JP2009044666A - 液晶レンズを備えたカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 解決しようとする問題点は液晶レンズを用いる過渡状態で、劣化した画質の画面が表示されてしまうことである。
【解決手段】 少なくとも一方が曲面になっている曲面レンズと液晶レンズとの双方のレンズと、通常撮影モードかマクロ撮影モードかを設定するスイッチと、前記レンズを通して取り込んだ画像信号を処理する信号処理回路と、該信号処理回路の出力を記録する画像記録レジスタと、特定画像を作成する特定画像作成手段と、前記画像記録レジスタの内容もしくは該特定画像を表示する表示モニタとを有し、前記設定スイッチによって通常撮影モードが設定されている時は前記液晶レンズをＯＦＦ状態とし、前記設定スイッチによってマクロ撮影モードが設定されている時は前記液晶レンズをＯＮ状態とし、該撮影モードが変更された場合は前記表示モニタに前記特定画像を表示する。
【選択図】 図４

Description

本発明は液晶レンズを備えたカメラに関し、特に該液晶レンズがＯＮにされたときの表示に関する。

従来マクロ撮影機構を備えたカメラに関しては、通常の撮影モードから近接撮影であるマクロ撮影モードに移行した時の画質維持が大きな問題となっていた。
例えばマクロ撮影時には画像信号を増幅する回路のゲインを上昇させ、一方絞りを絞ってピントを合わせやすくする、すなわちピントの狂いを防いで画質を向上させるという提案がある（例えば特許文献１参照））。

しかし携帯電話のような小型携帯機器に組み込まれるカメラにおいては状況が異なる。
このような小型機器に組み込まれるカメラにおいては機械的なサイズを小さくする必要があるため、オートフォーカス機構やズーム機構はもとより絞り量可変の絞り機構も用いないことが望ましい。一方通常の遠距離撮影モードである通常撮影モードに加え、接写モードであるマクロ撮影モードは必要である。

このため少なくとも一方が曲面になっている通常の曲面レンズに加え液晶レンズを用い、通常撮影モードとマクロ撮影モードとでそれぞれピントを固定するという考えがある。
すなわち、液晶レンズを常時撮影光路内に置いておき、遠距離撮影モードである通常撮影モードにおいては液晶レンズをＯＦＦにしておいてレンズ系の焦点距離を遠くし、接写モードであるマクロ撮影モードにおいては液晶レンズをＯＮにしてレンズ系の焦点距離を近くするという方法である。

図８は液晶レンズ１０の例を示した図である。
液晶レンズ１０は透明な平面基板１０４と１０６の間に液晶物質を挟んで構成されており、平面基板１０４の液晶物質側には図７で斜線を施した同心円状の透明電極１００が形成されており、平面基板１０６の液晶物質側には該透明電極１００を覆うように全面にわたって共通電極が形成されている。

問題となるのは同心円状の透明電極１００に駆動電圧を印加するための引き出し電極１０２で、この引き出し電極部１０２でも光が変調されるため、画質を落としてしまうという点である。また液晶は応答が遅いため切り換え時の過渡状態で正常に応答するまで時間がかかるということもあった。このように撮影モードを切り換えた時の画質低下が使用者に違和感を与えてしまい、カメラに対する信頼感も失ってしまうという問題があった。

なお透明電極を多層化してこのような引き出し電極の悪影響を省くという方法もあるが、工程の増加によるコストアップが大きく実現は難しい。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付して説明を省略している。

特開平０５−０６６４５４

解決しようとする問題点は液晶レンズを用いる過渡状態で、劣化した画質の画面が表示されてしまうことである。

本発明による液晶レンズを備えたカメラは、少なくとも一方が曲面になっている曲面レンズと液晶レンズとの双方のレンズと、通常撮影モードかマクロ撮影モードかを設定するスイッチと、前記レンズを通して取り込んだ画像信号を処理する信号処理回路と、該信号処理回路の出力を記録する画像記録レジスタと、特定画像を作成する特定画像作成手段と、前記画像記録レジスタの内容もしくは該特定画像を表示する表示モニタとを有し、前記設定スイッチによって通常撮影モードが設定されている時は前記液晶レンズをＯＦＦ状態とし、前記設定スイッチによってマクロ撮影モードが設定されている時は前記液晶レンズをＯＮ状態とし、該撮影モードが変更された場合は前記表示モニタに前記特定画像を表示することを特徴とする。

また本発明による液晶レンズを備えたカメラは、前記信号処理回路が複数の信号処理方式を選択可能に構成され、前記設定スイッチが切り換えられた時は前記信号処理方式を選択し直し、該切り換え時には前記表示モニタに前記特定画像を表示するよう構成したことを特徴とする。

また本発明による液晶レンズを備えたカメラは、前記液晶レンズがＯＮのとき選択する前記信号処理方式においては、入力輝度レベルに対し出力輝度レベルが低くなるよう処理されていることを特徴とする。

また本発明による液晶レンズを備えたカメラは、タイマー機能を有し、前記特定画像を該タイマー機能で定められた時間表示することを特徴とする。

撮影モードが切り換えられたことをユーザーに明確に知らせることが出来、また切り換え期間に生じる表示の白ボケや過渡状態を目立たなくすることが出来る。

少なくとも一方が曲面になっている曲面レンズと液晶レンズとの双方のレンズと、通常撮影モードかマクロ撮影モードかを設定するスイッチと、前記レンズを通して取り込んだ画像信号を処理する信号処理回路と、該信号処理回路の出力を記録する画像記録レジスタと、特定画像を作成する特定画像作成手段と、前記画像記録レジスタの内容もしくは該特定画像を表示する表示モニタとを有し、前記設定スイッチによって通常撮影モードが設定されている時は前記液晶レンズをＯＦＦ状態とし、前記設定スイッチによってマクロ撮影モードが設定されている時は前記液晶レンズをＯＮ状態とし、該撮影モードが変更された場合は前記表示モニタに前記特定画像を表示する。
以下実施例に基づいて本発明の説明を行う。

図１は本発明による液晶レンズを備えたカメラ９８の画像取り込み系を模式的に示した図である。
図１に示した被写体１１から発せられる光１３は液晶レンズ１０，通常用いられる光学レンズである少なくとも一方が曲面になっている曲面レンズを有する鏡筒１２、ＩＲカットフィルター１４，撮像素子であるセンサー１６を介してカメラ内に取り込まれる。
すなわち本発明のカメラにおいては液晶レンズ１０は常時撮影光路内に置かれている。
なお液晶レンズ１０，鏡筒１２、ＩＲカットフィルター１４の配置される順番は図１に限定されるものではなく、順不同に設計することができる。

図２は本発明による液晶レンズを備えたカメラ９８のブロック図である。
図２において、被写体からの光は液晶レンズ１０，曲面レンズ１８、もろもろの撮影機構２０を経てＣＣＤ，ＣＭＯＳセンサー等の撮像素子２２の面に結像し光電変換される。そして撮像素子２２から出力された撮像信号は信号処理回路２４で所定方式の記録用出力に変換されて画像記録レジスタ２６で記録され、該画像記録レジスタ２６の内容はＣＰＵ３２の指示によって表示モニタ２８に表示される。信号処理回路２４は前記撮像信号を増幅する等の画像処理機能を有する。

設定スイッチ３０は通常撮影モードかマクロ撮影モードかを設定するもので、例えば２安定スイッチで一方の安定状態の時は遠距離撮影の通常撮影モードを、他方の安定状態の時は近距離撮影のマクロ撮影モードを設定することが出来る。また後述するバーコード読み取り状態は該マクロ撮影モードに含むことも出来る。また設定スイッチ３０を３安定スイッチとして第３の安定状態をバーコード読み取りモードとすることも出来るし、設定スイッチ３０内に複数のスイッチを設けてバーコード読み取りモード設定専用のスイッチとすることも出来る。ＣＰＵ３２は各ブロックの状態を見てカメラ系全体の制御を行う。

また本発明による液晶レンズを備えたカメラ９８は特定画像を作成する特定画像作成手段２７を有しており、ＣＰＵ３２の指令により特定画像作成手段２７が作成した画像を表示モニタ２８に表示させる。特定画像はレンズ系を通して撮影された画像ではなく、カメラ系内で生成された画面で、ユーザーにとってカメラからの出力画面ではない画像とわかるものである。このような特定画像は設定スイッチ３０によって撮影モードが切り換えられた時に表示され、液晶レンズ１０のＯＮ，ＯＦＦを切り換える過渡状態で、劣化した画質の画面が表示されてしまうことを防ぎ、また撮影モードが切り換えられたことをユーザーに明確に知らせている。
ＣＰＵ３２が表示モニタ２８に対し現在選択されている撮影モードの表示を指示出来ることは勿論である。レリーズボタン３４はいわゆるシャッターで、該ボタン３４が操作されるとＣＰＵ３２は画像を取り込み処理して表示モニタ２８への表示を指示する。

すなわち図２の液晶レンズを備えたカメラ９８は 少なくとも一方が曲面になっている曲面レンズ１８と液晶レンズ１０との双方のレンズと、通常撮影モードかマクロ撮影モードかを設定するスイッチ３０と、前記レンズを通して取り込んだ画像信号を処理する信号処理回路２４と、該信号処理回路の出力を記録するレジスタ２６と、特定画像を作成する特定画像作成手段２７と、レジスタ２６の内容もしくは該特定画像を表示する表示モニタとを有している。

ここで注意を要するのは、本発明による液晶レンズを備えたカメラ９８は小型化を目的としているため、オートフォーカス機構を取り除くことが可能であることである。例えばオートフォーカス機構の代わりに少なくとも２つの撮影モード、遠距離撮影モードである通常撮影モードと、接写モードであるマクロ撮影モードとを設け、それぞれのモードで少なくとも曲面レンズ１８に関しては固定焦点方式を採用していることが考えられる。マクロ撮影モードにおいては液晶レンズ１０をＯＮにすることにより焦点を近距離に合わせる。すなわち通常撮影モードとマクロ撮影モードとで曲面レンズ１８の焦点距離は等しくしておいて小型化を計り、液晶レンズ１０をＯＮにするかＯＦＦにするかのみで焦点距離を変える方式である。

図３は図２に示した信号処理回路２４の構成例を示した図である。
図３において、信号処理回路２４は画像処理レジスタ４６を有し、該画像処理レジスタ４６は複数であるＮ個の信号処理方式３６，３８，４０，４２のうち１つを選択回路４４で選択して読み込む。例えば映像信号のγ補正はこの信号処理方式の一種である。 どの信号処理方式を選択するかはＣＰＵ３２の指示による。
すなわち信号処理回路２４は複数の信号処理方式を選択可能に構成されている。

図４は本発明による液晶レンズを備えたカメラ９８の制御方法の例を示したフローチャートで、図３を参照しながら本発明による制御方法を説明する。
図４において、４８でカメラの電源がＯＮとなると５０で初期設定される。ここでは例えば通常撮影モードに設定し液晶レンズをＯＦＦにする。
次に５２で設定スイッチ３０を調べ撮影モードが切り換えられたか否かを調べる。
切り換えられた場合は５１に進んで特定画像を表示するとともに液晶レンズ１０のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り換え、５４で信号処理方式を選択する、すなわち図３に示した信号処理方式３６，３８，４０，４２のうち切り換えられた撮影モードに適したものを選択する。

切り換えられなかった場合は５５に進み液晶レンズ１０のＯＮ／ＯＦＦ状態を変更せず、すなわち維持し、５５で信号処理方式も以前の状態を維持する。
５４，もしくは５７で信号処理方式が決定された後図３に示した信号処理回路２４内で選択された信号処理方式が画像処理レジスタ４６に書き込まれ、該処理方式で処理された画像信号が画像記録レジスタ２６に書き込まれる。５９で画像記録レジスタ２６の内容が表示モニタ２８に表示される。

したがってたとえ撮影モードが切り換ええられても該撮影モード用の信号処理方式に従って画像が処理された後、画像が表示モニタに表示されるため切り換え期間に生じる表示の画質劣化や過渡状態を目立たなくすることが出来ている。
なお液晶は応答が遅いという問題があるため例えば５４で信号処理方式を変更した後６１でタイマーを設け、一定時間特定画像を表示し続けることも効果があることは勿論である。
このような液晶の過渡応答やレジスタ切換時の双方のタイミングでは実際の画像と異なる画像が表示モニタに表示されてしまうため、その間表示モニタに特定画像を表示して使用者の違和感を取り除くことは重要である。
このように構成すれば液晶の過渡応答による影響も取り除くことが確実に出来る。
タイマーの時間的な長さは０．５秒から２秒程度が妥当である。

次に５６でシャッターであるレリーズボタン３４が操作されたかを監視し、操作された場合は５８で液晶レンズ１０，曲面レンズ１８，撮影機構２０，撮像素子２２を介して画像を取り込み、６０に進んで該取り込んだ画像信号を信号処理回路２４で画像信号処理し、該処理された画像信号を６２で画像記録レジスタ２６に記録し、６４で該画像記録レジスタ２６の内容を表示モニタ２８に表示し５２へ戻る。
レリーズボタン３４が操作されなかった場合は５２へ戻る。
このように本発明のカメラの制御は図４に示したループで待機しているので設定スイッチ３０によって撮影モードが切り換えられた時は直ちに液晶レンズのＯＮ，ＯＦＦが切り換えられ、信号処理方式も切り換えられて画像処理レジスタ４６に書き込まれる。

本発明による液晶レンズを備えたカメラ９８は、設定スイッチ３０によって通常撮影モードが設定されている時は液晶レンズ１０をＯＦＦ状態とし、マクロ撮影モードが設定されている時は液晶レンズ１０をＯＮ状態としている。
またマクロ撮影が設定された時は液晶レンズＯＮとするとともに画像レジスタ４６で信号処理方式を読み直しており、その間特定画像を表示しているため、液晶レンズによる画質の変化を表示してしまうことがなく、違和感の発生を抑えることが出来ている。
また信号処理回路２４は複数の信号処理方式を選択可能に構成され、設定スイッチ３０が切り換えられ撮影モードが変更された場合は信号処理方式を選択し直すよう構成されている。

液晶レンズを用いると、図８で説明したように引き出し電極部１０２でも光が変調されるため、画質を落としてしまうという問題がった。しかし本発明による液晶レンズを備えたカメラ９８においては、液晶レンズ１０を通して得られた画像を表示する前に信号処理回路２４で信号処理方式を液晶レンズ用のものに選択し直し、かつその間特定画像作成手段２７が作成した特定画像を表示モニタ２８に表示しているため、劣化した画像が表示モニタ２８に映ることを防ぐことが出来、違和感を生じる事態を回避出来る。

図９は本発明による液晶レンズを備えたカメラ９８のブロック図の他の例で、図９のブロック図が図２と異なるのは温度センサー３１を備えた点である。
図９において、温度センサー３１の出力はＣＰＵ３２に与えられている。液晶レンズは応答速度の温度依存性が大きいため、温度センサー３１で検出した温度によって前記タイマー時間を可変にしている。
タイマー機能はＣＰＵ３１内に持たせていることは勿論である。

図５は図３で示した信号処理方式の第１の実施例で液晶レンズ１０がＯＮの時、液晶レンズ１０による画像劣化対策を施したものである。
図５において、横軸は入力輝度を、縦軸は出力輝度を示している。横軸に示したＢｗはカメラが実際に認識出来る黒から白の幅を示している。
点線６６は入力輝度と出力輝度が等しい点を結んでいるが、太線６８で示した信号処理結果の曲線は点線６６よりも出力信号の輝度が小さい方向にシフトしている。
このような処理は入力輝度よりも出力輝度を大きくして黒部分の分解能をあげる、いわゆるナイトモードと逆の処理で、液晶レンズによる画像劣化を防ぐという液晶レンズを用いた場合特有の問題である。
このような処理方式に切り換えることにより、液晶レンズを用いることで白っぽくなってしまった画像の白っぽさを除去することが出来る。

一方液晶レンズ１０がＯＦＦのときの信号処理はいわゆる公知のγ補正を行う。図５に示した画像劣化対策の信号処理は、ガンマ補正と画像劣化対策を合わせたものにすることが望ましく、その具体的な変換値は実際に採用する曲面レンズ、液晶レンズ等の特性による。
すなわち本発明の液晶レンズを備えたカメラは、少なくとも液晶レンズがＯＮのときとＯＦＦの時とで異なる信号処理方式を選択するよう構成しており、液晶レンズがＯＮのとき選択する信号処理方式においては、入力輝度レベルに対し出力輝度レベルが低くなるよう処理されている。

図６は信号処理方式の第２の実施例で、バーコードを正確に読み取る方策を施したものである。バーコード読み取りはマクロ撮影モードで行われるので、図６に示した信号処理方式はマクロ撮影モードで選択されるものである。
図６は図５と同様に、横軸は入力輝度を、縦軸は出力輝度を、横軸に示したＢｗはカメラが実際に認識出来る黒から白の幅を示しており、点線６６は入力輝度と出力輝度が等しい点を結んでいる。
図６に示した信号処理方式においては、入力輝度の閾値Ｂｔｈを設けており、該閾値Ｂｔｈよりも入力輝度が高い時は出力輝度は白レベルに近い太線７２とし、該閾値Ｂｔｈよりも入力輝度が低い時は出力輝度は黒レベルに近い太線７０となるよう処理している。

このように画像信号を処理することにより、白と黒の２値で表されたバーコードを正確に読み取ることが出来る。この信号処理方式はバーコード読み取りモードで用いると特に効果がある。
バーコード読み取りモードにおいては液晶レンズ１０をＯＮにしてピントを近距離に合わせる。
また公知のエッジ強調機能を持たせることも有効である。

さらに通常カラーで扱われる画像信号を白黒のみのモノクローム信号に変換することもバーコード読み取りの正確さを上昇させることに有効である。このような変換方式は前記信号処理方式の一つとして信号処理回路２４内に設けることができるのは勿論である。

近年バーコードが普及し、特にバーコードが２次元に展開されたＱＲコードが出現するに至って小型携帯機器用のカメラではバーコードを正確には読み取れない、特にＱＲコードは読み取りエラーが多いという問題があったが、図６で説明した信号処理方式を用いればそれらの問題を解決可能である。

図７は図３に示した特定画像作成手段２７で作成する特定画像の実施例を示した図である。
図７において、（ａ）は全画面白のブランク画像、（ｂ）は全画面黒のブランク画像、（ｃ）は「お待ちください」、（ｄ）は「切り換え中です」のコメント表示画像としている。
またこのような特定画像中に現在設定されている撮影モードを合わせて表示することも勿論可能であり効果がある。
このように特定画像は明らかにレンズ系を通して撮影された画像ではなく、カメラ系内で生成された画面とわかる画像で、カメラ内部の設定変更で出力画面に乱れが出る可能性がある時に表示される。

以上説明したように、本発明によれば撮影モードが切り換えられたことをユーザーに明確に知らせることが出来、また切り換え期間に生じる表示の画質劣化を目立たなくすることが出来る。
なお本明細書では液晶レンズを用いる場合について説明したが、液晶レンズの代わりに液体レンズを用いても同様の効果を生じさせることが出来る。

本発明による液晶レンズを備えたカメラの画像取り込み系を模式的に示した図である。 本発明による液晶レンズを備えたカメラのブロック図である。 信号処理回路の構成例を示した図である。 本発明による液晶レンズを備えたカメラの制御方法の例を示したフローチャートである。 信号処理方式の第１の実施例である。 信号処理方式の第２の実施例である。 特定画像の実施例を示した図である。 液晶レンズの例を示した図である。 本発明による液晶レンズを備えたカメラのブロック図の他の例である。

符号の説明

１８ 曲面レンズ
１０ 液晶レンズ
３０ 設定スイッチ
２４ 信号処理回路
２６ 画像記録レジスタ
２７ 特定画像作成手段
２８ 表示モニタ

Claims (4)

1. 少なくとも一方が曲面になっている曲面レンズと液晶レンズとの双方のレンズと、
   通常撮影モードかマクロ撮影モードかを設定するスイッチと、
   前記レンズを通して取り込んだ画像信号を処理する信号処理回路と、
   該信号処理回路の出力を記録する画像記録レジスタと、
   特定画像を作成する特定画像作成手段と、
   前記画像記録レジスタの内容もしくは該特定画像を表示する表示モニタとを有し、
   前記設定スイッチによって通常撮影モードが設定されている時は前記液晶レンズをＯＦＦ状態とし、
   前記設定スイッチによってマクロ撮影モードが設定されている時は前記液晶レンズをＯＮ状態とし、
   該撮影モードが変更された場合は前記表示モニタに前記特定画像を表示する
   ことを特徴とする液晶レンズを備えたカメラ。
2. 前記信号処理回路は複数の信号処理方式を選択可能に構成され、
   前記設定スイッチが切り換えられた時は前記信号処理方式を選択し直し、
   該切り換え時には前記表示モニタに前記特定画像を表示する
   よう構成したことを特徴とする請求項１記載の液晶レンズを備えたカメラ。
3. 前記液晶レンズがＯＮのとき選択する前記信号処理方式においては、入力輝度レベルに対し出力輝度レベルが低くなるよう処理されていることを特徴とする請求項３記載の液晶レンズを備えたカメラ。
4. タイマー機能を有し、前記特定画像を該タイマー機能で定められた時間表示する
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶レンズを備えたカメラ。
   

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