CN103765274B - 镜头装置和具有该镜头装置的成像装置 - Google Patents

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Abstract

一种镜头装置(2)，设置有被配置以调整光圈装置(15)的孔径面积的第一操作环(11)和被配置以调整透光率可变滤光器(16)的透光率的第二操作环(12)，其中第一操作环的操作量和光圈装置的透射光量的变化率之间的对应关系，以及第二操作环的操作量和透光率可变滤光器的透射光量的变化率之间的对应关系被设置为相同。

Description

镜头装置和具有该镜头装置的成像装置
技术领域
本发明涉及摄像机、电视摄像机等的镜头装置。具体地，本发明涉及一种镜头装置，其设置有被配置以通过手动调整光圈装置调整透射光量的操作工具和被配置以手动地操作透光率可变滤光器的透射光量的操作工具二者，并涉及包括该镜头装置的图像捕获设备。
背景技术
关于用于调整光量的装置，通常采用光圈(可变光圈)装置。例如，在图32中图示的光圈装置100中，用作可变光圈的多个(在图示的示例中是六个叶片)光圈叶片101设置在圆周上，每个叶片101的驱动点102围绕支点103沿箭头104的方向移动，以减小通过其透射入射光的中心孔105的孔径面积。
在光圈装置100中，通过伸展或收缩中心孔105的孔径面积，调整透射光量。然而，即使光圈具有其孔径面积被最小化的中心孔105，在拍摄明亮的室外图像时也不能获得适度曝光。进一步，在中心孔105具有相对小的孔径面积的光圈位置处，分辨能力可能由于光衍射而降低，从而恶化拍摄图像质量。
因而，作为用于调整透射光量的装置，例如，专利文献1中公开的透光率可变滤光器由盘形滤光器构成，在该盘形滤光器中，光减少材料的密度沿着圆周连续地改变。通过调整盘形滤光器的旋转位置控制该滤光器的透射光量。
在专利文献2中公开的透光率可变滤光器中，电极连接至放置在光程上的盘形电介质弹性体的两个表面上，调整将被施加在电极之间的电压以控制盘的薄膜厚度，从而控制滤光器的透射光量。
当专利文献1或专利文献2中公开的透光率可变滤光器用来代替图32中图示的光圈装置时，可以在拍摄明亮的室外图像时获得适度曝光。因此，可以避免由具有相对小的孔径面积的光圈位置处的光衍射引起的分辨能力的降低。然而，在该透光率可变滤光器中，不能通过伸展或收缩孔径面积来调整景深进行使背景散焦的拍摄，而这是光圈装置的优点。
也就是说，从能够调整透射光量的功能的观点来看，光圈装置和透光率可变滤光器是相同的。然而，由于它们在其它功能中都具有优点和缺点，因此难说哪一个更好。
因而，如专利文献3和4中公开的，已经提供了一种组合利用光圈装置和透光率可变滤光器(可变ND滤光器)二者的图像捕获设备。在这种图像捕获设备中，可以在任何拍摄条件中获得适度曝光。因此，能够避免由具有相对小的孔径面积的光圈位置处的光衍射引起的分辨能力的降低，以能够调整景深。然而，通过装配由两个光量调整装置，增加了成本，并且因此，不能实现向实际机器的应用。
引用列表
专利文献
专利文献1 JP-A-2007-243928
专利文献2 JP-A-2006-126504
专利文献3 JP-A-9-186922
专利文献4 JP-A-5-292392
发明内容
要解决的技术问题
近年来，制造成本的降低或透光率可变滤光器的性能的改进已经发展得使得变得能够将光圈装置和透光率可变滤光器二者同时安装在图像捕获设备的实际机器中。
然而，安装在图像捕获设备中的镜头装置包括仅由观看取景装置的拍摄者的手的触摸操作的多个调整工具(操作工具)，如变焦镜头的放大率调整环和焦点位置调整环。因而，需要考虑安装在实际机器中的光圈装置的调整工具和透光率可变滤光器的调整工具中的哪一个具体形式可以提供可用性极好的镜头装置。
光圈装置和透光率可变滤光器具有不同的原理结构和独立的机构，但从调整透射光量的功能的观点看是相同的。因而，需要保留是用户接口的每个调整工具(操作工具)的可操作性以便于减轻拍摄者的负担。
本发明的目标是提供一种镜头装置和具有该镜头装置的图像捕获设备，其中光圈装置的调整工具和透光率可变滤光器的调整工具的形状形成为在使用性上是出色的，以便可以直观地掌握透射光量的调整量与每个操作量的相对关系。
(1)一种用于图像捕获设备的镜头装置，该镜头装置装有拍摄镜头和被配置以使孔径面积变窄的光圈装置，该镜头装置包括：圆筒形壳体，装有所述拍摄镜头和所述光圈装置；第一操作环，安装在壳体的外周部上以能够在外周部的周向方向上转动，以调整光圈装置的孔径面积；和第二操作环，平行于第一操作环安装在壳体的外周部上以能够与第一操作环同轴地转动，以调整透光率可变滤光器的透光率，其中第一操作环的操作量和光圈装置的透射光量的变化率之间的对应关系，以及第二操作环的操作量和透光率可变滤光器的透射光量的变化率之间的对应关系被设置为相同。
(2)一种图像捕获设备，设置有(1)的镜头装置。
有益效果
根据本发明，通过光圈装置的透射光量的调整和透光率可变滤光器的透射光量的调整，可以进行多种曝光控制，并且因此，可以拍摄与各种拍摄意图对应的图像。而且，被配置以调整光圈装置的透射光量的第一操作环和被配置以调整透光率可变滤光器的透射光量的第二操作环被设置成具有相同的操作感觉。因此，拍摄者可以仅通过观看取景器而不查看操作环就能进行精确的操作，从而立即将拍摄意图反映到图像。
附图说明
图1是用于说明本发明的一个示例性实施例的外观视图，其图示设置有镜头装置的图像捕获设备的一种示例的配置。
图2是侧视图，图示设置有图1中图示的镜头装置中的光圈装置的操作工具(可变光圈环)和透光率可变滤光器的操作工具(ND滤光器环)的操作部的一种示例的配置。
图3是图示图2中图示的镜头装置的操作部的修改示例的配置的侧视图。
图4是图示图2中图示的可变光圈环的旋转角和光圈装置的透射光量之间的关系，以及图2中图示的ND滤光器环的旋转角和透光率可变滤光器的透射光量之间的关系的曲线图。
图5是图1中图示的图像捕获设备的主要部分的功能框图。
图6是图示透光率可变滤光器的透光率的变化和透射光波长区域的之间的关系的示例的曲线图。
图7是图示透光率和图6中图示的透光率可变滤光器的特性中的RGB的色平衡的变化的示例的曲线图。
图8是图1中图示的图像捕获设备的修改示例的主要部分的功能框图。
图9是图示代替图8中的图像捕获设备的透光率可变滤光器的另一种透光率可变滤光器的平面图。
图10图示图1中图示的图像捕获设备的修改示例的主要部分的功能框图。
图11图示图1中图示的图像捕获设备的修改示例的主要部分的功能框图。
图12是用于说明本发明的示例性实施例的侧视图，图示设置有镜头装置中的光圈装置的操作工具和透光率可变滤光器的操作工具的操作部的另一种示例的配置。
图13是图示图12中图示的镜头装置的操作部的另一个修改示例的配置的侧视图。
图14是图示图12中图示的镜头装置的操作部的另一个修改示例的配置的侧视图。
图15是图示图12中图示的镜头装置的操作部的另一个修改示例的配置的侧视图。
图16是图示图12中图示的镜头装置的操作部的另一个修改示例的配置的侧视图。
图17是图示图12中图示的镜头装置的操作部的另一个修改示例的配置的侧视图。
图18是图示图12中图示的镜头装置的操作部的另一个修改示例的配置的侧视图。
图19是图示图12中图示的镜头装置的操作部的另一个修改示例的配置的侧视图。
图20是图示图12中图示的镜头装置的操作部的另一个修改示例的配置的侧视图。
图21是图示图12中图示的镜头装置的操作部的另一个修改示例的配置的侧视图。
图22是用于说明本发明的示例性实施例的侧视图，图示设置有镜头装置中的光圈装置的操作工具和透光率可变滤光器的操作工具的操作部的另一种示例的配置。
图23是图示图22中图示的镜头装置的操作部的修改示例的配置的侧视图。
图24是用于说明本发明的示例性实施例的侧视图，图示设置有镜头装置中的光圈装置的操作工具和透光率可变滤光器的操作工具的操作部的另一种示例的配置。
图25是图示图24的镜头装置的操作部的剖视图。
图26是图示图24中图示的镜头装置的操作部的修改示例的配置的剖视图。
图27是用于说明本发明的示例性实施例的侧视图，图示设置有镜头装置中的光圈装置的操作工具和透光率可变滤光器的操作工具的操作部的另一种示例的配置。
图28是用于说明本发明的示例性实施例的侧视图，图示设置有镜头装置中的光圈装置的操作工具和透光率可变滤光器的操作工具的操作部的另一种示例的配置。
图29是用于说明本发明的示例性实施例的侧视图，图示设置有镜头装置中的光圈装置的操作工具和透光率可变滤光器的操作工具的操作部的另一种示例的配置。
图30图示安装有图29中图示的镜头装置的图像捕获设备的主要部分的功能框图。
图31图示用于说明图30的图像捕获设备中的曝光控制方法的示例的程序图。
图32是图示被配置以使孔径面积变窄的普通光圈装置的示例的平面图。
具体实施方式
以下，将参照附图描述本发明的示例性实施例。
图1图示用于说明本发明的一个示例性实施例的外观，其图示安装有镜头装置的图像捕获设备的一种示例。
图1中图示的图像捕获设备设置有图像捕获设备本体1和安装在图像捕获设备本体1的前部上的镜头装置2。
镜头装置2设置有圆筒形形状等的圆筒形壳体10。拍摄镜头，如变焦镜头或聚焦镜头，以及能够调整孔径面积的光圈装置，结合在壳体10中，在本镜头装置2中，透光率可变滤光器(可变ND滤光器)也结合在壳体10中。
安装部3形成在壳体10的基部上。当安装部3的连接部3a可拆卸地安装在设置在图像捕获设备本体1的前部上的透镜安装部上时，镜头装置2固定至图像捕获设备本体1。
连接部3a设置有未被图示的各种连接端子(电端子)。此外，图像捕获设备本体1的透镜安装部还设置有对应于镜头装置2侧的各种连接端子的连接端子(电端子)。当镜头装置2安装在图像捕获设备本体1上时，镜头装置2和图像捕获设备本体1的对应的连接端子彼此电连接。因而，镜头装置2的控制装置(未图示)从图像捕获设备本体1侧获取所需要的信息。此外，图像捕获设备本体1侧的控制装置从镜头装置2侧获取所需要的信息。
拍摄者5在将图像捕获设备本体1支承在他/她的右肩上的同时用他/她的右眼观看取景装置6。拍摄者5通过用右手7保持镜头装置2的保持部固定图像捕获设备，以拍摄拍摄对象的运动图像。在这里，拍摄者5通过仅依靠左手的触摸用左手操作设置在镜头装置2中的各种操作工具。
在镜头装置2中，例如，作为被配置以调整聚焦的操作工具的聚焦环8被设置成在透镜前端侧(拍摄对象侧)能够围绕镜头装置2的外周边转动。拍摄者5可以用左手以任意角度转动聚焦环8以调整聚焦。
作为被配置以调整变焦的操作工具的变焦环9被设置成在镜头装置2的中心部处能够围绕镜头装置2的外周边转动。拍摄者5可以用左手以任意角度转动变焦环9以调整变焦。
在镜头装置2中，作为被配置以调整光圈装置的透射光量的操作工具的可变光圈环(第一操作环)11，以及作为被配置以调整透光率可变滤光器的透射光量的操作工具的ND滤光器环(第二操作环)12设置成在靠近图像捕获设备本体1的变焦环9侧彼此靠近。光圈可变光圈环11或ND滤光器环12可以任选地设置在拍摄对象侧。
可变光圈环11设置成能够围绕镜头装置2的外周边转动。ND滤光器环12也设置成能够围绕镜头装置2的外周边转动。可变光圈环11和ND滤光器环12设置成使得它们各自的旋转轴线平行于镜头装置2的光轴方向，并且是能够同轴转动的。
例如，当与专利文献2中公开的相同类型的、通过电压调整透射的滤光器用作透光率可变滤光器时，需要将ND滤光器环12的旋转角转换成施加至透光率可变滤光器的电压值。在该情况中，被配置以检测ND滤光器环12的旋转角的电压计连接至ND滤光器环12。
可变光圈环11和ND滤光器环12可以具有一种结构，根据该结构，例如，可以在每个预定转动角(α)处获得喀哒感觉。这是因为希望的是，拍摄者5被允许在不视觉地查看旋转角的情况下理解已经进行了多少转动，即，已经调整了多少透射光量。
图2以放大比例图示了镜头装置2中的设置有可变光圈环11和ND滤光器环12，图3图示了操作部的修改示例。
在一些情况中，一起操作可变光圈环11和ND滤光器环12沿相同方向同时转动可能是方便的，并且因此如图2所示，可变光圈环11和ND滤光器环12被设置成彼此靠近。然而，可变光圈环11和ND滤光器环12可以定位成彼此分开。
当可变光圈环11和ND滤光器环12被设置成彼此靠近时，希望的是在可变光圈环11和ND滤光器环12之间提供微小间隙13，使得当一个环被操作时，另一个环不转动。优选地，考虑到一起同时操作可变光圈环11和ND滤光器环12沿相同方向同时转动的可操作性，间隙13的间距被设置为不大于一个手指的宽度(约1.5cm)。如图3所示，不可动间隔板(隔板)14可以设置在可变光圈环11和ND滤光器环12之间。不可动间隔板14是环形凸缘部，其形成为从壳体10的外周边径向向外突出。间隔板14的外径优选地等于或大于可变光圈环11和ND滤光器环12的外径。因而，当一个环被操作时，手指难以与另一个环接触，并且因此两个环不会一起转动。
拍摄者5可以在他/她知道可变光圈环11和ND滤光器环12中的哪一个设置在拍摄对象侧，以及哪一个设置在拍摄者侧时彼此不同地操作可变光圈环11和ND滤光器环12。
如上所述，镜头装置2被配置以包括作为光圈装置的操作工具的可变光圈环11和作为透光率可变滤光器的操作工具的ND滤光器环12，其中可以通过相同的操作，如用手指转动，操作这两个环。
在镜头装置2中，为了在可变光圈环11和ND滤光器环12中实现相同的操作感觉，可变光圈环11的操作量和光圈装置的透射光量的变化率之间的对应关系，以及ND滤光器环12的操作量和透光率可变滤光器的透射光量的变化率之间的对应关系被设置为相同。可变光圈环11和ND滤光器环12的操作量涉及每个环任意位置处的转动角，并且从每个环的原点开始的位置称为旋转角。
图4图示可变光圈环11的旋转角和光圈装置的透射光量之间的关系的示例（图4A），以及图示ND滤光器环12的旋转角和透光率可变滤光器的透射光量之间的关系的示例（图4B）。在图4中的每一个曲线图中，各个操作量(转动角)(α)处的光量点由直线连接，但在其中各个点由曲线连接的旋转角-透射光量对应关系中可以实现相同的效果。
当可变光圈环11的其中打开光圈装置(孔径比100%)的位置被设置为原点，并且孔径比100%时的光圈装置的透射光量被设置为1时，透射光量被设置为在旋转角(α)处是0.5(孔径比50%)，在旋转角(2α)处是0.25(孔径比25%)，在旋转角(3α)处是0.125(孔径比12.5%)，在旋转角(4α)处是0.063(孔径比6.3%)，等等。
此外，在ND滤光器环12中，为了获得与可变光圈环11相同的操作感觉，ND滤光器环12的其中透光率可变滤光器具有最大透光率(在图示的示例中，透光率100%)的位置被设置为原点，并且透光率可变滤光器在透光率100%处的透射光量被设置为1。随后，透射光量被设置为在旋转角(α)处是0.5(孔径比50%)，在旋转角(2α)处是0.25(孔径比25%)，在旋转角(3α)处是0.125(孔径比12.5%)，在旋转角(4α)处是0.063(孔径比6.3%)。
即，可变光圈环11的旋转角和光圈装置的透射光量之间的关系，以及ND滤光器环12的旋转角和透光率可变滤光器的透射光量之间的关系被设置为具有相同的公比(1/2)的等比级数，其中旋转角单位变化被设置为α，透射光量在每个旋转角(原点，α，2α，…)处是1，0.5，0.25，0.125，…。
例如，如专利文献2中公开的一样，当透光率可变滤光器的透射光量通过施加至滤光器的电压值被调整时，根据ND滤光器环12的旋转角(α，2α，3α，…)确定控制电压值，并且该控制电压值施加至透光率可变滤光器的电极以实现与旋转角对应的透射光量。
在上述配置中，例如，在可变光圈环11和ND滤光器环12定位在任何位置处的情况中，通过沿减小光圈装置的孔径比的方向操作可变光圈环11转动操作量(α)，或者通过沿减小透光率可变滤光器的透光率的方向操作ND滤光器环12转动操作量(α)，可以将透射光量减半。因此，可以在可变光圈环11和ND滤光器环12中获得相同的操作感觉。
而且，透光率可变滤光器的透射光量进行如下文所述的反馈控制，使得ND滤光器环12的旋转角和透光率可变滤光器的透射光量之间的关系，以及可变光圈环11的旋转角和光圈装置的透射光量之间的关系以高的精度重合。
图5图示当镜头装置2安装在图像捕获设备本体1上时图像捕获设备的主要部分的功能框。
在镜头装置2中，装有拍摄镜头31和32，被配置以展开和收缩图32中说明的孔径面积的光圈装置15、透光率可变滤光器16、和ND滤光器控制单元18。在该示例中，光圈装置15和透光率可变滤光器16被设置成彼此靠近。
图5中图示的虚线圈X指示镜头装置2的壳体10的外周边，在壳体10内容纳拍摄镜头31和32、光圈装置15、和透光率可变滤光器16。通过接卸或电驱动机构，可变光圈环11的旋转量转换成用于在图32中图示的箭头104的方向上(或在反向方向上)驱动光圈装置15中的叶片101的驱动力。
被配置以检测ND滤光器环12的旋转角的电压计17设置在ND滤光器环12的内周边上。ND滤光器控制单元18读取由电压计17检测的旋转角，并根据该旋转角施加电压值至透光率可变滤光器16的电极，以调整透光率可变滤光器16的透射光量。
透光率监视器19设置在透光率可变滤光器16附近。由透光率监视器19检测的透光率反馈至ND滤光器控制单元18。ND滤光器控制单元18控制透光率可变滤光器16的透光率，使得透光率可变滤光器16的透射光量达到与由电压计17检测的旋转角对应的透射光量。
透光率监视器19由光发射元件和光接收元件构成，透光率可变滤光器16插入光发射元件和光接收元件之间，并被配置以根据从光发射元件发射的光量和由光接收元件接收的光量检测透光率可变滤光器16的透光率。
在图5中图示的示例中，图像捕获元件模块20和相机图像处理单元(CAM)21结合在图像捕获设备本体1中。图像捕获元件模块20包括被配置以将传输通过镜头装置2的入射光分成红(R)，绿(G)和蓝(B)三种色光的棱镜20a、被配置以检测从棱镜20a分离的红光(R光)的图像捕获元件20R、被配置以检测从棱镜20a分离的绿光(G光)的图像捕获元件20G、和被配置以检测从棱镜20a分离的蓝光(B光)的图像捕获元件20B。
由各个图像捕获元件20R，20g和20b检测的信号在相机图像处理单元21进行白平衡校正，并且例如作为电视信号输出。
相机图像处理单元21将由图像捕获元件模块20拍摄的图像信号作为光量信息反馈至镜头装置2的ND滤光器控制单元18。考虑到该信息，ND滤光器控制单元18还控制透光率可变滤光器16的透光率。
当透光率可变滤光器16中的透光率改变时，透射光(图像捕获元件上的入射光)RGB平衡可能改变。因此，相机图像处理单元21接收来自ND滤光器控制单元18的透光率信息，并通过采用该透光率信息进行白平衡校正。下文将描述采用该透光率信息的白平衡校正。
图6图示透光率可变滤光器的特性的示例，图7图示透光率可变滤光器的透光率和RGB的色平衡的变化的示例。
即使在400nm(蓝)至700nm(红)波长范围内的入射光的平均透光率是100%时透光率可变滤光器16的特性是平的，也不能均匀地进行光减少，但它的变化根据透光率的变化出现在对应的波长区域中。
在图6中图示的示例中，当透光率是50%时，红光(R)区域中的光减少量变为小于G区域中的光减少量，蓝光(B)区域中的光减少量变为大于G区域中的光减少量。进一步，当透光率是25%时，R区域中的光减少量与透光率是50%时的情况相比变为小于G区域中的光减少量，B区域中的光减少量与透光率是50%时的情况相比变为大于G区域中的光减少量。
当由其中水平轴线表示透光率且垂直轴线表示光量比的曲线图表示这种现象时，通过在透光率可变滤光器16的透光率是100%的状态中获得白平衡，RGB的各个通道的光量均匀地变为100%。当透光率可变滤光器16的光减少量增加时，与该光减少量的增加对应，通道之间的光量比R/G增加，光量比B/G减小(图7A)。
在使用具有上述特性的透光率可变滤光器16的情况中，当透光率可变滤光器16的透光率从100%变为50%时，RGB平衡被破坏（is collapsed），并且白色拍摄对象被以白中带红的颜色输出。当相机图像处理单元21基于从ND滤光器控制单元18获得的透光率信息和根据透光率信息提前确定的校正量校正通过透光率的变化破坏的RGB平衡时，白色拍摄对象可以被彩色输出，与透光率可变滤光器16的透光率的变化无关。
例如，相机图像处理单元21通过衰减R输出和放大B输出进行校正(图7B)。通过在改变透光率可变滤光器16的透光率的同时在某个光源下拍摄白色拍摄对象，测量RGB平衡的破坏量，并获得用于补偿与透光率的变化对应的破坏量的校正值，可以获得根据透光率信息提前设置的校正量。
在图5中图示的示例中，将安装在图像捕获设备本体1中的图像捕获元件是三板型图像捕获元件，但可以是单板型图像捕获元件。
图8图示图像捕获设备的另一个示例的主要部分的功能框。
在8图中图示的示例中，作为透光率可变滤光器27，使用专利文献1中公开的滤光器。在该滤光器中，通过在透明盘上采用光减少材料，形成渐变。即，通过以下述方式调整光减少材料的密度制造滤光器：透光率根据相对于中心轴线的旋转角的增加逐渐增加，使得透光率在旋转角0°处变为0%，并且透光率在就在旋转角360之前的位置变为100%。
滤光器27与光圈装置15一起结合在镜头装置2中。ND滤光器控制单元18根据由电压计17检测的旋转角向马达28发送指令以控制滤光器27的旋转角位置。因而，到达滤光器27的入射光程的阶度密度（gradationdensity）变为所需要的密度，并对应于滤光器的与ND滤光器环12的旋转位置对应的透射光量。在该配置中，滤光器27的阶度位置由滤光器27的旋转角确定。因此，可以提供由图5的透光率监视器19提供的反馈控制系统。
关于透光率可变滤光器27，代替专利文献1中公开的透光率可变滤光器，可以采用图9中举例说明的滤光器。在图9中图示的滤光器中，例如在一个盘25上形成四个透射部25a，25b，25c和25d，并且透射部25a通过简单的“通孔”形成。即，透射部25a具有100%透光率。
在透射部25b中，例如，安装具有25%透光率的ND滤光器。在透射部25c中，例如，安装具有6.3%透光率的ND滤光器。在透射部25d中，例如，安装具有1.6%透光率的ND滤光器。透光率可变滤光器围绕中心轴线26由马达28可旋转地驱动，使得对应的透射部25a，25b，25c或25d移动至并设置在镜头装置2的光轴上。
图10图示图像捕获设备的另一个示例的主要部分的功能框。
在图10中图示的示例中，透光率可变滤光器结合在图像捕获设备本体1中以连接至图像捕获元件。在图像捕获设备本体1中，结合图像捕获元件20R，20G和20B，设置在对应的图像捕获元件的前端处的透光率可变滤光器20r，20g和20b，以及被配置以调整透光率可变滤光器20r，20g和20b的透射光量的透射调整电路24。
被配置以检测ND滤光器环12的旋转角的电压计17连接至ND滤光器环12。ND滤光器控制单元18被配置以将电压计17的检测值传递至图像捕获设备本体1侧的透射调整电路24。透射调整电路24根据电压计17的检测值控制透光率可变滤光器20r，20g和20b中的每一个的透光率。
同时，在图10中图示的示例中，与图5或8中图示的示例一样，透光率可变滤光器也可以结合在镜头装置2中。在该情况中，在该配置中，图像捕获设备本体1侧的透光率可变滤光器的使用或结合在镜头装置2中的透光率可变滤光器的使用可以由设置在镜头装置2中的开关(未图示)选择。当不使用结合在镜头装置2中的透光率可变滤光器时，ND滤光器控制单元18可以被配置以将透光率可变滤光器的透光率设置为100%，并将电压计17的检测值简单地传递至图像捕获设备本体1侧。
图11图示图像捕获设备的修改示例的主要部分的功能框。
在图5中图示的示例中，图像捕获设备本体1侧的相机图像处理单元21将光量信息仅反馈至镜头装置2侧的ND滤光器控制单元18。相反，在图11中图示的示例中，相机图像处理单元21还将光量信息反馈至结合在镜头装置2中的马达驱动装置35。马达驱动装置35基于反馈光量信息驱动马达36。马达36通过使用与ND滤光器环12啮合的齿轮37可旋转地驱动ND滤光器环12以调整透光率可变滤光器16的透射光量。
在图11中图示的配置中，能够实现其中光圈装置通过可变光圈环11被手动操作并且透光率可变滤光器被自动控制的模式。因此，光圈装置和透光率可变滤光器可以根据情况彼此不同地使用。此外，在可变光圈环11中，可以设置相同类型的马达驱动机构，以便自动地控制光圈装置和透光率可变滤光器。
虽然上文已经描述了透光率可变滤光器结合在镜头装置2中的示例(图5，8和11)和透光率可变滤光器结合在图像捕获设备本体1中的示例(图10)，但透光率可变滤光器可以设置在镜头装置2的拍摄对象侧前端的位置和图像捕获设备本体1的图像捕获元件之间的任何位置处。即，透光率可变滤光器的布置位置不受光圈装置15或ND滤光器环12的布置位置的限制。虽然已经假设图像捕获设备本体1是与镜头装置2分离的构件，但它们可以彼此集成在一起。
根据上述镜头装置2，正通过电视摄像机或摄像机拍摄被拍摄对象运动图像的拍摄者可以通过光圈装置的透射光量的调整和透光率可变滤光器的透射光量的调整的组合进行多种曝光控制。因此，拍摄者可以根据各种拍摄意图拍摄图像。
而且，被配置以调整光圈装置的透射光量的可变光圈环11和被配置以调整透光率可变滤光器的透射光量的ND滤光器环12被设置成具有相同的操作感觉。因此，可以通过相同的操作感觉操作这两个环。并且因此，可以仅依靠手指的触摸直观地和理解地进行曝光调整。这减轻了操作负载，并允许拍摄意图立即反应在图像上。
图12至21是用于说明本发明的示例性实施例的视图，其分别图示镜头装的其它示例的结构。图12至21的镜头装置与上述镜头装置2在设置有可变光圈环和ND滤光器环的操作部的配置方面不同，但镜头装置的其它配置与镜头装置2的配置相同，因此，除操作部之外的配置未被图示，并且与上述镜头装置2的元件相同的元件被给予相同的附图标记，省略或概述其描述。
在上述镜头装置2中，在拍摄者5知道可变光圈环11和ND滤光器环12中的哪一个设置在拍摄对象侧且哪一个设置在前侧时，拍摄者5可以彼此不同地操作被设置成彼此靠近的可变光圈环11和ND滤光器环12。然而，拍摄者5在观看取景装置6的同时操作可变光圈环11和ND滤光器环12。因此，希望的是，拍摄者被允许仅用手指尖的触摸可靠地确定哪个环被操作。因而，在稍后将被描述的镜头装置中，可变光圈环11和ND滤光器环12通过其表面结构彼此区分开。
在图中图示的示例中12，可变光圈环11和ND滤光器环12的外周表面被滚槽(防滑处理)，并且环11和12具有不同间距的滚槽(沿镜头装置2的镜头光轴方向延伸)。例如，环11的滚槽间距是小的，环12的滚槽间距是大的。因而，能够仅采用手指的触摸将环11和12彼此区分开。
在图13中图示的示例中，环11和12的外周表面沿周向方向形成有不规则部分。在图13的左端和右端图示的横截面上，在环11中，凹部的轴向宽度比凸起部的轴向宽度窄，而相反，在环12中，凹部的轴向宽度比凸起部的轴向宽度宽。因而，能够仅采用手指的触摸将环11和12彼此区分开。
在图14中图示的示例中，环11和12具有带有倾角的滚槽外周表面。环11的外周表面倾斜以具有向着图像捕获设备本体1侧增加的直径。环12的外周表面倾斜以具有向着图像捕获设备本体1减小的直径。环11和12彼此面对处的端部处的直径相同。即使利用表面结构中的这种不同，拍摄者5也仅可以采用手指的触摸将环11和12彼此区分开。
在图15中图示的示例中，环11和12具有带有在与图14中图示的示例的方向相反的方向上的倾角的外周表面。即使利用表面结构中的这种不同，拍摄者5也仅可以采用手指的触摸将环11和12彼此区分开。
在图16中图示的示例中，环11和12在外周表面的宽度方面彼此不同，其中环11的宽度较宽，环12的宽度较窄。当然，环11的宽度可以较窄，环12的宽度可以较宽。即使利用表面结构中的这种不同，拍摄者5也仅可以采用手指尖的触觉将环11和12彼此区分开。
在图17中图示的示例中，环11和12的滚槽外周表面具有相同的宽度，但沿周向方向延伸的凹口12a布置在环12的外周表面滚槽中。通过凹口12a，环12的滚槽表面沿镜头装置2的光轴方向分成两部分，并且因此，环11和12之间在滚槽表面的划分数量方面存在差别(环11的划分数量：“1”，环12的划分数量：“2”)。当然，环11的滚槽表面可以分成多个部分。即使利用表面结构中的这种不同，拍摄者5也仅可以采用手指尖的触觉将环11和12彼此区分开。
在图18中图示的示例中，仅环11和12的外周表面中的一个表面(在图示的示例中，环11侧)通过表面粗糙化处理被粗糙化。另一个环的外周表面具有平滑表面，因为它未进行表面粗糙化处理。即使利用表面结构中的这种不同，拍摄者5也仅可以采用手指尖的触觉将环11和12彼此区分开。
在图19中图示的示例中，环11和12的两个外周表面都通过表面粗糙化处理被粗糙化。环11和12中的一个(在图示的示例中，环12侧)具有小的表面粗糙度，另一个具有大的表面粗糙度。即使利用表面结构中的这种不同，拍摄者5也仅可以采用手指尖的触觉将环11和12彼此区分开。
在图20中图示的示例中，一个(例如，环11)具有由硬质材料制成的外周表面。另一个环具有由软质材料(如，橡胶材料)制成的外周表面。即使利用表面结构中的这种不同，拍摄者5也仅可以采用手指尖的触觉将环11和12彼此区分开。
在图12至20中图示的示例中，环11和环12具有相同的直径，但在图21中图示的示例中，环11和环12具有不同的直径。在图示的示例中，环11的外径小于环12的外径。即使利用表面结构中的这种不同，拍摄者5也仅可以采用手指尖的触觉将环11和12彼此区分开。
参照图12至21，已经描述了可变光圈环11和ND滤光器环12之间的表面结构中的各种差别，但可以通过在表面结构中采用一种差别或者通过在表面结构中组合地采用多种差别，构造环11和12。例如，在图12中图示的其中环11和12具有不同的滚槽间距的示例中，环11和12可以具有不同斜度的滚槽表面(参见图14和15)，环12的滚槽表面可以形成有凹口12a(参见图17)。
在图12至21中图示的示例中，微小间隙13布置在被设置成彼此靠近的环11和12之间，使得当一个环被操作时，另一个环不会通过摩擦力转动。然而，不可动圆筒形间隔板14(参见图3)可以设置在间隙13内。由于间隔板14，当环11和12中的一个环被操作时，另一个环很难转动，从而改善使用性。
可变光圈环11和ND滤光器环12之间的表面结构中的上述各种差别可以用在图5，8，10和11中图示的图像捕获设备中的镜头装置的操作部中。当ND滤光器环12如图11中图示的图像捕获设备一样由马达驱动机构可转动地驱动时，或者可变光圈环11和ND滤光器环12由马达驱动机构可转动地驱动时，可以适当地采用其中作为周边齿轮的滚槽与马达啮合的结构。在该情况中，为了环11的马达驱动机构和环12的马达驱动机构共用部件，希望的是，环11和12具有相同的滚槽间距。在这里，对于环11和12之间的表面结构差别，例如，可以采用例如图14和15所示的斜度上的结构差别、如图16所示的宽度上的结构差别、或由图17中图示的凹口进行的划分的结构差别。
图22是用于说明本发明的示例性实施例的视图，其图示镜头装置的另一个示例的配置。图22中图示的镜头装置与上述镜头装置2在设置有可变光圈环和ND滤光器环的操作部的配置方面不同，但镜头装置的其它配置与镜头装置2的配置相同，因此，除操作部之外的配置未被图示，并且与上述镜头装置2的元件相同的元件被给予相同的附图标记，省略或概述其描述。
在图22中图示的镜头装置202中，设置作为用于与可变光圈环(第一操作环)和ND滤光器环(第二操作环)12接合以选择性地操作环11和12的操作工具的滑动环(第三操作环)215。滑动环215设置成能够围绕壳体10的外周边转动，并且还能够沿着可变光圈环11和ND滤光器环12的旋转轴线(沿镜头装置2的光轴方向)平移地移动。
可变光圈环11和ND滤光器环12被设置成彼此靠近，其间在镜头装置2的光轴方向上具有预定距离，滑动环215设置在可变光圈环11和ND滤光器环12之间的位置处。
滑动环215能够在镜头装置2的光轴方向上平移地移动。在正被拍摄者操作以推向拍摄对象侧，并推回至相反侧时，滑动环215选择性地设置在平移移动范围中的对应于拍摄对象侧端的第一位置和对应于相反侧端的第二位置处。滑动环215可以具有在滑动环215设置在第一和第二位置处时可以获得喀哒感觉的结构。
向着内径侧突出的环形接触部216设置在滑动环215的内周表面上。接触部216被设置成它被引入被设置成彼此靠近的可变光圈环11和ND滤光器环12之间的间隙中的状态。
当滑动环215设置在第一位置处时(图22A)，接触部216在可变光圈环11和ND滤光器环12之间抵靠在设置在拍摄对象侧的可变光圈环11的侧部上。因而，可变光圈环11与滑动环215接合。在该状态中，当滑动环215被操作以转动时，可变光圈环11也与滑动环215一体地转动以调整光圈装置的透射光量。
当滑动环215设置在第二位置处时(图22B)，接触部216抵靠在ND滤光器环12的侧部上。因而，ND滤光器环12与滑动环215接合。在该状态中，当滑动环215被操作以转动时，ND滤光器环12也与滑动环215一体地转动以调整光圈装置的透射光量。
可以采用其中可变光圈环11和ND滤光器环12中的每一个的侧部与滑动环215的接触部216摩擦地接合的另一种结构。
根据如上所述配置的镜头装置202，拍摄者可以通过光圈装置的透射光量的调整和透光率可变滤光器的透射光量的调整的组合进行多种曝光控制。因此，他可以根据各种拍摄意图拍摄图像。此外，由于可以由一个滑动环215选择性地操作可变光圈环11和ND滤光器环12，因此改善使用性。同时，即使拍摄者在观看取景装置6的同时进行操作的情况中也可以抑制操作错误，只要拍摄者认识到可变光圈环11和ND滤光器环12中的哪一个设置在拍摄对象侧。
图23图示镜头装置202的操作部的修改示例。
在图23中图示的示例中，滑动环215具有大于可变光圈环11和ND滤光器环12的直径，并形成为具有越过可变光圈环11和ND滤光器环12以覆盖环11和12的宽度。
在滑动环215设置在第一位置处(图23A)或第二位置处(图23B)的情况中，可变光圈环11和ND滤光器环12由滑动环215覆盖。
根据上述配置，当可变光圈环11和ND滤光器环12中的一个被滑动环215操作时，另一个环还由滑动环215覆盖且不露出到外面。这阻止拍摄者错误地触摸不是被操作目标的环，从而防止该环被转动。
图24和25是用于说明本发明的示例性实施例的视图，其图示镜头装置的另一个示例的配置。并且与上述镜头装置202的元件相同的元件被给予相同的附图标记，并省略或概述其描述。
图24和25中图示的镜头装置302设置有锁定单元，其被配置以根据滑动环215的位置限制可变光圈环11和ND滤光器环12中未与滑动环215接合的环的转动，并且在这方面，镜头装置302不同于上述镜头装置202。在图25中，可变光圈环11、ND滤光器环12和滑动环215未被图示。
在镜头装置302的壳体10中，凹部317形成在可变光圈环11和ND滤光器环12之间的位置处。锁定单元318包括摇轴320和由摇轴320支撑的摇杆321并被容纳在凹部317中。
摇轴320在凹部317的位置处在围绕可变光圈环11、ND滤光器环12和滑动环215的旋转轴线通过凹部317的弧的切向方向上延伸，并由凹部317的两个侧壁部保持。
摇杆321在镜头装置302的光轴方向上具有范围从可变光圈环11至ND滤光器环12的长度。摇杆321在沿其纵向方向的大致中心部处由摇轴320可枢转地支撑，并在镜头装置302的光轴方向上延伸。
在上述配置中，摇杆321在纵向方向上的一端设置成面对可变光圈环11的内周表面，另一端设置成面对ND滤光器环12的内周表面。摇杆321的纵向相反端形成有接合部322，接合部322分别与面对接合部322的环接合。
摇杆321形成有滑动接触部323，滑动接触部323具有等于滑动环215的平移移动范围的长度并相对于由摇轴320支撑的摇杆321的纵向方向的大致中心部形成大致对称形状。滑动接触部323面向滑动环215的内周表面的表面是曲面或倾斜表面，在摇杆321设置成基本上平行于镜头装置302的光轴的状态中，该曲面或倾斜表面从摇杆321的纵向方向的大致中心部向着相反端逐渐地远离镜头装置302的光轴。
滑动环215的接触部216的内径侧边缘与摇杆321的滑动接触部323的表面接触。当滑动环215在第一位置和第二位置之间移动时，接触部216在光轴方向上在摇杆321的滑动接触部323的表面上滑动。因而，摇杆321围绕摇轴320摇摆。同时，在镜头装置302的壳体10的外周表面上，形成通向凹部317的环形凹槽319，接触部216的内径侧边缘被容纳在凹槽319中。
当滑动环215设置在第一位置处时(图24A)，接触部216抵靠在可变光圈环11的侧部上。因而，可变光圈环11与滑动环215接合。在该状态中，当滑动环215被操作以转动时，可变光圈环11也与滑动环215一体地转动以调整光圈装置的透射光量。
在这里，接触部216在沿周向方向在摇杆321的滑动接触部323的拍摄对象侧端的表面上滑动的同时将滑动接触部323的拍摄对象侧端推向镜头装置302的光轴，并且形成在与摇杆321的拍摄对象侧相反的侧端处的接合部322与ND滤光器环12的内周表面接合。因而，ND滤光器环12的转动被限制。
当滑动环215设置在第二位置处时(图24B)，接触部216抵靠在ND滤光器环12的侧部上。因而，ND滤光器环12与滑动环215接合。在该状态中，当滑动环215被操作以转动时，ND滤光器环12也与滑动环215一体地转动以调整光圈装置的透射光量。
在这里，接触部216将摇杆321的滑动接触部323的表面上与拍摄对象侧相反的侧端推向镜头装置302的光轴，并且形成在摇杆321的拍摄对象侧端处的接合部322与可变光圈环11的内周表面接合。因而，可变光圈环11的转动被限制。
可变光圈环11和ND滤光器环12中的每一个的内周表面和摇杆321的接合部322可以被配置以彼此摩擦接合。
根据如上所述配置的镜头装置302，当可变光圈环11和ND滤光器环12中的一个由滑动环215操作时，另一个环的转动由锁定单元318限制。这阻止拍摄者错误地触摸不是被操作目标的环，从而防止该环被转动。
在图示的示例中，仅图示了一个锁定单元318。然而，多个锁定单元可以设置成围绕镜头装置302的壳体10的外周边适当地分布。
图26图示上述镜头装置302的操作部的修改示例。
在图24和25中图示的镜头装置302中，锁定单元318设置在滑动环215的内径侧。然而，图26中图示的示例与图24和25中图示的示例不同之处在于，锁定单元318设置在滑动环215的外径侧。
构成锁定单元318的摇轴320和摇杆321被容纳在合适的盒体324中，摇轴320由盒体324支撑。盒体324被安装至在镜头装置302的壳体10上的设置有可变光圈环11、ND滤光器环12和滑动环215的操作部的外周边上的合适部分。盒体324形成有允许将可变光圈环11、ND滤光器环12和滑动环215装入和取出该盒体的凹口(未图示)。
摇杆321设置成使得滑动接触部323的表面面向滑动环215的外周表面，并由摇轴320支撑。滑动环215的外径侧边缘与摇杆321的滑动接触部323的表面接触。当滑动环215在第一位置和第二位置之间移动时，滑动环215的外径侧边缘在摇杆321的滑动接触部323的表面上滑动。因而，摇杆321围绕摇轴320摇摆。
当滑动环215设置在第一位置处时(图26A)，接触部216抵靠在变光圈环11的侧部上。因而，可变光圈环11与滑动环215接合。在该状态中，当滑动环215被操作以转动时，可变光圈环11也与滑动环215一体地转动以调整光圈装置的透射光量。
在这里，滑动环215的外径侧边缘在远离光轴的方向上将摇杆321的滑动接触部323的该表面的拍摄对象侧端向上推，并且形成在与摇杆321的拍摄对象侧相反的侧端处的接合部322与ND滤光器环12的外周表面接合。因而，ND滤光器环12的转动被限制。
当滑动环215设置在第二位置处时(图26B)，接触部216抵靠在ND滤光器环12的侧部上。因而，ND滤光器环12与滑动环215接合。在该状态中，在该状态中，当滑动环215被操作以转动时，ND滤光器环12也与滑动环215一体地转动以调整光圈装置的透射光量。
在这里，滑动环215的外径侧边缘在远离光轴的方向上将与摇杆321的滑动接触部323的表面的拍摄对象侧相反的侧端向上推，并且形成在摇杆321的拍摄对象侧端处的接合部322与可变光圈环11的外周表面接合。因而，可变光圈环11的转动被限制。
图27是用于说明本发明的示例性实施例的视图，其示意性地图示镜头装置的另一个示例的配置。与上述镜头装置202的元件相同的元件被给予相同的附图标记，并省略或概述其描述。
图27中图示的镜头装置402与上述镜头装置302在锁定单元的配置方面的不同之处在于，可变光圈环11的第一锁定单元418a和ND滤光器环12的第二锁定单元418b被分开地形成。
第一锁定单元418a包括形成在镜头装置402的壳体10上的接合部420、形成在可变光圈环11上以抵靠在接合部420上的接触部421、和被配置以在接触部421抵靠在接合部420上所沿的方向上偏压可变光圈环11的偏压构件422。
接合部420设置在壳体10上被可变光圈环11覆盖的区域处，并向着外径侧突出以形成环形形状。一侧的接触部421设置在可变光圈环11的内周表面上，并向着内径侧突出以形成环形形状。接触部421设置成从拍摄对象侧，即，在与滑动环215从第二位置至第一位置的移动方向相反的方向上，抵靠在接合部420上。
关于偏压构件422，在图示的示例中，使用形成圆筒形形状的盘簧。盘簧围绕壳体10上被可变光圈环11覆盖的区域的外周边缠绕。偏压构件422在轴向方向上的一端固定至接合部420，另一端与可变光圈环11接合。可变光圈环11由偏压构件422在与滑动环215从第二位置至第一位置的移动方向相反的方向上偏压。因而，可变光圈环11的接触部421从拍摄对象侧抵靠在接合部420上。
第二锁定单元418b被以与第一锁定单元418a相同的方式配置而成，并包括形成在镜头装置402的壳体10上的接合部420、形成在ND滤光器环12上以抵靠在接合部420上的接触部421、和被配置以在接触部421抵靠在接合部420上所沿的方向上偏压ND滤光器环12的偏压构件422。ND滤光器环12被偏压构件422偏压和接触部421抵靠在接合部420上所沿的方向被设置为与滑动环215从第一位置至第二位置的移动方向相反。
当滑动环215设置在第一位置处时(图27A)，接触部216抵靠在可变光圈环11的侧部上。因而，可变光圈环11与滑动环215接合。在这里，在滑动环215从第二位置至第一位置的移动方向上，即，在与可变光圈环11被第一锁定单元418a的偏压构件422偏压所沿的方向相反的方向上，强制挤压可变光圈环11。因而，构成第一锁定单元418a的接触部421和接合部420之间的接合被释放。在该状态中，当滑动环215被操作以转动时，可变光圈环11也与滑动环215一体地转动以调整光圈装置的透射光量。
同时，ND滤光器环12的旋转受到限制，因为构成第二锁定单元418b的接触部421和接合部420彼此接合。
当滑动环215设置在第二位置处时(图27B)，接触部216抵靠在ND滤光器环12的侧部上。因而，ND滤光器环12与滑动环215接合。在这里，在滑动环215从第一位置至第二位置的移动方向上，即，在与ND滤光器环12被第二锁定单元418b的偏压构件422偏压所沿的方向相反的方向上，强制挤压ND滤光器环12。因而，构成第二锁定单元418b的接触部421和接合部420之间的接合被释放。在该状态中，当滑动环215被操作以转动时，ND滤光器环12也与滑动环215一体地转动以调整光圈装置的透射光量。
同时，可变光圈环11的旋转受到限制，因为构成第一锁定单元418a的接触部421和接合部420彼此接合。
图28图示用于说明本发明的示例性实施例的视图，其示意性地图示镜头装置的另一个示例的配置。与上述镜头装置202的元件相同的元件被给予相同的附图标记，并省略或概述其描述。
虽然上述镜头装置202，302和402的所有上述锁定单元被配置以通过机械接合限制可变光圈环11和ND滤光器环12的转动，但图28中图示的镜头装置502的锁定单元电磁地限制可变光圈环11和ND滤光器环12的转动。
锁定单元包括用于可变光圈环11的第一电磁铁518a、用于ND滤光器环12的第二电磁铁518b、和被配置以选择性地激励第一电磁铁518a的线圈和第二电磁铁518b的线圈的开关单元519。
开关单元519包括设置在镜头装置502的壳体10中的两组开关电路520a和520b。一个开关电路520a对应于第一电磁铁518a，另一个开关电路520b对应于第二电磁铁518b。在接触部216在滑动环215从接触部216抵靠在可变光圈环11上的第一位置至接触部216抵靠在ND滤光器环12上的第二位置的运动中的可移动范围内，开关电路520a设置在ND滤光器环12侧端，开关电路520b设置在可变光圈环11侧端。
开关电路520a由环状地形成在壳体10的外周表面上以在镜头装置502的光轴方向上彼此靠近的两个导体图案521和522构成。一个导体图案521连接至电源(未图示)，另一个导体图案522连接至第一电磁铁518a的线圈的一端。第一电磁铁518a的线圈的另一端连接至上述电源。
与开关电路520a一样，开关电路520b由环状地形成在壳体10的外周表面上以在镜头装置502的光轴方向上彼此靠近的两个导体图案521和522构成。一个导体图案521连接至电源(未图示)，另一个导体图案522连接至第二电磁铁518b的线圈的一端。第二电磁铁518b的线圈的另一端连接至上述电源。
被配置以在壳体10的外周表面上滑动的电接触部523形成在滑动环215的接触部216的内径侧边缘处。
当滑动环215设置在第一位置处时(图28A)，接触部216抵靠在可变光圈环11的侧部上。因而，可变光圈环11与滑动环215接合。在该状态中，当滑动环215被操作以转动时，可变光圈环11也与滑动环215一体地转动以调整光圈装置的透射光量。
在这里，接触部216的电接触部523桥接在对应于第二电磁铁518b的开关电路520b的导体图案521和522上以将导体图案521和522彼此电连接。因而，开关电路520b闭合以激励第二电磁铁518b的线圈。因此，第二电磁铁518b产生磁力，ND滤光器环12通过该磁力被吸引至第二电磁铁518b，以便限制ND滤光器环12的转动。在镜头装置502中，假设ND滤光器环12有磁性材料制成，或者其面向第二电磁铁518b的表面附有由磁性材料制成的将被吸引构件。
当滑动环215设置在第二位置处时(图28B)，接触部216抵靠在ND滤光器环12上。因而，ND滤光器环12与滑动环215接合。在该状态中，当滑动环215被操作以转动时，ND滤光器环12也与滑动环215一体地转动以调整光圈装置的透射光量。
在这里，接触部216的电接触部523桥接在对应于第一电磁铁518a的开关电路520a的导体图案521和522上以将导体图案521和522彼此电连接。因而，开关电路520a闭合以激励第一电磁铁518a的线圈。因此，第一电磁铁518a产生磁力，可变光圈环11通过该磁力被吸引至第一电磁铁518a，以便限制可变光圈环11的转动。在镜头装置502中，像在ND滤光器环12中一样，可变光圈环11有磁性材料制成，或者其面向第一电磁铁518a的表面附有由磁性材料制成的将被吸引构件。
采用上述滑动环215的操作部的结构可以用在图5，8，10和11中图示的图像捕获设备的镜头装置的操作部中。然而，在可变光圈环11像在图11中图示的图像捕获设备中一样被手动控制，并且ND滤光器环12由马达驱动机构可旋转地驱动以自动控制透光率可变滤光器的情况中，或者在可变光圈环11和ND滤光器环12通过使用马达驱动机构被可旋转地驱动，以自动控制光圈装置和透光率可变滤光器的情况中，可变光圈环11和ND滤光器环12立即被旋转。因此当设置锁定单元时，它至图11中图示的图像捕获设备中的镜头装置的操作部的应用受到限制。以下，将对采用适合通过采用马达驱动机构自动地控制光圈装置或透光率可变滤光器的情况的滑动环215的操作部的结构进行描述。
图29图示用于说明本发明的示例性实施例的视图，其示意性地图示镜头装置的另一个示例的配置。与上述镜头装置202的元件相同的元件被给予相同的附图标记，并省略或概述其描述。
在图29中图示的镜头装置602中，滑动环215能够沿光轴方向平移移动，并且关于其在平移移动范围内的布置位置，设置对应于平移移动范围中的大致中心部的第三位置以及对应于拍摄对象侧的第一位置和对应于相反侧端的第二位置。
滑动环215在第一位置处与在可变光圈环11和ND滤光器环12之间设置在拍摄对象侧的可变光圈环11接合(图29A)，并第二位置处于ND滤光器环12接合(图29B)。滑动环215在第三位置处未与可变光圈环11和ND滤光器环12二者接合(图29C)。
在上述配置中，当滑动环215设置在第三位置处时，可变光圈环11和ND滤光器环12二者都可以被操作以立即转动。因此，可变光圈环11和ND滤光器环12可以被配置以由马达驱动机构可旋转地驱动。当采用马达驱动机构时，通过监视由图像捕获设备本体1内的图像捕获元件接收的光量，基于来自图像捕获设备本体1的信号，可旋转地驱动可变光圈环11和ND滤光器环12，以便可以适当地自动控制曝光。
图30是整个图像捕获设备的主要部分的功能框图，其中上述镜头装置602安装在图像捕获设备本体1中。与图11图示的图像捕获设备的元件相同的元件被给予相同的附图标记，并省略或概述其描述。
图30中图示的图像捕获设备被配置成使得可变光圈环11和ND滤光器环12由马达驱动机构可旋转地驱动以自动地和适当地控制曝光。
在镜头装置602中，装有拍摄镜头31和32、光圈装置15、透光率可变滤光器16和曝光控制单元44。曝光控制单元44被配置以通过根据拍摄对象的亮度改变光圈装置15和光率可变滤光器16的透射光量进行曝光控制。
图30中图示的虚线圈X指示镜头装置602的壳体10的外周边。在滑动环215设置在第三位置处的状态中，驱动单元可拆卸地连接至壳体10的外周部以可旋转地驱动可变光圈环11和ND滤光器环12。
驱动单元包括被配置以可旋转地驱动可变光圈环11的马达36a(驱动单元)、被配置以可旋转地驱动ND滤光器环12的马达36b(驱动单元)、和被配置以检测可变光圈环11的旋转角的电压计17a。被配置以检测ND滤光器环12的旋转角的电压计17b装在壳体10。在本示例中，驱动单元可拆卸地连接至壳体10的外周部。然而，驱动单元可以装在壳体10中。在这种情况，可变光圈环11和ND滤光器环12的旋转能够在由马达36a和6b进行的操作和手动操作之间切换。
曝光控制单元44获取从图像捕获设备本体1的图像捕获元件模块20输出的成像信号，并基于成像信号检测拍摄对象的亮度的变化。当拍摄对象的亮度存在变化时，曝光控制单元44将驱动信号传送至被配置以可旋转地驱动可变光圈环11的马达36a和被配置以可旋转地驱动透光率可变滤光器16和ND滤光器环12的马达36b中的至少一个，使得该亮度拍摄对象经受预定曝光(已经针对亮度确定的适度曝光)。这改变光圈装置15的透射光量和透光率可变滤光器16的透射光量中的至少一种。
可变光圈环11的由电压计17a检测的旋转角反馈至曝光控制单元44。曝光控制单元44控制马达36a，使得可变光圈环11的旋转角变为与所述预定曝光对应的值。
曝光控制单元44将电压施加至透光率可变滤光器16的电极以控制透光率可变滤光器16的透光率。在透光率可变滤光器16附近，设置透光率监视器19，以便将透光率可变滤光器16的由透光率监视器19检测的透光率反馈至曝光控制单元44。曝光控制单元44控制将施加至透光率可变滤光器16的电极的电压值，使得透光率可变滤光器16的透光率变为与所述预定曝光对应的值。
ND滤光器环12的由电压计17b检测的旋转角被反馈至曝光控制单元44。曝光控制单元44控制马达36b，使得ND滤光器环12的旋转角变为对应于透光率可变滤光器16的透光率的值。
曝光控制单元44例如根据下文将被描述的程序示意图进行曝光控制。
图31是图示用于曝光控制的程序示意图的示例的示意图。在图31中，垂直轴线表示光圈装置15的F数，水平轴线表示透光率可变滤光器16的透光率(可变ND透光率)。在可变ND透光率中，允许光被透射到最大的状态被指示为透光率=1。在图31中，被斜地绘制在坐标上的每条线表示曝光值(EV值)。EV值对应于拍摄对象的亮度，EV值越大，拍摄对象越亮。在同一条线上的所有点处，曝光是恒定的，并且当可变ND透光率是1且F是1.0，它被定义为EV1。每当EV值增加1时，曝光减半。
曝光控制单元44沿着图31中图示的粗实线进行曝光控制。曝光控制单元44通过仅改变光圈装置15的F数控制曝光，同时将可变ND透光率维持至最大，直到EV7。当EV值超过EV7时，曝光控制单元44通过沿着图31中的粗实线改变F数和可变ND透光率二者控制曝光。当EV值超过EV18时，曝光控制单元44通过仅改变光圈装置15的F数控制曝光，同时维持可变ND透光率到最小。
可以通过第一种方法和第二种方法进行由曝光控制单元44进行的曝光控制。在第一种方法中，未提前确定目标EV值，并且改变EV值，直到获得最佳曝光。在第二种方法中，基于成像信号提前确定用于最佳曝光的EV值，并且改变F数和可变ND透光率以在最短时间内达到该EV值。图31中的程序示意图图示用于第一种方法的程序示意图。
假设镜头装置602在F数在2至8的范围中时可以获得良好的分辨能力，镜头装置602在F数是4时可以获得最大分辨能力。在该情况中，如果可行，在F数是4的状态进行拍摄对改善图像质量来说是希望的。然而，例如，当F数固定至4并且仅可变ND透光率被改变以进行曝光控制，EV值达到目标值之前的时间长度可能增加。
例如，在通过从EV6开始增加EV值可以在EV14处获得最佳曝光的情况中，能够采用下述方法获得最大分辨能力并获得适度曝光：在固定可变ND透光率的同时将F数从1.4改变至4，并且随后在固定F数的同时将可变ND透光率从1改变至1/32。相反，在EV值沿着图31的粗实线从EV6改变至EV14时，需要将F数改变至4和5.6之间的值，并将可变ND透光率改变至1/16和1/32之间的值。因此，与固定F数至4的情况相比可以减小可变ND透光率的改变宽度，以便可以缩短获得最佳曝光之前的时间长度。
在该情况中，F数下降4，这对图像质量具有有限的影响，因为在如上所述F数在2至8的范围内时能够获得良好的分辨能力。因此，曝光控制单元44在从EV7至EV18的EV值范围内改变F数和可变ND透光率二者，从而减小获得最佳曝光之前的时间长度，同时维持良好的分辨能力，其中，EV7是由在F数在2至8的范围内时的最小F数(F2)和最大可变ND透光率(=1)的组合确定的，EV18是由在F数在2至8的范围内时的最大F数F8和最小可变ND透光率(=1/128)的组合确定的。
当获得最佳曝光时的F数(称为Fa)未变为获得最大分辨能力时的F数(在这里，F4)且可变ND透光率不是最小或最大时，在通过改变F数和可变ND透光率二者获得最佳曝光之后，曝光控制单元44改变可变ND透光率，以便F数接近F4，并且维持最佳曝光。
例如，在图31中，将对下述情况进行描述：拍摄对象的亮度在更亮的方向改变，同时F数和可变ND透光率位于EV8的斜线和粗实线之间的交叉点处。当已经在EV从EV8增加至E14时获得最佳曝光时，Fa≠F4，并且可变ND透光率既不是最大也不是最小。因此，曝光控制单元44将F数设置为4，并且将可变ND透光率设置为1/32，同时维持EV14，如由图31中的虚线箭头所指示的那样。
在这里，曝光控制单元44将驱动信号供给至马达36a和36b，使得光圈装置15以匹配将可变ND透光率改变至1/32所依据的速率的速率打开。因而，Ev值实际上是14，并且F数变为4。因此，能够在维持最佳曝光的同时最大化分辨能力。
当拍摄对象的亮度在F数是4且可变ND透光率是1/32的状态中变暗时，曝光控制单元44通过沿着斜地指向图31的左上部的虚线箭头改变F数和可变ND透光率二者而逐渐地减小EV值。当已经在EV值变为EV9时获得最佳曝光时，曝光控制单元44在维持EV9的同时将F数改变至4，并将可变ND透光率改变至1，如斜地指向图31的左下部的虚线箭头所示。
当拍摄对象的亮度在F数是4且可变ND透光率是1的状态中变亮时，曝光控制单元44通过沿着斜地指向图31的右下部的点划线箭头改变F数和可变ND透光率二者而逐渐地增大EV值。当F数变为8时，曝光控制单元44不进一步改变F数，但仅减小可变ND透光率(指向图31中的右侧的点划线箭头)。当已经在EV值变为EV17时获得最佳曝光时，曝光控制单元44在维持EV17的同时将F数改变至接近F4的F5.6并将可变ND透光率改变至1/128，如由斜地指向图31的右上部的点划线箭头所示。
如上所述，当F数不是实现最大分辨能力时的值且可变ND透光率既不是最大也不是最小时，在获得适度曝光之后，曝光控制单元44进行控制，以使得F数接近获得最大分辨能力时的值。这种控制可以总是允许分辨能力接近从EV7至EV18的范围内的较高的值，这使得能够以高品质进行拍摄。进一步，在获得最佳曝光之后，在维持最佳曝光的同时改变F数和可变ND透光率。因此，由于在不改变曝光的情况中仅改善分辨能力，因此可以在不存在不舒适的感觉的情况中获得高的图像质量。
当曝光控制单元44通过第二种方法(其中确定目标EV值，并且改变F数和可变ND透光率以在最短时间内达到目标EV值)进行曝光控制时，能够实现高度响应的曝光控制，因为能够在最短时间内达到最佳曝光。随后，由于在获得最佳曝光之后在维持最佳曝光的同时进行用于增加分辨能力的控制，因此能够同时实现响应度的改善和分辨能力的改善。
上述程序示意图是示例，并且可以将其它各种程序示意图应用于曝光控制单元4中的曝光控制。
如上所述，本说明书公开了下述各项。
(1)一种用于图像捕获设备的镜头装置，该镜头装置装有拍摄镜头和被配置以使孔径面积变窄的光圈装置，该镜头装置包括：圆筒形壳体，装有所述拍摄镜头和所述光圈装置；第一操作环，安装在壳体的外周部上以能够在外周部的周向方向上转动，以调整光圈装置的孔径面积；和第二操作环，平行于第一操作环安装在壳体的外周部上以能够与第一操作环同轴地转动，以调整透光率可变滤光器的透光率，其中第一操作环的操作量和光圈装置的透射光量的变化率之间的对应关系，以及第二操作环的操作量和透光率可变滤光器的透射光量的变化率之间的对应关系被设置为相同。
(2)根据(1)的镜头装置，其中第一操作环和第二操作环设置成彼此靠近。
(3)根据(2)的镜头装置，还包括设置在第一操作环和第二操作环之间的不可动间隔板。
(4)根据(2)或(3)的镜头装置，其中在第一操作环的外周表面的表面结构和第二操作环的外周表面的表面结构之间形成差别。
(5)根据(4)的镜头装置，其中表面结构的差别是下述差别中的至少一种或下述差别中的两种或更多种的组合：形成在第一操作环和第二操作环的相应外表面上的滚槽的密度的差别，形成在在第一操作环和第二操作环的相应外表面上的不规则部分的形状的差别，第一操作环和第二操作环的相应外表面相对于入射光轴的倾角的差别，第一操作环和第二操作环的相应外表面的宽度的差别，在第一操作环和第二操作环的相应外表面的周向方向上布置的凹口的数量的差别，第一操作环和第二操作环的相应外表面的表面粗糙度的差别，形成在第一操作环和第二操作环的相应外表面上的材料的硬度的差别，以及第一操作环和第二操作环的相应外表面的高度的差别。
(6)根据(5)的镜头装置，还包括采用第一操作环和第二操作环的滚槽外表面作为齿轮的马达驱动机构。
(7)根据(2)的镜头装置，还包括第三操作环，第三操作环设置成沿着第一操作环和第二操作环的旋转轴线能够移动至多个位置以及能够在所述外周部的周向方向上旋转，所述多个位置包括第三操作环与第一操作环接合的第一位置和第三操作环与第二操作环接合的第二位置。
(8)根据(7)的镜头装置，还包括锁定单元，该锁定单元被配置以在第三操作环设置在第一位置处时限制第二操作环的转动，并在第三操作环设置在第二位置处时限制第一操作环的转动。
(9)根据(8)的镜头装置，其中锁定单元包括摇轴和由摇轴支撑的摇杆，摇轴在第一操作环和第二操作环的旋转轴线方向上设置在第一操作环和第二操作环之间的位置处并由壳体支撑，其中摇杆在第一方向上围绕摇轴摇摆以与第二操作环接合，并在与第一方向相反的第二方向摇摆以与第一操作环接合，并且其中第三操作环包括接触部，该接触部与摇杆接触以在与至第一位置的运动对应的第一方向上摇动摇杆，以及在与至第二位置的运动对应的第二方向上摇动摇杆。
(10)根据(8)的镜头装置，其中锁定单元包括被配置以与第一操作环接合的第一锁定单元和被配置以与第二操作环接合的第二锁定单元，其中第三操作环在第一操作环和第二操作环的旋转轴线上设置在第一操作环和第二操作环之间的位置处，第三操作环根据至第一位置的运动抵靠在第一操作环上，并根据至第二位置的运动抵靠在第二操作环上，其中第一锁定单元包括形成在壳体的外周部上的第一接合部和被配置以在与第三操作环从第二位置至第一位置的移动方向相反的方向上将第一操作环压靠在第一接合部上的偏压构件，并且其中第二锁定单元包括形成在壳体的外周部上的第二接合部和被配置以在与第三操作环移动至第二位置的移动方向相反的方向上将第二操作环压靠在第二接合部上的偏压构件。
(11)根据(8)的镜头装置，其中锁定单元包括第一电磁铁、第二电磁铁和开关单元，第一电磁铁安装在壳体上以在壳体的外周部的径向方向上面对第一操作环以吸引第一操作环，第二电磁铁安装在壳体上以在壳体的外周部的径向方向上面对第二操作环以吸引第二操作环，开关单元控制对第一电磁铁和第二电磁铁的激励，并且其中开关单元在第三操作环设置在第一位置处激励第二电磁铁，并在第三操作环设置在第二位置处激励第一电磁铁。
(12)根据(7)的镜头装置，其中在第三操作环设置在第一位置或第二位置处时，第三操作环覆盖第一操作环或第二操作环。
(13)根据(7)至(12)中任一项的镜头装置，其中第三操作环移动至的多个位置还包括第三位置，在第三位置中第三操作环不与第一操作环和第二操作环二者接合。
(14)根据(13)的镜头装置，还包括驱动单元，该驱动单元包括被配置以可旋转地驱动第一操作环的第一驱动单元和被配置以可旋转地驱动第二操作环的第二驱动单元。
(15)根据(1)至(14)中任一项的镜头装置，其中透光率可变滤光器结合在壳体中。
(16)根据(15)的镜头装置，还包括：监视器，被配置以检测透光率可变滤光器的透光率；和控制单元，被配置以进行透光率可变滤光器的反馈控制，使得由监视器检测的透光率变为与第二操作环的旋转角对应的透光率。
(17)根据(1)至(14)中任一项的镜头装置，其中与第二操作环的旋转角对应的信号被传送至图像捕获设备，以便图像捕获设备内的控制单元控制设置在图像捕获设备内的透光率可变滤光器的透光率。
(18)一种图像捕获设备，设置有根据权利要求(1)至(17)中任一项的镜头装置。
工业应用性
在根据本发明的镜头装置和具有该镜头装置的图像捕获设备中，光圈装置的调整工具和透光率可变滤光器的调整工具的形状形成为在使用性上是出色的，以便可以直观地掌握透射光量的调整量与每个操作量的相对关系。
虽然已经参照具体实施例详细地描述了本发明，但对本领域技术人员来说明显的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以进行多种改变或修改。
本申请基于2011年8月31日、2011年8月31日、2011年9月30日和2012年5月2日分别递交的日本专利申请号2011-189789、2011-189791、2011-218529和2012-105319，通过引用将其内容结合于此。
附图标记列表
1：图像捕获设备本体
2：镜头装置
5：拍摄者
8：聚焦环
9：变焦环
10：壳体
11：可变光圈环(第一操作环)
12：ND滤光器环(第二操作环)
14：间隔板
15：光圈装置
16：透光率可变滤光器
17：电压计
18：ND滤光器控制单元
19：透光率监视器
20：图像捕获元件模块
21：相机图像处理单元
31：拍摄镜头
32：拍摄镜头

Claims (18)

1.一种用于图像捕获设备的镜头装置，该镜头装置装有拍摄镜头和被配置以使孔径面积变窄的光圈装置，该镜头装置包括：
圆筒形壳体，装有所述拍摄镜头和所述光圈装置；
第一操作环，安装在壳体的外周部上以能够在外周部的周向方向上转动，以调整光圈装置的孔径面积；和
第二操作环，平行于第一操作环安装在壳体的外周部上以能够与第一操作环同轴地转动，以调整透光率可变滤光器的透光率，
其中第一操作环的操作量和光圈装置的透射光量的变化率之间的对应关系，以及第二操作环的操作量和透光率可变滤光器的透射光量的变化率之间的对应关系被设置为相同。
2.根据权利要求1所述的镜头装置，其中第一操作环和第二操作环设置成彼此靠近。
3.根据权利要求2所述的镜头装置，还包括设置在第一操作环和第二操作环之间的不可动间隔板。
4.根据权利要求2或3所述的镜头装置，其中在第一操作环的外周表面的表面结构和第二操作环的外周表面的表面结构之间形成差别。
5.根据权利要求4所述的镜头装置，其中表面结构的差别是下述差别中的至少一种或下述差别中的两种或更多种的组合：形成在第一操作环和第二操作环的相应外表面上的滚槽的密度的差别，形成在在第一操作环和第二操作环的相应外表面上的不规则部分的形状的差别，第一操作环和第二操作环的相应外表面相对于入射光轴的倾角的差别，第一操作环和第二操作环的相应外表面的宽度的差别，在第一操作环和第二操作环的相应外表面的周向方向上布置的凹口的数量的差别，第一操作环和第二操作环的相应外表面的表面粗糙度的差别，形成在第一操作环和第二操作环的相应外表面上的材料的硬度的差别，以及第一操作环和第二操作环的相应外表面的高度的差别。
6.根据权利要求5所述的镜头装置，还包括采用第一操作环和第二操作环的滚槽外表面作为齿轮的马达驱动机构。
7.根据权利要求2所述的镜头装置，还包括第三操作环，第三操作环设置成沿着第一操作环和第二操作环的旋转轴线能够移动至多个位置以及能够在所述外周部的周向方向上旋转，所述多个位置包括第三操作环与第一操作环接合的第一位置和第三操作环与第二操作环接合的第二位置。
8.根据权利要求7所述的镜头装置，还包括锁定单元，该锁定单元被配置以在第三操作环设置在第一位置处时限制第二操作环的转动，并在第三操作环设置在第二位置处时限制第一操作环的转动。
9.根据权利要求8所述的镜头装置，其中锁定单元包括摇轴和由摇轴支撑的摇杆，摇轴在第一操作环和第二操作环的旋转轴线方向上设置在第一操作环和第二操作环之间的位置处并由壳体支撑，
其中摇杆在第一方向上围绕摇轴摇摆以与第二操作环接合，并在与第一方向相反的第二方向上摇摆以与第一操作环接合，并且
其中第三操作环包括接触部，该接触部与摇杆接触以在与至第一位置的运动对应的第一方向上摇动摇杆，以及在与至第二位置的运动对应的第二方向上摇动摇杆。
10.根据权利要求8所述的镜头装置，其中锁定单元包括被配置以与第一操作环接合的第一锁定单元和被配置以与第二操作环接合的第二锁定单元，
其中第三操作环在第一操作环和第二操作环的旋转轴线上设置在第一操作环和第二操作环之间的位置处，第三操作环根据至第一位置的运动抵靠在第一操作环上，并根据至第二位置的运动抵靠在第二操作环上，
其中第一锁定单元包括形成在壳体的外周部上的第一接合部和被配置以在与第三操作环从第二位置至第一位置的移动方向相反的方向上将第一操作环压靠在第一接合部上的偏压构件，
其中第二锁定单元包括形成在壳体的外周部上的第二接合部和被配置以在与第三操作环移动至第二位置的移动方向相反的方向上将第二操作环压靠在第二接合部上的偏压构件。
11.根据权利要求8所述的镜头装置，其中锁定单元包括第一电磁铁、第二电磁铁和开关单元，第一电磁铁安装在壳体上以在壳体的外周部的径向方向上面对第一操作环以吸引第一操作环，第二电磁铁安装在壳体上以在壳体的外周部的径向方向上面对第二操作环以吸引第二操作环，开关单元控制对第一电磁铁和第二电磁铁的激励，并且
其中开关单元在第三操作环设置在第一位置处激励第二电磁铁，并在第三操作环设置在第二位置处激励第一电磁铁。
12.根据权利要求7所述的镜头装置，其中在第三操作环设置在第一位置或第二位置处时，第三操作环覆盖第一操作环或第二操作环。
13.根据权利要求7-12中任一项所述的镜头装置，其中第三操作环移动至的多个位置还包括第三位置，在第三位置中第三操作环不与第一操作环和第二操作环二者接合。
14.根据权利要求13所述的镜头装置，还包括驱动单元，该驱动单元包括被配置以可旋转地驱动第一操作环的第一驱动单元和被配置以可旋转地驱动第二操作环的第二驱动单元。
15.根据权利要求1所述的镜头装置，其中透光率可变滤光器结合在壳体中。
16.根据权利要求15所述的镜头装置，还包括：
监视器，被配置以检测透光率可变滤光器的透光率，和
控制单元，被配置以进行透光率可变滤光器的反馈控制，使得由监视器检测的透光率变为与第二操作环的旋转角对应的透光率。
17.根据权利要求1所述的镜头装置，其中与第二操作环的旋转角对应的信号被传送至图像捕获设备，以便图像捕获设备内的控制单元控制设置在图像捕获设备内的透光率可变滤光器的透光率。
18.一种图像捕获设备，设置有根据权利要求1-17中任一项所述的镜头装置。
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