光学機器及び光量調節装置
【課題】ＮＤフィルタによる画質劣化を回避できる光学機器を提供する。
【解決手段】光学機器は、開口の大きさが変更可能な絞り９ａ，９ｂと、該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタ９ｆと、該ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータ９ｃと、該アクチュエータを制御する制御手段３７とを有する。ＮＤフィルタは、上記絞りを絞った状態での開口の全体を覆うことが可能な大きさを有する領域を備え、制御手段は、該領域が上記絞った状態での開口に対して退避する第１の位置と、該領域が上記絞った状態での開口の全体を覆う第２の位置との間で、ＮＤフィルタが常に停止することなく移動するようアクチュエータを制御する。
【解決手段】光学機器は、開口の大きさが変更可能な絞り９ａ，９ｂと、該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタ９ｆと、該ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータ９ｃと、該アクチュエータを制御する制御手段３７とを有する。ＮＤフィルタは、上記絞りを絞った状態での開口の全体を覆うことが可能な大きさを有する領域を備え、制御手段は、該領域が上記絞った状態での開口に対して退避する第１の位置と、該領域が上記絞った状態での開口の全体を覆う第２の位置との間で、ＮＤフィルタが常に停止することなく移動するようアクチュエータを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り機構とＮＤフィルタを備えたビデオカメラやデジタルカメラの光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学機器に搭載される光量調節装置は、複数の絞り羽根を用いて絞り開口の面積を変化させることによって、撮像素子に到達する光量を調節し、適正な露光量を得る。
【０００３】
また、光量調節装置では、いわゆる小絞り回折による光学性能の劣化を防止するため、絞り開口の面積がある小絞り開口以下とならないようにするとともに、小絞り開口を覆うＮＤフィルタを用いて高輝度被写体を撮影する場合の光量を適正に設定している。
【特許文献１】特開２００２−５５３７４号公報（段落００１９〜００２０等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＮＤフィルタを備えた光量調節装置では、ＮＤフィルタが小絞り開口の一部のみを覆う状態、いわゆる半掛かり状態となるようにＮＤフィルタの位置が制御される場合がある。
【０００５】
このような半掛かり状態では、ＮＤフィルタの先端部と小絞り開口の縁部とによって囲まれた、該小絞り開口より小さな開口（素通し開口）が形成されるため、この小さな開口によって小絞り回折が生じるおそれがある。したがって、ＮＤフィルタを設けても、小絞り回折による画質劣化を十分に回避することができない。
【０００６】
また、ＮＤフィルタは、透明なプラスチック基板上に透過率を低下させるための膜が蒸着されることで製作されるが、半掛かり状態では透過波面に該基板の厚み分の段差（光路長差）が発生し、これによる画質劣化が発生する。
【０００７】
さらに、光学機器の小型化のために、開放絞り開口が設定されている状態においても、ＮＤフィルタの水平直線状の先端部が該開放絞り開口内に入り込む位置に保持される場合がある。この場合、開放絞りからある程度絞り込むまでは、ＮＤフィルタの先端部が絞り開口内に存在する。
【０００８】
ところで、従来のＣＣＤセンサを撮像素子として用いる場合に、例えば撮影画面内に高輝度の点光源状の被写体が存在すると、上下方向のスミアと、絞り羽根における絞り開口を形成する直線部分の傾斜角度方向への回折による光芒とが発生する。このようなスミアや光芒は、ＣＭＯＳセンサ等のスミアレスなセンサを撮像素子として用いることで発生を抑えることができる。
【０００９】
しかしながら、前述したように、ＮＤフィルタの水平直線状の先端部が絞り開口内に入り込んでいると、スミアレスな撮像素子を用いた場合でさえも、該先端部での回折の影響によって上下方向に光芒が発生し、画質が劣化してしまう。
【００１０】
本発明は、ＮＤフィルタによる画質劣化を確実に回避できるようにした光学機器を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面としての光学機器は、開口の大きさが変更可能な絞りと、該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタと、該ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータを制御する制御手段とを有する。そして、ＮＤフィルタは、上記絞りを絞った状態での開口の全体を覆うことが可能な大きさを有する領域を備え、制御手段は、該領域が上記絞った状態での開口に対して退避する第１の位置と、該領域が上記絞った状態での開口の全体を覆う第２の位置との間で、ＮＤフィルタが常に停止することなく移動するようアクチュエータを制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の側面としての光学機器は、開口の大きさを変更可能な絞りと、 該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタと、該ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータを制御する制御手段とを有する。ここで、ＮＤフィルタは、透過率が７５％以上の第１の領域と該第１の領域よりも透過率が低い第２の領域とを有し、該第１の領域は絞りを絞った状態での開口の全体を覆うことが可能な大きさを有する。そして、制御手段は、絞りの開口が第１の開口である状態で、第１の領域が第１の開口に対して退避する第１の位置と、第１の領域が第１の開口の全体を覆う第２の位置との間でＮＤフィルタを停止することなく移動させるようアクチュエータを制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の側面としての光量調節装置は、開口の大きさを変更可能な絞りと、該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタとを有する。そして、絞りの開口の全体を覆うためのＮＤフィルタの移動方向を第１の方向とし、ＮＤフィルタの光入射出面に平行で第１の方向に直交する方向を第２の方向とするとき、ＮＤフィルタの第１の方向での先端は、第２の方向に延びる直線形状とは異なる形状に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の他の側面としての光量調節装置は、開口の大きさを変更可能な絞りと、該開口に対して移動可能なＮＤフィルタとを有する。そして、絞りの開口の全体を覆うためのＮＤフィルタの移動方向を第１の方向とし、開口を通過した光により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子の走査線方向に平行な方向を第２の方向とするとき、ＮＤフィルタの第１の方向での先端は、第２の方向に延びる直線形状とは異なる形状に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
なお、上記光量調節装置を備えた光学機器も、本発明の他の側面を構成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＮＤフィルタが第１の開口の一部のみを覆う状態（半掛かり状態）が生じないようにＮＤフィルタを動作させることができる。したがって、半掛かり状態に伴う画質劣化を確実に回避することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、第２の領域を開口に対して挿入及び退避させる際に、第１の領域によって第１の開口を覆っておくことができ、ＮＤフィルタの厚み分の光路長差による画質劣化を回避することができる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、ＮＤフィルタの先端が第２の方向（例えば、撮像素子の走査線の方向）に延びる直線形状とは異なる形状に形成されているので、ＮＤフィルタが単純な水平直線状の先端形状を有する場合等に発生し易い上下方向での光芒の発生を抑えることができる。したがって、光量調節装置、ひいては光学機器の小型化を図りつつ、不自然な光芒の発生による画質劣化を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１及び図２には、本発明の実施例１であるビデオカメラ（光学機器）のレンズ鏡筒部の構成を示している。
【００２１】
該レンズ鏡筒部内には、被写体側から順に、凸凹凸凸の４つのレンズユニットにより構成された撮影光学系としての変倍光学系が内蔵されている。なお、以下の説明において、被写体側を前側、撮像素子側を後側という場合がある。
【００２２】
これらの図において、被写体側（図の左側）から順に、Ｌ１は固定の第１レンズユニット、Ｌ２は光軸方向に移動して変倍を行う第２レンズユニットである。Ｌ３は光軸直交方向に移動して像触れ補正を行う第３レンズユニット、Ｌ４は光軸方向に移動してフォーカシングを行う第４レンズユニットである。
【００２３】
１ａは第１レンズユニットＬ１を保持する前玉鏡筒、１ｂは前玉鏡筒１ａが固定される固定鏡筒である。
【００２４】
２は第２レンズユニットＬ２を保持する第２移動枠、３は第３レンズユニットＬ３を光軸直交方向に移動可能に保持するシフトユニットである。
【００２５】
４は第４レンズユニットＬ４を保持する第４移動枠、５はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサの絞り開口を通過した光により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子１５（図２参照）が取り付けられる後部鏡筒である。
【００２６】
固定鏡筒１ｂと後部鏡筒５との間には、２本のガイドバー６，７が固定されている。第２移動枠２に設けられたスリーブ部２ｄは、ガイドバー６に移動可能に係合して光軸方向にガイドされる。また、第２移動枠２に設けられたＵ溝部２ｅは、ガイドバー７に移動可 能に係合し、第２移動枠２のガイドバー６を中心とした回転を阻止している。
【００２７】
また、第４移動枠４に設けられたスリーブ部４ｄは、ガイドバー７に移動可能に係合して光軸方向にガイドされる。また、第４移動枠４に設けられたＵ溝部４ｅは、ガイドバー６に移動可能に係合し、第４移動枠４のガイドバー７を中心とした回転を阻止している。
【００２８】
シフトユニット３は後部鏡筒５に対して位置決めされた上で、後部鏡筒５と固定鏡筒１ｂとの間に挟み込まれて保持されている。
【００２９】
９は撮影光学系に入射して絞り開口を通過した光により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子Ｃに到達する光量を調節する光量調節ユニット（光量調節装置）である。絞り開口の大きさを変更可能な光量調節ユニット９は、図２に示す２枚の絞り羽根９ａを、ステッピングモータにより構成される絞りモータ９ｂの駆動力によって光軸直交方向に移動させることで、絞り開口径を変化させる。また、光量調節ユニット９には、ＮＤフィルタが絞り羽根９ａとは独立して光路に対して進退できるように設けられている。このＮＤフィルタについては後述する。光量調節ユニット９は、不図示のビスによって前方からシフトユニット３に固定される。
【００３０】
固定鏡筒１ｂは後部鏡筒５に位置決めされ、かつ前述したようにシフトユニット３を後部鏡筒５との間に挟み込み、３本のビス（図示せず）によってシフトユニット３とともに後部鏡筒５に後方からビス止めされる。前玉鏡筒１ａ、固定鏡筒１ｂ及び後部鏡筒５によって鏡筒本体が構成される。
【００３１】
４ａ，４ｂ，４ｃは第４レンズユニットＬ４（第４移動枠４）を光軸方向に移動させるフォーカス駆動ユニットであり、コイル４ａ、ドライブマグネット４ｂ及び磁束を閉じるためのヨーク４ｃとにより構成されている。
【００３２】
コイル４ａに電流を流すと、マグネット４ｂとコイル４ａ間に磁力線の相互反発によるローレンツ力が発生し、第４移動枠４とともに第４レンズユニットＬ４が光軸方向に駆動される。また、第４移動枠４は、光軸方向に多極着磁された不図示のセンサマグネットを保持している。
【００３３】
そして、センサマグネットの移動による磁力線の変化を読み取るＭＲセンサ１２が後部鏡筒５に固定されている。これにより、第４移動枠４（第４レンズユニットＬ４）の位置が検出される。
【００３４】
１０は第２レンズユニットＬ２を光軸方向に移動させるズームモータであり、ステッピングモータにより構成されている。ズームモータ１０の出力軸の前端部は、横長Ｕ字形状の保持板１０ａの前側に形成された軸受け部によって回転自在に保持されている。また、該出力軸の後端部近辺は、保持板１０ａの後側に形成された軸受け部により回転自在に保持されている。ズームモータ１０の出力軸にはリードスクリューが形成されており、このリードスクリューには、第２移動枠２に取り付けられたラック２ａが噛み合っている。
このため、ズームモータ１０が回転すると、リードスクリューとラック２ａとの噛合い作用によって第２移動枠２が光軸方向に駆動される。また、ねじりコイルバネ２ｂは、第２移動枠２とガイドバー６，７、第２移動枠２とラック２ａ、及びラック２ａとリードスクリューをそれぞれ片寄せして、これらの間のがたつきを防止している。
【００３５】
１１はフォトインタラプタからなるズームリセットスイッチである。ズームリセットスイッチ１１は、第２移動枠２に形成された遮光部２ｃの移動を光学的に検出して電気信号を出力する。これにより、後述する制御回路（コントローラ）としてのＣＰＵは、第２移動枠２（第２レンズユニットＬ２）が基準位置に位置しているか否かを判別することができる。ズームリセットスイッチ１１は、基板を介してビスにより前玉鏡筒１に固定されている。
【００３６】
図３には、本実施例のビデオカメラにおける電気的構成を示している。この図において、図１及び図２にて説明したレンズ鏡筒部の構成要素については、これらの図中の符号と同符号を付して説明に代える。
【００３７】
３７は本ビデオカメラの制御を司るＣＰＵである。３８はカメラ信号処理回路であり、撮像素子１５の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号は、ＡＥゲート３９及びＡＦゲート４０に送られる。ＡＥゲート３９及びＡＦゲート４０ではそれぞれ、露出決定及びピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲が全画面領域から設定される。各ゲートの大きさは可変であってもよいし、各ゲートが複数設けられてもよい。
【００３８】
４１はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号を生成するＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に基づいて、コントラストＡＦのためのＡＦ評価値信号を生成する。４２は撮影者によって操作されるズームスイッチ、４３はズームトラッキングメモリである。ズームトラッキングメモリ４３は、変倍に際して被写体距離と第２レンズユニットＬ２の位置に応じてセットすべき第４レンズユニットＬ４の位置情報を記憶している。なお、ズームトラッキングメモリとしてＣＰＵ３７内のメモリを使用してもよい。
【００３９】
例えば、撮影者によりズームスイッチ４２が操作されると、ＣＰＵ３７は、ズームモータ１０を駆動する。これとともに、第２レンズユニットＬ２の位置と被写体距離とに応じてズームトラッキングメモリ４３から読み出した位置に対して第４レンズユニットＬ４の位置が一致するようにフォーカス駆動ユニット（コイル４ａ）の通電を制御する。
【００４０】
また、ＡＦ動作では、ＣＰＵ３７は、ＡＦ信号処理回路４１からのＡＦ評価値信号がピーク（最大）となるようにフォーカス駆動ユニットの通電を制御する。
【００４１】
さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ３７は、ＡＥゲート４０を通過したＹ信号の出力の平均値に基づいてアクチュエータである絞りモータ９ｂを制御する。これにより、絞り開口径をコントロールする。３６は光量調節ユニット９に設けられた絞りエンコーダであり、絞り羽根の位置、すなわち絞り開口径を検出する。
【００４２】
次に、図４を用いて光量調節ユニット９について詳しく説明する。絞り開口の大きさを変更可能な光量調節ユニット９は、固定絞り開口９ｇが形成された絞り地板９ｈと、２枚の絞り羽根９ａ１，９ａ２と、絞りモータ９ｂの出力軸及び絞り羽根９ａ１，９ａ２に連結された駆動レバー９ａ３とを有する。絞りモータ９ｂの作動により、２枚の絞り羽根９ａ１，９ａ２が互いに反対方向に駆動され、両絞り羽根９ａ１，９ａ２によって形成される絞り開口の大きさ（径）が変化する。このような光量調節ユニット９は、いわゆるギロチン型の絞りとも称される。
【００４３】
また、光量調節ユニット９は、透明部付きグラデーションＮＤフィルタ９ｆを備えている。ＮＤフィルタ９ｆは、ＮＤ保持板９ｅに取り付けられている。９ｃはＮＤフィルタ９ｆ（ＮＤ保持板９ｅ）を絞り羽根９ａとは独立に光路に対して進退駆動するためのアクチュエータであるＮＤモータである。ＮＤモータ９ｃの出力軸には、ＮＤ駆動アーム９ｄが連結されており、さらにＮＤ駆動アーム９ｄは、ＮＤ保持板９ｅに連結されている。このため、アクチュエータであるＮＤモータ９ｃの作動によってＮＤフィルタ９ｆが絞り開口面と平行に駆動される。
【００４４】
透明部付きグラデーションＮＤフィルタ９ｆは、光路への挿入方向での先端側から順に、透明部９ｆ３、グラデーション濃度部９ｆ２及び最高濃度部９ｆ１を有する。本実施例では、透明部９ｆ３が請求項にいう第１の領域に、グラデーション濃度部９ｆ２及び最高濃度部９ｆ１が第１の領域より透過率の低い第２の領域に相当する。
【００４５】
このＮＤフィルタ９ｆは、無色透明なプラスチック基板のうち先端部分を除いてグラデーション濃度部９ｆ２と最高濃度部９ｆ１を蒸着膜によって形成したものである。蒸着膜が形成されていない先端部分が透明部９ｆ３となる。なお、ここにいう「無色透明」とは、完全な無色透明だけでなく、透明部９ｆ３が光路に対して進退した場合に撮影画像に色変化や輝度変化が生じていないと見なせる程度の状態を含む意味である。具体的には、透過率が１００〜７５％、望ましくは１００〜８７．５％の範囲内で設定するとよい。言い換えると、「透明部９ｆ３が請求項にいう第１の領域に相当する」と前述したが、透明部９ｆ３の領域とグラデーション濃度部９ｆ２の一部の領域を含めて透過率が７５％以上となっていれば、その領域が第１の領域に相当する。
【００４６】
透明部９ｆ３は、後述するように、Ｆ４．０に対応する絞り開口の全体を覆うことができる大きさに設定されている。
【００４７】
また、最高濃度部９ｆ１は、例えばＮＤ１．０の濃度に設定されている。透明部９ｆ３と最高濃度部９ｆ１との間に、最高濃度部９ｆ１に向かって濃度が徐々に濃くなる（透過率が低くなる）グラデーション濃度部９ｆ２を設けることで、絞り開口内で濃度段差が生じ、ＭＴＦが劣化することを防止できる。グラデーション濃度部９ｆ２における隣接する濃度領域間の濃度差は、輝度の急激な変化を防止するため、ＮＤ０．３以下に設定されている。
【００４８】
透明部９ｆ３の表面とグラデーション濃度部９ｆ２の最低濃度の蒸着膜表面間の厚み段差、グラデーション濃度部９ｆ２及び最高濃度部９ｆ１における各濃度の蒸着膜表面間の厚み段差は、撮像素子１５が感度を有する最低波長の１／３以下とするとよい。これにより、厚み段差によるＭＴＦの劣化を防止できる。
【００４９】
なお、プラスチック基板は、光を透過させるための穴のような段差部を有さない単純な平板形状を有する１枚の板として形成されている。
【００５０】
次に、光量調節ユニット９の制御方法について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、光量調節ユニット９の透過光量（Ｔナンバー）とレンズ鏡筒部のＭＴＦ（modulation transfer function：変調伝達関数）との関係を表している。
【００５１】
光量調節ユニット９を透過する光量は、２枚の絞り羽根９ａ１，９ａ２で形成される概ねひし形の形状を有する絞り開口の面積を変えることと、ＮＤフィルタ９ｆの挿入状態を変えることとの組み合わせで制御される。図６は、光量調節ユニット９の透過光量を減少させていくように絞り開口とＮＤフィルタ９ｆの挿入状態を制御した様子（光軸方向視の様子）をポジションＡ０２〜Ｉ０２の順番に示している。図６中のポジションＡ０２，Ｂ０２，…，Ｉ０２は、図５のグラフ上での同じ符号が付された状態に対応する。以下の説明において、２枚の絞り羽根９ａ１，９ａ２は、絞り羽根９ａとまとめて示す。
【００５２】
光量調節ユニット９の透過光量を減少させるには、まず絞り開口の面積を小さくする（図５中の領域ａ０２）。次に、ＮＤフィルタ９ｆを挿入していく（図５中の領域ｂ０２）。そして、ＮＤフィルタ９ｆを全挿入した（絞り開口の全体を覆った）後は、再び、絞り開口の面積を小さくしていく（図５中の領域ｃ０２）。
【００５３】
ポジションＡ０２は、絞り羽根９ａが開放絞り開口となる固定絞り開口９ｇよりも外側に退避した開放状態を示す。この開放状態では、ＮＤフィルタ９ｆの透明部９ｆ３の一部が開放絞り開口の一部に掛かっている。ただし、ＮＤフィルタ９ｆが完全に開放絞り開口の外側に退避するようにしてもよい。
【００５４】
次に、絞り羽根９ａをＦ２．０に対応するポジションＢ０２に向けて駆動する。これにより、光量は低下し、ＭＴＦの値は増加する。さらに、Ｆ２．８に対応するポジションＣ０２及びＦ４．０に対応するポジションＤ０２まで駆動する間に、光量は低下し、ＭＴＦは徐々に低下する。
【００５５】
その後、絞り開口がＦ４．０に対応する開口面積（第１の絞り開口）に固定された状態で、ＮＤフィルタ９ｆの挿入駆動が開始される。ポジションＥ０２は、ＮＤフィルタ９ｆの挿入方向先端９ｆ４がＦ４．０の絞り開口に掛かる直前の状態（第１の状態）を示している。
【００５６】
ポジションＦ０２は、ＮＤフィルタ９ｆの挿入完了後、透明部９ｆ３によってＦ４．０の絞り開口の全体が覆われた状態（第２の状態）を示している。ポジションＥ０２からポジションＦ０２まではＮＤフィルタ９ｆは常に停止しない。すなわち、ＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４がＦ４．０の絞り開口の内側に対応する位置で常に停止することはない。図５において、ポジションＥ０２からポジションＦ０２までを結んだ点線矢印は、ポジションＥ０２からポジションＦ０２までＮＤフィルタ９ｆが常に停止せずに移動するように制御されることを意味する。このポジションＥ０２からポジションＦ０２までのＮＤフィルタ９ｆの挿入動作は、光量調節とは関係なく行われる。したがって、光量はほとんど低下しない。また、後述するように、ＭＴＦもほとんど変化しない。
【００５７】
透明部９ｆ３の挿入方向長さは、透明部９ｆ３によって全体が覆われるＦ４．０の絞り開口の同方向の長さに対応した（等しい又はそれよりも若干長い）長さである。
【００５８】
必要以上に透明部９ｆ３が長いと、ＮＤフィルタ９ｆが大型化し、これを備えた光量調節ユニット９やビデオカメラの小型化を妨げるからである。
【００５９】
また、逆に９ｆ３の挿入方向長さは、前述のように挿入した場合に撮影画像に色変化や輝度変化が生じていないと見なせる程度の状態であれば、F４の絞り開口の同方向長さより短くてもよい。なお、ＮＤフィルタ９ｆ全体の挿入方向長さＬ９ｆは、開放絞り開口径φＤ９に対応する長さに設定されている。
【００６０】
ポジションＥ０２からポジションＦ０２まで、ＮＤフィルタ９ｆはなるべく高速、例えば、アクチュエータであるＮＤモータ９ｃによって駆動され得るＮＤフィルタ９ｆの最高速度で駆動されることが望ましい。ただし、ビデオカメラにおける絞り開口を通過した光により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子１５からの画像取り込み速度（１フィールド画像を取り込むのに要する時間：例えば、６０フィールド／秒）に比べて著しく遅くなければよい。すなわち、ＭＴＦの劣化が目立たない程度の速度であればよい。
【００６１】
即ち、ＮＤフィルタ９ｆのポジションＥ０２とポジションＦ０２との間での移動は、１／２秒以下の速度であることが好ましい。
【００６２】
更に好ましくは、ＮＤフィルタ９ｆのポジションＥ０２とポジションＦ０２（又はポジションＦ０２とポジションＥ０２との間での移動）との間での移動は、１５フィールド画像を取り込むのに要する時間である１／４秒以下の速度であることが好ましい。
【００６３】
このようにＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４がＦ４．０の絞り開口内に常に停止しないように制御した場合でも、Ｆ４．０の絞り開口の全体が透明部９ｆ３で覆われるため、カメラシステムとしては急激な輝度変化（輝度ショック）を生じない。カメラシステムとして急激な輝度変化として認識されないのであれば、透明部９ｆ３の透過率は１００％より低くてもよい。
【００６４】
さらに、カメラシステムとして急激な輝度変化として認識されないのであれば、Ｆ４．０の絞り開口全体を透明部９ｆ３だけで覆わずに、グラデーション濃度部９ｆ２の一部がＦ４．０の絞り開口内に掛かってもよい。この場合、透明部９ｆ３とグラデーション濃度部９ｆ２の一部が第１の領域に相当し、グラデーション濃度部９ｆ２の他の部分と最高濃度部９ｆ１とが第１の領域より透過率の低い第２の領域に相当する。
【００６５】
但し、カメラシステムとしてＭＴＦの劣化の抑制できる範囲内であれば、ＮＤフィルタ９ｆのポジションＥ０２とポジションＦ０２との間での移動が、一瞬停止する形態をってもよい。
【００６６】
その後、ＮＤフィルタ９ｆは、最高濃度部９ｆ１とグラデーション濃度部９ｆ２とによってＦ４．０の絞り開口の全体を覆う位置まで駆動される（ポジションＧ０２）。続いて、ＮＤフィルタ９ｆは停止した状態で、再度絞り開口の面積が小さくされることで透過光量が減少する（ポジションＨ０２，Ｉ０２）。ポジションＧ０２からポジションＩ０２にかけて、小絞り回折の影響によってＭＴＦが劣化する。
【００６７】
ここで、ＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４が絞り開口（Ｆ４．０）内で常に停止することなく移動するように制御するための具体的な方法について、図７及び図８を用いて説明する。
【００６８】
ＮＤモータ９ｃの内部には、図７に示すように、駆動用マグネット９ｃ１が配置され、そのマグネット９ｃ１は、ＮＤ駆動アーム９ｄと結合されている。ＮＤ保持板９ｅに取り付けられたＮＤフィルタ９ｆは、マグネット９ｃ１が回転することによって移動する。
【００６９】
マグネット９ｃ１の回転角を検出するために、該マグネット９ｃ１のＮ極とＳ極の着磁境界の近傍に磁気センサ９ｃ２が配置されている。磁気センサ９ｃ２としては、ホール素子等を用いることができる。
【００７０】
マグネット９ｃ１の回転角と磁気センサ９ｃ２の出力値はほぼリニアな関係となるため、図８に示すように、ＮＤフィルタ９ｆの位置と磁気センサ９ｃ２出力もリニアな関係となる。
【００７１】
絞り羽根９ａが形成するＦ４．０の絞り開口に対して、ＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４が掛かる直前であるポジションＥ０２での磁気センサ９ｃ２の出力をＭ％とする。また、Ｆ４．０の絞り開口をＮＤフィルタ９ｆの全体が透明部９ｆ３（又は透明部９ｆ３とグラデーション濃度部９ｆ２の一部）によって覆われるポジションＦ０２での磁気センサ９ｃ２の出力をＮ（＞Ｍ）％とする。この場合、Ｆ４．０の絞り開口内でＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４が常に停止することなくＮＤフィルタ９ｆを移動させる制御とは、磁気センサ９ｃ２の出力Ａが、Ｍ％＜Ａ＜Ｎ％となる領域は不使用領域とする制御である。実際にはＮＤフィルタ９ｆの取り付け誤差等によって磁気センサ９ｃ２の出力とＮＤフィルタ９ｆの位置との関係が変動するため、マージンαを考慮して、（Ｍ−α）％＜Ａ＜（Ｎ＋α）％の領域を不使用領域とすることがより好ましい。
【００７２】
図９には、従来の光量調節ユニットの透過光量とレンズ鏡筒部のＭＴＦとの関係を表している。また、図１０には、従来の光量調節ユニットの透過光量を減少させていくように絞り開口とＮＤフィルタの挿入状態を制御した様子をポジションＡ０２〜Ｌ０２の順番に示している。図１０中の動作ポジションＡ０２，Ｂ０２，…，Ｌ０２は、図９のグラフ上での同じ符号が付された状態に対応する。図１０に示すＮＤフィルタには、透明部は設けられておらず、先端からグラデーション濃度部及び最高濃度部が設けられている。
【００７３】
開放状態のポジションＡ０１からＦ２．０のポジションＢ０１に向けて絞り開口を小さくしていくることで、ＭＴＦの値は増加する。さらに、Ｆ２．８のポジションＣ０１及びＦ４．０のポジションＤ０１まで絞り開口を小さくしていくと、ＭＴＦは徐々に下がっていく（図９中の領域ａ０１）。
【００７４】
Ｆ４．０の絞り開口に対してＮＤフィルタの先端が掛かる直前のポジションＥ０１から該絞り開口に対してＮＤフィルタが挿入されていくことで、光量が減少する（図９中の領域ｂ０１）。ＮＤフィルタの先端がＦ４．０の絞り開口内に掛かっているポジションＦ０１〜Ｈ０１では、ＮＤフィルタの先端と絞り開口の縁部とに囲まれた小さな素通し開口での回折やＮＤフィルタの基板の厚みに相当する光路長差によって、ＭＴＦの劣化が生じる。
【００７５】
具体的には、ポジションＥ０１からＭＴＦの劣化が始まり、ＮＤフィルタの先端が絞り開口の中心（撮影光学系の光軸中心）を通過するポジションＧ０１においてＭＴＦの劣化が最大となる。そして、ＮＤフィルタがＦ４．０の絞り開口全体を覆うポジションＩ０１までＭＴＦが劣化した状態が継続する。次に、ポジションＪ０１でＦ４．０の絞り開口全体が最高濃度部で覆われた状態となった後、ポジションＫ０１，Ｌ０１（図９中の領域ｂ０１）で再び絞り開口を小さくしていく。この間、小絞り回折の影響によってＭＴＦが劣化する。
【００７６】
許容されるＭＴＦの劣化は、撮像素子の画素ピッチによって変わるが、仮に本ビデオカメラにおいて許容されるＭＴＦの値が４０％であるとする。この場合、従来の光量調節ユニットの構成及び制御方法では、ポジションＦ０１〜ポジションＨ０１及びポジションＫ０１以降において、映像の劣化が認識されてしまう。
【００７７】
これに対し、本実施例の光量調節ユニットの構成及び制御方法では、ポジションＨ０２まで映像の劣化が認識されない。
【００７８】
また、従来のＮＤフィルタには、透明部が設けられていないため、仮にＮＤフィルタの先端を絞り開口内に常に停止させないようにポジションＥ０１〜Ｉ０１まで高速に駆動した場合でも、グラデーション濃度部での光量の減衰が生じて急激な輝度変化が目立つ。
【００７９】
つまり、本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆの先端側に透明部９ｆ３を設け、開放絞り開口より小さい絞られている状態の絞り開口内でＮＤフィルタの先端が常に停止しないようにＮＤフィルタ９ｆ（ＮＤモータ９ｃ）を移動させる制御を行う。これにより、急激な輝度変化を生じさせることなくＭＴＦの劣化を抑えることができる。
【００８０】
なお、本実施例では、絞り開口をＦ４．０に対応する大きさとした後にＮＤフィルタ９ｆを挿入駆動する場合について説明したが、絞り開口を他の絞り値（例えば、Ｆ５．６）に対応する大きさとした後にＮＤフィルタを挿入駆動するようにしてもよい。回折による画質劣化が許容される範囲でできるだけ又は最も絞り開口の小さいＦ値でＮＤフィルタを挿入することで、ＮＤフィルタの面積を小さくすることができ、光量調節ユニット及びこれを搭載するビデオカメラの小型化に有効である。具体的には、前述したように撮像素子の画素ピッチによっても変わるが、一般的には、ＭＴＦの値がビデオカメラの最高解像周波数の３０％を下限としてそれ以上のＭＴＦ値に対応するＦ値になったときにＮＤフィルタを挿入することが好ましい。次に、図１１を用いて、本実施例における光量調節ユニットの制御シーケンスについて説明する。図１１のフローチャートは、ＣＰＵ３７がコンピュータプログラムにしたがって実行する被写体の明るさ変化に応じた光量フィードバック制御のシーケンスを示す。図１１において、「Ｙ」はＹｅｓ、「Ｎ」はＮｏを表す。また、「Ｓ」はステップを示す。
【００８１】
まず、ステップ９０２において、ＣＰＵ３７は、図３に示したＡＥゲート４０からのＹ信号出力の平均値（測光値）に基づいて、現在の被写体の明るさに対して最適な露出状態か否かを判断する。
【００８２】
次に、ステップ９０３では、ＣＰＵ３７は、ＮＤフィルタ９ｆが退避位置（図６に示すポジションＡ０２〜Ｄ０２での位置）にあるか否かを判断する。ＮＤフィルタ９ｆが退避位置にある場合は、絞り羽根９ａの駆動のみで露出を制御するため、ステップ９０４において露出オーバーかアンダーかを判断する。露出オーバーの場合は、ステップ９０５で絞り羽根９ａをクローズ方向へ移動させるよう絞りモータ９ｂを制御した後、再度ステップ９０２で最適露出か否かを判断する。ステップ９０４において露出アンダーの場合は、ステップ９０６で絞り羽根９ａをオープン方向に移動させるよう絞りモータ９ｂを制御した後、ステップ９０２で最適露出か否かを判断する。
【００８３】
ステップ９０３において、ＮＤフィルタ９ｆが退避位置にない場合は、ステップ９０７において、ＮＤフィルタ９ｆが全覆い位置（図６に示すポジションＧ０２〜Ｉ０２での位置）にあるか否かを判断する。全覆い位置にある場合も、絞りの開閉動作によって露出制御を行うため、ステップ９０８で露出オーバーかアンダーかを判断する。露出オーバーの場合はステップ９０９において絞り羽根９ａをクローズ方向に、露出アンダーの場合はステップ９１０において絞り羽根９ａをオープン方向に移動させるよう絞りモータ９ｂを制御する。その後、再びステップ９０２において、最適露出か否かを判断する。
【００８４】
ステップ９０７において、ＮＤフィルタ９ｆが全覆い位置にない場合は、ステップ９１１において露出オーバーかアンダーかを判断する。露出オーバーの場合は、ステップ９１２において、ＮＤフィルタ９ｆを覆い方向（挿入方向）に移動させるようＮＤモータ９ｃを制御する。このとき、Ｆ４．０の絞り開口内でＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４を常に停止させない制御を行うため、ステップ９１３でＮＤフィルタ９ａの先端９ｆ４がＦ４．０の絞り開口に掛かる直前の状態（挿入方向での半掛かり直前状態）か否かを判断する。この状態は、図６に示すポジションＥ０２に相当する。挿入方向の半掛かり直前状態であれば、ステップ９１４において、高速で図６に示すポジションＦ０２までＮＤフィルタ９ｆを常に停止させずに移動させるようＮＤモータ９ｃを制御する。
【００８５】
一方、ステップ９１１において露出アンダーである場合には、ステップ９１５においてＮＤフィルタ９ｆを退避方向に移動させるようＮＤモータ９ｃを制御する。このとき、Ｆ４．０の絞り開口内でＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４を常に停止させないように制御を行うため、ステップ９１６でＮＤフィルタ９ａの先端９ｆ４がＦ４．０の絞り開口に掛かる直前の状態（退避方向での半掛かり直前状態）か否かを判断する。この状態は、図６に示すポジションＦ０２に相当する。退避方向での半掛かり直前状態であれば、ステップ９１７において、高速で図６に示すポジションＥ０２までＮＤフィルタ９ｆを常に停止させずに移動させるようＮＤモータ９ｃを制御する。
【実施例２】
【００８６】
実施例１に示したビデオカメラにおいて、被写体の明るさが変化した場合の光量調節ユニットの制御方法について、実施例２として説明する。
【００８７】
前述したように、光量調節ユニット９を用いて被写体の明るさに対応した露出制御を行う場合、光量調節ユニット９を透過する光量を、絞り開口の面積を変えることと、ＮＤフィルタ９ｆの挿入状態を変えることとの組み合わせで制御する。このとき、例えば図５及び図６において、被写体がＦ４．０の絞り開口を設定したときに適正露出となる明るさである場合に以下のような問題が生じるおそれがある。すなわち、被写体の明るさがＦ４．０に対応する明るさから僅かに暗くなったり僅かに明るくなったりすることを繰り返すと、ＮＤフィルタ９ｆの高速での挿入と退避とが繰り返され、いわゆるハンチング現象が発生する。
【００８８】
そこで、本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆを挿入するときの被写体の明るさ（測光値）と、退避させるときの被写体の明るさ（測光値）とを異ならせる。これにより、上述したようなハンチング現象の発生を回避することができる。
【００８９】
ただし、単純に絞り開口の大きさをＦ４．０に固定した状態で、ＮＤフィルタ９ｆの挿入時における被写体の明るさと、退避時における被写体の明るさとを異ならせただけでは、被写体の明るさに対する最適な露出が得られない。
【００９０】
そこで、本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆを挿入するときの絞り開口の大きさと、退避させるときの絞り開口の大きさとを異ならせることによって、被写体の明るさに対する最適露出を得るようにしている。以下、その制御方法について、図１２及び図１３を用いて説明する。
【００９１】
図１２及び図１３には、被写体の明るさが変化した場合の絞り開口の大きさの変化と、ＮＤフィルタ９ｆの挿入、退避状態との関係を示す。図１２における実線矢印は、被写体が暗い側から明るい側へ変化したときの絞り羽根９ａとＮＤフィルタ９ｆの制御方法を示している。また、破線の矢印は、被写体が明るい側から暗い側へ変化した場合の絞り羽根９ａとＮＤフィルタ９ｆの制御方法を示している。
【００９２】
被写体が暗い側から明るい側に変化した場合、Ｆ５．６までは最初に絞り開口を小さくすることで適正露出の制御を行う（図１３中のポジションＡ０３〜Ｅ０３）。その後は、Ｆ５．６に対応する絞り開口内でＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４が常に停止しないように、すなわち半掛かり状態とならないように、高速でＮＤフィルタ９ｆを挿入する（ポジションＦ０３）。さらに、その後は、ＮＤフィルタ９ｆを濃度が濃くなる方向に移動させて最適露出制御を行う。
【００９３】
Ｆ５．６の絞り開口の全体が最高濃度部９ｆ１とグラデーション濃度部９ｆ２とによって覆われる全覆い位置にＮＤフィルタ９ｆが移動した後（ポジションＧ０３）は、再び絞り開口を小さくして露出制御を行う（ポジションＨ０３）。
【００９４】
逆に、被写体が明るい側から暗い側に変化した場合は、ポジションＨ０３の状態から、ＮＤフィルタ９ｆの透明部９ｆ３がＦ５．６の絞り開口を覆うポジションＪ０３までは、先に説明したポジションＦ０３からポジションＨ０３までとは逆の動作を行う。その後、さらに被写体が暗くなった場合には、ＮＤフィルタ９ｆを退避方向に移動させずに、まず絞り開口を大きくすることで最適露出を確保する。そして、Ｆ４．０まで絞り開口を大きくしても（ポジションＫ０３）、まだ最適露出が得られない場合には、ＮＤフィルタ９ｆを退避させる（ポジションＬ０３）。このときも、Ｆ４．０の絞り開口内でＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４が常に停止しないように、高速でＮＤフィルタ９ｆを退避させる。
【００９５】
このように本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆの挿入時における被写体の明るさ（第１の測光値）と退避時における被写体の明るさ（第２の測光値）とを異ならせる。しかも、ＮＤフィルタ９ｆの透明部９ｆ３により絞り開口の全体が覆われた状態（透明部挿入状態）で被写体の明るさが第１の測光値と第２の測光値との間で変化した場合は、絞り開口の大きさを変更する。これにより、ＮＤフィルタ９ｆの挿入と退避とが繰り返されるハンチング現象を回避することができる。
【００９６】
なお、本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆを挿入するときの絞り開口をＦ５．６とし、退避させるときの絞り開口をＦ４．０とした場合について説明したが、これらを異ならせればそのＦ値は任意に選択することができる。
【実施例３】
【００９７】
実施例２で説明したＮＤフィルタ９ｆのハンチング現象を回避するために、実施例２以外の方法を採用することもできる。
【００９８】
具体的には、透明部挿入状態で被写体の明るさが第１の測光値と第２の測光値との間で変化した場合に、撮像素子１５の電子シャッタ制御におけるシャッタスピードを変更することで、ハンチング現象を回避しつつ適正露出を得てもよい。
【００９９】
例えば、ＮＤフィルタ９ｆを挿入するときの被写体の明るさ（第１の測光値）と絞り開口（Ｆ５．６）に応じた電子シャッタスピードを１／２５０秒と設定する。また、ＮＤフィルタ９ｆを退避させるときの被写体の明るさ（第２の測光値）と絞り開口（Ｆ４．０）に応じた電子シャッタスピードを１／１２５秒とする。そして、透明部挿入状態において測光値が第１の測光値と第２の測光値との間で変化した場合は、ＮＤフィルタ９ｆを退避させずに電子シャッタスピードを１／２５０秒と１／１２５秒との間で変更する。これにより、ハンチング現象を回避しつつ適正露出を得ることができる。
【０１００】
また、実施例２による絞り開口の変更によるハンチング現象の回避方法と本実施例による電子シャッタスピードの変更による方法とを組み合わせて用いてもよい。
【実施例４】
【０１０１】
以下、本発明の実施例４としての光量調節ユニット９（光量調節装置）の制御方法について、図１４を用いて説明する。図１４は、本実施例における光量調節ユニット９（光量調節装置）の透過光量（Ｔナンバー）とレンズ鏡筒部のＭＴＦとの関係を表している。本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆを挿入及び退避させる絞り開口を、Ｆ５．６に対応する絞り開口としている。図１４は、本実施例において、光量調節ユニット９の透過光量を減少させていくように絞り開口とＮＤフィルタ９ｆの挿入状態を制御した様子をポジションＡ〜Ｉの順番に示している。ポジションＡは開放状態であり、ポジションＡからＦ５．６に対応するポジションＥまでは絞り開口の面積を小さくすることで光量を低下させる。この間のＭＴＦは、ポジションＡから一旦増加した後、減少する。この間で最もＭＴＦが低下するポジションＥでのＭＴＦ値は４０％であり、画質劣化は認識されず、通常使用では問題はない。
【０１０２】
ここで、ポジションＥでは、絞り羽根９ａの駆動を止め、次にＮＤフィルタ９ｆの透明部９ｆ３を光量制御とは関係なく短時間で挿入する。これにより、実施例１でも説明したように、従来ＮＤフィルタの厚み段差（光路長差）に起因するＭＴＦの劣化が問題となっていたポジション間において、ＭＴＦの劣化を回避できる。また、該ポジション間でフラットなＭＴＦ値を確保することができる。
【０１０３】
ポジションＦでは、ポジションＥからＮＤフィルタ９ｆの挿入が進み、グラデーション濃度部９ｆ２がＦ５．６の絞り開口の中間位置まで挿入されている。この状態では、透明部９ｆ３が該中間位置よりも先の領域をすべて覆っている。このため、ＮＤフィルタ９ｆの厚み段差によるＭＴＦの劣化を回避できる。
【０１０４】
さらにＮＤフィルタ９ｆの挿入が進んだポジションＧからＨでも、グラデーション濃度部９ｆ２や最高濃度部９ｆ１での濃度段差によるＭＴＦの劣化が生じないので、画質劣化のない状態でＮＤフィルタ９ｆによる光量制御を行うことができる。
【０１０５】
このように、開放状態であるポジションＡから最高濃度部９ｆ１によってＦ５．６の絞り開口の全体が覆われるポジションＨまで、問題となるＭＴＦの劣化（４０％若しくは３０％を下回るような劣化）を生じさせることなく光量制御を行うことができる。
【実施例５】
【０１０６】
図１５には、本発明の実施例５である光量調整ユニットの概略構成を示す。なお、本実施例における光量調節ユニットのうち絞り機構の構成は実施例１と同じであるが、ＮＤフィルタの形状が実施例１とは異なる。
【０１０７】
また、図１６には、本実施例の光量調節ユニットの各動作ポジションでの状態を示す。動作ポジションＡ０２〜Ｉ０２での状態は基本的には実施例１と同様である。但し、実施例１とのＮＤフィルタの形状の違いによって、ポジションＡ０２及びＢ０２においてＮＤフィルタの先端領域により覆われる絞り開口の部分が実施例１と異なる。光量調節ユニットの制御方法については、実施例１と同じである。
【０１０８】
図１５及び図１６において、９ｆ′は透明部付きグラデーションＮＤフィルタである。ＮＤフィルタ９ｆ′は、実施例１と同様に、光路への挿入方向での先端側から順に、透明部９ｆ３、グラデーション濃度部９ｆ２及び最高濃度部９ｆ１を有する。本実施例でも、透明部９ｆ３が請求項にいう第１の領域に、グラデーション濃度部９ｆ２及び最高濃度部９ｆ１が第１の領域より透過率の低い第２の領域に相当する。
【０１０９】
図１５において、Ｄは開放絞り開口（固定絞り開口）である。Ｓ１は開放絞り時に２枚の絞り羽根によって形成される開口形状を示す。
【０１１０】
この絞り羽根によって形成される開口は、絞り開口の中心（光軸）に対して上下左右に対称な形状を有し、Ｓ１１，Ｓ１２で示す直線部分とＳ１３で示す円弧部分とで構成されている。直線部分Ｓ１１，Ｓ１２は、２枚の絞り羽根を絞り込んだときに、図１６に示すように多角形状（菱形形状）の開口を形成するために設けられており、絞り開口の中心を通る垂直面Ｖに対して互いに等しい角度傾斜している。また、直線部分Ｓ１１，Ｓ１２は、絞り開口の中心を通る水平面Ｈに対しても互いに等しい角度傾斜している。
【０１１１】
一方、ＮＤフィルタ９ｆ′の透明部９ｆ３のうち光路への挿入方向（第１の方向）での先端は、実施例１〜４とは異なり、該ＮＤフィルタ９ｆ′の光入射出面に平行で挿入方向に直交する方向（第２の方向）に延びる直線形状とは異なる形状に形成されている。具体的には、第２の方向における中心側部分が、両端側部分よりも該挿入方向に突出した、いわゆる山形状を有する。また、第２の方向は、図１及び図３に示した撮像素子１５の走査線の方向に平行な方向ということもできる。
【０１１２】
Ｎ１１，Ｎ１２は、該先端を形成する直線部分であり、絞り開口の中心を通る垂直面Ｖ対して互いに等しい角度傾斜している。また、絞り開口の中心を通る水平面Ｈに対しても互いに等しい角度傾斜している。直線部分Ｎ１１，Ｎ１２が上記垂直面上で交わる頂点部分は、該先端のうち最も挿入方向に突出している。図１５に示すように、ＮＤフィルタ９ｆ′の先端のうち該頂点部分を含む中心側部分は開放絞り開口Ｄに対向する領域（光路）内に位置し、両端側部分が開放絞り開口Ｄに対して退避する。なお、該頂点部分を小さな曲率半径の曲線で構成し、両直線部分Ｎ１，Ｎ２の交点に角ができないようにしてもよい。
【０１１３】
また、直線部分Ｎ１１，Ｎ１２は、絞り羽根の直線部分Ｓ１１，Ｓ１２とで菱形形状を形成する。つまり、直線部分Ｓ１１，Ｓ１２がなす角度と直線部分Ｎ１１，Ｎ１２がなす角度とが同一に設定されている。言い換えれば、ＮＤフィルタ９ｆ′の先端の直線部分Ｎ１１，Ｎ１２が第２の方向（水平面Ｈ）に対してなす角度は、絞り羽根の直線部分Ｓ１１，Ｓ１２が第２の方向に対してなす角度と同一である。このことは、図１６のポジションＦ０２に示すように、水平面Ｈに対して傾斜した開口縁を有する菱形の絞り開口が形成される場合に、ＮＤフィルタ９ｆ′の先端は、この開口縁の傾斜角度と同一の傾斜角度を有する形状に形成されていることに相当する。
【０１１４】
ここにいう「同一」とは、差が０°から１０°の範囲をいう。本実施例では、直線部分Ｓ１１，Ｓ１２がなす角度と直線部分Ｎ１１，Ｎ１２がなす角度とを共に１２０°に設定している。
【０１１５】
ここで、撮影画面内に高輝度の点光源状の被写体が存在する場合、絞り羽根における直線部分Ｓ１１，Ｓ１２の傾斜角度方向での回折による光芒と、ＮＤフィルタ９ｆ′の直線部分Ｎ１１，Ｎ１２の傾斜角度方向での光芒とが発生する。しかし、本実施例においては、両光芒の発生方向が同一で、かつ水平方向以外の方向となる。
【０１１６】
したがって、実施例１から４に示したようなＮＤフィルタ９ｆの先端が水平直線形状を有する場合に発生し易い上下方向への光芒を防ぐことができる。本実施例でも、光芒は発生するが、その方向は絞り羽根の直線部分の傾斜方向に沿った方向であり、撮影画像中での光芒の発生状態として自然に見える。
【０１１７】
すなわち、本実施例によれば、ＣＭＯＳセンサ等のスミアレスの撮像素子を使用しているにもかかわらず、上下方向に光芒が発生して、スミア画像のような不自然な画像が撮影されてしまうことを回避することができる。
【０１１８】
なお、本実施例では、ＮＤフィルタの先端形状を２本の直線を組み合わせて山形状に形成した場合ついて説明したが、該先端形状を円弧形状としたり、直線と円弧との組み合わせた形状としたりしてもよい。
【０１１９】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【０１２０】
例えば、上記各実施例ではレンズ一体型ビデオカメラについて説明したが、本発明は、レンズ一体型デジタルスチルカメラや交換レンズ等の他の光学機器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施例１であるビデオカメラのレンズ鏡筒部の構成を示す分解斜視図。
【図２】実施例１のレンズ鏡筒部の構成を示す断面図。
【図３】実施例１のビデオカメラの電気的構成を示すブロック図。
【図４】実施例１の光量調節ユニットの分解斜視図。
【図５】実施例１の光量調節ユニットによる光量調節とＭＴＦとの関係を示すグラフ。
【図６】実施例１の光量調節ユニットの各動作ポジションでの状態を示す正面図。
【図７】実施例１の光量調節ユニットにおけるＮＤフィルタの位置検出方法を示す正面図。
【図８】実施例１のＮＤフィルタの位置と磁気センサ出力との関係を示すグラフ。
【図９】従来の光量調節ユニットによる光量調節とＭＴＦとの関係を示すグラフ。
【図１０】従来の光量調節ユニットの各動作ポジションでの状態を示す正面図。
【図１１】実施例１のビデオカメラにおける光量調節ユニットの制御シーケンスを示すフローチャート。
【図１２】本発明の実施例２であるビデオカメラにおける光量調節ユニットの制御方法を示す動作チャート。
【図１３】図１２の各動作ポジションでの光量調節ユニットの状態を示す正面図。
【図１４】本発明の実施例４の光量調節ユニットによる光量調節とＭＴＦとの関係を示すグラフ。
【図１５】本発明の実施例５の光量調節ユニットの概略構成を示す正面図。
【図１６】実施例５の光量調節ユニットの各動作ポジションでの状態を示す正面図。
【符号の説明】
【０１２２】
１ａ 前玉鏡筒
１ｂ 固定鏡筒
２ 第２移動枠
３ シフトユニット
４ 第４移動枠
５ 後部鏡筒
６，７ ガイドバー
９ 光量調節ユニット
９ｂ 絞りモータ
９ａ，９ａ１，９ａ１ 絞り羽根
９ｃ ＮＤモータ
９ｅ ＮＤ保持板
９ｆ，９ｆ′ ＮＤフィルタ
９ｆ１ 最高濃度部
９ｆ２ グラデーション濃度部
９ｆ３ 透明部
１０ ズームモータ
１１ ズームリセットスイッチ
１２ ＭＲセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り機構とＮＤフィルタを備えたビデオカメラやデジタルカメラの光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学機器に搭載される光量調節装置は、複数の絞り羽根を用いて絞り開口の面積を変化させることによって、撮像素子に到達する光量を調節し、適正な露光量を得る。
【０００３】
また、光量調節装置では、いわゆる小絞り回折による光学性能の劣化を防止するため、絞り開口の面積がある小絞り開口以下とならないようにするとともに、小絞り開口を覆うＮＤフィルタを用いて高輝度被写体を撮影する場合の光量を適正に設定している。
【特許文献１】特開２００２−５５３７４号公報（段落００１９〜００２０等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＮＤフィルタを備えた光量調節装置では、ＮＤフィルタが小絞り開口の一部のみを覆う状態、いわゆる半掛かり状態となるようにＮＤフィルタの位置が制御される場合がある。
【０００５】
このような半掛かり状態では、ＮＤフィルタの先端部と小絞り開口の縁部とによって囲まれた、該小絞り開口より小さな開口（素通し開口）が形成されるため、この小さな開口によって小絞り回折が生じるおそれがある。したがって、ＮＤフィルタを設けても、小絞り回折による画質劣化を十分に回避することができない。
【０００６】
また、ＮＤフィルタは、透明なプラスチック基板上に透過率を低下させるための膜が蒸着されることで製作されるが、半掛かり状態では透過波面に該基板の厚み分の段差（光路長差）が発生し、これによる画質劣化が発生する。
【０００７】
さらに、光学機器の小型化のために、開放絞り開口が設定されている状態においても、ＮＤフィルタの水平直線状の先端部が該開放絞り開口内に入り込む位置に保持される場合がある。この場合、開放絞りからある程度絞り込むまでは、ＮＤフィルタの先端部が絞り開口内に存在する。
【０００８】
ところで、従来のＣＣＤセンサを撮像素子として用いる場合に、例えば撮影画面内に高輝度の点光源状の被写体が存在すると、上下方向のスミアと、絞り羽根における絞り開口を形成する直線部分の傾斜角度方向への回折による光芒とが発生する。このようなスミアや光芒は、ＣＭＯＳセンサ等のスミアレスなセンサを撮像素子として用いることで発生を抑えることができる。
【０００９】
しかしながら、前述したように、ＮＤフィルタの水平直線状の先端部が絞り開口内に入り込んでいると、スミアレスな撮像素子を用いた場合でさえも、該先端部での回折の影響によって上下方向に光芒が発生し、画質が劣化してしまう。
【００１０】
本発明は、ＮＤフィルタによる画質劣化を確実に回避できるようにした光学機器を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面としての光学機器は、開口の大きさが変更可能な絞りと、該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタと、該ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータを制御する制御手段とを有する。そして、ＮＤフィルタは、上記絞りを絞った状態での開口の全体を覆うことが可能な大きさを有する領域を備え、制御手段は、該領域が上記絞った状態での開口に対して退避する第１の位置と、該領域が上記絞った状態での開口の全体を覆う第２の位置との間で、ＮＤフィルタが常に停止することなく移動するようアクチュエータを制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の側面としての光学機器は、開口の大きさを変更可能な絞りと、 該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタと、該ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータを制御する制御手段とを有する。ここで、ＮＤフィルタは、透過率が７５％以上の第１の領域と該第１の領域よりも透過率が低い第２の領域とを有し、該第１の領域は絞りを絞った状態での開口の全体を覆うことが可能な大きさを有する。そして、制御手段は、絞りの開口が第１の開口である状態で、第１の領域が第１の開口に対して退避する第１の位置と、第１の領域が第１の開口の全体を覆う第２の位置との間でＮＤフィルタを停止することなく移動させるようアクチュエータを制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の他の側面としての光量調節装置は、開口の大きさを変更可能な絞りと、該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタとを有する。そして、絞りの開口の全体を覆うためのＮＤフィルタの移動方向を第１の方向とし、ＮＤフィルタの光入射出面に平行で第１の方向に直交する方向を第２の方向とするとき、ＮＤフィルタの第１の方向での先端は、第２の方向に延びる直線形状とは異なる形状に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明の他の側面としての光量調節装置は、開口の大きさを変更可能な絞りと、該開口に対して移動可能なＮＤフィルタとを有する。そして、絞りの開口の全体を覆うためのＮＤフィルタの移動方向を第１の方向とし、開口を通過した光により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子の走査線方向に平行な方向を第２の方向とするとき、ＮＤフィルタの第１の方向での先端は、第２の方向に延びる直線形状とは異なる形状に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
なお、上記光量調節装置を備えた光学機器も、本発明の他の側面を構成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＮＤフィルタが第１の開口の一部のみを覆う状態（半掛かり状態）が生じないようにＮＤフィルタを動作させることができる。したがって、半掛かり状態に伴う画質劣化を確実に回避することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、第２の領域を開口に対して挿入及び退避させる際に、第１の領域によって第１の開口を覆っておくことができ、ＮＤフィルタの厚み分の光路長差による画質劣化を回避することができる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、ＮＤフィルタの先端が第２の方向（例えば、撮像素子の走査線の方向）に延びる直線形状とは異なる形状に形成されているので、ＮＤフィルタが単純な水平直線状の先端形状を有する場合等に発生し易い上下方向での光芒の発生を抑えることができる。したがって、光量調節装置、ひいては光学機器の小型化を図りつつ、不自然な光芒の発生による画質劣化を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１及び図２には、本発明の実施例１であるビデオカメラ（光学機器）のレンズ鏡筒部の構成を示している。
【００２１】
該レンズ鏡筒部内には、被写体側から順に、凸凹凸凸の４つのレンズユニットにより構成された撮影光学系としての変倍光学系が内蔵されている。なお、以下の説明において、被写体側を前側、撮像素子側を後側という場合がある。
【００２２】
これらの図において、被写体側（図の左側）から順に、Ｌ１は固定の第１レンズユニット、Ｌ２は光軸方向に移動して変倍を行う第２レンズユニットである。Ｌ３は光軸直交方向に移動して像触れ補正を行う第３レンズユニット、Ｌ４は光軸方向に移動してフォーカシングを行う第４レンズユニットである。
【００２３】
１ａは第１レンズユニットＬ１を保持する前玉鏡筒、１ｂは前玉鏡筒１ａが固定される固定鏡筒である。
【００２４】
２は第２レンズユニットＬ２を保持する第２移動枠、３は第３レンズユニットＬ３を光軸直交方向に移動可能に保持するシフトユニットである。
【００２５】
４は第４レンズユニットＬ４を保持する第４移動枠、５はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサの絞り開口を通過した光により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子１５（図２参照）が取り付けられる後部鏡筒である。
【００２６】
固定鏡筒１ｂと後部鏡筒５との間には、２本のガイドバー６，７が固定されている。第２移動枠２に設けられたスリーブ部２ｄは、ガイドバー６に移動可能に係合して光軸方向にガイドされる。また、第２移動枠２に設けられたＵ溝部２ｅは、ガイドバー７に移動可 能に係合し、第２移動枠２のガイドバー６を中心とした回転を阻止している。
【００２７】
また、第４移動枠４に設けられたスリーブ部４ｄは、ガイドバー７に移動可能に係合して光軸方向にガイドされる。また、第４移動枠４に設けられたＵ溝部４ｅは、ガイドバー６に移動可能に係合し、第４移動枠４のガイドバー７を中心とした回転を阻止している。
【００２８】
シフトユニット３は後部鏡筒５に対して位置決めされた上で、後部鏡筒５と固定鏡筒１ｂとの間に挟み込まれて保持されている。
【００２９】
９は撮影光学系に入射して絞り開口を通過した光により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子Ｃに到達する光量を調節する光量調節ユニット（光量調節装置）である。絞り開口の大きさを変更可能な光量調節ユニット９は、図２に示す２枚の絞り羽根９ａを、ステッピングモータにより構成される絞りモータ９ｂの駆動力によって光軸直交方向に移動させることで、絞り開口径を変化させる。また、光量調節ユニット９には、ＮＤフィルタが絞り羽根９ａとは独立して光路に対して進退できるように設けられている。このＮＤフィルタについては後述する。光量調節ユニット９は、不図示のビスによって前方からシフトユニット３に固定される。
【００３０】
固定鏡筒１ｂは後部鏡筒５に位置決めされ、かつ前述したようにシフトユニット３を後部鏡筒５との間に挟み込み、３本のビス（図示せず）によってシフトユニット３とともに後部鏡筒５に後方からビス止めされる。前玉鏡筒１ａ、固定鏡筒１ｂ及び後部鏡筒５によって鏡筒本体が構成される。
【００３１】
４ａ，４ｂ，４ｃは第４レンズユニットＬ４（第４移動枠４）を光軸方向に移動させるフォーカス駆動ユニットであり、コイル４ａ、ドライブマグネット４ｂ及び磁束を閉じるためのヨーク４ｃとにより構成されている。
【００３２】
コイル４ａに電流を流すと、マグネット４ｂとコイル４ａ間に磁力線の相互反発によるローレンツ力が発生し、第４移動枠４とともに第４レンズユニットＬ４が光軸方向に駆動される。また、第４移動枠４は、光軸方向に多極着磁された不図示のセンサマグネットを保持している。
【００３３】
そして、センサマグネットの移動による磁力線の変化を読み取るＭＲセンサ１２が後部鏡筒５に固定されている。これにより、第４移動枠４（第４レンズユニットＬ４）の位置が検出される。
【００３４】
１０は第２レンズユニットＬ２を光軸方向に移動させるズームモータであり、ステッピングモータにより構成されている。ズームモータ１０の出力軸の前端部は、横長Ｕ字形状の保持板１０ａの前側に形成された軸受け部によって回転自在に保持されている。また、該出力軸の後端部近辺は、保持板１０ａの後側に形成された軸受け部により回転自在に保持されている。ズームモータ１０の出力軸にはリードスクリューが形成されており、このリードスクリューには、第２移動枠２に取り付けられたラック２ａが噛み合っている。
このため、ズームモータ１０が回転すると、リードスクリューとラック２ａとの噛合い作用によって第２移動枠２が光軸方向に駆動される。また、ねじりコイルバネ２ｂは、第２移動枠２とガイドバー６，７、第２移動枠２とラック２ａ、及びラック２ａとリードスクリューをそれぞれ片寄せして、これらの間のがたつきを防止している。
【００３５】
１１はフォトインタラプタからなるズームリセットスイッチである。ズームリセットスイッチ１１は、第２移動枠２に形成された遮光部２ｃの移動を光学的に検出して電気信号を出力する。これにより、後述する制御回路（コントローラ）としてのＣＰＵは、第２移動枠２（第２レンズユニットＬ２）が基準位置に位置しているか否かを判別することができる。ズームリセットスイッチ１１は、基板を介してビスにより前玉鏡筒１に固定されている。
【００３６】
図３には、本実施例のビデオカメラにおける電気的構成を示している。この図において、図１及び図２にて説明したレンズ鏡筒部の構成要素については、これらの図中の符号と同符号を付して説明に代える。
【００３７】
３７は本ビデオカメラの制御を司るＣＰＵである。３８はカメラ信号処理回路であり、撮像素子１５の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号は、ＡＥゲート３９及びＡＦゲート４０に送られる。ＡＥゲート３９及びＡＦゲート４０ではそれぞれ、露出決定及びピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲が全画面領域から設定される。各ゲートの大きさは可変であってもよいし、各ゲートが複数設けられてもよい。
【００３８】
４１はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号を生成するＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に基づいて、コントラストＡＦのためのＡＦ評価値信号を生成する。４２は撮影者によって操作されるズームスイッチ、４３はズームトラッキングメモリである。ズームトラッキングメモリ４３は、変倍に際して被写体距離と第２レンズユニットＬ２の位置に応じてセットすべき第４レンズユニットＬ４の位置情報を記憶している。なお、ズームトラッキングメモリとしてＣＰＵ３７内のメモリを使用してもよい。
【００３９】
例えば、撮影者によりズームスイッチ４２が操作されると、ＣＰＵ３７は、ズームモータ１０を駆動する。これとともに、第２レンズユニットＬ２の位置と被写体距離とに応じてズームトラッキングメモリ４３から読み出した位置に対して第４レンズユニットＬ４の位置が一致するようにフォーカス駆動ユニット（コイル４ａ）の通電を制御する。
【００４０】
また、ＡＦ動作では、ＣＰＵ３７は、ＡＦ信号処理回路４１からのＡＦ評価値信号がピーク（最大）となるようにフォーカス駆動ユニットの通電を制御する。
【００４１】
さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ３７は、ＡＥゲート４０を通過したＹ信号の出力の平均値に基づいてアクチュエータである絞りモータ９ｂを制御する。これにより、絞り開口径をコントロールする。３６は光量調節ユニット９に設けられた絞りエンコーダであり、絞り羽根の位置、すなわち絞り開口径を検出する。
【００４２】
次に、図４を用いて光量調節ユニット９について詳しく説明する。絞り開口の大きさを変更可能な光量調節ユニット９は、固定絞り開口９ｇが形成された絞り地板９ｈと、２枚の絞り羽根９ａ１，９ａ２と、絞りモータ９ｂの出力軸及び絞り羽根９ａ１，９ａ２に連結された駆動レバー９ａ３とを有する。絞りモータ９ｂの作動により、２枚の絞り羽根９ａ１，９ａ２が互いに反対方向に駆動され、両絞り羽根９ａ１，９ａ２によって形成される絞り開口の大きさ（径）が変化する。このような光量調節ユニット９は、いわゆるギロチン型の絞りとも称される。
【００４３】
また、光量調節ユニット９は、透明部付きグラデーションＮＤフィルタ９ｆを備えている。ＮＤフィルタ９ｆは、ＮＤ保持板９ｅに取り付けられている。９ｃはＮＤフィルタ９ｆ（ＮＤ保持板９ｅ）を絞り羽根９ａとは独立に光路に対して進退駆動するためのアクチュエータであるＮＤモータである。ＮＤモータ９ｃの出力軸には、ＮＤ駆動アーム９ｄが連結されており、さらにＮＤ駆動アーム９ｄは、ＮＤ保持板９ｅに連結されている。このため、アクチュエータであるＮＤモータ９ｃの作動によってＮＤフィルタ９ｆが絞り開口面と平行に駆動される。
【００４４】
透明部付きグラデーションＮＤフィルタ９ｆは、光路への挿入方向での先端側から順に、透明部９ｆ３、グラデーション濃度部９ｆ２及び最高濃度部９ｆ１を有する。本実施例では、透明部９ｆ３が請求項にいう第１の領域に、グラデーション濃度部９ｆ２及び最高濃度部９ｆ１が第１の領域より透過率の低い第２の領域に相当する。
【００４５】
このＮＤフィルタ９ｆは、無色透明なプラスチック基板のうち先端部分を除いてグラデーション濃度部９ｆ２と最高濃度部９ｆ１を蒸着膜によって形成したものである。蒸着膜が形成されていない先端部分が透明部９ｆ３となる。なお、ここにいう「無色透明」とは、完全な無色透明だけでなく、透明部９ｆ３が光路に対して進退した場合に撮影画像に色変化や輝度変化が生じていないと見なせる程度の状態を含む意味である。具体的には、透過率が１００〜７５％、望ましくは１００〜８７．５％の範囲内で設定するとよい。言い換えると、「透明部９ｆ３が請求項にいう第１の領域に相当する」と前述したが、透明部９ｆ３の領域とグラデーション濃度部９ｆ２の一部の領域を含めて透過率が７５％以上となっていれば、その領域が第１の領域に相当する。
【００４６】
透明部９ｆ３は、後述するように、Ｆ４．０に対応する絞り開口の全体を覆うことができる大きさに設定されている。
【００４７】
また、最高濃度部９ｆ１は、例えばＮＤ１．０の濃度に設定されている。透明部９ｆ３と最高濃度部９ｆ１との間に、最高濃度部９ｆ１に向かって濃度が徐々に濃くなる（透過率が低くなる）グラデーション濃度部９ｆ２を設けることで、絞り開口内で濃度段差が生じ、ＭＴＦが劣化することを防止できる。グラデーション濃度部９ｆ２における隣接する濃度領域間の濃度差は、輝度の急激な変化を防止するため、ＮＤ０．３以下に設定されている。
【００４８】
透明部９ｆ３の表面とグラデーション濃度部９ｆ２の最低濃度の蒸着膜表面間の厚み段差、グラデーション濃度部９ｆ２及び最高濃度部９ｆ１における各濃度の蒸着膜表面間の厚み段差は、撮像素子１５が感度を有する最低波長の１／３以下とするとよい。これにより、厚み段差によるＭＴＦの劣化を防止できる。
【００４９】
なお、プラスチック基板は、光を透過させるための穴のような段差部を有さない単純な平板形状を有する１枚の板として形成されている。
【００５０】
次に、光量調節ユニット９の制御方法について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、光量調節ユニット９の透過光量（Ｔナンバー）とレンズ鏡筒部のＭＴＦ（modulation transfer function：変調伝達関数）との関係を表している。
【００５１】
光量調節ユニット９を透過する光量は、２枚の絞り羽根９ａ１，９ａ２で形成される概ねひし形の形状を有する絞り開口の面積を変えることと、ＮＤフィルタ９ｆの挿入状態を変えることとの組み合わせで制御される。図６は、光量調節ユニット９の透過光量を減少させていくように絞り開口とＮＤフィルタ９ｆの挿入状態を制御した様子（光軸方向視の様子）をポジションＡ０２〜Ｉ０２の順番に示している。図６中のポジションＡ０２，Ｂ０２，…，Ｉ０２は、図５のグラフ上での同じ符号が付された状態に対応する。以下の説明において、２枚の絞り羽根９ａ１，９ａ２は、絞り羽根９ａとまとめて示す。
【００５２】
光量調節ユニット９の透過光量を減少させるには、まず絞り開口の面積を小さくする（図５中の領域ａ０２）。次に、ＮＤフィルタ９ｆを挿入していく（図５中の領域ｂ０２）。そして、ＮＤフィルタ９ｆを全挿入した（絞り開口の全体を覆った）後は、再び、絞り開口の面積を小さくしていく（図５中の領域ｃ０２）。
【００５３】
ポジションＡ０２は、絞り羽根９ａが開放絞り開口となる固定絞り開口９ｇよりも外側に退避した開放状態を示す。この開放状態では、ＮＤフィルタ９ｆの透明部９ｆ３の一部が開放絞り開口の一部に掛かっている。ただし、ＮＤフィルタ９ｆが完全に開放絞り開口の外側に退避するようにしてもよい。
【００５４】
次に、絞り羽根９ａをＦ２．０に対応するポジションＢ０２に向けて駆動する。これにより、光量は低下し、ＭＴＦの値は増加する。さらに、Ｆ２．８に対応するポジションＣ０２及びＦ４．０に対応するポジションＤ０２まで駆動する間に、光量は低下し、ＭＴＦは徐々に低下する。
【００５５】
その後、絞り開口がＦ４．０に対応する開口面積（第１の絞り開口）に固定された状態で、ＮＤフィルタ９ｆの挿入駆動が開始される。ポジションＥ０２は、ＮＤフィルタ９ｆの挿入方向先端９ｆ４がＦ４．０の絞り開口に掛かる直前の状態（第１の状態）を示している。
【００５６】
ポジションＦ０２は、ＮＤフィルタ９ｆの挿入完了後、透明部９ｆ３によってＦ４．０の絞り開口の全体が覆われた状態（第２の状態）を示している。ポジションＥ０２からポジションＦ０２まではＮＤフィルタ９ｆは常に停止しない。すなわち、ＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４がＦ４．０の絞り開口の内側に対応する位置で常に停止することはない。図５において、ポジションＥ０２からポジションＦ０２までを結んだ点線矢印は、ポジションＥ０２からポジションＦ０２までＮＤフィルタ９ｆが常に停止せずに移動するように制御されることを意味する。このポジションＥ０２からポジションＦ０２までのＮＤフィルタ９ｆの挿入動作は、光量調節とは関係なく行われる。したがって、光量はほとんど低下しない。また、後述するように、ＭＴＦもほとんど変化しない。
【００５７】
透明部９ｆ３の挿入方向長さは、透明部９ｆ３によって全体が覆われるＦ４．０の絞り開口の同方向の長さに対応した（等しい又はそれよりも若干長い）長さである。
【００５８】
必要以上に透明部９ｆ３が長いと、ＮＤフィルタ９ｆが大型化し、これを備えた光量調節ユニット９やビデオカメラの小型化を妨げるからである。
【００５９】
また、逆に９ｆ３の挿入方向長さは、前述のように挿入した場合に撮影画像に色変化や輝度変化が生じていないと見なせる程度の状態であれば、F４の絞り開口の同方向長さより短くてもよい。なお、ＮＤフィルタ９ｆ全体の挿入方向長さＬ９ｆは、開放絞り開口径φＤ９に対応する長さに設定されている。
【００６０】
ポジションＥ０２からポジションＦ０２まで、ＮＤフィルタ９ｆはなるべく高速、例えば、アクチュエータであるＮＤモータ９ｃによって駆動され得るＮＤフィルタ９ｆの最高速度で駆動されることが望ましい。ただし、ビデオカメラにおける絞り開口を通過した光により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子１５からの画像取り込み速度（１フィールド画像を取り込むのに要する時間：例えば、６０フィールド／秒）に比べて著しく遅くなければよい。すなわち、ＭＴＦの劣化が目立たない程度の速度であればよい。
【００６１】
即ち、ＮＤフィルタ９ｆのポジションＥ０２とポジションＦ０２との間での移動は、１／２秒以下の速度であることが好ましい。
【００６２】
更に好ましくは、ＮＤフィルタ９ｆのポジションＥ０２とポジションＦ０２（又はポジションＦ０２とポジションＥ０２との間での移動）との間での移動は、１５フィールド画像を取り込むのに要する時間である１／４秒以下の速度であることが好ましい。
【００６３】
このようにＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４がＦ４．０の絞り開口内に常に停止しないように制御した場合でも、Ｆ４．０の絞り開口の全体が透明部９ｆ３で覆われるため、カメラシステムとしては急激な輝度変化（輝度ショック）を生じない。カメラシステムとして急激な輝度変化として認識されないのであれば、透明部９ｆ３の透過率は１００％より低くてもよい。
【００６４】
さらに、カメラシステムとして急激な輝度変化として認識されないのであれば、Ｆ４．０の絞り開口全体を透明部９ｆ３だけで覆わずに、グラデーション濃度部９ｆ２の一部がＦ４．０の絞り開口内に掛かってもよい。この場合、透明部９ｆ３とグラデーション濃度部９ｆ２の一部が第１の領域に相当し、グラデーション濃度部９ｆ２の他の部分と最高濃度部９ｆ１とが第１の領域より透過率の低い第２の領域に相当する。
【００６５】
但し、カメラシステムとしてＭＴＦの劣化の抑制できる範囲内であれば、ＮＤフィルタ９ｆのポジションＥ０２とポジションＦ０２との間での移動が、一瞬停止する形態をってもよい。
【００６６】
その後、ＮＤフィルタ９ｆは、最高濃度部９ｆ１とグラデーション濃度部９ｆ２とによってＦ４．０の絞り開口の全体を覆う位置まで駆動される（ポジションＧ０２）。続いて、ＮＤフィルタ９ｆは停止した状態で、再度絞り開口の面積が小さくされることで透過光量が減少する（ポジションＨ０２，Ｉ０２）。ポジションＧ０２からポジションＩ０２にかけて、小絞り回折の影響によってＭＴＦが劣化する。
【００６７】
ここで、ＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４が絞り開口（Ｆ４．０）内で常に停止することなく移動するように制御するための具体的な方法について、図７及び図８を用いて説明する。
【００６８】
ＮＤモータ９ｃの内部には、図７に示すように、駆動用マグネット９ｃ１が配置され、そのマグネット９ｃ１は、ＮＤ駆動アーム９ｄと結合されている。ＮＤ保持板９ｅに取り付けられたＮＤフィルタ９ｆは、マグネット９ｃ１が回転することによって移動する。
【００６９】
マグネット９ｃ１の回転角を検出するために、該マグネット９ｃ１のＮ極とＳ極の着磁境界の近傍に磁気センサ９ｃ２が配置されている。磁気センサ９ｃ２としては、ホール素子等を用いることができる。
【００７０】
マグネット９ｃ１の回転角と磁気センサ９ｃ２の出力値はほぼリニアな関係となるため、図８に示すように、ＮＤフィルタ９ｆの位置と磁気センサ９ｃ２出力もリニアな関係となる。
【００７１】
絞り羽根９ａが形成するＦ４．０の絞り開口に対して、ＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４が掛かる直前であるポジションＥ０２での磁気センサ９ｃ２の出力をＭ％とする。また、Ｆ４．０の絞り開口をＮＤフィルタ９ｆの全体が透明部９ｆ３（又は透明部９ｆ３とグラデーション濃度部９ｆ２の一部）によって覆われるポジションＦ０２での磁気センサ９ｃ２の出力をＮ（＞Ｍ）％とする。この場合、Ｆ４．０の絞り開口内でＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４が常に停止することなくＮＤフィルタ９ｆを移動させる制御とは、磁気センサ９ｃ２の出力Ａが、Ｍ％＜Ａ＜Ｎ％となる領域は不使用領域とする制御である。実際にはＮＤフィルタ９ｆの取り付け誤差等によって磁気センサ９ｃ２の出力とＮＤフィルタ９ｆの位置との関係が変動するため、マージンαを考慮して、（Ｍ−α）％＜Ａ＜（Ｎ＋α）％の領域を不使用領域とすることがより好ましい。
【００７２】
図９には、従来の光量調節ユニットの透過光量とレンズ鏡筒部のＭＴＦとの関係を表している。また、図１０には、従来の光量調節ユニットの透過光量を減少させていくように絞り開口とＮＤフィルタの挿入状態を制御した様子をポジションＡ０２〜Ｌ０２の順番に示している。図１０中の動作ポジションＡ０２，Ｂ０２，…，Ｌ０２は、図９のグラフ上での同じ符号が付された状態に対応する。図１０に示すＮＤフィルタには、透明部は設けられておらず、先端からグラデーション濃度部及び最高濃度部が設けられている。
【００７３】
開放状態のポジションＡ０１からＦ２．０のポジションＢ０１に向けて絞り開口を小さくしていくることで、ＭＴＦの値は増加する。さらに、Ｆ２．８のポジションＣ０１及びＦ４．０のポジションＤ０１まで絞り開口を小さくしていくと、ＭＴＦは徐々に下がっていく（図９中の領域ａ０１）。
【００７４】
Ｆ４．０の絞り開口に対してＮＤフィルタの先端が掛かる直前のポジションＥ０１から該絞り開口に対してＮＤフィルタが挿入されていくことで、光量が減少する（図９中の領域ｂ０１）。ＮＤフィルタの先端がＦ４．０の絞り開口内に掛かっているポジションＦ０１〜Ｈ０１では、ＮＤフィルタの先端と絞り開口の縁部とに囲まれた小さな素通し開口での回折やＮＤフィルタの基板の厚みに相当する光路長差によって、ＭＴＦの劣化が生じる。
【００７５】
具体的には、ポジションＥ０１からＭＴＦの劣化が始まり、ＮＤフィルタの先端が絞り開口の中心（撮影光学系の光軸中心）を通過するポジションＧ０１においてＭＴＦの劣化が最大となる。そして、ＮＤフィルタがＦ４．０の絞り開口全体を覆うポジションＩ０１までＭＴＦが劣化した状態が継続する。次に、ポジションＪ０１でＦ４．０の絞り開口全体が最高濃度部で覆われた状態となった後、ポジションＫ０１，Ｌ０１（図９中の領域ｂ０１）で再び絞り開口を小さくしていく。この間、小絞り回折の影響によってＭＴＦが劣化する。
【００７６】
許容されるＭＴＦの劣化は、撮像素子の画素ピッチによって変わるが、仮に本ビデオカメラにおいて許容されるＭＴＦの値が４０％であるとする。この場合、従来の光量調節ユニットの構成及び制御方法では、ポジションＦ０１〜ポジションＨ０１及びポジションＫ０１以降において、映像の劣化が認識されてしまう。
【００７７】
これに対し、本実施例の光量調節ユニットの構成及び制御方法では、ポジションＨ０２まで映像の劣化が認識されない。
【００７８】
また、従来のＮＤフィルタには、透明部が設けられていないため、仮にＮＤフィルタの先端を絞り開口内に常に停止させないようにポジションＥ０１〜Ｉ０１まで高速に駆動した場合でも、グラデーション濃度部での光量の減衰が生じて急激な輝度変化が目立つ。
【００７９】
つまり、本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆの先端側に透明部９ｆ３を設け、開放絞り開口より小さい絞られている状態の絞り開口内でＮＤフィルタの先端が常に停止しないようにＮＤフィルタ９ｆ（ＮＤモータ９ｃ）を移動させる制御を行う。これにより、急激な輝度変化を生じさせることなくＭＴＦの劣化を抑えることができる。
【００８０】
なお、本実施例では、絞り開口をＦ４．０に対応する大きさとした後にＮＤフィルタ９ｆを挿入駆動する場合について説明したが、絞り開口を他の絞り値（例えば、Ｆ５．６）に対応する大きさとした後にＮＤフィルタを挿入駆動するようにしてもよい。回折による画質劣化が許容される範囲でできるだけ又は最も絞り開口の小さいＦ値でＮＤフィルタを挿入することで、ＮＤフィルタの面積を小さくすることができ、光量調節ユニット及びこれを搭載するビデオカメラの小型化に有効である。具体的には、前述したように撮像素子の画素ピッチによっても変わるが、一般的には、ＭＴＦの値がビデオカメラの最高解像周波数の３０％を下限としてそれ以上のＭＴＦ値に対応するＦ値になったときにＮＤフィルタを挿入することが好ましい。次に、図１１を用いて、本実施例における光量調節ユニットの制御シーケンスについて説明する。図１１のフローチャートは、ＣＰＵ３７がコンピュータプログラムにしたがって実行する被写体の明るさ変化に応じた光量フィードバック制御のシーケンスを示す。図１１において、「Ｙ」はＹｅｓ、「Ｎ」はＮｏを表す。また、「Ｓ」はステップを示す。
【００８１】
まず、ステップ９０２において、ＣＰＵ３７は、図３に示したＡＥゲート４０からのＹ信号出力の平均値（測光値）に基づいて、現在の被写体の明るさに対して最適な露出状態か否かを判断する。
【００８２】
次に、ステップ９０３では、ＣＰＵ３７は、ＮＤフィルタ９ｆが退避位置（図６に示すポジションＡ０２〜Ｄ０２での位置）にあるか否かを判断する。ＮＤフィルタ９ｆが退避位置にある場合は、絞り羽根９ａの駆動のみで露出を制御するため、ステップ９０４において露出オーバーかアンダーかを判断する。露出オーバーの場合は、ステップ９０５で絞り羽根９ａをクローズ方向へ移動させるよう絞りモータ９ｂを制御した後、再度ステップ９０２で最適露出か否かを判断する。ステップ９０４において露出アンダーの場合は、ステップ９０６で絞り羽根９ａをオープン方向に移動させるよう絞りモータ９ｂを制御した後、ステップ９０２で最適露出か否かを判断する。
【００８３】
ステップ９０３において、ＮＤフィルタ９ｆが退避位置にない場合は、ステップ９０７において、ＮＤフィルタ９ｆが全覆い位置（図６に示すポジションＧ０２〜Ｉ０２での位置）にあるか否かを判断する。全覆い位置にある場合も、絞りの開閉動作によって露出制御を行うため、ステップ９０８で露出オーバーかアンダーかを判断する。露出オーバーの場合はステップ９０９において絞り羽根９ａをクローズ方向に、露出アンダーの場合はステップ９１０において絞り羽根９ａをオープン方向に移動させるよう絞りモータ９ｂを制御する。その後、再びステップ９０２において、最適露出か否かを判断する。
【００８４】
ステップ９０７において、ＮＤフィルタ９ｆが全覆い位置にない場合は、ステップ９１１において露出オーバーかアンダーかを判断する。露出オーバーの場合は、ステップ９１２において、ＮＤフィルタ９ｆを覆い方向（挿入方向）に移動させるようＮＤモータ９ｃを制御する。このとき、Ｆ４．０の絞り開口内でＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４を常に停止させない制御を行うため、ステップ９１３でＮＤフィルタ９ａの先端９ｆ４がＦ４．０の絞り開口に掛かる直前の状態（挿入方向での半掛かり直前状態）か否かを判断する。この状態は、図６に示すポジションＥ０２に相当する。挿入方向の半掛かり直前状態であれば、ステップ９１４において、高速で図６に示すポジションＦ０２までＮＤフィルタ９ｆを常に停止させずに移動させるようＮＤモータ９ｃを制御する。
【００８５】
一方、ステップ９１１において露出アンダーである場合には、ステップ９１５においてＮＤフィルタ９ｆを退避方向に移動させるようＮＤモータ９ｃを制御する。このとき、Ｆ４．０の絞り開口内でＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４を常に停止させないように制御を行うため、ステップ９１６でＮＤフィルタ９ａの先端９ｆ４がＦ４．０の絞り開口に掛かる直前の状態（退避方向での半掛かり直前状態）か否かを判断する。この状態は、図６に示すポジションＦ０２に相当する。退避方向での半掛かり直前状態であれば、ステップ９１７において、高速で図６に示すポジションＥ０２までＮＤフィルタ９ｆを常に停止させずに移動させるようＮＤモータ９ｃを制御する。
【実施例２】
【００８６】
実施例１に示したビデオカメラにおいて、被写体の明るさが変化した場合の光量調節ユニットの制御方法について、実施例２として説明する。
【００８７】
前述したように、光量調節ユニット９を用いて被写体の明るさに対応した露出制御を行う場合、光量調節ユニット９を透過する光量を、絞り開口の面積を変えることと、ＮＤフィルタ９ｆの挿入状態を変えることとの組み合わせで制御する。このとき、例えば図５及び図６において、被写体がＦ４．０の絞り開口を設定したときに適正露出となる明るさである場合に以下のような問題が生じるおそれがある。すなわち、被写体の明るさがＦ４．０に対応する明るさから僅かに暗くなったり僅かに明るくなったりすることを繰り返すと、ＮＤフィルタ９ｆの高速での挿入と退避とが繰り返され、いわゆるハンチング現象が発生する。
【００８８】
そこで、本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆを挿入するときの被写体の明るさ（測光値）と、退避させるときの被写体の明るさ（測光値）とを異ならせる。これにより、上述したようなハンチング現象の発生を回避することができる。
【００８９】
ただし、単純に絞り開口の大きさをＦ４．０に固定した状態で、ＮＤフィルタ９ｆの挿入時における被写体の明るさと、退避時における被写体の明るさとを異ならせただけでは、被写体の明るさに対する最適な露出が得られない。
【００９０】
そこで、本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆを挿入するときの絞り開口の大きさと、退避させるときの絞り開口の大きさとを異ならせることによって、被写体の明るさに対する最適露出を得るようにしている。以下、その制御方法について、図１２及び図１３を用いて説明する。
【００９１】
図１２及び図１３には、被写体の明るさが変化した場合の絞り開口の大きさの変化と、ＮＤフィルタ９ｆの挿入、退避状態との関係を示す。図１２における実線矢印は、被写体が暗い側から明るい側へ変化したときの絞り羽根９ａとＮＤフィルタ９ｆの制御方法を示している。また、破線の矢印は、被写体が明るい側から暗い側へ変化した場合の絞り羽根９ａとＮＤフィルタ９ｆの制御方法を示している。
【００９２】
被写体が暗い側から明るい側に変化した場合、Ｆ５．６までは最初に絞り開口を小さくすることで適正露出の制御を行う（図１３中のポジションＡ０３〜Ｅ０３）。その後は、Ｆ５．６に対応する絞り開口内でＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４が常に停止しないように、すなわち半掛かり状態とならないように、高速でＮＤフィルタ９ｆを挿入する（ポジションＦ０３）。さらに、その後は、ＮＤフィルタ９ｆを濃度が濃くなる方向に移動させて最適露出制御を行う。
【００９３】
Ｆ５．６の絞り開口の全体が最高濃度部９ｆ１とグラデーション濃度部９ｆ２とによって覆われる全覆い位置にＮＤフィルタ９ｆが移動した後（ポジションＧ０３）は、再び絞り開口を小さくして露出制御を行う（ポジションＨ０３）。
【００９４】
逆に、被写体が明るい側から暗い側に変化した場合は、ポジションＨ０３の状態から、ＮＤフィルタ９ｆの透明部９ｆ３がＦ５．６の絞り開口を覆うポジションＪ０３までは、先に説明したポジションＦ０３からポジションＨ０３までとは逆の動作を行う。その後、さらに被写体が暗くなった場合には、ＮＤフィルタ９ｆを退避方向に移動させずに、まず絞り開口を大きくすることで最適露出を確保する。そして、Ｆ４．０まで絞り開口を大きくしても（ポジションＫ０３）、まだ最適露出が得られない場合には、ＮＤフィルタ９ｆを退避させる（ポジションＬ０３）。このときも、Ｆ４．０の絞り開口内でＮＤフィルタ９ｆの先端９ｆ４が常に停止しないように、高速でＮＤフィルタ９ｆを退避させる。
【００９５】
このように本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆの挿入時における被写体の明るさ（第１の測光値）と退避時における被写体の明るさ（第２の測光値）とを異ならせる。しかも、ＮＤフィルタ９ｆの透明部９ｆ３により絞り開口の全体が覆われた状態（透明部挿入状態）で被写体の明るさが第１の測光値と第２の測光値との間で変化した場合は、絞り開口の大きさを変更する。これにより、ＮＤフィルタ９ｆの挿入と退避とが繰り返されるハンチング現象を回避することができる。
【００９６】
なお、本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆを挿入するときの絞り開口をＦ５．６とし、退避させるときの絞り開口をＦ４．０とした場合について説明したが、これらを異ならせればそのＦ値は任意に選択することができる。
【実施例３】
【００９７】
実施例２で説明したＮＤフィルタ９ｆのハンチング現象を回避するために、実施例２以外の方法を採用することもできる。
【００９８】
具体的には、透明部挿入状態で被写体の明るさが第１の測光値と第２の測光値との間で変化した場合に、撮像素子１５の電子シャッタ制御におけるシャッタスピードを変更することで、ハンチング現象を回避しつつ適正露出を得てもよい。
【００９９】
例えば、ＮＤフィルタ９ｆを挿入するときの被写体の明るさ（第１の測光値）と絞り開口（Ｆ５．６）に応じた電子シャッタスピードを１／２５０秒と設定する。また、ＮＤフィルタ９ｆを退避させるときの被写体の明るさ（第２の測光値）と絞り開口（Ｆ４．０）に応じた電子シャッタスピードを１／１２５秒とする。そして、透明部挿入状態において測光値が第１の測光値と第２の測光値との間で変化した場合は、ＮＤフィルタ９ｆを退避させずに電子シャッタスピードを１／２５０秒と１／１２５秒との間で変更する。これにより、ハンチング現象を回避しつつ適正露出を得ることができる。
【０１００】
また、実施例２による絞り開口の変更によるハンチング現象の回避方法と本実施例による電子シャッタスピードの変更による方法とを組み合わせて用いてもよい。
【実施例４】
【０１０１】
以下、本発明の実施例４としての光量調節ユニット９（光量調節装置）の制御方法について、図１４を用いて説明する。図１４は、本実施例における光量調節ユニット９（光量調節装置）の透過光量（Ｔナンバー）とレンズ鏡筒部のＭＴＦとの関係を表している。本実施例では、ＮＤフィルタ９ｆを挿入及び退避させる絞り開口を、Ｆ５．６に対応する絞り開口としている。図１４は、本実施例において、光量調節ユニット９の透過光量を減少させていくように絞り開口とＮＤフィルタ９ｆの挿入状態を制御した様子をポジションＡ〜Ｉの順番に示している。ポジションＡは開放状態であり、ポジションＡからＦ５．６に対応するポジションＥまでは絞り開口の面積を小さくすることで光量を低下させる。この間のＭＴＦは、ポジションＡから一旦増加した後、減少する。この間で最もＭＴＦが低下するポジションＥでのＭＴＦ値は４０％であり、画質劣化は認識されず、通常使用では問題はない。
【０１０２】
ここで、ポジションＥでは、絞り羽根９ａの駆動を止め、次にＮＤフィルタ９ｆの透明部９ｆ３を光量制御とは関係なく短時間で挿入する。これにより、実施例１でも説明したように、従来ＮＤフィルタの厚み段差（光路長差）に起因するＭＴＦの劣化が問題となっていたポジション間において、ＭＴＦの劣化を回避できる。また、該ポジション間でフラットなＭＴＦ値を確保することができる。
【０１０３】
ポジションＦでは、ポジションＥからＮＤフィルタ９ｆの挿入が進み、グラデーション濃度部９ｆ２がＦ５．６の絞り開口の中間位置まで挿入されている。この状態では、透明部９ｆ３が該中間位置よりも先の領域をすべて覆っている。このため、ＮＤフィルタ９ｆの厚み段差によるＭＴＦの劣化を回避できる。
【０１０４】
さらにＮＤフィルタ９ｆの挿入が進んだポジションＧからＨでも、グラデーション濃度部９ｆ２や最高濃度部９ｆ１での濃度段差によるＭＴＦの劣化が生じないので、画質劣化のない状態でＮＤフィルタ９ｆによる光量制御を行うことができる。
【０１０５】
このように、開放状態であるポジションＡから最高濃度部９ｆ１によってＦ５．６の絞り開口の全体が覆われるポジションＨまで、問題となるＭＴＦの劣化（４０％若しくは３０％を下回るような劣化）を生じさせることなく光量制御を行うことができる。
【実施例５】
【０１０６】
図１５には、本発明の実施例５である光量調整ユニットの概略構成を示す。なお、本実施例における光量調節ユニットのうち絞り機構の構成は実施例１と同じであるが、ＮＤフィルタの形状が実施例１とは異なる。
【０１０７】
また、図１６には、本実施例の光量調節ユニットの各動作ポジションでの状態を示す。動作ポジションＡ０２〜Ｉ０２での状態は基本的には実施例１と同様である。但し、実施例１とのＮＤフィルタの形状の違いによって、ポジションＡ０２及びＢ０２においてＮＤフィルタの先端領域により覆われる絞り開口の部分が実施例１と異なる。光量調節ユニットの制御方法については、実施例１と同じである。
【０１０８】
図１５及び図１６において、９ｆ′は透明部付きグラデーションＮＤフィルタである。ＮＤフィルタ９ｆ′は、実施例１と同様に、光路への挿入方向での先端側から順に、透明部９ｆ３、グラデーション濃度部９ｆ２及び最高濃度部９ｆ１を有する。本実施例でも、透明部９ｆ３が請求項にいう第１の領域に、グラデーション濃度部９ｆ２及び最高濃度部９ｆ１が第１の領域より透過率の低い第２の領域に相当する。
【０１０９】
図１５において、Ｄは開放絞り開口（固定絞り開口）である。Ｓ１は開放絞り時に２枚の絞り羽根によって形成される開口形状を示す。
【０１１０】
この絞り羽根によって形成される開口は、絞り開口の中心（光軸）に対して上下左右に対称な形状を有し、Ｓ１１，Ｓ１２で示す直線部分とＳ１３で示す円弧部分とで構成されている。直線部分Ｓ１１，Ｓ１２は、２枚の絞り羽根を絞り込んだときに、図１６に示すように多角形状（菱形形状）の開口を形成するために設けられており、絞り開口の中心を通る垂直面Ｖに対して互いに等しい角度傾斜している。また、直線部分Ｓ１１，Ｓ１２は、絞り開口の中心を通る水平面Ｈに対しても互いに等しい角度傾斜している。
【０１１１】
一方、ＮＤフィルタ９ｆ′の透明部９ｆ３のうち光路への挿入方向（第１の方向）での先端は、実施例１〜４とは異なり、該ＮＤフィルタ９ｆ′の光入射出面に平行で挿入方向に直交する方向（第２の方向）に延びる直線形状とは異なる形状に形成されている。具体的には、第２の方向における中心側部分が、両端側部分よりも該挿入方向に突出した、いわゆる山形状を有する。また、第２の方向は、図１及び図３に示した撮像素子１５の走査線の方向に平行な方向ということもできる。
【０１１２】
Ｎ１１，Ｎ１２は、該先端を形成する直線部分であり、絞り開口の中心を通る垂直面Ｖ対して互いに等しい角度傾斜している。また、絞り開口の中心を通る水平面Ｈに対しても互いに等しい角度傾斜している。直線部分Ｎ１１，Ｎ１２が上記垂直面上で交わる頂点部分は、該先端のうち最も挿入方向に突出している。図１５に示すように、ＮＤフィルタ９ｆ′の先端のうち該頂点部分を含む中心側部分は開放絞り開口Ｄに対向する領域（光路）内に位置し、両端側部分が開放絞り開口Ｄに対して退避する。なお、該頂点部分を小さな曲率半径の曲線で構成し、両直線部分Ｎ１，Ｎ２の交点に角ができないようにしてもよい。
【０１１３】
また、直線部分Ｎ１１，Ｎ１２は、絞り羽根の直線部分Ｓ１１，Ｓ１２とで菱形形状を形成する。つまり、直線部分Ｓ１１，Ｓ１２がなす角度と直線部分Ｎ１１，Ｎ１２がなす角度とが同一に設定されている。言い換えれば、ＮＤフィルタ９ｆ′の先端の直線部分Ｎ１１，Ｎ１２が第２の方向（水平面Ｈ）に対してなす角度は、絞り羽根の直線部分Ｓ１１，Ｓ１２が第２の方向に対してなす角度と同一である。このことは、図１６のポジションＦ０２に示すように、水平面Ｈに対して傾斜した開口縁を有する菱形の絞り開口が形成される場合に、ＮＤフィルタ９ｆ′の先端は、この開口縁の傾斜角度と同一の傾斜角度を有する形状に形成されていることに相当する。
【０１１４】
ここにいう「同一」とは、差が０°から１０°の範囲をいう。本実施例では、直線部分Ｓ１１，Ｓ１２がなす角度と直線部分Ｎ１１，Ｎ１２がなす角度とを共に１２０°に設定している。
【０１１５】
ここで、撮影画面内に高輝度の点光源状の被写体が存在する場合、絞り羽根における直線部分Ｓ１１，Ｓ１２の傾斜角度方向での回折による光芒と、ＮＤフィルタ９ｆ′の直線部分Ｎ１１，Ｎ１２の傾斜角度方向での光芒とが発生する。しかし、本実施例においては、両光芒の発生方向が同一で、かつ水平方向以外の方向となる。
【０１１６】
したがって、実施例１から４に示したようなＮＤフィルタ９ｆの先端が水平直線形状を有する場合に発生し易い上下方向への光芒を防ぐことができる。本実施例でも、光芒は発生するが、その方向は絞り羽根の直線部分の傾斜方向に沿った方向であり、撮影画像中での光芒の発生状態として自然に見える。
【０１１７】
すなわち、本実施例によれば、ＣＭＯＳセンサ等のスミアレスの撮像素子を使用しているにもかかわらず、上下方向に光芒が発生して、スミア画像のような不自然な画像が撮影されてしまうことを回避することができる。
【０１１８】
なお、本実施例では、ＮＤフィルタの先端形状を２本の直線を組み合わせて山形状に形成した場合ついて説明したが、該先端形状を円弧形状としたり、直線と円弧との組み合わせた形状としたりしてもよい。
【０１１９】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【０１２０】
例えば、上記各実施例ではレンズ一体型ビデオカメラについて説明したが、本発明は、レンズ一体型デジタルスチルカメラや交換レンズ等の他の光学機器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施例１であるビデオカメラのレンズ鏡筒部の構成を示す分解斜視図。
【図２】実施例１のレンズ鏡筒部の構成を示す断面図。
【図３】実施例１のビデオカメラの電気的構成を示すブロック図。
【図４】実施例１の光量調節ユニットの分解斜視図。
【図５】実施例１の光量調節ユニットによる光量調節とＭＴＦとの関係を示すグラフ。
【図６】実施例１の光量調節ユニットの各動作ポジションでの状態を示す正面図。
【図７】実施例１の光量調節ユニットにおけるＮＤフィルタの位置検出方法を示す正面図。
【図８】実施例１のＮＤフィルタの位置と磁気センサ出力との関係を示すグラフ。
【図９】従来の光量調節ユニットによる光量調節とＭＴＦとの関係を示すグラフ。
【図１０】従来の光量調節ユニットの各動作ポジションでの状態を示す正面図。
【図１１】実施例１のビデオカメラにおける光量調節ユニットの制御シーケンスを示すフローチャート。
【図１２】本発明の実施例２であるビデオカメラにおける光量調節ユニットの制御方法を示す動作チャート。
【図１３】図１２の各動作ポジションでの光量調節ユニットの状態を示す正面図。
【図１４】本発明の実施例４の光量調節ユニットによる光量調節とＭＴＦとの関係を示すグラフ。
【図１５】本発明の実施例５の光量調節ユニットの概略構成を示す正面図。
【図１６】実施例５の光量調節ユニットの各動作ポジションでの状態を示す正面図。
【符号の説明】
【０１２２】
１ａ 前玉鏡筒
１ｂ 固定鏡筒
２ 第２移動枠
３ シフトユニット
４ 第４移動枠
５ 後部鏡筒
６，７ ガイドバー
９ 光量調節ユニット
９ｂ 絞りモータ
９ａ，９ａ１，９ａ１ 絞り羽根
９ｃ ＮＤモータ
９ｅ ＮＤ保持板
９ｆ，９ｆ′ ＮＤフィルタ
９ｆ１ 最高濃度部
９ｆ２ グラデーション濃度部
９ｆ３ 透明部
１０ ズームモータ
１１ ズームリセットスイッチ
１２ ＭＲセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口の大きさが変更可能な絞りと、
該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタと、
該ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータと、
該アクチュエータを制御する制御手段とを有し、
前記ＮＤフィルタは、前記絞りを絞った状態での前記開口の全体を覆うことが可能な大きさを有する領域を備え、、
前記制御手段は、前記領域が前記絞った状態での前記開口に対して退避する第１の位置と前記領域が前記絞った状態での前記開口の全体を覆う第２の位置との間で、前記ＮＤフィルタが常に停止することなく移動するよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記領域は、透過率が７５％以上の領域であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記領域は、透過率が７５％以上の領域と、該透過率７５％の領域と前記NDフィルタの移動方向に隣り合っており、透過率が７５％よりも小さい領域とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項４】
前記制御手段は、第１の測光値に応じて前記ＮＤフィルタを前記第１の位置から前記第２の位置に移動させ、前記第１の測光値とは異なる第２の測光値に応じて前記ＮＤフィルタを前記第２の位置から前記第１の位置に移動させるよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項５】
前記制御手段は、前記ＮＤフィルタが前記第２の位置にある状態で測光値が前記第１の測光値と前記第２の測光値との間で変化したときに、前記開口の大きさを変化させるよう前記絞りを制御することを特徴とする請求項４に記載の光学機器。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ＮＤフィルタの前記第２の位置にある状態で測光値が前記第１の測光値と前記第２の測光値との間で変化したときに、撮影に用いる撮像素子の電子シャッタ速度を変更する制御を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項７】
開口の大きさを変更可能な絞りと、
該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタと、
該ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータと、
該アクチュエータを制御する制御手段とを有し、
前記ＮＤフィルタは、透過率が７５％以上の第１の領域と該第１の領域よりも透過率が低い第２の領域とを有し、該第１の領域は前記絞りを絞った状態での前記開口の全体を覆うことが可能な大きさを有し、
前記制御手段は、前記開口が前記第１の開口である状態で、前記第１の領域が前記第１の開口に対して退避する第１の位置と、前記第１の領域が前記第１の開口の全体を覆う第２の位置との間で前記ＮＤフィルタを停止することなく移動させるよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする光学機器。
【請求項８】
前記第１の開口は、該光学機器の最高解像周波数において、ＭＴＦ値が３０％となる開口よりも面積が大きい開口であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項９】
前記ＮＤフィルタの前記第１の位置と前記第２の位置との間での移動は、1/2秒以下の速度で行われることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項１０】
開口の大きさを変更可能な絞りと、
該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタとを有し、
前記開口の全体を覆うための前記ＮＤフィルタの移動方向を第１の方向とし、前記ＮＤフィルタの光入射出面に平行で前記第１の方向に直交する方向を第２の方向とするとき、
前記ＮＤフィルタの前記第１の方向での先端は、前記第２の方向に延びる直線形状とは異なる形状に形成されていることを特徴とする光量調節装置。
【請求項１１】
開口の大きさを変更可能な絞りと、
該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタとを有し、
前記絞りの開口の全体を覆うための前記ＮＤフィルタの移動方向を第１の方向とし、前記絞りの開口を通過した光により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子の走査線方向に平行な方向を第２の方向とするとき、
前記ＮＤフィルタの前記第１の方向での先端は、前記第２の方向に延びる直線形状とは異なる形状に形成されていることを特徴とする光量調節装置。
【請求項１２】
前記ＮＤフィルタの前記第１の方向での先端は、前記第２の方向での両端側の部分よりも中心側の部分が前記第１の方向に突出した形状を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光量調節装置。
【請求項１３】
前記絞り機構により、前記第２の方向に対して傾斜した開口縁を有する多角形状の開口が形成され、
前記ＮＤフィルタの前記第１の方向での先端は、前記開口縁の傾斜角度と同一の傾斜角度を有する形状に形成されていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１つに記載の光量調節装置。
【請求項１４】
前記開口が開放状態において、前記ＮＤフィルタの前記第１の方向での先端のうち一部分が該開口に対向する領域に位置し、他の部分が前記開口に対して退避することを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１つに記載の光量調節装置。
【請求項１５】
請求項１０から１４のいずれか１つに記載の光量調節装置を有することを特徴とする光学機器。
【請求項１６】
前記ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータを制御する制御手段を有し、
前記ＮＤフィルタは、前記絞りを絞った状態での前記開口の全体を覆うことが可能な大きさを有する第１の領域を備え、
前記制御手段は、前記第１の領域が前記絞った状態での前記開口に対して退避する第１の位置と前記第１の領域が前記絞った状態での前記開口の全体を覆う第２の位置との間で前記ＮＤフィルタが常に停止することなく移動するよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１５に記載の光学機器。
【請求項１７】
前記ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータを制御する制御手段を有し、
前記ＮＤフィルタは、無色透明で前記先端を含む第１の領域と該第１の領域よりも透過率が低い第２の領域とを有し、該第１の領域は開放絞り開口より小さい第１の開口の全体を覆うことが可能な大きさを有し、
前記制御手段は、前記開口が前記第１の開口である状態で、前記第１の領域が前記第１の開口に対して退避する第１の位置と、前記第１の領域が前記第１の開口の全体を覆う第２の位置との間で前記ＮＤフィルタを常に停止することなく移動させるよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１５に記載の光学機器。
【請求項１８】
前記第１の領域は、無色透明な領域であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項１９】
前記絞り機構を駆動する第１のアクチュエータと、
前記ＮＤフィルタを駆動する第２のアクチュエータとを有することを特徴とする請求項１から９及び１５から１８のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項１】
開口の大きさが変更可能な絞りと、
該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタと、
該ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータと、
該アクチュエータを制御する制御手段とを有し、
前記ＮＤフィルタは、前記絞りを絞った状態での前記開口の全体を覆うことが可能な大きさを有する領域を備え、、
前記制御手段は、前記領域が前記絞った状態での前記開口に対して退避する第１の位置と前記領域が前記絞った状態での前記開口の全体を覆う第２の位置との間で、前記ＮＤフィルタが常に停止することなく移動するよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記領域は、透過率が７５％以上の領域であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記領域は、透過率が７５％以上の領域と、該透過率７５％の領域と前記NDフィルタの移動方向に隣り合っており、透過率が７５％よりも小さい領域とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項４】
前記制御手段は、第１の測光値に応じて前記ＮＤフィルタを前記第１の位置から前記第２の位置に移動させ、前記第１の測光値とは異なる第２の測光値に応じて前記ＮＤフィルタを前記第２の位置から前記第１の位置に移動させるよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項５】
前記制御手段は、前記ＮＤフィルタが前記第２の位置にある状態で測光値が前記第１の測光値と前記第２の測光値との間で変化したときに、前記開口の大きさを変化させるよう前記絞りを制御することを特徴とする請求項４に記載の光学機器。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ＮＤフィルタの前記第２の位置にある状態で測光値が前記第１の測光値と前記第２の測光値との間で変化したときに、撮影に用いる撮像素子の電子シャッタ速度を変更する制御を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項７】
開口の大きさを変更可能な絞りと、
該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタと、
該ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータと、
該アクチュエータを制御する制御手段とを有し、
前記ＮＤフィルタは、透過率が７５％以上の第１の領域と該第１の領域よりも透過率が低い第２の領域とを有し、該第１の領域は前記絞りを絞った状態での前記開口の全体を覆うことが可能な大きさを有し、
前記制御手段は、前記開口が前記第１の開口である状態で、前記第１の領域が前記第１の開口に対して退避する第１の位置と、前記第１の領域が前記第１の開口の全体を覆う第２の位置との間で前記ＮＤフィルタを停止することなく移動させるよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする光学機器。
【請求項８】
前記第１の開口は、該光学機器の最高解像周波数において、ＭＴＦ値が３０％となる開口よりも面積が大きい開口であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項９】
前記ＮＤフィルタの前記第１の位置と前記第２の位置との間での移動は、1/2秒以下の速度で行われることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項１０】
開口の大きさを変更可能な絞りと、
該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタとを有し、
前記開口の全体を覆うための前記ＮＤフィルタの移動方向を第１の方向とし、前記ＮＤフィルタの光入射出面に平行で前記第１の方向に直交する方向を第２の方向とするとき、
前記ＮＤフィルタの前記第１の方向での先端は、前記第２の方向に延びる直線形状とは異なる形状に形成されていることを特徴とする光量調節装置。
【請求項１１】
開口の大きさを変更可能な絞りと、
該絞りの開口に対して移動可能なＮＤフィルタとを有し、
前記絞りの開口の全体を覆うための前記ＮＤフィルタの移動方向を第１の方向とし、前記絞りの開口を通過した光により形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子の走査線方向に平行な方向を第２の方向とするとき、
前記ＮＤフィルタの前記第１の方向での先端は、前記第２の方向に延びる直線形状とは異なる形状に形成されていることを特徴とする光量調節装置。
【請求項１２】
前記ＮＤフィルタの前記第１の方向での先端は、前記第２の方向での両端側の部分よりも中心側の部分が前記第１の方向に突出した形状を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光量調節装置。
【請求項１３】
前記絞り機構により、前記第２の方向に対して傾斜した開口縁を有する多角形状の開口が形成され、
前記ＮＤフィルタの前記第１の方向での先端は、前記開口縁の傾斜角度と同一の傾斜角度を有する形状に形成されていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１つに記載の光量調節装置。
【請求項１４】
前記開口が開放状態において、前記ＮＤフィルタの前記第１の方向での先端のうち一部分が該開口に対向する領域に位置し、他の部分が前記開口に対して退避することを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１つに記載の光量調節装置。
【請求項１５】
請求項１０から１４のいずれか１つに記載の光量調節装置を有することを特徴とする光学機器。
【請求項１６】
前記ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータを制御する制御手段を有し、
前記ＮＤフィルタは、前記絞りを絞った状態での前記開口の全体を覆うことが可能な大きさを有する第１の領域を備え、
前記制御手段は、前記第１の領域が前記絞った状態での前記開口に対して退避する第１の位置と前記第１の領域が前記絞った状態での前記開口の全体を覆う第２の位置との間で前記ＮＤフィルタが常に停止することなく移動するよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１５に記載の光学機器。
【請求項１７】
前記ＮＤフィルタを駆動するアクチュエータを制御する制御手段を有し、
前記ＮＤフィルタは、無色透明で前記先端を含む第１の領域と該第１の領域よりも透過率が低い第２の領域とを有し、該第１の領域は開放絞り開口より小さい第１の開口の全体を覆うことが可能な大きさを有し、
前記制御手段は、前記開口が前記第１の開口である状態で、前記第１の領域が前記第１の開口に対して退避する第１の位置と、前記第１の領域が前記第１の開口の全体を覆う第２の位置との間で前記ＮＤフィルタを常に停止することなく移動させるよう前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１５に記載の光学機器。
【請求項１８】
前記第１の領域は、無色透明な領域であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項１９】
前記絞り機構を駆動する第１のアクチュエータと、
前記ＮＤフィルタを駆動する第２のアクチュエータとを有することを特徴とする請求項１から９及び１５から１８のいずれか１つに記載の光学機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−３４０８（Ｐ２００８−３４０８Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７４４１５（Ｐ２００６−１７４４１５）
【出願日】平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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