JP2000227618A

JP2000227618A - 光量調整装置を有する光学系

Info

Publication number: JP2000227618A
Application number: JP11027871A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Nagano; 雅敏永野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】光学系の絞り効果が十分に得られるようにす
る。【解決手段】ビデオカメラの露光量調整は、撮影光学
系１内に設けられた絞り装置２の開口径と物性フィルタ
３の光透過率を制御することで、撮像素子４への入射光
量を調整し行われる。そして、絞りセンサ５により絞り
開口径を検出し、絞り装置２の開口径は絞り開放状態か
ら所定の絞り開口径までの間でカメラ制御回路７により
制御されている。また、フィルタセンサ６はフォトイン
タラプタ等により直接に物性フィルタ３の光透過率を検
出し、カメラ制御回路７が物性フィルタ３の光透過率を
制御している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に光透過率を調
整することができる物性素子を光学系の光路中に設け、
良好な画質を得られるようにした例えばビデオカメラや
電子スチルカメラに使用する光量調整装置を有する光学
系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からビデオカメラ等の光学系に用い
られる光量調整装置においては、ＮＤフィルタを貼り付
けた複数の絞り羽根を機械的に動かすことにより、絞り
の口径を変化させて撮像面に入射する光束の光量を調整
している。

【０００３】又は、絞り羽根にはＮＤフィルタを貼り付
けずに、光路中に直接ＮＤフィルタを挿入する装置を絞
り装置とは別に設けて、撮像面に入射する光束の光量を
調整している。そして、これらの方法により撮像面に入
射する光束の光量の調整範囲を広くし、かつ絞り口径が
少なくなり過ぎ、回折現象により画質が劣化することを
防止している。

【０００４】しかしながら、このような従来例には次の
ような欠点がある。 (1) 前者の従来例においては、絞り羽根にＮＤフィルタ
が貼り付けられているため、ＮＤフィルタによりゴース
トが発生し易くなると同時に、中間絞り域でＮＤフィル
タと他の絞り羽根の間隔が小さくなったときに発生する
回折光により、使用頻度の高い絞り口径において撮影像
が劣化つまり解像力が著しく低下するという重大な欠点
を有する。

【０００５】(2) 後者の従来例においては、絞り装置と
は別に光路中へのＮＤフィルタ挿入装置を設ける必要が
あるため、撮像面に入射する光束の光量を調整する装置
全体が大きく複雑になると同時に、光路中にＮＤフィル
タの挿入時及び脱出時に撮像面への入射光が遮断される
ため、ムービーカメラにおいては、連続した画像が得ら
れなくなるという欠点がある。また、このため従来から
その光透過率を調整できる液晶素子やエレクトロ・クロ
ミック（ＥＣ）素子等の物性フィルタを光路中に設け、
この物性フィルタの光透過率を調整し撮像面に入射する
光束の光量を調整するという提案が数多くなされてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のビデ
オカメラの透過光量調整装置においては、光量比（最大
透過光量／最小透過光量）で１０００〜４０００程度の
透過光量調整が行えるのに対し、実在する物性フィルタ
にはここまで大きな光量比がとれるものがない。また、
最大光透過率が１００％となる物性フィルタは現在な
く、例えばツィスト・ネマティックタイプの液晶素子
（ＴＮ液晶素子）の最大光透過率は５０％にも満たな
い。ＥＣ素子の最大光透過率は約８０％であるが、その
光透過率を調整する場合に、その透過率変化速度はＴＮ
液晶素子に比べて非常に遅い。また、一般的に環境温度
が低下すると物性素子の光透過率変化速度は低下する。
これらの問題により、上記の提案は今だに実用化されて
いない。

【０００７】本発明の目的は、上記の問題に鑑みてなさ
れたものであり、光学系の光路中に光透過率を調整可能
な物性フィルタと、機械的にその開口径を調整すること
ができる絞り手段を設けることにより、より広い透過光
量調整範囲を得ることができ、また物性フィルタの最大
光透過率や光透過率変化速度に影響され難く、絞り効果
を十分得ることができる小型の光量調整装置を有する光
学系を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る光量調整装置を有する光学系は、機械的
に開口面積を調整する絞り手段と、光路中の光学素子の
光束透過可能範囲の一部に光透過状態を調整可能な物性
フィルタを設け、前記絞り手段と前記物性フィルタによ
り透過光量調整を行うことを特徴とする。

【０００９】また、本発明においては、前記物性素子は
前記光学素子の前記光学系の光軸回りに設けることによ
り前記目的を達成しようとするものである。

【００１０】本発明においては、前記物性フィルタは前
記絞り手段より撮像面側に設けることにより前記目的を
達成しようとするものである。

【００１１】本発明においては、前記絞り手段の口径が
所定値より大きいときは、前記物性フィルタは最大光透
過状態に制御することにより、前記目的を達成しようと
するものである。

【００１２】本発明においては、前記絞り手段の口径が
前記所定値のとき前記物性フィルタの光透過状態を最大
光透過状態〜最小光透過状態の間に制御することによ
り、前記目的を達成しようとするものである。

【００１３】本発明においては、前記所定値のときに前
記絞り手段は前記光学素子の前記物性素子の設けられて
いない範囲を透過する光束を遮蔽していることにより、
前記目的を達成しようとするものである。

【００１４】本発明においては、前記絞り手段の前記所
定値の開口面積よりも前記物性素子の面積は大きく又は
同等であることにより、前記目的を達成しようとするも
のである。

【００１５】本発明において前記物性素子はエレクトロ
・クロミック素子（ＥＣ素子）であることにより、前記
目的を達成しようとするものである。

【００１６】本発明において前記物性素子は複数の領域
に分割することにより、前記目的を達成しようとするも
のである。

【００１７】本発明において前記物性素子は光軸を中心
とする同心円状に、複数の領域に分割されていることに
より、前記目的を達成しようとするものである。

【００１８】本発明において前記光学系は温度検出手段
を有し、前記温度検出手段の出力により前記絞り手段の
口径の制御を変化させることにより、前記目的を達成し
ようとするものである。

【００１９】本発明においては、前記温度検出手段の出
力が所定値以下のとき、前記絞り手段の口径の所定値を
小さくすることにより、前記目的を達成しようとするも
のである。

【００２０】本発明においては、前記物性素子の複数の
領域はそれらの光透過状態を独立に制御可能とすること
により、前記目的を達成しようとするものである。

【００２１】本発明においては、前記温度検出手段の出
力により、前記物性素子の複数の領域の光透過状態を独
立に制御することにより、前記目的を達成しようとする
ものである。

【００２２】本発明においては、前記絞り手段の口径の
前記所定値は光量調整時における前記絞り手段の最小口
径であることにより、前記目的を達成しようとするもの
である。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図１は第１の実施例のビデオカメラの
要部概略図、図２は回路構成を示す要部ブロック図、図
３はビデオカメラに搭載される物性フィルタの正面図で
ある。

【００２４】図１において、光軸Ｌ上に撮影光学系１、
機械的に絞り羽根を開閉しその開口径を調整できる絞り
装置２、物性フィルタ３、例えばＣＣＤ等から成る撮像
素子４が順次に配列されている。物性フィルタ３は液晶
素子や例えば表面にＩｒＯｘ、Ｔａ₂ Ｏｓ、ＷＯ₃ 等の
遷移金属酸化物等の薄膜から成る物性素子を有するガラ
ス板から成るＥＣ素子であり、この物性フィルタ３は電
圧を印加することにより、フィルタの光透過率を制御す
ることができる。絞り装置２にはその開口径を検出する
絞りセンサ５、物性フィルタ３の近傍にはその光透過率
を検出するフィルタセンサ６が設けられている。撮像素
子４の出力はカメラ制御回路７を介して電子ビューファ
インダ８に接続され、接眼レンズ９により映像を拡大し
て観察できるようにされている。

【００２５】またカメラ制御回路７には、撮影光学系
１、絞り装置２、物性フィルタ３、絞りセンサ５、フィ
ルタセンサ６、記憶部１０、電線１１、電源スイッチ１
２が直接又は制御回路を介して接続されている。即ち、
カメラ制御回路７には図２に示すように、メインスイッ
チ２０、撮影スイッチ２１、フォーカス制御回路２２、
ズーム制御回路２３、撮像素子制御回路２４、露光量制
御回路２５、電気ビューファインダ制御回路２６、記憶
部制御回路２７が接続されており、露光量制御回路２５
には絞り制御回路２８、物性フィルタ制御回路２９が接
続されている。

【００２６】図３に示すように物性フィルタ３において
は、光学素子であるガラス平板３ａの光軸回りの中心部
に液晶素子やＥＣ素子等の物性素子３ｂが設けられてお
り、物性素子３ｂはガラス平板３ａ上に設けられた透明
電極３ｃを介し、ガラス平板３ａの外周部に設けられた
電極３ｄと電気的に接続されている。

【００２７】先ず、ビデオカメラの電源スイッチ１２が
操作され電源１１が投入されると、図４のフローチャー
ト図に示すように撮像素子４に入射する光量が適正とな
るように、露光量調整制御回路２５と撮像素子制御回路
２４による駆動が開始される。その後に、撮像素子４に
よる映像はカメラ制御回路７を介して電子ビューファイ
ンダ７が点灯し、接眼レンズ８を通して撮影者によって
観察される。

【００２８】このスタンバイ状態において、撮影者が図
示しない撮影釦を押すと撮影スイッチ２１がオンとな
り、カメラ制御回路７がこの撮影スイッチ２１がオンに
なったことを確認すると撮影動作が開始され、撮像素子
４による出力映像をカメラ制御回路７を介して記録部１
０に転送し、記録部制御回路２７により記録媒体に記録
する。

【００２９】このとき、前述のように露光量調整動作は
既に行われており、映像はカメラ制御回路７を介して電
子ビューファインダ７に表示されている。そして、撮影
者が撮影釦を外すと撮影スイッチ２１がオフとなり、カ
メラ制御回路７がこの撮影スイッチ２１のオフとなった
ことを確認すると撮影動作が中止され、カメラは再びス
タンバイ状態へと戻る。この撮影動作手順の繰り返しに
より、順次に映像記録が行われる。

【００３０】本実施例のビデオカメラの露光量調整は、
撮影光学系１内に設けられた絞り装置２の開口径と物性
フィルタ３の光透過率を制御することで、撮像素子４へ
の入射光量を調整し行われる。ここで、絞りセンサ５は
絞り装置２の絞り羽根駆動用モータの回転子の回転角を
検出できるホール素子等により構成され、モータの回転
子の回転角により絞り装置２の開口径を検出する。そし
て、この絞りセンサ５により絞り開口径を検出し、絞り
装置２の開口径は絞り開放状態から所定の絞り開口径
（最小口径）までの間で絞り制御回路２８により制御さ
れている。また、フィルタセンサ６はフォトインタラプ
タ等により直接に物性フィルタ３の光透過率を検出し、
物性フィルタ制御回路２９が物性フィルタ３の光透過率
を制御している。

【００３１】そして、撮影光学系１に入射する光量が低
光量から、或る所定の光量までは絞り装置２の開口径の
調整だけで、図５のフローチャート図に示すように、光
量調整の露光量制御を行う。この入射光量の範囲では、
物性フィルタ３の光透過率は最大となっており、撮像素
子４への入射光量が小さければ絞り装置２の開口径を大
きくし、入射光量が大きければ絞り装置２の開口径を小
さくして、撮像素子４への入射光量が適正となるように
している。

【００３２】ここで、絞り開口径を所定値以下にしない
のは、絞り開口径を小さくし過ぎると、絞り開口径によ
る回折光が撮影像に及ぼす影響が無視できなくなり、撮
影像が劣化つまり解像力が低下するためである。従っ
て、絞り開口系の最小口径を、絞り開口径による回折光
が撮影像に与える影響が無視できる範囲に定めてある。
また、先に述べた撮影光学系１に入射する或る所定の光
量とは、絞り開口径が最小口径でかつ物性フィルタ３の
光透過率が最大のときに、撮像素子４への入射光量が適
正となるときの撮影光学系１への入射光量を指してい
る。

【００３３】次に、撮影光学系１への入射光量が所定の
光量を超えると、絞り装置２の絞り開口径は最小口径に
固定し、物性フィルタ３の光透過率の調整だけで露光量
制御を行う。ここで、絞り開口径が最小口径のとき、物
性フィルタ３の物性素子３ｂ以外の部分の全てを絞り羽
根が覆っており、絞り装置２を透過した光束がこの範囲
を透過することなない。そして、この撮影光学系１への
入射光量の範囲では、撮像素子４への入射光量が小さけ
れば物性フィルタ３の光透過率を上げ、入射光量が大き
ければ物性フィルタ３の光透過率を下げて、撮像素子４
への入射光量が適正となるようにしている。

【００３４】ここで、物性フィルタ３の一部の中心部に
だけ、物性素子３ｂを設けているため、例えばＴＮ型の
液晶素子等の最大光透過率の低い物性素子を用いる場合
には、物性フィルタ３の最大光透過率を大きく下げるこ
とがない。また、ＥＣ素子を物性素子として用いる場合
に、ＥＣ素子は光透過率変化速度は小さいが、その面積
が小さい程、光透過率変化速度が大きくなるため、本実
施例の物性フィルタ３の構成にすれば、物性フィルタの
全面にＥＣ素子を設けることに比べて、大きな光透過率
変化速度を得られる。

【００３５】ここで、絞りセンサ５は本実施例のような
ものではなく、例えば絞り羽根の動き量を直接検出し、
絞り装置の開口径を検出するものなど、絞り開口径を検
出できればよい。また、本実施例においては、物性フィ
ルタ３の外部に物性素子３ｂと光透過率が等価となる領
域、例えば物性フィルタ３に用いられる物性素子３ｂと
同一の種類かつ同サイズの物性素子を有効光束外に設け
た領域を設け、この光透過率をフォトインタラプタなど
で構成されるフィルタセンサ６により直接検出してい
る。しかし、例えば印加電圧によりその光透過率が決定
される物性フィルタ３が使用される場合には、本実施例
のようなフィルタセンサ６の代りに物性フィルタ３の印
加電圧検出回路を設け、これを物性フィルタ３の光透過
率検出センサとして用いてもよく、フィルタセンサ６は
直接に物性フィルタ３の光透過率を検出するものでなく
ともよい。

【００３６】また、本実施例においては絞り開口径を最
小口径とし、物性フィルタ３の光透過率を最小として
も、撮像素子４への入射光量が大き過ぎるような被写体
を撮影することはできないが、物性フィルタ３の光透過
率を最小とした状態において、絞り装置２の絞り開口径
を更に小さくしてゆけば、絞り開口径による回折光の影
響が現れ始め、撮影像が劣化つまり解像度が低下してゆ
くものの、このような非常に明るい被写体を撮影できる
ようになる。このような絞り口径の使用頻度は非常に低
いが、このようにして本実施例のビデオカメラの露光量
制御を行ってもよい。

【００３７】本実施例において、物性フィルタ３の物性
素子３ｂは光軸回りに円形に設けられているが、これは
絞り最小口径形状に合せた形状であればよく、例えば絞
り最小口径形状が多角形であれば、物性素子３ｂの形状
もまたそれに合わせた多角形としてもよく、絞り最小口
径形状によりどのような形状でもよい。また、撮影光学
系１の鏡筒の構成上、物性フィルタ３が光軸Ｌに対し偏
心して取り付けられている場合に、物性素子３ｂは光軸
Ｌの回りにあればよいため、物性素子３ｂは物性フィル
タ３の中心よりも偏心した位置にあってもよく、また物
性フィルタ３の外形は円形とは限らず、製作し易い形状
であれば、四角形等の形状でもよい。更に、特殊効果用
レンズ等の絞り開口径の中心が光軸Ｌに対してずれたつ
まり偏心した位置にある場合に、物性素子３ｂも同様に
光軸Ｌに対しずれた位置にあってもよい。

【００３８】本実施例において物性フィルタ３の物性素
子３ｂは、最小口径時の絞り開口面積よりも、その面積
を大きく又は同一に設定されており、最小口径時に絞り
装置２を通過した光束が、物性フィルタ３の物性素子３
ｂ以外を透過することがないようになっているが、これ
は最小口径時に絞り装置２を通過した光束が物性フィル
タ３の物性素子３ｂ以外を透過しなければ、物性素子３
ｂの形状及び面積はどのようなものでもよい。

【００３９】ただし、通常では物性フィルタ３を絞り装
置２に隣接させ、最小口径時の開口面積よりも物性素子
３ｂの面積を大きく又は同等にすれば、物性素子３ｂの
面積を最も小さくできるが、絞り装置２の近傍に他の光
学素子があり、物性フィルタ３を絞り装置２に隣接した
位置に設けられない場合は、物性フィルタ３を絞り装置
２から離れた位置に設けてもよい。また、絞り装置２の
近傍にレンズ等の光学素子がある場合には、この光学素
子上に物性素子３ｂを設ければ、このような場所に物性
素子３ｂを設け、物性素子３ｂ専用のガラス平板３ａを
設けずに、光学系の構成を簡略化することもできる。

【００４０】また、物性素子３ｂにＥＣ素子を用いれ
ば、ＥＣ素子は液晶素子に比べると構成が単純であり、
また液晶素子に比べて最大光透過率が大きいため、構成
が単純で製作し易く、かつ物性フィルタ３全体の最大光
透過率を大きくできる。

【００４１】図６は第２の実施例のビデオカメラの要部
概略図、図７は回路構成を示す要部ブロック図、図８は
物性フィルタの正面図である。また、第１の実施例と同
一のものは同じ符号を付している。なお、本実施例のビ
デオカメラの動作を制御するフローチャート図及びその
説明は第１の実施例と同じであるので省略する。

【００４２】図６において、物性フィルタ３１は液晶素
子やＥＣ素子等の物性素子部を有するガラス板により構
成されており、その近傍には物性フィルタ３１の光透過
率を検出するフィルタセンサ３２及び物性フィルタ３１
の環境温度を検出する温度センサ３３が設けられてい
る。

【００４３】これらの物性フィルタ３１、フィルタセン
サ３２、温度センサ３３は、図７に示すようにカメラ制
御回路７に直接に又は露光量制御回路２５、物性フィル
タ制御回路２９、温度制御回路３４を介して電気的に接
続されている。

【００４４】図８に示すように物性フィルタ３１は光学
素子であるガラス平板３１ａの光軸回りの中心部に液晶
素子やＥＣ素子等の物性素子３１ｂ、３１ｃが同心円状
に設けられており、物性素子３１ｂにより中心部の領域
Ａが、物性素子３１ｃによりその周囲の領域Ｂが形成さ
れている。また、物性素子３１ｂはガラス平板３１ａ上
に設けられた透明電極３１ｄを介し、ガラス平板３１ａ
の外周部に設けられた電極３１ｆと電気的に接続してい
る。同様に、物性素子３１ｃはガラス平板３１ａ上に設
けられた透明電極３１ｅを介し、ガラス平板３１ａの外
周部に設けられた電極３１ｇと電気的に接続されてい
る。そして、物性素子３１ｂ、３１ｃにより構成される
領域Ａ及び領域Ｂは、物性フィルタ３１の外部からそれ
ぞれ独立して制御できるようになっている。

【００４５】本実施例のビデオカメラの露光量調整は、
撮影光学系内に設けられた絞り装置２の開口径と、物性
フィルタ３１の領域Ａ、領域Ｂの光透過率とを制御する
ことにより、撮像素子４への入射光量を調整し行われ
る。また本実施例においては、物性フィルタ３１の近傍
に設けられ、環境温度を検出する温度センサ３３は、物
性フィルタ３１の環境温度が所定の温度よりも低い温度
範囲Ｉと、所定の温度以上の温度範囲IIを検出できるよ
うになっている。

【００４６】図９〜図１１はこの場合の制御フローチャ
ート図であり、絞り装置２の開口径は、絞りセンサ５に
より絞り開口径を検出し、絞り開放状態から所定の最小
口径までの間で絞り制御回路により制御されているが、
この絞り装置２の最小口径は、物性フィルタ３１が温度
範囲Ｉであるか温度範囲IIであるかにより、その値が変
えられる。また、フィルタセンサ３２はフォトインタラ
プタ等により直接に物性フィルタ３１の領域Ａと領域Ｂ
の光透過率を独立に検出し、物性フィルタ制御回路が物
性フィルタ３１の領域Ａと領域Ｂの光透過率を制御して
いる。

【００４７】物性フィルタ３１の外部に領域Ａ、Ｂと光
透過率が等価となる領域に、例えば物性フィルタ３１に
用いられる物性素子３１ｂ、３１ｃと同一種類でかつ同
サイズの物性素子を有効光束外に設けた領域を設け、こ
れらの領域の光透過率をフォトインタラプタ等で構成さ
れるフィルタセンサ３２により検出している。そして、
温度センサ３３により検出される温度が温度範囲Ｉのと
き、撮影光学系１に入射する光量が低光量から閾値ａま
では、絞り装置２の開口径の調整だけで露光量制御を行
うことになる。

【００４８】この入射光量の範囲では、領域Ａ、領域Ｂ
はその光透過率は最大となっており、撮像素子４への入
射光量が小さければ絞り装置２の開口径を大きくし、入
射光量が大きければ絞り装置２の開口径を小さくして撮
像素子４への入射光量が適正となるようにしている。ま
た、温度センサ３３により検出される温度が温度範囲II
のとき、撮影光学系１に入射する光量が低光量から閾値
ｂまでは、絞り装置２の開口径の調整だけで露光量制御
を行う。この入射光量の範囲では、領域Ａ、領域Ｂは共
にその光透過率は最大となっており、撮像素子４への入
射光量が小さければ絞り装置２の開口径を大きくし、入
射光量が大きければ絞り装置２の開口径を小さくして、
撮像素子４への入射光量が適正となるようにしている。

【００４９】ここで、温度センサ３３により検出される
温度が温度範囲IIのとき、絞り開口径を所定値以下には
していないが、これは絞り開口径を小さくし過ぎると、
絞り開口径による回折光が撮影像に及ぼす影響が無視で
きなくなり、撮影像が劣化つまり解像力が低下するため
である。

【００５０】温度範囲IIのときの最小口径は、絞り開口
径による回折光が撮影像に与える影響が無視できる範囲
に定められている。また、先に述べた撮影光学系１に入
射する光量の閾値ｂとは、温度範囲IIにおいて絞り開口
径が上記最小口径でかつ物性フィルタ３１の領域Ａ及び
領域Ｂの光透過率が最大のときに、撮像素子４への入射
光量が適正となるときの撮影光学系１への入射光量を指
している。撮影光学系１に入射する光量の閾値ａとは、
温度範囲Ｉにおいて絞り開口径が最小口径となってお
り、かつ領域Ａの光透過率が最大のときに撮像素子４へ
の入射光量が適正となるときの撮影光学系１への入射光
量を指している。

【００５１】温度範囲Ｉのとき、撮影光学系１への入射
光量が閾値ａを超えると、絞り装置２の絞り開口径は温
度範囲Ｉのときの最小口径に固定し、物性フィルタ３１
の領域Ａの光透過率の調整だけで露光量制御を行う。こ
こで、絞り装置２が温度範囲Ｉのときの最小口径のと
き、領域Ａ以外の部分の全てを絞り羽根が覆っており、
絞り装置２を通過した光束がこの領域を透過することは
ない。そして、この撮影光学系１への入射光量の範囲で
は撮像素子４への入射光量が小さければ、少なくとも領
域Ａの光透過率を上げ、入射光量が大きければ少なくと
も領域Ａの光透過率を下げて、撮像素子４への入射光量
が適正となるようにしている。また、温度範囲IIのと
き、撮影光学系１への入射光量が閾値ｂを越えると、絞
り装置２の絞り開口径は温度範囲IIのときの最小口径に
固定し、領域Ａと領域Ｂの光透過率の調整だけで露光量
制御を行う。

【００５２】ここで、絞り装置２が温度範囲IIのときの
最小口径のとき、物性フィルタ３１の領域Ａと領域Ｂ以
外の部分の全てを絞り羽根が覆っており、絞り装置２を
通過した光束がこの領域を透過することはない。そし
て、この撮影光学系１への入射光量の範囲では撮像素子
４への入射光量が小さければ領域Ａと領域Ｂの光透過率
を上げ、入射光量が大きければ領域Ａと領域Ｂの光透過
率を下げて、撮像素子４への入射光量が適正となるよう
にしている。

【００５３】実施例では、物性フィルタ３１の一部の中
心部にだけ物性素子で形成される領域Ａ、領域Ｂを設け
ているため、例えばＴＮ型の液晶素子等の最大光透過率
の低い物性素子を用いる場合には、物性フィルタ３１の
最大光透過率を大きく下げることがない。

【００５４】また、ＥＣ素子を物性素子として用いる場
合に、ＥＣ素子は光透過率変化速度は小さいが、その面
積が小さい程、光透過率変化速度が大きくなるため、本
実施例の物性フィルタ３１のように、その中心部に物性
素子を設ける構成にすれば、物性フィルタの全面にＥＣ
素子を設けることに比べて、大きな光透過率変化速度を
得られる。

【００５５】ここで、ＥＣ素子のように低温下において
光透過率変化速度が低下する物性素子を物性フィルタ３
１に使用し、撮像素子４への入射光量を調整する場合
に、撮影光学系１への入射光量が大きいときには、絞り
装置２の絞り開口径を最小値とし、物性フィルタ３１の
光透過率を調整し露光量制御を行う。このとき、通常の
温度以上の温度範囲IIにおいては、物性素子の光透過率
変化速度が速く、撮影光学系１に入射する光量の変化
に、物性フィルタ３１の光透過率変化が追従でき露光量
制御が行える。

【００５６】しかし、低温下においては物性素子の光透
過率変化速度が低下し、撮影光学系１に入射する光量の
変化に物性フィルタ３１の光透過率変化が追従できなく
なる場合が生ずることがある。また、先にも述べたよう
にＥＣ素子は面積が小さい程、光透過率変化速度が大き
くなる。このため本実施例においては、物性フィルタ３
１の物性素子を領域Ａと領域Ｂに分割し、物性フィルタ
３１が低温の温度範囲Ｉのときには、面積の小さい領域
Ａの光透過率を調整する構成とし、低温でも物性フィル
タ３１の光透過率変化速度が、撮像素子１に入射する光
量変化に追従し、露光量制御が行えるようにしている。

【００５７】そして、このような構成にすることによ
り、ＥＣ素子のように光透過率変化速度が低温度下にお
いて低下するような物性素子を物性フィルタ３１に使用
しても、低温下において露光量制御を行うことができ
る。ただし、常温以上の温度範囲IIのときの絞り最小口
径を、絞り開口径による回折光が撮影像に与える影響が
無視できる範囲に定めてあるため、低温の温度範囲Ｉの
ときの絞り最小口径のときには、僅かではあるが絞り開
口径による回折光の影響が撮影像に現われる虞れがあ
る。しかし、上記の構成による撮影像の解像力の低下は
軽微な範囲に留められており、また低温下において物性
素子の光透過率変化速度が低下し、適切な露光量制御が
行えなくなる方が重大な問題となるので、本実施例にお
いては上記のような構成としている。

【００５８】また、絞りセンサ５は本実施例のようなも
のではなく、例えば絞り羽根の動き量を直接検出し、絞
り装置の開口径を検出するものなど絞り開口径を検出で
きればよい。本実施例においては、物性フィルタ３１の
外部に領域Ａと領域Ｂと光透過率が等価となる領域、例
えば領域Ａと領域Ｂの物性素子と同一種類でかつ同サイ
ズの物性素子を有効光束外に設けた領域をそれぞれ独立
に設け、領域Ａと領域Ｂの光透過率をフォトインタラプ
タ等で構成されるフィルタセンサ３２により、それぞれ
独立に検出している。しかし、例えば印加電圧によりそ
の光透過率が決定される物性フィルタ３１が使用される
場合には、本実施例のようなフィルタセンサ３２の代り
に領域Ａと領域Ｂへの印加電圧検出回路を設け、これを
領域Ａと領域Ｂの光透過率検出センサとして用いてもよ
く、フィルタセンサ３２は直接に物性フィルタ３１の光
透過率を検出するものでなくともよい。

【００５９】本実施例においては、温度センサ３３によ
り検出される温度によらずに、絞り開口径を各温度範囲
の最小口径とし、物性フィルタ３１の光透過率を最小と
しても、撮像素子４への入射光量が大き過ぎるような被
写体を撮影することはできないが、物性フィルタ３１の
光透過率を最小とした状態において、絞り装置２の絞り
開口径を更に小さくしてゆけば、絞り開口径による回折
光の影響が現れ始め撮影像が劣化してゆくものの、この
ような非常に明るい被写体を撮影できるようになり、こ
のように本実施例のビデオカメラの露光量制御を行って
もよい。

【００６０】本実施例において、物性フィルタ３１の領
域Ａと領域Ｂは光軸回りに円形又は円環状に設けている
が、これは温度範囲Ｉと温度範囲IIのときの絞り最小口
径形状に合わせた形状であればよく、例えば温度範囲Ｉ
と温度範囲IIのときの絞り最小口径形状が多角形であれ
ば、領域Ａと領域Ｂの外縁形状も、それぞれの温度範囲
のときの絞り最小口径形状に合わせた多角形としてもよ
く、絞り口径形状によりどのような形状でもよい。

【００６１】また、撮影光学系１の鏡筒の構成上、物性
フィルタ３１が光軸Ｌに対し偏心して取り付けられてい
る場合に、領域Ａ及び領域Ｂは物性フィルタ３１の中心
よりも偏心した位置にあってもよく、また物性フィルタ
３１の外形は円径とは限らず、製作し易い形状であれ
ば、四角形等の形状でもよい。更に、特殊効果用レンズ
等、絞り開口径の中心が光軸Ｌに対してずれた位置にあ
る場合に、領域Ａ及び領域Ｂも同様に光軸Ｌに対しずれ
た位置にあっても支障はない。

【００６２】本実施例において、物性フィルタ３１の領
域Ａ及び領域Ｂは、それぞれ温度範囲Ｉ及び温度範囲II
のときの最小口径時の絞り開口面積よりもその面積を大
きく又は同等に設定されており、温度範囲Ｉのときの最
小口径時に絞り装置２を通過した光束が領域Ａ以外を透
過することがないように構成されており、また、温度範
囲IIのときの最小口径時に絞り装置２を通過した光束
が、領域Ａ及び領域Ｂ以外透過することがないように構
成されている。

【００６３】これは、温度範囲Ｉのときの絞り最小口径
時に、絞り装置２を通過した光束が領域Ａ以外を透過せ
ず、また温度範囲IIのときの最小口径時に絞り装置２を
通過した光束が領域Ａ及び領域Ｂ以外を透過しなけれ
ば、領域Ａと領域Ｂの形状及び面積はどのようなもので
もよい。

【００６４】ただし、通常では物性フィルタ３１を絞り
装置２に隣接させ、温度範囲Ｉ及び温度範囲IIにおける
絞り最小口径時の開口面積よりも、それぞれ領域Ａの面
積及び領域Ａと領域Ｂを合わせた面積を大きくし又は同
等にすれば、物性素子を設けた領域Ａと領域Ｂの面積を
最も小さくできるが、絞り装置２の近傍に他の光学素子
があり、物性フィルタ３１を絞り装置２に隣接した位置
に設けられない場合には、物性フィルタ３１を絞り装置
２よりも離れた位置に設けてもよい。また、絞り装置２
の近傍にレンズ等の光学素子がある場合には、この光学
素子上に物性素子の領域Ａと領域Ｂを設ければ、物性素
子の領域Ａと領域Ｂ専用のガラス平板３１ａを設けず
に、光学系の構成を簡略化することができる。

【００６５】更に、物性フィルタ３１の領域Ａと領域Ｂ
を構成する物性素子にＥＣ素子を用いれば、ＥＣ素子は
液晶素子に比べると構成が単純であり、液晶素子に比べ
て最大光透過率が大きいため構成が単純で製作し易く、
かつ物性フィルタ全体の最大光透過率を大きくできる。

【００６６】本実施例において、物性フィルタ３１の物
性素子は２つの領域に分割され、温度センサ３３の出力
により温度範囲がＩであるかIIであるかを判断し、絞り
開口径の制御を変えているが、物性フィルタ３１の物性
素子を更に細かく分割し、また温度範囲もそれに応じて
細かく分割し、絞り開口径をより細かく制御してもよ
い。つまり、物性素子で形成される領域及び温度範囲は
２つに限られるものではなく、幾つであってもよい。

【００６７】本実施例において、温度範囲IIのときは物
性フィルタ３１の領域Ａと領域Ｂの光透過率は同一にな
るように制御が行われているが、温度範囲Ｉのときは領
域Ａと領域Ｂの光透過率の制御は変えられており、つま
り独立に制御されている。しかし、光透過率の制御を簡
略化するために、温度範囲Ｉにおいても、領域Ａと領域
Ｂの光透過率が同一となるように制御を行っても、本発
明の効果は得られる。そして、このようにすれば物性フ
ィルタ制御回路２９をより単純な構成にできる。

【００６８】本実施例において、その面積を小さくする
ことにより大幅に光透過率変化速度を大きくできる物性
素子を用いる場合には、温度センサを使用せずに温度に
より絞り口径の制御を変えなくともよい。この場合に、
第１の実施例における絞り口径制御と同様の制御を行
う。このようにすれば温度センサは不要となり、また絞
り制御回路をより単純な構成にできることになる。

【００６９】また、本実施例のように、物性フィルタ３
１の物性素子を同心円状に分割すれば、物性素子を多角
形等の複雑な形状に形成するよりも単純な構成とするこ
とができ、物性素子を形成し易くなる。

【００７０】また、対光性が弱く強い光に長時間晒され
ると、性能が劣化する物性素子を用いる場合に、本実施
例のように絞り装置２の撮像面側に物性フィルタ３、３
１を設け、ビデオカメラの映像記録時やビデオカメラの
電源オフ時を含むスタンバイ時以外には、絞り装置２の
絞り羽根により、撮影光学系１の有効光束を完全に覆う
構成とすれば、映像入力時以外には物性フィルタ３、３
１に入射する光をカットすることができ、つまり光によ
る物性素子のダメージを大幅に減すことができ、信頼性
の高い光量調整装置が得られる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る光量調
整装置を有する光学系は、絞り手段と、光透過率調整可
能な物性フィルタを有し、この絞り手段と物性フィルタ
により透過光量調整を行う光学系において、光路中の光
学素子の一部に物性素子を設け物性フィルタを構成した
ため、物性フィルタの最大光透過率を上げ、物性フィル
タの光透過率変化速度を大きくする効果が得られる。ま
た、従来のように、絞り手段を構成する絞り羽根にＮＤ
フィルタを貼る必要がなく、かつ光学系光路中にＮＤフ
ィルタを出し入れする必要もないため、撮影映像が途切
れることがなく、高品位の絞り効果が得られる。

【００７２】本発明によれば、物性素子を光学素子の光
軸回りに設けたため、絞り手段の最小絞り開口径時に、
物性素子は効率良く絞り開口径を覆えるため、物性フィ
ルタの物性素子部分を小型化できる効果が得られる。ま
た、このため物性フィルタの最大光透過率と、光透過率
変化速度を更に向上できる。

【００７３】本発明によれば、最小絞り開口径時以外に
おいては、物性フィルタの光透過率を最大とし、また最
小絞り開口径時にのみ物性フィルタの光透過率を調整
し、光学系の透過光量を調整するようにしたため、物性
フィルタの物性素子部分を小型化できる効果が得られ
る。また、このため物性フィルタの最大光透過率と光透
過率変化速度を更に向上させる。

【００７４】本発明によれば、最小絞り開口径時に物性
フィルタの物性素子が設けられていない部分を透過する
光束を絞り手段が遮蔽するようにしたため、高品位の絞
り効果の得られる。

【００７５】本発明によれば、最小絞り開口時の開口面
積と物性素子の面積は同一、又は物性素子の面積の方が
大きくなるように構成しているため、本発明の効果を得
る上で極めて有効である。

【００７６】本発明によれば、物性フィルタは絞り手段
近傍に隣接して設けられているため、物性フィルタに設
けられた物性素子を小型化できる効果が得られる。ま
た、このため物性フィルタの最大光透過率と、光透過率
変化速度を更に向上させ得る。

【００７７】本発明によれば、物性フィルタを絞り手段
より撮像面側に設けたため、対光性の弱い物性素子を使
用する場合に、映像入力時以外には物性フィルタに入射
する光をカットする構成とできるため、光による物性素
子のダメージを大幅に減らすことができ、信頼性が高く
なる。

【００７８】本発明によれば、物性素子をＥＣ素子とし
たため、物性フィルタの構成を簡単にでき、製作し易
く、かつ物性フィルタ全体の最大光透過率を大きくでき
る。

【００７９】本発明によれば、物性素子は複数の領域に
分割されているため、１個の領域の物性素子の面積を小
さくすることができ、物性素子の光透過率変化速度が向
上させる。

【００８０】本発明によれば、物性素子は光軸を中心と
する同心円状に複数の領域に分割されているため、物性
素子を単純な構成とでき、形成し易くなる。

【００８１】本発明によれば、光学系内の物性フィルタ
近傍に温度センサを設け、この温度センサ出力により、
絞り開口径の制御を変化させるようにしたため、環境温
度により、光透過率変化速度が変る物性素子を用いる場
合に、環境温度により物性素子の光透過率変化速度が低
下するときにも、適切な露光量制御が行える。

【００８２】本発明によれば、環境温度が低温つまり温
度センサの出力が低いとき、絞り開口径の最小値を小さ
くしたため、低温下において光透過率変化速度が低下す
る物性フィルタを用いる時にも、適切な露光量制御が行
える。

【００８３】本発明によれば、物性素子の複数の領域は
それらの光透過率を独立に制御可能に構成したため、適
切な露光量制御を行える。

【００８４】本発明によれば、環境温度により、物性素
子の複数の領域の光透過率を独立に制御可能に構成した
ため、或る環境温度下において光透過率を調整する必要
のない物性素子の領域の光透過率制御を行わず、消費電
力を低減できる。

【００８５】本発明によれば、絞り開口径の所定値を最
小絞り開口径としたが、本発明の効果を得る上で極めて
有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のビデオカメラの要部概略図であ
る。

【図２】回路構成を示した要部ブロック図である。

【図３】物性フィルタの正面図である。

【図４】動作を制御するフローチャート図である。

【図５】光量調整装置を制御するフローチャート図であ
る。

【図６】第２の実施例のビデオカメラの要部概略図であ
る。

【図７】回路構成を示した要部ブロック図である。

【図８】物性フィルタの正面図である。

【図９】光量調整装置を制御するフローチャート図であ
る。

【図１０】光量調整装置を制御するフローチャート図で
ある。

【図１１】光量調整装置を制御するフローチャート図で
ある。

【符号の説明】

１撮影光学系２絞り手段３、３１物性フィルタ４撮像素子５絞りセンサ６、３２フィルタセンサ７カメラ制御回路７８電子ビューファインダ９接眼レンズ１０記録部１２電源スイッチ３３温度センサＬ光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機械的に開口面積を調整する絞り手段
と、光路中の光学素子の光束透過可能範囲の一部に光透
過状態を調整可能な物性フィルタを設け、前記絞り手段
と前記物性フィルタにより透過光量調整を行うことを特
徴とする光量調整装置を有する光学系。
【請求項２】前記物性フィルタは前記絞り手段の近傍
に隣接して設けた請求項１に記載の光量調整装置を有す
る光学系。
【請求項３】前記物性フィルタは前記光学素子の光軸
回りに設けた請求項１に記載の光量調整装置を有する光
学系。
【請求項４】前記物性フィルタは前記絞り手段よりも
撮像面側に設けた請求項１に記載の光量調整装置を有す
る光学系。
【請求項５】前記絞り手段の口径が所定値よりも大き
いとき、前記物性フィルタは最大光透過状態に制御する
請求項１又は２に記載の光量調整装置を有する光学系。
【請求項６】前記絞り手段の口径が前記所定値のと
き、前記物性フィルタの光透過状態を最大光透過状態〜
最小光透過状態の間に制御する請求項１〜５の何れか１
つの請求項に記載の光量調整装置を有する光学系。
【請求項７】前記絞り手段は所定値のときに、前記物
性フィルタの設けられていない範囲を透過する光束を遮
光する請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載の光量
調整装置を有する光学系。
【請求項８】前記絞り手段の前記所定値の開口面積
は、前記物性フィルタの面積よりも大きく又は同等とし
た請求項１〜７の何れか１つの請求項に記載の光量調整
装置を有する光学系。
【請求項９】前記物性フィルタはエレクトロ・クロミ
ック素子とした請求項１に記載の光量調整装置を有する
光学系。
【請求項１０】前記物性フィルタは複数の領域に分割
した請求項１に記載の光量調整装置を有する光学系。
【請求項１１】前記物性フィルタは光軸を中心とする
同心円状に複数の領域に分割した請求項１に記載の光量
調整装置を有する光学系。
【請求項１２】温度検出手段を有し、該温度検出手段
の出力により前記絞り手段の口径の大きさを変化させる
請求項１〜１１の何れか１つの請求項に記載の光量調整
装置を有する光学系。
【請求項１３】前記温度検出手段の出力が所定値以下
のとき、前記絞り手段の口径の所定値を小さくする請求
項１２に記載の光量調整装置を有する光学系。
【請求項１４】前記物性フィルタの複数の領域はそれ
らの光透過状態を独立に制御可能とする請求項１〜１３
の何れか１つの請求項に記載の光量調整装置を有する光
学系。
【請求項１５】前記温度検出手段の出力により、前記
物性フィルタの複数の領域の光透過状態を独立に制御す
る請求項１４に記載の光量調整装置を有する光学系。
【請求項１６】前記絞り手段の口径の前記所定値は光
量調整時における前記絞り手段の最小口径とする請求項
５、６、１３の何れか１つの請求項に記載の光量調整装
置を有する光学系。