JP4607900B2 - 自動合焦点装置 - Google Patents
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Description
2 光学レンズ手段(パンフォーカス組レンズ)
3 光電変換手段(撮像素子)
4 光電変換手段(DSP)
5 液晶レンズ制御手段、焦点信号抽出手段、合焦点判定手段(オートフォーカスコントローラ)
6 電圧印加手段(液晶レンズドライバ)
8,9 ガラス基板
10 パターン電極
11 共通電極
12,13 配向膜
14 液晶層
15 レンズ部
16 シール部材
17 スペーサ部材
18 電極取り出し部
19 フレキシブルプリント配線板(FPC)
20 中心部電極
21 輪帯電極
22 輪帯電極(外周部電極)
23 輪帯接続部
24 中心部引き出し電極
25 外周部引き出し電極
51 マイクロプロセッサ
52 記憶手段
図1は、自動合焦点装置の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、自動合焦点装置は、液晶(LC)レンズ系1、光学レンズ系2、撮像素子3、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)4、オートフォーカス(AF)コントローラ5および液晶レンズドライバ6を備えている。液晶レンズ系1は、P波用液晶レンズとS波用液晶レンズを組み合わせた構成を有する。光学レンズ系2は、絞り、パンフォーカス組レンズおよび赤外線カットフィルタを有する。撮像素子3は、CCDやCMOS等の固体撮像素子よりなるイメージセンサーとアナログ−デジタル変換器を有する。
実施の形態2は、液晶レンズ7を凸レンズの状態としてのみ動作させるようにしたものである。この場合には、特に限定しないが、例えば、図1に示す構成において液晶レンズ系1のない構成のときに、光学レンズ系2によって被写体までの距離Lが60cmでピントが合うように調整される。そして、被写体までの距離Lが60cmよりも短い場合に液晶レンズ7を凸レンズの状態にしてピントを合わせる。その他は、実施の形態1と同様である。
実施の形態3は、液晶レンズ7を凹レンズの状態としてのみ動作させるようにしたものである。この場合には、特に限定しないが、例えば、図1に示す構成において液晶レンズ系1のない構成のときに、光学レンズ系2によって被写体までの距離Lが5cmでピントが合うように調整される。そして、被写体までの距離Lが5cmよりも長い場合に液晶レンズ7を凹レンズの状態にしてピントを合わせる。その他は、実施の形態1と同様である。
実施の形態4にかかる自動合焦点装置は、単に電圧印加手段にて液晶レンズに形成されるパターン電極に駆動電圧を印加するのではなく、この駆動電圧の内の小さい方の駆動電圧を印加する液晶領域で、過渡応答動作の遅れを無くす変調手段を有し、この所定の駆動電圧(具体的には、例えばパルス高さ変調(PHM))を印加して、液晶が過渡応答動作中において、所定の周期で焦点信号をサンプリングした複数個の焦点信号データを用いて、合焦点判定手段により、最大の焦点信号を判定できるようになっている。
実施の形態5にかかる自動合焦点装置は、単に電圧印加手段にて液晶レンズに形成されるパターン電極に駆動電圧を印加するのではなく、この駆動電圧の内の小さい方の駆動電圧を印加する液晶領域で、過渡応答動作の遅れを無くす変調手段を有し、この所定の駆動電圧(具体的には、例えばパルス幅変調(PWM))を印加して、液晶が過渡応答動作中において、所定の周期で焦点信号をサンプリングした複数個の焦点信号データを用いて、合焦点判定手段により、最大の焦点信号を判定できるようになっている。
図32は、実施の形態6にかかる自動合焦点装置の概略構成を示すブロック図である。図32に示すように、実施の形態6にかかる自動合焦点装置は、実施の形態1と同様に、液晶(LC)レンズ系1、光学レンズ系2、撮像素子3、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)4、オートフォーカス(AF)コントローラ5および液晶レンズドライバ6を備えている。さらに、実施の形態6にかかる自動合焦点装置は、温度センサー61を備えている。液晶レンズ系1は、P波用液晶レンズとS波用液晶レンズを組み合わせた構成を有する。光学レンズ系2は、絞り、パンフォーカス組レンズおよび赤外線カットフィルタを有する。撮像素子3は、CCDやCMOS等の固体撮像素子よりなるイメージセンサーとアナログ−デジタル変換器を有する。温度センサー61は液晶レンズ系1の温度を測定するもので液晶レンズ系1の近くに配置する。
図37は、本発明の自動合焦点装置の概略構成を示すブロック図である。図37に示すように、本発明の自動合焦点装置は、カメラレンズユニット70とオートフォーカスコントローラ5から構成される。ここで、カメラレンズユニット70は、液晶レンズ系1、光学レンズ系2、撮像素子3、液晶(LC)レンズコントローラ100、温度センサー61とを備えている。液晶レンズ系1は、P波用液晶レンズとS波用液晶レンズを組み合わせた構成を有する。光学レンズ系2は、絞り、パンフォーカス組レンズおよび赤外線カットフィルタを有する。撮像素子3は、CCDやCMOS等の固体撮像素子よりなるイメージセンサーとアナログ−デジタル変換器を有する。温度センサー61は液晶レンズ系1の温度を測定するもので液晶レンズ系1の近くに配置する。
Claims (16)
- 液晶レンズを含む光学レンズ手段と、前記光学レンズ手段を通して結像する光学像を電気信号に変換して画像信号を出力する光電変換手段と、前記画像信号から焦点整合度に対応した焦点信号を抽出し、焦点信号が最大となるように前記液晶レンズの駆動条件を制御する液晶レンズ制御手段を有する自動合焦点装置であって、
前記液晶レンズ制御手段は、
前記液晶レンズに所定電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段により所定電圧が印加されて過渡応答動作中の液晶レンズを通過した光学像に基づいて生成された画像信号を、所定の周期でサンプリングすることにより複数の焦点信号を抽出する焦点信号抽出手段と、
前記焦点信号抽出手段より抽出された複数の焦点信号に基づいて焦点信号の最大値を判定する合焦点判定手段と、
を備えることを特徴とする自動合焦点装置。 - 前記電圧印加手段は、前記所定電圧として、前記液晶レンズを凸レンズの状態にするための電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の自動合焦点装置。
- 前記電圧印加手段は、前記所定電圧として、前記液晶レンズを凹レンズの状態にするための電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の自動合焦点装置。
- 前記電圧印加手段は、前記所定電圧として、前記液晶レンズを凸レンズの状態にするための第1の電圧と、前記液晶レンズを凹レンズの状態にするための第2の電圧を異なるタイミングで印加することを特徴とする請求項1に記載の自動合焦点装置。
- 前記電圧印加手段は、前記液晶レンズに前記第1の電圧を印加する期間と前記第2の電圧を印加する期間との間に、前記液晶レンズを凸レンズの状態にするための電圧および前記液晶レンズを凹レンズの状態にするための電圧のいずれでもない第3の電圧を印加する期間があるように、前記液晶レンズに電圧を印加することを特徴とする請求項4に記載の自動合焦点装置。
- 前記液晶レンズ制御手段は、前記液晶レンズに前記第1の電圧および前記第2の電圧のいずれか一方を印加して前記液晶レンズが過渡応答動作をしている間に焦点信号が最大値であることを判定すると、液晶レンズにもう一方の電圧を印加するのを中止することを特徴とする請求項4に記載の自動合焦点装置。
- 前記液晶レンズは、抵抗接続された中心部電極と外周部電極とを有するパターン電極と共通電極がそれぞれ形成された2枚の透明基板間に液晶層を挟持してなり、
前記電圧印加手段は、前記中心部電極と前記外周部電極とに異なる所定の電圧を印加するとともに、前記異なる所定の電圧の内の小さい方の電圧の振幅を変調することを特徴とする請求項1に記載の自動合焦点装置。 - 前記電圧印加手段は、所定の時間だけ振幅を大きくし、その後は徐々に減衰させて所定の振幅に戻すように変調することを特徴とする請求項7に記載の自動合焦点装置。
- 前記液晶レンズは、抵抗接続された中心部電極と外周部電極とを有するパターン電極と共通電極がそれぞれ形成された2枚の透明基板間に液晶層を挟持してなり、
前記電圧印加手段は、前記中心部電極と前記外周部電極とに異なる所定の電圧を印加するとともに、前記異なる所定の電圧の内の小さい方の電圧のパルス幅を変調することを特徴とする請求項1に記載の自動合焦点装置。 - 前記電圧印加手段は、所定の時間だけパルス幅を長くし、その後は徐々にパルス幅を短くして所定のパルス幅に戻すように変調することを特徴とする請求項9に記載の自動合焦点装置。
- 前記焦点信号抽出手段は、
前記電圧印加手段により前記液晶レンズに印加する電圧を変化させて、前記液晶レンズの液晶動作が安定した状態でサンプリングすることにより、複数の焦点信号を抽出する焦点信号逐次抽出手段と、
前記電圧印加手段により所定電圧が印加されて過渡応答動作中の液晶レンズを通過した光学像に基づいて生成された画像信号を、所定の周期でサンプリングすることにより複数の焦点信号を抽出する焦点信号一括抽出手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の自動合焦点装置。 - 前記液晶レンズ制御手段は、前記焦点信号逐次抽出手段と前記焦点信号一括抽出手段との選択を行う抽出方法選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の自動合焦点装置。
- 前記液晶レンズの温度を検出する温度検出手段を備え、
前記抽出方法選択手段は、前記温度検出手段が検出する温度情報に基づいて、前記焦点信号逐次抽出手段または前記焦点信号一括抽出手段を選択する手段であることを特徴とする請求項12に記載の自動合焦点装置。 - 前記液晶レンズ制御手段は、
前記サンプリングが開始されてからの経過時間を計測する計測手段と、
前記液晶レンズの焦点距離と前記経過時間とを対応させたデータを予め記憶する第1の記憶手段と、
前記第1の記憶手段に記憶されたデータを用いて、前記経過時間に基づいて、最大値と判定された焦点信号に対応する焦点距離を記憶する第2の記憶手段と、を備え、
前記第2の記憶手段に記憶された前記焦点距離を合焦点のレンズ状態とみなして、前記サンプリングが終了した後に、その焦点距離に前記液晶レンズを調整することを特徴とする請求項1に記載の自動合焦点装置。 - 前記液晶レンズの温度を検出する温度検出手段を備え、
前記第1の記憶手段は、温度毎の前記焦点距離と前記経過時間とを対応させた複数個のデータを有し、
前記温度検出手段の情報に対応した前記データを用いて、前記第2の記憶手段に焦点距離を記憶することを特徴とする請求項1に記載の自動合焦点装置。 - 前記電圧印加手段と、前記焦点信号抽出手段と、前記計測手段と、前記第1の記憶手段と、前記光学レンズ手段と、前記光電変換手段とを有するカメラレンズユニットと、
前記合焦点判定手段と、前記第2の記憶手段とを有するオートフォーカスコントローラとから構成され、
前記カメラレンズユニットと前記オートフォーカスコントローラとがインターフェースを介して接続され、
前記オートフォーカスコントローラからの指令により、前記カメラレンズユニットにおける前記電圧印加手段と前記焦点信号抽出手段とを動作させて、前記第2の記憶手段に所望の焦点距離を記憶することを特徴とする請求項14に記載の自動合焦点装置。
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