JP2011070150A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】視聴者に違和感を与えない品質の良好な映像を得ることができる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を提供する。
【解決手段】ＮＤフィルタ１０は、円盤状に形成された透明ガラス板３２の円周方向に光透過率が略１００％の第１の領域と、光透過率が段階状に連続的に変化する第２の領域とが連続して形成されている。このため、透明ガラス板３２の全領域において画像光が透過する。これにより、光量調整操作時に、画像光が透過しない領域が画像光の通過エリアを横切ることはないため、光量調整操作時に画面が瞬間的に暗くなることはない。よって、このＮＤフィルタ１０を使用することにより、視聴者に違和感を与えない品質の良好な映像を得ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、特にテレビカメラに装備されるＮＤフィルタ及びそのＮＤフィルタが装備されたテレビカメラ並びにＮＤフィルタの製造方法に関する。

１台のＥＮＧ（Electronic News Gathering）テレビカメラ等のテレビカメラを使用して、明るい屋外から暗い屋内へ、又は暗い屋内から明るい屋外へ撮影を継続しながら移動する際に、受光量過不足に起因する映像品質の劣化を防止する必要がある。

そこで従来は、特許文献１の如く、テレビカメラの撮影レンズ系と色分解光学系との間に、受光量を段階的に調整するＮＤフィルタ付きターレット板を設け、このＮＤフィルタ付きターレット板を、撮影光軸を横切るように回転させることにより、所定濃度のフィルタを撮影光軸上に位置させて所望の受光量に調整していた。

ＮＤフィルタ付きターレット板は、円周方向に例えば４つの開口部が等間隔に形成され、これらの開口部に例えば、光透過率１００％のフィルタ(単なる開口部でもよい)、光透過率２５％のフィルタ、光透過率６．３％のフィルタ、及び光透過率１．６％のフィルタが取り付けられている。よって、屋外では光透過率２５％、６．３％、又は１．６％のフィルタを撮影光軸上に位置させ、屋内に移動したときにはフィルタ付きターレット板を回転させて、光透過率１００％のフィルタを撮影光軸上に位置させるようにしている。

特開平９−９３４８５号公報

しかしながら、ＮＤフィルタ付きターレット板を使用した受光量調整装置では、受光量調整操作時にフィルタ付きターレット板を回転させると、フィルタが装着されていない不透明の板部分が、画像光の通過エリアを横切るため、画面が瞬間的に暗くなり、映像品質が劣化するとともに視聴者に違和感を与えるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、視聴者に違和感を与えない品質の良好な映像を得ることができる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を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、円盤状に形成された透明板の円周方向に、光透過率が段階状に異なる２つ以上の領域が連続して形成されたことを特徴とするＮＤフィルタを提供する。

本発明のＮＤフィルタによれば、屋内のような周囲の光量が少ない場所で使用する場合、光透過率が例えば略１００％のような光透過率が高い領域を使用し、屋内から晴天時の屋外のような周囲の光量が多い場所へ移動した際には、光透過率が段階状に連続的に変化した領域のうち、周囲の光量の変化に応じて光透過率の低い所望の領域を使用し、適切な光量で撮影を行う。

本発明のＮＤフィルタは、透明板の円周方向に、光透過率が段階状に異なる２つ以上の領域が連続して形成されているため、透明板の全領域において光が透過することになる。これにより、光量調整操作時に、光が透過しない領域が画像光の通過エリアを横切ることはないため、光量調整操作時に画面が瞬間的に暗くなることはない。よって、本発明のＮＤフィルタを使用することにより、視聴者に違和感を与えない品質の良好な映像を得ることができる。

本発明によれば、前記透明板は、ガラス板又は樹脂板であることが好ましい。ガラス板又は樹脂板によって、本発明の透明板を容易に製作することができる。

また、ＮＤフィルタに反射防止膜が形成されていない場合、その反射光によってゴーストが発生し、映像品質が劣化する。この対策としてはＮＤフィルタを光軸に対して垂直にならないように配置して反射光を光軸外へ逃がす手法があるが、フィルタを光軸に対して垂直にならないように配置した場合、非点隔差と呼ばれる別の映像品質の劣化を引き起こす場合がある。また、フィルタを光軸に垂直にならないように配置すると、装置が大型化するので、ユーザーの小型化の要求に反する不利益が発生する。

本発明によれば、前記２つ以上の領域の表面には、反射防止膜が形成されていることが好ましい。反射防止膜によって撮影光の反射を抑制できるため、ゴーストの発生を抑えることができ、品質の良好な画像を提供できる。

また、本発明のＮＤフィルタは、前記透明板にＮＤコートが備えられる全領域において、前記全領域のうち透過率が最小の第１の領域に一段目のＮＤコートが備えられ、前記第１の領域と透過率が２番目に小さい第２の領域とに二段目のＮＤコートが備えられることにより、透過率が最大となる領域を除く領域には複数のＮＤコートが厚み方向に積層され、表層には前記透明板全体に前記反射防止膜が備えられていることが好ましい。

また、本発明のＮＤフィルタは、前記ＮＤフィルタは、前記透明板にＮＤコートが備えられる全領域において、前記全領域に一段目のＮＤコートが備えられ、前記全領域のうち透過率が最大の領域を除く領域に二段目のＮＤコートが備えられることにより、透過率が最大となる前記領域を除く領域には複数のＮＤコートが厚み方向に積層され、表層には前記透明板全体に前記反射防止膜が備えられていることが好ましい。

本発明によれば、隣接するＮＤコートのエッジが重なるという問題、隙間が開くという問題を解消することができるので、撮影環境の明るさが瞬間的に変化しても、ゴーストを防止したうえで映像が途切れることなく、違和感の無い映像を提供できる。

また、本発明によれば、前記ＮＤコートは、複数の誘電体層と金属吸収層とが交互に積層された吸収層群であることが好ましい。

本発明によれば、交互に積層された誘電体層と金属吸収層とによる光の干渉作用によって反射率を、例えばカメラの光学部品に必要な２％未満に抑えることができ、また、複数の金属吸収層によって光透過率を調整することができる。

また、本発明は、前記透明板と前記吸収層群の表面となる誘電体層との屈折率は略同一であることが好ましい。

本発明によれば、透明板と吸収層群に対して共通の反射防止膜を付加するので、反射防止膜の下地部分である透明板と吸収層群の表面との屈折率が同一であることが理想であるが、略同一とすることにより共通の反射防止膜を可能にする。

また、本発明は、前記積層された吸収層群間の界面に位置する部材同士の材質が同一であることが好ましい。

本発明によれば、吸収層群を積層したときに吸収層群間の界面に位置する部材同士の材質を同一とすることにより、吸収層群間のつなぎ目は同じ屈折率となる。よって、光学的には１つの物質の層ができるので、誘電体層の厚さを最適に設定して干渉作用を制御することができる。

本発明の前記透明板はガラス板であり、該ガラス板の周縁部には、リング状の枠部材が取り付けられ、前記枠部材の周縁部には、凹部が備えられていることが好ましい。

本発明によれば、前記枠部材の材質は、金属又は樹脂であることが好ましい。

本発明によれば、前記ＮＤフィルタの中心を回転中心として該ＮＤフィルタを回転自在に支持するハウジングを備え、前記ハウジングには、前記枠部材の前記凹部に付勢力をもって係合する付勢部材が設けられていることが好ましい。

本発明のＮＤフィルタをカメラ又はレンズに実装した場合には、ＮＤフィルタの分割された各領域を撮影光軸上に位置決めする位置決め手段が、ＮＤフィルタを手動で操作する形態の場合に特に必要になる。

その位置決め手段としては、ガラス板の周縁部に凹部を設け、この凹部に係合する位置決め用の付勢部材を、ＮＤフィルタのハウジング側に設けることが考えられる。すなわち、円盤状のＮＤフィルタをその中心に回転させて、前記付勢部材が前記凹部に係合した際に、所定の領域を撮影光軸上に位置決めする。つまり、付勢部材を凹部に係合させて、ＮＤフィルタの回転を停止させることで、所定の領域を撮影光軸上に位置決めする。前記凹部は、分割した領域の数に対応した数だけ設けられている。例えば、領域が２分割されている場合には２箇所、３分割されている場合は３箇所、４分割されている場合は４箇所設けられる。なお、分割された各領域の面積（分割角度）が等しい場合には、前記凹部はＮＤフィルタの周縁部に等間隔に設けられる。

ところで、円盤状の透明ガラス板の周縁部に凹部を直接設けようとした場合には、以下の問題が発生する。

まず、ガラス板に凹部を加工することは困難であること。すなわち、ガラス板の周縁部を、回転する砥石によって切削加工することにより凹部を形成するが、切削加工時にチッピングや欠けを凹部に発生させずに加工することは非常に困難である。しかも、チッピングや欠けが凹部に発生すると、凹部が起点となってガラス板自体が破損する場合がある。

次に、付勢部材の付勢力がガラス板に直接伝達するため、ガラス板に歪みが発生してガラス板の平坦度が悪化すること。これは、ＮＤフィルタの光学特性が悪化する問題を含んでいる。

そして、付勢部材との摺動面であるガラス板の周縁部が付勢部材の付勢力によって簡単に削られてしまうこと。これは、削られた際に発塵したガラス粉が、他の光学部材に付着してカメラやレンズの光学性能を悪化させる問題を含んでいる。付勢部材としては、ばね鋼鋼材で構成された板ばねを例示できる。

そこで、本発明では、上記問題を解消するために、ガラス板の周縁部にリング状の枠部材を設け、この枠部材に付勢部材が係合する凹部を設けた。これにより、上述した加工上の問題、ＮＤフィルタの光学特性悪化の問題、及びカメラやレンズの光学性能悪化の問題を解消することができる。よって、本発明のＮＤフィルタを、カメラ又はレンズに実装して良好に使用することができる。

枠部材の材質として、アルミニウム、ステンレス等の金属、又は硬度、剛性の高いガラス繊維を含有する強化ポリカーボネイト等の樹脂を使用することが好ましい。このような材質の枠部材であれば、凹部を容易に加工することができるので、加工上の問題を解消できる。また、枠部材によって、ガラス板が補強されるので、ガラス板の前記歪みを防止でき、ＮＤフィルタの光学特性悪化の問題を解消できる。更に、この枠部材は付勢部材の付勢力によって容易に削られることはないので、レンズの光学特性悪化の問題も解消できる。なお、付勢部材と枠部材との摺動抵抗を低減させるために、枠部材が金属製の場合には、付勢部材との摺動面である枠部材の周縁部に潤滑性のある樹脂材をコーティングすることが好ましい。

枠部材が金属の場合には、ガラス板と枠部材を接着剤で接着して一体化することができる。また、枠部材が樹脂の場合には、その枠部材を接着剤でガラス板に固定することもできるが、量産性の観点からみると、ガラス板の周縁部に樹脂をモールドしてガラス板と枠部材とを一体化することが好ましい。

本発明は、前記目的を達成するために、本発明のＮＤフィルタが装備されたことを特徴とするテレビカメラを提供する。

これにより、本発明のテレビカメラによれば、視聴者に違和感を与えない品質の良好な映像を得ることができる。

本発明は、前記目的を達成するために、円盤状に形成された透明板の円周方向に、光透過率が段階状に異なる２つ以上の領域が連続して形成されるとともに、前記２つ以上の領域の表面に、反射防止膜が形成されたＮＤフィルタの製造方法において、前記透明板にＮＤコートが備えられる全領域において、まず、前記全領域のうち透過率が最小となる第１の領域に一段目のＮＤコートを形成し、次に、前記第１の領域と透過率が２番目に小さくなる第２の領域とに二段目のＮＤコートを形成することにより、透過率が最大となる領域を除く領域に複数のＮＤコートを厚み方向に積層し、最後に前記透明板全体に反射防止膜を形成することによりＮＤフィルタを製造することを特徴とするＮＤフィルタの製造方法を提供する。

本発明は、前記目的を達成するために、円盤状に形成された透明板の円周方向に、光透過率が段階状に異なる２つ以上の領域が連続して形成されるとともに、前記２つ以上の領域の表面に、反射防止膜が形成されたＮＤフィルタの製造方法において、前記透明板にＮＤコートが備えられる全領域において、まず、前記全領域に一段目のＮＤコートを形成し、次に、前記全領域のうち透過率が最大の領域を除く領域に二段目のＮＤコートを形成することにより、透過率が最大となる前記領域を除く領域に複数のＮＤコートを厚み方向に積層し、最後に前記透明板全体に反射防止膜を形成することによりＮＤフィルタを製造することを特徴とするＮＤフィルタの製造方法を提供する。

なお、前記透明板のうちＮＤコートを備えていない領域にも反射防止膜が形成される。また、ＮＤコートの「一段目、二段目」の積層表現は、ＮＤコートが複数の層からなる複層構造の場合の積層表現と、ＮＤコートが単層構造の場合の一層目、二層目の積層表現とを含む。

以上説明したように本発明に係る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によれば、光量調整操作時に、光が透過しない領域が画像光の通過エリアを横切ることはないため、光量調整操作時に画面が瞬間的に暗くなることはなく、よって、視聴者に違和感を与えない品質の良好な映像を得ることができる。

実施の形態に係るＮＤフィルタが装備されたＥＮＧテレビカメラの側面図 図１に示したＮＤフィルタと色分解プリズムの配置構成を示した説明図 図１に示したＮＤフィルタのフィルタ回転機構の説明図 図１に示したＮＤフィルタの正面図 図４に示したＮＤフィルタの断面展開図 図４に示したＮＤフィルタの縦断面図 透電体層と金属吸収層とが交互に積層された一組の吸収層群を示した説明図 図７の吸収層群を透明ガラス板に蒸着する順番を示したＮＤフィルタの断面図 図７の吸収層群を基材に蒸着するための治具を示した断面図 開口部の大きさの異なる４種類の治具を示した平面図 光透過率を１／４ｎで３段階的に変化させた場合の波長に対する反射率と光透過率との関係を表示したグラフ 図１１のＮＤフィルタの各層の屈折率と厚さを示した数表 光透過率を３段階的に変化させた場合の波長に対する反射率と光透過率との関係を表示したグラフ 図１３のＮＤフィルタの各層の屈折率と厚さを示した数表 図７の吸収層群を基材に蒸着する別の順番を示したＮＤフィルタの断面図 透明のガラス板の周縁部にリング状の枠部材が取り付けられたＮＤフィルタ１０の正面図 図１６の左側面図 図１６の要部断面図 枠部材に対するガラス板の固定構造を示したＮＤフィルタの断面図

以下添付図面に従って、本発明に係るＮＤフィルタの好ましい実施の形態について詳説する。なお、テレビカメラは、映画制作用のカメラやホームビデオの他、ムービカメラ全般を含むものとする。

図１は、実施の形態に係るＮＤフィルタ１０が装備されたＥＮＧテレビカメラ１２の側面図である。同図に示すＥＮＧテレビカメラ１２は、図中実線で示すカメラ本体１４とレンズ装置１６とから構成されている。なお、ＮＤフィルタ１０は、ＥＮＧテレビカメラに限定されず、ＨＤ（High Definition）テレビカメラ等、他のテレビカメラにも装備可能である。

一方、カメラ本体１４は肩乗せタイプの報道用カメラである。また、レンズ装置１６を通過した画像光は、ＮＤフィルタ１０を通過し、色分解光学系を構成する色分解プリズム１８を通過することでＲ、Ｇ、Ｂの３色に色分解され、図２の如く色分解プリズム１８のＲ、Ｇ、Ｂの各出射端に設けられた撮像素子２０、２２、２４に到達する。また、カメラ本体１４には、撮像素子２０、２２、２４から得られた撮像信号に所要の処理（ホワイトバランス、γ補正等）を施して所定形式（ＮＴＳＣ等）の映像信号を生成する信号処理回路（不図示）等が搭載されている。

ＮＤフィルタ１０は、図１の如くレンズ装置１６及びレンズ装置１６に装着された図２の光学系２８を通過した被写体像の光量を調整し、撮像素子２０、２２、２４に結像される受光量を調整する受光量調整装置である。なお、実施の形態では、ＮＤフィルタ１０をカメラ本体１４に組み込んだ形態を示しているが、ＮＤフィルタ１０をレンズ装置１６に組み込んでもよく、また、ＮＤフィルタ１０をアダプタ化し、カメラ本体１４とレンズ装置１６との間に着脱自在な構成としてもよい。

図３（Ａ）、（Ｂ）には、ＮＤフィルタ１０のフィルタ回転機構３０を示した正面図、横断面図がそれぞれ示されている。ここでフィルタ回転機構３０の正面図とは、フィルタ回転機構３０をレンズ装置１６側から見た図である。

また、図４は、ＮＤフィルタ１０の正面図、図５はＮＤフィルタ１０の展開断面図、図６は、ＮＤフィルタ１０の縦断面である。

図４、図５の如くＮＤフィルタ１０は、円盤状に形成された透明ガラス板３２を基材とし、この透明ガラス板３２の円周方向に光透過率が略１００％の第１の領域３４と、光透過率が段階状に連続的に変化する第２の領域３６とが連続して形成されている。この第２の領域３６は、光学膜であるＮＤコート３８の厚さを３段階の小領域４０、４２、４４に分けて変えることで形成されている。なお、透明ガラス板３２に代えて透明樹脂板を基材としてもよい。透明ガラス板３２であっても透明樹脂板であっても、光透過性がよく、また容易に製作することができる。また、第１の領域３４の光透過率は、略１００％に限定されるものではなく、この領域にＮＤコート３８を形成して光透過率を１００％未満にしてもよいが、透過率は高いほど好ましい。

第１の領域３４は、図４上において右側に水平に伸びた水平基準線Ｈを０°として反時計周り方向に１４４°の範囲において形成されている。また、第２の領域３６は、第１の領域３４に連続して１４４°の位置から３６０°の２１６°の範囲において形成されている。そして、第２の領域３６を構成する小領域４０は、１４４°の位置から２１６°の７２°の範囲において形成され、小領域４２は２１６°の位置から２８８°の７２°の範囲において形成され、小領域４４は２８８°の位置から３６０°の７２°の範囲において形成される。そして、小領域４０の光透過率は、ＮＤコート３８の厚さにより２５％（１／４）に設定され、小領域４２の光透過率は６．３％（１／１６）に設定され、小領域４４の光透過率は１．６％（１／６４）にそれぞれ設定されている。

また、第１の領域３４、及び第２の領域３６の表面（レンズ装置１６側の面）には反射防止膜４６が形成されている。この反射防止膜４６としては、４２０ｎｍ〜６６０ｎｍにおいて反射率が、カメラの光学部品に必要な２％未満のものが使用されている。

なお、第１の領域３４、第２の領域３６、小領域４０、４２、４４の範囲は上記範囲に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。また、実施の形態では、光透過率を１／４ｎで段階的に変化させるように３つの小領域４０、４２、４４を形成したが、段階的に変化させる光透過率も小領域の数もこれに限定されるものではなく、用途・目的により光透過率を適切に設定することができる。また、小領域の分割数は上記三領域４０、４２、４４に限定されるものではなく、二領域以上であればよい。

このように構成されたＮＤフィルタ１０は、その中心の開口部１１に固定されたピン４８を介して図３に示したフィルタ回転機構３０に回転自在に支持される。

また、ＮＤフィルタ１０は、光透過率略１００％の第１の領域３４の角度範囲でその中心角度が、画像光の光軸Ｐに合わせられた姿勢がホームポジションとして設定される。その姿勢からＮＤフィルタ１０は、例えば画像光の通過エリア５０に対して光透過率が大きい方から小さい方に向けて回動される。

ところで、フィルタ回転機構３０は、ピン４８を介してＮＤフィルタ１０を回転自在に支持するハウジング５２を有し、このハウジング５２の正面板５２ＡにＮＤフィルタ１０を回転駆動するギヤ列が回転自在に取り付けられている。

このギヤ列は図３（Ａ）の如く、入力軸５４に直結されたギヤ５６、５８、６０、及びピン４８に直結されたギヤ６２から構成されている。したがって、入力軸５４を一方向に回動させると、ＮＤフィルタ１０はピン４８を中心に回転される。

なお、ＮＤフィルタ１０を回転させる駆動力は、入力軸５４にモータの出力軸を連結して電動により回転させてもよいし、入力軸５４をカメラ本体１４から外方に突出させてカメラマンの手動により回転させてもよい。

カメラマンが手動によりＮＤフィルタ１０を回転させて受光量を調整することにより、明るい屋外から暗い屋内へ撮影を継続しながら移動する際に、受光量を連続的に調整しながら撮影を行うことができる。例えば、明る過ぎる屋外の場合には光透過率が１．６％の小領域４４を使用し、暗過ぎる屋内の場合には光透過率が略１００％の第１の領域３４を使用するとした場合、その間の受光量を小領域４２と小領域４４とで段階的に変化させながら撮影することができる。

また、前述の例では電動調整、手動調整について説明したが、自動調整するようにしてもよい。すなわち、テレビカメラ１２に光量センサを設け、この光量センサから出力される撮影場所の明るさに基づいて、明る過ぎる場合には受光量を下げ、暗過ぎる場合には受光量を上げるようにＮＤフィルタ１０を電動で自動制御してもよい。

更にまた、ＮＤフィルタ１０を適宜回動させることにより光量を調整すれば、レンズのアイリスリングを回動せずに、使用するレンズの解像力の良い絞り値で撮影ができるため、良質な映像を得ることができる。

一方で実施の形態のＮＤフィルタ１０は、透明ガラス板３２の円周方向に第１の領域３４と第２の領域３６とが連続して形成されているため、透明ガラス板３２の全領域において画像光が透過することになる。

これにより、光量調整操作時に、画像光が透過しない領域が画像光の通過エリア５０を横切ることはないため、光量調整操作時に画面が瞬間的に暗くなることはない。よって、このＮＤフィルタ１０を使用することにより、視聴者に違和感を与えない品質の良好な映像を得ることができる。

また、実施の形態のＮＤフィルタ１０によれば、第１の領域３４、及び第２の領域３６の表面に反射防止膜４６が形成されているので、反射防止膜４６によって画像光の反射を抑制できる。したがって、このＮＤフィルタ１０を使用すれば、ゴーストの発生を抑えることができ、品質の良好な画像を得ることができる。

更に、実施の形態のＮＤフィルタ１０が装備されたテレビカメラ１２によれば、ＮＤフィルタ１０単体の効果と同様に、視聴者に違和感を与えない品質の良好な映像を得ることができる。

なお、ＮＤフィルタ１０の製造方法について補足すれば、蒸着物質を、真空蒸着をする場合に、蒸着物質がつかないように金属部材等で遮断したエリアと遮断しないエリアとでは異なる濃度の透過率になるので、これらの作業を、エリア別に繰り返すことで複数の異なる透過率にすることができる。また、反射防止膜４６は反射防止用の蒸着物質の光学定数を調節して１回の蒸着で全面に施すことも可能である。

更に、濃度の異なる複数の扇型のＮＤフィルタを円盤状に組み立ててＮＤフィルタを構成することもできるが、その場合には、複数の扇型のフィルタをつなぎ合わせた境界部分で、乱反射した光がフレアとなって映像品質を劣化させることが起きる。また、複数の扇型を組み立てるので、エリア毎（一枚毎）の光軸に対する倒れ精度がわずかに異なり、光線が曲げられ、切り替えた際にはわずかに像の位置が移動する懸念がある。よって、１枚の透明ガラス板３２を基材とした実施の形態のＮＤフィルタ１０によれば、このような不具合は発生しない。

前述したＮＤフィルタ１０の製造方法の一例を具体的に説明すると、開口角度が７２°の治具を使用して、まず、小領域４４のみに所定の厚さのＮＤコート３８を蒸着し、光透過率（１／６４）のＮＤフィルタを形成するとともにその小領域４４に反射防止膜４６を形成する。次に、同じく開口角度が７２°の治具を使用して小領域４２のみに所定の厚さのＮＤコート３８を蒸着し、光透過率（１／１６）のＮＤフィルタを形成するとともにその小領域４２に反射防止膜４６を形成する。次いで、同じく開口角度が７２°の治具を使用して、小領域４０のみに所定の厚さのＮＤコート３８を蒸着し、光透過率（１／４）のＮＤフィルタを形成するとともにその小領域４０に反射防止膜４６を形成する。これにより、領域３６にＮＤコート３８が段階的に形成されるとともにその表層に反射防止膜４６が形成される。そして最後に、開口角度が１４４°の治具を使用して領域３４に反射防止膜４６を形成する。この手順によってＮＤフィルタ１０を製造する。

ところで、上述した製造方法でもＮＤフィルタ１０を問題無く製造することができるが、以下の懸念がある。

通常、円盤状の透明部材を分割して異なる濃度のＮＤフィルタを形成する場合、各領域に単独の条件出しを行って、小領域４０、４２、４４毎に所定の厚さのＮＤコート３８を形成するが、治具精度のばらつきや製造のばらつきによって、小領域４０、４２、４４のＮＤコート３８のエッジの仕上がりにばらつきが生じる。

つまり、小領域４０、４２、４４の境目に隣接する異なるＮＤ濃度のＮＤコート３８が重なったり、その境目に隙間が開いたりする場合があるからである。重なった部分は、両側の小領域よりも透過率が低くなり、また隙間が開いた部分は素通しとなることから両側の小領域よりも透過率が高くなる。よって、これらの懸念事項により、透過率の特異点を、ＮＤフィルタを形成した円盤上に形成してしまう場合があった。

更に、一般的にコートエリアの外周部には透過率・反射率が制御できない「にじみ」の領域があり、一点に２回のコートの「にじみ」が重なるので乱反射等の悪影響の懸念が増大するという問題があった。このような問題を解消するためには、分割した小領域４０、４２、４４の境目のＮＤコート３８のエッジの影響を最小限にしなければならない。

以下に説明するＮＤフィルタの製造方法は、上記懸念事項を解消したもので、本願発明の実施の形態である製造方法である。すなわち、実施の形態の製造方法は、ＮＤコート３８が形成される全領域において、出来上がりのＮＤ濃度が濃い小領域４４から、ＮＤ濃度が薄い小領域４２、４０に向けてコートする領域を、小領域４０、４２、４４毎に広げながら、上流側の小領域４４から下流側の小領域４２、４０に重ねることによってコートエリアのエッジの仕上がりのばらつきを最小限に抑えるようにした製法である。

図４、図５に示したＮＤフィルタ１０を例にとって説明すると、図７に示すようにＮＤコートを、三層の透電体層６４、６４、６４と二層の金属吸収層６６、６６とが交互に五層積層された一群の吸収層群６８としている。この例では、誘電体層６４は〔ＭｇＦ_２〕であり、金属吸収層６６は〔ｉｎｃｏｎｅｌ〕（Ｉｎｃｏ社製商品名：Ｎｉを主成分とする金属膜）である。

この一群の吸収層群６８を図８の如く、光透過率（１／６４）の小領域４４で三群重ね、光透過率（１／１６）の小領域４２で二群重ね、光透過率（１／４）の小領域４０を一群とすることによって所望の光透過率を得て、最後に透明ガラス板３２に均一な反射防止膜４６を形成して効果的な反射防止効果を得るようにしている。

具体的には、まず、最終的に光透過率が（１／６４）となる小領域４４に、一群目の吸収層群６８を形成する。形成時には透明ガラス板３２をコート釜の中で保持し、図９及び図１０（Ａ）の如く、ＮＤコートを形成したい小領域４４のみに、７２°の開口角度をもつ開口部７０が形成されたコートヤトイと称される治具７２を用いる。すなわち、開口部７０を介して蒸着物質である吸収層群６８を小領域４４に形成する。この場合、他の領域３４、４０、４２は治具７２のマスク部７４によって覆われているので、一群目の吸収層群６８は蒸着されない。

次に、図８の如く小領域４４と、最終的に光透過率が（１／１６）となる小領域４２とに二群目の吸収層群６８を形成する。この場合、図１０（Ｂ）の如く１４４°の開口角度をもつ開口部７６が形成された治具７８を用いる。また、他の領域３４、４０は治具７８のマスク部７９によって覆われているので、二群目の吸収層群６８は蒸着されない。

次いで、図８の如く小領域４４、４２と、最終的に光透過率が（１／４）となる小領域４０に三群目の吸収層群６８を形成する。この場合には、図１０（Ｃ）の如く２１６°の開口角度をもつ開口部８０が形成された治具８２を用いる。また、他の領域３４は治具８２のマスク部８３によって覆われているので、三群目の吸収層群６８は蒸着されない。

そして最後に、素通しフィルタとなる領域３４を含めて透明ガラス板３２全体に反射防止膜４６を形成する。この場合には、図１０（Ｄ）の如く開口角度が３６０°（部材の外周部分のみを保持する）のリング状の治具８４を用いればよい。

このような製法により製造されたＮＤフィルタ１０によれば、小領域４０、４２、４４において隣接するＮＤコートのエッジが重なるという問題、隙間が開くという問題を解消することができるので、撮影環境の明るさが瞬間的に変化しても、ゴーストを防止したうえで映像が途切れることなく、違和感の無い映像を提供できる。

また、ＮＤコートを複数の誘電体層６４と金属吸収層６６とが交互に積層された吸収層群６８とすることにより、交互に積層された複数の誘電体層６４と金属吸収層６６とによる光の干渉作用によって反射率を、例えばカメラの光学部品に必要な２％未満に抑えることができ、また、複数の金属吸収層６６によって光透過率を所望の値に調整することができる。更に、実施の形態の反射防止膜４６は、誘電体層〔ＭｇＦ_２〕と〔ＺｒＯ_２〕とがそれぞれ交互に二層積層されたものが用いられている。

図１１は、光透過率を１／４ｎで３段階的に変化させた場合の波長（ｎｍ）に対する反射率（％）と光透過率（％）との関係を、既知の演算式によって求めて表示したグラフである。

このグラフの縦軸は反射率（％）と光透過率（％）とを示し、横軸は波長（ｎｍ）を示しており、反射率（％）は（Ｒ）、光透過率（％）は（Ｔ）でそれぞれ示している。また、カメラとして一般的に使用される波長域は、４２０〜６６０（ｎｍ）である。

また、図１２に本発明を実現する膜構成の一例としての数表を示す。この数表では、吸収層群の透電体層〔ＭｇＦ_２〕、及び金属吸収層〔ｉｎｃｏｎｅｌ〕、反射防止膜の誘電体層〔ＭｇＦ_２〕、〔ＺｒＯ_２〕の各々の屈折率と膜厚とを示した層構成が示され、（１）は一群目の吸収層群、（２）は二群目の吸収層群、（３）は三群目の吸収層群、（４）は反射防止膜を示している。なお、本数表に示す膜構成は実施の形態の一例で、膜物質と各層の層厚は本数表に限定されるものではなく、誘電体層と金属吸収層とが交互であればよい。

図１２に示すように吸収層群の表面を構成する誘電体層〔ＭｇＦ_２〕の屈折率は１．３９であり、基材である透明板（透明ガラス板）の屈折率は１．５１である。このように透明板と誘電体層〔ＭｇＦ_２〕との屈折率を略同一にすることが好ましい。すなわち、実施の形態のＮＤフィルタは、透明板と吸収層群に対して共通の反射防止膜を付加するので、反射防止膜の下地部分である透明板と吸収層群の表面との屈折率が同一であることが理想であるが、略同一（±０．２）とすることにより共通の反射防止膜を可能にする。

また、積層された吸収層群間の界面に位置する部材同士の材質（〔ＭｇＦ_２〕）が同一であることが好ましい。このように、吸収層群を積層したときに吸収層群間の界面に位置する部材の材質（〔ＭｇＦ_２〕）を同一とすることにより、吸収層群間のつなぎ目は同じ屈折率となる。よって、光学的には１つの物質の層ができるので、誘電体層の厚さを最適に設定して干渉作用を制御することができる。

図１１（Ａ）で示す光透過率１００％の領域３４（図８参照）では、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において、反射率が２％未満であるので、カメラの光学部品として問題は無い。

また、図１１（Ｂ）で示す光透過率２５％を狙った領域４０（図８参照）では、演算結果の光透過率が、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において略２５％となっている。また、反射率に関しては、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において、２％未満に抑えることができている。

また、図１１（Ｃ）で示す光透過率６．３％を狙った領域４２（図８参照）では、演算結果の光透過率が、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において略６．３％となっている。また、反射率に関しては、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において、２％未満に抑えることができている。

また、図１１（Ｄ）で示す光透過率１．６％を狙った領域４４（図８参照）では、演算結果の光透過率が、４２０〜６６０（ｎｍ）の範囲において略１．６％となっている。また、反射率に関しては、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において、２％未満に抑えることができている。

変形例として図１３を示す。この場合は、光透過率を３段階的（１／２２、１／２３、１／２５）に変化させた場合の波長（ｎｍ）に対する反射率（％）と光透過率（％）との関係を、前記演算式によって求めて表示したグラフである。

また、図１４に本発明を実現する膜構成の一例としての数表を示す。この数表では、吸収層群の誘電体層〔ＭｇＦ_２〕、及び金属吸収層〔ｉｎｃｏｎｅｌ〕、反射防止膜の誘電体層〔ＭｇＦ_２〕、〔ＺｒＯ_２〕の各々の屈折率と厚さとを示した層構成が示され、（１）は一群目の吸収層群、（２）は二群目の吸収層群、（３）は三群目の吸収層群、（４）は反射防止膜を示している。なお、本数表に示す膜構成は実施の形態の一例で、膜物質と各層の層厚は本数表に限定されるものではなく、誘電体層と金属膜層とが交互であればよい。

図１３（Ａ）で示す光透過率１００％の領域では、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において、反射率が２％未満であるので、カメラの光学部品として問題は無い。

また、図１３（Ｂ）で示す光透過率２５％（１／２２）を狙った領域では、演算結果の光透過率が、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において略２５％となっている。また、反射率に関しては、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において、２％未満に抑えることができている。

また、図１３（Ｃ）で示す光透過率１２．５％（１／２３）を狙った領域では、演算結果の光透過率が、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において略１２．５％となっている。また、反射率に関しては、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において、２％未満に抑えることができている。

また、図１３（Ｄ）で示す光透過率３．１％（１／２５）を狙った領域では、演算結果の光透過率が、４２０〜６６０（ｎｍ）の範囲において略３．１％となっている。また、反射率に関しては、４２０〜６６０（ｎｍ）の波長域において、２％未満に抑えることができている。

一方で実施の形態では、図１０（Ａ）〜（Ｄ）に示したように吸収層群６８を狭いエリアから広いエリアに順に形成していく製法を説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、本発明の他の実施の形態の製造方法の如く、広いエリアから狭いエリアに順に形成していくことによりＮＤフィルタ１０を製造してもよい。

つまり、図１５に示すようにＮＤコートが形成される小領域４４、４２、４０の全てに、一群目の吸収層群６８を形成する。次に、最終的に透過率が最大となる領域４０を除く小領域４４、４２に二群目の吸収層群６８を形成する。次いで、小領域４０、４２を除く小領域４４に三群目の吸収層群６８を形成する。すなわち、小領域４０を除く小領域４２、４４に複数の吸収層群６８、６８…（小領域４２は２層群、小領域４４は３層群）を厚み方向に積層する。そして、最後に領域３６、３４（透明板全体）に反射防止膜４６を形成する。

図１６には、透明のガラス板３２の周縁部にリング状の枠部材９０が取り付けられたＮＤフィルタ１０の正面図が示されている。また、図１７は、図１６の左側面図であり、図１８は図１６の要部断面図である。

図１６に示すＮＤフィルタ１０には、第１の領域３４、及び第２の領域３６の小領域４０、４２、４４がそれぞれ９０度間隔で配置されている。このＮＤフィルタ１０が、ハウジング９２に設けられたピン９４を中心に９０度毎回転されることによって、第１の領域３４、及び各小領域４０、４２、４４のそれぞれの中心部が光軸Ｐに合致するように位置決めされる。

これらの領域３４、４０、４２、４４のそれぞれの中心部を光軸Ｐに位置決めするために、実施の形態のＮＤフィルタ１０には、枠部材９０の周縁部に凹部９６、９８、１００、１０２が備えられるとともに、これらの凹部９６、９８、１００、１０２のうち一つの凹部に係合する板ばね（付勢部材）１０４がハウジング９２に備えられている。

凹部９６〜１０２は、枠部材９０の周縁部に９０度間隔で設けられており、図１６の如く、凹部９６に板ばね１０４の湾曲部１０５が係合された際には、小領域４２の中心部が光軸Ｐに位置決めされる。また、ＮＤフィルタ１０が図１６において反時計回り方向に９０度回動された際には、凹部９８に板ばね１０４の湾曲部１０５が係合されて、小領域４０の中心部が光軸Ｐに位置決めされる。同様に、ＮＤフィルタ１０が更に反時計回り方向に９０度回動された際には、凹部１００に板ばね１０４の湾曲部１０５が係合されて、領域３４の中心部が光軸Ｐに位置決めされる。そして更に、ＮＤフィルタ１０が反時計回り方向に９０度回動されて、凹部１０２に板ばね１０４の湾曲部１０５が係合されると、小領域４４の中心部が光軸Ｐに位置決めされる。このようにして各領域３４、４０、４２、４４のそれぞれの中心部が光軸Ｐに位置決めされる。

枠部材９０の材質は、金属又は樹脂である。枠部材９０が金属製の場合には、プレス成形により凹部９６〜１０２を枠部材９０に設けることができる。また、枠部材９０が樹脂製の場合には、射出成形により凹部９６〜１０２を枠部材９０に設けることができる。

枠部材９０が金属製の場合には、図１９に示すように、枠部材９０の内周部にフランジ９１を設け、このフランジ９１にガラス板３２を落とし込み、ガラス板３２の外周部と枠部材９０の内周部との隙間に接着剤１０６を塗布することによりガラス板３２と枠部材９０とを固定する。また、枠部材９０が樹脂製の場合には、同様に接着剤１０６で固定することもできるが、量産性の観点からみると、ガラス板３２の周縁部に樹脂をモールドしてガラス板３２と枠部材９０と一体化することが好ましい。

図１７の如くハウジング９２の背面側には、入力軸１０８が回転自在に設けられている。この入力軸１０８には、図６の二点鎖線で示すギヤ１１０が入力軸１０８と同軸に連結されている。ギヤ１１０は、ハウジング９２に軸支されたギヤ１１２に噛合され、ギヤ１１２も同様にハウジング９２に軸支されたギヤ１１４に噛合されている。また、ギヤ１１４は、リング状のギヤ１１６に噛合されている。

このギヤ１１６は図１８の如く、ハウジング９２に設けられたピン９４にギヤ１１６の内周部が回動自在に嵌合され、ギヤ１１６の外周部は、リング状のホルダ１１８の内周部に固定されている。このホルダ１１８の外周部に、ガラス板３２の中央部に形成されている開口部３４Ａの内周部が固定されている。

したがって、入力軸１０８を手動で又は電動で回転動作することにより、その回転力がギヤ１１０、１１２、１１４、１１６に伝達され、ガラス板３２が、すなわちＮＤフィルタ１０がピン９４を中心に回転される。

実施の形態のＮＤフィルタ１０では、凹部９６〜１０２と板ばね１０４とによって各領域３４、４０、４２、４４を光軸Ｐに位置決めするため、カメラマンによる手動操作で操作する形態に好適である。

板ばね１０４は、ハウジング９２の内側に固定されている。また、板ばね１０４の湾曲部１０５は、枠部材９０の周縁部に対向配置され、所定の付勢力をもって枠部材９０の周縁部に常時、押圧当接されている。したがって、ＮＤフィルタ１０が回転されると、枠部材９０の周縁部は、板ばね１０４から付勢力を受けた状態で周回移動する。

ところで、円盤状の透明ガラス板を基材とするＮＤフィルタにおいて、透明のガラス板の周縁部に、位置決めのための凹部を直接設けようとすると、以下の問題が発生する。

まず、ガラス板に凹部を加工することは非常に困難である。すなわち、ガラス板の周縁部を、回転する砥石によって切削加工することにより凹部を形成するが、切削加工時にチッピングや欠けを凹部に発生させずに加工することは非常に困難である。しかも、チッピングや欠けが凹部に発生すると、凹部が起点となってガラス板自体が破損する場合がある。

次に、板ばねの付勢力がガラス板に直接伝達するため、ガラス板に歪みが発生してガラス板の平坦度が悪化する。これは、ＮＤフィルタの光学特性が悪化する原因を招く。

そして、板ばねとの摺動面であるガラス板の周縁部が板ばねの付勢力によって簡単に削られてしまう。これは、削られた際に発塵したガラス粉が、他の光学部材に付着してカメラやレンズの光学性能を悪化させる原因を招く。

そこで、実施の形態のＮＤフィルタ１０では、ガラス板３２の周縁部にリング状の枠部材９０を設けた。そして、この枠部材９０に板ばね１０４が係合する凹部９６〜１０２を設けることにより、上述した加工上の問題、ＮＤフィルタの光学特性悪化の問題、及びカメラやレンズの光学性能悪化の問題を解消した。

これにより、実施の形態のＮＤフィルタ１０によれば、カメラ又はレンズに実装して良好に使用することができる。

枠部材９０の材質としては、アルミニウム、ステンレス等の金属、又は硬度、剛性の高いガラス繊維を含有する強化ポリカーボネイト等の樹脂を使用することが好ましい。このような材質の枠部材９０であれば、凹部９６〜１０２を容易に加工することができるので、加工上の問題を解消できる。

また、枠部材９０によって、ガラス板３２が補強されるので、板ばね１０４の付勢力によるガラス板３２の歪みを防止でき、ＮＤフィルタ１０の光学特性悪化の問題を解消できる。

更に、この枠部材９０は、板ばね１０４の付勢力によって容易に削られることはないので、レンズの光学特性悪化の問題も解消できる。

なお、板ばね１０４と枠部材９０との摺動抵抗を低減させるために、枠部材９０が金属製の場合には、板ばね１０４との摺動面である枠部材９０の周縁部に潤滑性のある樹脂材をコーティングすることが好ましい。

１０…ＮＤフィルタ、１２…ＥＮＧテレビカメラ、１４…カメラ本体、１６…レンズ装置、１８…色分解プリズム、２０、２２、２４…撮像素子、３０…フィルタ回転機構、３２…透明ガラス板、３２Ａ…開口部、３４…第１の領域、３６…第２の領域、３８…ＮＤコート、４０、４２、４４…小領域、４６…反射防止膜、４８…ピン、５０…画像光の通過エリア、５２…ハウジング、５４…入力軸、５６、５８、６０、６２…ギヤ、６４…誘電体層、６６…金属吸収膜、６８…吸収層群、７０…開口部、７２…治具、７４…マスク部、７６…開口部、７８…治具、８０…開口部、８２…治具、８４…治具、９０…枠部材、９１…フランジ、９２…ハウジング、９２…ピン、９６、９８、１００、１０２…凹部、１０４…板ばね、１０５…湾曲部、１０６…接着剤、１０８…入力軸、１１０、１１２、１１４、１１６…ギヤ、１１８…ホルダ

Claims (15)

1. 円盤状に形成された透明板の円周方向に、光透過率が段階状に異なる２つ以上の領域が連続して形成されたことを特徴とするＮＤフィルタ。
2. 前記透明板は、ガラス板又は樹脂板である請求項１に記載のＮＤフィルタ。
3. 前記２つ以上の領域の表面には、反射防止膜が形成されている請求項１、又は２に記載のＮＤフィルタ。
4. 前記ＮＤフィルタは、前記透明板にＮＤコートが備えられる全領域において、
   前記全領域のうち透過率が最小の第１の領域に一段目のＮＤコートが備えられ、前記第１の領域と透過率が２番目に小さい第２の領域とに二段目のＮＤコートが備えられることにより、透過率が最大となる領域を除く領域には複数のＮＤコートが厚み方向に積層され、表層には前記透明板全体に前記反射防止膜が備えられている請求項３に記載のＮＤフィルタ。
5. 前記ＮＤフィルタは、前記透明板にＮＤコートが備えられる全領域において、
   前記全領域に一段目のＮＤコートが備えられ、前記全領域のうち透過率が最大の領域を除く領域に二段目のＮＤコートが備えられることにより、透過率が最大となる前記領域を除く領域には複数のＮＤコートが厚み方向に積層され、表層には前記透明板全体に前記反射防止膜が備えられている請求項３に記載のＮＤフィルタ。
6. 前記ＮＤコートは、複数の誘電体層と金属吸収層とが交互に積層された吸収層群である請求項４又は５に記載のＮＤフィルタ。
7. 前記透明板と前記吸収層群の表面となる誘電体層との屈折率は略同一である請求項６に記載のＮＤフィルタ。
8. 前記積層された吸収層群間の界面に位置する部材同士の材質が同一である請求項６又は７に記載のＮＤフィルタ。
9. 前記透明板はガラス板であり、該ガラス板の周縁部には、リング状の枠部材が取り付けられ、前記枠部材の周縁部には、凹部が備えられている請求項１、３、４、５、６、７又は８に記載のＮＤフィルタ。
10. 前記枠部材の材質は、金属又は樹脂である請求項９に記載のＮＤフィルタ。
11. 前記ＮＤフィルタの中心を回転中心として該ＮＤフィルタを回転自在に支持するハウジングを備え、
    前記ハウジングには、前記枠部材の前記凹部に付勢力をもって係合する付勢部材が設けられている請求項９又は１０に記載のＮＤフィルタ。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載のＮＤフィルタが装備されたことを特徴とするテレビカメラ。
13. 円盤状に形成された透明板の円周方向に、光透過率が段階状に異なる２つ以上の領域が連続して形成されるとともに、前記２つ以上の領域の表面に、反射防止膜が形成されたＮＤフィルタの製造方法において、
    前記透明板にＮＤコートが備えられる全領域において、まず、前記全領域のうち透過率が最小となる第１の領域に一段目のＮＤコートを形成し、次に、前記第１の領域と透過率が２番目に小さくなる第２の領域とに二段目のＮＤコートを形成することにより、透過率が最大となる領域を除く領域に複数のＮＤコートを厚み方向に積層し、最後に前記透明板全体に反射防止膜を形成することによりＮＤフィルタを製造することを特徴とするＮＤフィルタの製造方法。
14. 円盤状に形成された透明板の円周方向に、光透過率が段階状に異なる２つ以上の領域が連続して形成されるとともに、前記２つ以上の領域の表面に、反射防止膜が形成されたＮＤフィルタの製造方法において、
    前記透明板にＮＤコートが備えられる全領域において、まず、前記全領域に一段目のＮＤコートを形成し、次に、前記全領域のうち透過率が最大の領域を除く領域に二段目のＮＤコートを形成することにより、透過率が最大となる前記領域を除く領域に複数のＮＤコートを厚み方向に積層し、最後に前記透明板全体に反射防止膜を形成することによりＮＤフィルタを製造することを特徴とするＮＤフィルタの製造方法。
15. 前記ＮＤコートは、複数の誘電体層と金属吸収層とが交互に積層された吸収層群である請求項１３又は１４に記載のＮＤフィルタの製造方法。

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