CN101059574A - 光量调节器和成像设备 - Google Patents

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Abstract

光量调节器和成像设备，光量调节器包括两个滤色镜部件，每个部件具有其透明度连续改变的渐变ND区域，被布置成使得两个滤色镜部件互相面对，以及一个滤色镜部件的渐变的改变方向不同于另一个滤色镜部件的渐变的改变方向，并且被配置成使得滤色镜部件可以互相以对称的方式移动。

Description

光量调节器和成像设备
相关专利申请的相互参考
本发明包含与2006年4月21提交给日本专利局的日本专利申请JP 2006-117463有关的主题内容，该专利申请整体地在此引用以供参考。
技术领域
本发明涉及新颖光量调节器和成像设备。更特别地，本发明涉及在图像质量方面几乎不引起恶化的光量调节器，它适用于使用成像设备来接收光的的照相机，诸如视频摄录机和数字静止照相机；以及涉及具有这样的光量调节器的成像设备。
背景技术
孔径光圈通常在成像设备中被用作为调节入射光的量用的装置。然而，很长时间以来就已经指出，小的孔径尺寸(大的F数)由于衍射而不利地导致图像质量的恶化。为了解决这个问题，提出了使用ND滤色镜来衰减透过的光的量的各种建议。例如，JP-A-58-184135提出通过把具有几种透明度水平的ND滤色镜放置在透镜与成像设备之间，并按照被摄影物的亮度切换到具有适当的透明度的ND滤色镜而防止把孔径光圈设置到小的孔径尺寸。JP-A-2004-53633提出，除了在ND滤色镜之间的类似的切换以外，还使用机械快门来限制曝光时间。JP-A-2005-348140提出根据来自成像设备的输出信号在孔径光圈的设置值与ND滤色镜密度之间自动切换，以避免孔径光圈被设置到其中衍射会引起明显恶化的范围内。
JP-A-6-90403提出使用利用电致变色效应的ND滤色镜，其中通过施加的电压改变透明度。类似于JP-A-6-90403，JP-A-2006-3437还提出利用在成像设备中的电致变色效应，该成像设备以下列方式使用彩色分离棱镜，即让可变密度ND滤色镜布置在透镜与该棱镜之间。
JP-A-52-117127提出使用其透明度连续地改变的多个渐变ND滤色镜和使用各渐变ND滤色镜的重叠部分来改变密度。JP-A-6-265971提醒，ND滤色镜部件的边缘到孔径的插入造成波前相位差，从而造成图像质量的恶化，因此建议当光圈完全打开时，孔径用透明度区域覆盖，而与透明的区域相邻的渐变ND区域被插入到孔径，以便调节光量。JP-A-2004-205951假定当具有渐变ND区域和透明区域的滤色镜被插入到孔径时图像质量恶化的原因，并且假定，作为基于仿真的实验考虑，图像质量恶化是由以下的三个因素造成的：由被光阑片和ND滤色镜包围的、并且当滤色镜被插入到孔径半途时用作为小孔径的区域引起的衍射；当滤色镜部件的边缘出现在孔径中时生成的大的波前相位差；以及在滤色镜的透明区域与渐变ND区域之间的边界处生成的小的波前相位差。JP-A-2003-241253提出其中薄膜基底具有两个部分的光量调节器，每个部分包括透明的区域和ND区域，以及ND区域是从相反方向插入到孔径的。
发明内容
在把成像设备作为用成像活动图像的视频摄录机的情况下，以上描述的建议在实施时会有各种问题。
在JP-A-58-184135、JP-A-2004-53633和JP-A-2005-348140中描述的设备中，准备和切换具有不同分段的密度级别的ND滤色镜，以使得孔径尺寸不被设置为小的数值。然而，在光路径插入和移走ND滤色镜会影响活动图像屏幕，导致不自然的重现的图像。特别是，当ND滤色镜被布置在接近于成像器件的位置和任何一个ND滤色镜覆盖光路径的一半时，一半屏幕变为亮的，另一半屏幕变为暗的，当ND滤色镜被插入或移走时，在亮的和暗的部分之间的边界在屏幕上移动。如果插入和移走同时进行，则边界的运动将不会明显可见。然而，用于曝光调节的孔径光圈的F数的改变实现得不够快，无法与ND密度的改变同步，导致在一个时刻记录明亮的屏幕和在另一个时刻记录暗淡的屏幕。当ND滤色镜被布置成与孔径光圈相邻时，在屏幕上在亮的和暗的位置之间的边界的运动将不会明显可见。然而，模糊的前景或背景图像看来像是与ND滤色镜的插入和移走同步地移动，这样的现象将会被记录下来。
在JP-A-58-184135、JP-A-2004-53633和JP-A-2005-348140中描述的把电致变色效应施加到ND滤色镜的设备可被看作为理想的光量调节器，如果在大量生产中以低成本和稳定的方式提供实际上足够的特性的话。然而，现在，有大量因材料和制造方法造成的问题，诸如在可见光的区域中非平坦的光谱透明度特性、对所施加的电压的响应太慢、在最高透明度与最高密度之间缺乏足够的光调节范围、持续性差、和以上特性对温度的依赖性和老化特性。所以，这种设备的性能远不能应用于视频摄录机。
虽然在JP-A-52-117127中描述的设备使用了装置以便逐渐覆盖由两个渐变ND滤色镜的光阑片形成的光阑的预定孔径，每个滤色片具有类似于光阑片的形状，但是没有考虑到由JP-A-6-265971和JP-A-2004-205951中所建议的滤色镜部件的边缘引起的相位差。
在JP-A-6-265971中描述的设备中，虽然解决了滤色镜部件的边缘的效应，但没有描述如何制造渐变ND滤色镜和没有考虑到由渐变ND区域和透明的区域引起的相位差的影响，而当ND滤色效应是由沉积的薄膜提供时这将是一个问题。在监视视频摄录机及类似设备中，已知的渐变ND滤色镜使用照相的卤化银胶片中的银粒子来提供渐变效应。虽然这样的渐变ND滤色镜多半不生成相位差，但预期到从卤化银粒子散射的光可能会成问题。因为没有提供有关如何制造渐变ND滤色镜的建议，所以很难实现该设备。
在JP-A-2004-205951中描述的设备中，可以预期使用渐变ND会提供某种效果，即减小由在光阑片和高密度ND滤波器周围的开放区域所引起的衍射，并可用作为小孔径。然而，就所公开的实施例而言，提出了由滤色镜部件的边缘引起的相位差的影响，但没有解决。另外，虽然希望ND滤色镜的密度是理想地均匀的和它在ND滤色镜覆盖光路径的区域中是连续可变的，但渐变ND不具有均匀的密度的事实引起了对其副作用的关心。尤其是，考虑到把这个方法应用于使用彩色分离棱镜(通过它，预期在各种视频摄录机之中获得最好的图像质量)的视频摄录机，它不单提供正面效果，而且也具有副作用。当密度连续地改变的方向与棱镜发散光的方向相对准时，入射到棱镜的双色面上的上面和下面的光的射线的光量是互相不同的，导致当光在屏幕的垂直方向上发散时在屏幕的上面部分和下面部分之间的彩色不均匀度。相反，当ND滤色镜在垂直于光发散方向的方向上被插在光路径中时，在屏幕的右面和左面之间很可能出现亮度不均匀性。除了上述的情形以外，在模糊的点光源图像的模糊圈上将观察到光强度分布的不均匀性，导致差的模糊效果。
当在JP-A-2003-241253中描述的设备被应用于使用彩色分离棱镜的视频摄录机时，可以预期从相反方向插入和移走ND滤色镜到孔径可以提供避免彩色不均匀性的效果。然而，由两个ND区域包围的透明区域在某些情形下形成类似狭缝的孔径，导致由于衍射造成的恶化，这比在JP-A-6-265971和JP-A-2004-205951中描述的设备中经受的恶化更为明显。另外，预期由于穿过在透明区域与ND区域之间的边界的波前相位差造成的图像质量的恶化也是显著的。
鉴于以上问题，希望提供一种光量调节器，它能够避免由孔径光圈减小所造成的衍射，以及提供具有这样的光量调节器的成像设备。
按照本发明的实施例的光量调节器包括两个滤色镜部件，每个部件具有其透明度连续改变的渐变ND区域，它们被布置成使得两个滤色镜部件互相面对，以及一个滤色镜部件的渐变的改变方向不同于另一个滤色镜部件的渐变的改变方向，并且被配置成滤色镜部件可以互相以对称的方式移动。
按照本发明的实施例的成像设备包括透镜、光量调节器、和成像装置。光量调节器包括两个滤色镜部件，每个部件具有其透明度连续改变的渐变ND区域，它们被布置成使得两个滤色镜部件互相面对，以及一个滤色镜部件的渐变的改变方向不同于另一个滤色镜部件的渐变的改变方向，并且被配置成滤色镜部件可以互相以对称的方式移动。
按照本发明，也可能避免由孔径光圈的小孔径尺寸造成的衍射。
附图简述
图1是显示按照本发明的实施例的成像设备的例子的示意性结构图；
图2连同图3到6一起显示滤色镜部件的第一实施例和当从光轴方向观看时两个滤色镜部件如何被插入光路径；
图3示意地显示两个滤色镜部件如何被插入到光路径，ND密度用三角形高度表示；
图4以几何图形的面积的形式示意地显示在图3所示的每个状态下在光路径上的的ND密度；
图5显示具有最高的密度区域的滤色镜部件被插入到光路径以使得光路径上的密度是最高的状态，状态以类似于图3和4的方式表示；
图6是显示编程的AE的例子的示意图；
图7连同图8到10一起显示滤色镜部件的第二实施例和当从光轴方向观看时两个滤色镜部件如何被插入到光路径；
图8示意地显示两个滤色镜部件如何被插入光路径，ND密度用三角形高度表示；
图9以几何图形的面积的形式示意地显示在图8所示的每个状态下在光路径上的的ND密度；
图10是显示编程的AE的例子的示意图；
图11连同图12和13一起显示滤色镜部件的第三实施例和当从光轴方向观看时两个滤色镜部件如何被插入光路径；
图12示意地显示两个滤色镜部件如何被插入光路径，ND密度用三角形高度表示；
图13以几何图形的面积的形式示意地显示在图12所示的每个状态下在光路径上的的ND密度；
图14显示对称地移动两个滤色镜部件的机构的例子的示意性透视图；以及
图15显示对称地移动两个滤色镜部件的机构的另一个例子的示意性透视图。
优选实施例描述
下面描述用于实现按照本发明的实施例的光量调节器和成像设备的最好模式。
按照本发明的实施例的光量调节器包括两个滤色镜部件，每个部件具有其透明度连续改变的渐变ND区域，它们被布置成使得两个滤色镜部件互相面对，以及一个滤色镜部件的渐变的改变方向不同于另一个滤色镜部件的渐变的改变方向，并且被配置成滤色镜部件可以互相以对称的方式移动。
所以，按照本发明的这个实施例的光量调节器可以避免由孔径光圈的小孔径尺寸造成的衍射。
按照本发明的这个实施例的光量调节器可以在以下的例子中被实施。
(1)每个滤色镜部件具有透明度是均匀的和至少为80％的透明区域。为了提供最高透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径。
(2)每个滤色镜部件具有透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域。为了提供最高透明度，两个滤色镜部件是从光路径缩回的。
(3)每个滤色镜部件具有其中透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域，和其中透明度是均匀的和至少为80％的透明区域，为了提供最高透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径。为了限制透过的光量，滤色镜部件之一或二者的最低的密度区域被插入到光路径以覆盖整个光路径，然后，两个滤色镜部件的渐变ND区域从相反方向插入到光路径以使得光路径中渐变ND区域的ND密度逐渐增加，以便衰减透过的光量。
(4)每个滤色镜部件具有密度是均匀的最高密度区域，并且最高密度区域不会被插入到光路径。
(5)当渐变ND区域被插入直至最高部分进入光路径为止时，滤色镜部件之一的ND密度在光路径的中心处是0.5到1.0，以及渐变ND区域在渐变方向上的长度是为覆盖光路径所必需长度的1.0到2.0倍。
(6)在(1)或(3)中描述的例子中，穿过渐变ND区域与透明区域之间的边界的、具有预定的波长λ的光的相位差小于或等于λ/10。
在(1)到(6)中描述的例子仅仅是按照本发明的实施例的光量调节器的几个例子，按照本发明的实施例的光量调节器当然可以用其它例子来实施。
按照本发明的实施例的成像设备包括透镜、光量调节器、和成像装置。光量调节器包括两个滤色镜部件，每个部件具有其透明度连续改变的渐变ND区域，它们被布置成使得两个滤色镜部件互相面对，以及一个滤色镜部件的渐变的改变方向不同于另一个滤色镜部件的渐变的改变方向，并且被配置成滤色镜部件可以互相以对称的方式移动。
所以，按照本发明的这个实施例的成像设备可以避免由孔径光圈的小孔径尺寸造成的衍射。
按照本发明的这个实施例的成像设备可以在以下的例子中被实施。
(1)每个滤色镜部件具有透明度是均匀的和至少80％的透明区域。为了提供最高透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径。
(2)每个滤色镜部件具有透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域。为了提供最高透明度，两个滤色镜部件是从光路径缩回的。
(3)每个滤色镜部件具有其中透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域，和其中透明度是均匀的和至少80％的透明区域，为了提供最高透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径。为了限制透过的光量，滤色镜部件之一或二者的最低的密度区域被插入到光路径以覆盖整个光路径，然后，两个滤色镜部件的渐变ND区域从相反方向插入到光路径以使得光路径中渐变ND区域的ND密度逐渐增加，以便衰减透过的光量。
(4)成像设备还包括彩色分离棱镜，以及光量调节器被布置成使得渐变ND区域的渐变方向与棱镜的彩色分离方向一致。
(5)具有由多个光阑片形成的孔径光圈的透镜、光量调节器、彩色分离棱镜、和成像设备以这个次序从物体一侧布置。
(6)具有由多个光阑片形成的孔径光圈的可移走透镜、包括保护镜、光学低通滤色镜和红外滤色镜之一的固定的平行平面部件、光量调节器、彩色分离棱镜、和成像装置以这个次序从物体一侧布置。
(7)在(5)或(6)中描述的例子中，成像设备还包括编程的AE数据单元，用来存储由孔径光圈规定的F数和由光量调节器控制的透过的光量的各种优选组合，并根据来自成像设备的输出信号，从编程的AE数据存储单元中提取各种优选的组合之一来按照优选的组合设置孔径光圈和光量调节器。
(8)在(5)或(6)中描述的例子中，成像设备还包括编程的AE数据单元，用来存储由孔径光圈规定的F数、由光量调节器控制的透过的光量、和电子快门的快门速度的各种优选的组合，并根据来自成像设备的输出信号，从编程的AE数据存储单元中提取优选的组合之一，以便按照优选的组合来设置孔径光圈、光量调节器、和电子快门。
(9)在(7)或(8)中描述的例子中，每个滤色镜部件具有透明度是均匀的和至少为80％的透明区域。为了提供最高透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径。F数和/或电子快门被设置，同时滤色镜部件根据被摄影物亮度的转变而被移动，以使得在两个滤色镜部件的透明区域和渐变ND区域之间的边界互相接近的位置和这个位置的附近区域将不停止在光路径中。
(10)在(7)或(8)中描述的例子中，每个滤色镜部件具有透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域。为了提供最高透明度，两个滤色镜部件都从光路径缩回。当最低密度区域被插入光路径和从光路径被移走时，F数和/或电子快门被设置，同时滤色镜部件根据被摄影物亮度的转变而被移动，以使得滤色镜部件的前端将不停止在光路径中。
(11)在(7)或(8)中描述的例子中，每个滤色镜部件具有透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域，和透明度是均匀的和至少为80％的透明区域，为了提供最高透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径。为了限制透过的光量，滤色镜部件之一或二者的最低的密度区域被插入到光路径以覆盖整个光路径，然后，两个滤色镜部件的渐变ND区域从相反方向插入到光路径，以使得光路径中渐变ND区域的ND密度逐渐增加以便衰减透过的光量。当最低密度区域被插入到光路径和从光路径被移走时，F数和/或电子快门被设置，同时滤色镜部件根据被摄影物亮度的转变而被移动，以使得滤色镜部件的透明区域与最低密度区域之间的边界将不停止在光路径中。
(12)在(7)或(8)中描述的例子中，由多个光阑片形成的孔径光圈所规定的F数可以通过外部操作任意设置，并且按照被摄影物亮度的转变，光量调节器被设置以提供相应于任意设置的F数而透过的光量，或光量调节器和电子快门被设置以提供相应于任意设置的F数的所透过的光量与电子快门的快门速度的组合。
(13)在(1)或(3)中描述的例子中，穿过渐变ND区域与透明区域之间的边界的、具有预定波长λ的光的相位差小于或等于λ/10。
在(1)到(13)中描述的例子仅仅是按照本发明的实施例的成像设备的几个例子，按照本发明的实施例的成像设备当然可以用其它例子来实施。
现在更详细地描述本发明的实施例。
图1示意地显示按照本发明的第一实施例的成像设备。
成像设备1包括透镜L、光量调节器2和成像设备GI、BI和RI。光量调节器2包括两个滤色镜部件ND1和ND2，它们被布置成使得它们互相面对，并且互相相对地对称地移动，每个滤色镜部件具有透明度连续地改变的渐变ND区域和其中透明度是均匀的和至少为80％的透明区域。光量调节器2还被这样配置，即为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径，而为了限制透过的光量，渐变ND区域从相反方向对称地插入到光路径，这样，在光路径上渐变ND区域的ND密度逐渐增加，以便衰减透过的光量。
图2示意地显示当沿光路径延伸的方向观看时，按照第一实施例的滤色镜部件ND1和ND2覆盖由虚线表示的光路径LD的状态。图3示意地显示渐变ND滤色镜ND1和ND2如何逐渐插入到图2所示的光路径LD的宽度A，以使得首先是低密度区域接着是高密度区域被插入。图4显示ND密度的分布相对于光路径LD的宽度A中的位置。在图3的左面部分被标记的数字(1)到(7)相应于在图4的左面部分被标记的数字(1)到(7)，相同的数字表示相同的条件。在图3上，ND密度由三角形的高度表示，这表示高度越高，密度越高。只用一条线表示的部分是透明的。图4显示在图3的光路径LD的宽度A中三角形的覆盖面积的和值，表示：面积越大，ND密度越高。
在图3和4中的状态(1)下，两个渐变ND滤色镜ND1和ND2的渐变ND区域gnd都是从光路径LD缩回的，这样，重叠的透明区域tra覆盖光路径LD，以提供最高的透明度。在状态(2)，渐变ND区域gnd稍微插入光路径LD。例如，当滤色镜部件ND1和ND2被配置成使得它们以屏幕的垂直方向被插入和移走时，在光路径LD的上面部分和下面部分的光将被衰减。在状态(3)，在两个渐变ND滤色镜ND1和ND2的透明区域tra与渐变ND区域gnd之间的边界bor在光路径LD的中心处互相接触，这样，密度随位置的分布变为V字形(见图4的(3))。在状态(4)，部分的渐变ND区域gnd在光路径LD处互相重叠。当密度分布的梯度互相是相对地对称的时，在重叠部分处的密度分布变为平坦的。在状态(5)到(7)中，透明区域tra完全从光路径LD缩回，这样，密度分布在光路径上变为平坦的。当两个滤色镜部件ND1和ND2对称地移动时，即，互相相对地以相反方向移动，直至最高密度部分被插入到光路径LD为止时，两个滤色镜部件ND1和ND2提供在光路径LD上最高的密度2D，其中D是在光路径LD的中心处滤色镜部件ND1和ND2之一的密度。
虽然每个滤色镜部件ND1和ND2可以具有跟在渐变ND区域gnd之后的均匀且最高的密度区域max，但希望均匀的最高的密度区域max被控制成不插入到光路径LD。图5说明在这种情形下的效果。图5的左面部分相应于图3，图5的右面部分相应于图4。在这样的情形下，在光路径LD的中心处密度最高，而在滤色镜部件被插入的两边的密度是较低的。当要被聚焦的光束穿过包括高密度部分和低密度部分的部分时，在模糊的点光源图像上生成一定的强度分布，导致所谓的双线模糊。由于消费者视频摄录机通常采用基于对比度的自动聚焦，受双线模糊影响的被摄物的图像会引起自动聚焦的误操作。在基于彩色分离棱镜的视频摄录机中，相对于双色平面的较大的入射角度变为更高，这多半造成彩色不均匀性。
当渐变ND区域gnd被插入直至最高的密度部分进入光路径为止时，希望滤色镜部件ND1和ND2之一的ND密度在光路径的中心处是0.5到1.0，以及渐变ND区域在插入方向的长度INS(见图2)是为了覆盖光路径LD所必须的长度A的1.0到2.0倍。ND密度是指透明度是10的(ND密度)次方的倒数。在当前商业可得到的代表性三片式照相机中使用的最高的ND密度约为1.5到1.8。虽然成像设备的灵敏度将越来越高，但预期灵敏度的重大的改进是不能实现的。所以，可以认为，为了避免由于小的孔径尺寸所造成的衍射所必须的ND密度不会是很高的。至于与输出屏幕上的TV分辨率相对应的成像设备的空间频率，成像设备的较小的屏幕尺寸在高的空间频率时可能比以往需要更高的MTF。因此，由衍射极限确定的减小光圈的孔径的F数不可能会更大，因此，预期光量控制将取决于光量调节器，而不取决于孔径光圈。然而，考虑到对像素间距减小的预期的限制，推想将不会实现极其小型化的屏幕。所以，为得到最高密度2D的一个合理密度D将大约是0.5到1.0。虽然为得到平坦的密度分布所必须的渐变ND区域gnd的宽度至少是光路径的宽度A的1.0倍，但一个两倍于宽度A或更大的宽度会增加滤色镜部件ND1和ND2的行程，导致滤色镜部件的驱动孔径的尺寸增加，从而导致整个成像设备的尺寸增加。
当上述的光量调节器2被应用到使用彩色分离棱镜GP、BP和RP的成像设备1时，希望滤色镜部件ND1和ND2的渐变ND区域gnd被插入的方向与棱镜分离彩色的方向一致。在使用彩色分离棱镜GP、BP和RP的成像设备1中，熟知的现象是，在光轴上的点光源的模糊图像表现为模糊圈上绿色和绛红色的彩色不均匀性。其原因在于，例如，当在垂直方向上实现彩色分离时，入射到彩色分离分色镜面上面的光的入射角不同于入射到分色镜面下面的光的入射角，导致不同的光谱特性。为了消除在上面和下面部分出现的彩色不均匀性的原因，渐变ND滤色镜ND1和ND2被插入到光路径LD的方向被设计成与实现彩色分离的方向一致，以便对称地减小偏离绿色的原因和偏离绛红色的原因，从而允许减小白平衡的变动和在模糊的点光源图像上观察到的彩色不均匀性的发生。在图1所示的成像设备1中，渐变ND滤色镜ND1和ND2被插入到光路径LD的方向和实现彩色分离的方向都平行于图的平面。
为了利用按照本发明的实施例的成像设备1的特性，成像设备1希望包括具有由多个光阑片形成的孔径光圈St的透镜L、上述的光量调节器2、彩色分离棱镜GP，BP和RP、以及成像装置GI，BI和RI，它们从物体一侧按这个次序排列。虽然JP-A-52-117127、JP-A-6-265971、JP-A-2004-205951、和JP-A-2003-241253提出：渐变ND滤色镜要布置在与孔径光圈相同的位置，但在按照本发明的实施例的光量调节器中，两个渐变ND滤色镜被布置成使得它们互相面对，并沿长距离路径对称地移动，这样，光量调节器的垂直于光轴的截面积必然会变大。当这样的大尺寸的光量调节器被布置在孔径光圈时，只有透镜的中间部分是厚的，导致设计透镜筒机构时的麻烦、恶化的可用性和外貌变差。所以，在可以相当容易地利用空间的场合下，希望光量调节器2被布置在透镜L与彩色分离棱镜GP，BP和RP之间。
替换地，希望成像设备1包括具有由多个光阑片形成的孔径光圈St的可移走的透镜L、包括保护镜、光学低通滤色镜和红外截止滤色镜之一的固定的平行平面部件F1、上述的光量调节器2、彩色分离棱镜GP，BP和RP、以及成像装置GI，BI和RI，它们从物体一侧按这个次序排列。在能够在多个透镜之间切换的可换镜头的成像设备中，可能由薄的滤色镜形成的、或可能含有对外力敏感的运动机构的光量调节器2是易于出故障的，如果当透镜被移走时用户会触摸到光量调节器2的话。所以，希望包括保护镜、光学低通滤色镜和红外截止滤色镜之一的固定的平行平面部件F1被布置在机身Bd一侧的光路径的入口处，以便当透镜被移走时可保护被布置在固定的平行平面部件F1后面的光量调节器2。图1所示的成像设备1被配置成使得可用一个其详细结构未示出的交换器安装装置Mt来装卸透镜L。希望包括保护镜、光学低通滤色镜和红外滤色镜之一的固定的平行平面部件F1被布置在机身Bd的光路径的入口处，以便保护光量调节器2。由于从透镜设计的观点来看在机身Bd中凸缘聚焦距离优选地尽可能地短，因此最好部署具有互相接合在一起的光学低通滤色镜和红外截止滤色镜的固定的平行平面部件F1。
希望通过存储由孔径光圈St控制的F数与由光量调节器2控制透过的光量的各种优选组合和根据来自成像设备的输出信号而使用优选的组合之一来实现编程的AE(自动曝光)(例如，通过提供编程的AE数据存储单元(存储器)，其中优选的组合事先被存储，并根据来自成像设备的输出信号参照被存储在编程的AE数据存储单元中的数据，以便按照优选的组合设置孔径光圈和光量调节器)。在使用商业上可得到的彩色分离棱镜的相关技术的视频摄录机的曝光调节操作中，用户在能提供两个或三个分级密度水平的ND滤色镜之间进行切换，并使用由选择的ND滤色镜衰减的透光的光量与由孔径光圈控制的F数的组合，以便在因衍射造成的图像质量的恶化是可接受的范围内调节光圈。在这种情形下，即使在光圈被设置为AE位置因而由照相机进行调节时，极其窄的F数的可变范围迫使用户经常在各ND滤色镜之间切换。利用自动调节按照本发明的实施例的光量调节器和光圈的AE消除了由用户进行ND滤色镜切换的负担，允许供专业使用的难以操作的视频摄录机具有类似于供消费者使用的用户友好的视频摄录机那样的使用性能。
还希望通过不仅存储F数与透过的光量，而且还存储电子快门的优选组合和根据来自成像设备的输出信号使用各优选组合之一而达到编程的AE。
当在滤色镜部件ND1的透明区域tra与渐变ND区域gnd之间的边界接近在滤色镜部件ND2的透明区域tra与渐变ND区域gnd之间的边界时，ND密度沿着滤色镜部件ND1与ND2被插入的方向的分布变为V字形。这种状态此后被称为V字形状态。希望通过设置F数和/或电子快门和按照被摄影物亮度的转变同时移动滤色镜部件而实现编程的AE能被配置成使得滤色镜部件不停止在V形状态临近区域。
图6显示示意地说明F数与透过的光量的各种优选组合的例子。在图6左面的上面和下面曲线图上，水平轴表示被摄影物亮度。左上图的垂直轴旁边的数字(1)到(7)相应于表示插入的滤色镜部件ND1和ND2在图3和4上的编号状态。左下图的垂直轴表示孔径光圈的F数，其中包括全孔径F数和由于衍射造成的图像恶化但仍旧是可接受的极限F数。左面两个图的共同的水平轴表示从低亮度(a)到高亮度(g)的被摄影物亮度。程序图由沿被摄影物亮度的实线表示，从低水平转变到高水平，以及当被摄影物亮度从高水平转变到低水平时，只有不同于实线的那部分程序用虚线显示。
这两个图用来说明编程的AE的优选的例子。在状态(a)，渐变ND区域gnd从光路径LD缩回以及光圈被完全打开，这样，透过的光量是最高的。通常，像差不太影响透镜的性能，因此当F数稍微小于全孔径F数时，图像质量将得到改进。所以，光圈被设置为状态(b)其中孔径尺寸稍微小于全孔径尺寸，而滤色镜部件ND1和ND2保持静止不动。然后，光圈保持不变而处在适当的F数并且渐变ND区域gnd被插入到光路径LD，从而达到状态(2)。令(c)是状态(2)时的被摄影物亮度。此后，滤色镜部件ND1和ND2一举被插入，从而达到状态(4)。同时，光圈被打开，使得在图像面上的亮度不改变。JP-A-2004-205951假设在透明区域与渐变ND区域之间的边界处由沉积的薄膜的台阶造成的波前相位差会造成图像恶化。当使用两个滤色镜时，滤色镜部件ND1和ND2的两个台阶在V形状态(3)下在光路径的中心处互相接近。所以，预期很可能会发生由于相位差造成的图像质量的恶化。为了避免在V形状态(3)下长期曝光成像，滤色镜部件ND1和ND2以及光阑片同时被驱动，以使得滤色镜部件ND1和ND2在短的时间内穿过V形状态(3)，从而把滤色镜部件ND1和ND2一举移过V形状态(3)。右面两个曲线图显示滤色镜部件ND1和ND2以及光圈在以上操作中如何作为时间的函数(水平轴)被驱动。在右面各个图上表示所插入的滤色镜部件ND1和ND2的状态与光圈的状态相应于左面的图上的状态，并用点划线联系两面的图。在适当的短时间段ct内，对深度插入滤色镜部件ND1和ND2的操作(这减小透过的光量)和打开光圈的操作(增加光量)进行协调，以使得在图像平面上总的亮度不改变。实验发现，用于协调切换所化费的时间ct优选地是0.2到1.5秒。短于0.2秒的时间可能导致所设计的协调操作不能改变图像平面上总的亮度的错误，而长于1.5秒的时间导致当应用于被摄影物亮度急剧地改变的情景时明显的AE跟踪的延时。还发现右面图上的曲线优选地造成如正弦曲线那样的转变。当被摄影物亮度更高时，因为F数希望仍保留在适当的范围内，其中由于全孔径造成的像差和由于小的孔径造成的衍射不会很大地影响图像质量，所以光圈将保持静止，而当被摄影物亮度从(c)改变到(e)时，滤色镜部件ND1和ND2被更深地插入到光路径LD以便调节光量。在左上图上，在区域(5)到(7)中，光量调节器2提供理想的性能，其中在光路径LD上ND密度的分布是平坦的，仅仅总体密度改变，即，提供类似于在JP-A-6-90403和JP-A-2006-3437中描述的电致变色效应的效应。在滤色镜部件ND1和ND2达到它们的最高密度后，滤色镜部件ND1和ND2将保持静止，而光圈减小到衍射为可接受的F数以处理高亮度(g)状态。
接着，描述对于从高亮度(g)改变到较低的亮度的被摄影物亮度的优选的程序。从(g)到(f)，通过遵循与以上描述的相反的组合使光圈被打开，而同时ND密度被固定在最高的数值。在位置(f)，其中孔径大小小于在(e)处的大小，光圈被固定，以及状态从(7)改变到(4)，这样，使得滤色镜部件ND1和ND2的透明度增加(左下图的虚线)。这时被摄影物亮度是(d)。然后，滤色镜部件ND1和ND2一举从状态(4)移到状态(2)，而光圈稍微减小，以使图像平面上的亮度保持不变。被摄影物亮度(d)高于(c)，这用于被摄影物亮度过渡到更高的亮度一侧时。在右面的两个图上由虚线表示的转变显示在亮度(d)下滤色镜部件ND1和ND2以及光圈如何作为时间(水平轴)的函数同时被驱动。滤色镜部件ND1和ND2在短时间ct内与光圈协调地移动，使得滤色镜部件ND1和ND2不留在V形状态(3)。在当亮度转变到高亮度一侧时所用的亮度与当亮度转变到低亮度一侧时所用的亮度之间的滞后特性将避免摇摆和误操作。从(d)到(c)，滤色镜部件ND1和ND2保持静止，而光圈被打开。从(c)到(b)，光圈保持静止，而滤色镜部件ND1和ND2的渐变ND区域从光路径LD被缩回。然而，从(b)到(a)，光圈按照被摄影物亮度被打开，并达到全孔径状态。
在显示各种被摄影物亮度的图6上，对于比起由衍射为可接受的F数所确定的被摄影物最高亮度更高的被摄影物亮度和对于典型的曝光时间的最高的ND密度(7)，希望编程的AE被配置成使得控制由快速电子快门自动进行。
在按照本发明的实施例的成像设备中，提供了孔径优先AE，其中用户任意设置F数，它由多个光阑片形成的孔径光圈st控制，并且仅仅使用由光量调节器2控制的透过的光量，或使用由光量调节器2控制的透过的光量和电子快门的组合。由于以上描述的光量调节器可以连续地改变密度从基本上透明的状态到约2.0的ND密度，所以通过利用透镜的景深所得到的拍全景(pan)聚焦或模糊，可以在表达中设置优先以产生各种各样的图像表达效果。
另外，穿过渐变ND区域gnd与透明区域tra之间的边界bor的、具有预定的波长λ的光的相位差希望小于或等于λ/10。在编程的AE中，要阻止在长时间内在图3所示的V形状态(3)下进行记录是容易的。然而在上述的曝光优先AE中，为了AE控制必须有效地使用图3所示的所有的状态(1)到(7)。JP-A-2004-205951建议，为了减小由一个滤色镜引起的波前相位差造成的图像质量在可接受的范围内的恶化，把由于在渐变ND区域与透明区域之间的边界处存在的沉积薄膜的台阶造成的波前相位差减小到λ/5或更小是合理的。因为在本发明的实施例中使用两个滤色镜部件，在光路径上可以有两个台阶，这在某些情形下会造成相位差。尤其是在V形状态下，由于造成相位差的台阶互相接近，预期波前很可能被干扰。所以，作为对于可能需要一个滤色镜部件的情况，希望进一步减小相位差到λ/10，这是在JP-A-2004-205951中所述相位差的一半。
图7显示按照第二实施例的在光量调节器2中使用的滤色镜部件aND1和aND2。每个滤色镜部件aND1和aND2具有透明度连续改变的渐变ND区域gnd，和其中透明度是均匀的和是80％或更低低密度区域lnd。
在使用滤色镜部件aND1和aND2的光量调节器2中，两个滤色镜部件aND1和aND2被布置成使它们互相面对，并可互相相对地对称地移动。为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件aND1和aND2都从光路径LD缩回。为了限制透过的光量，滤色镜部件aND1和aND2的一个或两个最低的密度区域lnd被插入光路径LD，并覆盖整个光路径LD，然后，渐变ND区域gnd从相反方向对称地插入光路径，这样，在光路径上的渐变ND区域gnd的ND密度逐步增加以衰减透过的光量。
在使用滤色镜部件aND1和aND2的光量调节器2中，当最低密度区域lnd被插入光路径LD和从光路径被移走时，希望能实现编程的AE，其中F数和/或电子快门被设置而同时滤色镜部件aND1和aND2按照被摄影物的亮度的转变而移动，使得滤色镜部件aND1和aND2的前端末稍不停在光路径LD中。
图7示意地显示滤色镜部件aND1和aND2从如虚线所示的光路径LD被缩回的状态。具有均匀密度的最低密度区域lnd位于不具有沉积厚度台阶的边界线dv到光路径LD的较近的一侧，而其中密度从最低水平改变到最高水平的渐变ND区域gnd则位于边界线dv离光路径LD的远离的一侧。图8示意地显示滤色镜部件aND1和aND2的最低密度区域lnd如何被插入具有图7所示的宽度的光路径LD中以覆盖整个光路径LD，然后渐变滤色镜部件aND1和aND2接连地从相反方向被插入，以使得首先是低密度区域接着是较高密度区域被插入。图9显示ND密度分布与光路径的宽度A上的位置间的关系。在图8的左面部分被标记为数字(1)到(8)相应于在图9的左面部分被标记为数字(1)到(8)。图7，8和9以类似于分别表示图2，3和4的方式的方式被表示。
在图8和9上的状态(1)中，两个滤色镜部件aND1和aND2都从光路径LD缩回，以便提供最高的透明度。在状态(2)，最低密度区域lnd稍许插入到光路径LD。例如，当滤色镜部件aND1和aND2被配置成使得它们沿屏幕的垂直方向插入和移走时，在光路径LD的上面和下面部分处的光将被衰减。在状态(3)，两个滤色镜部件aND1和aND2的部分最低密度区域lnd在光路径LD的中心处互相重叠，以使得密度分布与位置的关系在光路径LD的中心处具有暗带。在状态(4)，两个最低密度区域lnd互相重叠，以使得密度分布变为平坦的。在状态(5)，跟随在最低密度区域lnd后面的渐变ND区域gnd稍许插入光路径LD。例如，当滤色镜部件aND1和aND2被配置成使它们沿屏幕的垂直方向插入和移走时，在光路径LD的上面和下面部分处的光将被衰减。在状态(6)，在两个滤色镜部件aND1和aND2的最低密度区域lnd与渐变ND区域gnd之间的边界dv在光路径LD的中心处互相接触，使得密度分布与位置的关系变为V字形状。在状态(7)，部分的渐变ND区域gnd在光路径LD中互相重叠。当密度分布的梯度互相对称时，在重叠部分处的密度分布变为平坦的。在状态(8)，最低密度区域lnd完全从光路径LD缩回，这样，在跨越光路径LD上的密度分布变为平坦的。当两个滤色镜部件aND1和aND2互相相对地对称移动直至高密度部分被插入到光路径LD为止时，两个滤色镜部件aND1和aND2提供跨越光路径LD上的最高密度2D，其中D是滤色镜部件aND1和aND2之一在光路径LD中心处的密度。
图10显示示意地说明F数与透过的光量的优选的组合的例子。在图10的左面的两个上面和下面曲线图上，水平轴表示被摄影物亮度。左上图的垂直轴旁边的数字(1)到(8)相应于表明插入光路径LD的滤色镜部件aND1和aND2在图8和9上的编号的状态。左下图的垂直轴表示孔径光圈的F数，包括全孔径F数和由于衍射造成的图像恶化仍旧是可接受的极限F数。两个左面的图的共同的水平轴表示从高亮度(a)到低亮度(f)的被摄影物亮度。程序图由沿被摄影物从低水平转变到高水平的亮度的实线来表示，以及当被摄影物亮度从高水平过渡到低水平时，只有不同于实线的那部分程序用虚线显示。
图10所示的两个图用于说明编程的AE的优选的例子。在状态(a)，滤色镜部件aND1和aND2从光路径LD缩回以及光圈被完全打开，从而使透过的光量为最高。通常，像差不太影响透镜的性能，因此当F数稍微小于全孔径F数时，图像质量将得到改进。所以，光圈被设置为状态(b)，其中孔径尺寸稍微小于全孔径尺寸，而滤色镜部件aND1和aND2保持静止。然后，滤色镜部件aND1和aND2被一举插入，以达到状态(4)。同时，光圈被打开，使在图像面上的亮度不变。JP-A-2004-205951假设由滤色镜的基片厚度造成的大的透过的波前相位差造成图像恶化。当使用两个滤色镜时，滤色镜的两个最低密度区域lnd在状态(3)在光路径的中心互相重叠。所以，存在两个分开的高透明度部分而造成双线模糊，这可能导致基于对比度的自动聚焦的误操作。为了避免滤色镜基片厚度和密度分布的有害影响，必须从状态(1)一举改变到状态(4)。两个右面的曲线图表明滤色镜部件aND1和aND2以及光圈在以上的操作中如何作为时间(水平轴)的函数被驱动。通过用点划线联系左右两侧的图，使得在右侧的相应的图上表示所插入的滤色镜部件ND1和ND2的状态以及光圈的状态对应于左侧的图上的那些状态。在适当短的时间间隔ct期间，深度地插入两个滤色镜部件aND1和aND2的最低密度区lnd的操作(这减小了透过的光量)和打开光圈的操作(以便增加光量)被加以协调，以使得在图像平面上总的亮度不改变。当被摄影物亮度更高时，因为希望F数处在一个适当的范围内，使由于全孔径造成的像差和由于小的孔径造成的衍射不会很大地影响图像质量，光圈将保持静止，而当被摄影物亮度从(b)改变到(d)时，滤色镜部件aND1和aND2要被插入更深，直至渐变ND区域gnd被插入，以便去调节光量。在滤色镜部件aND1和aND2达到它们的最高密度后，滤色镜部件aND1和aND2将保持静止，而光圈减小到衍射可接受的F数以便处理高亮度(f)被摄影物。
接着，描述对于从高亮度(f)改变到较低的亮度的被摄影物亮度的优选的程序。从(f)到(e)，通过遵循与以上描述的相反的组合光圈被打开，而同时ND密度被固定在最高的数值。在位置(e)，其中孔径大小小于在(d)处的尺寸，光圈被固定，以及状态从(8)改变到(4)，这样，滤色镜部件aND1和aND2的透明度增加(左下图的虚线)。这时，被摄影物亮度是(c)。然后，滤色镜部件aND1和aND2从状态(4)一举移到状态(1)，而光圈稍微减小，使得在图像平面上的亮度保持不变。被摄影物亮度(c)高于(b)，这是在被摄影物亮度转变到较高亮度一侧时被使用的。在右面的两个图上由虚线表示的转变显示在亮度(c)下滤色镜部件aND1和aND2以及光圈如何作为时间(水平轴)的函数同时被驱动。滤色镜部件aND1和aND2在短的时间间隔ct内与光圈协调地移动，以使得打开的区域连同一个滤色镜基片一起或一个滤色镜基片连同两个滤色镜基片一起不处在图像质量会被恶化的区域。当亮度过渡到高亮度一侧时所用的亮度与当亮度过渡到低亮度一侧时所用的亮度之间的滞后特性可避免摇摆和误操作。从(c)到(a)，滤色镜部件aND1和aND2从光路径LD缩回并保持静止，而光圈被打开并达到全孔径状态。
这种编程的AE基本上假设被用于状态(4)到(8)。当最低密度是约0.1的ND密度时，即使在状态(4)下ND密度是0.2(63％的透明度)，这样，从被摄影物(b)或(c)到(f)的范围可以覆盖足够宽的亮度范围。仅仅当被摄影物是极其暗时，程序才一举把状态改变到(1)。
图11显示按照第三实施例的在光量调节器2中使用的滤色镜部件bND1和bND2。每个滤色镜部件bND1和bND2具有透明度连续地改变的渐变ND区域gnd、透明度是均匀且为80％或更低的最低密度区域lnd、以及透明度是均匀且至少是80％的透明区域tra。
在使用滤色镜部件bND1和bND2的光量调节器2中，两个滤色镜部件bND1和bND2被布置成使得它们互相面对，并且互相相对地对称地移动。为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件bND1和bND2的透明区域tra互相重叠，并覆盖整个光路径LD。为了限制透过的光量，滤色镜部件bND1和bND2的最低的密度区域lnd之一或二者被插入到光路径LD，并覆盖整个光路径LD，然后，渐变ND区域gnd从相反方向对称地插入光路径LD，这样，在光路径上渐变ND区域gnd的ND密度逐渐增加从而衰减透过的光量。
在使用滤色镜部件bND1和bND2的光量调节器2中，当最低密度区域lnd插入到光路径LD和从光路径移走时，希望实现编程的AE，其中F数和/或电子快门被设置和同时滤色镜部件bND1和bND2按照被摄影物亮度的转变而移动，使得在滤色镜部件bND1和bND2的透明区域tra与最低密度区域lnd之间的边界dv1和dv2不停止在光路径LD中。
图11示意地显示滤色镜部件bND1和bND2覆盖如虚线所示的光路径LD的状态。从边界dv1到边界dv2的区域是均匀的最低密度区域lnd，并且在边界dv1处具有沉积薄膜的厚度的台阶，它是造成相位差的部分。在边界dv2处没有沉积薄膜的台阶，在边界dv2后面是密度从最低水平改变到最高水平的渐变ND区域gnd。图12示意地显示滤色镜部件bND1和bND2的最低密度区域如何被插入如图11所示具有宽度A的光路径LD中，以覆盖整个光路径LD，然后，渐变ND区域gnd从相反方向被相继插入，其方式是首先插入低密度区域，接着是较高密度区域。图13显示ND密度随光路径LD的宽度A上的位置的分布。在图12的左面部分被标记的数字(1)到(8)相应于在图13的左面部分被标记的数字(1)到(8)。图11，12和13分别以类似于表示图2，3和4的方式的方式被表示。
在图12和13上的状态(1)中，两个滤色镜部件bND1和bND2的透明区域tra覆盖光路径LD，以提供最高的透明度。在状态(2)，最低密度区域lnd稍许插进光路径LD。例如，当滤色镜部件bND1和bND2被配置成使它们沿屏幕的垂直方向插入和移走时，在光路径LD的上面和下面部分的光将被衰减。在状态(3)，两个滤色镜部件bND1和bND2的部分的低密度区域lnd在光路径LD的中心处互相重叠，使密度随位置的分布在光路径LD的中心处具有暗带。在状态(4)，两个滤色镜部件bND1和bND2的最低密度区域lnd互相重叠，使密度分布变为平坦。在状态(5)，跟随在最低密度区域lnd后面的渐变ND区域gnd稍许插入到光路径LD。例如，当滤色镜部件bND1和bND2被配置成使它们沿屏幕的垂直方向插入和移走时，在光路径LD的上面和下面部分处的光将被衰减。在状态(6)，在两个滤色镜部件bND1和bND2的最低密度区域lnd与渐变ND区域gnd之间的边界dv2在光路径LD的中心处互相接触，使密度随位置的分布变为V字形状。在状态(7)，部分的渐变ND区域gnd在光路径LD处互相接触。当密度分布的梯度互相对称时，在重叠部分处的密度分布变为平坦。在状态(8)，最低密度区域lnd完全从光路径LD缩回，这样，在光路径LD上密度分布变为平坦。当两个滤色镜部件bND1和bND2互相相对地对称地移动，直至高密度部分被插入到光路径LD时，两个滤色镜部件bND1和bND2在光路径LD上提供最高密度2D，其中D是滤色镜部件bND1和bND2之一在光路径LD中心处的密度。
在具有使用滤色镜部件bND1和bND2的光量调节器2的成像设备1中编程的AE的透明度与F数的各种组合与图10所示的那些组合是相同的。
下面将参照图1描述在具有使用三种滤色镜部件ND1，ND2.aND1，aND2，bND1和bND2的任一项光量调节器2的成像设备1中编程的AE或曝光优先AE的驱动控制。
由在透镜L中内含的多个光阑片所形成的孔径光圈具有位置传感器和驱动装置(未示出)，它们把作为位置信息的F数输送到照相机透镜控制电路。光圈根据来自照相机透镜控制电路的驱动指令信号而被驱动。这样的信息被发送，并通过在可交换的透镜安装装置Mt和连接电缆上提供的电触点提供驱动功率。光量调节器2具有位置传感器和驱动装置(未示出)，它把在滤色镜部件(ND1，ND2.aND1，bND1和bND2)上的位置信息输送到照相机透镜控制电路。滤色镜部件根据来自照相机透镜控制电路的驱动指令信号而被驱动。
照相机透镜控制电路例如具有只读存储器，例如图6和10所示的编程的AE表事先被记录在该只读存储器中。在编程的AE图表上的点根据来自成像设备(GI，BI和RI)(根据在被摄影物上的亮度信息)的输出信号被选择，而孔径光圈和光量调节器被设置成由选择的点所规定的状态。
图14和15显示用来对称地移动光量调节器2的两个滤色镜部件的驱动机构的实施例。在图14和15上使用图2所示的滤色镜部件ND1和ND2。
在图14上，两个滤色镜部件ND1和ND2以垂直对称的方式被布置，以及滤色镜部件ND1和ND2通过粘接或类似方式分别被保持在滤色镜容器2a和2b中。滤色镜容器2a和2b被夹在和被导引在由两个底板(未示出)包围的窄的空间中，这样，滤色镜容器在光轴方向只有很小的间隙。在滤色镜容器2a和2b中提供的在垂直方向上细长的开孔与在底板上提供的导引销啮合(未示出)，这样，滤色镜容器2a和2b只能在垂直方向可移动地被导引。驱动装置Mo是诸如步进电动机那样的容易控制的电动机。棒Rd的中心被固定在电动机的输出轴Ze上，使棒Rd和输出轴Ze以整体的方式旋转。连接销2f和2g从棒Rd的尖端凸出。连接销2f和2g与细长的连接开孔2h和2i啮合(它们是基本上沿垂直于滤色镜容器2a和2b中的细长的开孔2c和2d延伸的方向被拉长的)，以提供传动功率。
所以，当电动机Mo被驱动时，棒Rd旋转，以及棒Rd的两端沿相反方向移动。例如，当棒Rd沿由箭头CCW表示的方向旋转时，连接销2f基本上向下移动，而连接销2g基本上向上移动。因此，滤色镜部件ND1向下移动，而滤色镜部件ND2向上移动。即，两个滤色镜部件ND1和ND2以对称的方式移动。
图14显示的驱动机构预期提供类似于在现有技术的视频摄录机等等中通过使用电流计电动机来驱动光阑片而得到的那样稳定的运动。这个机构的问题在于，滤色镜部件ND1和ND2的行程长于光阑片的行程，导致棒Rd的长度增加，从而导致光量调节器2的宽度增加。
在图15上，两个滤色镜部件ND1和ND2分别被保持在滤色镜容器2j 2k中。驱动滑轮P1被固定到上述电动机Mo的输出枢轴2e。被驱动的滑轮P2被布置在驱动滑轮P1的反面，例如在上面。皮带Bt连结两个滑轮P1和P2。通过适当的装置(未示出)，诸如弹簧、弹性弦线和磁性吸引力，沿远离驱动滑轮P1的方向给被驱动的滑轮P2加上张力，从而使皮带Bt不会松弛。滤色镜容器2j和2k被保持在沿反向移动的皮带Bt的部分。
所以，当电动机被驱动时，皮带Bt在滑轮P1与P2之间移动。因此，被连接到皮带Bt的滤色镜部件ND1和ND2之一向下移动，而另一个向上移动。也就是，两个滤色镜部件ND1和ND2以对称方式移动。
使用图15所示的驱动机构允许减小光量调节器2的宽度。
上述的成像设备1可以取各种形式作为专门的产品。例如，成像设备1可以广泛地被用作为视频输入/输出设备的照相机单元，这些设备是诸如数字视频摄录机、DVD视频摄录机、HDD视频摄录机、数码照相机、和监视视频摄录机。
上述的按照本发明的实施例的成像设备和按照本发明的实施例的光量调节器是用于实践本发明的特定的例子，并且各种类型的制造方法和渐变ND滤色镜的密度分布都是可以想像的。从设计观点看来，孔径光圈和光量调节器可以合并在一起。
在以上的实施例中显示的每个单元的特定的形状和结构仅仅是用于实践本发明的具体的例子，本发明的技术范围不应当限于这些特定的形状和结构。
本领域技术人员应当看到，可以根据设计要求和其它因素作出各种修改、组合、子组合和改变，因为它们属于所附权利要求或它的等价物的范围内。

Claims (21)

1.一种光量调节器，包括两个滤色镜部件，每个部件具有一个其透明度连续改变的渐变ND区域，它们被布置成使得两个滤色镜部件互相面对，以及一个滤色镜部件的渐变的改变方向不同于另一个滤色镜部件的渐变的改变方向，并且被配置成使得滤色镜部件可以互相以对称的方式移动。
2.按照权利要求1的光量调节器，其中每个滤色镜部件具有一个其透明度是均匀的和至少为80％的透明区域，以及
为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径。
3.按照权利要求1的光量调节器，其中每个滤色镜部件具有一个其透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域，以及
为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件从光路径缩回。
4.按照权利要求3的光量调节器，其中每个滤色镜部件具有一个其透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域和一个其透明度是均匀的且至少为80％的透明区域，
为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，和覆盖整个光路径，以及
为了限制透过的光量，滤色镜部件之一或二者的最低密度区域被插入到光路径以覆盖整个光路径，然后，两个缩回的渐变ND区域从相反方向插入到光路径，以使得光路径的渐变ND区域的ND密度逐渐增加，从而衰减透过的光量。
5.按照权利要求1的光量调节器，其中每个滤色镜部件具有一个其透明度是均匀的最高密度区域，以及
最高密度区域不插入到光路径。
6.按照权利要求1的光量调节器，其中当把渐变ND区域插入直至最高密度区域进入光路径时，滤色镜部件之一的ND密度在光路径的中心处约为0.5到1.0，以及
渐变ND区域在渐变方向上的长度是为了覆盖光路径所必需的长度的1.0到2.0倍。
7.按照权利要求2或4的光量调节器，其中穿过渐变ND区域与透明区域之间的边界并具有预定波长λ的光的相位差小于或等于λ/10。
8.一种成像设备包括：
透镜；
光量调节器；以及
成像装置，
其中光量调节器包括两个滤色镜部件，每个部件具有一个其透明度连续改变的渐变ND区域，它们被布置成使得两个滤色镜部件互相面对，以及一个滤色镜部件的渐变的改变方向不同于另一个滤色镜部件的渐变的改变方向，并且被配置成滤色镜部件可以互相以对称的方式移动。
9.按照权利要求8的成像设备，其中每个滤色镜部件具有一个其透明度是均匀的和至少为80％的透明区域，以及
为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径。
10.按照权利要求8的成像设备，其中每个滤色镜部件具有一个其透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域，以及
为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件从光路径缩回。
11.按照权利要求8的成像设备，其中每个滤色镜部件具有一个其透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域和一个其透明度是均匀的和至少为80％的透明区域，
为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径，以及
为了限制透过的光量，滤色镜部件之一或二者的最低密度区域被插入到光路径以覆盖整个光路径，然后，两个缩回的渐变ND区域从相反方向插入到光路径，以使得光路径的渐变ND区域的ND密度逐渐增加，从而衰减透过的光量。
12.按照权利要求8的成像设备，还包括彩色分离棱镜，
其中光量调节器被布置成使得渐变ND区域的渐变方向cf与棱镜的彩色分离方向一致。
13.按照权利要求8的成像设备，其中所述具有由多个光阑片形成的孔径光圈的透镜、光量调节器、彩色分离棱镜，和该成像装置是以这个次序从物体一侧布置的。
14.按照权利要求8的成像设备，其中具有由多个光阑片组成的孔径光圈的可移走的透镜、包括保护镜之一的固定的平面部件、光学低通滤色镜和红外截止滤色镜、光量调节器、彩色分离棱镜、和该成像装置是以这个次序从物体一侧布置的。
15.按照权利要求13或14的成像设备，还包括编程的AE数据存储单元，用来存储由孔径光圈规定的F数和由光量调节器控制的透过的光量的各种优选的组合，
其中成像设备根据来自成像装置的输出信号从编程的AE数据存储单元提取优选的组合之一，以便按照优选的组合设置孔径光圈和光量调节器。
16.按照权利要求13或14的成像设备，还包括编程的AE数据存储单元，用来存储由孔径光圈规定的F数、由光量调节器控制的透过的光量和电子快门的快门速度的各种优选的组合，
其中成像设备根据来自成像装置的输出信号从编程的AE数据存储单元提取优选的组合，以便按照优选的组合设置孔径光圈、光量调节器和电子快门。
17.按照权利要求15或16的成像设备，其中每个滤色镜部件具有一个其透明度是均匀的和至少为80％的透明区域，
为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，和覆盖整个光路径，以及
F数和/或电子快门被设置，同时滤色镜部件根据被摄影物亮度的转变而被移动，使得在两个滤色镜部件的透明区域和渐变ND区域之间的边界互相接近的位置和这个位置的附近区域不会停止在光路径上。
18.按照权利要求15或16的成像设备，其中每个滤色镜部件具有其中透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域，
为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件从光路径缩回，以及
当最低密度区域被插入到光路径和从光路径移走时，F数和/或电子快门被设置，同时滤色镜部件根据被摄影物亮度的转变而被移动，以使得滤色镜部件的前端不停止在光路径上。
19.按照权利要求15或16的成像设备，其中每个滤色镜部件具有一个其透明度是均匀的且为80％或更低的最低密度区域和一个其透明度是均匀的和至少80％的透明区域，
为了提供最高的透明度，两个滤色镜部件的透明区域互相重叠，并覆盖整个光路径，
为了限制透过的光量，滤色镜部件之一或二者的最低密度区域被插入到光路径以覆盖整个光路径，然后，两个缩回的渐变ND区域从相反方向插入到光路径，以使得光路径的渐变ND区域的ND密度逐渐增加，从而衰减透过的光量，以及
当最低密度区域被插入到光路径和从光路径移走时，F数和/或电子快门被设置，同时滤色镜部件根据被摄影物亮度的转变被移动，以使得滤色镜部件的透明区域与最低密度区域之间的边界不停止在光路径上。
20.按照权利要求15或16的成像设备，其中
由多个光阑片形成的孔径光圈所规定的F数可以通过外部操作任意设置，以及
按照被摄影物亮度转变，光量调节器被设置成提供相应于该任意设置的F数所透过的光量，或光量调节器和电子快门被设置成提供相应于任意设置的F数的透过的光量与电子快门的快门速度的组合。
21.按照权利要求9或11的成像设备，其中穿过在渐变ND区域与透明区域之间的边界且具有预定波长λ的光的相位差小于或等于λ/10。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102402098A (zh) * 2010-09-09 2012-04-04 株式会社尼康 可换透镜、相机主体及电子设备
CN107682616A (zh) * 2017-11-15 2018-02-09 维沃移动通信有限公司 控制方法、摄像头盖板和移动终端

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4732264B2 (ja) * 2006-07-28 2011-07-27 キヤノン株式会社 撮像装置
JP5467326B2 (ja) * 2008-09-11 2014-04-09 パナソニック株式会社 光学フィルターを有する撮像装置
JP5428504B2 (ja) 2009-04-30 2014-02-26 株式会社Ｊｖｃケンウッド 光量制御装置、撮像装置及び光量制御方法
JP2011248029A (ja) 2010-05-26 2011-12-08 Canon Inc 光量調節装置および光学機器
JP5731772B2 (ja) * 2010-08-30 2015-06-10 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
ES2726775T3 (es) 2010-09-09 2019-10-09 Red Com Llc Aparato y método para reducir o evitar el aliasing temporal en cámaras cinematográficas
US8823829B2 (en) * 2010-09-16 2014-09-02 Canon Kabushiki Kaisha Image capture with adjustment of imaging properties at transitions between regions
EP2511761A3 (en) * 2011-04-14 2014-08-27 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus and ND filter
JP2013115635A (ja) * 2011-11-29 2013-06-10 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 光学要素切替機構およびこれを備えた撮像装置
JP6041503B2 (ja) * 2012-03-13 2016-12-07 株式会社トプコン 光量調整機構
EP2984520B1 (en) 2013-04-05 2018-11-28 Red.Com, Llc Optical filtering for cameras
WO2015015949A1 (ja) 2013-08-01 2015-02-05 富士フイルム株式会社 撮像装置、撮像方法及び画像処理装置
WO2016015624A1 (en) 2014-07-28 2016-02-04 Mediatek Inc. Portable device capable of generating panoramic file
JP2016114831A (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 泓記精密股▲分▼有限公司 フィルタ切り替え装置を備えた光学機器
JP6727800B2 (ja) 2015-03-05 2020-07-22 キヤノン株式会社 光量調節装置、レンズ鏡筒、および光学装置
US10021320B2 (en) * 2016-06-28 2018-07-10 Foveon, Inc. Electronically controlled graduated density filters in stacked image sensors
CN109983372A (zh) 2016-11-29 2019-07-05 索尼半导体解决方案公司 成像光学系统、相机模块和电子装置
US10523885B2 (en) 2016-12-20 2019-12-31 Foveon, Inc. Column line clamp circuit for imaging array
US11265476B2 (en) 2018-03-06 2022-03-01 Sony Corporation Imaging apparatus having two mount surfaces to mount accessories
JP6950072B2 (ja) * 2018-03-09 2021-10-13 富士フイルム株式会社 撮像制御装置、撮像装置、撮像制御方法、及び撮像制御プログラム
JP2020181125A (ja) * 2019-04-26 2020-11-05 日本放送協会 フィルタ光学系およびこれを用いた撮像装置
JP2023106138A (ja) * 2022-01-20 2023-08-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05281592A (ja) * 1992-03-31 1993-10-29 Sony Corp 撮影レンズの絞り装置
US5371655A (en) * 1992-05-22 1994-12-06 Panavision International, L.P. System for varying light intensity such as for use in motion picture photography
US5387958A (en) * 1992-06-30 1995-02-07 Sony Electronics, Inc. Electro-optical control of light attenuation in the optical path of a camera
JP4273372B2 (ja) * 1998-07-31 2009-06-03 ソニー株式会社 撮像装置
JP2003315870A (ja) * 2002-02-19 2003-11-06 Canon Inc 光量調節装置
JP2004020711A (ja) * 2002-06-13 2004-01-22 Canon Inc 光量調節装置及び撮影装置
JP4508521B2 (ja) * 2002-07-16 2010-07-21 オリンパス株式会社 撮像装置
US7042662B2 (en) * 2002-12-26 2006-05-09 Canon Kabushiki Kaisha Light amount adjusting device, and optical device using the light amount adjusting device
JP2005321545A (ja) * 2004-05-07 2005-11-17 Sony Corp 撮像装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102402098A (zh) * 2010-09-09 2012-04-04 株式会社尼康 可换透镜、相机主体及电子设备
CN102402098B (zh) * 2010-09-09 2014-03-26 株式会社尼康 可换透镜、相机主体及电子设备
CN107682616A (zh) * 2017-11-15 2018-02-09 维沃移动通信有限公司 控制方法、摄像头盖板和移动终端

Also Published As

Publication number Publication date
US20070248349A1 (en) 2007-10-25
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JP2007292828A (ja) 2007-11-08

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