JP2005157197A - Light quantity controller, optical device and photographing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light quantity controller in which optical performance degradation by an influence of minute thickness components of a filter member is reduced and which performs successful light quantity control in the light quantity controller using the filter member which attenuates light quantity and whose transmittance of light is different depending on a place, and to provide an optical device (lens device) and a photographing device. <P>SOLUTION: In the light quantity controller which is provided with a diaphragm constituted of a plurality of diaphragm blades S11, S12 and the filter member P1 fixed to at least one of the plurality of diaphragm blades and whose transmittance of light used for attenuating the light quantity of light passing an opening is different depending on the place, and which changes area in an opening area of the opening by relative transfer of the plurality of diaphragm blades and controls the light quantity, it is constituted so that the filter member is arranged so as to cover a part of the opening area including an optical axis of the opening in an open state of a diaphragm. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影装置に好適な光量調整装置、光学装置(レンズ装置)および撮影装置に関し、特に画素ピッチの小さな撮像素子においても光学性能の劣化を抑制することが可能な技術に関するものである。   The present invention relates to a light amount adjustment device, an optical device (lens device), and a photographing device that are suitable for a photographing device such as a video camera or a digital still camera, and particularly suppresses deterioration of optical performance even in an image pickup device having a small pixel pitch. It relates to possible technologies.

ビデオカメラ等の撮影装置の撮影光学系には、複数枚の絞り羽根で形成する開口径を変化させて光量を調整する光量調整装置が使用されている。このような絞り装置では、開口径が小さくなりすぎると光の回折による光学性能劣化が問題となる。
そこで、明るい被写体条件でも開口径が小さくなり過ぎないようにするため、絞り羽根とND(Neutral Density)フィルターを併用した光量調整装置が提案され実用化されている。
例えば、特許文献1には、絞り羽根で形成される開口内に位置するようにNDフィルターが絞り羽根に貼付けられ、NDフィルターはそれぞれ均一な透過率に設定された複数の領域を有し、開口の外側から内側に向かって順に透過率が大きくなるよう設定した絞り装置が開示されている。
また、特許文献2には、開放から所定の開口面積までは機械的な絞り羽根を移動させ、一定の絞り値以下の小絞り制御は濃淡によって透過率が連続的に変化しているNDフィルターを透過率の高いフィルター部から順に開口に進入させる絞り装置が開示されている。
また、特許文献3には、複数の濃度領域を有するNDフィルターの透過率が与える光学性能への影響を説明し、対策を施した露出制御機構を有する撮像装置が開示されている。
In a photographing optical system of a photographing apparatus such as a video camera, a light amount adjusting device that adjusts a light amount by changing an aperture diameter formed by a plurality of diaphragm blades is used. In such a diaphragm device, if the aperture diameter becomes too small, optical performance deterioration due to light diffraction becomes a problem.
In view of this, in order to prevent the aperture diameter from becoming too small even under bright subject conditions, a light amount adjusting device using both a diaphragm blade and an ND (Neutral Density) filter has been proposed and put into practical use.
For example, in Patent Document 1, an ND filter is affixed to an aperture blade so as to be positioned within an aperture formed by aperture blades, and the ND filter has a plurality of regions each set to have a uniform transmittance. There is disclosed a diaphragm device in which the transmittance is set to increase in order from the outside to the inside.
Further, in Patent Document 2, an ND filter whose transmittance is continuously changed by shading is used to move a mechanical aperture blade from the open position to a predetermined aperture area, and small aperture control below a certain aperture value. A throttling device is disclosed in which a filter part having a high transmittance enters the opening in order.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 describes an influence on the optical performance given by the transmittance of an ND filter having a plurality of density regions, and discloses an imaging apparatus having an exposure control mechanism that takes measures.

これら従来のものにおいては、開放から小絞りに至るまでの中間絞り状態での光学性能劣化の主因は、絞り羽根により形成される開口部を覆うNDフィルター透過率の差に起因する回折の影響が支配的と考えられており、複数の濃度領域を有するNDフィルターの各領域の透過率や面積に着目した回折の影響への対策が採られるものであった。
さらに、NDフィルターを用いた従来例として、例えば特許文献4では、NDフィルターを2枚使用し、前記NDフィルター相互の反射で発生するゴーストを排除するために、互いのNDフィルターを平行にならないようにしたものが開示されている。
また、特許文献5では、NDフィルターは網点を多数形成してフィルターを作成するものが開示されている。
In these conventional ones, the main cause of the optical performance deterioration in the intermediate stop state from the open position to the small stop is the influence of diffraction due to the difference in the transmittance of the ND filter covering the opening formed by the stop blades. It is considered to be dominant, and measures are taken against the influence of diffraction focusing on the transmittance and area of each region of the ND filter having a plurality of density regions.
Furthermore, as a conventional example using an ND filter, for example, in Patent Document 4, two ND filters are used, and in order to eliminate ghosts generated by reflection between the ND filters, the ND filters are not parallel to each other. What has been disclosed is disclosed.
Patent Document 5 discloses an ND filter that forms a filter by forming a large number of halftone dots.

ところで、中間絞り状態での光学性能劣化の原因は、上記従来例が問題としているNDフィルター透過率差に起因する回折の影響だけでなく、NDフィルターの厚み成分に起因する透過波面位相差も大きく影響している。
このように、絞り開口部の一部を厚みのあるフィルターが覆うと、光学性能が劣化することは経験的に知られており、それらについては特許文献6、特許文献7、特許文献8等にに開示されている。しかしながら、そこではフィルターの厚み成分がどのように光学性能に影響するかについては解析されているが、それを光学系内に配置するときのより最適な対策については開示されていない。
By the way, the cause of the optical performance deterioration in the intermediate aperture state is not only the influence of diffraction due to the ND filter transmittance difference, which is a problem in the conventional example, but also the transmitted wavefront phase difference due to the thickness component of the ND filter. It has an influence.
As described above, it is empirically known that the optical performance deteriorates when a part of the aperture opening is covered with a thick filter, and these are described in Patent Document 6, Patent Document 7, Patent Document 8, and the like. Is disclosed. However, there is an analysis of how the thickness component of the filter affects the optical performance, but a more optimal measure for disposing it in the optical system is not disclosed.

これに対して、NDフィルターの厚みが光学性能に与える影響への回避策として、特許文献9では、透明な部分と透過率が連続的または段階的に変化する部分を有するNDフィルターを固定の円形絞り開口を全て覆う状態で可動させ、透過光量を調整する構成が提案されている。
特許第2592949号公報 特開昭52−117127号公報 特開2000−106649号公報 特開平5−281591号公報 特開2000−352736号公報 特開2003−121900号公報 特開2003−240919号公報 特開2003−241254号公報 特開平6−265971号公報
On the other hand, as a workaround for the influence of the thickness of the ND filter on the optical performance, in Patent Document 9, an ND filter having a transparent part and a part whose transmittance changes continuously or stepwise is fixed to a circular shape. A configuration has been proposed in which the diaphragm aperture is movable so as to cover the entire aperture, and the amount of transmitted light is adjusted.
Japanese Patent No. 2592949 Japanese Patent Laid-Open No. 52-117127 JP 2000-106649 A Japanese Patent Laid-Open No. 5-281591 JP 2000-352736 A JP 2003-121900 A JP 2003-240919 A JP 2003-241254 A JP-A-6-265971

しかしながら、上記特許文献9では、透明な部分と透過率が連続的または段階的に変化する部分を有するNDフィルターを用い、このNDフィルターによって固定の円形絞り開口を全て覆う状態で可動させて透過光量を調整するものであることから、このNDフィルターによってこの絞り開口の全てが覆われ、そのため透過率が低下するという問題を有している。   However, in the above-mentioned Patent Document 9, an ND filter having a transparent part and a part whose transmittance changes continuously or stepwise is used, and this ND filter is moved in a state of covering all the fixed circular aperture openings to transmit light quantity. Therefore, the ND filter covers all of the aperture, and thus has a problem that the transmittance is lowered.

そこで本発明は、光量を減衰させ光の透過率が場所によって異なるフィルター部材を用いる光量調整装置において、フィルター部材の微小な厚み成分の影響による光学性能劣化を低減し、良好な光量調整を行うことが可能となる光量調整装置、光学装置(レンズ装置)および撮影装置を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention reduces the optical performance deterioration due to the influence of the minute thickness component of the filter member and performs good light amount adjustment in the light amount adjusting device using the filter member that attenuates the light amount and has different light transmittance depending on the location. It is an object of the present invention to provide a light amount adjusting device, an optical device (lens device), and a photographing device that can perform the above.

本発明は、以下のように構成した光量調整装置、光学装置(レンズ装置)および撮影装置を提供するものである。
すなわち、本発明の光量調整装置は、開口を形成するための複数の絞り羽根で構成された絞りと、
前記複数の絞り羽根の少なくとも1つに固定され、前記開口を通過する光の光量を減衰するために用いられる光の透過率が場所によって異なるフィルター部材とを備え、前記複数の絞り羽根の相対的な移動によって前記開口の開口領域における面積を変化させて光量を調整する光量調整装置において、前記フィルター部材は、前記絞りの開放状態において前記開口の光軸を含む一部の開口領域を覆うように配置されていることを特徴としている。従来のものでは、前記フィルターが絞りの中に進入してくる際に、該フィルターの厚みによって、フィルターを通過する光とフィルターが無い部分を通過する光とで現象が異なる。そのため、像面上に形成される画質に影響が発生し、不具合が生じることとなる。これに対して、本発明の上記構成によれば、該フィルター部材が絞り開放時に撮影レンズの光軸を横断して覆うこととなり、レンズの主光線がフィルター側を通過するので、フィルターが無い側の影響が少なくなり、これにより画質劣化が少なくなる。具体的には該フィルター部材が絞り開放時に開口面積の51%以上を覆う設定にすることにより、フィルターが無い部分を通過する光の影響が少なくなり、結像性能の悪化を防ぐことが可能となる。また、解放から絞っていく場合は更に開口面積に対するフィルター部の面積が増加するので良好な状態になっていく。
また更に、該フィルター部材が絞り開放時に開口面積の51%以上95%以下を覆うことが望ましい。
また、前記フィルター部材は、フィルターの場所によって透過率が異なるような構成にすることで、単一濃度のフィルターのようなフィルターが無い部分を通過する光量と有る部分を通過する光量との差が大きく発生することを防止することができ、撮影した画面での光量ムラの発生をなくすことが可能となる。
更に、このような光量ムラの発生をなくすためには、フィルターの濃度が前記フィルターを挿入する方向に対して緩やかに変化することが望ましい。
また、本発明の光量調整装置は、前記フィルター部材を、多層膜によって形成された透過率が異なる複数の領域を有する構成を採ることができる。このようにフィルター部材を多層膜で作ることにより、フィルターで濃度変化を作る場合、濃度変化をある程度自由に制御でき、また濃度をつけるために必要なフィルターの厚さを薄くすることが可能となる。これにより、撮影光学系に挿入される前記フィルターが及ぼす影響が少なくなり、光学性能の劣化を少なくすることができる。また、前記多層膜は反射を低減させる層を有する構成とすることが望ましい。従来、撮影光学系内にフィルターのような平面板が存在すると、ゴーストやフレアーの原因となっていた。そこで前記フィルターを多層膜構成にすることにより反射防止膜を構成して、ゴーストやフレアーを低減することが可能になる。
さらに、微小な厚み成分の影響による光学性能劣化を低減するための適切な透過波面位相差とするため、前記多層膜に該透過波面位相差を{1±(1/5)}λ又は{2±(1/5)}λの範囲となるように設定するための層を構成することができる。
また、開口面積の51%以上を覆うフィルターの透過率が低いとレンズ全体の透過光量が減少し、TNoが暗くなり好ましくない。このため、前記フィルター部材の最も透過率が高い部分は、75%以上の透過率を有する構成とし、より望ましくは、90%以上とすることが望ましい。
更に、前記多層膜は反射を低減させる層を有する構成とすることが望ましい。
また、前記透過光量調整手段は、撮影画面に対し、上下方向に傾いている構成を採ることができる。通常のカメラ撮影時、特にビデオカメラのような動画撮影の場合、記録画像を再生して鑑賞するときはTVモニターなどで鑑賞する。このときカメラで撮影した上側がモニターの上側と一致する。このとき、前記フィルターで発生するゴーストに最も影響する光源は、太陽光やライトなどが多いが、それらはいずれも確率的に画面の上側に存在する場合が多い。そこで、前記フィルターを上下に傾けることにより撮影画面外に有効に飛ばすことが可能となる。左右に傾けて飛ばすことも可能だが、傾ける角度が大きくなり光学系の大型化を招き好ましくない。
また、前記フィルター自身が光軸に対して斜めに配置されていれば、前記透過光量調整手段の複数の絞り羽根は、光軸に対し垂直に配置していてもよい。
また、本発明においては、上記した本発明の光量調整装置を用いることにより、ゴーストやフレアーの発生が少なく、小型化を図ることが可能となる光学装置(レンズ装置)あるいは撮影装置を実現することが可能となる。
The present invention provides a light amount adjusting device, an optical device (lens device), and a photographing device configured as follows.
That is, the light amount adjusting device of the present invention includes an aperture configured by a plurality of aperture blades for forming an aperture,
A filter member fixed to at least one of the plurality of diaphragm blades and used for attenuating the amount of light passing through the aperture, the transmittance of which varies depending on the location. In the light amount adjusting device that adjusts the light amount by changing the area of the opening area of the opening by a simple movement, the filter member covers a part of the opening area including the optical axis of the opening in the open state of the diaphragm. It is characterized by being arranged. In the conventional one, when the filter enters the diaphragm, the phenomenon differs between light passing through the filter and light passing through a portion without the filter, depending on the thickness of the filter. For this reason, the image quality formed on the image plane is affected and a defect occurs. On the other hand, according to the above configuration of the present invention, the filter member covers the optical axis of the photographing lens when the diaphragm is opened, and the principal ray of the lens passes through the filter side. This reduces the image quality degradation. Specifically, by setting the filter member to cover 51% or more of the aperture area when the diaphragm is opened, the influence of light passing through a portion without the filter is reduced, and deterioration in imaging performance can be prevented. Become. Further, when narrowing from the release, the area of the filter portion with respect to the opening area further increases, so that the state becomes favorable.
Furthermore, it is desirable that the filter member covers 51% or more and 95% or less of the opening area when the aperture is opened.
Further, the filter member is configured such that the transmittance varies depending on the location of the filter, so that the difference between the amount of light passing through a portion without a filter such as a single concentration filter and the amount of light passing through a portion is different. It is possible to prevent the occurrence of a large amount, and it is possible to eliminate the occurrence of unevenness in the amount of light on the captured screen.
Furthermore, in order to eliminate such unevenness in the amount of light, it is desirable that the density of the filter changes gently with respect to the direction in which the filter is inserted.
Moreover, the light quantity adjustment apparatus of this invention can take the structure which has a several area | region in which the said filter member differs in the transmittance | permeability formed of the multilayer film. By making the filter member with a multilayer film in this way, when the density change is made with a filter, the density change can be controlled freely to some extent, and the thickness of the filter necessary for adding the density can be reduced. . Thereby, the influence which the said filter inserted in a photographic optical system exerts decreases, and deterioration of optical performance can be decreased. Moreover, it is desirable that the multilayer film has a layer that reduces reflection. Conventionally, the presence of a flat plate such as a filter in a photographing optical system has caused ghost and flare. Therefore, it is possible to reduce the ghost and flare by forming an antireflection film by forming the filter with a multilayer film structure.
Further, in order to obtain an appropriate transmitted wavefront phase difference for reducing optical performance deterioration due to the influence of a minute thickness component, the transmitted wavefront phase difference is set to {1 ± (1/5)} λ or {2 A layer for setting to be in the range of ± (1/5)} λ can be formed.
Further, if the transmittance of the filter covering 51% or more of the opening area is low, the transmitted light amount of the entire lens is reduced, and TNo becomes dark, which is not preferable. For this reason, the part with the highest transmittance of the filter member has a transmittance of 75% or more, and more desirably 90% or more.
Furthermore, it is desirable that the multilayer film has a layer that reduces reflection.
Further, the transmitted light amount adjusting means can be configured to be inclined in the vertical direction with respect to the photographing screen. When shooting with a normal camera, especially when shooting a moving picture such as a video camera, the recorded image is viewed on a TV monitor or the like when viewed. At this time, the upper side photographed by the camera coincides with the upper side of the monitor. At this time, the light source that most affects the ghost generated by the filter is mostly sunlight or light, but all of them are probabilistically present on the upper side of the screen. Therefore, it is possible to effectively fly out of the shooting screen by tilting the filter up and down. Although it is possible to fly by tilting left and right, it is not preferable because the tilting angle increases and the size of the optical system increases.
Further, if the filter itself is disposed obliquely with respect to the optical axis, the plurality of diaphragm blades of the transmitted light amount adjusting means may be disposed perpendicular to the optical axis.
Further, in the present invention, by using the light amount adjusting device of the present invention described above, an optical device (lens device) or a photographing device that can be reduced in size with less generation of ghosts and flares can be realized. Is possible.

本発明によれば、光量を減衰させ光の透過率が場所によって異なるフィルター部材を用いる光量調整装置において、フィルター部材の微小な厚み成分の影響による光学性能劣化を低減し、良好な光量調整を行うことが可能となる光量調整装置を実現することができる。
また、本発明の光量調整装置を、撮像素子に像を形成する撮影装置の撮影光学系に用いれば、画素ピッチの小さな撮像素子であっても良好な画像情報を得ることが可能になり、また、前記装置と撮像素子とで発生するゴーストやフレアーを低減したレンズシステムを実現することができる。
According to the present invention, in a light amount adjusting device that uses a filter member that attenuates the amount of light and has different light transmittance depending on the location, optical performance deterioration due to the influence of a minute thickness component of the filter member is reduced and good light amount adjustment is performed. Therefore, it is possible to realize a light amount adjusting device that can perform the above-described operation.
In addition, if the light amount adjusting device of the present invention is used in a photographing optical system of a photographing device that forms an image on an image pickup device, it is possible to obtain good image information even with an image pickup device having a small pixel pitch. Thus, it is possible to realize a lens system in which ghosts and flare generated by the device and the image sensor are reduced.

以下に、本発明の実施形態における光量調整装置(絞り装置)について説明をする。
その説明の前に、まず、透過波面位相差が像に対してどのような影響を与えるかについて説明をしておく。
最初に、絞り開口部の一部を厚みのあるフィルターが覆うと光学的にどのような現象が発生するかについて、図6を用いて説明する。
図6(A)〜(E)は、無収差の理想レンズLの前方(物体側)にフィルターPと開口絞りSを配置し、波長λの単色光の平面波である平行光線が入射した場合の幾何光学的な結像点I近傍の点像強度分布Qを示している。
Hereinafter, a light amount adjusting device (aperture device) according to an embodiment of the present invention will be described.
Prior to the description, first, how the transmitted wavefront phase difference affects the image will be described.
First, what phenomenon occurs optically when a filter having a thickness covers a part of the aperture opening will be described with reference to FIG.
6A to 6E show a case where a filter P and an aperture stop S are arranged in front of the non-aberration ideal lens L (on the object side), and parallel rays that are plane waves of monochromatic light having a wavelength λ are incident. A point image intensity distribution Q in the vicinity of the geometrical optical imaging point I is shown.

図6(A)はフィルターPが厚みゼロで透過波面に影響を与えていない状態である。この場合、強度分布QはFナンバーFと光線の波長λの関係による回折像となる(参照:「レンズ設計のための波面光学」草川徹著、東海大学出版会)。絞りSが円形開口の場合、半径が1.22Fλの1つの点像が結像され、その周りにリング状の弱い光の回折光が形成される。ここで、絞りSの開口の1/3に相当するフィルターPの紙面下側の領域に厚みのあるフィルターを挿入させ、図6(B)に示すように透過波面位相差が(1/4)λに設定すると、強度がほぼ等しい2つの点像が重なったような山が出現する。   FIG. 6A shows a state where the filter P is zero in thickness and does not affect the transmitted wavefront. In this case, the intensity distribution Q is a diffraction image based on the relationship between the F number F and the wavelength λ of the light beam (see “Wavefront optics for lens design” written by Toru Kusagawa, Tokai University Press). When the stop S has a circular aperture, a point image having a radius of 1.22Fλ is formed, and ring-shaped weak diffracted light is formed around the point image. Here, a thick filter is inserted into a region on the lower side of the paper surface of the filter P corresponding to 1/3 of the aperture of the stop S, and the transmitted wavefront phase difference is (1/4) as shown in FIG. When set to λ, a mountain appears as if two point images having substantially the same intensity overlap.

更にフィルターを挿入させ50%にすると、図6(C)に示すように、強度分布Qは紙面内で上下方向に完全に分離した2点の像強度分布になる。これは、幾何光学的な結像点Iに集光するべき光のうち、瞳のフィルターが無い部分を通過する光の光量と、フィルターを通過する光の光量が等しくなるためである。
更にフィルターPを挿入させ70%にすると、図6(D)に示すようにフィルターを通過する光量が多くなり、支配的になってくる。その結果、フィルターが無い部分を通過する光の光量が弱まりフィルター通過側の強度が強くなる。
Further, when the filter is inserted to make it 50%, as shown in FIG. 6C, the intensity distribution Q becomes an image intensity distribution of two points that are completely separated in the vertical direction within the paper surface. This is because the amount of light that passes through a portion of the pupil that does not have a filter out of the light that is to be collected at the geometrical optical imaging point I is equal to the amount of light that passes through the filter.
When the filter P is further inserted to 70%, the amount of light passing through the filter increases as shown in FIG. As a result, the amount of light passing through the portion without the filter is weakened and the intensity on the filter passing side is increased.

また、更にフィルターPを完全に挿入すると、図6(E)に示すように全光量がフィルターを通過するので、透過波面位相差が一致し、かつ、フィルター厚による換算光路長も一致してベストピント位置が同一になる。これにより、強度分布Qは再び1つの点像の回折像になり、図6(A)と同様な状態に戻る。
以上のことから、片方の点像強度が強くなる51%以上にすることが光学性能的に良いことがわかる。
Further, when the filter P is completely inserted, the total light quantity passes through the filter as shown in FIG. 6E, so that the transmitted wavefront phase difference matches and the converted optical path length according to the filter thickness also matches. The focus position is the same. As a result, the intensity distribution Q again becomes a diffraction image of one point image and returns to the same state as in FIG.
From the above, it can be seen that the optical performance is good to be 51% or more at which the point image intensity of one side becomes strong.

次に、本発明の実施例について説明する。
[実施例1]
本発明の実施例1では、上記した本発明の構成を適用して光量調整装置(絞り装置)を構成した。
図1に、本実施例の光量調整装置(絞り装置)の構成を示す。図1において、図1(A)は開放絞り状態、図1(B)は中間絞り状態、図1(C)は最小絞り状態を示している。
また、図1において、S11,S12は絞り開口を形成するための絞り羽根であり、相対的に移動させることによって開口面積を変えることができる。
P1はNDフィルター(フィルター部材)であり、絞り羽根S12に貼り付けられ固定されている。したがって、絞り羽根S11,S12の相対的な移動に伴って、NDフィルターP1が開口を覆う面積が変化する。
Next, examples of the present invention will be described.
[Example 1]
In Example 1 of the present invention, the light intensity adjusting device (aperture device) is configured by applying the above-described configuration of the present invention.
FIG. 1 shows a configuration of a light amount adjusting device (aperture device) of the present embodiment. In FIG. 1, FIG. 1 (A) shows an open aperture state, FIG. 1 (B) shows an intermediate aperture state, and FIG. 1 (C) shows a minimum aperture state.
In FIG. 1, S11 and S12 are diaphragm blades for forming a diaphragm aperture, and the aperture area can be changed by relatively moving the diaphragm blades.
P1 is an ND filter (filter member), which is affixed and fixed to the diaphragm blade S12. Therefore, as the diaphragm blades S11 and S12 move relative to each other, the area where the ND filter P1 covers the opening changes.

図2に、本実施例の光量調整装置(絞り装置)の構成要素の一つであるNDフィルターの構成を示す。図2において、NDフィルターP1は、基板B1の一方の面に所定の透過率の領域N22が形成され、他方の面の一部に領域N22とは透過率の異なる領域N23が形成されている。したがって、光が領域N22のみを通過する場合と、領域N22,N23の双方を通過する場合とで透過率が異なり、領域N22のみを通過する場合の方が透過率が大きくなる。
基板B1には、セルロースアセテート、ポリエチレンテレフタレート(PET)、塩化ビニル、アクリル樹脂等の合成樹脂フィルムが用いられる。合成樹脂フィルムを使用する主な理由は、比重が軽いことと、薄く加工しても割れにくいことによる。ここで、基板B1の厚みは100μm〜50μm程度とされている。
FIG. 2 shows the configuration of an ND filter that is one of the components of the light amount adjusting device (aperture device) of the present embodiment. In FIG. 2, in the ND filter P1, a region N22 having a predetermined transmittance is formed on one surface of the substrate B1, and a region N23 having a transmittance different from that of the region N22 is formed on a part of the other surface. Therefore, the transmittance is different between the case where the light passes only through the region N22 and the case where the light passes through both the regions N22 and N23, and the transmittance is greater when the light passes through only the region N22.
For the substrate B1, a synthetic resin film such as cellulose acetate, polyethylene terephthalate (PET), vinyl chloride, or an acrylic resin is used. The main reasons for using a synthetic resin film are that the specific gravity is light and that it is difficult to break even if processed thinly. Here, the thickness of the substrate B1 is about 100 μm to 50 μm.

NDフィルターP1の領域N22、N23は、図2に示すように、フィルム状の基板B1上に3つの役割をもつ蒸着層を有している。すなわち、透過波面位相差を所定値({1±(1/5)}λ又は{2±(1/5)}λ)に設定するためのベースコート層61、波長によらず均一に透過率を落とすためのND層62、表面反射を防止するARコート層63である。領域N21はND層62を備えずベースコート61とARコート層63のみで構成される。   As shown in FIG. 2, the regions N22 and N23 of the ND filter P1 have vapor-deposited layers having three roles on the film-like substrate B1. That is, the base coat layer 61 for setting the transmitted wavefront phase difference to a predetermined value ({1 ± (1/5)} λ or {2 ± (1/5)} λ), the transmittance uniformly regardless of the wavelength An ND layer 62 for dropping and an AR coating layer 63 for preventing surface reflection. The region N21 includes only the base coat 61 and the AR coat layer 63 without the ND layer 62.

ベースコート層61は、基板B1上にAl23やSiO2等の基板B1の屈折率に近い誘電体膜の膜厚を適切に設定し蒸着することで透過波面位相差を所望の値に設定している。透過率を下げるためのND層62は多層膜で構成し、波長依存性が少なくなるように設定する。ND層62は、所望の透過率(所望の濃度)に設定するため微小な厚さを有しており、これが透過波面位相差の主要因となっている。ベースコート層61はこれを適切な透過波面位相差に調整するためのものである。そして最終層として表面反射を防止するARコート層63を蒸着する。ARコート層63はMgF2などの誘電体膜を蒸着している。 The base coat layer 61 is formed by appropriately setting the film thickness of the dielectric film close to the refractive index of the substrate B1 such as Al 2 O 3 or SiO 2 on the substrate B1, thereby setting the transmitted wavefront phase difference to a desired value. doing. The ND layer 62 for lowering the transmittance is formed of a multilayer film and is set so as to reduce wavelength dependency. The ND layer 62 has a very small thickness in order to set a desired transmittance (desired density), and this is a main factor of the transmitted wavefront phase difference. The base coat layer 61 is for adjusting this to an appropriate transmitted wavefront phase difference. Then, an AR coating layer 63 for preventing surface reflection is deposited as a final layer. The AR coating layer 63 is formed by depositing a dielectric film such as MgF 2 .

NDフィルター部P1を透過する透過波面の様子を図3に示す。図3での各領域N22,N23は蒸着膜で各透過率を設定している。そして各領域の膜厚及びその材料の屈折率を適宜設定することにより、製造誤差を含めた透過波面位相差が{1±(1/5)}λ又は{2±(1/5)}λの範囲内になるようにしている。
ここで、微小な厚み成分の影響による光学性能劣化を低減するための適切な透過波面位相差とは、所定の波長λの光の位相差が0λ近傍又は1λ近傍又は2λ近傍である場合を言う。本実施形態では「近傍」の範囲として「±(1/5)λ」を想定しており、「0λ近傍又は1λ近傍又は2λ近傍」を式により表現すると以下のようになる。
{n±(1/5)}λ(n=0,1,2)
光学性能劣化を最も少なくするためには、透過波面位相差を0λ近傍((1/5)λ以下)に設定するのが望ましい。しかし、透過波面位相差を0λ近傍にするためには、領域N22が所定の厚みを持つ以上、そこで生じる透過波面位相差を補正する領域を領域N22や領域N23の生成工程とは別に設ける必要がある。そこで、本実施形態では、領域N23を構成する膜の生成工程の一環として形成可能なベースコート層61を用いて透過波面位相差が{1±(1/5)}λ又は{2±(1/5)}λの範囲となるように設定している。
FIG. 3 shows the state of the transmitted wavefront that passes through the ND filter portion P1. Each area | region N22 and N23 in FIG. 3 sets each transmittance | permeability with a vapor deposition film. Then, by appropriately setting the film thickness of each region and the refractive index of the material, the transmitted wavefront phase difference including the manufacturing error is {1 ± (1/5)} λ or {2 ± (1/5)} λ. To be within the range.
Here, an appropriate transmitted wavefront phase difference for reducing optical performance degradation due to the influence of a minute thickness component means a case where the phase difference of light having a predetermined wavelength λ is in the vicinity of 0λ, 1λ, or 2λ. . In the present embodiment, “± (1/5) λ” is assumed as the range of “neighborhood”, and “near 0λ, 1λ, or 2λ” is expressed by an expression as follows.
{N ± (1/5)} λ (n = 0, 1, 2)
In order to minimize optical performance degradation, it is desirable to set the transmitted wavefront phase difference in the vicinity of 0λ ((1/5) λ or less). However, in order to make the transmitted wavefront phase difference in the vicinity of 0λ, it is necessary to provide a region for correcting the transmitted wavefront phase difference generated in the region N22 separately from the generation process of the region N22 and the region N23 because the region N22 has a predetermined thickness. is there. Therefore, in this embodiment, the transmitted wavefront phase difference is {1 ± (1/5)} λ or {2 ± (1 / .sup.1) using the base coat layer 61 that can be formed as part of the production process of the film constituting the region N23. 5) is set to be in the range of λ.

NDフィルターP1は、基板B1の一方の面に減光作用のない領域N21と所定の透過率の領域N22が設けられ、他方の面に減光作用のない領域N21と領域N22と同じ透過率の領域N23が設けられいる。したがって、光が領域N22と領域N23を通過する場合に透過率が最も小さく、領域N21と領域N22を通過する場合に透過率が次に小さく、領域N21と領域N21を通過する場合に透過率が最も大きくなる。このように本実施例のNDフィルターP1は、2種類の透過率を有する蒸着ND膜を組合せ、3種類の透過率(濃度)を設定している。   The ND filter P1 is provided with a non-light-reducing region N21 and a predetermined transmittance region N22 on one surface of the substrate B1, and has the same transmittance as the non-light-reducing region N21 and region N22 on the other surface. A region N23 is provided. Therefore, the transmittance is the lowest when light passes through the region N22 and the region N23, the transmittance is the next lowest when the light passes through the region N21 and the region N22, and the transmittance is higher when the light passes through the region N21 and the region N21. Become the largest. As described above, the ND filter P1 of the present embodiment combines the vapor deposition ND film having two kinds of transmittances and sets three kinds of transmittances (concentrations).

[実施例2]
本発明の実施例2では、上記実施例1の光量調整装置を適用した光学系を構成した。図4に、本実施例の光学系の構成を示す。
図4において、10は屈折系、反射系、回折系等によって構成された撮影光学系、11は光学系10を通過する光を制限し、明るさを調整する絞り、12は光学系10によって形成される被写体像を受光面で受光し電気信号に変換するCCDやCMOS等の撮像素子(光電変換素子)である。本実施例において、絞り11には実施例1で説明した光量調整装置を用いている。
[Example 2]
In Example 2 of the present invention, an optical system to which the light amount adjusting device of Example 1 was applied was configured. FIG. 4 shows the configuration of the optical system of the present embodiment.
In FIG. 4, reference numeral 10 denotes a photographing optical system constituted by a refraction system, a reflection system, a diffraction system, etc., 11 denotes a diaphragm for limiting light passing through the optical system 10 and adjusting brightness, and 12 is formed by the optical system 10. An image pickup device (photoelectric conversion device) such as a CCD or a CMOS that receives an object image to be received by a light receiving surface and converts it into an electrical signal. In this embodiment, the diaphragm 11 uses the light amount adjusting device described in the first embodiment.

このように、撮影光学系等の光学系の絞りとして、実施例1で説明したような光量調整装置を用いることによって、絞り込んだときのNDフィルターの透過波面位相差による影響を少なくして画質の向上を図ることができる。また、画素ピッチの小さな撮像素子を用いることが可能となる。   As described above, by using the light amount adjusting device as described in the first embodiment as an aperture of an optical system such as a photographing optical system, the influence of the transmitted wavefront phase difference of the ND filter when the aperture is reduced is reduced. Improvements can be made. In addition, it is possible to use an image sensor with a small pixel pitch.

[実施例3]
本発明の実施例3では、上記実施例2の撮影光学系を適用した撮影装置を構成した。図5に、本実施例の撮影装置の構成を示す。
図5において、20は撮影装置本体、10は実施例2で説明した撮影光学系、11は実施例1の光量調整装置によって構成される絞りである。
また、12は撮影光学系10によって形成される被写体像を受光する撮像素子、13は撮像素子12が受光した被写体像を記録する記録媒体、14は被写体像を観察するためのファインダーである。
[Example 3]
In Example 3 of the present invention, an imaging apparatus to which the imaging optical system of Example 2 is applied is configured. FIG. 5 shows the configuration of the photographing apparatus of the present embodiment.
In FIG. 5, reference numeral 20 denotes a photographing apparatus main body, reference numeral 10 denotes a photographing optical system described in the second embodiment, and reference numeral 11 denotes an aperture configured by the light amount adjusting apparatus of the first embodiment.
Reference numeral 12 denotes an image sensor that receives a subject image formed by the photographing optical system 10, 13 denotes a recording medium that records the subject image received by the image sensor 12, and 14 denotes a viewfinder for observing the subject image.

ファインダー14としては、光学ファインダーや液晶パネル等の表示素子に表示された被写体像を観察するタイプのファインダーが考えられる。また、不図示の大型液晶パネルを装備して直接パネルを観察してもよい。
このように実施例3で説明した撮影光学系をビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像素子上に被写体像を形成するタイプの撮影装置に適用することにより、NDフィルターの透過波面位相差による影響を少なくして画質の向上を図ることができる。また、画素ピッチの小さな撮像素子を用いることが可能となる。
As the finder 14, a finder of a type that observes a subject image displayed on a display element such as an optical finder or a liquid crystal panel can be considered. Alternatively, a large liquid crystal panel (not shown) may be provided to directly observe the panel.
In this way, by applying the imaging optical system described in the third embodiment to an imaging apparatus that forms a subject image on an imaging device such as a video camera or a digital still camera, the influence of the transmitted wavefront phase difference of the ND filter is affected. The image quality can be improved with less. In addition, it is possible to use an image sensor with a small pixel pitch.

また、前記透過光量調整手段は、撮影画面に対し、上下方向に傾いていることを特徴としている。通常のカメラ撮影時、特にビデオカメラのような動画撮影の場合、記録画像を再生して鑑賞するときはTVモニターなどで鑑賞する。このときカメラで撮影した上側がモニターの上側と一致する。このとき、前記フィルターで発生するゴーストに最も影響する光源は、太陽光やライトなどが多いが、それらはいずれも確率的に画面の上側に存在する場合が多い。そこで、前記フィルターを上下に傾けることにより撮影画面外に有効に飛ばすことが可能となる。左右に傾けて飛ばすことも可能だが、傾ける角度が大きくなり撮影光学系の大型化を招き好ましくない。
このように本発明の構成をビデオカメラ等の光学機器に適用することにより、ゴーストやフレアーの少ない、小型で高い光学性能を有する光学機器が実現できる。
Further, the transmitted light amount adjusting means is characterized by being inclined in the vertical direction with respect to the photographing screen. When shooting with a normal camera, especially when shooting a moving picture such as a video camera, the recorded image is viewed on a TV monitor or the like when viewed. At this time, the upper side photographed by the camera coincides with the upper side of the monitor. At this time, the light source that most affects the ghost generated by the filter is mostly sunlight or light, but all of them are probabilistically present on the upper side of the screen. Therefore, it is possible to effectively fly out of the shooting screen by tilting the filter up and down. Although it is possible to fly by tilting left and right, it is not preferable because the tilting angle becomes large and the photographic optical system becomes large.
In this way, by applying the configuration of the present invention to an optical apparatus such as a video camera, it is possible to realize an optical apparatus having a small size and high optical performance with little ghost and flare.

本発明の実施例1における光量調整装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light quantity adjustment apparatus in Example 1 of this invention. 実施例1のNDフィルターの構成を示す拡大断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a configuration of an ND filter according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の光量調整装置のNDフィルターを透過した波面の位相の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the phase of the wave front which permeate | transmitted the ND filter of the light quantity adjustment apparatus of Example 1. FIG. 本発明の実施例2における上記実施例1の光量調整装置を適用した光学系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical system to which the light quantity adjustment apparatus of the said Example 1 in Example 2 of this invention is applied. 本発明の実施例3における上記実施例2の撮影光学系を適用した撮影装置の構成を示す図である。。It is a figure which shows the structure of the imaging device to which the imaging optical system of the said Example 2 in Example 3 of this invention is applied. . NDフィルターが絞り開口を覆う比率が光学性能へ与える影響を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the influence which the ratio which an ND filter covers aperture stop has on optical performance.

符号の説明Explanation of symbols

S11,S12:絞り羽根
P1:NDフィルター
B1:基板
10:撮影光学系
11:絞り
12:撮像素子(光電変換素子)
13:記録媒体
14:ファインダー
20:撮影装置本体
N21,N22,N23:領域
61:ベースコート層
62:ND層
63:ARコート層
S11, S12: Diaphragm blade P1: ND filter B1: Substrate 10: Imaging optical system 11: Diaphragm 12: Image sensor (photoelectric conversion element)
13: Recording medium 14: Finder 20: Image taking apparatus body N21, N22, N23: Area 61: Base coat layer 62: ND layer 63: AR coat layer

Claims (11)

開口を形成するための複数の絞り羽根で構成された絞りと、
前記複数の絞り羽根の少なくとも1つに固定され、前記開口を通過する光の光量を減衰するために用いられる光の透過率が場所によって異なるフィルター部材とを備え、前記複数の絞り羽根の相対的な移動によって前記開口の開口領域における面積を変化させて光量を調整する光量調整装置において、
前記フィルター部材は、前記絞りの開放状態において前記開口の光軸を含む一部の開口領域を覆うように配置されていることを特徴とする光量調整装置。
A diaphragm composed of a plurality of diaphragm blades for forming an opening;
A filter member fixed to at least one of the plurality of diaphragm blades and used for attenuating the amount of light passing through the aperture, the transmittance of which varies depending on the location. In the light amount adjusting device that adjusts the light amount by changing the area in the opening region of the opening by gentle movement,
The light quantity adjusting device, wherein the filter member is disposed so as to cover a part of an opening region including an optical axis of the opening in the open state of the diaphragm.
前記フィルター部材は、前記開口領域の面積の51%以上を覆うことを特徴とする請求項1に記載の光量調整装置。   The light amount adjusting device according to claim 1, wherein the filter member covers 51% or more of the area of the opening region. 前記フィルター部材は、前記開口領域の面積の51%以上95%以下を覆うことを特徴とする請求項1に記載の光量調整装置。   The light amount adjusting device according to claim 1, wherein the filter member covers 51% or more and 95% or less of the area of the opening region. 前記フィルター部材は、多層膜によって形成された透過率が異なる複数の領域を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光量調整装置。   The light amount adjusting device according to claim 1, wherein the filter member has a plurality of regions formed by a multilayer film and having different transmittances. 前記多層膜は、反射を低減させる層を有することを特徴とする請求項4に記載の光量調整装置。   The light quantity adjusting device according to claim 4, wherein the multilayer film includes a layer that reduces reflection. 前記多層膜は、透過波面位相差を{1±(1/5)}λ又は{2±(1/5)}λの範囲となるように設定するための層を有することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の光量調整装置。   The multilayer film has a layer for setting a transmitted wavefront phase difference to be in a range of {1 ± (1/5)} λ or {2 ± (1/5)} λ. Item 6. The light quantity adjusting device according to Item 4 or Item 5. 前記フィルター部材は、該フィルター部材の最も透過率が高い部分の透過率が75%以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光量調整装置。   5. The light amount adjusting device according to claim 1, wherein the filter member has a transmittance of 75% or more at a portion having the highest transmittance of the filter member. 前記フィルター部材は、該フィルター部材の最も透過率が高い部分の透過率が90%以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光量調整装置。   5. The light amount adjusting device according to claim 1, wherein the filter member has a transmittance of 90% or more at a portion having the highest transmittance of the filter member. 前記フィルター部材は、前記光軸に対し斜めに配置されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光量調整装置。   The light amount adjusting device according to claim 1, wherein the filter member is disposed obliquely with respect to the optical axis. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光量調整装置を有する光学系を備えたことを特徴とする光学装置。   An optical device comprising an optical system having the light amount adjusting device according to claim 1. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光量調整装置を有する撮影光学系を備えたことを特徴とする撮影装置。   A photographing apparatus comprising a photographing optical system having the light amount adjusting device according to any one of claims 1 to 9.
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