光学絞り用ＮＤフィルターの製造方法と絞り装置

【課題】光量の均一性の向上した絞り装置、及び該絞り装置に使用される各濃度においては分光特性がフラットなグラデーションＮＤフィルターの製造方法を提供する。
【解決手段】光量絞り装置の絞り羽根に設けられるＮＤフィルターの製造方法において、有機色素を含有するプラスチックからなるフィルムに、照射量を部分的に変化させながら高エネルギーの光を照射することにより、濃度分布をもったＮＤフィルターを作成することを特徴とする光学絞り用ＮＤフィルターの製造方法、及び該方法により得られたＮＤフィルターが絞り羽根にが設けられている絞り装置。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラあるいはスチルビデオカメラ等の撮影装置に使用するのに適した光量絞り装置、及びそれに使用するＮＤフィルターの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光量絞りは銀塩フィルムあるいはＣＣＤ等の固体撮像素子へ入射する光量を制御するために設けられており、被写界が明るい場合により小さく絞りこまれるようになっている。従って、快晴時や高輝度の被写体を撮影すると絞りは小絞りとなり、絞りのハンチング現象や光の回折の影響も受け易く、像性能の劣化を生ずる。これに対する対策として、絞り羽根にフィルム状のＮＤ（ｎｅｕｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙ）フィルターを取り付けて被写界の明るさが同一でも絞りの開口が大きくなるような工夫をしている。
【０００３】近年、撮像素子の感度が上昇するに従い、前記ＮＤフィルターの濃度を濃くして、光の透過率を更に低下させ、被写界の明るさが同一でも絞りの開口を大きくするようになっている。しかしながら、このようにＮＤフィルターの濃度が濃くなると図１２の示すような状態でフィルターを通過した光ａと通過しない光ｂの光量差が大きく異なり解像度が低下してしまうという欠点が発生している。この欠点を解決するためには、ＮＤフィルターの濃度を光軸中心に向かって順次透過率が大となるような構造をとる必要がでてきている。
【０００４】因みに図１２で、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄは撮像光学系６を構成する成分レンズ、７は固体撮像素子で８はローパスフィルターである。また、１１から１４は絞り装置で、１１がＮＤフィルター、１２と１３が対向的に移動する絞り羽根で、２枚の絞り羽根は略菱形の開口を形成する。ＮＤフィルターは普通、絞り羽根の内の１枚に接着されている。１４は絞り羽根支持板である。
【０００５】一般的にＮＤフィルターの作成方法としては、フィルム状をなす材料（セルロースアセテート、ＰＥＴ、塩化ビニル等）中に光を吸収する有機色素または顔料を混ぜ、練り込むタイプのものと前記材料に光を吸収する染料または顔料を塗布するタイプのものがある。これらの製造方法では、濃度が均一なフィルターは作成可能であるが、濃度が変化するタイプのフィルター（グラデーションフィルター）はいずれも作成が著しく困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の難点を鑑みてなされたもので、光量の均一性の向上した絞り装置の提供を課題とするもので、またそれに使用される各濃度においては分光特性がフラットなグラデーションＮＤフィルター及びその作成方法の提供を課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光量絞り装置の絞り羽根に設けられるＮＤフィルターの製造方法において、有機色素を含有するプラスチックからなるフィルムに、照射量を部分的に変化させながら高エネルギーの光を照射することにより、濃度分布をもったＮＤフィルターを作成することを特徴とする光学絞り用ＮＤフィルターの製造方法である。
【０００８】また、本発明は、絞り羽根にＮＤフィルターが設けられている絞り装置において、ＮＤフィルターが有機色素を含有するプラスチックからなるフィルムに、照射量を部分的に変化させながら高エネルギーの光を照射することにより、濃度分布をもったＮＤフィルターであることを特徴とする絞り装置である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明においては、プラスチックフィルムに有機色素を練りこみ、このフィルムを部分的に高エネルギーの光を照射することにより、照射部分の有機色素を分解させ濃度を照射させない部分に比べ下げ、濃度分布をもったグラデーションＮＤフィルターを作成するものである。色素は有機物質のため分子構造によっては高エネルギーの光源で分子の一部が分解するが、顔料の場合無機物質のため光による褪色は全くない。一般的には太陽光等により有機色素が褪色することは好ましくないとされ、通常は褪色性のしない有機色素を用いることが一般的であるが、本発明では光の照射によって褪色する有機色素を用いている。また、褪色後も分光特性がＮＤとなるような考え方は本発明の最も特徴的なところである。従って、褪色前の分光特性がよりフラットでＮＤとなっており、なおかつ光の照射後も分光特性がよりフラットとなる有機色素及びベースプラスチックを選択することが好ましい。また、本発明では通常の太陽光では褪色が容易に進まないような有機色素を用いている。このため、本発明の照射する光源は通常の太陽光の照射にくらべ格段に高エネルギーの光源を用いていることも特徴としている。このように、本発明は有機色素の褪色性を制御するものである。
【００１０】図１（Ａ）は本発明の絞り装置の概略図である。２は図１２で示した絞り羽根、１は本発明で得られたグラデーションＮＤフィルターである。濃度分布または透過率は図１（Ｂ）の如く３段階のグラデーション構造となっている。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。
［実施例１］前述したように、本発明の目的は、特に可視光の波長領域４００〜７００ｎｍの濃度がフラットであり、かつ光照射を行った後も前記領域の波長において濃度がフラットなＮＤフィルターを製造することである。
【００１２】このようなフィルターを有機色素の染料で得るためには、単一の有機化合物または複数の化合物の組み合わせる方法が考えられが、単一の有機色素でこのようなフィルターを得ることの困難性を考慮して、以下特に、複数の有機色素を組み合わせることを検討した。
【００１３】まず、方向性を見い出すために、トルエン中に複数の有機色素を混入してその液の濃度を測定し、その後高エネルギーの光を前記液に照射して照射後の濃度を測定した。
【００１４】検討した有機色素は、例示化合物Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６の１６種類である。その構造を以下に示す。
【００１５】
【化１】

【００１６】
【化２】

【００１７】
【化３】

【００１８】各色素の吸光度の波長分布は全て異なっており、また各色素の褪色性は全て異なっている。図２に例示化合物の色素の代表例としてＮｏ．８、９、１０、１１、１２、１３及び１５の色素をトルエン中に単一に分散させた時の各波長における濃度を示した。図２から分かるように、Ｎｏ．１０の色素は約４５０〜５２０ｎｍの波長領域において最も吸光し易い性質があり、Ｎｏ．１５の色素は５２０ｎｍ〜５６０ｎｍの領域で最も吸光し易い性質がある。このように、各色素の最も吸光し易い波長及び吸光分布は各々異なっている。このために、各色素を適当に配合することにより４００〜７００ｎｍの可視光範囲でより均一な濃度を得ることが可能となる。
【００１９】例示化合物Ｎｏ．８、９、１０、１１、１２、１３及び１５の色素を評価した結果、特定の割合でトルエン中に混入させることにより、図３のように各波長において濃度分布を均一にすることができた。図３における配合は重量基準で、No.8(5.39%)、 No.9(10.67%)、 No.10(23.36%)、 No.11(10.50%)、 No.12(16.90%)、 No.13(30.50%)、 No.15(2.61%) であった。その後このサンプルを高エネルギーの光で照射して評価した。
【００２０】有機色素を分解して褪色させるためには、有機色素の化学結合エネルギー以上の解離のためのエネルギーを外部より与える必要がある。一般に、光のエネルギーは波長が短いほど高いため、赤外線より可視光線、可視光線より紫外線の方がエネルギーが高い。紫外線より波長が短いＸ線等も考えられるが、それらはいずれも人体への影響度が大きいことを考慮すれば、紫外線が最も適している。ランプには一般的なタングステンランプやキセノンランプやサンシャインカーボンランプ等があり、いずれも太陽光に近い波長である。紫外線の強いランプとしては紫外線カーボンランプ、紫外線蛍光ランプ等がある。図４にキセノンランプ、図５には紫外線カーボンアークの分光分布相対値を示す。紫外線カーボンアークは約３８０ｎｍの波長部分の紫外線がほとんどであることが分かる。本実施例ではトルエン中に有機色素を混入させて評価しているが、後述するように最終的には塩化ビニル（ＰＶＣ）等のプラスチック中に有機色素を混入させる必要がある。その場合にも、ランプの熱発生が低く、ベースの塩化ビニルを熱によって黄変させないことと共に熱変形によってフィルムの形状を変化させない紫外線ランプは適している。
【００２１】次に、図３の有機色素を塩化ビニルフィルムに分散混練してＮＤフィルターを作成し、その分光特性を図６に示す。更に、このフィルターに紫外線カーボンアークにより１００時間と２００時間照射した後の分光特性を図６に示す。図６より、６００〜７００ｎｍは褪色して濃度が低下しているが、６００ｎｍ以下の波長は褪色せず、その結果として１００時間後と２００時間後で分光特性のフラット性が減少している。
【００２２】［実施例２］実施例１の結果を改善するために有機色素の種類を変更した。例化合物Ｎｏ．１、２、３、４、５、６及び１４の有機色素の配合割合を種々変更することによって図７に示すような分光特性を持つフィルターを作成した。図７における配合は重量基準で、No.1(4.26%)、 No.2(9.97%)、 No.3(7.96%)、 No.4(3.65%)、 No.5(6.32%)、 No.6(8.62%)、 No.14(59.50%) であった。図７では塩化ビニル（ＰＶＣ）中に前記有機色素を分散させたものを用いた。更に、このフィルターに紫外線カーボンアークにより１００時間と２００時間照射した後の分光特性を図７に示す。
【００２３】図７から分かるように、実施例１の組成に比べ本実施例の組成の場合、４００〜７００ｎｍの波長の範囲においてある程度均一に褪色するが、反面フラット性は実施例１に比べ劣る。
【００２４】［実施例３］実施例２のフラット性を更に改善するために有機色素の組成を変更した。例示化合物Ｎｏ．１、２、３、４、７、９、１４、１５及び１６の有機色素の配合割合を種々変更することによって図８に示すような結果を得た。図８における配合は重量基準で、No.1(3.50%)、 No.2(5.25%)、 No.3(5.36%)、 No.4(5.38%)、 No.7(6.42%)、 No.9(16.90%)、 No.14(45.45%)、 No.15(2.41%)、 No.16(9.33%)であった。評価は実施例２と同様にＰＶＣに分散混練されたフィルム形状で行った。更に、このフィルターに紫外線カーボンアークにより１００時間照射した後の分光特性を図８に示す。図８から分かるように、実施例２に比べ均一な褪色性とフラット性が改善されている。
【００２５】［実施例４］実施例３のフラット性を改善するためにまた更に有機色素の組成を変更した。例示化合物Ｎｏ．１、２、３、４、７、９、１４、１５及び１６の有機色素の配合割合を種々変更することによって図９R>９に示すような結果を得た。図９における配合は重量基準で、No.1(6.0%)、 No.2(5.3%)、 No.3(5.2%)、 No.4(5.2%)、 No.7(5.8%)、 No.9(17.9%)、 No.14(45.5%)、 No.15(2.3%)、 No.16(7.8%) であった。更に、このフィルターに紫外線カーボンアークにより１００時間と２００時間照射した後の分光特性を図９に示す。図９から分かるように、実施例３に比べ褪色前も褪色後もフラットな分光特性が得られる。
【００２６】この結果をもとに図１０のように８ｃｍ×７ｃｍのフィルムをエッチングにより作られたステンレスシートのシャドウをつける治具を用いて、濃度が４分布あるフィルムシートを作成した。次いで、プレス等で必要形状に切り抜き図１１のようなグラデーションフィルターを作成した。
【００２７】
【発明の効果】以上、本発明によれば、光量の均一性の向上した絞り装置が得られた。また、該絞り装置に使用される、各濃度においては分光特性がフラットなグラデーションＮＤフィルターの製造方法が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で得られたグラデーションＮＤフィルターであり、（Ａ）はその概略図であり、（Ｂ）はその透過率である。
【図２】有機色素の分光特性図である。
【図３】有機色素の分光特性図である。
【図４】有機色素の分光特性図である。
【図５】有機色素の分光特性図である。
【図６】有機色素の分光特性図である。
【図７】有機色素の分光特性図である。
【図８】有機色素の分光特性図である。
【図９】有機色素の分光特性図である。
【図１０】グラデーションＮＤフィルター用フィルムシートの概略図である。
【図１１】グラデーションＮＤフィルターの概略図である。
【図１２】絞り装置を有する撮影装置の概略図である。

【特許請求の範囲】
【請求項１】光量絞り装置の絞り羽根に設けられるＮＤフィルターの製造方法において、有機色素を含有するプラスチックからなるフィルムに、照射量を部分的に変化させながら高エネルギーの光を照射することにより、濃度分布をもったＮＤフィルターを作成することを特徴とする光学絞り用ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項２】請求項１において前記有機色素が、例示化合物Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６の中から選ばれる２種以上の有機色素を配合したものであることを特徴とする光学絞り用ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項３】請求項１において前記有機色素が、例示化合物Ｎｏ．１、２、３、４、７、１４及び１５の有機色素を配合したものであることを特徴とする光学絞り用ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項４】請求項１において前記プラスチックが塩化ビニルであることを特徴とする光学絞り用ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項５】請求項１において照射用光源として紫外線を用いたことを特徴とした光学絞り用ＮＤフィルターの製造方法。
【請求項６】絞り羽根にＮＤフィルターが設けられている絞り装置において、ＮＤフィルターが有機色素を含有するプラスチックからなるフィルムに、照射量を部分的に変化させながら高エネルギーの光を照射することにより、濃度分布をもったＮＤフィルターであることを特徴とする絞り装置。
【請求項７】請求項６において前記有機色素が、例示化合物Ｎｏ．１〜１６の中から選ばれる２種以上の有機色素を配合したものであることを特徴とする絞り装置。
【請求項８】請求項６において前記有機色素が、例示化合物Ｎｏ．１、２、３、４、７、１４及び１５の有機色素を配合したものであることを特徴とする絞り装置。

【図１】