專利名稱：電光濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于圖象捕獲或觀察裝置的電光濾波器，尤其但不唯一地涉及這樣一種濾波器，它在捕獲或觀察一個(gè)物體的圖象前，修改從物體發(fā)出的光的對(duì)比度范圍。
背景技術(shù)：
按照技術(shù)以及美學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，有許多理由表明為何在捕獲圖象時(shí)，期望有一種控制物體圖象的對(duì)比度性能的能力。已有許多嘗試在將圖象捕獲于記錄裝置期間，控制或調(diào)制活動(dòng)物體圖象的對(duì)比度性能。例如第2-1832號(hào)日本專利和第2255465號(hào)英國(guó)專利描述了一種調(diào)制物體圖象，減小對(duì)比度和改善成象質(zhì)量的液晶濾波器。這些專利描述了對(duì)濾波器矩陣的多種信號(hào)訪問，并在很大程度上關(guān)注著利用分束棱鏡或部分反射鏡，將一個(gè)樣品物體圖象直送到各別的傳感器陣列以獲得驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
盡管為照相機(jī)建議一種有效的對(duì)比度調(diào)制系統(tǒng)，這些現(xiàn)有技術(shù)專利中所描述的系統(tǒng)有幾種實(shí)際上的局限。例如，采用分束或部分反射鏡限制能到達(dá)記錄或觀察媒介的光量。因此，當(dāng)僅有一部分由棱鏡或部分反射鏡反射的光而不是全部有用的光通過傳感器作用時(shí)，系統(tǒng)總的靈敏度和保真度將降低。其他缺點(diǎn)就是體積、電壓要求和這些系統(tǒng)的總的費(fèi)用。由于上述缺點(diǎn)諸如以上引用的各種系統(tǒng)并未表明已經(jīng)獲得了商業(yè)上的認(rèn)可，也未表明有廣泛的實(shí)際應(yīng)用。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的在于提供一種能在捕獲或觀察圖象前對(duì)其進(jìn)行篩選的電光濾波器，它具有小型、緊湊、成本低、容易制作等優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種電光濾波器，它適合安裝在位于物體與用以捕獲或觀察所述物體圖象的焦面之間的光程中，所述濾波器包括具有獨(dú)立單元的一個(gè)矩陣，所述物體圖象的各個(gè)部分照射其上，每個(gè)單元具有一個(gè)傳輸率，它與所述照射物體圖象部分的強(qiáng)度有關(guān)。
為此，使用時(shí)通過照射其上的單元單獨(dú)篩選所述物體圖象的每個(gè)部分，這樣，在所述焦面上即可捕獲或觀察包括整個(gè)所述篩選的物體圖象部分的經(jīng)篩選的物體圖象。
較佳地，每個(gè)單元包括一個(gè)液晶材料主體；以及用以在所述液晶材料主體兩端提供一個(gè)控制所述液晶材料分子的準(zhǔn)直的電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)電路，所述電場(chǎng)的強(qiáng)度取決于照射在所述單元上的所述物體圖象部分的強(qiáng)度。
較佳地，所述驅(qū)動(dòng)電路包括具有一種電氣性能的第一元件，其電氣性能根據(jù)照射其上的所述物體圖象部分的強(qiáng)度而改變，以控制所述電場(chǎng)的強(qiáng)度。
較佳地，所述電氣性能是所述第一元件的阻抗。
較佳地，所述驅(qū)動(dòng)電路包括與所述第一元件連接的第二元件，以形成一個(gè)分配電路，其中，由所述第一與第二元件之間的一點(diǎn)產(chǎn)生所述電場(chǎng)。
較佳地，所述第二元件具有固定阻抗。
較佳地，所述第一元件由這樣一種材料組成，其阻抗根據(jù)照射其上的電磁輻射的強(qiáng)度而改變。
較佳地，所述材料按一種盤旋的路徑或其他形式的路徑形成。
較佳地，所述分配電路為一個(gè)分壓電路，在所述第一與第二元件之間分配一個(gè)元件供電電壓，以提供所述的電場(chǎng)。
較佳地，所述供電電壓公用于所有的所述單元。
為了提供靈敏度控制，供電電壓較佳地為可變的。
較佳地，具有可變電氣性能的每個(gè)所述元件設(shè)置在其各個(gè)單元的中心區(qū)域。而在另一個(gè)實(shí)施例中，具有可變電氣性能的所述元件也可以設(shè)置在其相應(yīng)單元的外圍內(nèi)或外圍鄰近。
較佳地，每個(gè)單元由具有導(dǎo)電通路和絕緣通路的矩陣劃界和分隔，所述導(dǎo)電通路向所述單元供電。在一個(gè)實(shí)施例中，所述單元由具有導(dǎo)電通路和絕緣通路的矩陣劃界和分隔，所述導(dǎo)電通路向所述單元供電，所述具有可變電氣性能的每個(gè)元件設(shè)置在所述通路之一內(nèi)或鄰近。
為了使焦面上不明顯地限定所述濾波器上的矩陣通路，較佳地使所述濾波器與所述焦面設(shè)置成這樣一個(gè)距離，使矩陣通路不聚集在焦面上。在這點(diǎn)上，在一個(gè)實(shí)施例中，電光濾波器最好進(jìn)一步包括一個(gè)滑動(dòng)裝置，用以支承所述單元矩陣并改變所述單元矩陣與所述焦面的距離。此外，滑動(dòng)裝置可以根據(jù)位于所述單元矩陣前面的所述光程中的透鏡的焦距改變所述距離。另外，滑動(dòng)裝置可以根據(jù)位于所述單元矩陣前面的所述光程中的光圈的開孔尺寸，改變所述距離。
較佳地，所述電光濾波器進(jìn)一步包括不透明度控制裝置，以控制通過所述單元矩陣的所述物體圖象的不透明度。
較佳地，所述不透明度控制裝置包括設(shè)置在所述單元矩陣的一側(cè)或所述光程內(nèi)的一對(duì)極化濾波器，其中，所述極化濾波器之一的極化面可以相對(duì)另一極化濾波器的極化面改變。
在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一極化濾波器可以相對(duì)所述第二極化濾波器旋轉(zhuǎn)，由此通過相對(duì)所述第二極化濾波器旋轉(zhuǎn)所述第一極化濾波器，可以實(shí)現(xiàn)不透明度控制。
在另一實(shí)施例中，所述第一和第二極化濾波器包括電控制的液晶極化器，由此，通過調(diào)節(jié)所加電場(chǎng)的強(qiáng)度，可以有改變地調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的極化程度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用以捕獲或觀察物體圖象的圖象捕獲或觀察裝置，所述裝置包括支承所述光學(xué)濾波器的裝置，使其位于物體、由或通過所述裝置捕獲或觀察的物體圖象以及該裝置的焦面之間的光程內(nèi)，所述光學(xué)濾波器是根據(jù)本發(fā)明上述第一方面的濾波器。
較佳地，所述圖象捕獲或觀察裝置采用照相機(jī)的形式，它包括設(shè)置在所述裝置焦面處的圖象捕獲媒體。
最好，在圖象捕獲或觀察裝置內(nèi)設(shè)置所述光學(xué)濾波器時(shí)，所述滑動(dòng)裝置進(jìn)一步適合于可選擇地將所述單元矩陣移動(dòng)進(jìn)和移出所述光程。
附圖簡(jiǎn)述接下來將通過實(shí)例并參照附圖描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例

圖1是表示結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的電光濾波器的一個(gè)圖象捕獲裝置的示意圖；圖2是圖1所示電光濾波器的截面圖；圖3是圖1和圖2所示電光濾波器的一個(gè)單元的示意圖；圖4是圖3所示單元所用單元電路的電路圖；圖5是圖1至圖3所示電光濾波器的第二個(gè)實(shí)施例的一個(gè)不透明度控制裝置的截面圖；圖6是結(jié)合圖5所示不透明度控制裝置的一個(gè)電光濾波器的分解圖；圖7是結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的電光濾波器的一個(gè)圖象捕獲裝置的第二個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖8是另一種單元電路的方框圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1表示采用照相機(jī)10的形式捕獲物體12之圖象的圖象捕獲裝置。照相機(jī)10配置了透鏡14，用以將物體12的圖象聚集在照相機(jī)10的焦面16上。光圈18位于照相機(jī)10內(nèi)透鏡14與焦面16之間。通常，將諸如膠片一類的記錄媒體設(shè)置在焦面16上。發(fā)射或從物體12反射的光沿光程20經(jīng)過透鏡14、光圈18直至焦面16。電光濾波器22設(shè)置在物體12與焦面16之間的光程20內(nèi)。
如以下詳細(xì)所述，電光濾波器22包括一個(gè)獨(dú)立單元24的矩陣，照射每個(gè)單元的物體圖象的各個(gè)部分的傳輸率與照射物體圖象的部分的強(qiáng)度有關(guān)，故物體圖象的每個(gè)部分由照射到的單元24單獨(dú)篩選，在焦面16可以捕獲或觀察包括全部經(jīng)篩選的物體圖象部分的篩選的物體圖象。
電光濾波器22還包括分別以第一和第二極化濾波器26和28之形式的不透明度控制裝置。第一濾波器26可相對(duì)第二濾波器28旋轉(zhuǎn)。極化濾波器26和28位于光程20內(nèi)并由單元矩陣24隔開。
圖2表示電光濾波器22的截面。電光濾波器22為一種有源濾波器，采用直接光尋址液晶光閥的形式。濾波器22結(jié)構(gòu)成一種優(yōu)良傳輸裝置，光程20中的物體圖象可由此通過以到達(dá)焦面16。
濾波器22包括結(jié)構(gòu)在其最靠近焦面16的一面上的透明玻璃基片30，以及集成電路層32。集成電路層32采用兩個(gè)空間矩陣的單元電路的形式，每個(gè)單元電路都有光電傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、液晶電極和電壓供電線路。
位于集成電路層32另一側(cè)的是夾在液晶準(zhǔn)直層34與38之間的液晶材料36的主體或大部。準(zhǔn)直層34和38的目的和功能在本領(lǐng)域是眾所周知的，故不再詳細(xì)描述。在本實(shí)施例中，最好液晶主體包括呈扭轉(zhuǎn)的向列型液晶組份，由此，準(zhǔn)直層34和38相互垂直如圖5所示。
位于準(zhǔn)直層38另一側(cè)的是透明玻璃基片42，它具有在遠(yuǎn)離焦面16一面上形成的透明電極40。第二極化濾波器28作為一層薄膜設(shè)置在玻璃基片42的另一側(cè)上。
圖3示意性地表示單元矩陣中的一個(gè)單元24及其驅(qū)動(dòng)電路57，其一部分設(shè)置在集成電路層32內(nèi)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路57包括導(dǎo)電通路44和46，作為電光濾波器22的各個(gè)單元24的供電電壓線路。相鄰單元24由不導(dǎo)電或絕緣通路48分隔。每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路57中，線路44配置一條分支50，它延伸到采用光電檢測(cè)器52形式的第一電氣元件，該光電檢測(cè)器52設(shè)置在每個(gè)單元24的中央。通常，光電檢測(cè)器52由硫化鎘材料制成，其阻抗與照射其上的光的強(qiáng)度有關(guān)。光電檢測(cè)器52作為線路44與第一液晶電極54之間的電壓控制極。
圖4表示濾波器22的電壓供電電路55連同兩個(gè)單元24所用的驅(qū)動(dòng)電路57。電壓供電電路包括作為一個(gè)自激振蕩器連接的Schmitt反相器59，產(chǎn)生約為100赫茲的方波輸出S。振蕩器的頻率由電阻R和電容C的數(shù)值設(shè)定。反相器59的輸出饋入到另一反相器61，后者產(chǎn)生一個(gè)反相的方波Si。這樣，電壓供電電路55就產(chǎn)生了兩個(gè)反相的方波S和Si，它用以為每個(gè)單元24及其驅(qū)動(dòng)電路57供電。方波的幅值取決于加到反相器59和61的供電電壓Vs。
每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路57包括與其相關(guān)的液晶材料體串聯(lián)連接光電檢測(cè)器52。液晶材料體的等效電路可以視為由并聯(lián)的電阻65和電容67構(gòu)成的第二元件63。這樣，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路57實(shí)際上包括一個(gè)分壓電路。由于光電檢測(cè)器52的電阻與照射其上的物體圖象部分的強(qiáng)度有關(guān)，故物體圖象部分的強(qiáng)度變化將改變?cè)?2與63接點(diǎn)處的方波驅(qū)動(dòng)電壓V的幅值，該電壓跨接到液晶材料體。因而，單元24的光學(xué)性能尤其是傳輸率根據(jù)照射到該單元的光電檢測(cè)器52上的物體圖象部分的強(qiáng)度而變化。此外，每個(gè)單元24相對(duì)物體圖象之強(qiáng)度的靈敏度取決于方波驅(qū)動(dòng)電壓S、Si的幅值。這樣，通過改變加到反相器59和61的供電電壓Vs可以改變單元24的靈敏度。
透明電極40公用于每個(gè)單元24，并與電壓線路46電連接。因此，跨加到任一單元24之液晶材料36的電場(chǎng)的強(qiáng)度取決于電壓V與供電線路46電壓之差。
電壓供電線路44、46、分支50和液晶電極54都是集成電路層34的一部分，可以由氧化銦錫金屬蒸發(fā)沉淀形成。
這樣，每個(gè)單元24包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路57、位于該單元下面的液晶材料體36，以及更下面的電極40部分。液晶材料36采用單體的形式。這樣就不必為每個(gè)單元24提供分離的單體液晶材料。
通過調(diào)節(jié)供電電壓Vs，照相機(jī)10的操作員可以確定物體圖象的哪一個(gè)照射區(qū)域在每個(gè)單元24內(nèi)引起激活。當(dāng)電壓V處于一個(gè)能有效提供一個(gè)電場(chǎng)的電平時(shí)即產(chǎn)生了激活，該電場(chǎng)將使液晶的分子從非激活或平衡狀態(tài)形成旋轉(zhuǎn)。供電電壓V可以通過位于照相機(jī)10外部的一個(gè)外部旋鈕56調(diào)節(jié)或改變。這樣，由照相機(jī)操作員提供不同的電平可以調(diào)節(jié)電壓V，在此電平，入射到任何一個(gè)單元24之光電檢測(cè)器52上的光將激活該單元的液晶材料。通過調(diào)節(jié)旋鈕56，有效提高供電電壓Vs，可以使物體圖象的照射區(qū)域內(nèi)的單元激活。這樣，供電電壓Vs的變化為電光濾波器22提供了靈敏度控制的對(duì)比度壓縮或擴(kuò)展。
供電電壓Vs的電平可以設(shè)置成選擇的一個(gè)預(yù)定值，使單元在物體圖象的預(yù)定亮度區(qū)域內(nèi)激活。這樣，就可以預(yù)先設(shè)置照相機(jī)10，修改在一個(gè)預(yù)定值之上或之下的亮度區(qū)域，以分別將物體12的對(duì)比度范圍縮小或擴(kuò)展到一個(gè)預(yù)定范圍。
如上所述，不透明度控制裝置用以確定光通過其中液晶被激活的單元時(shí)所減低的量。通過第一極化濾波器26相對(duì)第二極化濾波器28的旋轉(zhuǎn)，可以提供不透明度控制。通過照相機(jī)10的操作員機(jī)械地旋轉(zhuǎn)第一極化器26，就可以進(jìn)行這些調(diào)節(jié)。當(dāng)極化器26垂直于極化器28時(shí)，通過單元24提供一個(gè)最大不透明度的負(fù)響應(yīng)。當(dāng)極化濾波器26旋轉(zhuǎn)至與極化濾波器28平行時(shí)，通過單元24提供一個(gè)最大不透明度的正響應(yīng)。第一極化濾波器26可以在表示最大至最小不透明度的位置上配置無限的旋轉(zhuǎn)控制或另外配置等級(jí)設(shè)定。該設(shè)定也可以參照可旋轉(zhuǎn)的極化濾波器26的擋板安裝，作為在單元24的充分激活區(qū)域中“分為f級(jí)”的光減少的量。
圖5和圖6表示第二極化濾波器20的另一種結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例中，極化濾波器28包括玻璃基片42、電極60、液晶準(zhǔn)直層62、液晶材料64、液晶準(zhǔn)直層66、電極68和玻璃基片70。準(zhǔn)直層62和66定位于同一方向并與第一極化濾波器26的極化角度垂直。電極60和68由透明導(dǎo)電膜制成。電壓加到電極60和68上以產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)跨加到液晶材料64。通過改變所施加的電壓，可以改變液晶材料64之分子的分子準(zhǔn)直的程度。未加電壓或電壓低于最大閾值時(shí)，作為極化器的液晶材料的極化角度與第一極化濾波器26的極化角度相垂直。這樣，通過組合濾波器26和28為激活單元24提供最大的不透明度，可以產(chǎn)生最大的整體極化效果。當(dāng)最大電壓跨加到電極60和68時(shí)，重新對(duì)準(zhǔn)液晶分子，由此允許有最大的光傳輸率。通過改變?cè)搩蓸O端之間的電壓，可以在電光濾波器22中提供一種電學(xué)上可變的不透明度控制。
眾所周知，圖象捕獲裝置諸如照相機(jī)10的焦距取決于透鏡14的焦距。為了保證通路44、46、40和50之矩陣以及光電檢測(cè)器52的任何圖象不聚焦在焦面16上，光學(xué)濾波器22也可以配置一個(gè)滑動(dòng)裝置74，以支承矩陣單元24并允許矩陣單元24的位置相對(duì)焦面16而改變。這可以用許多不同的方式實(shí)現(xiàn)。一種方式，如圖1所示，在照相機(jī)10的本體內(nèi)提供一個(gè)導(dǎo)軌76，支承矩陣單元24的滑動(dòng)裝置78可以在該導(dǎo)軌上滑動(dòng)。通過一個(gè)電機(jī)(未圖示)，可以沿著導(dǎo)軌76移動(dòng)滑動(dòng)裝置78的位置?？梢钥刂苹瑒?dòng)裝置70的電機(jī)，這樣，或者使滑動(dòng)裝置沿著導(dǎo)軌76連續(xù)移動(dòng)(可以隨意停止)，或者根據(jù)透鏡14的焦距沿著導(dǎo)軌僅僅移動(dòng)到所選擇的位置。如有意不使用電光濾波器22，也可以控制滑動(dòng)裝置78將矩陣單元24上翻至光程20外。這可以以一種類似的方式進(jìn)行，在現(xiàn)有的SLR照相機(jī)中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將小鏡移進(jìn)和移出光程。
除了根據(jù)透鏡14的焦距移動(dòng)矩陣單元22外，也可以根據(jù)光圈18的開口改變其位置。利用一個(gè)附加的對(duì)光圈的設(shè)置敏感的電路(未圖示)，并按此啟動(dòng)滑動(dòng)裝置78的電機(jī)，將矩陣單元24移動(dòng)到一個(gè)預(yù)定的位置即可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
為了允許攝影者在拍照之前觀察電光濾波器22的效果，圖7所示的照相機(jī)10’可以在其中的取景器80的光程內(nèi)配置第二電光濾波器22’。第二電光濾波器22’與第一電光濾波器22具有同樣的結(jié)構(gòu)并配置了相同的控制。此外，取景器80配置了透鏡14’，其性能與透鏡14相同或基本相同。取景器80的焦面上設(shè)置了供物體圖象聚焦于上的屏82。同樣，當(dāng)濾波器22安裝在常規(guī)的電視攝像機(jī)中時(shí)，可以通過該電視攝像機(jī)的取景器預(yù)先觀察濾波器22的效果。
現(xiàn)在將參照電光濾波器22在照相機(jī)10中的應(yīng)用描述其操作。
濾波器22設(shè)置在物體22與照相機(jī)焦面16之間的光程20中。物體圖象在照射在玻璃基片30之前，首先通過第一極化濾波器26、透鏡14和光圈10。然后，物體圖象的各個(gè)部分照射在每個(gè)單元24上。為每個(gè)單元24提供的電壓V取決于投射在單元24之光傳感器52上的物體圖象部分的強(qiáng)度。如果物體圖象的這部分強(qiáng)度足夠高，光傳感器52的電阻將減低到一個(gè)值，使電壓V超過激活限制單元之電極54與40之間的區(qū)域的液晶材料所需的閾值。通過轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕56改變加到單元的供電電壓，將可以改變?cè)撻撝怠８鶕?jù)液晶的激活程度，通過改變?cè)摮潭刃D(zhuǎn)經(jīng)過該單元24的液晶材料36的該部分物體圖象的極化角度。然后，該部分物體圖象最初入射到單元24實(shí)際到達(dá)焦面16的量，與經(jīng)過玻璃基片62的該部分物體圖象的相對(duì)極化角度以及第二極化濾波器28的極化角度有關(guān)。
這樣，如果物體圖象包括一個(gè)含有陰影和直射光在內(nèi)的場(chǎng)景，供電電壓就可以設(shè)置到一個(gè)值，為此，來自直射光區(qū)域的該部分物體圖象即可激活其所照射的單元內(nèi)的液晶材料。這將提供一個(gè)變暗的區(qū)域，它將濾去直射光。利用不透明度控制裝置也可以調(diào)節(jié)濾除的程度。即，或者相對(duì)極化濾波器20旋轉(zhuǎn)極化濾波器26，或者按圖4和圖5所示實(shí)施例，都可以調(diào)節(jié)電極60與68之間的供電電壓。
通過調(diào)節(jié)供電電壓以調(diào)節(jié)閾值，可以濾去位于陰影與直射光之間的中間色調(diào)區(qū)域，這樣，中間色調(diào)區(qū)域內(nèi)的這部分物體圖象即可激活電光濾波器22的各個(gè)單元24內(nèi)的液晶材料。
于是，可以將電光濾波器22用作一個(gè)有源屏蔽濾波器，當(dāng)觀察或拍攝物體時(shí)，可以有選擇地屏蔽物體圖象的強(qiáng)光照射區(qū)。通過利用旋鈕56調(diào)節(jié)供電電壓，可以改變被屏蔽的特定照射區(qū)。此外，通過調(diào)節(jié)第一極化濾波器26的相對(duì)角度，或者在圖5和圖6所示實(shí)施例的情況下，通過調(diào)節(jié)跨加在液晶體64上的電場(chǎng)，也可以改變屏蔽作用的不透明度。
以上描述表明，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)濾波器比之現(xiàn)有技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)。即，電光濾波器由物體圖象本身直接尋址，所有有源電子元件均集成和構(gòu)成到該濾波器內(nèi)，從而直接位于物體圖象的光程內(nèi)，相應(yīng)地就無需光束分裂和/或多重信號(hào)尋址。而且，由于直接物體圖象的光學(xué)尋址，也無需將一個(gè)經(jīng)濾波的圖象與該物體圖象疊加在一起。
從以上可見，本發(fā)明的實(shí)施例中只需極少量的元件即可產(chǎn)生實(shí)時(shí)對(duì)比度調(diào)制，或用屏蔽濾波器無需現(xiàn)有技術(shù)中所需的所有多重信號(hào)發(fā)生電路。無需信號(hào)尋址元件，可以采用很小的電源使本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)際用作小型圖象捕獲和觀察裝置，諸如照相機(jī)、電視攝像機(jī)、雙筒望遠(yuǎn)(顯微)鏡等等中的對(duì)比度控制設(shè)備。此外，由于電光濾波器是光學(xué)尋址的，從而可以簡(jiǎn)單地改變?yōu)V波器在光程內(nèi)的位置，不存在與現(xiàn)有技術(shù)的裝置有關(guān)的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)問題。必須由光程位置調(diào)節(jié)補(bǔ)償物體的光的會(huì)聚角度，它可以根據(jù)光圈設(shè)定以及透鏡的焦距而改變。
上述詳細(xì)描述的本發(fā)明的實(shí)施例也表明，在不脫離本發(fā)明基本構(gòu)思的情況下，還可以作出許多修改和變換。例如，圖1所示滑動(dòng)裝置74是與照相機(jī)10連接的。然而，用另一種形式，可以這樣形成滑動(dòng)裝置，使之與照相機(jī)的一排透鏡連接，這樣，濾波器22連同滑動(dòng)裝置74可以與透鏡耦合，然后再裝到照相機(jī)10。如果希望將透鏡改變?yōu)榫哂胁煌咕嗟耐哥R，可以使滑動(dòng)裝置74與該透鏡分開并附到另一個(gè)透鏡上。
此外，用于每個(gè)單元24的單元電路采用一種基本的電阻分壓器形式。當(dāng)然，也可以采用應(yīng)用不同元件達(dá)到同樣效果的其它類型的電路。僅要求該電路能提供一種可變電壓，使其與照射在該電路的光敏元件上的物體圖象的強(qiáng)度有關(guān)即可。這樣，也可以用具有可變電容、光電二極管和/或薄膜晶體管和光電晶體管的電路來達(dá)到同樣的效果。
圖8表示用于每個(gè)單元24的單元電路的另一例結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例中，光電檢測(cè)器采用以光電晶體管為基礎(chǔ)的電路84，而不是采用圖4實(shí)施例所示的光敏電阻52。以光電晶體管為基礎(chǔ)的電路84提供一個(gè)與照射其上的物體圖象部分的強(qiáng)度成正比的輸出電壓86。輸出電壓86加到一個(gè)壓控放大器88，后者在電壓90的控制下具有總的增益或損耗?？刂齐妷?0從一個(gè)緩沖放大器92處獲得，它具有一個(gè)輸入，用戶可以調(diào)節(jié)增益控制電壓Vg。增益控制電壓Vg的絕對(duì)值確定了壓控放大器88的總增益或損耗以及在其輸出端94產(chǎn)生的電壓幅值。然后，輸出端94的電壓饋送到液晶驅(qū)動(dòng)電路96，后者參照?qǐng)D4的實(shí)施例產(chǎn)生一個(gè)輸出電壓V，它跨加到該單元的液晶上。
該單元電路的各個(gè)元件方塊，即以光電晶體管為基礎(chǔ)的電路84、壓控放大器88、緩沖器92和液晶驅(qū)動(dòng)電路94都可以由類似于圖4所示的電源電路55供電，除了供電電壓Vs以及方波驅(qū)動(dòng)電壓S和Si具有一個(gè)固定幅值以外。靈敏度控制類似于圖4實(shí)施例中由可調(diào)供電電壓Vs所提供的那一種，利用圖8所示單元電路中的可變?cè)鲆婵刂齐妷篤g。采用與供電電壓Vs相同的方式可以調(diào)節(jié)增益控制電壓Vg，即通過一個(gè)用戶可接受的旋鈕56，通?？梢钥刂婆c電池耦合的一個(gè)電位計(jì)提供可變電壓。
可以想象，圖8的單元電路是物理形成的并建立在電路層32的基片30上。這可以利用“玻璃上硅片”或“藍(lán)寶石上硅片”工藝實(shí)現(xiàn)。這些工藝是眾所周知的，因此不再詳細(xì)描述，這兩個(gè)例子足以說明，幾個(gè)處理步驟包括諸如化學(xué)蒸發(fā)沉淀、熱氧化、攙雜、光致抗蝕劑蝕刻。優(yōu)選的“藍(lán)寶石上硅片”工藝的制作溫度高于“玻璃上硅片”工藝，故可以制成如晶體管一類的高質(zhì)量元件。雖然如此，“玻璃上硅片”工藝也是一種可選的方案。
圖8所示的單元電路可以由任何合適的現(xiàn)有硅集成電路工藝制成，諸如nMOS，pMOS，cMOS，雙極工藝或BiCMOS等等。然而，圖8所示的電路最好用2.5微米的nMOS工藝制作。
盡管以上參照其在照相機(jī)10中的應(yīng)用對(duì)光學(xué)濾波器進(jìn)行了描述，自然，它也可以應(yīng)用于其它圖象觀察或捕獲裝置的光學(xué)裝置中，諸如電視攝像機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、雙筒鏡、或照相放大器中的對(duì)比度的制成后掩膜校正。
在另一種應(yīng)用中，濾波器22可以連同機(jī)械或LCD快門提供一種對(duì)比度調(diào)制快門。濾波器22還可以作為覆蓋電荷耦合器件的傳感器陣列的累積的附加層。此外，濾波器22還可以設(shè)置在與記錄媒介接觸的圖象捕獲裝置的焦面上。
而且，盡管表明光電檢測(cè)器52對(duì)可見光譜敏感，但也有許多光電檢測(cè)器對(duì)電磁光譜的其它部分敏感，它們可以具有不同的作用，允許觀察非可見的輻射。當(dāng)光電檢測(cè)器具有一種能響應(yīng)電磁波譜的紅外區(qū)域的紅外敏感材料時(shí)，則濾波器22可以對(duì)輻射紅外的物體提供可見響應(yīng)或成象。在此實(shí)施例中，濾波器22可以作為一種夜視器件。當(dāng)配置了不含紅外光的背景照明光源時(shí)，紅外成象觀察裝置將允許在焦面上作為可見的液晶圖象觀察該紅外物體。在該應(yīng)用中，濾波器22具有一個(gè)非可見光譜轉(zhuǎn)換器用于圖象捕獲裝置，通過將濾波器定位在焦面上，將記錄媒介設(shè)置在該焦面上并操作照相機(jī)內(nèi)光源，可以制作被記錄的圖象，由此將出現(xiàn)在濾波器22的液晶材料上的圖象的接觸曝光形象提供給記錄媒介。
所有這些修改和變換均視為本發(fā)明的范圍，它們均由以上的描述和所附權(quán)利要求書所決定。
權(quán)利要求
1.一種電光濾波器，適合安裝在位于物體與用以捕獲或觀察所述物體圖象的焦面之間的光程中，其特征在于，所述濾波器包括具有獨(dú)立單元的一個(gè)矩陣，所述物體圖象的各個(gè)部分照射其上，每個(gè)單元具有一個(gè)傳輸率，它與所述照射物體圖象部分的強(qiáng)度有關(guān)。為此，使用時(shí)通過照射其上的單元單獨(dú)篩選所述物體圖象的每個(gè)部分，這樣，在所述焦面上即可捕獲或觀察包括整個(gè)所述篩選的物體圖象部分的經(jīng)篩選的物體圖象。
2.如權(quán)利要求1所述的電光濾波器，其特征在于，每個(gè)單元包括一個(gè)液晶材料主體；以及用以在所述液晶材料主體兩端提供一個(gè)電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)電路，以控制所述液晶材料分子的準(zhǔn)直，所述電場(chǎng)的強(qiáng)度取決于照射在所述單元上的所述物體圖象部分的強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求2所述的電光濾波器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括具有一種電氣性能的第一元件，其電氣性能根據(jù)照射其上的所述物體圖象部分的強(qiáng)度而改變，以控制所述電場(chǎng)的強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求3所述的電光濾波器，其特征在于，所述電氣性能是所述第一元件的阻抗。
5.如權(quán)利要求4所述的電光濾波器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路包括與所述第一元件連接的第二元件，形成一個(gè)分配電路，其中，由所述第一與第二元件之間的一點(diǎn)產(chǎn)生所述電場(chǎng)。
6.如權(quán)利要求5所述的電光濾波器，其特征在于，所述第二元件具有固定阻抗。
7.如權(quán)利要求4所述的電光濾波器，其特征在于，所述第一元件由這樣一段材料組成，其阻抗根據(jù)照射其上的電磁輻射的強(qiáng)度而改變。
8.如權(quán)利要求7所述的電光濾波器，其特征在于，所述材料按一種盤旋的路徑形成。
9.如權(quán)利要求3所述的電光濾波器，其特征在于，所述分配電路為一個(gè)分壓電路，在所述第一與第二元件之間分配一個(gè)單元供電電壓，以提供所述的電場(chǎng)。
10.如權(quán)利要求9所述的電光濾波器，其特征在于，所述供電電壓公用于所有的所述單元。
11.如權(quán)利要求10所述的電光濾波器，其特征在于，所述供電電壓是可調(diào)節(jié)的。
12.如權(quán)利要求3所述的電光濾波器，其特征在于，具有可變電氣性能的每個(gè)所述元件設(shè)置在其各個(gè)單元的中心區(qū)域。
13.如權(quán)利要求3所述的電光濾波器，其特征在于，具有可變電氣性能的所述元件設(shè)置在其相應(yīng)單元的外圍內(nèi)或外圍鄰近。
14.如前述任一權(quán)利要求所述的電光濾波器，其特征在于，所述單元由具有導(dǎo)電通路和絕緣通路的矩陣劃界和分隔，所述導(dǎo)電通路向所述單元供電。
15.如權(quán)利要求13所述的電光濾波器，其特征在于，所述單元由具有導(dǎo)電通路和絕緣通路的矩陣劃界和分隔，所述導(dǎo)電通路向所述單元供電，所述具有可變電氣性能的每個(gè)元件設(shè)置在所述通路之一內(nèi)或鄰近。
16.如權(quán)利要求14所述的電光濾波器，其特征在于，所述濾波器與所述焦面設(shè)置成這樣一個(gè)距離，使矩陣通路不聚集在焦面上。
17.如前述任一權(quán)利要求所述的電光濾波器，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)滑動(dòng)裝置，用以支承所述單元矩陣并改變所述單元矩陣與所述焦面的距離。
18.如權(quán)利要求17所述的電光濾波器，其特征在于，所述滑動(dòng)裝置根據(jù)位于所述單元矩陣前面的所述光程中的透鏡的焦距改變所述距離。
19.如權(quán)利要求17所述的電光濾波器，其特征在于，所述滑動(dòng)裝置根據(jù)位于所述單元矩陣前面的所述光程中的光圈的開孔尺寸，改變所述距離。
20.如前述任一權(quán)利要求所述的電光濾波器，其特征在于進(jìn)一步包括不透明度控制裝置，以控制通過所述單元矩陣的所述物體圖象的不透明度。
21.如權(quán)利要求20所述的電光濾波器，其特征在于，所述不透明度控制裝置包括設(shè)置在所述單元矩陣一側(cè)或所述光程內(nèi)的一對(duì)極化濾波器，其中，所述極化濾波器之一的極化面可以相對(duì)另一極化濾波器的極化面改變。
22.如權(quán)利要求21所述的電光濾波器，其特征在于，所述第一極化濾波器可以相對(duì)所述第二極化濾波器旋轉(zhuǎn)，由此通過相對(duì)所述第二極化濾波器旋轉(zhuǎn)所述第一極化濾波器，可以實(shí)現(xiàn)不透明度控制。
23.如權(quán)利要求21所述的電光濾波器，其特征在于，所述第二極化濾波器包括電控制的液晶極化器，由此，通過改變跨加在所述液晶極化器的第二電場(chǎng)，可以在電氣上調(diào)節(jié)由所述第二極化濾波器所產(chǎn)生的極化程度。
24.一種用以捕獲或觀察物體圖象的圖象捕獲或觀察裝置，其特征在于，所述裝置包括具有按前述任一權(quán)利要求的光學(xué)濾波器的光圈，設(shè)置在所述圖象捕獲裝置的焦面上的圖象捕獲或觀察媒介。
25.如權(quán)利要求24所述的圖象捕獲或觀察裝置，其特征在于，所述滑動(dòng)裝置進(jìn)一步可選擇地將所述單元矩陣移動(dòng)進(jìn)和移出所述光程。
全文摘要
一種用于靜止照相機(jī)或電視攝像機(jī)(10)的電光濾波器(22)，該照相機(jī)配置了透鏡(14)，用以將物體(12)的圖象聚焦在照相機(jī)的焦面(16)上。記錄媒介設(shè)置在焦面上。由物體照射或反射的光沿光程(20)通過透鏡到達(dá)焦面。電光濾波器位于物體與焦面之間的光程內(nèi)，它包括一個(gè)獨(dú)立單元(24)矩陣，物體圖象部分照射其上。每個(gè)單元的傳輸率與照射的物體圖象部分的強(qiáng)度有關(guān)，故每個(gè)物體圖象部分由照射其上的單元單獨(dú)地篩選。經(jīng)篩選的物體圖象包括全部經(jīng)篩選的物體圖象部分并可以在焦面上捕獲或觀察。
文檔編號(hào)G02F1/133GK1168177SQ96191479
公開日1997年12月17日 申請(qǐng)日期1996年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月18日
發(fā)明者羅蘭·布徹 申請(qǐng)人:羅蘭·布徹