CN108141545A - 光控制驱动器件、成像设备和光控制驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是使得能够减小液晶反转的影响，而不增大液晶调光元件的驱动频率。夹在都充当端电极的两个电极之间的多个液晶层驱动沿透射光的光轴方向，并排排列的液晶调光元件。这种情况下，按预定周期反转的驱动信号被施加于各个液晶层的两个端电极。多个系统的此驱动信号被设定成相位偏离同相或反相关系的信号，从而避免各个液晶层的反转定时一致。

Description

光控制驱动器件、成像设备和光控制驱动方法

技术领域

本技术涉及用于液晶光控制元件的光控制驱动器件和光控制驱动方法，以及具有液晶光控制元件的成像设备的技术领域。

引文列表

专利文献

专利文献1：JP 2002-082358A

背景技术

广泛用作数字静止照相机、摄像机等的成像设备包括镜头和设置在镜头的光轴上的图像传感器。光控制元件设置在这些镜头和图像传感器之间，光控制元件允许调节从镜头射向图像传感器的光的数量。

光控制元件的一个例子是液晶光控制元件。在配备有液晶光控制元件的成像设备中，可以无级地改变ND水平，和取决于各种条件，进行自动光控制。

上面提及的专利文献1公开了液晶光控制器件和成像设备的构成和操作。

发明内容

技术问题

顺便提及，液晶通常被认为是利用交流电驱动的。具体地，向在液晶层的两端处的电极交替地施加正电压和负电压避免发生在两端处的电极处的正负电荷的偏压和寿命的缩短。

在液晶光控制元件中，如果作为交流驱动的驱动频率较高，那么电力消耗增大，对液晶的充电能力降低。充电能力的这种降低会导致浓度范围的缩小。

此外，出现其中归因于液晶的性质，在交流驱动期间的反转定时，光控制量(透射的光量)瞬间轻微不同于预设值的诸如噪声之类的状况。在成像设备具备液晶光控制元件的情况下，如果驱动频率较低，那么归因于液晶反转之时的噪声，在拍摄图像中出现的诸如条纹或不均匀之类的画质劣化会变得显眼，尽管这也与快门速度有关。

从而，本公开旨在期望消除或减轻由或高或低的驱动频率的这种波动引起的问题。

针对问题的技术方案

按照本技术的成像设备包括：液晶光控制元件，所述液晶光控制元件具有夹在充当两端电极的2个电极之间，并且沿着透射光的光轴方向并排排列的多个液晶层，并允许按预定间隔反转的驱动信号被施加于各个液晶层的两端电极，各个驱动信号被设定为其相位偏离同相或反相关系的信号。

液晶光控制器件具有其透射率由施加于两端电极的驱动信号控制的多个独立的液晶层。这种情况下，对于各个液晶层的驱动信号的相位偏离同相或反相关系，从而，各个交流驱动的液晶层的反转定时被设定成是偏移的。

在按照本技术的上述光控制驱动器件中，液晶光控制元件包括两个液晶层，并且施加于各个液晶层的两端电极的各个驱动信号被设定为其相位被偏移90°的信号。

通过把各个驱动信号设定为其相位被偏移90°的信号，使2个液晶层的反转定时相等地偏移。

另外，各个驱动信号是利用振幅水平，改变液晶层的透射率的信号。

另外，生成其相位偏离同相或反相关系的多个定时信号，并且利用与各个液晶层的透射率对应的振幅信号，和所述多个定时信号，生成对于各个液晶层的驱动信号。

另外，特别地，相对于关于各个液晶层共同生成的振幅信号，利用所述多个定时信号，生成对于各个液晶层的驱动信号。这实现简单的构成。

按照本技术的成像设备包括：液晶光控制元件，所述液晶光控制元件具有夹在充当两端电极的2个电极之间，并且沿着透射光的光轴方向并排排列的多个液晶层；和光控制驱动单元，所述光控制驱动单元被配置成把按预定间隔反转的驱动信号施加于液晶光控制元件的各个液晶层的两端电极，各个驱动信号被设定为其相位偏离同相或反相关系的信号。

换句话说，在成像设备中，对于液晶光控制元件的各个液晶层的驱动信号的相位被设定成是偏移的，从而使各个交流驱动的液晶层的反转定时分散。

例如，液晶光控制元件包括2个液晶层，并且光控制驱动单元把施加于液晶光控制元件的各个液晶层的两端电极的各个驱动信号，设定为其相位被偏移90°的信号。这允许使2个液晶层的反转定时相等地偏移。

另外，由光控制驱动单元施加于液晶光控制元件的各个驱动信号是利用振幅水平，改变液晶层的透射率的信号。

上面说明的按照本技术的成像设备包括布置在入射光的路径中的液晶光控制元件，和光电变换通过液晶光控制元件入射的光，从而生成拍摄图像信号的图像传感器。

在利用液晶光控制元件调节入射在图像传感器上的光的情况下，这允许根据驱动信号的频率的反转定时，分散液晶光控制元件的各个液晶层的反转定时。

可以想到上面说明的按照本技术的成像设备包括用于安装可互换镜头的安装部分，和用于光电变换通过液晶光控制元件入射的光，从而生成拍摄图像信号的图像传感器，并且安装部分、液晶光控制元件和图像传感器具有沿着入射光的光轴方向，当从被摄对象观察时按照上述顺序排列的位置关系。

换句话说，光控制元件被布置在安装可互换镜头的成像设备的主体中。从而，在把可互换镜头安装在安装部分中之时，按照调节通过包含在可互换镜头中的镜头系统入射的入射光的方式，布置液晶光控制元件。

在上面说明的按照本技术的成像设备中，可想到液晶光控制元件可从入射光的路径收回。液晶光控制元件的这种收回使得能够使其透射率达到最大。

此外，在上面说明的按照本技术的成像设备中，可以想到在液晶光控制元件被收回的状态下，在入射光的路径中插入透明玻璃。透明玻璃82在入射光的路径中的这种插入允许获得与液晶光控制元件在所述路径中的情况的光学状态相似的状态。

按照本技术的光控制驱动方法是通过向各个液晶层的两端电极，施加按预定间隔反转并且偏离同相或反相关系的驱动信号，来驱动具有夹在充当两端电极的2个电极之间、并且沿着透射光的光轴方向并排排列的多个液晶层的液晶光控制元件的方法。

发明的有益效果

按照本技术，通过利用较低频率下的驱动信号，能够降低电力消耗和获得容许的充电时间，从而减小拍摄图像的质量的劣化。

此外，记载在这里的效果未必是限制性的，可以获得记载在本公开中的任何有益效果。

附图说明

图1是图解说明按照本技术的一个实施例的成像设备的示图。

图2是图解说明按照实施例的成像设备的示图。

图3是其中按照实施例的成像设备的可互换镜头被除去的状态的正视图。

图4是图解说明按照实施例的成像设备的液晶光控制元件的布置的截面图。

图5是按照实施例的成像设备的内部构成的方框图。

图6是图解说明按照实施例的液晶光控制元件的示图。

图7是图解说明按照实施例的液晶光控制元件的透射率的计算的示图。

图8是图解说明按照实施例的液晶光控制元件的液晶驱动信号的示图。

图9是按照实施例的光控制驱动单元的构成例子的方框图。

图10是按照实施例的成像设备的内部构成的另一个例子的方框图。

具体实施方式

下面，按照以下顺序说明一个实施例。

<1.按照实施例的成像设备>

<2.内部构成>

<3.光控制驱动单元的构成和操作>

<4.其他构成例子>

<5.结束语和变形例>

<1.按照实施例的成像设备>

首先，简要说明按照一个实施例的成像设备的各种构成例子。

图1A图解说明成像设备1，和作为可安装在成像设备1上的可互换镜头之一的镜筒2。图解说明的成像设备1和镜筒2的外形仅仅是例子。作为本实施例的形式之一，考虑可互换镜头式摄像机或数字静止照相机。

图1B示意图解说明其中在成像设备1的照相机主体中，布置液晶光控制元件11、图像传感器12和用于驱动液晶光控制元件11的光控制驱动单元32的布置。尽管将在后面详细说明，不过，液晶光控制元件11具有2个液晶层，并且光控制驱动单元32向各个液晶层提供液晶驱动信号SP1和SP2，以致控制各个液晶层的透射率。

在镜筒2侧，设置包括诸如具有变焦镜头和聚焦镜头的多个镜头之类的光学组件的镜头系统21。本实施例采用其中当镜筒2被安装在成像设备1上时，经过镜头系统21入射的光由在成像设备1侧的液晶光控制元件11调节，并由图像传感器12接收的构成。

图1C图解说明其中镜头系统21、液晶光控制元件11和光控制驱动单元32被布置在镜筒2侧，而图像传感器12被布置在成像设备1的主体侧的例子。

这种情况下，使用其中当镜筒2被安装在成像设备1上时，经过镜头系统21入射的光由液晶光控制元件11调节，并由图像传感器12接收的类似构成。

图2A图解说明其中镜头系统21和液晶光控制元件11被布置在镜筒2侧，并且图像传感器12和光控制驱动单元32被布置在成像设备1的主体侧的例子。通过把镜筒2安装在图像传感器12上，这允许液晶驱动信号SP1和SP2从光控制驱动单元32被提供给液晶光控制元件11。

图2B图解说明其中成像设备1A不是可互换镜头式成像设备，而是固定镜头式成像设备的情况，这种固定镜头式成像设备1A也被视为按照本实施例的形式之一。

显然在这种情况下，镜头系统21、液晶光控制元件11、图像传感器12和光控制驱动单元32都被布置在成像设备1的主体中。

下面参考图1B的构成例子，详细说明实施例。

图3是成像设备1的正视图，图4A和4B图解说明包括图像传感器12的光学系统部分，作为图3的A-A线的截面的一部分。

图3是未安装镜筒2的状态的正视图，并且用于安装镜筒2的安装部分80朝着正面侧突出。

沿着包含在安装部分80中的安装环80a，在内周侧设置端子部分85。端子部分85是多个电气触点，并且起用于与成像设备1连接到的镜筒2通信的通信端子的作用。对应于成像设备1的镜筒2设置有在安装状态下与端子部分85的各个电气触点接触的电气触点，并且所述接触状态允许在成像设备1和镜筒2之间形成通信通道。

在安装环80a的内周侧，布置作为入射光通过的开口部分的盖玻璃81。此外，这仅仅是例子，可以存在不设置盖玻璃81的构成。

盖玻璃81的周围充当用于遮蔽入射光的模制(mold)部分86。图4A和4B中图解所示的结构被布置成从盖玻璃81向着光轴的方向。

图4A图解说明从入射光的路径收回液晶光控制元件11的状态的例子，图4B图解说明把液晶光控制元件11布置在入射光的路径中的状态的例子。

在一个例子中，在通常状态下，如图4B中图解所示，布置液晶光控制元件11，从而进行液晶光控制元件11的光控制功能。另一方面，在期望增大入射光量的情况下，如图4A中所示，通过使液晶光控制元件11收回，能够获得近似100％的透射率。

在图4B的状态下，沿着入射光的行进方向(光轴的方向)，顺序布置盖玻璃81、液晶光控制元件11、低通滤光器83和图像传感器12。此外，液晶光控制元件11和低通滤光器83的布置顺序可被颠倒。

在图4A的状态下，沿着入射光的行进方向，顺序布置盖玻璃81、透明玻璃82、低通滤光器83和图像传感器12。

此外，透明玻璃82和低通滤光器83的布置顺序可被颠倒。

在这个例子中，在图4A的状态下，液晶光控制元件11被收回到空间R1中，而在图4B的状态下，透明玻璃82被收回到空间R2中。

当如图4A中图解所示，使液晶光控制元件11收回时，液晶光控制元件11移动到其在光轴上的位置不与盖玻璃81在光轴上的位置交叠的位置，并且在移动之后，液晶光控制元件11位于其在光轴上的位置至少与安装环80a在光轴上的位置交叠的位置。此外，在这种状态下，液晶光控制元件11在光轴方向的位置也与模制部分86在光轴方向的位置交叠。

处于收回状态的液晶光控制元件11在光轴方向的位置被设定成当沿光轴方向看(从被摄对象侧看)时，与安装环80a和模制部分86在光轴方向的位置交叠，从而可以使空间R1较小。换句话说，当在图中进一步向上收回液晶光控制元件11时，必须在垂直于光轴的方向上，加宽空间R1。然而，通过把收回位置设定成如图中所示的位置，能够使空间R1最小化。

另外，在图4B中图解所示的状态下，透明玻璃82在光轴方向的位置与安装环80a在光轴方向的位置交叠。此外，在这种状态下，安装环80a在光轴方向的位置也与模制部分86在光轴方向的位置交叠。

这样，处于收回状态的透明玻璃82的位置被设定成当从光轴方向看(从被摄对象侧看)时，与安装环80a和模制部分86交叠，从而可使空间R2较小。换句话说，当在图中进一步向上和向下收回透明玻璃82时，必须在垂直于光轴的方向上，加宽空间R2，然而，通过把收回位置设定成如图中所示的位置，能够使空间R2最小化。

本例子以当从入射光的路径收回液晶光控制元件11时，透明玻璃82被布置在入射光的路径中的假设为基础。这是因为在从入射光的路径收回液晶光控制元件11的情况下的光学状态要类似于在液晶光控制元件11被布置在所述路径中的情况下的光学状态。从而，透明玻璃82具有考虑到材料的折射率而使光程相互匹配的功能。

此外，液晶光控制元件11由支架11a保持，并且透明玻璃82由支架82a保持。从而，在支架11a和82a被连接的状态下，它们的沿垂直方向的互锁移动允许液晶光控制元件11被插入或收回。

这种机构使得能够进行液晶光控制元件11和透明玻璃82的互锁移动。另外，这种机构使用于液晶光控制元件11的收回和从该收回复原的机构更容易，或者使入射光的路径中的光学元件11和透明玻璃82之间的切换操作稳定。

此外，可存在透明玻璃82的收回方向(收回位置)在隔着图像传感器12，与液晶光控制元件11的收回方向(收回位置)成180°的相反侧，或者沿相差90°的方向被收回的情况。此外，可存在透明玻璃82的收回方向(收回位置)与液晶光控制元件11的收回方向(收回位置)方向(位置)相同的情况。

<2.内部构成>

图5图解说明按照实施例的成像设备1的内部构成，还图解说明安装到成像设备1的镜筒2。

成像设备1包括液晶光控制元件11、图像传感器(成像器)12、照相机信号处理单元13、记录单元14、输出单元15、电源单元16、照相机控制单元30、存储器单元31、光控制驱动单元32、镜头驱动电路33和通信单元34。

此外，尽管图中未示出，不过，通常还具备用于诸如显示单元和操作单元之类的用户接口的构成。

镜筒2中的镜头系统21包括诸如盖镜头(cover lens)、变焦镜头或聚焦镜头之类的镜头，和光圈机构。该镜头系统21允许来自被摄对象的光(入射光)被导引，并经过成像设备1中的液晶光控制元件11被聚集到图像传感器12上。

液晶光控制元件11调节入射光的光量。液晶光控制元件11的构成将在后面说明。

在一个例子中，以电荷耦合器件(CCD)式、互补金属氧化物半导体(CMOS)式等图像传感器的形式，构成图像传感器12。

在该图像传感器12中，在一个例子中，通过接收光的光电变换而获得的电信号经历相关双采样(CDS)处理、自动增益控制(AGC)处理等，此外对其进行模-数(A/D)变换处理。随后，作为数字数据的拍摄图像信号被输出给下一级的照相机信号处理单元13。

在一个例子中，照相机信号处理单元13是作为图像处理器(比如数字信号处理器(DSP))构成的。该照相机信号处理单元13对来自图像传感器12的数字信号(拍摄图像信号)进行各种信号处理。在一个例子中，照相机信号处理单元13进行预处理、同步处理、YC生成处理、分辨率变换处理、编解码器处理等。

在预处理中，对来自图像传感器12的拍摄图像信号，进行把R、G和B的黑电平箝制于预定电平的箝位处理，或者R、G和B的颜色通道之间的校正处理。另外，在预处理中，还进行校正由于捕捉经过液晶光控制元件11的入射光而出现的阴影的校正处理，或者校正由镜头系统21造成的阴影的校正处理。

在同步处理中，进行去马赛克处理，以致各个像素的图像数据具有R、G和B颜色分量。

在YC生成处理中，从R、G和B的图像数据，生成(分离)亮度(Y)信号和色度(C)信号。

在分辨率变换处理中，对经历各种信号处理的图像数据进行分辨率变换处理。

在编解码器处理中，在一个例子中，对分辨率变换后的图像数据，进行记录或通信用编码处理。

在一个例子中，记录单元14是作为非易失性存储器构成的，并保存诸如静止图像数据或运动图像数据之类的图像文件(内容文件)、图像文件的属性信息、缩略图图像等。

在一个例子中，图像文件是按照包括联合图像专家组(JEPG)、标记图像文件格式(TIFF)、图形交换格式(GIF)等的格式保存的。

考虑实现记录单元14的各种形式。在一个例子中，记录单元14可以是内置在成像设备1中的闪存。或者，记录单元14可具有包括可从成像设备1拆卸的存储器卡(例如，便携式闪存)，和对存储器卡进行记录和再现存取的卡记录和再现用单元的形式。另外，它可被实现成作为内置在成像设备1中的形式的硬盘驱动器(HDD)等。

输出单元15有线或无线地进行与外部设备的数据通信或网络通信。

在一个例子中，拍摄图像数据(静止图像文件或运动图像文件)作为输出，被传送给外部显示设备、记录设备、再现设备等。

另外，输出单元15充当网络通信单元，从而输出单元15可被配置成经由诸如因特网、家庭网络或局域网(LAN)之类的各种网络进行通信，和往来于网络上的服务器、终端等，进行各种数据的传输或接收。

电源单元16通过设定内置电池的电压，或者由连接到商用交流电源的AC适配器变换并输入的直流电，生成为各个组件所必需的电源电压，随后供给所述电源电压，作为工作电压。

照相机控制单元30由具有中央处理器(CPU)的微计算机(算术处理器)构成。

存储器单元31保存用于将由照相机控制单元30进行的处理的信息等。在一个例子中，存储器单元31可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(ROM)、闪存等任意之一。存储器单元31可以是内置在作为照相机控制单元30的微计算机芯片中的存储器区，或者可由单独的存储器芯片构成。

照相机控制单元30通过执行保存在存储器单元31的ROM、闪存等中的程序，中央地控制整个成像设备1。

在一个例子中，照相机控制单元30控制必要组件的操作，包括图像传感器12的快门速度的控制、照相机信号处理单元13中的各种信号处理的指令、响应用户操作的拍摄或记录操作、记录的图像文件的再现操作、诸如变焦、聚焦和曝光调节之类的照相机操作、用户接口操作等。

存储器单元31中的RAM充当处理CPU的各种数据时的工作区，并用于临时保存数据、程序等。

除了供CPU控制各个组件的操作系统(OS)，或者诸如图像文件之类的内容文件以外，存储器单元31中的ROM或闪存(非易失性存储器)还用于保存用于各种操作的应用程序、固件等。

此外，在本例中，例如，将在后面说明的用于阴影的校正的校正表也被保存在闪存中。

光控制驱动单元32利用液晶驱动信号SP1和SP2，驱动液晶光控制元件，以改变其透射率。在一个例子中，光控制驱动单元32根据来自照相机控制单元30的指示亮度的光控制控制信号SG1，设定液晶驱动信号SP1和SP2的振幅水平，并把所述振幅水平输出给液晶光控制元件11。

此外，2种液晶驱动信号被用作液晶驱动信号SP1和SP2的原因在于液晶光控制元件11具有如后所述的两层结构，并驱动各个液晶层。

镜头驱动电路33根据来自照相机控制单元30的指令，输出用于镜筒2的驱动系统23的驱动信号。

在一个例子中，镜筒2的驱动系统23包括用于驱动镜头系统21中的聚焦镜头或变焦镜头的电动机、用于驱动光圈机构的电动机等。镜头驱动电路33输出给这些电动机的驱动信号，并导致执行镜筒2中的必要操作。

通信单元34进行与镜筒2的通信。

在一个例子中，镜筒2配备有包括微计算机的通信/控制单元22，从而照相机控制单元30能够通过通信单元34，与通信/控制单元22进行各种数据的通信。在一个例子中，通过通信单元34的通信使得照相机控制单元30能够获得诸如镜筒2中的镜头系统21的变焦镜头的位置、聚焦镜头的位置、出射光瞳距离、孔径值之类的信息。

此外，通信单元34与通信/控制单元22之间的通信，或者从镜头驱动电路33到驱动系统23的电动机驱动信号的供给是经由图3中图解所示的端子部分85(和在镜筒2侧的端子部分(未图示))，通过有线连接进行的。

现在说明装配在上面说明的成像设备1中的液晶光控制元件11。

液晶光控制元件11是利用宾-主(GH)式液晶盒(liquid crystal cell)的光控制器件。

图6图解说明液晶光控制元件11的结构。

液晶光控制元件11设置有玻璃基板41、42和43，并在待调节的光的行进方向(箭头L)上，具有两个液晶层45和48。

首先，如图中所示，带有密封材料49地布置玻璃基板41和42，并且在玻璃基板41和42之间形成一个液晶层45。在各个玻璃基板41和42的液晶层侧，设置充当液晶层45的两端电极的透明电极膜44a和44b。另外，在液晶层45的两侧，设置配向膜46和46。

此外，如图中所示，同样带有密封材料49地布置玻璃基板42和43，并且在玻璃基板42和43之间形成另一个液晶层48。在各个玻璃基板42和43的液晶层侧，设置充当液晶层48的两端电极的透明电极膜47a和47b。另外，在液晶层48的两侧，设置配向膜46和46。

在一个例子中，密封材料49从侧面密封液晶层45和48。密封材料49包括诸如环氧胶粘剂或丙烯酸胶粘剂之类的胶粘剂。

此外，图5沿截面方向图解说明结构，不过，液晶光控制元件11还包括图中未示出的密封部分和隔离物。

在一些情况下，布置隔离物，以使液晶层45和48的盒间隙保持恒定。在一个例子中，使用树脂材料、玻璃材料等。

密封部分是用于密封液晶的封闭口，从而从外部封闭液晶。

在液晶光控制元件11中，在一个例子中，配向膜46包括诸如聚酰亚胺之类的聚合物材料，并预先沿预定方向经历摩擦处理，从而设定液晶分子的配向方向。

除了宾-主式液晶分子之外，液晶层45和48还包含预定的染料分子(二色性染料分子)。GH式液晶具有负型和正型GH液晶，取决于电压施加时的液晶分子的主轴方向的差异。在一个例子中，在正型GH液晶中，当不施加电压时(关闭状态)，液晶分子的主轴方向垂直于光轴，而在施加电压时(开启状态)，液晶分子的主轴方向平行于光轴。

液晶光控制元件11的两个液晶层45和48都具有上电极和下电极(透明电极膜44a和44b，以及透明电极膜47a和47b)，它们由总共4个信号驱动。换句话说，施加液晶驱动信号SP1的正电极电平和负电极电平，以及施加液晶驱动信号SP2的正电极电平和负电极电平。

为了实现液晶的耐久性，交流反转是必需的，从而向各个液晶层45和48的两个电极供给两相时钟。换句话说，向透明电极膜44a和44b，施加被视为一定频率的时钟脉冲的液晶驱动信号SP1，以及反转信号。另外，类似地向透明电极膜47a和47b，施加被视为某个频率的时钟脉冲的液晶驱动信号SP2，以及反转信号。

取决于液晶的种类，被供给具有一定频率和振幅的液晶驱动信号SP1和SP2的液晶光控制元件11的透射率随着所述振幅增大而增大，或者，所述透射率随着所述振幅增大而降低。

换句话说，照相机控制单元30把作为指示亮度的值的光控制控制信号SG1提供给光控制驱动单元32，并且光控制驱动单元32输出具有与所述指示相应的振幅的液晶驱动信号SP1和SP2。从而，液晶光控制元件11具有可变的透射率，从而进行光控制操作。

图7A中图解说明液晶光控制元件11的透射率的计算模型。

各个值如下所示：

矢量a:入射光线的矢量

矢量b:光入射侧的液晶层45中的液晶分子(染料)的矢量

矢量b':光出射侧的液晶层48中的液晶分子(染料)的矢量

Ii:光线的强度

t:光入射侧的液晶层45的γ＝90°时的透射率

t':光出射侧的液晶层48的γ'＝90°时的透射率

α:光入射侧的液晶分子的配光角

γ:光入射侧的液晶分子的仰角

α':光出射侧的液晶分子的配光角

γ':光出射侧的液晶分子的仰角

此外，在图7B中，在X-Y平面中表示了α和α'，在图7C中，在X-Z平面中表示了γ和γ'。

这种情况下，如下表示各个矢量。

[数学式1]

随后，透过染料的光线的强度等于光线矢量和染料矢量的标量积，从而液晶光控制元件11的透射率T由下式给出。

[数学式2]

<3.光控制驱动单元的构成和操作>

在本实施例中，使从光控制驱动单元32输出给液晶光控制元件11的液晶驱动信号SP1和SP2的相位彼此偏离。这点将在下面说明。

图8A图解说明其中按通常的思维方式，生成液晶驱动信号SP1和SP2，以便比较的情况。这里，液晶驱动信号SP1和SP2相位相反(相差180°)。

在一个例子中，在利用具有如图6中图解说明的两层结构的液晶光控制元件11的情况下，类似于图8A中的液晶驱动信号SP1和SP2，按特定频率(假定为频率fs1)的时钟，具有反转的振幅电压Vt的矩形波的交流驱动波形以相位被偏移180°(逆相)的方式，被施加于夹着液晶的两侧的电极，从而液晶被驱动。换句话说，液晶驱动信号SP1被施加于透明电极膜44a和44b，以致正电极和负电极被交替切换。另外，液晶驱动信号SP2被施加于透明电极膜47a和47b，以致正电极和负电极被交替切换。

下面在假设这种通常的驱动方法的情况下，说明各种可能的事件。

在液晶光控制元件中，交流驱动一般是必需的，但是当驱动频率较高时，电力消耗增大，并且液晶的充电能力降低。充电能力的降低导致浓度范围的缩小。

随后，在装备液晶光控制元件的照相机中，近年来，随着图像传感器的大型化，一直存在液晶光控制元件的大型化的需求，并且从节电和充电能力的观点看，期望的是实现较低频率下的驱动。

另一方面，归因于液晶的性质，出现其中在交流驱动期间的反转定时，光控制量瞬间轻微不同于预设值的诸如噪声之类的状况。换句话说，图8A图解说明作为光控制输出，透过液晶光控制元件的光量水平TL，不过取决于由于交流驱动的液晶的反转定时，透过的光量在每个周期Tinv瞬时地降低。为了说明起见，这将被称为“噪声”。

如上所述，每当在时间方向发生交流反转时，即，每个周期Tinv，液晶光控制元件的透射率就从预定透射率，沿着电压不太可能被施加的方向波动一瞬间。这种波动的水平取决于依赖液晶的物理性质的电压-透射率特性(VT特性)、响应速度以及影响反转时的波形的液晶光控制元件的容量。

鉴于照相机的操作，这样的噪声不是很严重，只要持续相对于周期Tinv(＝T1/2[秒])(其中T1是fs1的周期)较长的时期进行曝光即可。

然而，在使快门速度为超高速度的情况下，相对于曝光量，由噪声引起的光控制量的偏移不可忽略。另外，噪声的定时一般与快门的各个曝光时间异步，从而，在每个曝光时间，发生由噪声引起的影响的差异，结果产生诸如条纹和不均匀之类的画质劣化，作为照相机输出。

在一个例子中，图8A图解说明在快门速度被增大的情况下的曝光时间[情况1]和[情况2]。假定曝光是在H水平的区间中进行的。

假定快门速度为1/SS，曝光时间Tss变成1/SS[秒]，不过如果Tss<Tinv×2，那么在每个曝光时间的透射率波动(反转定时)的变化变得显眼，在画面上导致水平条纹。

在[情况1]的情况下，在曝光时间内，噪声出现2次，在[情况2]的情况下，在曝光时间内，噪声出现1次。

在一个例子中，在一帧的曝光中，曝光定时被逐行偏移。从而，在一帧中，产生在[情况1]的时期中曝光的行，和在[情况2]的时期中曝光的行。另外，如果曝光时间变短，那么产生其中在曝光期间，不出现噪声的行，和其中在曝光期间，出现噪声的行。

如上所述，在一帧之内，噪声的影响显著不同，并且在图像中，出现条纹、不均匀等，从而发生画质的劣化(均匀性劣化)。

在一个例子中，即使曝光时间较长，并且产生其中在曝光时间内，噪声出现10次的行，和其中噪声出现9次的行，噪声的影响也小或几乎没有。然而，如在图8A的例子中那样，在产生其中噪声出现2次的行，和其中噪声出现1次的行的情况下，相对于曝光量，由噪声引起的光控制量的偏移不可忽略，这会显著地影响画质。

作为防止画质劣化的措施，考虑其中向曝光时间增加更多的噪声，以减小每个曝光定时的噪声量的变化，以致画质的劣化被降低到可视觉识别水平之下的方法。换句话说，液晶驱动信号SP1和SP2的频率被增大，以致噪声更频繁地出现。在一个例子中，液晶驱动信号SP1和SP2的频率被设定为fs2(＝2·fs1)，并且噪声出现周期(即，液晶的反转周期Tinv)被设定为T2/2[秒](其中T2是fs2的周期)。

随后，即使曝光时间较短，在曝光周期内，噪声的出现次数也增大，相反，使由噪声引起的光量的变化均衡，从而不会出现视觉上的画质劣化。取决于曝光定时，曝光时间内的噪声的出现次数可变化，不过，这对画质的影响较小。

从而，对于液晶光控制元件的液晶驱动信号SP1和SP2的驱动频率越高越有利。

然而，如上所述增大驱动频率就电力消耗和充电能力来说是不利的。

从而，在本实施例中，在作为防止噪声的措施，必需一定频率下的驱动的情况下，意图实现低电力消耗和光控制范围(充电能力)。

从而，当不会导致画质的劣化(假定为视觉上不会被识别成画质的劣化)的驱动频率被设定为fs2时，在1/2的频率(即，在频率fs1)下驱动液晶驱动信号SP1和SP2，并且在实现低电力消耗和充电能力的时候，维持等同于频率fs2的噪声出现定时。

具体地，如图8B中图解所示，液晶驱动信号SP1和SP2的相位被设定成是偏移的。

液晶驱动信号SP1和SP2是类似于图8A的情况，具有按频率fs1的时钟反转的振幅电压Vt的矩形波。从而在这种情况下，相位被偏移90°。

液晶驱动信号SP1被施加于透明电极膜44a和44b，以致正电极和负电极被交替切换。另外，液晶驱动信号SP2被施加于透明电极膜47a和47b，以致正电极和负电极被交替切换。

从而，在液晶光控制元件11中，液晶层45和48的液晶反转定时被偏移。当(T1/2)/2[秒](即，频率fs2)被加倍时，反转周期Tinv等同于T2/2[秒]。

从而，如在图8B中例示成光控制输出，噪声以2倍于图8A的情况的周期出现。图8B还按照与图8A中的情况类似的方式，图解说明曝光时间[情况1]和[情况2]，不过，曝光时间内的噪声的出现次数增大，从而使噪声的影响均衡，这导致画面上的均匀性的劣化的减小。

换句话说，液晶驱动信号SP1和SP2被设定成就电力消耗和充电时间来说适宜的频率fs1的信号，并且噪声出现周期被设定成与其中使用2倍于该频率的频率fs2的情况等同，这导致噪声对图像的影响减小。

图9A和9B中图解说明生成这样的液晶驱动信号SP1和SP2的光控制驱动单元32的构成的例子。

在图9A的构成例子中，光控制驱动单元32包括光控制控制器51、D/A变换器52a和52b、电压变化单元53a和53b和反转生成单元54a和54b。

光控制控制器51按照来自照相机控制单元30的光控制控制信号SG1，接收亮度的指示，即，透射率的指示，并根据所述指示，确定液晶驱动信号SP1和SP2的振幅水平，随后输出振幅信号Sa1和Sa2，作为指示振幅值的数字值。

振幅信号Sa1由D/A变换器52a变换成模拟信号，并被提供给电压变化单元53a。

另外，振幅信号Sa2由D/A变换器52b变换成模拟信号，并被提供给电压变化单元53b。

此外，光控制控制器51设定作为液晶驱动信号SP1和SP2的频率和反转定时。在一个例子中，输出按上述频率fs1反转的定时信号Stm1和Stm2。这里，定时信号Stm1和Stm2是相位被偏移90°的信号。

电压变化单元53a按预定的放大系数，把来自D/A变换器52a的振幅信号Sa1(电压)放大到为驱动液晶所必需的水平，进一步放大通过在定时信号Stm1的定时在H和L之间切换而获得的信号Si1，并将其输出给反转生成单元54a。反转生成单元54a把信号Si1设定成待施加于透明电极膜44a的信号，并把信号Si1的反转信号设定成待施加于透明电极膜44b的信号。这是待施加于透明电极膜44a和44b的液晶驱动信号SP1。

电压变化单元53b按预定的放大系数，把来自D/A变换器52b的振幅信号Sa2(电压)放大到为驱动液晶所必需的水平，进一步放大通过在定时信号Stm2的定时在H和L之间切换而获得的信号Si2，并将其输出给反转生成单元54b。反转生成单元54b把信号Si2设定成待施加于透明电极膜47a的信号，并把信号Si2的反转信号设定成待施加于透明电极膜47b的信号。这是待施加于透明电极膜47a和47b的液晶驱动信号SP2。

图9B图解说明其中D/A变换器52和电压变化单元53被设定成公共的构成例子。

光控制控制器51输出表示与由光控制控制信号SG1指示的透射率对应的振幅值的振幅信号Sa。振幅信号Sa由D/A变换器52变换成模拟信号，并被提供给电压变化单元53。电压变化单元53按预定的放大系数，把振幅信号Sa放大到为驱动液晶所必需的水平，并将其作为信号Sap，输出给反转生成单元54a和54b。

光控制控制器51把其相位被偏移90°的定时信号Stm1和Stm2提供给反转生成单元54a和54b。

反转生成单元54a生成通过利用定时信号Stm1在H和L之间切换信号Sap而获得的信号，及其反转信号，并把它们作为液晶驱动信号SP1，输出给透明电极膜44a和44b。

反转生成单元54b生成通过利用定时信号Stm2在H和L之间切换信号Sap而获得的信号，及其反转信号，并把它们作为液晶驱动信号SP2，输出给透明电极膜47a和47b。

此外，图9A和9B的构成是例子，也可设想其他的构成例子。

在各个上述例子中，还可设想D/A变换器52a、52b和52被并入光控制控制器51中。

<4.其他构成例子>

上面的实施例说明如图1B中图解所示，液晶光控制元件11和光控制驱动单元32被设置在成像设备1的主体中的例子。不过，如图1C中图解所示，在一些情况下，液晶光控制元件11和光控制驱动单元32被设置在镜筒2侧。

图10图解说明这种情况下的构成例子。这与图5的构成例子的不同之处在于其中液晶光控制元件11和光控制驱动单元32被设置在镜筒2侧的构成变成指示来自照相机控制单元30的透射率的路径。

换句话说，在图10的情况下，照相机控制单元30经通信单元34，传送透射率的指示。随后，取决于所述指示，通信/控制单元22把光控制控制信号SG1提供给光控制驱动单元32。

光控制驱动单元32的构成和操作与上面所述的相同。

此外，在一个例子中，如果可在端子部分85处准备用于光控制控制信号SG1的端子，作为成像设备1的主体和镜筒2之间的通信端子，那么照相机控制单元30可被配置成把光控制控制信号SG1直接提供给光控制驱动单元32。

图2A图解说明其中液晶光控制元件11和光控制驱动单元32被分别布置在镜筒2侧，和成像设备1的主体中的情况。尽管未图解说明这种情况下的构成，不过，来自光控制驱动单元32的液晶驱动信号SP1和SP2可被传送给镜筒2侧。在一个例子中，用于液晶驱动信号SP1和SP2的端子设置在端子部分85处。

尽管图2B图解说明固定镜头式成像设备，不过图5的构成被设置在成像设备1的主体中就足够了，从而其例示被省略。不过，未必包括通信单元34和通信/控制单元22的构成也是可能的。

<5.结束语和变形例>

从上述实施例，可以获得以下效果。

在实施例中，在液晶光控制元件11中，夹在充当两端电极的2个电极之间的多个液晶层45和48是沿着透射光的光轴方向并排排列的。光控制驱动单元32把按预定间隔反转的液晶驱动信号SP1和SP2施加于液晶光控制元件11的各个液晶层45和48的两个电极(44a和44b，47a和47b)，并把驱动信号SP1和SP2设定为其相位偏离同相或反相关系的信号。具体地，设定其相位被偏移90°的信号。

这使多个液晶层45和48的反转定时被偏移，使得液晶光控制元件整体上对透射光的影响能够类似于其中反转频率被增大的情况。

换句话说，通过增大归因于反转出现在输出光量中的噪声的出现次数，使噪声的影响分散。从而，能够减小或消除由图像上的条纹、不均匀等引起的均匀性的劣化。另外，使用较低频率fs1的液晶驱动信号SP1和SP2，从而能够降低电力消耗和获得容许的充电时间。

换句话说，能够获得与就画质而论设定的较高频率fs2等同的性能，并且获得与在频率fs2进行驱动的情况相比的2倍的充电容许时间和1/2的电力消耗。

此外，尽管液晶光控制元件11具有其中液晶层被分成上下两层的结构，不过，这些液晶层45和48的功能可在光学上相同，或者可在光学上补偿。补偿关系的例子包括在上下层中，沿各个取向方向确定的光学异向性的抵消等。

此外，在液晶层的数目为3或更大的情况下，还可设想对于各个液晶层的液晶光控制元件11的相位被偏移，以致不具有同相或反相关系。

在实施例中，通过把液晶驱动信号SP1和SP2设定成其相位被偏移90°的信号，两个液晶层45和48的反转定时被相等地偏移。从而，类似于驱动信号被设定成2倍的频率的情况，在液晶反转之时出现在透射光中的噪声可被均等地分散。

此外，液晶驱动信号SP1和SP2的相移可不同于90°。

另外，由光控制驱动单元32施加于液晶光控制元件11的液晶驱动信号SP1和SP2是取决于振幅水平，改变液晶层的透射率的信号。这允许利用液晶驱动信号SP1和SP2，适当地进行可变光控制。

此外，如图9A中图解所示，生成其相位偏离同相或反相关系的多个定时信号Stm1和Stm2，并利用与各个液晶层45和48的透射率对应的振幅信号Sa1和Sa2以及定时信号Stm1和Stm2，生成对于各个液晶层45和48的液晶驱动信号SP1和SP2。这使得能够容易地生成其相位被偏移的多个液晶驱动信号SP1和SP2。

此外，特别地，如图9B中图解所示，相对于关于各个液晶层45和48共同生成的振幅信号Sa，利用多个定时信号Stm1和Stm2，生成对于各个液晶层45和48的液晶驱动信号SP1和SP2。能够简化光控制驱动单元32的构成。

此外，成像设备1具有其中液晶光控制元件11被布置在入射光的路径中，并包括通过光电变换经液晶光控制元件11入射的光，生成拍摄图像信号的图像传感器12的构成。

这允许通过液晶光控制元件11，调节入射在图像传感器12上的光，并且允许通过液晶驱动信号SP1和SP2，分散液晶光控制元件11的各个液晶层45和48的反转定时，从而降低噪声对由图像传感器12获得的图像信号的影响。

此外，成像设备1包括用于安装可互换镜头的安装部分80。

鉴于可互换镜头式成像设备，一般可设想把光控制元件布置在可互换镜头侧。然而，在液晶光控制元件被并入可互换镜头中的情况下，为了实现包括自动光控制在内的功能，必须在所有的可互换镜头中设置光控制元件，和准备与可互换镜头的种类对应的光控制元件。

另一方面，在可互换镜头被安装到的成像设备1的主体中布置液晶光控制元件11使得能够在可互换镜头式成像设备1中，与各种镜头系统21组合地实现光控制功能。

特别地，这种情况下，安装部分80、液晶光控制元件11和图像传感器12被布置成沿入射光的光轴方向，当从被摄对象侧看时，它们之间具有按照该顺序的位置关系，从而获得适合于光控制操作的布置。

此外，在成像设备1中，液晶光控制元件11可从入射光的路径收回。

另外，在液晶光控制元件11被收回的状态下，透明玻璃82被插入入射光的路径中。

液晶光控制元件11的收回使得能够使透射率达到最大。另外，当液晶光控制元件11被收回时把透明玻璃82插入入射光的路径中使得能够获得与在液晶光控制元件11被布置在该路径中的情况下的光学状态类似的状态。这允许减小与入射光路径上的液晶光控制元件11的有无对应的光学特性的变化，从而使画质稳定，而与液晶光控制元件11是否被收回无关。

此外，记载在本文中的效果是例证性的，而不是限制性的，可以获得其他有益效果。

另外，也可如下构成本技术。

(1)一种光控制驱动器件，包括：

液晶光控制元件，所述液晶光控制元件具有夹在充当两端电极的2个电极之间，并且沿着透射光的光轴方向并排排列的多个液晶层，并允许按预定间隔反转的驱动信号被施加于各个液晶层的两端电极，各个驱动信号被设定为其相位偏离同相或反相关系的信号。

(2)按照(1)所述的光控制驱动器件，

其中液晶光控制元件包括2个液晶层，以及

施加于各个液晶层的两端电极的各个驱动信号被设定为其相位被偏移90°的信号。

(3)按照(1)或(2)所述的光控制驱动器件，

其中各个驱动信号是利用振幅水平改变液晶层的透射率的信号。

(4)按照(1)-(3)任意之一所述的光控制驱动器件，

其中生成其相位偏离同相或反相关系的多个定时信号，以及

利用与各个液晶层的透射率对应的振幅信号，和所述多个定时信号，生成对于各个液晶层的驱动信号。

(5)按照(4)所述的光控制驱动器件，

其中相对于关于各个液晶层共同生成的振幅信号，利用所述多个定时信号，生成对于各个液晶层的驱动信号。

(6)一种成像设备，包括：

液晶光控制元件，所述液晶光控制元件具有夹在充当两端电极的2个电极之间，并且沿着透射光的光轴方向并排排列的多个液晶层；和

光控制驱动单元，所述光控制驱动单元被配置成把按预定间隔反转的驱动信号施加于液晶光控制元件的各个液晶层的两端电极，各个驱动信号被设定为其相位偏离同相或反相关系的信号。

(7)按照(6)所述的成像设备，

其中液晶光控制元件包括2个液晶层，以及

光控制驱动单元把施加于液晶光控制元件的各个液晶层的两端电极的各个驱动信号，设定为其相位被偏移90°的信号。

(8)按照(6)或(7)所述的成像设备，

其中由光控制驱动单元施加于液晶光控制元件的各个驱动信号是利用振幅水平，改变液晶层的透射率的信号。

(9)按照(6)-(8)任意之一所述的成像设备，

其中光控制驱动单元生成其相位偏离同相或反相关系的多个定时信号，以及

利用与各个液晶层的透射率对应的振幅信号，和所述多个定时信号，生成对于各个液晶层的驱动信号。

(10)按照(9)所述的光控制驱动器件，

其中光控制驱动单元相对于关于各个液晶层共同生成的振幅信号，利用所述多个定时信号，生成对于各个液晶层的驱动信号。

(11)按照(6)-(10)任意之一所述的成像设备，

其中液晶光控制元件被布置在入射光的路径中，和

成像设备包括被配置成光电变换通过液晶光控制元件入射的光从而生成拍摄图像信号的图像传感器。

(12)按照(6)-(11)任意之一所述的成像设备，包括：

配置成安装可互换镜头的安装部分；和

配置成光电变换通过液晶光控制元件入射的光从而生成拍摄图像信号的图像传感器，

其中安装部分、液晶光控制元件和图像传感器是以当从被摄对象侧观察时在入射光的光轴方向按照安装部分、液晶光控制元件和图像传感器的排列顺序排列的方式布置的。

(13)按照(12)所述的成像设备，

其中液晶光控制元件可从入射光的路径收回。

(14)按照(13)所述的成像设备，

其中在液晶光控制元件被收回的状态下，透明玻璃被插入入射光的路径中。

(15)一种光控制驱动方法，包括：

驱动液晶光控制元件，所述液晶光控制元件具有夹在充当两端电极的2个电极之间，并且沿着透射光的光轴方向并排排列的多个液晶层；和

向各个液晶层的两端电极，施加按预定间隔反转，并且偏离同相或反相关系的驱动信号。

附图标记列表

1 成像设备

2 镜筒

11 液晶光控制元件

12 图像传感器

13 照相机信号处理单元

14 记录单元

15 输出单元

30 照相机控制单元

31 存储单元

32 光控制驱动单元

34 通信单元

Claims (15)

1.一种光控制驱动器件，包括：

液晶光控制元件，所述液晶光控制元件具有夹在充当两端电极的2个电极之间并且沿着透射光的光轴方向并排排列的多个液晶层，并且允许按预定间隔反转的驱动信号被施加于各个液晶层的两端电极，各个驱动信号被设定为相位偏离同相关系或反相关系的信号。

2.按照权利要求1所述的光控制驱动器件，

其中液晶光控制元件包括2个液晶层，以及

施加于各个液晶层的两端电极的各个驱动信号被设定为相位被偏移90°的信号。

3.按照权利要求1所述的光控制驱动器件，

其中各个驱动信号是利用振幅水平改变液晶层的透射率的信号。

4.按照权利要求1所述的光控制驱动器件，

其中生成相位偏离同相关系或反相关系的多个定时信号，以及

利用与各个液晶层的透射率对应的振幅信号和所述多个定时信号，生成对于各个液晶层的驱动信号。

5.按照权利要求4所述的光控制驱动器件，

其中相对于关于各个液晶层共同生成的振幅信号，利用所述多个定时信号生成对于各个液晶层的驱动信号。

6.一种成像设备，包括：

液晶光控制元件，所述液晶光控制元件具有夹在充当两端电极的2个电极之间并且沿着透射光的光轴方向并排排列的多个液晶层；和

光控制驱动单元，所述光控制驱动单元被配置成把按预定间隔反转的驱动信号施加于液晶光控制元件的各个液晶层的两端电极，各个驱动信号被设定为相位偏离同相关系或反相关系的信号。

7.按照权利要求6所述的成像设备，

其中液晶光控制元件包括2个液晶层，以及

光控制驱动单元把施加于液晶光控制元件的各个液晶层的两端电极的各个驱动信号设定为相位偏移90°的信号。

8.按照权利要求6所述的成像设备，

其中由光控制驱动单元施加于液晶光控制元件的各个驱动信号是利用振幅水平改变液晶层的透射率的信号。

9.按照权利要求6所述的成像设备，

其中光控制驱动单元生成相位偏离同相关系或反相关系的多个定时信号，以及

利用与各个液晶层的透射率对应的振幅信号和所述多个定时信号，生成对于各个液晶层的驱动信号。

10.按照权利要求9所述的光控制驱动器件，

其中光控制驱动单元相对于关于各个液晶层共同生成的振幅信号，利用所述多个定时信号生成对于各个液晶层的驱动信号。

11.按照权利要求6所述的成像设备，

其中液晶光控制元件被布置在入射光的路径中，以及

所述成像设备包括被配置成对通过液晶光控制元件入射的光进行光电变换从而生成拍摄图像信号的图像传感器。

12.按照权利要求6所述的成像设备，包括：

配置成安装可互换镜头的安装部分；和

配置成对通过液晶光控制元件入射的光进行光电变换从而生成拍摄图像信号的图像传感器，

其中安装部分、液晶光控制元件以及图像传感器是以从被摄对象侧观察时在入射光的光轴方向上按照安装部分、液晶光控制元件以及图像传感器的排列顺序排列的方式布置的。

13.按照权利要求12所述的成像设备，

其中液晶光控制元件能够从入射光的路径收回。

14.按照权利要求13所述的成像设备，

其中在液晶光控制元件被收回的状态下，透明玻璃被插入入射光的路径中。

15.一种光控制驱动方法，包括：

驱动液晶光控制元件，所述液晶光控制元件具有夹在充当两端电极的2个电极之间并且沿着透射光的光轴方向并排排列的多个液晶层；和

向各个液晶层的两端电极施加按预定间隔反转并且偏离同相关系或反相关系的驱动信号。