(57)【要約】【課題】  本発明は、使用温度範囲によらずにホワイトバランスの調整が可能となり、しかも省スペース化を図ることにより携帯用機器に適合させる。【解決手段】  本発明の撮像装置は、レンズ群２、３、４とＣＣＤ受光面７との間に設けられ、予め定められた調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子５と、ＣＣＤから得られる光量情報に基づいて電気調光素子５を調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する制御手段と、レンズ群２、３、４からＣＣＤ受光面７との間であって、ＣＣＤ受光面７より前方に光学部材の代用として装着され、電気調光素子５に対応して少なくとも近赤外光を除去する除去手段ＩＲ（赤外線）カットコート８，９，１０とを備えたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を介して撮像手段を用いて被写体を撮像する撮像装置において、
上記光学系と上記撮像手段との間に設けられ、予め定められた調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子からなる調光手段と、
上記撮像手段から得られる光量情報に基づいて上記調光手段を上記調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する制御手段と、
上記光学系から上記撮像手段との間であって、上記撮像手段の受光面より前方に光学部材の代用として装着され、上記調光手段に対応して少なくとも近赤外光を除去する除去手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
上記電気調光素子は、２色性ＧＨ液晶素子であることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
上記除去手段は、上記電気調光素子の分光特性における変動領域に対応する波長領域を除去することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置において、
上記除去手段は、所定の赤外領域の波長を除去する光学部材であることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
上記光学部材は分光特性が６３０±５０nm半値をとるものであることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項４に記載の撮像装置において、
上記光学部材は分光特性が６３０±５０nm半値をとるものであることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
光学系を介して撮像手段を用いて被写体を撮像する携帯端末装置において、
上記光学系と上記撮像手段との間に設けられ、予め定められた調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子からなる調光手段と、
上記撮像手段から得られる光量情報に基づいて上記調光手段を上記調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する制御手段と、
上記光学系から上記撮像手段との間であって、上記撮像手段の受光面より前方に光学部材の代用として装着され、上記調光手段に対応して少なくとも近赤外光を除去する除去手段と
を備えたことを特徴とする携帯端末装置。
【請求項８】
請求項７に記載の携帯端末装置において、
上記電気調光素子は、２色性ＧＨ液晶素子であることを特徴とする携帯端末装置。
【請求項９】
請求項８に記載の携帯端末装置において、
上記除去手段は、上記電気調光素子の分光特性における変動領域に対応する波長領域を除去することを特徴とする携帯端末装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の携帯端末装置において、
上記除去手段は、所定の赤外領域の波長を除去する光学部材であることを特徴とする携帯端末装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の携帯端末装置において、
上記光学部材は分光特性が６３０±５０nm半値をとるものであることを特徴とする携帯端末装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の携帯端末装置において、
上記光学部材は分光特性が６３０±５０nm半値をとるものであることを特徴とする携帯端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の光量を調光制御する撮像装置及び携帯端末装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置に対する高解像度かつ小型化の要求がますます強まっている。この要請に対して、ビデオカメラやデジタルスチルカメラに、高密度ＣＣＤ(Charge Coupled Device)を搭載したり、レンズの小型化を図ったりして対応しているが、これらの方法では、回折現象による画質劣化現象が顕著に現われるという問題が生じる。また、レンズユニットに搭載している機械式アイリスの可動部のサイズの制約によって小型化の限界という問題に直面する。
【０００３】
このため、液晶分子に色素を混合し、色素が液晶の駆動に伴って液晶分子に付いてくる性質を利用することにより、色素に対応した特定の波長だけにフラットな透過率を得るいわゆる２色性ＧＨ（Guest Host）液晶を用いるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。２色性ＧＨ（Guest Host）液晶素子は、物性起因による材料の温度特性が大きいものであった。
【０００４】
また、従来の赤外カットフィルタによる赤外光の除去は、700〜800ｎｍの赤外領域に固定されていた。これは、赤外カットフィルタの構成が、ガラス材及び銅の配合率が固定となっていたためである。
【特許文献１】特開2001-201769号公報
【特許文献２】特開2003-131189号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、赤外カットフィルタによる赤外光の除去は、700〜800ｎｍの赤外領域に固定されていたので、使用温度範囲が大きい場合に、２色性ＧＨ（Guest Host）液晶の分光特性のうちの変動成分の大きい領域に対応した赤外光の除去を行うことができないためホワイトバランスの調整がとれない、また、赤外カットフィルタを光路中に配置するための余計なスペースが必要となるため携帯用機器に適さないという不都合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、２色性ＧＨ液晶を用いて入射光の光量を調光制御する場合に、上述のような２色性ＧＨ（Guest Host）液晶の分光特性に対応した赤外光の除去を行うことにより使用温度範囲によらずにホワイトバランスの調整が可能となり、しかも省スペース化を図ることにより携帯用機器に適合することができる撮像装置及び携帯端末装置を提案することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の撮像装置及び携帯端末装置は、光学系と撮像手段との間に設けられ、予め定められた調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子からなる調光手段と、撮像手段から得られる光量情報に基づいて調光手段を調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する制御手段と、光学系から上記撮像手段との間であって、撮像手段の受光面より前方に光学部材の代用として装着され、調光手段に対応して少なくとも近赤外光を除去する除去手段とを備えたものである。
【０００８】
これによれば、本発明の撮像装置及び携帯端末装置は、調光手段は光学系と撮像手段との間に設けられ、予め定められた調光制御範囲となるように少なくとも染料系色素を含んだ液晶により生成される電気調光素子からなるものであり、制御手段は撮像手段から得られる光量情報に基づいて調光手段を調光制御範囲に制御するための印加電圧を供給する。ここで、除去手段は光学系から撮像手段との間であって、撮像手段の受光面より前方に光学部材の代用として装着され、調光手段に対応して少なくとも近赤外光を除去する。
【０００９】
従って、除去手段は調光手段に対応して少なくとも近赤外光を除去するので、電気調光素子の分光特性に対応して赤外光の除去の仕様を決めることができる。
【００１０】
また、除去手段は光学部材の代用として装着されるので、赤外光の除去を他の部材に替えて配置することにより小型化、省スペース化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、２色性ＧＨ液晶を用いて入射光の光量を調光制御する場合に、２色性ＧＨ（Guest Host）液晶の分光特性に対応した赤外光の除去を行うことにより使用温度範囲によらずにホワイトバランスの調整が可能となり、しかも省スペース化を図ることにより携帯用機器に適合させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について適宜図面を参照しながら詳細を説明する。
図１は、電気調光素子を組み込んだ携帯端末撮像装置の光学系例を示す図である。図１においては、本実施の形態に用いられる調光手段である電気調光素子５をＣＣＤ撮像装置として携帯電話機などの携帯端末装置に組見込んだ例を示している。
【００１３】
すなわち、携帯端末において、一点鎖線で示す光軸に沿って、携帯端末用レンズ鏡筒１内にレンズ前群に相当するレンズ群２及びレンズ群（ズーム用）３、レンズ後群に相当するレンズ群及びレンズ群（フォーカス用）４が配置され、さらに受光面７を有するＣＣＤによる固定撮像素子ユニット６が適宜の間隔を置いてこの順に配設されている。そして、レンズ群（フォーカス用）４のＣＣＤによる固定撮像素子ユニット６側面には、ＩＲ（赤外線）カットコート８がカバーガラスの代用として配置されている。
【００１４】
レンズ群４と固定撮像素子ユニット６の受光面７との間には、上述の２色性ＧＨ液晶からなる電気調光素子５が配置されている。ここで、電気調光素子４の前面及び後面の同じ光路上には、ＩＲ（赤外線）カットコート９，１０が光量調節（光量絞り）のための偏光の代用として取付けられている。フォーカス用のレンズ群４は、図示しない駆動部により光路に沿ってレンズ群３と固定撮像素子ユニット６との間を移動可能に配設され、また、ズーム用のレンズ群３は、光路に沿ってレンズ群２とレンズ群４との間を移動可能に配設されている。
【００１５】
図２は、電気調光素子の構成例を示す図であり、図２Ａは断面図、図２Ｂは斜視図である。図２は、図１に示した電気調光素子４である２色性ＧＨ液晶の例を示す。図２Ａに示すように、電気調光素子２１は、液晶２２からなり、この液晶２２の前面及び後面をそれぞれ透過率の高いガラス板２４、２５で挟み込むと共に周囲を他の部材で遮蔽したものである。ＣＣＤ７からの光量データＤに基づいて制御手段としてのＣＰＵ１１が電気調光素子２１に供給する印加電圧Ｖを制御する。
【００１６】
図２Ｂに示すように、このようにして構成された電気調光素子２１の液晶２２を図１に示した光軸１０に沿って配置することができる。なお、図中、液晶２２は厚みをつけて表しているが、実際には薄膜状に形成される。
【００１７】
さらに、液晶２２には、制御手段としてのＣＰＵ１１から駆動するための印加電圧Ｖが供給される。この印加電圧Ｖは、液晶２２を予め定められた調光制御範囲となるように生成される。電気調光素子２１は少なくとも染料系色素を含んだ液晶２２により生成される。
【００１８】
以下に、２色性ＧＨ液晶素子の分光特性について説明する。
図３は、２色性ＧＨ液晶素子の分光特性を示すものであり、図３Ａは印加電圧毎の素子分光特性、図３Ｂは印加デューティ毎の素子分光特性である。図３Ａに示す印加電圧はパルス電圧駆動を示し、図３Ｂに示す印加デューティはＰＷＭ駆動を示すものである。
【００１９】
図３Ａに示す分光特性において、図２に示した電気調光素子２１の液晶２２の色素は染料系材料のため、Ａ−１で示す４５０〜６３０ｎｍの波長領域では色が変化しないほぼ一定範囲となるが、Ａ−２で示す６３０〜７００ｎｍの波長領域では色が変化する変動範囲となる。この変動範囲となる６３０〜７００ｎｍの波長領域はいわゆる近赤外領域であり、この特性は、−２０℃から８０℃という変動温度範囲においても変化しない性質のものである。
【００２０】
また、図３Ｂに示す分光特性において、図２に示した電気調光素子２１の液晶２２の色素は染料系材料のため、Ｂ−１で示す４５０〜６３０ｎｍの波長領域では色が変化しないほぼ一定範囲となるが、Ｂ−２で示す６３０〜７００ｎｍの波長領域では色が変化する変動範囲となる。この変動範囲となる６３０〜７００ｎｍの波長領域はいわゆる近赤外領域であり、この特性は、−２０℃から８０℃という変動温度範囲においても変化しない性質のものである。
【００２１】
また、図３Ａに示す印加電圧によるパルス電圧駆動の場合は、０Ｖ、２．３Ｖ、２．７Ｖ、３Ｖ、４Ｖ、５Ｖと電圧値を高く印加するほどＡ−２で示す近赤外領域の変動がますます激しくなるという性質を有している。この性質も、−２０℃から８０℃という変動温度範囲においても変化しない性質のものである。
【００２２】
また、図３Ｂに示す印加デューティによるＰＷＭ駆動の場合は、デューティ０、デューティ７、デューティ１８、デューティ３７、デューティ５０、デューティ１００とデューティ値を高く印加するほどＢ−２で示す近赤外領域の変動がますます激しくなるという性質を有している。この性質も、−２０℃から８０℃という変動温度範囲においても変化しない性質のものである。
【００２３】
上述した電気調光素子の近赤外領域の変動の性質は、カメラ系に搭載した場合、電圧を印加するに従い画面が赤くなることを意味している。
【００２４】
カメラ系のホワイトバランスをとるのに、上述した２色性ＧＨ液晶素子に求められる特性は、可視波長帯域で分光特性が安定していることである。すなわち、可視波長帯域での各波長の分光が、印加電圧又はデューティによらずに安定していれば、カメラ系のホワイトバランスをとることができる。
【００２５】
そこで、図１に示したＩＲ（赤外線）カットコート８、９、１０のＩＲ（赤外線）カット特性を図３に示した近赤外領域の変動領域に対応させることにより、２色性ＧＨ液晶素子は可視波長帯域で分光特性が一定となる安定した特性に補正することができので、カメラ系のホワイトバランスをとることができる。しかも、この性質も、−２０℃から８０℃という変動温度範囲においても変化しない性質のものであるので、カメラ系の使用温度範囲を十分に満足している。
【００２６】
ここで、固定撮像素子ユニット６に組み込まれているＣＣＤに代表される固定撮像素子は、近赤外及び赤外領域での受光感度を有しており、この感度があると撮像画像に悪影響を及ぼすため、光学系のレンズには近赤外及び赤外領域の受光を除去する機能を有する光学部材を配置することにより、良好な撮像画像を得るようにしている。
【００２７】
この近赤外及び赤外領域の受光を除去する機能を有する光学部材の例として、近赤外及び赤外光カットフィルタや近赤外及び赤外光カットコートがある。
【００２８】
図４は、ＩＲ（赤外線）カット機能を有する光学分材の分光特性を示す図であり、図４Ａは４００〜７００ｎｍ、図４Ｂは５５０〜７００ｎｍである。
そこで、この例では、近赤外及び赤外光カットコートを図４Ａに示す分光特性が５８０nm半値、６３０nm半値、６８０nm半値の６３０±５０nm半値をとる仕様とする。ここで、半値とはこの波長における透過率が５０％となる波長を示す。
これにより、カメラ系のホワイトバランスを使用温度範囲でとることができる。これらは、特に、小型化が要求されるカメラや携帯電話機などの携帯端末に好適である。
なお、上述した仕様の中でも、図４Ａに示す分光特性が６２０nm半値、６３０nm半値、６４０nm半値の６３０±１０nm半値をとる仕様とするようにしてもよい。この場合には、赤の色度が一番良好となるので、赤色を重視したいカメラにおいてはこの仕様を推奨することができる。
【００２９】
また、上述した例では、赤外線カットコートのみを示したが、これに限らず、近赤外及び赤外光カットフィルタに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電気調光素子を組み込んだ撮像装置の光学系例を示す図である。
【図２】電気調光素子の構成例を示す図であり、図２Ａは断面図、図２Ｂは斜視図である。
【図３】２色性ＧＨ液晶素子の分光特性を示すものであり、図３Ａは印加電圧毎の素子分光特性、図３Ｂは印加デューティ毎の素子分光特性である。図３Ａに示す印加電圧はパルス電圧駆動を示し、図３Ｂに示す印加デューティはＰＷＭ駆動を示すものである。
【図４】ＩＲ（赤外線）カット機能を有する光学分材の分光特性を示す図であり、図４Ａは４００〜７００ｎｍ、図４Ｂは５５０〜７００ｎｍである。
【符号の説明】
【００３１】
１…携帯端末用レンズ鏡筒、２、３、４…レンズ群、５…電気調光素子、８，９，１０…ＩＲ（赤外線）カットコート、７…ＣＣＤ受光面、９…撮像面、１１…ＣＰＵ、２１…電気調光素子、２２…液晶、２４、２５…ガラス板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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