CN100447606C - 自动调焦点装置 - Google Patents

Abstract

一种自动调焦点装置，由液晶透镜驱动器对液晶透镜施加规定电压。根据通过了因施加规定电压而处于过渡响应动作中的液晶透镜后的光学像，生成图象信号，以规定的周期对该图象信号进行取样，从而抽出多个自动聚焦信号。对所抽出的多个自动聚焦信号的电平进行比较，判定自动聚焦信号的最大值。从而以液晶透镜，利用液晶透镜的过渡响应动作，以足够快的速度检出调焦点。

Description

自动调焦点装置

技术领域

[0001]

本发明涉及自动调焦点装置，特别涉及调整焦距时使用液晶透镜，在该液晶透镜的过渡响应动作中，从由通过液晶透镜成像的光学像获得的图象信号中，抽出与焦点匹配度对应的多个焦点信号，检出这些焦点信号的峰值，从而检出调焦点的自动调焦点装置。

背景技术

[0002]

在现有技术中，作为使光学系统的焦距或焦点位置变化的调焦点机构，广泛采用使透镜移动从而对焦的方式。可是，在这种方式中，因为需要透镜驱动机构，所以存在着结构复杂的缺点，以及透镜驱动用电动机需要较多的电力的缺点。另外，通常还具有耐冲击性低的缺点。因此，作为不需要透镜驱动机构的调焦点机构，有人提出了使液晶透镜的折射率变化，从而进行对焦的方式(例如参照专利文献1)。

[0003]

这种为了实现现有技术的方式的液晶透镜，采用在具备图案电极和共同电极的2枚玻璃基板之间夹持液晶层的结构。而且，该图案电极采用具有中心部电极和多个环形电极、中心部电极和各环形电极与压降电阻连接的结构。然后，与各环形电极绝缘、与中心部电极连接的引出电极，通过功率放大器，与可变电阻连接；与各环形电极(外周部电极)连接的引出电极，则通过功率放大器，与可变电阻连接。进而，由与这些可变电阻并联的交流源供给的交流电压，被可变电阻降压。

[0004]

这样，形成施加给引出电极的电压信号和压降电阻产生的电压分布，在液晶层形成了电压分布。而且，分别调整可变电阻后，可以使液晶层产生各种电压分布。

[0005]

可是，作为摄象机的自动聚焦(自动调焦)系统，直接从摄影映像信号中抽出与图象的模糊对应的信息，对透镜进行登山(逐渐逼近)控制，以便使该模糊最小化的轮廓检出方式，已经广为人知(例如参照非专利文献1)。另外，还有人提出了使用该登山控制方式的各种自动聚焦装置(例如参照专利文献2、专利文献3、专利文献4、专利文献5)。

[0006]

专利文献1：日本国特许第3047082号公报

专利文献2：日本国实公平2-44248号公报

专利文献3：日本国特许第2742741号公报

专利文献4：日本国特公平1-15188号公报

专利文献5：日本国特公平2-11068号公报

非专利文献1：半间谦太郎、另外4人、《轮廓检出自动聚焦方式》、电视学会技术报告、昭和57年11月29日、p.7-12

[0007]

可是，迄今为止，对于采用登山控制方式控制液晶透镜的折射率的变化，从而进行调焦的技术，尚无报告。其理由可能是：使用液晶透镜时，通过登山控制检出焦点相当费时的缘故。例如：对于近远景，预先设定的焦点位置有50处，在某个方向寻找与模糊对应的信息的峰值，直到发现该峰值为止，假设平均需要经过25处，比较使透镜移动的方式和使用液晶透镜的方式，直到检出焦点为止所需的时间。

[0008]

在使透镜移动的方式中，反复进行如下动作：使透镜移动到与某处对应的位置，取得与当时的模糊对应的信息后，再使透镜移动到与下一处对应的位置，取得与其时的模糊对应的信息。这时，平均每处的处理时间例如是67毫秒，非常短，所以检出调焦点所需的时间，平均约1.7秒(＝67毫秒/处×25处)就行。

[0009]

另一方面，在使用液晶透镜的方式中，使为了驱动液晶透镜而施加给液晶透镜的电压(驱动电压)变化，从而使液晶透镜的折射率分布变化。这样，就得反复进行如下动作：将与某处对应的驱动电压施加给液晶透镜，取得与当时的模糊对应的信息后，再将与下一个模糊对应的驱动电压施加给液晶透镜，再次取得与模糊对应的信息。

[0010]

可是，一般来说，由于液晶对于驱动电压的变化的响应迟缓，所以使驱动电压变化后，必须等到液晶的响应稳定为止，因此，平均每处的处理时间例如是500毫秒，比较长，直到检出调焦点为止，平均约需12.5秒(500毫秒/处×25处)。这是不现实的。

[0011]

另外，如果采用专利文献1，就成为将电压施加给液晶透镜的压降电阻的两端的结构，这就必然会出现施加给某一端的电压，比施加给其它端的电压低的情况。例如：希望作为凸透镜使用时，就对一个引出电极施加低电压，对另一个引出电极施加高电压。

[0012]

这时，随着液晶层使用的液晶材料的不同，施加低电压一侧的液晶的过渡响应结束的时间，就比施加高电压一侧的液晶的过渡响应结束的时间迟。这样，在希望将液晶透镜的动作作为凸透镜使用时，虽然只要按照遍及液晶层的整个面施加的电压响应就行，但是若出现过渡响应结束的时间迟的地方，则到作为凸透镜发挥作用为止的时间，就取决于施加低电压一侧的液晶的响应时间。换言之，在过渡响应状态中，不能获得作为凸透镜的适当的折射率分布。

[0013]

特别是要最大限度地发挥作为透镜的能力时，就要使中心部电极与外周部电极的电压差成为最大，所以在施加低电压的一侧，液晶层的液晶分子使用实效性地动作尽量低的电压，该部分到成为具有适当的折射率分布的透镜为止(到过渡响应结束为止)，需要很长时间的问题。

[0014]

进而，要尽量加大作为透镜的能力时，就必须加大液晶材料的双折射率(複屈折率)，或者加大液晶层的厚度。可是，采用这种结构后，也和前文所述的一样，存在着液晶的响应变慢、到成为具有适当的折射率分布的透镜为止需要很长时间的问题。

发明内容

[0015]

本发明就是为了解决现有技术的上述问题而研制的，其目的在于提供能够在液晶透镜的过渡响应动作中，统一抽出与焦点匹配度对应的多个焦点信号后，检出焦点信号的峰值，从而在实用中以很快的速度检出调焦点的自动调焦点装置。

[0016]

为了解决上述课题、达到目的，本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：是具有光学透镜单元(该光学透镜单元包含液晶透镜)、光电变换单元(该光电变换单元将通过所述光学透镜单元后成像的光学像，变换成电信号后，输出图象信号)、液晶透镜控制单元(该液晶透镜控制单元从所述图象信号中抽出与焦点匹配度对应的焦点信号，并控制所述液晶透镜的驱动条件，以便使焦点信号成为最大)的自动调焦点装置，所述液晶透镜控制单元，具备：电压外加单元，该电压外加单元向所述液晶透镜施加规定电压；焦点信号抽出单元，该焦点信号抽出单元以规定的周期，对根据被所述电压外加单元施加规定电压后通过过渡响应动作中的液晶透镜的光学像生成的图象信号进行取样，从而抽出多个焦点信号；调焦点判定单元，该调焦点判定单元根据所述焦点信号抽出单元抽出的多个焦点信号，判定焦点信号的最大值。

[0017]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述电压外加单元，作为所述规定电压，施加旨在使所述液晶透镜成为凸透镜的状态的电压。

[0018]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述电压外加单元，作为所述规定电压，施加旨在使所述液晶透镜成为凹透镜的状态的电压。

[0019]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述电压外加单元，作为所述规定电压，施加旨在使所述液晶透镜成为凸透镜的状态的第1电压，和在不同的时刻，施加旨在使所述液晶透镜成为凹透镜的状态的第2电压。另外，本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述电压外加单元，向所述液晶透镜施加电压，以便在向所述液晶透镜施加所述第1电压的期间和施加所述第2电压的期间之间，有施加既不是使所述液晶透镜成为凸透镜的状态的电压也不是使所述液晶透镜成为凹透镜的状态的电压的第3电压的期间。

[0020]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述液晶透镜控制单元，向所述液晶透镜施加所述第1电压及所述第2电压中的某一个，在所述液晶透镜进行过渡响应动作的期间，判定焦点信号是最大值后，中止向液晶透镜施加另一个电压。

[0021]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述液晶透镜，具有被电阻连接的中心部电极和外周部电极的图案电极和共同电极，在分别形成的2枚透明基板之间夹持液晶层；所述电压外加单元，在向所述中心部电极和所述外周部电极施加不同的规定电压的同时，还调制所述不同的规定电压中较小的电压的振幅。

[0022]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述电压外加单元，只在规定的时间扩大振幅，其后逐渐使其衰减，恢复成规定的振幅。

[0023]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述液晶透镜，具有被电阻连接的中心部电极和外周部电极的图案电极和共同电极，在分别形成的2枚透明基板之间夹持液晶层；所述电压外加单元，在向所述中心部电极和所述外周部电极施加不同的规定电压的同时，还调制所述不同的规定电压中较小的电压的脉冲宽度。

[0024]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述电压外加单元，只在规定的时间扩大脉冲宽度，其后逐渐使脉冲宽度变短，恢复成规定的脉冲宽度。

[0025]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述焦点信号抽出单元具备：焦点信号逐次抽出单元，该焦点信号逐次抽出单元使所述电压外加单元施加给所述液晶透镜的电压变化，在所述液晶透镜的液晶动作稳定的状态下取样，从而抽出多个焦点信号；焦点信号统一抽出单元，该焦点信号统一抽出单元以规定的周期，对根据被所述电压外加单元施加规定电压后通过过渡响应动作中的液晶透镜的光学像生成的图象信号进行取样，从而抽出多个焦点信号。

[0026]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述液晶透镜控制单元，还具备抽出方法选择单元，该抽出方法选择单元对所述焦点信号逐次抽出单元和所述焦点信号统一抽出单元进行选择。

[0027]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，具备温度检出单元，该温度检出单元检出所述液晶透镜的温度；所述抽出方法选择单元，根据所述温度检出单元检出的温度，选择所述焦点信号逐次抽出单元或所述焦点信号统一抽出单元。

[0028]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，所述液晶透镜控制单元具备计测单元(该计测单元计测开始所述取样后经过的时间)、第1存储单元(该第1存储单元预先存储使所述液晶透镜的透镜等级和所述经过的时间对应的数据)、第2存储单元(该第2存储单元使用所述第1存储单元存储的数据，根据所述经过的时间，存储与判定为最大值的焦点信号对应的透镜等级)；将所述第2存储单元存储的所述透镜等级，视为调焦点的透镜状态，在所述取样结束后，将所述液晶透镜调整成该透镜等级。

[0029]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，具备温度检出单元，该温度检出单元检出所述液晶透镜的温度；所述第1存储单元，具有使各温度中的所述透镜等级和所述经过的时间对应的多个数据；所述第2存储单元，使用与所述温度检出单元的信息对应的所述数据，存储透镜等级。

[0030]

本发明涉及的自动调焦点装置，其特征在于：在上述的发明中，由具有所述电压外加单元、所述焦点信号抽出单元、所述计测单元、所述第1存储单元、所述光学透镜单元、所述光电变换单元的照相机透镜组和具有所述调焦点判定单元、所述第2存储单元的自动聚焦控制器构成，所述照相机透镜组和所述自动聚焦控制器，通过接口做媒介连接，根据来自所述自动聚焦控制器的指令，使所述照相机透镜组中的所述电压外加单元和所述焦点信号抽出单元动作，使所述第2存储单元存储所需的透镜等级。

[0031]

采用本发明后，可以获得如下效果：实现调整焦距时使用液晶透镜，在该液晶透镜的过渡响应动作中，统一抽出与焦点匹配度对应的多个焦点信号，检出这些焦点信号的峰值，从而能够在实用之际以很快的速度检出调焦点的自动调焦点装置。

附图说明

[0032]

图1是表示本发明涉及的自动调焦点装置的简要结构的方框图。

图2是表示液晶透镜的结构的主视图。

图3是表示液晶透镜的结构的剖面图。

图4是表示图案电极的结构的主视图。

图5是表示向液晶施加电压时的折射率的变化的说明图。

图6是表示过渡响应动作期间中的液晶的折射率变化和液晶透镜的焦距变化的说明图。

图7是表示静止状态中的液晶透镜的焦距和驱动电压的关系的一个例子的图表。

图8-1是表示向液晶透镜施加的第1电压施加图案的说明图。

图8-2是表示向液晶透镜施加的第1电压施加图案的说明图。

图8-3是表示第1电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图9-1是表示向液晶透镜施加的第2电压施加图案的说明图。

图9-2是表示向液晶透镜施加的第2电压施加图案的说明图。

图9-3是表示第2电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图10-1是表示向液晶透镜施加的第3电压施加图案的说明图。

图10-2是表示向液晶透镜施加的第3电压施加图案的说明图。

图10-3是表示第3电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图11-1是表示向液晶透镜施加的第4电压施加图案的说明图。

图11-2是表示向液晶透镜施加的第4电压施加图案的说明图。

图11-3是表示第4电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图12-1是表示向液晶透镜施加的第5电压施加图案的说明图。

图12-2是表示向液晶透镜施加的第5电压施加图案的说明图。

图12-3是表示第5电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图13-1是表示向液晶透镜施加的第6电压施加图案的说明图。

图13-2是表示向液晶透镜施加的第6电压施加图案的说明图。

图13-3是表示第6电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图14-1是表示向液晶透镜施加的第7电压施加图案的说明图。

图14-2是表示向液晶透镜施加的第7电压施加图案的说明图。

图14-3是表示第7电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图15-1是表示向液晶透镜施加的第8电压施加图案的说明图。

图15-2是表示向液晶透镜施加的第8电压施加图案的说明图。

图15-3是表示第8电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图16-1是表示向液晶透镜施加的第9电压施加图案的说明图。

图16-2是表示向液晶透镜施加的第9电压施加图案的说明图。

图16-3是表示第9电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图17-1是表示向液晶透镜施加的第10电压施加图案的说明图。

图17-2是表示向液晶透镜施加的第10电压施加图案的说明图。

图17-3是表示第10电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图18-1是表示向液晶透镜施加的第11电压施加图案的说明图。

图18-2是表示向液晶透镜施加的第11电压施加图案的说明图。

图18-3是表示第11电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图19-1是表示向液晶透镜施加的第12电压施加图案的说明图。

图19-2是表示向液晶透镜施加的第12电压施加图案的说明图。

图19-3是表示第12电压施加图案中的焦距的倒数的变化的图形。

图20是表示自动聚焦信号的评价方法的说明图。

图21是表示自动聚焦信号的评价方法的说明图。

图22是表示自动聚焦信号的评价方法的说明图。

图23是表示自动聚焦信号的评价方法的说明图。

图24是表示自动聚焦信号的评价方法的说明图。

图25是表示第4实施方式涉及的自动调焦点装置搭载的液晶透镜的驱动电压分布的一个例子和折射率的变化的说明图。

图26是表示第4实施方式涉及的自动调焦点装置搭载的液晶透镜的驱动电压分布的一个例子和过渡响应动作期间的折射率的变化的说明图。

图27-1是表示向第4实施方式涉及的自动调焦点装置搭载的液晶透镜中的外周部电极施加的电压Vouter的分布的的一个例子说明图。

图27-2是表示向第4实施方式涉及的自动调焦点装置搭载的液晶透镜中的中心部电极施加的电压Vinner的分布的的一个例子说明图。

图27-3是表示按照图27-1、图27-2向第4实施方式涉及的自动调焦点装置搭载的液晶透镜施加电压分布时的焦距的倒数的变化的说明图。

图28是表示第4实施方式涉及的自动调焦点装置中的自动聚焦信号的评价方法的说明图。

图29是表示第4实施方式涉及的自动调焦点装置中的自动聚焦信号的评价方法的说明图。

图30是表示向第5实施方式涉及的自动调焦点装置搭载的液晶透镜施加的脉冲宽度被调制的波形的说明图。

图31是表示第5实施方式涉及的自动调焦点装置搭载的液晶透镜的电压调制单元的一个例子和过渡响应动作期间的折射率的变化的说明图。

图32是表示第6实施方式涉及的自动调焦点装置的简要结构的方框图。

图33是表示向液晶施加电压时的各个温度中的响应时间和焦点信号逐次抽出时的处理时间、焦点信号统一抽出时的取样数的图表。

图34是表示第6实施方式中的自动调焦点装置的自动调焦动作的流程图。

图35-1是表示焦点信号逐次抽出控制中的向液晶透镜施加的电压施加图案和焦距的倒数的变化的图形。

图35-2是表示焦点信号逐次抽出控制中的向液晶透镜施加的电压施加图案和焦距的倒数的变化的图形。

图35-3是表示焦点信号逐次抽出控制中的向液晶透镜施加的电压施加图案和焦距的倒数的变化的图形。

图36-1是焦点信号逐次抽出控制的动作的示意图。

图36-2是焦点信号逐次抽出控制的动作的示意图。

图37是表示第7实施方式涉及的自动调焦点装置的方框图。

图38是表示对焦距而言的施加的电压和透镜等级的图表。

图39是表示第7实施方式中的自动调焦点装置的自动调焦动作的流程图。

图40是表示开始过渡响应动作后的经过时间和透镜等级的对应表的例子的图表。

[0033]

图中：1、7-光学透镜单元(液晶透镜)；2-光学透镜单元()；3-光电变换单元(摄像元件)；4-光电变换单元(DSP)；5-液晶透镜控制单元、焦点信号抽出单元、调焦点判定单元(自动调焦控制器)；6-电压外加单元(液晶透镜驱动器)；8、9-玻璃基板；10-图案电极；11-共同电极；12、13-取向膜；14-液晶层；15-透镜部；16-密封部件；17-隔片部件；18-电极取出部；19-挠性印刷布线板(FPC)；20-；21-环形电极；22-环形电极(外周部电极)；23-环形连接部；24-中心部引出电极；25-外周部引出电极；51-微处理器；52-存储单元。

具体实施方式

[0034]

下面，参照附图，详细讲述本发明涉及的自动调焦点装置的适当的实施方式。

[0035]

第1实施方式

图1是表示自动调焦点装置的简要结构的方框图。如图1所示，自动调焦点装置具有液晶(LC)透镜系统1、光学透镜系统2、摄像元件3、DSP(数字信号处理器)4、自动调焦(AF)控制器5及液晶透镜驱动器6。液晶透镜系统1，具有组合P波用液晶透镜和S波用液晶透镜的结构。光学透镜系统2具有光圈、全焦点摄影透镜组及红外线截止滤波器。摄像元件3具有CCD及CMOS等固体摄像元件构成的图形传感器和模拟-数字变换器。

[0036]

通过液晶透镜系统1及光学透镜系统2后成像的光学像，在摄像元件3的图形传感器的作用下，被变换成电信号。图形传感器输出的电信号，被模拟-数字变换器变换成数字信号。DSP4对模拟-数字变换器输出的数字信号进行图象处理。自动调焦控制器5，在液晶透镜的过渡响应动作期间中，以规定的周期，对输出DSP4输出的图象信号进行取样，从而抽出与焦点匹配度对应的多个焦点信号(以下作为自动聚焦信号)。然后，自动调焦控制器5根据抽出的多个聚焦信号，判定聚焦信号的电平成为最大时的取样时刻，根据该判定结果，控制液晶透镜系统1的驱动条件。

[0037]

自动调焦控制器5具有进行上述一系列控制的微处理器51和存储单元52。存储单元52具有存放微处理器51执行的程序及为了求出最佳的驱动电压所必需的各种关系等的读出专用存储器部(ROM部)，和微处理器51作为作业区域使用的可以写入的存储器部(RAM部)。液晶透镜驱动器6，根据自动调焦控制器5输出的控制信号，向液晶透镜系统1施加电压。

[0038]

关于自动调焦控制器5执行的处理，将在后文讲述。液晶透镜系统1及光学透镜系统2，相当于光学透镜单元。摄像元件3及DSP4，相当于光电变换单元。自动调焦控制器5，相当于液晶透镜控制单元的焦点信号抽出单元及调焦点判定单元。液晶透镜驱动器6，相当于液晶透镜控制单元的电压外加单元。

[0039]

图2及图3，分别是表示液晶透镜的单元结构的主视图及剖面图。如这些图所示，液晶透镜7在一对相对的玻璃基板8、9的内侧，图案电极10和共同电极11被相对地配置，在图案电极10及共同电极11的内侧，取向膜12、13被相对地配置，在它们之间，构成例如封入水平取向(Homogeneousalignment)的液晶层14的液晶屏。

[0040]

P波用液晶透镜和S波用液晶透镜的结构相同，但是液晶层14的排列方向互差90°。这就在使P波用液晶透镜的折射率分布变化时，具有和P波用液晶透镜的取向方向相同方向的偏振光面的光，受到折射率分布变化的影响，但是具有与P波用液晶透镜的取向方向正交的方向的偏振光面的光，却不受折射率分布变化的影响。S波用液晶透镜也同样。

[0041]

这样，就需要取向方向互差90°的2枚液晶透镜即P波用液晶透镜和S波用液晶透镜。P波用液晶透镜和S波用液晶透镜，被相同波形的驱动电压驱动。驱动电压，例如是脉冲高度被调制(PHM)或脉冲宽度被调制(PWM)的交流电压。

[0042]

在液晶屏的中央部，设置着折射率随着施加电压变化的透镜部15。另外，液晶屏的周边部，被密封部件16密封。液晶层14的厚度，被隔片部件17保持成一定。挠性印刷布线板(FPC)19，使用各向异性导电膜，与图案电极10的电极取出部18连接。电极取出部18的一部分，与图案电极10绝缘，而与共同电极11连接。

[0043]

虽无特殊要求，但作为一个例子，示出液晶透镜7的尺寸。玻璃基板8、9的一边的长度，为数mm到十几mm左右，例如是10mm。但是，关于图案电极10一侧的玻璃基板8，是除去覆盖图案电极10的电极取出部18的部分的尺寸。玻璃基板8、9的厚度，为数百μm左右，例如是300μm。液晶层14的厚度，为十几μm到几十μm左右，例如是23μm。透镜部15的直径，为数mm左右，例如是2.4mm。

[0044]

图4是表示图案电极10的结构的主视图。如图4所示，图案电极10在圆形的中心部电极20的周围，沿着多个半径不同的同心圆的圆周，具有配置了多个C形的环形电极21、22的图案。在中心部电极20和最内侧的环形电极21之间，以及相邻的环形电极21、22之间，成为空间。而且，中心部电极20和最内侧的环形电极21及相邻的环形电极21、22，通过环形连接部23，被互相连接。

[0045]

中心部引出电极24，离开其它的环形电极21、22及环形连接部23(即以被绝缘的状态)，从中心部电极20起，延伸到最外周的环形电极22(以下称作“外周部电极22”)的外侧为止。另一方面，外周部引出电极25，以被与其它电极绝缘的状态，从外周部电极22起，延伸到其外侧为止。图案电极10的图4所示的图案，与透镜部15重叠地配置。

[0046]

按照分别施加给中心部引出电极24和外周部引出电极25的电压，与共同电极11对应的中心部电极20、中心部电极20和外周部电极22之间的各环形电极21以及外周部电极22的各自的电压值，成为不同的状态。就是说，在图案电极10的作用下，透镜部15产生电压分布。使该电压分布变化后，液晶透镜7的折射率分布变化，能够使液晶透镜7成为凸透镜的状态或平行玻璃板的状态或凹透镜的状态。

[0047]

虽然没有特别限定，但作为一个例子，示出图案电极10的各部的尺寸及特性值。中心部电极20、外周部电极22及它们之间的环形电极21的总数，例如是27。另外，中心部电极20的直径、各环形电极21的宽度以及外周部电极22的宽度，被选择成能够在透镜部15中获得所需的折射率分布。中心部电极20、环形电极21及外周部电极22彼此之间的空间的宽度，例如是3μm。另外，各环形连接部23的电阻值，例如是1kΩ。

[0048]

接着，讲述在具有和液晶的取向方向相同方向的偏振光面的光，透过液晶的状态中，向液晶施加电压时的折射率的变化。如图5所示，从外部向液晶施加驱动电压V0后(图5(a))，液晶的折射率，从该驱动电压V0的上升的时刻起，延迟tf的时间，成为与驱动电压V0对应的状态(图5(b))。另外，液晶的折射率，从驱动电压V0的下降的时刻起，延迟tr的时间，恢复原来的状态(图5(b))。该tf及tr的时间，是液晶进行过渡响应动作的期间，折射率逐渐变化。因此，如上所述，驱动电压V0，例如是脉冲高度被调制(PHM)或脉冲宽度被调制(PWM)的交流电压。

[0049]

例如：假设使用各部的尺寸及特性值为上述值的液晶透镜7及图案电极10。另外，作为液晶层14，假设使用对于异常光线的折射率ne及对于普通光线的折射率no分别为1.75及1.5、双折射Δn是0.25的向列的液晶。这时，例如对于驱动电压V0的从0V向5V的上升而言的液晶的过渡响应动作时间tf，及对于驱动电压V0的从5V向0V的下降而言的液晶的过渡响应动作时间tr，都是500毫秒左右。

[0050]

这样，直到液晶的过渡响应动作结束为止，需要一些时间。因此，在第1实施方式中，在液晶的过渡响应动作期间中，以规定的周期，对通过液晶透镜系统1及光学透镜系统2的光学像生成的图象信号进行取样。在图6中，示出驱动电压上升时的过渡响应动作期间tf中的液晶的折射率变化的情况和液晶透镜7的焦距变化的情况。

[0051]

例如，如图6(a)所示，液晶的折射率在过渡响应动作期间tf中变化，经过过渡响应动作期间tf后成为一定，所以液晶透镜7的与中心部电极20、各环形电极21及外周部电极22的每一个对应的液晶部分的折射率也成为一定。这样，在经过了过渡响应动作期间tf的时刻，液晶透镜7的折射率分布被确定为某种分布，如图6(b)所示，被收敛成与其折射率分布对应的某个一定值。

[0052]

在图6(b)的横轴的上侧及下侧描绘的线，分别表示液晶透镜7成为凸透镜的状态及凹透镜的状态时的焦距f的变化的情况。在第1实施方式中，为了便于讲述，用正的数值表示液晶透镜7成为凸透镜的状态时的焦距f，用负的数值表示液晶透镜7成为凹透镜的状态时的焦距f。这样表示后，液晶透镜7的焦距f成为正或负的无穷大时，液晶透镜7就成为平行玻璃的状态。

[0053]

在第1实施方式中，在直到液晶透镜7的焦距f收敛成一定值为止的过渡响应动作期间tf的时刻t1、t2、t3、t4、t5及t6中，对图象信号进行取样。在各取样时刻，液晶透镜7的焦距f不同。这样，由于能够在液晶透镜7的一次过渡响应动作期间中，对通过焦距f互不相同的状态的液晶透镜7的光学像生成的图象信号进行取样，所以能够抽出与焦点匹配度对应的多个自动聚焦信号。

[0054]

在这里，取样周期ts例如与帧的周期同步。此外，还可以在液晶透镜7的下降时的过渡响应动作期间tr中对图象信号进行取样。另外，取样数并不局限于6个。

[0055]

预先求出取样的时刻和液晶透镜7的焦距的关系，例如第1次取样的时刻t1中的液晶透镜7的焦距为f1，第2次取样的时刻t2中的液晶透镜7的焦距为f2。该关系，例如被存入自动调焦控制器5内的存储单元52的ROM部。

[0056]

这样，自动调焦控制器5内的微处理器51，能够根据在液晶透镜7的过渡响应动作期间中对图象信号进行了取样的时刻，求出各取样时刻中的液晶透镜7的焦距。因此，由于能够获得液晶透镜7的各焦距和聚焦信号的电平的对应关系，所以能够求出聚焦信号的电平成为最大时即对准焦点时的液晶透镜7的焦距。

[0057]

另外，还可以预先求出静止状态中的液晶透镜7的焦距f和为了使液晶透镜7的焦距f成为某个值时而施加给液晶透镜7的驱动电压的关系，以便在静止状态时液晶透镜7的焦距成为f1时液晶透镜7的外周部电极22的电压Vouter及中心部电极20的电压Vinner的值，在静止状态时液晶透镜7的焦距成为f2时的Vouter及Vinner的值。该关系也例如被存入自动调焦控制器5内的存储单元52的ROM部。

[0058]

这样，微处理器51可以知道为了对准焦点即将液晶透镜7的焦距与聚焦信号的电平成为最大时的焦距吻合，实际上应该施加给液晶透镜7多大程度的驱动电压。图7表示静止状态中的液晶透镜7的焦距f和为了使液晶透镜7的焦距成为某个值而施加给液晶透镜7的电压的关系的一个例子。

[0059]

接着，讲述使液晶透镜7变化成为凸透镜的状态和凹透镜的状态两者时，施加给液晶透镜7的施加电压图案。液晶透镜7在施加给图案电极10的外周部电极22的电压Vouter比施加给中心部电极20的电压Vinner高时，成为凸透镜的状态；反之成为凹透镜的状态。作为施加电压图案，可以考虑以下12种。

[0060]

第1图案如图8-1及图8-2所示，最初使施加给图案电极10的外周部电极22的电压Vouter和施加给中心部电极20的电压Vinner，都为第1电压V1。接着，在时刻T0，只使外周部电极22的电压Vouter变化成比第1电压V1高的第2电压V2。再接着，在时刻T1，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第2电压V2。再接着，在时刻T2，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第1电压V1，并在时刻T3结束。

[0061]

液晶透镜7，在时刻T0中，是平行玻璃的状态；在从时刻T0到时刻T1为止的期间，透镜功率逐渐变大，是凸透镜的状态；在从时刻T1到时刻T2为止的期间，透镜功率逐渐变小，成为凹透镜的状态。图8-3是表示第1图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0062]

如图8-3所示，1/f的值，在时刻T0时为零，从时刻T0到时刻T1，从朝下凸的曲线起，经过拐点，变成朝上凸的曲线，在时刻T1中成为正的最大值。这样，在时刻T1中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态。而且，1/f的值，从时刻T1到时刻T2，从朝上凸的曲线起，经过拐点，变成朝下凸的曲线，达到零；从时刻T2到时刻T3，一边变成朝下凸的曲线，一边在时刻T3成为负的最大值。

[0063]

这样，在时刻T3中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态。假设第1电压V1为0V、第2电压V2为5V，那么由于在时刻T0，外周部电极22的电压Vouter成为上升，所以这时的液晶透镜7的过渡响应动作时间tf，就如上所述，例如是500毫秒左右。

[0064]

另外，由于在时刻T1，中心部电极20的电压Vinner成为上升，所以这时的液晶透镜7的过渡响应动作时间tf，就如上所述，例如是500毫秒左右。进而，由于在时刻T2，外周部电极22的电压Vouter成为下降，所以这时的液晶透镜7的过渡响应动作时间tf，就如上所述，例如是500毫秒左右。这样，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.5秒左右。

[0065]

第2图案如图9-1及图9-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter和中心部电极20的电压Vinner，都为第1电压V1。接着，在时刻T0，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第2电压V2。再接着，在时刻T1，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第1电压V1。再接着，在时刻T2，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第2电压V2，并在时刻T3结束。

[0066]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间、从时刻T1到时刻T2为止的期间及从时刻T2到时刻T3为止的期间，分别成为平行玻璃的状态、透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凹透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态。图9-3是表示第2图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0067]

如图9-3所示，1/f的值，在时刻T0、T1、T2及T3中，分别成为零、正值的最大值、零及负值的最大值。这样，在时刻T1中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态；在时刻T3中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态。另外，在第2图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.5秒左右。

[0068]

第3图案如图10-1及图10-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter和中心部电极20的电压Vinner，都为第1电压V1。接着，在时刻T0，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第2电压V2。再接着，在时刻T1，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第2电压V2。再接着，在时刻T2，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第1电压V1，并在时刻T3结束。

[0069]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间、从时刻T1到时刻T2为止的期间及从时刻T2到时刻T3为止的期间，分别成为平行玻璃的状态、透镜功率逐渐变大的凹透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凹透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态。图10-3是表示第3图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0070]

如图10-3所示，1/f的值，在时刻T0、T1、T2及T3中，分别成为零、负值的最大值、零及正值的最大值。这样，在时刻T1中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态；在时刻T3中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态。另外，在第3图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.5秒左右。

[0071]

第4图案如图11-1及图11-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter和中心部电极20的电压Vinner，都为第1电压V1。接着，在时刻T0，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第2电压V2。再接着，在时刻T1，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第1电压V1。再接着，在时刻T2，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第2电压V2，并在时刻T3结束。

[0072]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间、从时刻T1到时刻T2为止的期间及从时刻T2到时刻T3为止的期间，分别成为平行玻璃的状态、透镜功率逐渐变大的凹透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凹透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态。图11-3是表示第4图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0073]

如图11-3所示，1/f的值，在时刻T0、T1、T2及T3中，分别成为零、负值的最大值、零及正值的最大值。这样，在时刻T1中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态；在时刻T3中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态。另外，在第4图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.5秒左右。

[0074]

第5图案如图12-1及图12-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter和中心部电极20的电压Vinner，都为第2电压V2。接着，在时刻T0，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第1电压V1。再接着，在时刻T1，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第1电压V1。再接着，在时刻T2，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第2电压V2，并在时刻T3结束。

[0075]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间、从时刻T1到时刻T2为止的期间及从时刻T2到时刻T3为止的期间，分别成为平行玻璃的状态、透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凸透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凹透镜的状态。图12-3是表示第5图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0076]

如图12-3所示，1/f的值，在时刻T0、T1、T2及T3中，分别成为零、正值的最大值、零及负值的最大值。这样，在时刻T1中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态；在时刻T3中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态。另外，在第5图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.5秒左右。

[0077]

第6图案如图13-1及图13-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter和中心部电极20的电压Vinner，都为第2电压V2。接着，在时刻T0，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第1电压V1。再接着，在时刻T1，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第2电压V2。再接着，在时刻T2，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第1电压V1，并在时刻T3结束。

[0078]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间、从时刻T1到时刻T2为止的期间及从时刻T2到时刻T3为止的期间，分别成为平行玻璃的状态、透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凸凹透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凹透镜的状态。图13-3是表示第6图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0079]

如图13-3所示，1/f的值，在时刻T0、T1、T2及T3中，分别成为零、正值的最大值、零及负值的最大值。这样，在时刻T1中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态；在时刻T3中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态。另外，在第6图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.5秒左右。

[0080]

第7图案如图14-1及图14-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter和中心部电极20的电压Vinner，都为第2电压V2。接着，在时刻T0，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第1电压V1。再接着，在时刻T1，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第1电压V1。再接着，在时刻T2，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第2电压V2，并在时刻T3结束。

[0081]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间、从时刻T1到时刻T2为止的期间及从时刻T2到时刻T3为止的期间，分别成为平行玻璃的状态、透镜功率逐渐变大的凹透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凹透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态。图14-3是表示第7图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0082]

如图14-3所示，1/f的值，在时刻T0、T1、T2及T3中，分别成为零、负值的最大值、零及正值的最大值。这样，在时刻T1中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态；在时刻T3中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态。另外，在第7图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.5秒左右。

[0083]

第8图案如图15-1及图15-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter和中心部电极20的电压Vinner，都为第2电压V2。接着，在时刻T0，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第1电压V1。再接着，在时刻T1，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第2电压V2。再接着，在时刻T2，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第1电压V1，并在时刻T3结束。

[0084]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间、从时刻T1到时刻T2为止的期间及从时刻T2到时刻T3为止的期间，分别成为平行玻璃的状态、透镜功率逐渐变大的凹透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凹透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态。图15-3是表示第8图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0085]

如图15-3所示，1/f的值，在时刻T0、T1、T2及T3中，分别成为零、负值的最大值、零及正值的最大值。这样，在时刻T1中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态；在时刻T3中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态。另外，在第8图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.5秒左右。

[0086]

第9图案如图16-1及图16-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter为第2电压V2、中心部电极20的电压Vinner为第1电压V1。接着，在时刻T0，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第2电压V2。再接着，在时刻T1，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第1电压V1，并在时刻T2结束。

[0087]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间及从时刻T1到时刻T2为止的期间，分别成为透镜功率最大的凸透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凸透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凹透镜的状态。图16-3是表示第9图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0088]

如图16-3所示，1/f的值，在时刻T0时为正值的最大值，从时刻T0到时刻T1，从朝上凸的曲线起，经过拐点，变成朝下凸的曲线，在时刻T1中成为零。而且，1/f的值，从时刻T1到时刻T2，从朝上凸的曲线起，经过拐点，变成朝下凸的曲线，成为负的最大值。这样，在时刻T2中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态。另外，在第9图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.0秒左右。

[0089]

第10图案如图17-1及图17-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter为第1电压V1、中心部电极20的电压Vinner为第2电压V2。接着，在时刻T0，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第2电压V2。再接着，在时刻T1，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第1电压V1，并在时刻T2结束。

[0090]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间、从时刻T1到时刻T2为止的期间，分别成为透镜功率最大的凹透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凹透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态。图17-3是表示第10图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0091]

如图17-3所示，1/f的值，在时刻T0、T1及T2中，分别成为负值的最大值、零及正值的最大值。这样，在时刻T2中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态。另外，在第10图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.0秒左右。

[0092]

第11图案如图18-1及图18-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter为第2电压V2、中心部电极20的电压Vinner为第1电压V1。接着，在时刻T0，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第1电压V1。再接着，在时刻T1，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第2电压V2，并在时刻T2结束。

[0093]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间及从时刻T1到时刻T2为止的期间，分别成为透镜功率最大的凸透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凸透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凹透镜的状态。图18-3是表示第11图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0094]

如图18-3所示，1/f的值，在时刻T0、T1及T2中，分别成为正值的最大值、零及负值的最大值。这样，在时刻T2中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态。另外，在第11图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.0秒左右。

[0095]

第12图案如图19-1及图19-2所示，最初使外周部电极22的电压Vouter为第1电压V1、中心部电极20的电压Vinner为第2电压V2。接着，在时刻T0，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第1电压V1。再接着，在时刻T1，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第2电压V2，并在时刻T2结束。

[0096]

液晶透镜7，在时刻T0、从时刻T0到时刻T1为止的期间及从时刻T1到时刻T2为止的期间，分别成为透镜功率最大的凹透镜的状态、透镜功率逐渐变小的凹透镜的状态以及透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态。图19-3是表示第12图案中的焦距f的倒数的变化的图形。

[0097]

如图19-3所示，1/f的值，在时刻T0、T1及T2中，分别成为负值的最大值、零及正值的最大值。这样，在时刻T2中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态。另外，在第12图案中，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.0秒左右。

[0098]

接着，讲述关于使液晶透镜7变化成为凸透镜的状态后获得的多个自动聚焦信号和使液晶透镜7变化成为凹透镜的状态的两者后获得的多个自动聚焦信号的评价。虽然没有特别限定，但在这里，假设在图1所示的结构中没有液晶透镜系统1的结构时，被光学透镜系统2调整成在到被拍摄体为止的距离L为200mm处对焦。

[0099]

这样，在图1所示的结构中，到被拍摄体为止的距离L比200mm近时，液晶透镜7成为凸透镜的状态。另一方面，到被拍摄体为止的距离L比200mm远时，液晶透镜7成为凹透镜的状态。如上所述，在第1实施方式中，用正的数值表示液晶透镜7成为凸透镜的状态时的焦距f，用负的数值表示液晶透镜7成为凹透镜的状态时的焦距f。

[0100]

这样，液晶透镜7的功率，就在凸透镜的状态时，例如随着f的值成为100mm、200mm、500mm、1000mm而变小；而在凹透镜的状态时，例如随着f的值成为-100mm、-200mm、-500mm、-1000mm而变小。

[0101]

以上述第2施加电压图案为例，进行讲述。图20及图21是表示第2施加电压图案中的自动聚焦信号的评价方法的说明图。如图20或图21的(a)、(b)及(c)所示，在第2施加电压图案中，从时刻T0到T1为止的液晶透镜7成为凸透镜的状态的期间，获得多个——虽然没有特别限定，但是在图示的例子中为6个自动聚焦信号。

[0102]

另外，从时刻T2到T3为止的液晶透镜7成为凹透镜的状态的期间，获得多个——虽然没有特别限定，但是在图示的例子中为6个自动聚焦信号。这时，在使外周部电极22的电压Vouter或中心部电极20的电压Vinner的电压变化后，稍微经过一会，才开始取样。

[0103]

图20(c)所示的例子，是到被拍摄体为止的距离L比200mm短时、例如L为170mm时。这样，在液晶透镜7成为凸透镜的状态时，自动聚焦信号成为最大。在这里，为方便起见，取焦距f的倒数，使用将该值的正负反转的值即-1/f。

[0104]

将液晶透镜7的过渡响应动作期间中的取样获得的多个聚焦信号，从-1/f的值在负侧较大的那个起，依次排列到正侧较大的那个为止后，就成为图20(d)所示。在该图示例中，可以知道在-1/f的值为-1/100到1/100的范围中，对自动聚焦信号进行取样。而且知道，在-1/f的值为-1/100和-1/1000之间，自动聚焦信号成为最大。

[0105]

另外，图21(c)所示的例子，是到被拍摄体为止的距离L比200mm长时、例如L为350mm时。这样，在液晶透镜7成为凹透镜的状态时，自动聚焦信号成为最大。将液晶透镜7的过渡响应动作期间中的取样获得的多个聚焦信号，从-1/f的值在负侧较大的那个起，依次排列到正侧较大的那个为止后，就成为图21(d)所示。

[0106]

在该图示例中，也可以知道在-1/f的值为-1/100到1/100的范围中，对自动聚焦信号进行取样。而且知道，在-1/f的值为1/100和1/1000之间，自动聚焦信号成为最大。无论哪种情况，都在对所有的自动聚焦信号取样结束后，比较所有的自动聚焦信号的电平，判定其最大值。

[0107]

上述第1施加电压图案及第3～第8施加电压图案的情况，也同样。关于在与被拍摄体对焦时自动聚焦信号成为最大值的轮廓检出方式的原理，因为在上述非专利文献1中谈及，所以在此不再赘述。

[0108]

作为其它例子，图22及图23是表示第9施加电压图案中的自动聚焦信号的评价方法的说明图。图22所示的例子，是到被拍摄体为止的距离L比200mm短时、例如L为170mm时。图23所示的例子，则是到被拍摄体为止的距离L比200mm长时、例如L为350mm时。将液晶透镜7的过渡响应动作期间中的取样获得的多个聚焦信号，从-1/f的值在负侧较大的那个起，依次排列到正侧较大的那个为止后，就成为图22或图23各自的(d)所示。

[0109]

在这些图示例中，也可以知道在-1/f的值为-1/100到1/100的范围中，对自动聚焦信号进行取样。在对所有的自动聚焦信号取样结束后，比较所有的自动聚焦信号的电平，判定其最大值。第10～第12施加电压图案的情况，也同样。

[0110]

可以采用任何一种施加电压图案。例如采用第1、第2、第5、第6、第9或第11的施加电压图案时，如果到被拍摄体为止的距离L比200mm短，那么在液晶透镜7成为凸透镜的状态的期间(T0～T1)，可以获得自动聚焦信号的最大值。这时，可以中止以后的T1～T2期间及T2～T3期间的执行。

[0111]

另外，例如采用第3、第4、第7、第8、第10或第12的施加电压图案时，如果到被拍摄体为止的距离L比200mm长，那么在液晶透镜7成为凹透镜的状态的期间(T0～T1)，可以获得自动聚焦信号的最大值。这时，可以中止以后的T1～T2期间及T2～T3期间的执行。

[0112]

这样，由于只在进行液晶透镜7成为凸透镜的状态的期间或凹透镜的状态的期间的某一个中的阶段，检出获得自动聚焦信号的最大值的情况，所以只在某一个的期间，在取得了多个自动聚焦信号的时刻，判定自动聚焦信号的最大值。而且，只要判定该判定的结果获得的最大值，比分别在获得该最大值的取样时刻之前和之后的取样中获得的自动聚焦信号的电平大即可。

[0113]

综上所述，采用第1实施方式后，给液晶透镜施加规定电压，在液晶透镜因此而进行过渡响应动作的期间，对多个焦点信号进行取样，根据这些多个焦点信号，求出焦点信号的最大值。焦点信号的电平，在与被拍摄体对焦时成为最大，随着焦点错开的程度(模糊程度)的变大而变小。这样，因为不需要使施加给液晶透镜的电压阶段性地变化，每次等到液晶的响应稳定后，再对焦点信号进行取样，所以能够在短时间内检出调焦点。

[0114]

另外，采用第1实施方式后，所述电压外加单元，作为所述规定电压，施加旨在使所述液晶透镜成为凸透镜的状态的第1电压，和在不同的时刻，施加旨在使所述液晶透镜成为凹透镜的状态的第2电压。另外，所述电压外加单元，向所述液晶透镜施加电压，以便在向所述液晶透镜施加所述第1电压的期间和施加所述第2电压的期间之间，有施加既不是使所述液晶透镜成为凸透镜的状态的电压也不是使所述液晶透镜成为凹透镜的状态的电压的第3电压的期间。因此，在到被拍摄体的距离，比不利用液晶透镜调整焦距、预先对焦地设定了的规定的距离短和长时的两种情况下，都有效。

[0115]

另外，采用第1实施方式后，由于所述液晶透镜控制单元，向所述液晶透镜施加所述第1电压及所述第2电压中的某一个，在所述液晶透镜进行过渡响应动作的期间，判定焦点信号是最大值后，中止向液晶透镜施加另一个电压，所以能够使检出调焦点所需的时间减少一半。

[0116]

第2实施方式

第2实施方式，是只使液晶透镜7作为凸透镜的状态动作的方式。这时，虽然没有特别限定，但是例如在图1所示的结构中，没有液晶透镜系统1的结构时，被光学透镜系统2调整成在到被拍摄体为止的距离L为60cm处对焦。而且，到被拍摄体为止的距离L比60cm短时，使液晶透镜7成为凸透镜的状态后对焦。其它都和第1实施方式同样。

[0117]

图24是表示第2实施方式中的自动聚焦信号的评价方法的说明图。如图24的(a)、(b)及(c)所示，从时刻T0到T1为止的液晶透镜7成为凸透镜的状态的期间，获得多个——虽然没有特别限定，但是在图示的例子中为11个自动聚焦信号。

[0118]

和第1实施方式一样，根据-1/f的值，将这些11个图表按照顺序排列后，就成为图4的(d)所示。在第2实施方式中也在对所有的自动聚焦信号取样结束后，比较所有的自动聚焦信号的电平，判定其最大值。此外，在图24的示例中，取样周期ts比第1实施方式短。

[0119]

综上所述，采用第2实施方式后，由于所述电压外加单元，作为所述规定电压，施加旨在使所述液晶透镜成为凸透镜的状态的第1电压，因此，在到被拍摄体的距离，比不利用液晶透镜调整焦距、预先对焦地设定了的规定的距离短时有效。

[0120]

第3实施方式

第3实施方式，是只使液晶透镜7作为凹透镜的状态动作的方式。这时，虽然没有特别限定，但是例如在图1所示的结构中，没有液晶透镜系统1的结构时，被光学透镜系统2调整成在到被拍摄体为止的距离L为5cm处对焦。而且，到被拍摄体为止的距离L比5cm长时，使液晶透镜7成为凹透镜的状态后对焦。其它都和第1实施方式同样。

[0121]

综上所述，采用第3实施方式后，由于所述电压外加单元，作为所述规定电压，施加旨在使所述液晶透镜成为凹透镜的状态的第1电压，因此，在到被拍摄体的距离，比不利用液晶透镜调整焦距、预先对焦地设定了的规定的距离长时有效。

[0122]

第4实施方式

第4实施方式涉及的自动调焦点装置，不是仅仅用电压外加单元向液晶透镜形成的图案电极施加驱动电压，还具有调制单元，该调制单元在施加该驱动电压内的较小的驱动电压的液晶区域，消除过渡响应动作滞后，施加该规定的驱动电压(具体的说，例如脉冲高度调制(PHM))，液晶在过渡响应动作中，使用以规定的周期对焦点信号取样的多个焦点信号的数据，能够由调焦点判定单元判定最大的焦点信号。

[0123]

构成这种自动调焦点装置的结构后，接受加快在液晶透镜中施加低电压一侧的液晶的响应的作用，在液晶的过渡响应中也能够获得具有适当的折射率分布的调焦点。

[0124]

第4实施方式涉及的自动调焦点装置的简要结构，因为和图1所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。另外，第4实施方式涉及的自动调焦点装置中的液晶透镜系统1的结构，也因为和图2及图3所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。另外，第4实施方式涉及的自动调焦点装置中的液晶透镜7具备的图案电极的结构和该液晶透镜的作用，也因为和图4所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。

[0125]

在这里，讲述第4实施方式涉及的自动调焦点装置中的液晶透镜系统1的控制。首先，讲述在具有和液晶的取向方向相同方向的偏振光的面的光透过液晶的状态下，向液晶施加电压时的折射率的变化。图25是表示向液晶施加电压时的折射率的变化的说明图。图25(a)是表示向液晶施加较高的驱动电压时的驱动电压分布的图形，图25(b)是表示这时的折射率变动的图形。另外，图25(c)是表示向液晶施加比图25(a)所示的较高的驱动电压低的驱动电压时的驱动电压分布的图形，图25(d)是表示这时的折射率变动的图形。此外，构成液晶透镜系统1的P波用液晶透镜和S波用液晶透镜，都利用未图示的驱动单元，控制射入该液晶透镜系统1的光。

[0126]

如图25所示，如果刚向液晶施加了驱动电压V1后，又施加驱动电压V2(图25(a))，液晶的折射率，就从该驱动电压V1上升的时刻起滞后tf0的过渡响应动作期间，成为与驱动电压V2对应的状态(图25(b))。另外，液晶的折射率，从将驱动电压由V2变成V1的下降的时刻起滞后tr0的期间，恢复原来的状态(图25(b))。该tf0及tr0的过渡响应动作期间，是液晶进行过渡响应动作的期间，折射率逐渐变化。

[0127]

另一方面，施加比驱动电压V2小的驱动电压V3后(图25(c))，液晶的折射率，就从该驱动电压由V1变成V3的上升的时刻起滞后过渡响应动作期间tf1的时间，成为与驱动电压V3对应的状态(图25(d))。另外，液晶的折射率，从驱动电压的下降的时刻起滞后过渡响应动作期间tr1的时间，恢复原来的状态(图25(d))。这样，由该图可知：过渡响应动作期间tf1、tr1，比过渡响应动作期间tf0、tr0长。此外，驱动电压V1、V2、V3，例如是脉冲高度被调制(PHM)的交流电压。

[0128]

例如：假设使用各部的尺寸及特性值为上述值的液晶透镜7及图案电极10。另外，作为液晶层14，假设使用对于异常光线的折射率ne及对于普通光线的折射率no分别为1.75及1.5、双折射Δn是0.25的向列的液晶。这时，例如使驱动电压V1为1[V]、驱动电压V2为5[V]时，液晶对于上升而言的过渡响应动作期间tf0及液晶对于下降而言的过渡响应动作期间tr0，都是500毫秒左右。而且，用相同的脉冲高度调制(PHM)驱动时，使驱动电压V1为1[V]、驱动电压V3为2[V]后，液晶对于上升而言的过渡响应动作期间tf1及液晶对于下降而言的过渡响应动作期间tr1，都成为800毫秒左右。

[0129]

这样，在仅仅为了获得最终性的折射率分布的中心部电极20和外周部电极22之间，施加不同的驱动电压后，在从中心向外周的半径方向中，在过渡响应动作期间之间产生分布。就是说，在施加低电压的一侧，过渡响应动作期间变长。这样，由于过渡响应中折射率分布不适当，所以透镜象差变大。

[0130]

因此，为了降低液晶的过渡响应时的透镜象差，采用了下述调制方式：对于施加给中心部电极20或外周部电极22的驱动电压内的较小的驱动电压(相当于图25中的驱动电压V3)，利用电压外加单元，在初始的阶段，施加比预定的驱动电压大的值，在将它维持某个期间后，逐渐降低驱动电压。

[0131]

图26是表示电压调制单元的一个例子和过渡响应动作期间的折射率的变化的说明图，图26(a)是表示利用该电压调制单元向外周部电极22施加的驱动电压分布的一个例子，图26(b)是表示向中心部电极20施加的驱动电压分布的一个例子，图26(c)是表示采用图26(a)、(b)的驱动电压分布时的液晶层的折射率变动的图形。

[0132]

例如，分析如图26(a)所示，给外周部电极22施加较高的驱动电压V2、给中心部电极20施加较低的驱动电压V3时的情况。而且，使驱动电压V2、V3被脉冲高度调制(PHM)。这时，在最初的50毫秒之间，给中心部电极20施加被调制成和向外周部电极22施加的驱动电压相同的脉冲高度的驱动电压V3，然后施加进行了花费400毫秒逐渐降低脉冲高度的调制的驱动电压(图26(b))。这样，在初始阶段，中心部电极20一侧和外周部电极22一侧的过度响应大致相同，能够用500毫秒大致达到正常状态。而且，进行这种动作后，能够大幅度降低过渡响应中的透镜象差(图26(c))。

[0133]

进行上述那种调制时，中心部电极20和外周部电极22之间的环形电极21中的液晶的过渡响应，由于被环形连接部23电连接，所以受到调制的驱动电压的影响。但是，施加给环形电极21的驱动电压，成为中心部电极20和外周部电极22的驱动电压被电阻分压的电压。这样，靠近中心部电极20一侧的环形电极21，受上述调制单元的影响较大，过渡响应时间也是靠近中心部电极20一侧的环形电极21较短。

[0134]

此外，上述调制单元是向中心部电极20施加的驱动电压的调制单元，虽然表示出进行只在规定的时间扩大振幅，然后逐渐衰减，恢复规定的振幅的调制的单元(图26(b))。但是也可以在初始阶段，作为和施加给外周部电极22的驱动电压V2相同的电压，阶段性地降低该驱动电压，成为驱动电压V3，还可以在初始阶段，未必将施加的驱动电压作为驱动电压V2，设定成比它高的驱动电压后，再恢复目的的驱动电压V3。

[0135]

在第4实施方式中，也和第1实施方式同样，采用了以规定的周期，在液晶的过渡响应动作期间，对根据通过液晶透镜系统1及光学透镜系统2后成像的光学像生成的图象信号进行取样的单元。驱动电压的上升时的过渡响应动作期间tf中的液晶的折射率的变化的情况、液晶透镜7的焦距的变化的情况，也因为和图6所示的第1实施方式同样，所以不再赘述。另外，关于静止状态中的液晶透镜7的焦距和为了使液晶透镜7的焦距成为某个值而施加给液晶透镜7的电压的关系的一个例子，也因为和图7所示的第1实施方式同样，所以不再赘述。由图7可知：使施加给中心部电极20的电压即中心部电压Vinner和施加给外周部电极22的电压即外周部电压Vouter成为不同的电压组合，成为凸透镜的状态、平行玻璃板的状态、凹透镜的状态。

[0136]

接着，讲述使液晶透镜7变化成为凸透镜的状态和凹透镜的状态两者时施加给液晶透镜7的施加电压图案。图27-1是表示向液晶透镜7中的外周部电极22施加的电压Vouter的分布的说明图，图27-2是表示向液晶透镜7中的中心部电极20施加的电压Vouter的分布的说明图，图27-3是表示图27-1、图27-2所示的电压分布施加给液晶透镜时的焦距的倒数的变化的说明图。此外，施加给图案电极10的外周部电极22的电压Vouter的电压，比施加给中心部电极20的电压Vinner高时，液晶透镜7成为凸透镜的状态；反之成为凹透镜的状态。作为施加电压图案，可以考虑多种，但在这里讲述一个成为凸透镜的状态时的例子。

[0137]

如图27-1及图27-2所示，使最初施加给图案电极10的外周部电极22的电压Vouter和施加给中心部电极20的电压Vinner，都为第1电压V1。接着，在时刻T0，使外周部电极22的电压Vouter和中心部电极20的电压Vinner变化成比第1电压V1高的第2电压V2。中心部电极20的电压Vinner经过50毫秒后，逐渐降低驱动电压。再接着，在时刻T1，使外周部电极22的电压Vouter变成第1电压V1。接着，在时刻T2，使中心部电极20的电压Vinner和外周部电极22的电压Vouter变化成第2电压V2，在时刻T3结束。

[0138]

在时刻T0中，液晶透镜7是平行玻璃板的状态；在从时刻T0到时刻T1为止的期间，是透镜功率逐渐变大的凸透镜的状态；在从时刻T1到时刻T2为止的期间，是透镜功率逐渐变小的凸透镜的状态；在从时刻T2到时刻T3为止的期间，是透镜功率逐渐变大的凹透镜的状态。

[0139]

这样地使动作后，如图27-3所示，1/f的值，在时刻T0时为零，从时刻T0到时刻T1，从朝下凸的曲线起，经过拐点，变成朝上凸的曲线，在时刻T1中成为正的最大值。这样，在时刻T1中，成为透镜功率最大的凸透镜的状态。而且，1/f的值，从时刻T1到时刻T2，变成朝下凸的曲线地达到零；从时刻T2到时刻T3，一边经过朝上凸的曲线变成朝下凸的曲线，一边在时刻T3成为负的最大值。这样，在时刻T3中，成为透镜功率最大的凹透镜的状态。

[0140]

在这里，如果设第1电压V1为1[V]、第2电压V2为5[V]，那么在时刻T0中，就成为外周部电极22的电压Vouter的上升，因为与第2电压V2相比，第1电压V1较低，所以对于第1电压V1而言，按照图27-2所示分布图进行电压调制。这时的液晶透镜7的过渡响应动作期间tf，如上所述，例如能够成为500毫秒左右。

[0141]

进而，在时刻T2中，因为成为中心部电极20的电压Vinter的上升，所以按照图27-1所示分布图进行电压调制。就是说，在时刻T2中，使外周部电极22的电压Vouter变化成比第1电压V1高的第2电压V2，经过500毫秒后，逐渐降低驱动电压。这时的液晶透镜7的过渡响应动作期间tf，如上所述，例如能够成为500毫秒左右。这样，直到结束自动聚焦控制所需的时间，只要合计1.5秒左右就够了。

[0142]

接着，讲述关于使液晶透镜7变化成为凸透镜的状态后获得的多个自动聚焦信号和使液晶透镜7变化成为凹透镜的状态的两者后获得的多个自动聚焦信号的评价。虽然没有特别限定，但在这里，假设在图1所示的结构中没有液晶透镜系统1的结构时，被光学透镜系统2调整成在到被拍摄体为止的距离L为200mm处对焦。

[0143]

这样，在第4实施方式的结构(参照图1)中，和第1实施方式一样，到被拍摄体为止的距离L比200mm近时，液晶透镜7成为凸透镜的状态。另一方面，到被拍摄体为止的距离L比200mm远时，液晶透镜7成为凹透镜的状态。如上所述，在第4实施方式中，用正的数值表示液晶透镜7成为凸透镜的状态时的焦距f，用负的数值表示液晶透镜7成为凹透镜的状态时的焦距f。

[0144]

这样，液晶透镜7的功率，就在凸透镜的状态时，例如随着f的值成为100mm、200mm、500mm、1000mm而变小；而在凹透镜的状态时，例如随着f的值成为-100mm、-200mm、-500mm、-1000mm而变小。

[0145]

以图27-1～图27-3所示的施加电压图案为例，讲述这种现象。图28及图29是表示图27-1～图27-3所示的施加电压分布中的自动聚焦信号的评价方法的说明图。

[0146]

如图28(a)～(c)和图29的(a)～(c)所示，在该施加电压图案中，从时刻T0到T1为止的液晶透镜7成为凸透镜的状态的期间，虽然没有特别限定，但是在图示的例子中获得6个自动聚焦信号。

[0147]

另外，从时刻T2到T3为止的液晶透镜7成为凹透镜的状态的期间，虽然没有特别限定，但是在图示的例子中获得6个自动聚焦信号。这时，可以在使外周部电极22的电压Vouter或中心部电极20的电压Vinner的电压变化后，稍微经过一会，再开始取样。

[0148]

图28(c)所示的例子，是到被拍摄体为止的距离L比200mm短时、例如L为170mm时。这样，在液晶透镜7成为凸透镜的状态时，自动聚焦信号成为最大。在这里，为方便起见，取焦距f的倒数，使用将该值的正负反转的值即-1/f。

[0149]

将液晶透镜7的过渡响应动作期间中的取样获得的多个聚焦信号，从-1/f的值在负侧较大的那个起，依次排列到正侧较大的那个为止后，就成为图28(d)所示。在该图示例中，可以知道在-1/f的值为-1/100到1/100的范围中，对自动聚焦信号进行取样。而且知道，在-1/f的值为-1/100和-1/1000之间，自动聚焦信号成为最大。

[0150]

另外，图29(c)所示的例子，是到被拍摄体为止的距离L比200mm长时、例如L为350mm时。这样，在液晶透镜7成为凹透镜的状态时，自动聚焦信号成为最大。将液晶透镜7的过渡响应动作期间中的取样获得的多个聚焦信号，从-1/f的值在负侧较大的那个起，依次排列到正侧较大的那个为止后，就成为图29(d)所示。

[0151]

在该图示例中，也可以知道在-1/f的值为-1/100到1/100的范围中，对自动聚焦信号进行取样。而且知道，在-1/f的值为1/100和1/1000之间，自动聚焦信号成为最大。无论哪种情况，都在对所有的自动聚焦信号取样结束后，比较所有的自动聚焦信号的电平，判定其最大值。关于在与被拍摄体对焦时自动聚焦信号成为最大值的轮廓检出方式的原理，因为在上述非专利文献1中谈及，所以在此不再赘述。

[0152]

此外，如果到被拍摄体为止的距离L比200mm短，那么在液晶透镜7成为凸透镜的状态的期间(T0～T1)，可以获得自动聚焦信号的最大值。这时，可以中止以后的T1～T2期间及T2～T3期间的执行。

[0153]

另外，由于只在进行液晶透镜7成为凸透镜的状态的期间或凹透镜的状态的期间的某一个中的阶段，检出获得自动聚焦信号的最大值的情况，所以只在某一个的期间，在取得了多个自动聚焦信号的时刻，判定自动聚焦信号的最大值。而且，只要判定该判定的结果获得的最大值，比分别在获得该最大值的取样时刻之前和之后的取样中获得的自动聚焦信号的电平大即可。

[0154]

第5实施方式

第5实施方式涉及的自动调焦点装置，不是仅仅用电压外加单元向液晶透镜形成的图案电极施加驱动电压，还具有调制单元，该调制单元在施加该驱动电压内的较小的驱动电压的液晶区域，消除过渡响应动作滞后，施加该规定的驱动电压(具体的说，例如脉冲宽度调制(PWM))，液晶在过渡响应动作中，使用以规定的周期对焦点信号取样的多个焦点信号的数据，能够由调焦点判定单元判定最大的焦点信号。

[0155]

构成这种自动调焦点装置的结构后，接受加快在液晶透镜中施加低电压一侧的液晶的响应的作用，在液晶的过渡响应中也能够获得具有适当的折射率分布的调焦点。

[0156]

第5实施方式涉及的自动调焦点装置的简要结构，因为和图1所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。另外，第5实施方式涉及的自动调焦点装置中的液晶透镜系统1的结构，也因为和图2及图3所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。另外，第5实施方式涉及的自动调焦点装置中的液晶透镜7具备的图案电极的结构和该液晶透镜的作用，也因为和图4所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。

[0157]

在这里，讲述第5实施方式涉及的自动调焦点装置中的液晶透镜系统1的控制。关于在具有和液晶的取向方向相同方向的偏振光的面的光透过液晶的状态下，向液晶施加电压时的折射率的变化，因为和图25所示的第4实施方式同样，所以不再赘述。但是，在图25中，驱动电压V1、V2、V3，例如是脉冲宽度被调制(PWM)的交流电压这一点，和第4实施方式不同。

[0158]

接着，图30示出这时的脉冲宽度被调制(PWM)的波形。图30(a)示出相当于实效电压最小的驱动电压V1的波形，图30(c)示出相当于实效电压最大的驱动电压V2的波形，图30(b)示出相当于V1、V2的中间的驱动电压V3的波形。它们频率都是一定的，例如是1kHz左右的矩形波，改变脉冲宽度，可以改变实效电压。

[0159]

例如：假设使用各部的尺寸及特性值为上述值的液晶透镜7及图案电极10。另外，作为液晶层14，假设使用对于异常光线的折射率ne及对于普通光线的折射率no分别为1.75及1.5、双折射Δn是0.25的向列的液晶。这时，例如使驱动电压V1为1[Vrms](是用实效电压进行的表述，以下具体的驱动电压是指实效电压)、驱动电压V2为5[Vrms]时，液晶对于上升而言的过渡响应动作时间tf0及液晶对于下降而言的过渡响应动作时间tr0，都是500毫秒左右。而且，用相同的脉冲宽度调制(PWM)驱动时，使驱动电压V1为1[Vrms]、驱动电压V3为2[Vrms]后，液晶对于上升而言的过渡响应动作时间tf1及液晶对于下降而言的过渡响应动作时间tr1，都成为800毫秒左右。

[0160]

这样，在仅仅为了获得最终性的折射率分布的中心部电极20和外周部电极22之间，施加不同的驱动电压后，在从中心向外周的半径方向中，在过渡响应动作时间之间产生分布。就是说，在施加低电压的一侧，过渡响应动作时间变长。这样，由于过渡响应中折射率分布不适当，所以透镜象差变大。

[0161]

因此，为了降低液晶的过渡响应时的透镜象差，和第4实施方式一样，采用了下述调制方式：对于施加给中心部电极20或外周部电极22的驱动电压内的较小的驱动电压(相当于图25中的驱动电压V3，参照图25(c))，利用电压外加单元，在初始的阶段，施加比预定的驱动电压大的值，在将它维持某个期间后，逐渐降低驱动电压。

[0162]

图31是表示电压调制单元的一个例子和过渡响应动作期间的折射率的变化的说明图。例如，分析如图31(a)所示，给外周部电极22施加较高的驱动电压V2、给中心部电极20施加较低的驱动电压V3时的情况((图31(b)))。而且，使驱动电压V2、V3被脉冲宽度调制(PWM)。这时，在最初的50毫秒之间，给中心部电极20施加驱动电压V3，然后施加花费400毫秒进行了逐渐缩短脉冲宽度的调制的驱动电压(图31(b))。这样，在其初始阶段，中心部电极20一侧和外周部电极22一侧的过度响应大致相同，能够用500毫秒大致达到正常状态。而且，进行这种动作后，能够大幅度降低过渡响应中的透镜象差

[0163]

进行上述那种调制时，中心部电极20和外周部电极22之间的环形电极21中的液晶的过渡响应，由于被环形连接部23电连接，所以受到调制的驱动电压的影响。但是，施加给环形电极21的驱动电压，成为中心部电极20和外周部电极22的驱动电压被电阻分压的电压。这样，靠近中心部电极20一侧的环形电极21，受上述调制单元的影响较大，从靠近中心部电极20一侧起。遍及靠近外周部电极22一侧，过渡响应时间大致相同(图31(c))。

[0164]

此外，讲述了用向中心部电极20施加的驱动电压的调制单元，只在规定的时间加长脉冲宽度，然后逐渐圆滑地缩短脉冲宽度，恢复规定的脉冲宽度的调制(图31(b))。但是也可以作为和在初始的阶段施加给外周部电极22的驱动电压V2相同的电压，用多个步骤缩短其脉冲宽度，使它成为驱动电压V3，还可以不和在初始的阶段施加给外周部电极22的驱动电压V2相同，设定成比它高的驱动电压。另外，作为透镜发挥作用时的象差变小的调制单元，最理想。

[0165]

在第6实施方式中，也和第1实施方式同样，采用了以规定的周期，在液晶的过渡响应动作期间，对根据通过液晶透镜系统1及光学透镜系统2后成像的光学像生成的图象信号进行取样的单元。驱动电压的上升时的过渡响应动作期间tf中的液晶的折射率的变化的情况、液晶透镜7的焦距的变化的情况，也因为和图6所示的第1实施方式同样，所以不再赘述。另外，关于静止状态中的液晶透镜7的焦距和为了使液晶透镜7的焦距成为某个值而施加给液晶透镜7的电压的关系的一个例子，也因为和图7所示的第1实施方式同样，所以不再赘述。由图7可知：使施加给中心部电极20的电压即中心部电压Vinner和施加给外周部电极22的电压即外周部电压Vouter成为不同的电压组合，成为凸透镜的状态、平行玻璃板的状态、凹透镜的状态。

[0166]

接着，关于使液晶透镜7变化成为凸透镜的状态和凹透镜的状态两者时施加给液晶透镜7的施加电压图案，也因为和图27-1、图27-2、图27-3所示的第4实施方式同样，所以不再赘述。另外，关于图27-1～图27-3所示的施加电压分布中的自动聚焦信号的评价方法，也因为和图28及图29所示的第4实施方式同样，所以不再赘述。

[0167]

第6实施方式

图32是表示第6实施方式涉及的自动调焦点装置的简要结构的方框图。如图32所示，第6实施方式涉及的自动调焦点装置，和第1实施方式同样，具有液晶(LC)透镜系统1、光学透镜系统2、摄像元件3、DSP(数字信号处理器)4、自动调焦(AF)控制器5及液晶透镜驱动器6。进而，第6实施方式涉及的自动调焦点装置，具备温度传感器61。液晶透镜系统1，具有组合P波用液晶透镜和S波用液晶透镜的结构。光学透镜系统2具有光圈、全焦点摄影透镜组及红外线截止滤波器。摄像元件3具有CCD及CMOS等固体摄像元件构成的图形传感器和模拟-数字变换器。温度传感器61是测定液晶透镜系统1的温度的元件，配置在液晶透镜系统1的附近。

[0168]

通过液晶透镜系统1及光学透镜系统2后成像的光学像，在摄像元件3的图形传感器的作用下，被变换成电信号。图形传感器输出的电信号，被模拟-数字变换器变换成数字信号。DSP4对模拟-数字变换器输出的数字信号，抽出特定区域的高频成分，求出焦点信号(以下作为自动聚焦信号)。自动调焦控制器5，根据来自温度传感器61的温度信息，切换焦点信号统一抽出单元或焦点信号逐次抽出单元，从而抽出与DSP4输出的焦点匹配度对应的多个焦点信号。

[0169]

上述所谓“焦点信号逐次抽出单元”，例如是指向液晶透镜施加规定电压的电压外加单元，和利用电压外加单元使向液晶透镜施加的电压变化，在液晶透镜的液晶动作稳定的状态下取样，从而抽出多个焦点信号的单元。

[0170]

另外，所谓“焦点信号统一抽出单元”，例如是指以规定的周期，对根据被电压外加单元施加规定电压后通过过渡响应动作中的液晶透镜的光学像生成的图象信号进行取样，从而抽出多个焦点信号的单元。关于这些单元的具体的控制方法，将在后文讲述。

[0171]

然后，自动调焦控制器5根据抽出的多个自动聚焦信号，控制液晶透镜系统1的驱动条件，以便使自动聚焦信号的电平成为最大。

[0172]

自动调焦控制器5具有进行上述一系列控制的微处理器51和存储单元52。存储单元52具有存放微处理器51执行的程序及为了求出最佳的驱动电压所必需的各种关系等的读出专用存储器部(ROM部)，和微处理器51作为作业区域使用的可以写入的存储器部(RAM部)。液晶透镜驱动器6，根据自动调焦控制器5输出的控制信号，向液晶透镜系统1施加电压。

[0173]

关于自动调焦控制器5执行的处理，将在后文讲述。液晶透镜系统1及光学透镜系统2，相当于光学透镜单元。摄像元件3及DSP4，相当于光电变换单元。自动调焦控制器5，相当于液晶透镜控制单元的焦点信号统一抽出单元、焦点信号逐次抽出单元、调焦点判定单元及抽出方法选择单元。液晶透镜驱动器6，相当于液晶透镜控制单元的电压外加单元。温度传感器61，相当于温度检出单元。

[0174]

第6实施方式涉及的自动调焦点装置中的液晶透镜系统1的结构，因为和图2及图3所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。另外，第6实施方式涉及的自动调焦点装置中的液晶透镜7具备的图案电极的结构和该液晶透镜的作用，也因为和图4所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。另外，在具有和液晶的取向方向相同方向的偏振光面的光，透过液晶的状态中，向液晶施加电压时的折射率的变化，也因为和图5所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。

[0175]

上述的液晶透镜时，例如液晶对于驱动电压V0由0V向5V变化的上升而言的过渡响应动作时间tf，及液晶对于驱动电压V0由5V向0V变化的下降而言的过渡响应动作时间tf，如图33的响应时间所示。图33是表示向液晶施加电压时的各个温度中的响应时间和焦点信号逐次抽出时的处理时间、焦点信号统一抽出时的取样数的图表。此外，在本图表中，还一并明确地表示出逐次抽出时的处理时间、统一抽出时的取样数和各温度的关系。

[0176]

由图33的图表可知：温度为40℃时，液晶对于上升而言的过渡响应动作时间tf及液晶对于下降而言的过渡响应动作时间tf，都是100毫秒；温度为20℃时，液晶对于上升而言的过渡响应动作时间tf及液晶对于下降而言的过渡响应动作时间tf，都是250毫秒。

[0177]

接着，使用图34的流程图，讲述自动调焦控制器5中的自动调焦处理。图34是表示第6实施方式中的自动调焦点装置的自动调焦动作的流程图。

[0178]

开始自动调焦处理后，首先由图32所示的温度传感器61检出液晶透镜系统1附近的温度信息(步骤S701)

[0179]

接着，在步骤S702中，当读入的温度比Th低时(步骤S702：Yes)，进行焦点信号统一抽出控制(步骤S703)。

[0180]

另外，在步骤S702中，当读入的温度比Th高时(步骤S702：No)，进行焦点信号逐次抽出控制(步骤S704)。

[0181]

在这里，讲述步骤S702中的Th。图33的逐次抽出时的处理时间，是对于近远景预先设定的焦点位置为10处时的处理时间；统一抽出时的取样数，是帧频率20Hz即每50毫秒求出自动聚焦信号时的液晶的过渡响应动作中的取样数。

[0182]

在这里，如图33的逐次抽出时的处理时间所示，在比15℃低的温度中，进行逐次抽出控制后，需要3秒以上的自动聚焦动作时间，根本无法付诸实施。另外，如图33的统一抽出时的取样数所示，在比20℃高的温度中，进行统一抽出控制后，对于近远景预先设定的10处焦点位置，不能够对自动聚焦进行取样，不能判定正确的焦点位置。

[0183]

因此，将逐次抽出时的处理时间为3秒以内的15℃以上而且统一抽出时的取样数为10处以上的20℃以下的值，决定成Th即可。

[0184]

接着，讲述步骤S703中的焦点信号统一抽出控制。如上所述，在低温时，直到结束液晶的过渡响应动作为止，需要很长的时间。因此，在步骤S702中为Th以下的低温时，在液晶的过渡响应动作期间中，以规定的周期，对通过液晶透镜系统1及光学透镜系统2的光学像生成的图象信号进行取样。

[0185]

第6实施方式涉及的自动调焦点装置中的驱动电压的上升时的过渡响应动作期间tf中的液晶的折射率的变化的情况、液晶透镜7的焦距的变化的情况，因为和图6所示的第1实施方式同样，所以不再赘述。另外，关于静止状态中的液晶透镜7的焦距和为了使液晶透镜7的焦距成为某个值而施加给液晶透镜7的电压的关系的一个例子，也因为和图7所示的第1实施方式同样，所以不再赘述。

[0186]

在图7中，例如给图案电极10的外周部电极22施加5V、给图案电极10的中心部电极20施加1V，在液晶的响应完毕的状态中，液晶透镜7的焦距成为100mm。另外，给图案电极10的外周部电极22和图案电极10的中心部电极20的两者都施加1V，在液晶的响应完毕的状态中，液晶透镜7的焦距成为无穷大。

[0187]

接着，讲述使液晶透镜7变化成凸透镜的状态和凹透镜的状态的两者时，施加给液晶透镜7的施加电压图案。液晶透镜7在施加给图案电极10的外周部电极22的电压Vouter比施加给中心部电极20的电压Vinner高时，成为凸透镜的状态；反之则成为凹透镜的状态。

[0188]

关于焦点信号统一抽出控制中的向液晶透镜施加的电压施加图案和焦距的倒数的变化，也因为和图8-1～8-3所示的第1实施方式同样，所以不再赘述。

[0189]

如果设第1电压V1为0V、第2电压V2为5V，那么因为在时刻T0中成为外周部电极22的电压Vouter的上升，所以这时的液晶透镜7的过渡响应动作期间tf，如图33所示，在0℃的低温时是650毫秒左右。

[0190]

另外，在时刻T1中，因为成为中心部电极20的电压Vinner的上升，所以这时的液晶透镜7的过渡响应动作期间tf，的如图33所示，在0℃的低温时是650毫秒左右。进而，在时刻T2中成为外周部电极22的电压Vouter的下降，所以这时的液晶透镜7的过渡响应动作期间tf，如图33所示，在0℃的低温时是650毫秒左右。这样，直到自动聚焦控制结束为止，所需的时间合计1.95秒左右。

[0191]

接着，讲述图33所示的焦点信号逐次抽出控制步骤S7034。焦点信号逐次抽出控制步骤S7034，反复进行将与某处对应的驱动电压施加给液晶透镜，在经过图33的响应时间后，取得自动聚焦信号；再将与下一处对应的驱动电压施加给液晶透镜，在经过图33的响应时间后，取得自动聚焦信号。

[0192]

在这里，使用图35-1、图35-2、图35-3、图36-1、图36-2，讲述该焦点信号逐次抽出单元中的向液晶透镜7的电压施加方法。图35-1、图35-2、图35-3是表示焦点信号逐次抽出控制中的向液晶透镜施加的电压施加图案和焦距的倒数的变化的图形。图36-1、图36-2是焦点信号逐次抽出控制的动作的示意图。

[0193]

首先，在向图案电极10的外周部电极22施加电压V4、向图案电极10的中心部电极20施加电压V1的状态下，取得自动聚焦信号。接着，在时刻T0时，使施加给外周部电极22的电压变化成V3，在液晶的响应完毕时刻Ts0以后，取得下一个自动聚焦信号。再接着，在时刻T1时，使施加给外周部电极22的电压变化成V2，在液晶的响应完毕时刻Ts1以后，取得下下一个自动聚焦信号。接着，在时刻T2时，使施加给外周部电极22的电压变化成V1，在液晶的响应完毕时刻Ts2以后，取得再下下一个自动聚焦信号。再接着，在时刻T3时，使施加给中心部电极20的电压变化成V2，在液晶的响应完毕时刻Ts3以后，取得再下下下一个自动聚焦信号。以后，同样地反复进行上述动作，直到Ts5为止，能够求出全聚焦区域的自动聚焦信号。

[0194]

在这里，采用图36-1所示的那种扫描方式，求出全聚焦区域的自动聚焦信号后，求出最大值。但也可以采用图36-2所示的那种登山方式，一边逐次比较以前获得的自动聚焦信号的增减情况，一边求出最大值的手法。

[0195]

第7实施方式

图37是表示本发明的自动调焦点装置的简要结构的方框图。如图37所示，本发明的自动调焦点装置，由照相机透镜组件70和自动调焦控制器5构成。在这里，照相机透镜组件70具有液晶透镜系统1、光学透镜系统2、摄像元件3、液晶(LC)透镜控制器100、温度传感器61。液晶透镜系统1，具有组合P波用液晶透镜和S波用液晶透镜的结构。光学透镜系统2具有光圈、全焦点摄影透镜组及红外线截止滤波器。摄像元件3具有CCD及CMOS等固体摄像元件构成的图形传感器和模拟-数字变换器。温度传感器61是测定液晶透镜系统1的温度的元件，配置在液晶透镜系统1的附近。

[0196]

通过液晶透镜系统1及光学透镜系统2后成像的光学像，在摄像元件3的图形传感器的作用下，被变换成电信号。图形传感器输出的电信号，被模拟-数字变换器变换成数字信号。自动调焦控制器5，对模拟-数字变换器输出的数字信号，以规定的周期取样，抽出特定区域的图象的高频成分，求出焦点信号(以下作为自动聚焦信号)。而且，根据求出的多个焦点信号，判定自动聚焦信号的电平成为最大的透镜等级，对液晶透镜控制器100设定成为最大的透镜等级。

[0197]

自动调焦控制器5具有进行上述一系列控制的微处理器201和(第2)存储单元202。(第2)存储单元202具有存放微处理器201执行的程序的读出专用存储器部(ROM部)，和微处理器201作为作业区域使用的可以写入的存储器部(RAM部)。

[0198]

液晶透镜控制器100，具备电压外加单元101、(第1)存储单元102、计测单元103。从自动调焦控制器5接收过渡响应开始要求后，计测单元103计测开始过渡响应后的经过时间。(第1)存储单元102预先按照各温度，存储开始过渡响应后的经过时间和当时的透镜等级。电压外加单元101在过渡响应的期间，采用后文讲述的驱动方法，向液晶透镜系统1施加电压。

[0199]

液晶透镜系统1及光学透镜系统2，相当于光学透镜单元。摄像元件3及DSP4，相当于光电变换单元。自动调焦控制器5，相当于液晶透镜控制单元的焦点信号抽出单元、调焦点判定单元及第2存储单元。液晶透镜控制器100，相当于液晶透镜控制单元的电压外加单元、第1存储单元102、计测单元。温度传感器61，相当于温度检出单元。

[0200]

这样，因为照相机透镜组70内的液晶透镜控制器100保持与开始过渡响应动作后的经过时间对应的透镜等级，所以自动调焦控制器5能够不考虑液晶屏的特性及离差，正确地取得透镜等级。

[0201]

第7实施方式涉及的自动调焦点装置中的液晶透镜系统1的结构，因为和图2及图3所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。另外，第7实施方式涉及的自动调焦点装置中的液晶透镜7具备的图案电极的结构和该液晶透镜的作用，也因为和图4所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。另外，在具有和液晶的取向方向相同方向的偏振光面的光，透过液晶的状态中，向液晶施加电压时的折射率的变化，也因为和图5所示的第1实施方式涉及的自动调焦点装置同样，所以不再赘述。另外，第6实施方式涉及的自动调焦点装置中的驱动电压的上升时的过渡响应动作期间tf中的液晶的折射率的变化的情况、液晶透镜7的焦距的变化的情况，因为和图6所示的第1实施方式同样，所以不再赘述。

[0202]

接着，使用第1实施方式的图16-1～图16-3，讲述向液晶透镜7的电压施加方法。例如如图16-1及图16-2所示，最初使向图案电极10的外周部电极22施加的电压Vouter为第2电压V2、向中心部电极20施加的电压Vinner为第1电压V1。接着，在时刻T0，只使中心部电极20的电压Vinner变化成第2电压V2。再接着，在时刻T1，只使外周部电极22的电压Vouter变化成第1电压V1，并在时刻T2结束。

[0203]

液晶透镜7，在时刻T0中，是透镜功率最大的凸透镜的状态；在从时刻T0到时刻T1为止的期间，是透镜功率逐渐变小的凸透镜的状态；在时刻T1，成为平行玻璃板的状态。从时刻T1到时刻T2为止的期间，是透镜功率逐渐变大的凹透镜的状态；在时刻T2，成为透镜功率最大的凹透镜的状态。

[0204]

如图16-3所示，1/f的值，在时刻T0时为正值的最大值，从时刻T0到时刻T1，从朝上凸的曲线起，经过拐点，变成朝下凸的曲线地成为零；从时刻T1到时刻T2，一边变成朝下凸的曲线，一边在时刻T2成为负的最大值。

[0205]

在这里，示出静止状态中的液晶透镜7的焦距和施加的电压的关系，定义这时的透镜等级。图38是表示对焦距而言的施加的电压和透镜等级的图表。

[0206]

首先，讲述液晶透镜7的焦距和施加给液晶透镜的电压的关系。例如如图38所示，给图案电极10的外周部电极22施加5V、给图案电极10的中心部电极20施加1V，在液晶的响应完毕的状态中，液晶透镜7的焦距成为100mm。另外，给图案电极10的外周部电极22和图案电极10的中心部电极20的两者都施加1V，在液晶的响应完毕的状态中，液晶透镜7的焦距成为无穷大(∞)。

[0207]

接着，讲述使液晶透镜7变化成凸透镜的状态和凹透镜的状态的两者时，施加给液晶透镜7的施加电压图案。液晶透镜7在施加给图案电极10的外周部电极22的电压Vouter比施加给中心部电极20的电压Vinner高时，成为凸透镜的状态；反之则成为凹透镜的状态。

[0208]

接着，定义对于液晶透镜7而言的透镜等级。例如如图38所示，将液晶透镜7的焦距成为100mm的透镜等级，定义为“0”。同样，将焦距200mm定义为“1”，将焦距500mm定义为“2”，将焦距1000mm定义为“3”，将焦距∞定义为“4”，将焦距-1000mm定义为“5”，将焦距-500mm定义为“6”，将焦距-200mm定义为“7”，将焦距-100mm定义为“8”。

[0209]

接着，使用图39的流程图，讲述自动调焦控制器5和液晶透镜控制器100中的自动调焦处理。图39是表示第7实施方式中的自动调焦点装置的自动调焦动作的流程图。

[0210]

开始自动调焦处理后，首先在自动调焦控制器5中，向液晶透镜控制器100输出开始过渡响应的要求(步骤S101)。然后，在步骤S102中，向液晶透镜控制器100输出取得透镜等级的要求(步骤S102)。

[0211]

另一方面，在液晶透镜控制器100中，接收来自自动调焦控制器5的开始过渡响应的要求后，采用上述的电压施加方法，开始过渡响应动作(步骤S201)。在这里，在开始过渡响应之际，计测单元103开始计测开始过渡响应动作后的经过时间(步骤S202)。

[0212]

然后，在液晶透镜控制器100中，比较(第1)存储单元102预先存储的过渡响应结束时间和计测单元103计测的经过时间(步骤S203)，经过过渡响应结束时间时(步骤S203：Yes)，结束过渡响应动作。

[0213]

与此不同，在步骤S203中，没有经过过渡响应结束时间时(步骤S203：No)，进行判断是否接收了来自自动调焦控制器5的透镜等级取得要求(请求)(步骤S204)。在这里，没有来自自动调焦控制器5的透镜等级取得要求时(步骤S204：No)，返回步骤S202，以后反复进行步骤S203和步骤S204。

[0214]

另外，在步骤S204中，接收了来自自动调焦控制器5的透镜等级取得要求时(步骤S204：Yes)，温度传感器61检出液晶透镜系统1附近的温度信息(步骤S204)，从(第2)存储单元202存储的各温度信息的透镜等级表中，取得与过渡响应动作开始后的经过时间对应的透镜等级(步骤S206)，向自动调焦控制器5发送(步骤S207)。已经结束过渡响应动作时，取代，作为表示过渡响应动作的透镜等级，例如将负数的值发送给自动调焦控制器5。

[0215]

另一方面，在自动调焦控制器5中，从液晶透镜控制器100中取得透镜等级后，判断是否正在进行过渡响应动作(步骤S103)，如果是正在进行过渡响应动作，就求出自动聚焦(AF)值(步骤S105)，判断是不是开始过渡响应动作后的最大的自动聚焦值(步骤S106)，是最大的自动聚焦值时(步骤S106：Yes)，在自动调焦控制器5内的(第2)存储单元202中，保持、更新这时的自动聚焦值和透镜等级。另一方面，不是最大的自动聚焦值时(步骤S106：No)，就什么也不作，移行到步骤S108。

[0216]

然后，例如在帧时间——50毫秒后(步骤S108)，返回步骤S102，以后反复进行该动作，直到结束过渡响应动作为止。在步骤S103中，结束过渡响应动作时(步骤S103：No)，在液晶透镜控制器100中设定(第2)存储单元202存储的、成为最大的自动聚焦值的透镜等级(步骤S104)，结束一系列的处理。

[0217]

在这里，讲述步骤S206中的第1存储单元102存储的透镜等级表。图40是表示开始过渡响应动作后的经过时间和透镜等级的对应表的例子的图表。

[0218]

图40的图表所示的(第1)存储单元102存储的透镜等级表中，表示出预先设定的各温度状态(在这里，作为一个例子，示出温度状态1～4)中的开始过渡响应动作后的经过时间和透镜等级的关系。本图表列出的数据，根据液晶透镜7的光学性的实际特性编制表格。另外，经过时间和透镜等级的表，按照5℃间隔及10℃间隔的温度状态设置。它也应该根据光学性的特性设定。

[0219]

例如：在温度状态1中，开始过渡响应后不足150毫秒时，向自动调焦控制器5发送透镜等级“0”。同样150毫秒以上、不足250毫秒时，发送透镜等级“1”；250毫秒以上、不足330毫秒时，发送透镜等级“2”；330毫秒以上、不足450毫秒时，发送透镜等级“3”；450毫秒以上、不足600毫秒时，发送透镜等级“4”；600毫秒以上、不足680毫秒时，发送透镜等级“5”；680毫秒以上、不足780毫秒时，发送透镜等级“6”；680毫秒以上、不足780毫秒时，发送透镜等级“6”；780毫秒以上、不足900毫秒时，发送透镜等级“7”；900毫秒以上、不足1000毫秒时，发送透镜等级“8”；1000毫秒以上时，作为透镜等级，向自动调焦控制器5发送“负数”。

[0220]

而且，在其它的温度状态2～4中，也使根据图40的图表所示的数据动作。此外，本数据只表示出一个例子，将温度信息设置成5以上后，能够精度更好地控制透镜等级。

[0221]

这样，采用第7实施方式后，在液晶透镜7的过渡响应动作后中，通过统一抽出与焦点匹配度对应的多个焦点信号，从而能够在实际使用之际，以足够快的速度检出调焦点。另外，用照相机透镜组70内的液晶透镜控制器100保持与过渡响应动作开始后的经过时间对应的透镜等级后，能够不考虑液晶透镜7的特性，作为独立的模块，设计、制作自动调焦控制器5。

[0222]

综上所述，采用本发明后，由于能够在液晶透镜7的过渡响应动作中，对图象信号多次取样，抽出多个自动聚焦信号，所以能够在1次或2次的液晶透镜7的过渡响应动作中，检出调焦点。这样，能够获得在实际使用之际，以足够快的速度检出调焦点的自动调焦点装置。

[0223]

另外，采用本发明后，因为不需要旨在驱动透镜的促动元件等可动部，所以能够实现装置的小型化。另外，还能够降低耗电量。进而，因为耐冲击性优异，所以还可以获得可靠性高的效果。另外，由于液晶透镜系统1兼作光学透镜系统2的外侧的防护用窗玻璃，所以能够使装置更加小型化。

[0224]

以上的本发明，并不局限于上述各实施方式，可以有各种变更。例如实施方式中记述的尺寸、特性值及时间等的值，只是一个例子，本发明并不局限于这些值。另外，液晶的种类，也不局限于向列的液晶。

[0225]

另外，液晶的过渡响应动作时间tf及tr，并不是在任何时候都是500毫秒左右。例如，由于随着液晶的驱动方式是脉冲高度调制方式还是脉冲宽度调制方式，液晶对于驱动电压的上升及下降而言的响应速度变化，所以tf及tr变化。

[0226]

另外，由于液晶的特性随着使用的液晶的材料的不同而不同，所以液晶对于驱动电压的上升及下降而言的响应速度变化，tf及tr变化。特别是使用TN(扭转向列的)液晶时，旋转粘性等的影响很大。

[0227]

另外，在液晶的取向方法中，有水平取向、垂直取向(Homeotropicalignment)、混合取向(Hybrid alignment)、扭转取向(Twist alignment)或弯曲取向(Bend alignment)等。随着这些取向方法的差异，液晶对于驱动电压的上升及下降而言的响应速度变化，tf及tr变化。另外，还随着单元的结构等的不同，tf及tr变化。

[0228]

这样，本发明涉及的自动调焦点装置，在具有自动聚焦功能的装置大有用处，特别适用于照相机、数码相机、摄影机、带照相机的手机的照相机部、被车辆等搭载的确认后方的监视器等使用的照相机、内窥镜的照相机部、具有使透镜的度数变化的功能的眼镜等的自动聚焦功能。

Claims (16)

1、一种自动调焦点装置，具有：

光学透镜单元，该光学透镜单元包含液晶透镜；

光电变换单元，该光电变换单元将通过所述光学透镜单元而成像的光学像变换成电信号后，输出图象信号；以及

液晶透镜控制单元，该液晶透镜控制单元从所述图象信号中抽出与焦点匹配度对应的多个焦点信号，并控制所述液晶透镜的驱动条件，使焦点信号成为最大，

所述液晶透镜控制单元，具备：

电压外加单元，该电压外加单元对所述液晶透镜施加规定电压；

焦点信号抽出单元，该焦点信号抽出单元以规定的周期，对根据光学像而生成的图象信号进行取样，从而抽出所述多个焦点信号，其中，所述光学像是通过了由所述电压外加单元施加规定电压而处于过渡响应动作中的液晶透镜后的光学像；以及

调焦点判定单元，该调焦点判定单元根据所述焦点信号抽出单元抽出的所述多个焦点信号，判定焦点信号的最大值。

2、如权利要求1所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述电压外加单元施加所述规定电压，使所述液晶透镜成为凸透镜的状态。

3、如权利要求1所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述电压外加单元施加所述规定电压，使所述液晶透镜成为凹透镜的状态。

4、如权利要求1所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述电压外加单元，以不同的时刻施加作为所述规定电压的第1电压和第2电压，由所述第1电压使所述液晶透镜成为凸透镜的状态，由所述第2电压使所述液晶透镜成为凹透镜的状态。

5、如权利要求4所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述电压外加单元，在对所述液晶透镜施加所述第1电压的期间与施加所述第2电压的期间之间，具有对所述液晶透镜施加既不是使所述液晶透镜成为凸透镜的状态的电压也不是使所述液晶透镜成为凹透镜的状态的电压的第3电压的期间。

6、如权利要求4所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述液晶透镜控制单元，当对所述液晶透镜施加所述第1电压及所述第2电压中的某一个，而在所述液晶透镜进行过渡响应动作的期间，得出焦点信号是最大值的判定时，中止向液晶透镜施加另一个电压。

7、如权利要求1所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述液晶透镜，由分别形成有图案电极和共同电极的2枚透明基板及夹持在该2枚透明基板之间的液晶层构成，所述图案电极具有被电阻连接的中心部电极和外周部电极；

所述电压外加单元，作为所述规定电压向所述中心部电极和所述外周部电极分别施加不同的电压，并对所述不同的电压中较小的电压的振幅进行调制。

8、如权利要求7所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述电压外加单元进行如下调制，即：只在规定的时间增大所述振幅，其后逐渐使其衰减，恢复成规定的振幅。

9、如权利要求1所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述液晶透镜，由分别形成有图案电极和共同电极的2枚透明基板及夹持在该2枚透明基板之间的液晶层构成，所述图案电极具有被电阻连接的中心部电极和外周部电极；

所述电压外加单元，作为所述规定电压向所述中心部电极和所述外周部电极分别施加不同的电压，并对所述不同的电压中较小的电压的脉冲宽度进行调制。

10、如权利要求9所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述电压外加单元进行如下调制，即：只在规定的时间增大所述脉冲宽度，其后逐渐使所述脉冲宽度变小，恢复成规定的脉冲宽度。

11、如权利要求1所述的自动调焦点装置，其特征在于，所述焦点信号抽出单元，具备：

焦点信号逐次抽出单元，该焦点信号逐次抽出单元使所述规定电压产生变化，在所述液晶透镜的液晶动作稳定的状态下进行取样，从而抽出多个焦点信号；和

焦点信号统一抽出单元，该焦点信号统一抽出单元以所述规定的周期，对根据光学像而生成的图象信号进行取样，从而抽出多个焦点信号，其中，所述光学像是通过了由所述电压外加单元施加规定电压而处于过渡响应动作中的液晶透镜后的光学像。

12、如权利要求11所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述液晶透镜控制单元，还具备抽出方法选择单元，该抽出方法选择单元对所述焦点信号逐次抽出单元和所述焦点信号统一抽出单元进行选择。

13、如权利要求12所述的自动调焦点装置，其特征在于：具备温度检出单元，该温度检出单元检出所述液晶透镜的温度；

所述抽出方法选择单元，根据所述温度检出单元检出的温度信息，选择所述焦点信号逐次抽出单元或所述焦点信号统一抽出单元。

14、如权利要求1所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述液晶透镜控制单元，具备：

计测单元，该计测单元计测自开始所述取样起的经过时间；

第1存储单元，该第1存储单元预先存储将所述液晶透镜的焦距与所述经过时间对应的数据；以及

第2存储单元，该第2存储单元使用所述第1存储单元中存储的数据，根据所述经过时间，存储与判定为最大值的焦点信号对应的焦距，

将所述第2存储单元中存储的所述焦距，视为调焦点的透镜状态，在所述取样结束后，将所述液晶透镜调整成该焦距。

15、如权利要求14所述的自动调焦点装置，其特征在于：具备温度检出单元，该温度检出单元检出所述液晶透镜的温度；

所述第1存储单元，具有按照各温度使所述焦距与所述经过时间对应的多个数据；

使用与所述温度检出单元的信息对应的所述数据，将所述焦距存储到所述第2存储单元。

16、如权利要求14所述的自动调焦点装置，其特征在于：所述自动调焦点装置由照相机透镜组和自动聚焦控制器构成，所述照相机透镜组具有：所述电压外加单元、所述焦点信号抽出单元、所述计测单元、所述第1存储单元、所述光学透镜单元、以及所述光电变换单元，所述自动聚焦控制器具有：所述调焦点判定单元和所述第2存储单元，

所述照相机透镜组与所述自动聚焦控制器，通过接口连接，

根据来自所述自动聚焦控制器的指令，使所述照相机透镜组中的所述电压外加单元和所述焦点信号抽出单元动作，将所需的焦距存储到所述第2存储单元。

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