(57)【要約】【課題】  本発明は、２色性ＧＨ（Guest Host）液晶の閾値を考慮した印加電圧を用いて駆動して、応答速度の向上を図る。【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ＣＰＵ１２と、ＣＰＵ１２から電気調光素子５に供給する印加電圧を生成するための透過量を得る閾値に関するパラメータ数値を記憶するパラメータ数値テーブル１５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、
上記制御手段から上記調光手段に供給する上記印加電圧を生成するための上記調光手段の透過量を得る閾値に関するパラメータ数値を記憶する記憶手段と、
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１に記載の撮像装置において、
上記記憶手段は、初期値から閾値以上の電圧を印加した後に所望値に至る電圧駆動テーブルであることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像装置において、
上記記憶手段は、初期値から閾値以上のデューティを印加した後に所望値に至るPWM駆動テーブルであることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の撮像装置において、
上記記憶手段は、閾値以下の周波数で上記調光手段を駆動する周波数駆動テーブルであることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
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、
上記制御手段から上記調光手段に供給する上記印加電圧を生成するための上記調光手段の透過量を得る閾値に関するパラメータ数値を記憶する記憶手段と、
を備えたことを特徴とする携帯端末装置。
【請求項７】
請求項６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８】
請求項６に記載の携帯端末装置において、
上記記憶手段は、初期値から閾値以上の電圧を印加した後に所望値に至る電圧駆動テーブルであることを特徴とする携帯端末装置。
【請求項９】
請求項６に記載の携帯端末装置において、
上記記憶手段は、初期値から閾値以上のデューティを印加した後に所望値に至るPWM駆動テーブルであることを特徴とする携帯端末装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の携帯端末装置において、
上記記憶手段は、閾値以下の周波数で上記調光手段を駆動する周波数駆動テーブル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】
このとき、２色性ＧＨ（Guest Host）液晶素子は、使用温度が低温になるほど応答速度が遅くなる。これは、液晶素子は、低温になるほど粘性が高くなるためである。
２色性ＧＨ（Guest Host）液晶素子の応答速度の改善について、先に本出願人は提案している（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開2001-201769号公報
【特許文献２】特開2003-43553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、印加電圧の増加に対して２色性ＧＨ（Guest Host）液晶が駆動しない領域
の閾値を経た後にようやく駆動を始めるため、広い温度範囲で使用が要求される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）液晶の閾値を考慮した印加電圧を用いて駆動して、応答速度の向上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、制御手段から調光手段に供給する印加電圧を生成するための調光手段の透過量を得る閾値に関するパラメータ数値を記憶する記憶手段と、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、記憶手段は、制御手段から調光手段に供給する印加電圧を生成するための調光手段の透過量を得る閾値に関するパラメータ数値を記憶する。
【０００９】
従って、制御手段は、記憶手段に記憶された調光手段の透過量を得る閾値に関するパラメータ数値に基づいて調光手段に供給する印加電圧を生成することができる。
【００１０】
これにより、調光手段の透過量を得る閾値以上の印加電圧を調光手段に供給することができ、調光手段の応答速度の向上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）液晶の閾値を考慮した印加電圧を用いて駆動することにより、応答速度の向上を図ることができ、これ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５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】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２は、操作手段１３からの選択信号に基づいてパラメータ数値テーブル１５から選択された駆動テーブルの印加電圧を読み出して、印加電圧を液晶駆動部１１に供給する。液晶駆動部１１は駆動テーブルに基づいた印加電圧を生成して、印加電圧を電気調光素子５に供給する。
【００１６】
パラメータ数値テーブル１５は、初期値から閾値以上の電圧を印加した後に所望値に至る電圧駆動テーブル１６、初期値から閾値以上のデューティを印加した後に所望値に至るＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動テーブル１７、閾値以下の周波数で電気調光素子５を駆動する周波数駆動テーブル１８を有している。
【００１７】
操作手段１３は、パラメータ数値テーブル１５から電圧駆動テーブル１６、ＰＷＭ駆動テーブル１７、周波数駆動テーブル１８のいずれかを読み出すための選択信号を出力する。
【００１８】
温度検出手段１４は、装置の使用温度を検出して、使用温度に応じてパラメータ数値テーブル１５の閾値を変更可能にする。
【００１９】
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５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ＣＰＵ１２が電気調光素子２１に供給する印加電圧Ｖを制御する。
【００２０】
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０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。
【００２１】
さらに、液晶２２には、制御手段としてのＣＰＵ１２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。
【００２２】
以下に、２色性ＧＨ液晶素子の印加電圧に対する透過率（光強度）特性について説明する。
図３は、２色性ＧＨ液晶素子の透過率（光強度）特性を示すものであり、図３Ａは電圧駆動における印加電圧対透過率（光強度）特性、図3BはＰＷＭ駆動における印加デューティ対透過率（光強度）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。
【００２３】
図３Ａに示す透過率（光強度）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、印加電圧が０Ｖ〜５Ｖに対して、光強度はＰＡで示す初期値からＳで示す閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、印加電圧が５Ｖ〜８Ｖに対して、光強度はＳで示す閾値からＰＢ以降で示す目標値まで１００ルックス〜１０ルックスで変化する変動範囲となる。この変動範囲となる１００ルックス〜１０ルックス領域はいわゆる電気調光素子２１の駆動領域であり、この駆動領域は、閾値を超えた印加電圧により得られるものである。
【００２４】
また、図３Ｂに示す透過率（光強度）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、デューティが０％〜８％に対して、光強度はＰＡで示す初期値からＳで示す閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、デューティが８％〜５０％に対して、光強度はＳで示す閾値からＰＢ以降で示す目標値まで１００ルックス〜１０ルックスで変化する変動範囲となる。この変動範囲となる１００ルックス〜１０ルックス領域はいわゆる電気調光素子２１の駆動領域であり、この駆動領域は、閾値を超えた印加電圧により得られるものである。
【００２５】
このように、電気調光素子２１は、電圧を印加すればすぐに駆動することはなく、閾値以上のレベルの電圧またはデューティの電圧を印加しないと駆動しない。この場合、透過率は変化しない。そこで、閾値を超えた印加電圧により電気調光素子２１を駆動領域とすることにより、応答速度を向上させることができる。この性質は、変動する温度範囲において閾値が変化する性質のものである。従って、使用温度に応じて閾値を変化させるようにする。
【００２６】
図４は、最大透過率及び駆動透過率における応答速度を示す図である。
図４において、閾値Ｓ以下の電圧駆動における印加電圧により、図３Ａに示す透過率（光強度）特性において、ＰＡに対応する光強度〜ＰＢに対応する光強度まで電気調光素子２１の液晶２２を駆動させると、応答速度は１５．９（ｍｓ）である。これに対して、閾値Ｓ以上の電圧駆動における印加電圧により、図３Ａに示す透過率（光強度）特性において、ＰＡに対応する光強度〜ＰＢに対応する光強度まで電気調光素子２１の液晶２２を駆動させると、応答速度は１１．３（ｍｓ）である。
【００２７】
また、閾値Ｓ以下のＰＷＭ駆動における印加電圧により、図３Ｂに示す透過率（光強度）特性において、ＰＡに対応する光強度〜ＰＢに対応する光強度まで電気調光素子２１の液晶２２を駆動させると、応答速度は１５．２（ｍｓ）である。これに対して、閾値Ｓ以上のＰＷＭ駆動における印加電圧により、図３Ｂに示す透過率（光強度）特性において、ＰＡに対応する光強度〜ＰＢに対応する光強度まで電気調光素子２１の液晶２２を駆動させると、応答速度は１０．８（ｍｓ）である。
【００２８】
逆に、閾値Ｓ以下の電圧駆動における印加電圧により、図３Ａに示す透過率（光強度）特性において、ＰＢに対応する光強度〜ＰＡに対応する光強度まで電気調光素子２１の液晶２２を駆動させると、応答速度は１５．４（ｍｓ）である。これに対して、閾値Ｓ以上の電圧駆動における印加電圧により、図３Ａに示す透過率（光強度）特性において、ＰＢに対応する光強度〜ＰＡに対応する光強度まで電気調光素子２１の液晶２２を駆動させると、応答速度は１１．７（ｍｓ）である。
【００２９】
また、閾値Ｓ以下のＰＷＭ駆動における印加電圧により、図３Ｂに示す透過率（光強度）特性において、ＰＢに対応する光強度〜ＰＡに対応する光強度まで電気調光素子２１の液晶２２を駆動させると、応答速度は１４．９（ｍｓ）である。これに対して、閾値Ｓ以上のＰＷＭ駆動における印加電圧により、図３Ｂに示す透過率（光強度）特性において、ＰＢに対応する光強度〜ＰＡに対応する光強度まで電気調光素子２１の液晶２２を駆動させると、応答速度は１２．１（ｍｓ）である。
【００３０】
このよに、閾値Ｓをまさに超えた領域の印加電圧から電気調光素子２１の液晶２２を駆動させると、応答速度が速くなることが確認できる。従って、閾値以下から閾値までは電気調光素子２１の液晶２２の光強度、つまり透過率が同一であるから、閾値をまさに超えた印加電圧又はデューティから電気調光素子２１の液晶２２を駆動させることにより、応答速度の向上を図ることができる。
【００３１】
図５は、素子の駆動周波数依存性を示す図であり、図５Ａは印加電圧対透過率、図５Ｂはデューティ対透過率である。
図５Ａに示す印加電圧対透過率において、駆動周波数が比較的低い１．４４ＫＨｚの場合、印加電圧が０Ｖ〜２Ｖに対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、印加電圧が２Ｖ〜８Ｖに対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜１０ルックスで変化する変動範囲となる。
【００３２】
また、駆動周波数が比較的低い２ＫＨｚの場合、印加電圧が０Ｖ〜３Ｖに対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、印加電圧が３Ｖ〜８Ｖに対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜１０ルックスで変化する変動範囲となる。
【００３３】
また、駆動周波数が比較的低い５ＫＨｚの場合、印加電圧が０Ｖ〜３Ｖに対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、印加電圧が３Ｖ〜８Ｖに対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜１０ルックスで変化する変動範囲となる。
【００３４】
また、駆動周波数が比較的中程度の１０ＫＨｚの場合、印加電圧が０Ｖ〜３Ｖに対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、印加電圧が３Ｖ〜８Ｖに対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜２０ルックスで変化する変動範囲となる。
【００３５】
また、駆動周波数が比較的やや高い２０ＫＨｚの場合、印加電圧が０Ｖ〜３Ｖに対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、印加電圧が３Ｖ〜８Ｖに対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜３５ルックスで変化する滑らかな変動範囲となる。
【００３６】
また、駆動周波数が比較的高い３０ＫＨｚの場合、印加電圧が０Ｖ〜４Ｖに対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、印加電圧が４Ｖ〜８Ｖに対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜５５ルックスで変化するさらに滑らかな変動範囲となる。
【００３７】
また、図５Ｂに示すデューティ対透過率において、駆動周波数が比較的低い１．４４ＫＨｚの場合、デューティが０％〜５％に対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、デューティが５％〜５０％に対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜１０ルックスで変化する変動範囲となる。
【００３８】
また、駆動周波数が比較的低い２ＫＨｚの場合、デューティが０％〜５％に対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、デューティが５％〜５０％に対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜１０ルックスで変化する変動範囲となる。
【００３９】
また、駆動周波数が比較的低い５ＫＨｚの場合、デューティが０％〜５％に対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、デューティが５％〜５０％に対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜１０ルックスで変化する変動範囲となる。
【００４０】
また、駆動周波数が比較的中程度の１０ＫＨｚの場合、デューティが０％〜１０％に対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、デューティが１０％〜５０％に対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜２０ルックスで変化する変動範囲となる。
【００４１】
また、駆動周波数が比較的やや高い２０ＫＨｚの場合、デューティが０％〜１５％に対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、デューティが１５％〜５０％に対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜３０ルックスで変化する滑らかな変動範囲となる。
【００４２】
また、駆動周波数が比較的高い３０ＫＨｚの場合、デューティが０％〜２０％に対して、光強度は初期値から閾値まで１００ルックスで変化しないほぼ一定範囲となるが、デューティが２０％〜５０％に対して、光強度は閾値から目標値まで１００ルックス〜５５ルックスで変化するさらに滑らかな変動範囲となる。
【００４３】
このように、光強度、つまり透過率の変化量は、電気調光素子２１の液晶２２を駆動させる駆動周波数が比較的低い範囲から比較的高い範囲になるほど、徐々に少なくなっていることが確認できる。しかも、このとき、印加電圧及びデューティの閾値も、電気調光素子２１の液晶２２を駆動させる駆動周波数が比較的低い範囲から比較的高い範囲になるほど、徐々に少なくなっている。
【００４４】
従って、電気調光素子２１の液晶２２を駆動させる駆動周波数は、素子に応じた駆動周波数以下で駆動させないと、応答速度の向上以前に前提となる本来の電気調光素子２１の調光きのうが失われてしまうことになる。
【００４５】
そこで、電気調光素子を使用する場合に、予めその素子に応じた駆動周波数の閾値を設定し、その駆動周波数以下で駆動させるようにする。この駆動周波数の閾値の設定は、図１に示した操作手段１３からの使用する電気調光素子２１の指示に対応してパラメータ数値テーブル１５中の周波数駆動テーブル１８の使用する電気調光素子２１に対応するパラメータがＣＰＵ１２に設定されることにより実行される。
【００４６】
また、そのとき、温度検出手段１４からの温度情報に基づいてパラメータ数値テーブル１５中の周波数駆動テーブル１８のパラメータを選択するようにしてもよい。
【００４７】
また、上述した例では、パラメータ数値テーブル１５中に電気調光素子に供給する印加電圧を生成するための透過量を得る閾値に関するパラメータ数値を記憶する駆動テーブルを設ける例のみを示したが、これに限らず、直接ＣＰＵ１２が駆動テーブルのパラメータを演算するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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液晶素子の透過率（光強度）特性を示すものであり、図３Ａは電圧駆動における印加電圧対透過率（光強度）特性、図３ＢはＰＷＭ駆動における印加デューティ対透過率（光強度）特性である。
【図４】最大透過率及び駆動透過率における応答速度を示す図である。
【図５】素子の駆動周波数依存性を示す図であり、図５Ａは印加電圧対透過率、図５Ｂはデューティ対透過率である。
【符号の説明】
【００４９】
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…液晶駆動部、１２…ＣＰＵ、１３…操作手段、１４…温度検出手段、１５…パラメータ数値テーブル、１６…電圧駆動テーブル、１７…ＰＷＭ駆動テーブル、１８…周波数駆動テーブル、２１…電気調光素子、２２…液晶、２４、２５…ガラス板
【図１】
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【図２】
2005348359.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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