JP2021026100A - カメラ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な構成で応答性を高めることができるカメラ装置を提供する。【解決手段】一実施形態に係るカメラ装置は、電圧によって駆動する光学フィルタ10を備えるカメラ装置1であって、光学フィルタ10が配置されている箇所の環境情報を検出するセンサ6と、電圧の波形情報を記憶する記憶部4bを有すると共に光学フィルタ10を制御する制御回路4と、を備え、制御回路4は、センサ6によって検出された環境情報に応じて記憶部4bに記憶されている波形情報を選択し、選択した波形情報を光学フィルタ10に出力する。【選択図】図1
Description
本開示は、光学フィルタを備えるカメラ装置に関する。
特開2005−109630号公報には、レンズ群、液晶フィルタ、IRフィルタ及び撮像素子を備えたカメラ装置が記載されている。レンズ群は撮像素子の前方において撮像光学系を構成しており、レンズ群と撮像素子の間に液晶フィルタ及びIRフィルタが配置されている。液晶フィルタはゲストホスト型液晶素子によって構成されており、IRフィルタと液晶フィルタとは一体として配置されている。
上記のカメラ装置は、更に、IRフィルタ及び液晶フィルタを移動制御する移動機構を備え、この移動機構としては各種方式のアクチュエータ、又は、圧電素子若しくはソレノイドプランジャによる駆動源が含まれる。この移動機構によって、カメラ装置の非利用時には、IRフィルタ及び液晶フィルタは撮像光学系の光路から退避される。
特開平6−301065号公報には、光学フィルタが記載されている。この光学フィルタは、セルを構成する一対の透明基板と、一対の透明基板の内面に設けられておりITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)によって構成された一対の対向電極とを備える。一対の対向電極の間にはエレクトロクロミック材料からなるEC液が封入されており、エレクトロクロミック材料としては互いに吸収波長が異なる複数のビオロゲン化合物が含有されている。
一対の対向電極の一方は陽極として機能し、一対の対向電極の他方は陰極として機能する。一対の対向電極には直流の駆動電圧が印加され、印加された駆動電圧によってEC液のビオロゲン化合物に酸化還元反応を生じさせ、所定の色素を陰極に析出させる。電極に色素を析出させることによって、光学フィルタに設けられた表示窓から特定の色を観察することが可能となる。また、対向電極への駆動電圧を制御することによって光学フィルタの可視光の透過率を変化させることが可能となり、光学フィルタを透過率可変フィルタとして機能させることが可能となる。
ところで、前述したカメラ装置は、IRフィルタ及び液晶フィルタを移動制御する移動機構を備えており、移動機構はアクチュエータ等を含む駆動源から構成され、更にレンズの移動機構が必要となる場合もある。このように、光学フィルタ又はレンズの移動機構が必要となることがあるため、装置が複雑化する懸念がある。また、移動機構によって光学フィルタ又はレンズを移動させる場合、移動の切り替え時に画像に違和感を生じさせる可能性がある。
また、前述した光学フィルタでは、対向電極への駆動電圧を制御して可視光の透過率を変化させる。しかしながら、光学フィルタでは、透過率の可変率の幅が狭い場合があり、例えば、観察される色彩が意図した色彩とは異なる色彩になるということが起こりうる。また、光学フィルタへの駆動電圧が光学フィルタが配置されている撮影環境の状況に合わない場合があり、このような場合に色彩変化等の応答が遅くなることがある。従って、応答性の点においても改善の余地がある。
本開示は、簡易な構成で応答性を高めることができるカメラ装置を提供することを目的とする。
本開示に係るカメラ装置は、電圧によって駆動する光学フィルタを備えるカメラ装置であって、光学フィルタが配置されている箇所の環境情報を検出するセンサと、電圧の波形情報を記憶する記憶部を有すると共に光学フィルタを制御する制御回路と、を備え、制御回路は、センサによって検出された環境情報に応じて記憶部に記憶されている波形情報を選択し、選択した波形情報を光学フィルタに出力する。
このカメラ装置では、光学フィルタを駆動する電圧の波形情報が予め記憶部に記憶されている。また、センサは光学フィルタが配置されている箇所の環境情報を検出し、制御回路は検出された環境情報に応じて波形情報を選択して光学フィルタを制御する。従って、撮影環境の状況に合わせて光学フィルタへの電圧の波形情報を選択できるので、色彩変化等の応答を速くすることができる。その結果、応答性を高めることができる。また、このカメラ装置では、光学フィルタ等を移動させる移動機構を不要とすることができるので、装置の複雑化を抑制することができる。従って、簡易な構成とすることができる。
また、センサは、光学フィルタが配置されている箇所の明るさを検出する明るさ検出センサを含んでおり、制御回路は、明るさ検出センサによって検出された明るさに応じて記憶部に記憶されている波形情報を選択してもよい。この場合、光学フィルタが配置されている箇所の明るさを明るさ検出センサが検出し、制御回路は検出された明るさに応じて波形情報を選択する。よって、撮影環境の明るさに合わせて光学フィルタへの電圧の波形情報を選択できるので、明るさに応じた最適な波形情報を選択することができる。
また、センサは、光学フィルタが配置されている箇所の温度を検出する温度検出センサを含んでおり、制御回路は、温度検出センサによって検出された温度に応じて記憶部に記憶されている波形情報を選択してもよい。この場合、制御回路は温度検出センサによって検出された温度に応じて波形情報を選択する。従って、温度に応じた最適な波形情報を選択することができる。
また、センサは、光学フィルタの分光特性を検出する分光特性検出センサを含んでおり、制御回路は、分光特性検出センサによって検出された分光特性に応じて記憶部に記憶されている波形情報を選択してもよい。この場合、光学フィルタの分光特性に応じて光学フィルタへの電圧の波形情報を選択できるので、光学フィルタの分光特性のフィードバックを行うことができる。従って、観察される色彩が意図した色彩と異なるということをより確実に回避できると共に応答性を高めることができる。
また、前述したカメラ装置は、光学フィルタの状態を示すフィルタ情報を表示する表示部を更に備えてもよい。この場合、光学フィルタの透過率又は温度等のフィルタ情報を表示部に表示することができるので、透過率等のフィルタ情報を容易に把握することができる。
本開示によれば、簡易な構成で応答性を高めることができる。
以下では、図面を参照しながら本開示に係るカメラ装置の実施形態について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解の容易のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法等は図面に記載のものに限定されない。
本実施形態に係るカメラ装置1は、一例として、放送用8Kカメラであるが、他の種類、又は他の用途で用いられるカメラであってもよい。カメラ装置1は、入射光を結像するレンズ2と、光学フィルタ10と、レンズ2から入射した光を光電変換するCCD(Charge-coupled device)を有する撮像素子3と、制御回路4と、表示部5と、センサ6とを備える。光学フィルタ10は、一例として、カメラ用のNDフィルタ(可変NDフィルタ)である。
レンズ2には光が入射し、レンズ2を透過した光は撮像素子3に結像される。なお、図1では、1つのレンズ2を図示しているが、カメラ装置1は複数のレンズ2を備えていてもよい。撮像素子3は、例えば、CCD素子又はCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)素子によって構成されていてもよい。
制御回路4は、CPUと、ROM及びRAM等を含む記憶部4bとを有するマイクロコンピュータを構成している。制御回路4は、光学フィルタ10と電気的に接続されており、光学フィルタ10に制御信号を出力することによって光学フィルタ10を制御する。光学フィルタ10は、レンズ2と撮像素子3との間に設けられる。光学フィルタ10は、例えば、赤外線カットフィルタ(IRカットフィルタ)及び減光フィルタ(NDフィルタ)を含んでいてもよい。本実施形態では、光学フィルタ10がNDフィルタである例について説明する。
表示部5は、光学フィルタ10の状態を示すフィルタ情報を表示する。本開示において、「フィルタ情報」とは、光学フィルタ10における光の透過率、明るさ、露出若しくは分光特性等の光学フィルタ10そのものの情報を示しており、光学フィルタ10が配置された箇所の温度等、光学フィルタ10が配置された箇所の環境情報を含んでいてもよい。このようにカメラ装置1が表示部5を備えることにより、カメラ装置1のユーザー(カメラマン等)は光学フィルタ10のフィルタ情報を容易に把握することが可能となる。
センサ6は、光学フィルタ10が配置されている箇所の環境情報を検出する。本開示において、「環境情報」とは、明るさ(明度又は照度)、分光特性及び温度を含んでおり、光学フィルタ10の動作に影響が及びうる情報を含んでいる。「分光特性」とは、光の波長ごとのエネルギーの割合(分光分布とも称される)を示している。センサ6は、例えば、明るさを検出する明るさ検出センサ6bと、温度を検出する温度検出センサ6cと、分光特性を検出する分光特性検出センサ6dとを含んでいる。
図2は、カメラ装置1の内部における各部品の配置の例を模式的に示す斜視図である。図1及び図2に示されるように、カメラ装置1の内部には、光学フィルタ10を固定するセル固定枠7が設けられている。例えば、セル固定枠7は、金属製である。セル固定枠7は、一例として、アルミニウムによって構成されておりアルマイト処理が施されたものであってもよい。
セル固定枠7は光学フィルタ10が固定される孔部7bを有し、光学フィルタ10の表裏が孔部7bから露出するように光学フィルタ10がセル固定枠7に固定される。明るさ検出センサ6bは、例えば、フォトダイオードであり、カメラ装置1の内部に設けられた光源8による光Lを光電変換して制御回路4に出力する。光源8は、一例として、LEDである。
一例として、温度検出センサ6cは非接触式の温度計であるが、温度検出センサ6cとしては種々の温度計を用いることが可能である。分光特性検出センサ6dは、光学フィルタ10を通る光の分光特性を測定するセンサであって、例えば、光学フィルタ10を通る光の波長ごとの光量を測定し、測定した結果を測定信号として制御回路4に出力する。
図3は、例示的なセル固定枠7を示す平面図である。図3に示されるように、セル固定枠7は、光学フィルタ10が固定される孔部7bと、明るさ検出センサ6b及び光源8が固定される貫通孔7cとを有する。一例として、セル固定枠7は1つの角部に切り欠き7dを有する長方形状とされており、セル固定枠7の中央を含む部分に長方形状の孔部7bが形成されている。
例えば、孔部7bの縦方向の長さをh、孔部7bの横方向の長さをwとすると、hの値は40mmであり、wの値は30mmである。貫通孔7cは、孔部7bの縦方向(長手方向)の一方側(上側)に形成されており、例えば、横長の長方形状とされている。但し、セル固定枠7の各部の形状、大きさ及び材料は、前述した例に限られず、適宜変更可能である。
図4は、光学フィルタ10の詳細の例を示す断面図である。図4に示されるように、光学フィルタ10は、互いに対向する一対の透明電極11と、一対の透明電極11を挟み込む一対の透明基板12と、一対の透明電極11の間隙に収容された電解液13と、一対の透明電極11の間隙を封止するシール材14とを備える。
一対の透明電極11のそれぞれは、例えば、電極対を構成する透明導電膜である。この場合、各透明電極11は各透明基板12に成膜形成されている。なお、透明電極11は、透明基板12にクリップ電極によって挟み込まれていてもよい。透明電極11は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO:Indium Tin Oxide)、酸化スズ及び酸化亜鉛の少なくともいずれかによって構成されている。一対の透明電極11のそれぞれは、駆動回路15(電気回路)に接続されている。
透明基板12は、例えば、矩形板状とされている。透明基板12は、ガラス製であってもよいし、樹脂製であってもよい。透明基板12は、透明電極11が接触する内面12bと、内面12bの反対側を向く外面12cとを有し、例えば、内面12b及び外面12cのそれぞれは平滑面とされている。なお、外面12cには反射防止膜が設けられていてもよい。
各透明電極11を駆動回路15に接続するために、内面12b及び外面12cの面外方向D1から見たときにおける一対の透明基板12の位置は、互いにずれている。これにより、各透明基板12の一部は、内面12b及び外面12cの面内方向D2の外側にはみ出している。シール材14は一対の透明電極11の間を囲んでいる。一対の透明基板12、一対の透明電極11及びシール材14に囲まれた領域に収容された電解液13が光学フィルタ10の光透過領域を構成する。
電解液13は、例えば、メタノールを含む溶媒に少なくとも銀イオン及び銅イオンのいずれかが含まれた液体である。一例として、電解液13は、炭酸プロピレン及びメタノールを溶媒として含むと共に、AgNO3(硝酸銀)、CuCl2(塩化第二銅)及びLiBr(臭化リチウム)を溶質として含む電解液である。
例えば、電解液13に含まれる硝酸銀の重量は電解液13に含まれる塩化第二銅の重量よりも大きい。電解液13には増粘剤が添加されていてもよい。増粘剤は、例えば、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール又はポリメチルメタクリレート等のポリマーによって構成されていてもよい。
駆動回路15は、一対の透明電極11の一方に電気的に接続される第1のリード線15bと、一対の透明電極11の他方に電気的に接続される第2のリード線15cと、第1のリード線15b及び第2のリード線15cの各透明電極11との反対側に設けられるスイッチ回路15dとを含む。
スイッチ回路15dは、直流電源15fと、直流電源15fに直列に接続される第1のスイッチ15gと、第1のスイッチ15gに並列に接続される第2のスイッチ15hと、を有する。第1のスイッチ15g及び第2のスイッチ15hは、例えば、相互に連動して互いに逆にON/OFF切り替えされてもよい。
すなわち、第1のスイッチ15gがONのときに第2のスイッチ15hがOFFとなり、第1のスイッチ15gがOFFのときに第2のスイッチ15hがONとなってもよい。また、第1のスイッチ15g及び第2のスイッチ15hが共にOFFとなってもよい。このようにスイッチ回路15dを構成するスイッチの態様は適宜変更可能である。
例えば、第1のスイッチ15gがOFFとなっているときには、第1のリード線15b及び第2のリード線15cに電流が流れず、一対の透明電極11の間には電圧が生じない。すなわち、一対の透明電極11の間は無電位(フローティング電位)であるため、電解液13における金属陽イオン(例えばAg+、Cu2+)及び陰イオン(例えばNO3−、Cl−)は分散した状態となっている。
従って、電解液13はほぼ無色透明である。光学フィルタ10の光透過領域では、一方の透明基板12及び透明電極11から電解液13を含めて他方の透明電極11及び透明基板12に至るまで、光学フィルタ10の厚さ方向の全体がほぼ無色透明となる。すなわち、一対の透明電極11の間の電圧が解放状態(電圧が印加されていない状態)にあるときは、光学フィルタ10の光透過領域において均一な光学特性を有する。
また、第2のスイッチ15hがOFFとなり第1のスイッチ15gがONとなっているときには、第1のリード線15b及び第2のリード線15cに電流が流れ、一対の透明電極11の間に電圧が生じる。このとき、一対の透明電極11の間に電圧が印加されて、一方の透明電極11が正電極に設定され、他方の透明電極11が負電極に設定される。
そして、正電極に設定された透明電極11から負電極に設定された透明電極11に向かって電場Eが生じる。電場Eの向きは、光学フィルタ10の厚さ方向に略一致する。この電場Eによって、電解液13の金属陽イオン(例えばAg+、Cu2+)が負電極に設定された透明電極11に移動して還元される。
その結果、当該透明電極11に、例えば、銀及び銅を含む析出層が形成されて光の透過率が低い低透過率面が形成され、光学フィルタ10をNDフィルタとして用いることが可能となる。すなわち、透明電極11に低透過率面が形成されていないときに光学フィルタ10をフィルタ無しと同様の状態にできると共に、透明電極11に低透過率面が形成されているときに光学フィルタ10をNDフィルタとして機能させることができる。
ところで、スイッチ回路15dは前述した制御回路4に接続されており、制御回路4がスイッチ回路15dを制御することにより、一対の透明電極11の間に印加される電圧が可変とされている。一対の透明電極11の間に印加される電圧が可変とされていることによって光学フィルタ10における光の透過率、明るさ、色彩及び分光特性が調整される。すなわち、光学フィルタ10は、電圧によって駆動して、例えば、光の透過率、明るさ、色彩及び分光特性等の調整を行う。
図5に示されるように、制御回路4の記憶部4bは、光学フィルタ10に印加する電圧の波形情報W1〜W36が予め記憶されているテーブルBを有する。制御回路4は、センサ6によって検出された光学フィルタ10の環境情報(例えば、明るさ又は温度)に応じてテーブルBに記憶されている波形情報W1〜W36を選択し、選択した波形情報W1〜W36を光学フィルタ10に出力する。なお、制御回路4は、センサ6によって検出された光学フィルタ10の環境情報として明るさ、温度及び分光情報に応じてテーブルに記憶されている波形情報を選択してもよい。この場合、制御回路4は、明るさ、温度及び分光情報の3軸を備えたテーブルから波形情報を選択する。
例えば、テーブルBは、センサ6によって検出される環境情報のうち、明るさごと及び温度ごとに互いに異なる複数の波形情報W1〜W36を記憶している。波形情報W1〜W36は、予め用意されている駆動パターンであって、検出された環境情報に最も適した光学フィルタ10の駆動パターンである。
図5及び図6に示されるように、波形情報W1〜W36のそれぞれは、例えば、矩形波とされている波形情報を含んでいる。テーブルBには、周期T、振幅F及びデューティ比(D/T)が互いに異なる波形情報W1〜W36が格納されている。なお、テーブルBに格納されている波形は、矩形波に限られず、例えば正弦波等、別の波形情報であってもよい。また、テーブルBには、振幅Fの値がゼロである(実質パルス等の波を有しない)波形情報が含まれていてもよい。
一例として、環境情報のうち、明るさが6段階、温度が6段階に分かれる場合であって、センサ6の明るさ検出センサ6bが検出した明るさの段階が3、センサ6の温度検出センサ6cが検出した温度の段階が5、であるときには、制御回路4がテーブルBから波形情報W17を選択する。
また、明るさ検出センサ6bが検出した明るさの段階が6、温度検出センサ6cが検出した温度の段階が2、であるときには、制御回路4がテーブルBから波形情報W32を選択する。制御回路4は、上記のように選択した波形情報W1〜W36のいずれかを光学フィルタ10に出力して光学フィルタ10の動作を制御する。
次に、本実施形態に係るカメラ装置1の作用効果について詳細に説明する。図1及び図5に示されるように、カメラ装置1では、光学フィルタ10を駆動する電圧の波形情報W1〜W36が記憶部4bに記憶されている。また、センサ6は光学フィルタ10が配置されている箇所の環境情報を検出し、制御回路4は検出された環境情報に応じて波形情報W1〜W36のいずれかを選択して光学フィルタ10を制御する。
従って、撮影環境の状況に合わせて光学フィルタ10への電圧の波形情報W1〜W36を選択できるので、色彩変化等の応答を速くすることができる。その結果、応答性を速めることができる。また、カメラ装置1では、光学フィルタ10等を移動させる移動機構を不要とすることができるので、装置の複雑化を抑制することができる。従って、簡易な構成とすることができる。
センサ6は、光学フィルタ10が配置されている箇所の明るさを検出する明るさ検出センサ6bを含んでおり、制御回路4は、明るさ検出センサ6bによって検出された明るさに応じて記憶部4bに記憶されている波形情報W1〜W36を選択してもよい。この場合、光学フィルタ10が配置されている箇所の明るさを明るさ検出センサ6bが検出し、制御回路4は検出された明るさに応じて波形情報W1〜W36を選択する。よって、撮影環境の明るさに合わせて光学フィルタ10への電圧の波形情報W1〜W36を選択できるので、明るさを含む撮影環境等の環境情報に応じた最適な波形情報W1〜W36を選択することができる。
センサ6は、光学フィルタ10の分光特性を検出する分光特性検出センサ6dを含んでおり、制御回路4は、分光特性検出センサ6dによって検出された分光特性に応じて記憶部4bに記憶されている波形情報を選択してもよい。この場合、光学フィルタ10の分光特性に応じて光学フィルタ10への電圧の波形情報を選択できるので、光学フィルタ10の分光特性のフィードバックを行うことができる。従って、観察される色彩が意図した色彩と異なるということを回避できると共に応答性を高めることができる。
また、本実施形態に係るカメラ装置1は、光学フィルタ10の状態を示すフィルタ情報を表示する表示部5を備えてもよい。この場合、光学フィルタ10の透過率又は温度等のフィルタ情報を表示部5に表示することができるので、透過率等のフィルタ情報を容易に把握することができる。
以上、本開示に係るカメラ装置の実施形態について説明した。しかしながら、本開示に係るカメラ装置は、前述の実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲において変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、カメラ装置の各部の構成は、上記の要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、前述の実施形態では、制御回路4が光学フィルタ10の明るさ、温度又は分光特性(環境情報)に応じてテーブルBに記憶されている波形情報W1〜W36を選択する例について説明した。しかしながら、制御回路4は、例えば、光学フィルタ10が配置されている箇所の湿度に応じて波形情報を選択してもよく、環境情報は、明るさ、温度又は分光特性以外の情報であってもよい。更に、前述の実施形態では、波形情報W1〜W36を予め記憶するテーブルBが記憶部4bに設けられる例について説明した。しかしながら、テーブルが記憶する波形情報の数及び種類は適宜変更可能である。
また、前述の実施形態では、放送用8Kカメラを構成するカメラ装置1について説明した。しかしながら、本開示に係るカメラ装置は、例えば、車載のカメラモジュール等、他の用途で用いられるものであってもよい。更に、カメラ装置の各部の構成及び機能は前述した実施形態に限られず適宜変更可能である。
1…カメラ装置、4…制御回路、4b…記憶部、5…表示部、6…センサ、6b…明るさ検出センサ、6c…温度検出センサ、6d…分光特性検出センサ、10…光学フィルタ、W1〜W36…波形情報。
Claims (5)
- 電圧によって駆動する光学フィルタを備えるカメラ装置であって、
前記光学フィルタが配置されている箇所の環境情報を検出するセンサと、
前記電圧の波形情報を記憶する記憶部を有すると共に前記光学フィルタを制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記センサによって検出された前記環境情報に応じて前記記憶部に記憶されている波形情報を選択し、選択した前記波形情報を前記光学フィルタに出力する、
カメラ装置。 - 前記センサは、前記光学フィルタが配置されている箇所の明るさを検出する明るさ検出センサを含んでおり、
前記制御回路は、前記明るさ検出センサによって検出された明るさに応じて前記記憶部に記憶されている波形情報を選択する、
請求項1に記載のカメラ装置。 - 前記センサは、前記光学フィルタが配置されている箇所の温度を検出する温度検出センサを含んでおり、
前記制御回路は、前記温度検出センサによって検出された温度に応じて前記記憶部に記憶されている波形情報を選択する、
請求項1又は2に記載のカメラ装置。 - 前記センサは、前記光学フィルタの分光特性を検出する分光特性検出センサを含んでおり、
前記制御回路は、前記分光特性検出センサによって検出された分光特性に応じて前記記憶部に記憶されている波形情報を選択する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のカメラ装置。 - 前記光学フィルタの状態を示すフィルタ情報を表示する表示部を更に備える、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のカメラ装置。
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