光学レンズの光量調整装置
【課題】 撮像機器の小型コンパクト化及びコストダウンを図り、かつ撮影テクニックを生かせるようにするとともに、透過率の均一性を確保する。
【解決手段】 撮像機器Ｖに備える光学レンズ２の光量Ｃを調整するＮＤフィルタを用いた光学レンズの光量調整装置１を構成するに際して、光学レンズ２を透過する光線Ｃ上に、透過率がグラデーションＧにより連続的に変化する一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを対称に配したフィルタユニット３と、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑが同一部位で重なり、かつ光線Ｃの透過するフィルタユニット３の透過面が均一の透過率となるようにＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを同時に変位させるフィルタ変位機構４を備える。
【解決手段】 撮像機器Ｖに備える光学レンズ２の光量Ｃを調整するＮＤフィルタを用いた光学レンズの光量調整装置１を構成するに際して、光学レンズ２を透過する光線Ｃ上に、透過率がグラデーションＧにより連続的に変化する一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを対称に配したフィルタユニット３と、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑが同一部位で重なり、かつ光線Ｃの透過するフィルタユニット３の透過面が均一の透過率となるようにＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを同時に変位させるフィルタ変位機構４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像機器に備える光学レンズの光量を調整するＮＤフィルタを利用した光学レンズの光量調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ビデオカメラ等の撮像機器に備える光学レンズの光量調整には光量絞り部を用いているが、テレビカメラ等の業務用の撮像機器ではＮＤフィルタを併用する場合も少なくない。通常、快晴時の撮影や高輝度被写体の撮影では、光量が多くなるため、光量絞り部の口径を小さくして光量を減らす制御（自動調整）を行っているが、光量絞り部の口径が小さい場合には機構系の応答遅れ等が制御に影響し、ハンチング現象を起こしたり光の回折の影響を受け易くなる。このため、撮影品質や安定性が要求される撮像機器では、光学レンズにＮＤフィルタを選択的に介在させ、このＮＤフィルタにより減光させることにより、光量絞り部の口径を大きくし、上述したハンチング現象の発生を防止したり光の回折の影響を受けにくくしている。
【０００３】
ところで、一枚のＮＤフィルタでは、減光できる量は一段のみとなるため、使い勝手が悪く、十分な撮影品質や安定性を確保できない。そこで、複数の異なるＮＤフィルタを搭載し、最も望ましいＮＤフィルタを切換使用できるようにした光学レンズの光量調整装置も、例えば、特開平１０−９０７４８号公報で知られている。同公報で開示される撮像装置（光量調整装置）は、入射した光学像を電気的な信号に変換する光電変換素子と、この光電変換素子へ入射する光量を調節する絞り羽根と、この絞り羽根によって形成される開口部上に挿脱可能に設けられ、入射光量を減少させるための互いに減光量の異なる複数のＮＤフィルタ（光学フィルタ）と、入射光量に応じて複数のＮＤフィルタを切換える制御手段とを備えたものである。
【特許文献１】特開平１０−９０７４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の光学レンズの光量調整装置（撮像装置）は、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、減光する段数に応じた数量のＮＤフィルタを必要とするため、光量調整装置の大型化、更には小型コンパクト化の要求されるビデオカメラ等の撮像機器全体の大型化を招くとともに、部品点数（ＮＤフィルタの枚数）の増加によるコストアップも無視できない。
【０００６】
第二に、減光量は段階的に切換えるため、例えば、精度の高い最適な減光量を設定したり或いは連続して減光させるなど、撮影テクニックを生かすことができず、使い勝手や利便性において十分とは言えない。
【０００７】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した光学レンズの光量調整装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するため、撮像機器Ｖに備える光学レンズ２の光量を調整するＮＤフィルタを用いた光学レンズの光量調整装置１を構成するに際して、光学レンズ２を透過する光線Ｃ上に、透過率がグラデーションＧにより連続的に変化する一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを対称に配したフィルタユニット３と、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑが同一部位で重なり、かつ光線Ｃの透過するフィルタユニット３の透過面が均一の透過率となるようにＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを同時に変位させるフィルタ変位機構４を備えることを特徴とする。
【０００９】
この場合、発明の好適な態様により、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは、グラデーションＧの透過率が最大となる位置Ｇｐから所定幅Ｘにわたって透明に形成することが望ましい。また、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは、一側を回動支点とし、回動方向ＦｒにグラデーションＧを設けることができる。一方、フィルタ変位機構４は、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部１１と、この連動機構部１１を回動させる電動駆動部１２と、この電動駆動部１２を制御する制御部１３を備えて構成してもよいし、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部１１と、この連動機構部１１を回動させる手動操作部１５を備えて構成してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成を有する本発明に係る光学レンズの光量調整装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１１】
（１） 一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑ（一種類のＮＤフィルタ）を用意すれば足りるため、光量調整装置１、更にはビデオカメラ等の撮像機器Ｖの全体の小型コンパクト化を図れるとともに、部品点数（ＮＤフィルタの枚数）の削減によるコストダウンを図ることができる。
【００１２】
（２） 減光量をグラデーションＧにより連続的に変化させることができるため、例えば、精度の高い最適な減光量に設定したり或いは減光量を連続して変化させるなど、撮影テクニックを生かすことができる。
【００１３】
（３） 一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを対称に配したフィルタユニット３を用いるため、グラデーションＧを用いることに伴う透過率の偏りを回避し、光線Ｃの透過面における透過率の均一性を確保できる。
【００１４】
（４） 好適な態様により、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを、グラデーションＧの透過率が最大となる位置Ｇｐから所定幅Ｘにわたって透明に形成すれば、撮影中であっても画像を大きく乱すことなくＮＤフィルタ３ｐ，３ｑの使用又は非使用をスムースに切換えることができる。
【００１５】
（５） 好適な態様により、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを、一側を回動支点とし、回動方向ＦｒにグラデーションＧを設ければ、直進方向に設ける場合に比べて構造の簡易化及び小型化を実現できる。
【００１６】
（６） 好適な態様により、フィルタ変位機構４を、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部１１と、この連動機構部１１を回動させる電動駆動部１２と、この電動駆動部１２を制御する制御部１３を備えて構成すれば、光量センサ等からの光量情報に基づいて自動調整できるなど、発展性及び利便性の向上に寄与できる。
【００１７】
（７） 好適な態様により、フィルタ変位機構４を、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部１１と、この連動機構部１１を回動させる手動操作部１５を備えて構成すれば、マニアックな使用が可能になるとともに、構造の更なる単純化及びコストダウンに寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
まず、本実施形態に係る光学レンズの光量調整装置１の構成について、図１〜図４を参照して説明する。
【００２０】
本実施形態は、図２に示すように、光量調整装置１を家庭用のビデオカメラ（撮像機器）Ｖに内蔵した場合を例示する。ビデオカメラＶは、光学レンズ２を備えるとともに、この光学レンズ２を透過した被写体が結像するＣＣＤ等の撮像素子３１を備え、この撮像素子３１に結像した被写体は、画像信号（画像データ）に変換される。例示する光学レンズ２は、前レンズ群２ｆと後レンズ群２ｒからなり、各レンズ群２ｆ，２ｒは、複数の単レンズ、更には接合レンズとの組合わせにより構成されている。また、前レンズ群２ｆと後レンズ群２ｒ間には、光量絞り部３２を備える。
【００２１】
一方、前レンズ群２ｆと光量絞り部３２間には、本実施形態に係る光量調整装置１を配設する。光量調整装置１は、光学レンズ２を透過する光線Ｃ上に配した一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑからなるフィルタユニット３と、この一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを同時に変位させるフィルタ変位機構４を備える。
【００２２】
フィルタユニット３における一方のＮＤフィルタ３ｐは、図１に示すように、全体を扇子形に形成するとともに、この扇子形の曲率中心となる一側に取付孔３ｐｏを形成し、この取付孔３ｐｏに回動支点となる支軸２１ｐの一端を挿入固定する。そして、ＮＤフィルタ３ｐの回動方向Ｆｒに、透過率を連続的に変化させるグラデーションＧを設ける。この場合、透過率が最大となる図１の右側寄り位置Ｇｐでは、透過率が１／１となり、透過率が最小となる図１の左側端（終端）の位置では、透過率が１／３２となる。また、ＮＤフィルタ３ｐには、グラデーションＧの透過率が最大となる位置Ｇｐから右側端（始端）までの所定幅Ｘの区間に、透明となる透明部Ｔを設ける。
【００２３】
他方のＮＤフィルタ３ｑも、上述したＮＤフィルタ３ｐと同様に形成する。したがって、基本的には、一種類のＮＤフィルタ３ｐを二枚用意し、一方のＮＤフィルタ３ｐの一部に追加加工を施し、かつ表裏反転させれば、他方のＮＤフィルタ３ｑを得ることができる。ＮＤフィルタ３ｑの一側には、上述した支軸２１ｐが挿通する挿通孔３ｑｏを形成する。また、支軸２１ｑは、上述した支軸２１ｐに対して同軸上に配するパイプ状に形成し、その一端は、図４に示すように、ＮＤフィルタ３ｑの端面に固定する。
【００２４】
これにより、光学レンズ２を透過する光線Ｃ上に、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを対称に配したフィルタユニット３を構成できる。一方、各支軸２１ｐ及び２１ｑは、図２に示すように、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑから後方（絞り部３２側）へ突出させ、他方のＮＤフィルタ３ｐは一方のＮＤフィルタ３ｐの後方に位置させる。図３に、ＮＤフィルタ３ｐの回動方向位置に対する透過率特性を示し、Ｑｔが透明部Ｔの透過率、ＱｇがグラデーションＧの透過率を示している。
【００２５】
このように、一側を回動支点とし、回動方向ＦｒにグラデーションＧを設けたＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを用いれば、直進方向に設ける場合に比べて構造の簡易化及び小型化を実現できる。また、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを、グラデーションＧの透過率が最大となる位置Ｇｐから所定幅Ｘにわたって透明に形成することにより、撮影中であっても画像を大きく乱すことなくＮＤフィルタ３ｐ，３ｑの使用又は非使用をスムースに切換えることができる。
【００２６】
他方、フィルタ変位機構４は、駆動ユニット２２及び制御部１３を備える。駆動ユニット２２は、図４に示すように、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部１１及びこの連動機構部１１を回動させる電動駆動部１２を備える。連動機構部１１は、一方の支軸２１ｐに固定した駆動ギア２３及び他方の支軸２１ｑの後端に固定した被動ギア２４を備えるとともに、この駆動ギア２２と被動ギア２３間に介在させることにより駆動ギア２２の回転を被動ギア２３に伝達する中間ギア２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを備える。電動駆動部１２は、駆動モータ２６及びこの駆動モータ２６の回転出力を減速する減速機構２７を有し、この減速機構２７の出力軸２７ｏを支軸２１ｐの後端に結合する。
【００２７】
また、制御部１３の構成を図５に示す。４１はＣＰＵ，４２はＲＯＭ，４３はＲＡＭを示し、処理プログラムにより各種演算処理及び制御を実行するコンピュータ機能を有する。前述した駆動モータ２６は、ドライバ４４を介してＣＰＵ４１に接続する。さらに、４５は操作部を示し、操作部４５の操作に基づく操作情報（操作データ）がＣＰＵ４１に付与される。操作部４５は、図２に示すように、キャビネットＶｃの外面に配設した光量調整ダイヤル４５ｄを備える。４６は光量センサであり、この光量センサ４６により検出された光量情報（光量データ）はＣＰＵ４１に付与される。
【００２８】
これにより、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑが同一部位で重なり、かつ光線Ｃの透過面が均一の透過率となるようにＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを同時に変位させるフィルタ変位機構４が構成される。
【００２９】
次に、本実施形態に係る光学レンズの光量調整装置１の動作（機能）について、図１〜図８を参照して説明する。
【００３０】
今、光量調整ダイヤル４５ｄは始端にあるものとする。この場合、各ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは、図７（ａ）に示す位置にあり、光線Ｃは各ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑの透明部Ｔ，Ｔを透過する。したがって、透過率は１／１であり、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは非使用状態にある。なお、図７（ａ）（図７（ｂ）及び図７（ｃ）も同じ）において、仮想線円は光量を便宜的に示し、Ｌｉはフィルタユニット３に入る光量、Ｌｏはフィルタユニット３から出る光量である。図７（ａ）の場合、光量Ｌｉと光量Ｌｏは同じになる。
【００３１】
一方、この状態で、被写体の光量Ｌｉが大きくなり、光量絞り部３２の口径を小さくしても十分に減光できない場合を想定する。この場合、光量調整ダイヤル４５ｄを透過率が小さくなる側へ回し操作して光量調整を行う。これにより、光量調整ダイヤル４５ｄを回し操作したことに基づく操作情報（操作データ）は、ＣＰＵ４１に付与され、この操作情報に基づいて駆動モータ２６が駆動制御される。駆動モータ２６の回転は、減速機構２５を介して支軸２１ｐに伝達され、この支軸２１ｐの回転により、一方のＮＤフィルタ３ｐは、操作情報に対応する角度だけ、図１中の時計方向（正方向）へ回動変位する。また、支軸２１ｐの回動変位は、連動機構部１１を介して他方の支軸２１ｑに伝達される。即ち、支軸２１ｐの回動変位は、駆動ギア２３，中間ギア２５ａ〜２５ｄ，被動ギア２４の順に伝達され、支軸２１ｑは支軸２１ｐに対して反対方向（逆方向）へ回動変位する。したがって、連動機構部１１におけるギア数やギア比等は、支軸２１ｐと２１ｑの回動量が同一となり、かつ反対方向へ回動変位するように設定される。
【００３２】
図７（ｂ）は、このような光量調整を行った後の状態を示す。例示は、被写体の光量ＬｉがＮＤフィルタ３ｐ，３ｑのグラデーションＧにおける比較的透過率の大きい部位を透過する状態であり、光量Ｌｉは光量Ｌｏまで減光される。そして、図８（ａ）に示すように、光線Ｃの透過するフィルタユニット３の透過面は、各ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑのグラデーションＧが対称になるため、全面において均一となり、そのときの透過率Ｑｇｍは、各ＮＤフィルタ３ｐの透過率Ｑｇと３ｑの透過率Ｑｇを加えた大きさとなる。なお、図８（ａ）における仮想線で示す透過率Ｑｔｍは、図７（ａ）の状態を示している。
【００３３】
他方、この状態から被写体の光量Ｌｉが更に大きくなった場合を想定する。この場合、光量調整ダイヤル４５ｄを更に回し操作し、より減光させる光量調整を行う。これにより、各ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは更に回動変位する。図７（ｃ）は、このような光量調整を行った後の状態を示す。例示は、被写体の光量ＬｉがＮＤフィルタ３ｐ，３ｑのグラデーションＧにおける比較的透過率の小さい部位を透過する状態であり、光量Ｌｉは光量Ｌｏまで減光される。そして、図８（ｂ）に示すように、光線Ｃの透過するフィルタユニット３の透過面は、各ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑのグラデーションＧが対称になるため、全面において均一となり、そのときの透過率Ｑｇｍは、各ＮＤフィルタ３ｐの透過率Ｑｇと３ｑの透過率Ｑｇを加えた大きさとなる。例示の場合、透過率Ｑｇｍが最小となるのは（１／３２）×（１／２）＝１／６４である。
【００３４】
このように、本実施形態に係る光量調整装置１によれば、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑ（一種類のＮＤフィルタ）を用意すれば足りるため、光量調整装置１、更にはビデオカメラ等の撮像機器Ｖの全体の小型コンパクト化を図れるとともに、部品点数（ＮＤフィルタの枚数）の削減によるコストダウンを図ることができる。また、減光量をグラデーションＧにより連続的に変化させることができるため、例えば、精度の高い最適な減光量に設定したり或いは減光量を連続して変化させるなど、撮影テクニックを生かすことができる。しかも、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを対称に配したフィルタユニット３を用いるため、グラデーションＧを用いることに伴う透過率の偏りを回避し、光線Ｃの透過面における透過率の均一性を確保できる。
【００３５】
なお、上述したフィルタ変位機構４は、駆動モータ２６を利用した電動式により構成したため、光量センサ４６から実際の光量情報を得、この光量情報に基づいて光量の自動調整を行わせることもできる。この場合、光量情報に基づいて駆動モータ２６を駆動制御し、予め設定した最適な透過率となるようにＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを自動で回動変位させることができる。このように、電動式で構成する場合には、自動調整を容易に行うことができるなど、発展性及び利便性の向上に寄与できる。
【００３６】
さらに、フィルタ変位機構４は、手動式により構成することもできる。手動式で構成する場合は、図６に示すように、連動機構部１１を手動で回動させる手動操作部１５を設ければよい。即ち、支軸２１ｐの端部に減速機構５１の出力軸５１ｏを結合するとともに、減速機構５１の入力軸５１ｉに手動操作ダイヤル５２を結合し、この手動操作ダイヤル５２の一部を、図２に仮想線で示すようにキャビネットＶｃの外部に露出させる。また、減速機構５１の減速比は、良好な操作フィーリングを得れるように設定する。なお、減速機構５１は必ずしも設けることを要せず、手動操作ダイヤル５２を支軸２１ｐの端部に直接結合してもよい。これにより、操作ダイヤル５２を手で回し操作し、支軸２１ｐを手動により回動変位できるため、マニアックな使用が可能になるとともに、構造の更なる単純化及びコストダウンに寄与できる。
【００３７】
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００３８】
例えば、透過率は連続的に変化（調整）させる場合を示したが、予めＮ段階の透過率を設定し、段階的に調整できるようにしてもよいし、段階的な調整方式と連続的な調整方式を選択できるようにしてもよい。同様に、電動式と手動式を例示したが、これら双方の方式を搭載し、ユーザーが選択できるようにしてもよい。一方、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは、一側を回動支点とし、回動方向ＦｒにグラデーションＧを設けた場合を示したが、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを直進方向に変位させ、直進方向にグラデーションＧを設ける場合を排除するものではない。また、フィルタ変位機構４は、同様の機能を発揮する他の構成により置換できる。さらに、光量調整装置１は、前レンズ群２ｆと光量絞り部３２間に配設した場合を例示したが、他の位置、例えば、後レンズ群２ｒと撮像素子３１間であってもよい。なお、本発明は、適用する撮像機器Ｖとしてビデオカメラが最適であるが、デジタルスチルカメラ等の他の撮像機器Ｖにも同様に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る光量調整装置の要部を示す正面構成図、
【図２】同光量調整装置をビデオカメラに内蔵した状態を示す側面図、
【図３】同光量調整装置に用いるＮＤフィルタの回動方向位置対透過率特性図、
【図４】同光量調整装置のフィルタ変位機構における連動機構部及び電動駆動部の側面構成図、
【図５】同光量調整装置のフィルタ変位機構における制御部のブロック系統図、
【図６】同光量調整装置のフィルタ変位機構を手動式により構成した場合の側面構成図、
【図７】同光量調整装置におけるフィルタユニットの動作説明図、
【図８】同光量調整装置におけるフィルタユニットの作用説明図、
【符号の説明】
【００４０】
１ 光量調整装置
２ 光学レンズ
３ フィルタユニット
３ｐ ＮＤフィルタ
３ｑ ＮＤフィルタ
４ フィルタ変位機構
１１ 連動機構部
１２ 電動駆動部
１３ 制御部
１５ 手動操作部
Ｖ 撮像機器
Ｃ 光線
Ｇ グラデーション
Ｇｐ グラデーションの透過率が最大となる位置
Ｘ 所定幅
Ｆｒ 回動方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像機器に備える光学レンズの光量を調整するＮＤフィルタを利用した光学レンズの光量調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ビデオカメラ等の撮像機器に備える光学レンズの光量調整には光量絞り部を用いているが、テレビカメラ等の業務用の撮像機器ではＮＤフィルタを併用する場合も少なくない。通常、快晴時の撮影や高輝度被写体の撮影では、光量が多くなるため、光量絞り部の口径を小さくして光量を減らす制御（自動調整）を行っているが、光量絞り部の口径が小さい場合には機構系の応答遅れ等が制御に影響し、ハンチング現象を起こしたり光の回折の影響を受け易くなる。このため、撮影品質や安定性が要求される撮像機器では、光学レンズにＮＤフィルタを選択的に介在させ、このＮＤフィルタにより減光させることにより、光量絞り部の口径を大きくし、上述したハンチング現象の発生を防止したり光の回折の影響を受けにくくしている。
【０００３】
ところで、一枚のＮＤフィルタでは、減光できる量は一段のみとなるため、使い勝手が悪く、十分な撮影品質や安定性を確保できない。そこで、複数の異なるＮＤフィルタを搭載し、最も望ましいＮＤフィルタを切換使用できるようにした光学レンズの光量調整装置も、例えば、特開平１０−９０７４８号公報で知られている。同公報で開示される撮像装置（光量調整装置）は、入射した光学像を電気的な信号に変換する光電変換素子と、この光電変換素子へ入射する光量を調節する絞り羽根と、この絞り羽根によって形成される開口部上に挿脱可能に設けられ、入射光量を減少させるための互いに減光量の異なる複数のＮＤフィルタ（光学フィルタ）と、入射光量に応じて複数のＮＤフィルタを切換える制御手段とを備えたものである。
【特許文献１】特開平１０−９０７４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した従来の光学レンズの光量調整装置（撮像装置）は、次のような問題点があった。
【０００５】
第一に、減光する段数に応じた数量のＮＤフィルタを必要とするため、光量調整装置の大型化、更には小型コンパクト化の要求されるビデオカメラ等の撮像機器全体の大型化を招くとともに、部品点数（ＮＤフィルタの枚数）の増加によるコストアップも無視できない。
【０００６】
第二に、減光量は段階的に切換えるため、例えば、精度の高い最適な減光量を設定したり或いは連続して減光させるなど、撮影テクニックを生かすことができず、使い勝手や利便性において十分とは言えない。
【０００７】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した光学レンズの光量調整装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するため、撮像機器Ｖに備える光学レンズ２の光量を調整するＮＤフィルタを用いた光学レンズの光量調整装置１を構成するに際して、光学レンズ２を透過する光線Ｃ上に、透過率がグラデーションＧにより連続的に変化する一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを対称に配したフィルタユニット３と、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑが同一部位で重なり、かつ光線Ｃの透過するフィルタユニット３の透過面が均一の透過率となるようにＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを同時に変位させるフィルタ変位機構４を備えることを特徴とする。
【０００９】
この場合、発明の好適な態様により、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは、グラデーションＧの透過率が最大となる位置Ｇｐから所定幅Ｘにわたって透明に形成することが望ましい。また、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは、一側を回動支点とし、回動方向ＦｒにグラデーションＧを設けることができる。一方、フィルタ変位機構４は、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部１１と、この連動機構部１１を回動させる電動駆動部１２と、この電動駆動部１２を制御する制御部１３を備えて構成してもよいし、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部１１と、この連動機構部１１を回動させる手動操作部１５を備えて構成してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成を有する本発明に係る光学レンズの光量調整装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１１】
（１） 一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑ（一種類のＮＤフィルタ）を用意すれば足りるため、光量調整装置１、更にはビデオカメラ等の撮像機器Ｖの全体の小型コンパクト化を図れるとともに、部品点数（ＮＤフィルタの枚数）の削減によるコストダウンを図ることができる。
【００１２】
（２） 減光量をグラデーションＧにより連続的に変化させることができるため、例えば、精度の高い最適な減光量に設定したり或いは減光量を連続して変化させるなど、撮影テクニックを生かすことができる。
【００１３】
（３） 一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを対称に配したフィルタユニット３を用いるため、グラデーションＧを用いることに伴う透過率の偏りを回避し、光線Ｃの透過面における透過率の均一性を確保できる。
【００１４】
（４） 好適な態様により、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを、グラデーションＧの透過率が最大となる位置Ｇｐから所定幅Ｘにわたって透明に形成すれば、撮影中であっても画像を大きく乱すことなくＮＤフィルタ３ｐ，３ｑの使用又は非使用をスムースに切換えることができる。
【００１５】
（５） 好適な態様により、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを、一側を回動支点とし、回動方向ＦｒにグラデーションＧを設ければ、直進方向に設ける場合に比べて構造の簡易化及び小型化を実現できる。
【００１６】
（６） 好適な態様により、フィルタ変位機構４を、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部１１と、この連動機構部１１を回動させる電動駆動部１２と、この電動駆動部１２を制御する制御部１３を備えて構成すれば、光量センサ等からの光量情報に基づいて自動調整できるなど、発展性及び利便性の向上に寄与できる。
【００１７】
（７） 好適な態様により、フィルタ変位機構４を、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部１１と、この連動機構部１１を回動させる手動操作部１５を備えて構成すれば、マニアックな使用が可能になるとともに、構造の更なる単純化及びコストダウンに寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
まず、本実施形態に係る光学レンズの光量調整装置１の構成について、図１〜図４を参照して説明する。
【００２０】
本実施形態は、図２に示すように、光量調整装置１を家庭用のビデオカメラ（撮像機器）Ｖに内蔵した場合を例示する。ビデオカメラＶは、光学レンズ２を備えるとともに、この光学レンズ２を透過した被写体が結像するＣＣＤ等の撮像素子３１を備え、この撮像素子３１に結像した被写体は、画像信号（画像データ）に変換される。例示する光学レンズ２は、前レンズ群２ｆと後レンズ群２ｒからなり、各レンズ群２ｆ，２ｒは、複数の単レンズ、更には接合レンズとの組合わせにより構成されている。また、前レンズ群２ｆと後レンズ群２ｒ間には、光量絞り部３２を備える。
【００２１】
一方、前レンズ群２ｆと光量絞り部３２間には、本実施形態に係る光量調整装置１を配設する。光量調整装置１は、光学レンズ２を透過する光線Ｃ上に配した一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑからなるフィルタユニット３と、この一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを同時に変位させるフィルタ変位機構４を備える。
【００２２】
フィルタユニット３における一方のＮＤフィルタ３ｐは、図１に示すように、全体を扇子形に形成するとともに、この扇子形の曲率中心となる一側に取付孔３ｐｏを形成し、この取付孔３ｐｏに回動支点となる支軸２１ｐの一端を挿入固定する。そして、ＮＤフィルタ３ｐの回動方向Ｆｒに、透過率を連続的に変化させるグラデーションＧを設ける。この場合、透過率が最大となる図１の右側寄り位置Ｇｐでは、透過率が１／１となり、透過率が最小となる図１の左側端（終端）の位置では、透過率が１／３２となる。また、ＮＤフィルタ３ｐには、グラデーションＧの透過率が最大となる位置Ｇｐから右側端（始端）までの所定幅Ｘの区間に、透明となる透明部Ｔを設ける。
【００２３】
他方のＮＤフィルタ３ｑも、上述したＮＤフィルタ３ｐと同様に形成する。したがって、基本的には、一種類のＮＤフィルタ３ｐを二枚用意し、一方のＮＤフィルタ３ｐの一部に追加加工を施し、かつ表裏反転させれば、他方のＮＤフィルタ３ｑを得ることができる。ＮＤフィルタ３ｑの一側には、上述した支軸２１ｐが挿通する挿通孔３ｑｏを形成する。また、支軸２１ｑは、上述した支軸２１ｐに対して同軸上に配するパイプ状に形成し、その一端は、図４に示すように、ＮＤフィルタ３ｑの端面に固定する。
【００２４】
これにより、光学レンズ２を透過する光線Ｃ上に、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを対称に配したフィルタユニット３を構成できる。一方、各支軸２１ｐ及び２１ｑは、図２に示すように、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑから後方（絞り部３２側）へ突出させ、他方のＮＤフィルタ３ｐは一方のＮＤフィルタ３ｐの後方に位置させる。図３に、ＮＤフィルタ３ｐの回動方向位置に対する透過率特性を示し、Ｑｔが透明部Ｔの透過率、ＱｇがグラデーションＧの透過率を示している。
【００２５】
このように、一側を回動支点とし、回動方向ＦｒにグラデーションＧを設けたＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを用いれば、直進方向に設ける場合に比べて構造の簡易化及び小型化を実現できる。また、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを、グラデーションＧの透過率が最大となる位置Ｇｐから所定幅Ｘにわたって透明に形成することにより、撮影中であっても画像を大きく乱すことなくＮＤフィルタ３ｐ，３ｑの使用又は非使用をスムースに切換えることができる。
【００２６】
他方、フィルタ変位機構４は、駆動ユニット２２及び制御部１３を備える。駆動ユニット２２は、図４に示すように、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部１１及びこの連動機構部１１を回動させる電動駆動部１２を備える。連動機構部１１は、一方の支軸２１ｐに固定した駆動ギア２３及び他方の支軸２１ｑの後端に固定した被動ギア２４を備えるとともに、この駆動ギア２２と被動ギア２３間に介在させることにより駆動ギア２２の回転を被動ギア２３に伝達する中間ギア２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを備える。電動駆動部１２は、駆動モータ２６及びこの駆動モータ２６の回転出力を減速する減速機構２７を有し、この減速機構２７の出力軸２７ｏを支軸２１ｐの後端に結合する。
【００２７】
また、制御部１３の構成を図５に示す。４１はＣＰＵ，４２はＲＯＭ，４３はＲＡＭを示し、処理プログラムにより各種演算処理及び制御を実行するコンピュータ機能を有する。前述した駆動モータ２６は、ドライバ４４を介してＣＰＵ４１に接続する。さらに、４５は操作部を示し、操作部４５の操作に基づく操作情報（操作データ）がＣＰＵ４１に付与される。操作部４５は、図２に示すように、キャビネットＶｃの外面に配設した光量調整ダイヤル４５ｄを備える。４６は光量センサであり、この光量センサ４６により検出された光量情報（光量データ）はＣＰＵ４１に付与される。
【００２８】
これにより、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑが同一部位で重なり、かつ光線Ｃの透過面が均一の透過率となるようにＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを同時に変位させるフィルタ変位機構４が構成される。
【００２９】
次に、本実施形態に係る光学レンズの光量調整装置１の動作（機能）について、図１〜図８を参照して説明する。
【００３０】
今、光量調整ダイヤル４５ｄは始端にあるものとする。この場合、各ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは、図７（ａ）に示す位置にあり、光線Ｃは各ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑの透明部Ｔ，Ｔを透過する。したがって、透過率は１／１であり、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは非使用状態にある。なお、図７（ａ）（図７（ｂ）及び図７（ｃ）も同じ）において、仮想線円は光量を便宜的に示し、Ｌｉはフィルタユニット３に入る光量、Ｌｏはフィルタユニット３から出る光量である。図７（ａ）の場合、光量Ｌｉと光量Ｌｏは同じになる。
【００３１】
一方、この状態で、被写体の光量Ｌｉが大きくなり、光量絞り部３２の口径を小さくしても十分に減光できない場合を想定する。この場合、光量調整ダイヤル４５ｄを透過率が小さくなる側へ回し操作して光量調整を行う。これにより、光量調整ダイヤル４５ｄを回し操作したことに基づく操作情報（操作データ）は、ＣＰＵ４１に付与され、この操作情報に基づいて駆動モータ２６が駆動制御される。駆動モータ２６の回転は、減速機構２５を介して支軸２１ｐに伝達され、この支軸２１ｐの回転により、一方のＮＤフィルタ３ｐは、操作情報に対応する角度だけ、図１中の時計方向（正方向）へ回動変位する。また、支軸２１ｐの回動変位は、連動機構部１１を介して他方の支軸２１ｑに伝達される。即ち、支軸２１ｐの回動変位は、駆動ギア２３，中間ギア２５ａ〜２５ｄ，被動ギア２４の順に伝達され、支軸２１ｑは支軸２１ｐに対して反対方向（逆方向）へ回動変位する。したがって、連動機構部１１におけるギア数やギア比等は、支軸２１ｐと２１ｑの回動量が同一となり、かつ反対方向へ回動変位するように設定される。
【００３２】
図７（ｂ）は、このような光量調整を行った後の状態を示す。例示は、被写体の光量ＬｉがＮＤフィルタ３ｐ，３ｑのグラデーションＧにおける比較的透過率の大きい部位を透過する状態であり、光量Ｌｉは光量Ｌｏまで減光される。そして、図８（ａ）に示すように、光線Ｃの透過するフィルタユニット３の透過面は、各ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑのグラデーションＧが対称になるため、全面において均一となり、そのときの透過率Ｑｇｍは、各ＮＤフィルタ３ｐの透過率Ｑｇと３ｑの透過率Ｑｇを加えた大きさとなる。なお、図８（ａ）における仮想線で示す透過率Ｑｔｍは、図７（ａ）の状態を示している。
【００３３】
他方、この状態から被写体の光量Ｌｉが更に大きくなった場合を想定する。この場合、光量調整ダイヤル４５ｄを更に回し操作し、より減光させる光量調整を行う。これにより、各ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは更に回動変位する。図７（ｃ）は、このような光量調整を行った後の状態を示す。例示は、被写体の光量ＬｉがＮＤフィルタ３ｐ，３ｑのグラデーションＧにおける比較的透過率の小さい部位を透過する状態であり、光量Ｌｉは光量Ｌｏまで減光される。そして、図８（ｂ）に示すように、光線Ｃの透過するフィルタユニット３の透過面は、各ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑのグラデーションＧが対称になるため、全面において均一となり、そのときの透過率Ｑｇｍは、各ＮＤフィルタ３ｐの透過率Ｑｇと３ｑの透過率Ｑｇを加えた大きさとなる。例示の場合、透過率Ｑｇｍが最小となるのは（１／３２）×（１／２）＝１／６４である。
【００３４】
このように、本実施形態に係る光量調整装置１によれば、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑ（一種類のＮＤフィルタ）を用意すれば足りるため、光量調整装置１、更にはビデオカメラ等の撮像機器Ｖの全体の小型コンパクト化を図れるとともに、部品点数（ＮＤフィルタの枚数）の削減によるコストダウンを図ることができる。また、減光量をグラデーションＧにより連続的に変化させることができるため、例えば、精度の高い最適な減光量に設定したり或いは減光量を連続して変化させるなど、撮影テクニックを生かすことができる。しかも、一対のＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを対称に配したフィルタユニット３を用いるため、グラデーションＧを用いることに伴う透過率の偏りを回避し、光線Ｃの透過面における透過率の均一性を確保できる。
【００３５】
なお、上述したフィルタ変位機構４は、駆動モータ２６を利用した電動式により構成したため、光量センサ４６から実際の光量情報を得、この光量情報に基づいて光量の自動調整を行わせることもできる。この場合、光量情報に基づいて駆動モータ２６を駆動制御し、予め設定した最適な透過率となるようにＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを自動で回動変位させることができる。このように、電動式で構成する場合には、自動調整を容易に行うことができるなど、発展性及び利便性の向上に寄与できる。
【００３６】
さらに、フィルタ変位機構４は、手動式により構成することもできる。手動式で構成する場合は、図６に示すように、連動機構部１１を手動で回動させる手動操作部１５を設ければよい。即ち、支軸２１ｐの端部に減速機構５１の出力軸５１ｏを結合するとともに、減速機構５１の入力軸５１ｉに手動操作ダイヤル５２を結合し、この手動操作ダイヤル５２の一部を、図２に仮想線で示すようにキャビネットＶｃの外部に露出させる。また、減速機構５１の減速比は、良好な操作フィーリングを得れるように設定する。なお、減速機構５１は必ずしも設けることを要せず、手動操作ダイヤル５２を支軸２１ｐの端部に直接結合してもよい。これにより、操作ダイヤル５２を手で回し操作し、支軸２１ｐを手動により回動変位できるため、マニアックな使用が可能になるとともに、構造の更なる単純化及びコストダウンに寄与できる。
【００３７】
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００３８】
例えば、透過率は連続的に変化（調整）させる場合を示したが、予めＮ段階の透過率を設定し、段階的に調整できるようにしてもよいし、段階的な調整方式と連続的な調整方式を選択できるようにしてもよい。同様に、電動式と手動式を例示したが、これら双方の方式を搭載し、ユーザーが選択できるようにしてもよい。一方、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑは、一側を回動支点とし、回動方向ＦｒにグラデーションＧを設けた場合を示したが、ＮＤフィルタ３ｐ，３ｑを直進方向に変位させ、直進方向にグラデーションＧを設ける場合を排除するものではない。また、フィルタ変位機構４は、同様の機能を発揮する他の構成により置換できる。さらに、光量調整装置１は、前レンズ群２ｆと光量絞り部３２間に配設した場合を例示したが、他の位置、例えば、後レンズ群２ｒと撮像素子３１間であってもよい。なお、本発明は、適用する撮像機器Ｖとしてビデオカメラが最適であるが、デジタルスチルカメラ等の他の撮像機器Ｖにも同様に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の最良の実施形態に係る光量調整装置の要部を示す正面構成図、
【図２】同光量調整装置をビデオカメラに内蔵した状態を示す側面図、
【図３】同光量調整装置に用いるＮＤフィルタの回動方向位置対透過率特性図、
【図４】同光量調整装置のフィルタ変位機構における連動機構部及び電動駆動部の側面構成図、
【図５】同光量調整装置のフィルタ変位機構における制御部のブロック系統図、
【図６】同光量調整装置のフィルタ変位機構を手動式により構成した場合の側面構成図、
【図７】同光量調整装置におけるフィルタユニットの動作説明図、
【図８】同光量調整装置におけるフィルタユニットの作用説明図、
【符号の説明】
【００４０】
１ 光量調整装置
２ 光学レンズ
３ フィルタユニット
３ｐ ＮＤフィルタ
３ｑ ＮＤフィルタ
４ フィルタ変位機構
１１ 連動機構部
１２ 電動駆動部
１３ 制御部
１５ 手動操作部
Ｖ 撮像機器
Ｃ 光線
Ｇ グラデーション
Ｇｐ グラデーションの透過率が最大となる位置
Ｘ 所定幅
Ｆｒ 回動方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像機器に備える光学レンズの光量を調整するＮＤフィルタを用いた光学レンズの光量調整装置において、前記光学レンズを透過する光線上に、透過率がグラデーションにより連続的に変化する一対のＮＤフィルタを対称に配したフィルタユニットと、前記一対のＮＤフィルタが同一部位で重なり、かつ光線の透過する前記フィルタユニットの透過面が均一の透過率となるように前記ＮＤフィルタを同時に変位させるフィルタ変位機構を備えることを特徴とする光学レンズの光量調整装置。
【請求項２】
前記ＮＤフィルタは、グラデーションの透過率が最大となる位置から所定幅にわたって透明に形成することを特徴とする請求項１記載の光学レンズの光量調整装置。
【請求項３】
前記ＮＤフィルタは、一側を回動支点とし、回動方向にグラデーションを設けることを特徴とする請求項１又は２記載の光学レンズの光量調整装置。
【請求項４】
前記フィルタ変位機構は、一対のＮＤフィルタをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部と、この連動機構部を回動させる電動駆動部と、この電動駆動部を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１記載の光学レンズの光量調整装置。
【請求項５】
前記フィルタ変位機構は、一対のＮＤフィルタをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部と、この連動機構部を回動させる手動操作部を備えることを特徴とする請求項１記載の光学レンズの光量調整装置。
【請求項１】
撮像機器に備える光学レンズの光量を調整するＮＤフィルタを用いた光学レンズの光量調整装置において、前記光学レンズを透過する光線上に、透過率がグラデーションにより連続的に変化する一対のＮＤフィルタを対称に配したフィルタユニットと、前記一対のＮＤフィルタが同一部位で重なり、かつ光線の透過する前記フィルタユニットの透過面が均一の透過率となるように前記ＮＤフィルタを同時に変位させるフィルタ変位機構を備えることを特徴とする光学レンズの光量調整装置。
【請求項２】
前記ＮＤフィルタは、グラデーションの透過率が最大となる位置から所定幅にわたって透明に形成することを特徴とする請求項１記載の光学レンズの光量調整装置。
【請求項３】
前記ＮＤフィルタは、一側を回動支点とし、回動方向にグラデーションを設けることを特徴とする請求項１又は２記載の光学レンズの光量調整装置。
【請求項４】
前記フィルタ変位機構は、一対のＮＤフィルタをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部と、この連動機構部を回動させる電動駆動部と、この電動駆動部を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１記載の光学レンズの光量調整装置。
【請求項５】
前記フィルタ変位機構は、一対のＮＤフィルタをそれぞれ正逆方向へ回動変位させる連動機構部と、この連動機構部を回動させる手動操作部を備えることを特徴とする請求項１記載の光学レンズの光量調整装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１８３３８７（Ｐ２００７−１８３３８７Ａ）
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１２３（Ｐ２００６−１１２３）
【出願日】平成１８年１月６日（２００６．１．６）
【出願人】（３９１０４４９１５）株式会社コシナ (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月６日（２００６．１．６）
【出願人】（３９１０４４９１５）株式会社コシナ (37)
【Ｆターム（参考）】
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