JPWO2013088675A1 - 光学フィルタ、光量調節装置およびそれを有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学フィルタの縁部での回折を原因とする高輝度ゴーストの発生を抑える。
【解決手段】光学フィルタ２０は、被写体像を形成する光束の少なくとも一部を覆う上記光束が該光学フィルタを通過する領域と通過しない領域との境界になるフィルタ縁部２０ａは、該境界が延びる方向に凸部２０ｂと凹部２０ｃが交互に連なる連続した曲線により形成された縁外形を有する凹凸形状を有する。該曲線上における１つの凸部の頂点Ｔと該凸部に隣接する１つの凹部の底点Ｂとの間の中間点Ｍの接線ＬＭが頂点Ｔの接線ＬＴとなす角度であって、中間点Ｍが頂点Ｔから離れるほど大きくなる角度をθａとするとき、該曲線は、θａ≧６０°なる条件を満足する部分を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、交換レンズ等の光学機器に関し、特に被写体像を形成する撮像光学系内に配置されるＮＤ（減光）フィルタ等の光学フィルタに関する。

被写体像を形成する撮像光学系内には、いわゆる小絞り開口での光の回折による光学性能の劣化を回避するために、透過光量を低減するＮＤ（Neutral Density）フィルタや、特定波長の光の透過を制限するカラーフィルタや、近赤外線や紫外線の透過を制限する赤外線又は紫外線カットフィルタ等、平板状の光学フィルタを備えたものが多い。

ただし、そのような光学フィルタが、被写体像を形成する光束に対して進入したり退避したりする際に、被写体から像面に到達する光線が該光学フィルタの縁部（端面）に当たると光の回折が生じ、光の進行方向に対する広がり方が変化する。光学フィルタの端面の各点（入射点）に当たる光は、該入射点での接線に対して直交する方向に広がりながら像面に向かって進む。これにより、光学フィルタの端面の少なくとも一部が直線により形成された外形を有すると、光の回折がその直線に対して直交する方向に集中的に発生する。この結果、高輝度被写体からの光が、特定の方向に直線状に伸びるように見える高輝度かつ高コントラストのゴーストが発生し、撮影の妨げとなる。

さらに、近年のカメラでは、高輝度被写体が存在しても上下方向にスミアが発生しない撮像素子を採用するようになったため、光学フィルタの縁部での回折を原因とする高輝度・高コントラストのゴーストが、特に画面の上下方向に延びるように発生しないことが求められている。

特許文献１では、光学フィルタ（ＮＤフィルタ）の縁部に光の吸収性と反射防止性を有する被膜を形成した光量調節装置が開示されている。また、特許文献２では、絞り羽根や光学フィルタの縁部に、微小な鋸歯状の非周期凸凹を付加する光量調節装置が開示されている。さらに、特許文献３には、光学フィルタの縁部を、その左右の端から中央まで延びる凸曲線または凹曲線で構成し、該中央では縁部の傾斜角度が不連続に変化するとともに、中央が左右の端よりも光軸から遠くなる形状に形成した光量調節装置が開示されている。

特開２００７−０６５１０９号公報

特開２００７−１７８８２３号公報

特開２００９−１８６６７３号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された光量調節装置では、光学フィルタの縁部に当たって反射する反射光を低減することはできるが、該縁部による光の回折を抑えることはできない。したがって、光の回折により発生する直線状のゴーストに対しては効果が無い。一方、特許文献２にて開示された光量調節装置では、不規則な微小凸凹は、０．５〜１０ｕｍ程度の高低の凸凹としているが、このような微小凸凹では、反射光を散乱する効果はあっても、光の回折によるゴーストの指向性を分散するには効果が不十分である。

更に、特許文献３では、回折現象による高輝度ゴーストの指向性を、ある程度は分散できるが、直線状だったゴーストが扇状に広がることで、フレア状のゴーストが目立つようになる。

そこで、本発明は、直線状の高輝度ゴーストの指向性を十分に分散し、撮影の妨げとならないようにした光学フィルタおよびそれを有する撮像装置を提供する。

本発明は、光量を調整する光学フィルタに関するものである。具体的には、被写体像を形成する撮像光学系内に配置され、被写体像を形成する光束の少なくとも一部を通過させる光学フィルタに関する。また、本発明にかかる光学フィルタは、上記光束が該光学フィルタを通過する領域と通過しない領域との境界になるフィルタ縁部に、該境界が延びる方向に凸部と凹部が交互に連なる連続した曲線により形成された縁外形を有する凹凸形状を有する。そして、該曲線上における１つの凸部の頂点と該凸部に隣接する１つの凹部の底点との間の任意点の接線が頂点の接線となす角度であって、任意点が頂点から離れるほど大きくなる角度をθａとするとき、該曲線は、
θａ≧６０°
なる条件を満足する部分を有することを特徴する。

なお、上記光学フィルタを撮像光学系内に備えた撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、光学フィルタの縁部が、θａ≧６０°を満足する連続した凹凸曲線により形成された縁外形を有するので、該縁部で発生する回折の方向を効果的に分散することができ、ゴーストの強度を抑えることができる。このため、高輝度被写体を撮影する場合でも、光学フィルタの縁部での回折を原因とする直線状の高輝度ゴーストの発生を抑えることができ、高い画質の撮影画像を得ることを可能とする。

本発明の実施例１のＮＤフィルタの正面図および拡大図。 実施例１の絞り装置を備えた撮像装置の構成を示す図。 実施例１のＮＤフィルタを備えた絞り装置の構成を示す図。 本発明の実施例２のＮＤフィルタの正面図。 本発明の実施例３のＮＤフィルタの正面図。 本発明の実施例４のＮＤフィルタの正面図。 θａ＝０度，３０度，６０度，９０度のときに光学フィルタの縁部で発生する光の回折によるゴーストのシミュレーション結果を示す図。 θａ＝６０度，７５度，９０度のときに光学フィルタの縁部で発生する光の回折によるゴーストのシミュレーション結果を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図２には、本発明の実施例１である光量調節装置としての絞り装置を搭載した光学機器としてのビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置の構成を示している。なお、本実施例では、絞り装置を撮像装置に搭載する場合について説明するが、本発明の実施例としての絞り装置は、交換レンズ等の他の光学機器に搭載することもできる。

撮像装置１は、レンズ１１，１３，１４，１５と、レンズ１１，１３の間に配置された絞り装置１２とにより構成される撮像光学系を有する。１６はローパスおよび赤外カットフィルタであり、１７はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。

不図示の被写体からの光束は、撮像光学系に入射し、撮像光学系の結像作用によって撮像素子１７上に被写体像を形成する。撮像素子１７は、被写体像を光電変換して電気信号を出力する。撮像装置１は、不図示の画像処理回路により撮像素子１７から出力された電気信号を処理して、撮影画像を生成する。撮影画像は、撮像装置１に設けられた不図示のモニタに表示されたり、撮像装置１に着脱可能に挿入された半導体メモリ等の記録媒体に記録されたりする。

図３には、絞り装置１２を撮影光学系の光軸方向から見て示している。１８は絞り地板であり、光束を通過させる固定開口１８ａが形成されている。絞り地板１８には、２枚の遮光羽根である絞り羽根１９ａ，１９ｂが、光軸方向に対して直交する面内で互いに反対方向（図では上下方向）に移動可能に取り付けられている。絞り羽根１９ａ，１９ｂは、それらの組み合わせによって、絞り開口Ｓを形成する。

２枚の絞り羽根１９ａ，１９ｂにはそれぞれガイド溝穴部１９ｃ，１９ｄが形成されており、これらガイド溝穴部１９ｃ，１９ｄに絞り地板１８に形成されたガイドピン１８ｂが係合することで、絞り羽根１９ａ，１９ｂはその可動方向にガイドされる。また、絞り羽根１９ａ，１９ｂにはそれぞれ、長穴部１９ｅ，１９ｆが形成されており、これら長穴部１９ｅ，１９ｆには、駆動レバー２１の両端に設けられた駆動ピン２１ａ，２１ｂが挿入されている。駆動レバー２１は、ステッピングモータ等により構成される絞りアクチュエータ２２によって回動され、駆動ピン２１ａ，２１ｂを介して絞り羽根１９ａ，１９ｂをその可動方向に駆動する。これにより、絞り羽根１９ａ，１９ｂが形成する絞り開口Ｓの開口径（絞り開口径）が変化し、固定開口１８ａを通過する光束の光量、つまりは撮影光学系を通過して撮像素子１７に到達する光量が調節される。

２枚の絞り羽根１９ａ，１９ｂのうち一方の絞り羽根１９ｂには、絞り開口Ｓを通過する光束を遮る、具体的には光束の光量を調整する光学フィルタの一例として、光量を減少させる光学フィルタとしてのＮＤ（減光）フィルタ２０が貼り付けられている。ＮＤフィルタ２０は、図３に示すほぼ開放状態からこれよりも絞り開口径が小さい中間絞り状態までの絞り開口Ｓの一部を覆い、さらに絞り開口径が小さい小絞り状態になると絞り開口Ｓの全部を覆う。つまり、ＮＤ（減光）フィルタ２０は、大きさ（絞り開口径）が可変である絞り開口Ｓの少なくとも一部を覆い、被写体像を形成する光束のうち少なくとも一部を通過させる。

図１には、ＮＤフィルタ２０を抽出して示しており、さらにその一部を拡大して示している。図３に示すように、フィルタ本体（フィルタ基材）の縁部、具体的には、被写体像を形成する光束がＮＤフィルタ２０を通過する領域と通過しない領域との境界になるフィルタ縁部２０ａは、該境界が延びる方向（図の左右方向）に凸部２０ｂと凹部２０ｃが交互に連なる凹凸形状を有する。「被写体像を形成する光束がＮＤフィルタ２０を通過する領域と通過しない領域との境界」は、ＮＤフィルタ２０のうち絞り開口Ｓを覆っている部分と覆っていない部分との境界ということもできる。このような境界が形成されるようにＮＤフィルタ２０が絞り開口Ｓの一部を覆う状態を、以下の説明では「フィルタ縁部２０ａが絞り開口Ｓ内に入る」ともいう。

そして、該凹凸形状は、連続する曲線により形成された縁外形を有する。具体的には、本実施例では、凸部２０ｂと凹部２０ｃの縁外形はそれぞれ、中心角θｃが１８０度の円弧形状（中心角θｃが１２０°以上の円弧形状）を有するように形成されている。「連続する曲線により形成され」ているとは、直線の部分を含まないで曲線のみで形成されているという意味である。したがって、本実施例では、それぞれ中心角θｃが１８０度の凸の円弧と凹の円弧を交互に繋いだ形状の縁外形を有することになる。

縁外形の一部（凸部２０ｂや凹部２０自体、または凸部２０ｂと凹部２０ｃが繋がる箇所の縁外形）が直線を含む場合は、撮影画面内に存在する高輝度被写体からの光がその直線の部分にて回折すると、該直線の部分に直交する方向に回折光が集中する。これにより、該直線の部分に直交する方向に指向性を有する直線状ゴーストが発生する。

これに対して、フィルタ縁部２０ａの縁外形を本実施例のような形状に形成することにより、高輝度被写体からの光がフィルタ縁部２０ａで回折しても、その回折方向が分散され、特定の方向に回折光が集中することによる直線状の高輝度ゴーストの指向性を十分に抑えられる。

ここで、凹凸形状は、以下の条件（１）を満足することが必要である。縁外形の曲線上における１つの凸部２０ｂの頂点Ｔと該凸部２０ｂに隣接する１つの凹部２０ｃの底点Ｂとの間の任意点となる中間点Ｍでの接線ＬＭが頂点Ｔでの接線ＬＴとなす角度であって、該中間点（任意点）Ｍが頂点Ｔから離れるほど大きくなる角度をθａとする。このとき、該曲線は、
θａ≧６０° …（１）
なる条件を満足する部分を含む。本実施例では、凸部２０ｂと凹部２０ｃの円弧のうち中心角θｃが１２０°以上の部分での接線ＬＭが接線ＬＴに対してなす角度θａが６０°から９０°まで変化し、（１）式の条件を満足する。

ここで図７および図８に、光学フィルタ縁部で発生する光の回折によるゴーストのシミュレーション結果の画像を示す。図７に示す０°，３０°，６０°および９０°は、シミュレーション時に設定する光学フィルタの４種類の縁形状に対応しており、具体的には以下の縁形状に対応する。

０°は、縁形状が直線の場合である。このため、フィルタ縁部２０ａの任意の点の接線と、それとは異なる任意の点の接線とがなす角度θａは、これらの点をどのように選択しても０°となる。０°では、シミュレーション画像からも分かるように、直線状の高輝度ゴーストが発生している。

３０°，６０°および９０°はそれぞれ、図１における頂点Ｔでの接線ＬＴと、中間点Ｍでの接線ＬＭとがなす角度θａがとり得る最大値を示している。

９０°とは実施例１に示した縁形状を示しており、３０°および６０°はそれぞれ、凸部２０ｂと凹部２０ｃの円弧の中心角θｃが６０°および１２０°となるような凸部と凹部が形成された縁外形を示している。

θａが最大で３０°、すなわち中心角θｃが６０°の光学フィルタでは、回折光の指向性が残存している影響で、フレア状に特定の方向にゴーストが発生している。しかし、θａが最大で６０°、すなわち中心角θｃが１２０°であれば、回折光を十分に分散することができる。

図８に示す６０°，７５°および９０°も、図７に示した３０°，６０°および９０°と同様である。６０°でも十分にゴーストの指向性を抑えることができるが、７５°と９０°では、さらにゴーストの指向性を抑えて等方的に分散させることができる。

図７から、（１）式の条件を満足することで、効果的に直線状の高輝度ゴーストの発生を抑えることができることが分かる。さらに図８から、θａを７５度以上に設定することで、より効果的に直線状の高輝度ゴーストの発生を抑えることができることが分かる。なお、θａは、１２０度以下、すなわち凸部２０ｂと凹部２０ｃの円弧の中心角θｃは２４０°以下であることが望ましい。これよりもθａまたはθｃが大きくなると、凸部２０ｂの根元部分が細くなりすぎ、折れ曲がり易くなる等、強度が不足するおそれがあるためである。

また、縁外形を形成する「連続する曲線」は、円弧だけでなく、楕円弧、放物線、その他の関数で表される曲線および任意の点列を滑らかにつないだ曲線等であってもよい。この場合も、上記（１）式を満足する必要がある。

ただし、フィルタ縁部２０ａでの回折方向の分散による高輝度ゴーストの抑制効果とＮＤフィルタ２０の製作のし易さおよび強度等を考慮すると、凸部２０ｂと凸部２０ｂの外形縁をいずれも中心角が１２０°以上の円弧としてこれらを連続して繋ぐことが最も望ましい。

また、フィルタ縁部２０ａのうち絞り開口Ｓ内に入る部分は、必ずしもその全体が前述した凹凸形状を有しなくてもよい。すなわち、上述した回折による高輝度ゴーストが目立たない範囲で、フィルタ縁部２０ａのうち絞り開口Ｓ内に入る部分全体のうち５割以上、より望ましくは８割以上が、前述した凹凸形状を有していればよい。

更に、凹凸形状は、以下の条件（２）〜（４）のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。

まず、凹凸形状は、図１に示すように１つの凹部２０ｃを挟んで互いに隣り合う２つの凸部２０ｂの頂点Ｔ間の距離をＡとし、絞り装置を撮影光学系内に配置したときの絞り開口Ｓにおける入射瞳径をＤとするとき、
Ａ≧０．１ｍｍ …（２）
０＜Ａ／Ｄ＜１．０ …（３）
なる条件を満足することが望ましい。

（２），（３）式の条件は、ＮＤフィルタ２０のフィルタ縁部２０ａでの高輝度被写体からの光の回折方向をより効果的に分散させるための条件である。Ａ／Ｄが（３）式の条件の上限値を超えると、入射瞳内の凸部２０ｂと凹部２０ｃの数が少なすぎるために、回折光の分散が不十分となり、直線状の高輝度ゴーストを十分に抑制できなくなるおそれがある。また、Ａが（２）式の下限値を下回ると、ＮＤフィルタ２０の加工時おいてバリが発生し易く、バリの発生部分での局所的な反射や回折によって不自然なゴーストが発生するおそれも生ずる。

さらに、凹凸形状は、１つの凸部２０ｂの頂点Ｔから該凸部２０ｂに隣接する凹部２０ｃの底点Ｂまでの凹凸方向（図の上下方向）での距離をＨとしたときに、
０．１＜Ｈ／Ａ＜１．０ …（４）
なる条件を満足することが望ましい。

（４）式の条件も、ＮＤフィルタ２０のフィルタ縁部２０ａでの高輝度被写体からの光の回折方向をより効果的に分散させるための条件である。Ｈ／Ａが（４）式の上限値を超えると、一組の凸凹部（凸部２０ｂとこれに隣接する凹部２０ｃ）の縁外形のうち凸部２０ｂの頂点Ｔの接線方向（図の左右方向）およびこれに近い方向に延びる部分に比べて、該接線方向に対して直交する方向（図の上下方向）およびこれに近い方向に延びる部分の占める割合が大きくなりすぎる。このため、フィルタ縁部２０ａでの回折光が、凸部２０ｂの頂点Ｔの接線方向に指向性を持ち易くなる。

一方、Ｈ／Ａが（４）式の下限値を下回ると、一組の凸凹部の縁外形のうち凸部２０ｂの頂点Ｔの接線方向に対して直交する方向およびこれに近い方向に延びる部分に比べて、該接線方向およびこれに近い方向に延びる部分の占める割合が大きくなりすぎる。このため、フィルタ縁部２０ａでの回折光が、凸部２０ｂの頂点Ｔの接線方向に対して直交する方向に指向性を持ち易くなる。

なお、（３），（４）式の条件の数値範囲を以下のように変更することで、さらに回折光を効果的に分散することが可能となる。
０＜Ａ／Ｄ＜０．５ …（３）′
０．１＜Ｈ／Ａ＜０．８ …（４）′

本実施例に対応する数値例（数値例１）を以下に示すとともに、該数値例１と（３），（４）式の条件との関係を表１に示す。
（数値例１）
凸部２０ｂと凹部２０ｃの円弧の曲率半径 ０．１ｍｍ
距離Ａ ０．４ｍｍ
距離Ｈ ０．２ｍｍ

図４には、本発明の実施例２である絞り装置にて用いられるＮＤフィルタ３０を示している。このＮＤフィルタ３０は、実施例１にて説明した絞り装置にて、ＮＤフィルタ２０に代えて絞り羽根１９ｂに貼り付けられる。

本実施例のＮＤフィルタ３０のうち絞り開口Ｓ内に入るフィルタ縁部３０ａ，３０ａ′は、図の左右方向（実施例１にいう境界が延びる方向）に凸部と凹部が交互に連なる凹凸形状を有する。そして、該凹凸形状は、連続する曲線により形成された縁外形を有する。具体的には、本実施例でも、実施例１と同様に、凸部と凹部の縁外形はそれぞれ、中心角θｃが１８０度の円弧により形成されている。

ただし、本実施例におけるフィルタ縁部３０ａ，３０ａでは、凸部と凹部の大きさが、図の左右方向において変化している。具体的には、フィルタ縁部のうち左右方向の中央部３０ａから左右端３０ａ′に向かって凸部と凹部の縁外形の曲率半径が徐々に（又は段階的に）増加している。このような凸部と凹部の縁外形の曲率半径の変化により、距離Ａと距離Ｈも中央部３０ａから左右端３０ａ′に向かって徐々に（又は段階的に）増加している。

本実施例も、実施例１にて説明した（１）〜（４）式の条件を満足する。また、本実施例に対応する数値例（数値例２）を以下に示すとともに、該数値例２と（３），（４）式の条件との関係を表１に示す。
（数値例２）
凸部と凹部の円弧の曲率半径 中央部（最小） ０．１ｍｍ
左右端（最大） ０．５ｍｍ
距離Ａ ０．４ｍｍ〜２．０ｍｍ
距離Ｈ ０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ

なお、距離Ａと距離Ｈは、任意の凸部から、１つの凹部を挟んで該凸部に隣り合う凸部では、Ｈ／Ａ＝０．５を維持しつつ中央部から左右端に向かって変化している。

本実施例でも、実施例１と同様に、高輝度被写体からの光がフィルタ縁部３０ａ，３０ａ′で回折しても、その回折方向が分散され、特定の方向に回折光が集中することによる直線状の高輝度ゴーストの発生が抑えられる。

しかも本実施例では、フィルタ縁部における凸部と凹部の曲率半径が、左右端３０ａ′から中央部３０ａに向かって減少しているので、絞り開口径が小さくなるにつれて絞り開口内に含まれる凸部と凹部の数が大きく減少しないようにしている。このため、実施例１に比べて、より小さい絞り開口状態まで上記効果を維持することができる。

図５には、本発明の実施例２である絞り装置にて用いられるＮＤフィルタ４０を示すとともに、その一部を拡大して示している。このＮＤフィルタ４０も、実施例１にて説明した絞り装置にて、ＮＤフィルタ２０に代えて絞り羽根１９ｂに貼り付けられる。

本実施例のＮＤフィルタ４０のうち絞り開口Ｓ内に入るフィルタ縁部４０ａは、図の左右方向（実施例１にいう境界が延びる方向）に凸部と凹部が交互に連なる凹凸形状を有する。そして、該凹凸形状は、連続する曲線により形成された縁外形を有する。具体的には、本実施例では、凸部と凹部の縁外形はそれぞれ、中心角θｃが２１０度の円弧により形成されている。

本実施例では、凸部４０ｂと凹部４０ｃの円弧のうち中心角θｃが１４０°以上の部分での接線ＬＭが接線ＬＴに対してなす角度θａが６０°から１０５°の間で変化し、（１）式の条件を満足する。このように、凸部４０ｂと凹部４０ｃが、θａが９０度を超える部分を有する形状に形成されている場合でも、フィルタ縁部４０ａの凹凸形状が連続する曲線により形成された縁外形を有する限り、実施例１と同様な効果を得ることができる。なお、実施例１でも説明したように、θａは１２０度以下であることが望ましい。

本実施例も、実施例１にて説明した（１）〜（４）式の条件を満足する。また、本実施例に対応する数値例（数値例３）を以下に示すとともに、該数値例３と（３），（４）式の条件との関係を表１に示す。
（数値例３）
凸部と凹部の円弧の曲率半径 ０．１ｍｍ
距離Ａ ０．３８６ｍｍ
距離Ｈ ０．２５２ｍｍ

図６には、本発明の実施例４である絞り装置にて用いられるＮＤフィルタ５０を示している。このＮＤフィルタ５０も、実施例１にて説明した絞り装置にて、ＮＤフィルタ２０に代えて絞り羽根１９ｂに貼り付けられる。

本実施例のＮＤフィルタ５０のうち絞り開口Ｓ内に入るフィルタ縁部５０ａは、図の左右方向（実施例１にいう境界が延びる方向）に凸部と凹部が交互に連なる凹凸形状を有する。そして、該凹凸形状は、連続する曲線により形成された縁外形を有する。具体的には、本実施例でも、実施例１と同様に、凸部と凹部の縁外形はそれぞれ、中心角θｃが１８０度の円弧により形成されている。

ただし、本実施例におけるフィルタ縁部５０ａでは、凸部と凹部の大きさが、図の左右方向において不規則に変化している。すなわち、フィルタ縁部５０ａに含まれる凸部と凹部の縁外形の曲率半径が、左右端のうち一方から他方へと規則性なく増減している。このような凸部と凹部の縁外形の曲率半径の変化により、距離Ａと距離Ｈも左右端のうち一方から他方へと規則性なく増減している。

本実施例も、実施例１にて説明した（１）〜（４）式の条件を満足する。また、本実施例に対応する数値例（数値例４）を以下に示すとともに、該数値例４と（３），（４）式の条件との関係を表１に示す。
（数値例４）
凸部と凹部の円弧の曲率半径 ０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ
距離Ａ ０．４ｍｍ〜２．０ｍｍ
距離Ｈ ０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ

本実施例でも、実施例１と同様に、高輝度被写体からの光がフィルタ縁部５０ａで回折しても、その回折方向が分散され、特定の方向に回折光が集中することによる直線状の高輝度ゴーストの発生が抑えられる。

上記各実施例では、光量調節装置に配置される絞り羽根に貼り付けられたＮＤフィルタについて説明したが、光量調節装置内で絞り羽根とＮＤフィルタとが別々に設けられて互いに独立して駆動される構成においても本発明を実施することができる。さらに、光量調節装置内でなくとも、撮像光学系内であれば、ＮＤフィルタ以外の、例えば特定波長の光の透過を制限するカラーフィルタや、近赤外線や紫外線の透過を制限する赤外線または紫外線カットフィルタ等であっても本発明を実施することができる。

また、上記各実施例では、絞り羽根が２枚設けられた光量調節装置について説明したが、３枚以上の絞り羽根を有する光量調節装置においても本発明を実施することができる。

また、上記実施例１，２，４では、フィルタ縁部の全ての凸部と凹部の曲率半径の中心が直線上に配置されている場合について説明したが、全ての凸部と凹部の曲率半径の中心を結ぶ線が円弧や放物線等の曲線であってもよい。

さらに、実施例３では、凸部の曲率半径の中心のみを結んだ線と凹部の曲率半径の中心のみを結んだ線とが、互いに平行な直線となっている場合について説明したが、凸部の曲率半径の中心のみを結んだ線と凹部の曲率半径の中心のみを結んだ線とが円弧や放物線等の曲線であってもよい。

また、上記各実施例では、撮像光学系内に入り、かつ被写体像を形成する光路中に縁部が入る光学フィルタが、光量調節装置内のＮＤフィルタの１枚である場合について説明したが、２枚以上の光学フィルタが撮像光学系内に入る撮像装置も本発明の実施例に含まれる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

高輝度被写体を撮影する場合でも、高輝度ゴーストの発生を抑えて高画質の画像が得られる光学フィルタおよびそれを有する撮像装置を提供することができる。

１７ 撮像素子
１９ａ，１９ｂ 絞り羽根
２０，３０，４０，５０ ＮＤフィルタ
２０ａ，３０ａ，３０ａ′４０ａ，５０ａ フィルタ縁部
２０ｂ，４０ｂ 凸部
２０ｃ，４０ｃ 凹部

本発明は、光量を調整する光学フィルタに関するものである。具体的には、被写体からの光束に被写体像を形成させる撮像光学系内に、該光束の少なくとも一部を覆うように配置される光学フィルタに関する。また、本発明にかかる光学フィルタは、上記光束が該光学フィルタを通過する領域と通過しない領域との境界になるフィルタ縁部に、該境界が延びる方向に凸部と凹部が交互に連なる連続した曲線により形成された縁外形を有する凹凸形状を有する。そして、該曲線上における１つの凸部の頂点と該凸部に隣接する１つの凹部の底点との間の任意点の接線が頂点の接線となす角度であって、任意点が頂点から離れるほど大きくなる角度をθａとするとき、該曲線は、
θａ≧６０°
なる条件を満足する部分を有することを特徴する。

縁外形の一部（凸部２０ｂや凹部２０ｃ自体、または凸部２０ｂと凹部２０ｃが繋がる箇所の縁外形）が直線を含む場合は、撮影画面内に存在する高輝度被写体からの光がその直線の部分にて回折すると、該直線の部分に直交する方向に回折光が集中する。これにより、該直線の部分に直交する方向に指向性を有する直線状ゴーストが発生する。

ただし、フィルタ縁部２０ａでの回折方向の分散による高輝度ゴーストの抑制効果とＮＤフィルタ２０の製作のし易さおよび強度等を考慮すると、凸部２０ｂと凹部２０ｃの外形縁をいずれも中心角が１２０°以上の円弧としてこれらを連続して繋ぐことが最も望ましい。

ただし、本実施例におけるフィルタ縁部３０ａ，３０ａ′では、凸部と凹部の大きさが、図の左右方向において変化している。具体的には、フィルタ縁部のうち左右方向の中央部３０ａから左右端３０ａ′に向かって凸部と凹部の縁外形の曲率半径が徐々に（又は段階的に）増加している。このような凸部と凹部の縁外形の曲率半径の変化により、距離Ａと距離Ｈも中央部３０ａから左右端３０ａ′に向かって徐々に（又は段階的に）増加している。

Claims (8)

1. 光量を調整する光学フィルタであって、
   光束が通過する領域と通過しない領域との境界となるフィルタ縁部は、該境界が延びる方向に凸部と凹部が交互に連なる連続した曲線により形成された縁外形を有する凹凸形状を有し、
   前記曲線上における１つの前記凸部の頂点と該凸部に隣接する１つの前記凹部の底点との間の任意点の接線が前記頂点の接線となす角度であって、前記任意点が前記頂点から離れるほど大きくなる角度をθａとするとき、前記曲線は、
   θａ≧６０°
   なる条件を満足する部分を有することを特徴する光学フィルタ。
2. 被写体像を形成する撮像光学系内に配置される光学フィルタであって、
   該光学フィルタは、前記被写体像を形成する光束の少なくとも一部を覆い、
   前記光束が該光学フィルタを通過する領域と通過しない領域との境界になるフィルタ縁部は、該境界が延びる方向に凸部と凹部が交互に連なる連続した曲線により形成された縁外形を有する凹凸形状を有し、
   前記曲線上における１つの前記凸部の頂点と該凸部に隣接する１つの前記凹部の底点との間の中間点の接線が前記頂点の接線となす角度であって、前記中間点が前記頂点から離れるほど大きくなる角度をθａとするとき、前記曲線は、
   θａ≧６０°
   なる条件を満足する部分を有することを特徴する光学フィルタ。
3. 前記縁外形のうち前記凸部に対応する部分と前記凹部に対応する部分がともに円弧形状を有しており、
   前記各円弧形状の中心角θｃが、
   θｃ≧１２０°
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光学フィルタ。
4. 前記凹凸形状は、１つの前記凹部を挟んで互いに隣り合う２つの前記凸部の頂点間の距離をＡとし、該光量調節装置を前記撮像光学系内に配置したときの前記絞り開口における入射瞳径をＤとするとき、
   Ａ≧０．１ｍｍ
   ０＜Ａ／Ｄ＜１．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
5. 前記凹凸形状は、１つの前記凸部の頂点から該凸部に隣接する前記凹部の底点までの凹凸方向での距離をＨとするとき、
   ０．１＜Ｈ／Ａ＜１．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
6. 前記凸部と前記凹部の大きさが、前記境界が延びる方向において変化していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学フィルタ。
7. 絞り開口の大きさが可変であり、請求項１から６のいずれか１項に記載の光学フィルタが前記絞り開口の少なくとも一部を覆うように配置されていることを特徴とする光量調節装置。
8. 請求項１から６のいずれか１項に記載の光学フィルタを含み、被写体からの光により被写体像を形成する撮像光学系を有することを特徴とする撮像装置。