JP4289766B2 - 光量調整装置 - 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
【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
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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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、を有する光量調整装置。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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、を有する光量調整装置。 - 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。
- 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。
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