WO2014034133A1 - 光量調整装置、撮像光学系、及び撮像装置 - Google Patents

光量調整装置、撮像光学系、及び撮像装置 Download PDF

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WO2014034133A1
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light
filter elements
optical
color
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PCT/JP2013/005134
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安紘 佐藤
柳　道男
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キヤノン電子株式会社
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • G—PHYSICS
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    • G03B9/00—Exposure-making shutters; Diaphragms
    • G03B9/02—Diaphragms

Definitions

  • the present invention relates to a light amount adjustment device, an imaging optical system, and an imaging device.
  • an imaging system such as a digital camera or a video camera includes an imaging element and a mechanism for adjusting the amount of light incident on the imaging element.
  • a diaphragm device can be mentioned as a mechanism for adjusting the light amount.
  • the diaphragm device drives the diaphragm blade in accordance with the brightness of the subject and adjusts the aperture diameter to adjust the amount of light incident on the imaging device.
  • the aperture diameter is smaller than a certain size, the image quality may deteriorate due to the hunting phenomenon or the light diffraction.
  • the sensitivity of imaging devices has been increased, and the demand for further reducing the amount of light is increasing.
  • a neutral density filter such as an ND (Neutral Density) filter
  • ND Neutral Density
  • ND filter a neutral density filter
  • the ND filter includes those in which a dye or a dye is mixed in glass, plastic, or the like, and those in which plural inorganic thin films are laminated on a substrate by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like.
  • the latter ND filter is used in an imaging optical system in consideration of optical characteristics and environmental characteristics.
  • a technology has also been developed in which a plurality of ND filters are provided in an imaging optical system, and the ND filters to be inserted into the light path are switched according to the brightness of the subject (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-101501). Furthermore, a technology has also been developed in which one ND filter is provided with areas having different light transmittances, and the area to be inserted into the optical path is switched according to the brightness of the subject (Patent Document 2).
  • JP 2001-222042 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-295015
  • An object of the present invention is to reduce a sense of incongruity which a ghost gives to a photographer when switching an optical filter in accordance with the brightness of a subject.
  • the inventors of the present invention have found that the discomfort given to the photographer by the ghost is reduced by making the reflected light colors of the respective light reduction filters substantially equal, and the present invention has been completed.
  • a light amount adjustment device has the following configuration. That is, a plurality of optical filter elements having different light transmittances are provided, and reflected light colors in the plurality of optical filter elements are substantially equal.
  • FIG. 1 is a view showing an imaging optical system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a light amount adjustment device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the reflection spectrum of the optical filter used in the experimental example.
  • FIG. 4 is a graph showing human visual sensitivity.
  • FIG. 5A is a graph obtained by multiplying the reflection characteristic and the human visual sensitivity.
  • FIG. 5B is a graph obtained by multiplying the reflection characteristic and the human visual sensitivity.
  • FIG. 5C is a graph obtained by multiplying the reflection characteristic and the human visual sensitivity.
  • FIG. 6 is a view showing a light amount adjustment device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the reflection characteristic of the optical filter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a mask for producing an optical filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an optical filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an optical filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a top view of an optical filter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a graph showing the reflection characteristic of the optical filter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows an imaging optical system 20 according to an embodiment of the present invention.
  • the imaging optical system 20 includes lenses 1 and 4 to 6, a light amount adjustment device 9, and an imaging element 7.
  • the incident light passes through the lenses 1 and 4 to 6 and the light amount adjusting device 9 and enters the imaging device 7. Then, in the imaging device 7, the incident light is converted into an electrical signal representing an image.
  • the light quantity adjustment device 9 includes a plurality of optical filter elements having different light transmittances. By switching the optical filter element inserted into the optical path, the amount of light incident on the imaging element 7 can be adjusted.
  • the optical filter element is a member that adjusts the transmission of light.
  • the plurality of optical filter elements may be held on a single substrate and configured as one optical filter. Also, the plurality of optical filter elements may be configured separately.
  • the light amount adjustment device includes an optical filter in which one or more optical filter elements are disposed.
  • the light amount adjustment device 9 may have a plurality of optical filters, and each of the plurality of optical filter elements may be disposed in different optical filters.
  • the light amount adjustment device may have one optical filter, and a plurality of optical filter elements may be disposed in one optical filter.
  • each of the plurality of optical filter elements 10a to 10d is disposed in separate optical filters 10 to 13.
  • the light quantity adjustment device 9 includes four optical filter elements 10a to 13a, but the number of optical filter elements included in the light quantity adjustment device 9 is not limited thereto, and two or more optical filter elements are included. Just do it.
  • the optical filter elements 10a to 13a have optical densities different from one another. That is, the light transmittances of the optical filter elements 10a to 13a are different.
  • Such an optical filter element may be, for example, a neutral density filter such as an ND filter.
  • the light amount adjustment device 9 may have three or more ND filter elements having different light transmittances.
  • the reflected light colors in the plurality of optical filter elements, that is, the optical filter elements 10a to 13a are substantially equal.
  • the color of the reflected light is substantially equivalent if, for example, the color of the reflected light between the plurality of optical filters is identified as the color of the same system under various identification conditions as described in Table 2 below.
  • Table 2 the color of the color difference of the marking pen, and more preferably in the range which is recognized to be substantially the same when compared over time
  • the light quantity adjustment device 9 further includes a drive unit 15 (moving means) capable of putting the respective optical filter elements in and out of the light path, that is, disposing the light filter in the light path and removing it from the light path.
  • a drive unit 15 moving means
  • an optical filter 3 which is one of four optical filters is inserted in the optical path.
  • the light amount adjustment device 9 controls the amount of light incident on the imaging element 7 by changing the optical filter disposed in the optical path using the drive unit 15, that is, changing the optical filter element disposed in the optical path.
  • the determination of the optical filter disposed in the optical path can be performed in consideration of the amount of light incident on the imaging device 7 and the aperture diameter of the diaphragm blades 2a and 2b.
  • the imaging optical system 20 may have the light amount control unit 8 or may be communicably connected to the light amount control unit 8.
  • the light quantity control unit 8 is an optical element disposed in the optical path so that the light quantity incident on the imaging element 7 becomes optimal based on the light quantity information obtained from the imaging element 7 and the positional information of the diaphragm blades 2a and 2b. Determine the filter. Based on this determination, the light quantity adjustment device 9 can change the optical filter disposed in the light path.
  • the light amount adjustment device 9 may further include aperture blades 2a and 2b.
  • the diaphragm blades 2 a and 2 b form an opening of an optical path in the imaging optical system 20.
  • the arrangement of the diaphragm blades 2a and 2b can be performed in consideration of the amount of light incident on the imaging device 7, the aperture diameter of the diaphragm blades 2a and 2b, and the like.
  • the light amount control unit 8 may acquire positional information of the diaphragm blades 2a and 2b.
  • the light quantity control unit 8 may drive the diaphragm blades 2a and 2b so as to obtain an optimal opening based on the light quantity information obtained from the imaging device 7 and the positional information of the diaphragm blades 2a and 2b. .
  • the plurality of optical filters 10 to 13 can be independently advanced and retracted to the optical path.
  • the drive unit 15 can switch the position of each of the optical filters 10 to 13 between the light path and the outside of the light path.
  • the optical filters 10 to 13 have the optical filter element (for example, the optical filter element 10a) inserted in the light path so as to cover the opening.
  • the plurality of optical filter elements 10a to 13a are arranged in a turret shape. Specifically, the plurality of optical filter elements 10a to 13a are arranged in a circle on the disk.
  • the drive unit 15 rotates the disk to insert a desired optical filter element into the optical path.
  • the optical filter elements be arranged in the order of the magnitude of the transmittance on the disc.
  • the optical filter elements 10a to 13a of the light amount adjusting device 9 have different light transmittances. Further, the reflected light colors of the optical filter elements 10a to 13a are substantially the same. With the light amount adjusting device 9 having such a combination of optical filter elements 10a to 13a, even if the optical filter elements are switched, the sense of discomfort caused to the photographer by the ghost can be reduced.
  • the inventors of the present application consider the reason why the color of the ghost does not easily change even when the filters are switched when using the optical filter elements 10a to 13a having the combination as described above. That is, the ghost is considered to be generated due to the reflection of light in the vicinity of the imaging device. For example, light transmitted through an optical filter element and a lens may be reflected in the vicinity of the imaging element, reflected again by the optical filter element and the lens, and incident on the imaging element, which may cause a ghost.
  • the optical filter element has a high reflectance as compared to a lens or the like and tends to cause a ghost, it is considered that the relationship between the reflected light color of the optical filter elements 10a to 13a and the color of the ghost becomes large.
  • the color of light reflected from the surface of the optical filter elements 10a to 13a on the side of the image pickup element particularly affects the color of the ghost.
  • the reflected light colors on the surfaces of the optical filter elements 10a to 13a on the imaging element side be substantially equal.
  • the reflected light color on the subject side surface of the optical filter elements 10a to 13a also affects the color of the ghost. This is because, for example, the light reflected by the object-side surface of the optical filter elements 10a to 13a and further reflected by the lens 1 may also be incident on the image pickup element 7, which may cause a ghost.
  • the reflected light colors on the subject side surfaces of the optical filter elements 10a to 13a be substantially the same. More preferably, the reflected light colors on the surfaces of the optical filter elements 10a to 13a on the image pickup device side are substantially the same, and the reflected light colors on the object side of the optical filter elements 10a to 13a are substantially equal. is there.
  • reflected light colors in two optical filter elements having similar transmittances among the plurality of optical filter elements be substantially equal.
  • an optical filter element having transmittances close to each other means two (one set) optical filter elements adjacent to each other when a plurality of optical filter elements are arranged in the order of the magnitude of the transmittance. Point to.
  • the transmittances of the optical filter elements 10a to 13a the relationship of optical filter element 10a> optical filter element 11a> optical filter element 12a> optical filter element 13a exists.
  • two optical filter elements having transmittances close to each other means a set of optical filter elements 10a and 11a, a set of optical filter elements 11a and 12a, and a set of optical filter elements 12a and 13a.
  • the reflected light color is substantially the same for at least one of these sets of optical filter elements. In this case, it is possible to reduce a sense of discomfort given to the photographer when switching between two optical filter elements having transmittances close to each other. It is more preferred that the reflected light colors be substantially the same for all of the above optical filter element sets.
  • the reflected light colors be substantially the same for all of the plurality of optical filter elements.
  • the reflected light color refers to the surface color of the optical filter element when light strikes the surface of the optical filter element.
  • the reflected light color is substantially equivalent.
  • the reflected light colors can be regarded as substantially equivalent or identical, and in this case as well, the above "the reflected light colors are substantially equal” Shall be included in Incidentally, observation of the reflected light color, for example, using a D 65 as a light source, it is possible to perform an incident angle of 5 degrees, at a reflection angle of 5 degrees.
  • the reflected light color is 10 or less, more preferably 5 or less, more preferably 0.6 or less, particularly preferably 0.2 or less
  • the reflected light color is It may be considered to be substantially equivalent. That is, for the optical filter elements 10a to 13a, the reflected light color is substantially the same, and the color difference of the reflected light color is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less. More specifically, in the optical filter elements 10a to 13a, the color difference of the reflected light color on the surface on the image pickup element side is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less. In addition, the color difference of the reflected light color between two optical filter elements having similar transmittances is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less.
  • the color difference of the reflected light color among all the optical filter elements is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less. By satisfying such conditions, it is possible to reduce the discomfort given to the photographer when the optical filter element is switched.
  • the color difference is calculated from the CIE 2000 color difference equation to be described later, and D 65 is used as a light source, and sensitivity at an incident angle of 5 degrees and a field of view of 10 degrees is used.
  • the color difference of the reflected light color on the surface on the imaging device side between all the optical filter elements is 10 or less, and between the two optical filter elements whose transmittances are close to each other. It is preferable that the color difference of the reflected light color on the surface on the imaging device side is 5 or less. With such a configuration, it is possible to reduce the discomfort given to the photographer even when the optical filters having similar transmittances are sequentially switched.
  • the color difference of the reflected light color refers to, for example, the color difference obtained according to the CIE 2000 color difference formula in this embodiment.
  • the color difference can also be calculated using the CIE L * a * b * color difference equation shown in equation (1), the human visual sensitivity is more taken into account in order to more accurately evaluate the color difference visually perceived by humans. It is preferable to use the CIE 2000 color difference formula of Formula (2). It can be said that the color difference of the reflected light color of the optical filter element based on the CIE 2000 color difference formula is substantially the same level as the color difference based on human vision.
  • Parametric coefficients K L , K C , and K H indicate a lightness coefficient, a saturation coefficient, and a hue coefficient, respectively, and are constants arbitrarily set according to the test conditions.
  • weight coefficients S L , S C and S H are given by the equations (3) to (5), respectively.
  • ⁇ and R C are given as follows.
  • the color of the ghost generated in the imaging optical system is also influenced by the sensitivity of the imaging device.
  • the sensitivity of the imaging device is relatively close to that of the human eye.
  • the color difference of the reflected light color calculated by the CIE 2000 color difference formula well represents the tint change of the ghost when the optical filter element is switched.
  • the color visually recognized by humans is determined by the area of the regions “X”, “Y”, and “Z” indicated by oblique lines in FIGS. 5A to 5C. That is, when the areas of the regions “X”, “Y” and “Z” measured for the reflection spectrum of each optical filter element are substantially equal, the reflected light colors in the respective optical filter elements are substantially equal. For this reason, even if the optical filter element is switched, the tint change of the ghost is reduced, and the discomfort given to the photographer can be reduced.
  • the graph of FIG. 4 corresponds to the color matching function defined by CIE
  • the area of “X” “Y” “Z” corresponds to the tristimulus value.
  • a reflection spectrum shows the reflectance of an optical filter element for every wavelength. Here, it is assumed that the reflection spectrum is measured under the conditions of an incident angle of 5 degrees and a reflection angle of 5 degrees.
  • required as mentioned above is substantially equivalent among several optical filter elements. Specifically, it is preferable to satisfy the following formulas (7) to (9).
  • ⁇ Y represents the difference between the maximum value of “Y” and the minimum value of “Y” for all the optical filter elements mounted in the light quantity adjustment device.
  • (“X” / "Y”) max and ("X” / "Y”) min are respectively "(X” / "Y") of all the optical filter elements mounted in the light quantity adjustment device. It represents the maximum value and the minimum value of ("X” / "Y”).
  • ("Z” / "Y”) max and (“Z” / "Y”) min are respectively the values of ("Z” / "Y") for all the optical filter elements mounted on the light quantity adjustment device. It represents the maximum value and the minimum value of ("Z” / "Y”).
  • the area of "X" "Y” “Z” is substantially equivalent between two optical filter elements with mutually close transmittance among the optical filter elements mounted in a light quantity adjustment apparatus. Specifically, it is preferable that the following equations (10) to (12) hold.
  • ⁇ Y represents the difference between the larger “Y” and the smaller “Y” for the two optical filter elements.
  • (“X” / "Y”) max and ("X” / "Y”) min are the larger ("X” / "Y") and the smaller of the two optical filter elements. Of (“X” / "Y”).
  • ("Z” / "Y”) max and ("Z” / "Y”) min are the larger (“Z” / "Y”) and the smaller of the two optical filter elements. Of (“Z” / "Y”).
  • the reflectances be substantially equal among the plurality of optical filter elements. Since the size of the reflectance of the optical filter element is considered to affect the intensity of the ghost, in this case, the intensity of the ghost generated between the plurality of optical filter elements hardly changes. Therefore, even if the optical filter element is switched, the intensity of the ghost is hardly changed, so that the discomfort given to the photographer can be further reduced.
  • the reflection spectra be substantially equal among the plurality of optical filter elements.
  • the fact that the reflection spectra are substantially equivalent among the plurality of optical filter elements means that the reflectances of the plurality of optical filter elements are substantially equivalent for light of various wavelengths. Therefore, under various shooting conditions, it is possible to further reduce the discomfort given to the photographer. Then, as described above, by making the reflected light colors substantially equal among the plurality of optical filter elements and making the reflection spectra substantially equal among the plurality of optical filter elements, a sense of discomfort is given to the photographer. It can be reduced more effectively.
  • the difference between the maximum reflectance is preferably 1.0% or less for the maximum reflectance and the maximum reflectance. It is more preferable that
  • the maximum reflectance is the reflectance at the wavelength with the highest reflectance at the light wavelength of 400 to 700 nm.
  • Example of experiment We experimented about the influence which the color difference of the reflected light color in an optical filter element gives to a photographer. Specifically, four optical filters were prepared. Each optical filter has an optical filter element with the same light transmittance. The reflection spectrum of the first optical filter is shown in the "reference" of FIG. Further, reflection spectra of the second to fourth optical filters are shown as “color difference 5”, “color difference 10”, and “color difference 15” in FIG. 3, respectively. The reflected light colors of the second, third and fourth optical filters have color differences of 5, 10 and 15 respectively with the reflected light color of the first optical filter calculated by the CIE 2000 color difference equation.
  • D 65 was used as a light source, the incident angle was 5 degrees, the viewing angle was a sensitivity of 10 degrees, and parametric coefficients K L , K C , and K K were all 1.
  • the above-mentioned reflection spectrum and reflection light color are measured on the surface of the optical filter on the imaging device side.
  • this light quantity adjustment device has four optical filter elements.
  • This light quantity adjustment device was incorporated into an imaging optical system. The image captured by the imaging element of the imaging optical system was presented to the imager via the display unit. Then, when the optical filter inserted in the optical path is changed from the first optical filter to each of the second to fourth optical filters, it is visually evaluated whether a color change of ghost is perceived or not. did. The results are shown in Table 1.
  • ⁇ indicates that there was no sense of incongruity at all and that it was not understood that the optical filter was switched. ⁇ indicates that there was almost no discomfort, and noticed that the optical filter was switched, but there was no significant difference in color. X indicates that there is a sense of incongruity, and that the change in tint when the optical filter is switched is clearly understood.
  • Switching of optical filters is usually performed between optical filters having adjacent transmittances. Therefore, by setting the color difference of the reflected light color on the image sensor side between the optical filters having adjacent transmittances to 5 or less, it is possible to dramatically reduce the discomfort given to the photographer.
  • switching the optical filter continuously in a short period for example, switching from the first filter to the second filter, and switching from the second filter to the third filter Conceivable. Even in such a case, if the color difference of the reflected light color is 10 or less between all the optical filters and the color difference of the reflected light color is 5 or less between the optical filters having adjacent transmittances, the photographer is a filter Can not be recognized, and almost no change in color can be recognized.
  • the reflected light colors of at least three optical filters switched continuously are substantially equal, the photographer does not feel uncomfortable.
  • the number of optical filters entering and exiting the light path is four. When the number is increased from five to six or more, a slight color difference between all the optical filters becomes acceptable.
  • Table 2 is a table showing the classification of acceptable color differences (see: New Edition, Handbook of Color Science Handbook, edited by the Japan Society of Color Science). As shown in Table 2, two colors having a color difference of 5 or less are recognized as almost the same color when compared over time. The color tone of the ghost before and after switching the optical filter is to be compared with time, and the above experimental results are consistent with the description in Table 2.
  • the light amount is adjusted using at least one ND filter (ND filter element) and at least one AR (Anti-Reflection) filter as the plurality of optical filter elements
  • ND filter element ND filter element
  • AR Anti-Reflection
  • the reflected light color in the ND filter and the reflected light color in the AR filter are substantially equal.
  • the AR filter has an optical density of approximately 0 (a transmittance of approximately 100%). Specifically, the light transmittance of the AR filter is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more. If the luminance of the object is large and the light amount adjustment is required, an ND filter is inserted in the optical path. On the other hand, the ND filter is removed from the optical path when it is not necessary to adjust the light amount. In this case, there is a possibility that a shift in focus may occur before and after the ND filter is removed. The focus shift due to the presence or absence of the optical filter element is largely influenced by the transparent substrate of the thick filter. Therefore, when the ND filter is removed, the out-of-focus can be reduced by inserting an AR filter having the same transparent substrate instead.
  • the AR filter is a filter having an anti-reflection function, but in this embodiment, the AR filter is designed such that the reflected light color in the ND filter and the reflected light color in the AR filter are substantially equal. For this reason, the reflectance of the AR filter does not have to be extremely low, and for example, the average reflectance of the AR filter may be 0.3% or more for wavelengths of 450 to 650 nm, which have a large effect on human color perception. It may be 0.5% or more. In this way, it is possible to reduce the discomfort of the photographer when switching between the AR filter and the ND filter.
  • the light quantity adjustment device 9 includes three ND filters and one AR filter as a plurality of optical filter elements.
  • the light amount adjustment device 9 includes an AR filter (referred to as ND_00) having an optical density of substantially 0 and an ND filter (each having an optical density of 0.5, 1.0, and 1.5 (ND_05 and ND_10, respectively). , Called ND_15).
  • ND_00 an AR filter
  • ND_10 an ND filter
  • ND_05 and ND_10 each having an optical density of 0.5, 1.0, and 1.5
  • ND_15 Called ND_15
  • the optical filter element ND_00 was manufactured by laminating a plurality of thin films having different refractive indexes on a transparent substrate.
  • a plastic substrate has been used as a transparent substrate for the purpose of reducing the size and weight of the imaging optical system.
  • various substrates can be used, and polyester resins, norbornene resins, polyether resins, acrylic resins, and styrene resins can be used.
  • PES polyether sulfone
  • polysulfone polysulfone
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PC polycarbonate
  • polyimide polyimide
  • a glass substrate may be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • the glass transition temperature Tg is high, the flexural modulus is large, and the water absorption is taken into consideration in consideration of film stress due to film formation such as dielectric layer and light absorption layer, deformation due to thermal stress, and spectral change due to moisture.
  • a plastic substrate of low elasticity is preferable to use.
  • the thickness of the substrate is preferably as thin as possible within the range in which the rigidity can be maintained, preferably about 20 ⁇ m to 200 ⁇ m, and more preferably about 25 ⁇ m to 100 ⁇ m. In the present embodiment, a substrate having a thickness of 50 ⁇ m was used.
  • the thin film on the transparent substrate of the optical filter element ND_00 can be formed, for example, using a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, an IAD method, or the like. In this example, film formation was performed using a vacuum evaporation method.
  • the optical filter elements ND_05, ND_10, and ND_15 can be manufactured according to a conventionally known method.
  • a dielectric film and a light absorption film were laminated on a transparent substrate by vacuum evaporation.
  • the reflected light colors are substantially equal among the three ND filters.
  • the fact that the reflected light color of at least one ND filter and the reflected light color of the AR filter (ND_00) are substantially equivalent is that the photographer's discomfort when switching the filters can be reduced.
  • switching is performed between the AR filter and the ND filter (ND_05) with the lightest optical density. Therefore, it is preferable that the reflected light color with the AR filter and the reflected light color of the ND filter (ND_05) with the lightest optical density be substantially equal.
  • the AR filter may be disposed between the three ND filters or may be disposed outside the three ND filter groups. In any case, the light amount adjustment can be performed by switching these ND filter and AR filter.
  • the AR filter is disposed adjacent to the ND filter (ND_05) having the lightest optical density in order to reduce the discomfort of the photographer when switching the filter. Is preferred.
  • the AR filter is designed in accordance with the reflection spectra of the other three ND filters.
  • the reflection spectrum of the optical filter element provided in the light amount adjusting device 9 of this embodiment is shown in FIG.
  • the color difference of the reflected light color of AR filter and ND_05 is 1.992
  • the color difference of the reflected light color of ND_05 and ND_10 is 1.242
  • the reflected light of ND_10 and ND_15 The color difference of the color is 1.607.
  • the largest color difference of the reflected light color among the four optical filter elements is the color difference of the reflected light color of the AR filter and the ND_ 15 and is 1.998.
  • the CIE 2000 color difference equation was used for calculating the color difference, D 65 was used as the light source, the incident angle was 5 degrees, and the sensitivity of the 10 degree visual field was used as the condition.
  • the AR filter has low light absorption, and the transmittance [%] + reflectance [%] ⁇ 100 [%]. As shown in FIG. 7, when the reflectance of the AR filter at 500 to 600 nm is increased, the transmittance in this region decreases. However, since the AR filter has a very high transmittance, there is little influence on the color balance even if the transmission characteristics have some unevenness.
  • the AR filter was made by laminating thin films having different refractive indexes on a transparent substrate
  • the ND filter was made by laminating a dielectric film and a light absorbing film on a transparent substrate.
  • the spectral characteristics of these optical filter elements are mainly determined by the interference between thin films and the absorption characteristics of the films. That is, what affects the spectral characteristics of the optical filter element is the refractive index and extinction coefficient which are the material characteristics of the thin film, the film thickness of each layer, and the number of layers.
  • an optical filter element having desired spectral characteristics is produced by adjusting these elements appropriately.
  • An optical filter element using thin film interference changes its spectral characteristics depending on the incident angle of light, but when the light quantity adjusting device according to the present invention is used in an imaging optical system, the incident angle is at most 10 ° to 15 °. Because of the degree, there is little change in the reflected light color.
  • the plurality of optical filter elements are held on a single substrate and configured as one optical filter. That is, the light amount adjustment device according to the present embodiment has one optical filter, and a plurality of optical filter elements having different light transmittances are arranged in one optical filter.
  • FIG. 12 A top view of the optical filter according to the present embodiment is shown in FIG.
  • the optical filter of FIG. 12 has four optical filter elements A to D.
  • the optical filter element A is an AR region having a function as an AR filter.
  • the optical filter elements B to D are ND regions having a function as an ND filter.
  • the configuration of the optical filter elements A to D is similar to that of the above-mentioned optical filter elements 10a to 13a. That is, the reflected light colors in the optical filter elements A to D are substantially equal.
  • the optical filter is designed so that the reflected light color in the ND region and the reflected light color in the AR region are substantially equal.
  • the AR region may be disposed between the three ND regions, or may be disposed outside the three ND region groups.
  • the optical filter element A, the optical filter element B, the optical filter element C, and the optical filter element D are arranged in this order. preferable.
  • the optical density of the optical filter element A (referred to as AR area, ND_00) is approximately 0, and the optical densities of the optical filter elements B to D (referred to as ND area, respectively ND_05, ND_10, ND_15) are as follows. It is 0.5, 1.0, 1.5.
  • the reflection spectrum of each of the optical filter elements in this example is shown in FIG.
  • the color difference between the reflected light colors of ND_00 (A) and ND_05 (B) was 1.949.
  • the color difference of the reflected light color between ND 05 (B) and ND 10 (C) was 0.196.
  • the color difference of the reflected light color between ND_10 (C) and ND_15 (D) was 2.171.
  • the largest color difference of the reflected light color among the four regions was 2.360, which is the color difference between ND_05 (B) and ND_15 (D).
  • the CIE 2000 color difference equation was used to calculate the color difference, D 65 was used as the light source, and a 10 ° field of view was used as the condition.
  • the optical filter according to the present embodiment will be further described with reference to FIG. 10, which is a cross-sectional view of the optical filter according to the present embodiment.
  • the optical filter according to the present embodiment has a structure in which a film is stacked on a substrate.
  • the substrate has first to nth regions.
  • first to i-th films having first to i-th optical densities are laminated.
  • n is an integer of 2 or more
  • i is an integer of 1 or more and n or less.
  • the optical filter shown in FIG. 10 has a structure in which first to fourth films A ′ to D ′ are stacked on a PET substrate G.
  • Each of the first to fourth films A ′ to D ′ has a predetermined optical density, and specifically has first to fourth optical densities.
  • an additional film may be laminated on the optical filter, and for example, the additional films E 'to F' are laminated on the optical filter shown in FIG.
  • the PET substrate G has first to fourth regions. First to i-th films are laminated on at least one of the front surface and the back surface of the PET substrate G in the i-th region of the PET substrate G.
  • the first region corresponds to the optical filter element A, and the first film A 'is stacked.
  • the second region corresponds to the optical filter element B, and the first film A ′ and the second film B ′ are stacked.
  • the third region corresponds to the optical filter element C, and the first film A ′ to the third film C ′ are stacked.
  • the fourth region corresponds to the optical filter element D, and the first film A ′ to the fourth film D ′ are stacked.
  • FIG. 9 shows a film formation mask
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view of the optical filter of this embodiment.
  • the deposition mask 30a having an opening of a shape to be deposited is set on the PET substrate G, and the deposition mask 30a is attached downward to the deposition umbrella.
  • the deposition umbrella rotates at a predetermined speed so that the film thickness and the substrate temperature do not change depending on the set position.
  • the deposition umbrella is set in a deposition machine, and when it reaches a predetermined temperature and vacuum degree, the crucible containing the deposition material is heated to form a film until it has a predetermined thickness. By laminating a plurality of thin films in this manner, a film A 'is formed.
  • the optical density of the optical filter element A is approximately zero. Therefore, TiO 2 and SiO 2 which hardly absorb visible light were used as the material of the film A ′.
  • Other materials that hardly absorb visible light include, for example, MgF 2 , Al 2 O 3 , MgO, LaTiO 3 , ZrO 2 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and the like.
  • the vapor deposition mask 30 a was replaced with a vapor deposition mask 30 b, and a film B ′ was formed in the same manner as the film A ′.
  • the film B ′ was obtained by laminating a plurality of layers of SiO 2 which is a dielectric film and TiO x which is a light absorbing film.
  • SiO 2 which is a dielectric film
  • TiO x which is a light absorbing film.
  • MgF 2 , Al 2 O 3 , SiO, MgO, LaTiO 3 , ZrO 2 or the like may be used.
  • metals or alloys such as Ti, Ni, Cr, NiCr, NiFe, Nb, or its oxide or nitride can be used.
  • the substrate was taken out of the deposition machine again, and the deposition mask 30 b was replaced with the deposition mask 30 c. Then, a film C 'was formed in the same manner as the film B'.
  • the substrate was taken out of the vapor deposition machine again, and the vapor deposition mask 30 c was replaced with a vapor deposition mask 30 d. Then, a film D 'was formed in the same manner as the film C'.
  • the deposition mask 30 d was replaced with the deposition mask 30 a again to form SiO 2 (E ′) as an antireflective film.
  • a material of the antireflective film a material having a low refractive index is preferable, and in addition, MgF 2 or the like is preferable.
  • the substrate was turned over to form an antireflective film F ′.
  • the same material as A ' was used for F'.
  • the structure of the optical filter according to the present embodiment is not limited to that shown in FIG. 10.
  • a film having light absorption characteristics may be provided on both sides of a transparent substrate.
  • the respective regions of the optical filter elements, in the present embodiment, ND_00, ND_05, ND_10, and ND_15 may be provided independently on the optical filter. That is, the optical filter according to the present embodiment may have a plurality of regions having different light transmittances, and the reflected light colors in the plurality of regions may be substantially equal.
  • the imaging optical system 20 provided with the light quantity adjustment device 9 described above can be used in an imaging device.
  • An image pickup apparatus provided with such an image pickup optical system 20 can reduce a sense of discomfort given to the photographer when the optical filter is switched in accordance with the brightness of the subject.
  • imaging devices that can be provided with the imaging optical system 20 include video cameras and digital still cameras.
  • FIG. 8 shows a schematic configuration of a video camera which is an example of an imaging device.
  • the video camera body 51 includes the above-described imaging optical system 20 including the lens 1, the light amount adjustment device 9, and the imaging device 7.
  • the camera control circuit (not shown) determines the light amount based on the photoelectric conversion signal from the imaging device 7, switches the filter of the light amount adjusting device 9 according to the determination result, and adjusts the light amount.
  • the liquid crystal monitor 55 is provided on the side of the video camera body 51 so as to be openable and closable.
  • the view finder 56 is a view finder for observing a subject image captured by the image sensor 7.
  • Lenses 2a, 2b Aperture blade 3
  • Image sensor 8 Light quantity control unit 9
  • Light quantity adjustment device 10-13 Optical filter 15 Drive unit 20 Imaging optical system 30a-d Mask 51
  • Video camera body 55 Liquid crystal monitor 56 View 56 Finder

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Abstract

　被写体の輝度に合わせて光学フィルタを切り替える際に、ゴーストが撮影者に与える違和感を低減する。　光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ素子を備え、複数の光学フィルタ素子における反射光色が実質的に同等である。

Description

光量調整装置、撮像光学系、及び撮像装置
　本発明は、光量調整装置及び撮像光学系、並びに撮像装置に関するものである。
　従来から、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像系は、撮像素子と、この撮像素子に入射する光量を調節する機構とを備える。光量を調節する機構としては絞り装置が挙げられる。この絞り装置は、被写体の輝度に合わせて絞り羽根を駆動し、開口径を調節することによって、撮像素子に入射する光量を調節する。ここで、被写体の輝度が大きい場合には開口径を小さくする必要があるが、開口径を一定の大きさ以下とすると、ハンチング現象又は光の回折により画質の劣化が起こりうる。近年では撮像素子の高感度化が進んでおり、光量をより抑制することに対する需要が高まっている。
　このために、可視光波長（４００～７００ｎｍ）における透過率が略均一である減光フィルタ、例えばＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタが用いられている。具体的には、ＮＤフィルタを絞り羽根近辺に配置することにより、開口径を保ちながら撮像素子に入射する光量を減衰できる。ＮＤフィルタの例としては、ガラスやプラスチックなどに色素や染料を練りこんだもの、及び基板上に真空蒸着法やスパッタリング法などにより無機薄膜を複数層積層したものがある。光学特性及び環境特性を考慮して、一般的には、撮像光学系においては後者のＮＤフィルタが用いられている。
　また、撮像光学系に複数のＮＤフィルタを設け、被写体の輝度に応じて、光路に挿入するＮＤフィルタを切り替える技術も開発されている（特許文献１）。さらに、１つのＮＤフィルタに光透過率が異なる領域を設け、被写体の輝度に応じて、光路に挿入する領域を切り替える技術も開発されている（特許文献２）。
特開２００１－２２２０４２号公報 特開２００４－２９５０１５号公報
　しかしながら、撮像光学系において減光フィルタを用いる場合、ゴーストが発生しやすく、特に減光フィルタの切り替えを行う場合に、発生したゴーストが撮影者に対して与える違和感が大きいという課題があった。
　本発明は、被写体の輝度に合わせて光学フィルタを切り替える際に、ゴーストが撮影者に対して与える違和感を低減することを目的とする。
　本願発明者らは、各減光フィルタの反射光色を実質的に同等とすることにより、ゴーストにより撮影者が受ける違和感が小さくなることを見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る光量調整装置は以下の構成を備える。すなわち、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ素子を備え、前記複数の光学フィルタ素子における反射光色が実質的に同等であることを特徴とする。
　被写体の輝度に合わせて光学フィルタを切り替える際に、ゴーストが撮影者に与える違和感を低減することができる。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
図１は本発明の一実施形態に係る撮像光学系を示す図である。 図２は本発明の一実施形態に係る光量調整装置を示す図である。 図３は実験例で用いた光学フィルタの反射スペクトルを示すグラフである。 図４は人間の視覚感度を示すグラフである。 図５Ａは反射特性と人間の視覚感度を掛け合わせて得られるグラフである。 図５Ｂは反射特性と人間の視覚感度を掛け合わせて得られるグラフである。 図５Ｃは反射特性と人間の視覚感度を掛け合わせて得られるグラフである。 図６は本発明の一実施形態に係る光量調整装置を示す図である。 図７は本発明の一実施形態に係る光学フィルタの反射特性を示すグラフである。 図８は本発明の一実施形態に係る撮像装置を示す図である。 図９は本発明の一実施形態に係る光学フィルタを作成するためのマスクである。 図１０は本発明の一実施形態に係る光学フィルタの断面図である。 図１１は本発明の一実施形態に係る光学フィルタの断面図である。 図１２は本発明の一実施形態に係る光学フィルタの上面図である。 図１３は本発明の一実施形態に係る光学フィルタの反射特性を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。
［実施形態１］
　図１は、本発明の一実施形態に係る撮像光学系２０を示す。撮像光学系２０は、レンズ１，４～６、光量調整装置９、及び撮像素子７を備える。入射光は、レンズ１，４～６、及び光量調整装置９を通って撮像素子７へと入射する。そして撮像素子７において、入射光は画像を表す電気信号へと変換される。
　光量調整装置９は、光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ素子を備える。光路に挿入される光学フィルタ素子を切り替えることにより、撮像素子７へと入射する光量を調整することができる。
　光学フィルタ素子とは、光の透過を調整する部材である。複数の光学フィルタ素子は、単一の基板に保持され、１つの光学フィルタとして構成されていてもよい。また、複数の光学フィルタ素子が、それぞれ別体として構成されていてもよい。本実施形態において光量調整装置は、１つ以上の光学フィルタ素子が配置された光学フィルタを備える。例えば光量調整装置９は、複数の光学フィルタを有していてもよく、複数の光学フィルタ素子のそれぞれが別々の光学フィルタに配置されていてもよい。また、光量調整装置は１つの光学フィルタを有していてもよく、複数の光学フィルタ素子が１つの光学フィルタに配置されていてもよい。本実施形態においては、複数の光学フィルタ素子１０ａ～１０ｄのそれぞれが、別々の光学フィルタ１０～１３に配置されている。
　本実施形態において光量調整装置９は４つの光学フィルタ素子１０ａ～１３ａを有するが、光量調整装置９が有する光学フィルタ素子の数はこれに限られず、２つ以上の光学フィルタ素子を有していればよい。光学フィルタ素子１０ａ～１３ａは互いに異なる光学濃度を持つ。すなわち、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの光透過率はそれぞれ異なる。このような光学フィルタ素子は、例えばＮＤフィルタのような減光フィルタでありうる。例えば、光量調整装置９は光透過率がそれぞれ異なる３つ以上のＮＤフィルタ素子を有していてもよい。また、複数の光学フィルタ素子、すなわち光学フィルタ素子１０ａ～１３ａにおける反射光色は、実質的に同等である。本願発明における反射光色が実質的に同等とは、例えば、複数の光学フィルタ間の反射光色が後述する表２に記載のように、各種の識別条件で同系統の色と識別され、均等とされる領域の範囲内であって、マーキングペンの色差の範囲内で同等であることが好ましく、さらに、経時比較した場合にほぼ同一であると認められる範囲内で同等とすることがより好ましく、さらに、各種の誤差要素を考え許容誤差範囲内と識別される範囲内で同等であることがより好ましく、さらに、色の違いを測定において識別できない識別不能範囲内で同等であることがより好ましい。
　光量調整装置９はさらに、それぞれの光学フィルタ素子を光路に出し入れすること、すなわち光路に配置すること及び光路から取り除くことができる、駆動部１５（移動手段）を備える。図１においては、４つの光学フィルタのうちの１つである光学フィルタ３が光路に挿入されている。光量調整装置９は、駆動部１５を用いて光路に配置する光学フィルタを変更すること、すなわち光路に配置する光学フィルタ素子を変更することにより、撮像素子７に入射する光量を制御する。光路に配置される光学フィルタの決定は、撮像素子７に入射する光量、及び絞り羽根２ａ、２ｂの口径などを考慮して行うことができる。
　例えば、撮像光学系２０は、光量制御部８を有するか、又は光量制御部８と通信可能に接続されていてもよい。この光量制御部８は、撮像素子７から得た光量情報、及び絞り羽根２ａ、２ｂの位置情報などに基づいて、撮像素子７に入射する光量が最適となるように、光路に配置される光学フィルタを決定する。この決定に基づいて、光量調整装置９は光路中に配置される光学フィルタを変更することができる。
　光量調整装置９はさらに、絞り羽根２ａ，２ｂを有していてもよい。絞り羽根２ａ，２ｂは、撮像光学系２０における光路の開口を形成する。絞り羽根２ａ，２ｂの配置は、撮像素子７に入射する光量、及び絞り羽根２ａ、２ｂの口径などを考慮して行うことができる。例えば光量制御部８は、絞り羽根２ａ、２ｂの位置情報を取得してもよい。そして光量制御部８は、撮像素子７から得た光量情報、及び絞り羽根２ａ、２ｂの位置情報などに基づいて、最適な開口が得られるように、絞り羽根２ａ、２ｂを駆動してもよい。
　以下に、光量調整装置９について、図２を参照してさらに詳しく説明する。図２に示す光量調整装置９においては、複数の光学フィルタ１０～１３がそれぞれ独立して光路に進退可能である。図２に示すように、駆動部１５は光学フィルタ１０～１３のそれぞれの位置を、光路上と光路外との間で切り替えることができる。上述のように、光学フィルタ１０～１３は開口を覆うように光路に挿入される光学フィルタ素子（例えば光学フィルタ素子１０ａ）を有する。
　光量調整装置９の別の実施形態を、図６を参照して説明する。図６に示す光量調整装置９において、複数の光学フィルタ素子１０ａ～１３ａはターレット状に配置されている。具体的には、複数の光学フィルタ素子１０ａ～１３ａは円盤上に円形に配置されている。駆動部１５がこの円盤を回転させることにより、所望の光学フィルタ素子が光路に挿入される。光学フィルタ素子の切り替えに伴う撮影者の違和感を低減するために、この円盤上には、各光学フィルタ素子が透過率の大きさの順に並んでいることが好ましい。
　本実施形態においては、光量調整装置９が有する光学フィルタ素子１０ａ～１３ａは、それぞれ光透過率が異なる。また、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの反射光色は実質的に同等である。このような組み合わせの光学フィルタ素子１０ａ～１３ａを光量調整装置９が有することにより、光学フィルタ素子を切り替えても、ゴーストにより撮影者に与える違和感を低減することができる。
　より具体的には、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの反射光色が実質的に同等である場合、光学フィルタ素子を切り替えた際に、ゴーストの色が変化しにくいことが見出された。このために、撮影者に与える違和感が低減されたものと考えられる。
　上記のような組み合わせの光学フィルタ素子１０ａ～１３ａを用いる場合、フィルタを切り替えてもゴーストの色が変化しにくい理由について、本願発明者らは以下のように考える。すなわちゴーストは、撮像素子近辺における光の反射のために発生すると考えられる。例えば、一度光学フィルタ素子及びレンズなどを透過した光が、撮像素子近辺において反射され、光学フィルタ素子及びレンズなどによって再び反射され、撮像素子へと入射することは、ゴーストの原因となりうる。特に光学フィルタ素子はレンズなどと比較して反射率が高く、ゴーストを引き起こしやすいため、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの反射光色とゴーストの色との関連が大きくなるものと考えられる。
　このため、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの撮像素子側の面における反射光色が、ゴーストの色に特に影響を与えるものと考えられる。この観点から、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの撮像素子側の面における反射光色が実質的に同等であることが好ましい。もっとも、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの被写体側の面における反射光色も、ゴーストの色に影響を与えるものと考えられる。なぜなら、例えば光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの被写体側の面で反射し、レンズ１によってさらに反射された光が、撮像素子７へと入射することも、ゴーストの原因となりうるからである。この観点から、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの被写体側の面における反射光色が実質的に同等であることも好ましい。さらに好ましくは、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの撮像素子側の面における反射光色が実質的に同等であり、かつ光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの被写体側の面における反射光色が実質的に同等である。
　また、複数の光学フィルタ素子のうち、互いに透過率が近い２つの光学フィルタ素子における反射光色が実質的に同等であることが好ましい。ここで、「互いに近い透過率を有する光学フィルタ素子」とは、複数の光学フィルタ素子を透過率の大きさの順に並べた場合に互いに隣り合う２つ（１組）の光学フィルタ素子のことを指す。本実施形態においては、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａの透過率について、光学フィルタ素子１０ａ＞光学フィルタ素子１１ａ＞光学フィルタ素子１２ａ＞光学フィルタ素子１３ａの関係が存在するものとする。この場合、「互いに近い透過率を有する２つの光学フィルタ素子」は、光学フィルタ素子１０ａと１１ａとの組、光学フィルタ素子１１ａと１２ａとの組、及び光学フィルタ素子１２ａと１３ａとの組のことを示す。これらの光学フィルタ素子の組のうち、少なくとも１つについて反射光色が実質的に同等であることが好ましい。この場合、互いに近い透過率を有する２つの光学フィルタ素子の間で切り替えを行った際の、撮影者に与える違和感を低減することができる。上記の光学フィルタ素子の組のうち全てについて反射光色が実質的に同等であることは、より好ましい。
　別の具体例として、複数の光学フィルタ素子の全てについて、反射光色が実質的に同等であることも好ましい。
　以下で、「反射光色が実質的に同等である」との用語について説明する。ここで反射光色とは、光学フィルタ素子表面に光が当たったときの光学フィルタ素子の表面色のことを指す。また、人間が視覚的に同等の反射光色と判断できる場合も、上記「反射光色が実質的に同等である」ことに含まれる。人間が視覚により反射光色を区別できない場合には、反射光色は実質的に同等乃至同一であるものとして同一視できることから、この場合でも上記「反射光色が実質的に同等である」ことに含まれるものとする。なお、反射光色の観測は、例えば、光源としてＤ６５を用い、入射角５度、反射角５度で行うことができる。
　また、反射光色の色差が１０以下である場合、より好ましくは５以下である場合、さらに好ましくは０．６以下である場合、特に好ましくは０．２以下である場合に、反射光色が実質的に同等であるものと考えてもよい。すなわち、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａについて、反射光色が実質的に同等であって且つ反射光色の色差は１０以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましい。より具体的には、光学フィルタ素子１０ａ～１３ａについて、撮像素子側の面における反射光色の色差が１０以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましい。また、互いに透過率が近い２つの光学フィルタ素子間での反射光色の色差が１０以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましい。さらには、全ての光学フィルタ素子間での、反射光色の色差が１０以下であることが好ましく、５以下であることがより好ましい。このような条件を満たすことにより、光学フィルタ素子を切り替えた際の、撮影者に与える違和感を低減することができる。ここで、色差は後述のＣＩＥ２０００色差式から算出し、光源としてＤ６５を用い、入射角５度、１０度視野における感度を用いている。
　より具体的には、全ての光学フィルタ素子間での、撮像素子側の面における反射光色の色差が１０以下であることが好ましく、かつ互いに透過率が近い２つの光学フィルタ素子間での、撮像素子側の面における反射光色の色差が５以下であることが好ましい。このような構成により、互いに透過率が近い光学フィルタを順次切り替えた場合にも、撮影者に与える違和感を低減することができる。
　ここで、反射光色の色差とは、例えば、本実施例ではＣＩＥ２０００色差式に従って得られる色差のことを指す。色差は式（１）に示すＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊色差式を用いて算出することもできるが、人間により視覚的に感じられる色差をより正確に評価するために、人間の視覚感度がより考慮された、式（２）のＣＩＥ２０００色差式を用いることが好ましい。ＣＩＥ２０００色差式に基づく光学フィルタ素子の反射光色の色差は、人間の視覚に基づく色差とほぼ同程度の水準であるといえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ここで、
ΔＬ＊、ΔＣ＊、ΔＨ＊：Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における基準色との色差値
ＫＬ、ＫＣ、ＫＨ：パラメトリック係数
ＳＬ、ＳＣ、ＳＨ：重価係数
ＲＴ：ローテーション関数
　パラメトリック係数ＫＬ、ＫＣ、ＫＨはそれぞれ明度係数、彩度係数、色相係数を示し、試験条件により任意に設定される定数である。
　また、重価係数ＳＬ、ＳＣ、ＳＨはそれぞれ式（３）～（５）で与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　さらに、ローテーション係数ＲＴは式（６）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　Δθ、ＲＣは次のように与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 ただし、ｈ：基準試料のメトリック色差
　撮像光学系で発生するゴーストの色は、撮像素子の感度の影響も受けるものと考えられる。しかしながら、可視光については、撮像素子の感度は人間の目の感度に比較的近い。このため、ＣＩＥ２０００色差式により算出される反射光色の色差は、光学フィルタ素子が切り替わった際のゴーストの色味変化をよく表す。
　ところで、人間が色を認識できるのは、光の三原色である「赤」「緑」「青」に対応した感覚を有しているためである。そして、「赤」「緑」「青」に対する人間の目の感度はそれぞれ異なる。「赤」「緑」「青」のそれぞれに対する人間の目の感度のグラフを図４に示す。グラフ中の「ｘｂａｒ」「ｙｂａｒ」「ｚｂａｒ」は、それぞれ「赤」「緑」「青」に対する感度である。所定の反射スペクトルを有する光について、人間が視覚により認識する色は、この反射スペクトルに「ｘｂａｒ」「ｙｂａｒ」「ｚｂａｒ」のそれぞれを乗じて得られる面積比に応じて決まる。例として、図３において「基準」として表される反射スペクトルに、「ｘｂａｒ」を乗じて得られるグラフを図５Ａに、「ｙｂａｒ」を乗じて得られるグラフを図５Ｂに、「ｚｂａｒ」を乗じて得られるグラフを図５Ｃに、それぞれ示す。
　人間が視覚により認識する色は、図５Ａ～５Ｃに斜線で示した領域「Ｘ」「Ｙ」「Ｚ」の面積によって決まる。つまり、各光学フィルタ素子の反射スペクトルについて測定された領域「Ｘ」「Ｙ」「Ｚ」の面積が実質的に同等である場合、各光学フィルタ素子における反射光色は実質的に同等となる。このため、光学フィルタ素子を切り替えても、ゴーストの色味変化が小さくなり、撮影者に与える違和感を低減することができる。ここで、図４のグラフはＣＩＥで規定されている等色関数に相当し、「Ｘ」「Ｙ」「Ｚ」の面積は三刺激値に相当する。また、反射スペクトルとは、波長毎に光学フィルタ素子の反射率を示すものである。ここでは、反射スペクトルは入射角５度及び反射角５度の条件で測定するものとする。
　以上のように、上述のように求められた「Ｘ」「Ｙ」「Ｚ」の面積が、複数の光学フィルタ素子間で実質的に同等であることが好ましい。具体的には、以下の式（７）～（９）を満たすことが好ましい。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ΔＹ≦２５・・・（７）
｛（「Ｘ」／「Ｙ」）max　／　（「Ｘ」／「Ｙ」）min｝≦２　・・・（８）
｛（「Ｚ」／「Ｙ」）max　／　（「Ｚ」／「Ｙ」）min｝≦５　・・・（９）
　式（７）～（９）において、ΔＹは光量調整装置に搭載される全ての光学フィルタ素子についての、「Ｙ」の最大値と「Ｙ」の最小値との差を表す。また、（「Ｘ」／「Ｙ」）max及び（「Ｘ」／「Ｙ」）minは、それぞれ光量調整装置に搭載される全ての光学フィルタ素子についての（「Ｘ」／「Ｙ」）の最大値及び（「Ｘ」／「Ｙ」）の最小値を表す。さらに、（「Ｚ」／「Ｙ」）max及び（「Ｚ」／「Ｙ」）minは、それぞれ光量調整装置に搭載される全ての光学フィルタ素子についての（「Ｚ」／「Ｙ」）の最大値及び（「Ｚ」／「Ｙ」）の最小値を表す。
　また、「Ｘ」「Ｙ」「Ｚ」の面積が、光量調整装置に搭載される光学フィルタ素子のうち互いに透過率が近い２つの光学フィルタ素子間で実質的に同等であることが好ましい。具体的には、以下の（１０）～（１２）式が成り立つことが好ましい。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ΔＹ≦１２．５・・・（１０）
｛（「Ｘ」／「Ｙ」）max／（「Ｘ」／「Ｙ」）min｝≦１．５　・・・（１１）
｛（「Ｚ」／「Ｙ」）max／（「Ｚ」／「Ｙ」）min｝≦２．５　・・・（１２）
　式（１０）～（１２）において、ΔＹは２つの光学フィルタ素子についての、より大きい方の「Ｙ」とより小さい方の「Ｙ」との差を表す。また、（「Ｘ」／「Ｙ」）max及び（「Ｘ」／「Ｙ」）minは、２つの光学フィルタ素子についての、より大きい方の（「Ｘ」／「Ｙ」）及びより小さい方の（「Ｘ」／「Ｙ」）を表す。さらに、（「Ｚ」／「Ｙ」）max及び（「Ｚ」／「Ｙ」）minは、２つの光学フィルタ素子についての、より大きい方の（「Ｚ」／「Ｙ」）及びより小さい方の（「Ｚ」／「Ｙ」）を表す。
　また、複数の光学フィルタ素子間で、反射率が実質的に同等であることも好ましい。光学フィルタ素子の反射率の大きさはゴーストの強度に影響するものと考えられるため、この場合、複数の光学フィルタ素子間で発生するゴーストの強度がほとんど変わらなくなる。したがって、光学フィルタ素子が切り替わってもゴーストの強度がほとんど変わらないため、撮影者に与える違和感をさらに低減することができる。
　さらに、複数の光学フィルタ素子間で反射スペクトルが実質的に同等であることはさらに好ましい。複数の光学フィルタ素子間で反射スペクトルが実質的に同等であることは、様々な波長の光について、複数の光学フィルタ素子間で反射率が実質的に同等であることを意味する。したがって、様々な撮影条件下において、撮影者に与える違和感をさらに低減することができる。そして、上述のように、複数の光学フィルタ素子間で反射光色を実質的に同等とし、かつ複数の光学フィルタ素子間で反射スペクトルを実質的に同等とすることにより、撮影者に与える違和感をより効果的に低減することができる。例えば、光量調整装置に搭載される光学フィルタ素子のうち、極大反射率が最大のものと最小のものとについて、極大反射率の差が１．０％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましい。ここで、極大反射率とは、光波長４００～７００ｎｍにおいて最も反射率が高い波長における反射率のことである。
［実験例］
　光学フィルタ素子における反射光色の色差が、撮影者に与える影響について実験した。具体的には、４つの光学フィルタを用意した。それぞれの光学フィルタは、同等の光透過率を持つ光学フィルタ素子を有する。第１の光学フィルタの反射スペクトルを、図３の「基準」に示す。さらに、第２～第４の光学フィルタの反射スペクトルを、それぞれ、図３の「色差５」、「色差１０」、及び「色差１５」に示す。第２、第３、及び第４の光学フィルタの反射光色は、ＣＩＥ２０００色差式によって計算される第１の光学フィルタの反射光色との色差が、それぞれ５、１０、及び１５である。色差の算出にあたっては、光源としてＤ６５を用い、入射角は５度、視野角は１０度視野の感度とし、パラメトリック係数ＫＬ、ＫＣ、ＫＫは全て１とした。また、上記の反射スペクトル及び反射光色は、光学フィルタの撮像素子側の面について測定したものである。
　ここで、第１の光学フィルタと、第２～第４の光学フィルタとを、同じ光量調整装置に組み込んだ。すなわち、この光量調整装置は、４つの光学フィルタ素子を有する。この光量調整装置を、撮像光学系に組み込んだ。この撮像光学系が有する撮像素子が撮像した画像は、表示部を介して撮像者へと提示された。そして、光路に挿入する光学フィルタを、第１の光学フィルタから、第２～第４の光学フィルタのそれぞれへと変更した際に、ゴーストの色変化が知覚されるか否かを目視にて評価した。結果を表１に示す。「色差５」は第１の光学フィルタから第２の光学フィルタへと変更した場合、「色差１０」は第１の光学フィルタから第３の光学フィルタへと変更した場合、「色差１５」は第１の光学フィルタから第４の光学フィルタへと変更した場合の結果を、それぞれ示す。なお、下記表１で示した「色差５」、「色差１０」、「色差１５」の光学フィルタは、２度視野の時、それぞれ色差４．３、９．０、１４．８であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１において、◎は全く違和感がなく、光学フィルタが切り替わったことが分からなかったことを示す。○はほとんど違和感がなく、光学フィルタが切り替わったことには気付いたが、色味には大きな差がなかったことを示す。×は違和感があり、光学フィルタが切り替わった際の色味の変化がはっきりと分かったことを示す。
　表１に示すように、光学フィルタにおける反射光色の色差が１５以上であった場合には、光学フィルタを切り替えた際のゴーストの色変化が知覚された。一方で、色差が１０以下であった場合には、ゴーストの色変化は撮影者に違和感を与えるほどではない。さらに、色差が５以下であった場合には、ゴーストの色変化は撮影者には認識されなかった。
　この実験から、複数の光学フィルタ間で、撮像素子側の面における反射光色の色差が１０以下、特に５以下である場合に、撮影者の違和感が低減されることがわかった。
　光学フィルタの切り替えは、通常は隣り合う透過率を有する光学フィルタ間で行われる。したがって、隣り合う透過率を有する光学フィルタ間の撮像素子側の反射光色の色差を５以下とすることで、撮影者に与える違和感を劇的に小さくすることができる。
　また、短期間に連続して光学フィルタの切り替えを行うこと、例えば、第１のフィルタから第２のフィルタへの切り替えを行い、さらに第２のフィルタから第３のフィルタへの切り替えを行うことが考えられる。このような場合でも、全ての光学フィルタ間で反射光色の色差が１０以下であり、かつ隣り合う透過率を有する光学フィルタ間で反射光色の色差が５以下であれば、撮影者はフィルタの切り替えを認識できず、かつ色味の変化もほとんど認識できない。
　つまり、連続して切り替える少なくとも３枚の光学フィルタの反射光色が実質的に同等であれば撮影者に違和感を与えない。例えば、別の実施形態においては、透過率の大きさの順番に連続して切り替える少なくとも３枚の光学フィルタの反射光色が実質的に同等であれば、光路に出入りする光学フィルタの枚数が４枚から５枚、又は６枚以上へと増えると、全ての光学フィルタ間での多少の色差が許容されるようになる。
　表２は許容色差の分類を示した表（参照：新編色彩科学ハンドブック第２版，日本色彩学会編）である。表２に示すように、色差が５以下である２つの色は、経時比較した場合にほぼ同一の色として認識される。光学フィルタを切り替える前後でのゴーストの色味は、経時比較されるものであり、上記の実験結果は表２の記載と合致している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　以下に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。以下では、複数の光学フィルタ素子として、少なくとも１つのＮＤフィルタ（ＮＤフィルタ素子）と、少なくとも１つのＡＲ（Ａｎｔｉ－Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）フィルタとを用いて光量を調整する場合について説明する。ここで、ＮＤフィルタにおける反射光色とＡＲフィルタにおける反射光色とは実質的に同等である。
　ＡＲフィルタは、光学濃度が略０（透過率が略１００％）である。具体的には、ＡＲフィルタの光透過率は９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。被写体の輝度が大きく光量の調整が必要である場合には、光路にＮＤフィルタを挿入する。一方で光量の調整が必要ない場合にはＮＤフィルタを光路から外すが、この場合、ＮＤフィルタを外す前後でピントのずれが発生する可能性がある。光学フィルタ素子の有無によるピントのずれは、厚みの大きいフィルタの透明基板の影響が大きい。そこで、ＮＤフィルタを外す場合には、同様の透明基板を有するＡＲフィルタを代わりに挿入することにより、ピントのずれを小さくすることができる。
　ＡＲフィルタは反射防止機能を有するフィルタであるが、本実施例においては、ＮＤフィルタにおける反射光色とＡＲフィルタにおける反射光色とが実質的に同等となるように、ＡＲフィルタが設計される。このために、ＡＲフィルタの反射率が極めて低い必要はなく、例えば人間の色覚への影響が大きい４５０～６５０ｎｍの波長について、ＡＲフィルタの平均反射率は、０．３％以上であってもよく、０．５％以上であってもよい。こうして、ＡＲフィルタとＮＤフィルタとの間で切り替えを行った際の、撮影者の違和感を低減することができる。
　本実施例に係る光量調整装置９は、複数の光学フィルタ素子として、３つのＮＤフィルタと、１つのＡＲフィルタとを備える。具体的には光量調整装置９は、光学濃度が略０であるＡＲフィルタ（ＮＤ＿００と呼ぶ）と、光学濃度がそれぞれ０．５、１．０、１．５であるＮＤフィルタ（それぞれＮＤ＿０５、ＮＤ＿１０、ＮＤ＿１５と呼ぶ）とを有する。ここで光学濃度（ＯＤ）は、フィルタの透過率をＴとしたときにＯＤ＝Ｌｏｇ（１／Ｔ）で表され、透過率が大きいほど光学濃度は小さくなる。
　光学フィルタ素子ＮＤ＿００は、透明基板上に屈折率の異なる薄膜を複数層積層することで作製した。
　近年は、撮像光学系の小型化及び軽量化を目的として、透明基板としてプラスチック基板が用いられてきている。プラスチック基板としては、種々のものを用いることができ、ポリエステル系、ノルボルネン系、ポリエーテル系、アクリル系、及びスチレン系樹脂などを用いることができる。また、プラスチック基板としては、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）系、ポリスルホン系、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）系、ＰＣ（ポリカーボネート）系、及びポリイミド系などを用いることもできる。また、ガラス基板を用いてもよい。本実施例においては、透明基板としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いた。
　プラスチック基板を用いる場合は、誘電体層や光吸収層などの成膜による膜応力や熱応力による変形、水分による分光変化などを考慮すると、ガラス転移温度Ｔｇが高く、曲げ弾性率が大きく、吸水性の小さいプラスチック基板を用いることが好ましい。基板の厚みは、剛性を保てる範囲でできるだけ薄いほうがよく、２０μｍ～２００μｍ程度が好ましく、２５μｍ～１００μｍ程度がより好ましい。本実施例では厚みが５０μｍの基板を用いた。
　光学フィルタ素子ＮＤ＿００の透明基板上の薄膜は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、又はＩＡＤ法などを用いて成膜できる。本実施例においては、真空蒸着法を用いて成膜した。
　光学フィルタ素子ＮＤ＿０５、ＮＤ＿１０、及びＮＤ＿１５は、従来知られている方法に従って作製できる。本実施例においては、真空蒸着法によって、透明基板に誘電体膜と光吸収膜とを積層することにより作製した。３つのＮＤフィルタ間で、反射光色は実質的に同等である。
　ここで、少なくとも１つのＮＤフィルタの反射光色と、ＡＲフィルタ（ＮＤ＿００）の反射光色とが、実質的に同等であることが、フィルタを切り替えた際の撮影者の違和感を低減できる点で好ましい。特に、撮像素子側の面の反射光色が実質的に同等であることが好ましい。通常は、ＡＲフィルタと、最も光学濃度の薄いＮＤフィルタ（ＮＤ＿０５）との間で切り替えが行われる。したがって、ＡＲフィルタとの反射光色と、最も光学濃度の薄いＮＤフィルタ（ＮＤ＿０５）の反射光色とが、実質的に同等であることが好ましい。
　光量調整装置９が図２に示す構成を有する場合、ＡＲフィルタは、３つのＮＤフィルタの間に配置されてもよいし、３つのＮＤフィルタ群の外側に配置されてもよい。いずれにしても、これらのＮＤフィルタ及びＡＲフィルタを切り替えて光量調整を行うことができる。光量調整装置が図６に示す構成を有する場合は、フィルタを切り替える際の撮影者の違和感を低減するために、ＡＲフィルタは、最も光学濃度の薄いＮＤフィルタ（ＮＤ＿０５）と隣り合って配置されていることが好ましい。
　ＡＲフィルタの設計にあたっては、フィルタの吸収特性を考慮する必要が無いため、ＮＤフィルタと比べて反射率を低く設計しやすい。しかしながら本実施例においては、他の３つのＮＤフィルタの反射スペクトルに合わせて、ＡＲフィルタを設計した。本実施例の光量調整装置９が備える光学フィルタ素子の反射スペクトルを図７に示す。
　隣り合う透過率を有する光学フィルタの色差に関して、ＡＲフィルタとＮＤ＿０５との反射光色の色差は１．９９２、ＮＤ＿０５とＮＤ＿１０との反射光色の色差は１．２４２、ＮＤ＿１０とＮＤ＿１５との反射光色の色差は１．６０７である。４つの光学フィルタ素子間で最も大きい反射光色の色差は、ＡＲフィルタとＮＤ＿１５との反射光色の色差であり、１．９９８である。色差の算出にはＣＩＥ２０００色差式を用い、光源としてＤ６５を用い、入射角５度、条件として１０度視野の感度を用いた。
　ＡＲフィルタは光吸収性が低く、透過率［％］＋反射率［％］≒１００［％］となる。図７に示すように、５００～６００ｎｍにおけるＡＲフィルタの反射率を上げると、この領域における透過率は減少してしまう。しかし、ＡＲフィルタは透過率が非常に高いため、透過特性に多少の起伏があってもカラーバランスに与える影響はほとんどない。
　本実施例においては、ＡＲフィルタは屈折率の異なる薄膜を透明基板に積層することで、ＮＤフィルタは誘電体膜と光吸収膜とを透明基板に積層することで作製した。これらの光学フィルタ素子の分光特性は、主に薄膜間の干渉や膜の有する吸収特性によって決まる。すなわち、光学フィルタ素子の分光特性に影響を与えるのは、薄膜の材料特性である屈折率と消衰係数、各層の膜厚、そして層数である。本実施例においては、これらの要素を適宜調整することにより所望の分光特性を有する光学フィルタ素子を作製している。薄膜の干渉を利用した光学フィルタ素子は光の入射角に依存して分光特性が変化するが、本発明に係る光量調整装置を撮像光学系で用いる場合には入射角はせいぜい１０°～１５°程度であるため、反射光色の変化はほとんどない。
［実施形態２］
　以下に、光量調整装置９の別の実施形態について説明する。本実施形態において、複数の光学フィルタ素子は、単一の基板に保持され、１つの光学フィルタとして構成されている。すなわち本実施形態に係る光量調整装置は、１つの光学フィルタを有し、互いに光透過率の異なる複数の光学フィルタ素子が１つの光学フィルタに配置されている。
　本実施形態に係る光学フィルタの上面図を図１２に示す。図１２の光学フィルタは、４つの光学フィルタ素子Ａ～Ｄを有する。光学フィルタ素子Ａは、ＡＲフィルタとしての機能を有するＡＲ領域である。また光学フィルタ素子Ｂ～Ｄは、ＮＤフィルタとしての機能を有するＮＤ領域である。光学フィルタ素子Ａ～Ｄの構成は、上述の光学フィルタ素子１０ａ～１３ａと同様である。すなわち、光学フィルタ素子Ａ～Ｄにおける反射光色は実質的に同等である。また、ＮＤ領域における反射光色とＡＲ領域における反射光色とが実質的に同等となるように、光学フィルタは設計されている。
　ＡＲ領域は、３つのＮＤ領域の間に配置されてもよいし、３つのＮＤ領域群の外側に配置されてもよい。もっとも、光学フィルタ素子の切り替えを効率的に行うためには、図１２に示す様に光学フィルタ素子Ａ、光学フィルタ素子Ｂ、光学フィルタ素子Ｃ、及び光学フィルタ素子Ｄがこの順に並んでいることが好ましい。
　以下に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。この実施例において、光学フィルタ素子Ａ（ＡＲ領域，ＮＤ＿００と呼ぶ）の光学濃度は略０であり、光学フィルタ素子Ｂ～Ｄ（ＮＤ領域，それぞれＮＤ＿０５、ＮＤ＿１０、ＮＤ＿１５と呼ぶ）の光学濃度はそれぞれ０．５、１．０、１．５である。
　本実施例における光学フィルタ素子のそれぞれの反射スペクトルを図１３に示す。ＮＤ＿００（Ａ）とＮＤ＿０５（Ｂ）との反射光色の色差は１．９４９であった。ＮＤ＿０５（Ｂ）とＮＤ＿１０（Ｃ）との反射光色の色差は０．１９６であった。ＮＤ＿１０（Ｃ）とＮＤ＿１５（Ｄ）との反射光色の色差は２．１７１であった。４つの領域間で最も大きい反射光色の色差は、ＮＤ＿０５（Ｂ）とＮＤ＿１５（Ｄ）との色差であり、２．３６０だった。色差の算出にはＣＩＥ２０００色差式を用い、光源としてＤ６５を用い、条件として１０度視野を用いた。
　本実施例に係る光学フィルタの断面図である図１０を参照して、本実施例に係る光学フィルタについてさらに説明する。本実施例に係る光学フィルタは、基板上に膜が積層された構造を有する。この基板は、第１乃至第ｎの領域を有する。そして、基板の表面と裏面との少なくともいずれかには、それぞれ第１乃至第ｉの光学濃度を有する、第１乃至第ｉの膜が積層されている。ここで、ｎは２以上の整数であり、ｉは１以上ｎ以下の整数である。
　具体的には、図１０に示す光学フィルタは、ＰＥＴ基板Ｇの上に、第１～第４の膜Ａ’～Ｄ’が積層された構造を有する。第１～第４の膜Ａ’～Ｄ’のそれぞれは、所定の光学濃度を有し、具体的には第１～第４の光学濃度を有する。もっとも、光学フィルタにはさらなる膜が積層されていてもよく、例えば図１０に示す光学フィルタにはさらなる膜Ｅ’～Ｆ’が積層されている。
　ＰＥＴ基板Ｇは、第１～第４の領域を有する。ＰＥＴ基板Ｇの第ｉの領域における、ＰＥＴ基板Ｇの表面と裏面との少なくともいずれかには、第１～第ｉの膜が積層されている。図１０の例においては、第１の領域は光学フィルタ素子Ａに対応し、第１の膜Ａ’が積層されている。第２の領域は光学フィルタ素子Ｂに対応し、第１の膜Ａ’及び第２の膜Ｂ’が積層されている。第３の領域は光学フィルタ素子Ｃに対応し、第１の膜Ａ’～第３の膜Ｃ’が積層されている。第４の領域は光学フィルタ素子Ｄに対応し、第１の膜Ａ’～第４の膜Ｄ’が積層されている。
　本実施例の光学フィルタの成膜方法について図９，１０を用いて説明する。ここで図９は成膜マスクを示し、図１０は本実施例の光学フィルタの断面図を示す。
　まず、ＰＥＴ基板Ｇの上に成膜しようとする形状の開口を有する蒸着マスク３０ａをセットし、蒸着マスク３０ａ面を下向きとして蒸着傘に取り付ける。蒸着傘はセットした位置によって膜厚や基板温度が変化しないように、成膜時には所定の速度で回転する。蒸着傘を蒸着機にセットし、所定の温度・真空度となったら蒸着材料の入った坩堝を加熱し、所定の膜厚になるまで成膜を行う。このようにして複数層の薄膜を積層することにより、膜Ａ’を形成する。
　本実施例では、光学フィルタ素子Ａの光学濃度は略０である。このため、膜Ａ’の材料としては、可視光をほとんど吸収しないＴｉＯ２とＳｉＯ２とを使用した。他の可視光をほとんど吸収しない材料としては、例えばＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＬａＴｉＯ３、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５などが使用できる。
　膜Ａ’の後に、基板を蒸着機から取り出し、蒸着マスク３０ａを蒸着マスク３０ｂに交換し、膜Ａ’と同様に膜Ｂ’を形成した。膜Ｂ’は、複数層の、誘電体膜であるＳｉＯ２と光吸収膜であるＴｉＯｘとを積層することにより得られた。他の誘電体膜材料としては、例えばＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ、ＭｇＯ、ＬａＴｉＯ３、ＺｒＯ２などを用いてもよい。また、他の光吸収膜材料としては、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅ、Ｎｂなどの、金属若しくは合金、又はその酸化物若しくは窒化物などを用いることができる。
　膜Ｂ’の形成が終わった後で、再び基板を蒸着機から取り出し、蒸着マスク３０ｂを蒸着マスク３０ｃに交換した。そして、膜Ｂ’と同様に膜Ｃ’を形成した。
　膜Ｃ’の形成が終わった後で、再び基板を蒸着機から取り出し、蒸着マスク３０ｃを蒸着マスク３０ｄに交換した。そして、膜Ｃ’と同様に膜Ｄ’を形成した。
　膜Ｄ’の形成が終わった後で、蒸着マスク３０ｄを蒸着マスク３０ａに再び交換し、反射防止膜であるＳｉＯ２（Ｅ’）を形成した。反射防止膜の材料としては屈折率の低い材料が好ましく、他にはＭｇＦ２などが好適である。
　膜Ａ’～Ｅ’の成膜が終わった後で、基板をひっくり返し、反射防止膜であるＦ’を形成した。Ｆ’にはＡ’と同様の材料を用いた。
　以上、本実施形態に係る光学フィルタについて説明した。もっとも、本実施形態に係る光学フィルタの構造は図１０に示されるものには限られず、例えば図１１に示すように、透明基板の両面に光吸収特性を有する膜が設けられていてもよい。また、各光学フィルタ素子、本実施例ではＮＤ＿００、ＮＤ＿０５、ＮＤ＿１０、ＮＤ＿１５の各領域が、独立して光学フィルタ上に設けられていてもよい。すなわち、本実施形態に係る光学フィルタは、光透過率がそれぞれ異なる複数の領域を有し、複数の領域における反射光色が実質的に同等であればよい。
［実施形態３］
　上述した光量調整装置９を備える撮像光学系２０は、撮像装置において用いることができる。このような撮像光学系２０を備える撮像装置は、被写体の輝度に合わせて光学フィルタを切り替えた際の、撮影者に与える違和感を低減することができる。撮像光学系２０を設けることができる撮像装置の例としては、ビデオカメラ又はデジタルスチルカメラなどが挙げられる。
　図８は、撮像装置の一例であるビデオカメラの概略構成を示す。ビデオカメラ本体５１は、レンズ１、光量調整装置９、及び撮像素子７を備える、上述の撮像光学系２０を有する。不図示のカメラ制御回路は、撮像素子７からの光電変換信号に基づいて光量を判別し、その判別結果に応じて光量調整装置９が有するフィルタを切り替え、光量を調節する。液晶モニター５５は、ビデオカメラ本体５１の側面に開閉可能に設けられている。ビューファインダー５６は、撮像素子７により撮像されている被写体像を観察するためのビューファインダーである。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
　本願は、２０１２年８月３１日提出の日本国特許出願特願２０１２－１９２２２９号を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
１，４～６　レンズ
２ａ，２ｂ　絞り羽根
３　光学フィルタ
７　撮像素子
８　光量制御部
９　光量調整装置
１０～１３　光学フィルタ
１５　駆動部
２０　撮像光学系
３０ａ～ｄ　マスク
５１　ビデオカメラ本体
５５　液晶モニター
５６　ビューファインダー

Claims (15)

  1. 　光透過率がそれぞれ異なる複数の光学フィルタ素子を備え、前記複数の光学フィルタ素子における反射光色が実質的に同等であることを特徴とする光量調整装置。
  2. 　前記複数の光学フィルタ素子の撮像素子側の面における反射光色が実質的に同等であることを特徴とする、請求項１に記載の光量調整装置。
  3. 　前記光量調整装置は、４つの前記光学フィルタ素子を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光量調整装置。
  4. 　前記複数の光学フィルタ素子の、撮像素子側の面における反射光色の色差が１０以下であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光量調整装置。
  5. 　前記複数の光学フィルタ素子の、撮像素子側の面における反射光色の色差が５以下であることを特徴とする、請求項４に記載の光量調整装置。
  6. 　前記複数の光学フィルタ素子のうち、互いに光透過率が近い２つの光学フィルタ素子の、撮像素子側の面における反射光色の色差が５以下であることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の光量調整装置。
  7. 　前記複数の光学フィルタ素子が、単一の基板に保持され、１つの光学フィルタとして構成されていることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の光量調整装置。
  8. 　前記基板は、第１乃至第ｎ（ｎは２以上の整数）の領域を有し、
    　第ｉ（１≦ｉ≦ｎ）の領域における、前記基板の表面と裏面との少なくともいずれかには、第１乃至第ｉの光学濃度を有する、第１乃至第ｉの膜が積層されていることを特徴とする、請求項７に記載の光量調整装置。
  9. 　前記複数の光学フィルタ素子が、それぞれ別体として構成されていることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか１項に記載の光量調整装置。
  10. 　前記複数の光学フィルタ素子のそれぞれを、光路に出し入れする移動手段をさらに備えることを特徴とする、請求項１乃至９の何れか１項に記載の光量調整装置。
  11. 　前記複数の光学フィルタ素子は、少なくとも１つのＮＤフィルタと少なくとも１つのＡＲフィルタとを含むことを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光量調整装置。
  12. 　前記複数の光学フィルタ素子は、３つのＮＤフィルタと１つのＡＲフィルタとを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の光量調整装置。
  13. 　光透過率がそれぞれ異なる３つ以上のＮＤフィルタ素子を備え、前記３つ以上のＮＤフィルタ素子の全ての反射光色が実質的に同等であることを特徴とする光量調整装置。
  14. 　請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光量調整装置を備えることを特徴とする撮像光学系。
  15. 　請求項１４に記載の撮像光学系を備えることを特徴とする撮像装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017156644A (ja) * 2016-03-03 2017-09-07 キヤノン株式会社 光学素子及びそれを有する光学系
JPWO2020235166A1 (ja) * 2019-05-21 2020-11-26

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9513417B2 (en) 2012-11-16 2016-12-06 Canon Denshi Kabushiki Kaisha Optical filter and optical apparatus
JP6685040B2 (ja) * 2015-11-24 2020-04-22 カムイ・イノベーション株式会社 ゴースト低減装置およびこれを備えた撮像装置、ゴースト低減方法、ならびに撮像光学系
CN105425505B (zh) * 2015-12-10 2017-10-31 上海机电工程研究所 离轴折反式光学系统的可变光阑调节方法
DE102018221083A1 (de) * 2018-12-06 2020-06-10 Robert Bosch Gmbh LiDAR-System sowie Kraftfahrzeug
WO2020235232A1 (ja) * 2019-05-21 2020-11-26 ソニー株式会社 撮像装置、制御装置、フィルタ制御方法、プログラム
DE102020127996A1 (de) 2020-10-23 2022-04-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Auswerten von Bilddaten in einem Kraftfahrzeug
JP2023100417A (ja) * 2022-01-06 2023-07-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001222042A (ja) 2000-02-08 2001-08-17 Canon Inc フィルタ装置、レンズ鏡筒および光学機器
JP2004061903A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Canon Electronics Inc Ｎｄフィルタの製造方法及びｎｄフィルタ、並びにこれらのｎｄフィルタを有する光量絞り装置及びカメラ
JP2004246018A (ja) * 2003-02-13 2004-09-02 Canon Electronics Inc 光量調節装置及び光学機器
JP2004295015A (ja) 2003-03-28 2004-10-21 Nidec Copal Corp Ｎｄフィルタ及びその製造方法
JP2006078564A (ja) * 2004-09-07 2006-03-23 Canon Electronics Inc Ｎｄフィルタの製造方法、ｎｄフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラ
JP2006080984A (ja) * 2004-09-10 2006-03-23 Victor Co Of Japan Ltd 撮像装置
JP2008008976A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Sony Corp 光学ｎｄフィルタ、光量調節装置、レンズ鏡筒及び撮像装置
JP2011070150A (ja) * 2009-04-14 2011-04-07 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Ｎｄフィルタ及びテレビカメラ並びにｎｄフィルタの製造方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270866A (en) 1986-07-18 1993-12-14 Canon Kabushiki Kaisha Compact zoom lens
US5267038A (en) 1988-12-30 1993-11-30 Fister Michael L Synthetic aperture video photometer system
US6078442A (en) * 1997-06-27 2000-06-20 Asahi Seimitsu Kabushiki Kaisha ND filter
US7057659B1 (en) 1999-07-08 2006-06-06 Olympus Corporation Image pickup device and image pickup optical system
US6582807B2 (en) * 2000-04-07 2003-06-24 Case Western Reserve University Polymer 1D photonic crystals
KR100611437B1 (ko) 2001-10-12 2006-08-09 캐논 가부시끼가이샤 광량조정장치, 그것을 가진 광학계 및 촬영장치
JP4378927B2 (ja) * 2001-10-23 2009-12-09 パナソニック株式会社 映像表示装置
JP2004037545A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Nisca Corp Ｎｄフィルタ及びこれを用いた絞り装置
CN1243279C (zh) 2002-07-30 2006-02-22 佳能电子株式会社 滤光片制造方法、有该滤光片的光通量光阑装置和照相机
JP2004253892A (ja) * 2003-02-18 2004-09-09 Canon Inc 光量調整装置
JP4481720B2 (ja) * 2004-05-14 2010-06-16 日本電産コパル株式会社 Ｎｄフィルタ及び光量絞り装置
JP4720771B2 (ja) * 2007-04-03 2011-07-13 ソニー株式会社 撮像装置及び撮像方法
JP2008299250A (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Olympus Corp 撮像装置
US8934034B2 (en) * 2008-03-28 2015-01-13 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Generalized assorted pixel camera systems and methods
JP5538813B2 (ja) * 2008-12-26 2014-07-02 キヤノン株式会社 光学素子、及びこれを用いたイメージセンサ、撮像装置
US9588266B2 (en) 2011-05-17 2017-03-07 Canon Denshi Kabushiki Kaisha Optical filter and optical apparatus
CN103688193B (zh) 2011-05-17 2016-05-04 佳能电子株式会社 光学滤波器、光学设备、电子设备和防反射复合体
JP5649537B2 (ja) 2011-08-12 2015-01-07 株式会社東芝 照明装置
EP2952959B1 (en) * 2013-01-30 2020-03-11 Canon Denshi Kabushiki Kaisha Light quantity adjustment device and optical device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001222042A (ja) 2000-02-08 2001-08-17 Canon Inc フィルタ装置、レンズ鏡筒および光学機器
JP2004061903A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Canon Electronics Inc Ｎｄフィルタの製造方法及びｎｄフィルタ、並びにこれらのｎｄフィルタを有する光量絞り装置及びカメラ
JP2004246018A (ja) * 2003-02-13 2004-09-02 Canon Electronics Inc 光量調節装置及び光学機器
JP2004295015A (ja) 2003-03-28 2004-10-21 Nidec Copal Corp Ｎｄフィルタ及びその製造方法
JP2006078564A (ja) * 2004-09-07 2006-03-23 Canon Electronics Inc Ｎｄフィルタの製造方法、ｎｄフィルタ、光量絞り装置、該光量絞り装置を有するカメラ
JP2006080984A (ja) * 2004-09-10 2006-03-23 Victor Co Of Japan Ltd 撮像装置
JP2008008976A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Sony Corp 光学ｎｄフィルタ、光量調節装置、レンズ鏡筒及び撮像装置
JP2011070150A (ja) * 2009-04-14 2011-04-07 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Ｎｄフィルタ及びテレビカメラ並びにｎｄフィルタの製造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Handbook of Color Science", COLOR SCIENCE ASSOCIATION IN JAPAN
See also references of EP2894513A4

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017156644A (ja) * 2016-03-03 2017-09-07 キヤノン株式会社 光学素子及びそれを有する光学系
WO2017150489A1 (ja) * 2016-03-03 2017-09-08 キヤノン株式会社 光学素子及びそれを有する光学系
US10996376B2 (en) 2016-03-03 2021-05-04 Canon Kabushiki Kaisha Optical element and optical system including the same
JPWO2020235166A1 (ja) * 2019-05-21 2020-11-26
JP7371685B2 (ja) 2019-05-21 2023-10-31 ソニーグループ株式会社 撮像装置、透過率指示装置、透過率制御方法、プログラム

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