CN104603687A - 光量调整装置、摄像光学系统、以及摄像装置 - Google Patents

Abstract

降低在与被摄体的亮度匹配地切换光学滤光器时，幻像对摄影者造成的不协调感。具备光透射率分别不同的多个光学滤光器元件，多个光学滤光器元件中的反射光颜色实质上等同。

Description

光量调整装置、摄像光学系统、以及摄像装置

技术领域

本发明涉及光量调整装置及摄像光学系统、以及摄像装置。

背景技术

以往，数字照相机、视频照相机等摄像系统具备摄像元件和调节向该摄像元件入射的光量的机构。作为调节光量的机构，可以举出光圈装置。该光圈装置通过与被摄体的亮度匹配地驱动光圈叶片来调节开口径，调节向摄像元件入射的光量。此处，在被摄体的亮度大的情况下，需要减小开口径，但如果使开口径成为一定的大小以下，则由于振荡(hunting)现象或者光的衍射，有可能引起画质的劣化。近年来，摄像元件的高灵敏度化得到发展，针对进一步抑制光量的需求变高。

为此，使用了可见光波长(400～700nm)中的透射率大致均匀的减光滤光器、例如ND(Neutral Density，中性浓度)滤光器。具体而言，通过将ND滤光器配置于光圈叶片附近，能够在保持开口径的同时使向摄像元件入射的光量衰减。作为ND滤光器的例子，有在玻璃、塑料等中混入色素、染料而得到的滤光器、以及在基板上通过真空蒸镀法、溅射法等将无机薄膜层叠了多层的滤光器。考虑光学特性以及环境特性，一般，在摄像光学系统中使用了后者的ND滤光器。

另外，还开发了在摄像光学系统中设置多个ND滤光器，根据被摄体的亮度，切换在光路中插入的ND滤光器的技术(专利文献1)。进而，还开发了在1个ND滤光器中设置光透射率不同的区域，根据被摄体的亮度，切换在光路中插入的区域的技术(专利文献2)。

专利文献1：日本特开2001-222042号公报

专利文献2：日本特开2004-295015号公报

发明内容

但是，在摄像光学系统中使用减光滤光器的情况下，存在如下课题：易于发生幻像，特别在进行减光滤光器的切换的情况下，发生了的幻像对摄影者造成的不协调感大。

本发明的目的在于，在与被摄体的亮度匹配地切换光学滤光器时，降低幻像对摄影者造成的不协调感。

本申请发明人发现通过使各减光滤光器的反射光颜色实质上等同，使摄影者由于幻像受到的不协调感变小，从而完成本发明。

为了达成本发明的目的，本发明的一个实施方式的光量调整装置具备以下的结构。即，其特征在于，具备光透射率分别不同的多个光学滤光器元件，所述多个光学滤光器元件中的反射光颜色实质上等同。

在与被摄体的亮度匹配地切换光学滤光器时，能够降低幻像对摄影者造成的不协调感。

本发明的其他特征以及优点通过参照附图的以下的说明将更加明确。另外，在附图中，对相同或者同样的结构附加相同的参照编号。

附图说明

附图包含于说明书，构成其一部分，表示本发明的实施方式，与其记述一起用于说明本发明的原理。

图1是示出本发明的一个实施方式的摄像光学系统的图。

图2是示出本发明的一个实施方式的光量调整装置的图。

图3是示出在实验例中使用了的光学滤光器的反射谱的图表。

图4是示出人类的视觉灵敏度的图表。

图5A是将反射特性和人类的视觉灵敏度相乘而得到的图表。

图5B是将反射特性和人类的视觉灵敏度相乘而得到的图表。

图5C是将反射特性和人类的视觉灵敏度相乘而得到的图表。

图6是示出本发明的一个实施方式的光量调整装置的图。

图7是示出本发明的一个实施方式的光学滤光器的反射特性的图表。

图8是示出本发明的一个实施方式的摄像装置的图。

图9是用于制作本发明的一个实施方式的光学滤光器的掩模。

图10是本发明的一个实施方式的光学滤光器的剖面图。

图11是本发明的一个实施方式的光学滤光器的剖面图。

图12是本发明的一个实施方式的光学滤光器的俯视图。

图13是示出本发明的一个实施方式的光学滤光器的反射特性的图表。

(附图标记说明)

1、4～6：透镜；2a、2b：光圈叶片；3：光学滤光器；7：摄像元件；8：光量控制部；9：光量调整装置；10～13：光学滤光器；15：驱动部；20：摄像光学系统；30a～d：掩模；51：视频照相机主体；55：液晶监视器；56：取景器。

具体实施方式

以下，根据附图，说明本发明的实施方式。但是，本发明的范围不限于以下的实施方式。

[实施方式1]

图1示出本发明的一个实施方式的摄像光学系统20。摄像光学系统20具备透镜1、4～6、光量调整装置9、以及摄像元件7。入射光通过透镜1、4～6、以及光量调整装置9入射到摄像元件7。然后，在摄像元件7中，入射光被变换为表示图像的电信号。

光量调整装置9具备光透射率分别不同的多个光学滤光器元件。通过切换在光路中插入的光学滤光器元件，能够调整入射到摄像元件7的光量。

光学滤光器元件是指调整光的透射的部件。多个光学滤光器元件也可以保持于单一的基板，构成为1个光学滤光器。另外，多个光学滤光器元件也可以分别作为独立的部件构成。在本实施方式中，光量调整装置具备配置了1个以上的光学滤光器元件的光学滤光器。例如，光量调整装置9也可以具有多个光学滤光器，多个光学滤光器元件也可以分别配置于不同的光学滤光器。另外，光量调整装置也可以具有1个光学滤光器，多个光学滤光器元件也可以配置于1个光学滤光器。在本实施方式中，多个光学滤光器元件10a～10d分别配置于不同的光学滤光器10～13。

在本实施方式中，光量调整装置9具有4个光学滤光器元件10a～13a，但光量调整装置9具有的光学滤光器元件的数量不限于此，具有2个以上的光学滤光器元件即可。光学滤光器元件10a～13a具有相互不同的光学浓度(optical density)。即，光学滤光器元件10a～13a的光透射率分别不同。这样的光学滤光器元件可以是例如ND滤光器那样的减光滤光器。例如，光量调整装置9也可以具有光透射率分别不同的3个以上的ND滤光器元件。另外，多个光学滤光器元件、即光学滤光器元件10a～13a中的反射光颜色实质上等同。本申请发明中的反射光颜色实质上等同是指，例如，多个光学滤光器之间的反射光颜色如后述表2记载那样，在各种识别条件下被识别为相同系统的颜色并设为均等的区域的范围内且在记号笔(marking pen)的色差的范围内等同是优选的，进而，更优选的是在经时比较了的情况下在被认为大致相同的范围内等同，进而，更优选的是在考虑各种误差要素而被识别为是容许误差范围内的范围内等同，进而，更优选的是在测定中无法识别颜色的差异的不能识别范围内等同。

光量调整装置9还具备能够使各个光学滤光器元件放入取出光路、即配置到光路以及从光路去掉的驱动部15(移动单元)。在图1中，作为4个光学滤光器中的1个的光学滤光器3被插入于光路。光量调整装置9通过使用驱动部15变更在光路中配置的光学滤光器、即变更在光路中配置的光学滤光器元件，控制向摄像元件7入射的光量。能够考虑向摄像元件7入射的光量、以及光圈叶片2a、2b的口径等，决定在光路中配置的光学滤光器。

例如，摄像光学系统20也可以具有光量控制部8、或者与光量控制部8可通信地连接。该光量控制部8根据从摄像元件7得到了的光量信息、以及光圈叶片2a、2b的位置信息等，以使向摄像元件7入射的光量成为最佳的方式，决定在光路中配置的光学滤光器。光量调整装置9能够根据该决定，变更在光路中配置的光学滤光器。

光量调整装置9也可以还具有光圈叶片2a、2b。光圈叶片2a、2b形成摄像光学系统20中的光路的开口。能够考虑向摄像元件7入射的光量、以及光圈叶片2a、2b的口径等，配置光圈叶片2a、2b。例如，光量控制部8也可以取得光圈叶片2a、2b的位置信息。然后，光量控制部8也可以根据从摄像元件7得到了的光量信息、以及光圈叶片2a、2b的位置信息等，以得到最佳的开口的方式，驱动光圈叶片2a、2b。

以下，参照图2，更详细地说明光量调整装置9。在图2所示的光量调整装置9中，多个光学滤光器10～13能够分别独立地向光路进退。如图2所示，驱动部15能够在光路上与光路外之间切换光学滤光器10～13各自的位置。如上所述，光学滤光器10～13具有以覆盖开口的方式在光路中插入的光学滤光器元件(例如光学滤光器元件10a)。

参照图6，说明光量调整装置9的其他实施方式。在图6所示的光量调整装置9中，转塔状地配置了多个光学滤光器元件10a～13a。具体而言，在圆盘上圆形地配置了多个光学滤光器元件10a～13a。通过驱动部15使该圆盘旋转，期望的光学滤光器元件插入于光路。为了降低与光学滤光器元件的切换相伴的摄影者的不协调感，优选在该圆盘上，按照透射率的大小的顺序，排列各光学滤光器元件。

在本实施方式中，光量调整装置9具有的光学滤光器元件10a～13a的光透射率分别不同。另外，光学滤光器元件10a～13a的反射光颜色实质上等同。通过光量调整装置9具有这样的组合的光学滤光器元件10a～13a，即使切换光学滤光器元件，也能够降低由幻像对摄影者造成的不协调感。

更具体而言，发现了在光学滤光器元件10a～13a的反射光颜色实质上等同的情况下，在切换了光学滤光器元件时，幻像的颜色不易变化。因此，考虑为对摄影者造成的不协调感被降低。

关于在使用上述那样的组合的光学滤光器元件10a～13a的情况下即使切换滤光器的情况下幻像的颜色也不易变化的理由，本申请发明人如以下那样考虑。即，考虑为由于摄像元件附近的光的反射而发生幻像。例如，将光学滤光器元件以及透镜等透射了一次的光在摄像元件附近被反射，通过光学滤光器元件以及透镜等再次反射，入射到摄像元件的情形可以成为幻像的原因。特别，光学滤光器元件相比于透镜等，反射率更高，易于引起幻像，所以考虑为光学滤光器元件10a～13a的反射光颜色和幻像的颜色的关联变大。

因此，考虑为光学滤光器元件10a～13a的摄像元件侧的面上的反射光颜色对幻像的颜色特别造成影响。根据该观点，光学滤光器元件10a～13a的摄像元件侧的面上的反射光颜色优选实质上等同。不过，考虑为光学滤光器元件10a～13a的被摄体侧的面上的反射光颜色也对幻像的颜色造成影响。其原因为，在例如光学滤光器元件10a～13a的被摄体侧的面上反射并通过透镜1进一步反射了的光入射到摄像元件7也可以成为幻像的原因。根据该观点，光学滤光器元件10a～13a的被摄体侧的面上的反射光颜色也优选实质上等同。更优选，光学滤光器元件10a～13a的摄像元件侧的面上的反射光颜色实质上等同，并且光学滤光器元件10a～13a的被摄体侧的面上的反射光颜色实质上等同。

另外，在多个光学滤光器元件中透射率相互接近的2个光学滤光器元件中的反射光颜色优选实质上等同。此处，“具有相互接近的透射率的光学滤光器元件”是指，在按照透射率的大小的顺序排列了多个光学滤光器元件的情况下相互相邻的2个(1组)光学滤光器元件。在本实施方式中，关于光学滤光器元件10a～13a的透射率，设为存在光学滤光器元件10a>光学滤光器元件11a>光学滤光器元件12a>光学滤光器元件13a的关系。在该情况下，“具有相互接近的透射率的2个光学滤光器元件”表示光学滤光器元件10a和11a的组、光学滤光器元件11a和12a的组、以及光学滤光器元件12a和13a的组。关于这些光学滤光器元件的组中的至少1个，反射光颜色优选实质上等同。在该情况下，能够降低在具有相互接近的透射率的2个光学滤光器元件之间进行了切换时的、对摄影者造成的不协调感。关于上述光学滤光器元件的组中的全部，反射光颜色实质上等同是更优选的。

作为其他具体例，关于多个光学滤光器元件的全部，反射光颜色也优选实质上等同。

以下，说明“反射光颜色实质上等同”这样的用语。此处，反射光颜色是指，对光学滤光器元件表面照射了光时的光学滤光器元件的表面颜色。另外，人类能够在视觉上判断为等同的反射光颜色的情况也包含于上述“反射光颜色实质上等同”。在人类无法通过视觉区分反射光颜色的情况下，设为反射光颜色实质上等同或者相同而可同样看待，所以在该情况下也包含于上述“反射光颜色实质上等同”。另外，例如，作为光源，使用D₆₅，能够以入射角5度、反射角5度，观测反射光颜色。

另外，也可以在反射光颜色的色差是10以下的情况、更优选为5以下的情况、进一步优选为0.6以下的情况、特别优选为0.2以下的情况下，考虑为反射光颜色实质上等同。即，关于光学滤光器元件10a～13a，反射光颜色实质上等同并且反射光颜色的色差为10以下是优选的，更优选为5以下。更具体而言，关于光学滤光器元件10a～13a，摄像元件侧的面上的反射光颜色的色差优选为10以下、更优选为5以下。另外，透射率相互接近的2个光学滤光器元件之间的反射光颜色的色差优选为10以下、更优选为5以下。进而，所有光学滤光器元件之间的、反射光颜色的色差优选为10以下、更优选为5以下。通过满足这样的条件，能够降低切换了光学滤光器元件时的、对摄影者造成的不协调感。此处，关于色差，根据后述CIE2000色差式计算，作为光源，使用D₆₅，使用入射角5度、10度视场中的灵敏度。

更具体而言，所有光学滤光器元件之间的、摄像元件侧的面上的反射光颜色的色差优选为10以下，并且透射率相互接近的2个光学滤光器元件之间的、摄像元件侧的面上的反射光颜色的色差优选为5以下。通过这样的结构，即使在依次切换了透射率相互接近的光学滤光器的情况下，也能够降低对摄影者造成的不协调感。

此处，反射光颜色的色差是指，例如，在本实施例中是依照CIE2000色差式得到的色差。关于色差，虽然还能够使用式(1)所示的CIEL^*a^*b^*色差式来计算，但为了更正确地评价由人类视觉上感觉到的色差，优选使用进一步考虑了人类的视觉灵敏度的、式(2)的CIE2000色差式。基于CIE2000色差式的光学滤光器元件的反射光颜色的色差可以说是与基于人类的视觉的色差大致相同的程度的水准。

ΔE^* _ab＝[(ΔL^*)²+(Δa^*)²+(Δb^*)²]^1/2.·····(1)

ΔE^* _oo＝[(ΔL^*/(K_L·S_L))²+(ΔC^* _ab/(K_c·S_c))²+(ΔH^* _ab/(K_H·S_H))²+(R_T(ΔC^* _ab/(K_c·S_c))·(ΔH^* _ab/(K_H·S_H)))]^1/2······(2)

此处，

ΔL^*、ΔC^*、ΔH^*：L^*a^*b^*颜色系统(color system)中的与基准色的色差值

K_L、K_C、K_H：参数系数

S_L、S_C、S_H：权重值系数(weighting coefficient)

R_T：转动(rotation)函数

参数系数K_L、K_C、K_H分别表示明度系数、彩度系数、色调系数，是通过试验条件任意地设定的常数。

另外，分别通过式(3)～(5)提供权重值系数S_L、S_C、S_H。

S_L＝1+0.015(L^*-50)²/(20+(L^*-50)²)^1/2······(3)

$S_C=1+0.045{{\stackrel{\‾}{C}}^{*}}_{\mathrm{ab}}...\left(4\right)$

$S_L=1+0.015{{\stackrel{\‾}{C}}^{*}}_{\mathrm{ab}}\stackrel{\‾}{L^{*}}...\left(5\right)$

进而，通过式(6)表示转动系数R_T。

R_T＝-sin(2Δθ)R_C·····(6)

如以下那样，提供Δθ、R_C。

Δθ＝30exp{-[(h_ab-275)/25]²]

$R_C=2{[{\left({{\stackrel{\‾}{C}}^{*}}_{\mathrm{ab}}\right)}^7/\left({\left({{\stackrel{\‾}{C}}^{*}}_{\mathrm{ab}}\right)}^7\right)+{25}^7)]}^{1/2}$

其中，h：基准试样的度量(metric)色差

考虑为在摄像光学系统中发生的幻像的颜色还受到摄像元件的灵敏度的影响。但是，关于可见光，摄像元件的灵敏度比较接近人类的眼睛的灵敏度。因此，通过CIE2000色差式计算的反射光颜色的色差良好地表示切换了光学滤光器元件时的幻像的色泽(tint)变化。

但是，人类能够识别颜色的原因在于，具有与作为光的三原色的“红”“绿”“蓝”对应的感觉。另外，人类的眼睛针对“红”“绿”“蓝”的灵敏度分别不同。图4示出人类的眼睛针对“红”“绿”“蓝”的各个的灵敏度的图表。图表中的“xbar”“ybar”“zbar”分别是针对“红”“绿”“蓝”的灵敏度。关于具有规定的反射谱的光，根据对该反射谱乘以“xbar”“ybar”“zbar”的各个而得到的面积比，决定人类通过视觉识别的颜色。作为例子，图5A示出对在图3中表示为“基准”的反射谱乘以“xbar”而得到的图表，图5B示出乘以“ybar”而得到的图表，图5C示出乘以“zbar”而得到的图表。

人类通过视觉识别的颜色由在图5A～5C中用斜线表示的区域“X”“Y”“Z”的面积决定。即，在针对各光学滤光器元件的反射谱测定了的区域“X”“Y”“Z”的面积实质上等同的情况下，各光学滤光器元件中的反射光颜色实质上等同。因此，即使切换光学滤光器元件，幻像的色泽变化也变小，能够降低对摄影者造成的不协调感。此处，图4的图表相当于在CIE中规定了的等色函数(color matching function)，“X”“Y”“Z”的面积相当于三刺激值(tristimulus values)。另外，反射谱是指，针对每个波长表示光学滤光器元件的反射率的谱。此处，以入射角5度以及反射角5度的条件，测定反射谱。

如以上那样，如上述那样求出了的“X”“Y”“Z”的面积优选在多个光学滤光器元件之间实质上等同。具体而言，优选满足以下的式(7)～(9)。

ΔY≤25···(7)

{(“X”/“Y”)max/(“X”/“Y”)min}≤2···(8)

{(“Z”/“Y”)max/(“Z”/“Y”)min}≤5···(9)

在式(7)～(9)中，ΔY表示关于在光量调整装置中搭载的所有光学滤光器元件的、“Y”的最大值和“Y”的最小值之差。另外，(“X”/“Y”)max以及(“X”/“Y”)min分别表示关于在光量调整装置中搭载的所有光学滤光器元件的(“X”/“Y”)的最大值以及(“X”/“Y”)的最小值。进而，(“Z”/“Y”)max以及(“Z”/“Y”)min分别表示关于在光量调整装置中搭载的所有光学滤光器元件的(“Z”/“Y”)的最大值以及(“Z”/“Y”)的最小值。

另外，“X”“Y”“Z”的面积优选在光量调整装置中搭载的光学滤光器元件中的透射率相互接近的2个光学滤光器元件之间实质上等同。具体而言，优选以下的(10)～(12)式成立。

ΔY≤12.5···(10)

{(“X”/“Y”)max/(“X”/“Y”)min}≤1.5···(11)

{(“Z”/“Y”)max/(“Z”/“Y”)min}≤2.5···(12)

在式(10)～(12)中，ΔY表示关于2个光学滤光器元件的、更大的一方的“Y”和更小的一方的“Y”之差。另外，(“X”/“Y”)max以及(“X”/“Y”)min表示关于2个光学滤光器元件的、更大的一方的(“X”/“Y”)以及更小的一方的(“X”/“Y”)。进而，(“Z”/“Y”)max以及(“Z”/“Y”)min表示关于2个光学滤光器元件的、更大的一方的(“Z”/“Y”)以及更小的一方的(“Z”/“Y”)。

另外，在多个光学滤光器元件之间，反射率也优选实质上等同。考虑为光学滤光器元件的反射率的大小影响幻像的强度，所以在该情况下，在多个光学滤光器元件之间发生的幻像的强度几乎不变化。因此，即使切换光学滤光器元件，幻像的强度也几乎不变化，所以能够进一步降低对摄影者造成的不协调感。

进而，更优选在多个光学滤光器元件之间反射谱实质上等同。在多个光学滤光器元件之间反射谱实质上等同意味着，关于各种波长的光，在多个光学滤光器元件之间反射率实质上等同。因此，能够进一步降低在各种摄影条件下，对摄影者造成的不协调感。另外，如上所述，通过在多个光学滤光器元件之间使反射光颜色实质上等同、并且在多个光学滤光器元件之间使反射谱实质上等同，能够更有效地降低对摄影者造成的不协调感。例如，关于在光量调整装置中搭载的光学滤光器元件中极大反射率最大的元件和最小的元件，极大反射率的差优选为1.0％以下、更优选为0.5％以下。此处，极大反射率是指，在光波长400～700nm中反射率最高的波长中的反射率。

[实验例]

针对光学滤光器元件中的反射光颜色的色差对摄影者造成的影响进行了实验。具体而言，准备了4个光学滤光器。各个光学滤光器具备具有等同的光透射率的光学滤光器元件。在图3的“基准”中示出第1光学滤光器的反射谱。进而，分别在图3的“色差5”、“色差10”、以及“色差15”中，示出第2～第4光学滤光器的反射谱。关于第2、第3、以及第4光学滤光器的反射光颜色与通过CIE2000色差式计算的第1光学滤光器的反射光颜色的色差分别是5、10、以及15。在色差的计算中，作为光源，使用D₆₅，入射角成为5度、视场角成为10度视场的灵敏度，参数系数K_L、K_C、K_K全部成为1。另外，上述反射谱以及反射光颜色是针对光学滤光器的摄像元件侧的面进行测定而得到的。

此处，将第1光学滤光器、和第2～第4光学滤光器嵌入到相同的光量调整装置。即，该光量调整装置具有4个光学滤光器元件。将该光量调整装置嵌入到摄像光学系统。经由显示部向摄像者提示了该摄像光学系统具有的摄像元件摄像了的图像。然后，通过目视评价了在将在光路中插入的光学滤光器从第1光学滤光器分别变更为第2～第4光学滤光器时，是否察觉到幻像的颜色变化。表1示出结果。“色差5”表示从第1光学滤光器变更为第2光学滤光器的情况的结果、“色差10”表示从第1光学滤光器变更为第3光学滤光器的情况的结果、“色差15”表示从第1光学滤光器变更为第4光学滤光器的情况的结果。另外，在下述表1中示出了的“色差5”、“色差10”、“色差15”的光学滤光器在2度视场时分别是色差4.3、9.0、14.8。

[表1]

色差	5	10	15
				评价	◎	○	×

在表1中，◎表示完全没有不协调感而不知道切换了光学滤光器。○表示几乎没有不协调感而虽然注意到切换了光学滤光器但在色泽中没有大的差。×表示有不协调感而清楚地知道切换了光学滤光器时的色泽的变化。

如表1所示，在光学滤光器中的反射光颜色的色差是15以上的情况下，察觉到切换了光学滤光器时的幻像的颜色变化。另一方面，在色差是10以下的情况下，幻像的颜色变化并非对摄影者造成不协调感的程度。进而，在色差是5以下的情况下，摄影者识别不出幻像的颜色变化。

根据该实验，可知在多个光学滤光器之间摄像元件侧的面上的反射光颜色的色差是10以下、特别是5以下的情况下，摄影者的不协调感被降低。

通常，在具有相邻的透射率的光学滤光器之间切换光学滤光器。因此，通过使具有相邻的透射率的光学滤光器之间的摄像元件侧的反射光颜色的色差成为5以下，能够显著地减小对摄影者造成的不协调感。

另外，考虑在短期间内连续地切换光学滤光器、例如从第1滤光器切换到第2滤光器、进而从第2滤光器切换到第3滤光器。即使在这样的情况下，只要在所有光学滤光器之间反射光颜色的色差是10以下、并且在具有相邻的透射率的光学滤光器之间反射光颜色的色差是5以下，则摄影者无法识别出滤光器的切换，并且也几乎无法识别出色泽的变化。

即，如果连续地切换的至少3个光学滤光器的反射光颜色实质上等同，则不会对摄影者造成不协调感。例如，在其他实施方式中，如果按照透射率的大小的顺序连续地切换的至少3个光学滤光器的反射光颜色实质上等同，则在向光路放入取出的光学滤光器的个数从4个增加到5个、或者6个以上时，容许所有光学滤光器之间的稍微的色差。

表2是表示容许色差的分类的表(参照：新编色彩科学手册第2版、日本色彩学会编)。如表2所示，关于色差是5以下的2个颜色，在经时比较了的情况下，被识别为大致相同的颜色。切换光学滤光器前后的幻像的色泽被经时比较，上述实验结果与表2的记载一致。

[表2]

以下，说明本实施方式的具体的实施例。以下，说明作为多个光学滤光器元件，使用至少1个ND滤光器(ND滤光器元件)、和至少1个AR(Anti-Reflection，抗反射)滤光器来调整光量的情况。此处，ND滤光器中的反射光颜色和AR滤光器中的反射光颜色实质上等同。

AR滤光器的光学浓度是大致0(透射率是大致100％)。具体而言，AR滤光器的光透射率优选为90％以上、更优选为95％以上。在被摄体的亮度大而需要调整光量的情况下，在光路中插入ND滤光器。另一方面，在无需调整光量的情况下，从光路去除ND滤光器，但在该情况下，有在去除ND滤光器的前后发生焦点的偏移的可能性。光学滤光器元件的有无所致的焦点的偏移中，厚度大的滤光器的透明基板造成的影响大。因此，在去除ND滤光器的情况下，通过代替地插入具有同样的透明基板的AR滤光器，能够减小焦点的偏移。

AR滤光器是具有反射防止功能的滤光器，但在本实施例中，以使ND滤光器中的反射光颜色和AR滤光器中的反射光颜色实质上等同的方式，设计AR滤光器。因此，无需使AR滤光器的反射率极其低，关于例如对人类的色觉的影响大的450～650nm的波长，AR滤光器的平均反射率也可以是0.3％以上，也可以是0.5％以上。这样，能够降低在AR滤光器与ND滤光器之间进行了切换时的、摄影者的不协调感。

在本实施例的光量调整装置9中，作为多个光学滤光器元件，具备3个ND滤光器和1个AR滤光器。具体而言，光量调整装置9具有光学浓度是大致0的AR滤光器(称为ND_00)、和光学浓度分别是0.5、1.0、1.5的ND滤光器(分别称为ND_05、ND_10、ND_15)。此处，在将滤光器的透射率设为T时，通过OD＝Log(1/T)表示光学浓度(OD)，透射率越大，光学浓度越小。

通过在透明基板上将折射率不同的薄膜层叠多层，制作了光学滤光器元件ND_00。

近年来，以摄像光学系统的小型化以及轻量化为目的，作为透明基板，使用了塑料基板。作为塑料基板，可以使用各种材料，可以使用聚酯系、降冰片烯系、聚醚系、丙烯酸系、以及苯乙烯系树脂等。另外，作为塑料基板，还可以使用PES(聚醚砜)系、聚砜系、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate))系、PC(聚碳酸酯)系、以及聚酰亚胺系等。另外，也可以使用玻璃基板。在本实施例中，作为透明基板，使用了PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。

在使用塑料基板的情况下，如果考虑电介体层、光吸收层等的成膜所致的膜应力、热应力所致的变形、水分所致的分光变化等，则优选使用玻璃转移温度Tg高、弯曲弹性模量大、吸水性小的塑料基板。关于基板的厚度，最好在确保刚性的范围内尽可能薄，优选为20μm～200μm左右、更优选为25μm～100μm左右。在本实施例中，使用了厚度是50μm的基板。

例如，能够使用真空蒸镀法、溅射法、离子镀覆法、或者IAD法等，形成光学滤光器元件ND_00的透明基板上的薄膜。在本实施例中，使用真空蒸镀法而成膜。

能够依照以往已知的方法，制作光学滤光器元件ND_05、ND_10、以及ND_15。在本实施例中，通过利用真空蒸镀法在透明基板上层叠电介体膜和光吸收膜而制作。在3个ND滤光器之间，反射光颜色实质上等同。

此处，在能够降低切换了滤光器时的摄影者的不协调感的方面上，优选的是至少1个ND滤光器的反射光颜色、和AR滤光器(ND_00)的反射光颜色实质上等同。特别，摄像元件侧的面的反射光颜色优选实质上等同。通常，在AR滤光器与光学浓度最薄的ND滤光器(ND_05)之间进行切换。因此，AR滤光器的反射光颜色、和光学浓度最薄的ND滤光器(ND_05)的反射光颜色优选实质上等同。

在光量调整装置9具有图2所示的结构的情况下，AR滤光器既可以配置于3个ND滤光器之间，也可以配置于3个ND滤光器群的外侧。不论在哪一个情况下，都能够切换这些ND滤光器以及AR滤光器来调整光量。在光量调整装置具有图6所示的结构的情况下，为了降低切换滤光器时的摄影者的不协调感，优选与光学浓度最薄的ND滤光器(ND_05)相邻地配置AR滤光器。

在设计AR滤光器时，无需考虑滤光器的吸收特性，所以相比于ND滤光器，易于将反射率设计得低。但是，在本实施例中，与其他3个ND滤光器的反射谱匹配地，设计了AR滤光器。图7示出本实施例的光量调整装置9具备的光学滤光器元件的反射谱。

关于具有相邻的透射率的光学滤光器的色差，AR滤光器和ND_05的反射光颜色的色差是1.992，ND_05和ND_10的反射光颜色的色差是1.242，ND_10和ND_15的反射光颜色的色差是1.607。在4个光学滤光器元件之间最大的反射光颜色的色差是AR滤光器和ND_15的反射光颜色的色差，是1.998。在色差的计算中，使用CIE2000色差式，作为光源，使用了D₆₅，入射角为5度，作为条件使用了10度视场的灵敏度。

AR滤光器的光吸收性低，成为透射率[％]+反射率[％]≒100[％]。如图7所示，如果提高500～600nm中的AR滤光器的反射率，则该区域中的透射率减少。但是，AR滤光器的透射率非常高，所以即使在透射特性中有稍微的起伏，也几乎不对色彩平衡造成影响。

在本实施例中，AR滤光器是在透明基板上层叠折射率不同的薄膜而制作的，ND滤光器是在透明基板上层叠电介体膜和光吸收膜而制作的。这些光学滤光器元件的分光特性主要由薄膜之间的干涉、膜具有的吸收特性决定。即，对光学滤光器元件的分光特性造成影响的是作为薄膜的材料特性的折射率和消光系数、各层的膜厚、以及层数。在本实施例中，通过适宜调整这些要素，制作了具有期望的分光特性的光学滤光器元件。利用了薄膜的干涉的光学滤光器元件依赖于光的入射角而其分光特性变化，但在摄像光学系统中使用本发明的光量调整装置的情况下，入射角最多也是10°～15°左右，所以几乎无反射光颜色的变化。

[实施方式2]

以下，说明光量调整装置9的其他实施方式。在本实施方式中，多个光学滤光器元件保持于单一的基板，构成为1个光学滤光器。即，本实施方式的光量调整装置具有1个光学滤光器，光透射率相互不同的多个光学滤光器元件配置于1个光学滤光器。

图12示出本实施方式的光学滤光器的俯视图。图12的光学滤光器具有4个光学滤光器元件A～D。光学滤光器元件A是具有作为AR滤光器的功能的AR区域。另外，光学滤光器元件B～D是具有作为ND滤光器的功能的ND区域。光学滤光器元件A～D的结构与上述光学滤光器元件10a～13a相同。即，光学滤光器元件A～D中的反射光颜色实质上等同。另外，以使ND区域中的反射光颜色和AR区域中的反射光颜色实质上等同的方式，设计了光学滤光器。

AR区域既可以配置于3个ND区域之间，也可以配置于3个ND区域群的外侧。不过，为了高效地切换光学滤光器元件，优选如图12所示，将光学滤光器元件A、光学滤光器元件B、光学滤光器元件C、以及光学滤光器元件D按该顺序排列。

以下，说明本实施方式的具体的实施例。在该实施例中，光学滤光器元件A(AR区域、称为ND_00)的光学浓度是大致0，光学滤光器元件B～D(ND区域、分别称为ND_05、ND_10、ND_15)的光学浓度分别是0.5、1.0、1.5。

图13示出本实施例中的光学滤光器元件各自的反射谱。ND_00(A)和ND_05(B)的反射光颜色的色差是1.949。ND_05(B)和ND_10(C)的反射光颜色的色差是0.196。ND_10(C)和ND_15(D)的反射光颜色的色差是2.171。在4个区域之间最大的反射光颜色的色差是ND_05(B)和ND_15(D)的色差，是2.360。在色差的计算中，使用了CIE2000色差式，作为光源，使用了D₆₅，作为条件，使用了10度视场。

参照作为本实施例的光学滤光器的剖面图的图10，进一步说明本实施例的光学滤光器。本实施例的光学滤光器具有在基板上层叠了膜的构造。该基板具有第1至第n区域。另外，在基板的表面和背面中的至少某一个上，层叠了分别具有第1至第i光学浓度的第1至第i膜。此处，n是2以上的整数，i是1以上n以下的整数。

具体而言，图10所示的光学滤光器具有在PET基板G上层叠了第1～第4膜A’～D’的构造。第1～第4膜A’～D’的各个具有规定的光学浓度，具体而言具有第1～第4光学浓度。不过，也可以在光学滤光器上进一步层叠膜，例如在图10所示的光学滤光器上进一步层叠膜E’～F’。

PET基板G具有第1～第4区域。在PET基板G的第i区域中的、PET基板G的表面和背面中的至少某一个上，重叠了第1～第i膜。在图10的例子中，第1区域对应于光学滤光器元件A，层叠了第1膜A’。第2区域对应于光学滤光器元件B，层叠了第1膜A’以及第2膜B’。第3区域对应于光学滤光器元件C，层叠了第1膜A’～第3膜C’。第4区域对应于光学滤光器元件D，层叠了第1膜A’～第4膜D’。

使用图9、10，说明本实施例的光学滤光器的成膜方法。此处，图9示出成膜掩模，图10示出本实施例的光学滤光器的剖面图。

首先，在PET基板G上设置具有想要成膜的形状的开口的蒸镀掩模30a，使蒸镀掩模30a面朝下而安装到蒸镀伞。蒸镀伞以使膜厚、基板温度不会根据设置了的位置而变化的方式，在成膜时以规定的速度旋转。将蒸镀伞设置到蒸镀机，如果成为规定的温度·真空度，则对放入了蒸镀材料的坩埚进行加热，直至成为规定的膜厚，进行成膜。通过这样层叠多个层的薄膜，形成膜A’。

在本实施例中，光学滤光器元件A的光学浓度是大致0。因此，作为膜A’的材料，使用了几乎不吸收可见光的TiO₂和SiO₂。作为其他几乎不吸收可见光的材料，可以使用例如MgF₂、Al₂O₃、MgO、LaTiO₃、ZrO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅等。

在膜A’之后，从蒸镀机取出基板，将蒸镀掩模30a更换为蒸镀掩模30b，与膜A’同样地形成膜B’。膜B’是通过层叠多个层的作为电介体膜的SiO₂和作为光吸收膜的TiO_x而得到的。作为其他电介体膜材料，也可以使用例如MgF₂、Al₂O₃、SiO、MgO、LaTiO₃、ZrO₂等。另外，作为其他光吸收膜材料，可以使用Ti、Ni、Cr、NiCr、NiFe、Nb等的金属或者合金、或者其氧化物或者氮化物等。

在膜B’的形成结束之后，再次从蒸镀机取出基板，将蒸镀掩模30b更换为蒸镀掩模30c。然后，与膜B’同样地形成膜C’。

在膜C’的形成结束之后，再次从蒸镀机取出基板，将蒸镀掩模30c更换为蒸镀掩模30d。然后，与膜C’同样地形成膜D’。

在膜D’的形成结束之后，将蒸镀掩模30d再次更换为蒸镀掩模30a，形成作为反射防止膜的SiO₂(E’)。作为反射防止膜的材料，优选为折射率低的材料，另外MgF₂等适合。

在膜A’～E’的成膜结束之后，将基板翻过来，形成作为反射防止膜的F’。在F’中，使用了与A’同样的材料。

以上，说明了本实施方式的光学滤光器。不过，本实施方式的光学滤光器的构造不限于图10所示的构造，也可以例如如图11所示，在透明基板的两面设置具有光吸收特性的膜。另外，各光学滤光器元件、在本实施例中是ND_00、ND_05、ND_10、ND_15的各区域也可以独立地设置于光学滤光器上。即，本实施方式的光学滤光器具有光透射率分别不同的多个区域，多个区域中的反射光颜色实质上等同即可。

[实施方式3]

能够在摄像装置中使用具备上述光量调整装置9的摄像光学系统20。具备这样的摄像光学系统20的摄像装置能够降低与被摄体的亮度匹配地切换了光学滤光器时的、对摄影者造成的不协调感。作为能够设置摄像光学系统20的摄像装置的例子，可以举出视频照相机或者数字静态照相机等。

图8示出作为摄像装置的一个例子的视频照相机的概略结构。视频照相机主体51具有具备透镜1、光量调整装置9、以及摄像元件7的上述摄像光学系统20。未图示的照相机控制电路根据来自摄像元件7的光电变换信号，判别光量，根据其判别结果，切换光量调整装置9具有的滤光器，调节光量。在视频照相机主体51的侧面可开闭地设置了液晶监视器55。取景器56是用于观察通过摄像元件7摄像的被摄体像的取景器。

本发明不限于上述实施方式，能够不脱离本发明的精神以及范围而实现各种变更以及变形。因此，为了公开本发明的范围，附加以下的权利要求。

本申请以2012年8月31日提出的日本专利申请特愿2012-192229号为基础而主张优先权，在此援用其全部记载内容。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种光量调整装置，其特征在于，

具备光透射率分别不同的多个光学滤光器元件，所述多个光学滤光器元件中的反射光颜色实质上等同。

2.根据权利要求1所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件的摄像元件侧的面上的反射光颜色实质上等同。

3.根据权利要求1或者2所述的光量调整装置，其特征在于，

所述光量调整装置具备4个所述光学滤光器元件。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件的反射谱实质上等同。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件的摄像元件侧的面上的反射光颜色的色差是10以下。

6.根据权利要求5所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件的摄像元件侧的面上的反射光颜色的色差是5以下。

7.根据权利要求1至5中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

在所述多个光学滤光器元件中的光透射率相互接近的2个光学滤光器元件的摄像元件侧的面上的反射光颜色的色差是5以下。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件被单一的基板保持，构成为1个光学滤光器。

9.根据权利要求8所述的光量调整装置，其特征在于，

所述基板具有第1至第n区域，其中，n是2以上的整数，

在第i区域中的所述基板的表面和背面中的至少某一面上，层叠了具有第1至第i光学浓度的第1至第i膜，其中，1≤i≤n。

10.根据权利要求1至7中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件分别作为独立的部件构成。

11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

还具备将所述多个光学滤光器元件分别向光路放入取出的移动单元。

12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件包括至少1个ND滤光器和至少1个AR滤光器。

13.根据权利要求12所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件包括3个ND滤光器和1个AR滤光器。

14.一种光量调整装置，其特征在于，

具备光透射率分别不同的3个以上的ND滤光器元件，所述3个以上的ND滤光器元件的所有反射光颜色实质上等同。

15.一种摄像光学系统，其特征在于，

具备权利要求1至14中的任意一项所述的光量调整装置。

16.一种摄像装置，其特征在于，

具备权利要求15所述的摄像光学系统。

Claims (15)

1.一种光量调整装置，其特征在于，

具备光透射率分别不同的多个光学滤光器元件，所述多个光学滤光器元件中的反射光颜色实质上等同。

2.根据权利要求1所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件的摄像元件侧的面上的反射光颜色实质上等同。

3.根据权利要求1或者2所述的光量调整装置，其特征在于，

所述光量调整装置具备4个所述光学滤光器元件。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件的摄像元件侧的面上的反射光颜色的色差是10以下。

5.根据权利要求4所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件的摄像元件侧的面上的反射光颜色的色差是5以下。

6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

在所述多个光学滤光器元件中的光透射率相互接近的2个光学滤光器元件的摄像元件侧的面上的反射光颜色的色差是5以下。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件被单一的基板保持，构成为1个光学滤光器。

8.根据权利要求7所述的光量调整装置，其特征在于，

所述基板具有第1至第n区域，其中，n是2以上的整数，

在第i区域中的所述基板的表面和背面中的至少某一面上，层叠了具有第1至第i光学浓度的第1至第i膜，其中，1≤i≤n。

9.根据权利要求1至6中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件分别作为独立的部件构成。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

还具备将所述多个光学滤光器元件分别向光路放入取出的移动单元。

11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件包括至少1个ND滤光器和至少1个AR滤光器。

12.根据权利要求11所述的光量调整装置，其特征在于，

所述多个光学滤光器元件包括3个ND滤光器和1个AR滤光器。

13.一种光量调整装置，其特征在于，

具备光透射率分别不同的3个以上的ND滤光器元件，所述3个以上的ND滤光器元件的所有反射光颜色实质上等同。

14.一种摄像光学系统，其特征在于，

具备权利要求1至13中的任意一项所述的光量调整装置。

15.一种摄像装置，其特征在于，

具备权利要求14所述的摄像光学系统。