JP6727800B2 - 光量調節装置、レンズ鏡筒、および光学装置 - Google Patents

光量調節装置、レンズ鏡筒、および光学装置 Download PDF

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Description

本発明は、光量調節装置、レンズ鏡筒、および光学装置に関し、特に、入射する光量を調節するために用いて好適なものである。
適切な露光量を得るための光量調節装置を備えた光学装置の一例として、レンズ鏡筒内にNDフィルタを備えたカメラが知られている。
レンズ鏡筒内の光量調節装置は、絞りの近傍に配置されることが多い。光量調節装置は、光束が通過する開口径の全体を覆うサイズで形成されたNDフィルタを備える。一般的なNDフィルタは、開口部を完全に覆う位置と、開口部から完全に退避する位置との間を移動可能に支持される。そのため、一般的な光量調節装置の外径サイズは、退避したNDフィルタを収容するスペースを考え、少なくとも開口径の3倍の径が必要となる。
また、NDフィルタを複数備える光量調節装置も知られている。特許文献1及び特許文献2に記載の光学機器は、均一な透過率を有する透明部と、連続的に変化する透過率を有するグラデーション部とをそれぞれが有する2つのNDフィルタを備える。高輝度被写体を撮影する際に、2つのNDフィルタが開口部を覆うように配置され、適切な光量となるように減光する。その際、各NDフィルタの位置によって、グラデーション部が開口部内に挿入される量が変化し、2つのNDフィルタを重ねた合成濃度が変化する。従って、各NDフィルタの位置を調節することによって、光量を無段階に調節することが可能である。
特開2007−292828号公報 特開2011−248029号公報
近年、カメラの小型化が進む一方で、大型の撮像素子やF値の小さい光学系(即ち、開放径の大きな光学系)をカメラに搭載することが要求されている。即ち、レンズ鏡筒を小型に構成しながら、NDフィルタが覆う開口径を大型化することが要求されている。
しかしながら、単一のNDフィルタを備えた光量調節装置は、前述の通り少なくとも開口径の3倍の外径サイズを必要とする。このため、開口径が大型化すると光量調節装置のサイズも大型化し、カメラの小型化を阻害する。
特許文献1に記載の光量調節装置は、2つのNDフィルタの合成濃度を無段階で調節可能とするため、グラデーション領域の幅が広く取られている。これにより、光量調節装置のサイズも大型化する。
特許文献2に記載の光量調節装置は、2つのNDフィルタのそれぞれに透明領域が設けられる。NDフィルタの退避時には、透明領域も含めて開口部から退避する必要がある。従って、退避したNDフィルタの収容スペースが大きくなる。これにより、光量調節装置のサイズも大型化する。
本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、光量調節装置を小型化することを目的とする。
本発明の光量調節装置の第1の例は、開口部を通過する光線の光量を調節する光量調節装置であって、透明な領域と透明でない領域とを有するフィルタであって、退避位置と使用位置との間において前記開口部と対向する領域を含む領域を移動する第1のフィルタおよび第2のフィルタと、前記開口部を有する地板と、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分と、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記退避位置を定める部分と、を有し、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタが前記退避位置にあるときに、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記透明な領域が前記開口部の領域全体と対向する位置で重なり、前記透明でない領域は、光学濃度が略均一な領域である均一濃度領域と、前記透明な領域と前記均一濃度領域との間に配置される領域であって、前記透明な領域から前記均一濃度領域にかけて光学濃度が連続的に変化する領域であるグラデーション領域とを有し、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタが前記使用位置にあるときに、前記第1のフィルタの前記透明な領域と前記第2のフィルタの前記均一濃度領域とが前記開口部と対向する位置で重なり、且つ、前記第1のフィルタの前記均一濃度領域と前記第2のフィルタの前記透明な領域とが前記開口部と対向する位置で重なり、且つ、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記グラデーション領域が前記開口部と対向する位置で重なり、前記地板は、前記第1のフィルタが回動可能に取り付けられる軸と、前記第2のフィルタが回動可能に取り付けられる軸と、をさらに有し、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタは、前記使用位置と前記退避位置との間で回動し、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分の位置誤差δ[mm]と、前記軸と光軸中心との距離に対する、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分と前記軸との距離の比αと、前記グラデーション領域における1[mm]当たりの光学濃度の変化量である濃度変化率d[/mm]との間に以下の(A)式の関係が成り立つことを特徴とする。
0.1<δ×α×2×d<0.6 ・・・(A)
本発明の光量調節装置の第2の例は、開口部を通過する光線の光量を調節する光量調節装置であって、透明な領域と透明でない領域とを有するフィルタであって、退避位置と使用位置との間において前記開口部と対向する領域を含む領域を移動する第1のフィルタおよび第2のフィルタと、前記開口部を有する地板と、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分と、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記退避位置を定める部分と、を有し、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタが前記退避位置にあるときに、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記透明な領域が前記開口部の領域全体と対向する位置で重なり、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタが前記使用位置にあるときに、前記第1のフィルタの前記透明な領域と前記第2のフィルタの前記透明でない領域とが前記開口部と対向する位置で重なると共に、前記第1のフィルタの前記透明でない領域と前記第2のフィルタの前記透明な領域とが前記開口部と対向する位置で重なり、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分は、前記地板と異なる部材であり、前記部材の前記地板に対する位置を調整することで前記第1のフィルタと前記第2のフィルタの使用位置が調整され、前記地板は、前記第1のフィルタが回動可能に取り付けられる軸と、前記第2のフィルタが回動可能に取り付けられる軸と、をさらに有し、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタは、前記使用位置と前記退避位置との間で回動し、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタは、前記使用位置にあるときに前記部材に当接する当接部を有することを特徴とする。
本発明によれば、小型の光量調節装置を提供することができる。
撮像装置の構成の一例を示す図である。 第1の実施形態の光量調節装置の分解斜視図である。 NDフィルタの位置関係の第1の例を示す図である。 NDフィルタの光学濃度の第1の例を示す図である。 NDフィルタの位置関係の第2の例を示す図である。 NDフィルタの光学濃度の第2の例を示す図である。 NDフィルタの位置関係の第3の例を示す図である。 NDフィルタの光学濃度の第3の例を示す図である。 NDフィルタの光学濃度の第4の例を示す図である。 NDフィルタの光学濃度の第5の例を示す図である。 第4の実施形態の光量調節装置の分解斜視図である。 NDフィルタの基準となる位置関係の一例を示す図である。 NDフィルタの重なり量を調整する様子の第1の例を示す図である。 NDフィルタの重なり量を調整する様子の第2の例を示す図である。
以下、図面を参照しながら、実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態を説明する。
まず、光量調節装置の適用例である撮像装置の概略を説明する。
図1は、撮像装置の概略構成の一例を示す図である。
図1において、撮像装置100は、カメラ本体110とレンズ鏡筒120とを有する。レンズ鏡筒120は、カメラ本体110に装着されるものでも、カメラ本体110と一体となっているものでもよい。即ち、光量調節装置10は、カメラ本体110とは独立したレンズ鏡筒120に配置しても、レンズ鏡筒120と一体となった撮像装置100に配置してもよい。尚、撮像装置以外の光学装置に光量調節装置を配置してもよい。
レンズ鏡筒120は、1群レンズL1、2群レンズL2、3群レンズL3、絞り121、および光量調節装置10を含む撮像レンズ光学系を有する。また、本実施形態では、レンズ鏡筒120に撮像素子123が取り付けられる。
さらに、レンズ鏡筒120は、駆動装置124を有する。駆動装置124は、レンズ鏡筒120の各部を駆動させるためのものである。1群レンズL1、2群レンズL2、3群レンズL3、絞り121、および光量調節装置10の動作は、駆動装置124により個別に制御される。
カメラ本体110は、A/D変換器111、画像処理部112、表示部113、操作部114、記憶部115、およびシステム制御部116を有する。
被写体の像は、撮像レンズ光学系を介して撮像素子123に結像される。撮像素子123は、結像された被写体の像(光信号)をアナログの電気信号に変換する。A/D変換器111は、撮像素子123から出力されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号(画像信号)に変換する。画像処理部112は、A/D変換器111から出力されたデジタルの電気信号(画像信号)に対して種々の画像処理を行う。
表示部113は、各種の情報を表示する。表示部113は、例えば、電子ビューファインダや液晶パネルを用いることにより実現される。操作部114は、撮像装置100に対する指示をユーザが行うためのユーザインタフェースとしての機能を有する。尚、表示部113がタッチパネルを有する場合には、当該タッチパネルも操作部114の一つになる。
記憶部115は、画像処理部112で画像処理が行われた画像データ等、各種のデータを記憶する。また、記憶部115は、プログラムも記憶する。記憶部115は、例えば、ROM、RAM、およびHDDを用いることにより実現される。
システム制御部116は、撮像装置100全体を統括制御する。システム制御部116は、例えば、CPUを用いることにより実現される。
図2は、光量調節装置10の分解斜視図である。
光量調節装置10は、NDフィルタ1、NDフィルタ2、アクチュエータ3、および地板4を有する。
NDフィルタ1は、減光フィルタであり、第1のフィルタの一例である。NDフィルタ1には、地板4の軸4bに嵌合する穴1aと、アクチュエータ3の駆動ピン3bが挿通する長穴1bとが形成されている。NDフィルタ1には、減光のための蒸着膜が形成されている。蒸着膜により、均一濃度領域の一例である均一濃度部1cと、グラデーション領域の一例であるグラデーション部1dと、透明な領域の一例である透明部1eとの3つの部分が形成される。均一濃度部1cには、均一な光学濃度になるように(不透明または半透明の)蒸着膜がNDフィルタ1の基材上に形成されている。グラデーション部1dには、均一濃度部1cに接する位置から透明部1eに接する位置に向けて徐々に光学濃度が薄くなるようにグラデーション状の蒸着膜がNDフィルタ1の基材上に形成されている。透明部1eには、均一で透明な部分である。尚、NDフィルタ1の基材は透明である。従って、透明部1eには蒸着膜は形成されない。ただし、透明の蒸着膜を基材上に形成して透明部1eを構成してもよい。
NDフィルタ2は、NDフィルタ1と同様の減光フィルタであり、第2のフィルタの一例である。NDフィルタ2には、地板4の軸4cに嵌合する穴2aと、アクチュエータ3の駆動ピン3bが挿通する長穴2bとが形成されている。NDフィルタ1と同様に、NDフィルタ2に形成されている蒸着膜により、均一濃度領域の一例である均一濃度部2cと、グラデーション領域の一例であるグラデーション部2dと、透明な領域の一例である透明部2eとの3つの部分が形成される。均一濃度部2cには、均一な光学濃度になるように(不透明または半透明の)蒸着膜がNDフィルタ1の基材上に形成されている。グラデーション部2dには、均一濃度部2cから透明部2eに向けて徐々に光学濃度が薄くなるようにグラデーション状の蒸着膜がNDフィルタ1の基材上に形成されている。透明部2eには、均一で透明な部分である。尚、NDフィルタ1の基材と同様にNDフィルタ2の基材も透明である。従って、透明部2eには蒸着膜は形成されない。ただし、透明の蒸着膜を基材上に形成して透明部2eを構成してもよい。
NDフィルタ1、2は、地板4に取り付けられており、不図示のカバー部材によって地板4から脱落しないように保持されている。
アクチュエータ3は、地板4の面のうち、NDフィルタ1、2が配置される側とは反対側の面に、不図示のビスなどで地板4に取り付けられている。
アクチュエータ3の面のうち、地板4と対向する面(NDフィルタ1、2が配置される側の面)には、駆動レバー3aが回転可能に軸支されている。駆動レバー3aの先端には、棒状の部材の一例である駆動ピン3bがNDフィルタ1、2側に向けて突出している。駆動ピン3bは、地板4の貫通穴4d、NDフィルタ1の長穴1b、およびNDフィルタ2の長穴2bに挿通される。
地板4には、光束が通過する開口部4aと、NDフィルタ1を軸支する軸4bと、NDフィルタ2を軸支する軸4cと、アクチュエータ3の駆動ピン3bを通す貫通穴4dとが形成されている。
アクチュエータ3の駆動ピン3bは、ND使用位置とND退避位置との間を移動する。ND使用位置は、NDフィルタ1、2の蒸着膜を開口部4aに対向する領域に配置して光量を減光する際の駆動ピン3bの位置である。ND退避位置は、NDフィルタ1、2の蒸着膜を開口部4aから退避させる際の駆動ピン3bの位置である。アクチュエータ3の駆動ピン3bの動作は、駆動装置124により制御される。
NDフィルタ1、2は、それぞれ、アクチュエータ3の駆動ピン3bの動作に伴って、軸4b、4cを回動軸として回動する。
NDフィルタ1、2により開口部4aを通過する光量を減らす際(即ち、NDフィルタ1、2を使用する際)には、駆動ピン3bは地板4の貫通穴4dの使用時当接面4eに当接される。NDフィルタ1、2を退避させる際には、駆動ピン3bは地板4の貫通穴4dの退避時当接面4fに当接される。NDフィルタ1とNDフィルタ2は、貫通穴4dにより規制される駆動ピン3bの位置によって、蒸着膜が開口部4aを覆う使用位置と蒸着膜が開口部4aから退避する退避位置の間を移動する。
図3は、駆動ピン3bがND使用位置にある場合のNDフィルタ1、2の位置関係の一例を示す図である。図3では、NDフィルタ1、2および地板4の正面図により、NDフィルタ1、2の位置関係を示す。図4は、駆動ピン3bがND使用位置にある場合のNDフィルタ1、2の光学濃度の一例を示す図である。図4の横方向の各位置は、図3の切断線AAの各位置を表す。図4の上段の図は、図3の切断線AAで切った場合の地板4の断面図である。図4の中段の図は、図3の切断線AAの方向におけるNDフィルタ1、2の光学濃度の分布をハッチングにより個別に示す図である。図4の下段の図は、図4の中段に示すNDフィルタ1、2の光学濃度の分布を合成した分布をハッチングにより示す図である。図4において、ハッチングの高さが高いほど、NDフィルタ1、2の光学濃度が高いことを表す。
図3、図4に示す通り、駆動ピン3bがND使用位置にある場合(即ち、NDフィルタ1、2により開口部4aを通過する光を減光する場合)、NDフィルタ1の均一濃度部1cと、NDフィルタ2の透明部2eとが開口部4aと対向する領域で重なる。また、NDフィルタ1のグラデーション部1dとNDフィルタ2のグラデーション部2dとが開口部4aと対向する領域で重なる。また、NDフィルタ1の透明部1eとNDフィルタ2の均一濃度部2cとが開口部4aと対向する領域で重なる。
ここで、均一濃度部1c、2cの光学濃度は同じである。また、グラデーション部1d、2d同士が過不足なく重なった場合、当該重なった領域では、2つのNDフィルタ1、2の合成濃度が均一濃度部1c、2cにおける光学濃度と略同じになるように、グラデーション部1d、2dの光学濃度の分布が定められる。
図5は、駆動ピン3bがND退避位置にある場合のNDフィルタ1、2の位置関係の一例を示す図である。図5でも、図3と同様に、NDフィルタ1、2および地板4の正面図により、NDフィルタ1、2の位置関係を示す。図6は、駆動ピン3bがND退避位置にある場合のNDフィルタ1、2の光学濃度を示す図である。図6の横方向の各位置は、図5の切断線BBの各位置を表す。図6の上段の図は、図5の切断線BBで切った場合の地板4の断面図である。図6の下段の図は、図5の切断線BBの方向におけるNDフィルタ1、2の光学濃度の分布をハッチングにより個別に示す図である。図6においても、図4と同様に、ハッチングの高さが高いほど、NDフィルタ1、2の光学濃度が高いことを表す。
図5、図6に示す通り、NDフィルタ1、2がND退避位置にある場合、開口部4aを各NDフィルタ1、2の透明部1e、2eのみが覆い、グラデーション部1d、2dおよび均一部1c、2cは、開口部4aと対向する領域に位置しないようにする。このようにNDフィルタ1、2により開口部4aを通過する光を減光しない場合には、各NDフィルタ1、2の均一濃度部1c、2c、グラデーション部1d、2d、および透明部1e、2eのうち、透明部1e、2eのみが開口部4aと対向する。
また、本実施形態では、駆動ピン3bがND退避位置にある場合、NDフィルタ1、2の透明部1e、2eが開口部4aを完全に覆うようにする。仮に、NDフィルタ1、2の透明部1e、2eがそれぞれ開口部4aを完全に覆うサイズよりも小さく構成されている場合、NDフィルタ1、2の基材(例えばPETシート)の端面に光線が当たり、画像にゴーストが発生する虞がある。また、開口部4a内の場所によってNDフィルタ1、2が存在する範囲と存在しない範囲とが生じてしまい、光路によってNDフィルタ1,2の基材の厚みと屈折率による光路長差が生じる場合がある。この場合、MTF(Modulation Transfer Function)が低下するなど画質に影響を与える虞がある。
これに対し本実施形態では、NDフィルタ1、2が使用時であるか退避時であるかによらず、常に2枚分の基材が開口部4a内にあることから、NDフィルタ1、2の基材の端面による光線の反射や、光路長差による画質の低下の虞が無い。
図5、図6に示す通り、NDフィルタ1、2の退避時には、開口部4aのすぐ外側にグラデーション部1d、2dが退避する。従って、各NDフィルタ1、2の使用時と退避時の間の移動量(の最小値)は、均一濃度部1c、2cの幅とグラデーション部1d、2dの幅とを合算した量となる。即ち、各NDフィルタ1、2の使用時と退避時の間の移動量(の最小値)は、開口部4aの直径よりも小さい。そのため、従来の単一のNDフィルタで構成される光量調節装置よりも、退避スペースが小さくなり、光量調節装置10全体の外径を小さくすることができる。また、2つのNDフィルタの光学濃度を合成して光学濃度を無段階に調節することを目的として、グラデーション領域の幅を広く取った特許文献1に記載の技術と比較しても、光量調節装置全体の外径を小さくすることができる。また、透明領域も含めて開口部から退避させる特許文献2に記載の技術と比較しても、光量調節装置全体の外径を小さくすることができる。
ところで、NDフィルタ1、2の使用時に、NDフィルタ1、2の位置に誤差が発生することがある。この誤差の要因として支配的なパラメータは、レバー比αである。レバー比αは、NDフィルタ1、2の穴1a、2a(即ち軸4b、4c)から光軸中心までの距離に対する、NDフィルタ1、2の穴1a、2a(即ち軸4b、4c)からNDフィルタ1、2の使用時の停止位置を決めるストッパまでの距離の比である。
本実施形態では、NDフィルタ1、2の使用時の停止位置を決めるストッパの機能は、駆動ピン3bが当接する当接面4eにより実現される。仮に、軸4bから当接面4eまでの距離を3[mm]とし、軸4bから光軸中心までの距離を15[mm]とすると、レバー比αは5(=15÷3)となる。この場合に、軸4b、4cの位置に対して当接面4eの位置が、駆動ピン3bの移動方向に0.1[mm]ずれると、光軸中心に対するNDフィルタ1、2の使用時の停止位置のずれ量は、レバー比α分だけ増幅し、0.5(=5×0.1)[mm]になる。
NDフィルタ1、2の使用時の停止位置に誤差が生じると、グラデーション部1d、2dの重なり量が変化し、NDフィルタ1、2を合成した合成濃度が変化する。例えば、NDフィルタ1、2が、当該誤差がないときに比べて行き過ぎると、NDフィルタ1、2を合成した合成濃度は高くなる。
図7は、駆動ピン3bがND使用位置にある場合のNDフィルタ1、2の位置関係であって、NDフィルタ1、2が停止位置の誤差分だけ行き過ぎた場合の位置関係を示す図である。図7でも、図3と同様に、NDフィルタ1、2および地板4の正面図により、NDフィルタ1、2の位置関係を示す。図8は、駆動ピン3bがND使用位置にある場合のNDフィルタ1、2の光学濃度であって、NDフィルタ1、2が停止位置の誤差分だけ行き過ぎた場合の光学濃度を示す図である。図8の横方向の各位置は、図7の切断線CCの各位置を表す。図8の上段の図は、図7切断線CCで切った場合の地板4の断面図である。図8の中段の図は、図7の切断線CCの方向におけるNDフィルタ1、2の光学濃度の分布をハッチングにより個別に示す図である。図8の下段の図は、図8の中段に示すNDフィルタ1、2の光学濃度の分布を合成した分布をハッチングにより示す図である。図8においても、図4と同様にハッチングの高さが高いほど、NDフィルタ1、2の光学濃度が高いことを表す。
図7、図8に示す通り、グラデーション部1d、2dの合成濃度は、各NDフィルタ1、2が行き過ぎた分だけ高くなる。しかしながら、NDフィルタ1、2のそれぞれの光学濃度は、透明部1e、2eと接する位置から均一濃度部1c、2cに接する位置に向けて連続的に増加する。従って、均一濃度部2cと透明部1eとが重なり合う領域Aと、グラデーション部1d、2d同士が重なり合う領域Bとの間で、グラデーション部1d、2dの合成濃度が不連続に変化することを避けられる(図8の下段の図を参照)。これによって、2つのNDフィルタ1、2の停止位置に誤差が発生しても、ボケ像の不自然な濃淡が目立ちにくくなるなど、画質劣化を防ぐ効果が得られる。
次に、グラデーション部1d、2dにおける単位距離(ここでは1[mm]とする)当たりの光学濃度の変化量である濃度変化率[/mm]と、グラデーション部1d、2dの幅の設定方法の一例について説明する。
前述の通り、各NDフィルタ1、2の透明部1e、2eと均一濃度部1c、2cとの間にグラデーション部1d、2dを設けることによって、NDフィルタ1、2の停止位置に誤差が発生しても、NDフィルタ1、2の合成濃度の急激な変化を防ぐことができる。グラデーション部1d、2dの幅が広いほど、グラデーション部1d、2d同士が重なる領域の合成濃度の変化は小さくなる。一方で、グラデーション部1d、2dの幅が広すぎると、光量調節装置10の小型化を阻害する。
各NDフィルタ1、2の使用時の停止位置を決めるストッパの、駆動ピン3bの移動方向の位置誤差をδとし、レバー比をαとすると、光軸中心からNDフィルタ1、2の停止位置までの距離の誤差はδ×αで表される。尚、前述したように、本実施形態では、NDフィルタ1、2の使用時の停止位置を決めるストッパの機能は、駆動ピン3bが当接する当接面4eにより実現される。
2つのNDフィルタ1、2がそれぞれδ×αだけ停止位置の誤差を持つとすると、図8の領域Aと領域Bとの間の距離Lは、当該停止位置の誤差が2つ分合算されるため、以下の(1)式で表される。
L=δ×α×2 ・・・(1)
また、グラデーション部1d、2dの単位距離当たりの濃度変化量である濃度変化率をdとする。均一濃度部2cと透明部1eとが重なる領域Aの光学濃度Dに対する、グラデーション部1d、2d同士が重なる領域Bの前記停止位置の誤差によって生じる光学濃度Dの差をΔDとする。そうすると、以下の(2)式が成り立つ。
ΔD=L×d ・・・(2)
尚、光学濃度Dは、10-D=透過率を満たす値である。また、以下の説明では、ΔDを、必要に応じて、各NDフィルタ1、2の停止位置の誤差により生じる合成濃度の変化量と称する。
ここで、各NDフィルタ1、2の停止位置の誤差により生じる合成濃度の変化量ΔDが2段分程度(光学濃度0.6相当)になると、ボケ像の濃淡が目立つなど、画質への影響が発生する。即ち、画質への影響を考えると、以下の(3)式の条件を満たすことが必要である。
ΔD<0.6 ・・・(3)
一方、各NDフィルタ1、2のグラデーション部1d、2dの濃度変化率dが小さすぎると、画質への影響は低減するものの、グラデーション部1d、2dの幅が大きくなってしまい、光量調節装置10の小型化を阻害する。各NDフィルタ1、2のグラデーション部1d、2dの濃度変化率dの下限は、各NDフィルタ1、2の使用時の停止位置の誤差による画質への影響を十分に低減できる値によって定められる。
各NDフィルタ1、2の停止位置の誤差により生じる合成濃度の変化量ΔDが3分の1段分程度(光学濃度0.1相当)になると、ボケ像の濃淡はほぼ目立たなくなる。このことから、以下の(4)式の条件を満たすことで、光量調節装置10の小型化と画質への影響の低減との双方を満足できる。
0.1<ΔD<0.6 ・・・(4)
(1)式、(2)式、および(4)式から、以下の(5)式が得られる。
0.1<δ×α×2×d<0.6 ・・・(5)
ここで、各NDフィルタ1、2の使用時の停止位置を決めるストッパの、駆動ピン3bの移動方向の位置誤差δを0.1[mm]とすると(δ=0.1)、(5)式より、以下の(6)式が得られる。
0.5/α<d<3/α ・・・(6)
各NDフィルタ1、2の使用時の停止位置を決めるストッパの、駆動ピン3bの移動方向の位置誤差δが0.1[mm]である場合、(6)式を満たす範囲で各NDフィルタ1、2のグラデーション部1d、2dの濃度変化率dを設定する。このようにすることで、光量調節装置10の小型化と、画質への影響の低減とを共に満足できる。
例えば、均一濃度部1c、2cの光学濃度Dを0.9(3段分、透過率12.5[%])とする。前述の通り、軸4bから当接面4eまでの距離を3[mm]とし、軸4bから光軸中心までの距離を15[mm]とすると、レバー比αは5となる。
画質を考えると、各NDフィルタ1、2の停止位置の誤差により生じる合成濃度の変化量ΔDとして、光学濃度Dを0.6(2段分)以下に抑えることが好ましい。また、光量調節装置10の小型化を考慮すると、各NDフィルタ1、2の停止位置の誤差により生じる合成濃度の変化量ΔDは、光学濃度で0.1(3分の1段分)あれば十分に画質を許容できると共に光量調節装置10の小型化に寄与する。
よって、各NDフィルタ1、2の使用時の停止位置を決めるストッパの、駆動ピン3bの移動方向の位置誤差δを0.1[mm]とすると(δ=0.1)、各NDフィルタ1、2のグラデーション部1d、2dの濃度変化率dを以下の(7)式の範囲で設定する。このようにすることで、光量調節装置10の小型化と、画質への影響の低減とを両立することができる。
0.1<d<0.6 ・・・(7)
グラデーション部1d、2dの幅は、D/dであることから、均一濃度部1c、2cの光学濃度Dが0.9である場合、グラデーション部1d、2dの幅は、1.5[mm]以上9.0[mm]以下であることが好ましい。
以上のように本実施形態では、使用位置と退避位置との間で軸4b、4cを回動軸として回動可能となるようにNDフィルタ1、2を地板4に取り付ける。NDフィルタ1、2は、それぞれ、均一濃度部1c、2c、グラデーション部1d、2d、および透明部1e、2eを有する。NDフィルタ1、2が退避位置にある場合、光線が通過する開口部4aと対向する領域において、NDフィルタ1、2の透明部1e、2eを重ね、透明部1e、2eで開口部4aの領域全体を覆うようにする。NDフィルタ1、2が使用位置にある場合、光線が通過する開口部4aと対向する領域において、NDフィルタ1、2のグラデーション部1d、2dを重ね、グラデーション部1d、2dと均一濃度部1c、2cで開口部4aの領域全体を覆うようにする。また、グラデーション部1d、2dが過不足なく重なった場合の合成濃度が、均一濃度部1c、2cの光学濃度と略同じになるようにする。したがって、光量調節装置10を小型化することができる。
また、本実施形態では、(5)式を満たす範囲で各NDフィルタ1、2のグラデーション部1d、2dの濃度変化率dを設定する。したがって、光量調節装置10の小型化と、画質への影響の低減との双方を実現することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、各NDフィルタ1、2の使用時の停止位置の誤差を考慮してグラデーション部1d、2dを設定し、停止位置の誤差が発生してもボケ像の影響を低減する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、ボケ像が無視できるほど被写界深度が深い光学系を用いる場合や、NDフィルタの使用時の停止位置の誤差を十分に小さくできる場合には、必ずしもグラデーション部1d、2dを設定する必要はない。このように本実施形態では、第1の実施形態のNDフィルタ1、2から、グラデーション部1d、2dを除いたものになる。したがって、本実施形態の説明において第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図8に付した符号と同一の符号を付すなどして詳細な説明を省略する。
図9は、駆動ピン3bがND使用位置およびND退避位置にある場合のNDフィルタ21、22の光学濃度を示す図である。図9の上段の図は、図4の上段の図と同じである。図9の中段の図は、図4の中段の図に対応する。図9の下段の図は、図6の下段の図に対応する。
即ち、図9の中段の図は、駆動ピン3bがND使用位置にある場合のNDフィルタ1、2の光学濃度の分布をハッチングにより示す図である。また、図9の下段の図は、駆動ピン3bがND退避位置にある場合のNDフィルタ1、2の光学濃度の分布をハッチングにより示す図である。図9においても、図4と同様に、ハッチングの高さが高いほど、NDフィルタ1、2の光学濃度が高いことを表す。
NDフィルタ21、22の形状は、第1の実施形態のNDフィルタ1、2の形状と同じである。図9に示す通り、各NDフィルタ21、22は、グラデーション部を有さず、透明でない領域の一例である均一濃度部21c、22cと、透明な領域の一例である透明部21e、22eとを有する。均一濃度部21c、22cの幅は、少なくとも開口部4aの半分を覆うことが出来れば良く、その場合、光量調整装置を最も小型に構成できる。透明部21e、22eの幅は、開口部4aの全体を覆うサイズを有する。例えば、図2において、均一濃度部1cおよびグラデーション部1dの領域を均一濃度部21cとし、透明部1eの領域を透明部21eとしたものがNDフィルタ21になる。また、図2において、均一濃度部2cおよびグラデーション部2dの領域を均一濃度部22cとし、透明部2eの領域を透明部22eとしたものがNDフィルタ22になる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態を説明する。第1の実施形態では、各NDフィルタ1、2のグラデーション部1d、2dの濃度変化率dが一定である場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、各NDフィルタのグラデーション部の濃度変化率dを一定にしない場合について説明する。このように本実施形態と第1の実施形態は、各NDフィルタのグラデーション部の濃度変化率dが異なる。したがって、本実施形態の説明において第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図8に付した符号と同一の符号を付すなどして詳細な説明を省略する。
図10は、駆動ピン3bがND使用位置にある場合のNDフィルタ31、32の光学濃度を示す図である。図10の上段、中段、下段の図は、それぞれ、図4の上段、中段、下段の図に対応する。図10の中段の図は、NDフィルタ31、32の光学濃度の分布をハッチングにより個別に示す図である。図10の下段の図は、図10の中段に示すNDフィルタ31、32の光学濃度の分布を合成した分布をハッチングにより示す図である。図10においても、図4と同様に、ハッチングの高さが高いほど、NDフィルタ31、32の光学濃度が高いことを表す。
図10に示すように、グラデーション領域の一例であるグラデーション部31d、32dの光学濃度の分布が直線的(濃度変化率dが一定)である必要はない。例えば、グラデーション部32dの濃度変化率dを、透明部2eから均一濃度部2cに向けてなだらかに増加させる(立ち上げる)ようにしてもよい。その場合、例えば、グラデーション部31dの濃度変化率dを、均一濃度部1cから透明部1eに向けてなだらかに減少させる(寝かせる)ようにすればよい。駆動ピン3bをND使用位置に位置させ、NDフィルタ31、32を使用する際のNDフィルタ31、32の合成濃度が、開口部4aと対向する領域の全域にわたって略均一となり、且つ、均一濃度部1c、2cの光学濃度と略同じになるようにする。
例えば、このような濃度変化率(光学濃度の分布)を有するグラデーション部31d、32dを図2に示すグラデーション部1d、2dの領域に設けることにより、NDフィルタ31、32を実現することができる。その他のNDフィルタ31、32の構成は、第1の実施形態のNDフィルタ1、2と同じ構成で実現することができる。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態を説明する。第1〜第3の実施形態では、アクチュエータ3の駆動ピン3bが地板4の貫通穴4dの使用時当接面4eに当接されることでNDフィルタ1、2のND使用位置が決まる場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、NDフィルタのND使用位置を調整可能とする構成について説明する。このように本実施形態と第1の実施形態は、2つのNDフィルタのND使用位置を決めるための構成が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図8に付した符号と同一の符号を付すなどして詳細な説明を省略する。
図11は、本実施形態に掛る光量調節装置の分解斜視図である。
光量調節装置40は、NDフィルタ41、NDフィルタ42、アクチュエータ3、地板44、およびストッパ部材5を有する。
ストッパ部材5は、NDフィルタ41、42のND使用位置を決める部材である。ストッパ部材5の地板44と対向する側の面には案内突起5a、5bが設けられている。地板44には、第1の実施形態で説明した地板4に対し、ストッパ部材5の案内突起5a、5bをガイドするための案内溝4gが設けられている。案内溝4gは、地板44の径方向にのびる溝である。地板44のその他の構成は、第1の実施形態で説明した地板4と同じである。
案内突起5a、5bを地板44の案内溝4gに入れる。そして、地板44の案内溝4gの範囲内で地板44の径方向(紙面上下方向)に自由にストッパ部材5の位置を設定し、設定した位置でストッパ部材5を地板44に対して接着して固定することが可能である。第1〜第3実施形態と異なり、地板44の貫通穴4dの使用時当接面4eは、案内突起5aまたは5bが案内溝4gの端部に位置するときに、アクチュエータ3の駆動ピン3bから十分に離れた位置に設定される。即ち、案内突起5aまたは5bが案内溝4gの端部に位置するときに、アクチュエータ3の駆動ピン3bが、地板44の貫通穴4dの使用時当接面4eと当接することが無いようにする。一方、NDフィルタ41、42を退避させる際には、アクチュエータ3の駆動ピン3bが地板44の貫通穴4dの退避時当接面4fに当接されるようにする。本実施形態では、このようになるように地板44の貫通穴4dを形成する。
NDフィルタ41、42には、NDフィルタ41、42の使用時にストッパ部材5に当接する当接部1f、2fがそれぞれ設けられている。当接部1f、2fは、NDフィルタ41、42の外周の一部を形成する。図11に示す例では、NDフィルタ41の当接部1fは、均一濃度部1cおよびグラデーション部1dが形成される領域を挟んで、NDフィルタ41の回動軸(穴1a)と反対側の端部(回動軸から離れた位置)に設けられる。同様に、NDフィルタ42の当接部2fは、均一濃度部2cおよびグラデーション部2dが形成される領域を挟んで、NDフィルタ42の回動軸(穴2a)と反対側の端部(回動軸から離れた位置)に設けられる。以下の説明では、均一濃度部およびグラデーション部が形成される領域を必要に応じて蒸着領域と称する。NDフィルタ41、42のその他の構成は、第1の実施形態で説明したNDフィルタ1、2と同じである。
図12は、NDフィルタ41、42の基準となる位置関係の一例を示す図である。図12に示す例では、ストッパ部材5は、その移動可能範囲内(案内溝4g)の略中央で接着固定されている。このときNDフィルタ41、42は、設計称呼の位置にある。
図13は、NDフィルタ41、42の重なり量を調整する様子の第1の例を示す図である。図13に示す例では、ストッパ部材5は、その移動可能範囲内(案内溝4g)の紙面下方向(地板44の中心に向かう方向)に偏った位置で接着され固定されている。このときNDフィルタ41は、設計称呼の位置よりも紙面右方向(時計回りの方向)にあり、NDフィルタ42は、設計称呼の位置よりも紙面左方向(反時計回りの方向)にある(図13のNDフィルタ41、42の傍らに示す矢印線を参照)。
図14は、NDフィルタ41、42の重なり量を調整する様子の第2の例を示す図である。図14に示す例では、ストッパ部材5は、その移動可能範囲内(案内溝4g)の紙面上方向(地板44の外周に向かう方向)に偏った位置で接着され固定されている。このときNDフィルタ41は、設計称呼の位置よりも紙面左方向(反時計回りの方向)にあり、NDフィルタ42は設計称呼の位置よりも紙面右方向(時計回りの方向)にある(図14のNDフィルタ41、42の傍らに示す矢印線を参照)。
このように本実施形態では、ストッパ部材5の位置を調節することで、NDフィルタ41、42を使用する際のNDフィルタ41、42の重なり量を調節することが可能になる。NDフィルタ41、42の蒸着範囲(前述した蒸着膜が形成される範囲)は、蒸着時の地板4に対する位置ずれ、NDフィルタ41、42や地板44等の部品の寸法誤差、組み立て誤差等により、光量調節装置40の個体ごとに異なる。そのため光量調節装置40の組み立て時に、NDフィルタ41、42を使用する際のNDフィルタ41、42の重なり量をチェックし、ストッパ部材5の位置を調節することで、蒸着範囲の誤差を吸収し適切な重なり量を得ることができる。
NDフィルタ41、42の当接部1f、2fは、その回動軸(穴1a、2a)から遠いほど、ストッパ部材5の位置の調整量に対する、NDフィルタ41、42の重なり量の調整敏感度が下がるので、NDフィルタ41、42の重なり量を調整し易くなる。そこで、例えば、図11〜図14に示したように、蒸着領域を挟んで、NDフィルタ41、42の回動軸(穴1a、1b)から遠い先端部に、当接部1f、2fを設けるのが好ましい。ただし、NDフィルタ41、42を使用する際のNDフィルタ41、42の重なり量を調整することが可能になるようにしていれば、当接部1f、2fの位置は、必ずしも図11〜図14に示す位置である必要はない。
また、図11〜図14に示したように、一つのストッパ部材5を2枚のNDフィルタ41、42の両方のストッパとして機能させることで、一つのストッパ部材5の位置を調整することで2枚のNDフィルタ41、42の両方が調整される。このため、調整工程がより簡易になる。ただし、ストッパ部材は一つに限定されない。例えば、NDフィルタ41、42のそれぞれに対して個別にストッパ部材を設けてもよい。
また、本実施形態を、第2の実施形態または第3の実施形態に適用してもよい。
尚、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
(その他の実施例)
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、まず、以上の実施形態の機能を実現するソフトウェア(コンピュータプログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)が当該コンピュータプログラムを読み出して実行する。
1、2、21、22、31、32、41、42:NDフィルタ、3:アクチュエータ、4、44:地板、5:ストッパ部材

Claims (12)

  1. 開口部を通過する光線の光量を調節する光量調節装置であって、
    透明な領域と透明でない領域とを有するフィルタであって、退避位置と使用位置との間において前記開口部と対向する領域を含む領域を移動する第1のフィルタおよび第2のフィルタと、
    前記開口部を有する地板と、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分と、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記退避位置を定める部分と、を有し、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタが前記退避位置にあるときに、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記透明な領域が前記開口部の領域全体と対向する位置で重なり、
    前記透明でない領域は、光学濃度が略均一な領域である均一濃度領域と、前記透明な領域と前記均一濃度領域との間に配置される領域であって、前記透明な領域から前記均一濃度領域にかけて光学濃度が連続的に変化する領域であるグラデーション領域とを有し、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタが前記使用位置にあるときに、前記第1のフィルタの前記透明な領域と前記第2のフィルタの前記均一濃度領域とが前記開口部と対向する位置で重なり、且つ、前記第1のフィルタの前記均一濃度領域と前記第2のフィルタの前記透明な領域とが前記開口部と対向する位置で重なり、且つ、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記グラデーション領域が前記開口部と対向する位置で重なり、
    前記地板は、
    前記第1のフィルタが回動可能に取り付けられる軸と、
    前記第2のフィルタが回動可能に取り付けられる軸と、をさらに有し、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタは、前記使用位置と前記退避位置との間で回動し、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分の位置誤差δ[mm]と、前記軸と光軸中心との距離に対する、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分と前記軸との距離の比αと、前記グラデーション領域における1[mm]当たりの光学濃度の変化量である濃度変化率d[/mm]との間に以下の(A)式の関係が成り立つことを特徴とする光量調節装置。
    0.1<δ×α×2×d<0.6 ・・・(A)
  2. 以下の(B)式の関係が成り立つことを特徴とする請求項に記載の光量調節装置。
    0.5/α<d<3/α ・・・(B)
  3. 前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタを回動させるためのアクチュエータをさらに有し、
    前記地板は、前記第1のフィルタおよび第2のフィルタが回動する範囲を規制するための穴をさらに有し、
    前記第1のフィルタは、前記地板に形成された穴と対向するように配置される穴をさらに有し、
    前記第2のフィルタは、前記地板に形成された穴と対向するように配置される穴をさらに有し、
    前記アクチュエータは、前記第1のフィルタ、前記第2のフィルタ、および前記地板に形成された前記穴に挿通される棒状の部材を有し、前記棒状の部材を動かすことにより前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタを回動させ、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分と、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記退避位置を定める部分は、前記棒状の部材が前記地板に形成された前記穴と当接する部分であることを特徴とする請求項またはに記載の光量調節装置。
  4. 開口部を通過する光線の光量を調節する光量調節装置であって、
    透明な領域と透明でない領域とを有するフィルタであって、退避位置と使用位置との間において前記開口部と対向する領域を含む領域を移動する第1のフィルタおよび第2のフィルタと、
    前記開口部を有する地板と、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分と、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記退避位置を定める部分と、を有し、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタが前記退避位置にあるときに、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記透明な領域が前記開口部の領域全体と対向する位置で重なり、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタが前記使用位置にあるときに、前記第1のフィルタの前記透明な領域と前記第2のフィルタの前記透明でない領域とが前記開口部と対向する位置で重なると共に、前記第1のフィルタの前記透明でない領域と前記第2のフィルタの前記透明な領域とが前記開口部と対向する位置で重なり、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記使用位置を定める部分は、前記地板と異なる部材であり、
    前記部材の前記地板に対する位置を調整することで前記第1のフィルタと前記第2のフィルタの使用位置が調整され、
    前記地板は、
    前記第1のフィルタが回動可能に取り付けられる軸と、
    前記第2のフィルタが回動可能に取り付けられる軸と、をさらに有し、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタは、前記使用位置と前記退避位置との間で回動し、
    前記第1のフィルタと前記第2のフィルタは、前記使用位置にあるときに前記部材に当接する当接部を有することを特徴とする光量調節装置。
  5. 前記透明でない領域は、光学濃度が略均一な領域であることを特徴とする請求項4に記載の光量調節装置。
  6. 前記透明でない領域は、光学濃度が略均一な領域である均一濃度領域と、前記透明な領域と前記均一濃度領域との間に配置される領域であって、前記透明な領域から前記均一濃度領域にかけて光学濃度が連続的に変化する領域であるグラデーション領域とを有し、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタが前記使用位置にあるときに、前記第1のフィルタの前記透明な領域と前記第2のフィルタの前記均一濃度領域とが前記開口部と対向する位置で重なり、且つ、前記第1のフィルタの前記均一濃度領域と前記第2のフィルタの前記透明な領域とが前記開口部と対向する位置で重なり、且つ、前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記グラデーション領域が前記開口部と対向する位置で重なることを特徴とする請求項4に記載の光量調節装置。
  7. 前記第1のフィルタの当接部は、前記第1のフィルタの前記透明でない領域を挟んで、前記第1のフィルタの回動軸の反対側の端部に形成されており、
    前記第2のフィルタの当接部は、前記第1のフィルタの前記透明でない領域を挟んで、前記第2のフィルタの回動軸の反対側の端部に形成されていることを特徴とする請求項4〜6の何れか1項に記載の光量調節装置。
  8. 1つの前記部材で、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタの両方の前記使用位置を定めることを特徴とする請求項4〜7の何れか1項に記載の光量調節装置。
  9. 前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタを回動させるためのアクチュエータをさらに有し、
    前記地板は、前記第1のフィルタおよび第2のフィルタが回動する範囲を規制するための穴をさらに有し、
    前記第1のフィルタは、前記地板に形成された穴と対向するように配置される穴をさらに有し、
    前記第2のフィルタは、前記地板に形成された穴と対向するように配置される穴をさらに有し、
    前記アクチュエータは、前記第1のフィルタ、前記第2のフィルタ、および前記地板に形成された前記穴に挿通される棒状の部材を有し、前記棒状の部材を動かすことにより前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタを回動させ、
    前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの前記退避位置を定める部分は、前記棒状の部材が前記地板に形成された前記穴と当接する部分であることを特徴とする請求項4〜8の何れか1項に記載の光量調節装置。
  10. 前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタが前記使用位置にあるときに前記開口部と対向する位置で重なり合う前記第1のフィルタおよび前記第2のフィルタの光学濃度を合成した値が略均一であることを特徴とする請求項1〜の何れか1項に記載の光量調節装置。
  11. 請求項1〜10の何れか1項に記載の光量調節装置を有することを特徴とするレンズ鏡筒。
  12. 請求項1〜10の何れか1項に記載の光量調節装置と、撮像素子とを有することを特徴とする光学装置。
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