JP2012018354A - 減光装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子に入射する光の量を調整する際にボケ具合の変化を抑制することができ、かつ、小型化が可能な減光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】撮像素子１７に入射する光の量を調整するための減光装置１０であって、光を遮る複数の遮光部１１ａが離散的に形成されており、かつ、光を透過する透過部１１ｂが形成されている遮光板１１と、通過する光の量を減少させる複数の減光部１２ａが離散的に形成されており、かつ、光を透過する透過部１２ｂが形成されている第１減光板１２と、遮光板１１および第１減光板１２の少なくとも一方を、光の入射方向と交差する第１方向に移動させる移動手段１４とを備え、遮光板１１と第１減光板１２とは、少なくとも板面の一部が光の入射方向から見て互いに重なり合うように配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像素子に入射する光の量を調整するための減光装置およびそれを備える撮像装置に関するものである。

従来の減光装置は、例えば、絞り羽根を用いて光の経路を遮って減光する、あるいはニュートラルデンシティフィルター（以下、「ＮＤフィルター」という）を用いて、光を吸収もしくは反射することで減光する。

例えば、特許文献１には、閉鎖されるように付勢されている絞り羽根を、駆動コイルに電流を流すことにより付勢力に抗して開度調整することで、減光調整する減光装置が提案されている。

この特許文献１の減光装置は、重ねて取り付けられた下絞り羽根と上絞り羽根とを、アクチュエータが発生する力によって平行移動することで、羽根間の開口を変化させ、光束を遮断し減光する。

開口中心は、レンズの光軸中心に一致するように設けられており、２枚の羽根の間隔を制御することで、最適な減光量に制御することができる。

また、特許文献２にも示されているように、絞り羽根とＮＤフィルターとを用いた減光装置も提案されている。

この特許文献２の減光装置は、光軸に直交する面上を絞り羽根が移動することで、絞り開口を可変させると共に、光軸と直交する面上を、ＮＤフィルターが移動することで、透過光量を可変させて減光調整を行う。

ＮＤフィルターは、開口領域とは違う部分に予め設置されている。そして、特許文献２の減光装置は、使用時に適切な減光度を有したＮＤフィルターを移動させて、開口領域をＮＤフィルターで覆う。

この特許文献２の減光装置も、特許文献１と同様に、開口中心がレンズの光軸中心と一致するように設けられており、絞り羽根とＮＤフィルターとを開口上に設置することで減光調整を行う。

また、特許文献３には、シート状の超薄板からなるターレット絞り板を用いた減光装置が提案されている。

この特許文献３の減光装置は、一枚の山形形状に形成された揺動板に開口径の異なる複数の絞り開口を穿設し、揺動板を左右に一定角度で反復揺動させることにより所定の絞りを選択する。

これにより、特許文献３の減光装置は、光軸上に容易に開口絞りを設置することができ、絞り開口の大きさに応じて光量を減光できる。

特開２００４−１５１３５６号公報 特開２０００−１２２１０９号公報 実開平３−５２７２５号公報

しかしながら、上述したような絞りを用いた従来の減光装置は、光を減光する際に、ボケ具合が変化するという課題を有していた。

ボケとは、いわゆるカメラ撮影された画像の画質が、ジャストフォーカス時の高解像の画質ではなく、デフォーカス時に撮影されるような低解像の画質であることを言う。近年、ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ ｆｒｏｍ Ｄｅｆｏｃｕｓ）技術のように、撮影画像のボケ具合を用いて距離推定あるいは奥行き推定を行う試みがなされている。

このＤＦＤ技術では、ジャストフォーカスされた被写体の画質を基準とした場合に、その画質からのボケ具合が、距離と相関性があることを利用して、距離推定が行われる。したがって、撮影条件に適応させて光を減光させた結果、ボケ具合が変化すれば、正確な距離推定が行えなくなる。

ボケ具合は、一般に光学系のＦ値、すなわちレンズの焦点距離を有効口径で割った値に依存しており、Ｆ値が小さいほどボケ具合は大きく、Ｆ値が大きいとボケにくいことが知られている。

特許文献１に開示された技術では、二枚の絞り羽根を移動させ、両者の間隔を変化させて減光させる。したがって、減光する度合いが大きくなるに従って周辺部分の光から順に遮断され、結果として、有効口径が変化する。

すなわち、最大口径の時が最もＦ値が小さく、ボケ具合も大きいが、開口を絞るに従って有効口径が小さくなるため、Ｆ値が大きくなり、ボケにくくなる。

したがって、撮影時の明るさが変化して露光量が大きくなった場合に、絞りを用いて光量調整を行うと、ボケ具合が変化してしまい、距離推定精度が大きく劣化してしまう。

さらに、特許文献３の減光装置の場合も同様に、複数の絞り開口を有した揺動板を左右に一定角度で反復揺動させることにより所定の絞り開口が選択されるため、絞り開口によって有効口径が変化してしまい、ボケ具合も変化する。

さらに、特許文献２の減光装置では、二枚の絞り羽根を光軸中心に設置して、開口面積を変化させて、減光量を制御する。そのために、光が通過する領域の有効径が変化するので、焦点距離、あるいは被写体距離が変化しない撮影状況下であっても、ボケ具合が変化する。

また、ＮＤフィルターを用いて減光するためには、ＮＤフィルターを光軸上に移動させる必要がある。つまり、ＮＤフィルターが開口領域をまったく覆っていない状態から開口領域のすべてを覆う状態に変化させるために、ＮＤフィルターを大きく移動させる必要がある。このため、特許文献２の減光装置では、ＮＤフィルターを開口領域以外のスペースに設置する必要があるとともに、移動スペースも必要なため、装置を小型化しにくいという課題を有していた。

これは、デジタルスチルカメラあるいはデジタルビデオカメラなどのような小型化が強く要請させているような機器には非常に大きな課題となる。

そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、撮像素子に入射する光の量を調整する際にボケ具合の変化を抑制することができ、かつ、小型化が可能な減光装置および撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る減光装置は、撮像素子に入射する光の量を調整するための減光装置であって、光を遮る複数の遮光部が離散的に形成されており、かつ、光を透過する第１透過部が形成されている遮光板と、通過する光の量を減少させる複数の第１減光部が離散的に形成されており、かつ、光を透過する第２透過部が形成されている第１減光板と、前記遮光板および前記第１減光板の少なくとも一方を、光の入射方向と交差する第１方向に移動させる移動手段とを備え、前記遮光板と前記第１減光板とは、少なくとも板面の一部が前記入射方向から見て互いに重なり合うように配置される。

この構成によれば、遮光板に複数の遮光部が離散的に形成され、第１減光板に複数の第１減光部が離散的に形成される。したがって、光の入射方向と交差する方向に遮光板および第１減光板の少なくとも一方を移動させることにより、複数の遮光部と複数の第１減光部との重なり方を変化させ、光の透過率を変化させることができる。つまり、光の透過率を変化させるために減光板を大きく移動させる必要がないので、装置の小型化を実現することができる。また、遮光板に形成されている第１透過部の面積、すなわち開口面積は変化しないので、ボケ具合の変化を抑制することができる。

また、前記遮光板における前記遮光部の配置パターンと、前記第１減光板における前記第１減光部の配置パターンとは、同一であり、前記遮光部と前記第１減光部とは、形状および大きさが同一であることが好ましい。

この構成によれば、遮光部の配置パターンと第１減光部の配置パターンとが同一となる。つまり、遮光部と第１減光部とを重ね合うことができるので、第１減光部によって減光されない状態を作り出すことができる。したがって、ボケ具合の変化を抑制し、かつ、装置の小型化を実現することに加えて、比較的多くの光を撮像素子に入射させることが可能となる。

また、前記遮光板において、前記遮光部と前記第１透過部とは、前記第１方向において交互に配列されており、前記第１減光板において、前記第１減光部と前記第２透過部とは、前記第１方向において交互に配列されていることが好ましい。

この構成によれば、第１方向において互いに隣り合う第１減光部と第２透過部との距離だけ、遮光板および第１減光板の少なくとも一方を移動させれば、遮光部と第１減光部とが重なり合う状態と第１透過部と第１減光部とが重なり合う状態とを変化させることができる。つまり、さらに小さな移動量で、透過率が高い状態と低い状態とを変化させることができ、装置の小型化を実現することができる。

また、前記遮光板において、前記複数の遮光部と複数の前記第１透過部とは市松模様状に配列されており、前記第１減光板において、前記複数の第１減光部と複数の前記第２透過部とは市松模様状に配列されていることが好ましい。

この構成によれば、開口率５０％を実現することができ、かつ、光の入射方向から見て遮光部および第１透過部のいずれかが第１減光部を覆うように遮光板および第１減光板を配置することができる。つまり、ボケ具合の変化を抑制し、かつ、装置の小型化を実現することに加えて、比較的多くの光を撮像素子に入射させることが可能となる。

また、前記移動手段は、前記第１方向において互いに隣り合う前記第１減光部と前記第２透過部との前記第１方向における中心間距離だけ、前記遮光板および前記第１減光板が相対的に移動するように、前記遮光板および前記第１減光板の少なくとも一方を前記第１方向に移動させることが好ましい。

この構成によれば、第１方向において互いに隣り合う第１減光部と第２透過部との中心間距離だけ、遮光板および第１減光板の少なくとも一方を移動させれば、遮光部と第１減光部とが重なり合う状態と第１透過部と第１減光部とが重なり合う状態とを変化させることができる。つまり、さらに小さな移動量で、透過率が高い状態と低い状態とを変化させることができ、装置の小型化を実現することができる。

また、前記移動手段は、前記入射方向から見て、前記第１減光部と前記遮光部とが重なり合う状態から、前記第１減光部と前記第１透過部とが重なり合う状態に変化するように、前記遮光板および前記第１減光板の少なくとも一方を移動させることが好ましい。

この構成によれば、開口面積を変化させることなく、第１透過部と第２透過部とが重なり合う透過率が高い状態から、第１透過部と第１減光部とが重なり合う透過率が低い状態に変化させることができる。

また、さらに、通過する光の量を減少させる複数の第２減光部が離散的に形成されており、かつ、光を透過する第３透過部が形成されている第２減光板を備え、前記遮光板と前記第２減光板とは、少なくとも板面の一部が前記入射方向から見て互いに重なり合うように配置され、前記移動手段は、前記第１減光板を前記第１方向に移動させ、かつ、前記第２減光板を前記入射方向と交差する第２方向に移動させることが好ましい。

この構成によれば、第１減光板と第２減光板とを使用することができるので、多種類の透過率を実現することができ、効率的に光の透過率を変化させることができる。

また、前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに直交することが好ましい。

この構成によれば、第１減光板と第２減光板とを互いに直交する方向に移動させることになるので、移動手段の設置が容易となり、装置の小型化を実現することができる。

また、前記第１減光部の透過率と前記第２減光部の透過率とは互いに異なることが好ましい。

この構成によれば、（１）第１減光部および第２減光部によって減光されない場合と、（２）第１減光部によって減光される場合と、（３）第２減光部によって減光される場合と、（４）第１減光部および第２減光部の双方によって減光される場合とで、４種類の透過率を実現することができ、効率的に光の透過率を変化させることができる。

また、本発明の一態様に係る撮像装置は、上記に記載の減光装置を備える。

本発明によれば、撮像素子に入射する光の量を調整する際に、遮光板に形成されている第１透過部の面積、すなわち開口面積は変化しないので、ボケ具合の変化を抑制することができる。また、光の透過率を変化させるために複数の遮光部と複数の第１減光部との重なり方を変化させればよいので、減光板を大きく移動させる必要がなく、装置の小型化を実現することができる。

本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す図 本発明の実施の形態に係る減光装置の構成を示す図 本発明の実施の形態に係る遮光板の構成を示す図 本発明の実施の形態に係る第１減光板の構成を示す図 本発明の実施の形態に係る第２減光板の構成を示す図 本発明の実施の形態に係る減光装置の動作を説明するための図 本発明の実施の形態の変形例に係る減光装置の構成を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す図である。以降の図において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する方向を示す。また、Ｚ方向は、光軸と平行な方向である。なお、本実施の形態では、Ｘ方向が第１方向に相当し、Ｙ方向が第２方向に相当する。また、Ｚ方向が光の入射方向に相当する。

撮像装置１００は、例えばデジタルスチルカメラあるいはデジタルビデオカメラなどであり、被写体を撮影する。図１に示すように、撮像装置１００は、減光装置１０と、光学レンズ系１５と、カバーガラス１６と、撮像素子１７とを備える。

減光装置１０は、撮像素子１７に入射する光の量を調整するための装置である。減光装置１０は、遮光板１１と、第１減光板１２と、第２減光板１３と、移動手段１４とを備える。

遮光板１１、第１減光板１２、および第２減光板１３の詳細については、図２〜図５を用いて後述する。

移動手段１４は、第１減光板１２および第２減光板１３を、光の入射方向と交差する方向に移動させる。より好ましくは、移動手段１４は、第１減光板１２および第２減光板１３を、光の入射方向と直交する方向に移動させる。

具体的には、移動手段１４は、例えば、ＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）あるいはピエゾアクチュエータを備える。

ＶＣＭは、磁界中のコイルに電流を流すことで発生する力を利用して基板を移動させる駆動素子であり、基板の周りに磁石あるいはコイルを配置して用いる。

ピエゾアクチュエータは、ピエゾ素子に電圧を印加することで発生した変位を利用して基板を移動させる駆動素子であり、基板サイズに関係なく比較的自由な位置に配置することができる。

特に、本実施の形態のように、移動距離が比較的短い場合には、ＶＣＭに比べて、小型で高速、高精度駆動が可能であるほか、低消費電力化にも優れているピエゾ素子が、移動手段として有効である。

光学レンズ系１５は、複数のレンズを備え、遮光板１１、第１減光板１２、および第２減光板１３を通過した光を結像面に結像させる。なお、本実施の形態では、光学レンズ系１５は、複数のレンズを備えているが、１枚のレンズだけを備えてもよい。また、遮光板１１、第１減光板１２、および第２減光板１３は、光学レンズ系１５が備える複数のレンズの中間に配置されてもよい。

カバーガラス１６は、撮像素子１７の撮像面を保護するための部材であり、撮像素子１７の撮像面を覆うように設置される。なお、カバーガラス１６は、必ずしも設置される必要はない。つまり、撮像装置１００は、設計上の必要に応じてカバーガラス１６を備えればよい。

撮像素子１７は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサあるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどの固体撮像素子である。撮像素子１７は、減光装置１０、光学レンズ系１５およびカバーガラス１６を介して撮像面に入射した光を電気信号に変換する。

次に、減光装置１０が備える、遮光板１１、第１減光板１２、および第２減光板１３について、図２〜図５を用いて詳細に説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る減光装置の構成を示す図である。具体的には、図２は、光が入射する側から減光装置１０を見たときの平面図である。なお、移動手段１４については、図示を省略している。

図２に示すように、遮光板１１、第１減光板１２、および第２減光板１３のそれぞれは、少なくとも板面の一部が光の入射方向から見て互いに重なり合うように配置される。具体的には、遮光板１１、第１減光板１２、および第２減光板１３は、光が入射する領域のすべてにおいて互いに重なり合うように配置される。そして、遮光板１１、第１減光板１２、および第２減光板１３は、所定の位置に正確に位置決めされて配置されている。

なお、図２には、光が入射する側から順に、遮光板１１、第１減光板１２、および第２減光板１３が並べられている例を示しているが、特にこの順番に並べられる必要はない。例えば、第１減光板１２、第２減光板１３、および遮光板１１の順に並べられてもよい。

また、遮光板１１、第１減光板１２、および第２減光板１３それぞれの板間の間隙は、できるだけ小さく、かつ均一であることが好ましい。

次に、遮光板１１について詳細に説明する。

図３は、本発明の実施の形態に係る遮光板の構成を示す図である。図３に示すように、遮光板１１には、光を遮る複数の遮光部１１ａが離散的に形成されている。また遮光板１１には、光を透過する透過部１１ｂが、複数の遮光部１１ａが形成されていない領域に形成されている。具体的には、遮光部１１ａと透過部１１ｂとは、光の入射方向と交差する交差方向において交互に配列されている。

より具体的には、複数の遮光部１１ａと複数の透過部１１ｂとは、市松模様状に配列されている。つまり、遮光部１１ａと透過部１１ｂとは、互いに直交する２つの方向に交互に配列されている。そして、複数の遮光部１１ａのそれぞれと複数の透過部１１ｂのそれぞれとは、大きさが同一の正方形状である。

なお、透過部１１ｂが第１透過部に相当する。

市松模様状に配列された複数の遮光部１１ａにおける隣り合う遮光部１１ａ間の間隔は、例えば、１００マイクロメートルである。つまり、透過部１１ｂの一辺の長さは、例えば、１００マイクロメートルである。これにより、特に光の回折の影響を強く受けることがなくなり、減光装置１０は、光学的に良好な特性を得ることができる。なお、遮光部１１ａ間の間隔は、１００マイクロメートルに限定するものではなく、使用波長の数倍〜数１０倍以上の間隔であれば構わない。

なお、形状および大きさが同一とは、厳密に形状および大きさが同一であることに加えて、実質的に形状および大きさが同一であることを含む。

ここで、遮光板１１の製造方法について以下に説明する。

遮光板１１は、例えば、透明な基板上に離散的に複数の遮光膜を形成することにより製造される。この場合、遮光膜が形成された領域が遮光部１１ａに相当し、遮光膜が形成されなかった領域が透過部１１ｂに相当する。

遮光板１１の基板材料としては、例えば光学ガラスあるいは樹脂フィルムを用いる。光学ガラスとしては、例えばＢＫ７、ＦＤ６０、白板ガラス、あるいは石英等の透明なガラス材料が用いられることが好ましい。

光学ガラス上に形成する遮光膜は、例えば、スパッタ法、電子線蒸着法、あるいはスピンコート法等を用いて成膜する。遮光膜の材料としては、クロム、タングステン、チタン等の金属材料、もしくは樹脂に黒色顔料を分散させた遮光性樹脂材料を用いる。

適切な膜厚の遮光膜を形成することで、通過しようとする光を遮断しつつ、かつ遮光膜からの反射光が少ない遮光膜を形成することができる。

遮光膜のパターン形成方法としては、リソグラフィー法や電子線描画法、マスク蒸着法等の公知の技術で形成することができる。

なお、遮光板１１の製造方法は、上記に限定される必要はない。例えば、遮光性を有する基板に貫通孔を形成することにより、遮光板１１を製造してもよい。この場合、貫通孔が形成されていない領域が遮光部１１ａに相当し、貫通孔が形成されている領域が透過部１１ｂに相当する。

次に、第１減光板１２と第２減光板１３とについて詳細に説明する。

図４は、本発明の実施の形態に係る第１減光板の構成を示す図である。また、図５は、本発明の実施の形態に係る第２減光板の構成を示す図である。

図４に示すように、第１減光板１２には、複数の減光部１２ａが離散的に形成されている。また、第１減光板１２には、光を透過する透過部１２ｂが、減光部１２ａが形成されていない領域に形成されている。また、図５に示すように、第２減光板１３には、第１減光板１２と同様に、複数の減光部１３ａが離散的に形成されており、かつ、光を透過する透過部１３ｂが減光部１３ａが形成されていない領域に形成されている。

ここで、減光部１２ａ、１３ａは、通過する光の量を減少させるＮＤフィルターとして機能する。本実施の形態では、減光部１２ａの透過率と減光部１３ａの透過率とは互いに異なる。具体的には、減光部１２ａは、例えば、透過率が１／１０（光学濃度：ＯＤ＝１）であり、減光部１３ａは、例えば、透過率が１／１００（光学濃度：ＯＤ＝１０）である。

なお、減光部１２ａが第１減光部に相当し、減光部１３ａが第２減光部に相当する。また、透過部１２ｂが第２透過部に相当し、透過部１３ｂが第３透過部に相当する。

また、第１減光板１２において、減光部１２ａと透過部１２ｂとは、光の入射方向と交差する方向において交互に配列されている。また、第２減光板１３においても、減光部１３ａと透過部１３ｂとは、光の入射方向と交差する方向において交互に配列されている。

より具体的には、第１減光板１２において、複数の減光部１２ａと複数の透過部１２ｂとは、市松模様状に配列されている。つまり、減光部１２ａと透過部１２ｂとは、互いに直交する２つの方向に交互に配列されている。そして、複数の減光部１２ａのそれぞれと複数の透過部１２ｂのそれぞれとは、大きさが同一の正方形状である。

また、第２減光板１３においても、第１減光板１２と同様に、複数の減光部１３ａと複数の透過部１３ｂとが、市松模様状に配列されている。

なお、遮光板１１と同様に、市松模様状に配列された複数の減光部１２ａにおける隣り合う減光部１２ａ間の間隔、および市松模様状に配列された複数の減光部１３ａにおける隣り合う減光部１３ａ間の間隔は、例えば、１００マイクロメートルである。

なお、上記から明らかなように、遮光板１１における遮光部１１ａの配置パターンと第１減光板１２における減光部１２ａの配置パターンとは、同一である。また、遮光板１１における遮光部１１ａの配置パターンと第２減光板１３における減光部１３ａの配置パターンとも、同一である。このように、遮光板１１における遮光部１１ａの配置パターンと、第１減光板１２または第２減光板１３における減光部１２ａ、１３ａの配置パターンとを同じ配置パターンにする理由については、後に説明する。

また、第１減光板１２および第２減光板１３には、移動手段１４と物理的に接続される突起部１２ｃまたは突起部１３ｃが設けられている。移動手段１４は、この突起部１２ｃ、１３ｃを介して、第１減光板１２または第２減光板１３を、光の入射方向と交差する第１方向または第２方向に移動させる。

なお、突起部１２ｃ、１３ｃは、図に示す矩形状に限定されるものではない。つまり、突起部１２ｃ、１３ｃは、第１減光板１２もしくは第２減光板１３を移動させる際に、移動手段１４と物理的に連結するための部位として機能すれば、どのような形状であっても構わない。

ここで、第１減光板１２および第２減光板１３の製造方法について以下に説明する。

第１減光板１２および第２減光板１３は、例えば、透明な基板上に離散的に複数の減光膜を形成することにより製造される。この場合、減光膜が形成された領域が減光部１２ａ、１３ａに相当し、減光膜が形成されなかった領域が透過部１２ｂ、１３ｂに相当する。

第１減光板１２および第２減光板１３の基板材料としては、遮光板１１と同様であるので詳細は省略するが、光学ガラス、あるいは樹脂フィルムを用いる。なお、デジタルスチルカメラあるいはデジタルビデオカメラでは、組み込みスペースが狭いことから、基板材料は、基板自体を薄くできる樹脂フィルムであることが好ましい。

一般的に、ＮＤフィルターとして、入射光を反射して減衰させる反射型ＮＤフィルターと、入射光を吸収して減衰させる吸収型ＮＤフィルターとが知られている。減光部１２ａ、１３ａから反射光が発生すれば、ゴースト光となって撮影画像に悪影響を及ぼす。そのため、減光部１２ａ、１３ａは、反射型ＮＤフィルターよりも、吸収型ＮＤフィルターである方が好ましい。

吸収型ＮＤフィルターには、基板自体に吸収物質を混ぜたＮＤフィルター、基板表面に吸収物質を塗布したＮＤフィルター、あるいは基板表面に吸収性の減光膜を形成したＮＤフィルターなど、複数のタイプが存在する。

さらに、基板表面に吸収性の減光膜を形成したＮＤフィルターの１つとして、薄膜表面の反射を防ぐために薄膜自体を多層膜として形成する吸収型多層膜ＮＤフィルターが知られている。この吸収型多層膜ＮＤフィルターでは、光を減衰させると共に反射光を減少させることができる。

そして、この吸収型多層膜ＮＤフィルターは、反射防止の効果により、不要な反射光が飛躍的に減少し、ゴースト光が減少するため、カメラ用途として非常に有用である。したがって、減光部１２ａ、１３ａは、吸収型多層膜ＮＤフィルターとして形成されることが好ましい。

吸収型多層膜ＮＤフィルターの多層膜材料としては、金属と金属酸化物との交互多層膜を用いるのが好ましい。例えば、金属としては、ニッケル、シリコン、クロム、あるいはタングステンを用い、金属酸化物としては、二酸化ケイ素を用いる。これら材料を用いることにより低反射率の減光膜を容易に実現することができる。

なお、第１減光板１２および第２減光板１３の製造方法は、上記に限定される必要はない。例えば、ＮＤフィルターとして機能する基板に貫通孔を形成することにより、第１減光板１２および第２減光板１３を製造してもよい。この場合、貫通孔が形成されていない領域が減光部１２ａ、１３ａに相当し、貫通孔が形成されている領域が透過部１２ｂ、１３ｂに相当する。

次に、以上のように構成された減光装置１０の各種動作について、図６を用いて説明する。

図６は、本発明の実施の形態に係る減光装置の動作を説明するための図である。

図６の（ａ）は、遮光板１１の透過部１１ｂと、第１減光板１２の透過部１２ｂと、第２減光板１３の透過部１３ｂとが、光の入射方向に重なり合うように配置されている状態を示す。つまり、図６の（ａ）は、光の入射方向から見て、減光部１２ａ、１３ａと遮光部１１ａとが重なり合う状態を示す。

このように配置されている場合、減光装置１０は、遮光板１１だけが配置された場合と同一の開口率、かつ、同一の透過率で、入射した光を通過させることができる。

なお、撮像素子に入射する光の量を多くすることを可能とするため、開口率は大きい方が好ましい。本実施の形態のように、遮光板１１、第１減光板１２、および第２減光板１３において、遮光部１１ａなどが市松模様状に配列されることで、減光装置１０は、開口率５０％を実現できる。さらに、減光装置１０は、光の入射方向から見て、遮光部１１ａおよび透過部１１ｂのいずれかが減光部１２ａ、１３ａを覆うように配置することができる。

図６の（ｂ）は、移動手段１４によって、図６の（ａ）の状態から、第１減光板１２が配置パターンのピッチ幅だけＸ方向に移動された状態を示す。ここで、ピッチ幅とは、移動方向において互いに隣り合う減光部と透過部との当該移動方向における中心間距離を意味する。

図６の（ｂ）では、第１減光板１２が移動された結果、遮光板１１の透過部１１ｂと、第１減光板１２の減光部１２ａとが、光の入射方向から見て重なり合っている。

これにより、例えば、第１減光板１２の減光部１２ａにおける光の透過率が１／１０である場合、減光装置１０は、図６の（ａ）に示す状態から、撮像素子１７に入射する光の量を１／１０に減少させることができる。

つまり、減光装置１０は、開口面積を変化させることなく、透過部１１ｂと透過部１２ｂとが重なり合う透過率が高い状態から、透過部１１ｂと減光部１２ａとが重なり合う透過率が低い状態に変化させることができる。

また、遮光板１１における遮光部１１ａの配置パターンと、第１減光板１２における減光部１２ａの配置パターンとが同一であるので、減光装置１０は、遮光部１１ａと減光部１２ａとを重ね合うことができる。言い換えると、減光装置１０は、透過部１１ｂと透過部１２ｂとを重ね合うことができるので、減光部１２ａによって減光されない状態を作り出すことができ、高い透過率を実現することができる。

さらに、遮光部１１ａと透過部１１ｂとは、Ｘ方向において交互に配列されており、減光部１２ａと透過部１２ｂとは、Ｘ方向において交互に配列されている。したがって、減光装置１０は、Ｘ方向において互いに隣り合う減光部１２ａと透過部１２ｂとの中心間距離だけ遮光板１１を移動させれば、遮光部１１ａと減光部１２ａとが重なり合う状態と、透過部１１ｂと減光部１２ａとが重なり合う状態とを変化させることができる。つまり、減光装置１０は、比較的小さな移動量で、透過率が高い状態と低い状態とを変化させることができ、装置の小型化を実現することができる。

図６の（ｃ）は、移動手段１４によって、図６の（ａ）の状態から、第２減光板１３がピッチ幅だけＹ方向に移動された状態を示す。

図６の（ｃ）では、第２減光板１３が移動された結果、遮光板１１の透過部１１ｂと、第２減光板１３の減光部１３ａとは、光の入射方向から見て重なり合っている。

これにより、例えば、第２減光板１３の減光部１３ａにおける光の透過率が１／１００である場合、減光装置１０は、図６の（ａ）に示す状態から、撮像素子１７に入射する光の量を１／１００に減少させることができる。

また、第１減光板と第２減光板とを互いに直交する方向に移動させることになるので、移動手段の設置が容易となり、装置の小型化を実現することができる。

図６の（ｄ）は、移動手段１４によって、図６の（ａ）の状態から、第１減光板１２がピッチ幅だけＸ方向に移動され、かつ、第２減光板１３がピッチ幅だけＹ方向に移動された状態を示す。

図６の（ｄ）では、第１減光板１２および第２減光板１３が移動された結果、遮光板１１の透過部１１ｂと、第１減光板１２の減光部１２ａおよび第２減光板１３の減光部１３ａとは、光の入射方向から見て重なり合っている。

これにより、例えば、減光部１２ａ、１３ａの光の透過率がそれぞれ１／１０および１／１００である場合、減光装置１０は、図６の（ａ）に示す状態から、撮像素子１７に入射する光の量を１／１０００に減少させることができる。

このように、減光装置１０は、互いに光の透過率が異なる減光部が形成された第１減光板１２と第２減光板１３とを備える。したがって、減光装置１０は、（１）第１減光板１２および第２減光板１３によって減光されない場合と、（２）第１減光板１２によって減光される場合と、（２）第２減光板１３によって減光される場合と、（４）第１減光板１２および第２減光板１３の双方によって減光される場合との、４種類の透過率を実現することができ、効率的に光の透過率を変化させることができる。

なお、上記において、図６の（ａ）の状態から（ｂ）、（ｃ）、または（ｄ）の状態に変化させる場合について説明したが、減光板を移動させる向きを逆にすれば、逆方向に変化させることもできる。また、図６の（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）の状態を相互に変化させることもできる。

以上のように、本実施の形態に係る減光装置１０では、遮光板１１と第１減光板１２とに離散的に複数の遮光部１１ａまたは複数の減光部１２ａが形成される。したがって、減光装置１０は、光の入射方向と交差するＸ方向に第１減光板１２を移動させることにより、複数の遮光部１１ａと複数の減光部１２ａとの重なり方を変化させ、光の透過率を変化させることができる。つまり、減光装置１０は、光の透過率を変化させるために第１減光板１２を大きく移動させる必要がないので、装置の小型化を実現することができる。また、光の透過率を変化させる際に、遮光板１１に形成されている透過部１１ｂの面積、すなわち開口面積は変化しないので、減光装置１０は、ボケ具合の変化を抑制することができる。

（変形例）
次に、本発明の実施の形態の変形例について、図面を参照しながら説明する。

図７は、本発明の実施の形態の変形例に係る減光装置の構成を示す図である。

図７に示すように、本変形例に係る減光装置は、上記実施の形態に係る減光装置が備える構成要素に加えて、さらに、下絞り羽根１８ａと上絞り羽根１８ｂとを備える。

移動手段１４は、この下絞り羽根１８ａと上絞り羽根１８ｂとを移動させることにより、開口面積を変化させ、撮像素子１７に入射する光の量を調整することができる。

このように、本変形例に係る減光装置１０は、上記実施の形態における第１減光板１２または第２減光板１３による減光に加えて、従来の絞りを用いた減光も可能である。これにより、減光装置１０は、この下絞り羽根１８ａおよび上絞り羽根１８ｂを用いて撮影画像のボケ具合を調整しつつ、第１減光板１２または第２減光板１３を用いて減光調整を行うことが可能となり、様々な撮影シーンにおいて良好な撮影を実現できる。

なお、下絞り羽根１８ａおよび上絞り羽根１８ｂを用いた絞りは、従来の絞りの一例であり、減光装置１０は、上記とは異なる絞りを備えてもよい。

以上、本発明の一態様に係る減光装置およびそれを備える撮像装置について、実施の形態およびその変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態およびその変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態またはその変形例に施した形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上記実施の形態において、遮光板１１には、複数の遮光部１１ａと複数の透過部１１ｂとは市松模様状に配列されていたが、必ずしも市松模様状に配列される必要はない。したがって、遮光部１１ａおよび透過部１１ｂの形状も正方形である必要はない。また、遮光板１１において、遮光部１１ａと透過部１１ｂとは交互に配列される必要もない。さらに、遮光板１１における遮光部１１ａの配置パターンと第１減光板１２における減光部１２ａの配置パターンとは同一である必要もない。

このような場合であっても、減光装置１０は、撮像素子１７に入射する光の量を調整する際に、遮光板１１に形成されている透過部１１ｂの面積、すなわち開口面積は変化しないので、ボケ具合の変化を抑制することができる。また、減光装置１０は、光の透過率を変化させるために複数の遮光部１１ａと複数の減光部１２ａとの重なり方を変化させればよいので、第１減光板１２を大きく移動させる必要がなく、装置の小型化を実現することができる。

また、上記実施の形態において、減光装置１０は、２枚の減光板（第１減光板１２および第２減光板１３）を備えていたが、必ずしも２枚の減光板を備える必要はない。本発明の一態様に係る減光装置は、少なくとも１枚の減光板を備えればよい。減光板が一枚の場合であっても、減光装置１０は、撮像素子１７に入射する光の量を調整する際にボケ具合の変化を抑制することができ、かつ、装置の小型化を実現することができる。

また、減光装置１０は、３枚以上の減光板を備えてもよい。これにより、減光装置１０は、さらに多くの種類の透過率を効率的に実現することができる。

また、上記実施の形態では、減光装置１０は、第１減光板１２をＸ方向に移動させ、第２減光板１３をＹ方向に移動させていたが、必ずしも２枚の減光板を互いに直交する方向に移動させる必要はない。例えば、減光装置１０は、第１減光板１２と第２減光板１３との双方をＸ方向に移動させてもよい。つまり、第１方向と第２方向とが同一方向であってもよい。この場合、例えば、第１減光板１２を移動させるための移動手段１４と、第２減光板１３を移動させるための移動手段１４とを、光軸を挟んで互いに対向する位置に配置すればよい。これにより、装置の小型化を実現することができる。

また、上記実施の形態において、減光装置１０は、第１減光板１２と第２減光板１３とを移動させていたが、遮光板１１を移動させてもよい。つまり、減光装置１０は、光の入射方向から見たときの、遮光板１１および第１減光板１２、または遮光板１１および第２減光板１３の相対的な位置関係を変化させることができればよい。

また、上記実施の形態において、移動手段１４は、ピッチ幅だけ第１減光板１２または第２減光板１３を移動させていたが、必ずしもピッチ幅だけ移動させる必要はない。例えば、移動手段１４は、ピッチ幅の２倍あるいは３倍の距離だけ第１減光板１２または第２減光板１３を移動させてもよい。

また、上記実施の形態において、遮光板１１、第１減光板１２および第２減光板１３は、全体として矩形状であったが、必ずしも矩形状である必要はない。例えば、遮光板１１、第１減光板１２および第２減光板１３は、円形状、あるいは六角形などの多角形状であってもよい。

本発明に係る減光装置は、デジタルスチルカメラ、あるいはデジタルビデオカメラ等に有用である。

１０ 減光装置
１１ 遮光板
１１ａ 遮光部
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ 透過部
１２ 第１減光板
１２ａ、１３ａ 減光部
１２ｃ、１３ｃ 突起部
１３ 第２減光板
１４ 移動手段
１５ 光学レンズ系
１６ カバーガラス
１７ 撮像素子
１８ａ 下羽根
１８ｂ 上羽根
１００ 撮像装置

Claims (10)

1. 撮像素子に入射する光の量を調整するための減光装置であって、
   光を遮る複数の遮光部が離散的に形成されており、かつ、光を透過する第１透過部が形成されている遮光板と、
   通過する光の量を減少させる複数の第１減光部が離散的に形成されており、かつ、光を透過する第２透過部が形成されている第１減光板と、
   前記遮光板および前記第１減光板の少なくとも一方を、光の入射方向と交差する第１方向に移動させる移動手段とを備え、
   前記遮光板と前記第１減光板とは、少なくとも板面の一部が前記入射方向から見て互いに重なり合うように配置される
   減光装置。
2. 前記遮光板における前記遮光部の配置パターンと、前記第１減光板における前記第１減光部の配置パターンとは、同一であり、
   前記遮光部と前記第１減光部とは、形状および大きさが同一である
   請求項１に記載の減光装置。
3. 前記遮光板において、前記遮光部と前記第１透過部とは、前記第１方向において交互に配列されており、
   前記第１減光板において、前記第１減光部と前記第２透過部とは、前記第１方向において交互に配列されている
   請求項２に記載の減光装置。
4. 前記遮光板において、前記複数の遮光部と複数の前記第１透過部とは市松模様状に配列されており、
   前記第１減光板において、前記複数の第１減光部と複数の前記第２透過部とは市松模様状に配列されている
   請求項３に記載の減光装置。
5. 前記移動手段は、前記第１方向において互いに隣り合う前記第１減光部と前記第２透過部との前記第１方向における中心間距離だけ、前記遮光板および前記第１減光板が相対的に移動するように、前記遮光板および前記第１減光板の少なくとも一方を前記第１方向に移動させる
   請求項３に記載の減光装置。
6. 前記移動手段は、前記入射方向から見て、前記第１減光部と前記遮光部とが重なり合う状態から、前記第１減光部と前記第１透過部とが重なり合う状態に変化するように、前記遮光板および前記第１減光板の少なくとも一方を移動させる
   請求項１に記載の減光装置。
7. さらに、
   通過する光の量を減少させる複数の第２減光部が離散的に形成されており、かつ、光を透過する第３透過部が形成されている第２減光板を備え、
   前記遮光板と前記第２減光板とは、少なくとも板面の一部が前記入射方向から見て互いに重なり合うように配置され、
   前記移動手段は、前記第１減光板を前記第１方向に移動させ、かつ、前記第２減光板を前記入射方向と交差する第２方向に移動させる
   請求項１に記載の減光装置。
8. 前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに直交する
   請求項７に記載の減光装置。
9. 前記第１減光部の透過率と前記第２減光部の透過率とは互いに異なる
   請求項７に記載の減光装置。
10. 請求項１に記載の減光装置を備える撮像装置。

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