CN1707344A - 成像器件和便携终端器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种成像器件，它包括：位于透镜组、CCD光敏面之间的电子光控器件，所述电子光控器件包括液晶单元，所述液晶单元包含至少一种染色颜料(dye pigment)，以便提供预定的光控范围；CPU，用于根据从CCD获得的光量信息而提供施加电压以将所述光控部件置于所述预定的光控范围内；以及数字参数值表，用于存储相对于所述电子光控器件的透射率的门限值的数字参数值，以便产生从所述CPU提供到电子光控部件的施加电压。

Description

成像器件和便携终端器件
技术领域
本发明涉及一种成像器件和便携终端器件，它们能够控制入射光量。
背景技术
近些年来，越来越需要更高分辨率、更小的成像器件，诸如摄像机和数字像机。为了满足这样的需要，摄像机和数字像机已经被设计来并入更高密度的CCD(电荷耦合器件)和更小的透镜。但是，这些解决方案受到由于衍射而导致的较大图像质量变差的影响。另外，因为在成像器件中并入的透镜单元的机械光圈的可移动部件具有有限的尺寸，因此限制了使成像器件的尺寸更小的努力。
已经提出了一种光控器件，它包括二色性的GH(宾主)液晶器件，该器件提供了仅仅相对于对应于与液晶分子混合的颜料的特定波长的平面的透光率。所述液晶器件基于其下述属性而工作：当激励所述液晶器件时，所述颜料伴随所述液晶分子。关于细节，参见例如日本公开专利第2001-201769号。二色性的GH液晶器件由于其材料属性而具有主要依赖温度的特性。
所述二色性的GH液晶器件，当它在使用中的温度较低时，其响应速度较低，因为当其温度较低时液晶的粘性较高。
本申请人已经提出了一种电子光控器件，用于改善二色性的GH液晶器件的响应速度，它在日本公开专利第2003-43553号中被公开。
但是，因为在施加电压提高到超过不会激活二色性的GH液晶器件的区域的门限值后所提出的电子光控器件才开始工作，因此所述电子光控器件不适合用于需要用于宽温度范围中的便携器件。
发明内容
本发明的目的是提供一种成像器件和便携终端器件，它们通过施加电压的激励而对便携器件具有提高的响应速度，所述施加电压考虑到用于控制入射光量的二色性的GH液晶器件的门限值。
为了实现上述目的，按照本发明提供了一种用于成像物体的成像器件和便携终端器件，包括：光学系统；成像部件，用于通过所述光学系统成像物体；光控部件，位于所述光学系统和所述成像部件之间，并且包括电子光控器件，所述电子光控器件包括液晶单元，所述液晶单元包含至少一种染色颜料，用于提供预定的光控范围；控制部件，用于根据从所述成像部件获得的光量信息而提供施加电压以将所述光控部件置于所述预定的光控范围内；以及存储部件，用于存储相对于所述光控部件的透射率的门限值的数字参数值，以便产生要从所述控制部件提供到所述光控部件的施加电压。
对于这种配置，所述光控部件被置于所述光学系统和所述成像部件之间，并且包括电子光控器件，所述电子光控器件包括液晶单元，所述液晶单元包含至少一种染色颜料，用于提供预定的光控范围。所述控制部件根据从所述成像部件获得的光量信息而提供施加电压以将所述光控部件置于所述预定的光控范围内。所述存储部件存储相对于所述光控部件的透射率(transmittance)的门限值的数字参数值，以便产生要从所述控制部件提供到所述光控部件的施加电压。
因此，所述控制部件可以根据相对于所述光控部件的透射率的门限值的、所述数字参数值来产生要提供到所述光控部件的施加电压，所述数字参数值被存储在所述存储部件中。
所述控制部件因此可以向所述光控部件提供等于或大于所述光控部件的透射率的门限值的施加电压。因此，可以改进光控部件的响应速度。
按照本发明，所述成像器件和便携终端器件可以通过施加电压激励而具有提高的响应速度，所述施加电压考虑到二色性的GH液晶器件的门限值，其用于控制入射光量，并且可以用于便携器件中。
通过参照附图的下面的说明，本发明的上述和其他目的、特点和优点将变得清楚，所述说明通过示例描述了本发明的一个优选实施例。
附图说明
图1是以方框图形式部分地示出了按照本发明的成像器件的视图，它并入了电子光控器件；
图2A是以方框图形式部分地示出了电子光控器件的横断面图；
图2B是电子光控器件的透视图；
图3A是示出在二色性的GH液晶器件的电压驱动模式中的施加电压对透射率(光密度)特性的图；
图3B是示出在二色性的GH液晶器件的PWM驱动模式中的占空比对透射率(光密度)特性的图；
图4是示出在最大透射率和驱动透射率时的响应速度的图；
图5A是示出在电子光控器件的电压驱动模式中的施加电压对透射率特性的频率关联性的图；和
图5B是示出在电子光控器件的PWM驱动模式中的占空比对透射率特性的频率关联性的图。
具体实施方式
图1以方框图形式部分地示出了按照本发明的便携式终端成像器件，所述便携式终端成像器件包括光学系统，它并入了电子光控器件。在图1中，电子光控器件5作为用于按照本发明的成像器件的电子光控单元被并入作为在诸如蜂窝电话机等的便携终端器件中的CCD成像器件的一部分。
如图1所示，所述便携终端器件的光学系统包括：透镜组件1，它包括作为前透镜组的透镜组2和透镜组(变焦透镜组)3；作为后透镜组的透镜组和透镜组(聚焦透镜组)4；和固态成像单元6，它包括具有光敏面7的CCD。固态成像单元6沿着由虚线指示的光轴O与透镜组件1相距预定距离。在面向固态成像单元6的聚焦透镜组4的表面上布置了IR(红外线)切割表层8而不是表面玻璃层。
在透镜组4和固态成像单元6的光敏面7之间布置了包括二色性的GH液晶器件的电子光控器件5。在沿着光轴O彼此相隔的电子光控器件5的相应的前后表面上放置了IR切割表层9、10来取代用于调整光量、即用于限制光量的偏光器。聚焦透镜组4通过一个传动器(未示出)在变焦透镜组3和固态成像单元6之间沿着光轴可移动。变焦透镜组3通过传动器(未示出)在透镜组2和聚焦透镜组4之间沿着光轴O可以移动。
CPU(中央处理单元)12根据来自控制台13的选择信号而从作为存储单元的数字参数值表15选择的驱动表读取施加电压数据，并且向液晶驱动器11提供所述施加电压数据。液晶驱动器11根据所述施加电压数据而产生施加电压，并且将所产生的施加电压提供到电子光控器件5。
数字参数值表15具有：电压的电压驱动表16，用于从初始值施加等于或大于门限值的电压，然后施加期望值的电压；占空比的PWM(脉冲宽度调制)驱动表17，用于从初始值、以等于或大于门限值的占空比来施加电压，然后以期望值的占空比来施加电压；频率驱动表18，用于以等于或小于门限值的频率来激励电子光控器件5。
控制台13输出选择信号，用于从数字参数值表15读取电压驱动表16、PWM驱动表17、和频率驱动表18的任何一个。
温度检测器14检测成像器件使用的温度。在数字参数值表15中的门限值可以根据由温度检测器14检测的温度而改变。
图2A是以方框图形式部分地示出了电子光控器件5的横断面图，图2B是电子光控器件5的透视图。在图2A和2B中，电子光控器件5被图解为包括二色性的GH液晶器件的电子光控器件21。如图2A所示，电子光控器件21具有液晶单元22，它被夹在玻璃板24、25之间，所述玻璃板24、25具有高透射率，它们分别被布置在液晶单元22的前后表面上。液晶单元22的外表面被其他元件遮蔽。CPU 12根据来自CCD 7的光量数据D来控制提供到电子光控器件21的施加电压V。
如图2B所示，沿着光轴O来布置电子光控器件21的液晶单元22。虽然液晶单元22在图2A和2B中被图解为具有较大的厚度，但是它实际构成为薄膜。
液晶单元22从CPU 12提供有用于驱动其本身的施加电压V。所述施加电压V是由CPU 12产生的，用于在预定的光控制范围内驱动液晶单元22。液晶单元22包含至少一种染色颜料。
下面来说明相对于施加电压的二色性的GH液晶器件的透射率(光密度)特性。
图3A示出在二色性的GH液晶器件的电压驱动模式中的施加电压对透射率(光密度)特性的图，图3B是示出在二色性的GH液晶器件的PWM驱动模式中的占空比对透射率(光密度)特性的图。在图3A中，在电压驱动模式中作为脉冲电压而施加电压。在图3B中，在PWM驱动模式中以占空比施加电压。
在图3A中，因为在液晶单元22中包含的所述颜料是一种染色材料，因此当施加电压的范围从0V到大约3V时，从初始值PA到门限值S，光密度实质上保持不变而为100勒克斯(luxes)。当施加电压的范围大约从3V到8V时，从门限值S到在PB后的目标值，光密度从100勒克斯到10勒克斯的可变范围改变。从100勒克斯到10勒克斯的可变范围是用于电子光控器件21的驱动范围，它由超过门限值的施加电压提供。
在图3B中，因为在液晶单元22中包含的颜料是一种染色材料，因此当施加电压的占空比范围从0％到8％时，从初始值PA到门限值S，光密度实质上保持不变而为100勒克斯。当施加电压的占空比范围从8％到50％时，从门限值S到在PB后的目标值，光密度以从100勒克斯到10勒克斯的可变范围改变。从100勒克斯到10勒克斯的可变范围是用于电子光控器件21的驱动范围，它由超过门限值的施加电压的占空比提供。
如上所述，电子光控器件21当向其施加电压时不会立即启动，而是当向其施加具有等于或大于门限值的电平的电压或具有等于或大于门限值的占空比的电压时被启动。在电子光控器件21未被启动的情况下，透射率保持不变。因为电子光控器件21通过超过门限值的施加电压而置于驱动范围内，因此电子光控器件21具有提高的响应速度。所述施加电压的门限值在可变的温度范围内改变。因此，所述门限值根据使用成像器件的温度而改变。
图4示出在最大透射率和驱动透射率时的响应速度。
在图4中，当液晶单元22在图3A所示的透射率(光密度)特性中、以小与门限值S的电压、在电压驱动模式中启动而获得从对应于PA的光密度到对应于PB的光密度的范围的光密度时，液晶单元22的响应速度是15.5毫秒(ms)。当液晶单元22在图3A所示的透射率(光密度)特性中、以等于或大于门限值S的电压、在电压驱动模式中启动而获得从对应于PA的光密度到对应于PB的光密度的范围的光密度时，液晶单元22的响应速度是11.3毫秒。
当液晶单元22在图3B所示的透射率(光密度)特性中、以小于门限值S的电压、在PWM驱动模式中启动而获得从对应于PA的光密度到对应于PB的光密度的范围的光密度时，液晶单元22的响应速度是15.2毫秒。当液晶单元22图3B在所示的透射率(光密度)特性中、以等于或大于门限值S的电压、在PWM驱动模式中启动而获得从对应于PA的光密度到对应于PB的光密度的范围的光密度时，液晶单元22的响应速度是10.8毫秒。
相反，当液晶单元22在图3A所示的透射率(光密度)特性中、以小于门限值S的电压、在电压驱动模式中启动而获得从对应于PB的光密度到对应于PA的光密度的范围的光密度时，液晶单元22的响应速度是15.4毫秒。当液晶单元22在图3A所示的透射率(光密度)特性中、以等于或大于门限值S的电压、在电压驱动模式中启动而获得从对应于PB的光密度到对应于PA的光密度的范围的光密度时，液晶单元22的响应速度是11.7毫秒。
当液晶单元22在图3B所示的透射率(光密度)特性中、以小于门限值S的电压、在PWM驱动模式中启动以获得从对应于PB的光密度到对应于FA的光密度的范围的光密度时，液晶单元22的响应速度是14.9毫秒。当液晶单元22在图3B所示的透射率(光密度)特性中、以等于或大于门限值S的电压、在PWM驱动模式中启动而获得从对应于PB的光密度到对应于PA的光密度的范围的光密度时，液晶单元22的响应速度是12.1毫秒。
可以确认，当液晶单元22在高于门限值S的范围中、通过电压启动时，液晶单元22的响应速度提高。因为当施加电压小于门限值时，液晶单元22的光密度，即透射率，保持相同，因此当液晶单元22被超过门限值的电压或具有超过门限值的占空比的电压启动时，可以提高液晶单元22的响应速度。
图5A示出在电子光控器件21的电压驱动模式中的施加电压对透射率特性的频率关联性，图5B示出在电子光控器件21的PWM驱动模式中的占空比对透射率特性的频率关联性。
如果液晶单元22在图5A所示的施加电压对透射率特性中以较低的驱动频率1.44kHz启动，则当施加电压范围从0V到2V时，光密度从初始值到门限值在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压范围从2V到8V时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到10勒克斯的可变范围内改变。
如果液晶单元22以较低的驱动频率2kHz被启动，则当施加电压范围从0V到3V时，光密度从初始值到门限值在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压范围从3V到8V时，光密度从门限值到目标值在从100勒克斯到10勒克斯的可变范围内改变。
如果液晶单元22以较低的驱动频率5kHz启动，则当施加电压范围从0V到3V时，光密度从初始值到门限值、在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压范围从3V到8V时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到10勒克斯的可变范围内改变。
如果液晶单元22以较中等的驱动频率10kHz启动，则当施加电压范围从0V到3V时，光密度从初始值到门限值、在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压范围从3V到8V时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到20勒克斯的可变范围内改变。
如果液晶单元22以相对较高的驱动频率20kHz启动，则当施加电压范围从0V到3V时，光密度从初始值到门限值在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压范围从3V到8V时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到35勒克斯的平滑的可变范围内改变。
如果液晶单元22以相对高的驱动频率30kHz启动，则当施加电压范围从0V到4V时，光密度从初始值到门限值、在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压范围从4V到8V时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到55勒克斯的更平滑的可变范围内改变。
如果液晶单元22在图5B所示的占空比对透射率特性中、以相对低的驱动频率1.44kHz启动，则当施加电压的占空比的范围从0％到5％时，光密度从初始值到门限值、在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压的占空比的范围从5％到50％时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到10勒克斯的可变范围内改变。
如果液晶单元22以相对低的驱动频率2kHz启动，则当施加电压的占空比的范围从0％到5％时，光密度从初始值到门限值、在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压的占空比的范围从5％到50％时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到10勒克斯的可变范围内改变。
如果液晶单元22以相对低的驱动频率5kHz启动，则当施加电压的占空比的范围从0％到5％时，光密度从初始值到门限值、在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压的占空比的范围从5％到50％时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到10勒克斯的可变范围内改变。
如果液晶单元22以较中等的驱动频率10kHz启动，则当施加电压的占空比的范围从0％到10％时，光密度从初始值到门限值、在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压的占空比的范围从10％到50％时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到20勒克斯的可变范围内改变。
如果液晶单元22以相对较高的驱动频率20kHz启动，则当施加电压的占空比的范围从0％到15％时，光密度从初始值到门限值、在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压的占空比的范围从15％到50％时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到30勒克斯的可变范围内改变。
如果液晶单元22以相对高的驱动频率30kHz启动，则当施加电压的占空比的范围从0％到20％时，光密度从初始值到门限值、在100勒克斯的恒定范围内保持基本不变。当施加电压的占空比的范围从20％到50％时，光密度从门限值到目标值、在从100勒克斯到55勒克斯的可变范围内改变。
可以确认在启动液晶单元22的驱动频率从相对低范围向相对高范围变化时光密度的改变，即透射率的改变，逐渐降低。此时，当启动液晶单元22的驱动频率从相对低范围向相对高范围变化时，施加电压和占空比的门限值也逐渐降低。
除非液晶单元22取决于电子光控器件21、以等于或小于驱动频率而启动，否则电子光控器件21的光控能力将在其响应速度提高之前丢失。
对于使用电子光控器件21，对电子光控器件21的驱动频率提前建立门限值，并且以低于门限值的驱动频率启动电子光控器件21。通过依据如图1所示的控制台13所指示而使用的电子光控器件21将CPU 12设置到对应于电子光控器件21的参数来建立电子光控器件21的驱动频率的门限值，所述参数在数字参数值表15中的频率驱动表18中使用。
此时，可以根据来自温度检测器14的温度信息来选择在数字参数值表15中的频率驱动表18中的参数。
在上述的图示实施例中，数字参数值表15包含多个驱动表，用于存储相对于用于达到透射率的门限值的数字参数值，以便产生要被提供到电子光控器件21的施加电压。但是，CPU 12可以直接地计算在所述多个驱动表中的参数。
虽然已经示出和详细地说明了本发明的一个特定优选实施例，但是可以明白，在不脱离本发明的范围的情况下可以在其中进行各种改变和修改。

Claims (10)

1.一种用于成像物体的成像器件，包括：
光学系统；
成像部件，用于通过所述光学系统成像物体；
光控部件，位于所述光学系统和所述成像部件之间，并且包括电子光控器件，所述电子光控器件包括液晶单元，所述液晶单元包含至少一种染色颜料，用于提供预定的光控范围；
控制部件，用于根据从所述成像部件获得的光量信息而提供施加电压以将所述光控部件置于所述预定的光控范围内；以及
存储部件，用于存储相对于所述光控部件的透射率的门限值的数字参数值，以便产生要从所述控制部件提供到所述光控部件的施加电压。
2.按照权利要求1的成像器件，其中，所述电子光控器件包括二色性的GH液晶器件。
3.按照权利要求1的成像器件，其中，所述存储部件包括电压的电压驱动表，用于从初始值施加等于或大于门限值的电压，然后施加期望值的电压。
4.按照权利要求1的成像器件，其中，所述存储部件包括占空比的PWM驱动表，用于从初始值、以等于或大于门限值的占空比来施加电压，然后以期望值的占空比来施加电压。
5.按照权利要求1的成像器件，其中，所述存储部件包括频率驱动表，用于以等于或小于门限值的频率激励所述光控部件。
6.一种便携终端器件，用于成像物体，包括：
光学系统；
成像部件，用于通过所述光学系统成像物体；
光控部件，位于所述光学系统和所述成像部件之间，并且包括电子光控器件，所述电子光控器件包括液晶单元，所述液晶单元包含至少一种染色颜料，用于提供预定的光控范围；
控制部件，用于根据从所述成像部件获得的光量信息而提供施加电压，以便将所述光控部件置于所述预定的光控范围内；以及
存储部件，用于存储相对于所述光控部件的透射率的门限值的数字参数值，以便产生要从所述控制部件提供到所述光控部件的施加电压。
7.按照权利要求6的便携终端器件，其中，所述电子光控器件包括二色性的GH液晶器件。
8.按照权利要求6的便携终端器件，其中，所述存储部件包括电压的电压驱动表，用于从初始值施加等于或大于门限值的电压，然后施加期望值的电压。
9.按照权利要求6的便携终端器件，其中，所述存储部件包括占空比的PWM驱动表，用于从初始值、以等于或大于门限值的占空比来施加电压，然后以期望值的占空比来施加电压。
10.按照权利要求6的便携终端器件，其中，所述存储部件包括频率驱动表，用于以等于或小于门限值的频率激励光控部件。
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