(57)【要約】【課題】液体レンズに変化が生じたことを検出して補正を行うことができる撮像装置を提供する。【解決手段】決定手段及び補正手段としてのＣＰＵ１２３が、所定のタイミングでＬＥＤを発光させながら前記基準被写体を撮像し所定のタイミング（工場出荷時及び実際の撮像時）で、同じ露出条件下で同じ被写体としてＬＥＤを発光させてパターンＰＴを撮像し、得られた画像信号と、記憶された画像信号とを比較して、液体レンズの経時変化の度合い（大、中、小）を決定し、かかる度合いに基づいて、画像信号の補正値を求めるので、かかる補正値に基づき画像信号の補正を行うことで、前記液体レンズの経時変化の度合いに関わらず、高画質な画像を形成できる画像信号を得ることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の液体と、前記第１の液体とは異なる屈折率を有する第２の液体とを備え、電圧を印加することによって前記第１の液体と前記第２の液体との界面の形状を変化させる液体レンズと、
前記液体レンズを介して入射した被写体光を画像信号に変換する撮像素子と、
基準光源と、
基準被写体と、
前記撮像素子から出力された画像信号を記憶する記憶手段と、
所定のタイミングで前記基準光源を発光させながら前記基準被写体を撮像し、得られた画像信号と、記憶された画像信号とを比較して、前記液体レンズの経時変化の度合いを決定する決定手段と、
前記決定手段の決定した前記液体レンズの経時変化の度合いに基づいて、画像信号の補正値を求める補正手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
第１の液体と、前記第１の液体とは異なる屈折率を有する第２の液体とを備え、電圧を印加することによって前記第１の液体と前記第２の液体との界面の形状を変化させる液体レンズと、
前記液体レンズを介して入射した被写体光を画像信号に変換する撮像素子と、
基準光源と、
基準被写体と、
撮像時に前記液体レンズに印加された電圧値を記憶する記憶手段と、
所定のタイミングで前記基準光源を発光させながら前記基準被写体を撮像し、その際に前記液体レンズに印加された電圧値と、記憶された電圧値とを比較して、前記液体レンズの焦点位置の変化量を決定する決定手段と、
前記決定手段の決定した前記液体レンズの焦点位置の変化量に基づいて、前記液体レンズに印加する電圧の補正値を求める補正手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記決定手段は、ベストピント位置のずれ量又はＡＦ評価値の変化に応じて前記液体レンズの焦点位置の変化量を決定することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、前記液体レンズと前記撮像素子が設けられた本体と、前記基準被写体が設けられた蓋部とを有し、前記本体に対して前記蓋部は、前記基準被写体が前記液体レンズに対向する遮蔽位置と、前記蓋部から前記液体レンズが露出する撮像位置との間で移動可能となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記基準被写体は白黒パターンを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記所定のタイミングの一つは、工場出荷前であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体レンズを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などといった小型機器に、被写体を撮影してデジタルの撮影画像を取得する撮像装置を内蔵することが広範に行われている。
【０００３】
このように、近年では、通常のデジタルカメラと比較してかなり小型の撮像装置が使用されてきているが、高画素の小型ＣＣＤや、高コントラストな小型レンズなどの開発によって、小型の撮像装置を使って撮影される撮影画像の高画質化が急速に進んでいる。残る課題としては、小型の撮像装置に、通常のデジタルカメラには標準的に搭載されているオートフォーカス機能やズーム機能が搭載されることが強く望まれている。
【０００４】
オートフォーカス機能やズーム機能は、撮像装置内で複数のレンズを光軸に沿う方向（以下では、光軸に沿う方向を前後方向と称する）に移動させることによって実現されることが一般的である。しかしながら、機械的構造が複雑であり、またモータやカム機構などを設けることにより大型化を招くといった問題もある。
【０００５】
この点に関し、導電性の液体に電圧を印加して液面形状を変化させることにより焦点距離を変化させる液体レンズが提案されている（特許文献１参照）。液体レンズでは、導電性の水性液体に電圧が印加されていない状態では、水性液体は半球状の固まりとなっており、水性液体とオイルとの界面は凸状である。この界面は、導電性の水性液体に印加された電場の大きさに応じて、凸状から凹状まで変化する。このため、レンズとしての曲率半径が変化することとなり、焦点距離を自在に変えることができる。
【０００６】
このような液体レンズによると、レンズを移動させずに焦点距離の変化などを行うことができるため、上述したモータやカム機構などを設けなくても、ズーム機能やフォーカス機能を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２０６３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、液体レンズの一つの問題は、経時変化により液体に気泡が発生したり、本来透明であるべきところ黄状に変色したりするということである。このような経時変化は、ユーザーが気づかぬうちに、撮像装置により取得される画像の画質を低下させるおそれがある。これに対し、一定時間経過毎に液体レンズを強制的に交換することも考えられるが、液体レンズ個々に経時変化が異なるから、最も経時変化の早い個体に合わせて一律的な交換を行う必要があるが、それは未だ使用できる液体レンズであっても強制的に廃却することを意味するため、環境保護の観点からも問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、液体レンズに変化が生じたことを検出して補正を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の撮像素子は、
第１の液体と、前記第１の液体とは異なる屈折率を有する第２の液体とを備え、電圧を印加することによって前記第１の液体と前記第２の液体との界面の形状を変化させる液体レンズと、
前記液体レンズを介して入射した被写体光を画像信号に変換する撮像素子と、
基準光源と、
基準被写体と、
前記撮像素子から出力された画像信号を記憶する記憶手段と、
所定のタイミングで前記基準光源を発光させながら前記基準被写体を撮像し、得られた画像信号と、記憶された画像信号とを比較して、前記液体レンズの経時変化の度合いを決定する決定手段と、
前記決定手段の決定した前記液体レンズの経時変化の度合いに基づいて、画像信号の補正値を求める補正手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、前記決定手段が、所定のタイミングで前記基準光源を発光させながら前記基準被写体を撮像し、得られた画像信号と、記憶された画像信号とを比較して、前記液体レンズの経時変化の度合いを決定し、前記補正手段が、前記決定手段の決定した前記液体レンズの経時変化の度合いに基づいて、画像信号の補正値を求めるので、例えば前記液体レンズの経時変化の度合いに応じて画像信号の補正を行うことで、前記液体レンズの経時変化の度合いに関わらず、高画質な画像を形成できる画像信号を得ることができる。
【００１２】
請求項２に記載の撮像装置は、
第１の液体と、前記第１の液体とは異なる屈折率を有する第２の液体とを備え、電圧を印加することによって前記第１の液体と前記第２の液体との界面の形状を変化させる液体レンズと、
前記液体レンズを介して入射した被写体光を画像信号に変換する撮像素子と、
基準光源と、
基準被写体と、
前記液体レンズに印加する電圧値を記憶する記憶手段と、
所定のタイミングで前記基準光源を発光させながら前記基準被写体を撮像し、その際に前記液体レンズに印加された電圧値と、記憶された電圧値とを比較して、前記液体レンズの焦点位置の変化量を決定する決定手段と、
前記決定手段の決定した前記液体レンズの焦点位置の変化量に基づいて、前記液体レンズに印加する電圧の補正値を求める補正手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、前記決定手段が、所定のタイミングで前記基準光源を発光させながら前記基準被写体を撮像し、その際に前記液体レンズに印加された電圧値と、記憶された電圧値とを比較して、前記液体レンズの焦点位置の変化量を決定し、前記補正手段が、前記決定手段の決定した前記液体レンズの焦点位置の変化量に基づいて、前記液体レンズに印加する電圧の補正値を求めるので、例えば前記液体レンズの経時変化の度合いに応じて前記液体レンズの焦点位置の補正を行うことで、前記液体レンズの経時変化の度合いに関わらず、ピントのあった撮像を行うことができる。
【００１４】
請求項３に記載の撮像装置は、請求項２の発明において、前記決定手段は、ベストピント位置のずれ量又はＡＦ評価値の変化に応じて前記液体レンズの焦点位置の変化量を決定することを特徴とする。ＡＦ評価値はコントラスト値を含む。
【００１５】
請求項４に記載の撮像装置は、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記撮像装置は、前記液体レンズと前記撮像素子が設けられた本体と、前記基準被写体が設けられた蓋部とを有し、前記本体に対して前記蓋部は、前記基準被写体が前記液体レンズに対向する遮蔽位置と、前記蓋部から前記液体レンズが露出する撮像位置との間で移動可能となっていると、基準被写体を無くすことなどが回避されるので好ましい。
【００１６】
請求項５に記載の撮像装置は、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記基準被写体は白黒パターンを有すると好ましい。白黒パターンは、市松模様やバーコード状のパターンで或ると好ましい。
【００１７】
請求項６に記載の撮像装置は、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記所定のタイミングの一つは、工場出荷前であると好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、液体レンズに変化が生じたことを検出して補正を行うことができる撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の撮像装置を搭載した携帯電話１００の斜視図である。
【図２】図１に示す携帯電話１００の内部ブロック図である。
【図３】フォーカスレンズの概略構成図である。
【図４】携帯電話１００の動作を示すフローチャートである。
【図５】コントラストを示す曲線の例を示す図である。
【図６】表示装置１５０の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施形態の撮像装置を搭載した携帯電話１００の斜視図である。この携帯電話１００は、本体１０１Ａと、本体１０１Ａに対して遮蔽位置と撮像位置との間をスライド移動可能に配置された蓋部１０１Ｂとを有する。図面では隠れて見えないが、図１（ｂ）に示す蓋部１０１Ｂが開いた撮像位置では、露出する本体１０１Ａの下面に、撮像時にユーザーに押されるシャッタボタン、メニュー画面や撮影画像を表示するための表示画面や、撮影画角や撮影モードなどを設定するための十字キーなどが備えられている。なお、図１（ａ）に示す蓋部１０１Ｂが閉じた遮蔽位置ではメインスイッチはオフとなり、図１（ｂ）に示す蓋部１０１Ｂが開いた撮像位置ではメインスイッチはオンとしても良いが、本実施の形態ではメインスイッチＭＳＷを備えてなる。
【００２１】
蓋部１０１Ｂの下面には、図１（ａ）に示す蓋部１０１Ｂが閉じた遮蔽位置で、レンズ１１１に対向する位置に、基準被写体としてのパターンＰＴを形成しており、またパターンＰＴの背面には、基準光源としてのＬＥＤが配置されている。図１（ｂ）に示す撮像位置では、パターンＰＴは退避し、液体レンズ１１１，１１２が撮像可能に露出するようになっている。
【００２２】
図２は、図１に示す携帯電話１００の内部ブロック図である。携帯電話１００には、ズームレンズ１１１、ズームコントローラ１１１ａ、フォーカスレンズ１１２、フォーカスコントローラ１１２ａ、アイリス１１３、アイリスモータ１１３ａ、モータドライバ１１４、固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）１１５、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１１６、ＣＤＳ／ＡＭＰ１１７、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｅｇｉｔａｌ）変換部１１８、画像入力コントローラ１１９、画像信号処理部１２０、圧縮処理部１２１、ビデオエンコーダ１２２、ＣＰＵ１２３、ＡＦ検出部１２４、ＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５、ＳＤＲＡＭ１２６、ＶＲＡＭ１２７、メディアコントローラ１２８、ＳＲＡＭ１２９、各種スイッチ１３０、サーミスタ１４０、ＬＥＤ、表示装置１５０、およびバックアップ電源１７０並びに通信装置１８０が具備されている。
【００２３】
図１（ｂ）に示す蓋部１０１Ｂが開いた撮像位置で、撮像を行うことができる。かかる場合、図２の携帯電話１００の左方から被写体光が入射し、ズームレンズ１１１やフォーカスレンズ１１２を経て、被写体光の光量を調整するアイリス１１３を通過した後、ＣＣＤ１１５上に結像する。本来、撮影レンズは複数のレンズで構成され、それら複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズがピント調節に大きく関与し、各レンズの相対位置が焦点距離に関与するが、図２では、焦点距離の変更に係わるレンズをズームレンズ１１１として模式的に示しており、同じくピントの調節に係わるレンズをフォーカスレンズ１１２として模式的に示している。
【００２４】
アイリス１１３は、アイリスモータ１１３ａにより駆動され移動する。また、ズームレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２には、モータの替わりに、それらのレンズ形状を変化させるズームコントローラ１１１ａおよびフォーカスコントローラ１１２ａが設けられている。アイリスモータ１１３ａを作動させる指示は、ＣＰＵ１２３からモータドライバ１１４を通じて伝達されるとともに、ズームコントローラ１１１ａおよびフォーカスコントローラ１１２ａを作動させる指示は、ＣＰＵ１２３から直接伝達される。ズームレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２は、本発明の液体レンズに相当し、ＣＰＵ１２３とズームコントローラ１１１ａとを合わせたもの、およびＣＰＵ１２３とフォーカスコントローラ１１２ａとを合わせたものは、判定手段に相当する。
【００２５】
ズームレンズ１１１は、撮影画角を設定するズーム機能を実現するためのレンズである。このズーム機能は、一般的には、光軸に沿う方向にズームレンズが移動されて、撮影レンズを構成する複数のレンズ間の相対的な位置が調整されることにより実現される。本実施形態においては、ズームレンズ１１１を実際に移動させる替わりに、ズームコントローラ１１２ａでズームレンズ１１１のレンズ形状を変化させることによって、焦点距離が調整されて撮影画角が設定される。
【００２６】
フォーカスレンズ１１２は、被写体に自動的に焦点を合わせるＴＴＬＡＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能を実現するためのレンズである。このＴＴＬＡＦ機能とは、一般的には、光軸に沿う方向にフォーカスレンズを移動させながら、ＣＣＤで得られた画像信号のコントラストを検出し、そのコントラストのピークが得られるレンズ位置をピント位置として、フォーカスレンズをピント位置に調節するものである。本実施形態においては、フォーカスレンズ１１２を移動させる替わりに、フォーカスコントローラ１１２ａでフォーカスレンズ１１２のレンズ形状を変化させることによって、被写体に焦点を合わせる。
【００２７】
ズームレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２の構成と、レンズ形状を変化させる方法については、後で詳しく説明する。
【００２８】
アイリス１１３は、ＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５で検出された被写体輝度に基づいて駆動されることによって、被写体光の光量を調整する。
【００２９】
ＣＣＤ１１５は、ズームレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２を通ってきた被写体光を受光して、被写体光に基づく被写体像を、アナログ信号である被写体信号として読み取る。この携帯電話１００では、不図示のシャッタボタンが押されて被写体が撮影される本撮影の前にも、上述したＡＦ機能の実行や、スルー画像表示のために、解像度が低い一時的な画像データ（以下では、この解像度が低い一時的な画像データを低解像度データと称する）が生成される。ＣＣＤ１１５で生成された被写体信号は、シャッタボタンが押されたときは、そのままＣＤＳ／ＡＭＰ１１７に出力され、本撮影の前には、ＴＧ１１６から発せられる信号に同期したタイミングごとに、低解像度データ用に間引かれてＣＤＳ／ＡＭＰ１１７に出力される。
【００３０】
ＣＤＳ／ＡＭＰ１１７は、被写体信号の増幅およびゲインの調整を行う。Ａ／Ｄ変換部１１８は、被写体信号をデジタルデータである画像データに変換する。前述したように、ＣＣＤ１１５では所定のタイミングごとに間引かれた被写体信号が生成されるため、Ａ／Ｄ変換部１１８でも所定のタイミングごとに低解像度データが生成され続ける。低解像度データは、画像入力コントローラ１１９を介して、ＡＦ検出部１２４やＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５や画像信号処理部１２０に送られる。画像信号処理部１２０に送られた低解像度データは、所定の画像処理が施された後にビデオエンコーダ１２２に送られ、データ形式が変換された後に表示装置１５０に送られて、携帯電話１００の背面に設けられた表示画面にスルー画像として表示される。また、本撮影時に生成される画像データ（以下では、本撮影時に生成される画像データを撮影画像データと称する）は、画像入力コントローラ１１９を介して一旦ＳＤＲＡＭ１２６に送られる。
【００３１】
携帯電話１００には、この携帯電話１００内で実行されるプログラムが記憶されたり、中間バッファとして用いられる記録速度が高速なＳＤＲＡＭ１２６、各種メニュー画面用のデータや、ユーザの設定内容などが記憶されたデータ保存用のメモリであるＳＲＡＭ１２９、圧縮された画像データが記憶されるＶＲＡＭ１２７の３つのメモリが設けられている。ＶＲＡＭ１２７は２つの領域に分割されており、画像データが領域Ａ，Ｂに順番に記憶され、記憶された画像データはビデオエンコーダ１２２やメディアコントローラ１２８に順次に読み出される。
【００３２】
ＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５は、画像入力コントローラ１１９から送られてきた低解像度データに基づいて、被写体の明るさやホワイトバランスを検出する。測定結果はＣＰＵ１２３に伝えられる。
【００３３】
ＡＦ検出部１２４は、画像入力コントローラ１１９から送られてきた低解像度データに基づいて、撮影画像のコントラストを検出する。検出されたコントラストはＣＰＵ１２３に送られる。
【００３４】
ＣＰＵ１２３は、シャッタボタンや電源スイッチなどといった各種スイッチ１３０で設定された設定内容が伝えられ、その設定内容に応じて携帯電話１００の各種要素を制御する。また、ＣＰＵ１２３は、ＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５で測定された被写体の明るさに基づいてシャッタスピードや絞り値を決定するとともに、ＡＦ検出部１２４で検出されたコントラストに基づいて、フォーカスレンズ１１２の合焦位置を決定する。合焦位置の決定方法については、後で詳しく説明する。
【００３５】
本撮影時に生成されてＳＤＲＡＭ１２６に記憶された撮影画像データは、ＣＰＵ１２３からの指示に従って、画像信号処理部１２０によって取得される。画像信号処理部１２０は、撮影画像データにＲＧＢレベルの調節処理、ガンマ調整処理などを施して、画像処理後の撮影画像データを圧縮処理部１２１に送る。圧縮処理部１２１は、撮影画像データに圧縮処理を施して、圧縮後の撮影画像データをＶＲＡＭ１２７に送る。ビデオエンコーダ１２２は、ＣＰＵ１２３からの指示に従い、ＶＲＡＭ１２７から圧縮後の撮影画像データを取得して、その圧縮後の撮影画像データを表示画面で表示することができるデータの形式に変換する。変換後の撮影画像データは、表示装置１５０に送られる。表示装置１５０は、撮影画像データが表す撮影画像を表示画面に表示する。メディアコントローラ１２８は、記録メディア１６０への撮影画像データの記録や読み出しを制御する。また、携帯電話１００は、通信装置１８０を介して外部の端末と通話を行ったり、撮影画像データを送受信可能となっている。
【００３６】
本実施形態の携帯電話１００は、基本的には以上のように構成されている。
【００３７】
ここで、携帯電話１００における本発明の特徴は、ズームレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２にある。ズームレンズ１１１およびフォーカスレンズ１１２は、ほぼ同様の構成を有しているため、以下では、これらを代表して、フォーカスレンズ１１２について詳しく説明する。
【００３８】
図３は、フォーカスレンズの概略構成図である。尚、図３においては、左側から矢印Ｏの方向に被写体光が入射し、光が入射する側（図の左側）を前側、光が出射する側（図の右側）を後側と称して説明を行う。
【００３９】
フォーカスレンズ１１２は、液体収容器２００内に、水性液体２０１と、水性液体２０１と不混和な油性液体２０２とが収容されて形成されている。
【００４０】
液体収容器２００は、外面が円筒形状を有し、内面が先細り形状を有する壁部２１０と、壁部２１０の両端を塞ぐキャップ２３１，２３２とで構成されている。キャップ２３１，２３２は、透明なガラスで構成されており、壁部２１０は、熱伝導率の良い材料で構成されている。壁部２１０を構成する材料としては、金属材料が用いられることが好ましく、特に、銅（温度０［℃］において、熱伝導率４０３［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、アルミニウム（温度０［℃］において、熱伝導率２３６［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、およびそれらを含む合金が好ましい。この液体収容器２００は、本発明にいう液体収容器の一例に相当する。
【００４１】
壁部２１０の外面は、断熱性を有する断熱材２１１で覆われており、壁部２１０の内面は、温度に応じて親疎水性が変化する被覆膜２２０で覆われている。断熱材２１１を構成する材料としては、プラスチックを好適に用いることができ、特に、ポリカーボネート（熱伝導率０．１９［Ｗ／ｍ・Ｋ］、４．６［１０-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃］）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）（熱伝導率０．１９［Ｗ／ｍ・Ｋ］、４．５［１０-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃］）、ポリプロピレン（熱伝導率０．１２［Ｗ／ｍ・Ｋ］、２．８［１０-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃］）、およびＡＢＳ（熱伝導率１．５〜８．６［１０-4ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃］）などが好ましい。また、プラスチックの他にも、ガラス、ゴム、紙や布やフェルトなどといった繊維質で空気を含むもの、およびセラミックや発砲スチロールのように多孔質で空気を含むものなども好適に使用することができる。
【００４２】
また、壁部２１０の後側（図３の右側）には、被覆膜２２０の温度を調整するための温度調整機構３００が設けられており、壁部２１０の側面には、被覆膜２２０の温度を検出するサーミスタ１４０が嵌め込まれている。
【００４３】
更に携帯電話１００について説明する。
【００４４】
以上のように構成された液体収容器２００に、相互に光屈折率が異なる水性液体２０１と、油性液体２０２とが収容される。本実施形態では、水性液体２０１として、エチレングリコール（屈折率１．４３）が適用され、油性液体２０２として、有機溶媒であるアイソパー（エクソン社製：屈折率１．４８）が適用される。この水性液体２０１は、本発明にいう水性液体の一例にあたり、油性液体２０２は、本発明にいう油性液体の一例に相当する。尚、エチレングリコールとアイソパーとの組み合わせは、０℃以下の温度環境下でも光学性能が保たれるという利点があるが、例えば、安価な液体の組み合わせとして、水性液体として水を用い、油性液体としてテトラリンを用いてもよい。
【００４５】
図２に示すＣＰＵ１２３からの指示に従って、フォーカスコントローラ１１２ａが電圧を印加すると、かかる電圧（印加電圧０〜５０Ｖ）に応じて、水性液体２０１と油性液体２０２との境界の界面が、例えば、図３（ａ）に実線で示すような形状から、図３（ｂ）に実線で示すような形状まで連続的に変化する。なお、電圧の印加により屈折率が異なる液体境界の界面を変化させて同様にレンズの光学性能（フォーカスやズーム）変化させことができるのであれば、以上の実施の形態のように、水性液体と油性液体の組み合わせに限定されるものではない。
【００４６】
このフォーカスレンズ１１２を用いて、以下のような手順でＡＦ機能が実現される。
【００４７】
まず、フォーカスコントローラ１１２ａの電圧印加によって、水性液体２０１と油性液体２０２との境界の形状が図３（ａ）に示すように制御される。このレンズ形状は、フォーカスレンズを光軸に沿う方向に移動させたときに、無限遠の被写体に焦点が合わせられるＩＮＦ位置に相当する。このＩＮＦ位置に相当するレンズ形状においてＣＣＤ１１５で被写体光が読み取られ、ＡＦ検出部１２４で撮影信号のコントラストが取得され、取得されたコントラストが暫定的な最大のコントラストとして保存される。
【００４８】
続いて、フォーカスコントローラ１１２ａによる通電が調整され、その結果、水性液体２０１と油性液体２０２とで形成されるレンズ形状のカーブが図３（ａ）よりも強く調整される。このレンズ形状において撮影信号のコントラストが取得され、さらに、今回のコントラストが保存されている最大のコントラストと比較され、今回のコントラストの方が保存されたコントラストよりも大きいときには、今回のコントラストが既に保存されているコントラストに替えて保存される。
【００４９】
フォーカスコントローラ１１２ａによる通電が調整されて、レンズ形状のカーブが順次に強く調整され、撮影信号のコントラスト値が取得されて、今回のコントラストと保存されているコントラスト（前回までの最大のコントラスト）とが比較される作業が、今回のコントラストが保存されているコントラストよりも小さくなるまで続けられる。
【００５０】
通常、合焦状態に近づくほど撮影信号のコントラストは大きくなるため、図３（ａ）に示すＩＮＦ位置に相当するレンズ形状から、図３（ｂ）に示すＮＥＡＲ位置（近くの被写体に焦点を合わせるときのレンズ位置）に相当するレンズ形状まで順次に変化させていくと、初めはレンズ形状が徐々に合焦状態に近づいてコントラストが増加していき、レンズ形状が合焦状態を通過した後は、コントラストは徐々に減少していく。このように、コントラストは山なりに変化するため、コントラストが増加傾向から減少傾向に変化したレンズ形状が合焦状態であると決定することができる。コントラストが増加傾向から減少傾向へと変化する変化点を取得して合焦状態を検出する方法は、「山登り方式ＡＦ（又は像面ＡＦ）」として従来から広く適用されている。
【００５１】
フォーカスレンズ１１２のレンズ形状が決定された合焦状態に設定されることによって、フォーカスレンズ１１２を移動させずに、被写体に自動的に焦点を合わせることができる。以下、省略するがズームレンズ１１１も同様に機能する。
【００５２】
本実施形態の携帯電話１００では、従来のモータやカム機構などを使ってレンズを移動させる従来のデジタルカメラと比較して、ＡＦ機能やズーム機能を実現させるために必要な部品点数が少なく、組み立ても容易であるため、製造コストを抑えることができる。また、レンズを移動させる必要がないため、ＡＦ機能やズーム機能を実現させるのに必要な消費電力を抑えることができるうえ、被写体に高速にピントを合わせることができる。
【００５３】
次に、本実施の形態にかかる携帯電話１００の動作について、図面を参照して説明する。図４は、携帯電話１００の動作の制御を示すフローチャートである。
【００５４】
まず、携帯電話１００は工場出荷時に、図１（ａ）に示す遮蔽位置にて、あらかじめＬＥＤを背面から点灯させた状態でパターンＰＴを撮影し、ＣＣＤ１１５からの画像信号（基準画像信号）及び液体レンズの電圧値（初期電圧値）をＣＰＵ１２３内部のメモリに記憶するようになっている。
【００５５】
ここで、携帯電話１００は図１（ａ）に示す遮蔽位置の状態にあるものとする。図４のステップＳ１０１において、メインスイッチＭＳＷがオンとなっていれば、ステップＳ１０２で、ＣＰＵ１２３はモード判定を行う。すなわちユーザーによるモード設定ボタン（不図示）の操作に応じて撮影モードが設定されていると判断した場合、ＣＰＵ１２３は、例えばユーザーが図１の本体１０１Ａに対して蓋部１０１Ｂが開く方向に力を加えたことに応じて、ユーザーに気づかせることなく、ステップ１０３で、図１（ａ）に示す遮蔽位置のままＬＥＤを背面から点灯させた状態でパターンＰＴを撮影し、ＣＣＤ１１５からの画像信号を読み出す。又、撮像時点における液体レンズの電圧値を測定する。その後、図１（ｂ）に示すように蓋部１０１Ｂが移動して、撮像可能な状態になる。
【００５６】
続くステップ１０４で、ＣＰＵ１２３は内部メモリから基準画像信号（又は液体レンズの電圧値）を読み出し、実際に撮影したパターンＰＴの画像信号（又は液体レンズの電圧値）と比較する。比較の詳細については後述する。かかる比較の結果、ステップＳ１０５でＣＰＵ１２３は劣化度の判定を行う。
【００５７】
劣化度が大であれば、閾値を超えたものとしてＣＰＵ１２３はステップＳ１１４でアラームを表示する。一方、劣化度が中であれば、ＣＰＵ１２３はステップＳ１１５で、図１（ｂ）に示す撮像位置になったことに応じて、液晶ディスプレイ等の表示装置１５０に被写体のプレビュー表示を行うと同時に、画像処理についてステップＳ１１６でユーザーの選択を待って、ステップＳ１０７に進む。これに対し、劣化度が小であれば、図１（ｂ）に示す撮像位置になったことに応じて、液晶ディスプレイ等の表示装置１５０に被写体のプレビュー表示を行う。以上の内容については、後述する。
【００５８】
ステップＳ１０７で、ユーザーがズームスイッチ（不図示）を操作すれば、ステップＳ１０８で、ＣＰＵ１２３はズームコントローラ１１１ａを駆動制御してズームレンズ１１１の界面を所望のズーム位置に変化させる。
【００５９】
更にステップＳ１０９で、ユーザーがシャッターボタン（不図示）を操作すれば、ステップＳ１１０で、ＣＰＵ１２３は、ＡＥ＆ＡＷＢ検出部１２５からの信号に応じてＡＥ処理を行って露光条件を決定し、且つＡＦ検出部１２４からの信号に応じてＡＦ処理を行って、ズームコントローラ１１２ａを駆動制御してフォーカスレンズ１１２の界面を所望の合焦位置へと駆動し、更にステップＳ１１１で撮像を行う。撮像後、ＣＰＵ１２３は、ステップＳ１１２で画像信号処理部１２０を駆動制御して、ＣＣＤ１１５から得られた画像信号を画像処理（後述する補正を含む）し、ステップＳ１１３でメディアコントローラ１２８を介して記録メディア１６０に記憶する。
【００６０】
次に、本実施の形態における判定（ステップＳ１０５）と、それによる対応（画像処理について説明する。なお、以下の判定等の動作はＣＰＵ１２３の制御下で行われる。
１）  パターンＰＴの白色部分の撮像を用いた判定及び補正例
ＣＣＤ１１５からの画像信号が、ＲＧＢの８ビットの信号（２５６階調）で表されるとして、例えば工場出荷時に基準白色の（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（２００，２００，２００）に調整されているものとする。これを基準画像信号として記憶する。液体レンズが黄色く劣化した場合、特にＢ値に変化が生じることが多い。そこで、パターンＰＴの白色部分の今回の撮像により得られたＢ値（現Ｂ値Ｂｐ）を、記憶された基準画像信号のＢ値（初期Ｂ値Ｂo）と比較して、その差を求める。
【００６１】
より具体的には、劣化度合いを、（Ｂｏ―Ｂｐ）の差に応じて３段階に分ける。例えば０≦（Ｂｏ―Ｂｐ）＜２０の場合、［劣化度：小］と判定し、２０≦（Ｂｏ―Ｂｐ）＜４０の場合、［劣化度：中］と判定し、４０≦（Ｂｏ―Ｂｐ）の場合、［劣化度：大］と判定する。
【００６２】
［劣化度：小］と判定された場合、液体レンズの黄変の度合いが低く、携帯電話１００が自動的に補正処理を行っても撮像された画像に与える影響は少ない。そこで、ＣＰＵ１２３は図４のステップＳ１１２で、撮像によって得られた生のＢ値に（Ｂｏ―Ｂｐ）の差分を加えて補正し、補正されたＲＧＢ値に基づく画像信号を記憶するよう制御する。あるいは、（Ｂｏ―Ｂｐ）の差分を加えなくてもよい。なお、かかる場合、ユーザーにＢ値の補正を知らせる必要はないので、プレビュー表示の際に補正に関する文字等の表示は行わない。
【００６３】
［劣化度：中］と判定された場合、液体レンズの黄変の度合いが中程度であり、携帯電話１００が自動的に補正処理を行うと、補正された画像に違和感が生じるおそれがある。そこで、かかる場合には、ＣＰＵ１２３がプレビュー表示時に重ねて「補正処理を行ってよければＯＫボタン、ダメならＮＧボタンを押してください。」という文字を表示装置１５０に表示する（例えば図６で、表示装置１５０に文字列ＣＨＲとして表示）。この時、補正処理前の画像と補正処理後の画像とを並べて表示して、ユーザーに選択させる際の目安にすると好ましい。ユーザーがＯＫボタン（不図示）を操作した場合は、ＣＰＵ１２３は図４のステップＳ１１２で、撮像によって得られた生のＢ値に（Ｂｏ―Ｂｐ）の差分を加えて補正し、補正されたＲＧＢ値に基づく画像信号を記憶するよう制御するが、ユーザーがＮＧボタン（不図示）を操作した場合は補正は行わない。
【００６４】
［劣化度：大］と判定された場合、液体レンズの黄変の度合いが大きく、得られた画像信号を補正しても違和感が残る可能性が大である。かかる場合、ＣＰＵ１２３が「適正な画像補正を行えません。」という文字を表示装置１５０に表示して、撮像を禁止する。なお、かかる場合にも、プレビュー画像を表示してユーザーに画像の劣化度合いを確認させた上で、撮像を許容しても良い。
【００６５】
２）  パターンＰＴの黒色部分の撮像を用いた判定及び補正例
ＣＣＤ１１５からの画像信号の輝度が８ビットの信号（２５６階調）で表されるとする。液体レンズが劣化した場合、特に輝度値に変化が生じることが多い。そこで、今回の撮像により得られた輝度値（現輝度値Ｌｐ）を、記憶された基準画像信号の輝度値（初期輝度値Ｌo）と比較して、その差を求める。
【００６６】
より具体的には、劣化度合いを、│Ｌｏ―Ｌｐ│に応じて３段階に分ける。例えば│Ｌｏ―Ｌｐ│≦１５の場合、［劣化度：小］と判定し、１６≦│Ｌｏ―Ｌｐ│≦２０の場合、［劣化度：中］と判定し、２１≦（Ｂｏ―Ｂｐ）の場合、［劣化度：大］と判定する。
【００６７】
［劣化度：小］と判定された場合、液体レンズの劣化の度合いが低く、携帯電話１００が自動的に補正処理を行っても撮像された画像に与える影響は少ない。そこで、ＣＰＵ１２３は図４のステップＳ１１２で、撮像によって得られた生の輝度値に、│Ｌｏ―Ｌｐ│に応じたγカーブを変更してγ補正を行い（γ補正は、例えば特開2001-249655号公報に詳細に記載されている）、最適な輝度を得るように補正する。なお、かかる場合、ユーザーに輝度値の補正を知らせる必要はないので、プレビュー表示の際に補正に関する文字等の表示は行わない。
【００６８】
［劣化度：中］と判定された場合、液体レンズの劣化度合いが中程度であり、携帯電話１００が自動的に補正処理を行うと、補正された画像に違和感が生じるおそれがある。そこで、かかる場合には、ＣＰＵ１２３がプレビュー表示時に重ねて「補正処理を行ってよければＯＫボタン、ダメならＮＧボタンを押してください。」という文字を表示装置１５０に表示する。この時、補正処理前の画像と補正処理後の画像とを並べて表示して、ユーザーに選択させる際の目安にすると好ましい。ユーザーがＯＫボタン（不図示）を操作した場合は、ＣＰＵ１２３は図４のステップＳ１１２で、撮像によって得られた生の輝度値に、│Ｌｏ―Ｌｐ│に応じたγカーブを変更しγ補正を行い、最適な輝度を得るように補正し、補正された輝度値に基づく画像信号を記憶するよう制御するが、ユーザーがＮＧボタン（不図示）を操作した場合は補正は行わない。
【００６９】
［劣化度：大］と判定された場合、液体レンズの劣化の度合いが大きく、得られた画像信号を補正しても違和感が残る可能性が大である。かかる場合、ＣＰＵ１２３が「適正な画像補正を行えません。」という文字を表示装置１５０に表示して、撮像を禁止する。なお、かかる場合にも、プレビュー画像を表示してユーザーに画像の劣化度合いを確認させた上で、撮像を許容しても良い。
【００７０】
３）  パターンＰＴのコントラストを用いた判定及び補正例
液体レンズが劣化した場合、特に印加電圧に対する界面の形状が変化する場合がある。図５は、フォーカシングレンズ１１２における印加電圧に対するパターンＰＴのコントラストカーブ（即ち印加電圧に対する焦点距離に相当）を表したものであり、グラフの最も高い位置がピントのあった状態（ベストピント位置）を示す。例えば工場出荷時にパターンＰＴを撮像した際に、図５の実線に従い点Ａがベストピント位置であったものとする。この際、その印加電圧（初期電圧値：ここでは３７Ｖ）を記憶する。その後、使用時間に応じて液体レンズが劣化し、図５の点線に従いベストピント位置が点Ｂにずれる場合がある。例えば像面ＡＦを用いれば、ベストピント位置がずれても大きな問題はないが、マクロ撮影などのように焦点位置を固定する場合（例えば点Ａ′：３０Ｖ）には問題となる。そこで、ベストピント位置のずれに応じて液体レンズの劣化度合いを判定し、それに応じて固定焦点位置を変更する（例えば点Ａ′：３０Ｖ→点Ｂ′：３３Ｖ）と好ましい。
【００７１】
より具体的には、今回の撮像により得られたベストピント位置（点Ｂ）の印加電圧Ｖｂ（ここでは３７Ｖ）を、記憶された初期印加電圧Ｖａ（ここでは４０Ｖ）と比較して、その差（３Ｖ）を求める。
【００７２】
なお、ベストピント位置以外でも判定は可能である。例えば工場出荷時にパターンＰＴを撮像した際、コントラスト値が１５０を出力している際の初期印加電圧Ａ‘（初期電圧値：ここでは３０Ｖ）を記憶する。その後、使用時間に応じて液体レンズが劣化し、図５の点線に従いベストピント位置に合焦させるための印加電圧が点Ｂ’にずれる場合がある。この場合の問題点も上述と同様である。そこで、ベストピント位置のずれに応じて液体レンズの劣化度合いを判定し、それに応じて固定焦点位置を変更することもできる。
【００７３】
この場合、今回の撮像により得られたコントラスト値が１５０を出力する印加電圧Ｂ‘（ここでは３３Ｖ）を、記憶された初期印加電圧Ａ’（ここでは３０Ｖ）と比較して、その差（３Ｖ）を求める。即ち、決定手段としてのＣＰＵ１２３は、ベストピント位置のずれ量又はコントラスト値の変化に応じて前記液体レンズの焦点位置の変化量を決定することができる。尚、コントラスト値以外にも、オートフォーカスを評価するためのＡＦ評価値であれば、特定の周波数成分等を用いることができる。
【００７４】
より具体的に判定方法を述べると、劣化度合いを、（Ｖｂ―Ｖａ）に応じて３段階に分ける。例えば０＜（Ｖｂ―Ｖａ）≦５の場合、［劣化度：小］と判定し、５＜（Ｖｂ―Ｖａ）≦１０の場合、［劣化度：中］と判定し、１０≦（Ｖｂ―Ｖａ）の場合、［劣化度：大］と判定する。
【００７５】
［劣化度：小］と判定された場合、液体レンズの劣化の度合いが低く、携帯電話１００が自動的に焦点位置補正を行っても撮像された画像に与える影響は少ない。そこで、固定焦点撮像を行う場合には、ＣＰＵ１２３は図４のステップＳ１１２で、記憶した固定焦点位置に対応する印加電圧に、（Ｖｂ―Ｖａ）を加えた値を、固定焦点位置に対応する新たな印加電圧に再設定して撮像を行う。なお、かかる場合、ユーザーに輝度値の補正を知らせる必要はないので、プレビュー表示の際に補正に関する文字等の表示は行わない。
【００７６】
［劣化度：中］と判定された場合、液体レンズの劣化度合いが中程度であり、携帯電話１００が自動的に焦点位置補正を行うと、ユーザーの撮像意図とずれが生じるおそれがある。そこで、かかる場合には、ＣＰＵ１２３がプレビュー表示時に重ねて「焦点位置補正を行ってよければＯＫボタン、ダメならＮＧボタンを押してください。」という文字を表示装置１５０に表示する。この時、補正処理前の画像と補正処理後の画像とを並べて表示して、ユーザーに選択させる際の目安にすると好ましい。ユーザーがＯＫボタン（不図示）を操作した場合は、ＣＰＵ１２３は図４のステップＳ１１２で、記憶した固定焦点位置に対応する印加電圧に、（Ｖｂ―Ｖａ）を加えた値を、固定焦点位置に対応する新たな印加電圧に再設定して撮像を行うよう制御するが、ユーザーがＮＧボタン（不図示）を操作した場合は補正は行わない。
【００７７】
［劣化度：大］と判定された場合、液体レンズの劣化の度合いが大きく、ピントが合わない可能性が大である。かかる場合、ＣＰＵ１２３が「適正な撮像を行えません。」という文字を表示装置１５０に表示して、撮像を禁止する。なお、かかる場合にも、プレビュー画像を表示してユーザーに画像のぼけ度合いを確認させた上で、撮像を許容しても良い。
【００７８】
本発明によれば、決定手段及び補正手段としてのＣＰＵ１２３が、所定のタイミングでＬＥＤを発光させながら前記基準被写体を撮像し所定のタイミング（工場出荷時及び実際の撮像時）で、同じ露出条件下で同じ被写体としてＬＥＤを発光させてパターンＰＴを撮像し、得られた画像信号と、記憶された画像信号とを比較して、液体レンズの経時変化の度合い（大、中、小）を決定し、かかる度合いに基づいて、画像信号の補正値を求めるので、かかる補正値に基づき画像信号の補正を行うことで、前記液体レンズの経時変化の度合いに関わらず、高画質な画像を形成できる画像信号を得ることができる。
【００７９】
本発明によれば、決定手段及び補正手段としてのＣＰＵ１２３が、所定のタイミングでＬＥＤを発光させながら前記基準被写体を撮像し所定のタイミング（工場出荷時及び実際の撮像時）で、同じ露出条件下で同じ被写体としてＬＥＤを発光させてパターンＰＴを撮像し、撮像時の液体レンズの電圧値と、記憶された電圧値とを比較して、液体レンズの焦点位置の変化量（Ｖｂ―Ｖａ）を決定し、かかる焦点位置の変化量に基づいて、液体レンズに印加する電圧の補正値を求めるので、かかる補正値に基づき焦点位置の補正を行うことで、液体レンズの経時変化の度合いに関わらず、ピントのあった撮像を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の撮像装置は携帯電話に限られず、カメラ等種種の撮像装置に適用できる事は言うまでもない。また、ＬＥＤはパターンＰＴの背面でなくて、正面側（本体側）に設けても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１００ 携帯電話
１１１ ズームレンズ
１１１ａ ズームコントローラ
１１２ フォーカスレンズ
１１２ａ フォーカスコントローラ
１１３ アイリス
１１３ａ アイリスモータ
１１４ モータドライバ
１１５ ＣＣＤ
１１６ ＴＧ
１１７ ＣＤＳ／ＡＭＰ
１１８ Ａ／Ｄ変換部
１１９ 画像入力コントローラ
１２０ 画像信号処理部
１２１ 圧縮処理部
１２２ ビデオエンコーダ
１２３ ＣＰＵ
１２４ ＡＦ検出部
１２５ ＡＥ＆ＡＷＢ検出部
１２６ ＳＤＲＡＭ
１２７ ＶＲＡＭ
１２８ メディアコントローラ
１２９ ＳＲＡＭ
１３０ 各種スイッチ
１４０ サーミスタ
１５０ 表示装置
１７０ バックアップ電源
１８０ 通信装置
２００ 液体収容器
２０１ 水性液体
２０２ 油性液体
２１０ 壁部
２２０ 被覆膜
２３１，２３２ キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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