光圈装置、摄像机和电子设备的制作方法

专利名称：光圈装置、摄像机和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有一对光圈叶片的光圈装置、具有该光圈装置的摄像机和电子设备。
背景技术：
在昼夜兼用的监控摄像机中通常组装有能够进行彩色拍摄的拍摄元件。在该种监控摄像机中，在被摄体明亮的情况和被摄体昏暗的情况下切换拍摄模式。具体而言，以如下方式进行拍摄模式的切换:在被摄体明亮的白天等的拍摄时，应用彩色拍摄模式，在被摄体昏暗的夜间等的拍摄时，应用黑白拍摄模式。
另外，在彩色拍摄模式中，在拍摄元件之前(光所入射的一侧)配置有红外线截止滤光片。因此，在以彩色拍摄模式进行拍摄的情况下，从外部入射的光经由红外线截止滤光片而到达拍摄元件。相对于此，在黑白拍摄模式中，使红外线截止滤光片从拍摄元件之前退避。因此，在以黑白拍摄模式进行拍摄的情况下，从外部入射的光不经由红外线截止滤光片就到达拍摄元件。
在包含上述监控摄像机的各种摄像机中组装有用于对从外部向该摄像机入射的光的量(下面记作“入射光量”)进行调整的光圈装置。光圈装置通过改变在入射光的光路上存在的光圈开口的大小来调整入射光量(使入射光量适当化)。
图8是表不现有的光圈装置的一例的分解立体图。光圈装置200大致包括光圈基板201、一对光圈叶片202、203、滤光片基板204、叶片罩205、光圈驱动部206、滤光片驱动部207、一对 ND (Neutral Density)滤光片 208、209。
光圈基板201以一对光圈叶片202、203移动自如(滑动自如)的方式支承一对光圈叶片202、203。另外，光圈基板201用于支承光圈驱动部206和滤光片驱动部207。
一对光圈叶片202、203以彼此重合的状态形成光圈开口。该光圈开口由形成在一个光圈叶片202上的孔部210，和设置在另一个光圈叶片203上的弯曲部211形成。
滤光片基板204具有将从外部入射的光中的，红外线区域(包含近红外线区域在内)的光进行截止的滤光片功能。具体而言，如图9和图10所示，滤光片基板204为在玻璃基板212的单面形成有红外线截止滤光片层213的结构。另外，滤光片基板204安装于框架构件214。然后，通过将滤光片基板204和框架构件214组合，构成滤光片单元215。
叶片罩205用于从外部对安装于光圈基板201的一对光圈叶片202、203进行遮蔽以保护这对光圈叶片202、203。
光圈驱动部206用于使一对光圈叶片202、203相对地移动(以下也简记为“相对移动”)。一对光圈叶片202、203的相对移动是一对光圈叶片202、203在彼此接近分开的方向上的移动。
滤光片驱动部207用于使由滤光片基板204和框架构件214构成的滤光片单元215移动。由滤光片驱动部207进行的滤光片单元215的移动在使滤光片基板204进入到入射光的光路上时，和使滤光片基板204从入射光的光路上退避时进行。
ND滤光片208、209分别用于使光衰减。如图11所示，使用粘接剂将ND滤光片208安装于一个光圈叶片202的孔部210的边缘，使用粘接剂将ND滤光片209安装于另一个光圈叶片203的弯曲部211的边缘。
在由上述结构构成的光圈装置200中，将一对光圈叶片202、203重叠而安装于光圈基板201时，如图12所示，在孔部210和弯曲部211重合的部分形成光圈开口 216。然后，在光圈基板201上驱动光圈驱动部206时，一对光圈叶片202、203沿彼此接近分开的方向移动。这样一来，光圈开口 216的大小根据一对光圈叶片202、203的移动方向和移动量而变化。
具体而言，一对光圈叶片202、203向彼此接近的方向(图12中的实线的箭头方向)移动时，光圈开口 216随之变大，与此相反，一对光圈叶片202、203向彼此分开的方向(图12的虚线的箭头方向)移动时，光圈开口 216随之变小。另外，在一对光圈叶片202、203最接近的状态下，光圈开口 216变得最大(成为全开状态)，在一对光圈叶片202、203最分开的状态下，光圈开口 216变得最小(成为完全闭合的状态或者与完全闭合的状态相近的状态)。图13表不将光圈开口开放(全开)后的状态，图14表不将光圈开口形成为小光圈后的状态。
另外，对于光圈基板201而言，以使滤光片基板204相对于所述的光圈开口 216能够进退(能够插拔)的方式在一对光圈叶片202、203之间(间隙部分)配置有滤光片单元215(滤光片基板204、框架构件214)。然后，在光圈基板201上驱动滤光片驱动部207时，滤光片基板204与框架构件214 —体地移动。在该情况下，使滤光片基板204向一侧移动时，成为滤光片基板204进入到通过光圈开口 216而入射的光的光路上的状态。另外，使滤光片基板204向另一侧移动时，成为滤光片基板204从上述的光路上退避了的状态。
在这样动作的光圈装置200中，组装有滤光片基板204和ND滤光片208、209以分别实现不同的使用目的。即、在适用于白天等的以彩色拍摄模式进行拍摄的情况下，为了防止因红外光的入射而引起的图像的彩色边纹(色X > )(图像带有红色的现象)而组装有滤光片基板204。相对于此，为了即使在白天等的拍摄时使拍摄元件的像素的信号不饱和而将光圈开口 216收缩得较小的情况下也能够精密地控制入射光量，而组装有ND滤光片208、209。
作为这种光圈装置，公知有例如专利文献I所述的光圈装置。另外，虽然不是利用了一对光圈叶片的光圈装置，但作为监控摄像机用途的透镜，公知有将红外线截止滤光片和ND滤光片形成为一体而成的透镜(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007 - 17594号公报
专利文献2:日本特开平5 - 110938号公报发明内容
发明所要解决的问题
在上述现有的光圈装置200中，形成了与各自的使用目的相应地分别安装有滤光片基板204和ND滤光片208、209的结构。
即，对于滤光片基板204，在白天等的拍摄时，需要使滤光片基板204进入到入射光的光路上，在夜间等的拍摄时，需要使滤光片基板204从入射光的光路退避。因此，采用如下结构:通过将滤光片基板204安装于框架构件214，使滤光片基板204与该框架构件214 一体地移动。
另一方面，对于ND滤光片208、209，在使光圈开口 216收缩得较小时，需要使ND滤光片208、209有效地起作用。因此，采用如下结构:通过将ND滤光片208、209分别安装于一对光圈叶片202、203，使ND滤光片208、209分别与各光圈叶片202、203 —体地移动。
不过，在现有的光圈装置200中存在如下不良情况。
S卩，在通过一对光圈叶片202、203的相对移动而使光圈开口 216从全开状态逐渐变小时，在这中途如上述图12所示那样一对ND滤光片208、209开始重合。在这样的情况下，通过光圈开口 216的光分成通过ND滤光片208或者ND滤光片209单独存在的部分的光、通过两个ND滤光片208、209重合的部分的光、通过ND滤光片208、209以外的部分的光。因而，通过光圈开口 216的光的量产生局部差异。
其结果，在由未图示的拍摄元件拍摄的图像中(一个画面中)产生不依赖于被摄体的明暗度的3种明暗度的分布。因而，明暗度等的特性恶化。另外，无法稳定地进行光圈开口 216的调整，因此有可能导致摆动现象。特别是，在使光圈开口 216收缩得较小的状态下，易于产生摆动现象。
顺带说一下，在具有一对光圈叶片的现有的光圈装置中，也存在仅在一个光圈叶片上安装有ND滤光片的类型。但是，在这种类型的光圈装置中，ND滤光片的位置相对于光圈开口的中心偏向一方。因此，必然引起明暗度等的不良情况。
本发明的主要目的在于提供在使用一对光圈叶片而使光圈开口可变的同时使滤光片基板相对于该光圈开口进退移动的光圈装置中能够同时谋求零部件个数的削减和明暗度等特性的提高的技术。
解决技术问题的技术方案
本发明的第I技术方案的光圈装置，其特征在于，该光圈装置包括:
该对光圈叶片以彼此重合的状态形成光圈开口 ；
滤光片基板，该滤光片基板具有可见光通过区域；
光圈驱动部，该光圈驱动部为了调整所述光圈开口的大小而使所述一对光圈叶片相对移动；
滤光片驱动部，该滤光片驱动部使所述滤光片基板相对于通过所述光圈开口入射的光的光路进退移动，
所述滤光片基板还具有光衰减区域，该光衰减区域使通过所述光圈开口的光中的至少能够通过所述可见光通过区域的光衰减，
所述光衰减区域以具有比所述可见光通过区域小的区域的方式形成在该可见光通过区域内，在使所述滤光片基板进入到所述光路上时，所述光衰减区域与所述光圈开口呈同心状配置。
本发明的第2技术方案根据上述第I技术方案所述的光圈装置，其特征在于，所述光衰减区域形成为圆形。
本发明的第3技术方案根据上述第I技术方案所述的光圈装置，其特征在于，所述光衰减区域形成为与所述光圈开口的开口形状相似的形状。
本发明的第4技术方案根据上述第f 3中任一技术方案所述的光圈装置，其特征在于，所述可见光通过区域由在所述滤光片基板的至少一个主表面上形成的红外线截止滤光片层构成，
所述光衰减区域由形成于所述滤光片基板的一个主表面或者另一主表面或者两个主表面上的ND滤光片层构成。
本发明的第5技术方案根据上述第4技术方案所述的光圈装置，其特征在于，所述红外线截止滤光片层和所述ND滤光片层以层叠状态形成在所述滤光片基板的同一主表面上。
本发明的第6技术方案的摄像机，其特征在于，该摄像机包括:光电转换元件和上述第I 5技术方案中任一项所述的光圈装置；所述光电转换元件将通过所述光圈开口而入射的光转换成电信号。
本发明的第7技术方案的电子设备，其特征在于，
该电子设备包括:
图像处理部和上述第6技术方案所述的摄像机；
所述图像处理部对从所述摄像机输出的图像信号进行处理。
发明效果
米用本发明，在使用一对光圈叶片而使光圈开口可变的同时使滤光片基板相对于该光圈开口进退移动的光圈装置中能够同时谋求零部件个数的削减和明暗度等特性的提闻。


图1是表示应用本发明的摄像机的结构例的图，(A)是摄像机整体的外观图，(B)是镜筒内部的示意图。
图2是表示本发明的具体实施方式
的光圈装置的整体的结构例的分解立体图。
图3是把具体实施方式
中的滤光片单元放大的俯视图。
图4是图3所示的滤光片基板的剖视图。
图5是使一对光圈叶片重合后的状态的图。
图6是表示将光圈开口开放(全开)的状态的图。
图7是表示将光圈开口 43形成为小光圈的状态的图。
图8是表示现有的光圈装置的一例的分解立体图。
图9是将现有的滤光片单元放大后的俯视图。
图10是图9所示的滤光片基板的剖视图。
图11是表示在现有的光圈装置中将ND滤光片安装于光圈叶片的状态的分解立体图。
图12是表示使一对叶片基板重合后的状态的图。
图13是表示将光圈开口开放(全开)的状态的图。
图14是将光圈开口形成为小光圈的状态的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细地说明。
在本发明的实施方式中，以如下顺序进行说明。
1.摄像机的结构
2.光圈装置的结构
2-1.光圈装置的整体结构
2-2.光圈装置的局部结构
3.光圈装置的动作
3-1.调整光圈开口的动作
3-2.切换拍摄模式的动作
4.具体实施方式
的效果
5.变形例
< 1.摄像机的结构>
图1是表示应用本发明的摄像机的结构例的图，(A)是摄像机整体的外观图，(B)是镜筒内部的示意图。图示的摄像机100是例如出于防犯目的而设置于建筑物的顶部部分(或壁等)的监控摄像机。该摄像机100包括安装基座101和摄像机主体102。安装基座101为例如通过螺钉固定而固定于建筑物的顶部部分的构造。
摄像机主体102包括镜筒部103和物镜104。在镜筒部103的内部组装有包括物镜104在内的光学系统。物镜104安装于镜筒部103的顶端。另外，在摄像机主体102中组装有光圈装置I和拍摄元件105作为光学系统的一功能部。对于光圈装置I在之后进行详细地说明。
拍摄元件105是能够进行彩色拍摄的拍摄元件，例如由(XD(Charge CoupledDevice)拍摄兀件、CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)拍摄兀件等构成。拍摄元件105具有将例如多个(多数)像素呈行列状配置而成的拍摄面。拍摄元件105作为将通过光圈装置I的光圈开口而入射到上述拍摄面的光转换成电信号的光电转换元件的一例而组装。
另外，本发明 不限于在此例示的摄像机100，也能够适用于具有光圈装置I的其他结构的摄像机。另外，作为光学系统的构成，也能够进行透镜的种类、个数、配置、光圈装置I的配置等的各种改变。
<2.光圈装置的结构>
2—1.光圈装置的整体结构
图2是表示本发明的具体实施方式
的光圈装置的整体结构例的分解立体图。图示的光圈装置I大致包括光圈基板2、一对(两个)光圈叶片3、4、滤光片基板5、叶片罩6、光圈驱动部7和滤光片驱动部8。
光圈基板2是安装用于构成光圈装置I的各构成构件的底座。一对光圈叶片3、4以彼此重合的状态形成光圈开口。光圈开口被配置在向摄像机入射的光的光路上，用于对通过光圈开口的光的量进行限制。即，光圈开口的大小变大时，通过光圈开口的光的量相对增大，光圈开口的大小变小时，通过光圈开口的光的量相对减少。滤光片基板5具有相对于入射光进行光学滤光的滤光片功能。叶片罩6从外部对一对光圈叶片3、4进行遮蔽来保护一对光圈叶片3、4。
光圈驱动部7使一对光圈叶片3、4相对移动以调整光圈开口的大小。滤光片驱动部8使滤光片基板5移动以使滤光片基板5在使用状态和非使用状态之间进行切换。滤光片基板5的使用状态是指使滤光片基板5进入到入射光的光路上的状态。滤光片基板5的非使用状态是指使滤光片基板5从入射光的光路上退避(后退)了的状态。
2 — 2.光圈装置的局部构成
(光圈基板)
光圈基板2使用例如树脂构成，整体形成为俯视大致长方形。在光圈基板2上形成有开口部10和多个突起部lla、llb、llc、lld。开口部10形成为正圆或者与正圆相近的圆形状。多个突起部lla、llb、llc、lld用于对一对光圈叶片3、4的移动进行引导。各突起部11a、lib、11c、Ild的端部分别朝向光圈基板2的外侧弯曲成L字形。
(光圈叶片)
一对光圈叶片3、4是使用由碳膜对例如由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)构成的板状原材料的表面进行覆盖而成的构件构成。各光圈叶片3、4整体形成为薄板状。在一个光圈叶片3上设置有一个孔部15、3个引导槽16a、16b、16c和一个卡合孔17。
孔部15具有将正圆或者与正圆相近的圆形状的一部分放大呈大致V字形的形态的平面形状。3个引导槽16a、16b、16c沿着光圈叶片3的长度方向彼此平行地形成。3个弓丨导槽16a、16b、16c中的两个引导槽16b, 16c形成在同一直线上。并且,在隔着孔部15而与上述两个引导槽16b、16c相反的一侧形成有剩余的一个引导槽16a。卡合孔17形成在上述两个引导槽16b、16c的延长线上。另外，卡合孔17沿着光圈叶片3的宽度方向形成为俯视长孔状。
相对于此，在另一个光圈叶片4上设置有一个弯曲部18、3个引导槽19a、19b、19c和一个卡合孔20。弯曲部18具有将半圆形(或者椭圆形)的一部分放大成大致V字形的平面形状。3个引导槽19a、19b、19c沿着光圈叶片4的长度方向彼此平行地形成。3个引导槽19a、19b、19c中的两个引导槽19a、19b形成在同一直线上。并且，在隔着弯曲部18而与上述两个引导槽19a、19b相反的一侧形成有剩余的一个引导槽19c。卡合孔20形成在上述两个引导槽19a、19b的延长线上。另`外，卡合孔20沿着光圈叶片4的宽度方向形成为俯视长孔状。
(滤光片基板)
滤光片基板5以插入到一对光圈叶片3、4之间(间隙部分)的状态配置。滤光片基板5使用例如具有透光性的圆形的玻璃基板来构成。将滤光片基板5的表面和背面分别定义为滤光片基板5的主表面时,在滤光片基板5的至少一个主表面上形成有滤光片层。在后面对具有该滤光片层的滤光片基板5的构成进行详细地说明。
滤光片基板5安装于框架构件23。框架构件23具有与滤光片基板5的外形相对应的圆形的开口(未图示)。通过将滤光片基板5和框架构件23彼此组装成一体而构成一个滤光片单元24。具体而言，滤光片基板5和框架构件23例如通过粘接等固定手段组装成一体。
框架构件23使用例如树脂来构成。在框架构件23上一体地形成有臂部25。臂部25弯曲成大致L字形，在其弯曲部分形成有圆孔26。另外，在臂部25的顶端侧形成有长孔27。并且，在框架构件23上一体地形成有两个突出部28、29。各突出部28、29主要具有两个作用。一个是起到通过与所述的臂部25的突出部分之间的相互作用而使一对光圈叶片3、4的移动稳定化的作用。另一个是起到在用粘接剂将滤光片基板5固定于框架构件23的情况下确保粘接量的作用。
(叶片罩)
叶片罩6使用例如铝等金属形成为板状。叶片罩6与所述的光圈基板2同样地形成为俯视大致长方形。在叶片罩6上设置有一个开口部30、两个退避槽部31a、31b。开口部30形成为正圆或者与正圆相近的圆形状。开口部30以与一对光圈叶片3、4所形成的光圈开口重合的方式配置。退避槽部31a、31b形成在叶片罩6的宽度方向的一方和另一方而形成一对。各退避槽部31a、31b以沿着厚度方向贯通叶片罩6的状态形成为俯视大致弧状。并且，在叶片罩6上一体地形成有臂部32。臂部32以向叶片罩6的宽度方向的一方突出的状态形成。在臂部32上形成有长孔33。并且，在叶片罩6上形成有一对孔部36a、36b和一对缺口部37a、37b。
(光圈驱动部)
光圈驱动部7通过将作为驱动源的电动机的驱动力经由未图示的驱动力传递机构(齿轮机构等)传递至一对光圈叶片3、4而使一对光圈叶片3、4相对移动。作为驱动源，例如使用可动磁体型电动机。光圈驱动部7具有一对驱动销34a、34b。一对驱动销34a、34b在同一圆周上错开约180°的位置上配置。一对驱动销34a、34b利用上述驱动源的驱动而在同一圆周上向同一方向每次移动相同量。并且，光圈驱动部7和一对光圈叶片3、4通过将一个驱动销34b卡合于光圈叶片3的卡合孔17将另一驱动销34a卡合于光圈叶片4的卡合孔20而相互连结起来。
(滤光片驱动部)
滤光片驱动部8通过将作为驱动源的电动机的驱动力经由未图示的驱动力传递机构(齿轮机构等)传递至滤光片单元24而使包含滤光片基板5在内的滤光片单元24移动。作为驱动源，例如使用步进电动机。滤光片单元24通过在臂部25的圆孔26中插入支承轴35中而以支承轴35为中心旋转自如地支承。支承轴35例如与光圈基板2形成为一体。通过例如在滤光片驱动部8设置有驱动销而将该驱动销卡合于臂部25的长孔27，从而将滤光片驱动部8和滤光片单元24相互连结起来。
(组装)
接下来，对使用所述的各构成部分来组装光圈装置I的情况的顺序大致地进行说明。另外，在此，作为一例，在将一对光圈叶片3、4、滤光片单元24和叶片罩6分别安装于光圈基板2之前，将光圈驱动部7和滤光片驱动部8安装于光圈基板2。
首先，将光圈叶片3安装于光圈基板2。此时，将光圈基板2的突起部11a、11c，Ild分别嵌入到光圈叶片3的引导槽16a、16b、16c中。另外，将光圈驱动部7的一个驱动销34b嵌入到光圈叶片3的卡合孔17中。
接下来，将滤光片单元24安装于光圈基板2。在该情况下，在臂部25的圆孔26中嵌入光圈基板2的支承轴35，并且，在臂部25的长孔27中嵌入滤光片驱动部8的未图示的驱动销。
接下来，将光圈叶片4安装于光圈基板2。此时，将光圈基板2的突起部11a、lib、Ilc分别嵌入到光圈叶片4的引导槽19a、19b、19c中。另外，将光圈驱动部7的另一驱动销34a嵌入到光圈叶片4的卡合孔20中。
接下来，将叶片罩6安装于光圈基板2。此时，将光圈基板2的支承轴35嵌入到叶片罩6的臂部32的长孔33中。例如通过嵌合等来进行光圈基板2与叶片罩6的固定。
在这样将叶片罩6安装于光圈基板2时，两者的位置的干涉如下所述这样避免。首先，穿过光圈叶片3的卡合孔17而突出的光圈驱动部7的一个驱动销34b与叶片罩6之间的位置的干涉利用退避槽部31b来避免。同样，穿过光圈叶片4的卡合孔20而突出的光圈驱动部7的另一驱动销34a与叶片罩6之间的位置的干涉利用退避槽部31a来避免。另夕卜，光圈基板2的突起部IlaUlc与叶片罩6之间的位置的干涉利用一对孔部36a、36b来避免，光圈基板2的突起部IlbUld与叶片罩6之间的位置的干涉利用一对缺口部37a、37b来避免。
在这样组装光圈装置I的情况下，一对光圈叶片3、4在光圈基板2上利用4个突起部I la、I lb、I lc、I Id移动(滑动)自如地支承。另外，滤光片单元24被支承成向以支承轴35中心地旋转的方向移动自如。另外，光圈基板2的开口部10和叶片罩6的开口部30配置成在光圈基板2的厚度方向相对的状态(重合的状态)，并且，在该相对的部分，光圈叶片3的孔部15和光圈叶片4的弯曲部18配置成重合的状态。
规定光圈叶片3的孔部15的大致圆形状的直径和规定光圈叶片4的弯曲部18的半圆部分的直径为大致相同的尺寸。并且，在将2个光圈叶片3、4彼此重合的状态下，在光圈叶片3的孔部15和光圈叶片4的弯曲部18重合的部分形成光圈开口。因而，由一对光圈叶片3、4形成的光圈开口在光圈基板2的开口部10与叶片罩6的开口部30相对的区域内放大或者缩小。但是，由于光圈叶片3、4的位置的不同也存在光圈开口完全闭合的情况。
(滤光片基板的详细说明)
在此，对所述的滤光片基板5的结构进一步详细地说明。
图3是把具体实施方式
中的滤光片单元放大的俯视图。另外，图4是滤光片基板的剖视图。另外，图3所示的圆形的虚线表示形成在框架构件的开口。
滤光片基板5将例如玻璃基板40构成为底座。作为一例，玻璃基板40采用紫外线(UV)截止玻璃。在滤光片基板5的一个主表面上形成有红外线截止滤光片层41和ND (Neutral Density)滤光片层42。红外线截止滤光片层41是对红外区域(包含近红外区域在内)的光进行截止的滤光片层。对于红外线截止滤光片层41，在玻璃基板40的一个主表面上以覆盖该主表面的整个面的方式遍布该主表面的整个区域地形成。另外，红外线截止滤光片层41以相同的厚度形成在玻璃基板40上。通过这样在玻璃基板40上形成红外线截止滤光片层41，形成有该红外线截止滤光片层41的区域成为对红外线区域的光进行遮断的区域。另外，玻璃基板40由紫外线截止玻璃形成，因此，其整个区域成为对紫外线区域的光进行遮断的区域。因而，玻璃基板40的形成有红外线截止滤光片层41的区域成为相当于以去除了红外线区域和紫外线区域的光的状态使可见光通过的区域、即可见光通过区域的区域。但是，可见光通过区域严格地讲也可以不是仅使可见光通过的区域。具体而言，在通过可见光通过区域的光中除了包含可见光之外，也可以包含属于紫外线区域的一部分的光、属于红外线区域的一部分的光。
相对于此，ND滤光片层42是使入射到该ND滤光片层42的光衰减的滤光片层。另夕卜，ND滤光片层42是与形成有红外线截止滤光片层41的区域(下面也记作“可见光通过区域”)相比波长依赖性较低的滤光片层。因而，形成有ND滤光片层42的区域是相当于使通过光圈开口的光中的、至少能够通过可见光通过区域的光衰减的区域、即光衰减区域的区域。例如，如果能够通过可见光通过区域的光仅为可见光，则使该可见光衰减的区域为光衰减区域。在该情况下，ND滤光片层42中的可见光的透射率也取决于组装到摄像机中的拍摄元件的特性，但优选为例如6%左右。但是，ND滤光片层42具有能够使紫外线区域、可见光区域和红外线区域各区域的光大致均匀地衰减的特性的透射率。因此，用ND滤光片层42能够衰减的光并不限定于可见光。
在滤光片基板5的主表面内，作为可见光通过区域和光衰减区域的相对的面积t匕，在将光圈开口形成为全开状态时有效地起作用的可见光通过区域的面积设为100%的情况下，最好将光衰减区域的面积占该100%的比率设定为4 33%。这样将光衰减区域的面积比规定为较宽的范围的理由在于，相对于光圈开口为全开状态时的可见光通过区域的面积适当的光衰减区域的面积比通过该全开时的光圈开口径而改变。具体而言，随着全开时的光圈开口径变大，适当的光衰减区域的面积比变小，与此相反，随着全开时的光圈开口径变小，适当的光衰减区域的面积比变大。
ND滤光片层42以层叠在红外线截止滤光片层41之上的状态形成在玻璃基板40的一个主表面侧。另外，ND滤光片层42以同样的厚度形成在红外线截止滤光片层41上。ND滤光片层42在俯视滤光片基板5时在形成有红外线截止滤光片层41的区域的中央部形成为圆形。也就是说，滤光片基板5为眼球型的滤光片构造。具体而言，为如下眼珠型的构造:形成有红外线截止滤光片层41的区域为白眼的部分，比白眼的部分靠内侧的形成有ND滤光片层42的区域为黑眼的部分。
从附图可清楚地得知，ND滤光片层42以具有比形成有红外线截止滤光片层41的区域小的区域形成在滤光片基板5的中心部。另外，如上所述那样形成有红外线截止滤光片层41的区域相当于可见光通过区域。因此，ND滤光片层42形成在可见光通过区域内。
如图5所示，ND滤光片层42的外形尺寸(图例的情况为直径)与一对光圈叶片3、4所形成的光圈开口 43为小光圈的状态时的开口尺寸相对应地设定。在本说明书中，所谓小光圈的状态是指实际的光圈开口 43的开口面积为使光圈开口 43全开使的开口面积的I /3以下的状态。在小光圈的状态下，利用在光圈叶片3的孔部15的一部分形成的呈V字形的缺口部分，和在光圈叶片4的弯曲部18的一部分形成的呈V字形的缺口部分，光圈开口43的开口形状成为四边形(菱形)。
对于在玻璃基板40上形成红外线截止滤光片层41、ND滤光片层42的情况的具体的制造手法，采用例如真空蒸镀法、溅射法、涂敷法等周知的成膜方法即可。另外，在玻璃基板40上形成红外线截止滤光片层41之后形成ND滤光片层42的情况下，需要限制ND滤光片层42的形成区域。在该情况下，在已形成有红外线截止滤光片层41的玻璃基板40上以仅对欲形成ND滤光片层42的部分进行开口的方式进行掩膜处理的状态下形成ND滤光片层42即可ο
另外，如上所述那样在使滤光片基板5进入到入射光的光路上而形成为使用状态的情况下，滤光片基板5的中心与一对光圈叶片3、4所形成的光圈开口的中心对位。因此，在滤光片基板5的使用状态下，形成有ND滤光片层42的区域(光衰减区域)与光圈开口呈同心状配置。因而，在使光圈开口形成为小光圈的状态时，ND滤光片层42的面积占光圈开口的开口面积的比率变得非常高。特别是，在明亮的环境(晴天下的屋外等)中进行拍摄的情况下，光圈开口收缩地变小，因此，以堵住光圈开口的整个区域的方式配置ND滤光片层42。
<3.光圈装置的动作>
接着，对本发明的实施方式的光圈装置I的动作进行说明。
3—1.调整光圈开口的动作
首先，对光圈装置I的基本的动作原理进行说明。
在对由一对光圈叶片3、4形成的光圈开口进行调整的情况下，驱动光圈驱动部7。这样一来，一对光圈叶片3、4受到光圈驱动部7的驱动力而在相对地接近分开的方向上移动。
如上所述，在使一对光圈叶片3、4相对移动的情况下,光圈开口 43的大小根据一对光圈叶片3、4的移动方向和移动量来变化。具体而言，一对光圈叶片3、4向彼此接近的方向(图5的实线的箭头方向)移动时，光圈开口 43随之变大，一对光圈叶片3、4向彼此分开的方向(图5的虚线的箭头方向)移动时，光圈开口 43随之变小。另外，在使一对光圈叶片3、4最接近的状态下，光圈开口 43变得最大(成为全开状态)，在使一对光圈叶片3、4最分开的状态下，光圈开口 43变得最小(成为完全闭合的状态或者与完全闭合的状态相近的状态)。
图6是表示使光圈开口开放(全开)的状态的图。在以黑白拍摄模式进行拍摄的情况下，滤光片基板5成为从光圈开口 43退避了的状态。图7是表示使光圈开口 43形成为小光圈的状态的图。在使光圈开口 43形成为小光圈的情况下,也如上述图5所不,在一对光圈叶片3、4的孔部15与弯曲部18重合的部分，光圈开口 43形成为大致菱形。并且，在将该光圈开口 43全部堵住(覆盖)的状态下配置ND滤光片层42。但是，在光圈开口 43上配置ND滤光片层42是指仅使滤光片基板5进入到入射光的光路上的情况。
3— 2.切换拍摄模式的动作
作为拍摄模式的切换的形态，存在从彩色拍摄模式切换为黑白拍摄模式的情况、从黑白拍摄模式切换为彩色拍摄模式的情况。但是，在切换拍摄模式时，在任一情况都驱动滤光片驱动部8。下面分情况进行说明。
首先，在将拍摄模式从彩色拍摄模式切换为黑白拍摄模式的情况下，受到随着滤光片驱动部8的驱动而产生的驱动力，滤光片单元24以支承轴35为中心旋转地进行移动。由此，滤光片基板5退避到自通过光圈开口 43而入射的光的光路离开的位置。因此，在以黑白拍摄模式进行拍摄的情况下，通过光圈开口 43而入射的光不经由滤光片基板5就到达拍摄元件(未图示)。因而，不用说由红外线截止滤光片层41所引起的光量的降低，也不会发生由ND滤光片层42引起的光量的降低。因此，成为适于要求较少的光量且必要的析像度的夜间等的拍摄的模式。
相对于此，在将拍摄模式从黑白拍摄模式切换为彩色拍摄模式的情况下，以使动作方向朝与上述的情况相反的方向的方式驱 动滤光片驱动部8。这样一来，受到滤光片驱动部8的驱动力而滤光片单元24以支承轴35为中心旋转地进行移动。由此，滤光片基板5进入到介于通过光圈开口 43而入射的光的光路上的位置。因此，在以彩色拍摄模式进行拍摄的情况下，通过光圈开口 43而入射的光经由滤光片基板5到达拍摄元件(未图示)。
在此，彩色拍摄模式适用于白天等明亮的环境。另外，在这样的拍摄环境中，在如所述那样以拍摄元件的像素的信号不饱和的方式使光圈开口 43收缩得较小的小光圈的状态下，由光圈装置I进行光量调整。因此，成为光圈开口 43的全部或者大半部分被由红外线截止滤光片层41和ND滤光片层42构成的双层的滤光片功能层堵住的状态。因而，即使不像现有那样采用在一对光圈叶片上分别安装有ND滤光片的构造，也能够使红外线截止滤光片层41和ND滤光片层42的滤光片功能共同起作用。因此，成为适于在拍摄环境为明亮的白天等的拍摄的模式。
另外，即使是在白天等的时间带，例如也出于天气变差的情况、或者摄像机的设置场所等的关系，也考虑到在微暗的环境下进行拍摄。在这样的情况下，为了确保必要的光量，在保持使滤光片基板5进入后的状态下使光圈开口 43开口得比小光圈的状态大。因而，光圈开口 43开口得比ND滤光片层42的形成区域大。相对于此，红外线截止滤光片层41形成在滤光片基板5的单侧整个面上，因此，即使将光圈开口 43开放到全开状态，也始终以红外线截止滤光片层41堵住光圈开口 43的方式配置红外线截止滤光片层41。因此，在以彩色拍摄模式进行拍摄的情况下，即使为了确保光量等而增大光圈开口 43，也不必担心产生因红外光的入射而引起的图像的彩色边纹。
<4.实施方式的效果>
在本发明的实施方式的光圈装置和具有该光圈装置的摄像机中，如所述那样适于要求较少的光量且必要的析像度的夜间等的拍摄之外，能够同时地削减零部件个数和提高明暗度等特性。下面论述其理由。
首先，作为光圈装置I的结构，在滤光片基板5上形成有红外线截止滤光片层41和ND滤光片层42。因此，与如现有那样使ND滤光片作为独立的零部件而安装于光圈叶片的情况相比，能够削减零部件个数。
另外，作为光圈装置I的结构，为如下结构:在使滤光片基板5进入了通过光圈开口 43而入射的光的光路上时，ND滤光片层42与光圈开口 43呈同心状配置。因此，在使光圈开口 43形成为小光圈而进行拍摄的情况下，成为不仅ND滤光片层42有效地起作用、而且光圈开口 43整体被ND滤光片层42堵住的状态。因而，即使是小光圈的状态，图像整体也成为均匀的明暗度。因此，提高明暗度等的特性。
并且，即使是在使光圈开口 43开口得比小光圈的状态大的情况下，也谋求提高明暗度等特性。即、使光圈开口 43开口得比小光圈的状态大的动作状态适用于例如白天的微暗的环境等。因此，与白天的明亮的环境相比时，入射到摄像机的光的量变得相当少。因而，即使将光圈开口 43开放得大于ND滤光片层42的形成区域，如果与白天的明亮的环境相比，则因ND滤光片层42的存在而引起的明暗之差也格外地变小。另外，即使光圈开口 43的大小由于一对光圈叶片3、4的相对移动而改变，ND滤光片层42的位置也不变，因此，明暗度的中心位置不会偏。因此，与像现有的光圈装置那样分别将ND滤光片安装于一对光圈叶片的结构成相比，提高明暗度等特性。
并且，在现有的光圈装置的情况下，在使光圈开口从小光圈的状态逐渐开放时，通过光圈开口的光被分成通过2个ND滤光片的重合部分的光、通过任一个ND滤光片的光、未通过ND滤光片的部分光这3个光。相对于此，在本实施方式的光圈装置的情况下，通过光圈开口 43的光限定为通过ND滤光片层42的部分(光圈开口 43的中央部分)的光、通过ND滤光片层42的部分以外的部分(光圈开口 43的周缘部分)的光这两个光。因此，明暗分布不同的偏差被抑制。因而，明暗度等特性的提高的效果变得更显著。
另外，随着上述的零部件个数的削减也能获得如下效果。即、在制造光圈装置I的情况下，不需要将ND滤光片安装于光圈叶片的工序。另外，在用粘接剂将ND滤光片粘贴于光圈叶片的情况下，需要将ND滤光片的厚度(例如，約0.1mm)与粘接剂的厚度相加来设定一对光圈叶片相对移动的间隙。相对于此，在将ND滤光片层42形成于滤光片基板5的情况下，其厚度为几Pm 十几μπι左右就足够。因此，能够谋求光圈装置I的薄型化。并且，在光圈装置的动作上，光圈叶片频繁地重复移动，因此，在利用粘接等将ND滤光片粘贴于光圈叶片而成的光圈装置中，ND滤光片有可能因随着光圈叶片的移动产生的振动等而脱落。相对于此，在将ND滤光片层42形成于滤光片基板5而成的光圈装置中，不会产生这样的不良情况。因而，能够实现长期动作的可靠性优异的光圈装置。
另外，作为滤光片基板5的结构，由ND滤光片层42构成的光衰减区域形成为圆形。因此，光圈开口 43成为小光圈时的开口形状即使是例如多边形、椭圆形，只要以外切于该开口形状的圆的直径以下的圆形来形成光衰减区域，尽管该开口形状的不同，也能够提高明暗度等特性。因此，成为通用性优异的光圈装置。
另外，特别是，作为优选的例子，也可以采用以与光圈开口 43的开口形状相似的形状形成光衰减区域的结构。例如，在使一对光圈叶片3、4重合时，由孔部15和弯曲部18形成的光圈开口 43的形状通过利用各自的V字形的缺口部分的存在而成为四边形(菱形)的情况下，也可以预先将光衰减区域形成为与其相似的形状。
在采用该结构的情况下，在使光圈开口 43为小光圈来进行彩色拍摄的情况下，维持用ND滤光片层42堵住光圈开口 43的状态，直到光圈开口 43的开口尺寸与ND滤光片层42的形成区域的外形尺寸一致。因此，能够使ND滤光片层42的形成区域没有浪费地最大限度地灵活应用。另外，能够随之使ND滤光片层42的形成区域限于最小限度。因此，能够尽量抑制在彩色拍摄模式下使光圈开口 43开放的情况的光量的降低。
另外，在使光圈开口 43开放得比小光圈的状态大的情况下,未形成有ND滤光片层42的区域(下面记为“非形成区域”)均匀地存在于光圈开口 43的外边缘部分的整周。因此，在光圈开口 43的开口区域中，在位于其中央部的ND滤光片层42的形成区域中，图像相对变暗，在ND滤光片层42的非形成区域中，图像相对变明亮。相对于此，拍摄用的透镜通常是中央部变亮、周缘部多少变暗。因此，能够通过它们的相互抵消而使图像的明暗度均匀化。
另外，在滤光片基板5的构成上，在玻璃基板40的同一主表面上以层叠状态形成有红外线截止滤光片层41和ND滤光片层42。因此，在制造滤光片基板5的情况下，不使玻璃基板40表背翻转就能够以红外线截止滤光片层41和ND滤光片层42的顺序形成(成膜)红外线截止滤光片层41和ND滤光片层42。
<5.变形例>
本发明的保护范围不限定于上述的实施方式，在导出通过发明的构成要件及其组合而获得的特定的效果的范围中，也包含进行了各种改变、改良的形态。
例如，对于ND滤光片层42，也可以不是形成在玻璃基板40的一个主表面，而是形成在与形成有红外线截止滤光片层41的主表面相反的一侧的主表面。另外,对于红外线截止滤光片层41和ND滤光片层42，也可以分别形成在玻璃基板40的两个主表面。并且，作为由ND滤光片层42构成的光衰减区域的平面的形状，不限于所述的圆形等形状，也可以是例如属于多边形的三边形、四边形、五边形、六边形、(下面省略)，也可以是除此之外的形状、例如星形、花瓣型、十字形、云形、半月形。
另外，也能够将红外线截止滤光片层41和ND滤光片层42层叠在玻璃基板40时的层叠顺序以与上述实施方式相反的顺序形成红外线截止滤光片层41、S卩、以将红外线截止滤光片层41覆盖在ND滤光片层42之上的状态形成红外线截止滤光片层41。
另外，也可以采用将红外线截止滤光片层41和ND滤光片层42分别形成在各自的玻璃基板上、例如利用粘接等将上述的玻璃基板一体化而成的结构的滤光片基板。
另外，也可以为如下结构:为了切换拍摄模式而进行的滤光片基板5的动作不是如上述实施方式那样以支承轴35中心的旋转动作，例如通过直线的滑动式的移动动作来进行。在采用该结构的情况下，采用如下的结构即可:例如，将长方形的基板的主表面区域在该基板的长度方向上分成两个区域，仅在一个区域中形成有红外线截止滤光片层，并且在其中央部形成有ND滤光片层。
另外，作为具有红外线截止功能的滤光片基板5的结构，不只限于如上述实施方式那样在玻璃基板40上形成有红外线截止滤光片层41的结构，也可以是例如玻璃基板40自身具有遮断红外线的功能的结构、也就是说，也可以是采用由红外线截止玻璃构成的玻璃基板40的结构。
另外，作为具有紫外线截止功能的滤光片基板5的结构，不限于如上述实施方式那样由紫外线截止玻璃构成玻璃基板40的结构，也可以是将紫外线截止滤光片层形成于玻璃基板的主表面的结构。
另外，也可以采用将ND滤光片层42形成于薄的膜基材、将该膜基材粘贴在玻璃基板40而成的结构。
另外，在本发明的光圈装置的构成上，对于“可见光通过区域”，该可见光通过区域为使可见光通过的区域，更详细而言，以去除了预定的波长域的光的状态使可见光通过的区域、进一步详细而言，可见光通过的区域能够在可见光的条件下去除摄像机的拍摄所不需要的光。该情况的摄像机的拍摄所不需要的光是指“波长比可见光长的光”和“波长比可见光短的光”中的至少一个光。更具体而言，红外光(包含近红外光)和紫外光(包含近紫外光)中的至少一个光相当于“摄像机的拍摄所不需要的光”。
因而，滤光片基板5所具有的“可见光通过区域”除了具有红外线截止滤光片和紫外线截止滤光片这两个滤光片功能的情况之外，也能够存在仅具有红外线截止滤光片的功能的情况、或者仅具有紫外线截止滤光片的功能的情况。但是，在防止图像的彩色边纹的基础上，最好是具有红外线截止滤光片和紫外线截止滤光片这两个滤光片功能的区域。另外，对于可见光通过区域，未必需要使玻璃基板40的主表面上的整个区域为可见光通过区域，以成为比光衰减区域大的区域的方式确保可见光通过区域即可。
另外，本发明不限于光圈装置、使用该光圈装置的摄像机，也能够适用于具有该摄像机的电子设备(例如安全设备等)。该电子设备成为具有本发明的实施方式的摄像机和对从该摄像机输出的图像信号进行处理的图像处理部的构成。
附图标记说明
1…光圈装置
2…光圈基板
3…光圈叶片
4…光圈叶片
5…滤光片基板
6…叶片罩
7…光圈驱动部
8…滤光片驱动部
40…玻璃基板
41…红外线截止滤光片层
42…ND滤光片层
100…摄像机
权利要求
1.一种光圈装置，其特征在于， 该光圈装置包括: 一对光圈叶片，该对光圈叶片以彼此重合的状态形成光圈开口 ； 滤光片基板，该滤光片基板具有可见光通过区域； 光圈驱动部，该光圈驱动部为了调整所述光圈开口的大小而使所述一对光圈叶片相对移动； 滤光片驱动部，该滤光片驱动部使所述滤光片基板相对于通过所述光圈开口入射的光的光路进退移动， 所述滤光片基板还具有光衰减区域，该光衰减区域使通过所述光圈开口的光中的至少能够通过所述可见光通过区域的光衰减， 所述光衰减区域以具有比所述可见光通过区域小的区域的方式形成在该可见光通过区域内，在使所述滤光片基板进入到所述光路上时，所述光衰减区域与所述光圈开口呈同心状配置。
2.根据权利要求1所述的光圈装置，其特征在于， 所述光衰减区域形成为圆形。
3.根据权利要求1所述的光圈装置，其特征在于， 所述光衰减区域形成为与所述光圈开口的开口形状相似的形状。
4.根据权利要求广3中任一项所述的光圈装置，其特征在于， 所述可见光通过区域由在所述滤光片基板的至少一个主表面上形成的红外线截止滤光片层构成， 所述光衰减区域由形成于所述滤光片基板的一个主表面或者另一主表面或者两个主表面上的ND滤光片层构成。
5.根据权利要求4所述的光圈装置，其特征在于， 所述红外线截止滤光片层和所述ND滤光片层以层叠状态形成在所述滤光片基板的同一主表面上。
6.一种摄像机，其特征在于， 该摄像机包括: 光电转换元件和根据权利要求1 5中任一项所述的光圈装置， 所述光电转换元件将通过所述光圈开口入射的光转换成电信号。
7.—种电子设备,其特征在于， 该电子设备包括: 图像处理部和根据权利要求6所述的摄像机， 所述图像处理部对从所述摄像机输出的图像信号进行处理。
全文摘要
本发明能够提供一种光圈装置，该光圈装置能够同时削减零部件个数并提高明暗度等特性。本发明的光圈装置(1)包括一对光圈叶片(3、4)，该对光圈叶片以彼此重合的状态形成光圈开口；滤光片基板(5)，在该滤光片基板的一个主表面的整个区域形成有红外线截止滤光片层；光圈驱动部(7)，该光圈驱动部为了调整光圈开口的大小而使一对光圈叶片(3、4)相对移动；滤光片驱动部(8)，该滤光片驱动部用于使滤光片基板相对于通过光圈开口而入射的光的光路进退移动。滤光片基板(5)在其中央部具有ND滤光片层(42)，滤光片基板(5)为该ND滤光片层(42)与光圈开口呈同心状配置的结构。
文档编号G02B5/00GK103140799SQ20118003834
公开日2013年6月5日 申请日期2011年8月3日 优先权日2010年8月4日
发明者户丸崇, 郡直道, 原泽大辅 申请人:日本精密测器株式会社