KR101016551B1 - 액정 광량 조정 장치 및 액정 광량 조정 장치의 구동방법, 및 해당 액정 광량 조정 장치를 이용한 카메라 - Google Patents

액정 광량 조정 장치 및 액정 광량 조정 장치의 구동방법, 및 해당 액정 광량 조정 장치를 이용한 카메라 Download PDF

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Abstract

광 투과율의 응답 특성을 개선하기 위해 가속용 구동 펄스의 실효 전력의 최적화가 가능한 액정 광량 조정 장치, 그 장치의 구동 방법 및 그 장치를 이용한 카메라이다. 본 발명의 액정 광량 조정 장치는 펄스형상의 전압의 구동 펄스를 생성하는 구동 펄스 생성 회로(16)와, 구동 펄스가 공급되고, 구동 펄스의 펄스형상에 따라서 액정의 광 투과율을 변화시키는 액정 광량 조정부(12)와, 구동 펄스의 주파수 및 듀티비를 제어하는 마이크로 컴퓨터(19)를 구비하고, 마이크로 컴퓨터(19)는 제1 주파수로 제1 듀티비의 펄스형상의 가속용 구동 펄스와, 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 제1 듀티비와 다른 제2 듀티비의 펄스형상의 조광용 구동 펄스로 이루어지는 구동 펄스를 구동 펄스 생성 회로(16)에 생성시키는 것으로 구성된다.
펄스형상 전압, 구동 펄스, 듀티비, 광 투과율, 액정 광량 조정 장치

Description

액정 광량 조정 장치 및 액정 광량 조정 장치의 구동 방법, 및 해당 액정 광량 조정 장치를 이용한 카메라{LIQUID CRYSTAL LUMINOUS QUANTITY ADJUSTER, METHOD FOR DRIVING LIQUID CRYSTAL LUMINOUS QUANTITY ADJUSTER, AND CAMERA COMPRISING LIQUID CRYSTAL LUMINOUS QUANTITY ADJUSTER}
본 발명은 투과광량을 제어하는 액정 광량 조정 장치 및 해당 액정 광량 조정 장치의 구동 장치에 관한 것이다. 또한, 해당 액정 광량 조정 장치를 조리개로 이용한 카메라에 관한 것이다.
카메라 일체형 비디오 카메라, 전자 스틸 카메라나 스틸 카메라 등의 카메라에서는 조리개값을 변경하기 위해 조리개가 구비되어 있다.
도 8은 종래의 카메라의 광학계를 도시하는 개략도이다.
도 8에서, 피사체의 임의의 한점(101)으로부터의 광은 렌즈(102)로 평행광(111)으로 되고, 2개의 날개 조리개(103)로 평행광의 일부가 차단되고 그 잔여분의 광(112)이 투과하여, 렌즈(104)로 촬상 소자(105)의 촬상면에 결상한다. 2개의 날개 조리개(103)를 투과하는 광량은, 2개의 날개 조리개(103)의 조리개 날개를 구동 장치(106)로 작동시켜 조리개 개구부(107)의 면적을 변경함으로써 조정된다.
이러한 피사체로부터의 광의 일부를 조리개로 차단함으로써 피사체로부터 촬상 소자(105)에 도달하는 광량을 조정하는 방법은, 조리개 날개의 연부에서 회절 현상을 발생시켜, 이 회절광(113)도 촬상 소자(105)에 도달하게 된다. 이 회절광(113)은 본래의 광(112)의 결상 위치와 다른 위치에 도달하기 때문에, 해상 열화를 생기게 한다. 이 회절 현상에 의한 해상 열화의 정도는 조리개 개구부(107)를 투과한 광(112)의 광량과 조리개 개구부(107)의 연부에서 회절한 회절광(113)의 광량과의 비율에 의해 정해지기 때문에, 카메라를 소형화하고 조리개도 소형화할수록 커진다. 따라서, 최근 카메라의 소형화에 따라 이 문제는 중대하다.
이 문제를 해결하기 위해서, 날개 조리개 대신에, 액정을 이용한 액정 광량 조정 장치가 고안되고 있다. 이 액정 광량 조정 장치는, 날개 조리개 대신에 배치되어, 입사광 전면에 걸쳐서 광 투과율을 거의 균일하게 또한 연속적으로 조절할 수 있기 때문에 회절 현상에 의한 해상 열화를 생기게 하지 않고 광량을 조정할 수 있다. 즉, 조리개값을 조정할 수 있다.
이 액정 광량 조정 장치는 광 투과율의 변경의 응답을 고속으로 하기 때문에, 소정의 광 투과율을 얻기 위한 목표 전압보다도 높은(혹은 낮은) 전압(가속용 구동 전압)을 단시간만 액정에 인가한다. 이 가속용 구동 전압에 의해 어떤 전력을 제공함으로써, 액정의 배향이 변화하는 과정에서 액정 분자에 큰 구동력을 제공하는 것이다.
그런데, 이 가속용 구동 전압을 펄스로 인가하는 경우에, 최적의 응답 특성 을 얻기 위해 최적의 시간만 펄스를 인가할 필요가 있다. 그 때문에 펄스의 주파수가 높으면 높을수록 분해능이 향상되어 인가 시간을 미세 조정할 수 있다.
한편, 액정 광량 조정 장치는 전극 사이에 액정을 협지하는 구조로 되어 있어 전기적으로는 컨덴서이기 때문에, 주파수를 높게 하면 펄스의 엣지에서 대량의 전력을 소비한다. 소비 전력을 억제하기 위해, 전극 사이에 협지된 액정에 직렬로 저항을 삽입함으로써 이 전류를 작게 하는 방법이 생각된다. 그러나, 이 방법에서는 액정과 컨덴서로 저역 통과 필터를 구성하게 되어, 액정의 응답 특성을 열화시킨다. 이 때문에, 소비 전력을 억제하는 관점에서는 펄스의 주파수가 낮으면 낮을수록 바람직하게 된다.
이와 같이 가속용 구동 전압의 펄스의 주파수는 상반된 요구를 만족할 필요가 있다.
그래서, 본 발명에서는 가속용 구동 전력을 미세 조정할 수 있는 액정 광량 조정 장치 및 액정 광량 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명에서는 이 액정 광량 조정 장치를 조리개로 이용함으로써, 회절 현상에 의한 해상 열화가 생기지 않는 카메라를 제공하는 것을 목적으로 한다.
<발명의 개시>
본 발명에 따르면, 가속용 구동 펄스와 조광용 구동 펄스와의 주파수를 상위시킬 수 있기 때문에, 액정 광량 조정 장치의 구동 상태에 대응하여 가속용 구동 펄스의 실효 전력을 최적화할 수 있다. 이 때문에, 응답 특성이 양호한 액정 광량 조정 장치를 실현할 수 있다. 저소비 전력의 액정 광량 조정 장치를 실현할 수 있다. 또, 직류 성분을 억제 가능하기 때문에 긴 수명의 액정 광량 조정 장치를 실현할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 설명에 따른 카메라의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 액정 광량 조정부의 구성을 도시하는 도면.
도 3A 내지 도 3C는 구동 펄스의 일례와 광 투과율의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 구동 펄스 생성 회로를 도시하는 도면.
도 5A, 도 5B는 구동 펄스 생성 회로의 동작을 설명하는 도면(그 1).
도 6은 구동 펄스 생성 회로의 동작을 설명하는 도면(그 2).
도 7은 액정 광량 조정부의 동작을 설명하는 도면.
도 8은 종래의 카메라의 광학계를 도시하는 개략도.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또, 각 도면에서 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
도 1은 본 실시 형태의 설명에 따른 카메라의 구성을 도시하는 도면이다.
도 1에서, 본 실시 형태의 카메라는 렌즈(11, 13), 액정 광량 조정부(12), 촬상 소자(14), 구동 회로(15), 신호 처리 회로(18), 마이크로 컴퓨터(19), 기억 회로(20) 및 온도 검출 회로(21)를 구비하여 구성된다.
피사체(도시되지 않음)로부터의 광은 렌즈(11)로 거의 평행광으로 조정되어, 액정 광량 조정부(12)에 입사된다.
입사된 광은 액정 광량 조정부(12)에서 투과광량이 조정되어, 렌즈(13)에 입사된다. 이 액정 광량 조정부(12)에 입사된 광은 액정 광량 조정부(12)가 광의 입사면 전면에 걸쳐서 거의 균일하게 광 투과율을 변화시키기 때문에, 거의 균일하게 감광되어 사출된다. 즉, 렌즈(11)로부터 사출된 광은 액정 광량 조정부(12)의 입사면에서의 면적과 사출면에서의 면적을 바꾸지 않고 액정 광량 조정부(12)를 소정의 광 투과율로 투과한다.
도 2는 액정 광량 조정부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2에서, 액정 광량 조정부(12)는 기판(31a, 31b), 전극(32a, 32b), 배향막(33a, 33b) 및 액정(34)을 구비하여 구성된다.
기판(31a)의 한쪽 면 상에 전극(32a)이 형성되고, 전극(32a)의 면 상에 배향막(33a)이 형성된다. 마찬가지로, 기판(31b)의 한쪽 면 상에 전극(32b)이 형성되고, 전극(32b)의 면 상에 배향막(33b)이 형성된다. 그리고, 이들이 배향막(33a)과 배향막(33b)이 대향하도록 소정의 간격을 두고 대략 평행하게 배치되고, 배향막(33a)과 배향막(33b) 사이에 생긴 간극에 액정(34)이 충전된다.
기판(31a, 31b)은 투명한 부재, 예를 들면 유리나 플라스틱 필름 등이며, 전극(32a, 32b)은 투명한 전극, 예를 들면 ITO(indium tin oxide) 등이다. 배향막(33a, 33b)은 액정(34)의 소재에 맞추어서 선택되고, 액정(34)은 본 실시 형태에서는 2색성 게스트 호스트 액정을 이용한다.
전극(32a, 32b) 사이에 전위차가 없는 경우에는 액정 분자의 배향은 액정 분 자와 배향막(33a, 33b)과의 사이 및 액정 분자끼리의 분자 간력에 의해 결정된다. 그리고, 전극(32a, 32b) 사이에 전위차가 있는 경우에는 액정 분자가 분극하여 전극(32a, 32b) 사이의 전계와의 사이에서 쿨롱력이 발생한다. 따라서, 전위차가 있는 경우에는 액정 분자의 배향은 이 쿨롱력과 상술한 분자 간력과의 균형에 의해 결정된다. 이 때문에, 전극(32a, 32b) 간의 전위차를 변경함으로써 액정 분자의 배향을 변경할 수 있으므로, 액정 광량 조정부(12)의 광 투과율을 변경할 수 있다. 그리고, 양 전극(32a, 32b)이 대략 평행하게 배치되어 있기 때문에, 그 사이에 생기는 전계는 전극(32a, 32b)에 평행한 평면 내에서 대략 균일하게 되어 있다. 따라서, 액정 광량 조정부(12)의 광 투과율을 대략 균일하게 할 수 있다.
여기서, 2색성 게스트 호스트 액정에서는, 광학 특성(본 실시 형태에서는 광 투과율)을 정하는 색소 분자는 가늘고 긴 막대 형상을 하고 있으며, 액정 분자에 연동하여 운동한다. 이 운동은 액정 분자와의 사이에서 작용하는 분자 간력에 의한 전위 에너지가 작아지도록, 즉 색소 분자는 액정 분자와 평행해지도록 작용한다.
즉, 2색성 게스트 호스트 액정 광량 조정부(12)는 전극(32a, 32b) 사이의 전위차에 의해 액정 분자의 배향 상태가 변화하고, 이 액정 분자의 배향 상태의 변화에 의해 색소 분자의 흡수축의 방향이 변화하여, 광 투과율이 변화하게 된다.
또한, 본 실시 형태에 이용된 액정 분자는 자발 분극을 갖지 않고 외부 전계에 의해 분극하기 때문에, 외부 전계의 방향과 액정 분자의 분극 용이축이 일치한 경우에 쿨롱 포텐셜이 최소가 된다. 이 때문에, 액정 분자의 배향 방향은 전계의 방향에 상관없이, 전계의 강도만이 배향을 결정하게 된다. 따라서, 전극(31a, 31b)으로부터 액정(34)에 공급되는 실효 전력이 액정 광량 조정부(12)의 광 투과율의 함수로 되어 있다. 2색성 게스트 호스트 액정의 배향의 주파수 특성은 수십 ㎐ 정도이기 때문에, 이에 비교하여 충분히 높은 주파수(색소 분자의 배향 방향이 전계의 방향의 변화에 추종할 수 없게 되는 주파수)의 펄스를 전극(31a, 31b)에 인가하면, 실효 전력은 펄스의 듀티비와 펄스 진폭 전압과의 곱으로 주어진다.
도 3A 내지 도 3C는 구동 펄스의 일례와 광 투과율의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3A, 도 3B는 구동 펄스를 도시하고, 도 3A, 도 3B의 실효 전력을 비교하면, 펄스폭이 보다 큰 도 3B 쪽이 크다. 또한, 도 3C는 실효 전력과 광 투과율과의 관계의 일례를 나타낸다. 상술한 설명과 같이, 펄스의 주파수(1/T0)가 충분히 높은 주파수이면, 실효 전력 P는 듀티비(D=a×100/b)와 펄스 진폭 전압 Vt와의 곱으로 주어진다. 광 투과율은 도 3C에 도시한 바와 같이 임의의 임계치 Pth로부터 변화하기 시작하여, 실효 전력이 커짐에 따라 광 투과율이 커지고, 광 투과율은 임계치 Pth보다 큰 실효 전력의 범위에서는 실효 전력과 일대일의 관계에 있다.
도 1로 되돌아가, 렌즈(13)에 입사된 광은 렌즈(13)로 촬상 소자(14)의 면상에 결상된다. 즉, 렌즈(13)는 도시되지 않은 이동 기구에 의해 광축을 따라 액정 광량 조정부(12)와 촬상 소자(14) 사이에서 이동함으로써, 초점 심도의 범위 내에서 촬상 소자(14)에 입사된 광을 결상시킨다.
또, 도 1에서는 설명을 간단히 하기 위해 광학계는 단일 렌즈(11) 및 렌즈(13)에 의해 구성되는 경우를 설명하였지만, 요구되는 화면각 조정 기능과 초점 맞추기 기능과 따라, 각각 복수의 렌즈로 구성된 렌즈군이어도 되고, 또한 예를 들면 3군 렌즈나 4군 렌즈 등의 복수의 렌즈군에 의해 화면각의 조정과 초점 맞추기를 행하도록 광학계를 구성해도 된다. 이 경우에, 액정 광량 조정부(12)는 종래의 조리개와 마찬가지로 조리개값을 변경하는 작용을 하기 때문에, 복수의 렌즈군 중 어느 것의 사이에 배치된다.
촬상 소자(14)는 입사광을 그 명암에 따른 전기량으로 변환하는 광전 변환과, 감도를 높이기 위해 전기량을 임의의 기간 유지하여 적분하는 신호 축적과, 입사 광학 상에 대응하여 얻어진 전기량의 공간 분포를 시계열의 영상 신호로서 추출하는 주사를 행한다. 예를 들면, 전하 결합 디바이스(CCD) 등의 고체 촬상 소자를 이용하는 것이 가능한다.
촬상 소자(14)로부터의 출력은 신호 처리 회로(18)에서 원하는 영상 신호 방식에 맞추어서 처리되고, 신호 처리 회로(18)로부터 마이크로 컴퓨터(19)나 도시되지 않은 표시 장치나 기록 장치 등에 출력된다. 온도 검출 회로(21)는 액정 광량 조정부(12)의 주위 온도를 검출하고, 마이크로 컴퓨터(19)에 그 검출 결과를 출력한다. 온도 검출 회로(21)는, 예를 들면 서미스터 등을 이용할 수 있다. 마이크로 컴퓨터(19)에는 후술하는 비교값 대응표나 각종 데이터를 축적하는 기억 회로(20)가 더 접속된다.
한편, 액정 광량 조정부(12)는 구동 회로(15)에 의해 구동된다. 구동 회로(15)는 구동 펄스 생성 회로(16) 및 구동 펄스 생성 회로(16)에 비교값을 각각 공급하는 복수의 비교값 공급 회로(17)를 구비하여 구성된다. 본 실시 형태에서는 비교값 공급 회로(17)는 4개의 비교값 공급 회로(17a∼17d)로 구성된다. 복수의 비교값 공급 회로(17a∼17d)는 마이크로 컴퓨터(19)에 의해 후술하는 바와 같이 제어되고, 각 비교값을 구동 펄스 생성 회로(16)에 공급한다.
다음에, 구동 펄스 생성 회로(16)에 대하여 설명한다.
도 4는 구동 펄스 생성 회로를 도시하는 도면이다.
도 4에서 구동 펄스 생성 회로(16)는 2진 카운터(51), 비교기(53, 57, 58, 59), 앤드(and) 회로(60), 인버터(62, 65), 전계 효과 트랜지스터(FET)(61, 63, 64, 66)를 구비하여 구성된다.
2진 카운터(51)의 클럭 입력에는 소정의 주기의 클럭 신호가 입력되고, 리세트 입력에는 비교기(53)의 출력이 입력된다. 2진 카운터(51)의 출력은 비교기(53), 비교기(57), 비교기(58) 및 비교기(59)에 입력된다.
비교기(53)에는 비교값 공급 회로(17a)로부터 공급된 비교값 1도 입력되고, 비교기(53)는 비교값 1과 2진 카운터(51)의 출력을 비교하여 일치한 경우에 출력 신호를 출력한다.
비교기(57)에는 비교값 공급 회로(17b)로부터 공급된 비교값 2도 입력되고, 비교기(57)는 비교값 2와 2진 카운터(51)의 출력을 비교하여, 일치한 경우에 출력 신호를 출력한다.
비교기(58)에는 비교값 공급 회로(17c)로부터 공급된 비교값 3도 입력되고, 비교기(58)는 비교값 3과 2진 카운터(51)의 출력을 비교하여, 일치한 경우에 출력 신호를 출력한다.
비교기(59)에는 비교값 공급 회로(17d)에서 공급된 비교값 4도 입력되고, 비교기(59)는 비교값 4와 2진 카운터(51)의 출력을 비교하여 일치한 경우에 출력 신호를 출력한다.
비교기(57)의 출력 신호는 FET(61)의 게이트와, 인버터(62)에서 반전된 후에 FET(63)의 게이트에 공급된다. FET(61)의 소스는 전원 Vcc에 접속되고, 그 드레인은 FET(63)의 소스에 접속된다. 이 FET(61)의 드레인과 FET(63)의 소스와의 결선점은 액정 광량 조정부(12)에서의 전극(32a) 또는 전극(32b)의 한쪽에 접속된다. 또한, FET(63)의 드레인은 접지된다.
FET(61)와 FET(63)는 서로 채널이 다른 FET의 조로 구성되고, 본 실시 형태에서는 FET(61)는 p 채널이고 FET(63)는 n 채널이다.
그리고, 비교기(58)의 출력 신호와 비교기(59)의 출력 신호는, 앤드 회로(60)에 입력되고, 앤드 회로(60)의 출력 신호는 p 채널의 FET(64)의 게이트와, 인버터(65)에서 반전된 후에 n 채널의 FET(66)의 게이트에 공급된다. FET(64)의 소스는 전원 Vcc에 접속되고, 그 드레인은 FET(66)의 소스에 접속된다. 이 FET(64)의 드레인과 FET(66)의 소스와의 결선점은, 액정 광량 조정부(12)에서의 전극(32a) 또는 전극(32b)의 다른 쪽에 접속된다. 또한, FET(66)의 드레인은 접지된다.
다음에, 구동 펄스 생성 회로의 동작에 대하여 설명한다.
도 5A, 도 5B는 구동 펄스 생성 회로의 동작을 설명하는 도면(그 1)이다.
도 6은 구동 펄스 생성 회로의 동작을 설명하는 도면(그 2)이다.
도 5A, 도 5B의 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 전압을 나타낸다. 또한, 도 6의 (A), (B), (C)도 축은 나타내고 있지 않지만, 가로방향은 시간 경과를 나타내고, 세로 방향은 전압의 대소를 나타낸다.
도 5A, 도 5B에서 2진 카운터(51)의 출력이 비교기(53)의 입력이 되고, 그리고 비교기(53)의 출력이 2진 카운터(51)의 리세트의 입력으로 되어 있다. 그 때문에, 2진 카운터(51)의 출력은 도 5A, 도 5B에서 도시한 바와 같이, 비교값 1에서 리세트되는 삼각파가 된다. 이 삼각파가 각 비교기(57, 58, 59)에 각각 입력된다.
따라서, 비교기(57)의 출력은 도 5A에 도시한 바와 같이, 삼각파의 전압값이 비교값 2와 일치하는 타이밍에서 상승하고, 비교값 1과 일치하는 타이밍에서 하강하는 펄스가 된다. 또한, 비교기(58)의 출력과 비교기(59)의 출력이 입력되는 앤드 회로(60)의 출력은 도 5B에 도시한 바와 같이, 삼각파의 전압값이 비교값 3과 일치하는 타이밍에서 상승하고, 비교값 4와 일치하는 타이밍에서 하강하는 펄스가 된다.
비교기(57)의 출력이 p 채널의 FET(61)에서의 게이트와 인버터(62)를 개재하여 n 채널의 FET(63)에서의 게이트에 인가되기 때문에, 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이 전극(32a)의 인가 전압은 비교값 2의 크기로 펄스폭이 제어되는 펄스가 된다. 또한 앤드 회로(60)의 출력이 p 채널의 FET(64)에서의 게이트와 인버터(62)를 개재하여 n 채널의 FET(66)에서의 게이트에 인가되기 때문에, 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이 전극(32b)의 인가 전압은 비교값 3과 비교값 4와의 차로 펄스폭이 제어되 는 펄스가 된다.
이들 도 6의 (A), (B)에 도시하는 펄스가 액정 광량 조정부(12)의 전극(32a, 32b)에 각각 인가되기 때문에, 전극(32a)과 전극(32b)과의 전극 사이의 전위차는 도 6의 (C)에 도시한 바와 같이, 전극(32b)의 인가 전압의 상승으로 소정의 펄스 진폭 전압 -Vt까지 하강하고, 전극(32a)의 인가 전압의 상승으로 0 전압으로 복귀하고, 전극(32b)의 인가 전압의 하강으로 소정의 펄스 진폭 전압 +Vt까지 상승하여, 전극(32a)의 인가 전압의 하강으로 0 전압으로 복귀하는 펄스가 된다.
이와 같이 액정 광량 조정부(12)의 전극(32a, 32b) 사이에 인가되는 펄스는 주기 T0이 비교값 1로 제어되고, 듀티비 D가 비교값 2, 비교값 3 및 비교값 4로 제어된다.
다음에, 액정 광량 조정부의 구동 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 액정 광량 조정부의 동작을 설명하는 도면이다.
도 7의 가로 방향은 시간 경과를 나타내고, 세로 방향은 전압의 대소를 나타낸다.
조리개값이 결정되면, 마이크로 컴퓨터(19)는 온도 검출 회로(21)의 검출 결과를 고려하여, 해당 조리개값에 대응하는 광 투과율이 되도록 구동 회로(15)로부터 액정 광량 조정부(12)에 도 7에 도시한 바와 같은 구동 펄스를 공급한다.
또, 조리개값의 결정은, 예를 들면 카메라 일체형 비디오 카메라이면 1 화면의 취득 시간이 결정되어 있으므로 촬상 소자(14)의 수광 광량으로부터 최적의 조리개값이 산출된다. 또한 예를 들면, 전자 스틸 카메라이면 자동 노출인 경우에는 기억 회로(20)에 기억된 프로그램에 따라, 혹은 메뉴얼 노출인 경우에는 사용자로부터 도시되지 않은 입력 장치에 의한 입력값에 따라 결정된다.
구동 펄스는 가속용 구동 펄스와 조광용 구동 펄스로 이루어진다. 조광용 구동 펄스는 해당 조리개값에 대응하는 광 투과율이 되도록 액정 광량 조정부(12)를 구동하기 위한 구동 펄스이다. 조광용 구동 펄스의 주파수 fd, 펄스 진폭 Vt 및 듀티비 D는 액정 광량 조정부(12)에서의 전극(32a, 32b)의 면적, 전극(32a, 32b)의 간격(갭), 주위 온도 및 액정(34)의 재료 종류 등을 고려하여 결정된다. 가속용 구동 펄스는 액정 광량 조정부(12)에서의 광 투과율의 변경의 응답을 고속으로 하기 위한 구동 펄스이다. 이 가속용 구동 펄스의 주파수 fa, 펄스 진폭 Vt, 듀티비 D 및 인가 시간 Ta는 액정 광량 조정부(12)에서의 전극(32a, 32b)의 면적, 전극(32a, 32b)의 간격(갭), 주위 온도 및 액정(34)의 재료 종류 등에 더하여, 현재의 조광용 구동 펄스와 목표의 조광용 구동 펄스와의 관계도 고려된다. 즉, 현재의 조광용 구동 펄스로 구동하고 있는 경우의 광 투과율 보다 어둡게 할(광 투과율을 작게 할) 때는 목표의 조광용 구동 펄스는 그 실효 전력이 현재의 조광용 구동 펄스에서의 실효 전력보다도 작아지도록 조정된다. 또한, 현재의 조광용 구동 펄스로 구동하고 있는 경우의 광 투과율보다 밝게 할(광 투과율을 크게 할) 때는, 목표의 조광용 구동 펄스는 그 실효 전력이 현재의 조광용 구동 펄스에서의 실효 전력보다도 커지도록 조정된다. 펄스 진폭 Vt가 일정한 경우에는 이 실효 전력의 조정은 펄스폭(듀티비 D)을 조정함으로써 행해진다.
또한, 구동 펄스의 주파수 fd, fa는 플리커가 발생하지 않을 정도로 주파수 를 높게 할 필요가 있다. 플리커의 발생은 구동 펄스가 +Vt와 -Vt가 변하기 때문에 저주파가 되면 분극한 액정 분자가 이 변화에 추종할 수 있도록 되기 때문에, 펄스의 주기에 맞추어서 광 투과율의 변화가 생긴다.
또한, 구동 펄스의 주파수 fd, fa는 액정 광량 조정부(12)의 임피던스가 남는 정도로 저주파로 할 필요가 있다. 구동 펄스의 주파수를 높게 하면 액정 광량 조정부(12)의 임피던스가 없어져, 광량 조정을 할 수 없게 되기 때문이다.
그리고, 구동 펄스는 직류 성분이 발생하지 않도록 할 필요가 있다. 즉, 각 인가 시간 Ta, Td 사이에서 1/4 주기의 펄스나 1/2 주기의 펄스 등 1 주기에 미치지 못하는 펄스가 있으면 직류 성분이 생기게 되기 때문에, 구동 펄스의 펄스수는 각각 각 인가 시간 Ta, Td에서 1 주기의 정수배일 필요가 있다. 직류 성분이 생기면 액정(34)이 전기 분해되고, 액정(34) 중의 금속 이온 등이 전극(32a, 32b)에 석출되어, 광이 투과하기 어려워져서 액정 광량 조정부(12)의 성능을 열화시키기 때문이다.
여기서, 가속용 구동 펄스 인가 시간 Ta가 결정되면 1 화면분의 촬상 시간 Tp가 결정되기 때문에, 조광용 구동 펄스 인가 시간 Td가 결정되게 된다. 1 화면분의 촬상 시간 Tp는, 예를 들면 본 액정 광량 조정부(12)가 카메라 일체형 비디오 카메라에 이용되며 필드 단위로 촬상하는 경우에는 1 필드의 시간인 약 16.7㎳(60㎐의 1 사이클 시간)이고, 혹은 프레임 단위로 촬상되는 경우에는 1 프레임 시간인 약 33.3㎳(30㎐의 1 사이클 시간)이다. 또한, 예를 들면 본 액정 광량 조정부(12)가 전자 스틸 카메라나 스틸 카메라에 이용되는 경우에는 셔터 스피드에 의해 결정 되는 시간이 된다.
또, 가속용 구동 펄스는 액정 광량 조정부(12)의 광 투과율을 변경하는 경우에 인가할 필요가 생기기 때문에, 다음의 1 화면분을 촬상할 때에 조리개값에 변경이 없는 경우에는 가속용 구동 펄스는 불필요하게 되고, 1 화면분의 촬상 시간 Tp의 전체부에 걸쳐 조광용 구동 펄스로 구동되게 된다. 즉, 조광용 구동 펄스 인가 시간 Td=1 화면분의 촬상 시간 Tp가 된다.
또한, 이들 조광용 구동 펄스 및 가속용 구동 펄스는 본 실시 형태에서는 실측에 의해 정해지고, 비교값 대응표로서 기억 회로(20)에 저장된다. 이 비교값 대응표는 상술한 설명에서 알 수 있듯이, 복수의 조리개값에 대하여 각 조리개값과 해당 조리개값으로 하기 위한 조광용 구동 펄스와의 대응 관계를 나타내는 조리개값-조광용 구동 펄스 대응표의 부분과, 목표의 조광용 구동 펄스와 가속용 구동 펄스와의 대응 관계를 복수 나타내는 조광용-가속용 구동 펄스 대응표의 부분을 구비하여 구성된다. 그리고, 비교값 대응표는, 소정의 온도 간격으로 온도마다 작성된다. 또한, 조리개값-조광용 구동 펄스 대응표의 조광용 구동 펄스의 각 란에는 해당 조광용 구동 펄스를 생성하기 위한 비교값 1 내지 비교값 4가 저장되며, 조광용-가속용 구동 펄스 대응표의 가속용 구동 펄스의 각 란에는 해당 가속용 구동 펄스를 생성하기 위한 비교값 1 내지 비교값 4 및 가속용 구동 펄스 인가 시간 Ta가 저장된다.
따라서, 마이크로 컴퓨터(19)는 조리개값이 지시되어 조리개값에 변경의 필요가 생기면 기억 회로(20)의 해당 온도에서의 비교값 대응표를 참조하여, 가속용 구동 펄스의 비교값 1 내지 비교값 4 및 가속용 구동 펄스 인가 시간 Ta와, 조광용 구동 펄스의 비교값 1 내지 비교값 4를 취득한다.
마이크로 컴퓨터(19)는 우선 가속용 구동 펄스의 비교값 1 내지 비교값 4를 구동 회로(15)의 비교값 공급 회로(17a∼17d)에 출력하고, 각 비교값 공급 회로(17a∼17d)에 각각 대응하는 비교값 1 내지 비교값 4를 생성시킨다.
각 비교값 공급 회로(17a∼17d)는 지시된 비교값을 각각 생성하고, 대응하는 각 비교기(53, 57, 58, 59)에 각각 공급한다.
구동 펄스 생성 회로(16)는 각 비교값에 대응하여 가속용 구동 펄스를 생성하고, 액정 광량 조정부(12)를 구동한다.
그리고, 마이크로 컴퓨터(19)는 가속용 구동 펄스 인가 시간 Ta만큼 경과하면, 조광용 구동 펄스의 비교값 1 내지 비교값 4를 구동 회로(15)의 비교값 공급 회로(17a∼17d)에 출력하고, 각 비교값 공급 회로(17a∼17d)에 각각 대응하는 비교값 1 내지 비교값 4를 생성시킨다.
각 비교값 공급 회로(17a∼17d)는 지시된 비교값을 각각 생성하고, 대응하는 각 비교기(53, 57, 58, 59)에 각각 공급한다.
구동 펄스 생성 회로(16)는 각 비교값에 대응하여 조광용 구동 펄스를 생성하고, 액정 광량 조정부(12)를 구동한다.
마이크로 컴퓨터(19)는 1 화면분의 촬상 시간 Tp가 될 때까지 조광용 구동 펄스로 액정 광량 조정부(12)를 구동하도록, 각 비교값 공급 회로(17a∼17d)를 제어한다.
이와 같이 하여, 마이크로 컴퓨터(19)는 구동 회로(15)를 제어하고, 구동 펄스를 액정 광량 조광부(12)에 공급하여 소정의 조리개값이 되도록 광량을 조정한다.
이상과 같이, 본 발명에서는 가속용 구동 펄스의 주파수 fa와 조광용 구동 펄스의 주파수 fd는 상위시킬 수 있다.
이 때문에, 가속용 구동 펄스가 조광용 구동 펄스와 독립적으로 제어될 수 있으므로, 가속용 구동 펄스의 실효 전력은 액정 광량 조정부(12)의 현재 광 투과율과 목표 광 투과율과의 차, 주위 온도, 전극(32a, 32b) 사이의 간격 및 색소 농도 등에 따라서 최적화될 수 있다.
이와 같이 본 발명은, 원하는 광 투과율을 얻기 위한 조광용 구동 펄스를 액정에 공급하기 전에, 소정의 가속용 구동 펄스가 공급되고, 광 투과율의 변화를 고속으로 할 수 있다. 그리고, 소정의 가속용 구동 펄스의 펄스형상과 조광용 구동 펄스의 펄스형상을 독립적으로 제어할 수 있으므로, 조광용 구동 펄스의 펄스형상에 구속되지 않고 가속용 구동 펄스의 펄스 형상을 제어할 수 있어, 확실하게 소정의 가속용 구동 펄스를 얻을 수 있기 때문에 보다 고속 특성을 개선할 수 있다. 또한, 소비 전력을 저감하고, 장기 수명화를 도모할 수 있는 액정 광량 조정 장치이다.

Claims (7)

  1. 카메라의 광학계에 있어서 투과하는 광량을 소정의 조리개 값으로 조정하는 액정 광량 조정 장치로서，
    펄스 형상의 전압의 구동 펄스를 생성하는 구동 펄스 생성 회로와,
    상기 구동 펄스가 공급되며, 해당 구동 펄스의 펄스 형상에 따라 액정의 광 투과율을 변화시키는 액정 광량 조정부와,
    상기 구동 펄스의 주파수 및 듀티비를 제어하는 제어 회로를 구비하고,
    상기 제어 회로는, 제1 주파수로 제1 듀티비의 펄스 형상의 가속용 구동 펄스와, 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 상기 제1 듀티비와 다른 제2 듀티비의 펄스 형상의 조광용 구동 펄스로 이루어지는 구동 펄스를 상기 구동 펄스 생성 회로에 생성시킴과 함께,
    상기 조광용 구동 펄스는 상기 소정의 조리개 값에 대응하는 광 투과율에 상기 액정 광량 조정부를 구동하기 위한 구동 펄스이며, 상기 소정의 조리개 값을 변경할 때에는, 현재의 조광용 구동 펄스로부터 목표의 조광용 구동 펄스로 하는 사이에, 상기 제2 주파수보다도 높은 주파수의 상기 제1 주파수의 상기 가속용 펄스를 가하도록 한 것을 특징으로 하는 액정 광량 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액정 광량 조정부의 주위 온도를 검출하여 검출 결과를 상기 제어부에 출력하는 온도 검출 회로를 더 구비하고,
    상기 제어 회로는 주위 온도에 대응하여 구동 펄스의 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 액정 광량 조정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    광 투과율과 해당 광 투과율을 얻기 위한 가속용 구동 펄스 및 조광용 구동 펄스와의 대응 관계를 나타내는 대응표를 기억시키는 기억 회로를 더 구비하고,
    상기 제어 회로는 상기 대응표를 참조하여 원하는 광 투과율이 되도록 구동 펄스를 상기 구동 펄스 생성 회로에 생성시키는 것을 특징으로 하는 액정 광량 조정 장치.
  4. 카메라의 광학계에 있어서, 액정에 공급되는 구동 펄스의 펄스 형상에 따라서 해당 액정의 광 투과율을 변화시키는 것에 의해, 상기 광학계를 투과하는 광량을 소정의 조리개 값으로 조정하는 액정 광량 조정 장치의 구동 방법에 있어서,
    제1 주파수로 제1 듀티비의 펄스 형상의 가속용 구동 펄스와, 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로 상기 제1 듀티비와 다른 제2 듀티비의 펄스 형상의 조광용 구동 펄스로 이루어지는 구동 펄스를 생성하고,
    상기 소정의 조리개 값을 변경할 때에는, 현재의 조광용 구동 펄스로부터 목표의 조광용 구동 펄스로 하는 사이에, 상기 제2 주파수보다도 높은 주파수의 상기 제1 주파수의 상기 가속용 펄스를 가하도록 한 것을 특징으로 하는 액정 광량 조정 장치의 구동 방법.
  5. 피사체로부터의 광을 촬상면에 결상시키는 광학계에 있어서 투과하는 광량을 소정의 조리개 값으로 조정하도록 한 카메라에 있어서,
    상기 촬상면에 도달하는 상기 광의 광량을 액정의 광 투과율을 변화시킴으로써 조정하는 액정 광량 조정부와,
    상기 광 투과율을 변화시키기 위해 액정에 공급하는 펄스 형상의 전압의 구동 펄스를 생성하는 구동 펄스 생성 회로와,
    상기 구동 펄스의 주파수 및 듀티비를 제어하는 제어 회로를 구비하고,
    상기 제어 회로는, 제1 주파수로 제1 듀티비의 가속용 구동 펄스와, 상기 제 1 주파수와는 다른 제2 주파수로 상기 제1 듀티비와 다른 제2 듀티비의 조광용 구동 펄스로 이루어지는 구동 펄스를 상기 구동 펄스 생성 회로에 생성시킴과 함께,
    상기 조광용 구동 펄스는 상기 소정의 조리개 값에 대응하는 광 투과율에 상기 액정 광량 조정부를 구동하기 위한 구동 펄스이며, 상기 소정의 조리개 값을 변경할 때에는, 현재의 조광용 구동 펄스로부터 목표의 조광용 구동 펄스로 하는 사이에, 상기 제2 주파수보다도 높은 주파수의 상기 제1 주파수의 상기 가속용 펄스를 가하도록 한 것을 특징으로 하는 카메라.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가속용 구동 펄스를 공급하고 있는 시간과 상기 조광용 구동 펄스를 공급하는 시간과의 합이 1 화면의 촬상 시간인 것을 특징으로 하는 카메라.
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