置に固定したまま、絞り羽根５２、５３、５４を駆動させ、光路の断面積を減少させているので、ＮＤフィルタ１０４と絞り羽根５２、５３、５４の動作が安定し、オートフォーカス動作に支障を及ぼすことがない。
【００９８】
なお、この図１１(c)におけるＮＤフィルタ１０４の停止位置は、実施の形態１と同様に、ＮＤフィルタ１０４が円形開口部の一部を除いて円形開口部を覆う位置であって、しかも、ＮＤフィルタ１０４の覆う面積が所定量以上となる位置である。このＮＤフィルタ１０４の最適な停止位置は、図１３、図１４に示す従来の技術において、ＭＴＦ値が最悪となる位置(d)の近傍、つまり、回折現象による画像劣化が最大となる位置である。この位置は、実験または数値計算によってあらかじめ求められる位置である。
【００９９】
また、光量調整装置は、絞り羽根５２、５３、５４を駆動させ、開口部の断面積を減少させるときには、小絞り領域５５には、頂点６１が含まれる。よって、図１１(c)から(d)の状態に絞っていく間に、ＮＤフィルタ１０４と絞り羽根５２、５３、５４の間に、平行なスリット状の領域ができない。光軸１００と、絞り羽根５２、５３、５４が形成する６角形の開口部の頂点６１とを結ぶ直線に対してほぼ平行な方向に、ＮＤフィルタ１０４を挿入しているためである。例えば、ＮＤフィルタ１０４の挿入方向を、図１１(a)〜(c)の方向と直角な方向とすると、絞り羽根５４とＮＤフィルタ１０４の間にスリット状の領域ができ、解像度が著しく劣化する。
【０１００】
以上のように、本発明に係る光量調整装置は、ＮＤフィルタ１０４が固定絞り５１の円形開口部の一部を除いて円形開口部を覆う位置に、ＮＤフィルタ１０４を停止させているので、被写体照度のわずかな変化に対して、ＮＤフィルタ１０４や絞り羽根１０６、１０７が敏感に反応することがない。また、光量調整装置は、オートフォーカス動作も支障なく実施できる。しかも、円形固定絞り５１を用いて得られる良好なボケ味を、より広い被写体照度範囲について利用することが可能である。
【０１０１】
また、本発明に係る光量調整装置は、光軸１００と、絞り羽根５２、５３、５４が形成する６角形の開口部の頂点６１とを結ぶ直線に対してほぼ平行な方向に、ＮＤフィルタ１０４を挿入しているので、スリット状の領域が形成されず、良好な解像度を保つことができる。
【０１０２】
なお、この実施の形態５では、被写体の照度が上昇する場合のみ説明したが、被写体の照度が低下する場合も、光量調整装置は被写体の照度に応じて同じように動作し、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保つことができる。したがって、本発明の光量調整装置は、被写体の照度が低い低照度場合（図１１(a)〜(c)に対応）、ＮＤフィルタ１０４のみを駆動することによって、被写体の照度が低照度より高い高照度の場合（図１１(c)〜(e)に対応）、絞り羽根５２、５３、５４のみを駆動することによって、撮像素子１０９に入射する光量を一定に保つ。
【０１０３】
なお、実施の形態１〜５において、光の透過率を変える減光フィルタとしてＮＤフィルタを使用する場合について説明したが、本発明はＮＤフィルタを使用する場合に限定されるわけではなく、光学的または電気的作用によって光を減衰させる機能を有するものであれば、その他のものを使用することも可能である。
【０１０４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光量調整装置によれば、撮像手段に入射する光量を一定に保つ際に、回折による解像度の劣化を低減しつつ、ＮＤフィルタと、絞り羽根とが安定して動作し、オートフォーカス動作に支障を与えることがないという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態による光量調整装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の一実施の形態による光量調整装置の主要構成部の斜視図である。
【図３】 本発明の一実施の形態による光量調整装置の一部正面図である。
【図４】 本発明の一実施の形態による光量調整装置の光量Ｆナンバに対するＭＴＦ値の特性を表す図である。
【図５】 回折による解像度劣化を説明するための光量調整装置の一部正面図である。
【図６】 回折による解像度劣化を説明するための光量Ｆナンバに対するＭＴＦ値の特性を表す図である。
【図７】 本発明の一実施の形態による光量調整装置の主要構成部正面図である。
【図８】 本発明の一実施の形態による光量調整装置の主要構成部の斜視図である。
【図９】 本発明の一実施の形態による光量調整装置の一部正面図である。
【図１０】 本発明の一実施の形態による光量調整装置を主要構成部正面図である。
【図１１】 本発明の一実施の形態による光量調整装置を主要構成部正面図である。
【図１２】 従来例の光量調整装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】 従来例の光量調整装置の一部正面図である。
【図１４】 従来例の光量調整装置の光量Ｆナンバに対するＭＴＦ値の特性を表す図である。
【符号の説明】
１・・・・・基台
２・・・・・メータ
３・・・・・ロータ
４・・・・・メータ
５・・・・・アーム
６・・・・・ＮＤ駆動羽根
２１・・・・・第１の遮光板
２２・・・・・フォトセンサ
２３・・・・・第２の遮光板
３１・・・・・第１の領域
３２・・・・・第２の領域
３３、３４・・・・・小絞り領域
３５・・・・・第２の遮光板
５１・・・・・固定絞り
５２、５３、５４・・・・・絞り羽根
５５・・・・・小絞り領域
６０・・・・・基台
６１・・・・・多角形の頂点
６２・・・・・メータ
６３・・・・・アーム
６４・・・・・リング
１００・・・・・光軸
１０３・・・・・ＮＤフィルタ駆動部
１０４・・・・・ＮＤフィルタ
１０５・・・・・絞り駆動部
１０６、１０７・・・・・絞り羽根
１０８・・・・・映像信号処理回路
１０９・・・・・撮像素子
１１０・・・・・光量制御部
１１５・・・・・小絞り領域
１２１・・・・・前部レンズ群
１２２・・・・・ズームレンズ群
１２３・・・・・補正用レンズ
１２４・・・・・フォーカスレンズ
１３１・・・・・ＮＤフィルタ検出部
１３２・・・・・絞り検出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light amount adjustment device for controlling the amount of received light, which is suitable for an optical apparatus such as a video camera or a still camera.
[0002]
[Prior art]
In a video camera or still camera that uses a lens barrel that combines multiple lenses to form a light beam on an image sensor or film surface and record a moving image or still image, capture the image in the middle of the lens barrel optical system. It is common to incorporate a light amount adjusting device for controlling the amount of light received by the element. Especially for video cameras and digital still cameras that shoot movies or display them on a liquid crystal display, etc., the amount of light that continuously controls the amount of light received so that the amount of received light remains constant following changes in the illuminance of the subject. An adjustment device is required.
[0003]
In recent years, when the pixel pitch of the image sensor is reduced, a light amount adjustment device has been developed that has little resolution degradation when the aperture is reduced and continuously controls the amount of received light. As an example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-64921 discloses a lens diaphragm adjusting device which is one of the light amount adjusting devices. An example of such a light quantity adjusting device is shown in FIG.
[0004]
In FIG. 12, on the optical axis 100 of the imaging optical system lenses 121, 122, 123, and 124, an ND filter (attenuating filter) 104 that is put into and out of the optical path by the ND filter driving unit 103 and a diaphragm driving unit 105. The diaphragm blades 106 and 107 to be controlled are arranged. The ND filter 104 and the diaphragm blades 106 and 107 are controlled independently of each other.
[0005]
The subject image that has passed through these imaging optical systems is formed on the imaging element 109. A signal from the image sensor 109 is converted into a standard television signal by the video signal processing circuit 108 and output to an external recording unit, a television monitor, or the like (not shown).
[0006]
A luminance signal of the subject is input from the video signal processing circuit 108 to the light amount control unit 110. The light amount control unit 110 outputs control signals to the ND filter driving unit 103 and the diaphragm driving unit 105 so that the amount of light incident on the image sensor 109 is constant.
[0007]
  Next, using FIG.ConventionalThe operation of the light quantity adjusting device will be described. In FIG. 13, the optical axis 100 is in a direction perpendicular to the paper surface. When the illuminance of the subject is low, as shown in FIG. 13A, the ND filter 104 is retracted from the optical path, and the aperture blades 106 and 107 are fully opened so as not to block the optical path.
[0008]
When the illuminance of the subject starts to increase, the diaphragm blades 106 and 107 are first driven to reduce the cross-sectional area of the optical path. After the diaphragm blades 106 and 107 reach the position shown in FIG. 13 (b), the ND filter 104 is inserted into the optical path as shown in FIGS. 13 (c) and 13 (d), and eventually the optical path as shown in FIG. 13 (e). Cover completely. During this time, the diaphragm blades 106 and 107 are stopped. In the state as shown in FIG. 13D, the small aperture region 115 is formed and the resolution is degraded due to the diffraction phenomenon. However, since the ratio of the small aperture region 115 occupying the entire cross-sectional area of the optical path is low, the degradation of the resolution is suppressed. It is done.
[0009]
When the illuminance of the subject is further increased, the diaphragm blades 106 and 107 are driven to further reduce the cross-sectional area of the optical path as shown in FIG.
As described above, it is possible to keep the amount of light incident on the image sensor 109 constant with respect to increase / decrease in the subject illuminance while reducing resolution degradation due to diffraction.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a light amount adjusting device, since the change in the light amount from the state of FIG. 13D to the state of FIG. 13E is small and the resolution is rapidly recovered, the ND filter 104 and the diaphragm There are problems that the operations of the blades 106 and 107 become unstable and the autofocus is likely to malfunction.
[0011]
FIG. 14 shows a curve 111 showing the relationship between the light quantity F number considering the position and transmittance of the ND filter 104 and MTF (Modulation Transfer Function) which is an index of the imaging performance of the lens. Here, the light quantity F number corresponds to the illuminance of the subject. FIG. 14 also shows states corresponding to (a) to (f) of FIG. In the state of FIG. 13 (d), a small aperture region 115 is formed, and the resolution deteriorates due to the diffraction phenomenon. For this reason, the MTF value is also lower than in the states (b) and (c). On the other hand, in the state (e), the ND filter 104 completely covers the optical path. Therefore, the MTF value is the same as in the state (b). However, in the process of changing from the state (d) to the state (e), only the transmittance of the portion of the small aperture region 115 changes, so the amount of change in the light amount F number with respect to the amount of movement of the ND filter 104 is slight. . For this reason, the ND filter 104 must be moved greatly in response to subtle changes in the illuminance of the subject. In FIG. 14, the curve 111 rises steeply as indicated by 112. That is, the sensitivity to changes in subject illuminance is extremely high. When the sensitivity is increased in this way, there is a problem that the operation of the ND filter 104 becomes unstable and a hunting phenomenon occurs.
[0012]
When the illuminance of the subject increases from the state (e), the light amount adjustment device must adjust the light amount by driving the aperture blades 106 and 107. For this reason, when the operation of the ND filter 104 becomes unstable, the operations of the diaphragm blades 106 and 107 also become unstable, which also causes a hunting phenomenon.
[0013]
Furthermore, since the curve 111 rises steeply as indicated by 112, the autofocus operation also becomes unstable. The video signal processing circuit 108 detects the contrast from the output of the image sensor 109 and moves the focus adjustment lens 124 along the optical axis 100. As a result, even if the distance to the subject changes, the image can be correctly formed on the image sensor 109. However, as shown in FIG. 14, when the MTF value changes abruptly as indicated by 112, the contrast changes abruptly even if the distance to the subject does not actually change. Since the video signal processing circuit 108 cannot distinguish between when the distance to the subject changes and when the contrast changes abruptly, there are problems that the autofocus malfunctions or the operation becomes unstable.
[0014]
An object of the present invention is to provide a light amount adjusting device that reduces degradation of resolution due to diffraction and stably operates an ND filter and a diaphragm blade and does not hinder autofocus operation when performing light amount adjustment. With the goal.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  To solve this challenge,The present inventionThe light quantity adjusting device includes an imaging unit, a diaphragm blade that blocks an optical path incident on the imaging unit, and a first driving unit that drives the diaphragm blade to change a cross-sectional area of an opening formed by the diaphragm blade. And a neutral density filter for changing the transmittance of light passing through the optical path, and a second driving means for taking the neutral density filter into and out of the optical path., CoveredWhen the object illuminance is in the first illuminance range, the second driving unit is configured to change the illuminance of the subject.In the range to the position where the neutral density filter covers the opening except for a part of the opening,Putting the neutral density filter into and out of the optical pathCoverWhen the body illuminance is in the second illuminance range higher than the first illuminance range, CoveredThe first driving means drives the diaphragm blades in response to a change in object illuminance.
[0016]
  In addition, the present inventionThe light quantity adjustment device ofAn imaging device, a diaphragm blade that blocks an optical path incident on the imaging device, a first drive device that drives the diaphragm blade to change a cross-sectional area of an opening formed by the diaphragm blade, and an optical path A neutral density filter that changes light transmittance; and a second driving unit that inserts and removes the neutral density filter into an optical path, and the neutral density filter removes a part of the opening as the subject illuminance increases. A first drive mode in which the second driving means drives the neutral density filter until the aperture is covered, and a position where the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture. A second driving mode in which the first driving means drives the diaphragm blades so that the cross-sectional area of the opening decreases as the illuminance of the subject increases.It is characterized by this.
[0017]
  Furthermore, the present inventionThe light quantity adjustment device ofthe aboveInThe neutral density filter has a constant transmittanceIt is characterized by this.
[0019]
  In addition, the present inventionThe light quantity adjusting device includes an imaging unit, a diaphragm blade that blocks an optical path incident on the imaging unit, and a first driving unit that drives the diaphragm blade to change a cross-sectional area of an opening formed by the diaphragm blade. And the transmittance isStep by stepA neutral density filter having n different regions and changing the transmittance of light passing through the optical path (n> 1), and a second driving means for taking the neutral density filter into and out of the optical path., CoveredWhen the object illuminance is in the first illuminance range, the second driving unit is configured to change the illuminance of the subject.In the range to the position where the nth region of the neutral density filter covers the opening except for a part of the opening,When the dark filter is put in and out of the optical path, and the subject illuminance is in the second illuminance range higher than the first illuminance range, CoveredThe first driving means drives the diaphragm blades in response to a change in object illuminance.
[0020]
The light quantity adjusting device of the present invention drives the diaphragm blade to change the cross-sectional area of the imaging means, the diaphragm blade that blocks the optical path incident on the imaging means, and the opening formed by the diaphragm blade. 1 driving means, a neutral density filter having n regions with different transmittances in stages, and changing the transmittance of light passing through the optical path (n> 1), and taking the neutral density filter into and out of the optical path And the second driving means until the nth region of the neutral density filter covers the opening except for a part of the opening as the illuminance of the subject increases. The first driving mode for driving the neutral density filter, and the aperture as the subject illuminance further increases from the position where the n th region of the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture. So that the cross-sectional area of the portion is reduced A second driving mode in which the drive means drives the diaphragm blades of those characterized by having a.
  Furthermore, the present inventionThe light quantity adjustment device ofthe aboveThe nth region of the neutral density filter is a region having the lowest transmittance.
[0021]
  In addition, the present inventionThe light quantity adjustment device ofthe aboveThe n th region of the neutral density filterIn a position that covers the opening except for a part of the opening, the opening is only in the n-th region adjacent to the n-th region and the n-th region of the neutral density filter. CoveredIt is characterized by this.
  Furthermore, the light quantity adjusting device of the present invention is characterized in that n is 2.
[0022]
  In addition, the present inventionThe light quantity adjusting device is a circular shape that blocks the imaging means and the optical path incident on the imaging means.With openingA fixed diaphragm, a diaphragm blade that forms a polygonal opening in the optical path for blocking a part of the optical path, and a first diaphragm that drives the diaphragm blade to change the cross-sectional area of the opening formed by the diaphragm blade 1 driving means, a neutral density filter for changing the transmittance of light passing through the optical path, and a second driving means for inserting the neutral density filter into the optical path from the retracted position., CoveredWhen the object illuminance is in the first illuminance range, the second driving unit is configured to change the illuminance of the subject.In the range to the position where the neutral density filter covers the opening except for a part of the opening,When the dark filter is put in and out of the optical path, and the subject illuminance is in the second illuminance range higher than the first illuminance range, CoveredThe first driving means drives the diaphragm blades in response to a change in object illuminance.
[0023]
Further, the light amount adjusting device of the present invention includes an imaging means, a fixed aperture having a circular opening that blocks an optical path incident on the imaging means, and a polygonal opening in the optical path for blocking a part of the optical path. A first blade that drives the diaphragm blade to change a cross-sectional area of the opening formed by the diaphragm blade, a neutral density filter that changes a transmittance of light passing through the optical path, A second driving means for inserting the neutral density filter into the optical path from the retracted position, and as the subject illuminance increases, the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture. The first driving mode in which the second driving unit drives the neutral density filter, and the subject illuminance further increases from the position where the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture. The cross-sectional area of the opening is small Is characterized in that the such that the first driving means; and a second driving mode for driving the diaphragm blades.
  Furthermore, the present inventionThe light quantity adjustment device ofthe aboveThe light-reducing filter is inserted in substantially the same direction as the direction connecting the center of the optical path and the apex of the polygonal opening formed by the diaphragm blade.
[0024]
  Furthermore, the present inventionThe light quantity adjustment device ofthe aboveIn the aboveA neutral density filter or an nth region of the neutral density filter covers the aperture except for a portion of the aperture.The position isIn the opening not covered by the neutral density filter or the n th region of the neutral density filterThis is a position where the image degradation due to the diffraction phenomenon is maximized.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the structural member shown previously in the prior art example.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a light amount adjusting apparatus according to the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the main components of the light amount adjusting device according to the first embodiment. FIG. 3 is a partial front view of the light amount adjusting apparatus according to the first embodiment. FIG. 4 is a graph showing a change in the MTF value with respect to the light amount F number of the light amount adjusting apparatus according to the first embodiment.
[0027]
In FIG. 1, the imaging optical system lens includes a front lens group 121, a zoom lens group 122, a correction lens group 123, and a focus lens 124. When the zoom lens group 122 moves back and forth along the optical axis 100, a zooming operation is performed, and when the focus lens 124 moves back and forth, a focus adjustment operation is performed.
[0028]
On the optical axis 100, diaphragm blades 106 and 107 controlled by a diaphragm driving unit 105 serving as a first driving unit are arranged. Further, in front of the diaphragm blades 106 and 107, an ND filter 104 that is a neutral density filter that is put in and out of the optical path by the ND filter driving unit 103 that is the second driving means is disposed. The ND filter 104 and the diaphragm blades 106 and 107 are controlled independently of each other.
[0029]
The positions of the aperture blades 106 and 107 are detected by the aperture detector 132 and input to the light quantity controller 110 as an aperture position signal. The position of the ND filter 104 is detected by the ND filter detection unit 131 and input to the light quantity control unit 110 as an ND filter position signal.
[0030]
The subject image that has passed through the imaging optical system is formed on the image sensor 109. A signal from the image sensor 109 is converted into a standard television signal by the video signal processing circuit 108 and output to an external recording unit, a television monitor, or the like (not shown).
[0031]
A luminance signal of the subject is input from the video signal processing circuit 108 to the light amount control unit 110. The light amount control unit 110 refers to the outputs of the aperture detection unit 132 and the ND filter detection unit 131 so that the amount of light incident on the image sensor 109 is constant, and to the aperture drive unit 105 and the ND filter drive unit 103. Output a control signal.
[0032]
In FIG. 2, a rotor 3 is press-fitted and fixed to a meter 2 constituting a diaphragm driving unit attached to a base 1, and diaphragm blades 106 and 107 are attached to both ends of the rotor 3.
[0033]
When electric power is supplied to the meter 2 from the outside, the rotor 3 rotates, and the diaphragm blades 106 move downward and the diaphragm blades 107 move upward along the guide pins provided on the base 1. Further, when the rotor 3 rotates in the opposite direction, the diaphragm blades 106 move upward and the diaphragm blades 107 move downward along the guide pins provided on the base 1. As a result, by adjusting the power supplied to the meter 2, the cross-sectional area of the optical path around the optical axis 100 changes, so that the amount of light incident on the image sensor 109 can be adjusted. A hall element (not shown) is attached inside the meter 2. The Hall element can detect the position of the diaphragm blades 106 and 107 by detecting a change in magnetic force due to the rotation of the magnet of the meter 2, and constitutes a diaphragm detection unit 132 that is a first detection unit.
[0034]
On the other hand, the ND filter 104 is bonded and fixed to the ND drive blade 6. An arm 5 is press-fitted and fixed to the meter 4 fixed to the lens barrel, and an ND driving blade 6 is attached to the tip of the arm 5 so that the ND driving blade 6 and the ND filter 104 move up and down in accordance with the rotation of the arm 5. Moving.
[0035]
When electric power is supplied to the meter 4 from the outside, the arm 5 rotates and the ND drive blade 6 moves upward along a guide pin (not shown). Further, when the arm 5 rotates in the opposite direction, the ND drive blade 6 moves downward along a guide pin (not shown). As a result, by adjusting the electric power supplied to the meter 4, the ND filter 104 can be gradually inserted into the optical path from the retracted position or pulled out from the optical path to the retracted position. Since the ND filter 104 has a transmittance of, for example, about 10% to 30%, the amount of light incident on the image sensor 109 can be continuously adjusted. A hall element (not shown) is attached inside the meter 4. This Hall element can detect the position of the ND filter 104 by detecting a change in magnetic force due to the rotation of the magnet of the meter 4, and constitutes an ND filter detection unit 131 which is a second detection means.
[0036]
The operation of the light amount adjusting apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the optical axis 100 is in a direction perpendicular to the paper surface. Here, in order to simplify the description, the operation of the light amount adjustment device only when the illuminance of the subject increases little by little will be described.
[0037]
First, when the illuminance of the subject is low, as shown in FIG. 3A, the ND filter 104 is retracted from the optical path, and the aperture blades 106 and 107 are fully opened so as not to block the optical path. When the illuminance of the subject starts to increase, the diaphragm drive unit 105 first drives the diaphragm blades 106 and 107, and the cross-sectional area of the optical path decreases. When the diaphragm blades 106 and 107 reach the position shown in FIG. 3B, the diaphragm driver 105 stops driving the diaphragm blades 106 and 107. The stop position of the diaphragm blades 106 and 107 will be described later.
[0038]
Further, when the illuminance of the subject increases, the ND filter driving unit 103 inserts the ND filter 104 into the optical path as shown in FIG. Then, the ND filter 104 stops at a position where the ND filter 104 covers the optical path except for a part of the optical path, that is, a position shown in FIG. During this time, the diaphragm blades 106 and 107 are stopped. The stop position of the ND filter 104 will also be described later. In the state as shown in FIG. 3D, a small aperture region 115 is formed between the ND filter and the aperture blade 106, and the resolution is slightly degraded by the diffraction phenomenon, but the small aperture region 115 occupies the entire cross-sectional area of the optical path. Since the ratio is low, resolution degradation can be suppressed.
[0039]
When the illuminance of the subject further increases, the aperture driving unit 105 drives the aperture blades 106 and 107 to further reduce the cross-sectional area of the optical path as shown in FIGS.
[0040]
As for the light amount adjusting device of the present invention, the curve 11 showing the relationship between the light amount F number and the MTF value is obtained as shown in FIG. Here, the relationship between the light quantity F number and the MTF value can be obtained by experiment or numerical calculation. For example, a test chart in which a black and white pattern is written at a predetermined pitch may be taken while changing the illuminance. Alternatively, the spread of the point object image may be obtained in consideration of diffraction, and the MTF value may be calculated numerically for the shape of the aperture formed by the aperture blades 106 and 107 and the ND filter 104.
[0041]
FIG. 4 also shows states corresponding to (a) to (f) of FIG. In the state of FIG. 3 (d), a small aperture region 115 is formed, and the resolution deteriorates due to the diffraction phenomenon. For this reason, the MTF value is also lower than in the states (b) and (c). However, since the ratio of the small aperture region 115 occupying the entire cross-sectional area of the optical path is low, it is possible to suppress degradation in resolution and maintain an MTF value that exceeds the allowable limit.
[0042]
When the illuminance of the subject further increases, the diaphragm blades 106 and 107 are driven while the ND filter is stopped to reduce the cross-sectional area of the optical path as shown in FIG. In the state (e), since the stopped ND filter 104 covers the entire surface of the optical path, the small aperture region 115 disappears. Moreover, since the state (e) is narrower than the state (b), the MTF value can be improved over that of (b). When the diaphragm blades are further narrowed, the aperture itself formed by the diaphragm blades becomes small as shown in (f), so that the MTF value decreases due to the diffraction phenomenon.
[0043]
As described above, the amount of light incident on the image sensor 109 can be kept constant with respect to increase / decrease in subject illuminance while reducing resolution degradation due to diffraction.
[0044]
Here, when attention is paid to the change 12 of the curve 11 from (d) to (e), it can be seen that the MTF value increases relatively gently. Since the ND filter 104 is stopped in the state (d), the change of the light quantity F number from (d) to (e) moves the diaphragm blades 106 and 107 to reduce the cross-sectional area of the optical path. by. Accordingly, the sensitivity of the movement amount of the diaphragm blades 106 and 107 with respect to the light quantity F number is the same as the section (a) to (b) or the section (e) to (f).
[0045]
As described above, the light amount adjustment device according to the present invention stops the ND filter 104 at a position that covers the optical path except for a part of the optical path as the subject illuminance increases, and the illuminance of the subject further increases. Since the diaphragm blades 106 and 107 are driven while the ND filter 104 is stopped to keep the amount of light incident on the image sensor 109 constant, the ND filter 104 and the The diaphragm blades 106 and 107 do not react sensitively. Further, since the change 12 of the MTF value is comparatively gentle, the autofocus operation can be performed without any trouble.
[0046]
Next, stop positions of the aperture blades 106 and 107 will be described.
When only the diaphragm blades 106 and 107 are stopped from the state shown in FIG. 4A to the state shown in FIG. 4F without the ND filter 104, the change in the MTF value with respect to the light quantity F number is as follows. Become. When the diaphragm driving unit 105 drives the diaphragm blades 106 and 107 to reduce the cross-sectional area, the MTF value increases from (a) to (b). When further narrowing down, the MTF value takes a peak as in the state of (e), and thereafter decreases as in (f). In consideration of such characteristics, the stop positions of the aperture blades 106 and 107 are preferably close to the position (e) at which the MTF value peaks. In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the diaphragm blades 106 and 107 are stopped at the position (b) slightly returned to the open side from the position (e). For this reason, even if the small aperture region 115 is formed in the state of (d), resolution degradation can be reduced by the diffraction phenomenon.
[0047]
In order to stop the diaphragm blades 106 and 107 at this desired position, a change in the MTF value with respect to the light quantity F number without the ND filter 104 is obtained in advance by experiment or numerical calculation, and the position where the MTF value reaches a peak is obtained. The output of the aperture detector 132 in the vicinity, specifically, the output voltage of the Hall element built in the meter 2 is stored in the light quantity controller 110 as the first reference value. Then, the light quantity control unit 110 compares the output of the aperture detection unit 132 with the stored first reference value, and when both match, the aperture blades 106 and 107 may be stopped.
[0048]
As described above, the light quantity adjusting device according to the present invention stops the diaphragm blades 106 and 107 according to the output of the diaphragm detection unit 132 that detects the positions of the diaphragm blades 106 and 107. Degradation of resolution due to diffraction phenomenon when inserted can be reduced.
[0049]
By the way, the change of the MTF value with respect to the light quantity F number also changes depending on the zoom magnification and the focal length. Therefore, for a combination of n zoom magnifications and focal lengths, a change in the MTF value with respect to the light amount F number without the ND filter 104 is obtained in advance by experiment or numerical calculation, and the position where the MTF value reaches a peak. The output of the aperture detector 132 in the vicinity of, specifically, the output voltage of the Hall element built in the meter 2 is stored in the light quantity controller 110 as n first reference values.
[0050]
Next, the output of the ND filter detection unit 131, specifically, the output voltage of the Hall element built in the meter 4, and the output of the aperture detection unit 132, specifically, the output voltage of the Hall element built in the meter 2 Seeking a relationship. What is important is the relative position of the ND filter 104 with respect to the diaphragm blade 106, and therefore the output of the ND filter detection unit 131 in a state where the ND filter 104 covers the opening except for a part of the opening, and the aperture detection unit 132. Only the difference between the output and the output is stored in the light quantity control unit 110 as the second reference value. Then, the light quantity control unit 110 selects the first reference value that is optimal for the zoom magnification and the focal length, and when the output of the aperture detection unit 132 matches the selected first reference value, the aperture blade 106. 107 are stopped. Further, when inserting the ND filter 104 into the optical path, the light quantity control unit 110 determines that the difference between the output of the aperture detection unit 132 and the output of the ND filter detection unit 131 matches the second reference value. The filter 104 is stopped. By controlling the aperture blades 106 and 107 and the ND filter 104 in this manner, resolution degradation due to the diffraction phenomenon can always be kept to a minimum even when the zoom magnification and focal length change.
[0051]
As described above, the light amount adjustment device according to the present invention stops the ND filter 104 at a position where the output of the aperture detection unit 132 and the output of the ND filter detection unit 131 have a predetermined relationship, so that the zoom magnification and the focal length are Even if the change occurs, resolution degradation due to the diffraction phenomenon when the ND filter 104 is inserted can be reduced.
[0052]
Next, the stop position of the ND filter 104 will be described.
FIG. 5 shows the operation of the light amount adjusting device when the ND filter 104 is stopped at a position different from that in FIG. FIGS. 5A to 5C are exactly the same as FIGS. 3A to 3C, but the stop position of the ND filter 104 shown in FIG. Although it is a position covering the optical path except for the portion, the area covered by the ND filter 104 is smaller than the stop position of FIG.
[0053]
When the curve 13 indicating the relationship between the light quantity F number and the MTF value at this time is obtained, it is as shown in FIG. FIG. 6 also describes states corresponding to (a) to (f) of FIG. In the state of FIG. 5D, the small aperture region 115 is formed, but since the diffraction phenomenon is not remarkable, the amount of resolution degradation is small. However, even if the stop blades 106 and 107 are driven while the ND filter is stopped, and the cross-sectional area of the optical path is reduced as shown in FIG. 5E, the small stop region 115 remains. At this time, since the ratio of the small aperture region 115 occupying the entire cross-sectional area of the optical path becomes high, the resolution is extremely deteriorated, and the MTF value falls below the allowable limit as shown in FIG.
[0054]
As is clear from the results of FIG. 6, the position where the ND filter 104 stops is a position where the ND filter 104 covers the optical path except for a part of the optical path, and the area covered by the ND filter 104 is equal to or larger than a predetermined amount. It is a position. That is, unless the stop position of the ND filter 104 is optimized, the resolution is deteriorated due to the diffraction phenomenon.
[0055]
  The optimum stop position of the ND filter 104 is as follows. That is, in the conventional techniques shown in FIGS. 13 and 14, the vicinity of the position (d) where the MTF value is worst is optimal. The area covered by the ND filter 104 is smaller than this position.ND filter 104 stops at positionAs shown in FIGS. 5 and 6, the resolution deteriorates due to the diffraction phenomenon. Conversely, the area covered by the ND filter 104 from this positionButbigND filter 104 stops at the positionThis is because the problem of sensitivity, which is a problem of the prior art, cannot be solved.
[0056]
As described above, the light amount adjusting device according to the present invention stops the ND filter 104 at a position where the image degradation due to the diffraction phenomenon is maximized, so that the resolution degradation due to the diffraction phenomenon when the aperture blades 106 and 107 are stopped. Can be prevented.
[0057]
In the first embodiment, only the case where the illuminance of the subject increases has been described. However, even when the illuminance of the subject decreases, the light amount adjustment device operates in the same manner according to the illuminance of the subject, and The amount of incident light can be kept constant. Therefore, in the light amount adjusting device of the present invention, when the illuminance of the subject is low and the illuminance is low (corresponding to FIGS. 3A to 3B), the illuminance of the subject is reduced by driving only the aperture springs 106 and 107. In the case of medium illuminance higher than illuminance (corresponding to FIGS. 3B to 3D), by driving only the ND filter 104, the illuminance of the subject is higher than medium illuminance (FIG. 3D). (Corresponding to (f)), by driving only the aperture blades 106 and 107, the amount of light incident on the image sensor 109 is kept constant.
[0058]
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a front view showing the structure of the light amount adjusting device in the second embodiment. In the second embodiment, the description of the same part as the description of the first embodiment is omitted.
[0059]
The diaphragm blade 106 is provided with a first light shielding plate 21, and the ND driving blade 6 is provided with a second light shielding plate 23. A photo sensor 22 is provided between the first light shielding plate 21 and the second light shielding plate 23, and the photo sensor 22 is fixed to the base 1 (not shown). The first light shielding plate 21 and the second light shielding plate 23 are inserted between the light emitting portion and the light receiving portion of the photosensor 22 and configured to shield light reaching the light receiving portion. That is, the first light shielding plate 21, the second light shielding plate 23, and the photo sensor 22 constitute a relative position detection unit that detects the relative positions of the diaphragm blade 106 and the ND filter 104.
[0060]
The operation of this light amount adjusting device will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the optical axis 100 is in a direction perpendicular to the paper surface. Here, in order to simplify the description, the operation of the light amount adjustment device only when the illuminance of the subject increases little by little will be described. When the illuminance of the subject is low, as shown in FIG. 7A, the ND filter 104 is retracted from the optical path, and the aperture blades 106 and 107 are fully opened so as not to block the optical path.
[0061]
When the illuminance of the subject starts to increase, the diaphragm drive unit 105 first drives the diaphragm blades 106 and 107, and the cross-sectional area of the optical path decreases. At this time, the first light-shielding plate 21 is inserted between the light-emitting portion and the light-receiving portion of the photosensor 22, but shields light reaching the light-receiving portion by approximately half.
[0062]
After the stop blades 106 and 107 stop, the ND filter driving unit 103 inserts the ND filter 104 into the optical path. Then, the ND filter driving unit 103 stops the ND filter 104 at a position where the ND filter 104 covers the optical path except for a part of the optical path, that is, a position shown in FIG. The second light shielding plate 23 is inserted between the light emitting unit and the light receiving unit of the photosensor 22 and completely blocks light reaching the light receiving unit.
[0063]
Therefore, when inserting the ND filter 104 into the optical path, the light quantity control unit 110 stops the ND filter 104 when the output of the photosensor 22 becomes a predetermined value or less. By stopping the ND filter 104 in this way, the relative position between the diaphragm blade 106 and the ND filter 104 can be kept constant, and resolution degradation due to diffraction phenomenon can always be kept to a minimum. Note that the stop position of the ND filter 104 is the optimum stop position described in the first embodiment. Since the output of the photosensor 22 when the ND filter 104 is at the optimum stop position is an output when the light emitted from the light emitting portion of the photosensor 22 is completely blocked, it can be obtained by a simple experiment.
[0064]
In the second embodiment, only the case where the illuminance of the subject increases has been described. However, even when the illuminance of the subject decreases, the light amount adjustment device operates in the same manner according to the illuminance of the subject, and The amount of incident light can be kept constant. For example, when the illuminance of the subject changes from the state (d) of FIG. 4 to the state (c), the light amount control unit 110 drives the ND filter 104 by the ND filter driving unit 103. Furthermore, when the illuminance of the subject changes from the state shown in FIG. 4C to the state shown in FIG. 4B, the light amount control unit 110 stops the ND filter 104 when the output of the photosensor 22 exceeds a certain value. Let That is, when the ND filter 104 is not inserted in the optical path, the second light shielding plate 23 is not inserted between the light emitting unit and the light receiving unit of the photosensor 22 and does not block the light reaching the light receiving unit. This is because the output of the photosensor 22 becomes a certain value or more.
[0065]
As described above, the light amount adjusting device according to the present invention detects the relative position of the diaphragm blade 106 and the ND filter 104 and stops the ND filter 104, so that deterioration in resolution due to a diffraction phenomenon can be reduced.
[0066]
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a perspective view of the main components of the light amount adjusting apparatus according to the third embodiment. FIG. 9 is a partial front view of the light amount adjusting device according to the third embodiment. Also in Embodiment 3, the description of the same part as that of Embodiment 1 is omitted.
[0067]
In order to prevent the resolution from deteriorating with respect to a subject with higher brightness, the transmittance of the ND filter 104 needs to be lowered. However, as the transmittance of the ND filter 104 is lowered, resolution degradation due to diffraction at the position of FIG. For this reason, when the transmittance of the ND filter 104 is lowered, the MTF value falls below the allowable limit.
[0068]
Therefore, in the third embodiment shown in FIG. 8, the ND filter 104 is divided into a first region 31 and a second region 32 having different transmittances. The transmittance of the first region 31 is preferably 20 to 40%, and the transmittance of the second region 32 is preferably about 5 to 15% lower than that of the first region 31.
[0069]
The operation of the light amount adjusting apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. In FIG. 9, the optical axis 100 is in a direction perpendicular to the paper surface. Here, in order to simplify the description, the operation of the light amount adjustment device only when the illuminance of the subject increases little by little will be described. When the illuminance of the subject is low, as shown in FIG. 9A, the ND filter 104 is retracted from the optical path, and the aperture blades 106 and 107 are fully opened so as not to block the optical path.
[0070]
When the illuminance of the subject starts to increase, the diaphragm drive unit 105 first drives the diaphragm blades 106 and 107, and the cross-sectional area of the optical path decreases. After the diaphragm blades 106 and 107 reach the position shown in FIG. 9B, the ND filter drive unit 103 inserts the ND filter 104 into the optical path as shown in FIG. 9C. At this time, a small aperture region 33 is generated between the aperture blade 106 and the first region 31 of the ND filter 104. For this reason, although the resolution slightly deteriorates in FIG. 9C, the ratio of the small aperture region 33 occupying the entire cross-sectional area of the optical path is low and the transmittance of the first region 31 is relatively large. Degradation of resolution can be extremely reduced.
[0071]
When the ND filter 104 is further inserted into the optical path, the first region 31 and the second region 32 of the ND filter 104 cover the entire opening, and the ND filter 104 is stopped at the position shown in FIG. . At this time, a small aperture region 34 is generated between the aperture blade 106 and the second region 32 of the ND filter 104. For this reason, although the resolution slightly deteriorates in FIG. 9D, the ratio of the small aperture region 34 occupying the entire cross-sectional area of the optical path is low, the transmittance of the second region 32, and the first region 31. Since the difference from the transmittance is small, resolution degradation can be extremely reduced.
[0072]
When the illuminance of the subject further increases, the aperture driving unit 105 drives the aperture blades 106 and 107 to further reduce the cross-sectional area of the optical path as shown in FIGS. 9 (e) and 9 (f).
[0073]
Next, changes in the amount of movement of the ND filter 104 and the light quantity F number will be described. In FIG. 9 (c), since there is a small aperture region 33, the section in which the ND filter 104 is moved from the state of FIG. 9 (c) to the state of FIG. 9 (d) is the same as FIG. It seems to be the same state as the movement section from d) to FIG. 13 (e). However, while the transmittance of the ND filter 104 is constant in the conventional technique, in the state of FIG. 9C, the second region 32 having a transmittance lower than that of the first region 31 is an optical path. Will be inserted inside. For this reason, the amount of change in the light quantity F number with respect to the amount of movement of the ND filter 104 is not much different from the other sections in the section from FIG. 9C to FIG. 9D. Therefore, the ND filter 104 and the aperture blades 106 and 107 do not react sensitively to a slight change in subject illuminance. Also, autofocus operation can be performed without any problem.
[0074]
On the other hand, when the ND filter 104 is further inserted into the optical path from the state of FIG. If the ND filter 104 is further inserted from the state of FIG. 9D, the area of the first region 31 of the ND filter 104 is reduced and the area of the second region 32 is increased. It will be in the same state as the movement area from FIG.13 (d) to FIG.13 (e).
[0075]
That is, when the ND filter 104 is divided into n regions having different transmittances (n = 2 in the third embodiment), the n-th region covers the optical path except for a part of the optical path, The ND filter 104 stops. When the illuminance of the subject further increases, the light quantity control unit 110 stops the ND filter 104 in the state of FIG. 9D and drives the diaphragm blades 106 and 107 so that the optical path as shown in FIGS. 9E and 9F. The cross-sectional area of is further reduced. Here, when the ND filter 104 is inserted into the optical path, the ND filter 104 is inserted in order from the first area according to the illuminance of the subject, and finally the nth area is inserted. Further, the transmittance of the first region is the highest, and the transmittance of the nth region is the lowest.
[0076]
The stop position of the ND filter 104 in FIG. 9 (d) is a position where the ND filter 104 covers the optical path except for a part of the optical path, as in the first embodiment. This is a position where the area to be covered is a predetermined amount or more. The optimum stop position of the ND filter 104 is the vicinity of the position (d) where the MTF value is worst in the conventional technique shown in FIGS. 13 and 14, that is, the position where the image degradation due to the diffraction phenomenon is maximized. . This position is a position obtained in advance by experiment or numerical calculation.
[0077]
As described above, the light amount adjustment device according to the present invention divides the ND filter 104 into n regions having different transmittances, and the n-th region of the ND filter 104 is opened as the subject illuminance increases. It stops at the position which covers an opening part except for a part. When the illuminance of the subject further increases, the light amount adjusting device drives the diaphragm blades 106 and 107 while the ND filter 104 is stopped to keep the light amount incident on the image sensor 109 constant. Therefore, the light amount adjusting device does not react sensitively to the slight change in the illuminance of the subject, and the ND filter 104 and the aperture blades 106 and 107 do not react sensitively, and can perform the autofocus operation without any trouble.
[0078]
In addition, since the light amount adjusting device according to the present invention has the lowest transmittance in the nth region as compared with other regions, it is possible to capture an image with no resolution degradation due to diffraction even in a high-luminance subject. Become.
[0079]
In the third embodiment, one region of the ND filter 104 is provided with two regions having different transmittances. However, a plurality of ordinary ND filters are attached to the ND driving blades 6 so as to have different transmittances. An area may be provided. Further, the number of regions having different transmittances may be n (n> 2). In addition, you may provide the area | region from which the transmittance | permeability differs in one ND filter by printing, vapor deposition, etc.
[0080]
In the third embodiment, only the case where the illuminance of the subject increases has been described. However, even when the illuminance of the subject decreases, the light amount adjustment device operates in the same manner according to the illuminance of the subject, and The amount of incident light can be kept constant. Therefore, in the light amount adjusting device of the present invention, when the illuminance of the subject is low and the illuminance is low (corresponding to FIGS. 9A to 9B), the illuminance of the subject is reduced by driving only the aperture springs 106 and 107. In the case of medium illuminance higher than illuminance (corresponding to FIGS. 9B to 9D), by driving only the ND filter 104, the illuminance of the subject is higher than medium illuminance (FIG. 9D). (Corresponding to (f)), by driving only the aperture blades 106 and 107, the amount of light incident on the image sensor 109 is kept constant.
[0081]
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a front view showing the structure of the light amount adjusting device in the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the description of the same part as the description of the third embodiment is omitted.
[0082]
The diaphragm blade 106 is provided with the first light shielding plate 21, and the ND filter 104 is provided with the second light shielding plate 35 at the boundary position between the first region 31 and the second region 32. A photo sensor 23 is provided between the first light shielding plate 21 and the second light shielding plate 35, and the photo sensor 22 is fixed to the base 1 (not shown). The first light shielding plate 21 and the second light shielding plate 35 are inserted between the light emitting portion and the light receiving portion of the photosensor 22 and configured to shield light reaching the light receiving portion. That is, the first light shielding plate 21, the second light shielding plate 35, and the photosensor 22 detect the relative position between the boundary position of the first region 31 and the second region 32 of the ND filter 104 and the diaphragm blade 106. The relative position detecting means is configured.
[0083]
The operation of this light quantity adjusting device will be described with reference to FIG. In FIG. 10, the optical axis 100 is in a direction perpendicular to the paper surface. Here, in order to simplify the description, the operation of the light amount adjustment device only when the illuminance of the subject increases little by little will be described. When the illuminance of the subject is low, as shown in FIG. 10A, the ND filter 104 is retracted from the optical path, and the aperture blades 106 and 107 are fully opened so as not to block the optical path.
[0084]
When the illuminance of the subject starts to increase, the diaphragm drive unit 105 first drives the diaphragm blades 106 and 107, and the cross-sectional area of the optical path decreases. At this time, the first light-shielding plate 21 is inserted between the light-emitting portion and the light-receiving portion of the photosensor 22, but shields light reaching the light-receiving portion by approximately half.
[0085]
After the stop blades 106 and 107 stop, the ND filter driving unit 103 inserts the ND filter 104 into the optical path. Then, the ND filter driving unit 103 stops the ND filter at a position where the second region 32 of the ND filter 104 covers the optical path excluding a part of the optical path, that is, a position shown in FIG. The second light shielding plate 23 is inserted between the light emitting unit and the light receiving unit of the photosensor 22 and completely blocks light reaching the light receiving unit.
[0086]
Therefore, when the ND filter 104 is inserted into the optical path, the light amount control unit 110 stops the ND filter 104 when the output of the photosensor 22 becomes a predetermined value or less. By stopping the ND filter 104 in this way, the boundary position between the first region 31 and the second region 32 of the ND filter 104 and the relative position between the diaphragm blades 106 can be kept constant, and the diffraction phenomenon is always performed. The resolution degradation due to can be kept to a minimum. Note that the stop position of the ND filter 104 is the optimum stop position described in the first embodiment. Since the output of the photosensor 22 when the ND filter 104 is at the optimum stop position is an output when the light emitted from the light emitting portion of the photosensor 22 is completely blocked, it can be obtained by a simple experiment.
[0087]
In the fourth embodiment, only the case where the illuminance of the subject increases has been described. However, even when the illuminance of the subject decreases, the light amount adjustment device operates in the same manner according to the illuminance of the subject, and The amount of incident light can be kept constant. For example, when the illuminance of the subject changes from the state (d) of FIG. 4 to the state (c), the light amount control unit 110 drives the ND filter 104 by the ND filter driving unit 103. Furthermore, when the illuminance of the subject changes from the state shown in FIG. 4C to the state shown in FIG. 4B, the light amount control unit 110 stops the ND filter 104 when the output of the photosensor 22 exceeds a certain value. Let me. That is, when the ND filter 104 is not inserted in the optical path, the second light shielding plate 23 is not inserted between the light emitting unit and the light receiving unit of the photosensor 22 and does not block the light reaching the light receiving unit. This is because the output of the photosensor 22 becomes a certain value or more.
[0088]
As described above, the light amount adjusting apparatus according to the present invention detects the relative position between the boundary of the other area adjacent to the nth area of the ND filter 104 and the diaphragm blades 106 and 107, and the ND filter 104. Therefore, resolution degradation due to diffraction phenomenon can be reduced.
[0089]
(Embodiment 5)
FIG. 11 is a front view of the main components of the light amount adjusting apparatus according to the fifth embodiment. Also in the fifth embodiment, the description of the same part as the description of the first embodiment is omitted.
[0090]
In the first to fourth embodiments, the light amount adjusting device drives the two diaphragm blades 106 and 107 to keep the light amount incident on the image sensor 109 constant. However, in order to improve the blur of the photographed image, it is desirable that the aperture shape is circular. Therefore, in the fifth embodiment, unlike the first embodiment, the light amount adjusting device uses the diaphragm blades 52, 53, and 54 instead of the diaphragm blades 106 and 107. FIG. 11 shows a light amount adjusting device that meets such a demand. Here, the term “bokeh” refers to the degree of blur at a portion out of focus.
[0091]
The base 60 is provided with a circular fixed stop 51 centered on the optical axis 100. The three diaphragm blades 52, 53, and 54 are driven by a meter 62 through a ring 64 and an arm 63, and are configured to block the optical path while maintaining a generally hexagonal shape. The meter 62, the arm 63, and the ring 64 constitute an aperture driving unit 105.
[0092]
The operation of this light amount adjusting device will be described with reference to FIG. Here, in order to simplify the description, only the case where the illuminance of the subject gradually increases will be described. When the illuminance of the subject is low, as shown in FIG. 11A, the ND filter 104 is retracted from the optical path, and the aperture blades 52, 53, and 54 are fully opened so as not to block the optical path. At this time, since the light beam passing through the optical path is blocked by the circular fixed stop 51, a good blur is obtained.
[0093]
When the illuminance of the subject starts to increase, first, the ND filter driving unit 103 inserts the ND filter 104 into the circular opening of the fixed diaphragm 51 as shown in FIG. At this time, the ND filter 104 is inserted in a direction substantially parallel to a straight line connecting the optical axis 100 and the apex 61 of the hexagonal opening formed by the diaphragm blades 52, 53, and 54. Then, as shown in FIG. 11C, the ND filter 104 stops at a position where the ND filter 104 covers the circular opening except for a part of the circular opening of the fixed diaphragm 51. 11 (a) to 11 (c), although the ND filter 104 is inserted, there is an effect of the circular opening of the fixed diaphragm 51, so that a good blur is obtained.
[0094]
When the illuminance of the subject is further increased, the diaphragm driving unit 105 drives the diaphragm blades 52, 53, and 54 with the ND filter 104 fixed, and has a generally hexagonal shape as shown in FIGS. 11 (d) and 11 (e). The cross-sectional area of the optical path is reduced while maintaining
[0095]
In FIG. 11C during the above operation, a small stop area 55 is formed between the fixed stop 51 and the ND filter 104, but the ratio of the small stop area 33 to the entire cross-sectional area of the optical path is extremely small. For this reason, the degradation of resolution can be extremely reduced.
[0096]
If the ND filter 104 is further inserted into the circular opening of the fixed aperture 51 from the state of FIG. 11C and operated so that the entire surface of the circular opening is covered with the ND filter 104, That is, there arises a problem that the operations of the ND filter 104 and the diaphragm blades 52, 53, and 54 become unstable.
[0097]
However, in the fifth embodiment, the light quantity adjusting device drives the diaphragm blades 52, 53, and 54 while the ND filter 104 is fixed at the position shown in FIG. 11C, thereby reducing the cross-sectional area of the optical path. Therefore, the operations of the ND filter 104 and the diaphragm blades 52, 53, and 54 are stabilized, and the autofocus operation is not hindered.
[0098]
The stop position of the ND filter 104 in FIG. 11 (c) is a position where the ND filter 104 covers the circular opening except for a part of the circular opening, as in the first embodiment. This is a position where the area covered by the ND filter 104 is a predetermined amount or more. The optimum stop position of the ND filter 104 is the vicinity of the position (d) where the MTF value is worst in the conventional technique shown in FIGS. 13 and 14, that is, the position where the image degradation due to the diffraction phenomenon is maximized. . This position is a position obtained in advance by experiment or numerical calculation.
[0099]
Further, when the light amount adjusting device drives the diaphragm blades 52, 53, and 54 to reduce the cross-sectional area of the opening, the small diaphragm region 55 includes the apex 61. Therefore, a parallel slit-like region cannot be formed between the ND filter 104 and the diaphragm blades 52, 53, and 54 while the state is reduced from the state shown in FIGS. This is because the ND filter 104 is inserted in a direction substantially parallel to a straight line connecting the optical axis 100 and the apex 61 of the hexagonal opening formed by the diaphragm blades 52, 53, and 54. For example, when the insertion direction of the ND filter 104 is a direction perpendicular to the directions of FIGS. 11A to 11C, a slit-like region is formed between the diaphragm blade 54 and the ND filter 104, and the resolution is significantly deteriorated. .
[0100]
As described above, the light amount adjusting apparatus according to the present invention stops the ND filter 104 at a position where the ND filter 104 covers the circular opening except for a part of the circular opening of the fixed diaphragm 51, so that the subject The ND filter 104 and the diaphragm blades 106 and 107 do not react sensitively to a slight change in illuminance. In addition, the light amount adjusting device can perform the autofocus operation without any trouble. In addition, it is possible to use a good blur obtained by using the circular fixed stop 51 for a wider subject illuminance range.
[0101]
In addition, the light amount adjusting device according to the present invention includes the ND filter 104 in a direction substantially parallel to a straight line connecting the optical axis 100 and the apex 61 of the hexagonal opening formed by the diaphragm blades 52, 53, and 54. Therefore, a slit-like region is not formed and good resolution can be maintained.
[0102]
In the fifth embodiment, only the case where the illuminance of the subject increases has been described. However, even when the illuminance of the subject decreases, the light amount adjustment device operates in the same manner according to the illuminance of the subject, and The amount of incident light can be kept constant. Therefore, in the light amount adjusting device of the present invention, when the illuminance of the subject is low and low illuminance (corresponding to FIGS. 11A to 11C), the illuminance of the subject is higher than the low illuminance by driving only the ND filter 104. In the case of high illuminance (corresponding to FIGS. 11C to 11E), the amount of light incident on the image sensor 109 is kept constant by driving only the aperture blades 52, 53, and 54.
[0103]
In the first to fifth embodiments, the case where the ND filter is used as the neutral density filter for changing the light transmittance has been described. However, the present invention is not limited to the case where the ND filter is used, and is optically Alternatively, any other one can be used as long as it has a function of attenuating light by electrical action.
[0104]
【The invention's effect】
As described above, according to the light amount adjusting device of the present invention, when the amount of light incident on the imaging unit is kept constant, the ND filter and the diaphragm blades operate stably while reducing resolution degradation due to diffraction. In addition, there is an effect that the autofocus operation is not hindered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a light amount adjusting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of main components of a light amount adjusting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partial front view of the light amount adjusting device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a characteristic of an MTF value with respect to a light amount F number of a light amount adjusting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial front view of a light amount adjustment device for explaining resolution degradation due to diffraction.
FIG. 6 is a diagram illustrating a characteristic of an MTF value with respect to a light amount F number for explaining resolution degradation due to diffraction.
FIG. 7 is a front view of main components of the light amount adjustment device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view of main components of a light amount adjusting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partial front view of the light amount adjusting device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a front view of main components of a light amount adjusting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a front view of main components of a light amount adjusting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a conventional light amount adjustment device.
FIG. 13 is a partial front view of a conventional light amount adjustment device.
FIG. 14 is a diagram illustrating characteristics of an MTF value with respect to a light amount F number of a light amount adjusting device of a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 ... Base
2 ... Meter
3 ... Rotor
4 ... Meter
5 ... Arm
6 ... ND drive blade
21... First light shielding plate
22 ... Photo sensor
23 ........ 2nd shading plate
31... First area
32 ... 2nd area
33, 34 ... Small aperture area
35 ... the second shading plate
51 .. Fixed aperture
52, 53, 54 ... diaphragm blades
55 ... Small aperture area
60: Base
61 .. Vertex of polygon
62 ... Meter
63 ... Arm
64 ... Ring
100: Optical axis
103... ND filter driving unit
104 ... ND filter
105... Aperture drive unit
106, 107 ... aperture blade
108... Video signal processing circuit
109... Image sensor
110... Light amount control unit
115... Small aperture area
121 ・ ・ ・ ・ ・ Front lens group
122 ... Zoom lens group
123 ... Correction lens
124 ... Focus lens
131... ND filter detection unit
132... Aperture detector

Claims (12)

撮像手段と、
前記撮像手段へ入射する光路を遮る絞り羽根と、
前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために、前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、
光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと、
前記減光フィルタを光路に出し入れする第２の駆動手段とを有し、
被写体照度が第１の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第２の駆動手段は、前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置までの範囲において、前記減光フィルタを光路に出し入れし
被写体照度が前記第１の照度範囲より高い第２の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第１の駆動手段は、前記絞り羽根を駆動する光量調整装置。Imaging means;
A diaphragm blade that blocks an optical path incident on the imaging means;
First driving means for driving the diaphragm blades in order to change the cross-sectional area of the opening formed by the diaphragm blades;
A neutral density filter that changes the transmittance of light passing through the optical path;
Second driving means for taking the light-reducing filter into and out of the optical path ;
When the illuminance of the subject is in the first illuminance range, the second drive means moves to a position where the neutral density filter covers the opening except for a part of the opening according to a change in the illuminance of the subject . In the range, the neutral density filter is taken in and out of the optical path.
If the object illuminance is higher second illuminance range than the first illuminance range, according to the change of the Utsushitai illuminance, said first driving means, the optical amount adjusting device you drive the diaphragm blades. 撮像手段と、
前記撮像手段へ入射する光路を遮る絞り羽根と、
前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために、前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、
光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと、
前記減光フィルタを光路に出し入れする第２の駆動手段とを有し、
被写体照度が高くなるに従い、前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆うまで前記第２の駆動手段が前記減光フィルタを駆動する第１の駆動モードと、
前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置からさらに前記被写体照度が高くなるに従い、前記開口部の断面積が小さくなるように前記第１の駆動手段が前記絞り羽根を駆動する第２の駆動モードと、を有する光量調整装置。 Imaging means;
A diaphragm blade that blocks an optical path incident on the imaging means;
First driving means for driving the diaphragm blades in order to change the cross-sectional area of the opening formed by the diaphragm blades;
A neutral density filter that changes the transmittance of light passing through the optical path;
Second driving means for taking the light-reducing filter into and out of the optical path;
A first drive mode in which the second driving means drives the neutral density filter until the illuminance of the subject increases and the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture;
The first drive means reduces the aperture of the aperture so that the cross-sectional area of the aperture decreases as the subject illuminance further increases from the position where the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture. And a second driving mode for driving the blades . 前記減光フィルタは、透過率が一定であることを特徴とする請求項１記載の光量調整装置。 The neutral density filter, the light quantity adjusting device according to claim 1, wherein the transmittance is characterized by a constant. 撮像手段と、
前記撮像手段へ入射する光路を遮る絞り羽根と、
前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために、前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、
透過率が段階的に異なるｎ個の領域を有し、光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと（ｎ＞１）、
前記減光フィルタを光路に出し入れする第２の駆動手段とを有し、
被写体照度が第１の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第２の駆動手段は、前記減光フィルタのｎ番目の領域が前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置までの範囲において、前記減光フィルタを光路に出し入れし、
被写体照度が前記第１の照度範囲より高い第２の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第１の駆動手段は、前記絞り羽根を駆動する光量調整装置。 Imaging means;
A diaphragm blade that blocks an optical path incident on the imaging means;
First driving means for driving the diaphragm blades in order to change the cross-sectional area of the opening formed by the diaphragm blades;
A neutral density filter having n regions with different transmittances in stages and changing the transmittance of light passing through the optical path (n>1);
Second driving means for taking the light-reducing filter into and out of the optical path ;
When the illuminance of the subject is in the first illuminance range, the second driving means is configured such that the nth region of the neutral density filter except for a part of the opening is the opening. In the range up to the position that covers
If the object illuminance is higher second illuminance range than the first illuminance range, according to the change of the Utsushitai illuminance, said first driving means, the optical amount adjusting device you drive the diaphragm blades. 撮像手段と、  Imaging means;
前記撮像手段へ入射する光路を遮る絞り羽根と、  A diaphragm blade that blocks an optical path incident on the imaging means;
前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために、前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、  First driving means for driving the diaphragm blades in order to change the cross-sectional area of the opening formed by the diaphragm blades;
透過率が段階的に異なるｎ個の領域を有し、光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと（ｎ＞１）、  A neutral density filter having n regions with different transmittances in stages and changing the transmittance of light passing through the optical path (n> 1);
前記減光フィルタを光路に出し入れする第２の駆動手段とを有し、  Second driving means for taking the light-reducing filter into and out of the optical path;
被写体照度が高くなるに従い、前記減光フィルタのｎ番目の領域が前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆うまで前記第２の駆動手段が前記減光フィルタを駆動する第１の駆動モードと、  As the subject illuminance increases, the second driving means drives the neutral density filter until the nth region of the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture. Mode,
前記減光フィルタのｎ番目の領域が前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置からさらに前記被写体照度が高くなるに従い、前記開口部の断面積が小さくなるように前記第１の駆動手段が前記絞り羽根を駆動する第２の駆動モードと、を有する光量調整装置。  As the illuminance of the subject further increases from the position where the nth region of the neutral density filter covers the opening except for a part of the opening, the first area is reduced so that the cross-sectional area of the opening decreases. And a second driving mode in which the driving means drives the diaphragm blades. 前記減光フィルタのｎ番目の領域は、透過率が最も低い領域であることを特徴とする請求項５記載の光量調整装置。  6. The light amount adjusting device according to claim 5, wherein the nth region of the neutral density filter is a region having the lowest transmittance. 前記減光フィルタのｎ番目の領域が前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置において、前記開口部は、前記減光フィルタのｎ番目の領域と前記ｎ番目の領域と隣り合ったｎ−１番目の領域にのみ覆われていることを特徴とする請求項５又は６に記載の光量調整装置。In the position where the nth region of the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture, the aperture is adjacent to the nth region and the nth region of the neutral density filter. The light quantity adjusting device according to claim 5 or 6, wherein only the n-1th region is covered . 前記ｎは２であることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の光量調整装置。  The light quantity adjusting device according to claim 5, wherein n is two. 撮像手段と、
前記撮像手段へ入射する光路を遮る円形の開口部を有する固定絞りと、
光路の一部を遮るための、光路中に多角形の開口部を形成する絞り羽根と、
前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、
光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと、
前記減光フィルタを待避位置から光路中に挿入する第２の駆動手段とを有し、
被写体照度が第１の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第２の駆動手段は、前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置までの範囲において、前記減光フィルタを光路に出し入れし、
被写体照度が前記第１の照度範囲より高い第２の照度範囲にある場合、被写体照度の変化に応じて、前記第１の駆動手段は、前記絞り羽根を駆動する光量調整装置。 Imaging means;
A fixed stop having a circular opening that blocks an optical path incident on the imaging means;
A diaphragm blade that forms a polygonal opening in the optical path to block a part of the optical path;
First driving means for driving the diaphragm blade to change the cross-sectional area of the opening formed by the diaphragm blade;
A neutral density filter that changes the transmittance of light passing through the optical path;
A second driving means for inserting the neutral density filter from the retracted position into the optical path ;
When the illuminance of the subject is in the first illuminance range, the second drive means moves to a position where the neutral density filter covers the opening except for a part of the opening according to a change in the illuminance of the subject . In range, put the neutral density filter in and out of the optical path,
If the object illuminance is higher second illuminance range than the first illuminance range, according to the change of the Utsushitai illuminance, said first driving means, the optical amount adjusting device you drive the diaphragm blades. 撮像手段と、  Imaging means;
前記撮像手段へ入射する光路を遮る円形の開口部を有する固定絞りと、  A fixed stop having a circular opening that blocks an optical path incident on the imaging means;
光路の一部を遮るための、光路中に多角形の開口部を形成する絞り羽根と、  A diaphragm blade that forms a polygonal opening in the optical path to block a part of the optical path;
前記絞り羽根が形成する開口部の断面積を変えるために前記絞り羽根を駆動する第１の駆動手段と、  First driving means for driving the diaphragm blade to change the cross-sectional area of the opening formed by the diaphragm blade;
光路を通過する光の透過率を変える減光フィルタと、  A neutral density filter that changes the transmittance of light passing through the optical path;
前記減光フィルタを待避位置から光路中に挿入する第２の駆動手段とを有し、  A second driving means for inserting the neutral density filter from the retracted position into the optical path;
被写体照度が高くなるに従い、前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆うまで前記第２の駆動手段が前記減光フィルタを駆動する第１の駆動モードと、  A first drive mode in which the second driving means drives the neutral density filter until the illuminance of the subject increases and the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture;
前記減光フィルタが前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置からさらに前記被写体照度が高くなるに従い、前記開口部の断面積が小さくなるように前記第１の駆動手段が前記絞り羽根を駆動する第２の駆動モードと、を有する光量調整装置。  The first drive means reduces the aperture of the aperture so that the cross-sectional area of the aperture decreases as the subject illuminance further increases from the position where the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture. And a second driving mode for driving the blades. 光路の中心と前記絞り羽根が形成する多角形の開口部の頂点とを結ぶ方向とほぼ同じ方向に、前記減光フィルタを挿入することを特徴とする請求項９又は１０に記載の光量調整装置。 11. The light amount adjusting device according to claim 9 , wherein the neutral density filter is inserted in a direction substantially the same as a direction connecting a center of an optical path and a vertex of a polygonal opening formed by the diaphragm blade. . 前記減光フィルタ又は前記減光フィルタのｎ番目の領域が前記開口部の一部を除いて前記開口部を覆う位置は、前記減光フィルタ又は前記減光フィルタのｎ番目の領域によって覆われていない前記開口部における回折現象による画像劣化が最大となる位置であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の光量調整装置。 The position where the nth region of the neutral density filter or the neutral density filter covers the aperture except for a part of the aperture is covered by the neutral region of the neutral density filter or the neutral density filter. The light quantity adjusting device according to any one of claims 1 to 11 , wherein the light amount adjusting device is a position where image degradation due to a diffraction phenomenon is not maximized in the opening .
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