JP5567841B2 - Optical member and light amount adjusting device using the optical member - Google Patents
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Description
本発明は、ビデオカメラ、スチルカメラ等に搭載され、通過光量を調節する光学部材及び該光学部材を用いた光量調節装置に関するものである。 The present invention relates to an optical member that is mounted on a video camera, a still camera, or the like, and that adjusts the amount of light passing therethrough and a light amount adjusting device that uses the optical member.
従来から、ビデオカメラやスチルカメラ等の撮像光学系では、複数枚の絞り羽根を用いて、開口径を変化させ光量を調節する光量調節装置が使用されているが、開口径が小さくなり過ぎると、光の回折による光学性能の劣化が問題となっている。 Conventionally, in an imaging optical system such as a video camera or a still camera, a light amount adjusting device that uses a plurality of diaphragm blades to change the aperture diameter and adjust the light amount is used. However, if the aperture diameter becomes too small Deterioration of optical performance due to light diffraction is a problem.
そこで、明るい被写体条件でも、絞り開口径が小さくなり過ぎないようにするため、絞り羽根にND(Neutral Density)フィルタを併用した光量調節装置が提案されている。 Therefore, in order to prevent the aperture diameter of the aperture from becoming too small even under bright subject conditions, a light amount adjusting device using an ND (Neutral Density) filter in combination with the aperture blade has been proposed.
しかし、絞り開口部を形成する絞り羽根の開口端部を切断したままで何も加工しないと、開口端部に入射した光からゴースト光やハロー光が増加し、画質が低下することがある。そのため、絞り羽根の面に反射を抑制するための黒色塗料を塗布したり、鏡筒内に装着するNDフィルタの配置を工夫することにより、ゴースト光等を抑制している。 However, if nothing is processed while the aperture end of the aperture blade that forms the aperture opening is cut, ghost light or halo light may increase from the light incident on the aperture end, and image quality may deteriorate. For this reason, ghost light or the like is suppressed by applying a black paint for suppressing reflection to the surface of the diaphragm blades or by devising the arrangement of the ND filter mounted in the lens barrel.
しかし、それでも太陽や強い光源のような特に明るい被写体を撮影すると、被写体像の周りに放射状のゴースト光が生ずることがある。この原因は絞り羽根の端部の稜線やNDフィルタの端部に入射した光線が、有害光になるためである。 However, when a particularly bright subject such as the sun or a strong light source is photographed, radial ghost light may be generated around the subject image. This is because the light incident on the ridge line at the end of the diaphragm blade or the end of the ND filter becomes harmful light.
例えば特許文献1に示すように、絞り羽根の開口端面の全部又は一部に微小な凹凸を設け、絞り羽根の端面に入射した光線を入射光の進行方向に対して左右に散乱させて、有害光を防止することが知られている。
For example, as shown in
また、特許文献2においては、絞り羽根の端面に複数の階段状段差を不規則に形成することにより、絞り羽根の端面に入射した光線を入射光の進行方向に対して前後に散乱させて、有害光を防止する技術が開示されている。
Further, in
特許文献3においては、開口端部の前後の稜線に沿って、非周期的にその大きさも様々な凹凸部を形成させた光学部材が提案されている。
しかし特許文献1に示すように、絞り羽根の端面に凹凸部を設ける方法では、入射光を進行方向に対して左右に振り分けるだけであり、或る程度の改善は期待できるものの、強い光が入射した場合には、依然としてゴースト光等の発生の虞れがある。
However, as shown in
また、特許文献2に示す絞り羽根の端面に、光の入射側から出射側に向けて階段状の段差を付ける方法においては、絞り羽根の射出側端面の稜線付近は従来と同様のため、この部分での反射によるゴースト光等の発生がある。また、この技術をNDフィルタ等に適用すると、フィルム基板にND膜を成膜したNDフィルタにおいては、ND膜の縁部を透過して射出側に進む光が存在するため、階段状に段差を構成する方法では対策とはならない。
In addition, in the method of adding a stepped step from the light incident side to the light exit side on the end face of the diaphragm blade shown in
更に、特許文献3に示すように開口縁部前後の稜線に沿って、非周期でその大きさも様々な凹凸部を形成させた光学部材は、他の部材が隣接して摺動する場合に、摩擦抵抗が増加する虞れがある。
Furthermore, as shown in
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、特別な稜線形状を形成することなく、撮像光学系内に配置された光学部材の端部での反射光や透過光を低減し、これに起因する画質の低下を防止することにある。 The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems and reduce the reflected light and transmitted light at the end of the optical member arranged in the imaging optical system without forming a special ridge line shape. This is to prevent the deterioration of the image quality caused by it.
上記目的を達成するための本発明に係る光学部材は、撮像素子に被写体像を形成する撮像光学系内に、少なくとも端部の一部の厚み方向を光軸と平行状態に配置し、前記撮像光学系内に進退することにより通過する光を調節する光学部材であって、前記端部に形成した二次剪断面を有し、前記端部の前記撮像光学系内に臨む面積に対する前記二次剪断面を含む剪断面の面積を80%以上としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical member according to the present invention has an imaging optical system for forming a subject image on an imaging device, wherein at least a part of the thickness direction of the end portion is arranged in parallel with the optical axis, and the imaging An optical member that adjusts light passing therethrough by advancing and retreating into the optical system, the secondary member having a secondary shear surface formed at the end, and the secondary with respect to an area of the end facing the imaging optical system The area of the shear plane including the shear plane is 80% or more.
また、本発明に係る光学部材を用いた光量調整装置は、撮像素子に被写体像を形成する撮像光学系内に、少なくとも端部の一部の厚み方向を光軸と平行状態に配置し、前記撮像光学系内に進退することにより通過する光を調節する光学部材を有する光量調節装置であって、前記光学部材は前記端部に二次剪断面を有し、前記端部の前記撮像光学系内に臨む面積に対する前記二次剪断面を含む剪断面の面積を80%以上としたことを特徴とする。 Further, the light amount adjusting device using the optical member according to the present invention, in the imaging optical system for forming a subject image on the imaging element, at least a part of the thickness direction of the end portion is arranged in parallel with the optical axis, A light amount adjusting device having an optical member that adjusts light passing through by moving forward and backward in an imaging optical system, the optical member having a secondary shear surface at the end, and the imaging optical system at the end The area of the shear plane including the secondary shear plane with respect to the area facing the inside is 80% or more.
本発明によれば、光学部材の稜線部を特別な形状とすることなく、端部の反射光等を低減することができ、それらを搭載した光学機器のゴースト光及びフレア光の発生による画像の劣化を解消することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the reflected light and the like at the end without making the ridge line portion of the optical member into a special shape. Degradation can be eliminated.
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。 The present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
図1は本実施例における撮像光学系の構成図である。光軸上に、レンズ1、光量絞り2、レンズ3、4、ARコート5aが施されたローパスフィルタ5、CCD等から成る被写体像を形成する撮像素子6が順次に配列されている。光量絞り2においては、進退可能な絞り支持板7、8に、厚さ50〜125μmの合成樹脂材から成る一対の光学部材9、10が取り付けられている。
FIG. 1 is a configuration diagram of an imaging optical system in the present embodiment. On the optical axis, an
光学部材9、10は光線を透過せずに、互いに共働して絞り口径を形成して透過光量を変更する絞り羽根の場合と、開口部に進退すると共に光学部材9、10自体で光線の透過光量を規制する光学フィルタの場合とがある。
The
撮像光学系内において、光学部材9、10はその端部の少なくとも一部の厚み方向が光軸と平行状態で、光軸に向けて進退するように配置され、光量調節装置として機能する光量絞り2に取り付けられている。また、本実施例においては2枚の光学部材9、10を用いているが、これらの光学部材は、2枚以上で構成されていても、1枚で構成されていてもよい。
In the imaging optical system, the
図2(a)〜(c)は光学部材9、10の基材である透明樹脂基板11をビクトリア刃型、トムソン刃型、ピナクル刃型のような切断刃を介して切断した状態の切断面を示し、切断面の構成は切断刃の切れ味や切断条件により異なる。
2A to 2C show a cut surface in a state where the
図2(a)は撮像光学系内で通過光を制限する面に臨んでいる透明樹脂基板11から成る光学部材の端面の様子を表したものであり、透明樹脂基板11に例えば厚み75μmのPETを用い、ビクトリア刃型の切断刃で厚み方向に剪断加工した切断面を示している。
FIG. 2A shows the state of the end face of the optical member made of the
切断刃が進入する図面上側から、だれ12、剪断面13、破断面14、二次剪断面15、ばり16が順番に形成されるが、だれ12の面積が最小で、破断面14が殆ど存在しない場合の切断面を示している。これは切断刃の先端部が鋭角になっていることにより、透明樹脂基板11が最後まで切断されていることを示している。
From the upper side of the drawing in which the cutting blade enters, the
この切断面においては、だれ12が数μm幅、破断面14はフィルム厚み75μmに対し、1%以下である。また、二次剪断面15を含む剪断面13の面積は、端面部全体の90%強となっている。
In this cut surface, the
剪断面13と破断面14の関係は、通常のプレス加工時には、主にパンチとダイの面精度とクリアランスで決定するが、本実施例のように切断刃で切断した場合には、切断刃の先端部の状態と材料の応力の分布により決定する。これらを適正に制御することにより、切断面に二次剪断面15が発生し、結果として剪断面13が増加する。
The relationship between the
図2(b)は前述した切断刃の先端部が徐々に磨耗し、鈍角に経時変化することにより、透明樹脂基板11を押し切る状態になった際の切断面を示している。図2(a)の切断面と比較すると、切断刃が進入する部分はだれ12の面積が大きくなる傾向にあり、切断工程の中盤からは透明樹脂基板11が裂ける状況となり、大きな破断面14が発生する。
FIG. 2 (b) shows the cut surface when the tip of the cutting blade is gradually worn out and changes over time to an obtuse angle, thereby pressing the
図2(c)は更に先端部が磨耗した切断刃による切断面を示している。透明樹脂基板11に切断刃が進入する際に、切断刃の先端部が鈍角なため、多大な圧力が掛かり、だれ12の面積は図2(b)よりも更に大きくなり、破断面14の面積が切断面の大半を占めるようになる。
FIG. 2 (c) shows a cut surface by a cutting blade whose tip is further worn. When the cutting blade enters the
図3(a)は図2(a)に示す切断状態、図3(b)は図2(b)に示す切断状態の際の切断部を含む端部の側面図を示している。剪断加工によりだれ12及び破断面14は何れも剪断面13より基材側に後退するように形成されている。また、図3(a)には二次剪断面15が発生しており、だれ12側には破断面14は殆ど存在しない。
FIG. 3A shows the cut state shown in FIG. 2A, and FIG. 3B shows a side view of the end including the cut portion in the cut state shown in FIG. 2B. Both the
この切断部に、だれ12側、又はばり16側から強い光が入射すると、図3(b)のような切断面の場合には、だれ12又は破断面14で入射光が反射され易くなる。通常では、光学部材の表面は有害な光の反射を防止する反射防止膜などの反射防止処理が施されているが、だれや破断面においてはこのような反射防止層が破壊されているためである。また、光学部材が光学フィルタなどのように光を透過するものである場合に、このようなだれや破断面を生じている部分の光軸方向の厚みは、端部付近以外の部分の厚みよりも薄くなる。このため、この部分を透過して反対側に出射する光量は、端部付近以外で出射する光量よりも多くなり、出射側から見たときも端部付近が光り易くなる。
When strong light is incident on the cut portion from the
図3(a)に示すように、切断面に二次剪断面15を有しているような場合には、だれ12は小さくなる。また、破断面14はばり16側には存在しなくなり、稜線部の光の反射は極めて小さくなる。同時に、光学部材が光学フィルタなどのように光を透過するものである場合でも、図3(b)のように端部付近を透過する光量が多くなるようなことはない。
As shown in FIG. 3A, when the
図2(a)に示すような最適状態な切断面を実現するためには、切断刃を管理して頻繁に磨き加工等を施すことにより、型の調整を頻繁に行ったり、切断刃とフィルム基板の間に、保護フィルムを挟んで切断する製造方法がある。 In order to realize the optimum cut surface as shown in FIG. 2A, the cutting blade is managed and frequently subjected to polishing, etc., so that the mold is frequently adjusted, the cutting blade and the film There is a manufacturing method in which a protective film is sandwiched between substrates and cut.
また、通常のプレス加工において二次剪断面15が発生すると、金型の寿命に悪影響を及ぼすが、本実施例の対象のように樹脂基板11を切断刃で加工するような場合は、特に大きな問題は発生しない。
Further, when the
図2(a)に示す切断面を有する光学部材9、10の端部の光の反射の程度を観察するために、図4に示すように、一方から光を当てて端部21を同方向から目視で観察した。その結果、強い反射及び端部21から入出射する光は認められなかった。また、光学部材が光学フィルタである場合に、図4とは逆に光を当てる方向と逆方向から目視で端部付近を観察した結果も、端部付近の透過光により稜線部が光るような現象は認められなかった。
In order to observe the degree of reflection of light at the end portions of the
そして、図1に示すようなビデオカメラに撮像装置として組み込んだ場合に、撮像装置を一度通過した光が撮像素子6に反射し、光学部材9、10に再度入射する。しかし、撮像素子6側に光学部材のだれ側又はばり側の何れを向けた場合においても、有害なゴーストやフレアの発生は殆どなく良好な結果が得られた。また、光学部材が光学フィルタであっても、前述の理由により同様な結果となった。
When incorporated in a video camera as shown in FIG. 1 as an imaging device, light that has once passed through the imaging device is reflected by the
更に、二次剪断面15を含む剪断面13の光軸方向の面積だけでなく、長さも光学部材の端部の光軸方向の全長の80%以上であるときは、より好ましい結果が得られた。
Furthermore, when not only the area in the optical axis direction of the
本実施例2においては、実施例1とほぼ同様の条件において、二次剪断面15を含む剪断面13の面積が全体の面積に対し80%程度になるように、切断刃の先端状態と保護フィルムの厚みを調整した。
In the second embodiment, under the same conditions as in the first embodiment, the cutting edge tip state and protection are performed so that the area of the
切断面は実施例1と同様の状態となり、二次剪断面15が観察された。これを実施例1と同様の方法で観察した結果、ビデオカメラに組み込んだ場合も含めて実施例1と殆ど変らず、良好な結果が得られた。
The cut surface was in the same state as in Example 1, and the
また比較例1として、実施例1とほぼ同様の条件において、剪断面13の面積が60%程度になるように、切断刃の先端状態と保護フィルムの厚みを調整した。このときの破断面14は全体の25%程度で、切断面は図2(b)と同様の状態となっており、二次剪断面15は観察されなかった。
Further, as Comparative Example 1, under the same conditions as in Example 1, the tip state of the cutting blade and the thickness of the protective film were adjusted so that the area of the
そして、実施例1と同様の方法で観察した結果、実施例1よりも強く端部21が光り、ビデオカメラに撮像装置として組み込んだ場合には、被写体の状態によっては有害なゴーストやフレアの発生が認められた。
As a result of observation by the same method as in the first embodiment, when the
比較例2として、今までの例とほぼ同様の条件において、剪断面13の面積が35%程度になるように、切断刃の先端状態と保護フィルムの厚みを調整した。このときの破断面14は全体の50%程度で、切断面は図2(b)と同様の状態となっており、二次剪断面15は観察されなかった。
As Comparative Example 2, the tip state of the cutting blade and the thickness of the protective film were adjusted so that the area of the
そして、実施例1と同様の方法で観察した結果、比較例1よりも更に強く端部21が光り、ビデオカメラに撮像装置として組み込んだ場合には、被写体の状態によって有害なゴーストやフレアの発生が認められた。
Then, as a result of observation by the same method as in Example 1, when the
比較例3として、今までの例とほぼ同様の条件において、剪断面13の面積が35%程度になるように、切断刃の先端状態と保護フィルムの厚みを調整した。このときの破断面は全体の75%程度で、切断面は図2(c)と同様の状態となっており、二次剪断面15は観察されなかった。
As Comparative Example 3, the tip state of the cutting blade and the thickness of the protective film were adjusted so that the area of the
そして、実施例1と同様の方法で観察した結果、比較例2よりも更に強く端部21が光り、ビデオカメラに撮像装置として組み込んだ場合には、被写体の状態によって有害なゴーストやフレアの発生が認められた。
As a result of observation by the same method as in Example 1, when the
また、上述したような透明樹脂基板11に、図5に示すようなAl2O3膜31aとTixOy膜31bを交互に積層し、最上層にMgF2膜31cを積層したND膜31を成膜し、可視波長領域の透過光量を調節するNDフィルタ32を作製する。このND膜31を成膜するには、透明樹脂基板11を切断する前後何れの工程で実施してもよい。
Further, an
図6(a)〜(c)は入射光量を調節するために、2枚の光学部材9、10により形成される絞り開口部内に挿入されて使用されるNDフィルタ32の説明図である。光学部材9、10の作動により菱形の絞り開口部33が形成され、この絞り開口部33に対しNDフィルタ32は別体で駆動され、絞り開口部33の面積を一定としても、NDフィルタ32によって光量を調節できるようになっている。
FIGS. 6A to 6C are explanatory diagrams of the
図6(a)はNDフィルタ32が絞り開口部33の外に退避した状態、図6(b)はNDフィルタ32の縁部32aが絞り開口部33内に位置している状態、図6(c)はNDフィルタ32が絞り開口部33を覆った状態をそれぞれ示している。
6A shows a state in which the
このようにNDフィルタ32を動作させると、絞り開口部33の大きさを極端に小さくさせずに済み、小絞り回折による画像の劣化を防止することができる。
When the
また、図6(b)に示すように、絞り開口部33にNDフィルタ32の縁部32aが挿入された場合に、光線がNDフィルタ32の縁部32aに入射する。この際に、縁部32aのだれ12を低減させ、稜線部の角度を90度に限りなく近付けるほど、光線の反射は低減し、ゴースト光も低減することができる。
As shown in FIG. 6B, when the
更に、ND膜31の濃度が濃ければ、透過する光線は減衰されることができるため、規則的に透過する光成分によるゴースト光、フレア光は発生し難い。
Furthermore, if the concentration of the
しかし、ND膜31の濃度が薄いと、透過する光成分が多くなり、ゴースト光、フレア光が生じ易くなるが、縁部32aのだれ12に入射した光が、撮像素子方向に再反射する現象が低減するので支障はない。
However, if the concentration of the
特に近年では、NDフィルタ32には、濃度落差や透過位相差を考え、縁部32aから離れるにつれて、連続的にフィルタ濃度が濃くなるグラデーションを付したNDフィルタ32が使用されている。
In particular, in recent years, an
このグラデーションを有するNDフィルタ32は蒸着タイプのフィルタであり、縁部32aに向かうにつれて濃度が薄くなっている。縁部32aに近付くにつれて、光の減衰が少なくなるので、光の透過量が増え裏面反射も影響するため、相対的に光の反射率が高くなりゴースト光、フレア光が生じ易くなる。
The
つまり、縁部32aに近付くにつれて、グラデーションを有するNDフィルタ32の場合に、縁部32aの付近で特にゴースト光、フレア光が生じ易い。しかし、これはNDフィルタ32の縁部32aのだれ12をなくす、つまり角の角度を90度に限りなく近付けることにより解消される。
That is, as the
1、3、4 レンズ
2 光量絞り
5 ローパスフィルタ
6 撮像素子
7、8 支持板
9、10 光学部材
11 透明樹脂基板
12 だれ
13 剪断面
14 破断面
15 二次剪断面
16 ばり
32 NDフィルタ
33 絞り開口部
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