WO2010126079A1 - 光量制御装置、撮像装置及び光量制御方法 - Google Patents

光量制御装置、撮像装置及び光量制御方法 Download PDF

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aperture
diaphragm
opening
region
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文雄 仁平
靖文 中明
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日本ビクター株式会社
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    • G03B7/08—Control effected solely on the basis of the response, to the intensity of the light received by the camera, of a built-in light-sensitive device
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    • G03B9/08—Shutters
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N23/75—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing optical camera components
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N2101/00—Still video cameras

Definitions

  • the present invention relates to a light amount control device, an image pickup device, and a light amount control method for obtaining proper exposure in an image pickup device.
  • a lens aperture is narrowed down (hereinafter referred to as a small aperture) in order to obtain an appropriate exposure.
  • a small aperture By performing this small aperture, two problems occurred. First, in the small aperture state, dust or scratches on the cover glass or the optical low-pass filter of the image sensor package of the image capturing apparatus are reflected in the captured image. Secondly, the influence of diffraction on the imaging of the photographic lens of the imaging device due to the aperture opening is increased.
  • Patent Document 1 discloses a light quantity diaphragm device having a diaphragm mechanism and an ND (Neutral Density) filter.
  • Patent Document 1 generally describes as follows.
  • the ND filter is a separate member from the diaphragm blades.
  • the amount of light can be efficiently controlled by using not only the diaphragm blades but also the ND filter.
  • the influence of diffraction at the aperture stop is not sufficiently improved, and there is a possibility that a phenomenon that the wavefront aberration of the light transmitted through the light amount aperture device becomes large by using the ND filter may occur.
  • the present invention can easily control the amount of light incident on the image sensor, has little influence of diffraction at the aperture, and has a small wavefront aberration even when an ND filter is used. It aims to provide a method.
  • the present invention has the following configurations 1) to 3) and control methods 4) and 5).
  • a fixed aperture 261 having a first aperture area of a predetermined size, an aperture stop 26 for controlling the incident light flux to a predetermined size, and an aperture by moving a plurality of aperture blades.
  • the light amount restricting portion 24 for limiting the amount of light transmitted by changing the size of the first opening area from the first opening area to the second opening area smaller than the first opening area, and the transmittance for the incident light is the first value
  • the first region 253 is a second region 254 that has a second value smaller than the first value and the transmittance for incident light, and the second region 254 has a second value with respect to the opening of the aperture stop portion 26.
  • a light-reducing part 25 movably installed between a first light-shielding state in which the region 254 faces and a second light-shielding state in which the first region 253 faces the opening.
  • the size of the opening in the light quantity diaphragm unit 24 is the first opening.
  • the transmitted wavefront phase difference between the light passing through the first region 253 and the light passing through the second region 254 is 0.2 ⁇ m or less at a wavelength of 0.55 ⁇ m.
  • Light amount adjusting device 23 is 0.2 ⁇ m or less at a wavelength of 0.55 ⁇ m.
  • the image sensor 3 which converts the incident light into an electrical signal and outputs it as a detection signal, and a plurality of lenses, forms the subject image on the image sensor.
  • the light amount adjusting device 23 described in 1) or 2) disposed between the lens unit 2 and a plurality of lenses of the lens unit 2 and the light amount adjusting device 23 are reduced based on the detection signal output from the image sensor 3.
  • An imaging apparatus comprising: a control unit that controls the light unit and the light amount diaphragm unit.
  • the detected brightness level is higher than the set brightness level by comparing the detected brightness level based on the detection signal output in accordance with the light corresponding to the subject image incident on the image sensor 3 and a predetermined set brightness level. If the detected brightness level is determined to be higher than the set brightness level in the exposure amount comparison step and the exposure amount comparison step, whether the light shielding region 254 of the light reduction unit 25 covers the aperture stop unit 26
  • a dimming portion position detecting step for determining whether or not, and in the dimming portion position detecting step, when it is determined that the light shielding region 254 of the dimming portion 25 covers the aperture stop portion 26, the open / close state of the stop blade is detected
  • the diaphragm blade opening / closing detection step for determining whether or not the diaphragm blade is in the most closed state, and the diaphragm blade is not in the most closed state in the diaphragm opening / closing detection step.
  • the light amount control method characterized by comprising the aperture blade moving step of moving in accordance with
  • the light reduction unit 25 When it is determined in the ND filter position detection step that the light shielding region 254 of the light reduction unit 25 does not cover the aperture stop 26, the light reduction unit 25 is moved in a direction in which the light shielding region 254 covers the aperture stop 26.
  • the amount of light incident on the image sensor can be easily controlled, the influence of diffraction at the aperture opening can be reduced, and the wavefront aberration can be reduced even when an ND filter is used.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2A and 2B are perspective views showing the light quantity diaphragm unit 24 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A shows an open state of the diaphragm
  • FIG. 2B shows a state where the diaphragm is closed.
  • FIG. 3 is a perspective view showing details of the ND filter 25 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a front view showing the operation of the light quantity diaphragm unit and the ND filter in the light quantity control device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing an operation state of the light quantity diaphragm unit and the ND filter in the light quantity control device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the F value and the transmitted light amount ratio in the light amount control apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the visibility curve of the human eye.
  • FIG. 8 is an example of a graph showing the relationship between the MTF and the transmitted wavefront phase difference according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a control flow diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a configuration of an imaging apparatus such as a video camera or a digital still camera used in the present embodiment.
  • the imaging device 1 includes a plurality of lens units, forms a subject image at a predetermined position, and controls a lens unit 2 that controls the amount of incident light, and an imaging element 3 disposed at the imaging position of the subject image.
  • the control unit 4 outputs an output signal from the image sensor to the outside, and controls the lens unit to control zoom, focus, and light amount.
  • the imaging element side as the rear side and the subject side as the front side.
  • the lens unit 2 includes a first lens unit 21 that is disposed closest to the subject, a second lens unit 22 that is disposed closest to the imaging element, and a space between the first lens unit 21 and the second lens unit 22. And a light amount control device 23 disposed at the position.
  • the light quantity control device 23 includes a light quantity diaphragm section 24 that controls the light quantity by changing the size of the opening, a dimming (ND) filter (dimming section) 25 having a predetermined transmittance, and a predetermined size. And an aperture stop portion 26 that controls the size of the incident light beam by the opening.
  • ND dimming
  • the light quantity diaphragm section 24, the ND filter 25, and the aperture diaphragm section 26 are arranged close to each other in the optical axis direction.
  • FIG. 2A and 2B are perspective views showing the light quantity diaphragm unit 24, in which FIG. 2A shows an open state of the diaphragm, and FIG. 2B shows a state where the diaphragm is closed.
  • the light quantity diaphragm unit 24 has a first diaphragm blade 241 and a second diaphragm blade 242.
  • the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 are opposed to each other with the optical axis interposed therebetween, and are shifted in the optical axis direction so that the diaphragm can be closed.
  • the surfaces of the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 that are orthogonal to the optical axis are shaved away from each other with the optical axis in between, with the central portion at the center, and the diaphragm is closed ( In FIG. 2B, a substantially rhombic opening is formed.
  • the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 move in the direction of the arrow, respectively, so that a substantially diamond-shaped opening is formed as shown in FIG.
  • the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 are made of a black polyester sheet having a thickness of 0.05 mm as an example, and the V-shaped dent at the tip has an opening angle of 90 ° and faces each other's V-shaped dent. By combining them, a square opening can be made.
  • the size of the square opening is continuously increased by linearly moving the positions of the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 in the opposite directions. It is possible to change it.
  • the shape of the diaphragm blades is not limited by the above-described structure, and may be any shape that can move and block the light flux.
  • the light quantity diaphragm unit 24 is composed of the two diaphragm blades 241, 242, but there is no limit to the number of diaphragm blades as long as it can move and block the light beam.
  • FIG. 3 is a perspective view showing details of the ND filter 25.
  • the ND filter 25 includes a type in which a light absorbing material is dispersed in a transparent substrate and a type in which a thin film is formed on a transparent substrate (thin film type ND filter). Further, the thin-film ND filter includes a reflection type using a metal film and an absorption type using a dielectric film. Here, description will be made using the ND filter 25 using a dielectric film.
  • a light shielding film 252 made of a dielectric film is formed on a part of one surface of a transparent substrate 251 such as glass or plastic.
  • a dimming region 254 the region where the light-shielding film 252 is formed is referred to as a dimming region 254.
  • the light shielding film 252 in the dimming region 254 is designed to have a predetermined transmittance of the visible light band by absorbing a part of the incident light in the visible light band.
  • the transmittance is desirably 30% or less as will be described later.
  • the antireflection film is formed in the transparent region 253, which is a region where the light shielding film 252 is not formed.
  • the transmittance of light in the visible light band in the transparent region 253 is about 98%.
  • the size of the transparent region 253 is larger than the size of the opening of the aperture stop portion 26.
  • the light reduction region 254 on which the light shielding film 252 is formed is also formed larger than the size of the opening of the aperture stop portion 26.
  • ND filter 25 and the light amount diaphragm unit 24 are driven by an actuator (not shown) to adjust the light amount.
  • the aperture stop section 26 includes a round hole (fixed opening) 261 for keeping the light beam in a circular diameter when the first aperture blade 241 and the second aperture blade 242 of the light amount aperture section 24 are opened.
  • the diameter is set in accordance with the open F value of the lens unit 2.
  • the image pickup element 3 is a kind of photoelectric conversion element that converts light into electric energy, and a charge coupled device (CCD) (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) is used.
  • CCD charge coupled device
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the control unit 4 includes an aperture sensor 41, an ND sensor 42, an image processing circuit 43, a microcomputer 44, an aperture control circuit 45, an aperture drive unit 46, an ND control circuit 47, and an ND drive unit 48. .
  • the diaphragm sensor 41 detects the position (opening state) of each diaphragm blade (241, 242 in FIG. 2) of the light quantity diaphragm unit 24, and outputs a diaphragm position signal to the microcomputer 44.
  • the ND sensor 42 detects the position (inserted state) of the ND filter 25 and outputs an ND position signal to the microcomputer 44.
  • the image processing circuit 43 receives the detection signal that has been photoelectrically converted and output by the image sensor 3, performs signal processing based on the input detection signal, outputs the obtained video signal to the outside, and outputs the luminance signal to the microcomputer 44. Output to.
  • the microcomputer 44 outputs an aperture control signal and an ND control signal that are controlled by the light amount aperture unit 24 and the ND filter 25 so that the luminance becomes a predetermined luminance level based on the input luminance signal, aperture position signal, and ND position signal. .
  • the aperture drive control circuit 45 outputs an aperture drive signal for driving the aperture blades (241 and 242 in FIG. 2) of the light amount aperture section 24 based on the aperture control signal from the microcomputer 44.
  • the aperture drive unit 46 controls the aperture amount by driving the aperture blades (241 and 242 in FIG. 2) of the light amount aperture unit 24 based on the aperture drive signal.
  • the ND control circuit 47 outputs an ND drive signal for driving the ND filter 25 based on the ND control signal from the microcomputer 44.
  • the ND drive unit 48 drives the ND filter 25 based on the ND drive signal to control the insertion amount.
  • the image processing circuit 43 generates and outputs a video signal and a luminance signal based on a detection signal output from the image sensor when a subject is imaged on the image sensor.
  • the luminance signal output from the image processing circuit 43 is input to the microcomputer 44.
  • the microcomputer 44 compares the luminance level at the time of subject imaging obtained from the input luminance signal with a preset luminance level to obtain a luminance difference.
  • the microcomputer 44 receives the positions of the diaphragm blades 241 and 242 (first diaphragm position) of the light quantity diaphragm unit 24 and the insertion position (first insertion position) of the ND filter 25 when the subject is imaged. .
  • each diaphragm blade 241 and 242 (second diaphragm position) for obtaining a preset luminance level from the first diaphragm position and the first insertion position and the luminance difference input to the microcomputer 44.
  • the ND filter 25 insertion position (second insertion position), and outputs a diaphragm control signal and an ND control signal for obtaining the second diaphragm position and the second insertion position.
  • the aperture drive control circuit 45 outputs an aperture drive signal based on the aperture control signal, drives the aperture drive unit 46, and obtains the position (first aperture position) of each aperture blade 241 and 242 (second aperture position). To the aperture position).
  • the ND drive control circuit 47 outputs an ND drive signal based on the ND control signal, drives the ND drive unit 48, and determines the insertion position (first aperture position) of the ND filter 25. Drive to the insertion position).
  • FIG. 4 is a front view showing the operations of the light quantity diaphragm unit 24 and the ND filter 25 when the light quantity control device 23 is viewed from the first lens unit 23 side.
  • FIG. 5 also shows the use of the ND filter 25 in which the light transmission ratio of the light shielding region 254 is 25% when the open (transparent region 253) is 100%, and the light amount stop when the open F value of the lens is F2.8.
  • 6 is a graph showing the operation state of the unit 24 and the ND filter 25.
  • FIG. 6 shows the F value when the open F value of the lens is F2.8 using the ND filter 25 in which the light transmission ratio of the light shielding region 254 is 25% when the open (transparent region 253) is 100%.
  • the transparent region 253 of the ND filter 25 covers the entire aperture stop 26, and the first stop blade 241 and the second stop blade 242 are in the open state (the most separated state). At this time, the transmitted light amount ratio is 100%, and the F value is F2.8.
  • the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 are in the open state (the most separated state).
  • the ND filter 25 is moved so that the light shielding region 254 covers 66.7% of the fixed opening 261.
  • the F value is changed from 2.8 to 4.0.
  • the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 remain open (the most separated state).
  • the ND filter 25 is further moved so that the light shielding region 254 covers the entire fixed opening 261.
  • the F value is changed from 4.0 to 5.6.
  • the first diaphragm blade In order to change the transmitted light amount ratio of the light amount control device 23 from (c) 25% to (d) 12.5%, the first diaphragm blade is in a state where the light shielding region 254 of the ND filter 25 covers all the fixed openings 261. 241 and the second diaphragm blade 242 are moved so that the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 cover 50% of the fixed opening 261. At this time, the F value is changed from 5.6 to 8.0.
  • the first light shield region 254 of the ND filter 25 covers the fixed opening 261 in the first state.
  • the diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 are further moved so that the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 cover 75% of the fixed opening 261.
  • the F value is changed from 8.0 to 11.
  • the first light shield region 254 of the ND filter 25 covers the fixed opening 261 in the first state.
  • the diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 are further moved so that the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 cover 87.5% of the fixed opening 261.
  • the F value is changed from 11 to 16.
  • the state from (a) to (c) where the transmitted light amount ratio is 100% to 25% is referred to as the ND filter moving period, and from (d) where the transmitted light amount ratio is from 25% to 3.1% (
  • the state up to f) is defined as the diaphragm blade movement period.
  • the transmitted wavefront phase difference causes resolution degradation in a captured image formed on the image sensor. Therefore, it is necessary to suppress resolution degradation as much as possible.
  • the transmitted wavefront phase difference between the light transmitted through the transparent region 253 and the light transmitted through the light shielding region 254 on the resolution during the ND filter moving period will be confirmed.
  • the ND filter 25 having a transmittance of 25% is inserted and the diaphragm is changed at intervals of 0.5 AV (Aperture Value)
  • the transmitted wavefront phase difference is 0 in each state of F2.8 / F4 / F5.6.
  • the value of MTF (Modulation Transfer Function) when changing from 0.1 to 0.4 ⁇ m every 0.1 ⁇ m was simulated.
  • an ND filter 25 that causes each phase difference is inserted in the entrance pupil of an ideal lens having no aberration. Note that the light weight at the time of MTF calculation was generally adjusted to the visibility characteristic.
  • the human eye can sense light of approximately 380 nm to 780 nm, and the sensitivity of the eye to light varies depending on the wavelength of the light. Therefore, the sense of eyes by this wavelength is called visibility, and is represented by a curve as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the human eye has a maximum value at about 550 nm.
  • FIG. 8 shows a graph of MTF data when the transmitted wavefront phase difference is changed, F4.0, 1.0 AV, and a transmitted wavefront phase difference of 0.2.
  • the horizontal axis of the graph represents the spatial frequency
  • the vertical axis of the graph represents the degree of modulation at each spatial frequency.
  • the modulation is 15% or more at a practical spatial frequency of 300 ⁇ l / mm or less, and the resolution of the image is generally maintained.
  • the modulation is about 5% at F2.8 near 220 ⁇ l / mm, F4 near 160 ⁇ lp / mm, and F5.6 near 110 ⁇ lp / mm. The sense of resolution is lost.
  • the transmitted wavefront phase difference is 0.2 ⁇ m (with a light beam having a wavelength of 0.55 ⁇ m) or less.
  • the transmittance value in the light shielding region 254 of the ND filter 25 will be described.
  • the transmitted light amount ratio of the light amount control device 23 in a state where the light shielding region 254 of the ND filter 25 covers all the fixed openings 261 is 30% or more.
  • the ND filter 25 is increased in size, the lens barrel of the lens unit 2 is increased in size, and the imaging device itself is increased in size.
  • the transmittance of the ND filter 25 is set to 30% or less, and the density of the light shielding region 254 of the ND filter 25 is set to one type, so that the enlargement of the lens barrel and the enlargement of the imaging device can be prevented.
  • FIG. 9 is a control flow diagram for explaining the operation of the imaging apparatus.
  • a detection signal is output from the image sensor 3 based on the incident light.
  • the image processing circuit 43 Based on the detection signal output from the image sensor 3, the image processing circuit 43 outputs a video signal and a luminance signal.
  • the luminance level of the luminance signal output from the image processing circuit 43 is compared with a predetermined set luminance level that is input to the microcomputer 44 and stored in the microcomputer 44 to determine the exposure state (step S001).
  • the microcomputer 44 inserts the ND filter 25 based on the ND position signal from the ND sensor 42. Is detected (step S002).
  • the microcomputer 44 determines whether or not the position of the ND filter 25 completely covers the fixed opening 261 of the aperture stop 26 based on the ND position signal detected in step S002 (step 002). S003).
  • step S003 If it is determined that the position of the ND filter 25 determined in step S003 does not completely cover the fixed opening 261 of the aperture stop portion 26 (N), the microcomputer 44 detects the ND drive control circuit. 47, the ND filter 25 is driven using the ND driving unit 48, and the light shielding region 254 completely moves in the direction (insertion direction) covering the fixed opening 261 (step S004).
  • step S004 determines that the light shielding region 254 of the ND filter 25 completely covers the fixed opening 261 of the aperture stop 26 (Y)
  • the microcomputer 44 Based on the aperture position signal, the open / close state of the first aperture blade 241 and the second aperture blade 242 is detected (step S005).
  • the microcomputer 44 determines whether or not the positions of the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 are most closed with respect to the fixed opening 261 of the aperture diaphragm section 26 based on the diaphragm position signal detected in step S005. Is determined (step S006).
  • the microcomputer 44 causes the diaphragm driver 46 to be connected via the diaphragm drive control circuit 45.
  • the first diaphragm blades 241 and the second diaphragm blades 242 are driven to move the first diaphragm blades 241 and the second diaphragm blades 242 in the most closed direction (closing direction) (step S007).
  • step S002 If it is determined in step S002 that the luminance level of the luminance signal output from the image processing circuit 43 is lower than the set luminance level (N underexposure), the microcomputer 44 performs the first operation based on the aperture position signal from the aperture sensor 41. The open / close state of the diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 is detected (step S008).
  • the microcomputer 44 determines whether or not the positions of the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 are the most open with respect to the fixed opening 261 of the aperture diaphragm section 26 based on the diaphragm position signal detected in step S008. Is determined (step S009).
  • the microcomputer 44 causes the diaphragm driver 46 to be connected via the diaphragm drive control circuit 45.
  • the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 are driven to move the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 in the most open direction (opening direction) (step S010).
  • the state of the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 determined in step S009 is the state where the first diaphragm blade 241 and the second diaphragm blade 242 are most opened with respect to the fixed opening 261 of the aperture diaphragm section 26.
  • the microcomputer 44 detects the insertion state of the ND filter 25 based on the ND position signal from the ND sensor 42 (step S011).
  • the microcomputer 44 determines whether or not the position of the ND filter 25 completely covers the fixed opening 261 of the aperture stop section 26 based on the ND position signal detected in Step S011 (Step S011). S012).
  • the microcomputer 44 sets the ND drive control circuit. 47, the ND filter 25 is driven using the ND driving unit 48 to move the transparent region 253 in a direction (extraction direction) that completely covers the fixed opening 261 (step S013).
  • the ND filter 25 and the first aperture blades are used.
  • the optimal exposure state can be obtained on the image sensor 3 by controlling the 241 and the second aperture blade 242.
  • resolution degradation due to a transmitted wavefront phase difference when the ND filter 25 is inserted can be suppressed, continuous light quantity adjustment is possible, and the cover glass used for the package of the image sensor 3 or the image sensor 3 can be adjusted.
  • a small aperture that causes scratches and dust shadows attached to the optical low-pass filter installed just before the package to appear in the photographed image can be avoided.
  • the position of the light beam passing through the boundary region Although the phase difference causes wavefront aberration and resolution degradation occurs, if the aperture state at that time is an area that is 10% or less of the total aperture area (size of the fixed aperture), there is little effect on resolution degradation. Can withstand practical use.
  • the arrangement of the light quantity control device 23 is in the order of the light quantity diaphragm 24, the ND filter 25, and the aperture diaphragm 26 from the first lens unit 21 side.
  • the arrangement is not necessarily limited to this order. As long as they are arranged close to each other, the order is not limited.

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Abstract

　固定開口２６１を有し、入射する光の光束を制御する開口絞り部２６と、複数の絞り羽根を移動することにより開口の大きさを変え透過する光量を制限する光量絞り部２４と、透明領域２５３と遮光領域２５４とを有し、開口絞り部２６の固定開口２６１に対して透明領域２５３が対向する第１の遮光状態と遮光領域２５４が対向する第２の遮光状態との間を移動可能に設置されたＮＤフィルタ２５とを備え、ＮＤフィルタ２５の移動は、光量絞り部２４における開口面積が最大の状態で行われる。

Description

光量制御装置、撮像装置及び光量制御方法
　本発明は、撮像装置における適正露出を得るための光量制御装置、撮像装置及び光量制御方法に関する。
　ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置において、適正露出を得るためにレンズの絞りを小さく絞りこむ（以下、小絞りと称す）ことが行われる。この小絞りを行うことにより、二つの問題が発生していた。第１に小絞り状態において撮像装置の撮像素子のパッケージのカバーガラスや光学ローパスフィルタ上のゴミやキズの影が撮影画像に写り込んでしまうことである。第２に絞り開口による撮像装置の撮影レンズの結像への回折の影響が大きくなることである。
　これらの問題を解決するために、絞り機構とＮＤ（Neutral Density）フィルタとを有する光量絞り装置が特許文献１に記載されている。特許文献1には、概ね以下のように記載されている。絞り開口の大きさを可変する複数の絞り羽根と、絞り羽根により形成された開口内に配置されるＮＤフィルタとを備えた光量絞り装置において、ＮＤフィルタは絞り羽根とは別部材としている。これにより、精度良く光量を制御することができるとされている。
特開平１０－１３３２５４号公報
　特許文献１に記載の技術では、絞り羽根ばかりでなくＮＤフィルタを用いることにより効率的に光量を制御できる。しかしながら、絞り開口における回折の影響は十分には改善されていないと共に、ＮＤフィルタを用いることにより光量絞り装置を透過した光の波面収差が大きくなる現象が発生する虞がある。
　そこで、本発明は、撮像素子に入射する光の光量を容易に制御できると共に、絞り開口における回折の影響が少なく、ＮＤフィルタを用いた場合でも波面収差が小さい光量制御装置、撮像装置及び光量制御方法を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明は、次の１）乃至３）の構成及び４），５）の制御方法を有する。
　１）所定の大きさの第１の開口面積を持つ固定開口２６１を有し、入射する光の光束を所定の大きさに制御する開口絞り部２６と、複数の絞り羽根を移動させることにより開口の大きさを第１の開口面積から前記第１の開口面積より小さい第２の開口面積に変えることで透過する光量を制限する光量絞り部２４と、入射する光に対する透過率が第１の値以上である第1の領域２５３及び入射する光に対する透過率が第1の値より小さい第２の値である第２の領域２５４を有し、開口絞り部２６の開口部に対して第２の領域２５４が対向する第１の遮光状態と開口部に対して第1の領域２５３が対向する第２の遮光状態との間を移動可能に設置された減光部２５とを備え、減光部２５の移動は、光量絞り部２４における開口の大きさが第１の開口面積の状態で行われるよう構成されていることを特徴とする光量調節装置２３。
　２）第1の領域２５３を通過する光と第２の領域２５４を通過する光線との透過波面位相差が０．５５μｍの波長において０．２μｍ以下であることを特徴とする１）に記載の光量調節装置２３。
　３）被写体像に対応する光が入射した際に、入射した前記光を電気信号に変換し検出信号として出力する撮像素子３と、複数のレンズからなり、被写体像を前記撮像素子に結像するレンズ部２と、レンズ部２の複数のレンズの間に配設される１）または２）に記載の光量調整装置２３と、撮像素子３から出力された検出信号に基づき光量調節装置２３の減光部２５と光量絞り部２４とを制御する制御部４と、を備えることを特徴とする撮像装置１。
　４）撮像素子３に入射した被写体像に対応する光に応じて出力される検出信号に基づく検出輝度レベルと、あらかじめ定められた設定輝度レベルとを比較し検出輝度レベルが設定輝度レベルより高いか否かを判断する露出量比較ステップと、露出量比較ステップにおいて検出輝度レベルが設定輝度レベルより高いと判断された場合、減光部２５の遮光領域２５４が開口絞り部２６を覆う状態にあるか否かを判定する減光部位置検出ステップと、減光部位置検出ステップにおいて減光部２５の遮光領域２５４が開口絞り部２６を覆っていると判断された場合、絞り羽根の開閉状態を検出し絞り羽根が最も閉じられた状態か否かを判定する絞り羽根開閉検出ステップと、絞り開閉検出ステップにおいて絞り羽根が最も閉じられた状態でないと判断された場合、絞り羽根を閉じる方向に移動させる絞り羽根移動ステップと、を含むことを特徴とする光量制御方法。
　５）ＮＤフィルタ位置検出ステップにおいて減光部２５の遮光領域２５４が開口絞り部２６を覆ってないと判断された場合、遮光領域２５４が開口絞り部２６を覆う方向に減光部２５を移動させる減光部移動ステップを更に含むことを特徴とする請求項４記載の光量制御方法。
　本発明によれば、撮像素子に入射する光の光量を容易に制御できると共に、絞り開口における回折の影響が少なくすることができ、ＮＤフィルタを用いた場合でも波面収差が小さくすることができる。
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置を示す構成図である。 図２は、本発明の実施形態に係る光量絞り部２４を示す斜視図であり、図２（ａ）は絞りの開放状態を示し、図２（ｂ）は絞りを閉じた状態を示す。 図３は、本発明の実施形態に係るＮＤフィルタ２５の詳細を示す斜視図である。 図４は、本発明の実施形態に係る光量制御装置における光量絞り部及びＮＤフィルタの動作を示す正面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る光量制御装置における光量絞り部及びＮＤフィルタの動作の状態を示すグラフである。 図６は、本発明の実施形態に係る光量制御装置におけるＦ値と透過光量比の関係を示すグラフである。 図７は、人間の目の視感度曲線を示すグラフである。 図８は、本発明の実施形態に係る透過波面位相差とのＭＴＦと関係を示すグラフの一例である。 図９は、本発明の実施形態に係る撮像装置の動作を説明する制御フロー図である。
　以下に、本発明に係る光量制御装置及びその制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、全図において、共通な機能を有する部品には同一符号を付して示し、一度説明したものに関しては、繰り返した説明を省略する。更に、断面図、概略図等は模式図であり、寸法等の比率は誇張して表現している場合がある。
　図１には、本実施形態に用いるビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置の構成を示す。
　撮像装置１は、複数のレンズユニットからなり被写体像を所定の位置に結像すると共に、入射した光の光量を制御するレンズ部２と被写体像の結像位置に配設された撮像素子３と前記撮像素子からの出力信号を外部に出力すると共に、レンズ部を制御してズーム，フォーカス及び光量を制御する制御部４とを有する。
　ここで、撮像素子側を後側、被写体側を前側として以下説明する。
　レンズ部２は、最も被写体側に配設される第１レンズユニット２１と、最も撮像素子側に配設される第２レンズユニット２２と、第１レンズユニット２１及び第２レンズユニット２２の間の位置に配設される光量制御装置２３とを有する。
　ここで、本発明に直接関係しないズームレンズユニットやフォーカスレンズユニット等については、図示及び説明を省略する。
　光量制御装置２３は、開口部の大きさを可変し光量を制御する光量絞り部２４と、透過率が所定の値である減光（ＮＤ）フィルタ（減光部）２５と、所定の大きさに開けられた固定の開口を備え、入射した光束の大きさを開口によって制御する開口絞り部２６とを有する。
　ここで、光量絞り部２４と、ＮＤフィルタ２５と、開口絞り部２６とは、光軸方向に近接して配置されている。
　図２を用いて光量絞り部２４の詳細について説明する。図２は、光量絞り部２４を示す斜視図であり、図２（ａ）は絞りの開放状態を示し、図２（ｂ）は絞りを閉じた状態を示す。
　図２（ａ），（ｂ）に示すように光量絞り部２４は、第１の絞り羽根２４１と第２の絞り羽根２４２とを有する。
　第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２は、光軸を挟んで対向し、絞りを閉じることが可能なように光軸方向にずらして配置されている。また、第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２の光軸に直交する面が、中央部を中心として光軸を挟んで互いに離間する方向に削り取られており、絞りを閉じた状態（図２（ｂ））で略菱形の開口が形成されるようになっている。
　図２（ａ）において、第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２がそれぞれ矢印方向に移動することにより、図２（ｂ）のように略菱形の開口が形成される。
　第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２は、一例として厚さ０．０５ｍｍの黒色ポリエステルシート製で、先端のＶ字形凹みは９０°の開き角を持ち、互いのＶ字形凹みを向かい合わせることで正方形の開口を作ることができる。
　更に、正方形の開口が形成された状態から、第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２の互いの位置を逆方向に等量ずつ直線移動させることで、正方形の開口の大きさを連続的に変化させることが可能である。
　なお、絞り羽根の形状は、上記した構造にとらわれることなく、可動して光束を遮るものであればよいものである。
　また、本実施の形態では、光量絞り部２４を２枚の絞り羽根２４１，２４２で構成したが、可動して光束を遮るものであれば絞り羽根の枚数に制限は無いものである。
　図３を用いてＮＤフィルタ２５の詳細について説明する。図３は、ＮＤフィルタ２５の詳細を示す斜視図である。
　ＮＤフィルタ２５には、透明基板中に光吸収物質を分散させたタイプと、透明基板上に薄膜を形成したタイプ（薄膜型ＮＤフィルタ）とがある。更に、薄膜型ＮＤフィルタには、金属膜を用いた反射型と誘電体膜を用いた吸収型とがある。ここでは、誘電体膜を用いたＮＤフィルタ２５を用いて説明する。
　図３に示すようにＮＤフィルタ２５は、ガラスやプラスチック等の透明基板２５１の一方の面の一部に誘電体膜からなる遮光膜２５２が形成されている。ここでは、遮光膜２５２が形成された領域を減光領域２５４と称する。減光領域２５４の遮光膜２５２は、入射した光のうち、可視光の帯域の光の一部を吸収することにより可視光の帯域の透過率を所定となるよう設計されている。その透過率は、後述するように３０％以下が望ましい。
　ＮＤフィルタ２５における遮光膜２５２が形成されていない領域である透明領域２５３には、反射防止膜のみが形成されている。透明領域２５３における可視光の帯域の光の透過率は９８％程度である。また、透明領域２５３の大きさは、開口絞り部２６の開口部の大きさより大きく形成されている。更に、遮光膜２５２が形成された減光領域２５４も、開口絞り部２６の開口部の大きさより大きく形成されている。
　なお、ＮＤフィルタ２５と光量絞り部２４は、図示しないアクチュエータによって駆動され、光量を調節することが可能となる。
　開口絞り部２６は、光量絞り部２４の第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２が開放状態となった際に光束を円径に保つための丸穴（固定開口）２６１を備え、レンズ部２の開放Ｆ値に合わせてその径を設定する。
　図１に戻り撮像装置１の構成について説明する。
　撮像素子３は、光電変換素子の一種であり光を電気エネルギーに変換するものであり、電荷結合素子 (CCD：Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）が用いられる。
　制御部４は、絞りセンサ４１と、ＮＤセンサ４２と、画像処理回路４３と、マイコン４４と、絞り制御回路４５と、絞り駆動部４６と、ＮＤ制御回路４７と、ＮＤ駆動部４８とを有する。
　絞りセンサ４１は、光量絞り部２４の各絞り羽根（図２の２４１，２４２）の位置（開口状態）を検出し、絞り位置信号をマイコン４４に出力する。
　ＮＤセンサ４２は、ＮＤフィルタ２５の位置（挿入状態）を検出し、ＮＤ位置信号をマイコン４４に出力する。
　画像処理回路４３は、撮像素子３において光電変換され出力された検出信号が入力し、入力された検出信号に基づいて信号処理し、得られた映像信号を外部に出力すると共に輝度信号をマイコン４４に出力する。
　マイコン４４は、入力した輝度信号，絞り位置信号，及びＮＤ位置信号に基づいて輝度が所定の輝度レベルとなるよう光量絞り部２４及びＮＤフィルタ２５の制御する絞り制御信号及びＮＤ制御信号を出力する。
　絞り駆動制御回路４５は、マイコン４４からの絞り制御信号に基づいて光量絞り部２４の各絞り羽根（図２の２４１，２４２）を駆動する絞り駆動信号を出力する。
　絞り駆動部４６は、絞り駆動信号に基づいて光量絞り部２４の各絞り羽根（図２の２４１，２４２）を駆動し開口量を制御する。
　ＮＤ制御回路４７は、マイコン４４からのＮＤ制御信号に基づいてＮＤフィルタ２５の駆動するＮＤ駆動信号を出力する。
　ＮＤ駆動部４８は、ＮＤ駆動信号に基づいてＮＤフィルタ２５を駆動し挿入量を制御する。
　次に、撮像装置１の動作について説明する。
　被写体の方向に撮像装置１を向けると、レンズ部２のフォーカス機能により撮像素子３上に被写体像が結像される。
　撮像素子に被写体が結像された際に撮像素子から出力される検出信号に基づき画像処理回路４３では、映像信号と輝度信号とが生成され出力される。
　画像処理回路４３から出力された輝度信号はマイコン４４に入力する。マイコン４４では、入力した輝度信号から求められた被写体撮像時の輝度レベルとあらかじめ設定された輝度レベルとを比較し、輝度差を求める。
　更に、マイコン４４には、被写体撮像時の光量絞り部２４の各絞り羽根２４１，２４２の位置（第1の絞り位置）とＮＤフィルタ２５の挿入位置（第1の挿入位置）とが入力される。
　マイコン４４では、マイコン４４に入力した第1の絞り位置及び第1の挿入位置と輝度差とから、あらかじめ設定された輝度レベルにするための各絞り羽根２４１，２４２の位置（第２の絞り位置）及びＮＤフィルタ２５の挿入位置（第２の挿入位置）を求め、求められた第２の絞り位置及び第２の挿入位置にするための絞り制御信号とＮＤ制御信号とを出力する。
　絞り駆動制御回路４５では、絞り制御信号に基づいて絞り駆動信号を出力し、絞り駆動部４６を駆動し各絞り羽根２４１，２４２の位置（第1の絞り位置）を求められた位置（第２の絞り位置）に駆動する。
　ＮＤ駆動制御回路４７では、ＮＤ制御信号に基づいてＮＤ駆動信号を出力し、ＮＤ駆動部４８を駆動しＮＤフィルタ２５の挿入位置（第1の絞り位置）を求められた挿入位置（第２の挿入位置）に駆動する。
　次に、本発明の実施形態における光量制御装置２３の動作について図４乃至図６を用いて詳細に説明する。図４は、光量制御装置２３を第１レンズユニット２３側から見た際の、光量絞り部２４及びＮＤフィルタ２５の動作を示す正面図である。図５は、開放（透明領域２５３）を１００％とした際に遮光領域２５４の透過光量比が２５％であるＮＤフィルタ２５も用い、レンズの開放Ｆ値をＦ２．８としたときの光量絞り部２４及びＮＤフィルタ２５の動作の状態を示すグラフである。図６は、開放（透明領域２５３）を１００％とした際に遮光領域２５４の透過光量比が２５％であるＮＤフィルタ２５を用い、レンズの開放Ｆ値をＦ２．８としたときのＦ値と透過光量比の関係を示す図である。
　図６を用いて光量制御装置２３が開放状態（ａ）から最小絞り状態（ｆ）に変化する際の光量絞り部２４及びＮＤフィルタ２５の動作を順に説明する。
　まず、開放状態（ａ）では、ＮＤフィルタ２５の透明領域２５３が開口絞り部２６を全て覆い、第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２は開放状態(最も離間した状態)である。このときの透過光量比を１００％とし、Ｆ値はＦ２．８となる。
　次に、光量制御装置２３の透過光量比を（ａ）１００％から（ｂ）５０％にするためには、第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２は開放状態(最も離間した状態)のままで、ＮＤフィルタ２５を移動させ遮光領域２５４が固定開口２６１の６６．７％を覆う状態とする。このときＦ値は、２．８から４．０になる。
　光量制御装置２３の透過光量比を（ｂ）５０％から（ｃ）２５％にするためには、第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２は開放状態(最も離間した状態)のままで、ＮＤフィルタ２５を更に移動させ遮光領域２５４が固定開口２６１を全て覆う状態とする。このときＦ値は、４．０から５．６になる。
　光量制御装置２３の透過光量比を（ｃ）２５％から（ｄ）１２．５％にするためには、ＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４が固定開口２６１を全て覆う状態で、第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２を移動させ第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２が固定開口２６１の５０％を覆う状態とする。このときＦ値は、５．６から８．０になる。
　光量制御装置２３の透過光量比を（ｄ）１２．５％から（ｅ）６．３％にするためには、ＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４が固定開口２６１を全て覆う状態で、第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２を更に移動させ第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２が固定開口２６１の７５％を覆う状態とする。このときＦ値は、８．０から１１になる。
　光量制御装置２３の透過光量比を（ｅ）６．３％から（ｆ）３．１％にするためには、ＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４が固定開口２６１を全て覆う状態で、第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２を更に移動させ第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２が固定開口２６１の８７．５％を覆う状態とする。このときＦ値は、１１から１６になる。
　ここで、透過光量比が１００％から２５％までの（ａ）から（ｃ）までの状態をＮＤフィルタ移動期間といい、透過光量比が２５％から３．１％までの（ｄ）から（ｆ）までの状態を絞り羽根移動期間とする。
　次に、ＮＤフィルタ移動期間のように固定開口２６１を部分的にＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４が覆った場合、透明領域２５３を通過する光線と遮光領域２５４を透過する光線とで光路長（遮光領域２５４を形成する誘電体膜の膜厚と屈折率との積）が異なるために透過波面に位相差が生じる（いわゆる透過波面位相差）。透過波面位相差は、撮像素子に形成される撮影画像に解像度劣化を生じさせる。そのため、解像度劣化をなるべく抑える必要がある。
　ＮＤフィルタ移動期間における透明領域２５３を透過する光と遮光領域２５４を透過する光との透過波面位相差が解像度に及ぼす影響について確認する。透過率２５％のＮＤフィルタ２５を挿入し、絞りを０．５ＡＶ（Aperture Value）間隔で変化させたときの、Ｆ２．８／Ｆ４／Ｆ５．６の各絞りの状態において透過波面位相差を０から０．４μm迄０．１μm毎に変化させたときのＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の値をシミュレーションした。シミュレーションは収差の無い理想レンズの入射瞳に各位相差を生じるＮＤフィルタ２５を挿入する形をとった。なお、ＭＴＦ計算の際の光線ウエイトは、概ね視感度特性にあわせた。人間の目は略３８０ｎｍ～７８０ｎｍの光を感じることができ、光に対する目の感度は光の波長に応じて異なる。そこで、この波長による目の感覚を視感度とよび、図７に示すような曲線で表す。図７に示すように、人間の目は略５５０ｎｍに極大値がある。
　図８に透過波面位相差を変化させたときのＭＴＦのデータの代表例として、Ｆ４．０で、１．０ＡＶと透過波面位相差０．２のときのグラフを示す。グラフの横軸は空間周波数であり、グラフの縦軸は各空間周波数における変調の度合いを表す。
　透過波面位相差が０．２μm以下であれば、実用的な空間周波数である３００ ｌｐ／ｍｍ以下の空間周波数に於いて変調が１５％以上となり、画像の解像感は概ね保たれる。
　また、透過波面位相差が０．３μmの場合、Ｆ２．８で２２０ ｌｐ／ｍｍ付近、Ｆ４で１６０ ｌｐ／ｍｍ付近、Ｆ５．６で１１０ ｌｐ／ｍｍ付近に於いて変調が５％程度となり画像の解像感が失われる。
　以上のことから、透過波面位相差は、０．２μｍ（波長０．５５μｍの光線にて）以下であることが望ましい。
　ＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４における透過率の値について述べる。
　ＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４の透過率が３０％以上の場合、ＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４が固定開口２６１を全て覆った状態の光量制御装置２３の透過光量比は３０％以上となる。この状態で透過光量比を低下させるためには、ＮＤフィルタ２５のサイズを大きくして、ＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４に２種類の濃度の領域を設ける必要がある。これにより、ＮＤフィルタ２５が大型化し、レンズ部２のレンズ鏡筒が大型化してしまい、撮像装置自体が大型化してしまう問題が発生する。
　そこで、望ましくはＮＤフィルタ２５の透過率を３０％以下とし、ＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４の濃度を１種類とすることで、レンズ鏡筒の大型化及び撮像装置の大型化を防ぐことができる。
　次に、実際に被写体像を撮像した際の撮像装置１の動作について、図９を用いて説明する。図９は、撮像装置の動作を説明する制御フロー図である。
　被写体像に対応する光が撮像素子３に入射すると、入射した光に基づいて撮像素子３から検出信号が出力される。撮像素子３から出力された検出信号に基づいて画像処理回路４３で映像信号と輝度信号とが出力される。
　画像処理回路４３から出力された輝度信号の輝度レベルは、マイコン４４に入力しマイコン４４内部に記憶されたあらかじめ定められた設定輝度レベルと比較され露出の状態を判断される（ステップＳ００１）。
　画像処理回路４３から出力された輝度信号の輝度レベルが設定輝度レベルより高いと判断された場合（Ｙ　露出オーバー）、マイコン４４はＮＤセンサ４２からのＮＤ位置信号に基づいてＮＤフィルタ２５の挿入状態を検出する（ステップＳ００２）。
　マイコン４４は、ステップＳ００２において検出したＮＤ位置信号に基づいてＮＤフィルタ２５の位置がＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４が完全に開口絞り部２６の固定開口２６１を覆っているか否かを判定する（ステップＳ００３）。
　ステップＳ００３で判定したＮＤフィルタ２５の位置がＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４が完全に開口絞り部２６の固定開口２６１を覆っていないと判断された場合（Ｎ）、マイコン４４は、ＮＤ駆動制御回路４７経由でＮＤ駆動部４８を用いてＮＤフィルタ２５を駆動し遮光領域２５４が完全に固定開口２６１を覆う方向（挿入方向）に移動する（ステップＳ００４）。
　ステップＳ００４で判定したＮＤフィルタ２５の位置がＮＤフィルタ２５の遮光領域２５４が完全に開口絞り部２６の固定開口２６１を覆っていると判断した場合（Ｙ）、マイコン４４は、絞りセンサ４１からの絞り位置信号に基づいて第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２の開閉状態を検出する（ステップＳ００５）。
　マイコン４４は、ステップＳ００５で検出した絞り位置信号に基づいて第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２の位置が開口絞り部２６の固定開口２６１に対して最も閉じた状態であるか否かを判定する（ステップＳ００６）。
　ステップＳ００６で判定した第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２の位置が最も閉じていないと判断された場合（Ｎ）、マイコン４４は、絞り駆動制御回路４５経由で絞り駆動部４６を用いて第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２を駆動し第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２が最も閉じる方向（閉じ方向）に移動させる（ステップＳ００７）。
　ステップＳ００２において画像処理回路４３から出力された輝度信号の輝度レベルが設定輝度レベルより低いと判断された場合（Ｎ　露出アンダー）、マイコン４４は絞りセンサ４１からの絞り位置信号に基づいて第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２の開閉状態を検出する（ステップＳ００８）。
　マイコン４４は、ステップＳ００８で検出した絞り位置信号に基づいて第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２の位置が開口絞り部２６の固定開口２６１に対して最も開いた状態であるか否かを判定する（ステップＳ００９）。
　ステップＳ００９で判定した第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２の位置が最も開いていないと判断された場合（Ｎ）、マイコン４４は、絞り駆動制御回路４５経由で絞り駆動部４６を用いて第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２を駆動し第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２が最も開く方向（開き方向）に移動させる（ステップＳ０１０）。
　ステップＳ００９で判定した第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２の位置が第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２が開口絞り部２６の固定開口２６１に対して最も開いた状態であると判断した場合（Ｙ）、マイコン４４はＮＤセンサ４２からのＮＤ位置信号に基づいてＮＤフィルタ２５の挿入状態を検出する（ステップＳ０１１）。
　マイコン４４は、ステップＳ０１１で検出したＮＤ位置信号に基づいてＮＤフィルタ２５の位置がＮＤフィルタ２５の透明領域２５３が完全に開口絞り部２６の固定開口２６１を覆っているか否かを判定する（ステップＳ０１２）。
　ステップＳ０１２で判定したＮＤフィルタ２５の位置がＮＤフィルタ２５の透明領域２５３が完全に開口絞り部２６の固定開口２６１を覆っていないと判断された場合（Ｎ）、マイコン４４は、ＮＤ駆動制御回路４７経由でＮＤ駆動部４８を用いてＮＤフィルタ２５を駆動し透明領域２５３が完全に固定開口２６１を覆う方向（抜去方向）に移動させる（ステップＳ０１３）。
　このように、画像処理回路４３から出力された輝度信号の輝度レベルと、ＮＤセンサ４２からのＮＤ位置信号と、絞りセンサ４１からの絞り位置信号とに基づいてＮＤフィルタ２５並びに第１の絞り羽根２４１及び第２の絞り羽根２４２を制御して撮像素子３上で最適露出状態を得ることができる。
　本実施形態によれば、ＮＤフィルタ２５挿入時の透過波面位相差による解像度の劣化を抑え、連続的な光量調節が可能であって、撮像素子３のパッケージに用いられるカバーガラスや撮像素子３のパッケージの直前に設置される光学ローパスフィルタに付着したキズやゴミの影が撮影画像に映りこむ原因である小絞りが避けられる。
　なお、遮光領域２５４と透明領域２５３との間に何れかの領域に対する透過波面位相差が０．５５μｍの光線にて０．２μｍを超える境界領域がある場合、その境界領域を通過する光線の位相差が波面収差となって解像度劣化が発生するが、そのときの開口の絞りの状態が全開口面積（固定開口の大きさ）の１０％以下の面積であれば解像度劣化に対する影響は少なく、十分に実用に耐えうるものである。
　また、本実施形態では、光量制御装置２３内部の配置が第１レンズユニット２１側から、光量絞り部２４，ＮＤフィルタ２５，開口絞り部２６の順であったが、必ずしもこの順に限る必要は無く、それぞれが近接して配置してあればその順序は問わない。
　また、本実施形態では、光量絞り部２４及びＮＤフィルタ２５の位置検出を位置センサで行った場合について説明したが、エンコーダ等で駆動部の送り量をモニタすることにより位置検出を行ってもよいことはいうまでもない。
１…撮像装置
２…レンズ部
３…撮像素子
４…制御部
２１…第１レンズユニット
２２…第２レンズユニット
２３…光量制御装置
２４…光量絞り部
２５…減光（ＮＤ）フィルタ（減光部）
２６…開口絞り部
４１…絞りセンサ
４２…ＮＤセンサ
４３…画像処理回路
４４…マイコン
４５…絞り駆動制御回路
４６…絞り駆動部
４７…ＮＤ駆動制御回路
４８…ＮＤ駆動部
２４１…第１の絞り羽根
２４２…第２の絞り羽根
２５１…透明基板
２５２…遮光膜
２５３…透明領域（第１の領域）
２５４…遮光領域（第２の領域）
２６１…丸穴（固定開口）

Claims (5)

  1. 　所定の大きさの第１の開口面積を持つ開口部を有し、入射する光の光束を所定の大きさに制御する開口絞り部と、
    　複数の絞り羽根を移動させることにより開口の大きさを前記第１の開口面積から前記第１の開口面積より小さい第２の開口面積に変えることで透過する光量を制限する光量絞り部と、
    　入射する光に対する透過率が第１の値以上である第1の領域及び入射する光に対する透過率が前記第1の値より小さい第２の値である第２の領域を有し、前記開口絞り部の前記開口部に対して前記第２の領域が対向する第１の遮光状態と前記開口部に対して前記第1の領域が対向する第２の遮光状態との間を移動可能に設置された減光部と、
    　を備え、
    　前記減光部の移動は、前記光量絞り部における開口の大きさが前記第１の開口面積の状態で行われるよう構成されていることを特徴とする光量調節装置。
  2. 　前記第1の領域を通過する光と前記第２の領域を通過する光線との透過波面位相差が０．５５μｍの波長において０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光量調節装置。
  3. 　被写体像に対応する光が入射した際に、入射した前記光を電気信号に変換し検出信号として出力する撮像素子と、
    　複数のレンズからなり、被写体像を前記撮像素子に結像するレンズ部と、
    　前記レンズ部の前記複数のレンズの間に配設される請求項１または請求項２記載の光量調整装置と、
    　前記撮像素子から出力された前記検出信号に基づき前記光量調節装置の前記減光部と前記光量絞り部とを制御する制御部と、
    　を備えることを特徴とする撮像装置。
  4. 　撮像素子に入射した被写体像に対応する光に応じて出力される検出信号に基づく検出輝度レベルと、あらかじめ定められた設定輝度レベルとを比較し前記検出輝度レベルが前記設定輝度レベルより高いか否かを判断する露出量比較ステップと、
    　前記露出量比較ステップにおいて前記検出輝度レベルが前記設定輝度レベルより高いと判断された場合、減光部の遮光領域が開口絞り部を覆う状態にあるか否かを判定する減光部位置検出ステップと、
    　前記減光部位置検出ステップにおいて前記減光部の前記遮光領域が前記開口絞り部を覆っていると判断された場合、絞り羽根の開閉状態を検出し前記絞り羽根が最も閉じられた状態か否かを判定する絞り羽根開閉検出ステップと、
    　前記絞り開閉検出ステップにおいて前記絞り羽根が最も閉じられた状態でないと判断された場合、前記絞り羽根を閉じる方向に移動させる絞り羽根移動ステップと、
    　を含むことを特徴とする光量制御方法。
  5. 　前記減光部位置検出ステップにおいて前記減光部の前記遮光領域が前記開口絞り部を覆ってないと判断された場合、前記遮光領域が前記開口絞り部を覆う方向に前記減光部を移動させる減光部移動ステップを更に含むことを特徴とする請求項４記載の光量制御方法。
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