(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラハウジングと、
前記カメラハウジング内にあり、前記カメラハウジングに入射する光をデジタル画像データに変換するよう構成され、前記光が光路内に位置する不透明度可変型の光学フィルタを透過した後に到達する、イメージセンサと、
前記イメージセンサと通信し、
前記光学フィルタの動作設定を、ユーザ入力に従って設定し、
前記光学フィルタの不透明度を、前記光学フィルタの前記動作設定に従って、複数の画像フレームのそれぞれの露光期間に渡って設定する制御情報を生成し、
前記光学フィルタによって導入された前記デジタル画像データのカラーシフトに対処するために、前記デジタル画像データ値を少なくとも前記光学フィルタの前記動作設定に基づき修正するよう構成されるプロセッサと、を備え、
前記光学フィルタの動作設定が時間的フィルタリングモードを示すとき、前記プロセッサは、露光期間に渡って前記光学フィルタがその透過率を第１のレベルまで徐々に増加させ、続いて露光期間の終了前に第１のレベルから透過率を徐々に減少させるように制御情報を生成するように構成され、
前記光学フィルタの動作設定がグローバルシャッタモードを示すとき、前記プロセッサは、露光期間に渡って前記光学フィルタが第２の透過率レベルを維持し、第２の透過率レベルから第３の透過率レベルへ透過率を急激に増加させ、第３の透過率レベルを維持し、第３の透過率レベルから急激に透過率を低下させるように構成され、
前記光学フィルタの動作設定がグローバルシャッタモードを示す場合よりも前記光学フィルタの動作設定が時間的フィルタリングモードを示す場合には、前記プロセッサは、前記デジタル画像データ値をより大きく減少させることによって前記デジタル画像データ値を修正するように構成される、カメラ。
【請求項２】
前記プロセッサが、前記光学フィルタが前記デジタル画像データに及ぼす効果を少なくとも抑制するために前記デジタル画像データに行列演算を行うことにより前記デジタル画像データ値を修正するよう構成される、請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記デジタル画像データが第１、第２、および第３の色を含み、前記プロセッサは少なくとも前記光学フィルタの前記動作設定に基づき、前記第２の色の値より大きな量の前記第１の色の値を修正するよう構成される、請求項１に記載のカメラ。
【請求項４】
前記第１の色が青の画像データを含む、請求項４に記載のカメラ。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記光学フィルタの不透明度が第４のレベルであるとき、前記光学フィルタの不透明度が前記第４のレベルより大きい第５のレベルであるときより大きな量で前記第１の色の値を低減することにより、前記第１の色の値を修正するよう構成される、請求項４に記載のカメラ。
【請求項６】
前記光学フィルタが、前記カメラハウジングに脱着可能に接続されるレンズマウントの一部である、請求項１に記載のカメラ。
【請求項７】
前記光学フィルタの前記動作設定が時間的フィルタリングモードを示すとき、前記プロセッサが、少なくとも前記光学フィルタに関連のシャッタ角度に基づいて前記デジタル画像データ値を修正するよう構成される、請求項１に記載のカメラ。
【請求項８】
前記光学フィルタが、前記カメラハウジングに脱着可能に装着されるレンズマウントに含まれる、請求項１に記載のカメラ。
【請求項９】
前記光学フィルタをさらに備え、該光学フィルタが前記カメラハウジング内に収容されている、請求項１に記載のカメラ。
【請求項１０】
前記光学フィルタが液晶パネルを備える、請求項１に記載のカメラ。
【請求項１１】
前記光学フィルタの動作設定が中性密度（ＮＤ）モードを示すとき、
前記プロセッサが、
前記不透明度が前記露光期間に渡って一定値に維持されるように、前記制御情報を生成するよう構成される、請求項１に記載のカメラ。
【請求項１２】
前記プロセッサが、前記ユーザ入力に従って前記光学フィルタの動作設定を前記時間的フィルタリングモードまたは前記グローバルシャッタモードを示すように設定するよう構成される、請求項１に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１３年４月５日出願の米国仮特許出願第６１／８０９，２６０号（代理人整理番号ＲＥＤＣＯＭ．０８７ＰＲ１）「カメラ用光学的フィルタリング」、２０１３年９月１３日出願の米国仮特許出願第６１／８７７，４５９号（代理人整理番号ＲＥＤＣＯＭ．０８７ＰＲ２）「カメラ用光学的フィルタリングおよび露光制御」、および、２０１３年９月２５日出願の米国仮特許出願第６１／８８２，５７５号（代理人整理番号ＲＥＤＣＯＭ．０８７ＰＲ３）「カメラ用光学的フィルタリング」の優先権を主張し、これらの開示内容は参照によりその全体が本明細書中に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
映画用フィルムカメラは、光を、レンズ開口部、次いでシャッタ開口を通過させることでフィルムを露光する。伝統的な映画用カメラでは、フィルムフレームの通過スピードに同期させた速度でシャッタが回転する。一方、デジタル映画カメラは、フレームごとに露光時間を電子制御することによりイメージセンサを露光して同様の効果を得ている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
所定の態様によれば、中性密度（ＮＤ）フィルタリング、時間的フィルタリング、またはその双方用の光学フィルタ（たとえば電子制御される不透明度可変型フィルタ）および対応する方法が提供される。光学フィルタは、レンズマウントまたはカメラ本体など既存のカメラ部品に組み込むことができ、カメラシステムとシームレスに統合することができる。
【０００４】
所定の態様によれば、ハウジングと、ハウジング内にあってハウジングに入射する光をデジタル画像データに変換するよう構成されるイメージセンサとを含むカメラが提供される。前記カメラは、カメラ本体外部の一点とイメージセンサとの間で光路に沿った位置に配される不透明度可変型光学フィルタを備える。前記光学フィルタの不透明度は電子制御することができる。
【０００５】
前記不透明度可変型光学フィルタはカメラに支持されるレンズとイメージセンサとの間で光路に沿って位置させることができる。場合によっては、たとえばレンズマウントが不透明度可変型光学フィルタを含み、脱着可能にハウジングに装着される。レンズマウントはレンズアセンブリを受けるよう構成される。光学フィルタをレンズマウントに組み込むと、フィルタをその他の箇所に位置させる場合に比べて所定の利点を得ることができる。たとえば、一般のレンズマウントが様々なサードパーティ製レンズと協働可能な場合、ユーザは、単一部品を購入することで、これらレンズのうち互換性のあるものとともに光学フィルタ機能を使用することができるが、これはフィルタがたとえばレンズ内に組み込まれている場合とは対照的である。また、光学フィルタが別個のパッケージに収容されてレンズ前部に装着されている構成とは異なり、レンズマウントに組み込まれた光学フィルタでは、ユーザがレンズ交換の際に、光学フィルタまで旧レンズから取り外し新レンズに装着する必要がない。通常、レンズはたとえばレンズマウントよりも交換頻度が格段に高いことから、これにより使用が大幅に簡易化され得る。最後に、実施形態によってはレンズマウントをカメラ本体内に含めることができる一方で、光学フィルタをレンズマウントに含めれば、カメラハウジング内に含まれる部品点数は低減され、柔軟性が高まる。たとえばユーザは、所望通りに、光学フィルタを含むまたは含まないレンズマウントを選択することで、光学フィルタ有りまたは無しで記録するかどうかを選択することができる。または場合によっては、光学フィルタを含む通常のレンズマウントを、互換性のある多種多様なカメラ本体とともに用いることができる。その他の所定の実施形態では、不透明度可変型光学フィルタはハウジング内に位置している。また別の実施形態では、光学フィルタをレンズ内に位置させることができ、光路内のレンズ前方に装着またはその他の方法で位置決めされ、または光路内のその他位置に配される。
【０００６】
所定の実施形態においては、前記ハウジングはハウジング開口部を含み、レンズマウントはハウジング開口部に装着可能であり、不透明度可変型光学フィルタはハウジング内でハウジング開口部とイメージセンサとの間に配される。
【０００７】
前記不透明度可変型光学フィルタは液晶、たとえば１または複数の液晶パネルを含むことができる。
【０００８】
所定の実施形態においては、前記不透明度可変型光学フィルタはＮＤモードで動作するよう構成される。ＮＤモードでは、たとえばイメージセンサを露光する間、不透明度可変型光学フィルタの不透明度をほぼ一定とすることができる。
【０００９】
前記不透明度可変型光学フィルタはまた、時間的フィルタリングモードで動作するよう構成することもできる。時間的フィルタリングモードにあるとき、不透明度可変型光学フィルタは、フレーム期間の少なくとも一部分の間、時間的フィルタリング関数に従って変化することができる。
【００１０】
前記カメラは複数フレームのビデオ録画を記憶するよう構成することができ、時間的フィルタリングモードにあるとき、カメラにより記録されるビデオ録画の一フレームを露光する間の少なくとも一部分の間、不透明度可変型光学フィルタの減衰係数は第１減衰係数から、前記第１減衰係数とは異なる少なくとも第２減衰係数（たとえば複数のその他の減衰係数）まで、時間的フィルタリング関数に従って変化することができる。たとえば、不透明度可変型光学フィルタの可変不透明度は、露光中に、時間的フィルタリング関数に従って、ほぼ継続的に変化することができる。
【００１１】
前記カメラはまた、不透明度可変型光学フィルタを電子制御するよう構成された不透明度制御部を含むことができ、時間的フィルタリングモードにあるとき、不透明度可変型光学フィルタは時間的フィルタリング関数に従って変化する。場合によっては、不透明度制御部は、不透明度可変型光学フィルタに第１制御信号を送信し、不透明度可変型光学フィルタの不透明度を第１減衰係数まで変化させ、また、不透明度可変型光学フィルタに第２制御信号を送信し、不透明度可変型光学フィルタの不透明度を第２減衰係数まで変化させるよう構成される。
【００１２】
前記不透明度可変型光学フィルタは、時間的フィルタリングモードで動作するとき、時間的エイリアシングを軽減するよう構成することができる。不透明度可変型光学フィルタはまた、ＮＤフィルタリングモード、時間的フィルタリングモード、およびグローバルシャッタモードの１または複数モードで選択的に動作するよう構成することができる。
【００１３】
いくつかの実施形態によれば、前記カメラは、ハウジング内にあって、イメージセンサが生成するデジタル画像データを処理し、光学フィルタの構成に基づきデジタル画像データ値を修正するよう構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。たとえば、前記プロセッサは、不透明度可変型光学フィルタの不透明度設定に基づき、前記デジタル画像データ値の修正量を変更するよう構成することができる。不透明度設定は、ユーザが選択する不透明度可変型光学フィルタのＮＤ絞り設定に対応させてもよい。
【００１４】
前記デジタル画像データは、場合によっては、第１、第２、および第３の色を含み、前記プロセッサは、不透明度設定に基づき第１の色の値を修正するよう構成される。第１の色はたとえば青の画像データとすることができる。値を修正することで、光学フィルタが原因で起こるデジタル画像データのカラーシフトを抑制することができる。
【００１５】
前記不透明度可変型光学フィルタが時間的フィルタリングモードで動作するとき、プロセッサは、不透明度可変型光学フィルタに関連のシャッタ角度に少なくとも部分的に基づいて値を修正することができる。シャッタ角度に少なくとも部分的に基づいて値を修正することで、デジタル画像データの白色点を調節することができる。また、値を修正することで、不透明度可変型光学フィルタが原因で起こるデジタル画像データ中の白色点シフトを抑制することができる。
【００１６】
前記プロセッサは、実施形態によっては、不透明度可変型光学フィルタが原因で起こる白色点シフトを抑制するために第１関数に従ってデジタル画像データ値を修正し、また、不透明度可変型光学フィルタが原因で起こるカラーシフトを抑制するために第２関数に従ってデジタル画像データ値を修正するよう構成することができる。
【００１７】
さらなる態様によれば、前記カメラは、前記センサを制御し同期またはその他の制御信号を生成するよう構成される少なくとも１つの制御部を含むことができる。さらに、前記不透明度可変型光学フィルタは、不透明度可変型光学フィルタの不透明度を制御し、信号を受信し、信号に応じて、不透明度可変型光学フィルタの不透明度制御をイメージセンサ動作に同期させるよう構成された駆動電子部品を備えることができる。
【００１８】
前記同期または制御信号は、プロセッサから駆動電子部品まで、場合によってはカメラ内部にある信号経路を介して配索することができる。たとえば、カメラの外部ポートまたはカメラ外部のリードもしくはケーブルを使用することなく、信号をプロセッサから不透明度可変型光学フィルタの駆動電子部品まで配索することができる。
【００１９】
さらなる態様によれば、前記不透明度可変型光学フィルタを光路内外に選択的に機械的に移動するよう構成することができる。このような場合、カメラは、不透明度可変型光学フィルタが光路外に移動されたとき、不透明度可変型光学フィルタの代わりに光路内に機械的移動するよう構成された代替光学素子を含むことができる。カメラは、不透明度可変型光学フィルタの光路内外への移動を実施するためユーザにより始動されるアクチュエータを含むことができる。代替光学素子はガラスなど、ほぼ透明の材料を含むことができる。また、代替光学素子は、場合によっては、不透明度可変型光学フィルタとほぼ同様の屈折率を有する。
【００２０】
前記カメラはさらに、駆動電子部品を不透明度可変型光学フィルタに接続する、少なくとも１つの可撓部を有する第１電子コネクタを少なくとも含むことができる。第１電子コネクタは少なくとも２つの導電体を含むことができ、そのいずれもを駆動電子部品および不透明度可変型光学フィルタの双方に接続することができる。第１電子コネクタは、不透明度可変型光学フィルタが光路内外に移動するとき、第１の可撓性電子コネクタのいかなる部分も光路を横切らないように配設することができる。
【００２１】
いくつかのさらなる実施形態においては、前記カメラが、ハウジング内にあって、ハウジングに入射する光をデジタル画像データに変換するよう構成される第２イメージセンサと、ハウジングに支持される第２レンズアセンブリと第２イメージセンサとの間で光路に沿った位置に配される第２不透明度可変型光学フィルタとを含むことができ、前記第２不透明度可変型光学フィルタの可変不透明度は電子制御される。
【００２２】
前記カメラはさらに、カメラ本体外部の一点とイメージセンサとの間で光路内に配設される虹彩絞りを含むことができる。虹彩絞りは、光路のサイズ調節可能な開口絞りを画定するよう構成される絞り機構を含むことができる。
【００２３】
実施形態によっては、前記カメラが、光学フィルタの少なくとも１つの光学特性を少なくとも部分的に変更することにより露光量を調節するよう構成された露光制御部を含むことができる。少なくとも１つの光学特性は、光学フィルタの不透明度とすることができる。露光制御部は、少なくとも１つの光学特性を、カメラ外部の照明条件またはカメラの現在の視野における変化に応じて調節することができる。露光制御部はこれに加えて、またはこれに代えて、少なくとも１つの光学特性を、センサが記録するデジタル画像データの処理に応じて調節することができる。露光制御部は、カメラの（ｉ）開口絞りサイズ、（ｉｉ）カメラの調節可能なシャッタ速度、（ｉｉｉ）イメージセンサの調節可能な感度、（ｉｖ）カメラのホワイトバランス設定、（ｖ）カメラの被写界深度、のうちの１つ、または２つ以上、またはそれぞれが、ほぼ一定に維持されるかまたは修正されないとき、前記少なくとも１つの光学特性を変更することができる。露光制御部は少なくとも１つの光学特性を、露光量をほぼ一定のレベルまたは所定範囲内に維持するために調節することができる。前記範囲は、露光量基準値のプラスマイナス約１％または約５％以内の範囲内とすることができる。露光制御部は、イメージセンサとは別個の第２センサが検出する照明条件における変化に応じて前記少なくとも１つの光学特性を調節することができる。前記第２センサは第２イメージセンサとすることができる。
【００２４】
機械的シャッタを追加的に、カメラ外部の一点とイメージセンサとの間で光路内の位置に配することができる。
【００２５】
所定の実施形態においては、前記イメージセンサは電子シャッタを実装することができる。イメージセンサが電子シャッタを実装するとき、カメラのシャッタ速度は、イメージセンサが実装する電子シャッタに関連のものとすることができる。
【００２６】
焦点調節機構を通過してイメージセンサに向かう光の焦点を調節するよう構成された少なくとも１つのレンズアセンブリを備える焦点調節機構を追加的に光路内に配置してもよい。
【００２７】
一実施形態において、カメラは、カメラハウジングと、カメラハウジング内のイメージセンサと、イメージセンサと通信するプロセッサとを含むことができる。イメージセンサは、カメラハウジングに入射する光をデジタル画像データに変換することができる。前記光は、イメージセンサに到達する前に、光路内に位置する不透明度可変型光学フィルタを透過することができる。前記プロセッサは、光学フィルタの動作設定を識別し、光学フィルタの不透明度を、光学フィルタの動作設定に従って露光期間に渡って調節する制御情報を生成し、デジタル画像データ値を少なくとも光学フィルタの動作設定に基づき修正することができる。
【００２８】
前段のカメラは１または複数の以下の特徴を含むことができる。前記光学センサの動作設定が時間的フィルタリングモードを示すとき、前記プロセッサは、光学フィルタの不透明度を、露光期間に渡って、第１不透明度から第２不透明度へ、そして再び前記第１不透明度へと調節するための制御情報を生成するよう構成することができ、第１不透明度と第２不透明度との間で調節する際、および、第２不透明度と第１不透明度との間で調節する際に、不透明度は複数の中間不透明度を通して遷移することができる。前記光学センサの動作設定は中性密度設定を含むことができ、前記プロセッサは、光学フィルタの不透明度を、露光期間に渡って、前記中性密度設定に対応する不透明度に維持することができる。前記プロセッサは、少なくとも前記光学フィルタが前記デジタル画像データに及ぼす効果を抑制するために前記デジタル画像データに行列を適用することにより前記デジタル画像データ値を修正するよう構成することができる。前記プロセッサは、少なくとも前記光学フィルタ以外の１または複数の部品に関連の測色キャリブレーションを行うように前記デジタル画像データに前記行列を適用することにより前記デジタル画像データ値を修正するよう構成することができる。前記デジタル画像データは第１、第２、および第３の色を含むことができ、前記プロセッサは少なくとも前記光学フィルタの動作設定に基づき前記第１の色の値を修正するよう構成することができる。前記第１の色は青の画像データを含むことができる。前記プロセッサは、前記光学フィルタの不透明度が第１のレベルであるとき、前記光学フィルタの不透明度が前記第１のレベルとは異なる第２のレベルであるときより大きな量で前記第１の色の値を低減することにより、前記第１の色の値を修正することができる。前記プロセッサは、前記光学フィルタが原因で起こるカラーシフトを抑制するためにデジタル画像データ値を修正することができる。前記プロセッサは、前記光学フィルタが原因で起こる前記デジタル画像データ内の白色点シフトを抑制するために前記デジタル画像データ値を修正することができる。前記プロセッサは、前記光学フィルタが原因で起こる前記デジタル画像データ内の白色点シフトを抑制するために前記デジタル画像データ値を修正することができる。前記プロセッサは、前記光学フィルタが原因で起こる前記デジタル画像データ内の白色点シフトを抑制するために第１関数に従って、また、前記光学フィルタが原因で起こるカラーシフトを抑制するために第２関数に従って、前記デジタル画像データ値を修正することができ、前記プロセッサは、前記第２関数に従って前記デジタル画像データ値を修正する前に、前記第１関数に従って前記画像データ値を修正することができる。前記光学フィルタの前記動作設定が時間的フィルタリングモードを示すとき、前記プロセッサが、前記光学フィルタの前記動作設定がグローバルシャッタモードを示すときより大きな量で前記デジタル画像データ値を低減することにより、前記デジタル画像データ値を修正することができる。前記光学フィルタは、前記カメラハウジングに脱着可能に接続されるレンズマウントの一部とすることができる。前記光学フィルタの前記動作設定が時間的フィルタリングモードを示すとき、前記プロセッサは、少なくとも前記光学フィルタに関連のシャッタ角度に基づいて前記デジタル画像データ値を修正することができる。前記プロセッサは、前記光学フィルタの前記動作設定を、少なくとも部分的にユーザ入力に従って設定することができる。前記光学フィルタは、前記カメラハウジングに脱着可能に接続されるレンズマウントに含めることができる。前記カメラは前記光学フィルタをさらに備え、該光学フィルタはカメラハウジング内に収容されていてもよい。前記光学フィルタは液晶パネルを含むことができる。前記プロセッサは、（ｉ）前記光学フィルタが徐々に第１のレベルまでその透過率を上げ、次いで、露光期間終了前に、前記透過率を前記第１のレベルから徐々に下げる、時間的フィルタリングモードと、（ｉｉ）前記光学フィルタがａ）第１の透過率レベルを維持、ｂ）透過率を急激に前記第１のレベルから第２のレベルまで増加、ｃ）前記第２の透過率レベルを維持、ｄ）透過率を急激に前記第２のレベルから低減する、グローバルシャッタモードと、（ｉｉｉ）前記不透明度が露光期間に渡って一定値に維持される中性密度モードとに対応する、少なくとも３つの異なるモードで前記光学フィルタを動作させるための制御情報を生成するよう構成することができる。
【００２９】
一実施形態において、カメラの操作方法は、不透明度が可変な光学フィルタの動作設定を識別する工程と、プロセッサにより、前記光学フィルタの、一露光期間に渡る不透明度を、前記光学フィルタの前記動作設定に従って調節する工程と、カメラハウジング内のイメージセンサにより、前記カメラハウジングに入射し前記イメージセンサに到達する前に前記光学フィルタを透過する光をデジタル画像データに変換する工程と、前記デジタル画像データ値を少なくとも前記光学フィルタの前記動作設定に基づき修正する工程とを備える。
【００３０】
前段の方法は１または複数の以下の特徴を含むことができる。前記光学フィルタの前記動作設定は中性密度設定を含むことができ、前記方法は、前記露光期間に渡って前記光学フィルタの不透明度を前記中性密度設定に対応するレベルに維持する工程をさらに備えることができる。前記修正工程は、前記光学フィルタが前記デジタル画像データに及ぼす効果を少なくとも抑制するために前記デジタル画像データに行列を適用する工程を含むことができる。前記修正工程は、前記光学フィルタが原因で起こるカラーシフトを抑制するために第２関数に従って前記デジタル画像データ値を修正する前に、前記光学フィルタが原因で起こる前記デジタル画像データ内の白色点シフトを抑制するために第１関数に従って前記デジタル画像データ値を修正する工程を含むことができる。前記修正工程は、前記光学フィルタの前記動作設定が時間的フィルタリングモードを示すとき、前記光学フィルタの前記動作設定がグローバルシャッタモードを示すときより大きな量で前記デジタル画像データ値を低減する工程を含むことができる。
【００３１】
一実施形態において、カメラは、カメラハウジングと、前記カメラハウジング内にあるイメージセンサと、前記イメージセンサと通信するプロセッサとを含む。前記イメージセンサは、前記カメラハウジングに入射する光をデジタル動画画像データに変換することができる。前記光は、前記イメージセンサに到達する前に、光路内に位置する不透明度可変型光学フィルタを透過することができる。前記プロセッサは、時間的フィルタリングモードとグローバルシャッタモードとを含む少なくとも２つの利用可能な動作モードからユーザが選択する、前記光学フィルタの動作モードの標示を受信することができる。前記デジタル動画画像データが表す複数の画像フレームのそれぞれにつき、前記画像フレームに対応する一フレーム期間の少なくとも一部に対応する一露光期間に渡り、（ｉ）前記ユーザ選択による動作モードが前記時間的フィルタリングモードであるとき、前記光学フィルタが徐々に第１のレベルまでその透過率を上げ、次いで、前記露光期間終了前に、前記透過率を前記第１のレベルから徐々に下げるよう制御情報を生成し、（ｉｉ）前記ユーザ選択による動作モードが前記グローバルシャッタモードであるとき、前記光学フィルタがａ）第１の透過率レベルを維持、ｂ）透過率を急激に前記第１のレベルから第２のレベルまで増加、ｃ）前記第２の透過率レベルを維持、ｄ）透過率を急激に前記第２のレベルから低減するよう制御情報を生成する。また、前記少なくとも２つの動作モードはさらに、中性密度モードを含むことができ、該モードにおいて、前記プロセッサはさらに、前記ユーザ選択による動作モードが前記中性密度モードであるとき、前記露光期間に渡り透過率をほぼ一定のレベルに維持することができる。
【００３２】
一実施形態において、レンズマウントは、前記レンズマウントのカメラ側に配置されるカメラインターフェースと、前記レンズマウントのレンズ側に配置されるレンズインターフェースと、光路沿いに前記レンズ側から前記カメラ側まで前記レンズマウントを貫通する開口部と、不透明度可変型光学パネルと、電子部品とを含む。前記カメラインターフェースはカメラ本体上の対応するインターフェースに脱着可能に装着することができる。前記レンズインターフェースは脱着可能にレンズを受けることができる。前記不透明度可変型光学パネルは、前記光路内の、前記開口部を透過する光が前記光学パネルに入射するような位置に配することができる。前記電子部品は、前記カメラインターフェースを介して受信した制御情報に応じて前記光学パネルの不透明度を調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
図面は本明細書に記載の実施形態例を説明するためのもので、本開示の範囲を限定することは意図していない。全図面を通して、参照される要素が互いに概ね対応していることを示すために、同じ参照番号を再利用する場合がある。
【００３４】
【図１Ａ】図１Ａは、光学フィルタを有するレンズマウントを含むカメラシステムを示す。
【００３５】
【図１Ｂ】図１Ｂは、カメラハウジング内に光学フィルタを有するカメラシステムを示す。
【００３６】
【図２】図２は、一フレームに渡る露光の窓関数グラフである。
【００３７】
【図３】図３は、光学フィルタが組み込まれたレンズマウントの一実施形態を含むカメラシステムを示す。
【００３８】
【図４Ａ】図４Ａは、図３のレンズマウントの前側の分解斜視図を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図３のレンズマウントの後ろ側の分解斜視図を示す。
【００３９】
【図５Ａ−５Ｆ】図５Ａ〜５Ｆは、カメラの光路内および外に移動するよう構成される光学フィルタの動作を示す。
【００４０】
【図６】図６は、カメラシステムにより実施可能な露光制御プロセスを示す。
【００４１】
【図７】図７は、カメラシステムにより実施可能な画像データ修正プロセスを示す。
【００４２】
【図８】図８は、カメラシステムにより実施可能な光学フィルタ位置決めプロセスを示す。
【００４３】
【図９】図９は、複数の撮像素子および対応する光学フィルタを有するカメラシステムの一実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
次に、本開示の様々な態様について、所定の例や実施形態に関して説明するが、これらは本開示を説明するためのもので限定することを意図していない。本開示において、開示されている実施形態の特定の特徴や特性が必須であることを示唆しようとすることは一切ない。保護の範囲はこの説明の後に続く請求の範囲により規定され、本明細書中で説明するいかなる特定の実施形態によっても規定されない。
【００４５】
本明細書中では、たとえば１または複数の不透明度可変型光学フィルタを用いた光学的フィルタリングのシステム、装置、および方法を説明する。この光学フィルタは、レンズマウントやカメラ本体など既存のカメラ部品に組み込むことができる。フィルタは、中性密度（ＮＤ）フィルタリング、時間的フィルタリング、またはグローバルシャッタモードを含む１または複数のモードで動作することができる。
カメラシステムの概要
【００４６】
図１Ａ〜図１Ｃは、１または複数の光学フィルタ１０２を含むカメラシステム１００ａ、１００ｂの様々な構成を示す。カメラシステム１００ａ、１００ｂは動画データの検出および処理に用いることができる。図１Ａのカメラシステム１００ａはカメラハウジング１０４、レンズマウント１０６、およびレンズ１０８を含む。カメラハウジング１０４は、レンズマウント１０６の対応するインターフェース１１２と脱着可能に装着することができるよう、レンズマウントインターフェース１１０が設けられている。レンズマウント１０６はさらに、レンズ１０８を受け入れ支持するよう構成されたレンズインターフェース１１４を有する。カメラシステム１００ａは概して、２０１２年８月７日発行の「ビデオカメラ」と題する米国特許第８，２３７，８３０号、または、２０１３年９月３日発行の「モジュラー型デジタルカメラ」と題する米国特許第８，５２５，９２５号に記載のいずれかのカメラの部品や機能を組み込んだり、または、これらのいずれかのカメラと類似または同一とすることができ、これら特許はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００４７】
カメラシステム１００ａは、少なくとも１つのイメージセンサ１１４、少なくとも１つのメモリ１１３、少なくとも１つの制御部１１６、少なくとも１つのイメージプロセッサ１１９を、カメラハウジング１０４内に含む。制御部１１６は、概してイメージセンサ１１４の動作を管理し、光学フィルタ１０２およびイメージセンサ１１４の動作を同期させるために、レンズマウント１０６のレンズマウント制御部１１８と通信を行うことができる。レンズマウント制御部１１８は、所定の実施形態においては、たとえば制御部１１６の指示により、通信を行ってレンズ１０８の動作を制御する。イメージプロセッサ１１９は概してイメージセンサ１１４からの画像データ出力を処理する。イメージプロセッサ１１９が画像データを処理する前または後に、画像データはメモリ１１３に保存することができる。イメージプロセッサ１１９はイメージセンサ１１４からのデータ流を既知のいずれかの方法でフォーマットし、緑、赤、青の画像データを別々のデータコンパイルに分割することができる。たとえば、イメージプロセッサ１１９は、赤のデータを１つのデータ要素に、青のデータを青データ要素に、緑のデータを緑データ要素に分割することができる。図１に例示する実施形態では制御部１１６およびイメージプロセッサ１１９が別々のプロセッサおよび制御部として示されているが、別の実施形態では制御部１１６およびイメージプロセッサ１１９を同一のプロセッサまたは制御部を用いて実装してもよい。
【００４８】
実施形態によっては、カメラシステム１００ａはまた、画像データ圧縮用の１または複数の圧縮モジュール（図示せず）、カメラシステム１００ａのユーザに画像を表示するためのディスプレイ（図示せず）、ディスプレイが表示する画像を制御するディスプレイ制御部（図示せず）を含む。圧縮モジュール、ディスプレイ、およびディスプレイ制御部の１または複数が、イメージセンサ１１４、メモリ１１３、制御部１１６、およびイメージプロセッサ１１９と通信することができる。圧縮モジュールは、たとえばイメージプロセッサ１１９内に組み込むことができる。
【００４９】
イメージセンサ１１４はいかなるタイプの画像検出装置であってもよく、これはたとえばＣＣＤ、ＣＭＯＳ、Ｆｏｖｅｏｎ（登録商標）センサのような積層型ＣＭＯＳセンサ、または、センサ間で光を分割するプリズムを使用するマルチセンサアレイを含むが、これに限られない。イメージセンサ１１４は、イメージセンサの所定の一部分を選択的に出力することで解像度を可変とすることができ、イメージセンサ１１４およびイメージプロセッサ１１９は、ユーザに画像データ出力の解像度を識別させることができる。さらに、センサ１１４はＢａｙｅｒパターンフィルタを含むことができる。このような場合センサ１１４はチップセット（図示しない）によって、イメージセンサ１１４の個々のフォトセルにより検出される赤、緑、または青の光の強度を表すデータを出力することができる。イメージセンサ１１４のチップセットは、イメージセンサの各素子の電荷を読み取るのに用い、たとえばＲＧＢ形式の出力で値のストリームを出力することができる。構成によっては、カメラ１００ａは、２ｋ（たとえば２０４８×１１５２ピクセル）、４ｋ（たとえば４０９６×２５４０ピクセル）、４．５ｋ水平解像度、５ｋ水平解像度（たとえば５１２０×２７００ピクセル）、６ｋ水平解像度（たとえば６１４４×３１６０ピクセル）、またはそれ以上の解像度で動画（たとえば圧縮ＲＡＷ動画）を記録および／または出力するよう構成することができる。実施形態によっては、カメラは、少なくとも上で挙げた解像度の間のいずれかの水平解像度を有する圧縮ＲＡＷ画像データを記録するよう構成することができる。さらなる実施形態では、解像度が上で挙げた値のうちの少なくとも１つを含む２つの値の間（または上で挙げた値の間のいずれかの値）や、約６．５ｋ、７ｋ、８ｋ、９ｋ、１０ｋ、またはこれらの値の間のいずれかの値である。本明細書で使用するとき、「ｘｋ」という形で表す用語（たとえば上のように２ｋや４ｋなど）は、「ｘ」の量がおおよその水平解像度を指す。よって、「４ｋ」解像度は約４０００またはそれ以上の水平ピクセルに相当し、「２ｋ」は約２０００またはそれ以上の水平ピクセルに相当する。現在の市販のハードウェアを用いると、センサは約０．５インチ（８ｍｍ）まで小さくすることができるが、約１．０インチまたはそれ以上とすることができる。さらに、イメージセンサ１１４は、センサ１１４の所定の一部分を選択的に出力することで解像度を可変とすることができる。たとえば、センサ１１４および／または画像処理モジュールは、ユーザが画像データ出力の解像度を識別できるよう構成することができる。また、カメラ１００ａはフレームレート（  ）で上述の解像度のうちのいずれかで画像データ（たとえば圧縮ＲＡＷ画像データ）を撮影および／または記録するよう構成することができる。これらプロセスは、たとえば２３ｆｐｓ以上のフレームレート（／秒）、また、２０、２３．９８、２４、２５、２９．９７、３０、４７．９６、４８、５０、５９．９４、６０、１２０、２５０ｆｐｓ、またはこれらのフレームレートやこれ以上の値の間のその他のフレームレートでの連続動画処理にも適用することができる。
【００５０】
レンズ１０８はレンズマウント１０６およびカメラハウジング１０４により、カメラハウジング１０４の外表面側でレンズ１０８が露光されるように支持することができる。レンズ１０８は１または複数の光学素子を含み、入射光をイメージセンサ１１４の感光面に集光することができる。レンズ１０８はズーム、絞り、焦点機能を可変とすることができる。レンズ１０８は、レンズ１０８の前の一点とイメージセンサ１１４との間で光路中に虹彩絞り１０７を含むことができる。虹彩絞り１０７は光路中にサイズ調整可能な開口絞りまたは穴を画定するよう構成される絞り機構を含むことができる。レンズ１０８は、光路中に配され、焦点調整機構１０９を通過する光のイメージセンサ１１４への焦点を調整するよう構成された少なくとも１つのレンズアセンブリを含む、焦点調整機構１０９を含むことができる。さらに、レンズ１０８は、虹彩絞り１０７および焦点調整機構１０９の動作を制御するレンズ制御部１１１を含むことができる。レンズ制御部１１１は場合によっては、制御部１１６の指示により、虹彩絞り１０７および焦点調整機構１０９を制御することができる。
【００５１】
レンズマウント制御部１１８は、たとえば制御部１１６の指示により、光学フィルタ１０２の動作を制御することもできる。光学フィルタ１０２は電子制御可能な光学素子とすることができる。光学フィルタ１０２の不透明度を所望の関数に従って制御し、たとえば時間的フィルタリング（たとえば２０１２年３月１５日公開の米国特許出願公開第２０１２／００６２８４５「改良型映画用カメラの装置および方法」に記載のように時間的エイリアシングを軽減するため。同文献は参照によりその全体が本明細書中に組み込まれる）、グローバルシャッタ、またはＮＤフィルタリングを行ってもよい。たとえば光学フィルタ１０２は、駆動電圧に従って制御することができる液晶素子を含み、１または複数の露光に渡るイメージセンサ１１４への瞬間的な照射を変化させることができる。一実施態様では、液晶素子は電圧（たとえば正弦曲線の交流電圧信号）を供給されると不透明となり、電圧を供給されないと透明であり、供給電圧の二乗平均平方根（ＲＭＳ）を増大させて液晶素子の不透明度を高めたり、減少させて液晶素子の不透明度を低めたりすることができる。場合によっては、液晶素子はオーバードライブ（たとえば定常状態では維持できないような交流電圧で駆動）して、透明から不透明への変化速度を高めることができる。別の実施態様では、光路における液晶素子の前または後ろで、光学フィルタ１０２内に偏光板を含めることができ、液晶素子への供給電力を変化させることで液晶素子の極性を変化させ、照明を不透明から透明に制御することができる。また別のケースでは、光学フィルタ１０２がこれに加え、またはこれに代えて、１もしくは複数の回転偏光板、孔を有する露光制御ウエハ、または、１または複数の露光に渡るイメージセンサ１１４への瞬間的な照明を変化させるのに用いることができる１または複数の別の光学フィルタを含むことができる。レンズマウント制御部１１８および／または光学フィルタ１０２は、光学フィルタ（１０２）の不透明度の変更や、それ以外の駆動用に、駆動電子部品を含むことができる。この結果、レンズマウント１０６はカメラシステム１００ａのシャッタデューティの少なくとも一部を担うことができる。たとえば、レンズマウント１０６は、カメラシステム１００ａが時間的フィルタリングまたはグローバルシャッタモードで動作中にカメラシステム１００ａのシャッタデューティを担うことが考えられる。
【００５２】
時間的フィルタリングを行うには、光学フィルタ１０２を概してプレフィルタリング機能を提供するように制御することができる。たとえば、光学フィルタ１０２は、動作モードによっては、経時的に強度または照明フィルタリングを行い、０（完全に不透明）と１（完全に透明）以外のいくつかの遷移値を示す露光の窓関数を生成することができる。一例として、光学フィルタ１０２はプレフィルタとして機能して時間的エイリアシングを軽減し、一露光中に絶えず変化して０（完全に不透明）と１（完全に透明）以外の遷移値を示す照明を提供する。
【００５３】
図２のグラフ２００は、たとえば時間的エイリアシングやその他種類のアーチファクトを低減するための時間的フィルタリングを行う光学フィルタ１０２により得られる露光の窓関数の複数の例１〜６を示す。露光窓関数１〜６は光学フィルタ１０２の経時的な露光（たとえば不透明または透明）を示し、１が完全な不透明、０が完全な透明に対応することができる。これに準拠した時間的フィルタリング機能では、たとえば、一フレーム期間中に、「閉」状態（露光期間中たとえば完全に不透明状態または透明度の最低値）から「開」状態（露光期間中たとえば完全に透明状態または透明度の最高値）に、その後再び閉状態へ、徐々に変化することができる。露光窓関数１〜４は、時間的フィルタリングを行うための、概してガウス形状の露光窓関数の例を示し、露光窓関数５および６はそれぞれ、グローバルシャッタおよびＮＤ用の露光窓関数を示す。露光窓関数１〜６は、シャッタ速度またはフレームレートが２４ｆｐｓとして示しているが、その他の場合では他のシャッタ速度またはフレームレートを用いることができ、その他の場合では他の形状を有する露光窓関数を用いることができる。また、動作モードによっては、カメラシステム１００ａのようなカメラシステムは、異なるシャッタ角度を選択および実装することができる。このような場合、当該カメラシステムのシャッタ角度に対応する期間の間イメージセンサを露光するために露光窓関数１〜６を適用することができる。
【００５４】
グラフ２００の露光窓関数１から分かるように、たとえば、光学フィルタ１０２の露光は経時的に、場合によっては一フレームに渡って変化することができる。露光窓関数１の露光は、点７の時間０．０００秒における約０．０８の露光量から始まり、点８の時間０．０１０秒における約０．５２の露光量まで徐々に増加し、点９の時間０．０２２秒における約１．０の露光量で頂点に達し、点１０の時間０．０３０秒における約０．６４の露光量まで徐々に減少し、点１１の時間０．０４３秒における約０．０８の露光量で終わることができる。したがって、露光窓関数１は、一フレーム中における、ｉ）最初の露光量、ｉｉ）最初の露光量から最大露光量までの増加速度、ｉｉｉ）最大露光量、ｉｖ）最大露光量から最後の露光量までの減少速度、ｖ）最後の露光量、のうち１または複数により特徴づけることができる。露光窓関数１にて示すように、一実施例においては、光学フィルタ１０２の不透明度は、一フレーム中に、元の不透明度から別の不透明度へ徐々に変化し、また元の不透明度に戻ることができ、元の不透明度と別の不透明度との間で調節する際に、不透明度は多数の中間の不透明度を通じて遷移することができる。
【００５５】
グラフ２００の露光窓関数５から分かるように、別の例として、光学フィルタ１０２の露光は経時的に変化することができ、場合によっては一フレームに渡って、比較的急激に、露光窓関数１の推移のように段階的ではない方法で変化することができる。特に、露光窓関数５の露光は、時間０．０００秒における約０．００の露光量から始まり、約０．０１８秒の初期時間まで約０．００の露光量を維持し、約０．０１８秒の初期時間の後、約１．００の露光量まで急激に増加し、約０．０２３秒の次の時間まで約１．００の露光量を維持し、約０．０２３秒の次の時間の後、約０．００の露光量まで急激に減少し、時間０．０４３秒まで約０．００の露光量を維持することができる。したがって、露光窓関数５は、一フレーム中における、ｉ）露光量が急激に変わるときの初期時間、ｉｉ）次に露光量が再び急激に変わるときの次の時間、ｉｉｉ）初期時間から次の時間までの期間幅ｗ、ｉｖ）変化の前後の露光量、のうち１または複数により特徴づけることができる。露光窓関数５に対応する例示の波形は、関連のシャッタ角度が約４２度［（０．００５ｓ／０．０４３ｓ）＊３６０度］であるグローバルシャッタモードに対応する。露光窓関数５にて示すように、一例示的実装形態においては、光学フィルタ１０２の不透明度は、一フレーム中に、元の不透明度から別の不透明度へ急激に変化し、また元の不透明度に戻ることができる。
【００５６】
光学フィルタ１０２は、グローバルシャッタ機能を提供するよう制御することができる。たとえば、光学フィルタ１０２の不透明度を、たとえばグラフ２００の露光窓関数５を生成するなどにより、イメージセンサ１１４のすべての画像検出素子が同時にまたはほぼ同時に露光するよう制御することができる。図示するように、光学フィルタ１０２は、フィルタ１０２が最大不透明度（またはその他の不透明度の基準値）にある「閉」状態から、フィルタ１０２が最大透過率（またはその他の不透明度最高値）にある「開」状態まで比較的急激に遷移するよう制御することができる。フィルタ１０２は、再び急激に閉状態に遷移するまで予め設定した期間の間、開状態に保持される。このようにして、イメージセンサ１１４の画像検出素子は、比較的限られた期間の間露光することができる。グローバルシャッタ機能により、たとえば、ストロボ光による部分照明のようなローリングシャッタ歪みを無くすことができる。場合によっては、この種のグローバルシャッタ機能は、閉→開→閉への急激な遷移から、「ハード」または「スクエア」グローバルシャッタ実行と呼ばれる。逆に、前述の時間的フィルタリング機能は、同様に閉→開→閉への変化があるが段階的な遷移であるために、「ソフトグローバルシャッタ」または「ソフトシャッタ」と呼ばれることがある。
【００５７】
光学フィルタ１０２はまた、ＮＤフィルタリング機能を提供するよう制御することもできる。たとえば、光学フィルタ１０２が液晶である場合、レンズマウント制御部１１８は液晶にほぼ一定の振幅の信号を与えて、液晶をフレームの全期間またはほぼ全期間を通じて所望の一定の不透明度にすることができる。信号の振幅は（たとえばユーザが選択する絞り値に基づき）、所望の不透明度および対応するＮＤフィルタリング効果を得るように制御することができる。これは、光学フィルタ１０２の不透明度が、１または複数のフレーム期間中にフィルタリング関数にしたがって変化する時間的フィルタリングモードやグローバルシャッタ機能と対照的である。
【００５８】
所定の実施形態においては、光学フィルタ１０２は、たとえば時間的フィルタリングモード、グローバルシャッタモード、またはＮＤフィルタリングモードの少なくとも３つのモードで動作させることができる。実施形態によっては、光学フィルタ１０２は、この３つのモードのうち少なくとも１または２つのモードで動作させることができる。ユーザが光学フィルタ１０２の動作およびモードを構成できるよう（図示しない）ユーザインターフェースを設けることができる。たとえば、カメラシステム１００ａの（図示しない）ディスプレイ上に設けられるグラフィックユーザインターフェースがある。これに代え、１または複数のつまみ、ボタン、その他の操作部を設けてもよい。複数の動作モードを有すると、様々な撮影条件に適応したり、ユーザに創作的な柔軟性を与える上で特に有用である。多くのシーンで、通常のローリングシャッタによって記録した動画を「映画らしく」見せることができ、多くの状況で適している場合がある。このような場合、ユーザは光学フィルタ１０２をオフにして（またはＮＤモードで動作させて）、イメージセンサ１１４に元々備わったローリングシャッタを用いてデータを記録すればよい。
【００５９】
スクエアシャッタすなわちグローバルシャッタモード（急激な閉→開→閉）は、動画を比較的正確に表現するために、ローリングシャッタによる動画の歪みが特に問題となる場合に使用することができる。グローバルシャッタモードは、たとえば、高速で動く被写体が斜めになったり段状になったりしないように、制御されていないストロボやフラッシュからくる縞模様や階段状のアーチファクトを減らしたり、いわゆる「こんにゃく現象」を抑制し、カメラの高速の動きによるブラーやウォブルを抑制することができる。
【００６０】
他方、映画らしさを残しつつ時間的エイリアシングやその他アーチファクトの軽減が望まれる場合は、ユーザはフィルタ１０２をソフトシャッタすなわち時間的フィルタリングモードに設定することができる。時間的フィルタリングモードには概して、数ある中でも次のような利点があり得る。
・回転プロペラのような周期的動作の回転方向を適切に撮影することができる。
・鮮明さを残しつつブラーを軽減する。
・パン動作中の振動を低減する。
・人物の動きを比較的正確および自然に表示する。
・連続または同期照明を必要とすることなくちらつきを抑える。
・制御されていないストロボやフラッシュからくる縞模様や階段状のアーチファクトを低減する。
・「こんにゃく現象」を抑制する。
・カメラの動きによるブラーやウォブルを抑制する。
【００６１】
ユーザインターフェースにより、光学フィルタ１０２に多様なプログラム選択肢を与えることができる。たとえば、ＮＤフィルタリングモード、時間的フィルタリングモード、およびグローバルシャッタモードからモード選択するオプションを設けることができる。実施形態によっては、時間的フィルタリングモードとＮＤフィルタリングモードの組み合わせ、および、グローバルシャッタモードとＮＤフィルタリングモードの組み合わせが設けられる。モードごとに、ユーザが選択できる対応するオプションを設けることができる。たとえば、光学フィルタ１０２がイメージセンサ１１４への光透過率を低減するので有効ＩＳＯが下げられるＮＤフィルタリングモードにおいて、光学フィルタはカメラの有効感光度（「有効ＩＳＯ」）を変更することができる。この効果の程度を判断する材料をユーザに与えるため、ユーザインターフェースは随意で画像データに対する有効ＩＳＯを表示することができ、これによりユーザは、光学フィルタ１０２の不透明度の画像データに対する影響を、１または複数のその他のカメラ設定に鑑みてより良く理解することができる。このユーザインターフェースは有効ＩＳＯとイメージセンサ１１４のネイティブＩＳＯの両方を提供することができる。さらに、ユーザインターフェースは、グラフィカルなスライダまたはその他の種類の操作部を用いて、ユーザが特定の望ましいＩＳＯを選択できるようにしてもよい。実施形態によっては、有効ＩＳＯを調節する場合、実際は光学フィルタ１０２の不透明度ではなくカメラのネイティブＩＳＯを調節することになる。光学フィルタ１０２の不透明度はこれに代えてたとえばＮＤの絞り値を調節することにより制御することができる。ユーザインターフェースはこれに加えて、所望の有効ＩＳＯ選択により得られる間接的な調節に加え、ユーザがネイティブＩＳＯの値を直接選択できるようにすることもできる。
【００６２】
ＮＤフィルタリングモードでは、ユーザが有効絞り値を選択できるようにしてもよい。一実施形態においては、ユーザがユーザインターフェースを操作して光学フィルタ１０２がＮＤフィルタとして動作するようプログラムし、絞り値を１／１０の増分で１．５〜９．０までの中から選択することができる。実施形態によっては、ＮＤフィルタには絞り値が１／１００、１／１０、または１の増分で０．０１〜９．０まで（たとえば０．０１、１．０、１．４３、２．０、３．０、４．０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０）ある。特定の実施形態では、カメラシステム１００ａが、（１）ＮＤフィルタリングモード、（２）時間的フィルタリングおよびＮＤモードの組み合わせ、および（３）グローバルシャッタおよびＮＤモードの組み合わせ、の３つの選択モードのうちの１つで動作できるようにレンズマウント１０６がカメラハウジング１０４に接続されているときは、常にＮＤフィルタリングをオンにしておくことができる。
【００６３】
実施形態によっては、カメラシステム１００ａの絞り値の範囲は動作モードに左右され得る。たとえばＮＤモードであって時間的フィルタリングでもグローバルシャッタモードでもない場合、光学フィルタ１０２の絞り値許容範囲は１．６〜８．０とすることができる。他方、時間的フィルタリングまたはグローバルシャッタモードで動作する場合は、光学フィルタ１０２の絞り値許容範囲は１．６〜４．０とすることができる。
【００６４】
時間的フィルタリングおよびグローバルシャッタモードでは、インターフェースによりユーザが光学フィルタ１０２のシャッタ角度を選択可能にすることができる。時間的フィルタリングで動作するとき、光学フィルタ１０２はＮＤフィルタとしても機能することができる。実施形態によっては、ユーザが、それぞれが異なる結果（たとえば、異なるエイリアシング低減量または質）をもたらす複数の時間的フィルタリング関数から１つを選択可能とすることができる。
【００６５】
上述のように、時間的フィルタリングおよびＮＤモードの組み合わせ、およびグローバルシャッタおよびＮＤモードの組み合わせを提供することもできる。このような場合、ＮＤモード単独の場合と同様に、ＮＤ関数に対する絞り値もユーザが選択可能にすることができる。時間的フィルタリングおよびＮＤモードの組み合わせの一例では、光学フィルタ１０２に適用される関数の形状が概ね図２のグラフ２００に示す露光窓関数１と類似のものとすることができる。たとえば、露光の窓関数形状は、ガウス形状または、フレーム期間のほぼ真ん中（または時間的フィルタリング関数に対して選択されたシャッタ角度に対応するフレーム期間の一部分の真ん中）で達している頂点を中心にほぼ対称とすることができる。ただし、絞り値によっては、フレームの期間中で光学フィルタ１０２の平均透明度（または不透明度）が変化する場合がある。たとえば、図２のグラフ２００を参照すると、露光窓関数１またはその一部は、絞り値が上がるにしたが、概して平坦になったり下方に変位したり、またはその他、フレーム期間中に光学フィルタを透過する光量がさらに下がるよう調節され得る。たとえば露光窓関数１は、概して、グラフ２００の露光窓関数２となるまで低下し得る。逆に、たとえば露光窓関数２またはその一部は、絞り値が下がるにしたが、概して上方に変位したり、またはその他、フレーム期間中に光学フィルタを透過する平均光量が上がるよう調節され得る。たとえば露光窓関数２は、概して、グラフ２００の露光窓関数１となるまで上昇し得る。
【００６６】
場合によっては、光学フィルタ１０２は、イメージセンサ１１４に入射する赤外線またはその他の混入成分の量が増大する結果となるように光を透過させる場合がある。このようなケースには、光学フィルタ１０２をＮＤフィルタリングモードで操作しているとき、光学フィルタ１０２をＮＤフィルタリングモードではないが高い中性密度で操作しているとき、または、光学フィルタ１０２を時間的フィルタリングモードもしくはグローバルシャッタモードで操作しているときが含まれる。一例として、光学フィルタ１０２は動作中に、イメージセンサ１１４に到達する赤外線量を大幅に増加させる赤外線パスフィルタとして働く場合がある。このような効果を抑制するために、カメラシステム１００ａは光路中に配される１または複数のフィルタ（図示せず）を含んでいてもよい。１または複数のフィルタはたとえば光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ）、アンチエイリアシングフィルタ、ＩＲカットフィルタ、または熱吸収フィルタであってもよく、これらは、カメラハウジング１０４が、別のＯＬＰＦをさらに含む場合があるため、１または複数の追加的フィルタとして考えることができる。
光学フィルタ１０２の使用が原因である赤外線やその他の混入成分を遮断するために、さらなるフィルタが使用される。一実施形態では、この追加的なフィルタが、光学フィルタ１０２の１または複数の表面上に、光学コーティングまたは接着もしくはその他の方法で堆積されたフィルムを含んでいてもよい。たとえば、光学フィルタ１０２が液晶ディスプレイパネルの場合、可視光を透過させるが赤外線を遮断するよう構成された光学コーティングまたはフィルムが、液晶ディスプレイパネルのガラスカバーまたはその他表面に（またはその他、適切に液晶ディスプレイパネルに）付着されていてもよい。別のケースでは、反射防止またはその他種類のコーティングが、追加のフィルタに代えてまたはこれに加えて設けられていてもよい。また別のケースでは、追加のフィルタが、光学フィルタ１０２に接着されていたりこれの一部を形成したりするのではなく、物理的に別個のパネルまたはその他の光学部品を備えてもよい。このような場合、追加のフィルタは光路中のどこでも、適切な箇所に位置させることができる。
【００６７】
フィルタリングが望ましくない場合は、光学フィルタ１０２を選択的にオフにすることもできる。たとえば液晶を使用する場合、液晶は最大の透明度を示すよう制御することができる。ただし、液晶または光学フィルタ１０２は、場合によって、フィルタリングが不要の際に望ましくない場合がある最小不透明度またはその他の光学効果を有する。これの対策として、光学フィルタ１０２を場合によっては光路から取り除いてもよい。このようなケースを１つ、図５Ａ〜図５Ｆについてさらに説明する。
【００６８】
図１Ａに示すように、光学フィルタ１０２はレンズマウント１０６内に組み込むことができる。したがってユーザはレンズマウント１０６の標準装備を介して、光学フィルタ１０２の利点を享受することができ、別個の専用フィルタリング部品を装着するが必要ない。さらに、光学フィルタ１０２を制御する信号はカメラハウジング１０４からインターフェース１１２を介して直接、たとえば外部ケーブルやカメラ外部ポートなどを使用することなく、通信経路１１７に沿って配索することができる。この構成によりシームレスに光学フィルタ１０２をシステムに統合することができる。さらに、光学フィルタ１０２機能をカメラハウジング１０４から切り離すことでシステムにモジュール性が与えられる。たとえば既存の顧客は、光学フィルタ１０２を含む比較的安価なレンズマウント１０６を購入することで光学フィルタ１０２の使用による利点を得ることができ、これより大幅に高額となる、光学フィルタ１０２付きカメラハウジング１０４を購入する必要がない。同様に、光学フィルタ１０２のアップグレードも可能であるため、ユーザは新しいカメラハウジング１０４の代わりに新しいレンズマウント１０６を購入することでアップグレードの利点を得ることができる。その他の顧客は、光学フィルタ１０２を含まない標準的レンズマウントを購入することで、より安価なシステムを購入することを選ぶかもしれない。光学フィルタ１０２および／または本明細書に記載の光学フィルタ１０２のその他の実装態様を組み込んだレンズマウント１０６は、２０１３年９月３日出願の米国特許第８，５２５，９２４号「モジュール式動画カメラ」に記載されるようなモジュール式カメラに組み込むことができる。同文献は参照によりその全体が本明細書中に組み込まれる。
【００６９】
別のケースでは、光学フィルタ１０２はカメラハウジング１０４内に組み込まれる。たとえば図１Ｂは、光学フィルタ１０２がカメラハウジング１０４内部に設けられた、または別の方法で支持された、図１Ａのカメラシステム１００ａと同様のカメラシステム１００ｂを示している。この結果、レンズマウント１０６はレンズマウント制御部１１８を含まない場合もある。本実施態様には所定の利点がある。たとえば、光学フィルタ１０２をカメラハウジング１０４内の制御部１１６やその他の電子部品に緊密に結合することができるので、光学フィルタ１０２の同期のための通信やその他目的で行われる制御の信頼性が高まり、また、設計の複雑性が軽減される場合がある。
【００７０】
実施形態によっては、複数の光学フィルタ１０２を採用してもよい。たとえば一実施形態では、少なくとも第２の光学フィルタ１０２が光路内の第１光学フィルタ１０２の後方に位置する。複数の光学フィルタ１０２はそれぞれ同種（たとえば液晶パネル）でも、または異なる種類を用いてもよい。さらに、複数の光学フィルタ１０２は異なる機能を提供することができる。たとえば一実施形態では、ＮＤフィルタリングを行うために複数の光学フィルタ１０２の一方を用い、時間的フィルタリングを行うために複数の光学フィルタ１０２の他方を用いることができる。
【００７１】
図９は、複数の光学フィルタ１０２を組み込んだ、図１のカメラシステム１００ａと同様のカメラシステム９００を示す。カメラシステム９００は複数のイメージセンサ１１４および対応するレンズ１０８を含む。複数の光学フィルタ１０２のうち１または複数は、対応するレンズ１０８とイメージセンサ１１４との間の光路内に含めることができる。これに代え、１または複数の光学フィルタ１０２を、対応するレンズ１０８の前の、光路内に位置させてもよい場合もある。イメージセンサ１１４および対応するレンズ１０８の組み合わせは、撮像素子と呼ぶことができる。
光学フィルタを用いた露光制御
【００７２】
従来のカメラでは、場面の照明変化は、所望の露光を維持するために、開口部、シャッタ速度、またはその両方を手動または自動で調節することでもたらされる。しかしこのような変化によって、被写界深度、所望のモーション効果その他が変わってしまい、撮影ショットの品質や性格が変わってしまう可能性がある。したがって、露光を所望のレベルまたは所望の範囲内に保ちつつ、開口部、シャッタ速度、被写界深度、（ＩＳＯ）感度、色温度その他などの所定のカメラ設定を一定に、またはほぼ一定に維持することが望ましい場合がある。これは、雲が太陽にかかる場合がある屋外露光など、照明条件が劇的に変わることが多い撮影環境で特に当てはまる。
【００７３】
実施形態によっては、イメージセンサ１１４が記録するデジタル画像データに関連の露光量など、露光を制御するよう光学フィルタ１０２を制御することができる。たとえば、光学フィルタ１０２の不透明度を制御してイメージセンサ１１４に入射する光量を調節することにより一定またはほぼ一定の露光量を維持（または露光量を所望範囲内に維持）することができる。図示するように、光学フィルタ１０２またはその他の光学素子は、カメラ本体外部の一点とイメージセンサ１１４との間で光路に沿って位置させることができる。
【００７４】
いくつかの態様によれば、ユーザはある露光量の値（または露光範囲）を選択することができ、制御部１１６は、選択された露光量の値（または露光範囲）を維持またはほぼ維持するよう光学フィルタ１０２を制御することができる。たとえば、場合によっては、レンズ１０８の開口部、シャッタ速度（たとえばイメージセンサ１１４のデジタルシャッタ速度および／またはレンズ１０８の機械的シャッタ速度）、およびイメージセンサ１１４の感光度（たとえばＩＳＯ感度）のうちの１または複数を調節する代わりに、イメージセンサ１１４に入射する光量を制御するために光学フィルタ１０２の不透明度を調節する。したがって、露光を維持するために光学フィルタ１０２を用いることで、変わりやすい照明条件下で所望の露光を行うという利点を得つつ、所定のカメラ設定を所望値（たとえば所望の開口、シャッタ速度、感光度、または色温度）に維持することもできる。
【００７５】
場合によっては、イメージセンサ１１４が、たとえばセンサ画素のオンオフ制御を介して、電子シャッタを実装する。さらに、カメラシステム１００ａ、１００ｂ、または９００は、電子シャッタに代えて、またはこれに加えて、カメラシステム１００ａ、１００ｂ、または９００外部の一点とイメージセンサ１１４との間の光路内に配置される機械的シャッタを含むことができる。
【００７６】
カメラシステム１００ａ、１００ｂ、または９００は、光学フィルタ１０２の少なくとも１つの光学特性（たとえば不透明度）を少なくとも部分的に変更することにより露光量を調節するよう構成された露光制御部を含むことができる。たとえば、図１Ａを参照すると、露光制御部は、カメラハウジング１０４内の制御部１１６およびレンズマウント１０６内のレンズマウント制御部１１８のうちの１または複数により実装することができる。
【００７７】
露光制御部は、カメラシステム１００ａ、１００ｂ、または９００外部の照明条件変化に応じて少なくとも１つの光学特性を調節するよう構成することができる。たとえば、露光制御部は、カメラシステム１００ａ、１００ｂ、または９００の現在の視野内の照明条件変化に応じて光学特性を調節することができる。調節は、たとえばイメージセンサ１１４が記録する画像データの処理に応じて行うことができる。このような場合、場面の照明変化は画像データ分析に基づいて判定することができ、露光制御部はこれに応じて光学特性を調節する。
【００７８】
場合によっては、露光制御部は、イメージセンサ１１４が検出する光量に基づき、たとえば平均光量値またはその他の適切なアルゴリズムに基づいて光学フィルタ１０２を制御する。様々な露光用測光技術を用いることができるが、いくつか挙げるとすれば、中央重点平均測光、スポット測光（たとえば画像のうち約１〜５％または約１〜１０％の領域に対応する画像データの分析に基づき露光制御を行うもの）、部分領域測光（たとえば画像のうち約１０〜１５％の部分的な画像領域に対応する画像データの分析に基づき露光制御を行うもの）、マルチゾーン測光、およびマトリクス測光などがある。
【００７９】
一実施態様においては、露光制御部が、画素輝度値ヒストグラムまたは露光ヒストグラム分析に基づいて光学フィルタ１０２を制御する。一例として、露光制御部はヒストグラムにおける１または複数のピーク値（そのような露光値を有するイメージセンサ画素数が比較的多い露光量の値）の位置を追跡することができる。一実施形態では、ピーク値がヒストグラムの、暗い露光量の値に対応する端に移動する場合、画像場面における被写体の露光が足りていないことを意味することから、露光制御部は、光学フィルタ１０２を調節（たとえば不透明度を低減）して露光量を上げる。一方、ピーク値がヒストグラムの、明るい露光量の値に対応する端に移動する場合、画像場面における被写体の露光が多すぎる可能性を指すため、露光制御部は、光学素子を調節（たとえば不透明度を増大）して露光量を下げる。
【００８０】
実施態様によっては、露光制御部は、イメージセンサ１１４とは別個の第２センサが検出する照明条件変化に応じて少なくとも１つの光学特性を調節するよう構成される。たとえば、場合によっては照明条件の検出専用に用いることができる第２イメージセンサまたはその他種類のセンサを用いてもよい。
【００８１】
上述のように、露光調節しつつ１または複数の設定を一定もしくはほぼ一定に、または特定の範囲の値に保ちながら、光学フィルタ１０２を用いて露光を制御すると有用である場合がある。たとえば、露光プロセッサは、カメラシステム１００ａ、１００ｂ、または９００が１または複数の設定を一定もしくはほぼ一定に、または、特定の範囲に保ちながら、光学フィルタ１０２を調節して露光を制御することができる。これらその他の設定には、レンズ開口径またはその他の開口絞り、カメラの調節可能なシャッタ速度、調節可能な感度（たとえばＩＳＯ感度値）、ホワイトバランス設定、および、被写界深度が含まれるがこれらに限られない。たとえば、実施形態によっては、光学素子を用いて露光を制御しつつ、これら設定のすべて、またはこれらのサブセットを一定、ほぼ一定、または特定の範囲内に保つことができる。設定次第で、露光制御部は、上記設定のいくつかまたはすべてを、たとえば初期値または基準値の、プラスマイナス約０．５％、１％、１．５％、２％、３％、４％、５％、１０％、２０％またはそれ以上の値以内の所望の範囲内に維持しながら、露光量を所望のレベルまたは所望の範囲内に維持するために、少なくとも１つの光学特性を調節することができる。
【００８２】
さらに、１または複数の上記設定をこのように所望レベルに維持しながら、露光制御部は、これに加えて、全体の露光量を一定、ほぼ一定、または特定範囲内に維持するために、上記少なくとも１つの光学特性（たとえば光学フィルタ１０２の不透明度）を調節することができる。たとえば、露光制御部は、たとえば露光量の初期値または（たとえばユーザが選択した）基準値の、プラスマイナス約０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％またはそれ以上の値以内の範囲内に露光量を維持するために、上記少なくとも１つの光学特性を調節することができる。場合によっては、露光制御部は、絞り値の初期値または（たとえばユーザが選択した）基準値より、特定の（たとえばユーザが選択した）絞り値（たとえば１、２、３、４またはそれ以上）分プラスマイナスの範囲内に、露光量を維持する。
【００８３】
図６はカメラシステム１００ａまたは１００ｂなどのカメラシステムにより実行可能な露光制御プロセス６００を示す。便宜上、プロセス６００はカメラシステム１００ａとの関連で説明するが、本明細書に記載のその他のシステムまたは図示しないその他カメラシステムで実行することもできる。本プロセス６００は、カメラシステム１００ａにより、１または複数の他の設定を一定、ほぼ一定、または特定の範囲の値に保ちつつ光学素子フィルタ１０２を用いて露光を制御することができる手法の一例である。
【００８４】
ブロック６０２において、制御部１１６は、カメラシステム１００ａの露光設定を示すユーザからの入力を受信することができる。ユーザ入力はたとえば、所望の露光量、レンズ開口径、調節可能なシャッタ速度、調節可能な感度（たとえばＩＳＯ感度値）、ホワイトバランス設定、および被写界深度のうち１または複数を示すものとすることができる。制御部１１６はカメラハウジング１０４内に組み込まれた（図示しない）ユーザインターフェースからユーザ入力を受信することができる。
【００８５】
ブロック６０４において、制御部１１６は、少なくとも上記ユーザ入力に基づき、カメラシステム１００ａの変更または一定にすべき露光設定を識別することができる。たとえば、制御部１１６は、所望のレンズ開口径およびシャッタ速度をユーザ入力が示す値または範囲内に維持するよう決定することができ、また、調節可能な感度、ホワイトバランス設定、および被写界深度を変更してもよいと決定することができる。
【００８６】
ブロック６０６において、制御部１１６は、カメラハウジング１０４に入射する光による現在の露光量を判定することができる。たとえば、制御部１１６は、イメージセンサ１１４または別のイメージセンサ（たとえば露光量専用センサ）により検出される光の強度を用いて現在の露光量を判定することができる。
【００８７】
ブロック６０８において、露光量制御のために、少なくとも光学フィルタ１０２の不透明度を制御部１１６により調節することができる。たとえば、現在の露光量を、ユーザ入力が示す所望の露光量に近づけるために、光学フィルタ１０２の不透明度を調節することができる。制御部１１６はまた、露光量制御のために、少なくとも上記ユーザ入力に基づき可変にすべきと示されている露光設定のうちの１または複数を調節することができる。また同時に、制御部１１６は、少なくとも上記ユーザ入力に基づき一定に維持すべきと示されている露光設定のうちの１または複数のレベルを維持することができる。
【００８８】
ブロック６１０において、イメージセンサ１１４は、調節された現在の露光量にて画像データを記録することができる。ブロック６１２において、制御部１１６は、イメージセンサ１１４を用いて画像データ記録を続けるかどうかを判断することができる。制御部１１６が画像データ記録継続を決定する場合、プロセス６００はブロック６０６に進み、制御部１１６は、カメラハウジング１０４に入射する光による現在の露光量を判定することができる。他方、制御部１１６が画像データ記録を継続しないと決定する場合は、プロセス６００は終了する。
画像データ処理手法
【００８９】
光学フィルタ１０２を使用する場合、イメージプロセッサ１１９は、イメージセンサ１１４が生成する画像データを処理して、光学フィルタ１０２による所定の光学的効果をもたらす。たとえば、場合によっては、光学フィルタ１０２を透過する光がカラーシフトする。光学フィルタ１０２は、光学フィルタ１０２の不透明度が増すにつれて他の光の色より多くの青色光を透過可能な液晶パネルを含むことができる。光学フィルタ１０２がたとえばＮＤモードで動作中にこの効果を出すことができ、一般に、ＮＤフィルタリング絞り値の増大とともに青色への相対シフト量も上がる。したがって、センサは記録中に、画像データの青色値が、画像データのその他の色の値より比較的高くなるように青色に偏移した画像データを生成することができる。使用する光学フィルタ１０２の種類によっては、その他の色にカラーシフトすることもできる（たとえば赤や緑にシフト、２色にシフトなど）。別の例として、光学フィルタ１０２がたとえば時間的フィルタリングモードで動作しているとき、光学フィルタ１０２を透過する光の白色点がシフトする場合がある。
【００９０】
イメージプロセッサ１１９は、光学フィルタ１０２によるこのような光学的効果を抑制する、またはその影響を和らげるため、イメージセンサ１１４からの画像データを修正することができる。修正度合いおよび種類は、光学フィルタ１０２の構成（たとえば１または複数の設定など）次第とすればよい。たとえば、カラーシフト効果に対処するためには、イメージプロセッサ１１９は、予め設定される関数に従って適切な色の画像データ（たとえば青の画像データの）値を低減してもよい。この関数は、選択されたＮＤ絞り値に基づいて選ぶことができる。たとえば、絞り値が高いとカラーシフトが大きくなるため、一実装様においては、絞り値を高めるために（たとえば青色データに）大きな低減量を適用することができる。
【００９１】
場合によっては、イメージプロセッサ１１９は、ＮＤフィルタリングモードにおける光学フィルタ１０２の使用からくる青色へのシフトなど、光学フィルタ１０２の使用を起因とするカラーシフトまたはその他の効果を、イメージセンサ１１４からの画像データに適切な行列演算を適用することで調節することができる。たとえば、画像データに、行列の適用を含む測色キャリブレーションを適用することができる。測色キャリブレーションでは、ＲＧＢまたはその他種類のゲインに従って画像データにホワイトバランス演算を適用することができる。所定の態様によれば、測色キャリブレーションにて画像データのネイティブ値をＸＹＺにし、ホワイトバランスの相関色温度（Ｋ）および色合い（黒体軌跡の上下の色）が正確となるようにキャリブレーションを行うことができる。さらに、整数の絞り値ごとなど、異なるＮＤ絞り値ごとに測色キャリブレーションが異なっていてもよい。キャリブレーションプロセスでは、光学的フィルタリング効果をもたらすよう設計された行列をカメラシステム１００ａの標準的キャリブレーションに連結したり、またはその他カメラの標準的キャリブレーションとともにこのような行列を適用することができる。このようにして、光学的フィルタリング（たとえばＮＤフィルタリング）を補正する測色キャリブレーションと、カメラの標準的なカラーキャリブレーションとをシステムとして共に適用することができる。これは、適用中のカメラの標準的測色キャリブレーションとは別個にＮＤまたはその他の光学的フィルタリング用に行列を適用することと対照的である。また別のケースでは、ＮＤまたはその他の光学的フィルタリング用に設計された行列を、カメラの標準的測色キャリブレーションとは別個に適用する。
【００９２】
所定の実施態様においては、測色キャリブレーションを行うために用いるデータ量を減らす方が有利な場合がある。一例では、中間値を補間することができる。これに代えて、またはこれに加えて、別の例では、測色キャリブレーションに、キャリブレーションのＮＤ表への補正値を用いて、時間的フィルタリングおよびグローバルシャッタモードを含む個々のシャッタモードの影響を与えることもできる。時間的フィルタリングモードには、時間的フィルタリングモードに関連するＮＤに対して絞り値を０．６７増大させる補正値を測色キャリブレーションに用いることができ、一方、グローバルシャッタモードでは、グローバルシャッタモードに関連するＮＤに対して絞り値を０．００増大させる補正値を測色キャリブレーションに用いることができる。別の例では、異なる補正値で増大させることができる。
【００９３】
たとえば、ＮＤフィルタリングによるカラーシフトやその他の効果を与えるための行列の適用を伴う上述の手法は、有用な結果をもたらす場合がある。たとえば、このような技術によって、ＮＤ絞り値の範囲に渡って色がより正確な画像を得ることができる。別の実施形態では、行列に代えて、またはこれに加えて、画像データにゲインを適用してもよい。たとえば、光学フィルタ１０２を使用中に、ＲＧＢゲインまたはバランスをイメージプロセッサ１１９により画像データに適用してもよい。
【００９４】
上述の白色点シフトに対処するため、イメージプロセッサ１１９は、時間的フィルタ関数に関連のシャッタ角度、またはイメージセンサ１１４に関連のシャッタ角度（または有効シャッタ角度）に従って、画像データに適用する修正関数を変更することができる。修正関数は概して、１または複数の色の画像データ（たとえば赤、緑、青の画像データ）を所望の白色点に戻す機能を有することができる。
【００９５】
場合によっては、イメージプロセッサ１１９を、光学フィルタ１０２による多数の異なる種類の光学的効果を抑制するよう構成することもできる。たとえば、光学フィルタ１０２は、場合によっては有効ＮＤ関数および時間的フィルタリング関数の両方を与える場合など、カラーシフト（たとえば青シフト）と白色点シフトの両方をもたらす場合がある。このような場合、イメージプロセッサ１１９は、カラーシフトと白色点シフトの両方を抑制するように画像データ値を修正するよう構成することができる。実施形態によっては、イメージプロセッサ１１９が、カラーシフトを抑制する関数を適用する前に、白色点シフトを抑制する関数を適用すると有利である場合がある。
【００９６】
イメージプロセッサ１１９は概して、画像データをファイルに書き出す前、たとえば、カメラハウジング１０４内のメモリ１１３またはその他の記憶装置に書き出す前に、画像処理パイプラインの一部として画像データ値を修正することができる。別の代替的実施形態では、この処理は追加的または代替的に後処理にて行われる。所定の実施形態では、カメラシステム１００ａに、２０１２年８月７日発行の「ビデオカメラ」と題する米国特許第８，２３７，８３０号明細書に開示の圧縮ＲＡＷ画像データの車載処理のような画像処理機能が組み込まれていてもよい。この特許はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００９７】
図７は、カメラシステム１００ａまたは１００ｂなどのカメラシステムにより実行可能な画像データ修正プロセス７００を示す。便宜上、プロセス７００はカメラシステム１００ａとの関連で説明するが、本明細書に記載のその他のシステムまたは図示しないその他カメラシステムで実行することもできる。本プロセス７００は、カメラシステム１００ａにより、イメージセンサ１１４が記録する画像データに対する光学フィルタ１０２による１または複数の異なる種類の光学的効果を抑制することができる手法の一例である。
【００９８】
ブロック７０２にて、制御部１１６は光学フィルタ１０２の動作設定を識別することができる。制御部１１６はたとえば、光学フィルタ１０２のＮＤ設定（たとえばＮＤ絞り値）または動作モード（たとえば時間的フィルタリングモードまたはグローバルシャッタモード）を識別することができる。動作設定は、ユーザインターフェース（図示せず）から制御部１１６が受信したユーザ入力に少なくとも基づいて設定されたものとすることができる。
【００９９】
ブロック７０４において、制御部１１６は光学フィルタ１０２の動作設定に従って光学フィルタ１０２の不透明度を調節することができる。たとえば、光学フィルタ１０２のＮＤ絞り値を２．５とすべきであると動作設定が示している場合、制御部１１６は光学フィルタ１０２に信号を送り、光学フィルタ１０２のＮＤ絞り値が２．５となるようにすることができる。別の例では、光学フィルタ１０２が時間的フィルタリングモードで動作すべきであると動作設定が示している場合、制御部１１６は光学フィルタ１０２に信号を送り、光学フィルタ１０２が露光の窓関数を生成して時間的フィルタリング機能が得られるようにすることができる。
【０１００】
ブロック７０６において、イメージセンサ１１４は画像データを記録することができる。ブロック７０８において、イメージプロセッサ１１９は、少なくとも光学フィルタ１０２の動作設定に基づいて画像データ値を修正することができる。たとえば、イメージプロセッサ１１９は、光学フィルタ１０２の少なくともＮＤ設定または動作モードに基づき値を修正することができる。この結果、イメージプロセッサ１１９は光学フィルタ１０２の特定の動作設定に関連する画像データへの１または複数の光学的効果を抑制することができる。
カメラシステム概略図
【０１０１】
図３は、光学フィルタ１０２が組み込まれたレンズマウント１０６、レンズ１０８、およびカメラハウジング１０４を含むカメラシステム３００を示す。カメラシステム３００は図１Ａのカメラシステム１００ａの実装態様例とすることができる。カメラハウジング１０４はハウジング開口部を有する。光学フィルタ１０２は液晶パネルなどの電子制御されるパネルを含むことができる。図４Ａ〜図４Ｂはそれぞれ図３のレンズマウント１０６の分解斜視図を前方および後方から示す。図４Ａを参照すると、レンズマウント１０６は光学フィルタ１０２、電子基板１３０、レンズ装着部品１３２、電気コネクタ１３４、およびカメラ装着部品１３６を含む。
【０１０２】
レンズ装着部品１３２は概して、協働してレンズ１０８をレンズマウント１０６に固定する機構を提供し、カメラ装着部品１３２は、レンズマウント１０６をカメラハウジング１０４に装着する機構を提供する。
【０１０３】
電子基板１３０は、レンズマウント１０６、レンズ１０８、および光学フィルタ１０２の動作制御用電子部品を含む。たとえば、電子基板１３０は、１または複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡｓ）、マイクロプロセッサ、アナログ回路、および／またはその他のカスタム回路などを含むことができる。電子基板１３０はたとえばプリント回路基板を備えることができる。
【０１０４】
電気コネクタ１３４は、所定の実施形態においては、カメラハウジング１０４をレンズマウント１０６（たとえばレンズマウント１０６の電子基板１３０）およびレンズ１０８のうちの１または複数に電子的に結合する。図３では電気コネクタ１３４が、組み立てたレンズマウント１０６内に設置されている。
【０１０５】
図示する実施形態における光学フィルタ１０２は、長方形の、電子制御可能な、不透明度可変の液晶パネルを含む。長方形のフレーム１４２がパネルを保持し、光を通過させる窓（たとえば中空）を画定する。第１接点片１３８が光学フィルタ１０２をレンズ装着部品１３２のうちの１つの後方に接続し、第２接点片１４０がフレーム１４０を電子基板１３０に接続する。第１接点片１３８、第２接点片１４０、フレーム１４２は一実施形態では導電性である。したがって、電子基板１３０からの駆動信号は、電子基板１３０から第２接点片１４０、フレーム１４２、第１接点片１３８、そして最終的に液晶パネル１０２周縁の電極へと確立される信号経路を介し、液晶パネルへと送信することができる。
【０１０６】
図４Ａを再び参照すると、レンズマウント１０６の１または複数の部品は概して、イメージセンサへと光が通過する光路を画定することができる。たとえば図示する実施形態では、レンズ装着部品１３２の後方部品、光学フィルタ１０２、フレーム１４２、電子基板１３０、およびカメラ装着部品１３６のそれぞれが、イメージセンサへと光が進行するほぼ長方形の窓を画定する。
【０１０７】
光学フィルタ１０２は所定の屈折率を有することができ、したがって、光学フィルタ１０２を挿入すると、カメラシステムの全体の焦点距離が変化する。特に、イメージセンサ面からレンズ１０８後部までの光学距離が変化し得る。この効果を補正するために、光学フィルタ１０２を有さないレンズマウント１０６と比べてレンズマウント１０６の全体長さを大きくすることができる。たとえば一実施形態では、光学フィルタ１０２は液晶を含み、レンズマウント１０６の長さは、光学フィルタ１０２による焦点距離変化を補正するために、光学フィルタ１０２を有さないレンズマウント１０６と比べて０．８９８ミリメートル長くすることができる。
光学フィルタの位置制御
【０１０８】
上述したように、光学フィルタ１０２を使用しないときは光路から移動させると有利な場合がある。図５Ａ〜図５Ｆはこれを行う機構の一実施形態を示す。本機構は光学フィルタ１０２、代替光学素子１５２、および旋回点１５４を含む。図５Ａ〜図５Ｆは、機構の裏にイメージセンサが位置する場合があるカメラの前側から機構を見たときの全面簡略図を示す。
【０１０９】
代替光学素子１５４は光透過材料（たとえばガラスパネル）製とすることができ、概して光学フィルタ１０２と同一形状および形状因子を有する。上述したように、光学フィルタ１０２は特定の屈折率を有し、これがカメラシステム全体の焦点距離に影響する。したがって光学フィルタ１０２を光路から取り除くとカメラシステム全体の焦点距離は変化する。これに対処するため、代替光学素子１５４は光学フィルタ１０２と同一またはほぼ同様の屈折率を有することができる。このようにすることで、光学フィルタ１０２が光路中にあってもなくても、カメラシステム全体の焦点距離を一定またはほぼ一定のままとすることができる。別の実施形態では、代替光学素子１５４は使用しない。
【０１１０】
この機構はたとえばレンズマウントに含めることができ、斜線１５０部分がレンズマウント周縁を表すことができる。たとえば、本機構は、図１Ａ、図３、および図４Ａ〜図４Ｂのレンズマウント１０６のようなレンズマウントに含めることができる。別の実施形態では、本機構はカメラハウジング内など、別の場所に設けることができる。
【０１１１】
図５Ａ〜図５Ｆは、代替光学素子１５２が光路内に入り光学フィルタ１０２が光路外に出る動きを順に示している。たとえば図５Ａ〜図５Ｃは代替光学素子１５２が旋回点１５４周りに回転し光路内に入る様子、図５Ｄ〜図５Ｆは光学フィルタ１０２が回転して光路外に出る様子を示す。図示するように、代替光学素子１５２および光学フィルタ１０２は概して図示する実施形態では互いの位置を入れ替わることができ、これにより、本機構の収容に必要な設置面積を最小とすることができる。
【０１１２】
図示する目的のため代替光学素子１５２および光学フィルタ１０２の動きを２つの別個の工程として示しているが、代替光学素子１５２および光学フィルタ１０２の移動は同時、または少なくとも部分的に同時に行うことができる。さらに、図示しないが、光学フィルタ１０２の使用が望まれるときは、同様のプロセスを使用して代替光学素子１５２を再び光路外へ移動させ、光学フィルタ１０２を再び光路内に移動させることができる。または、たとえば図５Ａ〜図５Ｆに示すプロセスを逆向きに行ってこの結果を得ることもできる。
【０１１３】
所定の実施形態では、機械的制御を介して本機構を作動させる。たとえば機構に機械的に接続されたレバーまたはつまみをレンズマウント、カメラ本体、または機構を収容する部品の外側に設けることができる。レバーまたはつまみを作動させることで光学フィルタ１０２を光路内外に所望通りに移動させることができる。別の実施形態では、機構の作動は少なくとも部分的に電子的または磁性的に制御され、ＧＵＩ、ボタン、またはその他のカメラ制御部にユーザが関ることにより始動させることができる。
【０１１４】
図示するように、光学フィルタ１０２は制御部に接続することができ、この制御部は、たとえば図１Ａに関して上で説明したレンズマウント制御部１１８であってもよく、光学フィルタ１０２駆動用の駆動電子部品を含むことができる。電子コネクタがレンズマウント制御部１１８を光学フィルタ１０２に接続している。電子コネクタは少なくとも１つの可撓部を有する。電子コネクタは実施形態によっては少なくとも２つの導電体を含み、そのどちらもが、一端でレンズマウント制御部１１８に、他端で不透明度可変型光学フィルタ１０２に接続される。
【０１１５】
図５Ｃ〜図５Ｆに示すように、コネクタは可撓性であるので、曲げたり、その他の光路内外間の光学フィルタ１０２の動きに追随することができる。場合によっては、たとえばイメージセンサ汚染を避けたり、または画像記録中の破損を最小限とするために、システムの光路内で部品が移動するのは望ましくない場合がある。このような場合、コネクタを、不透明度可変型光学フィルタ１０２が光路内外間を移動する際にコネクタ部分が一切光路を通らないように配することができる。これを図５Ｃ〜図５Ｆに示している。光学フィルタ１０２を光路内に戻す際にコネクタを光路外に維持するため、本機構は、図５Ｃ〜図５Ｆに示す動きをほぼ逆向きにすることで、光学フィルタ１０２を光路外に移動させることができる。
【０１１６】
光学フィルタ１０２を光路内外間で移動させる際に、電気接続性管理のための別の機構を用いることも可能である。たとえば、可撓性コネクタを用いる代わりに、光学フィルタ１０２は、光路外に移動されるとき、制御電子部品から電気的および／または物理的に離れるようにすることができる。一例として、図４Ａ〜図４Ｂを参照すると、光学フィルタ１０２は液晶パネルを含み、接点１４０、１３８および導電性フレーム１４２により形成される信号経路を介して電子基板１３０と通信することができる。液晶パネル１０２は第１のセットの接点１３８、導電性フレーム１４２、および第２のセットの接点１４０のうちの１または複数とほぼ脱着不可能に結合され得る。光学フィルタ１０２が光路外に移動されるとき、光学フィルタ１０２に脱着不可能に結合されている部品は光学フィルタ１０２と共に光路外に移動する。このような場合、光学フィルタ１０２および脱着不可能に結合された部品は、光路外に出たとき、電子基板１３０から電気的および物理的に分断される。逆に、光学フィルタ１０２および脱着不可能に結合されている部品を光路内に再び移動させると、たとえば摩擦嵌合によって、接続性が再び確立される。
【０１１７】
別の実施形態では、２、３、４、またはそれ以上の光学フィルタ１０２（たとえば２つ以上の液晶ディスプレイパネル）を用いることができる。このようなケースでは、光学フィルタ１０２のうち少なくとも１つがＮＤモードまたはグローバルシャッタモードで動作すると同時に少なくとも１つの光学フィルタ１０２が時間的フィルタリングモードで動作することができる。
【０１１８】
図８は、カメラシステム１００ａまたは１００ｂなどのカメラシステムにより実行可能な光学フィルタ位置決めプロセス８００を示す。便宜上、プロセス８００はカメラシステム１００ａおよび図５Ａ〜図５Ｆの機構との関連で説明するが、本明細書に記載のその他のシステムまたは図示しないその他カメラシステムで実行することもできる。本プロセス８００は、カメラシステム１００ａが、代替光学素子の光路内外間の移動に関連してイメージセンサ１１４の光路内外間で光学フィルタ１０２を移動させることができる手法の一例である。
【０１１９】
ブロック８０２において、制御部１１６は光学フィルタ１０２の位置変更指示を受信することができる。指示は、ユーザインターフェース（図示せず）から制御部１１６が受信し、光学フィルタ１０２を、イメージセンサに入る光の光路内に移動させる、または、光学フィルタ１０２を光路から取り除くよう指示するものであることができる。
【０１２０】
ブロック８０４において、制御部１１６は、代替素子の位置を調節することができる。たとえば制御部１１６は、レンズマウント制御部１１８に信号を送り、指示に従って、代替素子を移動させたり光路から取り除いたりすることができる。一実施態様においては、カメラシステム１００ａの正常動作中は、代替素子および光学フィルタ１０２が、図５Ａおよび図５Ｆに示すように互いに対向して位置していてもよい。ただし、ブロック８０４の動作の後、代替素子および光学フィルタ１０２は、一時的に、光路内または外で、互いに並ぶ場合がある。
【０１２１】
ブロック８０６において、制御部１１６は光学フィルタ１０２の位置を調節することができる。制御部１１６はたとえばレンズマウント制御部１１８に信号を送り、指示に従って、光学フィルタ１０２を移動させたり光路から取り除いたりすることができる。ブロック８０６の動作の後、代替素子および光学フィルタ１０２は、再び、光路内または外で、互いに並ばなくなる場合がある。
【０１２２】
ブロック８０８において、制御部１１６は、カメラシステム１００ａのユーザに表示するため光学フィルタ１０２の位置を示す標示を出力することができる。たとえば、光学フィルタ１０２および代替素子の動きや位置はユーザには簡単には見えないことから、制御部１１６は、上述の指示を受信するのに用いたユーザインターフェース上に、光学フィルタ１０２の位置を示す標示を出力することができる。
用語およびその他の変形例
【０１２３】
先に挙げた例は、本開示で包括的または特定的に説明した動作条件を、先に挙げた例の中で用いられているものの代わりに用いることによっても、同様に良好に再現することができる。
【０１２４】
これら好ましい実施形態を特に参照して本開示を説明したが、別の実施形態でも同様の結果を得ることができる。本開示の変形や改変はすべて当業者にとっては明らかであり、このような改変や均等物もすべて本開示に含まれるものとする。
【０１２５】
実施形態は、添付の図面に関連して説明した。ただし、これらの図は原寸に比例していないと理解すべきである。距離や角度などは単に解説のためであって、図示する装置の実際の寸法やレイアウトに必ずしも厳密に関係しているわけではない。さらに、上述の実施形態は、当業者が本明細書で説明する装置やシステムなどを製造し使用することができる程度に詳細に説明した。様々な変形が可能である。部品、素子、および／または工程を変更、追加、削除、再配置することができる。所定の実施形態を明示的に説明したが、当業者にとっては、本開示に基づくその他の実施形態も明白であろう。
【０１２６】
本明細書中で使われる条件法の言葉づかい、とりわけ「〜であることができる（ｃａｎ）」「〜の可能性がある（ｃｏｕｌｄ）」「〜の場合がある（ｍｉｇｈｔ）」「〜してもよい（ｍａｙ）」「たとえば（ｅ．ｇ．）」などは、特段記載のない限り、または使われている文脈内で別段理解されない限り、所定の実施形態は所定の特徴、要素、および／または状態を含み、その他の実施形態は含まない、ということを伝えることを主に意図している。したがって、このような条件法の言葉は概して、１または複数の実施形態で、特徴や要素および／または状態が必要であることを示唆するものではなく、また、これらの特徴や要素および／または状態が特定の実施形態に含まれるまたは実施されるかどうかを、執筆者の提案または誘導のあるなしにかかわらず、決定するための論理を、１また複数の実施形態が含むことを示唆するものではない。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」「有する（ｈａｖｅ）」などといった用語は同意義であって、包括的に、制約性なく用いられ、追加の要素や特徴、機能、動作などを除外するものではない。また、「または（ｏｒ）」という用語は包括的意味合いで用いられ（排他的意味合いでは用いておらず）、たとえば要素を羅列するために用いる場合、「または」という用語は、羅列される要素のうちの１つ、いくつか、またはすべてを意味する。「Ｘ、Ｙ、Ｚのうち少なくとも１つ」という語句のような接続法の言葉は、特段記載のない限り、または使われている文脈内で別段理解されない限り、ある事項、用語その他がＸ、Ｙ、またはＺのうちいずれかであることを伝えるために用いている。したがって、このような接続法の言葉は概して、所定の実施形態が少なくともＸのうちの１つ、少なくともＹのうちの１つ、および少なくともＺのうちの１つをそれぞれ必要としていることを示唆するものではない。
【０１２７】
実施形態によっては、本明細書に記載のいずれかの方法のうちの所定の動作、事象、または機能が、異なる順序で実施されてもよく、追加、合体、または省略してもよい（たとえば方法を実施するのに、説明した動作や事象のすべてが必要なわけではない）。さらに、所定の実施形態では、たとえばマルチスレッド処理、割り込み処理、または多数のプロセッサもしくはプロセッサコアにより、動作または事象が順番にではなく同時に起こってもよい。実施形態によっては、本明細書に開示のアルゴリズムを、メモリ装置内に記憶させたルーチンとして実施することができる。加えて、このルーチンを実行するようプロセッサを構成してもよい。実施形態によっては、カスタム回路を用いてもよい。
【０１２８】
本明細書に開示の実施形態に関して説明した様々な例示の論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムの手順は、電子的ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはこれらの組み  合わせにより実施することができる。このハードウェアおよびソフトウェアの互換性を明確に示すため、様々な例示の部品、ブロック、モジュール、回路および手順は、概して、その機能に関して説明した。このような機能をハードウェアまたはソフトウェアのいずれで実施するかは、特定の用途や、全体のシステムに課せられる設計上の制限に左右される。説明した機能は特定の用途それぞれに異なる方法で実施することができるが、このような実施上の決定は、本開示の範囲からの逸脱であると解釈すべきではない。
【０１２９】
本明細書に開示の実施形態に関して説明した様々な例示の論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくはその他のプログラマブルロジックデバイス、個別ゲートもしくはトランジスタロジック、個別ハードウェア部品、または本明細書で説明した機能を実行するよう設計されたこれらの組み合わせにより実施または実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとすることができるが、これに代えて、プロセッサは、従来のいかなるプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。プロセッサはまた演算装置の組み合わせ、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに関連の１または複数のプロセッサ、またはその他のこのような構成として実施することもできる。
【０１３０】
本明細書に開示の実施形態に関して説明した方法およびアルゴリズムのブロックは、ハードウェア、プロセッサが実行するソフトウェアモジュール、またはこれら２つの組み合わせにより直接実施することができる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、その他、当該技術分野で知られるあらゆる形のコンピュータ可読の記憶媒体内に存在することができる。記憶媒体の一例は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み出し、記録媒体に情報を書き込みできるようにプロセッサに接続される。これに代えて、記憶媒体がプロセッサと一体であってもよい。プロセッサおよび記憶媒体はＡＳＩＣ内に存在することができる。ＡＳＩＣはユーザ端末内に存在することができる。これに代えて、プロセッサおよび記憶媒体が、ユーザ端末内の個別部品として存在してもよい。
【０１３１】
以上の詳細な説明で、様々な実施形態に適用される通りの新規な特徴を示し、記述し、指摘したが、本開示の精神から逸脱することなく、例示した装置またはアルゴリズムの形態や詳細において、多様に、省略したり、代替物を用いたり、改変を行うことができることは理解されよう。また、本明細書に記載の発明の所定の実施形態は、本明細書で述べている特徴や利点のすべてを提供しない形態で実施することも可能であることは、いくつかの特徴はそれぞれ別個に利用または実施できることから、理解されよう。本明細書に開示される所定の発明の範囲は、以上の説明ではなく添付の請求の範囲により示される。請求の範囲の均等の意味および範囲内に含まれる変更はすべて、本発明の範囲内に包含されるものとする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ−５Ｆ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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