JP6597618B2 - 制御装置、撮像装置、および液晶ローパスフィルタの制御方法 - Google Patents
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Description
1.実施の形態(撮像装置)
2つの複屈折板における像の分離方向を互いに反対方向にした例
TN液晶を用いた例
1つの液晶ローパスフィルタを用いた例
1番目の露光前に動作準備を設けた例
露光回数を3回にした例
2.変形例
2.1 変形例A:露光回数を5回以上にした例
2.2 変形例B:露光回数を2回にした例
2.3 変形例C:各露光前に動作準備を設けた例
2.4 変形例D:最初の動作状態を引き継がない例
2.5 変形例E:3枚以上の撮影において全て第3駆動信号を
用いた例
2.6 変形例F:3枚以上の撮影において2番目にも
第3駆動信号を用いた例
2.7 変形例G:2枚の撮影において1番目にも第3駆動信号を
用いた例
2.8 変形例H:2枚の複屈折板における像の分離方向を
互いに揃えた例
2.9 変形例I:VA液晶を用いた例
2.10 変形例J:最初の動作状態を引き継がない例
2.11 変形例K:3枚以上の撮影において全て第3駆動信号を
用いた例
2.12 変形例L:3枚以上の撮影において2番目にも
第3駆動信号を用いた例
2.13 変形例M:2枚の撮影において1番目にも
第3駆動信号を用いた例
2.14 変形例N:AR層などを付加した例
2.15 変形例O:2つの液晶ローパスフィルタを用いた例
2.16 変形例P:液晶の立ち上がり応答時間が早い例
2.17 変形例Q:液晶の立ち下がり応答時間が早い例
2.18 変形例R:オーバードライブ信号を用いた例
2.19 変形例S:光学装置が撮像装置に対して着脱可能に
構成されている例
[構成]
図1は、本技術の一実施の形態に係る撮像装置1の概略構成の一例を表したものである。撮像装置1は、例えば、撮像デバイス10、演算部20、表示部30、メモリ部40および入力部50を備えている。
図2は、撮像デバイス10の概略構成の一例を表したものである。撮像デバイス10は、例えば、液晶ローパスフィルタ11、撮像素子12、レンズ13、アイリス14および駆動回路15を有している。液晶ローパスフィルタ11の前段にレンズ13およびアイリス14が設けられており、液晶ローパスフィルタ11の後段に撮像素子12が設けられている。つまり、液晶ローパスフィルタ11は、撮像素子12に対する光の入射経路上に配置されている。液晶ローパスフィルタ11についての説明は、後に詳述するものとする。
図3は、演算部20の概略構成の一例を表したものである。演算部20は、撮像デバイス10から出力された画像データDrawに対して所定の処理を行うものである。演算部20は、例えば、前処理回路21、制御回路22、表示処理回路23、圧縮伸長回路24およびメモリ制御回路25を有している。
表示部30は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)からなり、露光中の画像データや、メモリ部40から読み出した画像データなどを表示するものである。メモリ部40は、メモリ制御回路25から受け取った画像データを保存するものである。入力部50は、ユーザからの指示を受け付けるものであり、例えば、操作ボタンや、キーボードなどで構成されている。
次に、光学的ローパスフィルタ11について詳述する。図4は、光学的ローパスフィルタ11の概略構成の一例を表したものである。光学的ローパスフィルタ11は、被写体光に含まれる高い空間周波数の成分を除去するものであり、駆動回路15によって駆動されることによりカットオフ周波数fcを変化させる。光学的ローパスフィルタ11は、透過光のps分離幅を変更する従来の方式(分離幅変調方式)とは異なる方式(ピーク値変調方式)でカットオフ周波数fcを変化させる。なお、ピーク値変調方式については、後に詳述するものとする。
円偏光の入射光L1が複屈折板111に入射すると、入射光L1は、複屈折板111の複屈折性により、分離幅d1でp偏光とs偏光とに分離される。複屈折板111の光学軸AX1に対して垂直に振動する偏光成分が、入射光L1に含まれるs偏光の成分である場合、分離されたs偏光は、複屈折板111内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板111の裏面から出射する。入射光L1に含まれるp偏光の成分は、s偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板111内を、複屈折の影響を受けて斜めに進み、複屈折板111の裏面のうち、分離幅d1だけシフトした位置で屈折して、複屈折板111の裏面から出射する。従って、複屈折板111は、入射光L1を、分離幅d1で、p偏光の透過光L2と、s偏光の透過光L2とに分離する。
複屈折板111の、入射光L1に対する作用は、上記と同じである。そこで、以下では、液晶層113と複屈折板115の作用について説明する。複屈折板111で分離されたp偏光およびs偏光が、偏光変換効率がT1となっている液晶層113に入射すると、p偏光およびs偏光は、液晶層113によって偏光変換されずに、液晶層113内を直進し、液晶層113の裏面から出射する。従って、液晶層113は、複屈折板111で分離されたp偏光およびs偏光に対して、光学的な作用を有していない。このときの液晶層113の偏光状態(液晶層113への入射光を旋光させない状態)が、本技術の「第2の偏光状態」の一具体例に相当する。
複屈折板111の、入射光L1に対する作用は、上記と同じである。そこで、以下では、液晶層113と複屈折板115の作用について説明する。複屈折板111で分離されたp偏光が、偏光変換効率がT3(=50%)となっている液晶層113に入射すると、p偏光は円偏光に変換されると共に、液晶層113内を直進し、液晶層113の裏面から出射する。複屈折板111で分離されたs偏光が、偏光変換効率がT3(=50%)となっている液晶層113に入射すると、s偏光も円偏光に変換されると共に、液晶層113内を直進し、液晶層113の裏面から出射する。従って、液晶層113は、複屈折板111で分離されたp偏光およびs偏光を、分離幅を一定に保ったままで、円偏光に変換する。このときの液晶層113の偏光状態が、本技術の「中間偏光状態」の一具体例に相当する。
次に、図7C、図8C、図8D、図9、図11、図12を参照しつつ、撮像装置1の効果について説明する。図12は、比較例に係る撮像手順における偏光変換効率および印加電圧の経時変化の一例を表したものである。
次に、上記実施の形態に係る撮像装置1の各種変形例について説明する。
(第1駆動信号+第2駆動信号+3つ以上の第3駆動信号)
図13は、図10の撮像手順における偏光変換効率および印加電圧の経時変化の一変形例を表したものである。本変形例では、第1駆動信号および第2駆動信号の電極112,114への印加が終わった後に、3つ以上の第3駆動信号の電極112,114への印加が行われる。つまり、本変形例では、撮像素子12から3つ以上の画像データDrawが順次出力される。
(第1駆動信号+第3駆動信号)
図14は、図10の撮像手順における偏光変換効率および印加電圧の経時変化の一変形例を表したものである。本変形例では、撮像素子12から2つの画像データDrawが順次出力される。駆動回路15は、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第1駆動信号を電極112,114に印加し、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号を電極112,114に印加する。これにより、第3駆動信号の電極112,114への印加が終わった後に、第1駆動信号の電極112,114への印加を行った場合と比べて、段階露光に要する時間を大幅に短くすることができる。
(第2駆動信号+第1駆動信号)
なお、本変形例において、駆動回路15は、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第1駆動信号または第2駆動信号を電極112,114に印加し、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第1駆動信号および第2駆動信号のうち、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに印加された信号とは異なる信号を電極112,114に印加してもよい。
(第1駆動信号+第2駆動信号+第3駆動信号)
図15は、図1の撮像装置1における撮像手順の一例を表したものであり、具体的には、像のボケ量を可変制御しながら段階露光を行う手順の一例を表したものである。図15は、撮像素子12から3つの画像データDrawが順次出力される場合の段階露光の手順の一変形例を表したものである。図16は、図15の撮像手順における印加電圧の経時変化の一例を表したものである。以下では、像のボケ量を規定するパラメータの1つであるカットオフ周波数fcを可変制御しながら段階露光を行う手順の一変形例について説明する。
図17は、図16の撮像手順における印加電圧の経時変化の一変形例を表したものである。図17では、第1駆動信号および第2駆動信号の電極112,114への印加が終わった後に、複数の第3駆動信号の電極112,114への印加が行われる。つまり、図17では、撮像素子12から3つ以上の画像データDrawが順次出力される。
図18は、図16の撮像手順における印加電圧の経時変化の一変形例を表したものである。図18では、撮像素子12から2つの画像データDrawが順次出力される。駆動回路15は、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第1駆動信号を電極112,114に印加し、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号を電極112,114に印加する。これにより、第3駆動信号の電極112,114への印加が終わった後に、第1駆動信号の電極112,114への印加を行った場合と比べて、段階露光に要する時間を大幅に短くすることができる。
(第2駆動信号+第1駆動信号+第3駆動信号)
上記実施の形態およびその変形例(変形例A〜C)において、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第2駆動信号を電極112,114間に印加し、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第1駆動信号を電極112,114に印加してもよい。
また、上記変形例B,Cにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第2駆動信号を電極112,114間に印加し、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号を電極112,114に印加してもよい。
(第3駆動信号(第1駆動信号寄り)+第3駆動信号(第2駆動信号寄り)+〜)
また、上記実施の形態および変形例A,Cにおいて、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧と比べて、第1駆動信号として選択され得る電圧に近い電圧の信号を電極112,114間に印加してもよい。さらに、駆動回路15は、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧と比べて、第2駆動信号として選択され得る電圧に近い電圧の信号を電極112,114間に印加してもよい。
また、上記実施の形態および変形例A,Cにおいて、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る周波数の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される周波数と比べて、第1駆動信号として選択され得る周波数に近い周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。さらに、駆動回路15は、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る周波数の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される周波数と比べて、第2駆動信号として選択され得る周波数に近い周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。
また、上記変形例Dにおいて、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧と比べて、第2駆動信号として選択され得る電圧に近い電圧の信号を電極112,114間に印加してもよい。さらに、駆動回路15は、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧と比べて、第1駆動信号として選択され得る電圧に近い電圧の信号を電極112,114間に印加してもよい。
また、上記変形例Dにおいて、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る周波数の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される周波数と比べて、第2駆動信号として選択され得る周波数に近い周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。さらに、駆動回路15は、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る周波数の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される周波数と比べて、第1駆動信号として選択され得る周波数に近い周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。
(第1駆動信号+第3駆動信号(第2駆動信号寄り)+〜)
また、上記実施の形態および変形例A,Cにおいて、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧と比べて、第2駆動信号として選択され得る電圧に近い電圧の信号を電極112,114間に印加してもよい。また、上記実施の形態および変形例A,Cにおいて、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る周波数の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される周波数と比べて、第2駆動信号として選択され得る周波数に近い周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。
また、上記変形例Dにおいて、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧と比べて、第1駆動信号として選択され得る電圧に近い電圧の信号を電極112,114間に印加してもよい。また、上記変形例Dにおいて、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る周波数の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される周波数と比べて、第1駆動信号として選択され得る周波数に近い周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。
(第3駆動信号(第1駆動信号寄り)+第3駆動信号(第2駆動信号寄り))
また、上記変形例B,Cにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧の範囲のうち、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧と比べて、第1駆動信号として選択され得る電圧に近い電圧の信号を電極112,114間に印加してもよい。つまり、上記変形例B,Cにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧の範囲のうち、第1駆動信号として選択され得る電圧に相対的に近い電圧の信号を電極112,114間に印加してもよい。
また、上記変形例B,Cにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る周波数の範囲のうち、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される周波数と比べて、第1駆動信号として選択され得る周波数に近い周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。つまり、上記変形例B,Cにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る周波数の範囲のうち、第1駆動信号として選択され得る周波数に相対的に近い周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。
また、上記変形例Dにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧の範囲のうち、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧と比べて、第2駆動信号として選択され得る電圧に近い電圧の信号を電極112,114間に印加してもよい。つまり、上記変形例Dにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧の範囲のうち、第2駆動信号として選択され得る電圧に相対的に近い電圧の信号を電極112,114間に印加してもよい。
また、上記変形例Dにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る周波数の範囲のうち、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される周波数と比べて、第2駆動信号として選択され得る周波数に近い周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。つまり、上記変形例Dにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る周波数の範囲のうち、第2駆動信号として選択され得る周波数に相対的に近い周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。
図19は、複屈折板11,15の光学軸AX1,AX2の一変形例を表したものである。本変形例の複屈折板111,115では、像の分離方向が互いに同じ方向を向いている。複屈折板111の光学軸AX1および複屈折板115の光学軸AX2は、光入射面110Aの法線111Aと平行な面内において互いに平行となっている。光学軸AX1,AX2が入射面110Aの法線111Aと斜めに交差している。光学軸AX1と法線11Aとのなす角θ2は、例えば、法線111Aを基準として反時計回りに90°よりも小さくなっており、例えば、45°となっている。光学軸AX2と法線111Aとのなす角θ3は、例えば、法線111Aを基準として反時計回りに90°よりも小さくなっており、例えば、45°となっている。
複屈折板111の、入射光L1に対する作用と、複屈折板111で分離されたp偏光およびs偏光に対する作用とは、上記実施の形態において記述した作用と同じである。そこで、以下では、複屈折板115の作用について説明する。液晶層113を透過してきたs偏光およびp偏光が複屈折板115に入射すると、s偏光およびp偏光の分離幅が、複屈折板115の複屈折性により、変化する。複屈折板115の光学軸AX2に対して垂直に振動する偏光成分がs偏光である場合、s偏光は、複屈折板115内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板115の裏面から出射する。p偏光は、s偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板115内を、複屈折の影響を受けて、複屈折板111における像の分離方向と同じ方向に斜めに進む。さらに、p偏光は、複屈折板115の裏面のうち、分離幅d2だけシフトした位置で屈折して、複屈折板115の裏面から出射する。従って、複屈折板115は、液晶層113を透過してきたs偏光およびp偏光を、分離幅(d1−d2)で、s偏光の透過光L2と、p偏光の透過光L2とに分離する。ここで、d1=d2の場合、s偏光の透過光L2と、p偏光の透過光L2とは、複屈折板115の裏面のうち、互いに同じ場所から出射される。従って、この場合は、複屈折板115は、液晶層113を透過してきたs偏光およびp偏光を互いに合成した光にする。
複屈折板111の、入射光L1に対する作用と、複屈折板111で分離されたp偏光およびs偏光に対する作用とは、上記実施の形態において記述した作用と同じである。そこで、以下では、複屈折板115の作用について説明する。液晶層113を透過してきたs偏光およびp偏光が複屈折板115に入射すると、s偏光およびp偏光の分離幅が、複屈折板115の複屈折性により、変化する。複屈折板115の光学軸AX2に対して垂直に振動する偏光成分がs偏光である場合、s偏光は、複屈折板115内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板115の裏面から出射する。p偏光は、s偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板115内を、複屈折の影響を受けて、複屈折板111における像の分離方向と同じ方向に斜めに進む。さらに、p偏光は、複屈折板115の裏面のうち、分離幅d2だけシフトした位置で屈折して、複屈折板115の裏面から出射する。従って、複屈折板115は、液晶層113を透過してきたs偏光およびp偏光を、分離幅(d1+d2)で、s偏光の透過光L2と、p偏光の透過光L2とに分離する。
複屈折板111の、入射光L1に対する作用と、複屈折板111で分離されたp偏光およびs偏光に対する作用とは、上記実施の形態において記述した作用と同じである。そこで、以下では、複屈折板115の作用について説明する。液晶層113から出射されてきた円偏光が複屈折板115に入射すると、円偏光は、複屈折板115の複屈折性により、分離幅d2でp偏光とs偏光とに分離される。複屈折板115の光学軸AX2に対して垂直に振動する偏光成分がs偏光である場合、s偏光は、複屈折板115内を、複屈折の影響を受けずに直進し、複屈折板115の裏面から出射する。p偏光は、s偏光の振動方向と直交する方向に振動するので、複屈折板115内を、複屈折の影響を受けて、複屈折板111における像の分離方向と同じ方向に斜めに進む。さらに、p偏光は、複屈折板115の裏面のうち、分離幅d2だけシフトした位置で屈折して、複屈折板115の裏面から出射する。従って、複屈折板115は、液晶層113でp偏光から変換された円偏光と、液晶層113でs偏光から変換された円偏光とを、それぞれ、分離幅d2で、s偏光の透過光L2と、p偏光の透過光L2とに分離する。
図21Aは、液晶層113の偏光変換効率曲線(V−T曲線)の一変形例を表したものである。図21Bは、液晶層113の偏光変換効率曲線(F−T曲線)の一変形例を表したものである。図21Aにおいて、横軸は電極112,114間に印加される電圧V(周波数一定)である。図21Bにおいて、横軸は電極112,114間に印加される電圧の周波数F(電圧一定)である。図21A、図21Bにおいて、縦軸は、偏光変換効率Tである。
上記変形例Hにおいて、駆動回路15は、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第1駆動信号を電極112,114間に印加し、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第2駆動信号を電極112,114に印加してもよい。
また、上記変形例Iにおいて、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧もくしは周波数の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧もくしは周波数と比べて、第2駆動信号として選択され得る電圧もくしは周波数に近い電圧もしくは周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。さらに、駆動回路15は、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧もくしは周波数の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧もくしは周波数と比べて、第1駆動信号として選択され得る電圧もくしは周波数に近い電圧もしくは周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。
また、上記変形例Iにおいて、駆動回路15は、3つ以上の画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧もくしは周波数の範囲のうち、3番目以降の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧もくしは周波数と比べて、第1駆動信号として選択され得る電圧もくしは周波数に近い電圧もしくは周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。
また、上記変形例Iにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧もくしは周波数の範囲のうち、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧もくしは周波数と比べて、第2駆動信号として選択され得る電圧もくしは周波数に近い電圧もしくは周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。また、上記変形例Iにおいて、駆動回路15は、2つの画像データDrawが撮像素子12から出力される場合に、1番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに、第3駆動信号として選択され得る電圧もくしは周波数の範囲のうち、2番目の画像データDrawが撮像素子12から出力されるときに駆動回路15から出力される電圧もくしは周波数と比べて、第1駆動信号として選択され得る電圧もくしは周波数に近い電圧もしくは周波数の信号を電極112,114間に印加してもよい。
図30は、図4、図19の光学的ローパスフィルタ11の一変形例を表したものである。本変形例に係る光学的ローパスフィルタ11は、例えば、複屈折板111の光入射側にAR(Anti Reflection)層116を備えていてもよい。このとき、AR層116の外側の表面が、光入射面110Aとなる。AR層116は、光入射面110Aでの反射を減少させ、透過率を向上させるものである。本変形例に係る光学的ローパスフィルタ11は、例えば、複屈折板111と電極112との間に、低反射層117を備えていてもよい。低反射層117は、界面での反射を低減させるものである。AR層116や低反射層117を設けることにより、光学的ローパスフィルタ11の後段に設ける撮像素子の光取り込み率を向上させることができる。低反射層117は、例えば、SiO2またはTiO2等の誘電体多層膜である。
図31は、撮像デバイス10の概略構成の一変形例を表したものである。本変形例では、撮像デバイス10は、さらに、1つの液晶ローパスフィルタ11と、位相解消板16とを備えている。本変形例では、2つの液晶ローパスフィルタ11が撮像素子12の前段に設けられており、これら2つの液晶ローパスフィルタ11の間に位相解消板16が設けられている。駆動回路15は、これら2つの液晶ローパスフィルタ11を駆動するようになっている。位相解消板16は、前段の液晶ローパスフィルタ11の透過光L2を円偏光に変換するものである。位相解消板16は、例えば、λ/4位相差フィルムである。
上記各実施の形態およびそれらの変形例において、電極112,114に印加する信号を第1駆動信号から第3駆動信号に変えたときの立ち上がり応答時間が、電極112,114に印加する信号を第2駆動信号から第3駆動信号に変えたときの立ち下がり応答時間よりも短いとする。液晶層113の温度が比較的、低くなっている場合に、立ち上がり応答時間が、立ち下がり応答時間よりも短くなりやすい。このとき、駆動回路15は、撮像素子から3つ以上の画像データDrawが順次出力されるときには、第2駆動信号、第1駆動信号および第3駆動信号をこの順に電極112,114に印加する(図11、図13、図16、図17参照)。本変形例において、入力部50が、液晶層113の温度、または液晶層113の温度に対応する温度を計測する温度素子を備えていてもよい。この場合、制御回路22が、温度素子の出力に基づいて、駆動回路15に対して、第2駆動信号、第1駆動信号および第3駆動信号をこの順に電極112,114に印加するよう指示してもよい。
上記各実施の形態およびそれらの変形例において、電極112,114に印加する信号を第2駆動信号から第3駆動信号に変えたときの立ち下がり応答時間が、電極112,114に印加する信号を第1駆動信号から第3駆動信号に変えたときの立ち上がり応答時間よりも短いとする。液晶層113の温度が比較的、暖かくなっている場合に、立ち下がり応答時間が、立ち上がり応答時間よりも短くなりやすい。このとき、駆動回路15は、撮像素子から3つ以上の画像データDrawが順次出力されるときには、第1駆動信号、第2駆動信号および第3駆動信号をこの順に前記電極に印加する(図23、図24、図27、図28参照)。本変形例において、入力部50が、液晶層113の温度、または液晶層113の温度に対応する温度を計測する温度素子を備えていてもよい。この場合、制御回路22が、温度素子の出力に基づいて、駆動回路15に対して、第1駆動信号、第2駆動信号および第3駆動信号をこの順に電極112,114に印加するよう指示してもよい。
上記実施の形態およびそれらの変形例において、駆動回路15は、電極112,114に印加する信号を第1駆動信号から第2駆動信号に変位させる際に、オーバードライブ信号を電極112,114に印加してもよい。このとき、オーバードライブ信号は、電圧V2として採り得る範囲の中で高い電圧の信号であるか、または、周波数F1として採り得る範囲の中で低い周波数の信号である。また、上記実施の形態およびそれらの変形例において、駆動回路15は、電極112,114に印加する信号を第2駆動信号から第1駆動信号に変位させる際に、オーバードライブ信号を電極112,114に印加してもよい。このとき、オーバードライブ信号は、電圧V1として採り得る範囲の中で低い電圧の信号であるか、または、周波数F2として採り得る範囲の中で高い周波数の信号である。これにより、オーバードライブ信号を印加したときと印加していないときとで偏光変換効率Tをほとんど変動させることなく(つまり、画質に影響を与えず)、液晶層113の応答速度に起因する待ち時間を短縮することができる。その結果、オーバードライブ信号を用いない場合と比べて、段階露光に要する時間を大幅に短くすることができる。
上記実施の形態およびそれらの変形例において、駆動回路15が、例えば、図33、図34、図35に示したように、駆動回路15Aと、駆動回路15Bとに分離していてもよい。駆動回路15Aは、液晶ローパスフィルタ11、レンズ13およびアイリス14を駆動する。駆動回路15Bは、撮像素子12を駆動するともに撮像素子12から出力された画像データDrawに対して所定の処理を行うことにより画像データDを生成する。さらに、上記実施の形態およびそれらの変形例において、演算部20が、例えば、図33、図34、図35に示したように、駆動回路15Aを制御する制御回路22Aと、駆動回路15Bを制御する演算部20’とに分離していてもよい。制御回路22Aは、演算部20’からの制御信号に応じて動作する。
(1)
液晶ローパスフィルタの液晶層を、第1の偏光状態、第2の偏光状態、および前記第1の偏光状態と前記第2の偏光状態との間の偏光状態である中間偏光状態のうちのいずれかの偏光状態とする制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、撮像素子から複数の画像データが出力される場合に、1番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態または前記第2の偏光状態に制御し、2番目以降の少なくとも1つの前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記中間偏光状態とする
制御装置。
(2)
前記制御部は、前記撮像素子から2つの画像データが出力される場合に、1番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態または前記第2の偏光状態に制御し、2番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記中間偏光状態に制御する
(1)に記載の制御装置。
(3)
前記制御部は、前記撮像素子から3以上の画像データが出力される場合に、1番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態または前記第2の偏光状態に制御し、2番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を、前記第1の偏光状態および前記第2の偏光状態のうち、1番目の前記画像データの出力の際とは異なる偏光状態に制御し、3番目以降の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記中間偏光状態に制御する
(1)に記載の制御装置。
(4)
前記第1の偏光状態とは、前記液晶層への入射光を90度、旋光させる状態を指しており、
前記第2の偏光状態とは、前記液晶層への入射光を旋光させない状態を指している
(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の制御装置。
(5)
前記制御部が前記液晶層を前記第1の偏光状態とするために前記液晶層に印加する第1駆動信号は、前記液晶層の偏光変換効率曲線が偏光変換効率の最大値および最小値のいずれか一方の付近で飽和している区間の電圧もしくは周波数の信号であり、
前記制御部が前記液晶層を前記第2の偏光状態とするために前記液晶層に印加する第2駆動信号は、前記液晶層の偏光変換効率曲線が偏光変換効率の最大値および最小値のうち前記第1駆動信号のときとは異なる方の付近で飽和している区間の電圧もしくは周波数の信号である
(4)に記載の制御装置。
(6)
複数の前記画像データの出力とは、連続撮影である
(1)ないし(5)のいずれか1つに記載の制御装置。
(7)
複数の前記画像データの出力は、ブラケット撮影に用いられる
(1)ないし(5)のいずれか1つに記載の制御装置。
(8)
前記制御部は、前記撮像素子から前記画像データが出力されるにあたって必要となる動作準備を1番目の前記画像データの出力前に、前記液晶ローパスフィルタの前段に設けられる1または複数の光学部品に対して行う際に前記液晶層に印加する準備電圧若しくは準備周波数と同一の信号か、または前記準備電圧若しくは前記準備周波数に最も近い電圧若しくは周波数の信号を、前記撮像素子から1番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加する
(1)ないし(7)のいずれか1つに記載の制御装置。
(9)
前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合には、前記撮像素子から3番目以降の前記画像データが出力されるときに、前記液晶層を前記中間偏光状態とするために前記液晶層に印加される複数の第3駆動信号のうち、前記撮像素子から2番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加される信号の電圧若しくは周波数に最も近い前記第3駆動信号を、前記撮像素子から3番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加する
(8)に記載の制御装置。
(10)
前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合に
は、前記撮像素子から3番目以降の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加される複数の前記第3駆動信号を、前記撮像素子から2番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加される信号の電圧若しくは周波数に近い順に前記液晶層に印加する
(9)に記載の制御装置。
(11)
前記制御部は、前記動作準備を各前記画像データの出力前に1または複数の前記光学部品に対して行い、
前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合には、前記撮像素子から3番目以降の前記画像データが出力されるときに、前記液晶層を前記中間偏光状態とするために前記液晶層に印加される複数の第3駆動信号のうち、前記準備電圧若しくは前記準備周波数と同一の信号か、または前記準備電圧若しくは前記準備周波数に最も近い電圧若しくは周波数の信号を、前記撮像素子から3番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加する
(8)に記載の制御装置。
(12)
前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合には、前記撮像素子から3番目以降の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加される複数の前記第3駆動信号を、前記撮像素子から2番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加される信号の電圧若しくは周波数に近い順に前記液晶層に印加する
(11)に記載の制御装置。
(13)
前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合であって、かつ、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態から前記中間偏光状態に変えたときの立ち上がり応答時間が、前記液晶層の偏光状態を前記第2の偏光状態から前記中間偏光状態に変えたときの立ち下がり応答時間よりも短いときには、前記液晶層の偏光状態を前記第2の偏光状態、前記第1の偏光状態および前記中間偏光状態の順に変える
(1)ないし(12)のいずれか1つに記載の制御装置。
(14)
前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合であって、かつ、前記液晶層の偏光状態を前記第2の偏光状態から前記中間偏光状態に変えたときの立ち下がり応答時間が、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態から前記中間偏光状態に変えたときの立ち上がり応答時間よりも短いときには、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態、前記第2の偏光状態および前記中間偏光状態の順に変える
(1)ないし(12)のいずれか1つに記載の制御装置。
(15)
画像データを出力する撮像素子と、
液晶層を有し、前記撮像素子に対する光の入射経路上に配置された液晶ローパスフィルタと、
前記撮像素子を制御すると共に、前記液晶層を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記液晶層を、第1の偏光状態、第2の偏光状態、および前記第1の偏光状態と前記第2の偏光状態との間の偏光状態である中間偏光状態のうちのいずれかの偏光状態とする制御を行い、
前記制御部は、前記撮像素子から複数の前記画像データが出力される場合に、1番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態または前記第2の偏光状態に制御し、2番目以降の少なくとも1つの前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記中間偏光状態に制御する
撮像装置。
(16)
液晶層を備え、撮像素子に対する光の入射経路上に配置された液晶ローパスフィルタの制御方法であって、
前記撮像素子から複数の画像データが出力される場合に、1番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を第1の偏光状態または第2の偏光状態に制御し、2番目以降の少なくとも1つの前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を中間偏光状態とすること
を含む
液晶ローパスフィルタの制御方法。
Claims (16)
- 液晶ローパスフィルタの液晶層を、第1の偏光状態、第2の偏光状態、および前記第1の偏光状態と前記第2の偏光状態との間の偏光状態である中間偏光状態のうちのいずれかの偏光状態とする制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、撮像素子から複数の画像データが出力される場合に、1番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態または前記第2の偏光状態に制御し、2番目以降の少なくとも1つの前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記中間偏光状態とする
制御装置。 - 前記制御部は、前記撮像素子から2つの画像データが出力される場合に、1番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態または前記第2の偏光状態に制御し、2番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記中間偏光状態に制御する
請求項1に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記撮像素子から3以上の画像データが出力される場合に、1番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態または前記第2の偏光状態に制御し、2番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を、前記第1の偏光状態および前記第2の偏光状態のうち、1番目の前記画像データの出力の際とは異なる偏光状態に制御し、3番目以降の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記中間偏光状態に制御する
請求項1に記載の制御装置。 - 前記第1の偏光状態とは、前記液晶層への入射光を90度、旋光させる状態を指しており、
前記第2の偏光状態とは、前記液晶層への入射光を旋光させない状態を指している
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部が前記液晶層を前記第1の偏光状態とするために前記液晶層に印加する第1駆動信号は、前記液晶層の偏光変換効率曲線が偏光変換効率の最大値および最小値のいずれか一方の付近で飽和している区間の電圧もしくは周波数の信号であり、
前記制御部が前記液晶層を前記第2の偏光状態とするために前記液晶層に印加する第2駆動信号は、前記液晶層の偏光変換効率曲線が偏光変換効率の最大値および最小値のうち前記第1駆動信号のときとは異なる方の付近で飽和している区間の電圧もしくは周波数の信号である
請求項4に記載の制御装置。 - 複数の前記画像データの出力とは、連続撮影である
請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の制御装置。 - 複数の前記画像データの出力は、ブラケット撮影に用いられる
請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記撮像素子から前記画像データが出力されるにあたって必要となる動作準備を1番目の前記画像データの出力前に、前記液晶ローパスフィルタの前段に設けられる1または複数の光学部品に対して行う際に前記液晶層に印加する準備電圧若しくは準備周波数と同一の信号か、または前記準備電圧若しくは前記準備周波数に最も近い電圧若しくは周波数の信号を、前記撮像素子から1番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加する
請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合には、前記撮像素子から3番目以降の前記画像データが出力されるときに、前記液晶層を前記中間偏光状態とするために前記液晶層に印加される複数の第3駆動信号のうち、前記撮像素子から2番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加される信号の電圧若しくは周波数に最も近い前記第3駆動信号を、前記撮像素子から3番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加する
請求項8に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合に
は、前記撮像素子から3番目以降の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加される複数の前記第3駆動信号を、前記撮像素子から2番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加される信号の電圧若しくは周波数に近い順に前記液晶層に印加する
請求項9に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記動作準備を各前記画像データの出力前に1または複数の前記光学部品に対して行い、
前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合には、前記撮像素子から3番目以降の前記画像データが出力されるときに、前記液晶層を前記中間偏光状態とするために前記液晶層に印加される複数の第3駆動信号のうち、前記準備電圧若しくは前記準備周波数と同一の信号か、または前記準備電圧若しくは前記準備周波数に最も近い電圧若しくは周波数の信号を、前記撮像素子から3番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加する
請求項8に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合には、前記撮像素子から3番目以降の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加される複数の前記第3駆動信号を、前記撮像素子から2番目の前記画像データが出力されるときに前記液晶層に印加される信号の電圧若しくは周波数に近い順に前記液晶層に印加する
請求項11に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合であって、かつ、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態から前記中間偏光状態に変えたときの立ち上がり応答時間が、前記液晶層の偏光状態を前記第2の偏光状態から前記中間偏光状態に変えたときの立ち下がり応答時間よりも短いときには、前記液晶層の偏光状態を前記第2の偏光状態、前記第1の偏光状態および前記中間偏光状態の順に変える
請求項1ないし請求項12のいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記撮像素子から3以上の前記画像データが順次出力される場合であって、かつ、前記液晶層の偏光状態を前記第2の偏光状態から前記中間偏光状態に変えたときの立ち下がり応答時間が、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態から前記中間偏光状態に変えたときの立ち上がり応答時間よりも短いときには、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態、前記第2の偏光状態および前記中間偏光状態の順に変える
請求項1ないし請求項12のいずれか一項に記載の制御装置。 - 画像データを出力する撮像素子と、
液晶層を有し、前記撮像素子に対する光の入射経路上に配置された液晶ローパスフィルタと、
前記撮像素子を制御すると共に、前記液晶層を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記液晶層を、第1の偏光状態、第2の偏光状態、および前記第1の偏光状態と前記第2の偏光状態との間の偏光状態である中間偏光状態のうちのいずれかの偏光状態とする制御を行い、
前記制御部は、前記撮像素子から複数の前記画像データが出力される場合に、1番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記第1の偏光状態または前記第2の偏光状態に制御し、2番目以降の少なくとも1つの前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を前記中間偏光状態に制御する
撮像装置。 - 液晶層を備え、撮像素子に対する光の入射経路上に配置された液晶ローパスフィルタの制御方法であって、
前記撮像素子から複数の画像データが出力される場合に、1番目の前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を第1の偏光状態または第2の偏光状態に制御し、2番目以降の少なくとも1つの前記画像データの出力に際して、前記液晶層の偏光状態を中間偏光状態とすること
を含む
液晶ローパスフィルタの制御方法。
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