CN103314326A - 摄像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在使用包括调光元件的镜筒装置的情况下具有小尺寸的摄像设备。摄像设备(1)设有镜筒装置(2)和摄像元件(3)，镜筒单元通过使摄像光的光路弯曲将输入的摄像光输出，摄像元件检测从镜筒装置(2)输出的摄像光并获得摄像信号。镜筒装置(2)具有位于摄像光光路弯曲区域中的调光元件(液晶调光元件(26))。与具有安置在镜筒装置中摄像元件(3)侧的区域(即弯曲区域与摄像元件(3)之间的光路上的区域)中的调光元件的常规摄像设备相比，直到摄像元件(3)的摄像光光路长度(透镜长度)缩短了用于安置调光元件的空间长度。

Description

摄像设备
技术领域
本发明涉及一种包括弯曲(弯折)型镜筒单元的摄像设备。
背景技术
在诸如数字相机(数字静态相机)之类的摄像设备中，为了实现减小尺寸(减小厚度)，一般使用弯曲(弯折)型镜筒单元(透镜镜筒单元)，参见例如PTL1。在弯曲型镜筒单元中，棱镜安置在物镜后方(在光射出侧)，并且通过使用棱镜使摄像光的光路弯曲(弯折)90度。
在弯曲型镜筒单元中，通常设置机械地进行调光操作(光量调节)的可变光阑(iris diaphragm)作为调光装置，调节由摄像装置所检测到的摄像光的量。然而，当可变光阑被用作调光装置时，用于可变光阑片的安装空间和用于其驱动机构的安装空间两者都会变大。因此，对于镜筒单元的尺寸减小(厚度减小)是不利的。此外，在可变光阑中，可变光阑轻微停止时衍射劣化所造成的分辨率降低是有争议的。
于是，已经提出了一种使用包含二色性色素的宾主(GH)型液晶的电调光装置(液晶调光装置)作为这类机械可变光阑的备选功能(参见例如PTL2)。
引用列表
专利文献
PTL1：日本未经审查的第2010-26007号专利申请公开
PTL2：日本未经审查的第2002-82358号专利申请公开
发明内容
附带地，在现有的弯曲型镜筒单元中，上述液晶调光装置安置在镜筒单元中摄像装置侧(在棱镜与摄像装置之间的光路上)的区域中。换句话说，液晶调光装置被安置成使其位于现有的可变光阑的指定区域中。
因此，尽管与使用机械可变光阑的镜筒单元相比镜筒单元的尺寸有所减小，但还不足以实现进一步的尺寸减小，并且有改进的空间。具体而言，在相关技术的构造中，即使通过液晶调光装置的部件等的优化使液晶调光装置本身的厚度减小，但直到摄像装置的摄像光光路长度(透镜长度)的增加量是液晶调光装置的安装空间。于是，在使用现有的弯曲型镜筒单元的摄像设备中，当调光装置安置在镜筒单元中时，限制了摄像设备的尺寸减小。
本公开是为了解决上述问题而做出的，并且本公开的目的是提供一种能够在使用包括调光装置的镜筒单元的情况下实现尺寸减小的摄像设备。
根据本公开实施例的摄像设备包括：在使摄像光光路弯曲之后将入射的摄像光射出的镜筒单元；以及检测从镜筒单元射出的摄像光以获得摄像信号的摄像装置。所述镜筒单元包括光路弯曲区域中的调光装置。
在根据本公开实施例的摄像设备中，调光装置设置在弯曲区域中，在该弯曲区域中已经进入镜筒单元的摄像光的光路被弯曲。因此，与调光装置安置在镜筒单元中(在弯曲区域与摄像装置之间的光路上)的摄像装置侧的区域中的现有摄像设备相比，直到摄像装置的摄像光光路长度(透镜长度)的减小量是调光装置的安装空间。
在根据本公开实施例的摄像设备中，上述镜筒单元可包括管状构件以及安置在管状构件中的上述弯曲区域之中的棱镜，并且上述调光装置可安置在管状构件内表面与棱镜之间的间隙中。在这种构造的情况下，与上述的现有摄像设备不同，没有必要设置专门用于安置调光装置的空间(专用空间)。换句话说，由于调光装置安置在管状构件内表面与棱镜之间的作为盲区(deadspace)的间隙中，这样的专用空间是没有必要的。
根据本公开实施例的摄像设备，调光装置设置在弯曲区域中，在该弯曲区域中已进入镜筒单元的摄像光的光路被弯曲。因此，摄像光的光路长度(透镜长度)设定成比相关技术中的光路长度更短，从而减小镜筒单元构造的尺寸(厚度)。所以，可以实现将使用包括调光装置的镜筒单元的摄像设备的尺寸减小(厚度减小)。
附图说明
图1是示出了根据本公开实施例的摄像设备的外观构造示例的透视图。
图2是示出了图1中所示的镜筒单元的外观构造示例的透视图。
图3是示出了图1中所示的镜筒单元等之中的光学系统的构造示例的示意图。
图4是以放大方式示出了图3中所示的镜筒单元的一部分的截面图。
图5是示出了图4中所示的液晶调光装置的详细构造示例的示意性截面图。
图6是示出了图1中所示的摄像设备中控制处理部分等的构造示例的框图。
图7是用于说明图5中所示的液晶调光装置的功能的示意性截面图。
图8是示出了图5中所示的液晶调光装置的电压施加率与透过率之间的关系的示例的特征图。
图9是示出了设有根据比较例的镜筒单元的摄像设备中光学系统构造示例的示意图。
图10是以放大方式示出了图9中所示的镜筒单元的一部分的截面示意图。
图11是示出了摄像设备启动之后所经过的时间与温度之间的关系的示例的特征图。
图12是示出了根据变形例1的液晶调光装置的构造示例的示意性截面图。
图13是示出了图12中所示的液晶调光装置的电压施加率与透过率之间的关系的示例的特征图。
图14是示出了设有根据变形例2的镜筒单元的摄像设备中光学系统构造示例的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本公开的实施例。应当注意，描述将按以下顺序给出。
1.实施例(设有包括多个透镜组的镜筒单元的摄像设备的示例)
2.变形例：
变形例1(由多个叠置的液晶层构成的液晶调光装置的示例)
变形例2(设有包括一个透镜组的镜筒单元的摄像设备的示例)
[实施例]
[摄像设备1的整体构造]
图1是示出了根据本公开实施例的摄像设备(摄像设备1)的整体构造(外观构造)的透视图。摄像设备1是通过摄像装置(以后描述的摄像装置3)将来自物体的光学图像转换成电信号的数字相机(数字静态相机)。应当注意，由此所获得的摄像信号(数字信号)允许记录在半导体记录介质(未示出)中并显示在诸如液晶显示器的显示器(未示出)上。
在摄像设备1中，透镜部分11、透镜盖12、闪光灯13以及操作按钮14设置在主体部分10(外壳)上。具体而言，透镜部分11、透镜盖12以及闪光灯13安置在主体部分10的前表面上(Z-X平面)，并且操作按钮14安置在主体部分10的上表面(X-Y平面)上。摄像设备1还包括含有上述透镜部分11的镜筒单元2(透镜镜筒单元)、摄像装置3以及主体部分10中的未示出的控制处理部分(以后描述的控制处理部分4)。附带地，除此之外，电池、话筒、扬声器等(都未示出)设置在主体部分10中。
镜筒单元2是所谓的弯曲(弯折)型镜筒单元，其在使摄像光光路弯曲之后射出已经进入镜筒单元2的摄像光，这将在以后描述。这能够实现镜筒单元2的厚度减小(沿Y轴方向的厚度减小)。例如，镜筒单元2具有图2中所示的外观构造。具体而言，在镜筒单元2中，上述透镜部分11安置在管状构件20的顶部(沿Z轴上的正方向的端部)上。透镜部分11包括用作以后描述的物镜的透镜21a，以及构成主体部分10的一部分的前框架110。应当注意，镜筒单元2的详细构造将在以后描述(图3至图5)。
摄像装置3是检测摄像光的装置，所述摄像光从镜筒单元2射出以获取摄像信号。摄像装置3使用诸如CCD(电荷耦合装置)和CMOS(互补金属氧化物半导体)的成像传感器来构成。
透镜盖12是保护透镜部分11免受外部影响的构件，并且如图中的虚线箭头所示可沿Z轴方向移动。具体而言，在对物体摄像时，透镜盖12位于透镜部分11的下侧，以允许透镜部分11暴露在外面。另一方面，透镜盖12位于透镜部分11上方，以允许透镜部分11在不摄像的时候不暴露在外面。
在该示例中，操作按钮14包括打开或关闭摄像设备1的电源的电源按钮14a、用于进行物体摄像的记录按钮14b(快门按钮)以及稳定器设定按钮14c，稳定器设定按钮14c用于对摄像信号执行预定的图像模糊校正(imageblurring correction)。应当注意，除了这些按钮之外(或替代这些按钮)，用于执行其它操作的按钮可设置在主体部分10上。
[镜筒单元2的详细构造]
接下来，参考图3至图5描述镜筒单元2的详细构造。图3示出了镜筒单元2中的光学系统连同摄像装置3等的构造示例。图4是以放大方式示出了图3中所示的镜筒单元2的一部分的截面图(Y-Z截面图)。
如图3中所示，镜筒单元2包括五个透镜组(第一透镜组21、第二透镜组22、第三透镜组23、第四透镜组24及第五透镜组25)，以及液晶调光装置26(调光装置)。在五个透镜组(组透镜)中，第一透镜组21沿Y轴安置在光轴L1上并且沿Z轴安置在光轴L2上，并且第二至第五透镜组22至25沿光轴L2安置。此外，第二至第五透镜组22至25按照该顺序从第一透镜组21侧开始被安置在第一透镜组21(液晶调光装置26)与摄像装置3之间的光路上。附带地，在该示例中，预定的光学薄膜15安置在镜筒单元2与摄像装置3之间(在第五透镜组25(以后描述的透镜25b)与摄像装置3之间)。
第一透镜组21包括安置在光轴L上的透镜21a、棱镜21b以及安置在光轴L2上的透镜21c。透镜21a是充当如上所述的物镜的透镜，并且接收物体的摄像光。棱镜21b安置在镜筒单元2的弯曲区域中(在摄像光光路的弯曲区域中)并且具有三棱镜形状，所述三棱镜形状包括摄像光的入射面(Z-X平面)和射出面(X-Y平面)，以及倾斜面(液晶调光装置26的安装面、形成面或反射面)。换句话说，棱镜21b是直角棱镜，允许沿光轴L1入射的摄像光在摄像光光路弯曲(弯折)之后沿光轴L2射出。于是，镜筒单元2充当如上所述的弯曲(弯折)型镜筒单元。透镜21c是安置在棱镜21b的射出面侧的透镜。附带地，与之相比之下，透镜21a安置在棱镜21b的入射面侧。
第二透镜组22包括安置在光轴L2上的两个透镜22a和22b。例如，这些透镜22a和22b分别可以在光轴L2上沿宽度方向(广角方向)和远程方向(伸缩方向)移动。
在该示例中，第三透镜组23包括一个固定地安置在镜筒单元2中的透镜。
在该示例中，第四透镜组24包括一个可沿光轴L2移动的透镜。构成第四透镜组24的透镜是用于调节焦距(调焦)的透镜(对焦镜头)。
第五透镜组25包括两个安置在光轴L2上的透镜25a和25b。透镜25a固定地安置在镜筒单元2中，而透镜25b(校正透镜)如图中的箭头和虚线所示可沿Y轴方向移动。
在该示例中，第二透镜组22和第四透镜组24可在远程方向和宽度方向上沿光轴L2独立地移动。第二透镜组22和第四透镜组24在远程方向或宽度方向上的移动产生了变焦调节和对焦调节(focus adjustment)。具体而言，在变焦中，变焦调节是通过第二透镜组22和第四透镜组24从宽度(广角)方向至远程(伸缩)方向的移动来进行的。此外，在对焦中，对焦调节是通过第四透镜组24从宽度方向至远程方向的移动来进行的。
(液晶调光装置26)
液晶调光装置26是调节摄像光的光量的装置(调光装置)，并且利用液晶进行电气的光量调节(调光)。如图3中所示，液晶调光装置26安置在摄像光光路的上述弯曲区域中。
具体而言，如图4中所示，液晶调光装置26安置(形成)在棱镜21b的倾斜面Ss上，棱镜21b包括入射面Sin、射出面Sout以及倾斜面Ss。详细地说，液晶调光装置26安置在管状构件20内表面与棱镜21b(倾斜面Ss)之间的间隙(间隙区域)20G(空间区域)中。应当注意，如图中所示，当镜筒单元2附接至摄像设备1的主体部分10时所使用的定位孔20H(凸孔(boss hole))在管状构件20中的棱镜21b的后表面侧(倾斜面Ss侧)上沿Y轴方向得以形成。
图5示意性地示出了液晶调光装置26连同棱镜21b等的详细截面构造示例(Y-Z截面构造示例)。液晶调光装置26具有叠层结构，其中透明电极261a、取向膜262a、液晶层260、取向膜262b、透明电极261b以及透明基板263按照该顺序从棱镜21b侧叠置。液晶调光装置26还包括密封剂265、间隔件266以及密封部分267。此外，反射膜27(反射部分)设置在液晶调光装置26的与棱镜21b相对的那侧(在管状构件20内表面侧)。换句话说，在镜筒单元2中，液晶调光装置26安置在棱镜21b与反射膜27之间。
液晶层260是包含液晶分子的层，并且在该情况下除了液晶分子以外还包含预定的色素分子(二色性染料分子)(在图5中，为了简化图示而将液晶分子和色素分子统一示作“分子M”)。换句话说，使用包含色素(二色性色素)的宾主(GH)型液晶构造了液晶调光装置26。
根据施加电压时液晶分子的长轴方向的差异，这样的GH型液晶(GH液晶)大致分为负型和正型。在正GH液晶中，液晶分子的长轴方向在没有施加电压时垂直于光轴，并且在施加电压时平行于光轴。另一方面，相反地，在负GH液晶中，液晶分子的长轴方向在没有施加电压时平行于光轴，并且在施加电压时垂直于光轴。在这种情况下，由于色素分子沿与液晶分子相同的方向取向，因此当正型液晶被用作主晶(host)时，在没有施加电压时透光率变得较低(光射出侧变得较暗)，并且在施加电压时透光率变得较高(光射出侧变得较亮)。另一方面，相反地，当负型液晶被用作主晶时，在没有施加电压时透光率变得较高(光射出侧变得较亮)，并且在施加电压时透光率变得较低(光射出侧变得较暗)。应当注意，在本实施例中，尽管液晶层260可由正液晶和负液晶中任意一个构成，但是作为代表，下面将描述液晶层260由负液晶构成的情况。
可期望的是，这样的液晶层260使用具有与棱镜21b的光折射率大体相等(优选相同)的光折射率的液晶而构成。换句话说，期望使棱镜21b的光折射率与液晶层260的光折射率大体相等(优选相同)。这是因为因此避免了摄像光被棱镜21b与液晶调光装置26(液晶层260)之间的界面折射(反射)，并且避免了摄像光光路偏离光轴L1和L2。应当注意，出于以下原因，基本上可以不考虑液晶调光装置26中其它构件(诸如透明电极261a和261b以及取向膜262a和262b)的光折射率的影响。首先，这是因为每个构件的厚度极小(约几十nm至约几百nm)。此外，取向膜262a和262b中的每一个取向膜的光折射率都大致设定成大体上等于液晶层260的光折射率，并且允许通过调节每个透明电极261a和261b的厚度来轻易地调节其光折射率。
每个透明电极261a和261b都是将电压(驱动电压)施加至液晶层260的电极，并且由例如铟锡氧化物(ITO)形成。附带地，可适当地布置电连至透明电极261a和261b的导线(未示出)。
每个取向膜262a和262b都是允许液晶层260中的液晶分子沿期望的方向(取向方向)取向的膜。例如，取向膜262a和262b都是由诸如聚酰亚胺的聚合物材料形成的，并且之前在其上沿预定方向进行了摩擦处理，从而设定了液晶分子的取向方向。
透明基板263是在一侧的基板，以支撑透明电极261b、取向膜262b以及反射膜27并密封液晶层260，并且由例如玻璃基板形成。附带地，在这种情况下，尽管另一侧的支撑透明电极261a和取向膜262a并且密封液晶层260的基板是由棱镜21b构成的，但是替代棱镜21b，透明基板可进一步设置在棱镜21b与透明电极261a之间。然而，期望使棱镜21b兼作另一侧的这种基板，因为液晶装置26的部件数量会减少。
反射膜27安置在透明基板263的管状构件20(内表面)侧(与液晶层260相对的那侧)，并且尽管将在稍后描述其细节，但该反射膜27是具有反射(完全地反射)摄像光的功能的薄膜。这样的反射膜27由诸如铝(Al)和银(Ag)或其合金的金属材料形成。
密封剂265是从侧面侧密封液晶层260中的分子M(液晶分子和色素分子)的构件，并且由诸如环氧树脂胶粘剂和丙烯酸树脂胶粘剂的胶粘剂形成。间隔件266是维持液晶层260的恒定元件间隙(恒定厚度)的构件，并且由例如预定树脂材料或预定玻璃材料形成。密封部分267是将分子M包围到液晶层260中并且之后将分子M从外部密封在液晶层260中的封口(enclosureport)。
[控制处理部分4的框状构造]
接下来，描述上述控制处理部分4的构造。图6示出了控制处理部分4连同镜筒单元2和摄像装置3的框状构造。应当注意，至于镜筒单元2的内部及其周边，示出了部分构造作为代表以简化图示。
控制处理部分4对摄像装置3所获得的摄像信号进行预定的信号处理，并且对镜筒单元2中的液晶调光装置26进行预定的反馈控制，正如下面将描述的那样。控制处理部分4包括S/H·AGC电路41、A/D转换部分42、摄像信号处理部分43、波检测部分44、微型计算机45、温度传感器46以及驱动部分47。
S/H·AGC电路41是对从摄像装置3输出的摄像信号进行S/H(采样与保持)处理的电路，并且利用AGC(自动增益控制)功能来进行预定的信号放大处理。
A/D转换部分42对从S/H·AGC电路41输出的摄像信号进行A/D转换(类似于数字转换)处理，以产生由数字信号构成的摄像信号。
摄像信号处理部分43对从A/D转换部分42输出的摄像信号(数字信号)进行预定的信号处理(诸如图像质量改进处理)。以这种方式受到信号处理的摄像信号被输出至摄像处理部分43的外部(未示出的半导体记录介质等)。
波检测部分44对从A/D转换部分42输出的摄像信号(数字信号)进行预定的AE波检测，并且同时输出检测值。
温度传感器46安置在液晶调光装置26(周边区域中)附近，并且是检测液晶调光装置26的温度的传感器。应当注意，以这种方式检测到的液晶调光装置26的温度信息被输出至微型计算机45。
微型计算机45将液晶调光装置26的控制信号(具体是电压施加量)提供至驱动部分47，以控制液晶调光装置26的调光操作(光量调节操作)。具体而言，微型计算机45基于从波检测部分44供给的检测值来设定施加至液晶调光装置26的电压量。另外，利用预先保存在未示出的存储部分(存储器)上的表示“温度与透过光量之间的对应关系”的数据，微型计算机45具有使用从温度传感器46输出的液晶调光装置26的温度信息来执行预定温度校正(电压施加量的温度校正)的功能。
驱动部分47基于从微型计算机45供给的控制信号(电压施加量)来进行液晶调光装置26的驱动操作。具体而言，驱动部分47通过未示出的导线在液晶调光装置26中的透明电极261a和261b之间施加设定的电压。
[摄像设备1的功能和效果]
(1.摄像操作)
在摄像设备1中，使用者操作图1中所示的操作按钮14，从而对物体摄像并且获得所摄图像(摄像数据)。具体而言，如图1至图3所示，摄像光通过透镜部分11进入镜筒单元2，摄像光的光路随后在镜筒单元2中被弯曲(弯折)。然后，所产生的摄像光被射出至摄像装置3并且被摄像装置3检测到。在镜筒单元2中，如图3中具体所示，首先，穿过透镜21a(物镜)沿光路L1已进入棱镜21b的摄像光被棱镜21b的倾斜面Ss上的反射膜27反射。反射光沿光轴L2被射出穿过透镜21c。随后，用作反射光的摄像光以第二至第五透镜组22至25的顺序穿过该第二至第五透镜组22至25，并且从镜筒单元2射出。从镜筒单元2射出的摄像光穿过光学薄膜15进入摄像装置3，并且随后被检测到。图6中所示的控制处理部分4对摄像装置3以这种方式所获得的摄像信号进行上述的预定信号处理。此外，控制处理部分4基于所获得的摄像信号对镜筒单元2中的液晶调光装置26进行上述的预定反馈控制。
此时，在液晶调光装置26中，已经从棱镜21b的入射面Sin进入棱镜21b的摄像光(入射光Lin)会通过棱镜21b而穿过液晶层260等，并且随后被反射膜27反射(完全反射)，如图7中具体所示。随后，反射的摄像光会再次穿过液晶层260等，并且作为射出光Lout从棱镜21b的射出面Sout射出。此时，当预定电压(驱动电压)被施加至液晶层260时，分子M(液晶分子和色素分子)的取向方向(长轴方向)会改变，并且穿过液晶层260的摄像光的量也会相应地改变。因此，此时调节驱动电压能够电气地(而非机械地)调节穿过整个液晶调光装置26的摄像光的量(能够随意地进行调光操作)。如上所述，光量调节(调光)是对镜筒单元2中的摄像光进行的。
在这种情况下，图8示出了表示电压施加率(0%：无电压施加状态，100%：最大电压施加状态)与液晶调光装置26的透过率(透光率)之间的关系的示例。在该示例中，负GH液晶用在液晶层260中，并且在无电压施加状态(0V状态)下透过的摄像光的量是参考量(100%)。从图8中发现，随着电压施加率的增加，由液晶层260所产生的遮光量快速增加(透过率快速地减小)，并且当电压施加率约为20%时，透过率趋近于约50%(大体恒定的值)。换句话说，在该示例中，液晶调光装置26的调光范围(动态范围)约为50%(透过率在100%至50%的范围内)。液晶调光装置26透过率变化中的值、梯度以及调光范围的改变取决于以下因素：液晶层260(的液晶和色素)的材料和浓度、液晶层260的元件间隙(厚度)以及取向膜262a和262b的种类(材料)等。附带地，当正GH液晶用在液晶层260中时会产生这样的趋势：与图8中的特性相反，在无电压施加状态(电压施加率等于0%)下透过率是低的，并且透过率随着电压施加率的增加而增加。
(2.特征的功能)
接下来，将通过与比较例的比较来详细地描述摄像设备1的特征的功能。
(比较例)
图9示出了根据比较例的包括现有镜筒单元(镜筒单元102)的摄像设备(摄像设备101)中光学系统的构造示例。此外，图10是以放大方式示出了一部分镜筒单元102的截面图(Y-Z截面图)。根据比较例的摄像设备101包括镜筒单元102、光学薄膜15以及摄像装置3。换句话说，设置了镜筒单元102来代替在根据图3中所示的本实施例的摄像设备1中的镜筒单元2。
镜筒单元102对应于设有机械调光装置(可变光阑)106的镜筒单元来代替根据图3中所示的本实施例的镜筒单元2中的上述液晶调光装置26。因此，如图10中所示，不同于镜筒单元2，液晶调光装置26并未安置在镜筒单元102中的管状构件20内表面与棱镜21b(倾斜面Ss)之间的间隙20G中。另一方面，调光装置106安置在第三透镜组23与第四透镜组24之间的光路(光轴L2)上。
如上所述，在比较例的镜筒单元102中，调光装置106安置在镜筒单元102中摄像装置3侧的区域中(在弯曲区域与摄像装置3之间的光路上)。然而，在机械调光装置106中，用于可变光阑片的安装空间和用于其驱动机构的安装空间两者都会变大。因此，对于镜筒单元102的尺寸减小(厚度减小)是不利的。
因此，可以想象的是，使用GH液晶的电气调光装置(液晶调光装置)被安置成本实施例的液晶调光装置26，代替机械调光装置106。然而，当液晶调光装置安置成使其位于调光装置106的上述安装区域中时，尽管与机械调光装置106相比实现了镜筒单元102的尺寸减小(厚度减小)，但是不足以实现进一步的尺寸减小。具体而言，利用这种构造，尽管液晶调光装置本身的厚度通过其部件等的优化得以减小，但是直到摄像装置的摄像光光路长度(透镜长度)的增加量是液晶调光装置的安装空间。相应地，在使用根据比较例的弯曲型镜筒单元102的摄像设备101中，当调光装置安置在镜筒单元102中时存在对实现尺寸减小的限制。
另外，如上所述，在比较例的镜筒单元102中，当使用GH液晶的液晶调光装置安置在调光装置106的安装区域中时，摄像装置3温度升高的影响会不利地增加。具体而言，首先，应了解到，在GH液晶中，由于作为主晶的液晶具有温度依赖性，因此液晶的响应性和倾斜量(施加电压时的倾斜角度)会根据周围温度(环境温度)的改变而改变。因此，使用这样的GH液晶的液晶调光装置有必要在光量调节(调光)操作时受到各种校正处理(温度校正处理)。此外，当摄像设备101启动时，摄像装置3极易产生热量(装置的温度容易增加)。于是，在比较例的镜筒单元102中，由于摄像装置3与调光装置106(液晶调光装置)之间的距离如以上描述那样小，因此调光装置106容易受到摄像装置3所产生的热量的影响(很大程度上受到热量的影响)。因此，上述温度校正处理是复杂的，并且在一些情况下，校正值与理想值之间可能会产生大的偏差。
(本实施例的功能)
相比之下，在本实施例的摄像设备1的镜筒单元2中，如图4所示，液晶调光装置26安置在使已进入镜筒单元2的摄像光光路弯曲的弯曲区域中。因此，与上述比较例的摄像设备101(镜筒单元102)相比，直到摄像装置3的摄像光光路长度(透镜长度)的允许减小量是调光装置的安装空间(光轴L2上的安装空间)。具体而言，与上述比较例的摄像设备101不同，专门用于安装调光装置的空间(专用空间)是没有必要的。这是因为在弯曲型镜筒单元中，通常，定位孔20H仅设置在管状构件20中棱镜21b侧的后表面(倾斜面Ss侧)上，并且因此如本实施例的镜筒单元2，存在盲区。具体而言，液晶调光装置26安置在管状构件20内表面与棱镜21b之间的间隙20G(在棱镜21b的后表面侧)中，并且由此，这样的专用空间是没必要的。此外，在镜筒单元2中，由于使用了电气调光装置(液晶调光装置26)替代机械调光装置，机械光圈(的安装空间)也是没必要的。
此外，如图3中所示，在本实施例的镜筒单元2中，由于液晶调光装置26安置在远离摄像装置3的位置处(在光轴L2上的最远的位置处)，因此与上述比较例的镜筒单元102相比，在上述摄像装置3中的温度升高的影响得以减小。具体而言，温度校正的必要量会下降，并且在过程负载(process load)中趋于增加的温度校正处理得以简化。因此，校正值与理想值之间的偏差会下降(校正偏差得以抑制，并且因此进行了更合适的光量调节(调光))。
图11示出了在本实施例的上述示例中、在上述比较例中、以及在作为参考示例的摄像装置3中的摄像设备启动之后所经过的时间与温度(在调光装置或摄像装置3中的温度)之间的关系。从图11中发现，在作为参考示例的摄像装置3中，如上所述，温度升高会随着启动之后所经过的时间而增加(从约25°C(室温)至约40°C)。应发现，在比较例中，调光装置106中的温度也会随摄像装置3的温度升高而大幅增加(从约25°C至约35°C)。相比之下，应发现，在示例中，由于液晶调光装置26被安置在远离摄像装置3的位置处，因此几乎没有发生温度升高(从约25°C至约27°C)。
如上所述，在本实施例中，调光装置(液晶调光装置26)安置在使已经进入镜筒单元2的摄像光光路弯曲的弯曲区域中。因此，与相关技术相比，可以将摄像光的光路长度(透镜长度)设定成短的，从而使镜筒单元2的构造尺寸减小(实现厚度减小)。所以，可以使用具有调光装置的镜筒单元来实现摄像设备的尺寸减小(厚度减小)。
此外，在棱镜21b的光折射率大体等于液晶层260的光折射率的情况下，液晶调光装置26中玻璃之间的多重反射得以避免。因此，可以避免产生鬼像(ghost)和光斑(flare)，从而可以将装置中的灰尘、取向膜262a和262b中的划痕、以及间隔件266对摄像所产生的不利影响降至最小。
此外，在相关技术构造中(在比较例中)，期望减小调光装置(液晶调光装置)本身的厚度以实现镜筒单元的厚度减小。因此，构成透明基板的玻璃构件也限于薄的玻璃构件。相比之下，在本实施例中，如上所述，由于液晶调光装置26安置在棱镜21b的后表面侧(倾斜面Ss侧)，因此可以使用具有大厚度的玻璃构件作为透明基板。此外，如果定位孔20H未受到影响，则没有必要考虑玻璃构件的厚度。此外，当如同相关技术中那样使用薄的玻璃构件时，可产生畸变和牛顿环(Newton ring)。然而，可以使用厚的玻璃构件，从而可以采取措施消除畸变。
[变形例]
接下来，将描述上述实施例的变形例(变形例1和2)。应当注意，使用相同标记来表示实施例的大体相似的部件，并且将适当地省略其描述。
[变形例1]
图12示意性地示出了根据变形例1的液晶调光装置(液晶调光装置26A)连同棱镜21b的横截面构造示例。与液晶层是一层(单层)结构(液晶层260)的上述实施例的液晶调光装置26不同，在本变形例的液晶调光装置26A中，液晶层具有两层(多层)结构。换句话说，液晶调光装置26A通过叠置两个液晶层260a和260b得以构成，正如以下将详细描述的。
具体而言，液晶调光装置26A具有叠层结构，在该叠层结构中透明电极261a、取向膜262a、液晶层260a、取向膜262b、透明电极261b、透明基板263、透明电极261a、取向膜262a、液晶层260b、取向膜262b、透明电极261b以及透明基板263按该顺序从棱镜21b侧叠置。在液晶调光装置26A中，密封剂265、间隔件266以及密封部分267也设置在液晶层260a和260b的侧面侧，类似于液晶调光装置26。此外，反射膜27也设置在液晶调光装置26A的与棱镜21b相对的一侧(在管状构件20内表面侧)。换句话说，液晶调光装置26A安置在棱镜21b与反射膜27之间。
每个液晶层260a和260b都使用包含色素(二色性色素)的GH液晶来构造，类似于液晶层260。具体而言，液晶层260a包含分子Ma(液晶分子和色素分子)，并且液晶层260b包含分子Mb(液晶分子和色素分子)。附带地，在这种情况下，尽管液晶层260a中的分子Ma的取向方向(长轴方向)不同于液晶层260b中的分子Mb的取向方向，但这并非是限制性的，并且可任意地设定该取向方向。
而且，在本变形例的液晶调光装置26A中，可以进行类似于液晶调光装置26的调光操作的调光操作。具体而言，已经从棱镜21b的入射面Sin进入棱镜21b的摄像光(入射光Lin)按照液晶层260a和260b的顺序经由棱镜21b穿过液晶层260a和260b，并且随后被反射膜27反射(完全反射)。此后，反射的摄像光以该顺序再次穿过液晶层260a和260b等，并且随后作为射出光Lout从棱镜21b的射出面Sout射出。随后，当预定电压(驱动电压)同时施加给每个液晶层260a和260b时，分子Ma和Mb(液晶分子和色素分子)的取向方向(长轴方向)会改变，并且穿过液晶层260a和260b的摄像光的量会相应地改变。因此，在液晶调光装置26A中，同时为每个液晶层260a和260b调节驱动电压能够电气地调节穿过整个液晶调光装置26A的摄像光的量。应当注意，当给液晶层260a和260b的驱动电压(所施加的电压)彼此不同时，例如，在故意地减弱沿摄像光的特定方向的偏光(偏光分量)的同时，允许维持恒定的光量。
然而，如上所述通过叠置两个液晶层260a和260b而构成的液晶调光装置26A可提供以下效果。具体而言，首先，应了解到，在GH液晶中，一般由于作为主晶溶解至液晶的色素的种类和溶解量是有限的，因此液晶调光装置的调光范围在一定程度上也是有限的。在这种情况下，当使用具有恒定浓度的GH液晶时，尽管可以通过增加液晶层的元件间隙(增加厚度)来增大调光范围，但是元件间隙的增加会对液晶的响应速度产生不利影响(液晶的响应速度会降低)。因此，为了增大调光范围，可以想象的是，偏光器被一起使用。然而，如果偏光器固定(偏光轴固定)，则摄像设备中透镜的F-数会降低。于是，尽管当具有这样的构造的偏光器被一起使用时构造可相对于光路移除的(可拆除的)偏光器是现实的，但是节省镜筒单元(进一步地，节省摄像设备)的空间(减小厚度)却是困难的。
另一方面，本变形例的液晶调光装置26A具有液晶层260a和260b的上述双层结构。因此，可以在保持(不改变)液晶层本身的元件间隙(厚度)并且维持(不降低)液晶的响应速度的同时增大调光范围。
图13示出了表示电压施加率与液晶调光装置26A的透过率之间的关系的示例，类似于实施例图8。同样在该示例中，负GH液晶用在每个液晶层260a和260b中，并且在无电压施加状态(0V状态)下透过的摄像光的量是参考量(100%)。从图13中发现，当电压施加率约为20%时，透过率趋近于约25%(大体恒定的值)。换句话说，在该示例中，液晶调光装置26A的调光范围约为75%(透过率在100%至25%的范围内)，并且发现与图8中所示的液晶调光装置26的示例相比，调光范围增大(从约50%上升至约75%，参见图中的箭头)。
附带地，尽管在本变形例中已经描述了具有双层结构的液晶层的情况，但这并非是限制性的。液晶调光装置中的液晶层可具有三层或以上的叠层结构。
[变形例2]
图14示出了根据变形例2的摄像设备(摄像设备1A)的示意性构造。替代上述实施例的摄像设备1中的镜筒单元2，本变形例的摄像设备1A具有根据下述本变形例的镜筒单元(镜筒单元2A)。
本变形例的镜筒单元2A对应于从镜筒单元2省略了(未设置)第二透镜组22、第三透镜组23、第四透镜组24以及第五透镜组25而获得的镜筒单元。换句话说，镜筒单元2A构造成只包括一个透镜组(第一透镜组21)，并且具有第一透镜组21和液晶调光装置26(或液晶调光装置26A)。
因此，在本变形例的摄像设备1A中，已经从镜筒单元2A中的透镜21c射出的摄像光(反射光)被摄像装置3直接地检测到，或者经由光学薄膜15被摄像装置3检测到。如上所述，仅有必要在镜筒单元中在液晶调光装置与摄像装置之间的光路上设置一个或多个透镜组。
[其它变形例]
在上文中，尽管已经参考实施例和变形例描述了本公开，但本公开不限于所述实施例等，且可以做出各种变形例。
例如，在上述实施例等之中，尽管已经描述了使用GH液晶的液晶调光装置作为示例，但这并不限于该情况。可以使用采用除GH液晶之外的液晶的液晶调光装置，进一步而言，可以使用液晶调光装置以外的调光装置。
具体而言，除液晶调光装置以外，以下系统的调光装置可用作调光装置。具体而言，例如，可以使用：用于热致变色(应用示例：面部照片(mug)、聚合物片材等)或热致的凝胶材料的调光装置；使用光致变色(应用示例：因紫外线照射等而变化的墨镜)材料的调光装置；使用氢气等气致变色(应用示例：窗户玻璃等)的调光装置；使用WO3(氧化钨)、Nb2O5(氧化铌)、NiO(氧化镍)、Cr2O3(氧化铬)等电致变色(应用示例：窗户玻璃等)的调光装置。在这些调光装置中，使用电致变色的调光装置具有与上述实施例等的构造的最高相关性(相似性)。该系统的调光装置的基本结构是叠层结构，其中例如透明玻璃、透明电极、电致变色材料(以上述材料为代表)、固态电解质、离子储存材料和透明电极按顺序进行叠置。
另外，在上述实施例等之中，已经描述了将棱镜安置在镜筒单元的弯曲区域中的情况。然而，取决于实际情况，镜筒单元中的弯曲区域中可安置除棱镜外的光学构件(例如，镜子)。
此外，在上述实施例等之中，已经具体地描述了镜筒单元、摄像设备等的各个部件(光学系统)。然而，没有必要设置所有的部件，并且还可以设置其它部件。

Claims (9)

1.一种摄像设备，包括：
在使摄像光光路弯曲之后将入射的摄像光射出的镜筒单元；以及
检测从所述镜筒单元射出的摄像光以获得摄像信号的摄像装置，其中，
所述镜筒单元包括光路弯曲区域中的调光装置。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，
所述镜筒单元包括管状构件和安置在管状构件中的弯曲区域之中的棱镜，并且
所述调光装置安置在所述管状构件的内表面与所述棱镜之间的间隙中。
3.根据权利要求2所述的摄像设备，其中，所述棱镜具有三棱镜形状，所述三棱镜形状包括摄像光的入射面和射出面以及倾斜面。
4.根据权利要求3所述的摄像设备，其中，所述调光装置安置在所述内表面与所述倾斜面之间的间隙中。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的摄像设备，其中，
所述镜筒单元包括反射摄像光的反射部分，并且
所述调光装置安置在所述棱镜与所述反射部分之间。
6.根据权利要求5所述的摄像设备，其中，所述调光装置是包括多个叠置的液晶层的液晶调光装置。
7.根据权利要求5所述的摄像设备，其中，所述调光装置是使用液晶构造的液晶调光装置，所述液晶具有大体等于所述棱镜的光折射率的光折射率。
8.根据权利要求5所述的摄像设备，其中，所述调光装置是使用宾主(GH)液晶构造的液晶调光装置，所述GH液晶包含二色性色素。
9.根据权利要求1所述的摄像设备，其中，所述镜筒单元包括一个或多个位于所述调光装置与所述摄像装置之间的光路上的透镜组。
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